JP2018165604A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷媒回路を切替可能に構成されて、熱交換対象流体を充分に冷却あるいは加熱することのできる冷凍サイクル装置を提供する。【解決手段】送風空気を冷却する冷房モード時には、外気熱交換部１６ａにて外気と熱交換させて凝縮させた液相冷媒をレシーバタンク１６ｂに蓄え、レシーバタンク１６ｂから流出した液相冷媒を過冷却熱交換部１６ｃにて過冷却し、過冷却された冷媒を減圧して室内蒸発部１８にて蒸発させるレシーバサイクルを構成する冷媒回路に切り替える。送風空気を加熱する暖房モード時には、加熱部を構成する水−冷媒熱交換器１２ａにて放熱した冷媒を減圧して、減圧された冷媒を外気熱交換部１６ａにて外気と熱交換させて蒸発させ、レシーバタンク１６ｂにて気液分離された気相冷媒を圧縮機１１に吸入させるアキュムレータサイクルを構成する冷媒回路に切り替える。【選択図】図１

Description

本発明は、冷媒回路を切替可能に構成された冷凍サイクル装置に関する。

従来、特許文献１に、冷媒回路を切替可能に構成された蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置が開示されている。この特許文献１の冷凍サイクル装置は、車両用空調装置に適用されており、車室内の冷房を行うための冷房モードの冷媒回路、車室内の暖房を行うための暖房モードの冷媒回路等を切り替えることができる。

より具体的には、特許文献１の冷凍サイクル装置は、室内凝縮器、室外熱交換器、室内蒸発器、アキュムレータ等を備えている。アキュムレータは、圧縮機の吸入側に配置されており、蒸発器として機能する熱交換器から流出した低圧冷媒の気液を分離し、分離された低圧液相冷媒をサイクルの余剰冷媒として蓄えるとともに、分離された気相冷媒を圧縮機の吸入側へ流出させるものである。

そして、車室内の冷房を行う際には、圧縮機→室外熱交換器→冷房用の減圧装置→室内蒸発器→アキュムレータ→圧縮機の順に冷媒を循環させる冷房モードの冷媒回路に切り替える。冷房モードの冷媒回路では、室内蒸発器にて冷媒が車室内へ送風される送風空気から吸熱した熱を、室外熱交換器にて外気へ放熱させることによって、車室内の冷房を実現している。

一方、車室内の暖房を行う際には、圧縮機→室内凝縮器→暖房用の減圧装置→室外熱交換器→アキュムレータ→圧縮機の順に冷媒を循環させる暖房モードの冷媒回路に切り替える。暖房モードの冷媒回路では、室外熱交換器にて冷媒が外気から吸熱した熱を室内凝縮器にて送風空気に放熱させることによって、車室内の暖房を実現している。

特開２０１２−２２５６３７号公報

ところで、冷房モードの冷凍サイクル装置にて、送風空気の冷却能力を充分に向上させるためには、蒸発器として機能する熱交換器（特許文献１では、室内蒸発器）にて冷媒を完全に蒸発させることが望ましい。より具体的には、室内蒸発器から流出する冷媒が、ある程度（例えば、５℃程度）の過熱度を有する気相冷媒となるように蒸発させることで、送風空気の冷却能力およびサイクルの成績係数（ＣＯＰ）を向上させることができる。

ところが、特許文献１の冷凍サイクル装置では、冷房モードの冷媒回路に切り替えた際に、サイクルの余剰冷媒を圧縮機の吸入側に配置されたアキュムレータに蓄える、いわゆるアキュムレータサイクルが構成される。このため、冷房モード時に室内蒸発器から流出する冷媒を過熱度を有する気相冷媒とすることが難しい。

これに対して、冷房モード時に、放熱器として機能する熱交換器（特許文献１では、室外熱交換器）として、いわゆるサブクール型の凝縮器を採用する手段が考えられる。

ここで、サブクール型の凝縮器とは、凝縮部、レシーバ部、過冷却部等を有し、冷媒を過冷却液相状態となるまで放熱させる熱交換器である。凝縮部は、冷媒と外気とを熱交換させて冷媒を凝縮させる熱交換部である。レシーバ部は、凝縮部から流出した液相冷媒を蓄える受液部である。過冷却部は、レシーバ部から流出した液相冷媒と外気とを熱交換させて液相冷媒を過冷却する熱交換部である。

これによれば、凝縮部にて凝縮させた高圧液相冷媒をサイクルの余剰冷媒としてレシーバ部に蓄える、いわゆるレシーバサイクルを構成することができる。従って、室内蒸発器から流出する冷媒を過熱度を有する気相冷媒となるまで蒸発させることができる。さらに、過冷却部にて冷媒を過冷却させることで、室内蒸発器の出口側冷媒のエンタルピと入口側冷媒のエンタルピとのエンタルピ差を拡大させることができる。

従って、特許文献１の冷凍サイクル装置の室外熱交換器として、サブクール型の凝縮器を採用することで、冷房モードの冷媒回路に切り替えた際に、送風空気の冷却能力およびサイクルのＣＯＰの向上を狙うことができる。

しかしながら、特許文献１の冷凍サイクル装置の室外熱交換器として、サブクール型の凝縮器を採用すると、暖房モードの冷媒回路に切り替えた際に、室外熱交換器における冷媒の圧力損失が増大してしまう。その理由は、サブクール型の凝縮器では、過冷却部に液相冷媒を流通させることを前提としているので、過冷却部の冷媒通路断面積が比較的小さく設定されているからである。

そして、この圧力損失によって、蒸発器として機能する室外熱交換器から流出する冷媒の圧力が低下してしまうと、圧縮機へ吸入される冷媒の密度が低下してしまう。その結果、暖房モード時にサイクルを循環する循環冷媒流量が減少してしまい、送風空気の加熱能力およびサイクルのＣＯＰが低下してしまう。

本発明は、上記点に鑑み、冷媒回路を切替可能に構成されて、熱交換対象流体を充分に冷却あるいは加熱することのできる冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１）と、圧縮機から吐出された冷媒を熱源として熱交換対象流体を加熱する加熱部（１２、１２ａ〜１２ｄ）と、冷媒と外気とを熱交換させる外気熱交換部（１６ａ）と、外気熱交換部から流出した液相冷媒を蓄える受液部（１６ｂ）と、受液部から流出した冷媒と外気とを熱交換させる過冷却熱交換部（１６ｃ）と、冷媒を熱交換対象流体と熱交換させて蒸発させる蒸発部（１８）と、外気熱交換部へ流入する冷媒を減圧させる第１減圧部（１４ａ）と、蒸発部へ流入する冷媒を減圧させる第２減圧部（１４ｂ）と、受液部から流出した冷媒を圧縮機の吸入側へ導く迂回通路（２１）と、冷媒回路を切り替える冷媒回路切替装置（１４ｃ、１５）と、を備え、
冷媒回路切替装置は、外気熱交換部にて冷媒を凝縮させる運転条件時に、迂回通路を閉じ、圧縮機→外気熱交換部→受液部→過冷却熱交換部→第２減圧部→蒸発部→圧縮機の順に冷媒を循環させる冷媒回路に切り替え、外気熱交換部にて冷媒を蒸発させる運転条件時に、迂回通路を開き、圧縮機→加熱部→第１減圧部→外気熱交換部→受液部→迂回通路→圧縮機の順に冷媒を循環させる冷媒回路に切り替える冷凍サイクル装置である。

これによれば、外気熱交換部（１６ａ）にて冷媒を凝縮させる運転条件時に、第２減圧部（１４ｂ）にて減圧された冷媒を、蒸発部（１８）にて蒸発させて吸熱作用を発揮させることによって、熱交換対象流体を冷却することができる。さらに、外気熱交換部（１６ａ）から流出した高圧液相冷媒を、サイクルの余剰冷媒として受液部（１６ｂ）に蓄えるレシーバサイクルを構成することができる。

従って、熱交換対象流体を冷却する運転モードの冷媒回路として、レシーバサイクルを構成することができ、熱交換対象流体を充分に冷却することができる。さらに、外気熱交換部（１６ａ）、受液部（１６ｂ）、および過冷却熱交換部（１６ｃ）を備えているので、サブクール型の凝縮器と同様に、サイクルの成績係数（ＣＯＰ）を向上させることができる。

また、外気熱交換部（１６ａ）にて冷媒を蒸発させる運転条件時に、圧縮機（１１）から吐出された高温高圧冷媒を熱源として加熱部（１２、１２ａ〜１２ｄ）にて熱交換対象流体を加熱することができる。さらに、外気熱交換部（１６ａ）から流出した液相冷媒を圧縮機（１１）の吸入側に配置された受液部（１６ｂ）に蓄えるアキュムレータサイクルを構成することができる。

従って、熱交換対象流体を加熱する運転モードの冷媒回路として、アキュムレータサイクルを構成することができ、熱交換対象流体を充分に加熱することができる。すなわち、請求項１に記載の発明によれば、冷媒回路を切替可能に構成されて、熱交換対象流体を充分に冷却あるいは加熱することのできる冷凍サイクル装置を提供することができる。

さらに、冷媒回路切替装置は、外気熱交換部（１６ａ）、過冷却熱交換部（１６ｃ）、および蒸発部（１８）にて冷媒を蒸発させる運転条件時に、迂回通路を開き、圧縮機→加熱部→第１減圧部→外気熱交換部→受液部→過冷却熱交換部→第２減圧部→蒸発部→圧縮機の順に冷媒を循環させるとともに、受液部→迂回通路→圧縮機の順に冷媒を循環させる冷媒回路に切り替えるようになっていてもよい。

これによれば、加熱部（１２）にて熱交換対象流体を加熱することができると同時に、蒸発部（１８）にて熱交換対象流体を冷却することができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

第１実施形態の冷凍サイクル装置の冷房モードおよび第１除湿暖房モードにおける冷媒流れを示す全体構成図である。 第１実施形態の冷凍サイクル装置の第２除湿暖房モードにおける冷媒流れを示す全体構成図である。 第１実施形態の冷凍サイクル装置の第３除湿暖房モードにおける冷媒流れを示す全体構成図である。 第１実施形態の冷凍サイクル装置の暖房モードにおける冷媒流れを示す全体構成図である。 第１実施形態の室外熱交換器の模式的な断面図である。 第１実施形態の車両用空調装置の電気制御部を示すブロック図である。 第１実施形態の冷凍サイクル装置の冷房モードにおける冷媒の状態の変化を示すモリエル線図である。 第１実施形態の冷凍サイクル装置の第１除湿暖房モードにおける冷媒の状態の変化を示すモリエル線図である。 第１実施形態の冷凍サイクル装置の第２除湿暖房モードにおける冷媒の状態の変化を示すモリエル線図である。 第１実施形態の冷凍サイクル装置の第３除湿暖房モードにおける冷媒の状態の変化を示すモリエル線図である。 第１実施形態の冷凍サイクル装置の暖房モードにおける冷媒の状態の変化を示すモリエル線図である。 第２実施形態の冷凍サイクル装置の全体構成図である。

（第１実施形態）
図１〜図１１を用いて、本発明の第１実施形態について説明する。本実施形態では、本発明に係る冷凍サイクル装置１０を、内燃機関および走行用電動モータから走行用の駆動力を得るハイブリッド車両に搭載される車両用空調装置１に適用している。この車両用空調装置１は、冷凍サイクル装置１０、室内空調ユニット３０、空調制御装置４０等を備えている。

冷凍サイクル装置１０は、車両用空調装置１において、空調対象空間である車室内へ送風される送風空気を冷却あるいは加熱する機能を果たす。従って、本実施形態の熱交換対象流体は、送風空気である。

さらに、冷凍サイクル装置１０は、車室内の空調を行うために、冷媒回路を切り替えることができる。具体的には、冷凍サイクル装置１０は、冷房モードの冷媒回路（図１参照）、第１除湿暖房モードの冷媒回路（図１参照）、第２除湿暖房モードの冷媒回路（図２参照）、第３除湿暖房モードの冷媒回路（図３参照）、暖房モードの冷媒回路（図４参照）を切り替えることができる。なお、図１〜図４では、各運転モードにおける冷媒の流れを太実線矢印で示している。

冷房モードは、冷却された送風空気を車室内へ吹き出すことによって車室内の冷房を行う運転モードである。第１〜第３除湿暖房モードは、冷却されて除湿された送風空気を再加熱して車室内へ吹き出すことによって車室内の除湿暖房を行う運転モードである。本実施形態では、第１除湿暖房モードから第３除湿暖房モードの順で、除湿暖房時に送風空気を加熱する加熱能力が高くなる。暖房モードは、加熱された送風空気を車室内へ吹き出すことによって車室内の暖房を行う運転モードである。

また、冷凍サイクル装置１０では、ＨＦＣ系冷媒（具体的には、Ｒ１３４ａ）を採用しており、圧縮機１１から吐出された吐出冷媒の圧力が冷媒の臨界圧力を超えない蒸気圧縮式の亜臨界冷凍サイクルを構成している。冷媒には圧縮機１１を潤滑するための冷凍機油が混入されており、冷凍機油の一部は冷媒とともにサイクルを循環している。

冷凍サイクル装置１０の構成機器のうち、圧縮機１１は、冷凍サイクル装置１０において冷媒を吸入し、圧縮して吐出するものである。圧縮機１１は、吐出容量が固定された固定容量型の圧縮機構を電動モータにて回転駆動する電動圧縮機である。圧縮機１１は、後述する空調制御装置４０から出力される制御信号によって、回転数（すなわち、冷媒吐出能力）が制御される。

圧縮機１１の吐出口には、水−冷媒熱交換器１２ａの冷媒通路の入口側が接続されている。水−冷媒熱交換器１２ａは、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒と熱媒体循環回路１２を循環する熱媒体（本実施形態では、エチレングリコール水溶液）とを熱交換させて、熱媒体を加熱する熱交換器である。

熱媒体循環回路１２は、水−冷媒熱交換器１２ａとヒータコア１２ｂとの間で熱媒体を循環させる熱媒体回路である。ヒータコア１２ｂは、後述する室内空調ユニット３０のケーシング３１内に配置されている。ヒータコア１２ｂは、水−冷媒熱交換器１２ａにて加熱された熱媒体と後述する室内蒸発器１８通過後の送風空気とを熱交換させて、送風空気を加熱する加熱用熱交換器である。

熱媒体循環回路１２には、ヒータコア１２ｂから流出した熱媒体を水−冷媒熱交換器１２ａに向けて圧送する水ポンプ１２ｃが配置されている。水ポンプ１２ｃは、空調制御装置４０から出力される制御電圧によって、その回転数（水圧送能力）が制御される電動式の水ポンプである。

そして、空調制御装置４０が水ポンプ１２ｃを作動させると、図１〜図４の太破線矢印に示すように、熱媒体循環回路１２では、水ポンプ１２ｃ→水−冷媒熱交換器１２ａの水通路→ヒータコア１２ｂ→水ポンプ１２ｃの順で熱媒体が循環する。これにより、水−冷媒熱交換器１２ａにて加熱された熱媒体をヒータコア１２ｂへ流入させて、送風空気を加熱することができる。

従って、本実施形態では、熱媒体循環回路１２、水−冷媒熱交換器１２ａ、ヒータコア１２ｂ、および水ポンプ１２ｃが、圧縮機１１から吐出された冷媒を熱源として送風空気を加熱する加熱部を構成している。

水−冷媒熱交換器１２ａの冷媒通路の出口には、互いに連通する３つの流入出口を有する第１三方継手１３ａの流入口側が接続されている。このような三方継手としては、複数の配管を接合して形成されたものや、金属ブロックや樹脂ブロックに複数の冷媒通路を設けることによって形成されたものを採用することができる。

さらに、冷凍サイクル装置１０は、後述するように、第２、第３三方継手１３ｂ、１３ｃを備えている。第２、第３三方継手１３ｂ、１３ｃの基本的構成は、第１三方継手１３ａと同様である。

第１三方継手１３ａの一方の流出口には、第１膨張弁１４ａの入口側が接続されている。第１三方継手１３ａの他方の流出口には、第２三方継手１３ｂの一方の流入口側が接続されている。第１三方継手１３ａの他方の流出口側と第２三方継手１３ｂの一方の流入口側とを接続する冷媒通路には、開閉弁１５が配置されている。

開閉弁１５は、第１三方継手１３ａの他方の流出口側と第２三方継手１３ｂの一方の流入口側とを接続する冷媒通路を開閉する電磁弁である。開閉弁１５は、冷媒通路を開閉することで、各運転モードの冷媒回路を切り替えることができる。従って、開閉弁１５は、冷媒回路切替装置を構成している。開閉弁１５は、空調制御装置４０から出力される制御電圧によって、その作動が制御される。

第１膨張弁１４ａは、少なくとも暖房モード時に、水−冷媒熱交換器１２ａの冷媒通路から流出して、後述する室外熱交換器１６の外気熱交換部１６ａへ流入する冷媒を減圧させる第１減圧部である。

第１膨張弁１４ａは、絞り開度を変化させる弁体、および弁体を変位させる電動アクチュエータ（具体的には、ステッピングモータ）を有する電気式の可変絞り機構である。従って、第１膨張弁１４ａは、下流側に流出させる冷媒を減圧させる冷媒減圧装置としての機能を果たすとともに、下流側へ流出させる冷媒の流量を調整する流量調整装置としての機能を果たす。

さらに、冷凍サイクル装置１０では、後述するように、第２、第３膨張弁１４ｂ、１４ｃを備えている。第２、第３膨張弁１４ｂ、１４ｃの基本的構成は、第１膨張弁１４ａと同様である。第１〜第３膨張弁１４ａ〜１４ｃは、弁開度を全開にすることで流量調整作用および冷媒減圧作用を殆ど発揮することなく単なる冷媒通路として機能する全開機能、並びに、弁開度を全閉にすることで冷媒通路を閉塞する全閉機能を有している。

そして、この全開機能および全閉機能によって、第１〜第３膨張弁１４ａ〜１４ｃは、上述した各運転モードの冷媒回路を切り替えることができる。従って、第１〜第３膨張弁１４ａ〜１４ｃは、冷媒回路切替装置としての機能も兼ね備えている。第１〜第３膨張弁１４ａ〜１４ｃは、空調制御装置４０から出力される制御信号（制御パルス）によって、その作動が制御される。

第１膨張弁１４ａの出口には、室外熱交換器１６の冷媒入口１６ｅ側が接続されている。室外熱交換器１６は、第１膨張弁１４ａから流出した冷媒と、外気ファン１６ｄにより送風された外気とを熱交換させる熱交換器である。室外熱交換器１６は、少なくとも冷房モード時には、高圧冷媒を放熱させる放熱器として機能し、少なくとも暖房モード時には、低圧冷媒を蒸発させる蒸発器として機能する。

室外熱交換器１６は、外気熱交換部１６ａ、レシーバタンク１６ｂ、過冷却熱交換部１６ｃを有している。外気熱交換部１６ａは、第１膨張弁１４ａから流出した冷媒と外気とを熱交換させる熱交換部である。レシーバタンク１６ｂは、外気熱交換部１６ａから流出した液相冷媒を蓄える受液部である。過冷却熱交換部１６ｃは、レシーバタンク１６ｂから流出した冷媒と外気とを熱交換させる熱交換部である。

従って、室外熱交換器１６は、外気熱交換部１６ａにて冷媒を凝縮させる運転条件時に、冷媒を過冷却状態となるまで放熱させるサブクール型の凝縮器として用いることができる。また、外気ファン１６ｄは、空調制御装置４０から出力される制御電圧によって回転数（すなわち、送風能力）が制御される電動式の送風機である。

室外熱交換器１６の詳細構成については、図５を用いて説明する。なお、図５における上下の各矢印は、室外熱交換器１６を車両に搭載した状態における上下の各方向を示している。

室外熱交換器１６は、レシーバタンク１６ｂに加えて、外気熱交換部１６ａおよび過冷却熱交換部１６ｃを形成するための複数のチューブ１６１、入口側タンク１６２、出口側タンク１６３等を有している。これらの室外熱交換器１６の構成部材は、いずれも伝熱性に優れる金属（本実施形態では、アルミニウム）で形成されており、ろう付け接合により一体化されている。

チューブ１６１は、内部に冷媒を流通させる冷媒通路を形成するものである。チューブ１６１は、内部を流通する冷媒の流れ方向に垂直な断面が扁平形状に形成されている。本実施形態では、チューブ１６１として、内部に複数の冷媒通路が形成された多穴管を採用している。

複数のチューブ１６１は、一定の方向（本実施形態では、上下方向）に積層配置されている。より具体的には、複数のチューブ１６１は、隣り合うチューブ１６１の外表面の平坦面（すなわち、扁平面）同士が互いに平行となるように、一定の間隔を開けて上下方向に積層配置されている。

これにより、隣り合うチューブ１６１同士の間に、冷媒と熱交換する送風空気が流通する空気通路が形成される。つまり、室外熱交換器１６では、複数のチューブ１６１が間隔を開けて積層配置されていることによって、冷媒と外気とを熱交換させる熱交換部が形成されている。

隣り合うチューブ１６１同士の間に形成される空気通路には、冷媒と送風空気との熱交換を促進するフィン１６４が配置されている。フィン１６４は、チューブ１６１等と同じ材質の薄板材を波状に曲げ成形することによって形成されたコルゲートフィンである。なお、図５では、図示の明確化のため、フィン１６４の一部のみを図示しているが、フィン１６４は熱交換部の全域に亘って配置されている。

入口側タンク１６２および出口側タンク１６３は、複数のチューブ１６１の端部に接続されて、チューブ１６１を流通する冷媒の集合あるいは分配を行うものである。入口側タンク１６２および出口側タンク１６３は、いずれもチューブ１６１の積層方向（本実施形態では、上下方向）に延びる有底筒状部材で形成されている。

入口側タンク１６２および出口側タンク１６３の内部には、内部空間を区画する複数のセパレータ１６５が配置されている。これにより、入口側タンク１６２の内部空間は、上方から順に第１〜第３入口側空間１６２ａ〜１６２ｃに区画され、出口側タンク１６３の内部空間は、上方から順に第１、第２出口側空間１６３ａ、１６３ｂに区画されている。

室外熱交換器１６の冷媒入口１６ｅは、入口側タンク１６２の第１入口側空間１６２ａに連通するように設けられている。室外熱交換器１６の冷媒出口１６ｆは、出口側タンク１６３の第２出口側空間１６３ｂに連通するように設けられている。

レシーバタンク１６ｂは、チューブ１６１の積層方向に延びる有底筒状部材で形成されている。レシーバタンク１６ｂは、入口側タンク１６２に、ろう付け接合されている。

レシーバタンク１６ｂと入口側タンク１６２との接合部には、レシーバタンク１６ｂの内部空間と第２入口側空間１６２ｂとを連通させる入口側連通路１６ｉ、およびレシーバタンク１６ｂの内部空間と第３入口側空間１６２ｃとを連通させる出口側連通路１６ｊが形成されている。入口側連通路１６ｉは、出口側連通路１６ｊよりも上方側に配置されている。

このため、本実施形態の室外熱交換器１６では、冷媒入口１６ｅから入口側タンク１６２の第１入口側空間１６２ａへ流入した冷媒が、上方側のチューブ１６１群を流通して出口側タンク１６３の第１出口側空間１６３ａへ流入する。そして、第１出口側空間１６３ａへ流入した冷媒は、上下方向中間部の別のチューブ１６１群を流通して入口側タンク１６２の第２入口側空間１６２ｂへ流入する。

さらに、第２入口側空間１６２ｂへ流入した冷媒は、レシーバタンク１６ｂを介して、入口側タンク１６２の第３入口側空間１６２ｃへ流入する。第３入口側空間１６２ｃへ流入した冷媒は、下方側のさらに別のチューブ１６１群を流通して出口側タンク１６３の第２出口側空間１６３ｂへ流入する。第２出口側空間１６３ｂへ流入した冷媒は、冷媒出口１６ｆから流出する。

以上の説明から明らかなように、室外熱交換器１６では、レシーバタンク１６ｂよりも冷媒流れ上流側に形成される熱交換部によって、外気熱交換部１６ａが構成されている。さらに、レシーバタンク１６ｂよりも冷媒流れ下流側に形成される熱交換部によって、過冷却熱交換部１６ｃが構成されている。

また、本実施形態の室外熱交換器１６では、第１入口側空間１６２ａと第１出口側空間１６３ａとを接続する上方側のチューブ１６１群の本数が、第１出口側空間１６３ａと第２入口側空間１６２ｂとを接続する中間部のチューブ１６１群の本数よりも多くなっている。従って、中間部のチューブ１６１群の合計通路断面積は、上方側のチューブ１６１群の合計通路断面積よりも小さくなる。

さらに、第１出口側空間１６３ａと第２入口側空間１６２ｂとを接続する中間部のチューブ１６１群の本数が、第３入口側空間１６２ｃと第２出口側空間１６３ｂとを接続する下方側のチューブ１６１群の本数よりも多くなっている。従って、下方側のチューブ１６１群の合計通路断面積は、中間部のチューブ１６１群の合計通路断面積よりも小さくなる。

つまり、本実施形態の室外熱交換器１６の内部では、冷媒流れ方向に向かって、冷媒流路の通路断面積が縮小している。これによれば、サブクール型の凝縮器として用いた際に、凝縮による冷媒の体積縮小に伴って通路断面積を縮小させることができるので、冷媒の圧力損失を増大させることなく熱交換部を有効に活用することができる。

また、レシーバタンク１６ｂには、気相冷媒出口１６ｇおよび液相冷媒出口１６ｈが形成されている。

気相冷媒出口１６ｇは、レシーバタンク１６ｂ内の気相冷媒を液相冷媒よりも優先的に流出させるために、レシーバタンク１６ｂの上方側に形成されている。気相冷媒出口１６ｇには、レシーバタンク１６ｂから流出した冷媒を、圧縮機１１の吸入側へ導くための迂回通路２１が接続されている。

迂回通路２１は、レシーバタンク１６ｂの気相冷媒出口１６ｇ側と第３三方継手１３ｃの一方の流入口側とを接続する冷媒通路である。迂回通路２１には、第３膨張弁１４ｃが配置されている。第３膨張弁１４ｃは、レシーバタンク１６ｂから流出した冷媒を減圧させる冷媒減圧装置としての機能を果たすとともに、迂回通路２１を流通する冷媒の流量を調整する流量調整装置である。

液相冷媒出口１６ｈは、レシーバタンク１６ｂ内の冷凍機油が混入した液相冷媒を気相冷媒よりも優先的に流出させるために、レシーバタンク１６ｂの底面に形成されている。液相冷媒出口１６ｈには、冷凍機油が混入した液相冷媒を迂回通路２１側へ導くオイル戻し通路２１ａが接続されている。オイル戻し通路２１ａとしては、比較的通路断面積の小さいキャピラリチューブを採用することができる。

室外熱交換器１６の冷媒出口には、図１〜図４に示すように、逆止弁１７を介して、第２三方継手１３ｂの他方の流入口側が接続されている。逆止弁１７は、室外熱交換器１６側から第２三方継手１３ｂ側（すなわち、第２膨張弁１４ｂ側）へ冷媒が流れることを許容し、第２三方継手１３ｂ側から室外熱交換器１６側へ冷媒が流れることを禁止する機能を果たす。

第２三方継手１３ｂの流出口には、第２膨張弁１４ｂの入口側が接続されている。第２膨張弁１４ｂは、少なくとも冷房モード時に、室外熱交換器１６から流出した冷媒を減圧させる第２減圧部である。第２膨張弁１４ｂの出口には、室内蒸発器１８の冷媒入口側が接続されている。

室内蒸発器１８は、室内空調ユニット３０のケーシング３１内に配置されている。室内蒸発器１８は、少なくとも冷房モード時に、第２膨張弁１４ｂにて減圧された低圧冷媒と送風機３２から送風された送風空気とを熱交換させて低圧冷媒を蒸発させる蒸発部である。そして、低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させることによって送風空気を冷却する冷却用熱交換器である。

室内蒸発器１８の冷媒出口には、蒸発圧力調整弁１９の入口側が接続されている。蒸発圧力調整弁１９は、室内蒸発器１８の着霜を抑制するために、室内蒸発器１８における冷媒蒸発圧力を、予め定めた基準圧力以上に維持する機能を果たす。これにより、蒸発圧力調整弁１９は、室内蒸発器１８における冷媒蒸発温度を、室内蒸発器１８の着霜を抑制可能な基準温度（本実施形態では、１℃）以上に維持する機能を果たす。

より具体的には、蒸発圧力調整弁１９は、室内蒸発器１８出口側冷媒の圧力の上昇に伴って、弁開度を増加させる機械式の可変絞り機構で構成されている。

蒸発圧力調整弁１９の出口には、第３三方継手１３ｃの他方の流入口側が接続されている。第３三方継手１３ｃの流出口には、アキュムレータ２０の入口側が接続されている。アキュムレータ２０は、内部に流入した冷媒の気液を分離して、サイクル内の余剰液相冷媒を蓄える気液分離器である。アキュムレータ２０の気相冷媒出口には、圧縮機１１の吸入口側が接続されている。

次に、室内空調ユニット３０について説明する。室内空調ユニット３０は、冷凍サイクル装置１０によって温度調整された送風空気を車室内へ吹き出すためのものである。室内空調ユニット３０は、車室内最前部の計器盤（インストルメントパネル）の内側に配置されている。

室内空調ユニット３０は、図１〜図４に示すように、その外殻を形成するケーシング３１内に形成された空気通路内に送風機３２、室内蒸発器１８、ヒータコア１２ｂ等を収容したものである。

ケーシング３１は、車室内に送風される送風空気の空気通路を形成するもので、ある程度の弾性を有し、強度的にも優れた樹脂（例えば、ポリプロピレン）にて成形されている。ケーシング３１の送風空気流れ最上流側には、ケーシング３１内へ内気（車室内空気）と外気（車室外空気）とを切替導入する内外気切替装置３３が配置されている。

内外気切替装置３３は、ケーシング３１内へ内気を導入させる内気導入口および外気を導入させる外気導入口の開口面積を、内外気切替ドアによって連続的に調整して、内気の導入風量と外気の導入風量との導入割合を変化させるものである。内外気切替ドアは、内外気切替ドア用の電動アクチュエータによって駆動される。この電動アクチュエータは、空調制御装置４０から出力される制御信号によって、その作動が制御される。

内外気切替装置３３の送風空気流れ下流側には、内外気切替装置３３を介して吸入した空気を車室内へ向けて送風する送風機３２が配置されている。送風機３２は、遠心多翼ファンを電動モータにて駆動する電動送風機である。送風機３２は、空調制御装置４０から出力される制御電圧によって、回転数（すなわち、送風能力）が制御される。

送風機３２の送風空気流れ下流側には、室内蒸発器１８とヒータコア１２ｂが、送風空気流れに対して、この順に配置されている。つまり、室内蒸発器１８は、ヒータコア１２ｂよりも、送風空気流れ上流側に配置されている。

ケーシング３１内には、室内蒸発器１８通過後の送風空気を、ヒータコア１２ｂを迂回して流すバイパス通路３５が設けられている。ケーシング３１内の室内蒸発器１８の送風空気流れ下流側であって、かつ、ヒータコア１２ｂの送風空気流れ上流側には、エアミックスドア３４が配置されている。

エアミックスドア３４は、室内蒸発器１８通過後の送風空気のうち、ヒータコア１２ｂ側を通過させる送風空気の風量とバイパス通路３５を通過させる送風空気の風量との風量割合を調整する風量割合調整部である。エアミックスドア３４は、エアミックスドア用の電動アクチュエータによって駆動される。この電動アクチュエータは、空調制御装置４０から出力される制御信号によって、その作動が制御される。

ヒータコア１２ｂおよびバイパス通路３５の送風空気流れ下流側には、ヒータコア１２ｂにて冷媒と熱交換して加熱された送風空気とバイパス通路３５を通過して加熱されていない送風空気とを混合させる混合空間が設けられている。さらに、ケーシング３１の送風空気流れ最下流部には、混合空間にて混合された送風空気（すなわち、空調風）を、空調対象空間である車室内へ吹き出すための開口穴が配置されている。

この開口穴としては、フェイス開口穴、フット開口穴、およびデフロスタ開口穴（いずれも図示せず）が設けられている。フェイス開口穴は、車室内の乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すための開口穴である。フット開口穴は、乗員の足元に向けて空調風を吹き出すための開口穴である。デフロスタ開口穴は、車両前面窓ガラス内側面に向けて空調風を吹き出すための開口穴である。

これらのフェイス開口穴、フット開口穴、およびデフロスタ開口穴は、それぞれ空気通路を形成するダクトを介して、車室内に設けられたフェイス吹出口、フット吹出口およびデフロスタ吹出口（いずれも図示せず）に接続されている。

従って、エアミックスドア３４が、ヒータコア１２ｂを通過させる風量と冷風バイパス通路３５を通過させる風量との風量割合を調整することによって、混合空間にて混合される空調風の温度が調整される。これにより、各吹出口から車室内へ吹き出される送風空気（空調風）の温度が調整されることになる。

また、フェイス開口穴、フット開口穴、およびデフロスタ開口穴の送風空気流れ上流側には、それぞれ、フェイス開口穴の開口面積を調整するフェイスドア、フット開口穴の開口面積を調整するフットドア、デフロスタ開口穴の開口面積を調整するデフロスタドア（いずれも図示せず）が配置されている。

これらのフェイスドア、フットドア、デフロスタドアは、吹出口モードを切り替える吹出口モード切替装置を構成するものであって、リンク機構等を介して、吹出口モードドア駆動用の電動アクチュエータに連結されて連動して回転操作される。なお、この電動アクチュエータも、空調制御装置４０から出力される制御信号によって、その作動が制御される。

吹出口モード切替装置によって切り替えられる吹出口モードとしては、具体的に、フェイスモード、バイレベルモード、フットモード等がある。

フェイスモードは、フェイス吹出口を全開としてフェイス吹出口から車室内乗員の上半身に向けて空気を吹き出す吹出口モードである。バイレベルモードは、フェイス吹出口とフット吹出口の両方を開口して車室内乗員の上半身と足元に向けて空気を吹き出す吹出口モードである。フットモードは、フット吹出口を全開とするとともにデフロスタ吹出口を小開度だけ開口して、フット吹出口から主に空気を吹き出す吹出口モードである。

さらに、乗員が操作パネル５０に設けられた吹出モード切替スイッチをマニュアル操作することによって、デフロスタ吹出口を全開としてデフロスタ吹出口から車両フロント窓ガラス内面に空気を吹き出すデフロスタモードとすることもできる。

次に、本実施形態の電気制御部の概要について説明する。空調制御装置４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されている。そして、そのＲＯＭ内に記憶された空調制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、その出力側に接続された各種制御対象機器１１、１２ｃ、１４ａ〜１４ｃ、１５、３２、その他の各種電動アクチュエータの作動を制御する。

空調制御装置４０の入力側には、図６のブロック図に示すように、内気温センサ４１、外気温センサ４２、日射センサ４３、水温センサ４４、吐出温度センサ４５ａ、室外器温度センサ４５ｂ、蒸発器温度センサ４５ｃ、吸入温度センサ４５ｄ、吐出圧力センサ４６ａ、タンク圧力センサ４６ｂ、室外器圧力センサ４６ｃ、吸入圧力センサ４６ｄ、空調風温度センサ４７等が接続されている。そして、空調制御装置４０には、これらのセンサ群の検出信号が入力される。

内気温センサ４１は、車室内温度（内気温）Ｔｒを検出する内気温検出部である。外気温センサ４２は、車室外温度（外気温）Ｔａｍを検出する外気温検出部である。日射センサ４３は、車室内へ照射される日射量Ａｓを検出する日射量検出部である。水温センサ４４は、水−冷媒熱交換器１２ａの水通路から流出してヒータコア１２ｂへ流入する熱媒体の熱媒体温度Ｔｗを検出する熱媒体温度検出部である。

吐出温度センサ４５ａは、圧縮機１１から吐出された冷媒の吐出温度Ｔｄを検出する吐出温度検出部である。室外器温度センサ４５ｂは、室外熱交換器１６（具体的には、過冷却熱交換部１６ｃ）から流出した冷媒の室外器出口温度Ｔｏｕｔを検出する室外器出口温度検出部である。蒸発器温度センサ４５ｃは、室内蒸発器１８における冷媒蒸発温度（蒸発器温度）Ｔｅｆｉｎを検出する蒸発器温度検出部である。吸入温度センサ４５ｄは、圧縮機１１へ吸入される冷媒の吸入温度Ｔｓを検出する吸入温度検出部である。

吐出圧力センサ４６ａは、圧縮機１１の吐出口側から第１膨張弁１４ａの入口側へ至る冷媒流路を流通する冷媒の吐出圧力Ｐｄを検出する吐出圧力検出部である。タンク圧力センサ４６ｂは、レシーバタンク１６ｂ内の冷媒のタンク内圧力Ｐｔｋを検出するタンク圧力検出部である。室外器圧力センサ４６ｃは、室外熱交換器１６（具体的には、過冷却熱交換部１６ｃ）から流出した冷媒の室外器出口圧力Ｐｏｕｔを検出する室外器出口温度検出部である。吸入圧力センサ４６ｄは、圧縮機１１へ吸入される冷媒の吸入圧力Ｐｓを検出する吸入圧力検出部である。

空調風温度センサ４７は、混合空間から車室内へ送風される送風空気温度ＴＡＶを検出する空調風温度検出部である。

さらに、空調制御装置４０の入力側には、図６に示すように、車室内前部の計器盤付近に配置された操作パネル５０が接続され、この操作パネル５０に設けられた各種操作スイッチからの操作信号が入力される。

操作パネル５０に設けられた各種操作スイッチとしては、具体的に、車両用空調装置１の自動制御運転を設定あるいは解除するオートスイッチ、車室内の冷房を行うことを要求する冷房スイッチ、送風機３２の風量をマニュアル設定する風量設定スイッチ、車室内の目標温度Ｔｓｅｔを設定する温度設定スイッチ、吹出モードをマニュアル設定する吹出モード切替スイッチ等がある。

なお、本実施形態の空調制御装置４０は、その出力側に接続された各種制御対象機器を制御する制御部が一体に構成されたものであるが、それぞれの制御対象機器の作動を制御する構成（ハードウェアおよびソフトウェア）が、それぞれの制御対象機器の作動を制御する制御部を構成している。

例えば、空調制御装置４０のうち、圧縮機１１の冷媒吐出能力（具体的には、圧縮機１１の回転数）を制御する構成は、吐出能力制御部４０ａを構成している。また、流量調整装置である第３膨張弁１４ｃの作動を制御する構成は、流量調整制御部４０ｂを構成している。

次に、上記構成における本実施形態の作動について説明する。上記の如く、本実施形態の冷凍サイクル装置１０は、車室内の空調を行うために、冷房モード、第１〜第３除湿暖房モード、暖房モードの運転を切り替えることができる。これらの運転モードの切り替えは、空調制御プログラムが実行されることによって行われる。空調制御プログラムは、操作パネル５０のオートスイッチが投入（ＯＮ）された際に実行される。

より具体的には、空調制御プログラムのメインルーチンでは、上述の空調制御用のセンサ群の検出信号および各種空調操作スイッチからの操作信号を読み込む。そして、読み込んだ検出信号および操作信号の値に基づいて、車室内へ吹き出す吹出空気の目標温度である目標吹出温度ＴＡＯを、以下数式Ｆ１に基づいて算出する。
ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ−Ｋｒ×Ｔｒ−Ｋａｍ×Ｔａｍ−Ｋｓ×Ａｓ＋Ｃ…（Ｆ１）
なお、Ｔｓｅｔは温度設定スイッチによって設定された車室内の目標温度（車室内設定温度）、Ｔｒは内気温センサ４１によって検出された内気温、Ｔａｍは外気温センサ４２によって検出された外気温、Ａｓは日射センサ４３によって検出された日射量である。Ｋｓｅｔ、Ｋｒ、Ｋａｍ、Ｋｓは制御ゲインであり、Ｃは補正用の定数である。

そして、操作パネル５０の冷房スイッチが投入された状態で、目標吹出温度ＴＡＯが予め定めた冷房基準温度αよりも低くなっている場合には、運転モードが冷房モードに切り替えられる。

また、操作パネル５０の冷房スイッチが投入された状態で、目標吹出温度ＴＡＯが冷房基準温度α以上になっており、かつ、外気温Ｔａｍが予め定めた除湿暖房基準温度βよりも高くなっている場合には、運転モードが第１除湿暖房モードに切り替えられる。

また、第１除湿暖房モードでの運転中に、過冷却熱交換部１６ｃにおける圧力損失ΔＰが予め定めた第１基準圧力損失ＫΔＰ１以上となった際には、運転モードが第２除湿暖房モードに切り替えられる。圧力損失ΔＰとしては、タンク圧力センサ４６ｂによって検出されたタンク内圧力Ｐｔｋから室外器圧力センサ４６ｃによって検出された室外器出口圧力Ｐｏｕｔを減算した値を用いることができる。

ここで、第１基準圧力損失ＫΔＰ１は、通常運転時にレシーバタンク１６ｂから過冷却熱交換部１６ｃへ流入する冷媒が気液二相冷媒あるいは気相冷媒となっている際に生じる圧力損失の最低値に相当する値に設定されている。このため、圧力損失ΔＰが第１基準圧力損失ＫΔＰ１以上となっている際には、過冷却熱交換部１６ｃへ流入する冷媒が気液二相冷媒あるいは気相冷媒となっている。

また、操作パネル５０の冷房スイッチが投入された状態で、目標吹出温度ＴＡＯが冷房基準温度α以上になっており、かつ、外気温Ｔａｍが除湿暖房基準温度β以下になっている場合には、運転モードが第３除湿暖房モードに切り替えられる。

また、操作パネル５０の冷房スイッチが投入されていない場合には、運転モードが暖房モードに切り替えられる。

このため、冷房モードは、主に夏季のように比較的外気温が高い場合に実行される。第１〜第３除湿暖房モードは、主に春季あるいは秋季に実行される。暖房モードは、主に冬季の低外気温時に実行される。以下に各運転モードにおける作動を説明する。

（ａ）冷房モード
冷房モードでは、空調制御装置４０が、第１膨張弁１４ａを全開状態とし、第２膨張弁１４ｂを減圧作用を発揮する絞り状態とし、第３膨張弁１４ｃを全閉状態とし、開閉弁１５を閉じる。さらに、空調制御装置４０は、水ポンプ１２ｃを停止させる。

これにより、冷房モードの冷凍サイクル装置１０では、図１の太実線矢印に示すように、圧縮機１１（→水−冷媒熱交換器１２ａ→第１膨張弁１４ａ）→室外熱交換器１６の外気熱交換部１６ａ→室外熱交換器１６のレシーバタンク１６ｂ→室外熱交換器１６の過冷却熱交換部１６ｃ→逆止弁１７→第２膨張弁１４ｂ→室内蒸発器１８（→蒸発圧力調整弁１９→アキュムレータ２０）→圧縮機１１の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。

このサイクル構成で、空調制御装置４０は、目標吹出温度ＴＡＯ、およびセンサ群の検出信号等に基づいて、各種制御対象機器の作動状態（各種制御対象機器へ出力する制御信号）を決定する。

例えば、圧縮機１１の冷媒吐出能力、すなわち圧縮機１１の電動モータへ出力される制御信号については次のように決定される。まず、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め空調制御装置４０に記憶された制御マップを参照して、室内蒸発器１８の目標蒸発器吹出温度ＴＥＯを決定する。

具体的には、この制御マップでは、目標吹出温度ＴＡＯの低下に伴って、目標蒸発器吹出温度ＴＥＯが低下するように決定する。さらに、目標蒸発器吹出温度ＴＥＯは、室内蒸発器１８の着霜を抑制可能に決定された基準着霜防止温度Ｔｄｅｆ（例えば、１℃）以上となるように決定される。

そして、この目標蒸発器吹出温度ＴＥＯと蒸発器温度センサ４５ｃによって検出された蒸発器温度Ｔｅｆｉｎとの偏差に基づいて、フィードバック制御手法を用いて、蒸発器温度Ｔｅｆｉｎが目標蒸発器吹出温度ＴＥＯに近づくように、圧縮機１１の電動モータに出力される制御信号が決定される。

また、第２膨張弁１４ｂへ出力される制御信号については、吸入温度センサ４５ｄによって検出された吸入温度Ｔｓおよび吸入圧力センサ４６ｄによって検出された吸入圧力Ｐｓから算定された圧縮機１１吸入冷媒の過熱度ＳＨが、予め定めた基準過熱度ＫＳＨ（本実施形態では、５℃）に近づくように決定される。

また、外気ファン１６ｄへ出力される制御電圧については、外気ファン１６ｄが運転モードに応じて予め定めた送風能力を発揮するように決定される。

また、送風機３２へ出力される制御電圧については、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め空調制御装置４０に記憶された制御マップを参照して決定される。具体的には、この制御マップでは、目標吹出温度ＴＡＯの極低温域（最大冷房域）および極高温域（最大暖房域）で送風機３２の送風量を最大風量とする。

さらに、目標吹出温度ＴＡＯが極低温域から中間温度域に向かって上昇するに伴って、目標吹出温度ＴＡＯの上昇に応じて送風量を減少させ、目標吹出温度ＴＡＯが極高温域から中間温度域に向かって低下するに伴って、目標吹出温度ＴＡＯの低下に応じて送風量を減少させる。また、目標吹出温度ＴＡＯが所定の中間温度域内に入ると、送風量を最小風量とする。

また、エアミックスドア駆動用の電動アクチュエータへ出力される制御信号については、エアミックスドア３４が冷風バイパス通路３５を全開とし、ヒータコア１２ｂ側の通風路が全閉となるように決定される。

そして、上記の如く決定された制御信号等を各種制御対象機器へ出力する。その後、車両用空調装置１の作動停止が要求されるまで、所定の制御周期毎に、上述の検出信号および操作信号の読み込み→目標吹出温度ＴＡＯの算出→各種制御対象機器の作動状態決定→制御電圧および制御信号の出力といった制御ルーチンが繰り返される。なお、このような制御ルーチンの繰り返しは、他の運転モード時にも同様に行われる。

従って、冷房モードの冷凍サイクル装置１０では、図７のモリエル線図に示すように、圧縮機１１から吐出された冷媒（図７のａ７点）が、水−冷媒熱交換器１２ａの冷媒通路へ流入する。冷房モードでは、水ポンプ１２ｃが停止しているので、水−冷媒熱交換器１２ａの冷媒通路へ流入した冷媒は殆ど放熱することなく、水−冷媒熱交換器１２ａから流出する。

水−冷媒熱交換器１２ａの冷媒通路から流出した冷媒は、全開状態となっている第１膨張弁１４ａを介して、室外熱交換器１６の外気熱交換部１６ａへ流入する。室外熱交換器１６の外気熱交換部１６ａへ流入した冷媒は、外気ファン１６ｄから送風された外気と熱交換し、放熱して凝縮する（図７のａ７点→ｄ７点）。

外気熱交換部１６ａにて凝縮した冷媒は、レシーバタンク１６ｂへ流入して気液分離される。冷房モードでは、第３膨張弁１４ｃが全閉状態となっているので、レシーバタンク１６ｂの下方側に蓄えられた液相冷媒が、出口側連通路１６ｊを介して過冷却熱交換部１６ｃへ流入する。過冷却熱交換部１６ｃへ流入した液相冷媒は、外気ファン１６ｄから送風された外気と熱交換し、さらに放熱して過冷却液相冷媒となる（図７のｄ７点→ｅ７点）。

室外熱交換器１６の過冷却熱交換部１６ｃから流出した冷媒は、逆止弁１７を介して、第２膨張弁１４ｂへ流入して減圧される（図７のｅ７点→ｆ７点）。この際、第２膨張弁１４ｂの絞り開度は、圧縮機１１吸入冷媒（図７のｇ７点）の過熱度ＳＨが、基準過熱度ＫＳＨに近づくように調整される。第２膨張弁１４ｂにて減圧された低圧冷媒は、室内蒸発器１８へ流入する。

室内蒸発器１８へ流入した低圧冷媒は、送風機３２から送風された送風空気から吸熱して蒸発する（図７のｆ７点→ｇ７点）。これにより、送風空気が冷却される。室内蒸発器１８から流出した冷媒は、蒸発圧力調整弁１９、およびアキュムレータ２０を介して、圧縮機１１に吸入される。圧縮機１１に吸入された冷媒は再び圧縮される（図７のｇ７点→ａ７点）。

以上の如く、冷房モードの冷凍サイクル装置１０では、室外熱交換器１６を放熱器として機能させ、室内蒸発器１８を蒸発器として機能させる冷凍サイクルが構成される。そして、室内蒸発器１８にて冷却された送風空気を車室内に吹き出すことによって、車室内の冷房を実現することができる。

ここで、冷房モードは、外気熱交換部１６ａにて冷媒を凝縮させる運転条件時である。さらに、冷房モードでは、送風空気を冷却する運転モードの冷媒回路として、外気熱交換部１６ａから流出した高圧液相冷媒を、サイクルの余剰冷媒としてレシーバタンク１６ｂに蓄えるレシーバサイクルを構成することができる。

従って、室内蒸発器１８にて冷媒を完全に蒸発させることができ、アキュムレータ２０に余剰冷媒を蓄えるアキュムレータサイクルを構成する場合と比較して、送風空気を充分に冷却することができる。

また、冷房モードの冷媒回路では、レシーバタンク１６ｂから流出した高圧液相冷媒を過冷却熱交換部１６ｃにて過冷却している。従って、いわゆるサブクール型の凝縮器を採用した場合と同様に、室内蒸発器１８の出口側冷媒のエンタルピと入口側冷媒のエンタルピとのエンタルピ差を拡大させて、サイクルの成績係数（ＣＯＰ）を向上させることができる。

（ｂ）第１除湿暖房モード
第１除湿暖房モードでは、空調制御装置４０が、第１膨張弁１４ａを絞り状態とし、第２膨張弁１４ｂを絞り状態とし、第３膨張弁１４ｃを全閉状態とし、開閉弁１５を閉じる。さらに、空調制御装置４０は、予め定めた基準圧送能力を発揮するように水ポンプ１２ｃを作動させる。これにより、第１除湿暖房モードの熱媒体循環回路１２では、図１の太破線矢印に示すように、熱媒体が循環する。

さらに、第１除湿暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、図１の太実線矢印に示すように、圧縮機１１→水−冷媒熱交換器１２ａ→第１膨張弁１４ａ→室外熱交換器１６の外気熱交換部１６ａ→室外熱交換器１６のレシーバタンク１６ｂ→室外熱交換器１６の過冷却熱交換部１６ｃ→逆止弁１７→第２膨張弁１４ｂ→室内蒸発器１８（→蒸発圧力調整弁１９→アキュムレータ２０）→圧縮機１１の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。

このサイクル構成で、空調制御装置４０は、冷房モードと同様に、圧縮機１１、外気ファン１６ｄ、送風機３２等の作動を制御する。

また、第１膨張弁１４ａおよび第２膨張弁１４ｂへ出力される制御信号については、吸入冷媒の過熱度ＳＨおよび目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め空調制御装置４０に記憶された制御マップを参照して決定される。

この制御マップでは、圧縮機１１吸入冷媒の過熱度ＳＨが、予め定めた基準過熱度ＫＳＨに近づくように、第１膨張弁１４ａおよび第２膨張弁１４ｂの合計減圧量を決定する。そして、目標吹出温度ＴＡＯの上昇に伴って、第１膨張弁１４ａの絞り開度を減少させ、第２膨張弁１４ｂの絞り開度を増加させるように、第１膨張弁１４ａおよび第２膨張弁１４ｂへ出力される制御信号が決定される。

また、エアミックスドア駆動用の電動アクチュエータへ出力される制御信号については、エアミックスドア３４が冷風バイパス通路３５を全閉とし、ヒータコア１２ｂ側の通風路を全開とするように決定される。

従って、第１除湿暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、図８のモリエル線図に示すように、冷媒の状態が変化する。なお、図８では、冷房モードで説明した図７のモリエル線図とサイクル構成上同等の箇所の冷媒の状態を、図７と同一の符号（アルファベット）で示し、添字（数字）のみを変更している。このことは、以下で説明する他のモリエル線図においても同様である。

以上の如く、第１除湿暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、圧縮機１１から吐出された冷媒（図８のａ８点）が、水−冷媒熱交換器１２ａの冷媒通路へ流入する。水−冷媒熱交換器１２ａへ流入した冷媒は、水−冷媒熱交換器１２ａの水通路を流通する熱媒体と熱交換して放熱する（図８のａ８点→ｂ８点）。これにより、熱媒体循環回路１２を循環する熱媒体が加熱される。

水−冷媒熱交換器１２ａにて加熱された熱媒体は、ヒータコア１２ｂへ流入する。第１除湿暖房モードでは、エアミックスドア３４がヒータコア１２ｂ側の通風路を開いているので、ヒータコア１２ｂへ流入した熱媒体と室内蒸発器１８通過後の送風空気が熱交換する。これにより、室内蒸発器１８にて冷却されて除湿された送風空気の温度が、目標吹出温度ＴＡＯに近づくように再加熱される。

水−冷媒熱交換器１２ａから流出した冷媒は、第１膨張弁１４ａへ流入して中間圧冷媒となるまで減圧される（図８のｂ８点→ｃ８点）。第１膨張弁１４ａにて減圧された中間圧冷媒は、室外熱交換器１６の外気熱交換部１６ａへ流入する。

ここで、第１除湿暖房モードでは、中間圧冷媒の温度が外気温Ｔａｍよりも高くなる。その理由は、中間圧冷媒の温度が外気温Ｔａｍよりも低くなっていると、運転モードが第２除湿暖房モードへ切り替えられるからである。

このため、外気熱交換部１６ａへ流入した冷媒は、外気ファン１６ｄから送風された外気と熱交換し、放熱して凝縮する（図８のｃ８点→ｄ８点）。外気熱交換部１６ａにて凝縮した冷媒は、冷房モードと同様に、レシーバタンク１６ｂへ流入して気液分離される。レシーバタンク１６ｂの下方側に蓄えられた液相冷媒は、出口側連通路１６ｊを介して過冷却熱交換部１６ｃへ流入する。

過冷却熱交換部１６ｃへ流入した液相冷媒は、外気ファン１６ｄから送風された外気と熱交換し、さらに放熱して過冷却液相冷媒となる（図８のｄ８点→ｅ８点）。以降の作動は、冷房モードと同様である。

以上の如く、第１除湿暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、水−冷媒熱交換器１２ａおよび室外熱交換器１６を放熱器として機能させ、室内蒸発器１８を蒸発器として機能させる冷凍サイクルが構成される。そして、室内蒸発器１８にて冷却された送風空気をヒータコア１２ｂにて再加熱して車室内に吹き出すことによって、車室内の除湿暖房を実現することができる。

さらに、第１除湿暖房モードでは、第１膨張弁１４ａの減圧作用により、冷房モードよりも室外熱交換器１６の外気熱交換部１６ａへ流入する冷媒（図８のｃ８点）の温度が低くなる。このため、外気熱交換部１６ａにおける冷媒の放熱量を減少させて、水−冷媒熱交換器１２ａにおける冷媒の放熱量を増加させることができる。

従って、第１除湿暖房モードでは、冷房モードと同様の冷媒回路構成で水ポンプ１２ｃを作動させ、エアミックスドア３４の開度調整によって送風空気を再加熱することによって、車室内の除湿暖房を行う場合よりも、ヒータコア１２ｂにおける送風空気の加熱能力を向上させることができる。

また、第１除湿暖房モードでは、冷房モードと同様に、レシーバサイクルを構成することができる。従って、冷房モードと同様に、送風空気の冷却能力（第１除湿暖房モードでは、除湿能力）を向上させることができる。さらに、サブクール型の凝縮器を採用した場合と同様に、ＣＯＰを向上させることができる。

（ｃ）第２除湿暖房モード
第２除湿暖房モードでは、空調制御装置４０が、第１〜第３膨張弁１４ａ〜１４ｃを絞り状態とし、開閉弁１５を閉じる。さらに、空調制御装置４０は、予め定めた基準圧送能力を発揮するように水ポンプ１２ｃを作動させる。これにより、第２除湿暖房モードの熱媒体循環回路１２では、図２の太破線矢印に示すように、熱媒体が循環する。

さらに、第２除湿暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、図２の太実線矢印に示すように、圧縮機１１→水−冷媒熱交換器１２ａ→第１膨張弁１４ａ→外気熱交換部１６ａ→レシーバタンク１６ｂ→過冷却熱交換部１６ｃ→逆止弁１７→第２膨張弁１４ｂ→室内蒸発器１８（→蒸発圧力調整弁１９→アキュムレータ２０）→圧縮機１１の順に冷媒が循環するとともに、レシーバタンク１６ｂ→第３膨張弁１４ｃが配置された迂回通路２１（→アキュムレータ２０）→圧縮機１１の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。

このサイクル構成で、空調制御装置４０は、第１除湿暖房モードと同様に、圧縮機１１、第１膨張弁１４ａ、第２膨張弁１４ｂ、外気ファン１６ｄ、送風機３２、エアミックスドア駆動用の電動アクチュエータ等の作動を制御する。

また、第３膨張弁１４ｃへ出力される制御信号については、外気温Ｔａｍから室外器温度センサ４５ｂによって検出された室外器出口温度Ｔｏｕｔを減算した温度差ΔＴ（＝Ｔａｍ−Ｔｏｕｔ）が予め定めた基準温度差ＫΔＴ以下となるように決定される。

これにより、本実施形態では、タンク内圧力Ｐｔｋから室外器出口圧力Ｐｏｕｔを減算した圧力損失ΔＰが、予め定めた第２基準圧力損失ＫΔＰ２以下となるようにしている。ここで、第２基準圧力損失ＫΔＰ２は、第１基準圧力損失ＫΔＰ１よりも大きい値となるものの、第２除湿暖房モード時にサイクルのＣＯＰの低下を抑制できる程度に比較的小さな値に設定されている。

従って、第２除湿暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、図９のモリエル線図に示すように、圧縮機１１から吐出された冷媒（図９のａ９点）が、水−冷媒熱交換器１２ａの冷媒通路へ流入する。これにより、第１除湿暖房モードと同様に、熱媒体循環回路１２を循環する熱媒体が加熱される（図９のａ９点→ｂ９点）。そして、加熱された熱媒体を熱源としてヒータコア１２ｂにて室内蒸発器１８通過後の送風空気が加熱される。

水−冷媒熱交換器１２ａから流出した冷媒は、第１膨張弁１４ａへ流入して中間圧冷媒となるまで減圧される（図９のｂ９点→ｃ９点）。第１膨張弁１４ａにて減圧された中間圧冷媒は、室外熱交換器１６の外気熱交換部１６ａへ流入する。

ここで、第２除湿暖房モードでは、中間圧冷媒の温度が外気温Ｔａｍよりも低い温度となる。その理由は、第２除湿暖房モードが実行される運転条件は、過冷却熱交換部１６ｃにおける圧力損失ΔＰが第１基準圧力損失ＫΔＰ１以上となる運転条件なので、外気熱交換部１６ａが蒸発器として機能して、レシーバタンク１６ｂから過冷却熱交換部１６ｃへ流入する冷媒が気液二相冷媒あるいは気相冷媒となっているからである。

このため、外気熱交換部１６ａへ流入した冷媒は、外気ファン１６ｄから送風された外気から吸熱して蒸発する（図９のｃ９点→ｄ９点）。外気熱交換部１６ａから流出した冷媒は、レシーバタンク１６ｂへ流入して気液分離される。

レシーバタンク１６ｂにて分離された気相冷媒（図９のｄＧ９点）は、気相冷媒出口１６ｇを介して迂回通路２１へ流入する。迂回通路２１を流通する冷媒は、第３膨張弁１４ｃによって流量調整されて減圧される（図９のｄＧ９点→ｇ９点）。この際、第３膨張弁１４ｃの絞り開度は、温度差ΔＴ１が基準温度差ＫΔＴ１以下となるように決定される。第３膨張弁１４ｃから流出した冷媒は、アキュムレータ２０側へ導かれる。

なお、液相冷媒出口１６ｈからオイル戻し通路２１ａを経由して冷凍機油が混入した少量の液相冷媒も迂回通路２１側に合流してアキュムレータ２０側へ導かれる。このことは、後述する第３除湿暖房モード、暖房モードにおいても同様である。

また、レシーバタンク１６ｂの出口側連通路１６ｊから流出した比較的乾き度の低い気液二相冷媒あるいは液相冷媒（図９のｄＬ９点）は、過冷却熱交換部１６ｃへ流入する。過冷却熱交換部１６ｃへ流入した冷媒は、外気から吸熱して蒸発する（図９のｄＬ９点→ｅ９点）。

室外熱交換器１６の過冷却熱交換部１６ｃから流出した冷媒は、逆止弁１７を介して、第２膨張弁１４ｂへ流入して減圧される（図９のｅ９点→ｆ９点）。第２膨張弁１４ｂにて減圧された低圧冷媒は、室内蒸発器１８へ流入する。室内蒸発器１８へ流入した低圧冷媒は、送風機３２から送風された送風空気から吸熱して蒸発する（図９のｆ９点→ｇ９点）。

室内蒸発器１８から流出した冷媒は、迂回通路２１から流出した気相冷媒と合流して、圧縮機１１に吸入される。圧縮機１１に吸入された冷媒は再び圧縮される（図９のｇ９点→ａ９点）。

以上の如く、第２除湿暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、水−冷媒熱交換器１２ａを放熱器として機能させ、室外熱交換器１６および室内蒸発器１８を蒸発器として機能させる冷凍サイクルが構成される。そして、室内蒸発器１８にて冷却された送風空気をヒータコア１２ｂにて再加熱して車室内に吹き出すことによって、車室内の除湿暖房を実現することができる。

さらに、第２除湿暖房モードでは、室外熱交換器１６を蒸発器として機能させるので、冷媒が室外熱交換器１６にて吸熱した熱を水−冷媒熱交換に１２ａにて熱媒体に放熱させることができる。その結果、第２除湿暖房モードでは、第１除湿暖房モードよりもヒータコア１２ｂにおける送風空気の加熱能力を向上させることができる。

ここで、第２除湿暖房モードは、外気熱交換部１６ａ、過冷却熱交換部１６ｃ、および室内蒸発器１８にて冷媒を蒸発させる運転条件時である。前述の如く、室外熱交換器１６では、冷媒流れ方向に向かって、冷媒流路の通路断面積が縮小している。このため、過冷却熱交換部１６ｃにて冷媒を蒸発させると、冷媒が過冷却熱交換部１６ｃを流通する際の圧力損失が増大して、ＣＯＰを低下させてしまうおそれがある。

これに対して、第２除湿暖房モードでは、温度差ΔＴが基準温度差ＫΔＴ以下となるように、第３膨張弁１４ｃを作動させるので、圧力損失ΔＰを基準圧力損失ＫΔＰ２以下とすることができる。その結果、第２除湿暖房モードでは、サイクルのＣＯＰが大きく低下してしまうことを抑制することができる。

（ｄ）第３除湿暖房モード
第３除湿暖房モードでは、空調制御装置４０が、第１膨張弁１４ａを絞り状態とし、第２膨張弁１４ｂを絞り状態とし、第３膨張弁１４ｃを全開状態とし、開閉弁１５を開く。さらに、空調制御装置４０は、予め定めた基準圧送能力を発揮するように水ポンプ１２ｃを作動させる。これにより、第３除湿暖房モードの熱媒体循環回路１２では、図３の太破線矢印に示すように、熱媒体が循環する。

さらに、第３除湿暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、図３の太実線矢印に示すように、圧縮機１１→水−冷媒熱交換器１２ａ→第１膨張弁１４ａ→外気熱交換部１６ａ→レシーバタンク１６ｂ→第３膨張弁１４ｃが配置された迂回通路２１→アキュムレータ２０→圧縮機の順に冷媒が循環するとともに、水−冷媒熱交換器１２ａ（→開閉弁１５）→第２膨張弁１４ｂ→室内蒸発器１８→蒸発圧力調整弁１９→アキュムレータ２０→圧縮機１１の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。

このサイクル構成で、空調制御装置４０は、第１除湿暖房モードと同様に、圧縮機１１、外気ファン１６ｄ、送風機３２、エアミックスドア駆動用の電動アクチュエータ等の作動を制御する。

また、第１膨張弁１４ａおよび第２膨張弁１４ｂへ出力される制御信号については、目標吹出温度ＴＡＯ等に基づいて、予め空調制御装置４０に記憶されている制御マップを参照して、サイクルのＣＯＰが極大値に近づくように決定される。具体的には、この制御マップでは、予め定めた基準開度となるように、第２膨張弁１４ｂの絞り開度を決定する。さらに、目標吹出温度ＴＡＯの上昇に伴って、第１膨張弁１４ａの絞り開度を減少させるように決定する。

従って、第３除湿暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、図１０のモリエル線図に示すように、圧縮機１１から吐出された冷媒（図１０のａ１０点）が、水−冷媒熱交換器１２ａの冷媒通路へ流入する。これにより、第１、第２除湿暖房モードと同様に、熱媒体循環回路１２を循環する熱媒体が加熱される（図１０のａ１０点→ｂ１０点）。そして、加熱された熱媒体を熱源としてヒータコア１２ｂにて室内蒸発器１８通過後の送風空気が加熱される。

水−冷媒熱交換器１２ａから流出した冷媒の流れは、開閉弁１５が開いているので、第１三方継手１３ａにて分岐される。

第１三方継手１３ａにて分岐された一方の冷媒は、第１膨張弁１４ａへ流入して低圧冷媒となるまで減圧される（図１０のｂ１０点→ｃ１０点）。第１膨張弁１４ａにて減圧された低圧冷媒は、外気熱交換部１６ａへ流入して、送風ファンから送風された外気から吸熱して蒸発する（図１０のｃ１０点→ｄ１０点）。外気熱交換部１６ａから流出した冷媒は、レシーバタンク１６ｂへ流入して気液分離される。

レシーバタンク１６ｂにて分離された気相冷媒（図１０のｄＧ１０点）は、気相冷媒出口１６ｇを介して迂回通路２１へ流入する。第３除湿暖房モードでは、第３膨張弁１４ｃが全開となっているので、迂回通路２１を流通する冷媒は殆ど減圧することなく、アキュムレータ２０側へ導かれる。レシーバタンク１６ｂにて分離された液相冷媒は、逆止弁１７の作用によって過冷却熱交換部１６ｃ側へ流出することはない。

一方、第１三方継手１３ａにて分岐された他方の冷媒は、開閉弁１５および第２三方継手１３ｂを介して、第２膨張弁１４ｂへ流入して低圧冷媒となるまで減圧される（図１０のｂ１０点→ｆ１０点）。この際、室内蒸発器１８の着霜を抑制することができるように、蒸発圧力調整弁１９の絞り開度により冷媒蒸発温度を、基準温度（本実施形態では、１℃）以上に維持する。

第２膨張弁１４ｂにて減圧された低圧冷媒は、室内蒸発器１８へ流入して、送風機３２から送風された送風空気から吸熱して蒸発する（図１０のｆ１０点→ｇ１０点）。これにより、送風空気が冷却される。室内蒸発器１８から流出した冷媒は、蒸発圧力調整弁１９を通過する際に減圧されて（図１０のｇ１０点→ｄＧ１０点）、室外熱交換器１６のレシーバタンク１６ｂから流出した冷媒と同等の圧力となる。

蒸発圧力調整弁１９にて減圧された冷媒は、室外熱交換器１６のレシーバタンク１６ｂから流出した冷媒と合流してアキュムレータ２０へ流入する。アキュムレータ２０から流出した気相冷媒は圧縮機１１へ吸入されて再び圧縮される（図１０のｄＧ１０点→ａ１０点）。

以上の如く、第３除湿暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、水−冷媒熱交換器１２ａを放熱器として機能させ、室外熱交換器１６の外気熱交換部１６ａおよび室内蒸発器１８を蒸発器として機能させる冷凍サイクルが構成される。そして、室内蒸発器１８にて冷却された送風空気をヒータコア１２ｂにて再加熱して車室内に吹き出すことによって、車室内の除湿暖房を実現することができる。

さらに、第３除湿暖房モードでは、外気熱交換部１６ａにおける冷媒蒸発温度を室内蒸発器１８の冷媒蒸発温度よりも低下させることができる。従って、外気熱交換部１６ａにて冷媒が外気から吸熱する吸熱量を増加させることができ、第２除湿暖房モードよりもヒータコア１２ｂにおける送風空気の加熱能力を向上させることができる。

（ｅ）暖房モード
暖房モードでは、空調制御装置４０が、第１膨張弁１４ａを絞り状態とし、第２膨張弁１４ｂを全閉状態とし、第３膨張弁１４ｃを全開状態とし、開閉弁１５を閉じる。さらに、空調制御装置４０は、予め定めた基準圧送能力を発揮するように水ポンプ１２ｃを作動させる。これにより、暖房モードの熱媒体循環回路１２では、図４の太破線矢印に示すように、熱媒体が循環する。

さらに、暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、図４の太実線矢印に示すように、圧縮機１１→水−冷媒熱交換器１２ａ→第１膨張弁１４ａ→外気熱交換部１６ａ→レシーバタンク１６ｂ→第３膨張弁１４ｃが配置された迂回通路２１→アキュムレータ２０→圧縮機の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。

このサイクル構成で、空調制御装置４０は、各種制御対象機器の作動状態（各種制御対象機器へ出力する制御信号）を決定する。

例えば、圧縮機１１の冷媒吐出能力、すなわち圧縮機１１の電動モータへ出力される制御信号については次のように決定される。まず、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め空調制御装置４０に記憶された制御マップを参照して、水−冷媒熱交換器１２ａにおける目標凝縮圧力ＰＤＯを決定する。

具体的には、この制御マップでは、目標吹出温度ＴＡＯの上昇に伴って目標凝縮圧力ＰＤＯが上昇するように決定する。そして、この目標凝縮圧力ＰＤＯと吐出圧力センサ４６ａによって検出された吐出圧力Ｐｄとの偏差に基づいて、フィードバック制御手法を用いて、吐出圧力Ｐｄが目標凝縮圧力ＰＤＯに近づくように、圧縮機１１の電動モータに出力される制御信号が決定される。

また、第１膨張弁１４ｂへ出力される制御信号については、第１膨張弁１４ｂへ流入する冷媒の過冷却度ＳＣが目標過冷却度ＳＣＯとなるように決定される。目標過冷却度ＳＣＯは、吐出圧力Ｐｄに基づいて、予め空調制御装置４０に記憶された制御マップを参照して決定される。具体的には、この制御マップでは、サイクルのＣＯＰが極大値に近づくように暖房用の目標過冷却度ＳＣＯを決定する。

また、エアミックスドア駆動用の電動アクチュエータへ出力される制御信号については、エアミックスドア３４が冷風バイパス通路３５を全閉とし、ヒータコア１２ｂ側の通風路を全開とするように決定される。

従って、暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、図１１のモリエル線図に示すように、圧縮機１１から吐出された冷媒（図１１のａ１１点）が、水−冷媒熱交換器１２ａの冷媒通路へ流入する。これにより、熱媒体循環回路１２を循環する熱媒体が加熱される（図１１のａ１１点→ｂ１１点）。そして、加熱された熱媒体を熱源としてヒータコア１２ｂにて室内蒸発器１８通過後の送風空気が加熱される。

水−冷媒熱交換器１２ａから流出した冷媒は、第１膨張弁１４ａへ流入して低圧冷媒となるまで減圧される（図１１のｂ１１点→ｃ１１点）。第１膨張弁１４ａにて減圧された低圧冷媒は、外気熱交換部１６ａへ流入して、送風ファンから送風された外気から吸熱して蒸発する（図１１のｃ１１点→ｄ１１点）。外気熱交換部１６ａから流出した冷媒は、レシーバタンク１６ｂへ流入して気液分離される。

レシーバタンク１６ｂにて分離された気相冷媒（図１１のｄＧ１１点）は、気相冷媒出口１６ｇを介して迂回通路２１へ流入する。第３除湿暖房モードでは、第３膨張弁１４ｃが全開となっているので、迂回通路２１を流通する冷媒は殆ど減圧することなく、アキュムレータ２０側へ導かれる。レシーバタンク１６ｂにて分離された液相冷媒は、第２膨張弁１４ｂが全閉状態となっているので、過冷却熱交換部１６ｃ側へ流出することはない。

アキュムレータ２０から流出した気相冷媒は圧縮機１１へ吸入されて再び圧縮される（図１１のｄＧ１１点→ａ１１点）。

以上の如く、暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、水−冷媒熱交換器１２ａを放熱器として機能させ、室外熱交換器１６の外気熱交換部１６ａを蒸発器として機能させる冷凍サイクルが構成される。そして、ヒータコア１２ｂにて加熱された送風空気を車室内に吹き出すことによって、車室内の暖房を実現することができる。

ここで、暖房モードは、外気熱交換部１６ａにて冷媒を蒸発させる運転条件時である。さらに、暖房モードでは、送風空気を加熱する運転モードの冷媒回路として、外気熱交換部１６ａから流出した液相冷媒を、サイクルの余剰冷媒として圧縮機１１の吸入側に配置されたレシーバタンク１６ｂおよびアキュムレータ２０に蓄えるアキュムレータサイクルを構成することができる。従って、送風空気を充分に加熱することができる。

また、本実施形態の暖房モードの冷媒回路では、レシーバタンク１６ｂ内の冷媒圧力とアキュムレータ２０内の冷媒圧力がほぼ同等となり、レシーバタンク１６ｂおよびアキュムレータ２０の双方で、サイクルの余剰冷媒を蓄えるようにしている。

その理由は、暖房モードの冷媒回路に切り替えられた際の冷凍サイクル装置内の容積が、他の運転モードの冷媒回路に切り替えられた際の容積よりも小さくなり、暖房モードにおける余剰冷媒の量が、他の運転モードにおける余剰冷媒の量よりも多くなるからである。従って、暖房モードの冷媒回路に切り替えられた際に、レシーバタンク１６ｂのみで余剰冷媒を蓄えることが可能であれば、アキュムレータ２０を廃止してもよい。

従って、本実施形態の冷凍サイクル装置１０では、送風空気を冷却する冷房モードの冷媒回路として、レシーバサイクルを構成することができ、送風空気を充分に冷却することができる。さらに、室外熱交換器１６を、サブクール型の熱交換器として機能させて、サイクルのＣＯＰを向上させることができる。

また、送風空気を加熱する暖房モードの冷媒回路として、アキュムレータサイクルを構成することができ、送風空気を充分に加熱することができる。すなわち、本実施形態の冷凍サイクル装置１０によれば、冷媒回路を切替可能に構成されて、熱交換対象流体である送風空気を充分に冷却あるいは加熱することができる。

また、本実施形態の冷凍サイクル装置１０によれば、第２除湿暖房モード時のように、外気熱交換部１６ａ、過冷却熱交換部１６ｃ、および室内蒸発器１８にて冷媒を蒸発させる冷媒回路を構成することができる。これによれば、ヒータコア１２ｂにて送風空気を加熱することができると同時に、室内蒸発器１８にて送風空気を冷却することができる。

この際、本実施形態の冷凍サイクル装置１０では、過冷却熱交換部１６ｃにおける冷媒の圧力損失ΔＰが基準圧力損失ＫΔＰ２以下となるように、第３膨張弁１４ｃの作動を制御しているので、サイクルのＣＯＰの低下を抑制することができる。さらに、温度差ΔＴが基準温度差ＫΔＴ以下となるように第３膨張弁１４ｃの作動を制御しているので、温度センサに対して比較的高価なタンク圧力センサ４６ｂを有していない冷凍サイクル装置であっても、容易にサイクルのＣＯＰの低下を抑制することができる。

（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態に対して、図１２の全体構成図に示すように、熱媒体循環回路１２、水−冷媒熱交換器１２ａ、ヒータコア１２ｂ、および水ポンプ１２ｃを廃止し、室内凝縮器１２ｄを採用した例を説明する。なお、図１２では、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付している。

室内凝縮器１２ｄは、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒と室内蒸発器１８通過後の送風空気とを熱交換させて、送風空気を加熱する加熱部である。室内凝縮器１２ｄは、第１実施形態で説明したヒータコア１２ｂと同様に、室内空調ユニット３０のケーシング３１に配置されている。その他の冷凍サイクル装置１０の構成および作動は、第１実施形態と同様である。

本実施形態の冷凍サイクル装置１０のように、熱媒体を介在させることなく、高圧冷媒にて直接的に熱交換対象流体である送風空気を加熱する構成であっても、第１実施形態と同様に、冷媒回路を切り替えても送風空気を充分に冷却あるいは加熱することができる。

（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。

（１）上述の実施形態では、冷凍サイクル装置１０をバイブリッド車両に適用した例を説明したが、本発明に係る冷凍サイクル装置１０の適用はこれに限定されない。例えば、内燃機関から走行用の駆動力を得る通常の車両に適用してもよい。内燃機関を有する車両に適用する場合には、第１実施形態で説明した熱媒体循環回路１２にエンジン冷却水を流入させるようにしてもよい。さらに、車両用に限定されることなく、定置型の空調装置等に適用してもよい。

（２）各運転モードにおける空調制御装置４０の制御態様は、上述の実施形態に開示されたものに限定されない。

上述の実施形態では、第１除湿暖房モードでの運転中に、過冷却熱交換部１６ｃにおける圧力損失ΔＰが第１基準圧力損失ＫΔＰ１以上となった際に第２除湿暖房モードに切り替える例を説明したが、運転モードの切り替えはこれに限定されない。

例えば、第１除湿暖房モードでの運転中に、室外熱交換器１６の外気熱交換部１６ａへ流入する冷媒の温度が外気温Ｔａｍよりも低くなった際に第２除湿暖房モードに切り替えるようにしてもよい。これによれば、温度センサに対して比較的高価なタンク圧力センサ４６ｂを有していない冷凍サイクル装置であっても、第１除湿暖房モードと第２除湿暖房モードとの切り替えを行うことができる。

また、第１実施形態では、冷房モード時に空調制御装置４０が水ポンプ１２ｃを停止させた例を説明したが、他の運転モードと同様に水ポンプ１２ｃを作動させてもよい。冷房モード時には、エアミックスドア３４がヒータコア１２ｂ側の通風路を全閉とするので、水ポンプ１２ｃを作動させても送風空気が加熱されてしまうことはない。さらに、水ポンプ１２ｃを作動させて、熱媒体循環回路１２内の熱媒体を加熱しておくことで、冷房モードから他の運転モードに切り替えた際に、速やかに送風空気を加熱することができる。

また、上述の実施形態では、冷房モードの基準過熱度ＫＳＨを５℃とした例を説明したが、本発明者等の検討によれば、冷房モード時の冷却能力およびサイクルのＣＯＰを向上させるためには、基準過熱度ＫＳＨを５℃〜１５℃程度に設定すればよいことが判っている。

また、上述の実施形態の第２除湿暖房モードでは、外気温Ｔａｍから室外器出口温度Ｔｏｕｔを減算した温度差ΔＴが基準温度差ＫΔＴ以下となるように第３膨張弁１４ｃの作動を制御した例を説明したが、第２除湿暖房モード時の第３膨張弁１４ｃの制御態様はこれに限定されない。

例えば、タンク内圧力Ｐｔｋおよび室外器出口圧力Ｐｏｕｔの検出値を用いて、圧力損失ΔＰが第２基準圧力損失ＫΔＰ２以下となるように第３膨張弁１４ｃの作動を制御してもよい。タンク圧力センサ４６ｂを備えていない冷凍サイクル装置１０では、レシーバタンク１６ｂ内の冷媒のタンク内温度Ｔｔｋを検出するタンク温度センサを設けて、タンク内温度Ｔｔｋからタンク内圧力Ｐｔｋを推定して用いてもよい。

また、上述の実施形態の各運転モードでは、エアミックスドア３４の開度を調整しない例を説明したが、冷房モード、第１〜第３除湿暖房モードでは、空調風温度センサ４７によって検出された送風空気温度ＴＡＶが目標吹出温度ＴＡＯに近づくように、エアミックスドア３４の開度を調整してもよい。

（３）冷凍サイクル装置１０の各構成は、上述の実施形態に開示されたものに限定されない。

例えば、上述の実施形態では、圧縮機１１として、電動圧縮機を採用した例を説明したが、内燃機関を有する車両に適用する場合等には、エンジン駆動式の圧縮機を採用してもよい。さらに、エンジン駆動式の圧縮機としては、吐出容量を変化させることによって冷媒吐出能力を調整可能に構成された可変容量型圧縮機を採用してもよい。

また、上述の実施形態では、外気熱交換部１６ａ、レシーバタンク１６ｂ、および過冷却熱交換部１６ｃを一体的に構成した室外熱交換器１６を採用した例を説明したが、もちろん、外気熱交換部１６ａ、レシーバタンク１６ｂ、および過冷却熱交換部１６ｃを別体で構成してもよい。

また、上述の実施形態では、冷凍サイクル装置１０として、冷媒回路を切替可能に構成されたものを採用した例を説明したが、本発明に係る温度調整装置の効果を得るために、冷媒回路の切り替えは必須ではない。

また、上述の実施形態では、冷凍サイクル装置１０の冷媒としてＲ１３４ａを採用した例を説明したが、冷媒はこれに限定されない。例えば、Ｒ１２３４ｙｆ、Ｒ６００ａ、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０４Ａ、Ｒ３２、Ｒ４０７Ｃ、等を採用してもよい。または、これらの冷媒のうち複数種を混合させた混合冷媒等を採用してもよい。

１１…圧縮機、
１２…熱媒体循環回路（加熱部）、１２ａ…水−冷媒熱交換器（加熱部）、
１２ｂ…ヒータコア（加熱部）、１２ｃ…水ポンプ（加熱部）、
１２ｄ…室内凝縮器（加熱部）
１４ａ…第１膨張弁（第１減圧部）、１４ｂ…第２膨張弁（第２減圧部）、
１４ｃ…第３膨張弁（流量調整装置）、
１５…開閉弁（冷媒回路切替装置）、
１６…室外熱交換器、
１６ａ…外気熱交換部、１６ｂ…レシーバタンク（受液部）、１６ｃ…過冷却熱交換部、
１８…室内蒸発器（蒸発部）

Claims (5)

1. 冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１）と、
   前記圧縮機から吐出された冷媒を熱源として熱交換対象流体を加熱する加熱部（１２、１２ａ〜１２ｄ）と、
   冷媒と外気とを熱交換させる外気熱交換部（１６ａ）と、
   前記外気熱交換部から流出した液相冷媒を蓄える受液部（１６ｂ）と、
   前記受液部から流出した冷媒と外気とを熱交換させる過冷却熱交換部（１６ｃ）と、
   冷媒を前記熱交換対象流体と熱交換させて蒸発させる蒸発部（１８）と、
   前記外気熱交換部へ流入する冷媒を減圧させる第１減圧部（１４ａ）と、
   前記蒸発部へ流入する冷媒を減圧させる第２減圧部（１４ｂ）と、
   前記受液部から流出した冷媒を前記圧縮機の吸入側へ導く迂回通路（２１）と、
   冷媒回路を切り替える冷媒回路切替装置（１４ｃ、１５）と、を備え、
   前記冷媒回路切替装置は、
   前記外気熱交換部にて冷媒を凝縮させる運転条件時に、前記迂回通路を閉じ、前記圧縮機→前記外気熱交換部→前記受液部→前記過冷却熱交換部→前記第２減圧部→前記蒸発部→前記圧縮機の順に冷媒を循環させる冷媒回路に切り替え、
   前記外気熱交換部にて冷媒を蒸発させる運転条件時に、前記迂回通路を開き、前記圧縮機→前記加熱部→前記第１減圧部→前記外気熱交換部→前記受液部→前記迂回通路→前記圧縮機の順に冷媒を循環させる冷媒回路に切り替えるものである冷凍サイクル装置。
2. さらに、前記冷媒回路切替装置は、
   前記外気熱交換部、および前記過冷却熱交換部にて冷媒を蒸発させる運転条件時に、前記迂回通路を開き、前記圧縮機→前記加熱部→前記第１減圧部→前記外気熱交換部→前記受液部→前記過冷却熱交換部→第２減圧部→前記蒸発部→前記圧縮機の順に冷媒を循環させるとともに、前記受液部→前記迂回通路→前記圧縮機の順に冷媒を循環させる冷媒回路に切り替えるものである請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 前記冷媒回路切替装置として、前記迂回通路を流通する冷媒の流量を調整する流量調整装置（１４ｃ）が含まれている請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
4. 前記流量調整装置の作動を制御する流量調整制御部（４０ｂ）を備え、
   前記流量調整制御部は、前記外気熱交換部、および前記過冷却熱交換部にて冷媒を蒸発させる運転条件時に、前記受液部内の冷媒のタンク内圧力（Ｐｔｋ）から前記過冷却熱交換部から流出した冷媒の室外器出口圧力（Ｐｏｕｔ）を減算した圧力損失（ΔＰ）が予め定めた基準圧力損失（ＫΔＰ２）以下となるように、前記流量調整装置の作動を制御するものである請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
5. 前記流量調整制御部は、外気温（Ｔａｍ）から前記過冷却熱交換部から流出した冷媒の室外器出口温度（Ｔｏｕｔ）を減算した温度差（ΔＴ）が予め定めた基準温度差（ＫΔＴ）以下とすることによって、前記圧力損失（ΔＰ）が前記基準圧力損失（ＫΔＰ２）以下となるように、前記流量調整装置の作動を制御するものである請求項４に記載の冷凍サイクル装置。

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