JP2022157501A - 自動車用冷凍サイクル装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 非共沸混合冷媒を用いることで生じる熱交換器の異なる温度領域を有効利用することが可能な自動車用冷凍サイクル装置を提供する。【解決手段】第１室内熱交換器１６および第２室内熱交換器１７を含む室内熱交換器１８を有し、非共沸混合冷媒が循環する冷媒回路１０を備え、第１室内熱交換器１６と第２室内熱交換器１７とは、冷媒回路１０での冷媒の流れにおいて、互いに直列に配置されており、第１室内熱交換器１６および第２室内熱交換器１７を冷媒の蒸発器として機能させる場合の冷媒流れ方向において、第１室内熱交換器１６は第２室内熱交換器１７の上流側に位置する。【選択図】図１

Description

自動車用冷凍サイクル装置に関する。
従来より、冷凍サイクルを行うことにより、自動車の車室内である空調対象空間の空調を行う自動車用冷凍サイクル装置がある。
例えば、特許文献１（特開２０１６－１２４４７４号公報）に記載の冷凍サイクル装置では、冷媒として、乾き度の増大に伴って飽和温度が上昇する非共沸混合冷媒を採用することを提案している。
上記特許文献１に記載の冷凍サイクル装置では、非共沸混合冷媒が用いられているため、例えば、室内蒸発器では、冷媒流れの上流側と下流側とで蒸発温度が異なっている。また、例えば、室内凝縮器では、冷媒流れの上流側と下流側とで凝縮温度が異なっている。
第１観点に係る自動車用冷凍サイクル装置は、冷媒回路を備える。冷媒回路は、利用熱交換器を有する。利用熱交換器は、第１熱交換部と第２熱交換部とを含む。冷媒回路には、非共沸混合冷媒が循環する。第１熱交換部と第２熱交換部とは、冷媒回路での冷媒の流れにおいて、互いに直列に配置されている。利用熱交換器を冷媒の蒸発器として機能させる場合の冷媒流れ方向において、第１熱交換部は、第２熱交換部の上流側に位置する。
この自動車用冷凍サイクル装置では、利用熱交換器を冷媒の蒸発器として機能させる場合に、非共沸混合冷媒の蒸発により温度グライドが生じることで、第１熱交換部と第２熱交換器とで冷媒の蒸発温度が相違する。このため、利用熱交換器における異なる蒸発温度の領域をそれぞれ有効利用することが可能になる。
第２観点に係る自動車用冷凍サイクル装置は、第１観点に係る自動車用冷凍サイクル装置において、利用熱交換器を冷媒の蒸発器として機能させる場合に、第１熱交換部における冷媒の蒸発温度が、第２熱交換部における冷媒の蒸発温度よりも低くなるように制御可能である。
なお、この自動車用冷凍サイクル装置は、プロセッサ等を有する制御部によって、第１熱交換部における冷媒の蒸発温度が第１目標蒸発温度となるように制御され、第２熱交換部における冷媒の蒸発温度が第１目標蒸発温度よりも高い第２目標蒸発温度となるように制御されてもよい。
なお、第１熱交換部における冷媒の蒸発温度としては、第１熱交換部における冷媒流れ方向において、入口を流れる冷媒の温度であってもよいし、出口を流れる冷媒の温度であってもよいし、入口から出口に至る間の予め定めた特定の箇所を流れる冷媒の温度であってもよいし、入口から出口に至るまでの流路の中間位置を流れる冷媒の温度であってもよい。また、第２熱交換部における冷媒の蒸発温度としては、第２熱交換部における冷媒流れ方向において、入口を流れる冷媒の温度であってもよいし、出口を流れる冷媒の温度であってもよいし、入口から出口に至る間の予め定めた特定の箇所を流れる冷媒の温度であってもよいし、入口から出口に至るまでの流路の中間位置を流れる冷媒の温度であってもよい。ここで、第１熱交換部における冷媒の蒸発温度として第１熱交換部の出口を流れる冷媒の温度を用いる場合には、第２熱交換部における冷媒の蒸発温度は、上述のうちの第２熱交換部における冷媒流れ方向における入口以外の箇所を流れる冷媒の温度とするのがよい。
この自動車用冷凍サイクル装置では、第１熱交換部における相対的に低い温度領域を用いた熱負荷の処理と、第２熱交換部における相対的に高い温度領域を用いた熱負荷の処理を行うことが可能になる。
第３観点に係る自動車用冷凍サイクル装置は、冷媒回路を備える。冷媒回路は、利用熱交換器を有する。利用熱交換器は、第１熱交換部と第２熱交換部とを含む。冷媒回路には、非共沸混合冷媒が循環する。第１熱交換部と第２熱交換部とは、冷媒回路での冷媒の流れにおいて、互いに直列に配置されている。利用熱交換器を冷媒の凝縮器として機能させる場合の冷媒流れ方向において、第１熱交換部は、第２熱交換部の上流側に位置する。
この自動車用冷凍サイクル装置では、利用熱交換器を冷媒の凝縮器として機能させる場合に、非共沸混合冷媒の凝縮により温度グライドが生じることで、第１熱交換部と第２熱交換器とで冷媒の凝縮温度が相違する。このため、利用熱交換器における異なる凝縮温度の領域をそれぞれ有効利用することが可能になる。
第４観点に係る自動車用冷凍サイクル装置は、第３観点に係る自動車用冷凍サイクル装置において、利用熱交換器を冷媒の凝縮器として機能させる場合に、第１熱交換部における冷媒の凝縮温度が、第２熱交換部における冷媒の凝縮温度よりも高くなるように制御可能である。
なお、この自動車用冷凍サイクル装置は、プロセッサ等を有する制御部によって、第１熱交換部における冷媒の凝縮温度が第１目標凝縮温度となるように制御され、第２熱交換部における冷媒の凝縮温度が第１目標凝縮温度よりも低い第２目標凝縮温度となるように制御されてもよい。
なお、第１熱交換部における冷媒の凝縮温度としては、第１熱交換部における冷媒流れ方向において、入口を流れる冷媒の温度であってもよいし、出口を流れる冷媒の温度であってもよいし、入口から出口に至る間の予め定めた特定の箇所を流れる冷媒の温度であってもよいし、入口から出口に至るまでの流路の中間位置を流れる冷媒の温度であってもよい。また、第２熱交換部における冷媒の凝縮温度としては、第２熱交換部における冷媒流れ方向において、入口を流れる冷媒の温度であってもよいし、出口を流れる冷媒の温度であってもよいし、入口から出口に至る間の予め定めた特定の箇所を流れる冷媒の温度であってもよいし、入口から出口に至るまでの流路の中間位置を流れる冷媒の温度であってもよい。ここで、第１熱交換部における冷媒の凝縮温度として第１熱交換部の出口を流れる冷媒の温度を用いる場合には、第２熱交換部における冷媒の凝縮度は、上述のうちの第２熱交換部における冷媒流れ方向における入口以外の箇所を流れる冷媒の温度とするのがよい。
この自動車用冷凍サイクル装置では、第１熱交換部における相対的に高い温度領域を用いた熱負荷の処理と、第２熱交換部における相対的に低い温度領域を用いた熱負荷の処理を行うことが可能になる。
第５観点に係る自動車用冷凍サイクル装置は、第１観点から第４観点のいずれかに係る自動車用冷凍サイクル装置において、第１熱交換部と第２熱交換部のうち、処理を要求される熱負荷が大きい方が冷媒流れの上流側に位置する。
なお、熱負荷は、通過する空気等の流体の温度の変更幅が大きいほど、通過する空気等の流体の流量が多いほど、大きいものとなる。
この自動車用冷凍サイクル装置では、処理を要求される熱負荷の大きさに対応させて能力を発揮させることが可能になる。
第６観点に係る自動車用冷凍サイクル装置は、冷媒回路を備える。冷媒回路は、利用熱交換器と切換機構を有する。利用熱交換器は、第１熱交換部と第２熱交換部とを含む。切換機構は、冷媒回路を、第１状態と第２状態に切り換える。冷媒回路には、非共沸混合冷媒が循環する。第１状態では、第１熱交換部は、冷媒流れにおける第２熱交換部の上流側に位置する。第２状態では、第２熱交換部は、冷媒流れにおける第１熱交換部の上流側に位置する。
この自動車用冷凍サイクル装置では、冷媒として非共沸混合冷媒が用いられているため、利用熱交換器を流れる冷媒には温度グライドが生じ、利用熱交換器において相対的に高温となる熱交換部と相対的に低温となる熱交換部が生じる。そして、切換機構が第１状態と第２状態を切り換えることにより、第１熱交換部と第２熱交換部の温度関係を変えて、利用熱交換器を有効利用することが可能になる。
第７観点に係る自動車用冷凍サイクル装置は、第６観点に係る自動車用冷凍サイクル装置において、利用熱交換器を冷媒の蒸発器として機能させつつ、第１熱交換部における冷媒の蒸発温度が、第２熱交換部における冷媒の蒸発温度よりも低くなるように制御する場合に、切換機構は第１状態に切り換えられる。
なお、この自動車用冷凍サイクル装置は、プロセッサ等を有する制御部によって、第１熱交換部における冷媒の蒸発温度が第１目標蒸発温度となるように制御され、第２熱交換部における冷媒の蒸発温度が第１目標蒸発温度よりも高い第２目標蒸発温度となるように制御されてもよい。
なお、第１熱交換部における冷媒の蒸発温度としては、第１熱交換部における冷媒流れ方向において、入口を流れる冷媒の温度であってもよいし、出口を流れる冷媒の温度であってもよいし、入口から出口に至る間の予め定めた特定の箇所を流れる冷媒の温度であってもよいし、入口から出口に至るまでの流路の中間位置を流れる冷媒の温度であってもよい。また、第２熱交換部における冷媒の蒸発温度としては、第２熱交換部における冷媒流れ方向において、入口を流れる冷媒の温度であってもよいし、出口を流れる冷媒の温度であってもよいし、入口から出口に至る間の予め定めた特定の箇所を流れる冷媒の温度であってもよいし、入口から出口に至るまでの流路の中間位置を流れる冷媒の温度であってもよい。ここで、第１熱交換部における冷媒の蒸発温度として第１熱交換部の出口を流れる冷媒の温度を用いる場合には、第２熱交換部における冷媒の蒸発温度は、上述のうちの第２熱交換部における冷媒流れ方向における入口以外の箇所を流れる冷媒の温度とするのがよい。
この自動車用冷凍サイクル装置では、第１熱交換部における相対的に低い温度領域を用いた熱負荷の処理と、第２熱交換部における相対的に高い温度領域を用いた熱負荷の処理を行うことが可能になる。
第８観点に係る自動車用冷凍サイクル装置は、第６観点または第７観点に係る自動車用冷凍サイクル装置において、利用熱交換器を冷媒の凝縮器として機能させつつ、第１熱交換部における冷媒の凝縮温度が、第２熱交換部における冷媒の凝縮温度よりも高くなるように制御する場合に、切換機構は第１状態に切り換えられる。
なお、この自動車用冷凍サイクル装置は、プロセッサ等を有する制御部によって、第１熱交換部における冷媒の凝縮温度が第１目標凝縮温度となるように制御され、第２熱交換部における冷媒の凝縮温度が第１目標凝縮温度よりも低い第２目標凝縮温度となるように制御されてもよい。
なお、第１熱交換部における冷媒の凝縮温度としては、第１熱交換部における冷媒流れ方向において、入口を流れる冷媒の温度であってもよいし、出口を流れる冷媒の温度であってもよいし、入口から出口に至る間の予め定めた特定の箇所を流れる冷媒の温度であってもよいし、入口から出口に至るまでの流路の中間位置を流れる冷媒の温度であってもよい。また、第２熱交換部における冷媒の凝縮温度としては、第２熱交換部における冷媒流れ方向において、入口を流れる冷媒の温度であってもよいし、出口を流れる冷媒の温度であってもよいし、入口から出口に至る間の予め定めた特定の箇所を流れる冷媒の温度であってもよいし、入口から出口に至るまでの流路の中間位置を流れる冷媒の温度であってもよい。ここで、第１熱交換部における冷媒の凝縮温度として第１熱交換部の出口を流れる冷媒の温度を用いる場合には、第２熱交換部における冷媒の凝縮度は、上述のうちの第２熱交換部における冷媒流れ方向における入口以外の箇所を流れる冷媒の温度とするのがよい。
この自動車用冷凍サイクル装置では、第１熱交換部における相対的に高い温度領域を用いた熱負荷の処理と、第２熱交換部における相対的に低い温度領域を用いた熱負荷の処理を行うことが可能になる。
第９観点に係る自動車用冷凍サイクル装置は、第６観点から第８観点のいずれかに係る自動車用冷凍サイクル装置において、第１熱交換部と第２熱交換部のうち、処理を要求される熱負荷が大きい方が冷媒流れの上流側に位置するように、切換機構を切り換えることが可能である。
なお、熱負荷は、通過する空気等の流体の温度の変更幅が大きいほど、通過する空気等の流体の流量が多いほど、大きいものとなる。
この自動車用冷凍サイクル装置では、処理を要求される熱負荷の大きさに対応させて能力を発揮させることが可能になる。
第１０観点に係る自動車用冷凍サイクル装置は、第５観点または第９観点に係る自動車用冷凍サイクル装置において、第１熱交換部と第２熱交換部のうち、処理を要求される熱負荷が大きい方では車外から車内に取り込まれる空気と冷媒との熱交換を行わせ、処理を要求される熱負荷が小さい方では車内で循環させる空気と冷媒との熱交換を行わせることが可能である。
この自動車用冷凍サイクル装置では、車外の温度が車内の温度よりも不快である状況で車外の空気を車内に取り込む場合であっても、車内の温度環境を快適に維持させやすい。
第１１観点に係る自動車用冷凍サイクル装置は、第１観点から第１０観点のいずれかに係る自動車用冷凍サイクル装置において、第１熱交換部と第２熱交換部のうちの一方が、車内の空調に用いられ、第１熱交換部と第２熱交換部のうちの他方が、バッテリーの温度調整用に用いられる。
この自動車用冷凍サイクル装置では、車内の空調用と自動車のバッテリーの温度調整用とで異なる熱負荷に対応させて利用熱交換器を用いることが可能になる。
なお、例えば、第１熱交換部における冷媒の蒸発温度と第２熱交換部における冷媒の蒸発温度のうち、自動車のバッテリーに最適な温度に近い方を自動車のバッテリーの温度調整用に用いることが好ましい。
第１２観点に係る自動車用冷凍サイクル装置は、第１観点から第１０観点のいずれかに係る自動車用冷凍サイクル装置において、第１熱交換部と第２熱交換部のうちの一方が、車内の前席の空調に用いられ、第１熱交換部と第２熱交換部のうちの他方が、車内の後席の空調に用いられる。
この自動車用冷凍サイクル装置では、車内の前席と後席とで異なる熱負荷に対応させて利用熱交換器を用いることが可能になる。
なお、車内の前席の方が車内の後席よりも熱負荷が大きい場合には、第１熱交換部と第２熱交換部のうち冷媒流れの上流側に位置する熱交換部が車内の前席に対応し、第１熱交換部と第２熱交換部のうち冷媒流れの下流側に位置する熱交換部が車内の後席に対応するように配置することが好ましい。
第１３観点に係る自動車用冷凍サイクル装置は、第１観点から第１２観点のいずれかに係る自動車用冷凍サイクル装置において、非共沸混合冷媒は、少なくともＨＦＯ１１３２を含む混合冷媒である。
第１４観点に係る自動車用冷凍サイクル装置は、第１観点から第１２観点のいずれかに係る自動車用冷凍サイクル装置において、非共沸混合冷媒は、少なくともＨＦＯ１１２３を含む混合冷媒である。
第１５観点に係る自動車用冷凍サイクル装置は、第１観点から第１２観点のいずれかに係る自動車用冷凍サイクル装置において、非共沸混合冷媒は、少なくともＨＦＯ系冷媒とＨＦＣ系冷媒とを含む混合冷媒である。
第１実施形態に係る自動車用冷凍サイクル装置の全体構成図である。 第１実施形態に係る自動車用冷凍サイクル装置の機能ブロック構成図である。 第１実施形態の変形例１Ａに係る自動車用冷凍サイクル装置の全体構成図である。 第１実施形態の変形例１Ｂに係る自動車用冷凍サイクル装置の全体構成図である。 第２実施形態に係る自動車用冷凍サイクル装置の全体構成図である。 第２実施形態の変形例２Ａに係る自動車用冷凍サイクル装置の全体構成図である。
以下に述べる各実施形態の自動車用冷凍サイクル装置では、作動媒体として、非共沸混合冷媒が用いられる。
非共沸混合冷媒としては、（ａ）少なくともＨＦＯ１１３２を含む混合冷媒、（ｂ）少なくともＨＦＯ１１２３を含む混合冷媒、（ｃ）少なくともＨＦＯ系冷媒とＨＦＣ系冷媒とを含む混合冷媒のいずれかであることが好ましい。
（ａ）少なくともＨＦＯ１１３２を含む混合冷媒としては、トランス－１，２－ジフルオロエチレン（ＨＦＯ－１１３２（Ｅ））および２，３，３，３－テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ－１２３４ｙｆ）を含む作動媒体が好ましい。当該作動媒体としては、ＨＦＯ－１１３２（Ｅ）およびＨＦＯ－１２３４ｙｆの全質量に対して、ＨＦＯ－１１３２（Ｅ）の含有割合が１２．１～７２．０質量％であり、ＨＦＯ－１２３４ｙｆの含有割合が８７．９～２８．０質量％である作動媒体であることがより好ましい。
（ｂ）少なくともＨＦＯ１１２３を含む混合冷媒としては、トリフルオロエチレン（ＨＦＯ－１１２３）と２，３，３，３－テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ－１２３４ｙｆ）を含む作動媒体が好ましい。なかでも、以下例ｂ１～例ｂ１４に示す作動媒体がより好ましい。
例ｂ１の作動媒体は、媒体ｂ１－１と、媒体ｂ１－２を含む。媒体ｂ１－１は、媒体ｂ１－１全量に対するＨＦＯ－１１２３とＨＦＯ－１２３４ｙｆの合計量の割合が７０～１００質量％であり、ＨＦＯ－１１２３とＨＦＯ－１２３４ｙｆの合計量に対するＨＦＯ－１１２３の割合が３５～９５質量％である。また、媒体ｂ１－１は、飽和のヒドロフルオロカーボンおよび炭素－炭素二重結合を有するヒドロフルオロカーボン（ただし、ＨＦＯ－１１２３およびＨＦＯ－１２３４ｙｆを除く）から選ばれる少なくとも１種を、媒体ｂ１－１全量に対して０～３０質量％含む。媒体ｂ１－２は、二酸化炭素、炭化水素、クロロフルオロオレフィン（ＣＦＯ）、ヒドロクロロフルオロオレフィン（ＨＣＦＯ）からなる群の少なくとも１種を含む。
例ｂ２の作動媒体は、例ｂ１の作動媒体において、媒体ｂ１－１全量に対するＨＦＯ－１１２３とＨＦＯ－１２３４ｙｆの合計の割合が８０～１００質量％である。
例ｂ３の作動媒体は、例ｂ１または例ｂ２の作動媒体において、ＨＦＯ－１１２３とＨＦＯ－１２３４ｙｆの合計量に対するＨＦＯ－１１２３の割合が４０～９５質量％である。
例ｂ４の作動媒体は、例ｂ１、例ｂ２、例ｂ３のいずれかの作動媒体において、媒体ｂ１－１全量に対するＨＦＯ－１１２３の割合が７０モル％以下である。
例ｂ５の作動媒体は、例ｂ１、例ｂ２、例ｂ３、例ｂ４のいずれかの作動媒体において、炭素－炭素二重結合を有するヒドロフルオロカーボンが、１，２－ジフルオロエチレン、２－フルオロプロペン、１，１，２－トリフルオロプロペン、トランス－１，２，３，３，３－ペンタフルオロプロペン、シス－１，２，３，３，３－ペンタフルオロプロペン、トランス－１，３，３，３－テトラフルオロプロペン、シス－１，３，３，３－テトラフルオロプロペン、および３，３，３－トリフルオロプロペンからなる群より選ばれる少なくとも１種である。
例ｂ６の作動媒体は、例ｂ１、例ｂ２、例ｂ３、例ｂ４、例ｂ５のいずれかの作動媒体において、炭素－炭素二重結合を有するヒドロフルオロカーボンが、トランス－１，３，３，３－テトラフルオロプロペンである。
例ｂ７の作動媒体は、例ｂ１、例ｂ２、例ｂ３、例ｂ４、例ｂ５、例ｂ６のいずれかの作動媒体において、飽和のヒドロフルオロカーボンが、ジフルオロメタン、１，１－ジフルオロエタン、１，１，１－トリフルオロエタン、１，１，２，２－テトラフルオロエタン、１，１，１，２－テトラフルオロエタンおよびペンタフルオロエタンからなる群より選ばれる少なくとも１種である。
例ｂ８の作動媒体は、例ｂ１、例ｂ２、例ｂ３、例ｂ４、例ｂ５、例ｂ６、例ｂ７のいずれかの作動媒体において、飽和のヒドロフルオロカーボンが、ジフルオロメタン、１，１，１，２－テトラフルオロエタンおよびペンタフルオロエタンからなる群より選ばれる少なくとも１種である。
例ｂ９の作動媒体は、例ｂ８の作動媒体において、飽和のヒドロフルオロカーボンがジフルオロメタンであって、ＨＦＯ－１１２３とＨＦＯ－１２３４ｙｆとジフルオロメタンの合計量に対するＨＦＯ－１１２３の割合が３０～８０質量％、ＨＦＯ－１２３４ｙｆの割合が４０質量％以下、かつジフルオロメタンの割合が３０質量％以下であり、媒体ｂ１－１全量に対するＨＦＯ－１１２３の割合が７０モル％以下である。
例ｂ１０の作動媒体は、ＨＦＯ－１１２３とジフルオロメタン（Ｒ３２）と１，３，３，３－テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ－１２３４ｚｅ）を含む作動媒体であって、例ｂ１０の作動媒体全量に対するＨＦＯ－１１２３とＲ３２とＨＦＯ－１２３４ｚｅの合計量の割合が９０質量％を超え１００質量％以下であり、ＨＦＯ－１１２３とＲ３２とＨＦＯ－１２３４ｚｅの合計量に対する、ＨＦＯ－１１２３の割合が０質量％を超え５０質量％以下、Ｒ３２の割合が０質量％を超え４０質量％以下、かつＨＦＯ－１２３４ｚｅの割合が４０質量％以上９０質量％以下である。
例ｂ１１の作動媒体は、例ｂ１０の作動媒体において、ＨＦＯ－１１２３とＲ３２とＨＦＯ－１２３４ｚｅの合計量に対する、ＨＦＯ－１１２３の割合が０質量％を超え２０質量％以下、Ｒ３２の割合が０質量％を超え２０質量％以下、かつＨＦＯ－１２３４ｚｅの割合が６５質量％以上９０質量％以下である。
例ｂ１２の作動媒体は、例ｂ１０または例ｂ１１の作動媒体において、ＨＦＯ－１２３４ｚｅが、トランス－１，３，３，３－テトラフルオロプロペンを６０質量％以上含む。
例ｂ１３の作動媒体は、例ｂ１０、例ｂ１１、例ｂ１２のいずれかの作動媒体において、ＨＦＯ－１２３４ｙｆを含む。
例ｂ１４の作動媒体は、例ｂ１０、例ｂ１１、例ｂ１２のいずれかの作動媒体において、ＨＦＯ－１１２３とＲ３２とＨＦＯ－１２３４ｚｅからなる。
（ｃ）少なくともＨＦＯ系冷媒とＨＦＣ系冷媒とを含む混合冷媒としては、Ｒ４５４Ｃが好ましい。Ｒ４５４Ｃは、ジフルオロメタン（Ｒ３２）と２，３，３，３－テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ－１２３４ｙｆ）を含む作動媒体であって、作動媒体全量に対するＲ３２の割合が２１．５％、ＨＦＯ－１２３４ｙｆの割合が７８．５％である。
なお、以下に述べる自動車用冷凍サイクル装置は、電気自動車に搭載して用いられるものであることが好ましい。
（１）第１実施形態
図１に、第１実施形態に係る自動車用冷凍サイクル装置１の概略構成図を示す。図２に、第１実施形態に係る自動車用冷凍サイクル装置１の機能ブロック構成図を示す。
自動車用冷凍サイクル装置１は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって、自動車の車内の空調に使用される装置である。
自動車用冷凍サイクル装置１は、主として、冷媒回路１０と、室外ファン２１と、第１室内ファン２２と、第２室内ファン２３と、第１空気流路１６ａと、第２空気流路１７ａと、コントローラ７と、を有している。
冷媒回路１０には、上述した非共沸混合冷媒が充填されている。冷媒回路１０は、圧縮機１１と、室外熱交換器１４と、膨張弁１５と、第１室内熱交換器１６および第２室内熱交換器１７を含む室内熱交換器１８と、アキュムレータ１３と、を有している。冷媒回路１０では、圧縮機１１と、室外熱交換器１４と、膨張弁１５と、第１室内熱交換器１６と、第２室内熱交換器１７と、アキュムレータ１３がこの順に接続され、内部を冷媒が循環する。
圧縮機１１は、圧縮機用モータによって駆動される容積式圧縮機である。圧縮機用モータは、インバータ装置を介して電力の供給を受けて駆動される。圧縮機１１は、圧縮機用モータにおける回転数である駆動周波数を可変することによって、運転容量を変えることができる。圧縮機１１の吐出側は、室外熱交換器１４に接続され、圧縮機１１の吸入側はアキュムレータ１３に接続される。圧縮機１１は、ボンネットの下方の電気自動車のモータが積まれているエンジンルームに収容される。
室外熱交換器１４は、複数の内部流路が設けられており扁平形状である多数の伝熱管と、多数の伝熱管に接合された多数のフィンと、を有して構成される。本実施形態では、室外熱交換器１４は、エンジンルームに配置されている。室外熱交換器１４では、通過する冷媒を放熱させて凝縮させる凝縮器として機能する。
室外ファン２１は、エンジンルームに配置された室外熱交換器１４に対して屋外の空気を供給させるための空気流れを生じさせる。これにより、室外熱交換器１４において冷媒と空気が熱交換する。
膨張弁１５は、弁開度を調節可能な電子膨張弁によって構成されている。膨張弁１５は、冷媒回路１０において、室外熱交換器１４と第１室内熱交換器１６との間に設けられている。
第１室内熱交換器１６は、例えば、複数の内部流路が設けられており扁平形状である多数の伝熱管と、多数の伝熱管に接合された多数のフィンと、を有して構成される。本実施形態では、第１室内熱交換器１６は、車内を換気するために車外の空気を車内に取り込むための第１空気流路１６ａに設けられている。第１空気流路１６ａには、第１室内ファン２２が設けられている。第１室内ファン２２が駆動することで、第１空気流路１６ａには車外から車内に向かう空気流れが形成される。第１室内熱交換器１６は、第１空気流路１６ａを通過する車外の空気であって、車内に取り込まれる前の空気と、冷媒と、を熱交換させる冷媒の蒸発器として機能する。これにより、冷却された車外の新鮮な空気を車内に取り込むことができる。
第２室内熱交換器１７は、第１室内熱交換器１６と同様であり、例えば、複数の内部流路が設けられており扁平形状である多数の伝熱管と、多数の伝熱管に接合された多数のフィンと、を有して構成される。第２室内熱交換器１７は、本実施形態では、冷媒回路１０において、第１室内熱交換器１６に対して冷媒流れの下流側に直列に接続されている。本実施形態では、第２室内熱交換器１７は、車内の空気を循環させるための流路であって、入口も出口も車内に連通している第２空気流路１７ａに設けられている。第２空気流路１７ａには、第２室内ファン２３が設けられている。第２室内ファン２３が駆動することで、第２空気流路１７ａには車内の空気を循環させる空気流れが形成される。第２室内熱交換器１７は、第２空気流路１７ａを通過する空気と、冷媒と、を熱交換させる冷媒の蒸発器として機能する。これにより、車内の空気を冷却させることができる。
アキュムレータ１３は、圧縮機１１の吸入側に接続された冷媒容器である。
コントローラ７は、冷媒回路１０を構成する各機器の動作を制御する。具体的には、コントローラ７は、制御を行うために設けられたＣＰＵとしてのプロセッサとメモリ等を有している。
以上の冷媒回路１０において、コントローラ７が各機器を制御して冷凍サイクルを実行させることで冷房運転が行われる。なお、暖房運転は、図示しない電気ヒータを用いて行うようにしてもよい。
冷房運転では、圧縮機１１から吐出された冷媒が、室外熱交換器１４に流入する。なお、本実施形態では、圧縮機１１は、第１室内熱交換器１６と第２室内熱交換器１７の両方の熱負荷を処理できるように駆動周波数が制御される。室外熱交換器１４に流入した冷媒は、冷媒の熱を放熱し、凝縮する。なお、冷媒として非共沸混合冷媒が用いられているため、室外熱交換器１４においても冷媒流れ方向に進むにつれて冷媒温度が低下する温度グライドが生じる。室外熱交換器１４で凝縮した冷媒は、弁開度が制御された膨張弁１５を通過する際に減圧される。なお、本実施形態では、膨張弁１５は、圧縮機１１に吸入される冷媒の過熱度が所定条件を満たすように開度が制御される。膨張弁１５を通過した冷媒は、第１室内熱交換器１６において一部が蒸発する。第１室内熱交換器１６を通過した冷媒は、第２室内熱交換器１７においてさらに蒸発する。なお、冷媒として非共沸混合冷媒が用いられているため、第１室内熱交換器１６においても冷媒流れ方向に進むにつれて冷媒温度が上昇する温度グライドが生じ、第２室内熱交換器１７においても冷媒流れ方向に進むにつれて冷媒温度がさらに上昇する温度グライドが生じる。第１室内熱交換器１６は、第２室内熱交換器１７よりも冷媒流れの上流側に配置されているため、第１室内熱交換器１６で冷媒が蒸発する温度は、第２室内熱交換器１７で冷媒が蒸発する温度よりも低い。より詳細には、蒸発器として機能する第１室内熱交換器１６の下流側端部よりも上流側の冷媒温度は、蒸発器として機能する第２室内熱交換器１７の上流側端部よりも下流側の冷媒温度よりも低い。第２室内熱交換器１７を通過した冷媒は、アキュムレータ１３を介して圧縮機１１に再び吸入される。
以上の第１実施形態の自動車用冷凍サイクル装置１では、相対的に蒸発温度が低い第１室内熱交換器１６と相対的に蒸発温度が高い第２室内熱交換器１７の温度の違いを有効利用することが可能になっている。具体的には、熱負荷が高くなりがちな車外からの換気用の空気の冷却に、より蒸発温度が低い第１室内熱交換器１６を用い、熱負荷が比較的小さくなりがちな車内の循環用の空気の冷却に、より蒸発温度が高い第２室内熱交換器１７を用いることで、十分に能力を発揮させた熱負荷処理を行いやすく、各領域を有効利用することが可能になっている。
（１－１）第１実施形態の変形例１Ａ
図３に、第１実施形態の変形例１Ａに係る自動車用冷凍サイクル装置１ａの概略構成図を示す。
自動車用冷凍サイクル装置１ａは、上述の自動車用冷凍サイクル装置１の冷媒回路１０において、さらに利用側切換部１９が設けられた冷媒回路である冷媒回路１０ａを有している。
利用側切換部１９は、冷媒回路１０ａにおける冷媒流れ方向において、第１室内熱交換器１６が第２室内熱交換器１７よりも上流側に位置する第１利用状態と、第１室内熱交換器１６が第２室内熱交換器１７よりも下流側に位置する第２利用状態と、を切り換える切換機構である。具体的には、利用側切換部１９は、４つの接続ポートである第１～第４接続ポートを有しており、接続ポート同士の接続状態を切り換えることが可能な四路切換弁によって構成されている。利用側切換部１９では、第１接続ポートがアキュムレータ１３を介して圧縮機１１の吸入側と接続されており、第２接続ポートが膨張弁１５と接続されており、第３接続ポートが第１室内熱交換器１６のうち第２室内熱交換器１７側の端部とは反対側の端部と接続されており、第４接続ポートが第２室内熱交換器１７のうち第１室内熱交換器１６側の端部とは反対側の端部と接続されている。
なお、自動車用冷凍サイクル装置１ａは、第１利用状態では、図３において実線で示すように接続されることで、第１室内熱交換器１６で一部蒸発した冷媒が、第２室内熱交換器１７においてさらに蒸発する。また、第２利用状態では、図３において破線で示すように接続されることで、第２室内熱交換器１７で一部蒸発した冷媒が、第１室内熱交換器１６においてさらに蒸発する。
これにより、第１利用状態では、第１室内熱交換器１６における蒸発温度を相対的に低く、第２室内熱交換器１７における蒸発温度を相対的に高くすることができ、第２利用状態では、第１室内熱交換器１６における蒸発温度を相対的に高く、第２室内熱交換器１７における蒸発温度を相対的に低くすることができる。これにより、第１室内熱交換器１６と第２室内熱交換器１７の温度関係を変えて、室内熱交換器１８を有効利用することが可能になる。
例えば、車内を冷房使用とする際に、車内の気温が車外よりも高い状況では、車内の循環空気の方が車外の空気よりも熱負荷が大きくなる。この場合には、利用側切換部１９を第２利用状態に切り換えるように制御することで、車内の高温空気の冷却を、相対的に蒸発温度の低い第２室内熱交換器１７を用いて十分に冷却させることが可能になる。さらに、その後、車内の気温が十分に低下し、車内の気温が車外よりも低くなることで、車内の循環空気の方が車外の空気よりも熱負荷が小さくなった場合には、利用側切換部１９を第１利用状態に切り換えるように制御するとよい。これにより、車外の空気の冷却を、相対的に蒸発温度の低い第１室内熱交換器１６を用いて十分に冷却させることが可能になる。
なお、車内の気温については、図３に示すように、車内温度センサ４１を用いて検知し、車外の気温については、外気温度センサ４２を用いて検知するようにしてもよい。車内温度センサ４１は、例えば、第２空気流路１７ａにおける第２室内熱交換器１７の空気流れ方向の上流側に配置することができる。また、外気温度センサ４２は、室外熱交換器１４の空気流れ方向の上流側に配置することができる。
（１－２）第１実施形態の変形例１Ｂ
図４に、第１実施形態の変形例１Ｂに係る自動車用冷凍サイクル装置１ｂの概略構成図を示す。
自動車用冷凍サイクル装置１ｂは、上述の自動車用冷凍サイクル装置１ａの冷媒回路１０において、四路切換弁で構成された利用側切換部１９の代わりに、２つの３方弁１９ａ、１９ｂが設けられた冷媒回路である冷媒回路１０ｂを有している。
３方弁１９ａは、膨張弁１５と第１室内熱交換器１６のうち第２室内熱交換器１７側の端部とは反対側の端部とを接続する状態と、膨張弁１５と第２室内熱交換器１７のうち第１室内熱交換器１６側の端部とは反対側の端部とを接続する状態と、に切り換える。
３方弁１９ｂは、圧縮機１１の吸入側と第１室内熱交換器１６のうち第２室内熱交換器１７側の端部とは反対側の端部とをアキュムレータ１３を介して接続する状態と、圧縮機１１の吸入側と第２室内熱交換器１７のうち第１室内熱交換器１６側の端部とは反対側の端部とをアキュムレータ１３を介して接続する状態と、に切り換える。
このように、四路切換弁で構成された利用側切換部１９の代わりに、２つの３方弁１９ａ、１９ｂを用いた場合においても、変形例１Ａと同様に、第１室内熱交換器１６が第２室内熱交換器１７よりも上流側に接続されている第１利用状態（３方弁１９ａ、１９ｂの実線参照）と、第１室内熱交換器１６が第２室内熱交換器１７よりも下流側に接続されている第２利用状態（３方弁１９ａ、１９ｂの破線参照）と、に切り換えて冷凍サイクルを行うことが可能である。
（１－３）第１実施形態の変形例１Ｂ
上記第１実施形態、変形例１Ａ、１Ｂでは、室内熱交換器１８を冷媒の蒸発器として機能させる冷媒回路１０、１０ａ、１０ｂを備えた自動車用冷凍サイクル装置１、１ａ、１ｂを例に挙げて説明した。
これに対して、自動車用冷凍サイクル装置１、１ａ、１ｂとしては、例えば、室内熱交換器１８を冷媒の凝縮器として機能させる冷媒回路を備えたものであってもよい。具体的には、自動車用冷凍サイクル装置１、１ａ、１ｂにおいて、冷媒回路１０、１０ａ、１０ｂにおける圧縮機１１およびアキュムレータ１３の位置と、膨張弁１５の位置と、を入れ換えることにより、室内熱交換器１８を冷媒の凝縮器として機能させることが可能な装置となる。
この場合には、室内熱交換器１８を冷媒の凝縮器として機能させることで、車内を暖房することが可能になる。
なお、暖房運転では、圧縮機１１から吐出された冷媒は、室内熱交換器１８に送られる。ここで、暖房運転では、圧縮機１１は、第１室内熱交換器１６と第２室内熱交換器１７の両方の熱負荷を処理できるように駆動周波数が制御される。なお、冷媒として非共沸混合冷媒が用いられているため、第１室内熱交換器１６と第２室内熱交換器１７を流れる冷媒は、冷媒流れ方向に進むにつれて冷媒温度が低下する温度グライドが生じる。第１室内熱交換器１６と第２室内熱交換器１７のうち、冷媒流れの上流側に配置されている熱交換器で冷媒が凝縮する温度は、冷媒流れの下流側に配置されている熱交換器で冷媒が凝縮する温度よりも高い。より詳細には、冷媒流れの上流側に位置する凝縮器として機能する熱交換器の下流側端部よりも上流側の冷媒温度は、冷媒流れの上流側に位置する凝縮器として機能する熱交換器の上流側端部よりも下流側の冷媒温度よりも高い。このようにして室内熱交換器１８で凝縮した冷媒は、弁開度が制御された膨張弁１５を通過する際に減圧される。なお、本実施形態では、膨張弁１５は、圧縮機１１に吸入される冷媒の過熱度が所定条件を満たすように開度が制御される。膨張弁１５を通過した冷媒は、室外熱交換器１４において蒸発する。なお、冷媒として非共沸混合冷媒が用いられているため、室外熱交換器１４においても冷媒流れ方向に進むにつれて冷媒温度が上昇する温度グライドが生ずる。室外熱交換器１４を通過した冷媒は、アキュムレータ１３を介して圧縮機１１に再び吸入される。
このように、第１室内熱交換器１６と第２室内熱交換器１７とで冷媒が凝縮する温度が異なるため、例えば、上流側に位置する熱交換器によって大きな暖房負荷を処理させ、下流側に位置する熱交換器によって小さな暖房負荷を処理させることにより、凝縮温度の差を有効利用することが可能になる。
また、凝縮器として機能する第１室内熱交換器１６と第２室内熱交換器１７の上下流の配置関係を、利用側切換部１９や３方弁１９ａ、１９ｂにより切り換えることができる場合には、第１空気流路１６ａを通過する空気の熱負荷と、第２空気流路１７ａを通過する空気の熱負荷と、の関係に対応して負荷処理を行うことが可能になる。
（２）第２実施形態
図５に、第２実施形態に係る自動車用冷凍サイクル装置１ｃの概略構成図を示す。
自動車用冷凍サイクル装置１ｃは、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって、自動車の車内の空調に使用される装置である。
自動車用冷凍サイクル装置１ｃは、主として、冷媒回路１０ｃと、室外ファン２１と、第１室内ファン２５と、第２室内ファン２７と、第１空気流路２６と、第２空気流路２８と、コントローラ７と、を有している。
冷媒回路１０ｃには、上述した非共沸混合冷媒が充填されている。冷媒回路１０ｃは、圧縮機１１と、第１膨張弁１５ａと、第２膨張弁１５ｂと、室外熱交換器１４と、第１切換部６１と、第２切換部６２と、第３切換部６３と、第１蒸発器５１と第２蒸発器５２と第１凝縮器３１と第２凝縮器３２からなる室内熱交換器１８と、を有している。
なお、本実施形態において第１実施形態と同じ部材番号を付して説明しているものは、機器同士の接続関係を除き、具体的な構成は同様であるため、説明を省略する場合がある。
圧縮機１１の吐出側には、第１切換部６１が接続されている。
第１凝縮器３１と第２凝縮器３２とは、冷媒回路１０ｃの冷媒流れ方向において互いに直接に接続されている。第１凝縮器３１および第２凝縮器３２では、冷媒の熱を放熱させ、冷媒を凝縮させる。
第１切換部６１は、第１凝縮器３１と第２凝縮器３２との冷媒流れ方向おける位置関係を切り換える切換機構である。具体的には、第１切換部６１は、冷媒回路１０ｃにおける冷媒流れ方向において、第１凝縮器３１が第２凝縮器３２よりも上流側に位置する第１凝縮器接続状態と、第１凝縮器３１が第２凝縮器３２よりも下流側に位置する第２凝縮器接続状態と、を切り換える。本実施形態では、第１切換部６１は、４つの接続ポートである第１～第４接続ポートを有しており、接続ポート同士の接続状態を切り換えることが可能な四路切換弁によって構成されている。第１切換部６１では、第１接続ポートが圧縮機１１の吐出側と接続されており、第２接続ポートが第１膨張弁１５ａと接続されており、第３接続ポートが第１凝縮器３１のうち第２凝縮器３２側の端部とは反対側の端部と接続されており、第４接続ポートが第２凝縮器３２のうち第１凝縮器３１側の端部とは反対側の端部と接続されている。
第１膨張弁１５ａは、第１切換部６１と室外熱交換器１４を繋ぐ冷媒流路の途中に設けられている。第１膨張弁１５ａは、弁開度を調節可能な電子膨張弁によって構成されている。
室外熱交換器１４は、第１膨張弁１５ａと第３切換部６３の間に設けられており、運転状況に応じて、冷媒を放熱させて凝縮させる凝縮器として機能する場合と、冷媒を蒸発させる蒸発器として機能する場合がある。なお、室外熱交換器１４には、室外ファン２１が生じさせる屋外空気の空気流れが通過する。
第３切換部６３は、室外熱交換器１４に対して冷媒流れの下流側に設けられている。第３切換部６３は、室外熱交換器１４から流れ出た冷媒を第２膨張弁１５ｂに導く接続状態と、室外熱交換器１４から流れ出た冷媒をアキュムレータ１３に導く接続状態と、を切り換える３方弁である。
第２膨張弁１５ｂは、第２切換部６２と第３切換部６３とを繋ぐ冷媒流路であって、アキュムレータ１３には接続されていない冷媒流路の途中に設けられている。第２膨張弁１５ｂは、弁開度を調節可能な電子膨張弁によって構成されている。
第１蒸発器５１と第２蒸発器５２とは、冷媒回路１０ｃの冷媒流れ方向において互いに直接に接続されている。第１蒸発器５１および第２蒸発器５２では、冷媒を蒸発させる。
第２切換部６２は、第１蒸発器５１と第２蒸発器５２との冷媒流れ方向おける位置関係を切り換える切換機構である。具体的には、第２切換部６２は、冷媒回路１０ｃにおける冷媒流れ方向において、第１蒸発器５１が第２蒸発器５２よりも上流側に位置する第１蒸発器接続状態と、第１蒸発器５１が第２蒸発器５２よりも下流側に位置する第２蒸発器接続状態と、を切り換える。本実施形態では、第２切換部６２は、４つの接続ポートである第１～第４接続ポートを有しており、接続ポート同士の接続状態を切り換えることが可能な四路切換弁によって構成されている。第２切換部６２では、第１接続ポートが第２膨張弁１５ｂから延びる冷媒配管と接続されており、第２接続ポートが第３切換部６３とアキュムレータ１３を繋ぐ冷媒流路の途中から分岐して延びる冷媒配管に接続されている。また、第２切換部６２では、第３接続ポートが第１蒸発器５１のうち第２蒸発器５２側の端部とは反対側の端部と接続されており、第４接続ポートが第２蒸発器５２のうち第１蒸発器５１側の端部とは反対側の端部と接続されている。
第１空気流路２６は、第１凝縮器３１と第１蒸発器５１が空気流れ方向に並んで配置された流路である。第１空気流路２６の空気流れは、第１室内ファン２５により形成される。本実施形態では、第１蒸発器５１は流路の全体を覆うようにして第１凝縮器３１に対して空気流れ方向上流側に配置されており、第１凝縮器３１は流路の一部を覆うようにして第１蒸発器５１に対して空気流れ方向下流側に配置されている。第１空気流路２６の出口は、車内に向けて開放されている。なお、本実施形態では、第１空気流路２６の出口を通過する空気の少なくとも一部は、自動車のフロントガラスの内面に沿うように送られる。第１空気流路２６の入口は、車外に通じている。これにより、第１空気流路２６では、車外の新鮮な空気を車内に取り込んで、車内を換気させることが可能である。第１遮断切換部３３は、空気流れ方向視において第１凝縮器３１と重なる位置に移動することで第１凝縮器３１の空気流れ方向上流側を覆って第１凝縮器３１に空気流れが触れることを遮断する状態と、空気流れ方向視において第１凝縮器３１とは重ならない位置に移動することで第１凝縮器３１を覆うことなく第１凝縮器３１に空気を通過させる状態と、を切り換える。
第２空気流路２８は、第２凝縮器３２と第２蒸発器５２が空気流れ方向に並んで配置された流路である。第２空気流路２８の空気流れは、第２室内ファン２７により形成される。本実施形態では、第２蒸発器５２は流路の全体を覆うようにして第２凝縮器３２に対して空気流れ方向上流側に配置されており、第２凝縮器３２は流路の一部を覆うようにして第２蒸発器５２に対して空気流れ方向下流側に配置されている。第２空気流路２８の出口は、車内に向けて開放されている。第２空気流路２８の入口は、出口とは別の車内に通じている。これにより、第２空気流路２８は、車内の空気を循環させることが可能である。第２遮断切換部３４は、空気流れ方向視において第２凝縮器３２と重なる位置に移動することで第２凝縮器３２の空気流れ方向上流側を覆って第２凝縮器３２に空気流れが触れることを遮断する状態と、空気流れ方向視において第２凝縮器３２とは重ならない位置に移動することで第２凝縮器３２を覆うことなく第２凝縮器３２に空気を通過させる状態と、を切り換える。
コントローラ７は、冷媒回路１０ｃを構成する各機器として、圧縮機１１、第１膨張弁１５ａ、第２膨張弁１５ｂ、第１切換部６１、第２切換部６２、第３切換部６３、室外ファン２１、第１室内ファン２５、第２室内ファン２７、第１遮断切換部３３、第２遮断切換部３４の状態を制御する。また、コントローラ７は、車内温度センサ４１と外気温度センサ４２と接続されており、各センサでの検知温度を把握する。なお、コントローラ７は、制御を行うために設けられたＣＰＵとしてのプロセッサとメモリ等を有している。
以上の冷媒回路１０ｃにおいて、コントローラ７が各機器を制御して冷凍サイクルを実行させることで冷房運転、暖房運転、除湿暖房運転が行われる。
（冷房運転）
冷房運転では、コントローラ７は、第１膨張弁１５ａを全開状態に制御し、室外ファン２１、第１室内ファン２５、第２室内ファン２７を駆動させ、第１遮断切換部３３を第１凝縮器３１を塞ぐ位置に切り換え、第２遮断切換部３４を第２凝縮器３２を塞ぐ位置に切り換え、第３切換部６３を室外熱交換器１４と第２膨張弁１５ｂとが接続される状態に切り換えることで行われる。
以上の状態で、圧縮機１１から吐出された冷媒は、第１切換部６１に送られる。なお、本実施形態では、圧縮機１１は、第１蒸発器５１と第２蒸発器５２の両方の熱負荷を処理できるように駆動周波数が制御される。第１切換部６１を通過した冷媒は、第１切換部６１の切換状態に応じた順で第１凝縮器３１と第２凝縮器３２を通過する。本実施形態では、第１切換部６１は、冷房運転開始の直前の切り換え状態をそのまま維持する。なお、第１凝縮器３１は第１遮断切換部３３で覆われ、第２凝縮器３２は第２遮断切換部３４で覆われているため、冷媒の放熱や凝縮は抑制される。第１凝縮器３１と第２凝縮器３２を通過した冷媒は、第１切換部６１を再度通過した後に、全開状態に制御された第１膨張弁１５ａを通過して室外熱交換器１４に送られる。室外熱交換器１４では、室外ファン２１から供給される車外の空気と熱交換することで、冷媒は放熱して凝縮する。次に、第３切換部６３を通過した冷媒は、第２膨張弁１５ｂにおいて減圧される。本実施形態では、第２膨張弁１５ｂは、圧縮機１１に吸入される冷媒の過熱度が所定条件を満たすように弁開度が制御される。第２膨張弁１５ｂで減圧された冷媒は、第２切換部６２に送られる。第２切換部６２を通過した冷媒は、第２切換部６２の切換状態に応じた順で第１蒸発器５１と第２蒸発器５２を通過する。本実施形態では、第２切換部６２は、第１蒸発器５１に送られる車外空気の冷房負荷と第２蒸発器５２に送られる車内循環空気の冷房負荷のうち、負荷の大きな方が冷媒流れ方向における上流側に位置するように切り換えられる。例えば、車内よりも車外の方が気温が高い場合には、車外の空気を冷却する第１蒸発器５１の方が冷房負荷が大きいことになるため、第１蒸発器５１が第２蒸発器５２の上流側に位置するように第２切換部６２は切り換えられる。また、炎天下の屋外に放置されていた自動車のように、車内の方が車外よりも気温が高い場合には、車内の空気を冷却する第２蒸発器５２の方が冷房負荷が大きいことになるため、第２蒸発器５２が第１蒸発器５１の上流側に位置するように第２切換部６２は切り換えられる。なお、車外の気温は外気温度センサ４２の検知値として把握され、車内の温度は、車内温度センサ４１の検知値として把握される。以上の第２切換部６２の制御により、冷房能力がより多く要求される蒸発器における冷媒の蒸発温度が相対的に低くなるようにすることができ、処理が要求される負荷に対応させることが可能になる。
第１蒸発器５１および第２蒸発器５２で蒸発した冷媒は、第２切換部６２とアキュムレータ１３を介して圧縮機１１に再び吸入される。
（暖房運転）
暖房運転では、コントローラ７は、室外ファン２１、第１室内ファン２５、第２室内ファン２７を駆動させ、第１遮断切換部３３を第１凝縮器３１を塞がない位置に切り換え、第２遮断切換部３４を第２凝縮器３２を塞がない位置に切り換え、第３切換部６３を室外熱交換器１４とアキュムレータ１３とが接続される状態に切り換えることで行われる。
以上の状態で、圧縮機１１から吐出された冷媒は、第１切換部６１に送られる。なお、本実施形態では、圧縮機１１は、第１凝縮器３１と第２凝縮器３２の両方の熱負荷を処理できるように駆動周波数が制御される。第１切換部６１を通過した冷媒は、第１切換部６１の切換状態に応じた順で第１凝縮器３１と第２凝縮器３２を通過する。暖房運転時には、第１凝縮器３１は第１遮断切換部３３で覆われることなく、第２凝縮器３２は第２遮断切換部３４で覆われることなく、それぞれを通過する冷媒は空気と熱交換を行うことができ、冷媒は凝縮されることになる。第１切換部６１は、第１凝縮器３１に送られる車外空気の暖房負荷と第２凝縮器３２に送られる車内循環空気の暖房負荷のうち、負荷の大きな方が冷媒流れ方向における上流側に位置するように切り換えられる。例えば、車内よりも車外の方が気温が低い場合には、車外の空気を暖める第１凝縮器３１の方が暖房負荷が大きいことになるため、第１凝縮器３１が第２凝縮器３２の上流側に位置するように第１切換部６１は切り換えられる。また、車内の方が車外よりも気温が低い場合には、車内の空気を暖める第２凝縮器３２の方が暖房負荷が大きいことになるため、第２凝縮器３２が第１凝縮器３１の上流側に位置するように第１切換部６１は切り換えられる。なお、車外の気温は外気温度センサ４２の検知値として把握され、車内の温度は、車内温度センサ４１の検知値として把握される。以上の第１切換部６１の制御により、暖房能力がより多く要求される凝縮器における冷媒の凝縮温度が相対的に高くなるようにすることができ、処理が要求される負荷に対応させることが可能になる。第１凝縮器３１と第２凝縮器３２で凝縮した冷媒は、第１切換部６１を介して、第１膨張弁１５ａに送られて減圧される。第１膨張弁１５ａは、圧縮機１１が吸入する冷媒の過熱度が所定条件を満たすように弁開度が制御される。第１膨張弁１５ａで減圧された冷媒は、室外熱交換器１４において、室外ファン２１から供給される車外の空気と熱交換することで蒸発する。室外熱交換器１４で蒸発した冷媒は、第３切換部６３とアキュムレータ１３を通過して、再び、圧縮機１１に吸入される。なお、暖房運転時には、第１蒸発器５１と第２蒸発器５２には冷媒は流れない。
（除湿暖房運転）
除湿暖房運転では、コントローラ７は、室外ファン２１、第１室内ファン２５、第２室内ファン２７を駆動させ、第１遮断切換部３３を第１凝縮器３１を塞がない位置に切り換え、第２遮断切換部３４を第２凝縮器３２を塞がない位置に切り換え、第３切換部６３を室外熱交換器１４と第２膨張弁１５ｂとが接続される状態に切り換え、第２膨張弁１５ｂを全開状態に制御することで行われる。
以上の状態で、圧縮機１１から吐出された冷媒は、第１切換部６１に送られる。なお、圧縮機１１と第１切換部６１の制御は、上記暖房運転と同様である。第１凝縮器３１と第２凝縮器３２で凝縮した冷媒は、第１切換部６１を介して、第１膨張弁１５ａに送られて減圧される。第１膨張弁１５ａは、圧縮機１１が吸入する冷媒の過熱度が所定条件を満たすように弁開度が制御される。第１膨張弁１５ａで減圧された冷媒は、室外熱交換器１４において、室外ファン２１から供給される車外の空気と熱交換することで蒸発する。室外熱交換器１４で蒸発した冷媒は、第３切換部６３と全開状態に制御された第２膨張弁１５ｂを通過し、第２切換部６２に送られる。第２切換部６２は、第１蒸発器５１が第２蒸発器５２よりも上流側に配置されるように接続状態が切り換えられる。これにより、第１蒸発器５１における冷媒の蒸発温度を、第２蒸発器５２における冷媒の蒸発温度よりも低くすることができ、第１蒸発器５１を通過する車外から取り込まれた空気の湿度を下げることができる。このようにして、第１蒸発器５１を通過することで湿度が低下した空気の少なくとも一部は、第１凝縮器３１において暖められた後、車内の自動車のフロントガラスの内面に沿うように送られる。これにより、車内を暖房しつつ、フロントガラスが曇ることを抑制することが可能になっている。第１蒸発器５１と第２蒸発器５２で蒸発した冷媒は、第２切換部６２とアキュムレータ１３を通過して、再び、圧縮機１１に吸入される。
（２－１）第２実施形態の変形例２Ａ
図６に、第２実施形態の変形例２Ａに係る自動車用冷凍サイクル装置１ｄの概略構成図を示す。
自動車用冷凍サイクル装置１ｄは、第２実施形態の自動車用冷凍サイクル装置１ｃの冷媒回路１０ｃにおいて、第１切換部６１と第３切換部６３を省略し、第１凝縮器３１と第２凝縮器３２を一体化させて凝縮器３０とした冷媒回路１０ｄを備えるものである。
本変形例２Ａに係る自動車用冷凍サイクル装置１ｄでは、複数の凝縮器において冷媒の流れる順序を変えることや複数の蒸発器における冷媒の流れる順序を変えることはできないものの、第２実施形態と同様に、冷房運転と暖房運転と除湿暖房運転を行うことが可能であり、蒸発温度領域の異なる複数の熱交換器を有効利用することができる。
（３）他の実施形態
（３－１）他の実施形態３Ａ
上記各実施形態および変形例では、第１室内熱交換器１６と第２室内熱交換器１７、第１凝縮器３１と第２凝縮器３２、または、第１蒸発器５１と第２蒸発器５２のように、別々の熱交換器や蒸発器や凝縮器が冷媒配管を介して互いに接続されている場合を例に挙げて説明した。
これに対して、これらの熱交換器や蒸発器や凝縮器の組み合わせとしては、冷媒配管が介在することなく、共通の伝熱フィンを備えて構成されたものであってもよい。例えば、第１室内熱交換器１６と第２室内熱交換器１７とは、共通して用いられる複数の伝熱フィンを有していてもよいし、第１凝縮器３１と第２凝縮器３２とは、共通して用いられる複数の伝熱フィンを有していてもよいし、第１蒸発器５１と第２蒸発器５２とは、共通して用いられる複数の伝熱フィンを有していてもよい。各熱交換器や蒸発器や凝縮器が有する伝熱管としては、複数の冷媒流路を有する扁平多穴管であってよい。この場合において、扁平多穴管の上流側の部分が、第１室内熱交換器１６と第２室内熱交換器１７のいずれか一方、第１凝縮器３１と第２凝縮器３２のいずれか一方、または、第１蒸発器５１と第２蒸発器５２のいずれか一方を構成し、扁平多穴管の下流側の部分が、第１室内熱交換器１６と第２室内熱交換器１７の他方、第１凝縮器３１と第２凝縮器３２の他方、または、第１蒸発器５１と第２蒸発器５２の他方を構成してもよい。
（３－２）他の実施形態３Ｂ
上記各実施形態および変形例における、第１室内熱交換器１６と第２室内熱交換器１７、第１凝縮器３１と第２凝縮器３２、または、第１蒸発器５１と第２蒸発器５２は、内部を流れる冷媒と熱交換を行う空気等の流体の流れ方向に並んだ複数の伝熱管を有していてもよい。この場合において、これらの熱交換器や蒸発器や凝縮器において、冷媒流れ方向と空気等の流体の流れ方向とが並行するように設けてもよいし、冷媒流れ方向と空気等の流体の流れ方向とが対向するように設けてもよいし、並行するものと対向するものが併存するように設けてもよい。冷媒と空気等の流体を並行して流す場合には、冷媒と空気等の流体との温度差を大きく確保しやすいため、その熱交換器や蒸発器や凝縮器において発揮される能力を高めることができる。また、冷媒と空気等の流体を対向して流す場合には、冷凍サイクル装置における熱交換器全体としての運転効率を高めることができる。
さらに、自動車用冷凍サイクル装置１ａの利用側切換部１９、自動車用冷凍サイクル装置１ｂの３方弁１９ａと３方弁１９ｂ、自動車用冷凍サイクル装置１ｃの第１切換部６１と第２切換部６２の接続状態を切り換えることで、冷媒流れ方向と空気等の流体の流れ方向との関係について、並行流と対向流とを切り換えることが可能になる。例えば、自動車に乗って運転を始めてからしばらくの間は、車内の温度環境を迅速に快適化させることを優先して並行流となるように接続状態を切り換え、車内の温度環境が設定温度に近づいた場合や運転開始から所定時間を経過した場合には、運転効率を優先して対向流となるように接続状態を切り換えるようにしてもよい。
（３－３）他の実施形態３Ｃ
上記各実施形態および変形例では、第１室内熱交換器１６と第２室内熱交換器１７、第１凝縮器３１と第２凝縮器３２、第１蒸発器５１と第２蒸発器５２について、それぞれ車外から車内に取り込まれる空気を対象として熱交換を行うものと、車内の循環空気を対象として熱交換を行うものと、の組として例に挙げて説明した。
これに対して、第１室内熱交換器１６と第２室内熱交換器１７、第１凝縮器３１と第２凝縮器３２、第１蒸発器５１と第２蒸発器５２は、いずれも車内の循環空気を対象とするものであってもよいし、いずれも車外から車内に取り込まれる空気を対象としてもよい。車内の各領域では処理が要求される熱負荷の大きさが異なる場合があり、熱交換後の空気を供給する供給先として熱負荷の異なる車内の異なる領域を割り当てることにより、当該熱負荷の違いに対応させた処理が可能となる。例えば、車内のうち前席の領域では、フロントガラスが大きいなどにより太陽光を多く受けて温度が上昇しがちであり、冷房負荷が大きくなる傾向があるのに対して、車内のうちの後席の領域では、相対的に冷房負荷が小さくなる傾向がある。このような場合に、熱負荷処理能力の高い上流側に接続された熱交換器や蒸発器や凝縮器が、当該熱負荷の高い領域に対応する流路に配置されるようにすることで、各熱交換器や蒸発器や凝縮器の上流側の領域を有効利用することが可能になる。
（３－４）他の実施形態３Ｄ
上記各実施形態および変形例における、第１室内熱交換器１６と第２室内熱交換器１７、第１凝縮器３１と第２凝縮器３２、または、第１蒸発器５１と第２蒸発器５２は、車内のうち特定のエリアを対象として空気調和を行うものであってよい。
具体的には、各熱交換器や蒸発器や凝縮器の一方と他方が異なる流路に配置され、各流路の出口が車内の異なるエリアに向けられているようにしてもよい。
例えば、上記各実施形態および変形例における第１空気流路１６ａの出口を車内の前席として第２空気流路１７ａの出口を車内の後席としてもよいし、第１空気流路２６の出口を車内の前席として第２空気流路２８の出口を車内の後席としてもよい。このような場合には、車外の空気温度と車内の供給対象エリアで求められる設定温度との温度差から把握される熱負荷と、車内の空気温度と車内の供給対象エリアで求められる設定温度との温度差から把握される熱負荷と、を比較して熱負荷が大きい方が下流側に配置される熱交換器や蒸発器や凝縮器によって熱負荷処理されるように切り換え制御を行ってもよい。
（３－５）他の実施形態３Ｅ
上記各実施形態および変形例では、第１室内熱交換器１６と第２室内熱交換器１７、第１凝縮器３１と第２凝縮器３２、第１蒸発器５１と第２蒸発器５２について、いずれも車内の空気調和に用いられる場合を例に挙げて説明した。
これに対して、第１室内熱交換器１６と第２室内熱交換器１７のいずれか一方を、電気自動車に用いられるバッテリーの温度調整のために用い、他方を車内の空気調和のために用いるようにしてもよい。
この場合において、バッテリーの温度調整のために用いられる熱交換器としては、上流側と下流側に配置されたもののうち、バッテリーに適した温度領域に近い冷媒温度であるものを用いることが好ましい。
（付記）
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ ：冷凍サイクル装置
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ ：冷媒回路
１６ ：第１室内熱交換器（第１熱交換部）
１７ ：第２室内熱交換器（第２熱交換部）
１８ ：室内熱交換器（利用熱交換器）
１９ ：利用側切換部（切換機構）
１９ａ ：３方弁（切換機構）
１９ｂ ：３方弁（切換機構）
３１ ：第１凝縮器（第１熱交換部）
３２ ：第２凝縮器（第２熱交換部）
５１ ：第１蒸発器（第１熱交換部）
５２ ：第２蒸発器（第２熱交換部）
６１ ：第１切換部（切換機構）
６２ ：第２切換部（切換機構）
６３ ：第３切換部
特開２０１６－１２４４７４号公報

Claims (15)

  1. 第１熱交換部（１６、５１）と第２熱交換部（１７、５２）とを含む利用熱交換器（１８）を有し、非共沸混合冷媒が循環する冷媒回路（１０、１０ｄ）を備え、
    前記第１熱交換部と前記第２熱交換部とは、前記冷媒回路での前記冷媒の流れにおいて、互いに直列に配置されており、
    前記利用熱交換器を前記冷媒の蒸発器として機能させる場合の前記冷媒流れ方向において、前記第１熱交換部は、前記第２熱交換部の上流側に位置する、
    自動車用冷凍サイクル装置（１、１ｄ）。
  2. 前記利用熱交換器を前記冷媒の蒸発器として機能させる場合に、前記第１熱交換部における前記冷媒の蒸発温度が、前記第２熱交換部における前記冷媒の蒸発温度よりも低くなるように制御可能である、
    請求項１に記載の自動車用冷凍サイクル装置。
  3. 第１熱交換部（３１）と第２熱交換部（３２）とを含む利用熱交換器（１８）を有し、非共沸混合冷媒が循環する冷媒回路（１０ｃ）を備え、
    前記第１熱交換部と前記第２熱交換部とは、前記冷媒回路での前記冷媒の流れにおいて、互いに直列に配置されており、
    前記利用熱交換器を前記冷媒の凝縮器として機能させる場合の前記冷媒流れ方向において、前記第１熱交換部は、前記第２熱交換部の上流側に位置する、
    自動車用冷凍サイクル装置（１ｃ）。
  4. 前記利用熱交換器を前記冷媒の凝縮器として機能させる場合に、前記第１熱交換部における前記冷媒の凝縮温度が、前記第２熱交換部における前記冷媒の凝縮温度よりも高くなるように制御可能である、
    請求項３に記載の自動車用冷凍サイクル装置。
  5. 前記第１熱交換部と前記第２熱交換部のうち、処理を要求される熱負荷が大きい方が前記冷媒流れの上流側に位置する、
    請求項１から４のいずれか１項に記載の自動車用冷凍サイクル装置。
  6. 第１熱交換部（１６、３１、５１）と第２熱交換部（１７、３２、５２）とを含む利用熱交換器（１８）と、第１状態と第２状態を切り換える切換機構（１９、１９ａ、１９ｂ、６１、６２）と、を有し、非共沸混合冷媒が循環する冷媒回路（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）を備え、
    前記第１状態では、前記第１熱交換部は、前記冷媒流れにおける前記第２熱交換部の上流側に位置し、
    前記第２状態では、前記第２熱交換部は、前記冷媒流れにおける前記第１熱交換部の上流側に位置する、
    自動車用冷凍サイクル装置（１ａ、１ｂ、１ｃ）。
  7. 前記利用熱交換器を前記冷媒の蒸発器として機能させつつ、前記第１熱交換部における前記冷媒の蒸発温度が、前記第２熱交換部における前記冷媒の蒸発温度よりも低くなるように制御する場合に、前記切換機構は前記第１状態に切り換えられる、
    請求項６に記載の自動車用冷凍サイクル装置。
  8. 前記利用熱交換器を前記冷媒の凝縮器として機能させつつ、前記第１熱交換部における前記冷媒の凝縮温度が、前記第２熱交換部における前記冷媒の凝縮温度よりも高くなるように制御する場合に、前記切換機構は前記第１状態に切り換えられる、
    請求項６または７に記載の自動車用冷凍サイクル装置。
  9. 前記第１熱交換部と前記第２熱交換部のうち、処理を要求される熱負荷が大きい方が前記冷媒流れの上流側に位置するように、前記切換機構を切り換えることが可能である、
    請求項６から８のいずれか１項に記載の自動車用冷凍サイクル装置。
  10. 前記第１熱交換部と前記第２熱交換部のうち、処理を要求される熱負荷が大きい方では車外から車内に取り込まれる空気と前記冷媒との熱交換を行わせ、処理を要求される熱負荷が小さい方では車内で循環させる空気と前記冷媒との熱交換を行わせることが可能である、
    請求項５または９に記載の自動車用冷凍サイクル装置。
  11. 前記第１熱交換部と前記第２熱交換部のうちの一方が、車内の空調に用いられ、前記第１熱交換部と前記第２熱交換部のうちの他方が、バッテリーの温度調整用に用いられる、
    請求項１から１０のいずれか１項に記載の自動車用冷凍サイクル装置。
  12. 前記第１熱交換部と前記第２熱交換部のうちの一方が、車内の前席の空調に用いられ、前記第１熱交換部と前記第２熱交換部のうちの他方が、車内の後席の空調に用いられる、
    請求項１から１０のいずれか１項に記載の自動車用冷凍サイクル装置。
  13. 前記非共沸混合冷媒は、少なくともＨＦＯ１１３２を含む混合冷媒である、
    請求項１から１２のいずれか１項に記載の自動車用冷凍サイクル装置。
  14. 前記非共沸混合冷媒は、少なくともＨＦＯ１１２３を含む混合冷媒である、
    請求項１から１２のいずれか１項に記載の自動車用冷凍サイクル装置。
  15. 前記非共沸混合冷媒は、少なくともＨＦＯ系冷媒とＨＦＣ系冷媒とを含む混合冷媒である、
    請求項１から１２のいずれか１項に記載の自動車用冷凍サイクル装置。
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