JP7363321B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷凍サイクル装置に関する。

従来、特許文献１には、冷凍サイクル装置に適用される凝縮器として、いわゆるサブクール型の凝縮器が開示されている。サブクール型の凝縮器は、凝縮部、受液部、及び過冷却部を一体化させた熱交換器である。凝縮部は、冷媒を外気と熱交換させて凝縮させる。受液部は、凝縮部から流出した冷媒の気液を分離し、分離された液相冷媒を貯留する。過冷却部は、受液部から流出した液相冷媒を外気と熱交換させて過冷却する。

サブクール型の凝縮器を備える冷凍サイクル装置では、凝縮器から流出した冷媒が過冷却度を有する液相冷媒となるので、冷凍サイクル装置のサイクル効率（ＣＯＰ）の向上を狙うことができる。

特開２０１６－２１７６８２号公報

ところで、冷凍サイクル装置のサイクル効率を極大値に近づけるためには、凝縮器から流出した液相冷媒の過冷却度を適切な値に調整する必要がある。更に、冷凍サイクル装置のサイクル効率を極大値に近づけるための適切な過冷却度は、冷凍サイクル装置の熱負荷によって変化する。しかしながら、特許文献１の凝縮器では、過冷却部における液相冷媒と外気との熱交換面積が固定されている。このため、冷凍サイクル装置の負荷変動に応じて、凝縮器から流出した液相冷媒の過冷却度を適切な値に調整することが難しい。

より詳細には、例えば、所定の負荷条件となる基準点において適切な過冷却度となるように過冷却部の熱交換面積を設定すると、基準点以外では成り行きの過冷却度となってしまう。その結果、基準点以外では、凝縮器から流出した液相冷媒の過冷却度を適切な値に近づけることができず、サイクル効率を充分に向上させることができなくなってしまうおそれがある。

本発明は、上記点に鑑み、負荷変動が生じても、サイクル効率を充分に向上させることが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に記載の冷凍サイクル装置は、圧縮機（１１）から吐出された冷媒と熱交換対象流体とを熱交換させる熱交換部（６０、６０ａ）を備えた冷凍サイクル装置であって、
熱交換部は、冷媒と熱交換対象流体とを熱交換させて、冷媒を凝縮させる第１熱交換部（６１）と、第１熱交換部から流出した冷媒の気液を分離する第１受液部（６４）と、第１受液部から流出した冷媒と熱交換対象流体とを熱交換させる第２熱交換部（６２）と、第２熱交換部から流出した冷媒の気液を分離する第２受液部（６５）と、を有し、
熱交換部にて冷媒と熱交換対象流体とを熱交換させる運転モードとして、第１熱交換部にて冷媒を凝縮させるとともに、第２熱交換部にて第１受液部にて分離された液相冷媒を過冷却する第１運転モードと、第１熱交換部及び第２熱交換部にて冷媒を凝縮させる第２運転モードと、を有し、
冷媒の封入量は、サイクルの熱負荷が予め定めた基準熱負荷以上である場合に、第２受液部が液相の冷媒で満たされるように決定されている冷凍サイクル装置である。

これによれば、第１運転モードでは、第２熱交換部（６２）を過冷却部として機能させ、第２運転モードでは、第２熱交換部（６２）を凝縮部として機能させることができる。このため、運転モードに応じて、過冷却部として機能する部位の面積を変化させることができる。従って、冷凍サイクル装置の熱負荷に応じて運転モードを変化させることによって、過冷却度をより適切な値に近づけることができる。その結果、負荷変動が生じても、サイクル効率を充分に向上させることができる。

また、請求項３に記載の冷凍サイクル装置は、圧縮機（１１）から吐出された冷媒と熱交換対象流体とを熱交換させる熱交換部（６０）を備えた冷凍サイクル装置であって、
熱交換部は、冷媒と熱交換対象流体とを熱交換させて、冷媒を凝縮させる第１熱交換部（６１）と、第１熱交換部から流出した冷媒の気液を分離する第１受液部（６４）と、第１受液部から流出した冷媒と熱交換対象流体とを熱交換させる第２熱交換部（６２）と、第２熱交換部から流出した冷媒の気液を分離する第２受液部（６５）と、第２受液部から流出した冷媒と熱交換対象流体とを熱交換させる第３熱交換部（６３）と、を有し、
熱交換部にて冷媒と熱交換対象流体とを熱交換させる運転モードとして、第１熱交換部にて冷媒を凝縮させるとともに、第２熱交換部にて第１受液部にて分離された液相冷媒を過冷却し、第３熱交換部にて第２受液部にて分離された液相冷媒を過冷却する第１運転モードと、第１熱交換部及び第２熱交換部にて冷媒を凝縮させるとともに、第３熱交換部にて第２受液部にて分離された液相冷媒を過冷却する第２運転モードと、を有し、
冷媒の封入量は、サイクルの熱負荷が予め定めた基準熱負荷以上である場合に、第２受液部が液相の冷媒で満たされるように決定されている冷凍サイクル装置である。

これによれば、第１運転モードでは、第２熱交換部（６２）を過冷却部として機能させ、第２運転モードでは、第２熱交換部（６２）を凝縮部として機能させることができる。このため、運転モードに応じて、過冷却部として機能する部位の面積を変化させることができる。従って、冷凍サイクル装置の熱負荷に応じて運転モードを変化させることによって、過冷却度をより適切な値に近づけることができる。その結果、負荷変動が生じても、サイクル効率を充分に向上させることができる。

なお、この欄及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を備える空調装置の全体構成図である。 第１実施形態の熱交換部の模式的な断面図である。 第１実施形態の第１運転モード時の熱交換部の状態を示した説明図である。 第１実施形態の第２運転モード時の熱交換部の状態を示した説明図である。 第１実施形態の第３運転モード時の熱交換部の状態を示した説明図である。 第２実施形態の冷凍サイクル装置を備える空調装置の全体構成図である。 第３実施形態の冷凍サイクル装置を備える車両用空調装置の全体構成図である。 第３実施形態の熱交換部の模式的な断面図である。 第３実施形態の冷凍サイクル装置の電気制御部を示すブロック図である。 第４実施形態の熱交換部の断面図である。 第５実施形態の冷凍サイクル装置を備える空調装置の全体構成図である。 第５実施形態の熱交換部の模式的な断面図である。 第５実施形態の第１運転モード時の熱交換部の状態を示した説明図である。 第５実施形態の第２運転モード時の熱交換部の状態を示した説明図である。 第５実施形態の第３運転モード時の熱交換部の状態を示した説明図である。 第６実施形態の冷凍サイクル装置を備える車両用空調装置の全体構成図である。 他の実施形態の冷凍サイクル装置を備える空調装置の全体構成図である。

（第１実施形態）
以下、図面を用いて、本発明に係る第１実施形態の冷凍サイクル装置１０について説明する。第１実施形態の冷凍サイクル装置１０は、空調装置１に適用されている。空調装置１は、空調対象空間である室内へ送風される送風空気を冷却する。図１に示すように、空調装置１は、冷凍サイクル装置１０、送風機３９、制御部８０等を有している。

冷凍サイクル装置１０では、冷媒としてＨＦＣ系冷媒（具体的には、Ｒ１３４ａ）を採用しており、高圧側冷媒圧力Ｐｄ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。もちろん、冷媒としてＨＦＯ系冷媒（例えば、Ｒ１２３４ｙｆ）等を採用してもよい。更に、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いる。冷凍機油は、液相冷媒に相溶性を有するＰＡＧオイル（ポリアルキレングリコールオイル）である。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は、圧縮機１１、熱交換部６０、冷房用減圧部１７、蒸発器１８等を有している。

圧縮機１１は、冷媒を圧縮して、高圧冷媒として吐出する。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交流モータにて駆動する電動式圧縮機である。圧縮機構としては、スクロール型圧縮機構、ベーン型圧縮機構等の各種圧縮機構を採用することができる。そして、制御部８０が交流モータの回転数を制御することによって、圧縮機１１の冷媒吐出能力が調整される。

圧縮機１１の吐出口には、熱交換部６０の冷媒流入口６８ｉ側が接続されている。本実施形態の熱交換部６０は、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒と外気とを熱交換させて、高圧冷媒を凝縮させる凝縮用の熱交換器である。熱交換部６０は、第１熱交換部６１、第２熱交換部６２、第３熱交換部６３、第１受液部６４、及び第２受液部６５を有している。

第１熱交換部６１は、圧縮機１１から吐出された冷媒と熱交換対象流体である外気とを熱交換させる。本実施形態の第１熱交換部６１は、冷媒の有する熱を外気へ放熱させて、冷媒を凝縮させる凝縮部として機能する。

第１熱交換部６１の冷媒出口には、第１受液部６４の入口側が接続されている。第１受液部６４は、第１熱交換部６１から流出した冷媒を液相冷媒と気相冷媒に分離する。第１受液部６４は、分離した液相冷媒の一部をサイクル内の余剰冷媒として一時的に貯えることができる。第１受液部６４に貯えられる液相冷媒の量は、冷凍サイクル装置１０の負荷変動によって変化する。第１受液部６４は、分離した液相冷媒を気相冷媒よりも優先的に出口から流出させる。

第１受液部６４の出口には、第２熱交換部６２の入口側が接続されている。第２熱交換部６２は、第１受液部６４から流出した冷媒と外気とを熱交換させる。第２熱交換部６２は、冷凍サイクル装置１０の熱負荷に応じて、凝縮部あるいは過冷却部として機能する。具体的には、本実施形態の第２熱交換部６２は、熱交換部６０における冷媒の凝縮温度から熱交換部６０に流入する外気の温度を減算した温度差ΔＴに応じて、凝縮部あるいは過冷却部として機能する。

より詳細には、温度差ΔＴが予め定めた基準温度差Ｔａ以上である場合には、第２熱交換部６２の少なくとも一部は、第１受液部６４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過冷却部として機能する。一方、温度差ΔＴが基準温度差Ｔａよりも小さい場合には、第２熱交換部６２は、第１受液部６４から流出した気相冷媒と外気とを熱交換させて、気相冷媒を凝縮させる凝縮部として機能する。

第２熱交換部６２の冷媒出口には、第２受液部６５の入口側が接続されている。第２受液部６５は、第２熱交換部６２から流出した冷媒を液相冷媒と気相冷媒に分離する。第２受液部６５は、分離した液相冷媒の一部をサイクル内の余剰冷媒として一時的に貯えることができる。第２受液部６５に貯えられる液相冷媒の量は、冷凍サイクル装置１０の負荷変動によって変化する。第２受液部６５は、分離した液相冷媒を気相冷媒よりも優先的に出口から流出させる。

第２受液部６５の出口には、第３熱交換部６３の入口側が接続されている。第３熱交換部６３は、第２受液部６５から流出した液相冷媒と外気とを熱交換させる。第３熱交換部６３は、液相冷媒の有する熱を外気へ放熱させて、液相冷媒を過冷却する過冷却部として機能する。第３熱交換部６３の出口（すなわち、熱交換部６０の冷媒流出口６８ｈ）には、冷房用減圧部１７の入口側が接続されている。

本実施形態の熱交換部６０では、第１熱交換部６１、第２熱交換部６２、第３熱交換部６３、第１受液部６４、及び第２受液部６５が、一体に形成されている。ここで、図２を用いて、熱交換部６０の具体的構造について説明する。図２に示すように、熱交換部６０は、複数のチューブ６６、複数のフィン６７、第１タンク６８、第２タンク６９、一対のサイドプレート７０、第１受液部６４、及び第２受液部６５を有している。

熱交換部６０を構成するチューブ６６、フィン６７、第１タンク６８、第２タンク６９、サイドプレート７０、第１受液部６４、及び第２受液部６５は、伝熱製に優れる同種類の金属（例えば、アルミニウム合金）で形成されている。複数のチューブ６６、複数のフィン６７、第１タンク６８、第２タンク６９、一対のサイドプレート７０、第１受液部６４、及び第２受液部６５は、ロウ付けにより一体に接合されている。

チューブ６６は、冷媒が流通する管である。本実施形態では、チューブ６６として、長手方向に垂直な断面形状が扁平形状に形成された扁平チューブを採用している。複数のチューブ６６は、長手方向が略水平方向と一致するように配置されている。複数のチューブ６６は、外表面の平坦面（扁平面）同士が互いに並行となるように、一定の間隔を空けて略鉛直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６６同士の間に、外気が流通する空気通路が形成されている。

なお、以下の説明では、チューブ６６の長手方向をチューブ長手方向と記載する。また、チューブ６６が積層されている方向をチューブ積層方向と記載する。チューブ積層方向は、略上下方向に一致している。

隣り合うチューブ６６同士の間に形成される空気通路には、フィン６７が配置されている。フィン６７は、空気の伝熱面積を増大させて、冷媒と送風空気との熱交換を促進する伝熱部材である。フィン６７は、板状部材を波状に折り曲げることによって成形されたコルゲートフィンである。フィン６７の頂部は、隣り合うチューブ６６の扁平面に接合されている。

なお、以下の説明において、複数のチューブ６６及び複数のフィン６７によって形成される略矩形状の熱交換部をコア部７５と呼ぶ。本実施形態のコア部７５は、図２の上方側から下方側に順番に、上述した第１熱交換部６１、第２熱交換部６２、第３熱交換部６３に分けられている。

第１タンク６８は、両端が閉塞された有底筒状部材である。第１タンク６８は、チューブ積層方向に延びる形状に形成されている。第１タンク６８には、複数のチューブ６６の長手方向の一端部が接続されている。

第１タンク６８の内部には、第１セパレータ６８ａ、第２セパレータ６８ｂ、第３セパレータ６８ｃが配置されている。第１セパレータ６８ａ～第３セパレータ６８ｃは、第１タンク６８の内部空間を上下に仕切る仕切部材である。第１セパレータ６８ａ、第２セパレータ６８ｂ、第３セパレータ６８ｃは、上方から下方へ、この順番で配置されている。これにより、第１タンク６８の内部空間は、上方から下方に順番に、第１内部空間６８ｄ、第２内部空間６８ｅ、第３内部空間６８ｆ、第４内部空間６８ｇに仕切られている。

第１内部空間６８ｄは、第１熱交換部６１を形成する各チューブ６６のうち、上下方向の中央よりも上側の各チューブ６６に連通している。第１タンク６８の第１内部空間６８ｄを形成する部位には、入口側コネクタ６８１が接合されている。入口側コネクタ６８１は、第１内部空間６８ｄへ冷媒を流入させる冷媒流入口６８ｉが形成されている。冷媒流入口６８ｉには圧縮機１１の吐出口側が接続されている。

従って、第１内部空間６８ｄは、圧縮機１１から吐出された冷媒を第１熱交換部６１を形成する各チューブ６６に分配する空間である。

第２内部空間６８ｅは、第１熱交換部６１を形成する各チューブ６６のうち、上下方向の中央よりも下側の各チューブ６６に連通している。第２内部空間６８ｅは、第１熱交換部６１の各チューブ６６から流出した冷媒を集合させる空間である。第１タンク６８の第２内部空間６８ｅを形成する部位には、第１受液部６４の内部空間である第１冷媒貯留空間６４ａの上方側に連通する第２連通口６８ｊが形成されている。

第３内部空間６８ｆは、第２熱交換部６２を形成する各チューブ６６に連通している。第３内部空間６８ｆは、第１受液部６４から流出した冷媒を、第２熱交換部６２を形成する各チューブ６６に分配する空間である。第１タンク６８の第３内部空間６８ｆを形成する部位には、第１受液部６４の第１冷媒貯留空間６４ａの下方側に連通する第３連通口６８ｋが形成されている。第３連通口６８ｋは、第２連通口６８ｊよりも下方側に形成されている。

第４内部空間６８ｇは、第３熱交換部６３を形成する各チューブ６６に連通している。第４内部空間６８ｇは、第３熱交換部６３を形成する各チューブ６６から流出した冷媒を集合させる空間である。第１タンク６８の第４内部空間６８ｇを形成する部位には、出口側コネクタ６８２が接合されている。出口側コネクタ６８２には、第４内部空間６８ｇから冷媒を流出させる冷媒流出口６８ｈが形成されている。冷媒流出口６８ｈには、冷房用減圧部１７の入口側が接続されている。

第２タンク６９は、両端が閉塞された有底筒状部材である。第２タンク６９は、チューブ積層方向に延びる形状に形成されている。第２タンク６９には、複数のチューブ６６の長手方向の他端部が接続されている。

第２タンク６９の内部には、第４セパレータ６９ａ及び第５セパレータ６９ｂが配置されている。第４セパレータ６９ａ及び第５セパレータ６９ｂは、第２タンク６９の内部空間を上下に仕切る仕切り部材である。第４セパレータ６９ａ及び第５セパレータ６９ｂは、上方から下方へ、この順番に配置されている。これにより、第２タンク６９の内部空間は、上方から下方に順番に、第５内部空間６９ｃ、第６内部空間６９ｄ、第７内部空間６９ｅに仕切られている。

第５内部空間６９ｃは、第１熱交換部６１を形成する各チューブ６６に連通している。第５内部空間６９ｃの上下方向の中央よりも上側は、第１熱交換部６１の上下方向の中央よりも上側の各チューブ６６から流出した冷媒を集合させる空間である。また、第５内部空間６９ｃの上下方向の中央よりも下側は、上側に集合した冷媒の流れ方向を転向させて、第１熱交換部６１の上下方向の中央よりも下側の各チューブ６６に冷媒を分配する空間である。

第６内部空間６９ｄは、第２熱交換部６２を形成する各チューブ６６に連通している。第６内部空間６９ｄは、第２熱交換部６２の各チューブ６６から流出した冷媒を集合させる空間である。第２タンク６９の第６内部空間６９ｄを形成する部位には、第２受液部６５の内部空間である第２冷媒貯留空間６５ａの上方側に連通する第４連通口６９ｆが形成されている。

第７内部空間６９ｅは、第３熱交換部６３を形成する各チューブ６６に連通している。第７内部空間６９ｅは、第３熱交換部６３を形成する各チューブ６６に冷媒を分配する空間である。第２タンク６９の第７内部空間６９ｅを形成する部位には、第２受液部６５の第２冷媒貯留空間６５ａの下方側に連通する第５連通口６９ｇが形成されている。第５連通口６９ｇは、第４連通口６９ｆよりも下方側に形成されている。

サイドプレート７０は、コア部７５を補強する補強部である。チューブ長手方向と略平行に形成された板状部材である。サイドプレート７０は、コア部７５のチューブ積層方向の両端部に、１つずつ配置されている。サイドプレート７０の両端部は、第１タンク６８及び第２タンク６９に接合されている。

第１受液部６４は、両端が閉塞された有底筒状部材である。第１受液部６４は、チューブ積層方向に延びる形状に形成されている。第１受液部６４は、第１タンク６８に隣接して配置されている。第１受液部６４は、第１タンク６８に接合されている。

第１受液部６４の内部には、第１冷媒貯留空間６４ａが形成されている。第１冷媒貯留空間６４ａは、内部へ流入した冷媒の気液を分離して、分離された液相冷媒を貯留可能に形成された空間である。

第１冷媒貯留空間６４ａの上方側は、第１タンク６８の第２連通口６８ｊを介して、第２内部空間６８ｅに連通している。また、第１冷媒貯留空間６４ａの下方側は、第１タンク６８の第３連通口６８ｋを介して、第３内部空間６８ｆに連通している。

第２受液部６５は、両端が閉塞された有底筒状部材である。第２受液部６５は、チューブ積層方向に延びる形状に形成されている。第２受液部６５は、第２タンク６９に隣接して配置されている。第２受液部６５は、第２タンク６９に接合されている。

第２受液部６５の内部には、第２冷媒貯留空間６５ａが形成されている。第２冷媒貯留空間６５ａは、内部へ流入した冷媒の気液を分離して、分離された液相冷媒を貯留可能に形成された空間である。

第２受液部６５には、冷媒導入口６５ｂ及び冷媒導出口６５ｃが形成されている。冷媒導入口６５ｂは、第２受液部６５内へ冷媒を流入させる。冷媒導入口６５ｂは、第２タンク６９の第４連通口６９ｆに接続されている。冷媒導出口６５ｃは、第２受液部６５内から冷媒を流出させる。冷媒導出口６５ｃは、第２タンク６９の第５連通口６９ｇに接続されている。冷媒導出口６５ｃは、冷媒導入口６５ｂよりも下方側に形成されている。

従って、第２冷媒貯留空間６５ａは、第４連通口６９ｆ及び冷媒導入口６５ｂを介して第２タンク６９の第６内部空間６９ｄと連通している。第２冷媒貯留空間６５ａは、冷媒導出口６５ｃ及び第５連通口６９ｇを介して第７内部空間６９ｅと連通している。

次に、図１に示す冷房用減圧部１７は、熱交換部６０の第３熱交換部６３から流出した冷媒を減圧させる。更に、冷房用減圧部１７は、蒸発器１８へ流入する冷媒流量を調整する流量調整部である。本実施形態では、冷房用減圧部１７として、温度式膨張弁を採用している。冷房用減圧部１７は、蒸発器１８の出口側冷媒の過熱度が予め定めた基準過熱度に近づくように、機械的機構によって絞り開度を変化させる。

冷房用減圧部１７の出口には、蒸発器１８の冷媒入口側が接続されている。蒸発器１８は、冷房用減圧部１７によって減圧された低圧冷媒と、送風機３９から室内へ送風された送風空気とを熱交換させる。蒸発器１８は、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の熱交換器である。蒸発器１８の冷媒出口には、圧縮機１１の吸入口側が接続されている。

送風機３９は、室内へ向けて空気を送風する送風部である。送風機３９は、送風ファンを電動モータで駆動する電動送風機である。そして、制御部８０が電動送風機の電動モータの回転数を制御することによって、電動送風機の送風能力が調整される。

ここで、冷凍サイクル装置１０に封入される冷媒の封入量について説明する。本実施形態では、熱交換部６０における冷媒の凝縮温度から熱交換部６０に流入する外気の温度を減算した値を温度差ΔＴと定義する。そして、温度差ΔＴが基準温度差Ｔａ以上である場合（すなわち、後述する第１運転モード時または第３運転モード時）に、第２受液部６５が液相冷媒で満たされるように、冷媒の封入量が設定されている。

冷凍サイクル装置１０に封入される冷媒の封入量は、第１運転モード時または第３運転モード時に蒸発器１８に保持されている液相冷媒の量、及び第２受液部６５の容量が考慮される。具体的には、第２受液部６５の容量が大きくなるに伴って、冷凍サイクル装置１０に封入される冷媒の封入量は多くなる。

冷凍サイクル装置１０に封入される冷媒の封入量は、少なくとも、第２受液部６５の容積、第１運転モード時または第３運転モード時に冷凍サイクルの運転に必要な冷媒の量を合算した量以上の量である。但し、冷凍サイクルの運転に必要な冷媒の量には、第１運転モード時または第３運転モード時に蒸発器１８に保持されている液相冷媒の量が含まれる。

更に、本実施形態では、冷凍サイクル装置１０の熱負荷に関わらず、第１受液部６４に液相冷媒が満たされないように、第１受液部６４の容積及び冷凍サイクル装置１０に封入される冷媒の封入量が設定されている。換言すると、冷凍サイクル装置１０が高負荷運転となっても、第１受液部６４から液相冷媒が第１熱交換部６１へ溢れ出ないように冷媒の封入量が設定されている。

次に、図１に示す制御部８０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及び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。制御部８０は、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、３９等の作動を制御する。制御部８０の入力側には、図示しない各種空調制御用のセンサ群が接続されている。制御部８０には、これらのセンサ群の検出信号が入力される。

更に、制御部８０の入力側には、操作部８１が有線または無線で接続されている。制御部８０には、操作部８１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。

操作部８１に設けられた各種操作スイッチとしては、具体的に、空調作動スイッチ、風量設定スイッチ、温度設定スイッチ等がある。空調作動スイッチは、ユーザが室内の空調を行うことを要求するための空調作動要求部である。風量設定スイッチは、ユーザが送風機３９の風量を設定するための風量設定部である。温度設定スイッチは、ユーザが室内の設定温度を設定するための温度設定部である。

なお、本実施形態の制御部８０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。従って、それぞれの制御対象機器の作動を制御する構成（ハードウェア及びソフトウェア）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、制御部８０のうち、圧縮機１１の作動を制御する構成が、圧縮機制御部となる。

また、図１の全体構成図では、図示の明確化のため、制御部８０と各種制御対象機器とを接続する信号線及び電力線、並びに、制御部８０とセンサ群とを接続する信号線の図示を省略している。このことは、以下の実施形態の全体構成図においても同様である。

次に、上記構成における本実施形態の空調装置１の作動について説明する。操作部８１の空調作動スイッチが投入（ＯＮ）されると、制御部８０は、予め記憶回路に記憶されている冷房制御プログラムを実行する。冷房制御プログラムでは、制御用のセンサ群によって検出された検出信号、及び操作部８１から出力される操作信号に基づいて、各種制御対象機器へ出力される制御信号等を適宜決定する。

冷房制御プログラムが実行されて、圧縮機１１が作動すると、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒が熱交換部６０へ流入する。熱交換部６０へ流入した冷媒は、熱交換部６０にて外気へ放熱して凝縮する。熱交換部６０から流出した冷媒は、冷房用減圧部１７にて減圧される。

冷房用減圧部１７にて減圧された低圧冷媒は、蒸発器１８へ流入し、送風機３９から送風された送風空気と熱交換する。蒸発器１８では、低圧冷媒が送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、送風空気が冷却される。蒸発器１８から流出した冷媒は、圧縮機１１へ吸入されて再び圧縮される。

この際、本実施形態の冷凍サイクル装置１０では、熱交換部６０にて冷媒と外気とを熱交換させる運転モードとして、冷凍サイクル装置１０の熱負荷に応じて、第１運転モード、第２運転モード、第３運転モードの３つの運転モードを実行することができる。

ここで、本実施形態では、冷凍サイクル装置１０の熱負荷を判定するパラメータとして、熱交換部６０における冷媒の凝縮温度から熱交換部６０に流入する外気の温度を減算した温度差ΔＴを採用している。例えば、高負荷運転時のように、圧縮機１１の回転数が増加する運転モードでは、高圧冷媒の温度が上昇する。従って、温度差ΔＴは、冷凍サイクル装置１０の熱負荷が高くなるに伴って増加するパラメータとなる。

さらに、本実施形態の冷凍サイクル装置１０では、前述の如く、温度差ΔＴが基準温度差Ｔａ以上である場合に、第２受液部６５が液相冷媒で満たされるように、冷媒の封入量が設定されている。このことは、本実施形態の冷凍サイクル装置１０では、冷凍サイクル装置１０の熱負荷が予め定めた基準熱負荷以上である場合に、第２受液部６５が液相冷媒で満たされるように、冷媒の封入量が設定されていることを意味している。

このため、本実施形態では、温度差ΔＴが基準温度差Ｔａ以上となる高負荷時には、冷凍サイクル装置１０は第１運転モードまたは第３運転モードで運転される。一方で、温度差ΔＴが基準温度差Ｔａよりも小さい低負荷時には、冷凍サイクル装置１０は第２運転モードで運転される。以下に各運転モードについて説明する。

〈第１運転モード〉
第１運転モードは、高負荷時に実行される運転モードである。高負荷時には、蒸発器１８における液相冷媒の保持量が減少する。このため、第１運転モードでは、図３に示すように、熱交換部６０における液相冷媒の保持量が増大する。

従って、第１運転モードでは、第２受液部６５の第２冷媒貯留空間６５ａ内が液相冷媒で満たされる。また、第１運転モードでは、第１受液部６４の第１冷媒貯留空間６４ａ内の一部に液相冷媒が貯えられる。このように、第１受液部６４に液相冷媒が貯液されるので、第２熱交換部６２は過冷却部として機能する。なお、図３～図５において、斜線は液相冷媒を表す。

第１運転モードでは、第１熱交換部６１にて冷媒が凝縮される。第２熱交換部６２にて第１受液部６４にて分離された液相冷媒が過冷却される。第３熱交換部６３にて第２受液部６５にて分離された液相冷媒が更に過冷却される。従って、第１運転モードでは、熱交換部６０から流出する冷媒の過冷却度が比較的高い値となる。

〈第２運転モード〉
第２運転モードは、低負荷運転時に実行される運転モードである。従って、蒸発器１８における液相冷媒の保持量が増大する。このため、第２運転モードでは、図４に示すように、熱交換部６０における液相冷媒の保持量が、第１運転モードと比較して減少する。

従って、第２運転モードでは、第２受液部６５の第２冷媒貯留空間６５ａ内の一部に液相冷媒が貯えられるものの、第２冷媒貯留空間６５ａ内が液相冷媒で満たされることはない。また、第２運転モードでは、第１受液部６４の第１冷媒貯留空間６４ａ内には液相冷媒が貯えられない。このように、第１受液部６４は液相冷媒を貯液していないので、第２熱交換部６２は凝縮部として機能する。

第２運転モードでは、第１熱交換部６１及び第２熱交換部６２にて冷媒が凝縮される。第３熱交換部６３にて第２受液部６５にて分離された液相冷媒が過冷却される。従って、第２運転モードでは、第１運転モードよりも熱交換部６０から流出する冷媒の過冷却度が低い値となる。

〈第３運転モード〉
第３運転モードは、第１運転モードと第２運転モードとの間の中間負荷となる際に実行される運転モードである。第３運転モードでは、図５に示すように、第２受液部６５の第２冷媒貯留空間６５ａ内が液相冷媒で満たされる。また、第３運転モードでは、第１受液部６４の第１冷媒貯留空間６４ａ内には液相冷媒が貯えられない。このため、第２熱交換部６２の一部が凝縮部として機能し、第２熱交換部６２の残余の部位が過冷却部として機能する。

第３運転モードでは、第１熱交換部６１及び第２熱交換部６２の一部にて冷媒が凝縮される。第２熱交換部６２の残余の部位にて液相冷媒が過冷却される。第３熱交換部６３にて第２受液部６５にて分離された液相冷媒が過冷却される。従って、第３運転モードでは、熱交換部６０から流出する冷媒の過冷却度が、第１運転モードよりも低く、第２運転モードよりも高い値となる。

ここで、図３～図５では、理想的な状態の液相冷媒を斜線で表している。実際の熱交換部６０では、例えば、図３、図５において、第２受液部６５の第２冷媒貯留空間６５ａ内に気泡（すなわち、気相冷媒）が残っていることがある。あるいは、熱害等によって、第２冷媒貯留空間６５ａの上部に気相冷媒が残っていることがある。なお、熱害とは、他の装置が発する熱等によって、第２受液部６５が加熱されて、第２受液部６５の上部等に気相冷媒が滞留している状態を言う。

このように、第２受液部６５の第２冷媒貯留空間６５ａ内に僅かな気相冷媒が残っていても、第２受液部６５から液相冷媒が第２熱交換部６２に溢れ出せば、第２熱交換部６２の少なくとも一部を過冷却部として機能させることができる。従って、第２受液部６５の内部に僅かな気相冷媒が残っていても、第１運転モード及び第３運転モードのように、第２熱交換部６２の少なくとも一部が過冷却部として機能している場合は、第２受液部６５が液相冷媒で満たされているものとする。

以上の如く、本実施形態の空調装置１では、蒸発器１８にて冷却された送風空気を、空調対象空間である室内へ吹き出すことによって、室内の冷房を行うことができる。

更に、本実施形態の冷凍サイクル装置１０によれば、第１運転モードでは、第１熱交換部６１にて冷媒を凝縮させる。第２熱交換部６２にて第１受液部６４にて分離された液相冷媒を過冷却する。第３熱交換部６３にて第２受液部６５にて分離された液相冷媒を過冷却する。また、第２運転モードでは、第１熱交換部６１及び第２熱交換部６２にて冷媒を凝縮させる。第３熱交換部６３にて第２受液部６５にて分離された液相冷媒を過冷却する。

つまり、第１運転モードでは、第２熱交換部６２を過冷却部として機能させ、第２運転モードでは、第２熱交換部６２を凝縮部として機能させることができる。このため、熱交換部６０のうち過冷却部として機能する部位の熱交換面積を、冷凍サイクル装置１０の熱負荷に応じて変化させることができる。

従って、冷凍サイクル装置１０の熱負荷に応じて運転モードを変化させることによって、熱交換部６０から流出する液相冷媒の過冷却度をより適切な値に近づけることができる。その結果、本実施形態の冷凍サイクル装置１０によれば、負荷変動が生じても、サイクル効率を充分に向上させることができる。

より具体的には、本実施形態では、冷凍サイクル装置１０の熱負荷が高くなる高負荷時に、第１運転モードにて運転される。また、冷凍サイクル装置１０の熱負荷が低くなる低負荷時に、第２運転モードにて運転される。

従って、第１運転モードでは、第２運転モードよりも、熱交換部６０のうち過冷却部として機能する部位の熱交換面積を大きくすることができる。その結果、冷媒を確実に過冷却させるとともに、熱交換部６０から流出する液相冷媒の過冷却度を増加させて、サイクル効率を向上させることができる。

また、第２運転モードでは、第１運転モードよりも、熱交換部６０のうち過冷却部として機能する部位の熱交換面積を小さくすることができる。これにより、熱交換部６０のうち凝縮部として機能する部位の熱交換面積を大きくすることができる。その結果、冷凍サイクル装置１０の高圧側冷媒圧力を低下させて、サイクル効率を向上させることができる。

また、本実施形態の冷凍サイクル装置１０では、第３運転モードを実行することができる。第３運転モードでは、第１熱交換部６１にて冷媒を凝縮させる。第２受液部６５を液相冷媒で満たすことにより、第２熱交換部６２の一部にて液相冷媒を過冷却する。第３熱交換部６３にて第２受液部６５から流出した液相冷媒を過冷却する。

これによれば、冷凍サイクル装置１０の熱負荷が、第１運転モードと第２運転モードの間の中間負荷となる場合に、第２熱交換部６２の一部を過冷却部として機能させることができる。このため、冷凍サイクル装置１０の熱負荷が中間負荷となる場合であっても、熱交換部６０から流出する液相冷媒の過冷却度をより一層適切な値に近づけることができる。その結果、負荷変動が生じた際に、より一層サイクル効率を向上させやすい。

また、本実施形態の冷凍サイクル装置１０では、冷凍サイクル装置１０の熱負荷が予め定めた基準熱負荷以上である場合に、第２受液部６５が液相冷媒で満たされるように、冷媒の封入量が設定されている。具体的には、温度差ΔＴが基準温度差Ｔａ以上である場合に、第２受液部６５に液相冷媒が満たされるように、冷凍サイクル装置１０に封入される冷媒の封入量が設定されている。

これによれば、冷凍サイクル装置１０において、特別な運転制御を行わなくても、温度差ΔＴが基準温度差Ｔａ以上である場合には、冷凍サイクル装置１０を第１運転モードまたは第３運転モードで運転させることができる。一方で、温度差ΔＴが基準温度差Ｔａよりも小さい場合には、冷凍サイクル装置１０を第２運転モードで運転させることができる。

また、本実施形態の冷凍サイクル装置１０では、熱負荷に関わらず、第１受液部６４に液相冷媒が満たされないように、第１受液部６４の容積及び冷凍サイクル装置１０に封入される冷媒の封入量が設定されている。

これによれば、冷凍サイクル装置１０が、高負荷であり、第１運転モードで運転されている場合であっても、第１受液部６４に液相冷媒が満たされない。このため、第１運転モード時に、液相冷媒が第１熱交換部６１溢れ出ることがなく、第１熱交換部６１の全ての領域を凝縮部とすることができる。この結果、第１運転モード時に、第１熱交換部６１に液相冷媒が滞留することに起因する冷凍サイクルの高圧側の圧力の上昇を防止することができ、サイクル効率の悪化を防止することができる。

（第２実施形態）
以下、図６を用いて、第２実施形態の冷凍サイクル装置１０ａについて説明する。第２実施形態の空調装置１の全体構成を示す図６では、第１実施形態と同一もしくは均等部分については、第１実施形態の冷凍サイクル装置１０と同じ符号を付して、その説明を省略する。このことは、以下の実施形態でも同様である。

第２実施形態の熱交換部６０は、水冷式のコンデンサである。第２実施形態の第１熱交換部６１は、第１冷媒通路６１ａと第１水通路６１ｂを有している。第１熱交換部６１は、第１冷媒通路６１ａを流通する高圧冷媒と第１水通路６１ｂを流通する熱交換対象流体である冷却水とを熱交換させる熱交換器である。第１冷媒通路６１ａの入口には、圧縮機１１の吐出口側が接続されている。第１冷媒通路６１ａの出口には、第１受液部６４の入口側が接続されている。

第２熱交換部６２は、第２冷媒通路６２ａと第２水通路６２ｂを有している。第２熱交換部６２は、第２冷媒通路６２ａを流通する高圧冷媒と第２水通路６２ｂを流通する冷却水とを熱交換させる熱交換器である。第２冷媒通路６２ａの入口には、第１受液部６４の出口側が接続されている。第２冷媒通路６２ａの出口には、第２受液部６５の入口側が接続されている。

第３熱交換部６３は、第３冷媒通路６３ａと第３水通路６３ｂを有している。第３熱交換部６３は、第３冷媒通路６３ａを流通する高圧冷媒と第３水通路６３ｂを流通する冷却水とを熱交換させる熱交換器である。第３冷媒通路６３ａの入口には、第２受液部６５の出口側が接続されている。第３冷媒通路６３ａの出口には、冷房用減圧部１７の入口側が接続されている。

また、第３水通路６３ｂの出口には、第２水通路６２ｂの入口側が接続されている。第２水通路６２ｂの出口には、第１水通路６１ｂの入口側が接続されている。

更に、第２実施形態の空調装置１は、冷却水を循環させる熱交換対象流体流路９１を有している。熱交換対象流体流路９１には、ラジエータ９３、熱交換対象流体ポンプ９２、熱交換部６０の第１水通路６１ｂ～第３水通路６３ｂが配置されている。

熱交換対象流体ポンプ９２は、冷却水を吸入して、熱交換部６０の第３水通路６３ｂに吐出する水圧送装置である。熱交換対象流体ポンプ９２は、インペラ（すなわち、羽根車）を電動モータにて駆動する電動式の羽根車ポンプである。そして、制御部８０が電動モータの回転数を制御することによって、熱交換対象流体ポンプ９２の冷却水圧送能力が調整される。

ラジエータ９３は、冷却水と外気とを熱交換させる室外熱交換器である。ラジエータ９３は、冷却水の有する熱を外気に放熱させて、冷却水を冷却する放熱用の熱交換器である。ラジエータ９３の冷却水入口には、熱交換部６０の第１水通路６１ｂの出口側が接続されている。ラジエータ９３の冷却水出口には、熱交換対象流体ポンプ９２の吸入口側が接続されている。

従って、制御部８０が熱交換対象流体ポンプ９２を作動させると、冷却水は、熱交換部６０の第３水通路６３ｂ、第２水通路６２ｂ、第１水通路６１ｂ、ラジエータ９３、熱交換対象流体ポンプ９２の吸入口側の順に循環する。このため、第２実施形態の熱交換部６０では、冷媒の流れ方向と冷却水の流れ方向が反対方向になる。つまり、第２実施形態の熱交換部６０は、いわゆる対向流型の熱交換器である。

本実施形態の冷凍サイクル装置１０ａでは、熱交換部６０における冷媒の凝縮温度から熱交換部６０（具体的には、第３水通路６３ｂ）へ流入する冷却水の温度を減算した値を温度差ΔＴと定義する。そして、温度差ΔＴが、基準温度差Ｔａ以上である場合に、第２受液部６５に液相冷媒が満たされるように、冷凍サイクル装置１０に封入される冷媒の封入量が設定されている。

つまり、本実施形態の冷凍サイクル装置１０ａにおいても、冷凍サイクル装置１０の熱負荷が予め定めた基準熱負荷以上である場合に、第２受液部６５が液相冷媒で満たされるように、冷媒の封入量が設定されている。その他の構成及び作動は、第１実施形態と同様である。従って、本実施形態の冷凍サイクル装置１０ａにおいても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

すなわち、冷凍サイクル装置１０ａでは、特別な運転制御を行うことなく、温度差ΔＴに応じて第１運転モードから第３運転モードを切り替えることができる。これにより、冷凍サイクル装置１０ａの負荷変動によらず、熱交換部６０から流出する液相冷媒の過冷却度を適切な値に近づけることができる。その結果、冷凍サイクル装置１０ａでは、負荷変動が生じても、サイクル効率を充分に向上させることができる。

（第３実施形態）
以下、図７～図９を用いて、第３実施形態の冷凍サイクル装置１０ｂについて説明する。第３実施形態の冷凍サイクル装置１０ｂは、車室内の空調を行う車両用空調装置２に適用されている。

車両用空調装置２は、ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両に搭載される。ハイブリッド自動車は、内燃機関及びモータージェネレータから出力された駆動力によって走行する車両である。電気自動車は、モータージェネレータから出力された駆動力によって走行する車両である。

車両用空調装置２は、車室内の空調を行う空調運転モードとして、冷房モード及び暖房モードの運転を行うことができる。冷房モードは、車室内へ送風される送風空気を冷却して車室内へ吹き出す運転モードである。暖房モードは、送風空気を加熱して車室内へ吹き出す運転モードである。

図７に示すように、車両用空調装置２は、冷凍サイクル装置１０ｂ、室内空調ユニット３０、冷却水回路４０、及び制御部８０等を有している。

第３実施形態の冷凍サイクル装置１０ｂは、車両用空調装置２において、車室内へ送風される送風空気の温度調整を行う。冷凍サイクル装置１０ｂは、冷房モードの冷媒回路、及び暖房モードの冷媒回路を切り替え可能に構成されている。

冷凍サイクル装置１０ｂは、圧縮機１１、凝縮器１２、レシーバ１３、暖房用減圧部５１、熱交換部６０、流路切替部５２、冷房用減圧部１７、及び蒸発器１８を有している。

圧縮機１１の吐出口には、凝縮器１２の凝縮器用冷媒通路１２ａの入口側が接続されている。凝縮器１２は、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒を流通させる凝縮器用冷媒通路１２ａと、冷却水回路４０を循環する冷却水を流通させる凝縮器用水通路１２ｂとを有している。

凝縮器１２は、凝縮器用冷媒通路１２ａを流通する高圧冷媒を、凝縮器用水通路１２ｂを流通する冷却水と熱交換させる。凝縮器１２は、圧縮機１１から吐出された冷媒の有する熱を冷却水に放熱させて、冷却水を加熱する加熱用の水－冷媒熱交換器である。

凝縮器１２の凝縮器用冷媒通路１２ａの出口側には、レシーバ１３の入口側が接続されている。レシーバ１３は、凝縮器１２の凝縮器用冷媒通路１２ａから流出した冷媒を液相冷媒と気相冷媒に分離する。レシーバ１３は、分離した液相冷媒の一部を一時的に貯えることのできる受液部である。

レシーバ１３の出口には、第１冷媒流路１４ａを介して、暖房用減圧部５１の冷媒入口側が接続されている。第１冷媒流路１４ａは、レシーバ１３から流出した高圧冷媒を、暖房用減圧部５１の冷媒入口側へ導く。

暖房用減圧部５１は、図８に示すように、後述する流路切替部５２とともに、熱交換部６０の第１受液部６４内の第１冷媒貯留空間６４ａの上方側に配置されている。図８は、本実施形態の熱交換部６０の模式的な断面図であり、第１実施形態で説明した図２に対応する図面である。

本実施形態の熱交換部６０の基本的構成は、第１実施形態と同様である。本実施形態の熱交換部６０は、駆動用装置室内の前方側に配置されている。駆動用装置室は、車室の前方に配置されて、モータージェネレータや内燃機関等の駆動用装置が収容される空間である。このため、車両走行時には、グリルを介して駆動装置室へ流入した走行風を熱交換部６０に当てることができる。

更に、本実施形態の熱交換部６０の第１熱交換部６１は、内部を流通する冷媒の温度と熱交換部６０に流入する外気の温度との温度差に応じて、冷媒を蒸発させる蒸発部、あるいは、冷媒を凝縮させる凝縮部として機能する。具体的には、第１熱交換部６１は、冷房モード時に、冷媒を有する熱を外気へ放熱させて、冷媒を凝縮させる凝縮部として機能する。第１熱交換部６１は、暖房モード時に、冷媒に外気から熱を吸熱させて蒸発させる蒸発部として機能する。

また、熱交換部６０の第２熱交換部６２は、冷房モード時に、第１実施形態と同様に、凝縮部あるいは過冷却部として機能する。また、熱交換部６０の第３熱交換部６３は、第１実施形態と同様に、冷房モード時に、過冷却部として機能する。

第１受液部６４内に配置された暖房用減圧部５１は、少なくとも暖房モード時に、凝縮器１２の凝縮器用冷媒通路１２ａから流出した冷媒であって、熱交換部６０の第１熱交換部６１へ流入する冷媒を減圧させる減圧部である。暖房用減圧部５１は、絞り開度を全開にすることによって、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を有している。

暖房用減圧部５１は、電気式の膨張弁である。電気式の膨張弁は、弁体と電動アクチュエータとを有する電気式の可変絞り装置である。弁体は、暖房用減圧部５１の絞り開度を変化させる。電動アクチュエータは、弁体を変位させる。暖房用減圧部５１の作動は、制御部８０から出力される制御信号によって制御される。暖房用減圧部５１の出口は、第１タンク６８の第１内部空間６８ｄに連通している。

流路切替部５２は、熱交換部側入口５２ａ、受液部側出口５２ｂ、及び圧縮機側出口５２ｃを有している。流路切替部５２は、熱交換部側入口５２ａから流入した冷媒を、受液部側出口５２ｂ及び圧縮機側出口５２ｃのいずれか一方から流出させる流路を切り替える三方弁である。つまり、流路切替部５２は、第１熱交換部６１から流出した冷媒を、第１受液部６４を介して第２熱交換部６２に流入させる流路と、第１熱交換部６１から流出する冷媒を、圧縮機１１へ吸入させる流路とを切り替える。

本実施形態の流路切替部５２は、電気式の三方流路切替弁である。流路切替部５２は、流路切替用の弁体部と電動アクチュエータとを有する。弁体部は冷媒流路を切り替える。電動アクチュエータは、流路切替弁体部を変位させる。流路切替部５２の作動は、制御部８０から出力される制御信号によって制御される。

流路切替部５２の熱交換部側入口５２ａには、第１タンク６８の第２連通口６８ｊ側が接続されている。流路切替部５２の受液部側出口５２ｂは、第１冷媒貯留空間６４ａ内に開口している。従って、受液部側出口５２ｂは、第１熱交換部６１から流した冷媒を第１冷媒貯留空間６４ａ内に流出させる。流路切替部５２の圧縮機側出口５２ｃには、第２冷媒流路１４ｂが接続されている。第２冷媒流路１４ｂは、流路切替部５２の圧縮機側出口５２ｃから流出した冷媒を、後述する合流部１４ｅ側へ導く。

第１タンク６８の冷媒流出口６８ｈには、第３冷媒流路１４ｃが接続されている。第３冷媒流路１４ｃは、熱交換部６０の第３熱交換部６３から流出した冷媒を冷房用減圧部１７側へ導く。

図７に示す冷房用減圧部１７の基本的構成は、第１実施形態と同様である。冷房用減圧部１７は、冷房モード時に、熱交換部６０の第３熱交換部６３から流出して蒸発器１８へ流入する冷媒を減圧膨張させるものである。

冷房用減圧部１７の冷媒出口側には、蒸発器１８の冷媒入口側が接続されている。蒸発器１８の基本的構成は、第１実施形態と同様である。蒸発器１８は、冷房モード時に、冷房用減圧部１７によって減圧された低圧冷媒と、後述する室内送風機３２から室内へ送風された送風空気とを熱交換させて、送風空気を冷却する冷却用の熱交換器である。

蒸発器１８の冷媒出口には、蒸発器１８から流出した冷媒を、圧縮機１１の吸入口に導く第４冷媒流路１４ｄが接続されている。第４冷媒流路１４ｄには、合流部１４ｅが配置されている。合流部１４ｅは、三方継手で構成されている。合流部１４ｅは、流路切替部５２の圧縮機側出口５２ｃから流出した冷媒、及び蒸発器１８から流出した冷媒を圧縮機１１の吸入口に導くことができる。

また、本実施形態の冷凍サイクル装置１０ｂにおいても、第１実施形態と同様に、冷凍サイクル装置１０ｂに封入される冷媒の封入量が設定されている。すなわち、冷房モード時に、温度差ΔＴが基準温度差Ｔａ以上である場合に、第２受液部６５に液相冷媒が満たされるように、冷凍サイクル装置１０に封入される冷媒の封入量が設定されている。

次に、冷却水回路４０について説明する。冷却水回路４０は、冷却水を循環させる回路である。冷却水としては、エチレングリコールを含む溶液、不凍液等を採用することができる。冷却水回路４０には、冷却水ポンプ４１、凝縮器１２の凝縮器用水通路１２ｂ、ヒータコア４２が、配置されている。

冷却水ポンプ４１は、冷却水を凝縮器１２の凝縮器用水通路１２ｂの入口側へ圧送する水ポンプである。冷却水ポンプ４１としては、第２実施形態で説明した熱交換対象流体ポンプ９２と同様の電動式の羽根車ポンプを採用することができる。冷却水ポンプ４１は、制御部８０から出力される制御電圧によって、回転数（すなわち、圧送能力）が制御される。

ヒータコア４２は、凝縮器１２の凝縮器用水通路１２ｂから流出した冷却水と蒸発器１８を通過した送風空気とを熱交換させる。ヒータコア４２は、冷却水を熱源として送風空気を加熱する加熱用の熱交換器である。ヒータコア４２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。ヒータコア４２の冷却水出口には、冷却水ポンプ４１の吸入口側が接続されている。

従って、制御部８０が冷却水ポンプ４１を作動させると、冷却水は、冷却水ポンプ４１の吐出口、熱交換部６０の凝縮器用水通路１２ｂ、ヒータコア４２、冷却水ポンプ４１の吸入口の順で循環する。

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１０ｂによって温度調整された送風空気を空調対象空間である車室内へ吹き出すためのユニットである。室内空調ユニット３０は、車室内の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、その外殻を形成するケーシング３１内に室内送風機３２、蒸発器１８、ヒータコア４２等を収容することによって構成されている。

ケーシング３１は、空調対象空間である車室内に送風される送風空気の空気通路を形成する空気通路形成部である。ケーシング３１は、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内の送風空気流れ最上流側には、ケーシング３１内へ内気（車室内の空気）と外気（車室外の空気）とを切替導入する内外気切替部としての内外気切替装置３３が配置されている。

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空調対象空間内へ向けて送風する室内送風機（ブロワ）３２が配置されている。室内送風機３２は、遠心多翼ファン（シロッコファン）を電動モータにて駆動する電動送風機である。室内送風機３２は、制御部８０から出力される制御電圧によって回転数（送風量）が制御される。

ケーシング３１内に形成された空気通路のうち、室内送風機３２の送風空気流れ下流側には蒸発器１８が配置されている。更に、ケーシング３１内に形成された空気通路の蒸発器１８の下流側は、二股に分岐されていて、ヒータコア通路３５と冷風バイパス通路３６とが並列に形成されている。

ヒータコア通路３５内には、ヒータコア４２が配置されている。つまり、ヒータコア通路３５は、ヒータコア４２にて冷却水と熱交換する送風空気が流通する通風路である。

冷風バイパス通路３６は、蒸発器１８を通過した送風空気を、ヒータコア４２を迂回させて下流側へ流す通風路である。

蒸発器１８の送風空気流れ下流側であって、且つ、ヒータコア４２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、蒸発器１８通過後の送風空気のうちヒータコア４２を通過させる風量割合を調整する。エアミックスドア３４は、エアミックスドア駆動用の電動アクチュエータは、制御部８０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。

ヒータコア通路３５及び冷風バイパス通路３６の下流側には、混合空間３７が設けられている。混合空間３７は、ヒータコア通路３５を通過して加熱された送風空気と冷風バイパス通路３６を通過して加熱されていない送風空気とを混合させる空間である。更に、ケーシング３１の送風空気流れ最下流部には、混合空間３７にて混合された送風空気（空調風）を、車室内へ吹き出す図示しない開口穴が配置されている。

従って、エアミックスドア３４が、ヒータコア通路３５を通過させる風量と冷風バイパス通路３６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３７にて混合される空調風の温度を調整することができる。そして、各開口穴から車室内へ吹き出される送風空気の温度を調整することができる。

次に、図９に示すブロック図を用いて、本実施形態の電気制御部の概要について説明する。本実施形態の制御部８０は、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、３２、３３、３４、４１、５１、５２等の作動を制御する。

また、制御部８０の入力側には、内気温センサ８２ａ、外気温センサ８２ｂ、日射センサ８２ｃ、高圧センサ８２ｄ、蒸発器温度センサ８２ｅ、空調風温度センサ８２ｆ等の制御用のセンサ群が接続されている。制御部８０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８２ａ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８２ｂ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８２ｃ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。高圧センサ８２ｄは、圧縮機１１の吐出口側から暖房用減圧部５１の入口側へ至る第１冷媒流路１４ａ内の高圧側冷媒圧力Ｐｄを検出する冷媒圧力検出部である。

蒸発器温度センサ８２ｅは、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。空調風温度センサ８２ｆは、混合空間３７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。その他の電気制御部の基本的構成は、第１実施形態と同様である。

次に、上記構成における本実施形態の車両用空調装置２の作動について説明する。上述の如く、本実施形態の車両用空調装置２では、空調運転モードを切り替えることができる。空調運転モードは、予め制御部８０に記憶された空調制御プログラムが実行されることによって決定される。

空調制御プログラムは、車両システムが起動している状態で、操作部８１の空調作動スイッチが投入（ＯＮ）されると実行される。空調制御プログラムでは、制御用のセンサ群によって検出された検出信号、及び操作部８１から出力される操作信号に基づいて、車室内へ送風される送風空気の目標吹出温度ＴＡＯを算出する。

目標吹出温度ＴＡＯは、以下数式Ｆ１によって算出される。
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設定温度である。Ｔｒは、内気温センサ８２ａによって検出された内気温である。Ｔａｍは、外気温センサ８２ｂによって検出された外気温である。Ａｓは、日射センサ８２ｃ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。

さらに、空調制御プログラムでは、目標吹出温度ＴＡＯ、センサ群の検出信号、及び操作部８１の操作信号に基づいて、空調運転モードを適宜切り替える。以下に、各空調運転モードの作動を説明する。

（ａ）冷房モード
冷房モードでは、制御部８０が、暖房用減圧部５１を全開とする。また、制御部８０は、熱交換部側入口５２ａと受液部側出口５２ｂとを接続するように、流路切替部５２の作動を制御する。また、制御部８０は、圧縮機１１を作動させる。また、制御部８０は、冷却水ポンプ４１を作動させる。

これにより、冷房モードの冷凍サイクル装置１０ｂでは、図７の白抜き矢印に示すように、圧縮機１１吐出口、凝縮器１２の凝縮器用水通路１２ｂ、レシーバ１３、暖房用減圧部５１、熱交換部６０の第１熱交換部６１、第１受液部６４、第２熱交換部６２、第２受液部６５、第３熱交換部６３、冷房用減圧部１７、蒸発器１８、圧縮機１１の吸入口の順に冷媒を循環させる蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。

つまり、冷房モードの冷凍サイクル装置１０ｂでは、凝縮器１２及び熱交換部６０を放熱器として機能させ、蒸発器１８を蒸発器として機能させる蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。従って、冷房モードの冷凍サイクル装置１０ｂでは、実質的に、第１実施形態と同様に冷媒が循環する冷凍サイクルが構成される。

そして、このサイクル構成で、制御部８０は、車室内へ吹き出される送風空気温度ＴＡＶが目標吹出温度ＴＡＯに近づくように、各種制御対象機器へ出力される制御信号等を決定する。

例えば、制御部８０は、蒸発器温度センサ８２ｅによって検出された冷媒蒸発温度Ｔｅｆｉｎが目標蒸発温度ＴＥＯとなるように圧縮機１１へ出力される制御信号を決定する。目標蒸発温度ＴＥＯは、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め制御部８０に記憶された冷房モード用の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、空調風温度センサ８２ｆ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、目標吹出温度ＴＡＯの上昇に伴って目標蒸発温度ＴＥＯを上昇させる。更に、目標蒸発温度ＴＥＯは、蒸発器１８の着霜を抑制可能な範囲（具体的には、１℃以上）の値に決定される。

また、制御部８０は、予め定めた冷房モードの用の水圧送能力を発揮するように、冷却水ポンプ４１の作動を制御する。また、制御部８０は、車室内に吹き出される送風空気の温度が目標吹出温度ＴＡＯに近づくように、エアミックスドア３４の開度を決定する。そして、制御部８０は、決定された開度となるように、エアミックスドア駆動用の電動アクチュエータの作動を制御する。

更に、制御部８０は、その他の各種制御対象機器へ出力される制御信号等を適宜決定する。そして、制御部８０は、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、車室内の空調の停止が要求されるまで、所定の制御周期毎に、上述の検出信号及び操作信号の読み込み、目標吹出温度ＴＡＯの算出、各種制御対象機器へ出力される制御信号等の決定、制御信号等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、暖房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１０ｂでは、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒を熱源として、凝縮器１２にてヒータコア４２へ流入する冷却水を加熱することができる。更に、冷房モードの冷凍サイクル装置１０ｂでは、蒸発器１８にて車室内へ送風される送風空気を冷却することができる。

また、冷房モードの冷却水回路４０では、凝縮器１２にて加熱された冷却水が、ヒータコア４２へ流入する。ヒータコア４２へ流入した冷却水は、蒸発器１８を通過した送風空気の一部と熱交換して放熱する。これにより、送風空気の一部が加熱されて、送風空気温度ＴＡＶが目標吹出温度ＴＡＯに近づく。

また、冷房モードの室内空調ユニット３０では、エアミックスドア３４の開度を調整することによって、蒸発器１８にて冷却された送風空気を所望の温度となるように再加熱することができる。そして、所望の温度となるように再加熱された空調風を車室内へ吹き出すことによって、車室内の冷房を行うことができる。

更に、冷房モードの冷凍サイクル装置１０ｂでは、第１実施形態と同様に、温度差ΔＴに応じて、第１運転モード～第３運転モードの３つの運転モードを実行することができる。

（ｂ）暖房モード
暖房モードでは、制御部８０が、暖房用減圧部５１を絞り状態とする。また、制御部８０は、熱交換部側入口５２ａと圧縮機側出口５２ｃとを接続するように、流路切替部５２の作動を制御する。また、制御部８０は、圧縮機１１を作動させる。また、制御部８０は、冷却水ポンプ４１を作動させる。

これにより、暖房モードの冷凍サイクル装置１０ｂでは、図７の黒塗り矢印に示すように、圧縮機１１の吐出口、凝縮器１２の凝縮器用冷媒通路１２ａ、レシーバ１３、暖房用減圧部５１、熱交換部６０の第１熱交換部６１、圧縮機１１の吸入口の順に冷媒を循環させる蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。

つまり、暖房モードの冷凍サイクル装置１０ｂでは、凝縮器１２を放熱器として機能させ、熱交換部６０を蒸発器として機能させる蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。

そして、このサイクル構成で、制御部８０は、車室内へ吹き出される送風空気温度ＴＡＶが目標吹出温度ＴＡＯに近づくように、各種制御対象機器へ出力される制御信号等を決定する。

例えば、制御部８０は、高圧センサ８２ｄによって検出された高圧側冷媒圧力Ｐｄが目標高圧ＰＤＯとなるように圧縮機１１へ出力される制御信号を決定する目標高圧ＰＤＯは、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め制御部８０に記憶された冷房モード用の制御マップを参照して決定される。また、制御部８０は、目標吹出温度ＴＡＯ等に基づいて、予め制御部８０に記憶された暖房モード用の制御マップを参照して、暖房用減圧部５１へ出力される制御信号を決定する。

また、制御部８０は、予め定めた暖房冷房モードの用の水圧送能力を発揮するように、冷却水ポンプ４１の作動を制御する。また、制御部８０は、ヒータコア通路３５を全開として冷風バイパス通路３６を閉塞するように、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を決定する。

更に、制御部８０は、その他の各種制御対象機器へ出力される制御信号等を適宜決定する。そして、制御部８０は、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。

従って、暖房モードの冷凍サイクル装置１０ｂでは、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒が、凝縮器１２の凝縮器用冷媒通路１２ａへ流入する。凝縮器用冷媒通路１２ａへ流入した冷媒は、冷却水ポンプ４１が作動しているので、凝縮器１２の凝縮器用水通路１２ｂへ流入した冷却水と熱交換して凝縮する。凝縮器１２から流出した冷媒は、レシーバ１３を介して、暖房用減圧部５１へ流入して減圧される。

暖房用減圧部５１にて減圧された低圧冷媒は、熱交換部６０の第１熱交換部６１へ流入して、外気から吸熱する。熱交換部６０の第１熱交換部６１から流出した冷媒は、流路切替部５２及び第２冷媒流路１４ｂを介して、圧縮機１１へ吸入されて再び圧縮される。

また、暖房モードの冷却水回路４０では、凝縮器１２にて加熱された冷却水が、ヒータコア４２へ流入する。ヒータコア４２へ流入した冷却水は、エアミックスドア３４がヒータコア通路３５を開としているので、蒸発器１８を通過した全風量の送風空気と熱交換して放熱する。これにより、送風空気が加熱されて、送風空気温度ＴＡＶが目標吹出温度ＴＡＯに近づく。

また、暖房モードの室内空調ユニットでは、ヒータコア４２にて加熱された空調風を車室内へ吹き出すことによって、車室内の暖房を行うことができる。

以上の如く、本実施形態の車両用空調装置２では、冷房モードと暖房モードとを切り替えて、車室内の快適な空調を実現することができる。更に、本実施形態の冷凍サイクル装置１０ｂでは、冷房モード時に実質的に第１実施形態で説明した冷凍サイクル装置１０と同様に作動する。従って、本実施形態の冷凍サイクル装置１０ｂにおいても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

すなわち、冷凍サイクル装置１０ｂの冷房モードでは、特別な運転制御を行うことなく、温度差ΔＴに応じて第１運転モードから第３運転モードを切り替えることができる。これにより、冷凍サイクル装置１０ｂの負荷変動によらず、熱交換部６０から流出する液相冷媒の過冷却度を適切な値に近づけることができる。その結果、冷凍サイクル装置１０ｂでは、負荷変動が生じても、サイクル効率を充分に向上させることができる。

また、第１受液部６４には、暖房用減圧部５１及び流路切替部５２が収納されている。これによれば、冷凍サイクル装置１０ｂを構成する暖房用減圧部５１、流路切替部５２、及び第１受液部６４が、それぞれ別体である構成と比較して、冷凍サイクル装置１０ｂを小型化することができる。このため、冷凍サイクル装置１０ｂの車両への搭載性を向上させることができる。

（第４実施形態）
以下、図１０を用いて、第４実施形態の熱交換部６０について説明する。第４実施形態の熱交換部６０は、第１実施形態で説明した冷凍サイクル装置１０に適用されている。

第４実施形態の熱交換部６０では、コア部７５は、図１０の上方側から下方側に順番に、第３熱交換部６３、第１熱交換部６１、第２熱交換部６２に分けられている。

このため、第４実施形態では、第１タンク６８の上方側の第１内部空間６８ｄは、第３熱交換部６３を形成する各チューブ６６に連通している。第１内部空間６８ｄは、第３熱交換部６３の各チューブ６６から流出した冷媒を集合させる空間である。第１タンク６８の第１内部空間６８ｄを形成する部位には、冷媒流出口６８ｈが形成された出口側コネクタ６８２が接合されている。

第２内部空間６８ｅは、第１熱交換部６１の上下方向の中央よりも上側の各チューブ６６に連通している。第１タンク６８の第２内部空間６８ｅを形成する部位には、冷媒流入口６８ｉが形成された入口側コネクタ６８１が接合されている。第２内部空間６８ｅは、圧縮機１１から吐出された冷媒を第１熱交換部６１の上下方向の中央よりも上側の各チューブ６６に分配する空間である。

第３内部空間６８ｆは、第１熱交換部６１の上下方向の中央よりも下側の各チューブ６６に連通している。第３内部空間６８ｆは、第１熱交換部６１の上下方向の中央よりも下側の各チューブから流出した冷媒を集合させる空間である。第１タンク６８の第３内部空間６８ｆを形成する部位には、第１受液部６４の第１冷媒貯留空間６４ａの上方側に連通する第２連通口６８ｊが形成されている。

第４内部空間６８ｇは、第２熱交換部６２を形成する各チューブ６６に連通している。第４内部空間６８ｇは、第１受液部６４から流出した冷媒を第２熱交換部６２を形成する各チューブ６６に冷媒を分配する空間である。第１タンク６８の第４内部空間６８ｇを形成する部位には、第１受液部６４の第１冷媒貯留空間６４ａの下方側に連通する第３連通口６８ｋが形成されている。

さらに、第２タンク６９の上方側の第５内部空間６９ｃは、第３熱交換部６３を形成する各チューブ６６に連通している。第５内部空間６９ｃは、第３熱交換部６３を形成する各チューブ６６に冷媒を分配する空間である。第２タンク６９の第５内部空間６９ｃを形成する部位には、第２受液部６５の第２冷媒貯留空間６５ａの上方側に連通する第５連通口６９ｇが形成されている。

第６内部空間６９ｄは、第１熱交換部６１を形成する各チューブ６６に連通している。第６内部空間６９ｄの上下方向の中央よりも上側は、第１熱交換部６１の上下方向の中央よりも上側を形成する各チューブ６６から流出した冷媒を集合させる空間である。また、第６内部空間６９ｄの上下方向の中央よりも下側は、上側に集合した冷媒の流れ方向を転向させて、第１熱交換部６１の上下方向の中央よりも下側を形成する各チューブ６６に冷媒を分配する空間である。

第７内部空間６９ｅは、第２熱交換部６２を形成するの各チューブ６６に連通している。第７内部空間６９ｅは、第２熱交換部６２を形成する各チューブ６６から流出した冷媒を集合させる空間である。第２タンク６９の第７内部空間６９ｅを形成する部位には第２受液部６５の第２冷媒貯留空間６５ａの下方側に連通する第４連通口６９ｆが形成されている。本実施形態では、第２熱交換部６２が第３熱交換部６３よりも下方側に配置されているので、第４連通口６９ｆは、第５連通口６９ｇよりも下方側に形成されている。

第１受液部６４の第１冷媒貯留空間６４ａの上方側は、第２連通口６８ｊを介して、第１タンク６８の第３内部空間６８ｆに連通している。また、第１冷媒貯留空間６４ａの下方側は、第３連通口６８ｋを介して、第４内部空間６８ｇに連通している。

第２受液部６５の第２冷媒貯留空間６５ａの内部には、管状部材で形成されたパイプ６５ｆが配置されている。パイプ６５ｆの上方側端部は、冷媒導出口６５ｃを形成している。パイプ６５ｆの上方側端部は、第２タンク６９に形成された第５連通口６９ｇに接続されている。パイプ６５ｆの下方側の始端は、第２冷媒貯留空間６５ａの下方側で開口している。第２冷媒貯留空間６５ａの下方側に貯まった液相冷媒は、パイプ６５ｆを流通して、第２タンク６９の第５内部空間６９ｃへ流入する。

第２受液部６５の下方側には、冷媒導入口６５ｂが形成されている。冷媒導入口６５ｂは、第２タンク６９に形成された第４連通口６９ｆに接続されている。

また、本実施形態の冷凍サイクル装置１０においても、第１実施形態と同様に、冷凍サイクル装置１０に封入される冷媒の封入量が設定されている。

その他の構成及び作動は、第１実施形態と同様である。従って、本実施形態の冷凍サイクル装置１０においても、第１実施形態で説明した冷凍サイクル装置１０と同様の効果を得ることができる。すなわち、本実施形態の冷凍サイクル装置１０によれば、負荷変動が生じても、サイクル効率を充分に向上させることができる。

また、本実施形態の熱交換部６０では、第３熱交換部６３と第１熱交換部６１とを隣接配置させている。これによれば、熱交換部６０に冷媒を流入させる入口側の冷媒流路と、熱交換部６０から流出した冷媒が流通する出口側の冷媒流路とを近づけて配置することができる。

すなわち、冷媒流入口６８ｉが形成された入口側コネクタ６８１と、冷媒流出口６８ｈが形成された出口側コネクタ６８２とを近接配置することができる。従って、本実施形態の熱交換部６０では、他の構成機器（具体的には、圧縮機１１、冷房用減圧部１７等）に接続する際に、共通する接続部材等を採用することができ、接続作業が容易となる。

（第５実施形態）
本実施形態の冷凍サイクル装置１０では、図１１の全体構成図に示すように、熱交換部６０ａを採用している。本実施形態の熱交換部６０ａでは、第１実施形態で説明した熱交換部６０に対して、第３熱交換部６３が廃止されている。

具体的には、熱交換部６０ａでは、図１２に示すように、第１タンク６８内の第３セパレータ６８ｃが廃止されている。このため、熱交換部６０ａの第１タンク６８の内部は、第１内部空間６８ｄ、第２内部空間６８ｅ、及び第３内部空間６８ｆの３つの空間に仕切られている。更に、熱交換部６０ａの第１タンク６８には、第１実施形態で説明した出口側コネクタ６８２が接合されていない。

また、熱交換部６０ａでは、第２タンク６９内の第５セパレータ６９ｂが廃止されている。このため、熱交換部６０ａの第２タンク６９の内部は、第５内部空間６９ｃ、及び第６内部空間６９ｄの２つの空間に仕切られている。更に、熱交換部６０ａの第２タンク６９では、第１実施形態で説明した第５連通口６９ｇが廃止されている。

また、熱交換部６０ａでは、第２受液部６５の下方側に、出口側コネクタ６５１が接合されている。出口側コネクタ６５１には、第２冷媒貯留空間６５ａから冷媒を流出させる流出口６５ｄが形成されている。流出口６５ｄには、冷房用減圧部１７の入口側が接続されている。

また、本実施形態の冷凍サイクル装置１０においても、第１実施形態と同様に、冷凍サイクル装置１０に封入される冷媒の封入量が設定されている。その他の空調装置１及び冷凍サイクル装置１０の構成は、第１実施形態と同様である。

次に、上記構成における本実施形態の空調装置１の作動について説明する。本実施形態の空調装置１の基本的作動は、第１実施形態と同様である。従って、本実施形態の冷凍サイクル装置１０も、冷凍サイクル装置１０の熱負荷に応じて、第１実施形態と同様の第１運転モード～第３運転モードの３つの運転モードを実行することができる。

高負荷時に実行される第１運転モードでは、蒸発器１８における液相冷媒の保持量が減少し、熱交換部６０ａにおける液相冷媒の保持量が増大する。従って、第１運転モードでは、図１３に示すように、第２受液部６５は液相冷媒で満たされるとともに、第１受液部６４にも液相冷媒が貯液される。このように、第１受液部６４に液相冷媒が貯液されるので、第２熱交換部６２は過冷却部として機能する。

第１運転モードでは、第１熱交換部６１にて冷媒が凝縮される。第２熱交換部６２にて第１受液部６４にて分離された液相冷媒が過冷却される。従って、第１運転モードでは、熱交換部６０ａから流出する冷媒の過冷却度が比較的高い値となる。

低負荷時に実行される第２運転モードでは、蒸発器１８における液相冷媒の保持量が増大し、熱交換部６０ａにおける液相冷媒の保持量が減少する。従って、第２運転モードでは、図１４に示すように、第２受液部６５は液相冷媒で満たされておらず、第１受液部６４は液相冷媒を貯液していない。このように、第１受液部６４は液相冷媒を貯液していないので、第２熱交換部６２は凝縮部として機能する。

第２運転モードでは、第１熱交換部６１及び第２熱交換部６２にて冷媒が凝縮される。従って、第１運転モードでは、熱交換部６０ａから流出する冷媒が飽和液相冷媒となる。

中間負荷となる際に実行される第３運転モードでは、図１５に示すように、第２受液部６５は液相冷媒で満たされており、第１受液部６４は液相冷媒を貯液していない。このため、第２熱交換部６２の一部が凝縮部として機能し、第２熱交換部６２の残余の部位が過冷却部として機能する。

第３運転モードでは、第１熱交換部６１及び第２熱交換部６２の一部にて冷媒が凝縮される。第２熱交換部６２の残余の部位にて液相冷媒が過冷却される。従って、第３運転モードでは、熱交換部６０ａから流出する冷媒は、第１運転モードよりも低い過冷却度の液相冷媒となる。

ここで、図１３～図１５は、第１実施形態で説明した図３～図５に対応する図面である。従って、図１３～図１５では、各運転モードにおける理想的な状態の液相冷媒を斜線で表している。その他の空調装置１及び冷凍サイクル装置１０の構成は、第１実施形態と同様である。

従って、本実施形態の空調装置１では、蒸発器１８にて冷却された送風空気を、空調対象空間である室内へ吹き出すことによって、室内の冷房を行うことができる。

さらに、本実施形態の冷凍サイクル装置１０においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、本実施形態の冷凍サイクル装置１０によれば、負荷変動が生じても、サイクル効率を充分に向上させることができる。

また、本実施形態の熱交換部６０ａは、第１実施形態で説明した熱交換部６０に対して、第３熱交換部６３を有していない。従って、本実施形態の熱交換部６０ａは、第１実施形態で説明した熱交換部６０よりも小型化を狙うことができる。従って、低負荷運転時に、熱交換部６０ａから流出する冷媒が過冷却度を有していても、サイクル効率向上効果が比較的少ない冷凍サイクル装置に適用して有効である。

（第６実施形態）
本実施形態では、図１６の全体構成図に示すように、第５実施形態で説明した熱交換部６０ａを、第３実施形態で説明した冷凍サイクル装置１０ｂに適用している。その他の車両用空調装置２の構成は、第３実施形態と同様である。

更に、第６実施形態の車両用空調装置２を作動させると、冷房モードの冷凍サイクル装置１０ｂでは、実質的に第５実施形態で説明した冷凍サイクル装置１０と同様に作動して、車室内の冷房を行うことができる。また、暖房モードの冷凍サイクル装置１０ｂでは、熱交換部６０ａの第２熱交換部６２に冷媒を流入させないので、第３実施形態と全く同様に作動して、車室内の暖房を行うことができる。

従って、本実施形態の冷凍サイクル装置１０ｂにおいても、第５実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、本実施形態の冷凍サイクル装置１０ｂによれば、負荷変動が生じても、サイクル効率を充分に向上させることができる。

（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。

上述の実施形態では、本発明に係る冷凍サイクル装置を空調装置に適用した例を説明したが、これに限定されない。例えば、液体を冷却する冷却装置（例えば、ウォータークーラー）に適用してもよい。この場合は、蒸発器１８に代えて、冷媒と冷却水とを熱交換させて冷却水を冷却するチラーおよび冷却水を循環させる冷却水回路を採用し、送風機３９あるいは室内送風機３２を廃止すればよい。

また、第３実施形態では、冷凍サイクル装置１０ｂを車両に適用した例を説明したが、本発明の適用は、車両用に限定されない。第１実施形態のように定置型の冷凍サイクル装置１０に適用してもよい。

また、冷凍サイクル装置１０を構成する各構成機器は、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、エンジン駆動式の圧縮機を採用してもよい。

また、第３実施形態および第６実施形態において、暖房用減圧部５１の弁体と流路切替部５２の流路切替弁体を共通の電動アクチュエータで駆動させる構成であってもよい。

また、第３実施形態および第６実施形態において、第１受液部６４及び第２受液部６５の少なくとも一方に、暖房用減圧部５１及び流路切替部５２の少なくとも一方が収納されていてもよい。例えば、暖房用減圧部５１及び流路切替部５２を第２受液部６５の内部に収納してもよい。

また、上述の実施形態では、冷房用減圧部１７として機械的機構で構成された温度式膨張弁を採用した例を説明したが、これに限定されない。第３実施形態で説明した暖房用減圧部５１と同様の構成の電気式の膨張弁を採用してもよい。

また、上述の実施形態で採用した熱交換部６０に対して、図１７の全体構成図に示すように、第１熱交換部６１の冷媒流れ上流側に、更に上流側受液部１６４および上流側熱交換部１６１を有する熱交換部６０ｂを採用してもよい。そして、例えば、冷凍サイクル装置の熱負荷が基準熱負荷となる運転条件時に、第１受液部６４に液相冷媒が満たされるように、冷凍サイクル装置１０に封入される冷媒の封入量が設定されていてもよい。

これによれば、冷凍サイクル装置１０の負荷変動に応じて、段階的に過冷却部として機能する熱交換部の面積を段階的に変化させることができる。従って、負荷変動が生じた際に、より精度良くサイクル効率を向上させることができる。もちろん、熱交換部６０ｂが第１熱交換部６１の冷媒流れ上流側に、複数の上流側受液部および複数の上流側熱交換部を有していてもよい。このことは、第５実施形態で説明した熱交換部６０ａについても同様である。

また、上述の実施形態では、冷凍サイクル装置１０、１０ａ、１０ｂの熱負荷を判定するパラメータとして、温度差ΔＴを採用しているが、これに限定されない。上述の各実施形態において、冷凍サイクル装置１０、１０ａ、１０ｂの熱負荷が予め定めた基準熱負荷以上である場合に、第２受液部６５が液相冷媒で満たされるように、冷凍サイクル装置１０、１０ａ、１０ｂに封入される冷媒の封入量を設定すればよい。

例えば、冷凍サイクル装置１０、１０ａ、１０ｂの熱負荷を判定するパラメータとして、圧縮機１１の回転数Ｎｃを採用してもよい。この場合は、熱交換部６０、６０ａにて冷媒を放熱させる運転モード時に、圧縮機１１の回転数Ｎｃが基準回転数ＫＮｃ以上である場合に、第２受液部６５が液相冷媒で満たされるように、冷凍サイクル装置１０に封入される冷媒の封入量を設定すればよい。

例えば、冷凍サイクル装置の熱負荷を判定するパラメータとして、高圧側冷媒圧力Ｐｄを採用してもよい。この場合は、熱交換部６０、６０ａにて冷媒を放熱させる運転モード時に、高圧側冷媒圧力Ｐｄが基準高圧ＫＰｄ以上である場合に、第２受液部６５が液相冷媒で満たされるように、冷凍サイクル装置１０に封入される冷媒の封入量を設定すればよい。

また、上述の実施形態では、冷凍サイクル装置の熱負荷によらず、第１受液部６４に液相冷媒が満たされないように、冷凍サイクル装置１０に封入される冷媒の封入量等を設定した例を説明したが、これに限定されない。

つまり、高負荷運転時に、第１受液部６４に液相冷媒が満たされていてもよい。そして、第１受液部６４から液相冷媒が第１熱交換部６１へ溢れ出てもよい。この場合は、第１熱交換部６１の一部を凝縮部として機能させ、残余の部位を過冷却部として機能させることができればよい。

また、上述の実施形態では、冷凍サイクル装置１０、１０ａ、１０ｂの熱負荷が予め定めた基準熱負荷以上である場合に、第２受液部６５が液相冷媒で満たされるように、冷媒の封入量を設定した例を説明したが、これに限定されない。

例えば、冷房用減圧部１７として電気式の膨張弁を採用する場合は、冷凍サイクル装置１０、１０ａ、１０ｂの熱負荷に応じて、制御部８０が冷房用減圧部１７の作動を制御することによって、過冷却部として機能する部位の面積を調整してもよい。これによれば、冷凍サイクル装置１０、１０ａ、１０ｂの熱負荷に応じて、熱交換部６０、６０ａから流出する冷媒の過冷却度を、より一層適切な値に近づけることができる。

また、上記各実施形態に開示された手段は、実施可能な範囲で適宜組み合わせてもよい。例えば、第３実施形態の冷凍サイクル装置１０ｂに対して、第４実施形態で説明した熱交換部６０や第６実施形態で説明した熱交換部６０ａを適用してもよい。

また、上述の第３実施形態では、凝縮器１２として、高圧冷媒と冷却水とを熱交換させて、高圧冷媒を凝縮させる水－冷媒熱交換器を採用して例を説明したが、これに限定されない。例えば、凝縮器１２は、高圧冷媒と送風空気とを熱交換させて、高圧冷媒を凝縮させる室内用の熱交換器であってもよい。この場合は、凝縮器１２はヒータコア通路３５に配置され、冷却水回路４０を廃止することができる。

また、上述の各実施形態では、第１熱交換部６１、第２熱交換部６２、第３熱交換部６３、第１受液部６４、第２受液部６５等が一体に形成された熱交換部６０、６０ｂについて説明したがこれに限定されない。第１熱交換部６１、第２熱交換部６２、第３熱交換部６３、第１受液部６４、第２受液部６５の全部あるいは一部が別体で形成されていてもよい。

また、第３実施形態の流路切替部５２は、上述の実施形態に記載されたものに限定されない。例えば、流路切替部５２は、第２熱交換部６２から流出した冷媒を第２受液部６５を介して第３熱交換部６３に流入させる流路と、第２熱交換部６２から流出する冷媒を圧縮機１１に吸入させる流路とを切り替えるようになっていてもよい。この場合は、流路切替部５２は、第２受液部６５内に収容されていてもよい。同様に、暖房用減圧部５１は、第２受液部６５内に収容されていてもよい。

また、冷房用減圧部１７として、温度式膨張弁の代わりに、電気式膨張弁を採用してもよい。電気式膨張弁は、弁体と電動アクチュエータとを有する。弁体は、電気式膨張弁の絞り開度（換言すれば、冷媒流量）を変化させる。電動アクチュエータは、弁体を変位させる。この場合は、制御部８０は、演算された蒸発器１８の冷媒出口側の冷媒の過熱度が予め定めた範囲となるように、冷房用減圧部１７の絞り開度を調整すればよい。

第３実施形態の冷凍サイクル装置１０ｂにおいて、流路切替部５２として、２つの二方弁を用いた実施形態であってもよい。

第２運転モードにおいて、第３熱交換部６３の少なくとも一部が凝縮器と機能するとともに、第３熱交換部６３の少なくとも一部が過冷却部として機能する実施形態であってもよい。

６０ 熱交換部
６１ 第１熱交換部
６２ 第２熱交換部
６３ 第３熱交換部
６４ 第１受液部
６５ 第２受液部

Claims (6)

1. 圧縮機（１１）から吐出された冷媒と熱交換対象流体とを熱交換させる熱交換部（６０、６０ａ）を備えた冷凍サイクル装置であって、
   前記熱交換部は、
   前記冷媒と前記熱交換対象流体とを熱交換させて、前記冷媒を凝縮させる第１熱交換部（６１）と、
   前記第１熱交換部から流出した前記冷媒の気液を分離する第１受液部（６４）と、
   前記第１受液部から流出した前記冷媒と前記熱交換対象流体とを熱交換させる第２熱交換部（６２）と、
   前記第２熱交換部から流出した前記冷媒の気液を分離する第２受液部（６５）と、を有し、
   前記熱交換部にて前記冷媒と前記熱交換対象流体とを熱交換させる運転モードとして、
   前記第１熱交換部にて前記冷媒を凝縮させるとともに、前記第２熱交換部にて前記第１受液部にて分離された液相の前記冷媒を過冷却する第１運転モードと、
   前記第１熱交換部及び前記第２熱交換部にて前記冷媒を凝縮させる第２運転モードと、を有し、
   前記冷媒の封入量は、サイクルの熱負荷が予め定めた基準熱負荷以上である場合に、前記第２受液部が液相の前記冷媒で満たされるように決定されている冷凍サイクル装置。
2. 前記熱交換部は、前記第２受液部から流出した液相の前記冷媒と前記熱交換対象流体とを熱交換させて、前記冷媒を過冷却させる第３熱交換部（６３）、を有する請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 圧縮機（１１）から吐出された冷媒と熱交換対象流体とを熱交換させる熱交換部（６０）を備えた冷凍サイクル装置であって、
   前記熱交換部は、
   前記冷媒と前記熱交換対象流体とを熱交換させて、前記冷媒を凝縮させる第１熱交換部（６１）と、
   前記第１熱交換部から流出した前記冷媒の気液を分離する第１受液部（６４）と、
   前記第１受液部から流出した前記冷媒と前記熱交換対象流体とを熱交換させる第２熱交換部（６２）と、
   前記第２熱交換部から流出した前記冷媒の気液を分離する第２受液部（６５）と、
   前記第２受液部から流出した前記冷媒と前記熱交換対象流体とを熱交換させる第３熱交換部（６３）と、を有し、
   前記熱交換部にて前記冷媒と前記熱交換対象流体とを熱交換させる運転モードとして、
   前記第１熱交換部にて前記冷媒を凝縮させるとともに、前記第２熱交換部にて前記第１受液部にて分離された液相の前記冷媒を過冷却し、前記第３熱交換部にて前記第２受液部にて分離された液相の前記冷媒を過冷却する第１運転モードと、
   前記第１熱交換部及び前記第２熱交換部にて前記冷媒を凝縮させるとともに、前記第３熱交換部にて前記第２受液部にて分離された液相の前記冷媒を過冷却する第２運転モードと、を有し、
   前記冷媒の封入量は、サイクルの熱負荷が予め定めた基準熱負荷以上である場合に、前記第２受液部が液相の前記冷媒で満たされるように決定されている冷凍サイクル装置。
4. 前記運転モードとして、前記第１熱交換部にて前記冷媒を凝縮させるとともに、前記第２熱交換部の一部にて前記第１受液部から流出した前記冷媒を凝縮させて、前記第２熱交換部の残余の部位にて液相の前記冷媒を過冷却する第３運転モードを有している請求項１ないし３のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
5. 前記冷媒の凝縮温度から前記熱交換部に流入する前記熱交換対象流体の温度を減算した温度差（ΔＴ）が、予め定めた基準温度差（Ｔａ）以上である場合には、前記第２受液部が液相の前記冷媒で満たされて、前記第１運転モードまたは前記第３運転モードで運転され、
   前記温度差が、前記基準温度差よりも小さい場合には、前記第２運転モードで運転される請求項４に記載の冷凍サイクル装置。
6. 前記第１熱交換部に流入する前記冷媒を減圧させる減圧部（５１）と、
   前記第１熱交換部から流出する前記冷媒を前記第２熱交換部に流入させる流路と、前記第１熱交換部から流出する前記冷媒を前記圧縮機に吸入させる流路とを切り替える流路切替部（５２）と、を有し、
   前記第１受液部には、前記減圧部及び前記流路切替部の少なくとも一方が収納されている請求項１ないし５のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。

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