WO2023042588A1

WO2023042588A1 - 冷凍サイクル装置

Info

Publication number: WO2023042588A1
Application number: PCT/JP2022/030741
Authority: WO
Inventors: 憲彦榎本; 大輝加藤; 祐一加見; 淳稲葉
Original assignee: 株式会社デンソー
Priority date: 2021-09-17
Filing date: 2022-08-12
Publication date: 2023-03-23
Also published as: JP2023044278A

Abstract

第１熱交換器（１２、１８）が接続された第１接続口（３０ａ、３１ａ、３２ａ）と、気液分離器（１５）の入口側が接続された第２接続口（３０ｂ、３１ｂ、３２ｂ）と、冷媒通路が接続された第３接続口（３０ｃ、３１ｃ、３２ｃ）と、第１接続口、第２接続口および第３接続口の連通状態を切り替えるとともに冷媒を減圧させる弁体（３０２、３１２、３２２）とを有する冷媒弁（３０、３１、３２）と、冷媒が第１熱交換器で凝縮した後、冷媒弁を介して気液分離器に流入する第１運転モードと、冷媒が第１熱交換器で凝縮した後、冷媒弁を介して第３接続口から流出する第２運転モードとを切り替え、第１運転モードでは第１熱交換器で凝縮された冷媒の過冷却度が目標過冷却度に近づき、第２運転モードでは冷媒の圧力、温度または流量が目標値に近づくように冷媒弁を制御する制御部（５０）とを備える。

Description

冷凍サイクル装置

関連出願の相互参照

　本出願は、２０２１年９月１７日に出願された日本特許出願２０２１－１５２２１６号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。

　本開示は、冷凍サイクル装置に関する。

　従来、特許文献１には、冷房モードを暖房モードとを切り替え可能な冷凍サイクル装置が記載されている。この従来技術では、冷房モードを暖房モードとを切り替え可能にするために、冷媒流れの分岐部、合流部、および切替弁が設けられている。

特開第５３９１３７９号

　上記従来技術において、高効率な運転を行うためには凝縮器で凝縮された冷媒の過冷却度を適切に調整可能にする必要がある。また、熱交換器の熱交換能力を使用環境等に応じて適切に調整するためには、冷媒の圧力、温度もしくは流量、または熱交換対象流体の温度を適切に調整可能にする必要がある。熱交換対象流体とは、冷媒と熱交換される流体（例えば空気や水）のことである。

　しかしながら、冷媒の過冷却度および冷媒の圧力、温度もしくは流量、または熱交換対象流体の温度を適切に調整しようとすると、複数の減圧弁の追加が必要となって構成が複雑化してしまう。

　本開示は、上記点に鑑みて、簡素な構成にて冷媒の過冷却度および冷媒の圧力、温度もしくは流量、または熱交換対象流体の温度を調整可能にすることを目的とする。

　本開示の第１の態様による冷凍サイクル装置は、冷媒弁と制御部とを備える。冷媒弁は、第１接続口と第２接続口と第３接続口と弁体とを有する。第１接続口は、冷媒を熱交換させる第１熱交換器が接続されている。第２接続口は、冷媒の気液を分離させる気液分離器の入口側が接続されている。第３接続口は、冷媒が流れる冷媒通路が接続されている。弁体は、第１接続口、第２接続口および第３接続口の連通状態を切り替えるとともに冷媒を減圧させる。

　制御部は、第１運転モードと第２運転モードとを切り替える。第１運転モードでは、冷媒が第１熱交換器で凝縮した後、冷媒弁を介して気液分離器に流入する。第２運転モードでは、冷媒が第１熱交換器を流通した後、冷媒弁を介して第３接続口から流出する。

　制御部は、第１運転モードでは第１熱交換器で凝縮された冷媒の過冷却度が目標過冷却度に近づき、第２運転モードでは冷媒の圧力、温度もしくは流量、または熱交換対象流体の温度が目標値に近づくように冷媒弁を制御する。

　これによると、第１運転モードでの過冷却度の調整と、第２運転モードでの冷媒の圧力、温度または流量の調整とを、１つの冷媒弁で実現できる。したがって、簡素な構成にて冷媒の過冷却度および冷媒の圧力、温度もしくは流量、または熱交換対象流体の温度を調整可能である。

　本開示の第２の態様による冷凍サイクル装置は、冷媒弁と制御部とを備える。冷媒弁は、第１接続口と第２接続口と第３接続口と弁体とを有する。第１接続口は、冷媒を熱交換させる第１熱交換器が接続されている。第２接続口は、冷媒の気液を分離させる気液分離器の入口側が接続されている。第３接続口は、冷媒が流れる冷媒通路が接続されている。弁体は、第１接続口、第２接続口および第３接続口の連通状態を切り替えるとともに冷媒を減圧させる。

　制御部は、第１運転モードと第２運転モードとを切り替える。第１運転モードでは、冷媒が第１熱交換器で凝縮した後、冷媒弁を介して気液分離器に流入する。第２運転モードでは、第３接続口から冷媒弁に流入した冷媒が、第１接続口を介して第１熱交換器に流入する。

　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確となる。
第１実施形態の冷凍サイクル装置の全体構成図である。第１実施形態の室内空調ユニットの模式的な構成図である。第１実施形態の第１三方膨張弁の断面図である。図３のＩＶ－ＩＶ断面図であり、第２接続口を全閉にして第３接続口を全開にしている状態を示している。第１実施形態の第１三方膨張弁の断面図であり、第２接続口を全閉にして第３接続口を絞り開度にしている状態を示している。第１実施形態の第１三方膨張弁の断面図であり、第２接続口を絞り開度にして第３接続口を全閉にしている状態を示している。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並列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直列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２実施形態の冷凍サイクル装置の全体構成図である。第２実施形態の四方膨張弁の断面図であり、第１接続口と第３接続口３２ｃとを小さい絞り開度で連通させ、第２接続口および第４接続口を閉じている状態を示している。第２実施形態の四方膨張弁の断面図であり、第１接続口と第３接続口３２ｃとを大きい絞り開度で連通させ、第２接続口および第４接続口を閉じている状態を示している。第２実施形態の四方膨張弁の断面図であり、第１接続口と第２接続口とを絞り状態で連通させ、第３接続口と第４接続口とを全開状態で連通させている状態を示している。第３実施形態の冷凍サイクル装置の全体構成図である。第４実施形態の冷凍サイクル装置の全体構成図である。

　以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各実施形態において先行する実施形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の実施形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合わせることも可能である。

　（第１実施形態）
　図１～図３を用いて、本開示に係る冷凍サイクル装置１０の第１実施形態を説明する。図１に示す冷凍サイクル装置１０は、電気自動車に搭載された車両用空調装置に適用されている。電気自動車は、電動モータから走行用の駆動力を得る車両である。本実施形態の車両用空調装置は、電気自動車において、空調対象空間である車室内の空調を行う。

　冷凍サイクル装置１０は、車両用空調装置において、車室内へ送風される空気を冷却あるいは加熱する。従って、冷凍サイクル装置１０の温度調整対象物は、空気である。また、冷凍サイクル装置１０は、車室内の空調を行うために、冷媒回路を切替可能に構成されている。

　冷凍サイクル装置１０では、冷媒としてＨＦＯ系冷媒（具体的には、Ｒ１２３４ｙｆ）を採用している。冷凍サイクル装置１０は、圧縮機１１から吐出された高圧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（具体的には、ＰＡＧオイル）が混入されている。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。

　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。圧縮機１１は、車室の前方側の駆動装置室内に配置されている。駆動装置室は、走行用の駆動力を出力するための駆動用装置（例えば、電動モータ）の少なくとも一部が配置される空間を形成している。

　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、制御装置５０から出力される制御信号によって、回転数（すなわち、冷媒吐出圧力および冷媒流量）が制御される。

　圧縮機１１の吐出口には、室内凝縮器１２の冷媒入口側が接続されている。室内凝縮器１２は、図２に示すように、室内空調ユニット４０のケーシング４１内に配置されている。室内凝縮器１２は、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒と、空気とを熱交換させて、高圧冷媒を放熱させる放熱部である。換言すると、室内凝縮器１２は、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒を熱源として空気を加熱する加熱部である。室内凝縮器１２は第１熱交換器である。

　室内凝縮器１２の冷媒出口には第１三方膨張弁３０の第１接続口３０ａ側が接続されている。第１三方膨張弁３０は冷媒弁であり、互いに連通する第１接続口３０ａ、第２接続口３０ｂおよび第３接続口３０ｃを有している。第１三方膨張弁３０の第２接続口３０ｂには、レシーバ１５の入口側が接続されている。第１三方膨張弁３０の第３接続口３０ｃには、高圧冷媒通路２１ｃおよび第１三方継手１３ａを介して、室外熱交換器１８の冷媒入口側が接続されている。高圧冷媒通路２１ｃは、高圧冷媒が流れる冷媒通路である。

　第１三方膨張弁３０は、第２接続口３０ｂおよび第３接続口３０ｃを開閉する開閉部である。第１三方膨張弁３０は、第１接続口３０ａから流入した冷媒を減圧させるとともに、下流側へ流出させる冷媒の流量を調整する減圧部である。

　冷凍サイクル装置１０は、第１三方継手１３ａ、第２三方継手１３ｂ、第３三方継手１３ｃ、第４三方継手１３ｄを備えている。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。

　第１三方継手１３ａ～第４三方継手１３ｄは、３つの流入出口のうち１つが流入口として用いられ、２つが流出口として用いられた際には、１つの流入口から流入した冷媒の流れを分岐する分岐部となる。第１三方継手１３ａ～第４三方継手１３ｄは、３つの流入出口のうち２つが流入口として用いられ、１つが流出口として用いられた際には、２つの流入口から流入した冷媒の流れを合流させる合流部となる。

　本実施形態では、第１三方継手１３ａ、第２三方継手１３ｂおよび第３三方継手１３ｃが合流部として機能可能に接続されている。また、第４三方継手１３ｄが分岐部として機能可能に接続されている。

　第３三方継手１３ｃは、第１三方膨張弁３０の第２接続口３０ｂからレシーバ１５の入口へ至る冷媒通路である入口側通路２１ａにおいて、一方の流入口が第１三方膨張弁３０の流出口側に接続されている。さらに、第３三方継手１３ｃは、入口側通路２１ａにおいて、流出口がレシーバ１５の入口側に接続されている。

　レシーバ１５は、気液分離機能を有する気液分離部である。すなわち、レシーバ１５は、冷凍サイクル装置１０において冷媒を凝縮させる凝縮器として機能する熱交換部から流出した冷媒の気液を分離する。そして、レシーバ１５は、分離された液相冷媒の一部を下流側に流出させ、残余の液相冷媒をサイクル内の余剰冷媒として蓄える。

　第１三方継手１３ａの他方の流入口には、暖房用膨張弁１６ａを介して、レシーバ１５の出口側が接続されている。レシーバ１５の出口と第１三方継手１３ａの他方の流入口とを接続する冷媒通路である出口側通路２１ｂには、第４三方継手１３ｄおよび第１逆止弁１７ａが配置されている。

　第１逆止弁１７ａは、レシーバ１５の出口側から暖房用膨張弁１６ａ側へ冷媒が流れることを許容し、暖房用膨張弁１６ａ側からレシーバ１５の出口側へ冷媒が流れることを禁止している。

　暖房用膨張弁１６ａは、レシーバ１５から流出した冷媒を減圧させるとともに、下流側へ流出させる冷媒の流量を調整する減圧部である。

　暖房用膨張弁１６ａは、絞り開度を変更可能に構成された弁体、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）を有する電動式の可変絞り機構である。暖房用膨張弁１６ａの作動は、制御装置５０から出力される制御信号（具体的には、制御パルス）によって制御される。

　暖房用膨張弁１６ａ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、および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。

　さらに、冷凍サイクル装置１０は、後述するように、冷房用膨張弁１６ｂを備えている。冷房用膨張弁１６ｂの基本的構成は暖房用膨張弁１６ａと同様である。暖房用膨張弁１６ａ等を、全閉機能を有していない可変絞り機構と開閉弁とを組み合わせて形成してもよい。

　第４三方継手１３ｄは、出口側通路２１ｂにおいて、流入口がレシーバ１５の出口側に接続されている。第４三方継手１３ｄは、出口側通路２１ｂにおいて、一方の流出口が第１逆止弁１７ａの入口側に接続されている。第４三方継手１３ｄの他方の流出口には、冷房用膨張弁１６ｂの流入口側が接続されている。

　第１三方継手１３ａの流出口には、室外熱交換器１８の冷媒入口側が接続されている。室外熱交換器１８は、第１三方継手１３ａの流出口から流出した冷媒と、外気ファン１８Ａから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１８は、駆動装置室内の前方側に配置されている。このため、車両走行時には、室外熱交換器１８に走行風を当てることができる。室外熱交換器１８は、第１熱交換器または第２熱交換器である。

　室外熱交換器１８の冷媒出口には、第２三方膨張弁３１の第１接続口３１ａが接続されている。第２三方膨張弁３１の第２接続口３１ｂ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２三方膨張弁３１の第３接続口３１ｃ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２三方膨張弁３１は冷媒弁である。第２三方膨張弁３１は、第２接続口３１ｂおよび第３接続口３１ｃを開閉する開閉部である。第２三方膨張弁３１は、第１接続口３１ａから流入した冷媒を減圧させるとともに、下流側へ流出させる冷媒の流量を調整する減圧部である。

　第２三方膨張弁３１は、第３三方継手１３ｃの一方の流出口から第２三方継手１３ｂの一方の流入口へ至る冷媒通路である吸入側通路２１ｄを開閉する。第２三方継手１３ｂの流出口には、圧縮機１１の吸入口側が接続されている。

　出口側通路２１ｂに配置された第４三方継手１３ｄの他方の流出口には、冷房用膨張弁１６ｂの入口側が接続されている。

　冷房用膨張弁１６ｂは、レシーバ１５から流出した冷媒を減圧させるとともに、下流側へ流出させる冷媒の流量を調整する減圧部である。

　冷房用膨張弁１６ｂの出口には、室内蒸発器１９の冷媒入口側が接続されている。室内蒸発器１９は、室内空調ユニット４０のケーシング４１内に配置されている。室内蒸発器１９は、冷房用膨張弁１６ｂにて減圧された低圧冷媒を、室内送風機４２から送風された空気と熱交換させて蒸発させる蒸発部である。室内蒸発器１９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空気を冷却する空気用冷却部である。室内蒸発器１９の冷媒出口には、第２三方継手１３ｂの他方の流入口が接続されている。

　以上の説明から明らかなように、冷凍サイクル装置１０では、第１三方膨張弁３０、第２三方膨張弁３１が冷媒通路を開閉することによって、冷媒回路を切り替えることができる。

　第１三方膨張弁３０は、室内凝縮器１２から流出した冷媒を、レシーバ１５側および室外熱交換器１８側の一方へ導く第１冷媒回路切替部を構成している。第２三方膨張弁３１は、室外熱交換器１８から流出した冷媒を、圧縮機１１の吸入口側およびレシーバ１５側の一方へ導く第２冷媒回路切替部を構成している。

　次に、図２を用いて、室内空調ユニット４０について説明する。室内空調ユニット４０は、車両用空調装置において、適切に温度調整された空気を車室内の適切な箇所へ吹き出すためのユニットである。室内空調ユニット４０は、車室内最前部の計器盤（すなわち、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４０は、空気の空気通路を形成するケーシング４１を有している。ケーシング４１内に形成された空気通路には、室内送風機４２、室内蒸発器１９、室内凝縮器１２等が配置されている。ケーシング４１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）にて形成されている。

　ケーシング４１の空気流れ最上流側には、内外気切替装置４３が配置されている。内外気切替装置４３は、ケーシング４１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４３の駆動用の電動アクチュエータの作動は、制御装置５０から出力される制御信号によって制御される。

　内外気切替装置４３の空気流れ下流側には、室内送風機４２が配置されている。室内送風機４２は、内外気切替装置４３を介して吸入した空気を車室内へ向けて送風する。室内送風機４２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。室内送風機４２は、制御装置５０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。

　室内送風機４２の空気流れ下流側には、室内蒸発器１９と室内凝縮器１２が、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１９は、室内凝縮器１２よりも、空気流れ上流側に配置されている。ケーシング４１内には、室内蒸発器１９を通過した空気を、室内凝縮器１２を迂回させて下流側へ流す冷風バイパス通路４５が形成されている。

　室内蒸発器１９の空気流れ下流側であって、かつ、室内凝縮器１２の空気流れ上流側には、エアミックスドア４４が配置されている。エアミックスドア４４は、室内蒸発器１９を通過後の空気のうち、室内凝縮器１２を通過させる風量と冷風バイパス通路４５を通過させる風量との風量割合を調整する。エアミックスドア駆動用の電動アクチュエータの作動は、制御装置５０から出力される制御信号によって制御される。

　室内凝縮器１２の空気流れ下流側には、室内凝縮器１２にて加熱された空気と冷風バイパス通路４５を通過して室内凝縮器１２にて加熱されていない空気とを混合させる混合空間４６が設けられている。さらに、ケーシング４１の空気流れ最下流部には、混合空間４６にて混合された空気（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４４が室内凝縮器１２を通過させる風量と冷風バイパス通路４５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４６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空気の温度を調整することができる。

　開口穴としては、フェイス開口穴、フット開口穴、及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。

　これらの開口穴の上流側には、図示しない吹出モード切替ドアが配置されている。吹出モード切替ドアは、各開口穴を開閉することによって、空調風を吹き出す開口穴を切り替える。吹出モード切替ドア駆動用の電動アクチュエータの作動は、制御装置５０から出力される制御信号によって制御される。

　次に、図３～６を用いて、第１三方膨張弁３０の概要について説明する。第２三方膨張弁３１の基本的構成は、第１三方膨張弁３０と同様である。したがって、図３～６の括弧内に第２三方膨張弁３１の各構成に対応する符号を付して、第２三方膨張弁３１の図示を省略する。

　第１三方膨張弁３０は、第１接続口３０ａ、第２接続口３０ｂおよび第３接続口３０ｃが形成されたケーシング３０１、第２接続口３０ｂおよび第３接続口３０ｃの絞り開度を変更可能に構成された弁体３０２、ならびに弁体を変位させる電動アクチュエータ３０３（具体的には、ステッピングモータ）を有する電動式の可変絞り機構である。第１三方膨張弁３０の作動は、制御装置５０から出力される制御信号（具体的には、制御パルス）によって制御される。

　第１三方膨張弁３０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、および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。

　図４は、弁体３０２が第２接続口３０ｂを全閉にして第３接続口３０ｃを全開にしている状態を示している。図５は、弁体３０２が第２接続口３０ｂを全閉にして第３接続口３０ｃを、冷媒減圧作用を発揮する絞り開度にしている状態を示している。図６は、弁体３０２が第２接続口３０ｂを、冷媒減圧作用を発揮する絞り開度にして第３接続口３０ｃを全閉にしている状態を示している。弁体３０２が第２接続口３０ｂおよび第３接続口３０ｃの開口面積を調整することによって絞り開度を調整できる。

　弁体３０２は球形状であり、ケーシング３０１に形成された球状空間に収容されており、第１接続口３０ａの軸周りに回転可能になっている。弁体３０２には、冷媒流路３０２ａが形成されている。冷媒流路３０２ａは弁体３０２の内部を貫通し、弁体３０２の周面の２ヶ所に開口している。冷媒流路３０２ａの一方の開口部は第１接続口３０ａと常に連通している。冷媒流路３０２ａの他方の開口部は、弁体３０２の回転位置によって第２接続口３０ｂおよび第３接続口３０ｃと連通したり非連通になったりする。すなわち、弁体３０２の回転位置によって、冷媒流路３０２ａと第２接続口３０ｂおよび第３接続口３０ｃとの連通状態が切り替わる。

　図４に示す状態では、弁体３０２の周面のうち冷媒流路３０２ａが開口していない部位が第２接続口３０ｂを閉塞し、弁体３０２の周面のうち冷媒流路３０２ａが開口している部位が第３接続口３０ｃと最大連通面積で連通している。

　図５に示す状態では、弁体３０２の周面のうち冷媒流路３０２ａが開口していない部位が第２接続口３０ｂを閉塞し、弁体３０２の周面のうち冷媒流路３０２ａが開口している部位が第３接続口３０ｃと部分的に連通している。

　図６に示す状態では、弁体３０２の周面のうち冷媒流路３０２ａが開口している部位が第２接続口３０ｂと部分的に連通し、弁体３０２の周面のうち冷媒流路３０２ａが開口していない部位が第３接続口３０ｃを閉塞している。

　図３～６の括弧内の符号で示すように、第２三方膨張弁３１は、第１三方膨張弁３０と同様に、第１接続口３１ａ、第２接続口３１ｂおよび第３接続口３１ｃが形成されたケーシング３１１、冷媒流路３１２ａが形成されて第２接続口３１ｂおよび第３接続口３１ｃの絞り開度を変更可能に構成された弁体３１２、ならびに弁体３１２を変位させる電動アクチュエータ３１３（具体的には、ステッピングモータ）を有する電動式の可変絞り機構である。

　次に、図７を用いて、車両用空調装置の電気制御部の概要について説明する。制御装置５０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。制御装置５０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、出力側に接続された各種制御対象機器１１、１６ａ、１６ｂ、３０、３１、４２、４３、４４等の作動を制御する。

　制御装置５０の入力側には、図３に示すように、各種の制御用センサが接続されている。制御用センサとしては、内気温センサ５１ａ、外気温センサ５１ｂ、日射量センサ５１ｃ、高圧圧力センサ５１ｄ、空調風温度センサ５１ｅ、蒸発器温度センサ５１ｆ、蒸発器圧力センサ５１ｇ、室外器温度センサ５１ｈ、室外器圧力センサ５１ｉ、凝縮器温度センサ５１ｊ、凝縮器圧力センサ５１ｋが含まれる。

　内気温センサ５１ａは、車室内の温度である内気温Ｔｒを検出する内気温検出部である。外気温センサ５１ｂは、車室外の温度である外気温Ｔａｍを検出する外気温検出部である。日射量センサ５１ｃ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。

　高圧圧力センサ５１ｄは、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒の圧力である高圧圧力Ｐｄを検出する高圧圧力検出部である。空調風温度センサ５１ｅは、混合空間４６から車室内へ吹き出される吹出空気温度ＴＡＶを検出する空調風温度検出部である。

　蒸発器温度センサ５１ｆは、室内蒸発器１９における冷媒蒸発温度（蒸発器温度）Ｔｅを検出する蒸発器温度検出部である。本実施形態の蒸発器温度センサ５１ｆは、具体的に、室内蒸発器１９の出口側冷媒の温度を検出している。

　蒸発器圧力センサ５１ｇは、室内蒸発器１９における冷媒蒸発圧力Ｐｅを検出する蒸発器圧力検出部である。本実施形態の蒸発器圧力センサ５１ｇは、具体的に、室内蒸発器１９の出口側冷媒の圧力を検出している。

　室外器温度センサ５１ｈは、室外熱交換器１８を流通する冷媒の温度である室外器冷媒温度Ｔ１を検出する室外器温度検出部である。本実施形態の室外器温度センサ５１ｈは、具体的に、室外熱交換器１８の出口側冷媒の温度を検出している。

　室外器圧力センサ５１ｉは、室外熱交換器１８を流通する冷媒の圧力である室外器冷媒圧力Ｐ１を検出する室外器圧力検出部である。本実施形態の室外器圧力センサ５１ｉは、具体的に、室外熱交換器１８の出口側冷媒の圧力を検出している。

　凝縮器温度センサ５１ｊは、室内凝縮器１２を流通する冷媒の温度である凝縮器冷媒温度Ｔ２を検出する凝縮器温度検出部である。凝縮器圧力センサ５１ｋは、室内凝縮器１２を流通する冷媒の圧力である凝縮器冷媒圧力Ｐ２を検出する凝縮器圧力検出部である。

　制御装置５０の入力側には、車室内前部の計器盤付近に配置された操作パネル５２が接続されている。制御装置５０には、操作パネル５２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５２に設けられた各種操作スイッチとしては、オートスイッチ、エアコンスイッチ、風量設定スイッチ、温度設定スイッチ等がある。

　オートスイッチは、冷凍サイクル装置１０の自動制御運転を設定あるいは解除する操作スイッチである。エアコンスイッチは、室内蒸発器１９で空気の冷却を行うことを要求する操作スイッチである。風量設定スイッチは、室内送風機４２の風量をマニュアル設定する操作スイッチである。温度設定スイッチは、車室内の目標温度Ｔｓｅｔを設定する操作スイッチである。

　また、本実施形態の制御装置５０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（すなわち、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、制御装置５０のうち、冷媒回路切替部である第１三方膨張弁３０、第２三方膨張弁３１の作動を制御する構成は、冷媒回路制御部５０ａを構成している。

　次に、上記構成の本実施形態の車両用空調装置の作動について説明する。冷凍サイクル装置１０は、車室内の空調を行うために、冷媒回路を切替可能に構成されている。

　具体的には、本実施形態の冷凍サイクル装置１０では、車室内の空調を行うために、暖房モードの冷媒回路、冷房モードの冷媒回路、並列除湿暖房モードの冷媒回路、直列除湿暖房モードの冷媒回路を切り替えることができる。暖房モードは、加熱された空気を車室内へ吹き出す運転モードである。冷房モードは、冷却された空気を車室内へ吹き出す運転モードである。並列除湿暖房モードおよび直列除湿暖房モードは、冷却されて除湿された空気を再加熱して車室内へ吹き出す運転モードである。

　これらの運転モードの切り替えは、予め制御装置５０に記憶されている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５２のオートスイッチが投入（ＯＮ）されると実行される。空調制御プログラムでは、各種制御用センサの検出信号および操作パネルの操作信号に基づいて、運転モードを切り替える。以下に各運転モードの作動について説明する。

　（ａ）暖房モード
　暖房モードでは、制御装置５０が、第１三方膨張弁３０の第２接続口３０ｂを、冷媒減圧作用を発揮する絞り状態とし、第１三方膨張弁３０の第３接続口３０ｃを全閉状態とし、第２三方膨張弁３１の第２接続口３１ｂを全閉状態とし、第２三方膨張弁３１の第３接続口３１ｃを全開状態とする。さらに、制御装置５０は、暖房用膨張弁１６ａを冷媒減圧膨張作用を発揮する（さらに、開口径が可変する）絞り状態として、冷房用膨張弁１６ｂを全閉状態とする。

　これにより、暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、図１の実線矢印に示すように、圧縮機１１から吐出された冷媒が、室内凝縮器１２、レシーバ１５、暖房用膨張弁１６ａ、室外熱交換器１８、圧縮機１１の吸入口の順に循環する第１回路に切り替えられる。

　この回路構成で、制御装置５０は、各種制御対象機器の作動を制御する。例えば、圧縮機１１については、制御装置５０は、高圧圧力センサ５１ｄによって検出された高圧圧力Ｐｄが目標高圧ＰＤＯに近づくように吐出能力を制御する。目標高圧ＰＤＯは、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め制御装置５０に記憶されている暖房モード用の制御マップを参照して決定される。目標吹出温度ＴＡＯは、各種制御用センサの検出信号および操作パネルの操作信号を用いて算定される。

　圧縮機１１については、制御装置５０は、空調風温度センサ５１ｅによって検出された吹出空気温度ＴＡＶが目標吹出温度ＴＡＯに近づくように吐出能力を制御してもよい。

　第１三方膨張弁３０については、制御装置５０は、室内凝縮器１２の出口側冷媒の過冷却度ＳＣ１が、予め定めた目標過冷却度ＫＳＣ１に近づくように絞り開度を制御する。過冷却度ＳＣ１は、凝縮器温度センサ５１ｊによって検出された凝縮器冷媒温度Ｔ２および凝縮器圧力センサ５１ｋによって検出された凝縮器冷媒圧力Ｐ２から算定される。このとき、高圧圧力Ｐｄの値から求められる冷媒の飽和温度と室内凝縮器１２を通過する送風空気の温度との差から過冷却度ＳＣ１を推定演算してもよい。

　暖房用膨張弁１６ａについては、制御装置５０は、室外熱交換器１８の出口側冷媒の過熱度ＳＨ１が、予め定めた目標過熱度ＫＳＨに近づくように絞り開度を制御する。過熱度ＳＨ１は、室外器温度センサ５１ｈによって検出された室外器冷媒温度Ｔ１および室外器圧力センサ５１ｉによって検出された室外器冷媒圧力Ｐ１から算定される。

　エアミックスドア４４については、制御装置５０は、空調風温度センサ５１ｅによって検出された吹出空気温度ＴＡＶが目標吹出温度ＴＡＯに近づくように開度を制御する。暖房モードでは、室内蒸発器１９を通過した空気の全風量を室内凝縮器１２へ流入させるようにエアミックスドア４４の開度を制御してもよい。

　冷凍サイクル装置１０では、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室内凝縮器１２へ流入する。室内凝縮器１２へ流入した冷媒は、室内蒸発器１９を通過した空気に放熱して凝縮する。これにより、空気が加熱される。

　室内凝縮器１２から流出した冷媒は、第１三方膨張弁３０で減圧され、入口側通路２１ａを介してレシーバ１５へ流入する。この際、第１三方膨張弁３０の絞り開度は、室内凝縮器１２の出口側冷媒の過冷却度ＳＣ１が目標過冷却度ＫＳＣ１に近づくように制御される。

　ここで、第１三方膨張弁３０による過冷却度ＳＣ１の制御について、図８を用いて説明する。図８は、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。暖房モードでは、室内凝縮器１２から流出した冷媒が第１三方膨張弁３０によって減圧されるので、レシーバ１５内の冷媒の圧力が室内凝縮器１２における高圧冷媒の圧力よりも低くなる。モリエル線図において、レシーバ１５内の冷媒の圧力は、傾きを有する飽和液線上にあるので、室内凝縮器１２における高圧冷媒とレシーバ１５内の冷媒との圧力差により、室内凝縮器１２の出口側冷媒が過冷却度ＳＣ１を有することとなる。

　レシーバ１５へ流入した冷媒は、レシーバ１５にて気液分離される。レシーバ１５にて分離された一部の液相冷媒は、出口側通路２１ｂおよび暖房用膨張弁１６ａへ流入する。レシーバ１５にて分離された残余の液相冷媒は、余剰冷媒としてレシーバ１５に蓄えられる。

　暖房用膨張弁１６ａへ流入した冷媒は、低圧冷媒となるまで減圧される。この際、暖房用膨張弁１６ａの絞り開度は、室外熱交換器１８の出口側冷媒の過熱度ＳＨ１が目標過熱度ＫＳＨに近づくように制御される。

　暖房用膨張弁１６ａにて減圧された低圧冷媒は、第１三方継手１３ａを介して室外熱交換器１８へ流入する。室外熱交換器１８へ流入した冷媒は、外気ファンから送風された外気と熱交換し、外気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器１８から流出した冷媒は、第２三方膨張弁３１、吸入側通路２１ｄおよび第２三方継手１３ｂを介して圧縮機１１へ吸入されて再び圧縮される。

　従って、暖房モードでは、室内凝縮器１２にて加熱された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ことができる。

　（ｂ）冷房モード
　冷房モードでは、制御装置５０が、第１三方膨張弁３０の第２接続口３０ｂを全閉状態とし、第１三方膨張弁３０の第３接続口３０ｃを全開状態とし、第２三方膨張弁３１の第２接続口３１ｂを、冷媒減圧作用を発揮する絞り状態とし、第２三方膨張弁３１の第３接続口３１ｃを全開状態とする。さらに、制御装置５０は、暖房用膨張弁１６ａを全閉状態として、冷房用膨張弁１６ｂを絞り状態とする。

　これにより、冷房モードの冷凍サイクル装置１０では、図１の破線矢印および一点鎖線矢印に示すように、圧縮機１１から吐出された冷媒が、室内凝縮器１２、室外熱交換器１８、レシーバ１５、冷房用膨張弁１６ｂ、室内蒸発器１９、圧縮機１１の吸入口の順に循環する第２回路に切り替えられる。

　この回路構成で、制御装置５０は、各種制御対象機器の作動を制御する。例えば、圧縮機１１については、蒸発器温度センサ５１ｆによって検出された蒸発器温度Ｔｅが目標蒸発器温度ＴＥＯに近づくように吐出能力を制御する。目標蒸発器温度ＴＥＯは、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め制御装置５０に記憶されている冷房モード用の制御マップを参照して決定される。

　この制御マップでは、目標吹出温度ＴＡＯの上昇に伴って、目標蒸発器温度ＴＥＯが上昇するように決定される。さらに、目標蒸発器温度ＴＥＯは、室内蒸発器１９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。

　第２三方膨張弁３１については、制御装置５０は、室外熱交換器１８の出口側冷媒の過冷却度ＳＣ２が、予め定めた目標過冷却度ＫＳＣ２に近づくように絞り開度を制御する。過冷却度ＳＣ２は、室外器温度センサ５１ｈによって検出された室外器冷媒温度Ｔ１および室外器圧力センサ５１ｉによって検出された室外器冷媒圧力Ｐ１から算定される。

　冷房用膨張弁１６ｂについては、制御装置５０は、室内蒸発器１９の出口側冷媒の過熱度ＳＨ２が、目標過熱度ＫＳＨに近づくように絞り開度を制御する。過熱度ＳＨ２は、蒸発器温度Ｔｅおよび蒸発器圧力センサ５１ｇによって検出された冷媒蒸発圧力Ｐｅから算定される。エアミックスドア４４については、室内蒸発器１９を通過した空気の全風量を冷風バイパス通路４５へ流入させるようにエアミックスドア４４の開度を制御する。

　冷凍サイクル装置１０では、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室内凝縮器１２へ流入する。冷房モードでは、室内蒸発器１９を通過した空気の全風量が冷風バイパス通路４５へ流入する。このため、室内凝縮器１２へ流入した冷媒は、空気と熱交換することなく室内凝縮器１２から流出する。

　室内凝縮器１２から流出した冷媒は、第１三方膨張弁３０および第１三方継手１３ａを介して室外熱交換器１８へ流入する。室外熱交換器１８へ流入した冷媒は、外気ファンから送風された外気と熱交換し、外気へ放熱して凝縮する。

　室外熱交換器１８から流出した冷媒は、第２三方膨張弁３１、第３三方継手１３ｃおよび入口側通路２１ａを介してレシーバ１５へ流入する。この際、第２三方膨張弁３１の絞り開度は、室外熱交換器１８の出口側冷媒の過冷却度ＳＣ２が目標過冷却度ＫＳＣ２に近づくように制御される。

　第２三方膨張弁３１による過冷却度ＳＣ２の制御については、図８で説明した暖房モードにおける第１三方膨張弁３０による過冷却度ＳＣ１の制御と同様であるので説明を省略する。

　レシーバ１５へ流入した冷媒は、レシーバ１５にて気液分離される。レシーバ１５にて分離された一部の液相冷媒は、出口側通路２１ｂおよび第４三方継手１３ｄを介して冷房用膨張弁１６ｂへ流入する。レシーバ１５にて分離された残余の液相冷媒は、余剰冷媒としてレシーバ１５に蓄えられる。

　冷房用膨張弁１６ｂへ流入した冷媒は、低圧冷媒となるまで減圧される。この際、冷房用膨張弁１６ｂの絞り開度は、過熱度ＳＨ２が目標過熱度ＫＳＨに近づくように制御される。

　冷房用膨張弁１６ｂにて減圧された低圧冷媒は、室内蒸発器１９へ流入する。室内蒸発器１９へ流入した冷媒は、室内送風機４２から送風された空気と熱交換し、空気から吸熱して蒸発する。これにより、空気が冷却される。室内蒸発器１９から流出した冷媒は、第２三方継手１３ｂを介して圧縮機１１へ吸入されて再び圧縮される。

　従って、冷房モードでは、室内蒸発器１９にて冷却された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ことができる。

　（ｃ）並列除湿暖房モード
　並列除湿暖房モードでは、制御装置５０が、第１三方膨張弁３０の第２接続口３０ｂを絞り状態とし、第１三方膨張弁３０の第３接続口３０ｃを全閉状態とし、第２三方膨張弁３１の第２接続口３１ｂを全閉状態とし、第２三方膨張弁３１の第３接続口３１ｃを絞り状態とする。さらに、制御装置５０は、暖房用膨張弁１６ａを冷媒減圧作用を発揮する絞り状態として、冷房用膨張弁１６ｂを絞り状態とする。

　これにより、並列除湿暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、図１の実線矢印に示すように、圧縮機１１から吐出された冷媒が、室内凝縮器１２、レシーバ１５の順に流れる。さらに、図１の実線矢印に示すように、レシーバ１５、暖房用膨張弁１６ａ、室外熱交換器１８、圧縮機１１の吸入口の順に循環するとともに、図１の一点鎖線矢印に示すように、レシーバ１５、冷房用膨張弁１６ｂ、室内蒸発器１９、圧縮機１１の吸入口の順に循環する。

　すなわち、並列除湿暖房モードの冷凍サイクル装置１０は、レシーバ１５から流出した冷媒の流れに対して、室外熱交換器１８と室内蒸発器１９が並列的に接続される回路に切り替えられる。

　この回路構成で、制御装置５０は、各種制御対象機器の作動を制御する。例えば、圧縮機１１については、冷房モードと同様に吐出能力を制御する。圧縮機１１については、制御装置５０は、空調風温度センサ５１ｅによって検出された吹出空気温度ＴＡＶが目標吹出温度ＴＡＯに近づくように吐出能力を制御してもよい。第１三方膨張弁３０については、暖房モードと同様に、室内凝縮器１２の出口側冷媒の過冷却度ＳＣ１が目標過冷却度ＫＳＣ１に近づくように絞り開度を制御する。

　第２三方膨張弁３１については、室外器冷媒圧力Ｐ１が目標圧力ＰＯ１に近づくように絞り開度を制御する。制御装置５０は、目標圧力ＰＯ１として、室外熱交換器１８で必要な熱交換量が得られるような冷媒圧力の値を算出する。

　第２三方膨張弁３１については、室外器冷媒温度Ｔ１が目標温度ＴＯ１に近づくように絞り開度を制御してもよい。第２三方膨張弁３１については、室外熱交換器１８を流通する冷媒の流量Ｇ１が目標流量ＧＯ１に近づくように絞り開度を制御してもよい。

　暖房用膨張弁１６ａについては、暖房モードと同様に、室外熱交換器１８の出口側冷媒の過熱度ＳＨ１が目標過熱度ＫＳＨに近づくように絞り開度を制御する。冷房用膨張弁１６ｂについては、冷房モードと同様に、室内蒸発器１９の出口側冷媒の過熱度ＳＨ２が目標過熱度ＫＳＨに近づくように絞り開度を制御する。エアミックスドア４４については、制御装置５０は、空調風温度センサ５１ｅによって検出された吹出空気温度ＴＡＶが目標吹出温度ＴＡＯに近づくように開度を制御する。

　冷凍サイクル装置１０では、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室内凝縮器１２へ流入する。室内凝縮器１２へ流入した冷媒は、室内蒸発器１９を通過した空気に放熱して凝縮する。これにより、室内蒸発器１９を通過する際に冷却された空気が加熱される。

　室内凝縮器１２から流出した冷媒は第１三方膨張弁３０で減圧され、入口側通路２１ａを介してレシーバ１５へ流入する。この際、図９のモリエル線図に示すように、第１三方膨張弁３０の絞り開度は、室内凝縮器１２の出口側冷媒の過冷却度ＳＣ１が目標過冷却度ＫＳＣ１に近づくように制御される。

　レシーバ１５へ流入した冷媒は、レシーバ１５にて気液分離される。レシーバ１５にて分離された一部の液相冷媒は、出口側通路２１ｂを介して暖房用膨張弁１６ａへ流入する。レシーバ１５にて分離された別の一部の液相冷媒は、出口側通路２１ｂおよび第４三方継手１３ｄを介して冷房用膨張弁１６ｂへ流入する。レシーバ１５にて分離された残余の液相冷媒は、余剰冷媒としてレシーバ１５に蓄えられる。

　レシーバ１５から暖房用膨張弁１６ａへ流入した冷媒は、低圧冷媒となるまで減圧される。この際、暖房用膨張弁１６ａの絞り開度は、室外器冷媒温度Ｔ１が外気温Ｔａｍよりも低くなるように制御される。

　暖房用膨張弁１６ａにて減圧された低圧冷媒は、第１三方継手１３ａを介して室外熱交換器１８へ流入する。室外熱交換器１８へ流入した冷媒は、外気ファンから送風された外気と熱交換し、外気から吸熱して蒸発する。

　室外熱交換器１８から流出した冷媒は、第２三方膨張弁３１で減圧され、吸入側通路２１ｄを介して第２三方継手１３ｂへ流入する。この際、図９のモリエル線図に示すように、第２三方膨張弁３１の絞り開度は、室外器冷媒圧力Ｐ１が目標圧力ＰＯ１に近づくように制御される。

　レシーバ１５から冷房用膨張弁１６ｂへ流入した冷媒は、低圧冷媒となるまで減圧される。この際、冷房用膨張弁１６ｂの絞り開度は、過熱度ＳＨ２が目標過熱度ＫＳＨに近づくように制御される。

　冷房用膨張弁１６ｂにて減圧された低圧冷媒は、室内蒸発器１９へ流入する。室内蒸発器１９へ流入した冷媒は、室内送風機４２から送風された空気と熱交換し、空気から吸熱して蒸発する。これにより、空気が冷却される。室内蒸発器１９から流出した冷媒は第２三方継手１３ｂへ流入する。

　第２三方継手１３ｂでは、室外熱交換器１８から流出した冷媒の流れと室内蒸発器１９から流出した冷媒の流れが合流する。第２三方継手１３ｂ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。

　従って、並列除湿暖房モードでは、室内蒸発器１９にて冷却されて除湿された空気を室内凝縮器１２にて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ことができる。

　（ｄ）直列除湿暖房モード
　直列除湿暖房モードでは、制御装置５０が、第１三方膨張弁３０の第２接続口３０ｂを全閉状態とし、第１三方膨張弁３０の第３接続口３０ｃを、冷媒減圧作用を発揮する絞り状態とし、第２三方膨張弁３１の第２接続口３１ｂを絞り状態とし、第２三方膨張弁３１の第３接続口３１ｃを全閉状態とする。さらに、制御装置５０は、暖房用膨張弁１６ａを全閉状態として、冷房用膨張弁１６ｂを絞り状態とする。

　これにより、直列除湿暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、図１の破線矢印および一点鎖線矢印に示すように、圧縮機１１から吐出された冷媒が、室内凝縮器１２、第１三方膨張弁３０、室外熱交換器１８、第２三方膨張弁３１、レシーバ１５、冷房用膨張弁１６ｂ、室内蒸発器１９、圧縮機１１の吸入口の順に循環する。

　この回路構成で、制御装置５０は、各種制御対象機器の作動を制御する。例えば、圧縮機１１については、冷房モードと同様に吐出能力を制御する。圧縮機１１については、制御装置５０は、空調風温度センサ５１ｅによって検出された吹出空気温度ＴＡＶが目標吹出温度ＴＡＯに近づくように吐出能力を制御してもよい。第１三方膨張弁３０については、室外器冷媒圧力Ｐ１が目標圧力ＰＯ１に近づくように絞り開度を制御する。制御装置５０は、目標圧力ＰＯ１として、室外熱交換器１８で必要な熱交換量が得られるような冷媒圧力の値を算出する。換言すれば、制御装置５０は、目標圧力ＰＯ１として、室内凝縮器１２と室外熱交換器１８とで放熱量が適切に分配されるような冷媒圧力の値を算出する。

　第１三方膨張弁３０については、室外器冷媒温度Ｔ１が目標温度ＴＯ１に近づくように絞り開度を制御してもよい。第１三方膨張弁３０については、室外熱交換器１８を流通する冷媒の流量Ｇ１が目標流量ＧＯ１に近づくように絞り開度を制御してもよい。

　冷房用膨張弁１６ｂについては、制御装置５０は、室内蒸発器１９の出口側冷媒の過熱度ＳＨ２が、目標過熱度ＫＳＨに近づくように絞り開度を制御する。過熱度ＳＨ２は、蒸発器温度Ｔｅおよび蒸発器圧力センサ５１ｇによって検出された冷媒蒸発圧力Ｐｅから算定される。

　エアミックスドア４４については、制御装置５０は、空調風温度センサ５１ｅによって検出された吹出空気温度ＴＡＶが目標吹出温度ＴＡＯに近づくように開度を制御する。直列除湿暖房モードでは、室内蒸発器１９を通過した空気の全風量を室内凝縮器１２へ流入させるようにエアミックスドア４４の開度を制御してもよい。

　室内凝縮器１２から流出した冷媒は、第１三方膨張弁３０で減圧され、第１三方継手１３ａを介して室外熱交換器１８へ流入する。この際、図１０のモリエル線図に示すように、第１三方膨張弁３０の絞り開度は、室外器冷媒圧力Ｐ１が目標圧力ＰＯ１に近づくように制御される。

　室外熱交換器１８へ流入した冷媒は、外気ファンから送風された外気と熱交換し、外気へ放熱して凝縮する。室外熱交換器１８から流出した冷媒は、第２三方膨張弁３１、第３三方継手１３ｃおよび入口側通路２１ａを介してレシーバ１５へ流入する。

　この際、第２三方膨張弁３１の絞り開度は、図１０のモリエル線図に示すように、室外熱交換器１８の出口側冷媒の過冷却度ＳＣ２が目標過冷却度ＫＳＣ２に近づくように制御される。

　従って、直列除湿暖房モードでは、室内蒸発器１９にて冷却されて除湿された空気を室内凝縮器１２にて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ことができる。

　以上の如く、本実施形態の車両用空調装置では、冷凍サイクル装置１０が各運転モードに応じて冷媒回路を切り替えることによって、車室内の快適な空調を実現することができる。

　上述のように、本実施形態の各運転モードでは、過冷却度が目標過冷却度に近づくように膨張弁を制御する。ここで、冷凍サイクル装置１０における過冷却度と冷凍効率との関係について説明する。

　過冷却度が小さい場合、蒸発器のエンタルピ差が大きく取れないため、より多くの冷媒流量を流す必要がある。冷媒流量が多くなると蒸発器の圧損が増えるため、圧縮機の吸入圧力が低下して吸入冷媒の密度が下がる。そのため、圧縮機を高回転で作動させて冷媒流量を維持する必要が生じるため、圧縮機の圧縮効率が悪化して冷凍効率が悪化する。

　過冷却度が大きい場合、凝縮器の中で過冷却液が占める割合が増えるため、冷媒の凝縮に使える領域が狭くなる。そうすると、必要放熱性能を確保するために、授熱側流体と冷媒の温度差を高く取る必然性から、凝縮圧力が上がるようにバランスする。この場合、サイクル高圧圧力が高くなるほど、圧縮機における圧縮比が高い状態となり、圧縮効率が低下していく。

　したがって、過冷却度を大きく取ることによる圧縮機の圧縮比増大による冷凍効率低下事象と、過冷却度を大きく取ることで冷媒流量を下げられることによる圧縮機動力低減および圧縮効率の向上による冷凍効率向上事象を重ね合わせたとき、冷凍効率が最大となる過冷却度が存在することとなる。

　本実施形態では、このような冷凍効率が最大となる過冷却度を各運転モードにおける目標過冷却度と定めて、過冷却度が目標過冷却度に近づくように膨張弁を制御する。そのため、冷凍効率を極力高めることができる。

　本実施形態では、制御装置５０は、暖房モードおよび並列除湿暖房モード（換言すれば第１運転モード）では室内凝縮器１２（換言すれば第１熱交換器）で凝縮された冷媒の過冷却度ＳＣ１が目標過冷却度ＫＳＣ１に近づき、直列除湿暖房モード（換言すれば第２運転モード）では室外熱交換器１８を流通する圧力Ｐ１、温度Ｔ１または流量Ｇ１が目標値ＰＯ１、ＴＯ１、ＧＯ１に近づくように第１三方膨張弁３０を制御する。

　これによると、暖房モードおよび並列除湿暖房モードでの過冷却度ＳＣ１の調整と、直列除湿暖房モードでの冷媒の圧力Ｐ１、温度Ｔ１または流量Ｇ１の調整とを、１つの膨張弁（具体的には第１三方膨張弁３０）で実現できる。したがって、簡素な構成にて冷媒の過冷却度ＳＣ１および圧力Ｐ１、温度Ｔ１または流量Ｇ１を調整可能である。

　本実施形態では、第１三方膨張弁３０の第３接続口３０ｃは、室外熱交換器１８（換言すれば第２熱交換器）と高圧冷媒通路２１ｃを介して接続されている。

　これによると、直列除湿暖房モードにおいて、第１三方膨張弁３０で冷媒の圧力Ｐ１、温度Ｔ１または流量Ｇ１を調整することによって、室外熱交換器１８の放熱能力を調整できる。

　本実施形態では、制御装置５０は、冷房モードおよび直列除湿暖房モードでは室外熱交換器１８で凝縮された冷媒の過冷却度ＳＣ２が目標過冷却度ＫＳＣ２に近づき、並列除湿暖房モードでは室外熱交換器１８を流通する冷媒の圧力Ｐ１、温度Ｔ１または流量Ｇ１が目標値ＰＯ１、ＴＯ１、ＧＯ１に近づくように第２三方膨張弁３１を制御する。

　これによると、冷房モードおよび直列除湿暖房モードでの過冷却度ＳＣ２の調整と、並列除湿暖房モードでの冷媒の圧力Ｐ１、温度Ｔ１または流量Ｇ１の調整とを、１つの膨張弁（具体的には第２三方膨張弁３１）で実現できる。したがって、簡素な構成にて冷媒の過冷却度ＳＣ２および圧力Ｐ１、温度Ｔ１または流量Ｇ１を調整可能である。

　本実施形態では、第２三方膨張弁３１の第３接続口３１ｃは、圧縮機１１と吸入側通路２１ｄを介して接続されている。

　これによると、並列除湿暖房モードにおいて、第２三方膨張弁３１で冷媒の圧力Ｐ１、温度Ｔ１または流量Ｇ１を調整することによって、室外熱交換器１８の吸熱能力を調整できる。

　（第２実施形態）
　本実施形態では、図１１に示すように、上記第１実施形態の第１三方膨張弁３０の代わりに、四方膨張弁３２を備えている。

　四方膨張弁３２は冷媒弁であり、互いに連通する第１接続口３２ａ、第２接続口３２ｂ、第３接続口３２ｃおよび第４接続口３２ｄを有している。四方膨張弁３２の第１接続口３２ａには、室内凝縮器１２の冷媒出口が接続されている。四方膨張弁３２の第２接続口３２ｂには、レシーバ１５の入口側が接続されている。四方膨張弁３２の第３接続口３２ｃには、室外熱交換器１８の第１冷媒入出口１８ａ側が接続されている。四方膨張弁３２の第４接続口３２ｄ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。

　四方膨張弁３２は、第１接続口３２ａ、第２接続口３２ｂ、第３接続口３２ｃおよび第４接続口３２ｄを開閉する開閉部である。四方膨張弁３２は、第１接続口３２ａまたは第３接続口３２ｃから流入した冷媒を減圧させるとともに、下流側へ流出させる冷媒の流量を調整する減圧部である。

　第２三方膨張弁３１の第１接続口３１ａには、室外熱交換器１８の第２冷媒入出口１８ｂ側が接続されている。第２三方膨張弁３１の第３接続口３１ｃには、第４三方継手１３ｄの一方の流出口側が接続されている。第２三方膨張弁３１の第２接続口３１ｂ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２三方膨張弁３１は、第２接続口３１ｂおよび第３接続口３１ｃを開閉する開閉部である。第２三方膨張弁３１は、上流側から流入した冷媒を減圧させるとともに、下流側へ流出させる冷媒の流量を調整する減圧部である。

　冷凍サイクル装置１０では、四方膨張弁３２、第２三方膨張弁３１が冷媒通路を開閉することによって、冷媒回路を切り替えることができる。

　四方膨張弁３２は、室内凝縮器１２から流出した冷媒を、レシーバ１５側、室外熱交換器１８側の一方へ導く第１冷媒回路切替部を構成している。四方膨張弁３２は、室外熱交換器１８から流出した冷媒を圧縮機１１の吸入口へ導く第２冷媒回路切替部を構成している。

　図１２に示すように、四方膨張弁３２は、第１接続口３２ａ、第２接続口３２ｂ、第３接続口３２ｃおよび第４接続口３２ｄが形成されたケーシング３２１、第２接続口３２ｂ、第３接続口３２ｃおよび第４接続口３２ｄの絞り開度を変更可能に構成された弁体３２２、第２接続口３０ｂに配置された逆止弁３２３、ならびに弁体３２２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）を有する電動式の可変絞り機構である。四方膨張弁３２の作動は、制御装置５０から出力される制御信号（具体的には、制御パルス）によって制御される。

　四方膨張弁３２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、および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。

　弁体３２２には、第１冷媒流路３２２ａおよび第２冷媒流路３２２ｂが形成されている。第１冷媒流路３２２ａおよび第２冷媒流路３２２ｂはそれぞれ弁体３２２の内部を貫通し、弁体３２２の周面の２ヶ所に開口している。冷媒流路３２２ａの一方の開口部は第１接続口３２ａと常に連通している。

　第１冷媒流路３２２ａおよび第２冷媒流路３２２ｂは、弁体３２２の回転位置によって第１接続口３２ａ、第２接続口３２ｂ、第３接続口３２ｃおよび第４接続口３２ｄと連通したり非連通になったりする。すなわち、弁体３２２の回転位置によって、第１冷媒流路３２２ａおよび第２冷媒流路３２２ｂと第１接続口３２ａ、第２接続口３２ｂ、第３接続口３２ｃおよび第４接続口３２ｄとの連通状態が切り替わる。

　図１２～１３は、弁体３２２が第１接続口３２ａと第３接続口３２ｃとを連通させ、第２接続口３２ｂおよび第４接続口３２ｄを閉じている状態を示している。具体的には、第１冷媒流路３２２ａが第１接続口３２ａと第３接続口３２ｃとを連通させる。

　図１２は第３接続口３２ｃの絞り量が多い状態（換言すれば、第３接続口３２ｃの絞り開度が小さい状態）を示している。図１３は第３接続口３２ｃの絞り量が少ない状態（換言すれば、第３接続口３２ｃの絞り開度が大きい状態）を示している。図１３の状態では、第２冷媒流路３２２ｂが第２接続口３２ｂと第４接続口３２ｄとを連通させるが、第２接続口３２ｂ側の圧力が第４接続口３２ｄ側の圧力よりも高いので、逆止弁３２３によって第２接続口３２ｂが閉じられる。

　図１４は、弁体３２２が第１接続口３２ａと第２接続口３２ｂとを絞り状態で連通させ、第３接続口３２ｃと第４接続口３２ｄとを全開状態で連通させている状態を示している。具体的には、第１冷媒流路３２２ａが第３接続口３２ｃと第４接続口３２ｄとを連通させ、第２冷媒流路３２２ｂは第１接続口３２ａと第２接続口３２ｂとを連通させる。図１４の状態において、第２冷媒流路３２２ｂと第２接続口３２ｂおよび第４接続口３２ｄとの連通面積を調整することによって絞り開度を調整できる。

　次に、上記構成の本実施形態の車両用空調装置の作動について説明する。上記第１実施形態と同様に、冷凍サイクル装置１０は、車室内の空調を行うために、暖房モードの冷媒回路、冷房モードの冷媒回路、並列除湿暖房モード、直列除湿暖房モードの冷媒回路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、予め制御装置５０に記憶されている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。以下に各運転モードの作動について説明する。

　（ａ）暖房モード
　暖房モードでは、制御装置５０が、四方膨張弁３２の第１接続口３２ａと第２接続口３２ｂとを絞り状態で連通させ、四方膨張弁３２の第３接続口３２ｃと第４接続口３２ｄとを全開状態で連通させ、第２三方膨張弁３１の第１接続口３１ａと第３接続口３１ｃとを絞り状態で連通させ、第２三方膨張弁３１の第２接続口３１ｂを全閉状態とする。さらに、冷房用膨張弁１６ｂを全閉状態とする。

　これにより、暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、図１１の実線矢印に示すように、圧縮機１１から吐出された冷媒が、室内凝縮器１２、四方膨張弁３２、レシーバ１５、第２三方膨張弁３１、室外熱交換器１８、四方膨張弁３２、圧縮機１１の吸入口の順に循環する第１回路に切り替えられる。

　四方膨張弁３２については、制御装置５０は、室内凝縮器１２の出口側冷媒の過冷却度ＳＣ１が、予め定めた目標過冷却度ＫＳＣ１に近づくように絞り開度を制御する。過冷却度ＳＣ１は、凝縮器温度センサ５１ｊによって検出された凝縮器冷媒温度Ｔ２および凝縮器圧力センサ５１ｋによって検出された凝縮器冷媒圧力Ｐ２から算定される。

　第２三方膨張弁３１については、制御装置５０は、室外器冷媒圧力Ｐ１が目標圧力ＰＯ１に近づくように絞り開度を制御する。制御装置５０は、目標圧力ＰＯ１として、室外熱交換器１８で必要な熱交換量が得られるような冷媒圧力の値を算出する。

　第２三方膨張弁３１については、制御装置５０は、室外器冷媒温度Ｔ１が目標温度ＴＯ１に近づくように絞り開度を制御してもよい。第２三方膨張弁３１については、制御装置５０は、室外熱交換器１８を流通する冷媒の流量Ｇ１が目標流量ＧＯ１に近づくように絞り開度を制御してもよい。

　室内凝縮器１２から流出した冷媒は、四方膨張弁３２で減圧され、入口側通路２１ａを介してレシーバ１５へ流入する。この際、四方膨張弁３２の絞り開度は、室内凝縮器１２の出口側冷媒の過冷却度ＳＣ１が目標過冷却度ＫＳＣ１に近づくように制御される。

　四方膨張弁３２による過冷却度ＳＣ１の制御については、図８で説明した第１実施形態の暖房モードにおける第１三方膨張弁３０による過冷却度ＳＣ１の制御と同様であるので説明を省略する。

　レシーバ１５へ流入した冷媒は、レシーバ１５にて気液分離される。レシーバ１５にて分離された一部の液相冷媒は、第４三方継手１３ｄを介して第２三方膨張弁３１へ流入する。レシーバ１５にて分離された残余の液相冷媒は、余剰冷媒としてレシーバ１５に蓄えられる。

　第２三方膨張弁３１へ流入した冷媒は、低圧冷媒となるまで減圧される。この際、第２三方膨張弁３１の絞り開度は、室外器冷媒圧力Ｐ１が目標圧力ＰＯ１に近づくように制御される。

　第２三方膨張弁３１にて減圧された低圧冷媒は、室外熱交換器１８へ流入する。室外熱交換器１８へ流入した冷媒は、外気ファンから送風された外気と熱交換し、外気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器１８から流出した冷媒は、四方膨張弁３２、吸入側通路２１ｄおよび第２三方継手１３ｂを介して圧縮機１１へ吸入されて再び圧縮される。

　（ｂ）冷房モード
　冷房モードでは、制御装置５０が、四方膨張弁３２の第１接続口３２ａと第３接続口３２ｃとを全開状態で連通させ、四方膨張弁３２の第２接続口３２ｂと第４接続口３２ｄとを全閉状態とし、第２三方膨張弁３１の第１接続口３１ａと第２接続口３１ｂとを絞り状態で連通させ、第２三方膨張弁３１の第３接続口３１ｃを全閉状態とする。さらに、制御装置５０は、冷房用膨張弁１６ｂを絞り状態とする。

　これにより、冷房モードの冷凍サイクル装置１０では、図１１の破線矢印および一点鎖線矢印に示すように、圧縮機１１から吐出された冷媒が、室内凝縮器１２、四方膨張弁３２、室外熱交換器１８、第２三方膨張弁３１、レシーバ１５、冷房用膨張弁１６ｂ、室内蒸発器１９、圧縮機１１の吸入口の順に循環する第２回路に切り替えられる。

　室内凝縮器１２から流出した冷媒は、四方膨張弁３２を介して室外熱交換器１８へ流入する。室外熱交換器１８へ流入した冷媒は、外気ファンから送風された外気と熱交換し、外気へ放熱して凝縮する。

　第２三方膨張弁３１による過冷却度ＳＣ２の制御については、第１実施形態の冷房モードにおける第２三方膨張弁３１による過冷却度ＳＣ２の制御と同様であるので説明を省略する。

　（ｃ）並列除湿暖房モード
　並列除湿暖房モードでは、制御装置５０が、四方膨張弁３２の第１接続口３２ａと第２接続口３２ｂとを絞り状態で連通させ、四方膨張弁３２の第３接続口３２ｃと第４接続口３２ｄとを絞り状態で連通させ、第２三方膨張弁３１の第１接続口３１ａと第３接続口３１ｃとを絞り状態で連通させ、第２三方膨張弁３１の第２接続口３１ｂを全閉状態とする。さらに、冷房用膨張弁１６ｂを絞り状態とする。

　これにより、並列除湿暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、図１１の実線矢印に示すように、圧縮機１１から吐出された冷媒が、室内凝縮器１２、四方膨張弁３２、レシーバ１５の順に流れる。さらに、図１１の実線矢印に示すように、レシーバ１５、第２三方膨張弁３１、室外熱交換器１８、四方膨張弁３２、圧縮機１１の吸入口の順に循環するとともに、図１１の一点鎖線矢印に示すように、レシーバ１５、冷房用膨張弁１６ｂ、室内蒸発器１９、圧縮機１１の吸入口の順に循環する。

　この回路構成で、制御装置５０は、各種制御対象機器の作動を制御する。例えば、圧縮機１１については、冷房モードと同様に吐出能力を制御する。圧縮機１１については、制御装置５０は、空調風温度センサ５１ｅによって検出された吹出空気温度ＴＡＶが目標吹出温度ＴＡＯに近づくように吐出能力を制御してもよい。四方膨張弁３２については、暖房モードと同様に絞り開度を制御する。

　室内凝縮器１２から流出した冷媒は四方膨張弁３２で減圧され、入口側通路２１ａを介してレシーバ１５へ流入する。この際、四方膨張弁３２の絞り開度は、室内凝縮器１２の出口側冷媒の過冷却度ＳＣ１が目標過冷却度ＫＳＣ１に近づくように制御される。

　レシーバ１５へ流入した冷媒は、レシーバ１５にて気液分離される。レシーバ１５にて分離された一部の液相冷媒は、第４三方継手１３ｄを介して第２三方膨張弁３１へ流入する。レシーバ１５にて分離された別の一部の液相冷媒は、第４三方継手１３ｄを介して冷房用膨張弁１６ｂへ流入する。レシーバ１５にて分離された残余の液相冷媒は、余剰冷媒としてレシーバ１５に蓄えられる。

　レシーバ１５から第２三方膨張弁３１へ流入した冷媒は、低圧冷媒となるまで減圧される。この際、第２三方膨張弁３１の絞り開度は、室外器冷媒圧力Ｐ１が目標圧力ＰＯ１に近づくように制御される。

　第２三方膨張弁３１にて減圧された低圧冷媒は、室外熱交換器１８へ流入する。室外熱交換器１８へ流入した冷媒は、外気ファンから送風された外気と熱交換し、外気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器１８から流出した冷媒は、四方膨張弁３２で減圧され、第２三方継手１３ｂへ流入する。

　レシーバ１５から第４三方継手１３ｄを介して冷房用膨張弁１６ｂへ流入した冷媒は、低圧冷媒となるまで減圧される。この際、冷房用膨張弁１６ｂの絞り開度は、過熱度ＳＨ２が目標過熱度ＫＳＨに近づくように制御される。

　（ｄ）直列除湿暖房モード
　直列除湿暖房モードでは、制御装置５０が、四方膨張弁３２の第１接続口３２ａと第３接続口３２ｃとを絞り状態で連通させ、四方膨張弁３２の第２接続口３２ｂと第４接続口３２ｄとを全閉状態とし、第２三方膨張弁３１の第１接続口３１ａと第２接続口３１ｂとを絞り状態で連通させ、第２三方膨張弁３１の第３接続口３１ｃを全閉状態とする。さらに、制御装置５０は、冷房用膨張弁１６ｂを絞り状態とする。

　これにより、直列除湿暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、図１１の破線矢印および一点鎖線矢印に示すように、圧縮機１１から吐出された冷媒が、室内凝縮器１２、四方膨張弁３２、室外熱交換器１８、第２三方膨張弁３１、レシーバ１５、冷房用膨張弁１６ｂ、室内蒸発器１９、圧縮機１１の吸入口の順に循環する。

　この回路構成で、制御装置５０は、各種制御対象機器の作動を制御する。例えば、圧縮機１１については、冷房モードと同様に吐出能力を制御する。圧縮機１１については、制御装置５０は、空調風温度センサ５１ｅによって検出された吹出空気温度ＴＡＶが目標吹出温度ＴＡＯに近づくように吐出能力を制御してもよい。四方膨張弁３２については、室外器冷媒圧力Ｐ１が目標圧力ＰＯ１に近づくように絞り開度を制御する。制御装置５０は、目標圧力ＰＯ１として、室外熱交換器１８で必要な熱交換量が得られるような冷媒圧力の値を算出する。換言すれば、制御装置５０は、目標圧力ＰＯ１として、室内凝縮器１２と室外熱交換器１８とで放熱量が適切に分配されるような冷媒圧力の値を算出する。

　室内凝縮器１２から流出した冷媒は、四方膨張弁３２で減圧され、室外熱交換器１８へ流入する。この際、四方膨張弁３２の絞り開度は、室外器冷媒圧力Ｐ１が目標圧力ＰＯ１に近づくように制御される。

　四方膨張弁３２による室外器冷媒圧力Ｐ１の制御については、図１０で説明した第１実施形態の直列除湿暖房モードにおける第１三方膨張弁３０による室外器冷媒圧力Ｐ１の制御と同様であるので説明を省略する。

　この際、第２三方膨張弁３１の絞り開度は、室外熱交換器１８の出口側冷媒の過冷却度ＳＣ２が目標過冷却度ＫＳＣ２に近づくように制御される。

　第２三方膨張弁３１による過冷却度ＳＣ２の制御については、図１０で説明した第１実施形態の直列除湿暖房モードにおける第２三方膨張弁３１による過冷却度ＳＣ２の制御と同様であるので説明を省略する。

　レシーバ１５へ流入した冷媒は、レシーバ１５にて気液分離される。レシーバ１５にて分離された一部の液相冷媒は、第４三方継手１３ｄを介して冷房用膨張弁１６ｂへ流入する。レシーバ１５にて分離された残余の液相冷媒は、余剰冷媒としてレシーバ１５に蓄えられる。

　本実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、過冷却度が目標過冷却度に近づくように膨張弁を制御するので、冷凍効率を極力高めることができる。

　本実施形態では、制御装置５０は、暖房モードおよび並列除湿暖房モード（換言すれば第１運転モード）では室内凝縮器１２で凝縮された冷媒の過冷却度ＳＣ１が目標過冷却度ＫＳＣ１に近づき、直列除湿暖房モード（換言すれば第２運転モード）では室外熱交換器１８を流通する冷媒の圧力Ｐ１、温度Ｔ１または流量Ｇ１が目標値ＰＯ１、ＴＯ１、ＧＯ１に近づくように四方膨張弁３２を制御する。

　これによると、暖房モードおよび並列除湿暖房モードでの過冷却度ＳＣ１の調整と、直列除湿暖房モードでの冷媒の圧力Ｐ１、温度Ｔ１または流量Ｇ１の調整とを、１つの膨張弁（具体的には四方膨張弁３２）で実現できる。したがって、簡素な構成にて冷媒の過冷却度ＳＣ２および圧力Ｐ１、温度Ｔ１または流量Ｇ１を調整可能である。

　本実施形態では、四方膨張弁３２の第３接続口３２ｃは、室外熱交換器１８と高圧冷媒通路２１ｃを介して接続されている。

　これによると、直列除湿暖房モードにおいて、四方膨張弁３２で冷媒の圧力Ｐ１、温度Ｔ１または流量Ｇ１を調整することによって、室外熱交換器１８の放熱能力を調整できる。

　本実施形態では、制御装置５０は、冷房モードおよび直列除湿暖房モード（換言すれば第１運転モード）では室外熱交換器１８（換言すれば第１熱交換器）で凝縮された冷媒の過冷却度ＳＣ２が目標過冷却度ＫＳＣ２に近づき、暖房モードおよび並列除湿暖房モード（換言すれば第２運転モード）では、室外熱交換器１８を流通する冷媒の圧力Ｐ１、温度Ｔ１または流量Ｇ１が目標値ＰＯ１、ＴＯ１、ＧＯ１に近づくように第２三方膨張弁３１を制御する。

　これによると、冷房モードおよび直列除湿暖房モードでの過冷却度ＳＣ２の調整と、暖房モードおよび並列除湿暖房モードでの冷媒の圧力Ｐ１、温度Ｔ１または流量Ｇ１の調整とを、１つの膨張弁（具体的には第２三方膨張弁３１）で実現できる。したがって、簡素な構成にて冷媒の過冷却度ＳＣ２および圧力Ｐ１、温度Ｔ１または流量Ｇ１を調整可能である。

　本実施形態では、第２三方膨張弁３１の第３接続口３１ｃは、気液分離器１５の出口側と冷媒通路を介して接続されている。これによると、冷房モードおよび直列除湿暖房モードにおいて、第２三方膨張弁３１で冷媒の圧力Ｐ１、温度Ｔ１または流量Ｇ１を調整することによって、室外熱交換器１８の吸熱能力を調整できる。

　（第３実施形態）
　本実施形態では、図１５に示すように、上記第２実施形態の四方膨張弁３２が第５三方継手１３ｅ、第１三方膨張弁３４および第１可変絞り３５に置き換えられ、上記第２実施形態の第２三方継手１３ｂが四方継手３６に置き換えられている。

　第５三方継手１３ｅの流入口には、室内凝縮器１２の冷媒出口側が接続されている。第５三方継手１３ｅの一方の流出口には、第１可変絞り３５を介してレシーバ１５の入口側が接続されている。第５三方継手１３ｅの他方の流出口には、第１三方膨張弁３４の第１接続口３４ａが接続されている。

　第１三方膨張弁３４の第２接続口３４ｂには四方継手３６の第１流入口側が接続されている。第１三方膨張弁３４の第３接続口３４ｃには、室外熱交換器１８の第１冷媒入出口１８ａ側が接続されている。

　本実施形態では、四方継手３６の第２流入口には、室内蒸発器１９の冷媒出口が接続されている。四方継手３６の流出口には、圧縮機１１の吸入口側が接続されている。

　四方継手３６の第３流入口には、チラー２０の冷媒出口側が接続されている。チラー２０は、チラー膨張弁１６ｃにて減圧された低圧冷媒と低温側熱媒体とを熱交換させて、低圧冷媒を蒸発させる蒸発部である。チラー２０で吸熱された低温熱媒体はバッテリの冷却等に用いられる。

　チラー膨張弁１６ｃの冷媒入口には第６三方継手１３ｆの一方の流出口が接続されている。第６三方継手１３ｆの流入口には、第４三方継手１３ｄの他方の流出口が接続されている。第６三方継手１３ｆの他方の流出口には、冷房用膨張弁１６ｂの入口側が接続されている。

　暖房モードでは、制御装置５０が、第１三方膨張弁３４の第１接続口３４ａを全閉状態とし、第１三方膨張弁３４の第２接続口３４ｂと第３接続口３４ｃを全開状態で連通させ、第２三方膨張弁３１の第１接続口３１ａと第３接続口３１ｃとを絞り状態で連通させ、第２三方膨張弁３１の第２接続口３１ｂを全閉状態とする。さらに、冷房用膨張弁１６ｂを全閉状態とし、第１可変絞り３５を絞り状態とする。

　これにより、暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、図１５の実線矢印に示すように、圧縮機１１から吐出された冷媒が、室内凝縮器１２、第１可変絞り３５、レシーバ１５、第２三方膨張弁３１、室外熱交換器１８、第１三方膨張弁３４、圧縮機１１の吸入口の順に循環する第１回路に切り替えられる。

　冷房モードでは、制御装置５０が、第１三方膨張弁３４の第１接続口３４ａと第３接続口３４ｃとを全開状態で連通させ、第１三方膨張弁３４の第２接続口３４ｂを全閉状態とし、第２三方膨張弁３１の第１接続口３１ａと第２接続口３１ｂとを絞り状態で連通させ、第２三方膨張弁３１の第３接続口３１ｃを全閉状態とする。さらに、制御装置５０は、冷房用膨張弁１６ｂを絞り状態とし、第１可変絞り３５を全閉状態とする。

　これにより、冷房モードの冷凍サイクル装置１０では、図１５の破線矢印および一点鎖線矢印に示すように、圧縮機１１から吐出された冷媒が、室内凝縮器１２、第１三方膨張弁３４、室外熱交換器１８、第２三方膨張弁３１、レシーバ１５、冷房用膨張弁１６ｂ、室内蒸発器１９、圧縮機１１の吸入口の順に循環する第２回路に切り替えられる。

　並列除湿暖房モードでは、制御装置５０が、第１三方膨張弁３４の第１接続口３４ａを全閉状態とし、第１三方膨張弁３４の第２接続口３４ｂと第３接続口３４ｃとを絞り状態で連通させ、第２三方膨張弁３１の第１接続口３１ａと第３接続口３１ｃとを絞り状態で連通させ、第２三方膨張弁３１の第２接続口３１ｂを全閉状態とする。さらに、冷房用膨張弁１６ｂを絞り状態とし、第１可変絞り３５を絞り状態とする。

　これにより、並列除湿暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、図１５の実線矢印に示すように、圧縮機１１から吐出された冷媒が、室内凝縮器１２、第１可変絞り３５、レシーバ１５の順に流れる。さらに、図１５の実線矢印に示すように、レシーバ１５、第２三方膨張弁３１、室外熱交換器１８、第１三方膨張弁３４、圧縮機１１の吸入口の順に循環するとともに、図１５の破線矢印に示すように、レシーバ１５、冷房用膨張弁１６ｂ、室内蒸発器１９、圧縮機１１の吸入口の順に循環する。

　この際、第１三方膨張弁３４の絞り開度は、室外器冷媒圧力Ｐ１が目標圧力ＰＯ１に近づくように制御される。第１三方膨張弁３４の絞り開度は、室外器冷媒温度Ｔ１が目標温度ＴＯ１に近づくように制御されてもよい。第１三方膨張弁３４の絞り開度は、室外熱交換器１８を流通する冷媒の流量Ｇ１が目標流量ＧＯ１に近づくように制御されてもよい。

　直列除湿暖房モードでは、制御装置５０が、第１三方膨張弁３４の第１接続口３４ａと第３接続口３４ｃとを絞り状態で連通させ、第１三方膨張弁３４の第２接続口３４ｂを全閉状態とし、第２三方膨張弁３１の第１接続口３１ａと第２接続口３１ｂとを絞り状態で連通させ、第２三方膨張弁３１の第３接続口３１ｃを全閉状態とする。さらに、制御装置５０は、冷房用膨張弁１６ｂを絞り状態とし、第１可変絞り３５を全閉状態とする。

　これにより、直列除湿暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、図１５の破線矢印および一点鎖線矢印に示すように、圧縮機１１から吐出された冷媒が、室内凝縮器１２、第１三方膨張弁３４、室外熱交換器１８、第２三方膨張弁３１、レシーバ１５、冷房用膨張弁１６ｂ、室内蒸発器１９、圧縮機１１の吸入口の順に循環する第２回路に切り替えられる。

　この際、第１三方膨張弁３４の絞り開度は、室外器冷媒圧力Ｐ１が目標圧力ＰＯ１に近づくように制御される。

　本実施形態においても、上記第２実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

　（第４実施形態）
　本実施形態では、図１６に示すように、上記第３実施形態の第２三方膨張弁３１、第６三方継手１３ｆおよびチラー膨張弁１６ｃが、第２三方膨張弁３７、第７三方継手１３ｇおよび第２可変絞り３８に置き換えられている。

　第７三方継手１３ｇの流入出口には、室外熱交換器１８の第２冷媒入出口１８ｂ側が接続されている。第７三方継手１３ｇの流入口には、第２三方膨張弁３７の第１接続口３７ａ側が接続されている。第７三方継手１３ｇの流出口には、第２逆止弁１７ｂおよび第２可変絞り３８を介して、第３三方継手１３ｃの他方の流入口側が接続されている。

　第２三方膨張弁３７の第２接続口３７ｂには、第４三方継手１３ｄの一方の流出口側が接続されている。第２三方膨張弁３７の第３接続口３７ｃには、チラー膨張弁１６ｃを介して、チラー２０の冷媒入口側が接続されている。

　暖房モードでは、制御装置５０が、第１三方膨張弁３４の第１接続口３４ａを全閉状態とし、第１三方膨張弁３４の第２接続口３４ｂと第３接続口３４ｃとを全開状態で連通させ、第２三方膨張弁３７の第１接続口３７ａと第２接続口３７ｂとを絞り状態で連通させる。さらに、冷房用膨張弁１６ｂを全閉状態とし、第１可変絞り３５を絞り状態とし、第２可変絞り３８を全閉状態とする。

　これにより、暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、図１６の実線矢印に示すように、圧縮機１１から吐出された冷媒が、室内凝縮器１２、第１可変絞り３５、レシーバ１５、第２三方膨張弁３７、室外熱交換器１８、第１三方膨張弁３４、圧縮機１１の吸入口の順に循環する第１回路に切り替えられる。

　この際、第２三方膨張弁３７の絞り開度は、室外熱交換器１８の出口側冷媒の過熱度ＳＨ１が目標過熱度ＫＳＨに近づくように制御される。

　冷房モードでは、制御装置５０が、第１三方膨張弁３４の第１接続口３４ａと第３接続口３４ｃとを全開状態で連通させ、第１三方膨張弁３４の第２接続口３４ｂを全閉状態とし、第２三方膨張弁３７の第１接続口３７ａを全閉状態とする。さらに、制御装置５０は、冷房用膨張弁１６ｂを絞り状態とし、第１可変絞り３５を全閉状態とし、第２可変絞り３８を絞り状態とする。

　これにより、冷房モードの冷凍サイクル装置１０では、図１６の破線矢印および一点鎖線矢印に示すように、圧縮機１１から吐出された冷媒が、室内凝縮器１２、第１三方膨張弁３４、室外熱交換器１８、第２可変絞り３８、レシーバ１５、冷房用膨張弁１６ｂ、室内蒸発器１９、圧縮機１１の吸入口の順に循環する第２回路に切り替えられる。

　並列除湿暖房モードでは、制御装置５０が、第１三方膨張弁３４の第１接続口３４ａを全閉状態とし、第１三方膨張弁３４の第２接続口３４ｂと第３接続口３４ｃとを絞り状態で連通させ、第２三方膨張弁３７の第１接続口３７ａと第２接続口３７ｂとを絞り状態で連通させる。さらに、冷房用膨張弁１６ｂを絞り状態とし、第１可変絞り３５を絞り状態とし、第２可変絞り３８を全閉状態とする。

　これにより、並列除湿暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、図１６の実線矢印に示すように、圧縮機１１から吐出された冷媒が、室内凝縮器１２、第１可変絞り３５、レシーバ１５の順に流れる。さらに、図１６の実線矢印に示すように、レシーバ１５、第２三方膨張弁３７、室外熱交換器１８、第１三方膨張弁３４、圧縮機１１の吸入口の順に循環するとともに、図６の破線矢印に示すように、レシーバ１５、冷房用膨張弁１６ｂ、室内蒸発器１９、圧縮機１１の吸入口の順に循環する。

　この際、第２三方膨張弁３７の絞り開度は、室外器冷媒圧力Ｐ１が目標圧力ＰＯ１に近づくように制御される。

　直列除湿暖房モードでは、制御装置５０が、第１三方膨張弁３４の第１接続口３４ａと第３接続口３４ｃとを絞り状態で連通させ、第１三方膨張弁３４の第２接続口３４ｂを全閉状態とし、第２三方膨張弁３７の第１接続口３７ａを全閉状態とする。さらに、制御装置５０は、冷房用膨張弁１６ｂを絞り状態とし、第１可変絞り３５を全閉状態とし、第２可変絞り３８を絞り状態とする。

　これにより、直列除湿暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、図１６の破線矢印および一点鎖線矢印に示すように、圧縮機１１から吐出された冷媒が、室内凝縮器１２、第１三方膨張弁３４、室外熱交換器１８、第２可変絞り３８、レシーバ１５、冷房用膨張弁１６ｂ、室内蒸発器１９、圧縮機１１の吸入口の順に循環する第２回路に切り替えられる。

　本開示は上述の実施形態に限定されることなく、本開示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。

　上記第１実施形態では、制御装置５０は、直列除湿暖房モードでは室外熱交換器１８を流通する圧力Ｐ１、温度Ｔ１または流量Ｇ１が目標値ＰＯ１、ＴＯ１、ＧＯ１に近づくように第１三方膨張弁３０を制御するが、制御装置５０は、直列除湿暖房モードでは吹出空気温度ＴＡＶが目標吹出温度ＴＡＯに近づくように第１三方膨張弁３０を制御してもよい。換言すれば、制御装置５０は、直列除湿暖房モードでは室内凝縮器１２における熱交換対象流体の温度ＴＡＶが目標吹出温度ＴＡＯに近づくように第１三方膨張弁３０を制御してもよい。

　これによると、暖房モードおよび並列除湿暖房モードでの過冷却度ＳＣ１の調整と、吹出空気温度ＴＡＶの調整とを、１つの膨張弁（具体的には第１三方膨張弁３０）で実現できる。したがって、簡素な構成にて冷媒の過冷却度ＳＣ１および吹出空気温度ＴＡＶを調整可能である。

　上記第２実施形態では、制御装置５０は、直列除湿暖房モードでは室外熱交換器１８を流通する冷媒の圧力Ｐ１、温度Ｔ１または流量Ｇ１が目標値ＰＯ１、ＴＯ１、ＧＯ１に近づくように四方膨張弁３２を制御するが、制御装置５０は、直列除湿暖房モードでは吹出空気温度ＴＡＶが目標吹出温度ＴＡＯに近づくように四方膨張弁３２を制御してもよい。換言すれば、制御装置５０は、直列除湿暖房モードでは室内凝縮器１２における熱交換対象流体の温度ＴＡＶが目標吹出温度ＴＡＯに近づくように四方膨張弁３２を制御してもよい。

　これによると、暖房モードおよび並列除湿暖房モードでの過冷却度ＳＣ１の調整と、直列除湿暖房モードでの吹出空気温度ＴＡＶの調整とを、１つの膨張弁（具体的には四方膨張弁３２）で実現できる。したがって、簡素な構成にて冷媒の過冷却度ＳＣ２および吹出空気温度ＴＡＶを調整可能である。

　上述の実施形態では、高圧冷媒を熱源として空気を加熱する加熱部として室内凝縮器１２を採用した例を説明したが、これに限定されない。例えば、冷凍サイクル装置１０に対して、高温側熱媒体を循環させる高温側熱媒体回路を追加することによって、加熱部を形成してもよい。

　より具体的には、高温側熱媒体回路には、高温側水ポンプ、熱媒体冷媒熱交換器、ヒータコア等を配置すればよい。

　熱媒体冷媒熱交換器は、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒と高温側熱媒体とを熱交換させて、高圧冷媒を放熱させる放熱部である。高温側水ポンプは、高温側熱媒体回路を循環する高温側熱媒体を熱媒体冷媒熱交換器へ圧送する電動ポンプである。高温側水ポンプは、制御装置５０から出力される制御信号によって、回転数（すなわち、水圧送能力）が制御される。ヒータコアは、熱媒体冷媒熱交換器にて加熱された高温側熱媒体と空気とを熱交換させて、空気を加熱する熱交換部である。

　この構成を上記第１実施形態に採用した場合、制御装置５０は、直列除湿暖房モードでは熱媒体冷媒熱交換器で加熱された高温側熱媒体の温度ＴＷが目標温度ＴＷＯに近づくように第１三方膨張弁３０を制御してもよい。換言すれば、制御装置５０は、直列除湿暖房モードでは熱媒体冷媒熱交換器における熱交換対象流体の温度ＴＷが目標温度ＴＷＯに近づくように第１三方膨張弁３０を制御してもよい。

　これによると、暖房モードおよび並列除湿暖房モードでの過冷却度ＳＣ１の調整と、高温側熱媒体の温度ＴＷの調整とを、１つの膨張弁（具体的には第１三方膨張弁３０）で実現できる。したがって、簡素な構成にて冷媒の過冷却度ＳＣ１および高温側熱媒体の温度ＴＷを調整可能である。

　この構成を上記第２実施形態に採用した場合、制御装置５０は、直列除湿暖房モードでは吹出空気温度ＴＡＶが目標吹出温度ＴＡＯに近づくように四方膨張弁３２を制御してもよい。換言すれば、制御装置５０は、直列除湿暖房モードでは熱媒体冷媒熱交換器における熱交換対象流体の温度ＴＷが目標吹出温度ＴＷＯに近づくように四方膨張弁３２を制御してもよい。

　これによると、暖房モードおよび並列除湿暖房モードでの過冷却度ＳＣ１の調整と、高温側熱媒体の温度ＴＷの調整とを、１つの膨張弁（具体的には四方膨張弁３２）で実現できる。したがって、簡素な構成にて冷媒の過冷却度ＳＣ２および高温側熱媒体の温度ＴＷを調整可能である。

　上述の実施形態では、冷媒としてＲ１２３４ｙｆ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、Ｒ１３４ａ、Ｒ６００ａ、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０４Ａ、Ｒ３２、Ｒ４０７Ｃ等を採用してもよい。または、これらのうち複数の冷媒を混合させた混合冷媒等を採用してもよい。

　冷凍サイクル装置１０に対して、内部熱交換器を追加してもよい。内部熱交換器は、レシーバ１５から流出した高圧冷媒と、圧縮機１１へ吸入させる低圧冷媒とを熱交換させる。これにより、内部熱交換器では、高圧冷媒が冷却されてエンタルピを減少させ、低圧冷媒が加熱されてエンタルピを増加させることができる。

　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims

　冷媒を熱交換させる第１熱交換器（１２、１８）が接続された第１接続口（３０ａ、３１ａ、３２ａ）と、前記冷媒の気液を分離させる気液分離器（１５）の入口側が接続された第２接続口（３０ｂ、３１ｂ、３２ｂ）と、前記冷媒が流れる冷媒通路（２１ｃ、２１ｄ）が接続された第３接続口（３０ｃ、３１ｃ、３２ｃ）と、前記第１接続口、前記第２接続口および前記第３接続口の連通状態を切り替えるとともに前記冷媒を減圧させる弁体（３０２、３１２、３２２）とを有する冷媒弁（３０、３１、３２）と、
　前記冷媒が前記第１熱交換器で凝縮した後、前記冷媒弁を介して前記気液分離器に流入する第１運転モードと、前記冷媒が前記第１熱交換器を流通した後、前記冷媒弁を介して前記第３接続口から流出する第２運転モードとを切り替え、前記第１運転モードでは前記第１熱交換器で凝縮された前記冷媒の過冷却度（ＳＣ１、ＳＣ２）が目標過冷却度（ＫＳＣ１、ＫＳＣ２）に近づき、前記第２運転モードでは前記冷媒の圧力（Ｐ１）、温度（Ｔ１）もしくは流量（Ｇ１）、または熱交換対象流体の温度（ＴＡＶ、ＴＷ）が目標値（ＰＯ１、ＴＯ１、ＧＯ１、ＴＡＯ、ＴＷＯ）に近づくように前記冷媒弁を制御する制御部（５０）とを備える冷凍サイクル装置。
　前記第３接続口（３０ｃ、３２ｃ）は、前記冷媒を熱交換させる第２熱交換器（１８）と前記冷媒通路を介して接続されている請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
　前記第３接続口（３１ｃ）は、前記冷媒を吸入して圧縮し吐出する圧縮機（１１）と前記冷媒通路を介して接続されている請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
　冷媒を熱交換させる第１熱交換器（１８）が接続された第１接続口（３１ａ）と、前記冷媒の気液を分離させる気液分離器（１５）の入口側が接続された第２接続口（３１ｂ）と、前記冷媒が流れる冷媒通路が接続された第３接続口（３１ｃ）と、前記第１接続口、前記第２接続口および前記第３接続口の連通状態を切り替えるとともに前記冷媒を減圧させる弁体（３１２）とを有する冷媒弁（３１）と、
　前記冷媒が前記第１熱交換器で凝縮した後、前記冷媒弁を介して前記気液分離器に流入する第１運転モードと、前記第３接続口から前記冷媒弁に流入した前記冷媒が、前記第１接続口を介して前記第１熱交換器に流入する第２運転モードとを切り替え、前記第１運転モードでは前記第１熱交換器で凝縮された前記冷媒の過冷却度（ＳＣ２）が目標過冷却度（ＫＳＣ２）に近づき、前記第２運転モードでは前記冷媒の圧力（Ｐ１）、温度（Ｔ１）もしくは流量（Ｇ１）、または熱交換対象流体の温度（ＴＡＶ、ＴＷ）が目標値（ＰＯ１、ＴＯ１、ＧＯ１、ＴＡＯ、ＴＷＯ）に近づくように前記冷媒弁を制御する制御部（５０）とを備える冷凍サイクル装置。
　前記第３接続口は、前記気液分離器の出口側と前記冷媒通路を介して接続されている請求項４に記載の冷凍サイクル装置。