JP3985384B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスインジェクションにより暖房能力の向上を図るヒートポンプ式の冷凍サイクル装置に関し、例えば、電気自動車用空調装置に用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電気自動車等の車両では、エンジン廃熱（温水）を熱源として車室内の暖房を行うことができないので、ヒートポンプ式の冷凍サイクル装置を装備して、凝縮器での冷媒凝縮熱により車室内を暖房するようにしている。
しかし、冬季の寒冷地使用のごとく外気温が−１０°Ｃ以下に低下するような使用環境では、ヒートポンプサイクルにおいて蒸発器として作用する室外熱交換器での吸熱量が低下して、圧縮機吸入圧力が低下するので、冷媒比容積が大きくなり、冷媒循環量が減少するので、暖房能力が低下するという問題があった。このため、寒冷地使用では車室内の暖房能力が不足してしまう。
【０００３】
そこで、本出願人では、特開平９−３９５５０号公報において、暖房時に、サイクル高圧冷媒を中間圧に減圧し、この中間圧冷媒を気液分離器にてガス冷媒と液冷媒とに分離し、この中間圧のガス冷媒を圧縮機にガスインジェクションすることにより、暖房時での圧縮機の圧縮仕事量を増大させて、暖房能力を増大させるようにした冷凍サイクル装置を提案している。
【０００４】
この従来装置では、室内空調ユニットの空気通路の上流側に冷凍サイクルの蒸発器を、また、その下流側に冷凍サイクルの凝縮器を配置して、除湿運転を実施することにより、車両窓ガラスの曇り止めを行うようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の従来装置では、暖房時に、気液分離器で分離された中間圧ガス冷媒を温度式膨張弁により低圧まで減圧し、この低圧冷媒を室外熱交換器で蒸発させ、圧縮機への吸入冷媒の過熱度を温度式膨張弁により調整しているが、中間期での暖房低負荷時には、圧縮機回転数の低下により室外熱交換器を流れる冷媒の流量（流速）が低下して室外熱交換器に冷媒中のオイルが溜まりやすくなる。その結果、圧縮機へのオイル戻りが悪化する恐れがあった。
【０００６】
また、上記の従来装置では、圧縮機の吐出側に配置した四方弁により冷房時では圧縮機の吐出ガスを室外熱交換器に流入させ、また、暖房時には圧縮機の吐出ガスを室内凝縮器に流入させるように冷媒の流れ方向を切り替えているので、サイクルの冷媒配管構成が煩雑になり、部品点数が増加する。
本発明は上記点に鑑みて、第１には、圧縮機へのガスインジェクションによる暖房能力の向上と、圧縮機へのオイル戻り性の向上とを両立させることを目的とする。
【０００７】
また、本発明は第２には、圧縮機へのガスインジェクションによる暖房能力の向上と、サイクルの冷媒通路構成の簡略化とを両立させることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、空調通路（２）内に、圧縮機（２２）の吐出ポート（２２ａ）から吐出された高圧のガス冷媒が流入して空気を加熱する凝縮器（１２）を設置するとともに、空調通路（２）内で、凝縮器（１２）の上流側に、冷凍サイクル低圧側の気液２相冷媒が流入して空気を冷却する蒸発器（１１）を設置し、
暖房モード時に凝縮器（１２）通過後の高圧冷媒の一部をバイパスさせるとともに、この一部の高圧冷媒を第１減圧装置（２６）により中間圧に減圧し、凝縮器（１２）通過後の残余の高圧冷媒と第１減圧装置（２６）通過後の中間圧冷媒とを冷媒−冷媒熱交換器（２３）により熱交換させ、この冷媒−冷媒熱交換器（２３）にて冷却された高圧冷媒を暖房モード時に第２減圧装置（２７）により低圧まで減圧し、この第２減圧装置（２７）通過後の低圧冷媒を室外熱交換器（２４）にて外気と熱交換させる。
【０００９】
暖房モード時に室外熱交換器（２４）を通過した低圧冷媒の気液を分離し、また冷房モード時には蒸発器（１１）を通過した低圧冷媒の気液を分離するアキュームレータ（２５）を備え、このアキュームレータ（２５）からオイルが溶け込んだ液冷媒と低圧ガス冷媒とを圧縮機（２２）の吸入ポート（２２ｂ）に向けて流出させるようにし、さらに冷媒−冷媒熱交換器（２３）における熱交換によりガス化した中間圧ガス冷媒を暖房モード時に圧縮機（２２）のガスインジェクションポート（２２ｃ）に導入することを特徴としている。
【００１０】
これによると、空調通路（２）内の凝縮器（１２）の放熱作用により暖房機能を、また、空調通路（２）内の蒸発器（１１）の冷却作用により冷房機能を、さらに、上流側の蒸発器（１１）の冷却除湿した空気を下流側の凝縮器（１２）により再加熱することにより除湿暖房機能を発揮できる。
そして、冷媒−冷媒熱交換器（２３）における熱交換によりガス化した中間圧ガス冷媒を用いて、圧縮機（２２）へのガスインジェクションを実施することにより暖房時での圧縮機（２２）の圧縮仕事量を増大させて、暖房能力を増大できる。
【００１１】
しかも、冷媒−冷媒熱交換器（２３）を用いたガスインジェクションであるため、従来技術のように中間圧冷媒の気液を分離する気液分離器が不要となり、圧縮機（２２）吸入側に配置したアキュームレータ（２５）から圧縮機（２２）の吸入ポート（２２ｂ）にサイクル低圧冷媒を送り込むことができ、そして、アキュームレータ（２５）によりオイルが溶け込んだ液冷媒を低圧ガス冷媒に確実に混入させることができる。
【００１２】
その結果、圧縮機回転数の低下により室外熱交換器（２４）を流れる冷媒の流量（流速）が低下して室外熱交換器（２４）に冷媒中のオイルが溜まりやすい暖房低負荷時においても、圧縮機（２２）へのオイル戻り性を良好に確保でき、圧縮機（２２）の耐久性向上に貢献できる。
よって、請求項１記載の発明によれば、暖房、冷房、除湿の各機能を発揮できる冷凍サイクル装置において、圧縮機（２２）へのガスインジェクションによる暖房能力の向上と、圧縮機（２２）へのオイル戻り性の向上とを両立できる。
【００１３】
次に、請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明と基本的に同一の特徴を有するものであって、これに加え、暖房モード、冷房モードおよび除湿モードでの冷媒循環経路を限定しているものである。
すなわち、請求項２記載の発明では、空調通路（２）内に、圧縮機（２２）の吐出ポート（２２ａ）から吐出された高圧のガス冷媒が流入する凝縮器（１２）を設置するとともに、空調通路（２）内で凝縮器（１２）の側方に、凝縮器（１２）をバイパスして空気を流すバイパス通路（１２ａ）を形成し、
空調通路（２）内に、凝縮器（１２）への空気流れとバイパス通路（１２ａ）への空気流れを切り替えるドア手段（１６、１７）を設置し、また、空調通路（２）内で凝縮器（１２）の上流側に蒸発器（１１）を設置し、凝縮器（１２）通過後の高圧冷媒の一部をバイパスさせ、この一部の高圧冷媒を第１減圧装置（２６）により中間圧に減圧し、凝縮器（１２）通過後の残余の高圧冷媒と第１減圧装置（２６）通過後の中間圧冷媒とを冷媒−冷媒熱交換器（２３）により熱交換させるようにする。
【００１４】
さらに、この冷媒−冷媒熱交換器（２３）にて冷却された高圧冷媒を減圧する第２減圧装置（２７）と、空調通路（２）の外部に設置され、外気と熱交換をする室外熱交換器（２４）と、蒸発器（１１）の冷媒流れ入口側に設置された第３減圧装置（２９）と、冷凍サイクル低圧側の冷媒の気液を分離して、オイルが溶け込んだ液冷媒と低圧ガス冷媒とを前記吸入ポート（２２ｂ）に向けて流出させるアキュームレータ（２５）とを備える。
【００１５】
そして、▲１▼暖房モード時には、ドア手段（１６、１７）によりバイパス通路（１２ａ）への空気流れを遮断して凝縮器（１２）を空気が通過するようにし、
圧縮機（２２）の吐出ポート（２２ａ）→凝縮器（１２）→冷媒−冷媒熱交換器（２３）→第２減圧装置（２７）→室外熱交換器（２４）→アキュームレータ（２５）→圧縮機（２２）の吸入ポート（２２ｂ）の経路で冷媒が循環するとともに、圧縮機（２２）の吐出ポート（２２ａ）→凝縮器（１２）→第１減圧装置（２６）→冷媒−冷媒熱交換器（２３）→圧縮機（２２）のガスインジェクションポート（２２ｃ）の経路で冷媒が循環し、
▲２▼冷房モード時には、ドア手段（１６、１７）により凝縮器（１２）への空気流れを遮断してバイパス通路（１２ａ）を空気が通過するようにし、
圧縮機（２２）の吐出ポート（２２ａ）→凝縮器（１２）→冷媒−冷媒熱交換器（２３）を包含する冷媒通路部→室外熱交換器（２４）→第３減圧装置（２９）→蒸発器（１１）→アキュームレータ（２５）→圧縮機（２２）の吸入ポート（２２ｂ）の経路で冷媒が循環し、
▲３▼除湿モード時には、ドア手段（１６、１７）によりバイパス通路（１２ａ）への空気流れを遮断して凝縮器（１２）を空気が通過するようにし、
圧縮機（２２）の吐出ポート（２２ａ）→凝縮器（１２）→冷媒−冷媒熱交換器（２３）→第２減圧装置（２７）→室外熱交換器（２４）→第３減圧装置（２９）→蒸発器（１１）→アキュームレータ（２５）→圧縮機（２２）の吸入ポート（２２ｂ）の経路で冷媒が循環することを特徴としている。
【００１６】
これによると、上記▲１▼、▲２▼、▲３▼の冷媒循環経路により、暖房、冷房、除湿の各機能を良好に発揮できるとともに、冷房モード時には、ドア手段（１６、１７）により凝縮器（１２）への空気流れを遮断してバイパス通路（１２ａ）を空気が通過するようにしているため、凝縮器（１２）は高圧冷媒が流れる冷媒通路の一部としての役割を果たすことになる。
【００１７】
そのため、請求項２記載の発明では、暖房、冷房、除湿の全モードを通じて、凝縮器（１２）に冷媒が流れたままとなり、圧縮機（２２）の吐出ガス冷媒を常に凝縮器（１２）を通して室外熱交換器（２４）へ向かう一方向に流すことができる。その結果、冷媒流れ方向逆転のための四方弁の廃止、あるいは、冷媒流れ経路切替用の逆止弁、電磁弁等の弁装置の数を低減することが可能となり、冷媒配管構成の簡素化により製品コストを低減できる。
【００１８】
特に、請求項３記載の発明では、請求項２において、除湿モード時に、空調通路（２）の吹出口（８、９、１０）からの吹出空気温度を高くしたい第１除湿モード（Ｄ₁ ）と、吹出口（８、９、１０）からの吹出空気温度を低くしたい第２除湿モード（Ｄ₂ ）とを設定し、
第１除湿モード（Ｄ₁ ）の設定時には、室外熱交換器（２４）が外気より吸熱して冷媒を蒸発させる吸熱側となるように第２減圧装置（２７）の開度を調整し、第２除湿モード（Ｄ₂ ）の設定時には、室外熱交換器（２４）が外気へ放熱して冷媒を凝縮させる放熱側となるように第２減圧装置（２７）の開度を調整することを特徴としている。
【００１９】
これによると、第２減圧装置（２７）の開度調整により、室外熱交換器（２４）に対して冷媒蒸発器としての吸熱作用と冷媒凝縮器としての放熱作用とを切替させることができる。そのため、この吸熱作用と放熱作用との切替により、室内凝縮器（１２）からの放熱量を調整して、除湿モードでの室内吹出空気温度を良好に調整できる。
【００２０】
また、請求項４記載の発明では、請求項２または３において、暖房モード時に、空調通路（２）の吹出口（８、９、１０）からの吹出空気温度を高くしたい第１暖房モード（Ｈ₁ ）と、吹出口（８、９、１０）からの吹出空気温度を低くしたい第２暖房モード（Ｈ₂ ）とを設定し、
第１暖房モード（Ｈ₁ ）の設定時には前記▲１▼の経路で冷媒を循環し、第２暖房モード（Ｈ₂ ）の設定時には、凝縮器（１２）通過後の高圧冷媒の一部が第１減圧装置（２６）側へバイパスして流れるのを停止させ、圧縮機（２２）のガスインジェクションポート（２２ｃ）への中間圧ガス冷媒の導入を停止することを特徴としている。
【００２１】
これによると、暖房モード時に、圧縮機（２２）へのガスインジェクションの有無を切替えて、室内凝縮器（１２）からの放熱量を調整して、暖房モードでの室内吹出空気温度を良好に調整できる。
また、請求項５記載の発明では、請求項２ないし４のいずれか１つにおいて、冷媒−冷媒熱交換器（２３）を包含する冷媒通路部に、冷媒−冷媒熱交換器（２３）および第２減圧装置（２７）をバイパスして、凝縮器（１２）の出口側を室外熱交換器（２４）の入口側に直接接続する第１バイパス通路（６０）を備えるとともに、第１バイパス通路（６０）に第１電気的開閉手段（２８ｂ）を配置し、冷房モード時に第１電気的開閉手段（２８ｂ）を開くようにしたことを特徴としている。
【００２２】
これによると、冷房モード時に冷媒−冷媒熱交換器（２３）をバイパスして凝縮器（１２）の出口側冷媒を室外熱交換器（２４）の入口側に直接流入させることができる。そのため、冷房モード時に冷媒−冷媒熱交換器（２３）による圧力損失を解消でき、冷房モード時のサイクル効率を向上できる。
また、請求項６記載の発明では請求項１ないし５のいずれか１つにおいて、ガススインジェクションポート（２２ｃ）の上流側をアキュームレータ（２５）の入口側に直接接続する第２バイパス通路（６３）を備えるとともに、第２バイパス通路（６３）に第２電気的開閉手段（２８ｄ）を配置し、暖房モードの起動時に、第２電気的開閉手段（２８ｄ）を開くようにしたことを特徴としている。
【００２３】
これによると、暖房モードの起動時にガススインジェクションポート（２２ｃ）の上流側通路に寝込んだ液冷媒を第２バイパス通路（６３）からアキュームレータ（２５）に流入させることができるので、圧縮機（２２）への液戻りを良好に回避できる。
また、請求項７記載の発明では、圧縮機（２２）のガスインジェクションポート（２２ｃ）に導入される中間圧ガス冷媒の過熱度を制御するように第１減圧装置（２６）を構成している。従って、サイクルの負荷変動にかかわらず、常に適切な過熱度のガス冷媒を圧縮機（２２）にガスインジェクションすることができる。
【００２４】
また、請求項８記載の発明のように、第１減圧装置（２６）を、電気的に開度が調整される電気式膨張弁により構成すれば、高圧冷媒の一部が第１減圧装置（２６）側へバイパスして流れるのを停止させる役割を、他の弁手段によることなく、第１減圧装置（２６）自身で達成できる。
なお、第１減圧装置（２６）は、請求項９に記載のように温度式膨張弁により構成し、この温度式膨張弁に、冷媒流れを断続する第３電気的開閉手段（２８ｃ）を組み合わせるようにしてもよい。
【００２５】
また、請求項１０記載の発明では、冷媒−冷媒熱交換器（２３）にて冷却される高圧冷媒の過冷却度を制御するように第２減圧装置（２７）を構成している。従って、サイクルの負荷変動にかかわらず、高圧冷媒の過冷却度を常に適切な値に制御することができ、サイクル効率の向上のために有利である。
第２減圧装置（２７）は、請求項１１記載のように電気的に開度が調整される電気式膨張弁により構成することができる。
【００２６】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明を電気自動車用空調装置に適用した第１実施形態で、空調ユニット１は電気自動車の車室内に設置されるもので、その空調ダクト２は、車室内に空調空気を導く空調通路を構成するものである。この空調ダクト２の一端側に内外気を吸入する吸入口３、４、５が設けられている。内気吸入口４と外気吸入口５は、内外気切替ドア６により切替開閉される。
【００２８】
上記吸入口３〜５に隣接して、空調ダクト２内に空気を送風する送風機７が設置されており、この送風機７は図示しないモ−タとこのモータにより駆動されるファン７ａ、７ｂにより構成される。
一方、空調ダクト２の他端側には車室内へ通ずる複数の吹出口、すなわち車室内乗員の足元部に向かって空調空気を吹き出すフット吹出口８、車室内乗員の上半身に向かって空調空気を吹き出すフェイス吹出口９および車両フロントガラスの内面に空調空気を吹き出すデフロスタ吹出口１０が形成されている。
【００２９】
また、送風機７よりも空気下流側における空調ダクト２内には冷房用蒸発器１１が設けられている。この冷房用蒸発器１１は、冷凍サイクル２１の一部を構成する室内側熱交換器であり、後述する冷房運転および除湿運転モード時に、内部を流れる冷媒の吸熱作用によって、空調ダクト２内の空気を除湿、冷却する冷却器として機能する。
【００３０】
また、冷房用蒸発器１１よりも空気下流側における空調ダクト２内には暖房用凝縮器１２が設けられている。この暖房用凝縮器１２は、冷凍サイクル２１の一部を構成する室内側熱交換器であり、後述する暖房運転および除湿運転モード時に、内部を流れる冷媒の放熱作用によって、空調ダクト２内の空気を加熱する加熱器として機能する。
【００３１】
また、空調ダクト２内の空気流路は、仕切り壁１３によりフット吹出口８側の第１空気流路１４と、フェイス吹出口９およびデフロスタ吹出口１０側の第２空気流路１５とに仕切られている。この空気流路１４、１５の２分割は冬季の暖房時に次の内外気２層モードを実施するためである。すなわち、冬季暖房時にフット吹出口８側の第１空気流路１４には内気吸入口３から温度の高い内気を吸入して足元へ温度を吹き出すことにより暖房負荷を軽減すると同時に、デフロスタ吹出口１０側の第２空気流路１５には外気吸入口５から湿度の低い外気を吸入して、フロントウインドの曇りを確実に防止する内外気２層モードを実施するために、空気流路１４、１５の２分割を行っている。
【００３２】
ドア１６、１７は凝縮器１２を通る空気通路と凝縮器１２をバイパスするバイパス通路１２ａとを切り替える通路切替ドアであり、一方のドア１７は空気流路１４、１５の仕切り部材の役割を兼ねている。また、１８は空気流路１４、１５の下流側に配置されたドアで、空気流路１４、１５の仕切り作用と空気流路１４、１５の連通状態とを切り替えるドアである。なお、前記した各吹出口８、９、１０は図示しない吹出口切替ドアにより開閉される。
【００３３】
ところで、上記冷凍サイクル２１は、冷房用の蒸発器１１と暖房用の凝縮器１２とで冷房および暖房を行うヒートポンプ式冷凍サイクルとして構成されており、蒸発器１１と凝縮器１２の他に以下の機器を備えている。すなわち、冷媒圧縮機２２、気液２相の中間圧冷媒を高圧冷媒と熱交換してガス化する冷媒−冷媒熱交換器２３、室外熱交換器２４、サイクル低圧冷媒（圧縮機吸入冷媒）の気液を分離して余剰液冷媒を溜めておくアキュムレータ（気液分離器）２５、凝縮器１２通過後の高圧冷媒の一部をバイパスさせて中間圧に減圧する第１減圧装置２６、冷媒−冷媒熱交換器２３の出口の高圧冷媒を暖房時に低圧まで減圧する第２減圧装置２７、冷房時に室外熱交換器２４からの凝縮後の高圧冷媒を低圧まで減圧する第３減圧装置２９、および冷房、暖房での冷媒流れを切り替える電磁弁（冷媒経路切替手段）２８ａ、２８ｂが冷凍サイクル２１に備えられている。
【００３４】
なお、室外熱交換器２４は電気自動車の車室外に設置され、電動室外ファン２４ａにより送風される外気と熱交換するようになっている。また、上記冷媒圧縮機２２は、電動式圧縮機であって、図示しない交流モータを一体に密封ケース内に内蔵し、このモータにより駆動されて冷媒の吸入、圧縮、吐出を行う。この冷媒圧縮機２２の交流モータにはインバータ３０により交流電圧が印加され、このインバータ３０により交流電圧の周波数を調整することによってモータ回転速度を連続的に変化させるようになっている。従って、インバータ３０は圧縮機２２の回転数調整手段をなすものであり、このインバータ３０には、車載バッテリ３１からの直流電圧が印加される。インバータ３０は空調用制御装置４０によって通電制御される。
【００３５】
冷媒圧縮機２２には圧縮した冷媒を吐出する吐出ポート２２ａ、サイクル低圧側の冷媒を吸入する吸入ポート２２ｂ、および中間圧のガス冷媒をインジェクションするガスインジェクションポート２２ｃが備えられている。このガスインジェクションポート２２ｃは、ガスインジェクション通路２２ｄを介して冷媒−冷媒熱交換器２３に連通している。
【００３６】
第１減圧装置２６および第２減圧装置２７は電気的に弁開度が調整される電気式膨張弁からなり、この電気式膨張弁は例えば、ステップモータのような電気駆動手段を有し、この電気駆動手段により弁体の変位量を調整して、この弁体により冷媒絞り通路の開度を調整するものである。また、第３減圧装置２９は固定絞り手段であり、図示の例では、上流側のキャピラリチューブ２９ａと下流側のオリフィス２９ｂとの組み合わせからなる。
【００３７】
アキュムレータ２５はＵ状の冷媒出口管２５ａを有しており、余剰液冷媒を底部側に溜めてガス冷媒をＵ状の冷媒出口管２５ａの上端開口部から吸入することにより圧縮機２２への液バックを防止する。また、同時に、アキュムレータ２５のＵ状の冷媒出口管２５ａの底部に設けた小径のオイル戻し穴（図示せず）から、オイルが一部溶け込んだ液冷媒を吸入してガス冷媒に混合することより、圧縮機２２へのオイル戻り性を確保するように構成されている。
【００３８】
また、冷媒−冷媒熱交換器２３と室外熱交換器２４を接続する高圧側の冷媒配管３２には、冷媒−冷媒熱交換器２３出口の高圧冷媒の温度および圧力を検出するための冷媒温度センサ４１ａと高圧センサ４１ｂが設置されている。このセンサ４１ａ、４１ｂの出力信号は空調用制御装置４０に入力され、第２減圧装置２７の開度を制御することで冷媒−冷媒熱交換器２３出口の高圧冷媒のサブクール（過冷却度）を制御する。
【００３９】
また、前記したインジェクション通路２２ｄには、第１減圧装置２６で減圧された中間圧冷媒の温度および圧力を検出する中間圧冷媒温度センサ４１ｆ、中間圧センサ４１ｇが設置されている。このセンサ４１ｆ、４１ｇの出力信号は空調用制御装置４０に入力され、第１減圧装置２６の開度を制御することで、冷媒−冷媒熱交換器出口の中間圧冷媒のスーパヒート（過熱度）を制御する。
【００４０】
空調用制御装置４０はマイクロコンピュータとその周辺回路にて構成されるもので、空調用制御装置４０には、上記センサ４１ａ、４１ｂ、４１ｆ、４１ｇの他に、外気温センサ４１ｃ、蒸発器直後の空気温度を検出する蒸発器温度センサ４１ｄ、圧縮機２２の吐出ガス温度を検出する吐出温度センサ４１ｅ、室外熱交換器２４出口の冷媒温度センサ４１ｈ、インバータ３０の電流センサ４１ｉ等のセンサ群４１からセンサ信号が入力されるようになっている。
【００４１】
また、空調用制御装置４０には、空調用コントロールパネル５０（図２参照）から乗員（ユーザ）により操作される各レバーの設定状況に応じた信号も入力されるようになっている。
なお、図１にはインバータ３０と空調用制御装置４０との間の電気的接続のみを示し、他の機器と空調用制御装置４０との電気的接続を図示していないが、第１、第２減圧装置２６、２７、電磁弁２８ａ、２８ｂ、ドア６、１６、１７、１８、図示しない吹出口切替ドア、送風機７、および室外ファン２４ａの作動も制御装置４０により制御される。電磁弁２８ａ、２８ｂは、制御装置４０により開閉制御されて冷媒循環経路を冷房、暖房、除湿の各運転モードに対応して切り替える。
【００４２】
図２に示す空調コントロールパネル５０には、乗員により手動操作される以下の操作部材が設けられている。５１は車室内への吹出空気の温度の目標値を設定する温度コントロールレバーで、本例では、電動式圧縮機２２の回転数調整の目標値を設定するように構成されている。
また、温度コントロールレバー５１の操作位置により設定される目標値に対し、電磁弁２８ａ、２８ｂおよび通路切替ドア１６、１７の開閉を制御し、冷凍サイクルの運転モードの切替および凝縮器１２での熱交換量を制御する。
【００４３】
各運転モードの切替は例えば図３に示すようにレバー５１を左から右に移動させることにより冷房モード、除湿モード、暖房モードを順次設定する。また、図４、５、６に示すように温度コントロールレバー５１の操作位置の移動により、冷房時には目標蒸発器吹出温度が設定され、除湿時および暖房時には目標高圧圧力が設定されるようになっている。
【００４４】
温度コントロールレバー５１の操作位置信号は制御装置４０に入力され、そして制御装置４０は、センサ群４１により検出される実際の蒸発器吹出空気温度または高圧圧力が上記目標値と一致するように圧縮機２２の回転数を制御して、吹出空気温度を制御する。
５２は送風機７の速度切替レバー、５３は圧縮機２２の運転を断続するエアコンスイッチ、５４は吹出口８、９、１０の切替ドア（図示せず）を開閉する空調吹出モード切替レバー、５５は内外切替ドア６を開閉する内外気切替レバーである。
【００４５】
一方、前記した冷媒−冷媒熱交換器２３は例えば図７に示すように、内部通路２３ａと外部通路２３ｂとを同心状に形成した二重通路構造の円筒形状になっている。内部通路２３ａは中心部に位置して室外熱交換器２４へ向かう主流の冷媒（高圧冷媒）が流れる。これに対し、外部通路２３ｂは、内部通路２３ａの外周側の円周方向に並列配置された多数の小通路から形成されており、外部通路２３ｂにはインジェクション通路２２ｄを通りインジェクションポート２２ｃに導かれる中間圧冷媒が流れる。
【００４６】
ここで、内部通路２３ａおよび外部通路２３ｂを形成する管状体２３ｃはアルミニウム等の熱伝導性に優れた金属にて成形（例えば、押出し成形）され、かつ、管状体２３ｃの外表面には断熱材２３ｄが固着されているので、内部通路２３ａ内の高圧冷媒と外部通路２３ｂ内の中間圧冷媒との相互間のみで良好に熱交換を行うことができる。
【００４７】
この冷媒−冷媒熱交換器２３は、ガスインジェクションを必要としないときには、第１減圧装置２６を全閉することにより、内部通路２３ａのみに高圧冷媒が流れるので、高圧側配管３２の一部として使われる。
次に、上記構成において本第１実施形態の作動を説明する。エアコンスイッチ５３が投入されると、その信号が制御装置４０に投入され、圧縮機２２を起動する。この状態にて温度コントロールレバー５１が図３のＰＨ２からＰＨ１の位置にあると、制御装置４０は暖房モードと判定して電磁弁２８ａ、２８ｂおよび通路切替ドア１６、１７を図８の暖房運転時の状態に制御する。
【００４８】
この暖房モード時における冷媒流れを図１のサイクルにて説明すると、圧縮機２２から吐出された高温高圧の過熱ガス冷媒は、まず、室内に設定された凝縮器１２に流入し、ここで送風機７により送風される空気と熱交換（放熱）し、ガス冷媒が凝縮する。ガス冷媒の凝縮により加熱された温風は主にフット吹出口８より車室内へ吹き出され、車室内の暖房を行う。
【００４９】
凝縮器１２から流出した高圧の二相冷媒の一部はインジェクション通路２２ｄにバイパスされ、ここで第１減圧装置２６に流入し、中間圧ＰＭまで減圧される。中間圧ＰＭまで減圧された二相冷媒は冷媒−冷媒熱交換器２３の外部通路２３ｂを通り、内部通路２３ａを通る室内凝縮器１２出口の高圧冷媒と熱交換（吸熱）することでガス化されインジェクションポート２２ｃに流入する。
【００５０】
一方、冷媒−冷媒熱交換器２３の内部通路２３ａを通る高圧冷媒は外部通路２３ｂを通る冷媒と熱交換（放熱）し、過冷却される。暖房時には冷房用電磁弁２８ｂが閉じているため、この過冷却された高圧冷媒は第２減圧装置２７に流入し、第２減圧装置２７により低圧ＰＬまで減圧され室外熱交換器２４に流入する。そして、この低圧冷媒が室外熱交換器２４を通る際に室外ファン２４ａの送風空気（外気）から吸熱して蒸発する。
【００５１】
室外熱交換器２４で蒸発したガス冷媒は、暖房用電磁弁２８ａを通過してアキュムレータ２５に流入し、暖房負荷の変動により生じる液冷媒はアキュムレータ２５内に溜められる。アキュムレータ２５ではそのＵ状の冷媒出口管２５ａの上端開口部からガス冷媒を吸入するとともに、Ｕ状の冷媒出口管２５ａの底部に設けたオイル戻し穴（図示せず）から、オイルが一部溶け込んだ液冷媒を吸入してガス冷媒に混合し、このガス冷媒を冷媒吸入通路２２ｆから圧縮機２２の吸入ポート２２ｂに吸入させる。これにより、中間期の暖房低負荷時のように冷媒流量が少ない条件のもとでも、圧縮機２２へ確実にオイルを戻すことができる。
【００５２】
図９は上記した暖房運転時における冷凍サイクルの冷媒の状態を示すモリエル線図であり、図１中の黒色矢印は暖房運転時の冷媒流れ経路を示す。
第１減圧装置（電気式膨張弁）２６の開度は、中間圧冷媒の温度センサ４１ｆおよひ圧力センサ４１ｇの検出信号に基づいて制御装置４０により制御されて、圧縮機２２のインジェクションポート２２ｃに流入するガスインジェクション冷媒のスーパーヒートＳＨが所定量になるように冷媒流量を制御する。すなわち、ガスインジェクション冷媒のスーパーヒートＳＨが大きくなれば、第１減圧装置（電気式膨張弁）２６の開度を増大し、逆にスーパーヒートＳＨが小さくなれば、第１減圧装置（電気式膨張弁）２６の開度を減少させる。
【００５３】
また、第２減圧装置２７の開度は制御装置４０により制御されて、冷媒−冷媒熱交換器２３の内部通路２３ａを出た高圧冷媒のサブクールＳＣが所定量になるように冷媒−冷媒熱交換器２３での交換熱量を制御する。すなわち、高圧冷媒のサブクールＳＣが大きくなれば、第２減圧装置２７の開度を増大して高圧を低下させてサブクールＳＣを減少させる。逆に、高圧冷媒のサブクールＳＣが小さくなれば、第２減圧装置２７の開度を減少して高圧を上昇させて、サブクールＳＣを増加させる。
【００５４】
なお、図９において、Ｇｉはインジェクション通路２２ｄからインジェクションポート２２ｃにガスインジェクションされる冷媒流量、Ｇｅは室外熱交換器（暖房時の蒸発器）２４を通して圧縮機２２に吸入される冷媒流量、Δｉ₁ は冷媒−冷媒熱交換器２３で吸熱するガスインジェクション側の中間圧冷媒のエンタルピ差で、Δｉ₂ は冷媒−冷媒熱交換器２３で放熱して、第２減圧装置２７に向かう高圧冷媒のエンタルピ差である。
【００５５】
また、通路切替ドア１６、１７は凝縮器１２側の空気通路を開いてバイパス通路１２ａを全閉し、圧縮機２２から吐出された高温高圧冷媒と送風機７により送風された空気とを凝縮器１２にて熱交換させる。
次に、温度コントロールレバー５１が図３のＰＣ１からＰＣ２の位置にあると、制御装置４０は冷房モードと判定して電磁弁２８ａ、２８ｂおよびエアミックスドア１６、１７を図８の冷房運転の状態に制御する。
【００５６】
この冷房モードにおける冷媒流れを図１のサイクルにて説明すると、圧縮機２２から吐出された高温高圧の過熱ガス冷媒は、まず、室内に設定された凝縮器１２に流入するが、通路切替ドア１６、１７が凝縮器１２側の空気通路を全閉するため、凝縮器１２でガス冷媒は送風機７により送風される空気と熱交換（放熱）しない。送風機７の送風空気は全量、バイパス通路１２ａを流れる。そのため、圧縮機２２からの吐出ガス冷媒は、高温高圧の過熱状態のまま、冷媒−冷媒熱交換器２３の内部通路２３ａに流入する。
【００５７】
このとき、圧縮機２２へのインジェクション通路２２ｄに設置されている第１減圧装置（電気式膨張弁）２６が全閉状態に制御されているため、圧縮機２２からの吐出ガス冷媒はインジェクション通路２２ｄに分岐されることなく、その全量が冷媒−冷媒熱交換器２３の内部通路２３ａに流入する。しかし、外部通路２３ｂに中間圧の低温冷媒が流れないため、内部通路２２ａを通る冷媒は冷却されず高温高圧の過熱ガス冷媒のまま冷媒−冷媒熱交換器２３から流れ出し、開弁状態にある冷房用電磁弁２８ｂを通り室外熱交換器２４に流入する。
【００５８】
この室外熱交換器２４では、室外ファン２４ａの送風空気（外気）と高圧ガス冷媒とが熱交換（放熱）して冷媒が凝縮する。そして、室外熱交換器２４で凝縮した冷媒は、暖房用電磁弁２８ａの閉弁により第３減圧装置２９を通過し、ここで低圧ＰＬまで減圧された後、蒸発器１１に流入する。
この蒸発器１１にて冷媒が送風機７の送風空気から吸熱して蒸発する。蒸発器１１にて吸熱され冷却された冷風は、上記したように下流側の室内凝縮器１２は通過せず、そのバイパス通路１２ａを冷風のまま通過して、主にフェイス吹出口９から車室内へ吹き出して車室内を冷房する。
【００５９】
一方、蒸発器１１で蒸発したガス冷媒はアキュムレータ２５に流入し、このアキュムレータ２５からガス冷媒は冷媒吸入通路２２ｆを通過して圧縮機２２の吸入ポート２２ｂに吸入される。図１の白抜き矢印は冷房運転時の冷媒流れ経路を示す。
最後に、温度コントロールレバー５１が図３のＰＤ１からＰＤ２の位置にあると、制御装置４０は除湿モードと判定して電磁弁２８ａ、２８ｂおよび通路切替ドア１６、１７を図８の除湿運転時の状態に制御する。
【００６０】
この除湿モードにおける冷媒流れを図１のサイクルにて説明すると、圧縮機２２から吐出された高温高圧の過熱ガス冷媒は、通路切替ドア１６、１７の開により室内に設定された凝縮器１２に流入し、ここで送風機７の送風空気と熱交換（放熱）し、ガス冷媒が凝縮する。
このとき、圧縮機２２へのインジェクション通路２２ｄに設定されている第１減圧装置２６が全閉状態に制御され、冷媒がインジェクション通路２２ｄを流れないため、凝縮器１２で凝縮した高圧冷媒の全量が冷媒−冷媒熱交換器２３の内部通路２３ａを通過する。このとき、内部通路２３ａを通過する冷媒は冷却されず、室内凝縮器１２を出たときの状態のまま、冷媒−冷媒熱交換器２３を通過する。このとき、冷房用電磁弁２８ｂの閉弁により、高圧冷媒は第２減圧装置２７に流入し、この第２減圧装置２７により中間圧に減圧され室外熱交換器２４に流入する。
【００６１】
ここで、第２減圧装置２７により作られる中間圧は、除湿モードにおいて高い吹出温度が必要な第１除湿モードＤ₁ では、外気温度に対する冷媒の飽和圧力より低く設定することにより、図１０のモリエル線図に示すように室外熱交換器２４を蒸発器として作用させて吸熱側に設定できる。すなわち、第２減圧装置２７の開度を小さくして減圧量を大きくすることにより中間圧が低く設定される。
【００６２】
そして、室外熱交換器２４を流れ出た中間圧冷媒は、暖房用電磁弁２８ａの閉弁により第３減圧装置２９に流入し、低圧ＰＬまで減圧される。この減圧された低圧冷媒は、蒸発器１１に流入し、送風機７の送風空気から吸熱して蒸発した後、アキュムレータ２５に流入する。アキュムレータ２５からガス冷媒は冷媒吸入通路２２ｆを通過して圧縮機２２の吸入ポート２２ｂに吸入される。図１の斜線付き矢印は除湿運転時の冷媒流れ経路を示す。
【００６３】
除湿モードでは、室内空調ユニット１内に設定された蒸発器１１および凝縮器１２にともに冷媒が流れて、送風機７の送風空気はまず蒸発器１１で冷却、除湿され、その後に凝縮器１２にて再加熱され、温風となる。この温風は主にデフ吹出口１０より車室内へ吹き出され、窓ガラスの曇り止めを行うとともに、車室内を除湿暖房する。
【００６４】
ところで、除湿モードの中で、高い吹出温度が必要な第２除湿モードＤ₁ では、図１０のモリエル線図から理解されるように、圧縮機２２の動力Ｌ、室外熱交換器２４の吸熱量Ｑｅｈ、および室内蒸発器１１での吸熱量Ｑｅの総和が室内凝縮器１２から放熱（放熱量Ｑｃ）できるため、目的の高い吹出温度を作り出すことができる。この場合、室内凝縮器１２からの放熱量Ｑｃは下記数式１で表すことができる。
【００６５】
【数１】
Ｑｃ＝Ｌ＋Ｑｅｈ＋Ｑｅ
一方、除湿モードの中で、低い吹出温度が必要な第１除湿モードＤ₂ では、第２減圧装置２７により作られる中間圧を、外気温度に対する冷媒の飽和圧力よりも高く設定することにより、図１１のモリエル線図に示すように室外熱交換器２４を凝縮器として作用させて放熱側に設定できる。すなわち、第２減圧装置２７の弁開度を大きくして減圧量を小さくすることにより中間圧が高く設定される。
【００６６】
このように室外熱交換器２４が凝縮器となり放熱側として作用するため、圧縮機２２の動力Ｌおよび室内蒸発器１１での吸熱量Ｑｅの合計と、室外熱交換器２４での放熱量Ｑｅｈと室内凝縮器１１での放熱量Ｑｃの合計とが等しくなる。従って、室内凝縮器１１での放熱量Ｑｃは下記の数式２で表すことができ、第１除湿モードＤ₁ の場合より減少するので、目的とする低い吹出温度を作り出すことができる。
【００６７】
【数２】
Ｑｃ＝Ｌ＋（−Ｑｅｈ）＋Ｑｅ
このように、第２減圧装置２７の弁開度の調整により中間圧を制御することにより除湿時の吹出温度をリニアに制御できる。
次に、上記した実施形態による効果について説明する。
【００６８】
▲１▼暖房能力の向上
従来のヒートポンプシステムでは、暖房時に外気温度が低くなると、吸入圧力が低下して冷媒比容積が大きくなるため、圧縮機２２で吸入する冷媒循環量Ｇ１が減少し、暖房能力が低下する。また、吸入圧力の低下により圧縮比が大きくなるため、圧縮機２２の吐出冷媒温度Ｔｄが図９のＴ₁ 点まで上昇する。このため、圧縮機２２保護のため、圧縮機２２を最大能力（最大回転数）で使用できない。
【００６９】
これに対して、本実施形態においては、室内凝縮器１２の出口冷媒の一部を減圧し、冷媒−冷媒熱交換器２３にて熱交換し、ガス化させ、このガス冷媒をガスインジェクション通路２２ｄを通して圧縮機２２の圧縮過程途中に戻す（ガスインジェクション）ため、圧縮機２２で吸入する冷媒循環量Ｇｅに、ガスインジェクションされる冷媒量Ｇｉが加わって、圧縮仕事がなされることになる。これにより、圧縮仕事量が増加し、凝縮器１２での冷媒放熱量が増加するので、暖房能力を向上できる。
【００７０】
また、同時に、圧縮機２２の圧縮過程の途中に中間圧のガス冷媒がインジェクションされるため、途中まで圧縮加熱されたガス冷媒が中間圧ガス冷媒により冷却され、吐出冷媒温度Ｔｄが図９のＴ₂ 点まで低下する。このため、圧縮機２２を最大能力（最大回転数）で使用することが可能となる。以上により、低外気温時における暖房能力を効果的に向上できる。
【００７１】
▲２▼暖房低負荷時（圧縮機低回転数域）でのオイル戻り性の改善効果
圧縮機吸入側の低圧冷媒が温度膨張弁により過熱度制御されている従来技術では、例えば、中間期のような暖房低負荷時でのサイクルバランスを考えると、圧縮機回転数の低下により室外熱交換器を通過する低圧冷媒の流量（流速）の低下により室外熱交換器にオイルが溜まってしまい、圧縮機にオイルが戻りにくくなる場合がある。しかし、本実施形態によると、冷媒−冷媒熱交換器２３の採用により、ガスインジョクションのための気液分離器を必要としないため、圧縮機吸入側にアキュムレータ２５を設けて、このアキュムレータ２５により圧縮機吸入冷媒の過熱度ＳＨ＝０に制御できる。そして、アキュムレータ２５の出口管２５ａのオイル戻し穴から一定量のオイルを含む液冷媒を圧縮機２２に戻すことができるので、圧縮機２２へのオイル戻り性を暖房低負荷時でも良好に維持することができる。
【００７２】
▲３▼サイクル冷媒循環経路の簡素化
冷房モード時に通路切替ドア１６、１７により凝縮器１２への空気流れを遮断してバイパス通路１２ａを空気が通過するようにしているため、凝縮器１２は高圧冷媒が流れる冷媒通路の一部となる。そのため、暖房、冷房、除湿の全モードを通じて、凝縮器１２に冷媒が流れたままとなるので、圧縮機２２の吐出ガス冷媒を常に凝縮器１２を通して室外熱交換器２４へ向かう一方向に流すことができる。その結果、冷媒流れ方向逆転のための四方弁の廃止、あるいは、冷媒流れ経路切替用の逆止弁、電磁弁等の弁装置の数を低減することが可能となり、冷媒配管構成を簡素化できる。
【００７３】
（第２実施形態）
図１２は第２実施形態であり、第１実施形態ではガスインジェクション通路２２ｄに設ける第１減圧装置２６を電気式膨張弁により構成したが、第２実施形態では、第１減圧装置２６として、ガスインジェクション通路２２ｄの中間圧冷媒温度を感知する感温筒２６ａを備えた温度式膨張弁を用いている。そして、この第１減圧装置（温度式膨張弁）２６の上流側に電磁弁（第３電気的開閉手段）２８ｃを配置している。この電磁弁２８ｃは、冷房モードおよび除湿モードには制御装置４０の出力により閉弁され、暖房モードに開弁される。
【００７４】
従って、暖房モード時には、温度式膨張弁からなる第１減圧装置２６により高圧冷媒が中間圧に減圧されるとともに、この中間圧冷媒の過熱度が温度式膨張弁により所定値に調整される。他の点は第１実施形態と同じである。
（第３実施形態）
図１３、図１４は第３実施形態であり、第１、第２実施形態では、圧縮機２２の吐出ガス冷媒を暖房、冷房、除湿の全モードにおいて常に室内凝縮器１２に流入させる冷媒通路構成としているが、第３実施形態では圧縮機２２の吐出ポート２２ａと室内凝縮器１２との間に、制御装置４０の出力により切り替えられる四方弁３３を設置している。
【００７５】
図１３は暖房および除湿モードにおける四方弁３３の操作位置を示しており、図１３の黒色矢印は暖房モードの冷媒流れの経路で、斜線付き矢印は除湿モードの冷媒流れの経路を示している。圧縮機２２の吐出ポート２２ａが四方弁３３を介して室内凝縮器１２に連通する。なお、室外熱交換器２４の冷媒入口部が四方弁３３を介してアキュムレータ２５の入口部に接続されるが、この室外熱交換器２４の冷媒入口部からアキュムレータ２５の入口部への冷媒流れは逆止弁３４により阻止される。
【００７６】
これに対して、図１４の白抜き矢印は冷房モードの冷媒流れの経路であり、圧縮機２２の吐出ポート２２ａが四方弁３３および逆止弁３４を介して室外熱交換器２４の冷媒入口部に接続されるので、冷房モード時には圧縮機２２の吐出ガス冷媒が直接室外熱交換器２４に向かって流れる。従って、冷房モード時に圧縮機２２の吐出ガス冷媒が室内凝縮器１２に流入することはない。
【００７７】
このため、空調ユニット１内の通路切替ドア１６、１７は室内凝縮器１２への空気通路を全閉する位置に限らず、室内凝縮器１２への空気通路とバイパス通路１２ａを両方とも開放する位置に操作してもよい。
（第４実施形態）
図１５は第４実施形態であり、第１実施形態では、第２減圧装置２７に電磁弁２８ｂを並列接続しているが、第４実施形態では凝縮器１２の出口側（冷媒−冷媒熱交換器２３の上流側）の部位から室外熱交換器２４の入口側（第２減圧装置２７の下流側）に直接至るバイパス通路６０を設け、このバイパス通路６０に電磁弁（請求項５の第１電気的開閉手段）２８ｂを挿入している。
【００７８】
第４実施形態によると、冷房モード時に電磁弁２８ｂを開くと、冷媒−冷媒熱交換器２３の上流側から高圧冷媒を冷媒−冷媒熱交換器２３および第２減圧装置２７をバイパスして、直接、室外熱交換器２４に流入させることができる。
従って、冷房モード時に第１実施形態では発生していた冷媒−冷媒熱交換器２３での圧力損失を第４実施形態では解消することができ、この圧力損失の低減分だけ、冷房モード時のサイクル効率を向上できる。また、冷媒流量が多くなる冷房モード時に高圧冷媒が冷媒−冷媒熱交換器２３をバイパスして流れるので、冷媒−冷媒熱交換器２３を冷房モード時の圧力損失を考慮せずに設計することができ、そのため、冷媒−冷媒熱交換器２３の小型、軽量化が可能であり、冷媒−冷媒熱交換器２３の製造コストを低減できる。
【００７９】
第４実施形態において、暖房および除湿モード時の作動は第１実施形態と同じであるので、説明は省略する。また、第４実施形態では第１減圧装置２６が設置されるバイパス通路６１からバイパス通路６０を分岐させる構成としているが、凝縮器１２の出口を冷媒−冷媒熱交換器２３の入口に連結する主流路６２からバイパス通路６０を分岐させてもよいことはもちろんである。
【００８０】
（第５実施形態）
図１６は第５実施形態であり、暖房モード時にガスインジェクション通路２２ｄに溜まった液冷媒をアキュムレータ２５の上流側に流入させて、圧縮機２２への液戻りを防止するようにしたものである。
このため、図１６に示すように、ガスインジェクションポート２２ｃの上流側に位置するガスインジェクション通路２２ｄとアキュムレータ２５の上流側とを直接接続するバイパス通路６３を設けるとともに、このバイパス通路６３に電磁弁（請求項６の第２電気的開閉手段）２８ｄを挿入している。
【００８１】
第５実施形態では、圧縮機２２のポート径（ポート開口面積）に比較して電磁弁２８ｄの弁口径（弁開口面積）を大きくすることにより、電磁弁２８ｄの開弁時にガスインジェクション通路２２ｄの冷媒をバイパス通路６３を通過してアキュムレータ２５に流入させるようにしている。しかし、ガスインジェクションポート径＜電磁弁口径の関係を設定できないときは、バイパス通路６３の分岐点６３ａとガスインジェクションポート２２ｃとの間に電磁弁を追加設置し、この電磁弁を上記電磁弁２８ｄの開弁時に閉弁させればよい。
【００８２】
次に、第５実施形態の作動を図１７に基づいて説明すると、図１７の制御ルーチンは空調装置の起動によりスタートし、ステップＳ１００にて、図２の温度コントロールレバー５１の操作位置に基づいて運転モードを図３のごとく決定する。そして、ステップＳ１０１にて運転モードが暖房モードであるか判定し、暖房モードであるときはステップＳ１０２に進み、暖房モード起動後の経過時間ｔが予め設定した設定時間ｔ０を越えたか判定する。
【００８３】
ここで、経過時間ｔが設定時間ｔ０に到達していないときはステップＳ１０３に進み、電磁弁２８ｄを開弁する。そして、経過時間ｔが設定時間ｔ０を越えると、ステップＳ１０４に進み、電磁弁２８ｄを閉弁する。
上記設定時間ｔ０は、ガスインジェクション通路２２ｄに寝込んだ液冷媒をアキュムレータ２５の上流側に排出するのに必要な時間を設定している。従って、暖房モード起動後、上記設定時間ｔ０の間、電磁弁２８ｄを開弁することにより、ガスインジェクション通路２２ｄの寝込み液冷媒をバイパス通路６３を通過してアキュムレータ２５に流入させることができる。
【００８４】
そのため、暖房モード起動時にガスインジェクション通路２２ｄでの寝込み液冷媒に起因する圧縮機２２への液戻りを未然に防止できる。これにより、圧縮機２２の液圧縮による故障の発生を防止して、圧縮機２２の信頼性を向上できるとともに、暖房起動時における液戻りによるトルク上昇を防止して、サイクルを効率的に作動させることができる。
【００８５】
そして、ステップＳ１０３またはステップＳ１０４の次にステップＳ１０５に進み、暖房モード時の制御を行う。すなわち、第１減圧装置２６の開度等を図８の説明に従って制御する。
また、ステップＳ１０１にて暖房モードでないと判定されたとき、すなわち、冷房モードまたは除湿モードであるときはステップＳ１０６に進み、冷房モードまたは除湿モードの制御を行う。すなわち、第２減圧装置２７の開度等を図８の説明に従って制御する。
【００８６】
なお、上述の説明では暖房モード起動後、予め設定した設定時間ｔ０の間、電磁弁２８ｄを開弁することにより、ガスインジェクション通路２２ｄの寝込み液冷媒をバイパス通路６３を通過してアキュムレータ２５に流入させているが、設定時間ｔ０を設定せずに、以下のような別の手段を用いて電磁弁２８ｄを開閉制御してもよい。
【００８７】
例えば、ガスインジェクション通路２２ｄに配置された中間圧冷媒の温度センサ４１ｆ、圧力センサ４１ｇにより検出可能な中間圧冷媒の過熱度は暖房モード起動時には通常、０の状態にあり、そして、起動後、冷媒−冷媒熱交換器２３における熱交換が進行することにより、中間圧冷媒の過熱度が増大していく。そこで、暖房モード起動後、中間圧冷媒の過熱度が所定値に増大するまでの間、電磁弁２８ｄを開弁し、中間圧冷媒の過熱度が所定値に増大した後に、電磁弁２８ｄを閉弁するようにしてもよい。
【００８８】
また、別の手段として、暖房モード起動後、圧縮機２２のトルク（＝インバータ３０の電流→電流センサ４１ｉの検出値）、圧縮機２２の回転数、サイクル高圧（高圧センサ４１ｂの検出値）が所定値に増大するまでの間、電磁弁２８ｄを開弁し、これら検出値が所定値に増大した後に、電磁弁２８ｄを閉弁するようにしてもよい。
【００８９】
（第６実施形態）
図１８は第６実施形態であり、第４実施形態による、冷媒−冷媒熱交換器２３をバイパスするバイパス通路６０に電磁弁２８ｂを設ける構成と、第５実施形態による、ガスインジェクション通路２２ｄの寝込み液冷媒をアキュムレータ２５の上流側に流入させるバイパス通路６３に電磁弁２８ｄを設ける構成とを組み合わせたものである。これにより、第４、第５実施形態による作用効果を合わせ奏することができる。
【００９０】
（他の実施形態）
なお、第１実施形態にて説明した第１除湿モードＤ₁ 時にさらに吹出温度を高く設定したい場合は、暖房運転と同様に第１減圧装置２６の開度を制御し、圧縮機２２にガス冷媒をインジェクションするようにしてもよい。これによれば、圧縮機動力Ｌを増加させると同時に、第２減圧装置２７入口の高圧冷媒のサブクールを大きくとることで、室内凝縮器１２での放熱量を多くとることができるので、車室内への吹出温度をさらに高くすることができる。
【００９１】
また、第１実施形態における作動説明では、暖房モード時に常に第１減圧装置２６を所定開度に開いて、圧縮機２２にガス冷媒をインジェクションしているが、車室内への吹出温度を高くしたい第１暖房モードＨ₁ と、車室内への吹出温度を低くしたい第２暖房モードＨ₂ とを設定し、第１暖房モードＨ₁ では第１減圧装置２６を開き、第２暖房モードＨ₂ では第１減圧装置２６を閉じて圧縮機２２へのガスインジェクションを停止するようにしてもよい。
【００９２】
また、第１減圧装置２６として、第１実施形態の電気式膨張弁や第２実施形態の温度式膨張弁を使用せず、固定絞りを用い、この固定絞りに第２実施形態のように電磁弁（開閉手段）２８ｃを組み合わせてもよい。
上述の各実施形態では、凝縮器１２への空気流れとバイパス通路１２ａへの空気流れを切り替えるドア手段として、連動操作される２枚の板状の通路切替ドア１６、１７を用いているが、このドア手段として、１枚の板状ドア、さらにはフィルム状ドア等を用いてもよいことはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す冷凍サイクル図である。
【図２】第１実施形態で使用する空調制御パネルの正面図である。
【図３】図２の空調制御パネルにおける温度コントロールレバーの作動領域と運転モードとの特性図である。
【図４】同温度コントロールレバーの冷房領域の特性図である。
【図５】同温度コントロールレバーの除湿領域の特性図である。
【図６】同温度コントロールレバーの暖房領域の特性図である。
【図７】第１実施形態で使用する冷媒−冷媒熱交換器の具体例を示す断面図である。
【図８】第１実施形態で使用する弁・ドアの作動説明用の図表である。
【図９】第１実施形態における暖房モードの冷凍サイクルの作動を従来技術と比較して示すモリエル線図である。
【図１０】第１実施形態における第１除湿モードＤ₁ の冷凍サイクルの作動を示すモリエル線図である。
【図１１】第１実施形態における第２除湿モードＤ₂ の冷凍サイクルの作動を示すモリエル線図である。
【図１２】本発明の第２実施形態を示す冷凍サイクル図である。
【図１３】本発明の第３実施形態の暖房および除湿モードを示す冷凍サイクル図である。
【図１４】本発明の第３実施形態の冷房モードを示す冷凍サイクル図である。
【図１５】本発明の第４実施形態の冷房モードを示す冷凍サイクル図である。
【図１６】本発明の第５実施形態の冷房モードを示す冷凍サイクル図である。
【図１７】第５実施形態の作動を説明するフローチャートである。
【図１８】本発明の第６実施形態の冷房モードを示す冷凍サイクル図である。
【符号の説明】
１１…蒸発器、１２…凝縮器、１６、１７…通路切替ドア、２２…圧縮機、
２２ｃ…ガスインジェクションポート、２２ｄ…ガスインジェクション用通路、
２３…冷媒−冷媒熱交換器、２４…室外熱交換器、２５…アキュムレータ、
２６…第１減圧装置、２７…第２減圧装置、２９…第３減圧装置。

Claims (11)

1. 一端に空気の吸入口（３、４、５）を有し、他端側に室内への吹出口（８、９、１０）を有する空調通路（２）と、
   前記空調通路（２）に空気を送風する送風機（７）と、
   圧縮した冷媒を吐出する吐出ポート（２２ａ）、冷凍サイクル低圧側の冷媒を吸入する吸入ポート（２２ｂ）、および冷凍サイクル中間圧側のガス冷媒を導入するガスインジェクションポート（２２ｃ）を有する圧縮機（２２）と、
   前記空調通路（２）内に設置され、前記圧縮機（２２）の吐出ポート（２２ａ）から吐出された高圧のガス冷媒が流入して空気を加熱する凝縮器（１２）と、
   前記空調通路（２）内で、前記凝縮器（１２）の上流側に設置され、冷凍サイクル低圧側の気液２相冷媒が流入して空気を冷却する蒸発器（１１）と、
   前記凝縮器（１２）通過後の高圧冷媒の一部をバイパスさせ、この一部の高圧冷媒を暖房モード時に中間圧に減圧する第１減圧装置（２６）と、
   前記凝縮器（１２）通過後の残余の高圧冷媒と前記第１減圧装置（２６）通過後の中間圧冷媒とを熱交換する冷媒−冷媒熱交換器（２３）と、
   前記冷媒−冷媒熱交換器（２３）にて冷却された高圧冷媒を前記暖房モード時に低圧まで減圧する第２減圧装置（２７）と、
   前記暖房モード時に前記第２減圧装置（２７）通過後の低圧冷媒と外気とを熱交換するとともに、冷房モード時には前記圧縮機（２２）からの高圧ガス冷媒と外気とを熱交換する室外熱交換器（２４）と、
   前記蒸発器（１１）の入口側に設置され、前記冷房モード時に前記蒸発器（１１）への流入冷媒を低圧まで減圧する第３減圧装置（２９）と、
   前記暖房モード時に前記室外熱交換器（２４）を通過した低圧冷媒の気液を分離し、また前記冷房モード時には前記蒸発器（１１）を通過した低圧冷媒の気液を分離して、オイルが溶け込んだ液冷媒と低圧ガス冷媒とを前記吸入ポート（２２ｂ）に向けて流出させるアキュームレータ（２５）とを備え、
   前記暖房モード時に前記冷媒−冷媒熱交換器（２３）における熱交換によりガス化した中間圧ガス冷媒を前記ガスインジェクションポート（２２ｃ）に導入することを特徴とする冷凍サイクル装置。
2. 一端に空気の吸入口（３、４、５）を有し、他端側に室内への吹出口（８、９、１０）を有する空調通路（２）と、
   前記空調通路（２）に空気を送風する送風機（７）と、
   圧縮した冷媒を吐出する吐出ポート（２２ａ）、冷凍サイクル低圧側の冷媒を吸入する吸入ポート（２２ｂ）、および冷凍サイクル中間圧側のガス冷媒を導入するガスインジェクションポート（２２ｃ）を有する圧縮機（２２）と、
   前記空調通路（２）内に設置され、前記圧縮機（２２）の吐出ポート（２２ａ）から吐出された高圧のガス冷媒が流入する凝縮器（１２）と、
   前記空調通路（２）内で前記凝縮器（１２）の側方に形成され、前記凝縮器（１２）をバイパスして空気を流すバイパス通路（１２ａ）と、
   前記空調通路（２）内に設置され、前記凝縮器（１２）への空気流れと前記バイパス通路（１２ａ）への空気流れを切り替えるドア手段（１６、１７）と、
   前記空調通路（２）内で、前記凝縮器（１２）の上流側に設置された蒸発器（１１）と、
   前記凝縮器（１２）通過後の高圧冷媒の一部をバイパスさせ、この一部の高圧冷媒を中間圧に減圧する第１減圧装置（２６）と、
   前記凝縮器（１２）通過後の残余の高圧冷媒と前記第１減圧装置（２６）通過後の中間圧冷媒とを熱交換する冷媒−冷媒熱交換器（２３）と、
   前記冷媒−冷媒熱交換器（２３）にて冷却された高圧冷媒を減圧する第２減圧装置（２７）と、
   前記空調通路（２）の外部に設置され、外気と熱交換をする室外熱交換器（２４）と、
   前記蒸発器（１１）の冷媒流れ入口側に設置された第３減圧装置（２９）と、
   冷凍サイクル低圧側の冷媒の気液を分離して、オイルが溶け込んだ液冷媒と低圧ガス冷媒とを前記吸入ポート（２２ｂ）に向けて流出させるアキュームレータ（２５）とを備え、
   ▲１▼暖房モード時には、前記ドア手段（１６、１７）により前記バイパス通路（１２ａ）への空気流れを遮断して前記凝縮器（１２）を空気が通過するようにし、
   前記圧縮機（２２）の吐出ポート（２２ａ）→前記凝縮器（１２）→前記冷媒−冷媒熱交換器（２３）→前記第２減圧装置（２７）→前記室外熱交換器（２４）→前記アキュームレータ（２５）→前記圧縮機（２２）の吸入ポート（２２ｂ）の経路で冷媒が循環するとともに、前記圧縮機（２２）の吐出ポート（２２ａ）→前記凝縮器（１２）→前記第１減圧装置（２６）→前記冷媒−冷媒熱交換器（２３）→前記圧縮機（２２）のガスインジェクションポート（２２ｃ）の経路で冷媒が循環し、
   ▲２▼冷房モード時には、前記ドア手段（１６、１７）により前記凝縮器（１２）への空気流れを遮断して前記バイパス通路（１２ａ）を空気が通過するようにし、
   前記圧縮機（２２）の吐出ポート（２２ａ）→前記凝縮器（１２）→前記冷媒−冷媒熱交換器（２３）を包含する冷媒通路部→前記室外熱交換器（２４）→前記第３減圧装置（２９）→前記蒸発器（１１）→前記アキュームレータ（２５）→前記圧縮機（２２）の吸入ポート（２２ｂ）の経路で冷媒が循環し、
   ▲３▼除湿モード時には、前記ドア手段（１６、１７）により前記バイパス通路（１２ａ）への空気流れを遮断して前記凝縮器（１２）を空気が通過するようにし、
   前記圧縮機（２２）の吐出ポート（２２ａ）→前記凝縮器（１２）→前記冷媒−冷媒熱交換器（２３）→前記第２減圧装置（２７）→前記室外熱交換器（２４）→前記第３減圧装置（２９）→前記蒸発器（１１）→前記アキュームレータ（２５）→前記圧縮機（２２）の吸入ポート（２２ｂ）の経路で冷媒が循環することを特徴とする冷凍サイクル装置。
3. 前記除湿モード時に、前記吹出口（８、９、１０）からの吹出空気温度を高くしたい第１除湿モード（Ｄ₁ ）と、前記吹出口（８、９、１０）からの吹出空気温度を低くしたい第２除湿モード（Ｄ₂ ）とを設定し、
   前記第１除湿モード（Ｄ₁ ）の設定時には、前記室外熱交換器（２４）が外気より吸熱して冷媒を蒸発させる吸熱側となるように前記第２減圧装置（２７）の開度を調整し、
   前記第２除湿モード（Ｄ₂ ）の設定時には、前記室外熱交換器（２４）が外気へ放熱して冷媒を凝縮させる放熱側となるように前記第２減圧装置（２７）の開度を調整することを特徴とする請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
4. 前記暖房モード時に、前記吹出口（８、９、１０）からの吹出空気温度を高くしたい第１暖房モード（Ｈ₁ ）と、前記吹出口（８、９、１０）からの吹出空気温度を低くしたい第２暖房モード（Ｈ₂ ）とを設定し、
   前記第１暖房モード（Ｈ₁ ）の設定時には前記▲１▼の経路で冷媒を循環し、前記第２暖房モード（Ｈ₂ ）の設定時には、前記凝縮器（１２）通過後の高圧冷媒の一部が前記第１減圧装置（２６）側へバイパスして流れるのを停止させ、前記圧縮機（２２）のガスインジェクションポート（２２ｃ）への中間圧ガス冷媒の導入を停止することを特徴とする請求項２または３に記載の冷凍サイクル装置。
5. 前記冷媒−冷媒熱交換器（２３）を包含する冷媒通路部に、前記冷媒−冷媒熱交換器（２３）および前記第２減圧装置（２７）をバイパスして前記凝縮器（１２）の出口側を前記室外熱交換器（２４）の入口側に直接接続する第１バイパス通路（６０）を備えるとともに、前記第１バイパス通路（６０）に第１電気的開閉手段（２８ｂ）を配置し、
   前記冷房モード時に前記第１電気的開閉手段（２８ｂ）を開くようにしたことを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
6. 前記ガスインジェクションポート（２２ｃ）の上流側を前記アキュームレータ（２５）の入口側に直接接続する第２バイパス通路（６３）を備えるとともに、前記第２バイパス通路（６３）に第２電気的開閉手段（２８ｄ）を配置し、
   前記暖房モードの起動時に、前記第２電気的開閉手段（２８ｄ）を開くようにしたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
7. 前記第１減圧装置（２６）は、前記圧縮機（２２）のガスインジェクションポート（２２ｃ）に導入される中間圧ガス冷媒の過熱度を制御するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
8. 前記第１減圧装置（２６）は、電気的に開度が調整される電気式膨張弁により構成されていることを特徴とする請求項７に記載の冷凍サイクル装置。
9. 前記第１減圧装置（２６）は、温度式膨張弁により構成され、この温度式膨張弁に、冷媒流れを断続する第３電気的開閉手段（２８ｃ）を組み合わせたことを特徴とする請求項７に記載の冷凍サイクル装置。
10. 前記第２減圧装置（２７）は、前記冷媒−冷媒熱交換器（２３）にて冷却される高圧冷媒の過冷却度を制御するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
11. 前記第２減圧装置（２７）は、電気的に開度が調整される電気式膨張弁により構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の冷凍サイクル装置。

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