JP6361830B2 - ヒートポンプサイクル - Google Patents

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関連出願への相互参照

本出願は、２０１５年７月１４日に出願された日本特許出願番号２０１５−１４０８２２号に基づくもので、ここにその記載内容が参照により組み入れられる。

本開示は、ヒートポンプサイクルに関するものである。

特許文献１には、ガスインジェクションサイクルを有する車両用空調装置において、暖房能力が必要暖房能力に達していないときには、暖房用室内熱交換器出口側に設けられた電気式膨張弁の開度を開く技術が開示されている。このようにすることで、圧縮機の中間圧ポートへ流す冷媒の流量が増加する。この空調装置は、圧縮機の中間圧ポートへ流す冷媒の流量を増加させることで、暖房能力を増加させる。

特開平９−８６１４９号公報

上記特許文献１のような車両用空調装置において、暖房能力は、室外熱交換器の出入口間のエンタルピ差（すなわち吸熱量）および圧縮機から吐出される冷媒流量に比例する。特許文献１の装置では、圧縮機の中間圧ポートへの冷媒圧力は高くなり、室外熱交換器の出入口間のエンタルピ差（すなわち吸熱量）は減少する。しかし、圧縮機の中間圧ポートへ流す冷媒の流量が増加することで、圧縮機の仕事量が増加し、暖房能力が増加する。

しかし、発明者の詳細な検討の結果、特許文献１の装置には、以下のような問題があることがわかった。圧縮機の中間圧ポートへの冷媒圧力が高くなり、室外熱交換器の吸熱量が減少したとする。このとき、圧縮機の中間圧ポートへの冷媒の流量を増加させることにより増加した圧縮機の仕事量が室外熱交換器の吸熱量の減少分を下回ると、ヒートポンプサイクルにおける暖房能力を向上することができなくなってしまう。

このように、特許文献１に記載の構成では、中間圧冷媒の圧力が上昇すると、ヒートポンプサイクルにおける加熱能力の向上を図ることができなくなる場合が生じるといった課題がある。

本開示は上記点に鑑みて、圧縮機の中間圧ポートの冷媒圧力によらず、加熱能力の向上を図ることが可能なヒートポンプサイクルを提供することを目的とする。

本開示の１つの観点によれば、ヒートポンプサイクルは、吸入ポートから吸入した低圧冷媒を圧縮して吐出ポートから高圧冷媒を吐出するとともに、サイクル内の中間圧冷媒を流入させて圧縮過程の冷媒に合流させる中間圧ポートを有する圧縮機と、吐出ポートから吐出された高圧冷媒と熱交換対象流体とを熱交換させて、熱交換対象流体を加熱する第１利用側熱交換器と、第１利用側熱交換器から流出した高圧冷媒を中間圧冷媒となるまで減圧させる第１減圧部と、第１減圧部を通過した冷媒の気液を分離し、分離された気相冷媒を中間圧ポート側へ流出させる気液分離部と、気液分離部にて分離された液相冷媒を低圧冷媒となるまで減圧させる第２減圧部と、第２減圧部を通過した冷媒を熱媒体と熱交換させて、吸入ポート側へ流出させる追加熱交換器と、気液分離部にて分離された液相冷媒と相手流体とを熱交換させて、第２減圧部側へ流出させる第２利用側熱交換器と、前記サイクル内の冷媒流路を、前記気液分離部にて分離された液相冷媒が、前記第２利用側熱交換器、前記第２減圧部、前記追加熱交換器、前記圧縮機の順に流れる第１の冷媒流路、および、前記気液分離部にて分離された液相冷媒が、前記追加熱交換器、前記第２減圧部、前記第２利用側熱交換器、前記圧縮機の順に流れる第２の冷媒流路に切り替える冷媒流路切替部（１９）と、前記冷媒流路切替部を制御して、室内を冷房する冷房モード、および室内を暖房する暖房モードを切り替えるモード切替部（５０ａ）と、を備え、前記モード切替部は、前記暖房モード時に前記第２利用側熱交換器が放熱器として機能するように、前記サイクル内の冷媒流路を前記第１の冷媒流路に切り替え、前記冷房モード時に前記第２利用側熱交換器が吸熱器として機能するように、前記サイクル内の冷媒流路を前記第２の冷媒流路に切り替える。

このように、第２利用側熱交換器が、気液分離部にて分離された液相冷媒と相手流体とを熱交換させて、液相冷媒を過冷却する。これにより、圧縮機の中間圧ポートの冷媒圧力によらず、追加熱交換器に流入する冷媒のエンタルピを減少させることができる。これにより、追加熱交換器における吸熱量が増加することで、熱交換対象流体に対する冷媒の放熱量を増加させることができる。

第１実施形態に係るヒートポンプサイクルを適用した車両用空調装置の全体構成図である。 第１実施形態に係るヒートポンプサイクルの空調制御装置の制御処理を示すフローチャートである。 第１実施形態に係るヒートポンプサイクルの冷房モード、および除湿暖房モードにおける冷媒の流れを示す全体構成図である。 第１実施形態に係るヒートポンプサイクルの暖房モードにおける冷媒の流れを示す全体構成図である。 第１実施形態に係るヒートポンプサイクルの暖房モードにおける冷媒の状態を示すモリエル線図である。 第２実施形態に係るヒートポンプサイクルにおいて、外気温が気液分離器から流出する液相冷媒の温度未満の場合の冷媒の流れを示す全体構成図である。 第２実施形態に係るヒートポンプサイクルの空調制御装置による流路切替制御のフローチャートである。 第２実施形態に係るヒートポンプサイクルにおいて、外気温が気液分離器から流出する液相冷媒の温度以上の場合の冷媒の流れを示す全体構成図である。 第３実施形態に係るヒートポンプサイクルの暖房モードにおける冷媒の流れを示す全体構成図である。 第３実施形態に係るヒートポンプサイクルの冷房モードにおける冷媒の流れを示す全体構成図である。 第４実施形態に係るヒートポンプサイクルの暖房モードにおける冷媒の流れを示す全体構成図である。 第５実施形態に係るヒートポンプサイクルの暖房モードにおける冷媒の流れを示す全体構成図である。 第６実施形態に係るヒートポンプサイクルの暖房モードにおける冷媒の流れを示す全体構成図である。 第７実施形態に係るヒートポンプサイクルの暖房モードにおける冷媒の流れを示す全体構成図である。 第８実施形態に係るヒートポンプサイクルの暖房モードにおける冷媒の流れを示す全体構成図である。

以下、実施形態について図面を参照して説明する。以下の各実施形態において、先行する実施形態で説明した事項と同一もしくは均等である部分には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する場合がある。また、各実施形態において、構成要素の一部だけを説明している場合、構成要素の他の部分に関しては、先行する実施形態において説明した構成要素を適用することができる。

（第１実施形態）
まず、第１実施形態について説明する。本実施形態では、図１に示すように、ヒートポンプサイクル１０を走行用電動モータから車両走行用の駆動力を得る電気自動車やハイブリッド自動車の車両用空調装置に適用している。

ヒートポンプサイクル１０は、車両用空調装置において、空調対象空間である車室内へ送風する送風空気を熱交換対象流体および相手流体としている。本実施形態のヒートポンプサイクル１０は、送風空気の冷却により車室内を冷房する冷房モード、送風空気を冷却した後に加熱することにより車室内を除湿暖房する除湿暖房モード、送風空気の加熱により車室内を暖房する暖房モードに切替可能に構成されている。

本実施形態のヒートポンプサイクル１０では、冷媒としてＨＦＣ系冷媒（例えば、Ｒ１３４ａ）を採用しており、サイクル内の高圧側の冷媒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。なお、勿論、ＨＦＯ系冷媒（例えば、Ｒ１２３４ｙｆ）等を採用してもよい。

ヒートポンプサイクル１０の冷媒には、圧縮機１１内部の各種構成要素を潤滑するための潤滑油（すなわち冷凍機油）が混入している。潤滑油は、その一部が冷媒とともにサイクルを循環する。

ヒートポンプサイクル１０の構成機器である圧縮機１１は、車両のエンジンルーム内に配置されている。圧縮機１１は、ヒートポンプサイクル１０において、冷媒を吸入し、圧縮して吐出する機能を果たす。

圧縮機１１は、外殻を形成するハウジングの内部に、固定容量型の圧縮機構からなる低段側圧縮部と高段側圧縮部が収容された二段昇圧式の圧縮機である。各圧縮部は、スクロール型、ベーン型、ローリングピストン型等の各種形式の圧縮機構を採用することができる。

本実施形態の圧縮機１１は、各圧縮部が電動モータにより回転駆動される電動型の圧縮機を構成している。圧縮機１１の電動モータは、後述する空調制御装置５０から出力される制御信号によって、その作動（すなわち回転数）が制御される。圧縮機１１は、電動モータの回転数制御によって冷媒吐出能力が変更可能となっている。

圧縮機１１のハウジングには、吸入ポート１１ａ、中間圧ポート１１ｂ、および吐出ポート１１ｃが設けられている。吸入ポート１１ａは、ハウジングの外部から低段側圧縮部へ低圧冷媒を吸入するポートである。吐出ポート１１ｃは、高段側圧縮部から吐出された高圧冷媒をハウジングの外部へ吐出するポートである。

また、中間圧ポート１１ｂは、ハウジングの外部からサイクル内を流れる中間圧となる気相冷媒を流入させて圧縮過程の冷媒に合流させるポートである。具体的には、中間圧ポート１１ｂは、低段側圧縮部の冷媒出口と高段側圧縮部の冷媒入口との間に接続されている。

圧縮機１１の吐出ポート１１ｃ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、後述する室内空調ユニット４０の空調ケース４１内に配置されている。室内凝縮器１２は、圧縮機１１の吐出ポート１１ｃから吐出された高圧冷媒と熱交換対象流体（すなわち送風空気）とを熱交換させて、熱交換対象流体を加熱する第１利用側熱交換器である。

室内凝縮器１２の冷媒出口側には、室内凝縮器１２から流出した高圧冷媒を中間圧冷媒となるまで減圧する第１減圧機構１３が接続されている。第１減圧機構１３は、絞り開度が変更可能に構成された弁体、および弁体を駆動するアクチュエータを有する。

本実施形態の第１減圧機構１３は、減圧作用を発揮する絞り状態と減圧作用を発揮しない全開状態とに設定可能な可変絞り機構で構成されている。また、第１減圧機構１３は、空調制御装置５０から出力される制御信号によって制御される電気式の可変絞り機構で構成されている。第１減圧機構１３は、室内凝縮器１２から流出した高圧冷媒を中間圧冷媒となるまで減圧させる第１減圧部である。

第１減圧機構１３の出口側には、気液分離器１４が接続されている。気液分離器１４は、第１減圧機構１３を通過した冷媒の気液を分離し、分離された気相冷媒を圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂへ流出させる気液分離部である。本実施形態の気液分離器１４は、遠心力の作用によって冷媒の気液を分離する遠心分離方式の気液分離器である。

気液分離器１４には、冷媒を流入させる流入口である流入ポート１４ａ、内部で分離した気相冷媒の流出口である気相用ポート１４ｂ、および内部で分離した液相冷媒の流出口である液相用ポート１４ｃが設けられている。

気液分離器１４の気相用ポート１４ｂには、中間圧冷媒通路１５が接続されている。中間圧冷媒通路１５は、圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂへ気相冷媒を導いて、当該気相冷媒を圧縮機１１における圧縮過程の冷媒に合流させる冷媒通路である。

中間圧冷媒通路１５には、中間圧冷媒通路１５を開閉する通路開閉機構として中間開閉機構１６が配置されている。中間開閉機構１６は、空調制御装置５０から出力される制御信号によって制御される電磁弁で構成されている。中間開閉機構１６は、中間圧冷媒通路１５を開閉することによって、サイクル内の冷媒流路を切り替える流路切替部として機能する。

気液分離器１４の液相用ポート１４ｃには、液相冷媒通路１７が接続されている。液相冷媒通路１７は、後述する四方弁１９へ気液分離器１４で分離された液相冷媒を導く冷媒通路である。

本実施形態の四方弁１９は、例えば、ロータリ式の弁体、および弁体を変位させる電動アクチュエータを含んで構成される電気式の流路切替弁で構成されている。四方弁１９は、後述する空調制御装置５０から出力される制御信号により、その作動が制御される。

四方弁１９は、室内冷房時におけるヒートポンプサイクル１０の冷媒の流通経路、および室内暖房時におけるヒートポンプサイクル１０の冷媒の流通経路を切り替える冷媒流路切替部である。

具体的には、四方弁１９は、室内冷房時に、気液分離器１４の液相冷媒出口側を後述する室外熱交換器２０の冷媒出入口２０ａに接続し、後述する室内蒸発器２６の冷媒出口側を後述するアキュムレータ３０の冷媒入口側に接続する。これにより、圧縮機１１から吐出された冷媒は、室内凝縮器１２、第１減圧機構１３、気液分離器１４、四方弁１９、室外熱交換器２０、第２減圧機構２５、室内蒸発器２６、四方弁１９、アキュムレータ３０の順に流れ、再び圧縮機１１に吸入される。

また、四方弁１９は、室内暖房時に、気液分離器１４の液相冷媒出口側を室内蒸発器２６に接続し、後述する室外熱交換器２０の冷媒出入口２０ａを後述するアキュムレータ３０の冷媒入口側に接続する。これにより、圧縮機１１から吐出された冷媒は、室内凝縮器１２、第１減圧機構１３、気液分離器１４、四方弁１９、室内蒸発器２６、第２減圧機構２５、室外熱交換器２０、四方弁１９、アキュムレータ３０の順に流れ、再び圧縮機１１に吸入される。

四方弁１９には、室外熱交換器２０が接続されている。室外熱交換器２０は、エンジンルーム内に配置されて、気液分離器１４で分離された液相冷媒と外気（すなわち車室外空気）とを熱交換させる熱交換器である。室外熱交換器２０は追加熱交換器に対応する。

室外熱交換器２０は、一対の冷媒出入口２０ａ、２０ｂを有している。室外熱交換器２０の冷媒出入口２０ａは、四方弁１９に接続されている。室外熱交換器２０は、暖房モード時に低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮せる吸熱用熱交換器として機能する。また、室外熱交換器２０は、少なくとも冷房モード時に、高圧冷媒を放熱させる放熱用熱交換器として機能する。

室外熱交換器２０の冷媒出入口２０ｂには、低圧冷媒通路２２が接続されている。低圧冷媒通路２２は、室外熱交換器２０の冷媒出入口２０ｂと第２減圧機構２５の間を接続する冷媒通路である。

第２減圧機構２５は、減圧作用を発揮する絞り状態と減圧作用を発揮しない全開状態とに設定可能な可変絞り機構で構成されている。第２減圧機構２５は、空調制御装置５０から出力される制御信号によって制御される電磁弁で構成されている。本実施形態の第２減圧機構は、第２減圧部に対応する。

第２減圧機構２５は、冷房モードまたは除湿暖房モード時に、室外熱交換器２０から流出した冷媒を低圧冷媒となるまで減圧する減圧機構として機能する。また、本実施形態における第２減圧機構２５は、暖房モード時に、室内蒸発器２６から流出した冷媒を低圧冷媒となるまで減圧する減圧機構としても機能する。

室内蒸発器２６は、後述する室内空調ユニット４０の空調ケース４１内のうち、室内凝縮器１２の空気流れ上流側に配置されている。室内蒸発器２６は、第２減圧機構２５を通過した低圧冷媒と送風空気とを熱交換させ、低圧冷媒を蒸発させることにより、送風空気を冷却する蒸発器である。この送風空気は、熱交換対象流体でもあり、相手流体でもある。室内蒸発器２６は、室内熱交換器に対応する。

室内蒸発器２６の冷媒流出口側には、冷媒配管１７ａ、四方弁１９を介してアキュムレータ３０の入口側が接続されている。なお、冷媒配管１７ａには、冷媒配管１７ａの内部を流れる冷媒の温度を検出する冷媒温度センサ２７が設けられている。冷媒温度センサ２７は、冷媒配管１７ａの内部を流れる冷媒の温度を示す信号を空調制御装置５０へ出力する。

アキュムレータ３０は、その内部に流入した冷媒の気液を分離して、分離された気相冷媒、および冷媒中に含まれる潤滑油を圧縮機１１の吸入ポート１１ａ側に流出させるものである。

四方弁１９とアキュムレータ３０の間には、低圧冷媒通路２３が設けられている。低圧冷媒通路２３は、室外熱交換器２０、第２減圧機構２５および室内蒸発器２６を迂回して後述するアキュムレータ３０へ冷媒を導く冷媒通路である。低圧冷媒通路２３の冷媒流出口側には、アキュムレータ３０の入口側が接続されている。

次に、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、室内空調ユニット４０の外殻を形成するとともに車室内への送風空気の空気通路を形成する空調ケース４１を、有する。

空調ケース４１の空気流れ最上流側には、車室内空気（すなわち内気）と外気とを切替導入する内外気切替装置４２が配置されている。

内外気切替装置４２は、内気の導入口および外気の導入口の開口面積を、内外気切替ドアで調整することで、空調ケース４１内への内気の風量と外気の風量との風量割合を変化させる装置である。

内外気切替装置４２の空気流れ下流側には、内外気切替装置４２から導入される空気を車室内へ向けて送風する送風機４３が配置されている。送風機４３は、シロッコファン等の遠心ファンを電動モータにて駆動する電動送風機である。送風機４３は、空調制御装置５０から出力される制御電圧によって回転数が制御され、その結果送風量が制御される。

送風機４３の空気流れ下流側には、前述の室内蒸発器２６および室内凝縮器１２が、送風空気の流れに対して、室内蒸発器２６、室内凝縮器１２の順に配置されている。換言すると、室内蒸発器２６は、室内凝縮器１２に対して空気流れ上流側に配置されている。

空調ケース４１内には、室内蒸発器２６通過後の送風空気を、室内凝縮器１２を迂回して流す冷風バイパス通路４５が設けられている。また、空調ケース４１内には、室内蒸発器２６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２６通過後の送風空気のうち、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して、室内凝縮器１２の熱交換能力を調整する能力調整部として機能する。エアミックスドア４４は、空調制御装置５０から出力される制御信号によって作動が制御される図示しないアクチュエータにより駆動される。

また、室内凝縮器１２および冷風バイパス通路４５の空気流れ下流側には、室内凝縮器１２を通過した温風、および冷風バイパス通路４５を通過した冷風を合流させる図示しない合流空間が形成されている。

空調ケース４１の空気流れ最下流部には、合流空間にて合流した送風空気を、車室内へ吹き出す複数の開口穴が形成されている。図示しないが、空調ケース４１には、開口穴として、車両前面の窓ガラスの内面に向けて空気を吹き出すデフロスタ開口穴、車室内の乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すフェイス開口穴、乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフット開口穴が形成されている。

また、デフロスタ開口穴、フェイス開口穴、フット開口穴の空気流れ上流側には、当該開口穴の開口面積を調整する吹出モードドアとして、それぞれ、デフロスタドア、フェイスドア、フットドアが配置されている。これら吹出モードドアは、図示しないリンク機構等を介して、空調制御装置５０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アクチュエータにより駆動される。

さらに、デフロスタ開口穴、フェイス開口穴、フット開口穴の空気流れ下流側は、それぞれ、空気通路を形成するダクトを介して、車室内に設けられたフェイス吹出口、フット吹出口、およびデフロスタ吹出口に接続されている。

次に、本実施形態の電気制御部について説明する。空調制御装置５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、およびＲＡＭ等のメモリ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る。メモリは、非遷移的実体的記憶媒体である。空調制御装置５０は、流路制御部に対応する。
空調制御装置５０は、メモリに記憶された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空調用の制御機器の作動を制御する。

空調制御装置５０の入力側には、空調制御用のセンサ群が接続されている。具体的には、空調制御装置５０には、室内蒸発器２６に流入する空気（すなわち熱交換対象流体かつ相手流体）の温度を検出する温度センサ４６が接続されている。温度センサ４６は、内気モードでは室内蒸発器２６に流入する内気温を検出し、外気モードでは室内蒸発器２６に流入する外気温を検出し、検出した空気の温度を示す信号を空調制御装置５０へ出力する。温度センサ４６は、室内蒸発器２６に流入する空気（すなわち熱交換対象流体かつ相手流体）の温度を検出する流体温度検出部である。また、空調制御装置５０には、外気温を検出する外気センサ、内気温を検出する内気センサ、車室内への日射量を検出する日射センサ等が接続されている。外気センサ、内気センサ、日射センサはいずれも図示しない。

また、空調制御装置５０には、ヒートポンプサイクル１０の作動状態を検出するセンサとして、室内蒸発器２６の温度を検出する第１温度センサ５１、室内凝縮器１２通過後の冷媒の温度、圧力を検出する第２温度センサ５２、圧力センサ５３等が接続されている。第１温度センサ５１としては、室内蒸発器２６の熱交換フィンの温度を検出するセンサや、室内蒸発器２６を流れる冷媒の温度を検出するセンサ等が考えられるが、いずれのセンサを用いてもよい。

さらに、空調制御装置５０には、各種空調操作スイッチが配置された操作パネルが接続されている。空調制御装置５０には、操作パネルの各種空調操作スイッチからの操作信号が入力される。操作パネルには、各種空調操作スイッチとして、車両用空調装置の作動スイッチ、車室内の目標温度を設定する温度設定スイッチ、室内蒸発器２６で送風空気を冷却するか否かを設定するＡ／Ｃスイッチ等が設けられている。

本実施形態の空調制御装置５０は、出力側に接続された各種制御機器の作動を制御する制御部を集約した装置である。集約される制御部の各々は、ハードウェアであってもソフトウェアであってもよい。空調制御装置５０に集約される制御部としては、ヒートポンプサイクル１０の運転モードを切り替える運転モード切替部５０ａ、圧縮機１１の電動モータの作動を制御する吐出能力制御部等がある。なお、運転モード切替部５０ａは、四方弁１９を制御して、室内を冷房する冷房モード、室内を暖房する暖房モードおよび車室内を除湿しながら暖房する除湿暖房モードを切り替える。

次に、上記構成における車両用空調装置の作動について説明する。本実施形態の車両用空調装置は、車室内を冷房する冷房モード、車室内を暖房する暖房モード、および車室内を除湿しながら暖房する除湿暖房モードに切り替え可能となっている。これら運転モードは、空調制御装置５０が実行する空調制御処理により切り替え可能となっている。

運転モードを切り替える空調制御処理については、図２に示すフローチャートを参照して説明する。空調制御処理は、操作パネルの車両用空調装置の作動スイッチが投入されることで開始される。なお、図４に示すフローチャートの各ステップは、空調制御装置５０により実現されるものであり、各ステップで実現される機能それぞれを機能実現部として解釈することができる。

車両用空調装置の作動スイッチが投入されると、まず、メモリに記憶されたフラグ、タイマ等の初期化や、各種制御機器の初期位置を合わせる初期化処理が行われる（Ｓ１００）。初期化処理では、前回の車両用空調装置の運転停止時にメモリに記憶された値に合わせることもある。

続いて、操作パネルの操作信号、および空調制御用のセンサ群の検出信号を読み込む（Ｓ１０２）。そして、ステップＳ１０２の処理で読み込んだ各種信号に基づいて、車室内へ吹き出す送風空気の目標吹出温度ＴＡＯを算出する（Ｓ１０４）。

具体的には、ステップＳ１０４の算出処理では、以下の数式Ｆ１を用いて目標吹出温度ＴＡＯを算出する。

ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ−Ｋｒ×Ｔｒ−Ｋａｍ×Ｔａｍ−Ｋｓ×Ａｓ＋Ｃ…（Ｆ１）
ここで、Ｔｓｅｔは温度設定スイッチで設定された車室内の目標温度、Ｔｒは内気センサで検出された検出信号、Ｔａｍは外気センサで検出された検出信号、Ａｓは日射センサで検出された検出信号を示している。なお、Ｋｓｅｔ、Ｋｒ、Ｋａｍ、およびＫｓは、制御ゲインであり、Ｃは、補正用の定数である。

続いて、送風機４３の送風能力を決定する（Ｓ１０６）。ステップＳ１０６の処理では、ステップＳ１０４で算出した目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予めメモリに記憶された制御マップを参照して、送風機４３の送風能力を決定する。本実施形態の空調制御装置５０は、目標吹出温度ＴＡＯが極低温域、および極高温域となる場合に、送風機４３の送風量が多くなるように、送風能力を最大能力付近に決定する。また、本実施形態の空調制御装置５０は、目標吹出温度ＴＡＯが極低温域から中間温度域へ上昇したり、極高温域から中間温度域へ低下したりする場合に、送風機４３の送風量が減少するように、送風能力を最大付近よりも低い能力に決定する。

続いて、ステップＳ１０２で読み込んだ各種信号、およびステップＳ１０４で算出した目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、ヒートポンプサイクル１０の運転モードを決定する（Ｓ１０８〜Ｓ１１４）。

ステップＳ１０８の処理では、Ａ／Ｃスイッチがオンされ、且つ、目標吹出温度ＴＡＯが予め定めた冷房基準値よりも低くなっている場合に、冷房運転を行う冷房モードに決定する（Ｓ１１０）。また、ステップＳ１０８の処理では、Ａ／Ｃスイッチがオンされ、且つ、目標吹出温度ＴＡＯが冷房基準値以上となっている場合に、除湿暖房運転を行う除湿暖房モードに決定する（Ｓ１１２）。さらに、ステップＳ１０８の処理では、Ａ／Ｃスイッチがオフされ、且つ、目標吹出温度ＴＡＯが暖房基準値以上となっている場合に、暖房運転を行う暖房モードに決定する（Ｓ１１４）。ステップＳ１１０〜Ｓ１１４の処理では、各運転モードに応じた制御処理が実行される。なお、ステップＳ１１０〜Ｓ１１４における詳細な処理内容については後述する。

続いて、内外気切替装置４２の切替状態を示す吸込口モードを決定する（Ｓ１１６）。ステップＳ１１６の処理では、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予めメモリに記憶された制御マップを参照して吸込口モードを決定する。本実施形態の空調制御装置５０は、基本的には、外気を導入する外気モードに吸込口モードを決定する。本実施形態の空調制御装置５０は、目標吹出温度ＴＡＯが極低温域となって高い冷房性能が要求される状況や、目標吹出温度ＴＡＯが極高温域となって高い暖房性能が要求される状況等に内気を導入する内気モードに吸込口モードを決定する。

続いて、吹出口モードを決定する（Ｓ１１８）。ステップＳ１１８の処理では、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予めメモリに記憶された制御マップを参照して吹出口モードを決定する。本実施形態の空調制御装置５０は、目標吹出温度ＴＡＯが高温域から低温域へと低下するに伴って、フットモード、バイレベルモード、フェイスモードの順に移行するように吹出口モードを決定する。

続いて、上述のステップＳ１０６〜Ｓ１１８で決定された制御状態が得られるように、空調制御装置５０に接続された各種制御機器へ制御信号を出力する（Ｓ１２０）。そして、予めメモリに記憶された制御周期が経過するまで待機する（Ｓ１２２）。

ステップＳ１２２の処理にて制御周期が経過したと判定された場合、車両用空調装置のヒートポンプサイクル１０の運転を停止するか否かを判定する（Ｓ１２４）。ステップＳ１２４の判定処理では、操作パネルや、車両全体の制御を司るメイン制御装置等から、車両用空調装置のヒートポンプサイクル１０の運転停止を指示する指令信号が入力されたか否かを判定する。ステップＳ１２４の判定処理にて、運転停止と判定された場合には、所定の運転終了処理を実行する。また、ステップＳ１２４の判定処理にて、運転停止と判定されなかった場合には、ステップＳ１０２の処理に戻る。

次に、ステップＳ１１０で実行する冷房モードの処理内容、ステップＳ１１２で実行する除湿暖房モードの処理内容、およびステップＳ１１４で実行する暖房モードの処理内容について説明する。

（ａ）冷房モード
本実施形態では、冷房モードが、室外熱交換器２０を外気へ放熱する放熱用熱交換器として機能させて室内蒸発器２６で送風空気を冷却する第２運転モードを構成している。本実施形態の冷房モードは、空調制御装置５０が各減圧機構１３、２５、中間開閉機構１６、および四方弁１９を制御することで実現している。

具体的には、冷房モードでは、空調制御装置５０が、第１減圧機構１３を全開状態とし、第２減圧機構２５を絞り状態とする。

また、空調制御装置５０は、中間開閉機構１６を閉じると共に、気液分離器１４の液相冷媒出口側が室外熱交換器２０の冷媒出入口２０ａに接続され、室内蒸発器２６の冷媒出口側がアキュムレータ３０の冷媒入口側に接続されるよう四方弁１９を制御する。

これにより、冷房モードのヒートポンプサイクル１０では、図３の矢印に示すように冷媒が流れる。すなわち、圧縮機１１からの吐出冷媒は、室内凝縮器１２、第１減圧機構１３、気液分離器１４、四方弁１９、室外熱交換器２０、低圧冷媒通路２２、第２減圧機構２５、室内蒸発器２６、アキュムレータ３０、圧縮機１１の順に流れる。

このようなサイクル構成で、ステップＳ１０４で算出された目標吹出温度ＴＡＯ、および各種センサ群の検出信号に基づいて、ヒートポンプサイクル１０の各構成機器の作動状態を決定する。

例えば、圧縮機１１の電動モータに出力される回転数の制御信号については、以下のように決定される。まず、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予めメモリに記憶された制御マップを参照して、室内蒸発器２６の目標蒸発器温度ＴＥＯを決定する。目標蒸発器温度ＴＥＯは、室内蒸発器２６の着霜を防止するため、着霜温度（例えば、０℃）よりも高い温度（例えば、１℃）以上となるように決定される。

そして、目標蒸発器温度ＴＥＯと第１温度センサ５１で検出された室内蒸発器２６の温度Ｔｅとの偏差に基づいて、室内蒸発器２６の温度Ｔｅが目標蒸発器温度ＴＥＯに近づくように、圧縮機１１の回転数が決定される。そして、回転数に応じた制御信号が出力される。

また、第２減圧機構２５に出力される制御信号については、第２減圧機構２５へ流入する冷媒の過冷却度が、目標過冷却度に近づくように決定される。目標過冷却度は、第２温度センサ５２および圧力センサ５３で検出された室内凝縮器１２通過後の高圧冷媒の温度Ｔｃｏおよび圧力Ｐｄに基づいて、予めメモリに記憶された制御マップを参照して、サイクルの成績係数（ＣＯＰ）が略最大となるように決定される。

また、エアミックスドア４４を駆動するアクチュエータに出力される制御信号については、エアミックスドア４４が室内凝縮器１２側の空気通路を閉塞し、室内蒸発器２６通過後の送風空気の全流量が冷風バイパス通路４５側を通過するように決定される。なお、冷房モードでは、室内空調ユニット４０からの吹出空気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４４の開度を制御してもよい。このように決定された各制御信号等は、空調制御装置５０から各種制御機器へ出力される。

従って、冷房モードのヒートポンプサイクル１０では、圧縮機１１の吐出ポート１１ｃから吐出された高圧冷媒が室内凝縮器１２へ流入する。この際、エアミックスドア４４が室内凝縮器１２の空気通路を閉塞しているので、室内凝縮器１２へ流入した冷媒は殆ど送風空気へ放熱することなく、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減圧機構１３が全開状態となっているので、第１減圧機構１３にて殆ど減圧されることなく、気液分離器１４へ流れる。この際、室内凝縮器１２では冷媒が殆ど送風空気へ放熱することがないので、気液分離器１４へ流入する冷媒は気相状態となる。このため、気液分離器１４では冷媒の気液が分離されることなく、気相冷媒が液相冷媒通路１７へ流出する。さらに、中間開閉機構１６が閉じられているので、中間圧冷媒通路１５へは冷媒が流れない。

液相冷媒通路１７に流入した気相冷媒は、四方弁１９を介して室外熱交換器２０へ流入する。室外熱交換器２０へ流入した冷媒は、外気と熱交換して放熱し、目標過冷却度となるまで冷却される。

室外熱交換器２０から流出した冷媒は、低圧冷媒通路２２を通って第２減圧機構２５に流入する。この際、第２減圧機構２５は絞り状態となっているので、低圧冷媒通路２２を通って第２減圧機構２５に流入した冷媒は低圧冷媒となるまで減圧される。そして、第２減圧機構２５から流出した低圧冷媒は、室内蒸発器２６へ流入し、送風機４３から送風された送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、送風空気が冷却および除湿される。

室内蒸発器２６から流出した冷媒は、四方弁１９を通ってアキュムレータ３０へ流入して気液分離される。そして、アキュムレータ３０にて分離された気相冷媒が圧縮機１１の吸入ポート１１ａから吸入されて低段側圧縮部および高段側圧縮部にて圧縮される。

以上の如く、冷房モードでは、室外熱交換器２０にて冷媒を放熱させ、室内蒸発器２６にて冷媒を蒸発させるヒートポンプサイクル１０を構成する。このため、室内蒸発器２６にて冷却された送風空気を車室内へ吹き出すことができるので、車室内の冷房を実現することができる。なお、冷房モードでは、中間開閉機構１６が閉じているので、圧縮機１１は単段昇圧式の圧縮機として機能する。

（ｂ）除湿暖房モード
本実施形態の除湿暖房モードは、室外熱交換器２０を外気へ放熱する放熱用熱交換器として機能させて室内蒸発器２６で送風空気を冷却する第２運転モードを構成している。本実施形態の除湿暖房モードは、空調制御装置５０で各減圧機構１３、２５、中間開閉機構１６、および四方弁１９を制御することで実現している。

具体的には、除湿暖房モードでは、冷房モード時の冷媒回路と同様の冷媒回路となるように、空調制御装置５０が、第１、第２減圧機構１３、２５、中間開閉機構１６および四方弁１９を制御する。これにより、除湿暖房モードのヒートポンプサイクル１０では、図３の矢印に示すように冷媒が流れる。

このようなサイクル構成で、ステップＳ１０４で算出された目標吹出温度ＴＡＯ、および各種センサ群の検出信号に基づいて、ヒートポンプサイクル１０の各構成機器の作動状態を決定する。例えば、圧縮機１１の電動モータに出力される制御信号（回転数）、および第２減圧機構２５に出力される制御信号については、冷房モードと同様に決定される。

また、エアミックスドア４４を駆動するアクチュエータに出力される制御信号については、エアミックスドア４４が冷風バイパス通路４５を閉塞し、室内蒸発器２６通過後の送風空気の全流量が室内凝縮器１２を通過するように決定される。なお、除湿暖房モードでは、室内空調ユニット４０からの吹出空気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４４の開度を制御してもよい。このように決定された各制御信号等は、空調制御装置５０から各種制御機器へ出力される。

従って、除湿暖房モードのヒートポンプサイクル１０では、圧縮機１１の吐出ポート１１ｃから吐出された高圧冷媒が室内凝縮器１２へ流入する。この際、エアミックスドア４４が室内凝縮器１２の空気通路を全開しているので、室内凝縮器１２に流入した冷媒が、室内蒸発器２６で冷却および除湿された送風空気と熱交換して放熱する。これにより、送風空気が目標吹出温度ＴＡＯに近づくように加熱される。

室内凝縮器１２から流出した冷媒は、冷房モードと同様に、第１減圧機構１３、気液分離器１４、四方弁１９の順に流れて室外熱交換器２０へ流入する。

そして、室外熱交換器２０に流入した冷媒は、外気と熱交換して放熱し、目標過冷却度となるまで冷却される。さらに、室外熱交換器２０を流出した冷媒は、冷房モードと同様に、低圧冷媒通路２２、第２減圧機構２５、室内蒸発器２６、アキュムレータ３０、圧縮機１１の順に流れる。

以上の如く、除湿暖房モードでは、室内凝縮器１２および室外熱交換器２０にて冷媒を放熱させ、室内蒸発器２６にて冷媒を蒸発させるヒートポンプサイクル１０を構成する。除湿暖房モードでは、室内蒸発器２６にて冷却および除湿された送風空気を、室内凝縮器１２にて加熱して車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の除湿暖房を実現することができる。なお、除湿暖房モードでは、冷房モードと同様に、中間開閉機構１６が閉じているので、圧縮機１１は単段昇圧式の圧縮機として機能する。

（ｃ）暖房モード
本実施形態の暖房モードは、室外熱交換器２０を外気から吸熱用熱交換器として機能させて室内凝縮器１２で送風空気を加熱する第１運転モードを構成している。本実施形態の暖房モードは、空調制御装置５０で各減圧機構１３、２５、中間開閉機構１６、および四方弁１９を制御することで実現している。

具体的には、暖房モードでは、空調制御装置５０が、第１減圧機構１３、第２減圧機構２５をそれぞれ絞り状態とする。

また、空調制御装置５０は、中間開閉機構１６を開くと共に、気液分離器１４の液相冷媒出口側が室内蒸発器２６に接続され、室外熱交換器２０の冷媒出入口２０ａがアキュムレータ３０の冷媒入口側に接続されるよう四方弁１９を制御する。

これにより、暖房モードのヒートポンプサイクル１０では、図４の矢印に示すように冷媒が流れる。すなわち、圧縮機１１からの吐出冷媒は、室内凝縮器１２、第１減圧機構１３、気液分離器１４、液相冷媒通路１７、四方弁１９、室内蒸発器２６、第２減圧機構２５、低圧冷媒通路２２、室外熱交換器２０、四方弁１９、アキュムレータ３０、圧縮機１１の順に流れる。この際、気液分離器１４で分離された気相冷媒は、中間圧冷媒通路１５を介して、圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂに流入する。

このようなサイクル構成で、ステップＳ１０４で算出された目標吹出温度ＴＡＯ、および各種センサ群の検出信号に基づいて、ヒートポンプサイクル１０の各構成機器の作動状態を決定する。

例えば、圧縮機１１の電動モータに出力される制御信号については、次のように決定される。まず、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予めメモリに記憶された制御マップを参照して、室内凝縮器１２を通過した高圧冷媒の圧力Ｐｄの目標圧力Ｔｐｄを決定する。そして、目標圧力Ｔｐｄと高圧冷媒の圧力Ｐｄとの偏差に基づいて、高圧冷媒の圧力Ｐｄが目標圧力Ｔｐｄに近づくように、圧縮機１１の回転数が決定される。

また、第１減圧機構１３へ出力される制御信号については、第１減圧機構１３へ流入する冷媒の過冷却度が、目標過冷却度に近づくように決定される。

また、エアミックスドア４４を駆動するアクチュエータに出力される制御信号については、エアミックスドア４４が冷風バイパス通路４５側の空気通路を閉塞し、室内蒸発器２６通過後の送風空気の全流量が室内凝縮器１２側を通過するように決定される。このように決定された各制御信号等は、空調制御装置５０から各種制御機器へ出力される。

これにより、暖房モードのヒートポンプサイクル１０では、サイクル内の冷媒の状態が図５のモリエル線図に示すように変化する。すなわち、図５に示すように、圧縮機１１の吐出ポート１１ｃから吐出された高圧冷媒（図５のＡ１点）が室内凝縮器１２へ流入して、室内蒸発器２６を通過した送風空気と熱交換して放熱する（図５のＡ１点→Ａ２点）。これにより、送風空気が目標吹出温度ＴＡＯに近づくように加熱される。

室内凝縮器１２から流出した冷媒は、絞り状態となっている第１減圧機構１３へ流入して中間圧となるまで減圧される（図５のＡ２点→Ａ３点）。そして、第１減圧機構１３にて減圧された中間圧冷媒は、気液分離器１４にて気液分離される（図５のＡ３点→Ａ３ａ点、Ａ３点→Ａ３ｂ点）。

気液分離器１４で分離された気相冷媒は、中間開閉機構１６が開いているので、中間圧冷媒通路１５を介して、圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂに流入する（図５のＡ３ｂ点→Ａ９点）。そして、圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂに流入した中間圧冷媒は、低段側圧縮部から吐出された冷媒（図５のＡ８点）と合流して、高段側圧縮部に吸入される。

一方、気液分離器１４にて分離された液相冷媒は、四方弁１９を通って室内蒸発器２６へ流入する。室内蒸発器２６に流入した冷媒は、送風機４３から送風された送風空気との熱交換により放熱し、そのエンタルピが低下する（図５のＡ３ａ→Ａ４点）。すなわち、室内蒸発器２６にて、気液分離器１４にて分離された液相冷媒が過冷却される。室内蒸発器２６から流出した冷媒は、第２減圧機構２５に流入する。この際、第２減圧機構２５は絞り状態となっているので、第２減圧機構２５で減圧される（図５のＡ４→Ａ５点）。第２減圧機構２５で減圧された冷媒は、低圧冷媒通路２２を通って室外熱交換器２０へ流入する。室外熱交換器２０へ流入した冷媒は、外気と熱交換して吸熱して蒸発する（図５のＡ５点→Ａ６点）。この外気は、熱媒体に対応する。

また、室外熱交換器２０から流出した冷媒は、四方弁１９を通ってアキュムレータ３０に流入する。アキュムレータ３０に流入した冷媒は、アキュムレータ３０の気液分離部３１で気液分離される。アキュムレータ３０の気液分離部３１で分離された気相冷媒は、圧縮機１１の吸入ポート１１ａから吸入され（図５のＡ７点）、圧縮機１１の各圧縮部にて再び圧縮される。

以上の如く、暖房モードでは、室内凝縮器１２にて冷媒を放熱させ、室外熱交換器２０にて冷媒を蒸発させるヒートポンプサイクル１０を構成し、室内凝縮器１２にて加熱された送風空気を車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の暖房を実現することができる。

以上説明した本実施形態のヒートポンプサイクル１０は、空調制御装置５０の各制御機器の制御により、暖房モード、冷房モード、除湿暖房モードといった運転モードを切替可能となっている。すなわち、本実施形態のヒートポンプサイクル１０では、車室内の暖房、冷房、除湿暖房といった異なる機能を実現することができる。

特に、本実施形態のヒートポンプサイクル１０は、暖房モード時に、冷媒を多段階に昇圧し、サイクル内の中間圧冷媒を圧縮機１１の低段側圧縮部から吐出された冷媒と合流させて高段側圧縮部へ吸入させる冷媒回路となる。すなわち、ヒートポンプサイクル１０は、ガスインジェクションサイクルである。これにより、外気温が極低温となる低温環境下であっても、圧縮機１１の吸入冷媒の密度を増加させることできるので、ヒートポンプサイクル１０における暖房能力を確保することができる。

また、本実施形態のヒートポンプサイクル１０は、気液分離器１４にて分離された液相冷媒を低圧冷媒となるまで減圧させる第２減圧機構２５を有する。またヒートポンプサイクル１０は、第２減圧機構２５を通過した冷媒を外気と熱交換させて、吸入ポート側へ流出させる室外熱交換器２０を有する。またヒートポンプサイクル１０は、気液分離器１４にて分離された液相冷媒と相手流体（すなわち送風空気）とを熱交換させて、第２減圧機構２５側へ流出させる室内蒸発器２６を有する。また、室内蒸発器２６は、室内凝縮器１２よりも熱交換対象流体（すなわち送風空気）の流れ方向の上流側に配置されている。

このように、室内蒸発器２６が、気液分離器１４にて分離された液相冷媒と相手流体（すなわち、熱交換対象流体）とを熱交換させて、液相冷媒を過冷却する。このようになっていれば、圧縮機の中間圧ポートの冷媒圧力によらず、室外熱交換器２０に流入する冷媒のエンタルピを減少させることができる。これにより、室外熱交換器２０における吸熱量が増加することで、熱交換対象流体に対する冷媒の放熱量を増加させることができる。

さらに、室内蒸発器２６が室内凝縮器１２の上流側に配置されている。したがって、室内凝縮器１２に温度の高い熱交換対象流体が流入することで、圧縮機１１の吐出側の冷媒の圧力が上昇する。これにより、圧縮機１１の仕事量が増加するので、ヒートポンプサイクルにおける加熱能力をより向上させることが可能となる。

従って、中間圧冷媒の圧力によらず、ヒートポンプサイクルにおける加熱能力を向上させることが可能となる。

また、本実施形態のヒートポンプサイクル１０は、サイクル内の冷媒流路を第１の冷媒流路および第２の冷媒流路に切り替える四方弁１９を備える。第１の冷媒流路においては、気液分離器１４にて分離された液相冷媒が、室内蒸発器２６、第２減圧機構２５、室外熱交換器２０、圧縮機１１の順に流れる。第２の冷媒流路においては、気液分離器１４にて分離された液相冷媒が、室外熱交換器２０、第２減圧機構２５、室内蒸発器２６、圧縮機１１の順に流れる。またヒートポンプサイクル１０は、四方弁１９を制御して、室内を冷房する冷房モードと、室内を暖房する暖房モードとを切り替える運転モード切替部５０ａを備えている。そして、運転モード切替部５０ａは、暖房モード時に室内蒸発器２６が放熱器として機能するように、サイクル内の冷媒流路を第１の冷媒流路に切り替え、冷房モード時に室内蒸発器２６が吸熱器として機能するように、サイクル内の冷媒流路を第２の冷媒流路に切り替える。

このように、暖房モード時に放熱器として機能させる室内蒸発器２６を冷房モード時に吸熱器として機能させる構成とすれば、サイクルの構成要素の増加を抑えることができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。図６は、第２実施形態に係るヒートポンプサイクルの全体構成図である。本実施形態のヒートポンプサイクル１０の構成は、上記第１実施形態と比較して、さらに、中間流路切替部３５を備えた点が異なる。

中間流路切替部３５は、気液分離器１４で分離されて四方弁１９を通過した液相冷媒を、室内蒸発器２６へ流す中間熱交換流路２４ａと、室内蒸発器２６を迂回して流す中間バイパス流路２４ｂに切り替える三方弁である。中間流路切替部３５は、空調制御装置５０から出力される制御信号により、その作動が制御される。

このようなヒートポンプサイクル１０においては、暖房モードにおいて、外気温が、気液分離器１４から室内蒸発器２６に流入する液相冷媒の温度よりも高いと、室内蒸発器２６が吸熱器として機能してしまうため、暖房性能が低下してしまう。このため、本実施形態における空調制御装置５０は、暖房モードにおいて、外気温が、気液分離器１４から室内蒸発器２６に流入する液相冷媒の温度よりも高い場合に、室内蒸発器２６が吸熱器として機能しないよう冷媒の流路を切り替える処理を実施する。

図７は、この処理を示すフローチャートである。空調制御装置５０は、暖房モードにおいて、図２に示した処理を並行して図７に示す処理を実施する。なお、ここでは、吸込口モードが外気モードとなっているものとする。空調制御装置５０は、車両用空調装置の作動スイッチが投入されると、まず、外気温が、気液分離器１４から室内蒸発器２６へ流入する液相冷媒の温度以上であるか否かを判定する（Ｓ２００）。具体的には、冷媒温度検出部５４または冷媒温度センサ２７により検出された温度を特定するとともに、温度センサ４６により検出された温度を特定する。冷媒温度検出部５４は、中間圧冷媒通路１５を通る冷媒の温度を検出する。冷媒温度検出部５４または冷媒温度センサ２７により検出された温度が、気液分離器１４で分離されて室内蒸発器２６へ流入する液相冷媒の温度に相当する。温度センサ４６により検出された温度が、室内蒸発器２６に流入する外気温に相当する。そして、外気温が室内蒸発器２６へ流入する液相冷媒の温度以上であるか否かを判定する。なお、Ｓ２００は温度判定部に相当する。

ここで、外気温が、気液分離器１４から室内蒸発器２６へ流入する液相冷媒の温度未満となっている場合、Ｓ２００の判定はＮＯとなる。この場合、空調制御装置５０は、気液分離器１４から流出した液相冷媒が、四方弁１９、中間熱交換流路２４ａを通って室内蒸発器２６に流入するよう中間流路切替部３５を制御する。

これにより、気液分離器１４から流出した液相冷媒は、四方弁１９、室内蒸発器２６、第２減圧機構２５、室外熱交換器２０、四方弁１９、アキュムレータ３０、圧縮機１１の順に流れる。このとき、室内蒸発器２６が、気液分離器１４にて分離された液相冷媒と空調対象空間である車室内へ送風する送風空気とを熱交換させて、液相冷媒を過冷却する。このため、圧縮機の中間圧ポートの冷媒圧力によらず、室内蒸発器２６に流入する冷媒のエンタルピを減少させることができる。

また、温度センサ４６により検出された温度、すなわち、室内蒸発器２６に流入する外気温が、気液分離器１４から室内蒸発器２６へ流入する液相冷媒の温度以上となっている場合、Ｓ２００の判定はＹＥＳとなる。この場合、気液分離器１４から流出した液相冷媒は、図８の矢印に示すように流れる。すなわち、気液分離器１４から流出した液相冷媒は、四方弁１９、中間流路切替部３５を通った後、室内蒸発器２６を迂回して第２減圧機構２５に流入する。具体的には、気液分離器１４から流出した液相冷媒は、四方弁１９、第２減圧機構２５、室外熱交換器２０、四方弁１９、アキュムレータ３０、圧縮機１１の順に流れる。

このとき、気液分離器１４から流出した液相冷媒は、室内蒸発器２６に流入しない。このため、外気温が、気液分離器１４から室内蒸発器２６に流入する液相冷媒の温度よりも高くても、室内蒸発器２６が吸熱器として機能することは防止される。したがって暖房性能が低下することもなくなる。

以上説明したように、本実施形態のヒートポンプサイクル１０は、中間流路切替部３５と、中間流路切替部３５を制御する空調制御装置５０と、を備えている。中間流路切替部３５は、サイクル内の冷媒流路を、室内蒸発器２６へ冷媒を流す中間熱交換流路２４ａと、室内蒸発器２６を迂回して冷媒を流す中間バイパス流路２４ｂとに切り替える。そして、空調制御装置５０は、温度センサ４６にて検出された温度、すなわち、室内蒸発器２６に流入する外気温が、気液分離器１４から室内蒸発器２６に流入する液相冷媒の温度以上であるか否かを判定する。室内蒸発器２６に流入する外気温が、気液分離器１４から室内蒸発器２６に流入する液相冷媒の温度未満であると判定された場合、空調制御装置５０は、サイクル内の冷媒流路が中間熱交換流路２４ａを流れるように中間流路切替部３５を制御する。

これにより、室内蒸発器２６は、気液分離器１４にて分離された液相冷媒と空調対象空間である車室内へ送風する送風空気とを熱交換させて、液相冷媒を過冷却する。このため、圧縮機の中間圧ポートの冷媒圧力が上昇しても、室内蒸発器２６に流入する冷媒のエンタルピを減少させることができる。これにより、室内蒸発器２６における吸熱量が増加することで、熱交換対象流体に対する冷媒の放熱量を増加させることができる。

また、本実施形態では、空調制御装置５０が、温度センサ４６により検出された温度、すなわち、室内蒸発器２６に流入する外気温が、気液分離器１４から室内蒸発器２６に流入する液相冷媒の温度以上であるか否かを判定する。外気温が、気液分離器１４から室内蒸発器２６に流入する液相冷媒の温度以上であると判定された場合、空調制御装置５０は、サイクル内の冷媒流路が室内蒸発器２６を迂回して流す中間バイパス流路２４ｂを流れるように中間流路切替部３５を制御する。したがって、外気温が、気液分離器１４から室内蒸発器２６に流入する液相冷媒の温度よりも高くても、室内蒸発器２６が吸熱器として機能することを防止することができる。

なお、本実施形態では、吸込口モードが外気モードとなっており、Ｓ２００にて、外気温が、気液分離器１４から室内蒸発器２６へ流入する液相冷媒の温度以上であるか否かが判定される。しかし、例えば、吸込口モードが内気モードとなっている場合には、空調制御装置５０は、Ｓ２００にて、これとは違う判定をしてもよい。具体的には、温度センサ４６により検出された温度、すなわち、室内蒸発器２６に流入する内気温が、気液分離器１４から室内蒸発器２６へ流入する液相冷媒の温度以上であるか否かを判定してもよい。

そして、内気温が、気液分離器１４から室内蒸発器２６へ流入する液相冷媒の温度未満となっている場合、空調制御装置５０は、気液分離器１４から流出した液相冷媒が、四方弁１９、中間熱交換流路２４ａを通って室内蒸発器２６に流入するよう中間流路切替部３５を制御してもよい。また、内気温が、気液分離器１４から室内蒸発器２６に流入する液相冷媒の温度以上であると判定された場合、空調制御装置５０は、サイクル内の冷媒流路が室内蒸発器２６を迂回して流す中間バイパス流路２４ｂ流れるように中間流路切替部３５を制御してもよい。

（第３実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。図９、図１０は、第３実施形態に係るヒートポンプサイクルの全体構成図である。上記各実施形態では、ヒートポンプサイクル１０が、暖房モード時に、室内蒸発器２６を第２利用側熱交換器として利用し、気液分離器１４にて分離された液相冷媒を過冷却する。これに対し、本実施形態では、ヒートポンプサイクル１０が、第２利用側熱交換器として新たに凝縮器２８を備えるとともに、第２減圧部として新たに第３減圧機構２９を備える。さらに、本実施形態では、ヒートポンプサイクル１０が、四方弁１９に代えて三方弁２１を備えるとともに、低圧バイパス通路２２ａを開閉する低圧開閉機構３３を備える。

なお、本実施形態においては、凝縮器２８が第２利用側熱交換器に相当し、第３減圧機構２９が第２減圧部に相当し、室内蒸発器２６が第３利用側熱交換器に相当し、第２減圧機構２５が第３減圧部に相当する。

室外熱交換器２０の冷媒出入口２０ｂには、室外熱交換器２０から流出した冷媒を分岐する分岐部３２が接続されている。この分岐部３２には、低圧冷媒通路２２と低圧バイパス通路２２ａが接続されている。

低圧冷媒通路２２は、室外熱交換器２０の冷媒出入口２０ｂから流出した冷媒を、第２減圧機構２５、および室内蒸発器２６を介してアキュムレータ３０へ冷媒を導く冷媒通路である。

低圧バイパス通路２２ａは、室外熱交換器２０の冷媒出入口２０ｂから流出した冷媒を、第２減圧機構２５、および室内蒸発器２６を迂回してアキュムレータ３０へ冷媒を導く冷媒通路である。低圧バイパス通路２２ａには、低圧バイパス通路２２ａを開閉する低圧開閉機構３３が設けられている。

三方弁２１は、室内冷房時におけるヒートポンプサイクル１０の冷媒の流通経路、および室内暖房時におけるヒートポンプサイクル１０の冷媒の流通経路を切り替える冷媒流路切替部である。

具体的には、三方弁２１は、室内冷房時に、気液分離器１４の液相冷媒出口側を、室外熱交換器２０の冷媒出入口２０ａに接続する。また、空調制御装置５０は、室内冷房時に、低圧開閉機構３３を閉じるとともに第２減圧機構２５を絞る。これにより、圧縮機１１から吐出された冷媒は、図９の矢印に示すように、室内凝縮器１２、第１減圧機構１３、気液分離器１４、三方弁２１、室外熱交換器２０、第２減圧機構２５、室内蒸発器２６、アキュムレータ３０の順に流れ、再び圧縮機１１に吸入される。

また、三方弁２１は、室内暖房時に、気液分離器１４の液相冷媒出口側を冷媒配管１７ａを介して凝縮器２８に接続する。また、空調制御装置５０は、室内暖房時に、低圧開閉機構３３を開くとともに第２減圧機構２５を絞る。これにより、図１０の矢印に示すように、圧縮機１１から吐出された冷媒は、室内凝縮器１２、第１減圧機構１３、気液分離器１４、三方弁２１、凝縮器２８、第３減圧機構２９、室外熱交換器２０、低圧開閉機構３３、アキュムレータ３０の順に流れ、再び圧縮機１１に吸入される。

凝縮器２８は、気液分離器１４にて分離された液相冷媒と熱交換対象流体とを熱交換させて、第３減圧機構２９側へ流出させる第２利用側熱交換器である。凝縮器２８は、空調ケース４１内において、室内凝縮器１２よりも熱交換対象流体の流れ方向の上流側で、かつ、室内蒸発器２６よりも熱交換対象流体の流れ方向の下流側に配置されている。第３減圧機構２９は、凝縮器２８から流出した冷媒を低圧冷媒となるまで減圧させる第２減圧部である。

上記した構成において、暖房モードのヒートポンプサイクル１０では、圧縮機１１の吐出ポート１１ｃから吐出された高圧冷媒が室内凝縮器１２へ流入して、室内蒸発器２６を通過した送風空気と熱交換して放熱する。これにより、送風空気が目標吹出温度ＴＡＯに近づくように加熱される。

室内凝縮器１２から流出した冷媒は、絞り状態となっている第１減圧機構１３へ流入して中間圧となるまで減圧される。そして、第１減圧機構１３にて減圧された中間圧冷媒は、気液分離器１４にて気液分離される。

気液分離器１４で分離された気相冷媒は、中間開閉機構１６が開いているので、中間圧冷媒通路１５を介して、圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂに流入する。そして、圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂに流入した中間圧冷媒は、低段側圧縮部から吐出された冷媒と合流して、高段側圧縮部に吸入される。

一方、気液分離器１４にて分離された液相冷媒は、三方弁２１を通って凝縮器２８へ流入する。凝縮器２８に流入した冷媒は、送風機４３から送風された送風空気との熱交換により放熱し、そのエンタルピが低下する。すなわち、凝縮器２８にて、気液分離器１４にて分離された液相冷媒が過冷却される。凝縮器２８から流出した冷媒は、第３減圧機構２９に流入する。この際、第３減圧機構２９は絞り状態となっているので、第３減圧機構２９で減圧される。第３減圧機構２９で減圧された冷媒は、低圧冷媒通路２３を通って室外熱交換器２０へ流入する。室外熱交換器２０へ流入した冷媒は、外気と熱交換して吸熱して蒸発する。

また、室外熱交換器２０から流出した冷媒は、低圧開閉機構３３を通ってアキュムレータ３０に流入する。アキュムレータ３０に流入した冷媒は、アキュムレータ３０の気液分離部３１で気液分離される。アキュムレータ３０の気液分離部３１で分離された気相冷媒は、圧縮機１１の吸入ポート１１ａから吸入され、圧縮機１１の各圧縮部にて再び圧縮される。

以上説明した本実施形態のヒートポンプサイクル１０は、気液分離器１４にて分離された液相冷媒を低圧冷媒となるまで減圧させる第３減圧機構２９を有する。またヒートポンプサイクル１０は、第３減圧機構２９を通過した冷媒を外気と熱交換させて、吸入ポート側へ流出させる室外熱交換器２０を有する。またヒートポンプサイクル１０は、気液分離器１４にて分離された液相冷媒と熱交換対象流体とを熱交換させて、第２減圧機構２５側へ流出させる凝縮器２８を有する。そして凝縮器２８は、室内凝縮器１２よりも熱交換対象流体の流れ方向の上流側に配置されている。

このように、凝縮器２８が、気液分離器１４にて分離された液相冷媒と熱交換対象流体とを熱交換させて、液相冷媒を過冷却する。したがって、圧縮機の中間圧ポートの冷媒圧力によらず、室外熱交換器２０に流入する冷媒のエンタルピを減少させることができる。これにより、室外熱交換器２０における吸熱量が増加することで、熱交換対象流体に対する冷媒の放熱量を増加させることができる。

また、本実施形態では、ヒートポンプサイクル１０は、室外熱交換器２０から流出した冷媒を相手流体（すなわち熱交換対象流体）と熱交換させる室内蒸発器２６を有する。またヒートポンプサイクル１０は、室内蒸発器２６に流入する前の冷媒を減圧させる第２減圧機構２５を有する。またヒートポンプサイクル１０は、三方弁２１を有する。三方弁２１は、サイクル内の冷媒流路を、第３の冷媒流路および第４の冷媒流路に切り替える。第３の冷媒流路においては、気液分離器１４にて分離された液相冷媒が、凝縮器２８、第３減圧機構２９、室外熱交換器２０、圧縮機１１の順に流れる。第４の冷媒流路においては、気液分離器１４にて分離された液相冷媒が、室外熱交換器２０、第２減圧機構２５、室内蒸発器２６、圧縮機１１の順に流れる。また、ヒートポンプサイクル１０は、運転モード切替部５０ａを有している。運転モード切替部５０ａは、三方弁２１を制御して、室内を冷房する冷房モード、および室内を暖房する暖房モードを切り替える。そして、運転モード切替部５０ａは、暖房モード時に凝縮器２８が放熱器として機能するように、サイクル内の冷媒流路を第３の冷媒流路に切り替えてもよい。この場合、運転モード切替部５０ａは、冷房モード時に室内蒸発器２６が吸熱器として機能するように、サイクル内の冷媒流路を第４の冷媒流路に切り替えるようにすることもできる。

（第４実施形態）
以下、第４実施形態について、図１１を用いて説明する。本実施形態の室外熱交換器２０は、暖房モードにおいて、エンジン５９を冷却する冷却水によって加熱された空気と冷媒とを熱交換させている。本実施形態では、冷却水によって加熱された空気が熱媒体に対応する。なお、冷却水によって加熱された空気も、外気の一例である。

図１１に示すように、本実施形態の車両用空調装置の適用対象となる車両は、エンジン５９とエンジン冷却回路６０Ａ、６０Ｂとを有している。その他の構成は、第１実施形態と同じである。

エンジン５９は、ガソリン等の燃料を燃焼させて車両走行用の動力を発生する内燃機関である。エンジン冷却回路６０Ａは、冷却水を循環させる回路であり、ウォーターポンプ６１、ラジエータ６２、および冷却水配管６３を有している。ラジエータ６２は、室外熱交換器２０に近接かつ対向して配置される。

ウォーターポンプ６１が作動すると、エンジン冷却回路６０Ａ内を冷却水が循環する。具体的には、ウォーターポンプ６１が、ウォーターポンプ６１の入口から冷却水配管６３内の冷却水を吸い込み、ウォーターポンプ６１の出口から冷却水配管６３に冷却水を吐出する。ウォーターポンプ６１の出口から吐出された冷却水は、冷却水配管６３を通ってラジエータ６２の入口に到達し、当該入口からラジエータ６２内に流入する。ラジエータ６２内に流入した冷媒は、ラジエータ６２の出口から冷却水配管６３に流出する。ラジエータ６２から流出した冷媒は、冷却水配管６３を通ってエンジン５９内を通過した後に、ウォーターポンプ６１の入口に到達する。

エンジン冷却回路６０Ｂは、エンジン冷却回路６０Ａとは別回路で冷却水を循環させる回路であり、ウォーターポンプ６４、ヒータコア６５、および冷却水配管６６を有している。

ヒータコア６５は、空調ケース４１内において、室内凝縮器１２の空気流れ上流側かつ室内蒸発器２６の空気流れ下流側に配置されている。また、ヒータコア６５は、エアミックスドア４４の空気流れ下流側に配置されている。

ウォーターポンプ６４が作動すると、エンジン冷却回路６０Ｂ内を冷却水が循環する。具体的には、ウォーターポンプ６４が、ウォーターポンプ６４の入口から冷却水配管６６内の冷却水を吸い込み、ウォーターポンプ６４の出口から冷却水配管６６に冷却水を吐出する。ウォーターポンプ６４の出口から吐出された冷却水は、冷却水配管６６を通ってヒータコア６５の入口に到達し、当該入口からヒータコア６５内に流入する。ヒータコア６５内に流入した冷媒は、ヒータコア６５の出口から冷却水配管６６に流出する。ヒータコア６５から流出した冷媒は、冷却水配管６６を通ってエンジン５９内を通過した後に、ウォーターポンプ６４の入口に到達する。

以下、本実施形態の作動について説明する。なお、本実施形態においては、ウォーターポンプ６１、６４は、ヒートポンプサイクル１０の作動中は常に作動している。

したがって、エンジン冷却回路６０Ａでは、エンジン５９から熱を奪って高温になった冷却水がラジエータ６２内に流入し、ラジエータ６２内で外気と熱交換することで冷却され、その後、エンジン５９内に戻る。また、エンジン冷却回路６０Ｂでも、冷却水が循環する。

冷房モードにおけるヒートポンプサイクル１０の作動は、第１実施形態と同じである。ただし、冷房モードにおいては、エアミックスドア４４は、室内凝縮器１２およびヒータコア６５側の空気通路を閉塞する。したがって、ヒータコア６５へ流入した冷却水は殆ど送風空気へ放熱することなく、ヒータコア６５から流出する。

また、冷房モードにおいては、図示しない室外ファンが作動して外気を吸い込んで吹き出す。この室外ファンによって、外気が、室外熱交換器２０およびラジエータ６２を、この順に通過する。これにより、室外熱交換器２０内を通る冷媒およびラジエータ６２内を通る冷却水が、外気と熱交換して冷却される。

除湿暖房モードにおけるヒートポンプサイクル１０の作動も、第１実施形態と同じである。ただし、除湿暖房モードにおいては、エアミックスドア４４が冷風バイパス通路４５を閉塞し、室内蒸発器２６通過後の送風空気の全流量がヒータコア６５および室内凝縮器１２を通過する。したがって、室内蒸発器２６通過後の送風空気は、ヒータコア６５において冷却水と熱交換することで暖められる。それと共に、ヒータコア６５において冷却水が冷却される。

また、除湿暖房モードにおいては、上述の室外ファンが作動して外気を吸い込んで吹き出す。この室外ファンによって、外気が、室外熱交換器２０およびラジエータ６２を、この順に通過する。これにより、室外熱交換器２０内を通る冷媒およびラジエータ６２内を通る冷却水が、外気と熱交換して冷却される。

暖房モードにおけるヒートポンプサイクル１０の作動も、第１実施形態と同じである。ただし、暖房モードにおいては、エアミックスドア４４が冷風バイパス通路４５を閉塞し、室内蒸発器２６通過後の送風空気の全流量がヒータコア６５および室内凝縮器１２を通過する。したがって、室内蒸発器２６通過後の送風空気は、ヒータコア６５において冷却水と熱交換することで暖められる。それと共に、ヒータコア６５において冷却水が冷却される。

また、暖房モードにおいては、上述の室外ファンが作動して外気を吸い込んで吹き出す。
ただしこの際、室外ファンは、冷房モードおよび除湿暖房モードとは逆方向に回転する。この室外ファンの作動によって、外気が、ラジエータ６２および室外熱交換器２０を、この順に通過する。

これにより、まず外気は、ラジエータ６２を通過する際に、ラジエータ６２内を通る冷却水と熱交換する。これにより、外気が暖められると共に冷却水が冷却される。

そして、ラジエータ６２を通過して加熱された外気が、室外熱交換器２０を通過する。このとき、当該加熱された外気が、室外熱交換器２０内を通る冷媒と、熱交換する。これにより、当該外気が冷却されると共に、室外熱交換器２０内を通る冷媒が暖められて蒸発する。

（第５実施形態）
次に、第５実施形態について、図１２を用いて説明する。図１２に示すように、本実施形態のヒートポンプサイクル１０は、第１実施形態のヒートポンプサイクル１０の構成に加え、三方弁７０、換気熱回収熱交換器７１、追加通路７２、追加通路７３を更に有している。本実施形態では、換気熱回収熱交換器７１も追加熱交換器に該当すると共に室外熱交換器に該当する。

三方弁７０は、低圧冷媒通路２２の途中に配置されると共に、追加通路７２に接続される。三方弁７０は、空調制御装置５０から出力される制御信号により、非回収状態と回収状態とに切り替え可能に構成されている。非回収状態では、三方弁７０が、低圧冷媒通路２２の室外熱交換器２０側部分と第２減圧機構２５側部分を連通させる。回収状態では、三方弁７０が、低圧冷媒通路２２の第２減圧機構２５側部分を追加通路７２に連通させる。

換気熱回収熱交換器７１は、換気のために車室内から車室外へ内気を排出するための図示しない通路に配置される。冷媒は、換気熱回収熱交換器７１の入口から換気熱回収熱交換器７１内に流入し、換気熱回収熱交換器７１内を通った後、換気熱回収熱交換器７１の出口から換気熱回収熱交換器７１の外に流出する。換気熱回収熱交換器７１内を通る冷媒は、換気熱回収熱交換器７１を通過する内気と熱交換することで加熱される。

追加通路７２の一端は三方弁に接続され、他端は換気熱回収熱交換器７１の入口に接続される。追加通路７３の一端は換気熱回収熱交換器７１の出口に接続され、他端は室外熱交換器２０の冷媒出入口２０ａと四方弁１９の間の通路に接続される。

以下、本実施形態の作動について説明する。冷房モードおよび除湿暖房モードにおける作動は、空調制御装置５０が三方弁７０を非回収状態に切り替える以外は、第１実施形態と同じである。したがって、冷房モードおよび除湿暖房モードにおいては、換気熱回収熱交換器７１、追加通路７２、７３には、冷媒は流れない。

暖房モードにおける空調制御装置５０の制御内容は、三方弁７０の制御内容以外は、第１実施形態と同じである。暖房モードにおいて空調制御装置５０は、三方弁７０を非回収状態に切り替える場合と、回収状態に切り替える場合とがある。具体的には、空調制御装置５０は、所定の条件が満たされた場合に三方弁７０を回収状態に切り替え、それ以外の場合に三方弁７０を非回収状態に切り替える。所定の条件としては、例えば、内気温度が所定温度よりも高い場合等がある。

三方弁７０が非回収状態である場合のヒートポンプサイクル１０の作動は、第１実施形態と同じである。この場合、換気熱回収熱交換器７１、追加通路７２、７３には、冷媒は流れない。

三方弁７０が回収状態である場合、室外熱交換器２０と低圧冷媒通路２２の第２減圧機構２５側部分には冷媒が流れない。したがって、第２減圧機構２５で減圧された冷媒が四方弁１９に至るまでの流路が、第１実施形態と異なるが、他の冷媒流路は第１実施形態と同じである。

第２減圧機構２５で減圧された冷媒は三方弁７０から追加通路７２に入り、追加通路７２を通って換気熱回収熱交換器７１へ流入する。換気熱回収熱交換器７１へ流入した冷媒は、上述の通り、換気熱回収熱交換器７１を通過する内気と熱交換して吸熱して蒸発する。換気熱回収熱交換器７１から流出した冷媒は、追加通路７３および四方弁１９を通ってアキュムレータ３０に流入する。

このように、換気熱回収熱交換器７１は、暖房モード時に、車室内から換気のために排出される内気と冷媒を熱交換させている。つまり、暖房モード時に、換気熱回収熱交換器７１は、換気熱を利用して、冷媒を加熱している。本実施形態では、外気に加え、車室内から換気のために排出される内気も、熱媒体に対応する。

（第６実施形態）
次に、第６実施形態について、図１３を用いて説明する。本実施形態のヒートポンプサイクル１０は、第５実施形態のヒートポンプサイクル１０の構成に対して、追加通路７３を追加通路７４に置き換えたものである。追加通路７４の一端は換気熱回収熱交換器７１の出口に接続され、他端は、低圧冷媒通路２２における、室外熱交換器２０の冷媒出入口２０ｂと三方弁７０との間に、接続される。本実施形態では、換気熱回収熱交換器７１も室外熱交換器に該当する。

以下、本実施形態の作動について説明する。冷房モードおよび除湿暖房モードにおける作動は、第５実施形態と同じである。したがって、冷房モードおよび除湿暖房モードにおいては、換気熱回収熱交換器７１、追加通路７２、７４には、冷媒は流れない。

暖房モードにおける空調制御装置５０の制御内容は、三方弁７０の制御内容以外は、第５実施形態と同じである。暖房モードにおいて空調制御装置５０は、三方弁７０を回収状態に切り替える。

したがって、暖房モードにおいては、三方弁７０内において、追加通路７２および換気熱回収熱交換器７１を迂回する通路には、冷媒が流れない。したがって、第２減圧機構２５で減圧された冷媒が室外熱交換器２０に至るまでの流路が、第５実施形態と異なるが、他の冷媒流路は第５実施形態と同じである。第２減圧機構２５で減圧された冷媒は三方弁７０から追加通路７２に入り、追加通路７２を通って換気熱回収熱交換器７１へ流入する。換気熱回収熱交換器７１へ流入した冷媒は、上述の通り、換気熱回収熱交換器７１を通過する内気と熱交換して吸熱する。その結果、冷媒の一部が蒸発する。換気熱回収熱交換器７１から流出した冷媒は、追加通路７４および低圧冷媒通路２２の室外熱交換器２０側を通って室外熱交換器２０へ流入する。室外熱交換器２０へ流入した冷媒は、外気と熱交換して吸熱する。その結果、冷媒の残りの部分が蒸発する。室外熱交換器２０から流出した冷媒は、四方弁１９および低圧冷媒通路２３を通った後にアキュムレータ３０に流入する。

このように、本実施形態では、暖房モードにおいては、換気熱回収熱交換器７１および室外熱交換器２０が、冷媒の流れに沿ってこの順に直列に接続される。このように、換気熱回収熱交換器７１は、暖房モード時に、車室内から換気のために排出される内気と冷媒を熱交換させている。つまり、暖房モード時に、換気熱回収熱交換器７１は、換気熱を利用して、冷媒を加熱している。本実施形態では、外気に加え、車室内から換気のために排出される内気も、熱媒体に対応する。

（第７実施形態）
次に、第７実施形態について、図１４を用いて説明する。本実施形態のヒートポンプサイクル１０は、第６実施形態のヒートポンプサイクル１０の構成に対して、三方弁７０、追加通路７２、７４が廃され、三方弁７５、追加通路７６、７７が追加されている。本実施形態では、低圧冷媒通路２２の室外熱交換器２０側部分と第２減圧機構２５部分とは、第１実施形態と同様に繋がっている。本実施形態では、換気熱回収熱交換器７１も室外熱交換器に該当する。

三方弁７５は、四方弁１９と室外熱交換器２０の冷媒出入口２０ａとの間の通路（以下、通路７８という）の途中に配置されると共に、追加通路７６に接続される。三方弁７５は、空調制御装置５０から出力される制御信号により、非回収状態と回収状態とに切り替え可能に構成されている。非回収状態では、三方弁７５が、通路７８の室外熱交換器２０側部分と四方弁１９側部分を連通させる。回収状態では、三方弁７５が、通路７８の室外熱交換器２０側部分を追加通路７６に連通させる。

追加通路７６の一端は三方弁７５に接続され、他方は換気熱回収熱交換器７１の入口に接続される。追加通路７７の一端は換気熱回収熱交換器７１の出口に接続され、他方は通路７８の四方弁１９側部分に接続される。

以下、本実施形態の作動について説明する。冷房モードおよび除湿暖房モードにおける作動は、空調制御装置５０が三方弁７５を非回収状態に切り替える以外は、第１実施形態と同じである。したがって、冷房モードおよび除湿暖房モードにおいては、換気熱回収熱交換器７１、追加通路７６、７７には、冷媒は流れない。

暖房モードにおける空調制御装置５０の制御内容は、三方弁７５の制御内容以外は、第１実施形態と同じである。暖房モードにおいて空調制御装置５０は、三方弁７５を回収状態に切り替える。

この場合、室外熱交換器２０から流出した冷媒が四方弁１９に至るまでの流路が、第１実施形態と異なるが、他の冷媒流路は第１実施形態と同じである。具体的には、暖房モードにおいては、室外熱交換器２０に流入した冷媒は、外気と熱交換して吸熱する。その結果、冷媒の一部が蒸発する。室外熱交換器２０から流出した冷媒は三方弁７５から追加通路７６に入り、追加通路７６を通って換気熱回収熱交換器７１へ流入する。換気熱回収熱交換器７１へ流入した冷媒は、上述の通り、換気熱回収熱交換器７１を通過する内気と熱交換して吸熱する。その結果、冷媒の残りの一部が蒸発する。換気熱回収熱交換器７１から流出した冷媒は、通路７８の四方弁１９側部分を通って四方弁へ流入する。

このように、本実施形態では、暖房モードにおいては、室外熱交換器２０および換気熱回収熱交換器７１が、冷媒の流れに沿ってこの順に直列に接続される。

このように、換気熱回収熱交換器７１は、暖房モード時に、車室内から換気のために排出される内気と冷媒を熱交換させている。つまり、暖房モード時に、換気熱回収熱交換器７１は、換気熱を利用して、冷媒を加熱している。本実施形態では、外気に加え、車室内から換気のために排出される内気も、熱媒体に対応する。

（第８実施形態）
次に、第８実施形態について、図１５を用いて説明する。本実施形態のヒートポンプサイクル１０は、第５実施形態のヒートポンプサイクル１０に対して、三方弁７０が廃され、低圧冷媒通路２２に追加通路７２が接続され、追加通路７２の途中に流量制御弁７９が追加されている。本実施形態では、低圧冷媒通路２２の室外熱交換器２０側部分と第２減圧機構２５部分とは、第１実施形態と同様に繋がっている。本実施形態では、換気熱回収熱交換器７１も室外熱交換器に該当する。

流量制御弁７９は、空調制御装置５０から出力される制御信号によって制御される電動弁であり、電気式膨張弁でもある。流量制御弁７９は、追加通路７２の流量調整のために用いられる。

以下、本実施形態の作動について説明する。冷房モードおよび除湿暖房モードにおける作動は、空調制御装置５０が流量制御弁７９を全閉状態に制御する以外は、第１実施形態と同じである。したがって、冷房モードおよび除湿暖房モードにおいては、換気熱回収熱交換器７１、追加通路７３には、冷媒は流れない。

暖房モードにおける空調制御装置５０の制御内容は、流量制御弁７９を全閉でない所定開度に制御する以外は、第１実施形態と同じである。空調制御装置５０は、この所定開度を、種々の条件に基づいて変化させる。例えば、内気温度が高い程、この所定開度を大きくしてもよい。この所定開度が変化すると、換気熱回収熱交換器７１に流れる冷媒の流量と、室外熱交換器２０を流れる冷媒の流量との比が変化する。

この場合、第２減圧機構２５で減圧された冷媒が四方弁１９に至るまでの流路が、第１実施形態と異なるが、他の冷媒流路は第１実施形態と同じである。第２減圧機構２５で減圧された冷媒は低圧冷媒通路２２と追加通路７２の両方に流れ込む。追加通路７２に入った冷媒は、追加通路７２および流量制御弁７９を通って換気熱回収熱交換器７１へ流入する。換気熱回収熱交換器７１へ流入した冷媒は、上述の通り、換気熱回収熱交換器７１を通過する内気と熱交換して吸熱して蒸発する。換気熱回収熱交換器７１から流出した冷媒は、追加通路７３および四方弁１９を通ってアキュムレータ３０に流入する。

一方、低圧冷媒通路２２に入った冷媒は、室外熱交換器２０へ流入する。室外熱交換器２０へ流入した冷媒は、外気と熱交換して吸熱して蒸発する。室外熱交換器２０から流出した冷媒は、四方弁１９を通ってアキュムレータ３０に流入する。

このように、本実施形態では、暖房モードにおいては、室外熱交換器２０および換気熱回収熱交換器７１が、並列に接続される。そして、室外熱交換器２０および換気熱回収熱交換器７１の両方で、冷媒が加熱されて蒸発する。

このように、換気熱回収熱交換器７１は、暖房モード時に、車室内から換気のために排出される内気と冷媒を熱交換させている。つまり、暖房モード時に、換気熱回収熱交換器７１は、換気熱を利用して、冷媒を加熱している。本実施形態では、外気に加え、車室内から換気のために排出される内気も、熱媒体に対応する。

（他の実施形態）
以上、実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されるものではなく、適宜変更が可能である。例えば、以下のように種々変形可能である。

（１）上述の実施形態では、ヒートポンプサイクル１０を車両用空調装置に適用する例を説明したが、ヒートポンプサイクル１０の適用はこれに限定されない。例えば、ヒートポンプサイクル１０は、車両用に限定されることなく、定置型空調装置、冷温保存庫、液体加熱冷却装置等に適用してもよい。

（２）上述の各実施形態では、ヒートポンプサイクル１０として、第１運転モードを構成する暖房モード、第２運転モードを構成する冷房モードおよび除湿暖房モードといった運転モードを切替可能な例について説明したが、これに限定されない。ヒートポンプサイクル１０は、暖房モードだけを実現可能に構成されていてもよい。

（３）上述の各実施形態では、圧縮機１１として、低段側圧縮部および高段側圧縮部を有するものを用いる例について説明したが、これに限定されない。例えば、圧縮機１１としては、圧縮室を低段用と高段用に区分けして１つの圧縮部で二段に昇圧するコンパウンド型の圧縮機を用いてもよい。

（４）上述の実施形態では、気液分離器１４として遠心分離方式を採用する例を説明したが、これに限定されない。気液分離器１４としては、例えば、気液二相状態の冷媒を衝突板に衝突させることによって減速させ、密度の高い液相冷媒を下方側へ落下させることによって気液分離する重力落下方式のものを採用してもよい。

（５）上述の各実施形態では、第１〜第３減圧機構１３、２５、２９として、電気式の可変絞り機構を採用する例について説明したが、これに限定されない。第１〜第３減圧機構１３、２５、２９としては、例えば、固定絞り、固定絞りをバイパス通路、バイパス通路を開閉する開閉機構で構成される減圧機構を採用してもよい。

（６）上述の各実施形態では、室内蒸発器２６に流入する空気（すなわち熱交換対象流体かつ相手流体）の温度を温度センサ４６が検出する。しかし、空調制御装置５０は、外気モード時には、外気センサにより検出された外気温を室内蒸発器２６に流入する空気の温度とし、内気モード時には、内気センサにより検出された内気温を室内蒸発器２６に流入する空気の温度としてもよい。

（７）上記第１〜第８実施形態においては、室内凝縮器１２が第１利用側熱交換器として機能する。また、上記第１、第２、第４〜第８実施形態においては、室内蒸発器２６が第２利用側熱交換器として機能し、上記第３実施形態では、凝縮器２８が第２利用側熱交換器として機能している。したがって、これら第１〜第８実施形態においては、第２利用側熱交換器は第１利用側熱交換器よりも熱交換対象流体の流れ方向の上流側に配置されている。また、上記第１〜第８実施形態においては、熱交換流体と相手流体とは同じ送風空気である。

しかし、必ずしもこのようになっておらずともよい。例えば、第２利用側熱交換器は、室内空調ユニット４０の外部等、第１利用側熱交換器よりも熱交換対象流体の流れ方向の上流側でない場所に配置されていてもよい。第２利用側熱交換器は、暖房時に第２利用側熱交換器および冷媒を冷やせる場所ならどこに配置されていてもよい。この場合、熱交換流体が送風空気であり、相手流体は送風空気でない場合もある。

このようになっていても、室外熱交換器２０に流入する冷媒のエンタルピを減少させることができる。したがって、室外熱交換器２０における吸熱量が増加することで、熱交換対象流体に対する冷媒の放熱量を増加させることができる。

（８）上記第４実施形態において、エンジン５９を走行用電動モータに置き換えてもよい。この場合、室外熱交換器２０は、暖房モードにおいて、走行用電動モータを冷却する冷却水によって加熱された空気と冷媒を熱交換させている。

（９）上記第４実施形態では、暖房モードにおいては、冷房モード時および除湿暖房モード時とは逆方向に上述の室外ファンを回転させる。これにより、外気がまずラジエータ６２を通って加熱され、その後に室外熱交換器２０を通って冷却される。しかし、暖房モードにおいては、上述の室外ファンを逆回転させず停止させてもよい。その場合、暖房モードにおいては、上述の室外ファンとは別の追加室外ファンを作動させることで、同等の効果を実現させてもよい。

（１０）上記第８実施形態においては、暖房モードにおいて、換気熱回収熱交換器７１を通る冷媒の流量を調整せず固定するなら、流量制御弁７９の代わりに電磁弁を用いてもよい。

（１１）上記第５〜第８実施形態の換気熱回収熱交換器７１は、排気熱回収熱交換器に置き換えられてもよい。この場合、排気熱回収熱交換器は室外熱交換器に該当する。

排気熱回収熱交換器は、エンジン５９の排気を排出するための図示しない通路に配置される。冷媒は、排気熱回収熱交換器の入口から排気熱回収熱交換器内に流入し、排気熱回収熱交換器内を通った後、排気熱回収熱交換器の出口から排気熱回収熱交換器の外に流出する。排気熱回収熱交換器内を通る冷媒は、排気熱回収熱交換器を通過するエンジン５９の排気と熱交換することで加熱される。

このようになっていれば、排気熱回収熱交換器は、暖房モード時に、エンジン５９の排気と冷媒を熱交換させている。つまり、暖房モード時に、排気熱回収熱交換器は、排気熱を利用して、冷媒を加熱している。この例では、外気に加え、エンジン５９の排気も、熱媒体に対応する。

更には、室外熱交換器２０が冷媒と熱交換させる熱媒体としては、これらのような空気のみならず、水等の液体であってもよい。

（１２）上述の各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

（１３）上述の各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されない。

Claims (4)

1. 吸入ポート（１１ａ）から吸入した低圧冷媒を圧縮して吐出ポート（１１ｃ）から高圧冷媒を吐出するとともに、サイクル内の中間圧冷媒を流入させて圧縮過程の冷媒に合流させる中間圧ポート（１１ｂ）を有する圧縮機（１１）と、
   前記吐出ポートから吐出された高圧冷媒と熱交換対象流体とを熱交換させて、前記熱交換対象流体を加熱する第１利用側熱交換器（１２）と、
   前記第１利用側熱交換器（１２）から流出した高圧冷媒を中間圧冷媒となるまで減圧させる第１減圧部（１３）と、
   前記第１減圧部を通過した冷媒の気液を分離し、分離された気相冷媒を前記中間圧ポート側へ流出させる気液分離部（１４）と、
   前記気液分離部にて分離された液相冷媒を低圧冷媒となるまで減圧させる第２減圧部（２５、２９）と、
   前記第２減圧部を通過した冷媒を熱媒体と熱交換させて、前記吸入ポート側へ流出させる追加熱交換器（２０、７１）と、
   前記気液分離部にて分離された液相冷媒と相手流体とを熱交換させて、前記第２減圧部側へ流出させる第２利用側熱交換器（２６、２８）と、
   前記サイクル内の冷媒流路を、前記気液分離部にて分離された液相冷媒が、前記第２利用側熱交換器、前記第２減圧部、前記追加熱交換器、前記圧縮機の順に流れる第１の冷媒流路、および、前記気液分離部にて分離された液相冷媒が、前記追加熱交換器、前記第２減圧部、前記第２利用側熱交換器、前記圧縮機の順に流れる第２の冷媒流路に切り替える冷媒流路切替部（１９）と、
   前記冷媒流路切替部を制御して、室内を冷房する冷房モード、および室内を暖房する暖房モードを切り替えるモード切替部（５０ａ）と、を備え、
   前記モード切替部は、
   前記暖房モード時に前記第２利用側熱交換器が放熱器として機能するように、前記サイクル内の冷媒流路を前記第１の冷媒流路に切り替え、
   前記冷房モード時に前記第２利用側熱交換器が吸熱器として機能するように、前記サイクル内の冷媒流路を前記第２の冷媒流路に切り替えるヒートポンプサイクル。
2. 前記サイクル内の冷媒流路を、前記第２利用側熱交換器へ冷媒を流す中間熱交換流路（２４ａ）、および前記第２利用側熱交換器を迂回して冷媒を流す中間バイパス流路（２４ｂ）に切り替える中間流路切替部（３５）を備えた請求項１に記載のヒートポンプサイクル。
3. 前記中間流路切替部を制御する流路制御部（５０）と、
   前記気液分離部から前記第２利用側熱交換器に流入する液相冷媒の温度を検出する冷媒温度検出部（２７）と、
   前記第２利用側熱交換器に流入する前記相手流体の温度を検出する流体温度検出部（４６）と、
   前記流体温度検出部にて検出された前記相手流体の温度および前記冷媒温度検出部にて検出された前記液相冷媒の温度に基づき、前記第２利用側熱交換器に流入する前記相手流体の温度が、前記気液分離部から前記第２利用側熱交換器に流入する液相冷媒の温度以上であるか否かを判定する温度判定部（Ｓ２００）と、を備え、
   前記流路制御部は、
   前記温度判定部にて、前記第２利用側熱交換器に流入する前記相手流体の温度が、前記気液分離部から前記第２利用側熱交換器に流入する液相冷媒の温度未満であると判定された場合、前記サイクル内の冷媒流路が前記中間熱交換流路となるように前記中間流路切替部を制御する請求項２に記載のヒートポンプサイクル。
4. 前記流路制御部は、
   前記温度判定部にて、前記第２利用側熱交換器に流入する前記相手流体の温度が、前記気液分離部から前記第２利用側熱交換器に流入する液相冷媒の温度以上であると判定された場合、前記サイクル内の冷媒流路が前記中間バイパス流路となるように前記中間流路切替部を制御する請求項３に記載のヒートポンプサイクル。

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