JP6669033B2 - エジェクタ式冷凍サイクル - Google Patents

Description

本発明は、エジェクタを備えるエジェクタ式冷凍サイクルに関する。

従来、特許文献１に、冷媒減圧装置としてエジェクタを備える蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置であるエジェクタ式冷凍サイクルが開示されている。特許文献１のエジェクタ式冷凍サイクルは、空調装置に適用されている。さらに、特許文献１のエジェクタ式冷凍サイクルは、空調対象空間を暖房する暖房モード時に、通常運転と高加熱能力運転とを切り替え可能に構成されている。

そして、暖房モードの通常運転では、サイクルが高い成績係数（ＣＯＰ）を発揮できるようにサイクル構成機器の作動を制御している。具体的には、暖房モードの通常運転では、エジェクタのノズル部へ流入する冷媒が、目標過冷却度の液相冷媒となるように、ノズル部の上流側に配置された冷媒流量調整弁の作動を制御している。この目標過冷却度は、ＣＯＰが極大値に近づくように設定されている。

一方、暖房モードの高加熱能力運転では、ＣＯＰの向上に優先して、空調対象空間へ送風される送風空気の加熱能力（すなわち、暖房能力）を向上させるようにサイクル構成機器の作動を制御している。具体的には、暖房モードの高加熱能力運転では、エジェクタのノズル部へ流入する冷媒が、目標乾き度の気液二相冷媒となるように、冷媒流量調整弁の作動を制御している。

この目標乾き度は、圧縮機吐出冷媒を熱源として送風空気を加熱する室内凝縮器における送風空気の加熱能力が極大値に近づくように、０．５〜０．８といった比較的高い値に設定されている。

特開２０１４−２０６３６２号公報

ところで、特許文献１の暖房モードの通常運転では、ＣＯＰを向上させるためにエジェクタのノズル部へ流入する冷媒を過冷却液相冷媒に調整している。このため、通常運転では、エジェクタのノズル部へ流入する冷媒を気液二相冷媒に調整する高加熱能力運転よりも加熱能力を向上させにくい。同様に、特許文献１の暖房モードの高加熱能力運転では、通常運転よりもＣＯＰを向上させにくい。

つまり、特許文献１のエジェクタ式冷凍サイクルでは、暖房モード時に、ＣＯＰの向上と加熱能力の向上との両立を図ることが難しい。

本発明は、上記点に鑑み、熱交換対象流体を加熱する際のサイクルの成績係数の向上と加熱能力の向上とを両立可能なエジェクタ式冷凍サイクルを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１）と、圧縮機から吐出された冷媒を熱源として、熱交換対象流体を加熱する加熱用熱
交換器（１２）と、加熱用熱交換器から流出した冷媒を減圧させるノズル部（１５ａ）から噴射された噴射冷媒の吸引作用によって冷媒吸引口（１５ｃ）から冷媒を吸引し、噴射冷媒と冷媒吸引口から吸引された吸引冷媒とを混合させて昇圧させる昇圧部（１５ｄ）を有するエジェクタ（１５）と、エジェクタから流出した冷媒の気液を分離する気液分離部（１９）と、気液分離部から流出した液相冷媒と熱媒体とを熱交換させる補助加熱用熱交換器（２０）と、補助加熱用熱交換器から流出した冷媒を減圧させる加熱側減圧装置（１４ｃ）と、冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器（１８）と、を備え、
熱交換対象流体を加熱する加熱モード時には、補助加熱用熱交換器にて冷媒の有する熱を熱媒体に放熱させ、加熱側減圧装置にて減圧された冷媒を室外熱交換器へ流入させ、室外熱交換器から流出した冷媒を冷媒吸引口から吸引させ、さらに、気液分離部にて分離された気相冷媒を圧縮機に吸入させる冷媒回路になっており、
熱交換対象流体は、空調対象空間へ送風される送風空気であり、熱媒体は、空調対象空間の外部の外気であり、加熱用熱交換器では、加熱モード時に、補助加熱用熱交換器にて加熱された外気を送風空気として加熱するエジェクタ式冷凍サイクルである。

これによれば、加熱モード時に、エジェクタ（１５）のノズル部（１５ａ）へ流入する冷媒を、比較的乾き度の高い気液二相冷媒とすることで、熱交換対象流体の加熱能力（Ｑ）を向上させることができる。

さらに、このような運転条件では、後述する実施形態に説明するように、エジェクタ（１５）の昇圧部（１５ｄ）の昇圧能力を向上させて、気液分離部（１９）へ流入する冷媒の温度を熱媒体よりも高い温度とすることができる。従って、補助加熱用熱交換器（２０）にて、気液分離部（１９）から流出した液相冷媒の有する熱を熱媒体に放熱させることができ、気液分離部（１９）から流出した液相冷媒を過冷却することができる。

そして、過冷却された液相冷媒を加熱側減圧装置（１４ｃ）を介して、室外熱交換器（１８）へ流入させることで、室外熱交換器（１８）にて冷媒が外気から吸熱する吸熱量を増大させることができる。その結果、サイクルの成績係数（ＣＯＰ）を向上させることができる。

すなわち、請求項１に記載の発明によれば、熱交換対象流体を加熱する際のサイクルの成績係数（ＣＯＰ）の向上と熱交換対象流体の加熱能力（Ｑ）の向上とを両立可能なエジェクタ式冷凍サイクルを提供することができる。

また、上述したＣＯＰの向上と加熱能力の向上との両立を図るために、エジェクタ（１５）のノズル部（１５ａ）へ流入する冷媒の乾き度（ｘ）を調整する乾き度調整装置（１４ｂ）を備えていてもよい。そして、加熱モード時に、乾き度調整装置（１４ｂ）が、気液分離部（１９）内の冷媒の温度が熱媒体の温度よりも高くなるように乾き度（ｘ）を調整するようになっていてもよい。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

第１実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルの冷房モード時および直列除湿暖房モード時の冷媒回路を示す全体構成図である。 第１実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルの並列除湿暖房モード時の冷媒回路を示す全体構成図である。 第１実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルの暖房モード時の冷媒回路を示す全体構成図である。 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実施形態の各運転モードにおける各機器の作動状態を示す図表である。 第１実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルの暖房モード時の冷媒の状態を示すモリエル線図である。 エジェクタのノズル部へ流入する冷媒の乾き度を変化させた際の加熱能力の比の変化を示すグラフである。 エジェクタのノズル部へ流入する冷媒の乾き度を変化させた際のＣＯＰの変化を示すグラフである。 第２実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルの全体構成図である。 第３実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルの全体構成図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態のうち、第１実施形態および第３実施形態が本発明の実施形態であり、第２実施形態は、参考例として示す形態である。
（第１実施形態）
図１〜図８を用いて、本発明の第１実施形態について説明する。本実施形態では、本発明に係るエジェクタ式冷凍サイクル１０を、車両走行用の駆動力を走行用電動モータから得る電気自動車に搭載される車両用空調装置１に適用している。エジェクタ式冷凍サイクル１０は、車両用空調装置１において、空調対象空間である車室内へ送風される送風空気を加熱あるいは冷却する機能を果たす。従って、エジェクタ式冷凍サイクル１０における熱交換対象流体は送風空気である。

エジェクタ式冷凍サイクル１０は、図１〜図３に示すように、冷房モードの冷媒回路（図１参照）、直列除湿暖房モードの冷媒回路（図１参照）、並列除湿暖房モードの冷媒回路（図２参照）、暖房モードの冷媒回路（図３参照）を切替可能に構成されている。

冷房モードは、送風空気を冷却して車室内を冷房する運転モードである。直列除湿暖房モードは、冷却して除湿された送風空気を再加熱して車室内の除湿暖房を行う運転モードである。並列除湿暖房モードは、直列除湿暖房モードよりも高い加熱能力で送風空気を再加熱して車室内の除湿暖房を行う運転モードである。さらに、暖房モードは、送風空気を加熱して車室内を暖房する運転モードである。

なお、図１〜図３では、それぞれの運転モードにおける冷媒の流れを実線矢印で示している。また、エジェクタ式冷凍サイクル１０における加熱能力Ｑとは、後述する室内凝縮器１２の出口側冷媒のエンタルピから入口側冷媒のエンタルピを減算したエンタルピ差ΔＨと、室内凝縮器１２を流通する冷媒流量Ｇｎとの積算値等を用いて定義することができる。

また、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０では、冷媒として、ＨＦＣ系冷媒（具体的には、Ｒ１３４ａ）を採用しており、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成している。この冷媒には、圧縮機１１を潤滑するための冷凍機油が混入されており、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。

エジェクタ式冷凍サイクル１０の構成機器のうち、圧縮機１１は、車両ボンネット内に配置され、エジェクタ式冷凍サイクル１０において冷媒を吸入し、圧縮して吐出するものである。本実施形態では、圧縮機１１として、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を採用している。圧縮機１１は、後述する空調制御装置４０から出力される制御信号によって、その作動（回転数）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、後述する室内空調ユニット３０において送風空気の空気通路を形成するケーシング３１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後述する室内蒸発器２３通過後の送風空気とを熱交換させて、高圧冷媒を熱源として送風空気を加熱する加熱用熱交換器である。室内空調ユニット３０の詳細については後述する。

室内凝縮器１２の冷媒出口には、第１三方継手１３ａの１つの流入出口側が接続されている。さらに、エジェクタ式冷凍サイクル１０では、後述するように、第２〜第７三方継手１３ｂ〜１３ｇを備えている。第２〜第７三方継手１３ｂ〜１３ｇの基本的構成は、第１三方継手１３ａと同様である。

これらの三方継手のうち、例えば、並列除湿暖房モード時の第１三方継手１３ａでは、３つの流入出口のうち１つが流入口として用いられ、残りの２つが流出口として用いられる。従って、並列除湿暖房モード時の第１三方継手１３ａは、流入口から流入した冷媒の流れを分岐する分岐部としての機能を果たす。

また、例えば、並列除湿暖房モード時の第７三方継手１３ｇでは、３つの流入出口のうち２つが流入口として用いられ、残りの１つが流出口として用いられる。従って、並列除湿暖房モード時の第７三方継手１３ｇ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しての機能を果たす。

第１三方継手１３ａの一方の流出口には、第２三方継手１３ｂの１つの流入口側が接続されている。第１三方継手１３ａの他方の流出口には、第６三方継手１３ｆの１つの流入口側が接続されている。第１三方継手１３ａの他方の流出口側と第６三方継手１３ｆの１つの流入口側とを接続する冷媒通路には、第１開閉弁１７ａが配置されている。

第１開閉弁１７ａは、冷媒通路を開閉する電磁弁である。さらに、エジェクタ式冷凍サイクル１０では、後述するように、第２〜第５開閉弁１７ｂ〜１７ｅを備えている。第２〜第５開閉弁１７ｂ〜１７ｅの基本的構成は、第１開閉弁１７ａと同様である。

第１〜第５開閉弁１７ａ〜１７ｅは、冷媒通路を開閉することで、上述した各運転モードの冷媒回路を切り替えることができる。従って、第１〜第５開閉弁１７ａ〜１７ｅは、冷媒回路切替装置としての機能を果たす。第１〜第５開閉弁１７ａ〜１７ｅは、空調制御装置４０から出力される制御電圧によって、その作動が制御される。

第２三方継手１３ｂの一方の流出口には、第３三方継手１３ｃの１つの流入出口側が接続されている。第２三方継手１３ｂの一方の流出口側と第３三方継手１３ｃの１つの流入出口側とを接続する冷媒通路には、第１流量調整弁１４ａが配置されている。

また、第２三方継手１３ｂの他方の流出口には、後述するエジェクタ１５のノズル部１５ａの入口側が接続されている。第２三方継手１３ｂの他方の流出口側とエジェクタ１５のノズル部１５ａの入口側とを接続する冷媒通路には、第２流量調整弁１４ｂが配置されている。

第１、第２流量調整弁１４ａ、１４ｂは、いずれも冷媒通路の開度を変化させる弁体と、この弁体の開度を変化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）を有して構成される電気式の可変絞り機構である。第１流量調整弁１４ａは、少なくとも直列除湿暖房モード時に、後述する室外熱交換器１８へ流入する冷媒流量を調整するとともに、冷媒を減圧させる膨張弁としての機能を果たす。

第２流量調整弁１４ｂは、少なくとも並列除湿暖房モード時および暖房モード時に、エジェクタ１５のノズル部１５ａへ流入する冷媒流量を調整するとともに、ノズル部１５ａへ流入する冷媒を減圧させる機能を果たす。このため、第２流量調整弁１４ｂは、ノズル部１５ａへ流入する冷媒の乾き度ｘを調整する乾き度調整装置としての機能を果たす。

さらに、エジェクタ式冷凍サイクル１０では、後述するように、第３、第４流量調整弁１４ｃ、１４ｄを備えている。第３、第４流量調整弁１４ｃ、１４ｄの基本的構成は、第１、第２流量調整弁１４ａ、１４ｂと同様である。

これらの第１〜第４流量調整弁１４ａ〜１４ｄ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。

そして、この全開機能および全閉機能によって、第１〜第４流量調整弁１４ａ〜１４ｄは、上述した各運転モードの冷媒回路を切り替えることができる。従って、第１〜第４流量調整弁１４ａ〜１４ｄは、第１〜第５開閉弁１７ａ〜１７ｅとともに、冷媒回路切替装置としての機能を兼ね備えている。第１〜第４流量調整弁１４ａ〜１４ｄは、空調制御装置４０から出力される制御信号（制御パルス）によって、その作動が制御される。

第３三方継手１３ｃの別の流入出口には、室外熱交換器１８の一方の冷媒出入口側が接続されている。第３三方継手１３ｃのさらに別の流入出口には、エジェクタ１５の冷媒吸引口１５ｃ側が接続されている。第３三方継手１３ｃのさらに別の流入出口とエジェクタ１５の冷媒吸引口１５ｃとを接続する冷媒通路には、この冷媒通路を開閉する第２開閉弁１７ｂが配置されている。

エジェクタ１５は、少なくとも並列除湿暖房モード時および暖房モード時に、室内凝縮器１２から流出した冷媒を減圧させる減圧装置としての機能を果たす。さらに、エジェクタ１５は、高速度で噴射される噴射冷媒の吸引作用によって、室外熱交換器１８から流出した冷媒を吸引して輸送する冷媒輸送装置としての機能を果たす。

より具体的には、エジェクタ１５は、ノズル部１５ａおよびボデー部１５ｂを有している。ノズル部１５ａは、冷媒の流れ方向に向かって徐々に先細る形状の金属製（本実施形態では、ステンレス製）の略円筒状部材で形成されている。そして、内部に形成された冷媒通路にて冷媒を等エントロピ的に減圧させるものである。

ノズル部１５ａの内部に形成された冷媒通路には、通路断面積が最も縮小した喉部（最小通路面積部）が形成され、さらに、この喉部から冷媒を噴射する冷媒噴射口へ向かうに伴って冷媒通路面積が拡大する末広部が形成されている。つまり、ノズル部１５ａは、ラバールノズルとして構成されている。

さらに、本実施形態では、ノズル部１５ａとして、エジェクタ式冷凍サイクル１０の通常作動時に、冷媒噴射口から噴射される噴射冷媒の流速が音速以上となるように設定されたものが採用されている。もちろん、ノズル部１５ａを先細ノズルで構成してもよい。

ボデー部１５ｂは、金属製（本実施形態では、アルミニウム合金製）の円筒状部材で形成されており、内部にノズル部１５ａを支持固定する固定部材として機能するとともに、エジェクタ１５の外殻を形成するものである。より具体的には、ノズル部１５ａは、ボデー部１５ｂの長手方向一端側の内部に収容されるように圧入にて固定されている。従って、ノズル部１５ａとボデー部１５ｂとの固定部（圧入部）から冷媒が漏れることはない。

また、ボデー部１５ｂの外周面のうち、ノズル部１５ａの外周側に対応する部位には、その内外を貫通してノズル部１５ａの冷媒噴射口と連通するように設けられた冷媒吸引口１５ｃが形成されている。この冷媒吸引口１５ｃは、ノズル部１５ａから噴射される噴射冷媒の吸引作用によって、室外熱交換器１８一方の冷媒出入口から流出した冷媒をエジェクタ１５の内部へ吸引する貫通穴である。

さらに、ボデー部１５ｂの内部には、冷媒吸引口１５ｃから吸引された吸引冷媒をノズル部１５ａの冷媒噴射口側へ導く吸引通路、および吸引通路を介してエジェクタ１５の内部へ流入した吸引冷媒と噴射冷媒とを混合させて昇圧させる昇圧部であるディフューザ部１５ｄが形成されている。

ディフューザ部１５ｄは、吸引通路の出口に連続するように配置されて、冷媒通路面積が徐々に拡大するように形成されている。これにより、噴射冷媒と吸引冷媒とを混合させながら、その流速を減速させて噴射冷媒と吸引冷媒との混合冷媒の圧力を上昇させる機能、すなわち、混合冷媒の速度エネルギを圧力エネルギに変換する機能を果たす。

ディフューザ部１５ｄの冷媒流出口には、アキュムレータ１９の入口側が接続されている。アキュムレータ１９は、エジェクタ１５のディフューザ部１５ｄから流出した冷媒の気液を分離して、サイクルの余剰冷媒を蓄える気液分離部である。アキュムレータ１９には、分離された気相冷媒を流出させるための気相冷媒流出口と、分離された液相冷媒を流出させるための２つの液相冷媒流入出口が設けられている。

アキュムレータ１９の気相冷媒流出口には、第７三方継手１３ｇの一方の流入口側が接続されている。アキュムレータ１９の気相冷媒流出口側と第７三方継手１３ｇの一方の流入口側とを接続する冷媒通路には、この冷媒通路を開閉する第４開閉弁１７ｄが配置されている。

アキュムレータ１９の一方の液相冷媒流入出口には、第４三方継手１３ｄの１つの流入出口が接続されている。アキュムレータ１９の一方の液相冷媒流入出口側と第４三方継手１３ｄの１つの流入出口側とを接続する冷媒通路には、この冷媒通路を開閉する第３開閉弁１７ｃが配置されている。第４三方継手１３ｄの別の流入出口には、室外熱交換器１８の他方の冷媒出入口側が接続されている。

室外熱交換器１８は、車両ボンネット内に配置されて、その内部を流通する冷媒と図示しない送風ファン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、冷房モードでは、高圧冷媒を放熱させる放熱器として機能する。さらに、室外熱交換器１８は、並列除湿暖房モードおよび暖房モードでは、冷媒を蒸発させる蒸発器として機能する。

アキュムレータ１９の他方の液相冷媒流入出口には、補助加熱用熱交換器２０の冷媒入口側が接続されている。補助加熱用熱交換器２０は、車両ボンネット内に配置されて、少なくとも暖房モード時に、アキュムレータ１９から流出した液相冷媒と図示しない補助送風ファンから送風された外気とを熱交換させて、冷媒の有する熱を外気に放熱させる熱交換器である。従って、本実施形態における熱媒体は外気である。

また、送風ファンおよび補助送風ファンは、いずれも空調制御装置４０から出力される制御電圧によって回転数（送風空気量）が制御される電動送風機である。

さらに、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０は、補助加熱用熱交換器２０通過後の外気を車室外へ放出する外部放出装置２１を備えている。外部放出装置２１は、ダクト２１ａおよび外部放出ドア２１ｂを有している。

ダクト２１ａは、補助加熱用熱交換器２０を通過した外気を後述する室内空調ユニット３０の内外気切替装置３３の外気導入口へ導く導入用通風路と、再び車室外（すなわち、空調対象空間の外部）へ放出させる放出用通風路とを形成するものである。外部放出ドア２１ｂは、ダクト２１ａの内部に配置されて、導入用通風路と放出用通風路とを切り替えるものである。

外部放出ドア２１ｂは、外部放出ドア用の電動アクチュエータによって駆動され、この電動アクチュエータは、空調制御装置４０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。

補助加熱用熱交換器２０の冷媒出口には、第５三方継手１３ｅの流入口側が接続されている。第５三方継手１３ｅの１つの流出口には、前述した室外熱交換器１８に接続された第４三方継手１３ｄの１つの流入出口側が接続されている。第５三方継手１３ｅの１つの流出口側と第４三方継手１３ｄの１つの流入出口側とを接続する冷媒通路には、第３流量調整弁１４ｃが配置されている。

第３流量調整弁１４ｃは、少なくとも並列除湿暖房モード時および暖房モード時に、補助加熱用熱交換器２０から流出した冷媒を減圧させる加熱側減圧装置としての機能を果たす。

第５三方継手１３ｅの別の流出口には、前述した第１三方継手１３ａに接続された第６三方継手１３ｆの別の流入口側が接続されている。第５三方継手１３ｅの別の流出口側と第６三方継手１３ｆの別の流入口側とを接続する冷媒通路には、第５開閉弁１７ｅが配置されている。

第６三方継手１３ｆの流出口には、室内蒸発器２３の冷媒入口側が接続されている。第６三方継手１３ｆの流出口側と室内蒸発器２３の冷媒入口側とを接続する冷媒通路には、第４流量調整弁１４ｄが配置されている。

室内蒸発器２３は、室内空調ユニット３０のケーシング３１内であって、前述した室内凝縮器１２よりも空気流れ上流側に配置されている。室内蒸発器２３は、第４流量調整弁１４ｄにて減圧された低圧冷媒を室内凝縮器１２通過前の送風空気とを熱交換させて蒸発させ、吸熱作用を発揮させることによって送風空気を冷却する冷却用熱交換器である。

従って、第４流量調整弁１４ｄは、冷房モード時、直列除湿暖房モード時、および並列除湿暖房モード時に、補助加熱用熱交換器２０から流出した冷媒を減圧させる冷却側減圧装置である。

室内蒸発器２３の冷媒出口には、前述したアキュムレータ１９の気相冷媒流出口に接続された第７三方継手１３ｇの他方の流入口側が接続されている。第７三方継手１３ｇの流出口には、圧縮機１１の吸入口側が接続されている。

次に、室内空調ユニット３０について説明する。室内空調ユニット３０は、エジェクタ式冷凍サイクル１０によって温度調整された送風空気を車室内へ吹き出すためのもので、車室内最前部の計器盤（インストルメントパネル）の内側（車室内）に配置されている。室内空調ユニット３０は、その外殻を形成するケーシング３１内に送風機３２、室内蒸発器２３、室内凝縮器１２、およびエアミックスドア３４等を収容して構成されている。

ケーシング３１は、車室内に送風される送風空気の空気通路を形成するもので、ある程度の弾性を有し、強度的にも優れた樹脂（例えば、ポリプロピレン）にて成形されている。ケーシング３１内の送風空気流れ最上流側には、ケーシング３１内へ内気（車室内空気）および外気（車室外空気）を導入する内外気切替装置３３が配置されている。

内外気切替装置３３は、ケーシング３１内へ内気を導入させる内気導入口および外気を導入させる外気導入口の開口面積を、内外気切替ドアによって連続的に調整して、内気の風量と外気の風量との風量割合を連続的に変化させるものである。内外気切替ドアは、内外気切替ドア用の電動アクチュエータによって駆動され、この電動アクチュエータは、空調制御装置４０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。

ここで、本実施形態の内外気切替装置３３の外気導入口から導入される外気は、車室外の大気であれば、補助加熱用熱交換器２０にて加熱されて、ダクト２１ａの導入用通風路を介して外気導入口へ導かれた外気も含まれる。

内外気切替装置３３の送風空気流れ下流側には、内外気切替装置３３を介して吸入した空気を車室内へ向けて送風する送風機（ブロワ）３２が配置されている。この送風機３２は、遠心多翼ファン（シロッコファン）を電動モータにて駆動する電動送風機であって、空調制御装置４０から出力される制御電圧によって回転数（送風量）が制御される。

送風機３２の送風空気流れ下流側には、室内蒸発器２３および室内凝縮器１２が、この順に配置されている。つまり、室内蒸発器２３は、室内凝縮器１２よりも送風空気流れ上流側に配置されている。さらに、室内蒸発器２３の空気流れ下流側であって、かつ、室内凝縮器１２の送風空気流れ上流側には、室内蒸発器２３通過後の送風空気のうち、室内凝縮器１２を通過させる風量割合を調整するエアミックスドア３４が配置されている。

また、室内凝縮器１２の空気流れ下流側には、室内凝縮器１２にて冷媒と熱交換して加熱された送風空気と室内凝縮器１２を迂回して加熱されていない送風空気とを混合させる混合空間３５が設けられている。さらに、ケーシング３１の送風空気流れ最下流部には、混合空間３５にて混合された送風空気（空調風）を、空調対象空間である車室内へ吹き出す開口穴が設けられている。

具体的には、この開口穴としては、フェイス開口穴、フット開口穴、およ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。

これらのフェイス開口穴、フット開口穴、およびデフロスタ開口穴は、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（いずれも図示せず）に接続されている。

従って、エアミックスドア３４が、室内凝縮器１２を通過させる風量と室内凝縮器１２を迂回させる風量との風量割合を調整することによって、混合空間にて混合される空調風の温度が調整される。これにより、各吹出口から車室内へ吹き出される送風空気（空調風）の温度が調整されることになる。

つまり、エアミックスドア３４は、車室内へ送風される空調風の温度を調整する温度調整部としての機能を果たす。エアミックスドア３４は、エアミックスドア駆動用の電動アクチュエータによって駆動され、この電動アクチュエータは、空調制御装置４０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。

また、フェイス開口穴、フット開口穴、およびデフロスタ開口穴の送風空気流れ上流側には、それぞれ、フェイス開口穴の開口面積を調整するフェイスドア、フット開口穴の開口面積を調整するフットドア、デフロスタ開口穴の開口面積を調整するデフロスタドア（いずれも図示せず）が配置されている。

これらのフェイスドア、フットドア、デフロスタドアは、吹出モードを切り替える吹出モード切替装置を構成するものであって、リンク機構等を介して、吹出口モードドア駆動用の電動アクチュエータに連結されて連動して回転操作される。この電動アクチュエータは、空調制御装置４０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。

吹出口モード切替装置によって切り替えられる吹出口モードとしては、具体的に、フェイスモード、バイレベルモード、フットモード等がある。

フェイスモードは、フェイス吹出口を全開してフェイス吹出口から車室内乗員の上半身に向けて空気を吹き出す吹出口モードである。バイレベルモードは、フェイス吹出口とフット吹出口の両方を開口して車室内乗員の上半身と足元に向けて空気を吹き出す吹出口モードである。フットモードは、フット吹出口を全開するとともにデフロスタ吹出口を小開度だけ開口して、フット吹出口から主に空気を吹き出す吹出口モードである。

さらに、乗員が操作パネル５０に設けられた吹出モード切替スイッチをマニュアル操作することによって、デフロスタ吹出口を全開してデフロスタ吹出口から車両フロント窓ガラス内面に空気を吹き出すデフロスタモードとすることもできる。

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４０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、そのＲＯＭ内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制御対象機器１１、１４ａ〜１４ｄ、１７ａ〜１７ｅ、３２等の作動を制御する。

また、空調制御装置４０の入力側には、図４のブロック図に示すように、内気温センサ４１、外気温センサ４２、日射センサ４３、室外熱交換器温度センサ４４、吐出温度センサ４５、室内蒸発器温度センサ４６、空調風温度センサ４７等が接続されている。そして、空調制御装置４０には、これらのセンサ群の検出信号が入力される。

内気温センサ４１は、車室内温度（内気温）Ｔｒを検出する内気温検出部である。外気温センサ４２は、車室外温度（外気温）Ｔａｍを検出する外気温検出部である。日射センサ４３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。室外熱交換器温度センサ４４は、室外熱交換器における冷媒の温度（室外熱交換器温度）Ｔｏｕｔを検出する室外熱交換器温度検出部である。吐出温度センサ４５は、圧縮機１１の吐出冷媒温度Ｔｄを検出する吐出温度検出部である。室内蒸発器温度センサ４６は、室内蒸発器２３における冷媒蒸発温度（室内蒸発器温度）Ｔｅｆｉｎを検出する蒸発器温度検出部である。空調風温度センサ４７は、混合空間から車室内へ送風される送風空気温度ＴＡＶを検出する空調風温度検出部である。

さらに、空調制御装置４０の入力側には、図４に示すように、車室内前部の計器盤付近に配置された操作パネル５０が接続され、この操作パネル５０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５０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、冷房スイッチ（Ａ／Ｃスイッチ）、風量設定スイッチ、温度設定スイッチ、吹出モード切替スイッチ等がある。

オートスイッチは、車両用空調装置１の自動制御運転を設定あるいは解除する入力部である。冷房スイッチ（Ａ／Ｃスイッチ）は、車室内の冷房を行うことを要求する入力部である。風量設定スイッチは、送風機３２の風量をマニュアル設定する入力部である。温度設定スイッチは、車室内の目標温度Ｔｓｅｔをマニュアル設定する入力部である。吹出モード切替スイッチは吹出モードをマニュアル設定する入力部である。

なお、本実施形態の空調制御装置４０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が、それぞれの制御対象機器の作動を制御する構成（ハードウェア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、空調制御装置４０のうち、圧縮機１１の冷媒吐出能力（圧縮機１１の回転数）を制御する構成は、吐出能力制御部を構成している。また、第１〜第５開閉弁１７ａ〜１７ｅ等の冷媒回路切替装置の作動を制御する構成は、冷媒回路制御部を構成している。また、外部放出装置を構成する外部放出ドア２１ｂ（具体的には、外部放出ドア用の電動アクチュエータ）の作動を制御する構成は、外部放出制御部を構成している。

次に、上記構成における本実施形態の作動について説明する。前述の如く、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０では、冷房モード、直列除湿暖房モード、並列除湿暖房モード、および暖房モードの運転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、空調制御装置４０の記憶回路に予め記憶された空調制御プログラムが実行されることによって行われる。空調制御プログラムは、操作パネル５０のオートスイッチが投入（ＯＮ）された際に実行される。

より具体的には、空調制御プログラムのメインルーチンでは、上述の空調制御用のセンサ群の検出信号および各種空調操作スイッチからの操作信号を読み込む。そして、読み込んだ検出信号および操作信号の値に基づいて、車室内へ吹き出す吹出空気の目標温度である目標吹出温度ＴＡＯを、以下数式Ｆ１に基づいて算出する。
ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ−Ｋｒ×Ｔｒ−Ｋａｍ×Ｔａｍ−Ｋｓ×Ａｓ＋Ｃ…（Ｆ１）
なお、Ｔｓｅｔは温度設定スイッチによって設定された車室内設定温度、Ｔｒは内気センサによって検出された車室内温度（内気温）、Ｔａｍは外気センサによって検出された外気温、Ａｓは日射センサによって検出された日射量である。Ｋｓｅｔ、Ｋｒ、Ｋａｍ、Ｋｓは制御ゲインであり、Ｃは補正用の定数である。

そして、操作パネル５０の冷房スイッチが投入されており、かつ、目標吹出温度ＴＡＯが予め定めた冷房基準温度αよりも低くなっている場合には、冷房モードでの運転を実行する。

また、冷房スイッチが投入された状態で、目標吹出温度ＴＡＯが冷房基準温度α以上になっており、かつ、外気温Ｔａｍが予め定めた除湿暖房基準温度βよりも高くなっている場合には、直列除湿暖房モードでの運転を実行する。

また、冷房スイッチが投入された状態で、目標吹出温度ＴＡＯが冷房基準温度α以上になっており、かつ、外気温Ｔａｍが除湿暖房基準温度β以下になっている場合には、並列除湿暖房モードでの運転を実行する。そして、冷房スイッチが投入されていない場合には、暖房モードでの運転を実行する。

これにより、本実施形態の車両用空調装置１では、主に夏季のように比較的外気温が高い場合に、冷房モードでの運転を実行している。また、主に早春季あるいは晩秋季等に、直列除湿暖房モードおよび並列除湿暖房モードでの運転を実行している。また、主に冬季のように比較的外気温が低い場合に、暖房モードでの運転を実行している。以下に各運転モードにおける作動を説明する。

（ａ）冷房モード
冷房モードは、送風空気を冷却する冷却モードである。冷房モードでは、空調制御装置４０が、図５の図表に示すように、第１流量調整弁１４ａを全開とし、第２流量調整弁１４ｂを全閉とし、第３流量調整弁１４ｃを全閉とし、第４流量調整弁１４ｄを冷媒減圧作用を発揮する絞り状態とする。さらに、空調制御装置４０は、第１開閉弁１７ａを閉じ、第２開閉弁１７ｂを閉じ、第３開閉弁１７ｃを開き、第４開閉弁１７ｄを閉じ、第５開閉弁１７ｅを開く。

これにより、冷房モードでは、図１の実線矢印に示すように、圧縮機１１→室内凝縮器１２（→第１流量調整弁１４ａ）→室外熱交換器１８→アキュムレータ１９→補助加熱用熱交換器２０→第４流量調整弁１４ｄ→室内蒸発器２３→圧縮機１１の順に冷媒が循環する冷凍サイクルが構成される。

空調制御装置４０は、この冷媒回路の構成で、目標吹出温度ＴＡＯ、センサ群の検出信号等に基づいて、各種制御対象機器の作動状態（各種制御対象機器へ出力する制御信号）を決定する。

例えば、圧縮機１１の冷媒吐出能力、すなわち圧縮機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、予め空調制御装置４０に記憶された制御マップを参照して、室内蒸発器２３の目標蒸発器吹出温度ＴＥＯを決定する。この目標蒸発器吹出温度ＴＥＯは、室内蒸発器２３の着霜を抑制可能に決定された基準着霜防止温度（例えば、１℃）以上となるように決定される。

そして、この目標蒸発器吹出温度ＴＥＯと室内蒸発器温度センサ４６によって検出された室内蒸発器温度Ｔｅｆｉｎとの偏差に基づいて、フィードバック制御手法を用いて室内蒸発器温度Ｔｅｆｉｎが目標蒸発器吹出温度ＴＥＯに近づくように、圧縮機１１の電動モータに出力される制御信号が決定される。

また、第４流量調整弁１４ｄの絞り開度、すなわち第４流量調整弁１４ｄへ出力される制御信号（制御パルス）については、圧縮機１１へ吸入される吸入冷媒の過熱度が予め定めた基準過熱度に近づくように決定される。

また、エアミックスドア３４を駆動する電動アクチュエータへ出力される制御信号については、エアミックスドア３４が室内凝縮器１２側の空気通路を全閉とし、室内蒸発器２３通過後の送風空気の全流量が室内凝縮器１２を迂回して流れるように決定される。

また、内外気切替ドア用の電動アクチュエータへ出力される制御信号については、基本的に外気を導入する外気モードが優先されるが、冷房モード時に目標吹出温度ＴＡＯが極低温域となって高い冷房性能を得たい場合等には内気を導入する内気モードとなる。

また、外部放出ドア２１ｂを駆動する電動アクチュエータへ出力される制御信号については、補助加熱用熱交換器２０を通過した外気が車室外へ放出される放出用通風路を開くように決定される。また、送風ファンおよび補助送風ファンに出力される制御電圧については、送風ファンおよび補助送風ファンから送風される送風空気量が、それぞれ予め定めた送風空気量となるように決定される。

そして、上記の如く決定された制御信号等を各種制御対象機器へ出力する。その後、車両用空調装置１の作動停止が要求されるまで、所定の制御周期毎に、上述の検出信号および操作信号の読み込み→目標吹出温度ＴＡＯの算出→各種制御対象機器の作動状態決定→制御電圧および制御信号の出力といった制御ルーチンが繰り返される。なお、このような制御ルーチンの繰り返しは、他の運転モード時にも同様に行われる。

従って、冷房モード時のエジェクタ式冷凍サイクル１０では、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、エアミックスドア３４が室内凝縮器１２側の空気通路を全閉としているので、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１三方継手１３ａ、第２三方継手１３ｂ、全開となっている第１流量調整弁１４ａ、および第３三方継手１３ｃを介して、室外熱交換器１８の一方の冷媒出入口へ流入する。室外熱交換器１８へ流入した冷媒は、室外熱交換器１８にて送風ファンから送風された外気へ放熱して凝縮する。

室外熱交換器１８の他方の冷媒出入口から流出した冷媒は、第４三方継手１３ｄおよび第３開閉弁１７ｃを介して、アキュムレータ１９へ流入して気液分離される。アキュムレータ１９にて分離された液相冷媒は、補助加熱用熱交換器２０へ流入する。補助加熱用熱交換器２０へ流入した冷媒は、補助加熱用熱交換器２０にて補助送風ファンから送風された外気へ放熱して過冷却される。

冷房モードでは、補助加熱用熱交換器２０を通過した外気が外部放出装置２１から車室外に放出される。従って、冷房モードの室外熱交換器１８、アキュムレータ１９および補助加熱用熱交換器２０は、いわゆるサブクール型の凝縮器を構成している。

補助加熱用熱交換器２０から流出した冷媒は、第５三方継手１３ｅ、第５開閉弁１７ｅ、および第６三方継手１３ｆを介して、第４流量調整弁１４ｄへ流入して低圧冷媒となるまで減圧される。第４流量調整弁１４ｄにて減圧された低圧冷媒は、室内蒸発器２３へ流入する。

室内蒸発器２３へ流入した低圧冷媒は、送風機３２から送風された送風空気と熱交換して蒸発する。これにより、送風空気が冷却される。室内蒸発器２３から流出した冷媒は、第７三方継手１３ｇ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２３にて冷却された送風空気を、室内凝縮器１２にて再加熱することなく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。

さらに、冷房モードでは、室外熱交換器１８、アキュムレータ１９、および補助加熱用熱交換器２０が、サブクール型の凝縮器を構成しているので、室内蒸発器２３における冷媒の吸熱量を増大させることができる。これにより、サイクルの成績係数（ＣＯＰ）を向上させることができる。

（ｂ）直列除湿暖房モード
直列除湿暖房モードでは、空調制御装置４０が、図５の図表に示すように、第１流量調整弁１４ａを絞り状態とし、第２流量調整弁１４ｂを全閉とし、第３流量調整弁１４ｃを全閉とし、第４流量調整弁１４ｄを絞り状態とする。さらに、空調制御装置４０は、第１開閉弁１７ａを閉じ、第２開閉弁１７ｂを閉じ、第３開閉弁１７ｂを開き、第４開閉弁１７ｄを閉じ、第５開閉弁１７ｅを開く。

これにより、直列除湿暖房モードでは、図１の実線矢印に示すように、圧縮機１１→室内凝縮器１２→第１流量調整弁１４ａ→室外熱交換器１８→アキュムレータ１９→補助加熱用熱交換器２０→第４流量調整弁１４ｄ→室内蒸発器２３→圧縮機１１の順に冷媒が循環する、すなわち冷房モードと同様に冷媒が循環する冷凍サイクルが構成される。このため、直列除湿暖房モードの冷媒回路では、室外熱交換器１８、補助加熱用熱交換器２０、および室内蒸発器２３が、冷媒流れに対して直列的に接続されている。

空調制御装置４０は、この冷媒回路の構成で、目標吹出温度ＴＡＯ、センサ群の検出信号等に基づいて、各種制御対象機器の作動状態（各種制御対象機器へ出力する制御信号）を決定する。

例えば、第１流量調整弁１４ａの絞り開度、すなわち第１流量調整弁１４ａへ出力される制御信号（制御パルス）については、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め空調制御装置４０に記憶された制御マップを参照して決定される。具体的には、目標吹出温度ＴＡＯの上昇に伴って、絞り開度が減少するように決定される。換言すると、サイクルに要求される加熱能力の上昇に伴って、絞り開度が減少するように決定される。

また、第４流量調整弁１４ｄの絞り開度については、冷房モードと同様に、吸入冷媒の過熱度が予め定めた基準過熱度に近づくように決定される。このため、第４流量調整弁１４ｄの絞り開度は、第１流量調整弁１４ａの絞り開度が減少するに伴って増加することになる。換言すると、サイクルに要求される加熱能力の上昇に伴って、絞り開度が増加するように決定される。

また、エアミックスドア３４の開度、すなわちエアミックスドア３４を駆動する電動アクチュエータへ出力される制御信号については、空調風温度センサ４７によって検出された送風空気温度ＴＡＶが目標吹出温度ＴＡＯに近づくように決定される。その他の制御対象機器の作動状態は、冷房モードと同様に決定される。

従って、直列除湿暖房モード時のエジェクタ式冷凍サイクル１０では、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。直列除湿暖房モードでは、エアミックスドア３４が室内凝縮器１２側の送風空気通路を開くので、室内凝縮器１２へ流入した高圧冷媒が、室内蒸発器２３にて冷却されて除湿された送風空気の一部と熱交換して放熱する。これにより、送風空気の一部が加熱される。

室内凝縮器１２から流出した冷媒は、第１三方継手１３ａおよび第２三方継手１３ｂを介して、第１流量調整弁１４ａへ流入して減圧される。第１流量調整弁１４ａにて減圧された冷媒は、第３三方継手１３ｃを介して、室外熱交換器１８の一方の冷媒出入口へ流入する。

この際、室外熱交換器１８へ流入した冷媒の温度が外気温Ｔａｍより高くなっていれば、室外熱交換器１８へ流入した冷媒は、室外熱交換器１８にて送風ファンから送風された外気へ放熱して凝縮する。また、室外熱交換器１８へ流入した冷媒の温度が外気温Ｔａｍより低くなっていれば、室外熱交換器１８へ流入した冷媒は、室外熱交換器１８にて送風ファンから送風された外気から吸熱して蒸発する。

室外熱交換器１８の他方の冷媒出入口から流出した冷媒は、第４三方継手１３ｄ、第３開閉弁１７ｃ、およびアキュムレータ１９を介して、補助加熱用熱交換器２０へ流入する。

この際、補助加熱用熱交換器２０へ流入した冷媒の温度が外気温Ｔａｍよりも高くなっていれば、補助加熱用熱交換器２０へ流入した冷媒は、補助加熱用熱交換器２０にて補助送風ファンから送風された外気へ放熱する。また、補助加熱用熱交換器２０へ流入した冷媒の温度が外気温Ｔａｍより低くなっていれば、補助加熱用熱交換器２０へ流入した冷媒は、補助加熱用熱交換器２０にて補助送風ファンから送風された外気から吸熱する。

補助加熱用熱交換器２０を通過した外気は、車室外に放出される。補助加熱用熱交換器２０から流出した冷媒は、第５三方継手１３ｅ、第５開閉弁１７ｅ、および第６三方継手１３ｆを介して、第４流量調整弁１４ｄへ流入して低圧冷媒となるまで減圧される。第４流量調整弁１４ｄにて減圧された低圧冷媒は、室内蒸発器２３へ流入する。以降の作動は、冷房モードと同様である。

従って、直列除湿暖房モードでは、室内蒸発器２３にて冷却されて除湿された送風空気を室内凝縮器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。

さらに、直列除湿暖房モードでは、第１流量調整弁１４ａを絞り状態としているので、冷房モードよりも室外熱交換器１８へ流入する冷媒の温度を低下させることができる。従って、冷房モードよりも室外熱交換器１８における冷媒の温度と外気温との温度差を縮小させて、室外熱交換器１８における冷媒の放熱量を低減させることができる。

これにより、単に冷房モード時に送風空気温度ＴＡＶが目標吹出温度ＴＡＯに近づくようにエアミックスドア３４の作動を制御する場合に対して、室内凝縮器１２における冷媒圧力を上昇させることができる。その結果、サイクルを循環する循環冷媒流量を増加させることなく、送風空気を冷房モード時よりも高い温度帯まで昇温させることができる。

また、室外熱交換器１８へ流入した冷媒の温度が外気温Ｔａｍより低くなっている際には、室外熱交換器１８および補助加熱用熱交換器２０を蒸発器として機能させることができる。従って、室外熱交換器１８へ流入した冷媒の温度が外気温Ｔａｍより高くなっているときよりも、室内凝縮器１２における冷媒の放熱量を増加させることができる。

その結果、室外熱交換器１８へ流入した冷媒の温度が外気温Ｔａｍより低くなっている際には、外気温Ｔａｍより高くなっている際よりも、室内凝縮器１２における送風空気の加熱能力を向上させることができる。

（ｃ）並列除湿暖房モード
並列除湿暖房モードでは、空調制御装置４０が、図５の図表に示すように、第１流量調整弁１４ａを全閉とし、第２流量調整弁１４ｂを絞り状態とし、第３流量調整弁１４ｃを絞り状態とし、第４流量調整弁１４ｄを絞り状態とする。さらに、空調制御装置４０は、第１開閉弁１７ａを開き、第２開閉弁１７ｂを開き、第３開閉弁１７ｃを閉じ、第４開閉弁１７ｄを開き、第５開閉弁１７ｅを閉じる。

これにより、並列除湿暖房モードでは、図２の実線矢印に示すように、圧縮機１１→室内凝縮器１２→第２流量調整弁１４ｂ→エジェクタ１５→アキュムレータ１９→圧縮機１１の順に冷媒が循環するとともに、アキュムレータ１９→補助加熱用熱交換器２０→第３流量調整弁１４ｃ→室外熱交換器１８→エジェクタ１５の冷媒吸引口１５ｃの順に冷媒が循環するエジェクタ式冷凍サイクルが構成される。

同時に、圧縮機１１→室内凝縮器１２（→第１開閉弁１７ａ）→第４流量調整弁１４ｄ→室内蒸発器２３→圧縮機１１の順に冷媒が循環する冷凍サイクルが構成される。このため、並列除湿暖房モードの冷媒回路では、室外熱交換器１８と補助加熱用熱交換器２０は、冷媒流れに対して直列的に接続され、室内蒸発器２３は、室外熱交換器１８および補助加熱用熱交換器２０の双方に対して並列的に接続されている。

空調制御装置４０は、この冷媒回路の構成で、目標吹出温度ＴＡＯ、センサ群の検出信号等に基づいて、各種制御対象機器の作動状態（各種制御対象機器へ出力する制御信号）を決定する。

例えば、第２流量調整弁１４ｂの絞り開度については、すなわち第２流量調整弁１４ｂへ出力される制御信号（制御パルス）については、予め空調制御装置４０に記憶された制御マップを参照して、第１三方継手１３ａから第４流量調整弁１４ｄ側へ流入する冷媒の流量と第１三方継手１３ａから第２三方継手１３ｂを介して第２流量調整弁１４ｂ側へ流入する冷媒の流量との流量比が予め定めた基準流量比に近づくように決定される。

また、第３流量調整弁１４ｃの絞り開度については、すなわち第３流量調整弁１４ｃへ出力される制御信号（制御パルス）については、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め空調制御装置４０に記憶された制御マップを参照して決定される。具体的には、目標吹出温度ＴＡＯの上昇に伴って、絞り開度が減少するように決定される。換言すると、サイクルに要求される加熱能力の上昇に伴って、絞り開度が減少するように決定される。

さらに、並列除湿暖房モードでは、室外熱交換器１８における冷媒蒸発温度が室内蒸発器２３における冷媒蒸発温度以下となるように、第３流量調整弁１４ｃの絞り開度が決定される。

また、エアミックスドア３４の開度、すなわちエアミックスドア３４を駆動する電動アクチュエータへ出力される制御信号については、直列除湿暖房モードと同様に、空調風温度センサ４７によって検出された送風空気温度ＴＡＶが目標吹出温度ＴＡＯに近づくように決定される。その他の制御対象機器の作動状態は、冷房モードと同様に決定される。

従って、並列除湿暖房モード時のエジェクタ式冷凍サイクル１０では、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。並列除湿暖房モードでは、エアミックスドア３４が室内凝縮器１２側の送風空気通路を開くので、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒が、室内凝縮器１２へ流入し、室内蒸発器２３にて冷却されて除湿された送風空気の一部と熱交換して放熱する。これにより、送風空気の一部が加熱される。

室内凝縮器１２から流出した冷媒の流れは、第１三方継手１３ａにて分岐される。第１三方継手１３ａにて分岐された一方の冷媒は、第２三方継手１３ｂを介して、第２流量調整弁１４ｂへ流入して減圧される。第２流量調整弁１４ｂにて減圧された冷媒は、エジェクタ１５のノズル部１５ａへ流入する。ノズル部１５ａへ流入した冷媒は、等エントロピ的に減圧されて噴射される。

そして、この噴射冷媒の吸引作用によって、室外熱交換器１８の一方の冷媒出入口から流出した冷媒が、エジェクタ１５の冷媒吸引口１５ｃから吸引される。ノズル部１５ａから噴射された噴射冷媒および冷媒吸引口１５ｃから吸引された吸引冷媒は、ディフューザ部１５ｄへ流入する。

ディフューザ部１５ｄでは、冷媒通路面積の拡大により、冷媒の速度エネルギが圧力エネルギに変換される。これにより、噴射冷媒と吸引冷媒との混合冷媒の圧力が上昇する。ディフューザ部１５ｄから流出した冷媒はアキュムレータ１９へ流入して気液分離される。

アキュムレータ１９にて分離された気相冷媒は、第４開閉弁１７ｄおよび第７三方継手１３ｇを介して、圧縮機１１へ吸入される。このため、並列除湿暖房モードでは、アキュムレータ１９内の冷媒圧力が、圧縮機１１へ吸入される吸入冷媒の圧力と同等となる。

アキュムレータ１９にて分離された液相冷媒は、補助加熱用熱交換器２０へ流入する。補助加熱用熱交換器２０へ流入した液相冷媒は、圧縮機１１の吸入冷媒と同等の圧力となっているので、外気温Ｔａｍよりも低い温度となる。このため、補助加熱用熱交換器２０へ流入した冷媒は、外気から吸熱して蒸発する。

補助加熱用熱交換器２０を通過した外気は、車室外に放出される。ここで、本実施形態の並列除湿暖房モードでは、外部放出ドア２１ｂが放出用通風路を開くように外部放出装置２１の作動を制御しているが、並列除湿暖房モードでは、導入用通風路を開くように外部放出装置２１の作動を制御してもよい。また、補助送風ファンを停止させてもよい。

補助加熱用熱交換器２０から流出した冷媒は、第３流量調整弁１４ｃへ流入して減圧される。第３流量調整弁１４ｃにて減圧された冷媒は、第４三方継手１３ｄを介して、室外熱交換器１８の他方の冷媒出入口から流入し、送風ファンから送風された外気からさらに吸熱して蒸発する。

室外熱交換器１８の一方の冷媒出入口から流出した冷媒は、第３三方継手１３ｃおよび第２開閉弁１７ｂを介して、エジェクタ１５の冷媒吸引口１５ｃから吸引される。

また、第１三方継手１３ａにて分岐された他方の冷媒は、第１開閉弁１７ａ、および第６三方継手１３ｆを介して、第４流量調整弁１４ｄへ流入して減圧される。第４流量調整弁１４ｄにて減圧された冷媒は、室内蒸発器２３へ流入し、送風機３２から送風された送風空気と熱交換して蒸発する。これにより、送風空気が冷却される。

室内蒸発器２３から流出した冷媒は、第７三方継手１３ｇにて、アキュムレータ１９にて分離された気相冷媒と合流して圧縮機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２３にて冷却されて除湿された送風空気を室内凝縮器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。

さらに、並列除湿暖房モードでは、室外熱交換器１８、補助加熱用熱交換器２０、および室内蒸発器２３を蒸発器として機能させ、室外熱交換器１８における冷媒蒸発温度を室内蒸発器２３における冷媒蒸発温度よりも低下させている。これにより、直列除湿暖房モードよりも外気からの冷媒の吸熱量を増加させて、室内凝縮器１２における冷媒の放熱量を増加させることができる。

その結果、サイクルを循環する循環冷媒流量を増加させることなく、直列除湿暖房モードよりも、室内凝縮器１２における送風空気の加熱能力を向上させることができる。

（ｄ）暖房モード
暖房モードは、送風空気を加熱する加熱モードである。暖房モードでは、空調制御装置４０が、図５の図表に示すように、第１流量調整弁１４ａを全閉とし、第２流量調整弁１４ｂを絞り状態とし、第３流量調整弁１４ｃを絞り状態とする。さらに、空調制御装置４０は、第１開閉弁１７ａを閉じ、第２開閉弁１７ｂを開き、第３開閉弁１７ｂを閉じ、第４開閉弁１７ｄを開き、第５開閉弁１７ｅを閉じる。

これにより、暖房モードでは、図３の実線矢印に示すように、圧縮機１１→室内凝縮器１２→第２流量調整弁１４ｂ→エジェクタ１５→アキュムレータ１９→圧縮機１１の順に冷媒が循環するとともに、アキュムレータ１９→補助加熱用熱交換器２０→第３流量調整弁１４ｃ→室外熱交換器１８→エジェクタ１５の冷媒吸引口１５ｃの順に冷媒が循環するエジェクタ式冷凍サイクルが構成される。

空調制御装置４０は、この冷媒回路の構成で、目標吹出温度ＴＡＯ、センサ群の検出信号等に基づいて、各種制御対象機器の作動状態（各種制御対象機器へ出力する制御信号）を決定する。

例えば、圧縮機１１の冷媒吐出能力については、すなわち圧縮機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、予め空調制御装置４０に記憶された制御マップを参照して、室内凝縮器１２の目標凝縮器温度ＴＣＯを決定する。

そして、この目標凝縮器温度ＴＣＯと吐出温度センサ４５によって検出された吐出冷媒温度Ｔｄとの偏差に基づいて、フィードバック制御手法を用いて吐出冷媒温度Ｔｄが目標凝縮器温度ＴＣＯに近づくように、圧縮機１１の電動モータに出力される制御信号が決定される。

また、第２流量調整弁１４ｂの絞り開度については、すなわち第２流量調整弁１４ｂへ出力される制御信号（制御パルス）については、圧縮機１１の冷媒吐出能力（例えば、圧縮機１１の電動モータに出力される制御信号）に基づいて、予め空調制御装置４０に記憶された制御マップを参照して決定される。

この制御マップでは、ノズル部１５ａへ流入する冷媒が比較的乾き度の高い気液二相冷媒となるように、第２流量調整弁１４ｂの絞り開度を決定している。より具体的には、ノズル部１５ａへ流入する冷媒の乾き度ｘが、０．５以上、かつ、０．８以下となるように、第２流量調整弁１４ｂの絞り開度を決定している。

この乾き度ｘの範囲は、暖房モード時の室内凝縮器１２における送風空気の加熱能力Ｑを、極大値に近づけることができる値として、予め実験的に得られた値である。

ここで、ノズル部１５ａへ流入する冷媒の乾き度ｘを上記の範囲内で調整することで、暖房モード時の加熱能力Ｑを極大値に近づけることができる原理について説明する。まず、エジェクタ１５では、ノズル部１５ａにて冷媒が減圧される際の運動エネルギの損失を、ディフューザ部１５ｄにて冷媒を昇圧させること、すなわち圧力エネルギに変換することによって回収している。

この回収エネルギ量は、ノズル部１５ａにて冷媒を等エントロピ的に減圧させた際の冷媒のエンタルピの低下量（すなわち、ノズル部１５ａへ流入する流入冷媒のエンタルピからノズル部１５ａから噴射された直後の噴射冷媒のエンタルピを減算したエンタルピ差）によって表すことができる。

さらに、回収エネルギ量は、ノズル部１５ａへ流入する乾き度ｘが高くなるに伴って、増加することが判っている。その理由は、ノズル部１５ａへ流入する乾き度ｘが高くなるに伴って、モリエル線図上の等エントロピ線の傾きが小さくなるからである。

従って、ノズル部１５ａへ流入する冷媒の乾き度ｘを高くするに伴って、回収エネルギ量を増加させて、ディフューザ部１５ｄにおける冷媒昇圧量を増加させることができる。これにより、圧縮機１１の吸入冷媒の密度を上昇させることができ、圧縮機１１の回転数を増加させることなく、圧縮機１１から吐出される冷媒流量を増加させることができる。すなわち、室内凝縮器１２を流通する冷媒流量Ｇｎを増加させることができる。

その一方で、ノズル部１５ａへ流入する冷媒の乾き度ｘが高くなるに伴って、室内凝縮器１２の出口側冷媒のエンタルピから入口側冷媒のエンタルピを減算したエンタルピ差ΔＨ（後述する図６のａ６点とｂ６点のエンタルピ差）が小さくなる。従って、エンタルピ差ΔＨと冷媒流量Ｇｎとの積算値で定義される加熱能力Ｑは、ノズル部１５ａへ流入する冷媒の乾き度ｘが高くなるに伴って、極大値（ピーク値）を有するように変化する。

そして、本発明者らの試験検討によれば、ノズル部１５ａへ流入する冷媒の乾き度ｘが、０．５以上、かつ、０．８以下の範囲で、加熱能力Ｑが極大値に近づくことが判っている。

そこで、本実施形態の制御マップでは、ノズル部１５ａへ流入する冷媒の乾き度ｘが０．５以上、かつ、０．８以下の範囲で、ディフューザ部１５ｄ出口側の冷媒の温度（すなわち、アキュムレータ１９内の冷媒の温度）が外気温Ｔａｍよりも高くなるように、第２流量調整弁１４ｄの絞り開度を決定している。

また、エアミックスドア３４の開度、すなわちエアミックスドア３４を駆動する電動アクチュエータへ出力される制御信号については、室内蒸発器２３通過後の送風空気の全流量が室内凝縮器１２側の空気通路を流れるように決定される。また、内外気切替ドア用の電動アクチュエータへ出力される制御信号については、基本的に外気を導入する外気モードが優先される。

また、外部放出ドア２１ｂを駆動する電動アクチュエータへ出力される制御信号については、導入用通風路を開くように決定される。その他の制御対象機器の作動状態は、並列除湿暖房モードと同様に決定される。

従って、暖房モード時のエジェクタ式冷凍サイクル１０では、図６のモリエル線図に示すように冷媒の状態が変化する。

具体的には、暖房モードでは、エアミックスドア３４が室内凝縮器１２側の送風空気通路を全開とするので、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒（図６のａ６点）が、室内凝縮器１２へ流入し、室内蒸発器２３通過後の送風空気と熱交換して放熱する（図６のａ６点→ｂ６点）。これにより、送風空気が加熱される。

室内凝縮器１２から流出した冷媒は、第１三方継手１３ａおよび第２三方継手１３ｂを介して、第２流量調整弁１４ｂへ流入して減圧される（図６のｂ６点→ｃ６点）。これにより、ノズル部１５ａへ流入する冷媒の乾き度ｘが０．５以上かつ０．８以下に調整される。第２流量調整弁１４ｂにて減圧された冷媒は、エジェクタ１５のノズル部１５ａへ流入する。

ノズル部１５ａへ流入した冷媒は、等エントロピ的に減圧されて噴射される（図６のｃ６点→ｄ６点）。そして、この噴射冷媒の吸引作用によって、室外熱交換器１８の一方の冷媒出入口から流出した冷媒が、エジェクタ１５の冷媒吸引口１５ｃから吸引される。ノズル部１５ａから噴射された噴射冷媒および冷媒吸引口１５ｃから吸引された吸引冷媒は、ディフューザ部１５ｄへ流入する（図６のｄ６→ｅ６点、ｋ６点→ｅ６点）。

ディフューザ部１５ｄでは、冷媒通路面積の拡大により、冷媒の速度エネルギが圧力エネルギに変換される。これにより、噴射冷媒と吸引冷媒との混合冷媒の圧力が上昇する（図６のｅ６点→ｆ６点）。この際、暖房モードでは、ディフューザ部１５ｄから流出した冷媒の温度が外気温Ｔａｍよりも高くなるように、混合冷媒の圧力の圧力を昇圧させている。

ディフューザ部１５ｄから流出した冷媒は、アキュムレータ１９へ流入して気液分離される。アキュムレータ１９にて分離された液相冷媒（図６のｈ６点）は、補助加熱用熱交換器２０へ流入する。補助加熱用熱交換器２０へ流入した冷媒は、補助加熱用熱交換器２０にて補助送風ファンから送風された外気へ放熱して過冷却される（図６のｈ６点→ｉ６点）。

補助加熱用熱交換器２０にて加熱された外気は、内外気切替装置３３の外気導入口へ導かれる。従って、暖房モードの室内凝縮器１２では、補助加熱用熱交換器２０にて加熱された外気を、送風空気として加熱している。

補助加熱用熱交換器２０から流出した冷媒は、第５三方継手１３ｅを介して、第３流量調整弁１４ｃへ流入して減圧される（図６のｉ６点→ｊ６点）。第３流量調整弁１４ｃにて減圧された冷媒は、第４三方継手１３ｄを介して、室外熱交換器１８の他方の冷媒出入口から流入し、送風ファンから送風された外気から吸熱して蒸発する（図６のｊ６点→ｋ６点）。

室外熱交換器１８の一方の冷媒出入口から流出した冷媒は、第３三方継手１３ｃおよび第２開閉弁１７ｂを介して、エジェクタ１５の冷媒吸引口１５ｃから吸引される。また、アキュムレータ１９にて分離された気相冷媒（図６のｇ６点）は、第４開閉弁１７ｄおよび第５三方継手１３ｅを介して圧縮機１１へ吸入されて再び圧縮される（図６のｇ６点→ａ６点）。

従って、暖房モードでは、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によって、車室内の暖房を行うことができる。

さらに、暖房モードでは、エジェクタ１５のディフューザ部１５ｄにて昇圧された冷媒を圧縮機１１へ吸入させることができる。従って、蒸発器として機能する熱交換器（暖房モードでは、室外熱交換器１８）における冷媒蒸発圧力と圧縮機１１の吸入冷媒の圧力が同等となる通常の冷凍サイクル装置よりも圧縮機１１の消費動力を低減させて、ＣＯＰを向上させることができる。

以上の如く、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０によれば、車両用空調装置１において、冷房モード、直列除湿暖房モード、並列除湿暖房モード、および暖房モードの運転を切り替えることによって、車室内の適切な空調を実現することができる。

さらに、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０の暖房モードでは、エジェクタ１５のノズル部１５ａへ流入する冷媒の乾き度ｘを、比較的高い乾き度となるように調整している。従って、室内凝縮器１２における送風空気の加熱能力Ｑを極大値に近づけることができる。

これに加えて、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０の暖房モードでは、補助加熱用熱交換器２０にて加熱された外気（すなわち、熱媒体）を、送風空気（すなわち、熱交換対象流体）として、室内凝縮器１２にて加熱している。従って、送風空気を効率的に加熱することができ、図７に示すように、従来技術のエジェクタ式冷凍サイクルの加熱能力比ＱＡ＿ｏｌｄよりも、送風空気の加熱能力比ＱＡを向上させることができる。

なお、図７では、通常の冷凍サイクル装置の加熱能力に対する本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０の加熱能力比をＱＡで表し、通常の冷凍サイクル装置の加熱能力に対する従来技術のエジェクタ式冷凍サイクルの加熱能力比をＱＡ＿ｏｌｄで表している。これらの加熱能力比ＱＡおよび加熱能力比ＱＡ＿ｏｌｄは、必ずしも加熱能力Ｑと同様に乾き度ｘが０．５以上、かつ、０．８以下の範囲で極大値となるわけではない。

ところが、従来技術のエジェクタ式冷凍サイクル１０では、ノズル部１５ａへ流入する冷媒の乾き度ｘを比較的高い値に調整すると、ＣＯＰが極大値よりも低下してしまうことも判っている。その理由は、エジェクタ１５の昇圧能力を向上させたことによって、エジェクタ１５の吸引能力が低下し、室外熱交換器１８を流通する冷媒の流量が減少してしまうからである。

これに対して、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０の暖房モードでは、補助加熱用熱交換器２０を備え、さらに、アキュムレータ１９内の冷媒の温度を熱媒体である外気よりも上昇させている。従って、補助加熱用熱交換器２０にて、アキュムレータ１９から流出した液相冷媒と外気とを熱交換させて、液相冷媒を過冷却することができる。

そして、過冷却された液相冷媒を、加熱側減圧装置である第３流量調整弁１４ｃにて減圧して室外熱交換器１８にて蒸発させることで、冷媒が外気から吸熱する吸熱量を増大させることができる。その結果、図８に示すように、従来技術のエジェクタ式冷凍サイクルの成績係数ＣＯＰ＿ｏｌｄよりも、ＣＯＰを向上させることができる。

すなわち、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０によれば、熱交換対象流体（本実施形態では、送風空気）を加熱する際のＣＯＰの向上と加熱能力Ｑの向上との両立を図ることができる。

また、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０では、乾き度調整装置としての第２流量調整弁１４ｂを備えているので、加熱モード時に、確実にアキュムレータ１９内の冷媒の温度を外気温Ｔａｍよりも高い温度に調整することができる。従って、上述したＣＯＰの向上効果および加熱能力Ｑの向上効果を確実に得ることができる。

また、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０では、外部放出装置２１を備えているので、冷房モードのように、送風空気を加熱するための熱量が不足していない場合には、余剰の熱を車室外に放出することができる。換言すると、送風空気を加熱するために必要な熱量を充分に確保できている場合には、余剰の熱を車室外に放出することができる。

（第２実施形態）
第１実施形態では、補助加熱用熱交換器２０にて加熱された送風空気を内外気切替装置３３の外気導入口へ導いた例を説明したが、本実施形態では、図９に示すように、暖房モード時に、補助加熱用熱交換器２０にて加熱された送風空気を熱源として、加熱対象物であるバッテリ２２を加熱する例を説明する。なお、図９では、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付している。このことは、以下の図面でも同様である。

バッテリ２２は、走行用電動モータへ供給される電力を蓄える蓄電部である。バッテリ２２は、充電することによって繰り返し電力の放電を行うことのできる二次電池であり、具体的には、リチウムイオン電池である。この種のバッテリ２２には、バッテリを劣化させることなく充放電容量を充分に活かすことのできる適正温度帯が存在する。例えば、リチウムイオン電池では、１０℃〜４０℃程度が適正温度帯であることが知られている。

そこで、本実施形態では、バッテリ２２を外部放出装置２１の導入用通風路内に配置している。そして、バッテリ温度センサによって検出されたバッテリ２２の温度が、基準下限温度以下となった際に、外部放出装置２１の通風路を導入用通風路側へ切り替える。これにより、加熱された送風空気をバッテリ２２に吹き付けてバッテリ２２を加熱する。

また、バッテリ２２の温度が、基準上限温度以上となった際には、外部放出装置２１の通風路を放出用通風路側へ切り替える。これにより、バッテリ２２の温度上昇を抑制してバッテリ２２の温度を適正温度帯に調整している。

その他のエジェクタ式冷凍サイクルの構成および作動は、第１実施形態と同様である。従って、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０においても、第１実施形態と同様に、暖房モード時に、熱交換対象流体である送風空気を加熱する際のＣＯＰの向上と加熱能力Ｑの向上との両立を図ることができる。

さらに、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０によれば、加熱対象物であるバッテリ２２の温度調整を行うこともできる。

ここで、本実施形態では、補助加熱用熱交換器２０にて加熱された送風空気をバッテリ２２に吹き付けることによってバッテリ２２を加熱しているが、バッテリ２２の加熱態様はこれに限定されない。

例えば、補助加熱用熱交換器２０として、アキュムレータ１９から流出した液相冷媒と水（熱媒体）とを熱交換させる水−冷媒熱交換器を採用し、補助加熱用熱交換器２０にて加熱された水を、バッテリ２２のケース等に形成された水通路を流通させることによって、バッテリ２２を加熱するようにしてもよい。

（第３実施形態）
本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０ａでは、第１実施形態で説明したのエジェクタ式冷凍サイクル１０に対して、図１０に示すように、冷却側減圧装置として冷却側エジェクタ２５を追加した例を説明する。

冷却側エジェクタ２５の基本的構成は、第１実施形態で説明したエジェクタ１５と同様である。なお、以下の説明では、説明の明確化のために、エジェクタ１５を加熱側エジェクタ１５、エジェクタ１５のノズル部１５ａ等を加熱側ノズル部１５ａ等と記載する。さらに、アキュムレータ１９を加熱側アキュムレータ１９と記載する。

冷却側エジェクタ２５は、加熱側エジェクタ１５の加熱側ノズル部１５ａおよび加熱側ボデー１５ｂと同様の冷却側ノズル部２５ａおよび冷却側ボデー２５ｂを有している。冷却側ボデー２５ｂには、加熱側エジェクタ１５と同様に、冷却側冷媒吸引口２５ｃおよび冷却側ディフューザ部（冷却側昇圧部）２５ｄが形成されている。

冷却側ディフューザ部２５ｄの冷媒流出口には、冷却側アキュムレータ２６の入口側が接続されている。冷却側アキュムレータ２６の基本的構成は、加熱側アキュムレータ１９と同様である。冷却側アキュムレータ２６は、冷却側ディフューザ部２５ｄから流出した冷媒の気液を分離する冷却側気液分離部である。

冷却側アキュムレータ２６の気相冷媒流出口には、第７三方継手１３ｇの他方の流入口側が接続されている。

冷却側アキュムレータ２６の液相冷媒流入出口には、室内蒸発器２３の冷媒入口側が接続されている。冷却側アキュムレータ２６の液相冷媒流入出口側と室内蒸発器２３の冷媒入口側とを接続する冷媒通路には、第４流量調整弁１４ｄが配置されている。室内蒸発器２３の冷媒出口には、冷却側エジェクタ２５の冷却側冷媒吸引口２５ｃ側が接続されている。その他の構成は、第１実施形態と同様である。

次に、上記構成における本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０ａの作動について説明する。エジェクタ式冷凍サイクル１０ａは、冷房モード、並列除湿暖房モード、および暖房モードの運転を切り替えることができる。各運転モードの切り替えは、第１実施形態と同様に、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。

本実施形態の エジェクタ式冷凍サイクル１０ａでは、冷房スイッチが投入された状態で、目標吹出温度ＴＡＯが冷房基準温度α以上になっている際に、並列除湿暖房モードでの運転が実行される。その他の作動は、基本的に第１実施形態と同様である。

（ａ）冷房モード
冷却モードである冷房モードでは、空調制御装置４０が、第１実施形態と同様に、第１〜第４流量調整弁１４ａ〜１４ｄ、および第１〜第５開閉弁１７ａ〜１７ｅの作動を制御する。

これにより、冷房モードでは、図１０の実線矢印に示すように、圧縮機１１→室内凝縮器１２（→第１流量調整弁１４ａ）→室外熱交換器１８→加熱側アキュムレータ１９→補助加熱用熱交換器２０→冷却側エジェクタ２５→冷却側アキュムレータ２６→圧縮機１１の順に冷媒が循環するとともに、冷却側アキュムレータ２６→第４流量調整弁１４ｄ→室内蒸発器２３→冷却側エジェクタ２５の冷却側冷媒吸引口２５ｃの順に冷媒が循環するエジェクタ式冷凍サイクルが構成される。

空調制御装置４０は、この冷媒回路の構成で、目標吹出温度ＴＡＯ、センサ群の検出信号等に基づいて、各種制御対象機器の作動状態（各種制御対象機器へ出力する制御信号）を決定する。

例えば、第４流量調整弁１４ｄの絞り開度については、すなわち第２流量調整弁１４ｂへ出力される制御信号（制御パルス）については、第４流量調整弁１４ｄの絞り開度が予め定めた基準開度となるように制御信号が決定される。その他の制御対象機器の作動状態は、第１実施形態の冷房モードと同様に決定される。

従って、冷房モード時のエジェクタ式冷凍サイクル１０ａでは、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒が、第１実施形態と同様に、室外熱交換器１８→加熱側アキュムレータ１９→補助加熱用熱交換器２０の順に流れ、過冷却液相冷媒となって、冷却側エジェクタ２５の冷却側ノズル部２５ａへ流入する。

冷却側ノズル部２５ａへ流入した冷媒は、等エントロピ的に減圧されて噴射される。そして、この冷却側噴射冷媒の吸引作用によって、室内蒸発器２３の一方の冷媒出入口から流出した冷媒が、冷却側エジェクタ２５の冷却側冷媒吸引口２５ｃから吸引される。冷却側ノズル部２５ａから噴射された冷却側噴射冷媒および冷却側冷媒吸引口２５ｃから吸引された冷却側吸引冷媒は、冷却側ディフューザ部２５ｄへ流入する。

冷却側ディフューザ部２５ｄでは、冷媒通路面積の拡大により、冷媒の速度エネルギが圧力エネルギに変換される。これにより、冷却側噴射冷媒と冷却側吸引冷媒との冷却側混合冷媒の圧力が上昇する。冷却側ディフューザ部２５ｄから流出した冷媒は、冷却側アキュムレータ２６へ流入して気液分離される。

冷却側アキュムレータ２６にて分離された液相冷媒は、第４流量調整弁１４ｄへ流入して減圧される。第４流量調整弁１４ｄにて減圧された冷媒は、室内蒸発器２３へ流入し、送風機３２から送風された送風空気と熱交換して蒸発する。これにより、送風空気が冷却される。室内蒸発器２３から流出した冷媒は、第７三方継手１３ｇを介して、圧縮機１１へ吸入されて再び圧縮される。

従って、本実施形態の冷房モードでは、室内蒸発器２３にて冷却された送風空気を、室内凝縮器１２にて再加熱することなく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。

（ｂ）並列除湿暖房モード
並列除湿暖房モードでは、空調制御装置４０が、第１実施形態と同様に、第１〜第４流量調整弁１４ａ〜１４ｄ、および第１〜第５開閉弁１７ａ〜１７ｅの作動を制御する。

これにより、並列除湿暖房モードでは、圧縮機１１→室内凝縮器１２→第２流量調整弁１４ｂ→加熱側エジェクタ１５→加熱側アキュムレータ１９→圧縮機１１の順に冷媒が循環するとともに、加熱側アキュムレータ１９→補助加熱用熱交換器２０→第３流量調整弁１４ｃ→室外熱交換器１８→加熱側エジェクタ１５の加熱側冷媒吸引口１５ｃの順に冷媒が循環するエジェクタ式冷凍サイクルが構成される。

同時に、圧縮機１１→室内凝縮器１２（→第１開閉弁１７ａ）→冷却側エジェクタ２５→冷却側アキュムレータ２６→圧縮機１１の順に冷媒が循環するとともに、冷却側アキュムレータ２６→第４流量調整弁１４ｄ→室内蒸発器２３→冷却側エジェクタ２５の冷却側冷媒吸引口２５ｃの順に冷媒が循環するエジェクタ式冷凍サイクルが構成される。

空調制御装置４０は、この冷媒回路の構成で、目標吹出温度ＴＡＯ、センサ群の検出信号等に基づいて、各種制御対象機器の作動状態（各種制御対象機器へ出力する制御信号）を第１実施形態の並列除湿暖房モードと同様に決定する。

このため、加熱側エジェクタ１５を含む側のサイクルでは、第１実施形態の並列除湿暖房モードと全く同様に冷媒の状態が変化して、冷媒が室外熱交換器１８にて外気から吸熱した熱を室内凝縮器１２にて放熱することができる。

一方、冷却側エジェクタ２５を含む側のサイクルでは、第１三方継手１３ａにて分岐された他方の冷媒が冷却側エジェクタ２５の冷却側ノズル部２５ａへ流入する。以降の作動は、本実施形態の冷房モードと同様である。

従って、本実施形態の並列除湿暖房モードでは、室内蒸発器２３にて冷却されて除湿された送風空気を室内凝縮器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。

（ｃ）暖房モード
加熱モードである暖房モードでは、空調制御装置４０が、第１実施形態と同様に、第１〜第４流量調整弁１４ａ〜１４ｄ、および第１〜第５開閉弁１７ａ〜１７ｅの作動を制御する。このため、第１実施形態の暖房モードと全く同様の順に冷媒が循環するエジェクタ式冷凍サイクルが構成される。

空調制御装置４０は、この冷媒回路の構成で、目標吹出温度ＴＡＯ、センサ群の検出信号等に基づいて、各種制御対象機器の作動状態（各種制御対象機器へ出力する制御信号）を第１実施形態の暖房モードと同様に決定する。

従って、本実施形態の暖房モードでは、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によって、車室内の暖房を行うことができる。

以上の如く、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０ａによれば、車両用空調装置１において、冷房モード、並列除湿暖房モード、および暖房モードでの運転を切り替えることによって、車室内の適切な空調を実現することができる。

さらに、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０ａでは、冷却側エジェクタ２５を備えているので、冷房モード時および並列除湿暖房モード時に、冷却側エジェクタ２５の冷却側ディフューザ部２５ｄにて昇圧された冷媒を圧縮機１１へ吸入させることができる。

従って、蒸発器として機能する熱交換器（冷房モードおよび並列除湿暖房モードでは、室内蒸発器２３）における冷媒蒸発圧力と圧縮機１１の吸入冷媒の圧力が同等となる通常の冷凍サイクル装置よりも圧縮機１１の消費動力を低減させて、ＣＯＰを向上させることができる。

（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。

（１）上述の実施形態では、本発明に係るエジェクタ式冷凍サイクル１０、１０ａを電気自動車用の空調装置に適用した例を説明したが、エジェクタ式冷凍サイクル１０、１０ａの適用はこれに限定されない。例えば、内燃機関（エンジン）から車両走行用の駆動力を得る通常の車両や、内燃機関と走行用電動モータとの双方から車両走行用の駆動力を得るハイブリッド車両の空調装置に適用してもよい。

内燃機関を有する車両に適用する場合は、送風空気の補助加熱部として内燃機関の冷却水を熱源として送風空気を加熱するヒータコアを設けてもよい。さらに、車両用に限定されることなく定置型空調装置に適用してもよい。

また、空調装置に限定されることなく、熱交換対象流体としての給湯水を加熱する給湯装置等に適用してもよい。この場合は、給湯水を加熱する加熱モード時に、給湯水を熱媒体として補助加熱用熱交換器にて加熱し、補助加熱用熱交換器にて加熱された給湯水を熱交換対象流体として加熱用熱交換器にてさらに加熱するようにしてもよい。

（２）エジェクタ式冷凍サイクル１０、１０ａの各構成機器は、上述の実施形態に開示されたものに限定されない。

具体的には、上述の実施形態では、圧縮機１１として、電動圧縮機を採用した例を説明したが、圧縮機１１はこれに限定されない。例えば、圧縮機１１として、エンジン駆動式の可変容量型圧縮機等を採用してもよい。

また、上述の実施形態では、加熱用熱交換器として、圧縮機１１吐出冷媒と送風空気とを熱交換させて、圧縮機１１吐出冷媒を熱源として直接的に送風空気を加熱する室内凝縮器１２を採用した例を説明したが、加熱用熱交換器はこれに限定されない。

例えば、水等の熱媒体を循環させる熱媒体循環回路を設け、この熱媒体循環回路に高圧冷媒と熱媒体とを熱交換させる水−冷媒熱交換器、および水−冷媒熱交換器にて加熱された熱媒体と送風空気とを熱交換させて送風空気を加熱する加熱用熱交換器等を配置してもよい。つまり、加熱用熱交換器は、圧縮機吐出冷媒を熱源として、熱媒体を介して間接的に送風空気を加熱するものであってもよい。

また、上述の実施形態では、冷媒回路切替装置として、複数の流量調整弁および開閉弁を採用した例を説明したが、冷媒回路切替装置はこれに限定されない。例えば、全閉機能を有しない流量調整弁と開閉弁とを組み合わせたもの、三方弁、四方弁等を採用してもよい。

ここで、本発明に係るエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、運転モードの切り替えは必須ではない。少なくとも加熱モード（暖房モード）での運転が実行可能であれば、熱交換対象流体を加熱する際のＣＯＰの向上と加熱能力Ｑの向上とを両立させる効果を得ることができる。

また、上述の実施形態では、外部放出装置２１として、補助加熱用熱交換器２０にて加熱された外気を外部に放出しない場合に、内外気切替装置３３の外部導入口側へ導くものを採油した例を説明したが、外部放出装置２１はこれに限定されない。外部放出装置２１は、加熱された外気を室内凝縮器１２の空気流れ上流側のいずれかの部位に導くようになっていてもよい。

また、上述の第２実施形態では、補助加熱用熱交換器２０にて加熱された外気で加熱対象物であるバッテリ２２を加熱した例を説明したが、加熱対象物はこれに限定されない。加熱対象物は、内燃機関、変速機、インバータ等のように低外気温時等に暖機を必要とする機器であってもよいし、給湯水等であってもよい。

また、上述の実施形態で説明した各構成機器を一体化したものを採用してもよい。例えば、第２流量調整弁１４ｂ、エジェクタ１５、アキュムレータ１９等を一体化（モジュール化）してもよい。この場合は、エジェクタ１５のノズル部１５ａの通路内にニードル状、あるいは円錐状の弁体を配置し、この弁体を変位させることで、第２流量調整弁１４ｂと同様の機能を発揮させるようにしてもよい。また、例えば、第１三方継手１３ａと第２三方継手１３ｂとを一体化させた四方継手を採用してもよい。

また、上述の各実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０、１０ａの室内蒸発器２３の冷媒出口側に、室内蒸発器２３の冷媒蒸発圧力を予め定めた所定値以上に調整する蒸発圧力調整弁を配置してもよい。これによれば、室内蒸発器２３の着霜を機械的機構によって、より一層確実に防止することができる。

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

（３）上述の実施形態の暖房モード時には、圧縮機１１の冷媒吐出能力に基づいて、乾き度調整装置である第２流量調整弁１４ｂの弁開度を調整した例を説明したが、第２流量調整弁１４ｂの弁開度の調整はこれに限定されない。

例えば、室内凝縮器１２出口側冷媒の乾き度を検出する乾き度センサを設け、この乾き度センサの検出値が０．５以上かつ０．８以下となるように第２流量調整弁１４ｂの弁開度の弁開度を調整してもよい。また、ディフューザ部１５ｄから流出した冷媒の温度、あるいはアキュムレータ１９内の冷媒の温度を検出する温度検出部を備え、温度検出部が外気温よりも高くなるように第２流量調整弁１４ｂの弁開度の弁開度を調整してもよい。

（４）上述の実施形態では、空調制御プログラムを実行することによって、各運転モードを切り替えた例を説明したが、各運転モードの切り替えはこれに限定されない。例えば、操作パネル５０に各運転モードを設定する運転モード設定スイッチを設け、当該運転モード設定スイッチの操作信号に応じて、各暖房モードを切り替えるようにしてもよい。

１１ 圧縮機
１２ 室内凝縮器（加熱用熱交換器）
１４ｂ 第２流量調整弁（乾き度調整装置）
１４ｃ 第３流量調整弁（加熱側減圧装置）
１５ エジェクタ（加熱側エジェクタ）
１８ 室外熱交換器
１９ アキュムレータ（気液分離部）
２０ 補助加熱用熱交換器
２１ 外部放出装置
２３ 室内蒸発器（冷却用熱交換器）

Claims (3)

1. 冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１）と、
   前記圧縮機から吐出された冷媒を熱源として、熱交換対象流体を加熱する加熱用熱交換器（１２）と、
   前記加熱用熱交換器から流出した冷媒を減圧させるノズル部（１５ａ）から噴射された噴射冷媒の吸引作用によって冷媒吸引口（１５ｃ）から冷媒を吸引し、前記噴射冷媒と前記冷媒吸引口から吸引された吸引冷媒とを混合させて昇圧させる昇圧部（１５ｄ）を有するエジェクタ（１５）と、
   前記エジェクタから流出した冷媒の気液を分離する気液分離部（１９）と、
   前記気液分離部から流出した液相冷媒と熱媒体とを熱交換させる補助加熱用熱交換器（２０）と、
   前記補助加熱用熱交換器から流出した冷媒を減圧させる加熱側減圧装置（１４ｃ）と、
   冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器（１８）と、を備え、
   前記熱交換対象流体を加熱する加熱モード時には、前記補助加熱用熱交換器にて冷媒の有する熱を前記熱媒体に放熱させ、前記加熱側減圧装置にて減圧された冷媒を前記室外熱交換器へ流入させ、前記室外熱交換器から流出した冷媒を前記冷媒吸引口から吸引させ、さらに、前記気液分離部にて分離された気相冷媒を前記圧縮機に吸入させる冷媒回路になっており、
   前記熱交換対象流体は、空調対象空間へ送風される送風空気であり、
   前記熱媒体は、前記空調対象空間の外部の外気であり、
   前記加熱用熱交換器では、前記加熱モード時に、前記補助加熱用熱交換器にて加熱された外気を前記送風空気として加熱するエジェクタ式冷凍サイクル。
2. 前記ノズル部へ流入する冷媒の乾き度（ｘ）を調整する乾き度調整装置（１４ｂ）を備え、
   前記乾き度調整装置は、前記加熱モード時に、前記気液分離部内の冷媒の温度が前記熱媒体の温度よりも高くなるように前記乾き度（ｘ）を調整するものである請求項１に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
3. 前記補助加熱用熱交換器から流出した冷媒を減圧させる冷却側減圧装置（１４ｄ、２５）と、
   前記冷却側減圧装置にて減圧させた冷媒と前記加熱用熱交換器通過前の前記送風空気とを熱交換させる冷却用熱交換器（２３）と、
   冷媒回路を切り替える冷媒回路切替装置（１７ａ〜１７ｅ）と、
   前記補助加熱用熱交換器通過後の前記外気を前記空調対象空間の外部へ放出する外部放出装置（２１）と、を備え、
   前記送風空気を冷却して前記空調対象空間へ送風する冷却モード時には、前記冷媒回路切替装置は、前記加熱用熱交換器から流出した冷媒を前記室外熱交換器へ流入させ、前記室外熱交換器から流出した冷媒を前記気液分離部へ流入させ、前記補助加熱用熱交換器から流出した冷媒を前記冷却側減圧装置へ流入させる冷媒回路に切り替え、
   さらに、前記冷却モード時には、前記外部放出装置は、前記補助加熱用熱交換器通過後の前記外気を前記空調対象空間の外部へ放出させる請求項１または２に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。

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