(57)【要約】【課題】冷媒回路を切り替えてもＣＯＰの低下を抑制可能なエジェクタ式冷凍サイクルを提供する。【解決手段】冷媒回路切替装置として、第１開閉弁１３ａ、第２開閉弁１３ｂを採用して、送風空気を加熱する際には、加熱用熱交換器１５にて圧縮機１１から吐出された高圧冷媒と送風空気とを熱交換させ、大気熱交換器１８にて低圧冷媒と大気とを熱交換させる冷媒回路に切り替える。さらに、送風空気を冷却する際には、大気熱交換器１８にて圧縮機１１から吐出された高圧冷媒と外気とを熱交換させ、冷却用熱交換器１９にてエジェクタ２０にて減圧された低圧冷媒と送風空気とを熱交換させ、さらに、エジェクタ２０の吸引作用によって冷却用熱交換器１９から流出した冷媒を吸引する冷媒回路に切り替える。これにより、高圧側冷媒と低圧側冷媒との不必要な熱交換が生じてしまうことを抑制する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項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吐出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加熱用熱交換器（１５）と、
冷媒を減圧させる減圧装置（１７）と、
冷媒と外気とを熱交換させる大気熱交換器（１８）と、
冷媒を減圧させるノズル部（２０ａ）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（２０ｃ）から冷媒を吸引し、前記冷媒吸引口から吸引された吸引冷媒と前記噴射冷媒とを混合して昇圧させるエジェクタ（２０）と、
冷媒を蒸発させて前記熱交換対象流体を冷却する冷却用熱交換器（１９）と、
冷媒の気液を分離して分離された気相冷媒を前記圧縮機の吸入口側へ流出させる気液分離部（１４）と、
冷媒回路を切り替える冷媒回路切替装置（１３ａ、１３ｂ）と、を備え、
前記冷媒回路切替装置は、
前記熱交換対象流体を加熱する加熱モードでは、前記圧縮機→前記加熱用熱交換器→前記減圧装置→前記大気熱交換器→前記気液分離部→前記圧縮機の順に冷媒を循環させる冷媒回路に切り替え、
前記熱交換対象流体を冷却する冷却モードでは、前記圧縮機→前記大気熱交換器→前記エジェクタの前記ノズル部→前記気液分離部→前記圧縮機の順に冷媒を循環させるとともに、前記気液分離部→前記冷却用熱交換器→前記エジェクタの前記冷媒吸引口の順に冷媒を循環させる冷媒回路に切り替えるエジェクタ式冷凍サイクル。
【請求項２】
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吐出冷媒と第１熱交換対象流体とを熱交換させて前記第１熱交換対象流体を加熱する第１加熱用熱交換器（１５１）と、
前記第１加熱用熱交換器から流出した冷媒と第２熱交換対象流体とを熱交換させて前記第２熱交換対象流体を加熱する第２加熱用熱交換器（１５２）と、
冷媒を減圧させる減圧装置（１７）と、
冷媒と外気とを熱交換させる大気熱交換器（１８）と、
冷媒を減圧させるノズル部（２０ａ）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（２０ｃ）から冷媒を吸引し、前記冷媒吸引口から吸引された吸引冷媒と前記噴射冷媒とを混合して昇圧させるエジェクタ（２０）と、
冷媒を蒸発させて前記第２熱交換対象流体を冷却する冷却用熱交換器（１９）と、
冷媒の気液を分離して分離された気相冷媒を前記圧縮機の吸入口側へ流出させる気液分離部（１４）と、
冷媒回路を切り替える冷媒回路切替装置（１３ａ、１３ｂ）と、を備え、
前記冷媒回路切替装置は、
前記第１熱交換対象流体および前記第２熱交換対象流体の少なくとも一方を加熱する加熱モードでは、前記圧縮機→前記第１加熱用熱交換器→前記第２加熱用熱交換器→前記減圧装置→前記大気熱交換器→前記気液分離部→前記圧縮機の順に冷媒を循環させる冷媒回路に切り替え、
前記第２熱交換対象流体を冷却する冷却モードでは、前記圧縮機→前記第１加熱用熱交換器→前記大気熱交換器→前記エジェクタの前記ノズル部→前記気液分離部→前記圧縮機の順に冷媒を循環させるとともに、前記気液分離部→前記冷却用熱交換器→前記エジェクタの前記冷媒吸引口の順に冷媒を循環させる冷媒回路に切り替えるエジェクタ式冷凍サイクル。
【請求項３】
前記第２加熱用熱交換器から流出した冷媒と前記第１熱交換対象流体とを熱交換させて前記第１熱交換対象流体を加熱する第３加熱用熱交換器（１５３）を備え、
前記冷媒回路切替装置は、前記加熱モードでは、前記第２加熱用熱交換器から流出した冷媒を前記第３加熱用熱交換器を介して前記減圧装置へ流入させる冷媒回路に切り替える請求項２に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
【請求項４】
前記第１加熱用熱交換器の出口側と前記大気熱交換器の一方の出入口側とを接続するバイパス通路（１０１）を備え、
前記冷媒回路切替装置として、前記バイパス通路を開閉する開閉弁（１３ａ）を有し、
前記開閉弁は、
前記加熱モードでは、前記バイパス通路を閉じることによって、前記第１加熱用熱交換器から流出した冷媒を前記第２加熱用熱交換器へ流入させ、
前記冷却モードでは、前記バイパス通路を開くことによって、前記第１加熱用熱交換器から流出した冷媒を前記大気熱交換器へ流入させるものである請求項２または３に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
【請求項５】
前記第１熱交換対象流体は給湯水であり、
前記第２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る請求項２ないし４のいずれか１つに記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
【請求項６】
前記送風空気を送風する送風機（１５ａ）と、
前記送風機の作動を制御する送風機制御部（４０３）と、
前記給湯水を圧送する水ポンプ（６１）と、
前記水ポンプの作動を制御する水ポンプ制御部（４０４）と、を備え、
前記送風機制御部は、前記加熱モードであって、かつ、前記空調対象空間の暖房を行う際に、前記送風機を作動させるものであり、
前記水ポンプ制御部は、前記加熱モードであって、かつ、前記給湯水を加熱する際に、前記水ポンプを作動させるものである請求項５に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
【請求項７】
前記送風空気を送風する送風機（１５ａ）と、
前記送風機の作動を制御する送風機制御部（４０３）と、
前記給湯水を圧送する水ポンプ（６１）と、
前記水ポンプの作動を制御する水ポンプ制御部（４０４）と、を備え、
前記送風機制御部は、前記冷却モードであって、かつ、前記空調対象空間の冷房を行う際に、前記送風機を作動させるものであり、
前記水ポンプ制御部は、前記冷却モードであって、かつ、前記給湯水を加熱する際に、前記水ポンプを作動させるものである請求項５または６に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
【請求項８】
前記圧縮機は、前記冷媒を臨界圧力以上となるまで昇圧させるものであることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つにエジェクタ式冷凍サイクル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒回路を切替可能に構成されたエジェクタ式冷凍サイクルに関する。
【背景技術】
【０００２】
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エジェクタ式冷凍サイクルが開示されている。この特許文献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おり、室内を冷房する冷房モードの冷媒回路と室内を暖房する暖房モードの冷媒回路とを切替可能に構成されている。
【０００３】
より具体的には、特許文献１のエジェクタ式冷凍サイクルでは、四方弁によって冷房モードの冷媒回路と暖房モードの冷媒回路とを切り替えている。そして、いずれの冷媒回路に切り替えた際にも、エジェクタにて昇圧された冷媒を圧縮機に吸入させるサイクル構成とすることで、サイクルの成績係数（ＣＯＰ）の向上を図ろうとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１５０６９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献１のように冷媒回路を切り替えるために四方弁を採用するエジェクタ式冷凍サイクルでは、充分なＣＯＰ向上効果を得られないことがあった。その理由は、四方弁では、１つの筐体の内部に高温の高圧側冷媒の流れる冷媒通路と低温の低圧側冷媒が流れる冷媒通路が近接して配置されているので、四方弁の内部で高圧側冷媒と低圧側冷媒が熱交換してしまうからである。
【０００６】
特に特許文献１のエジェクタのノズル部前の四方弁で、このような熱交換が生じると、冷媒を蒸発させる蒸発器として機能する熱交換器へ流入する冷媒のエンタルピが上昇してしまうので、蒸発器として機能する熱交換器における冷媒の吸熱量が減少してしまう。その結果、冷媒減圧装置としてエジェクタを備えることによるＣＯＰ向上効果を充分に得られないばかりか、却って、ＣＯＰを低下させてしまう原因となっていた。
【０００７】
本発明は、上記点に鑑み、冷媒回路を切替可能に構成されたエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、サイクルの成績係数（ＣＯＰ）の低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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吐出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加熱用熱交換器（１５）と、冷媒を減圧させる減圧装置（１７）と、冷媒と外気とを熱交換させる大気熱交換器（１８）と、冷媒を減圧させるノズル部（２０ａ）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（２０ｃ）から冷媒を吸引し、冷媒吸引口から吸引された吸引冷媒と噴射冷媒とを混合して昇圧させるエジェクタ（２０）と、冷媒を蒸発させて熱交換対象流体を冷却する冷却用熱交換器（１９）と、冷媒の気液を分離して分離された気相冷媒を圧縮機の吸入口側へ流出させる気液分離部（１４）と、冷媒回路を切り替える冷媒回路切替装置（１３ａ、１３ｂ）と、を備え、
冷媒回路切替装置は、熱交換対象流体を加熱する加熱モードでは、圧縮機→加熱用熱交換器→減圧装置→大気熱交換器→気液分離部→圧縮機の順に冷媒を循環させる冷媒回路に切り替え、熱交換対象流体を冷却する冷却モードでは、圧縮機→大気熱交換器→エジェクタのノズル部→気液分離部→圧縮機の順に冷媒を循環させるとともに、気液分離部→冷却用熱交換器→エジェクタの冷媒吸引口の順に冷媒を循環させる冷媒回路に切り替えるエジェクタ式冷凍サイクルである。
【０００９】
これによれば、四方弁のように高圧側冷媒と低圧側冷媒との不必要な熱交換を生じさせてしまう構成を採用することなく冷媒回路を切り替えることができる。従って、冷媒回路を切替可能に構成されたエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、いずれの運転モードに切り替えてもＣＯＰの低下を抑制することができる。
【００１０】
さらに、冷却モードでは、エジェクタ（２０）にて昇圧された冷媒を圧縮機（１１）に吸入させることができるので、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。
【００１１】
また、請求項２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吐出冷媒と第１熱交換対象流体とを熱交換させて第１熱交換対象流体を加熱する第１加熱用熱交換器（１５１）と、第１加熱用熱交換器から流出した冷媒と第２熱交換対象流体とを熱交換させて第２熱交換対象流体を加熱する第２加熱用熱交換器（１５２）と、冷媒を減圧させる減圧装置（１７）と、冷媒と外気とを熱交換させる大気熱交換器（１８）と、冷媒を減圧させるノズル部（２０ａ）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（２０ｃ）から冷媒を吸引し、冷媒吸引口から吸引された吸引冷媒と噴射冷媒とを混合して昇圧させるエジェクタ（２０）と、冷媒を蒸発させて第２熱交換対象流体を冷却する冷却用熱交換器（１９）と、冷媒の気液を分離して分離された気相冷媒を圧縮機の吸入口側へ流出させる気液分離部（１４）と、冷媒回路を切り替える冷媒回路切替装置（１３ａ、１３ｂ）と、を備え、
冷媒回路切替装置は、第１熱交換対象流体および第２熱交換対象流体の少なくとも一方を加熱する加熱モードでは、圧縮機→第１加熱用熱交換器→第２加熱用熱交換器→減圧装置→大気熱交換器→気液分離部→圧縮機の順に冷媒を循環させる冷媒回路に切り替え、第２熱交換対象流体を冷却する冷却モードでは、圧縮機→第１加熱用熱交換器→大気熱交換器→エジェクタのノズル部→気液分離部→圧縮機の順に冷媒を循環させるとともに、気液分離部→冷却用熱交換器→エジェクタの冷媒吸引口の順に冷媒を循環させる冷媒回路に切り替えるエジェクタ式冷凍サイクルである。
【００１２】
これによれば、請求項１に記載の発明と同様に、冷媒回路を切替可能に構成されたエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、いずれの運転モードに切り替えてもＣＯＰの低下を抑制することができる。
【００１３】
さらに、加熱モードでは、互いに直列的に接続された第１加熱用熱交換器（１５１）および第２加熱用熱交換器（１５２）にて、必要に応じた加熱能力を発揮させて、それぞれ第１、第２熱交換対象流体を加熱することができる。従って、第１加熱用熱交換器（１５１）および第２加熱用熱交換器（１５２）にて、不必要な加熱能力が発揮されてしまうことを抑制して、ＣＯＰを向上させることができる。
【００１４】
例えば、第１加熱用熱交換器（１５１）にて第１熱交換対象流体を比較的高い温度帯に加熱し、第２加熱用熱交換器（１５２）にて第２熱交換対象流体を第１熱交換対象流体よりも低い温度帯に加熱することで、ＣＯＰを向上させることができる。
【００１５】
また、冷却モードでは、請求項１に記載の発明と同様に、エジェクタ（２０）にて昇圧された冷媒を圧縮機（１１）に吸入させることができるので、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。
【００１６】
さらに、冷却モードでも、第１加熱用熱交換器（１５１）にて、第１熱交換対象流体を加熱することができる。従って、従来技術では、大気熱交換器（１８）にて外気に放熱されていた熱を効率的に活用することができる。
【００１７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態の空調装置の全体構成図である。
【図２】第１実施形態の空調装置の電気制御部を示すブロック図である。
【図３】第２実施形態の給湯空調装置の暖房モードの作動状態を示す全体構成図である。
【図４】第２実施形態の給湯空調装置の暖房給湯モードの作動状態を示す全体構成図である。
【図５】第２実施形態の給湯空調装置の給湯モードの作動状態を示す全体構成図である。
【図６】第２実施形態の給湯空調装置の冷房モードの作動状態を示す全体構成図である。
【図７】第２実施形態の給湯空調装置の冷房給湯モードの作動状態を示す全体構成図である。
【図８】第２実施形態の給湯空調装置の電気制御部を示すブロック図である。
【図９】第３実施形態の給湯空調装置の暖房モードの作動状態を示す全体構成図である。
【図１０】第３実施形態の給湯空調装置の暖房給湯モードの作動状態を示す全体構成図である。
【図１１】第３実施形態の給湯空調装置の給湯モードの作動状態を示す全体構成図である。
【図１２】第３実施形態の給湯空調装置の冷房モードの作動状態を示す全体構成図である。
【図１３】第３実施形態の給湯空調装置の冷房給湯モードの作動状態を示す全体構成図である。
【図１４】第３実施形態の給湯空調装置の電気制御部を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（第１実施形態）
図１、図２を用いて、本発明の第１実施形態を説明する。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、図１に示す据置型の空調装置１に適用している。この空調装置１では、空調対象空間である室内の暖房および冷房を行うことができる。エジェクタ式冷凍サイクル１０は、空調装置１において、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。
【００２０】
エジェクタ式冷凍サイクル１０は、冷媒減圧装置としてエジェクタ２０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１０は、図１に示すように、室内の暖房を行う暖房モードの冷媒回路と、室内の冷房を行う冷房モードの冷媒回路とを切替可能に構成されている。なお、図１では、暖房モードにおける冷媒の流れを太実線矢印で示し、冷房モードにおける冷媒の流れを太破線矢印で示している。
【００２１】
このエジェクタ式冷凍サイクル１０では、冷媒として二酸化炭素を採用しており、サイクルの高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界冷凍サイクルを構成している。冷媒には、圧縮機１１を潤滑するための冷凍機油が混入されており、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。
【００２２】
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、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。
【００２３】
圧縮機１１では、圧縮機１１から吐出された吐出冷媒が超臨界状態となるまで冷媒を昇圧させる。すなわち、圧縮機１１は、吐出冷媒の圧力が冷媒の臨界圧力以上となるまで冷媒を昇圧させる。圧縮機１１は、後述する制御装置４０から出力される制御信号によって、回転数（換言すると、冷媒吐出能力）が制御される。
【００２４】
圧縮機１１の吐出口には、互いに連通する３つの冷媒流入出口を有する第１三方継手１２ａの流入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４三方継手１２ｂ〜１２ｄを備えている。第２〜第４三方継手１２ｂ〜１２ｄの基本的構成は、第１三方継手１２ａと同様である。
【００２５】
第１三方継手１２ａの一方の流出口には、後述する加熱用熱交換器１５の冷媒入口側が接続されている。第１三方継手１２ａの他方の流出口には、第２三方継手１２ｂの流入口側が接続されている。第１三方継手１２ａの他方の流出口側と第２三方継手１２ｂの流入口側とを接続する冷媒通路には、第１開閉弁１３ａが配置されている。
【００２６】
第１開閉弁１３ａは、冷媒通路を開閉する電磁弁である。第１開閉弁１３ａは、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。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開閉弁１３ｂを備えている。第２開閉弁１３ｂの基本的構成は、第１開閉弁１３ａと同様である。このような三方継手としては、複数の配管を接合して形成されたものや、金属ブロックや樹脂ブロックに複数の冷媒通路を設けることによって形成されたものを採用することができる。
【００２７】
第１、第２開閉弁１３ａ、１３ｂは、冷媒通路を開閉することで、上述した各運転モードにおける冷媒回路を切り替えることができる。従って、第１、第２開閉弁１３ａ、１３ｂは、冷媒回路切替装置としての機能を果たす。
【００２８】
第２三方継手１２ｂの一方の流出口には、後述する大気熱交換器１８の一方の冷媒出入口側が接続されている。第２三方継手１２ｂの他方の流出口には、第３三方継手１２ｃの一方の流入口側が接続されている。第２三方継手１２ｂの他方の流出口側と第３三方継手１２ｃの一方の流入口側とを接続する冷媒通路には、第２開閉弁１３ｂが配置されている。
【００２９】
第３三方継手１２ｃの流出口には、アキュムレータ１４の流入口側が接続されている。アキュムレータ１４は、冷媒の気液を分離してサイクルの余剰液相冷媒を蓄える気液分離部である。アキュムレータ１４の気相冷媒流出口には、圧縮機１１の吸入口側が接続されている。アキュムレータ１４の液相冷媒流出口には、後述する冷却用熱交換器１９の冷媒入口側が接続されている。
【００３０】
加熱用熱交換器１５は、暖房モード時に圧縮機１１から吐出された高温の吐出冷媒と送風機１５ａから室内へ向けて送風される送風空気とを熱交換させて送風空気を加熱する熱交換器である。加熱用熱交換器１５は、送風空気を室内へ導くダクト１６内に配置されている。送風機１５ａは、制御装置４０から出力される制御電圧によって回転数（換言すると、送風能力）が制御される電動送風機である。
【００３１】
加熱用熱交換器１５の冷媒出口には、電気式の膨張弁１７の入口側が接続されている。膨張弁１７は、暖房モード時に加熱用熱交換器１５から流出した冷媒を減圧させる減圧装置である。
【００３２】
膨張弁１７は、絞り通路の開度（すなわち、通路断面積）を変化させる弁体と、この弁体を変位させる電動アクチュエータ（具体的には、ステッピングモータ）を有する電気式の可変絞り機構である。さらに、この膨張弁１７は、絞り通路を全開にすることで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、および絞り通路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。
【００３３】
そして、この全開機能および全閉機能によって、膨張弁１７は、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、膨張弁１７は、第１、第２開閉弁１３ａ、１３ｂとともに、冷媒回路切替装置としての機能も兼ね備えている。膨張弁１７は、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。
【００３４】
膨張弁１７の出口には、第４三方継手１２ｄの流入口側が接続されている。第４三方継手１２ｄの一方の流出口には、大気熱交換器１８の他方の冷媒出入口側が接続されている。第４三方継手１２ｄの他方の流出口には、エジェクタ２０のノズル部２０ａの入口側が接続されている。
【００３５】
大気熱交換器１８は、冷媒と外気送風機１８ａから送風された外気とを熱交換させる熱交換器である。外気送風機１８ａは、制御装置４０から出力される制御電圧によって回転数（換言すると、送風能力）が制御される電動送風機である。
【００３６】
エジェクタ２０は、冷房モード時に大気熱交換器１８から流出した冷媒を減圧させる冷媒減圧装置としての機能を果たす。さらに、エジェクタ２０は、高速度で噴射される噴射冷媒の吸引作用によって、冷却用熱交換器１９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。
【００３７】
より具体的には、エジェクタ２０は、ノズル部２０ａおよびボデー部２０ｂを有している。エジェクタ２０のノズル部２０ａは、冷媒を等エントロピ的に減圧させて噴射する部位である。ノズル部２０ａは、冷媒の流れ方向に向かって先細る略円筒状の金属（本実施形態では、ステンレス合金）で形成されている。
【００３８】
ノズル部２０ａ内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）、および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設けられている。つまり、ノズル部２０ａでは、冷媒流れ方向に向かってラバールノズルと同様に通路断面積を変化させている。
【００３９】
さらに、ノズル部２０ａ内に形成された冷媒通路内には、冷媒流れ方向に向かって先細る針状のニードル弁２０ｅが配置されている。ニードル弁２０ｅは、ノズル部２０ａの軸線方向に変位することによって、ノズル部２０ａの喉部の通路断面積を変化させる弁体部である。ニードル弁２０ｅの冷媒流れ上流側の端部は、ニードル弁２０ｅを軸方向に変位させる電動アクチュエータ（具体的には、ステッピングモータ）に連結されている。
【００４０】
つまり、本実施形態のノズル部２０ａは、喉部の通路断面積を変更可能な可変ノズル部として構成されている。さらに、エジェクタ２０では、ニードル弁２０ｅを喉部に当接させることによって、ノズル部２０ａ内に形成された冷媒通路を閉塞させる全閉機能を有している。
【００４１】
そして、この全閉機能によって、エジェクタ２０は、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、エジェクタ２０は、第１、第２開閉弁１３ａ、１３ｂ等とともに、冷媒回路切替装置としての機能も兼ね備えている。ニードル弁２０ｅ用の電動アクチュエータは、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。
【００４２】
エジェクタ２０のボデー部２０ｂは、内部にノズル部２０ａを支持固定する固定部材であるとともに、エジェクタ２０の外殻を形成する部位である。ボデー部２０ｂは、円筒状の金属（本実施形態では、アルミニウム合金）で形成されている。ノズル部２０ａは、ボデー部２０ｂの長手方向一端側の内部に収容されるように固定されている。
【００４３】
ボデー部２０ｂの外周面のうち、ノズル部２０ａ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２０ａの冷媒噴射口と連通するように設けられた冷媒吸引口２０ｃが形成されている。冷媒吸引口２０ｃは、ノズル部２０ａから噴射される噴射冷媒の吸引作用によって、冷却用熱交換器１９から流出した冷媒をエジェクタ２０の内部へ吸引する貫通穴である。
【００４４】
ボデー部２０ｂの内部には、冷媒吸引口２０ｃから吸引された吸引冷媒をノズル部２０ａ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２０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２０ｄが形成されている。
【００４５】
ディフューザ部２０ｄ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。
【００４６】
エジェクタ２０の出口（具体的には、ディフューザ部２０ｄの出口）には、前述した第３三方継手１２ｃの他方の流入口側が接続されている。
【００４７】
冷却用熱交換器１９は、冷房モード時にアキュムレータ１４の液相冷媒流出口から流出した液相冷媒と送風機１５ａから室内へ向けて送風される送風空気とを熱交換させて液相冷媒を蒸発させる熱交換器である。冷却用熱交換器１９では、アキュムレータ１４から流出した液相冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させることによって送風空気を冷却する。
【００４８】
冷却用熱交換器１９は、加熱用熱交換器１５と同様に、送風空気を室内へ導くダクト１６内に配置されている。ここで、図１では、冷却用熱交換器１９を加熱用熱交換器１５よりも送風空気流れ下流側に配置しているが、冷却用熱交換器１９を加熱用熱交換器１５よりも送風空気流れ上流側に配置してもよい。
【００４９】
次に、図２を用いて、本実施形態の電気制御部について説明する。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ている。そして、制御装置４０は、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、１３ａ、１３ｂ、１５ａ、１７、１８ａ、２０等の作動を制御する。
【００５０】
また、制御装置４０の入力側には、図２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、吐出圧センサ４３等の空調センサ群が接続されている。そして、制御装置４０には、これらの空調センサ群の検出信号が入力される。内気温センサ４１は、室内の内気温Ｔｒを検出する内気温検出部である。外気温センサ４２は、外気温Ｔａｍを検出する外気温検出部である。吐出圧センサ４３は、圧縮機１１から吐出された冷媒の吐出圧力Ｔｄを検出する吐出圧検出部である。
【００５１】
さらに、制御装置４０の入力側には、室内に配置された操作パネル５０が接続されており、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、空調装置１を商用電力に接続する主電源スイッチ、冷房モードと暖房モードとを選択的に切り替える切替スイッチ、室内の温度を設定する温度設定スイッチ等がある。
【００５２】
なお、本実施形態の制御装置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。
【００５３】
例えば、制御装置４０のうち、圧縮機１１の冷媒吐出能力を制御する構成は吐出能力制御部４０１を構成している。また、第１、第２開閉弁１３ａ、１３ｂ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４０２を構成している。また、送風機１５ａの作動を制御する構成は送風機制御部４０３を構成している。
【００５４】
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、本実施形態の空調装置１では、室内の暖房および冷房を行うことができる。さらに、エジェクタ式冷凍サイクル１０では、冷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。
【００５５】
エジェクタ式冷凍サイクル１０では、主電源スイッチが投入（ＯＮ）された状態で、切替スイッチが暖房モードに切り替えられると、暖房モードでの運転が実行される。また、主電源スイッチが投入（ＯＮ）された状態で、切替スイッチが冷房モードに切り替えられると、冷房モードでの運転が実行される。以下に各運転モードにおける作動を説明する。
【００５６】
（ａ）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、制御装置４０が、第１開閉弁１３ａを閉じ、第２開閉弁１３ｂを開き、膨張弁１７を冷媒減圧作用を発揮する絞り状態とし、エジェクタ２０のノズル部２０ａを全閉状態とする。さらに、制御装置４０は、送風機１５ａを作動させ、外気送風機１８ａを作動させる。
【００５７】
これにより、暖房モードのエジェクタ式冷凍サイクル１０では、図１の太実線矢印に示すように、圧縮機１１→加熱用熱交換器１５→膨張弁１７→大気熱交換器１８→アキュムレータ１４→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。
【００５８】
制御装置４０は、この冷媒回路の構成で各種制御対象機器の作動状態を決定する。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、次のように決定する。
【００５９】
まず、内気温センサ４１によって検出された内気温Ｔｒ、外気温センサ４２によって検出された外気温Ｔａｍ、操作パネルにて設定された設定温度等に基づいて、送風空気の目標温度を決定する。そして、この目標温度に基づいて、予め制御装置４０に記憶された暖房用の制御マップを参照して、電動モータに出力される制御信号を決定する。
【００６０】
また、膨張弁１７の絞り開度、すなわち膨張弁１７へ出力される制御信号（制御パルス）については、吐出圧センサ４３によって検出された吐出圧力Ｔｄに基づいて、予め制御装置４０に記憶された制御マップを参照して、エジェクタ式冷凍サイクル１０のＣＯＰが極大値に近づくように決定する。
【００６１】
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、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→各種制御対象機器の作動状態の決定→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。
【００６２】
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、圧縮機１１にて超臨界状態となるまで昇圧された高温高圧冷媒が、加熱用熱交換器１５へ流入する。加熱用熱交換器１５へ流入した高温高圧冷媒は、送風機１５ａから送風された送風空気と熱交換して放熱する。これにより、送風空気が加熱される。
【００６３】
ここで、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０のように、超臨界冷凍サイクルを構成する冷凍サイクル装置では、放熱器として機能する熱交換器（本実施形態の暖房モードでは、加熱用熱交換器１５）へ流入した冷媒は、当該熱交換器にて凝縮することなく、超臨界状態のまま放熱して温度低下する。
【００６４】
加熱用熱交換器１５から流出した冷媒は、膨張弁１７にて減圧される。膨張弁１７にて減圧された低圧冷媒は、大気熱交換器１８の他方の冷媒出入口から大気熱交換器１８へ流入する。大気熱交換器１８へ流入した低圧冷媒は、外気送風機１８ａから送風された外気から吸熱して蒸発する。
【００６５】
大気熱交換器１８の一方の冷媒出入口から流出した冷媒は、アキュムレータ１４へ流入する。アキュムレータ１４にて分離された気相冷媒は、圧縮機１１へ吸入されて再び超臨界状態となるまで圧縮される。
【００６６】
従って、暖房モードでは、加熱用熱交換器１５にて加熱された送風空気を室内へ吹き出すことによって、室内の暖房を行うことができる。
【００６７】
（ｂ）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、制御装置４０が、第１開閉弁１３ａを開き、第２開閉弁１３ｂを閉じ、膨張弁１７を全閉状態とし、エジェクタ２０のノズル部２０ａを絞り状態とする。さらに、制御装置４０は、送風機１５ａを作動させ、外気送風機１８ａを作動させる。
【００６８】
これにより、冷房モードのエジェクタ式冷凍サイクル１０では、図１の太破線矢印に示すように、圧縮機１１→大気熱交換器１８→エジェクタ２０のノズル部２０ａ→アキュムレータ１４→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１４→冷却用熱交換器１９→エジェクタ２０の冷媒吸引口２０ｃ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。
【００６９】
制御装置４０は、この冷媒回路の構成で各種制御対象機器の作動状態を決定する。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、暖房モードと同様に決定された目標温度に基づいて、予め制御装置４０に記憶された冷房用の制御マップを参照して、電動モータに出力される制御信号を決定する。
【００７０】
また、エジェクタ２０のノズル部２０ａの絞り開度、すなわちニードル弁２０ｅを変位させる電動アクチュエータへ出力される制御信号（制御パルス）については、吐出圧力Ｔｄに基づいて、予め制御装置４０に記憶された制御マップを参照して、エジェクタ式冷凍サイクル１０のＣＯＰが極大値に近づくように決定する。
【００７１】
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にて超臨界状態となるまで昇圧された高温高圧冷媒が、大気熱交換器１８の一方の冷媒出入口から大気熱交換器１８へ流入する。大気熱交換器１８へ流入した冷媒は、外気送風機１８ａから送風された外気と熱交換して、超臨界状態のまま放熱して温度低下する。
【００７２】
大気熱交換器１８の他方の冷媒出入口から流出した冷媒は、エジェクタ２０のノズル部２０ａへ流入する。エジェクタ２０のノズル部２０ａ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、冷却用熱交換器１９から流出した冷媒が、エジェクタ２０の冷媒吸引口２０ｃから吸引される。
【００７３】
ノズル部２０ａから噴射された噴射冷媒および冷媒吸引口２０ｃから吸引された吸引冷媒は、エジェクタ２０のディフューザ部２０ｄへ流入する。ディフューザ部２０ｄ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。
【００７４】
ディフューザ部２０ｄから流出した冷媒は、アキュムレータ１４へ流入して気液分離される。アキュムレータ１４にて分離された液相冷媒は、冷却用熱交換器１９へ流入する。この際、冷却用熱交換器１９へ流入する冷媒は、アキュムレータ１４から冷却用熱交換器１９へ至る冷媒配管を流通する際の圧力損失によって圧力低下する。
【００７５】
冷却用熱交換器１９へ流入した冷媒は、送風機１５ａ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、送風空気が冷却される。ここで、冷房モードでは、冷媒が加熱用熱交換器１５を流通しない冷媒回路に切り替えられている。従って、送風機１５ａから送風された送風空気は、加熱用熱交換器１５にて加熱されることなく、冷却用熱交換器１９にて冷却される。
【００７６】
冷却用熱交換器１９から流出した冷媒は、エジェクタ２０の冷媒吸引口２０ｃから吸引される。アキュムレータ１４にて分離された気相冷媒は、圧縮機１１へ吸入されて再び超臨界状態となるまで圧縮される。
【００７７】
従って、冷房モードでは、冷却用熱交換器１９にて加熱された送風空気を室内へ吹き出すことによって、室内の冷房を行うことができる。
【００７８】
さらに、冷房モードでは、エジェクタ２０のディフューザ部２０ｄ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（冷房モードでは、冷却用熱交換器１９）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。
【００７９】
以上の如く、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０では、四方弁のようにサイクルの高圧側冷媒と低圧側冷媒との不必要な熱交換を生じさせてしまう構成を採用することなく冷媒回路を切り替えることができる。従って、冷媒回路を切替可能に構成されたエジェクタ式冷凍サイクル１０では、暖房モードおよび冷房モードのいずれの運転モードの冷媒回路に切り替えてもＣＯＰの低下を抑制することができる。
【００８０】
さらに、冷媒として二酸化炭素を用いる超臨界冷凍サイクルでは、冷房モードの方が暖房モードよりもＣＯＰが低下しやすい。従って、本実施形態のように、冷房モード時にエジェクタ式冷凍サイクルを構成することは、冷媒回路を切替可能に構成された冷凍サイクル装置において有効である。
【００８１】
（第２実施形態）
図３〜図８を用いて、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態では、本発明に係るエジェクタ式冷凍サイクル１０ａを、図３〜図７に示す給湯空調装置１ａに適用している。なお、図３〜図８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、以降の図面でも同様である。
【００８２】
本実施形態の給湯空調装置１ａでは、空調対象空間である室内の暖房および冷房を行うことができるだけでなく、室内に配置された給湯端末へ供給される給湯水の加熱を行うことができる。
【００８３】
エジェクタ式冷凍サイクル１０ａは、給湯空調装置１ａにおいて、給湯水を加熱する機能、および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１０ａにおける第１熱交換対象流体は給湯水であり、第２熱交換対象流体は送風空気である。
【００８４】
より詳細には、給湯空調装置１ａは、暖房モード（図３参照）、暖房給湯モード（図４参照）、および給湯モード（図５参照）の運転を行うことができる。暖房モードは、給湯水の加熱を行うことなく室内の暖房を行う運転モードである。暖房給湯モードは、室内の暖房と給湯水の加熱とを同時に行う運転モードである。給湯モードは、室内の暖房あるいは冷房を行うことなく給湯水の加熱を行う運転モードである。
【００８５】
さらに、給湯空調装置１ａは、冷房モード（図６参照）、および冷房給湯モード（図７参照）の運転を行うことができる。冷房モードは、給湯水の加熱を行うことなく室内の冷房を行う運転モードである。冷房給湯モードは、室内の冷房と給湯水の加熱とを同時に行う運転モードである。
【００８６】
そして、エジェクタ式冷凍サイクル１０ａは、図３〜図５に示すように、給湯水および送風空気の少なくとも一方を加熱する加熱モードの冷媒回路と、図６、図７に示すように、送風空気を冷却する冷却モードの冷媒回路とを切替可能に構成されている。なお、図３〜図７では、冷媒の流れを太実線矢印で示し、給湯水の流れを太破線矢印で示し、送風空気の流れを白抜き矢印で示している。
【００８７】
また、給湯空調装置１ａは、エジェクタ式冷凍サイクル１０ａに加えて、給湯水を循環させる水循環回路６０、給湯水を貯える貯湯タンク７０等を備えている。水循環回路６０および貯湯タンク７０の詳細構成については後述する。
【００８８】
エジェクタ式冷凍サイクル１０ａの圧縮機１１の吐出口には、第１水−冷媒熱交換器１５１の冷媒通路の入口側が接続されている。第１水−冷媒熱交換器１５１は、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒を流通させる冷媒通路、および水循環回路６０を循環する給湯水を流通させる水通路を有し、冷媒通路を流通する高圧冷媒と水通路を流通する給湯水とを熱交換させて、給湯水を加熱する第１加熱用熱交換器である。
【００８９】
さらに、本実施形態では、第１水−冷媒熱交換器１５１として、冷媒通路を流通する冷媒の流れ方向と水通路を流通する給湯水の流れ方向が対向流となる対向流型の熱交換器を採用している。
【００９０】
このような対向流型の熱交換器では、冷媒通路入口側の冷媒と水通路出口側の給湯水とを熱交換させ、冷媒通路出口側の冷媒と水通路入口側の給湯水とを熱交換させることができるので、熱交換領域の全域に亘って給湯水と冷媒との温度差を確保して熱交換効率を向上させることができる。
【００９１】
第１水−冷媒熱交換器１５１の冷媒通路の出口には、第１三方継手１２ａの流入口側が接続されている。第１三方継手１２ａの一方の流出口には、加熱用熱交換器１５２の冷媒入口側が接続されている。第１三方継手１２ａの他方の流出口には、第２三方継手１２ｂの流入口側が接続されている。
【００９２】
第１三方継手１２ａの他方の流出口側と第２三方継手１２ｂの流入口側とを接続する冷媒通路であるバイパス通路１０１には、このバイパス通路１０１を開閉する第１開閉弁１３ａが配置されている。
【００９３】
加熱用熱交換器１５２は、少なくとも暖房モード時および暖房給湯モード時に、第１水−冷媒熱交換器１５１の冷媒通路から流出した冷媒と送風機１５ａから室内へ向けて送風される送風空気とを熱交換させて送風空気を加熱する第２加熱用熱交換器である。つまり、加熱用熱交換器１５２は、第１実施形態で説明した加熱用熱交換器１５に対応する熱交換器である。
【００９４】
第２加熱用熱交換器１５２の冷媒出口には、第２水−冷媒熱交換器１５３の冷媒通路の入口側が接続されている。第２水−冷媒熱交換器１５３は、加熱用熱交換器１５２から流出した高圧冷媒と給湯水とを熱交換させて、給湯水を加熱する第３加熱用熱交換器である。第２水−冷媒熱交換器１５３の基本的構成は、第１水−冷媒熱交換器１５１と同様である。
【００９５】
第２水−冷媒熱交換器１５３の冷媒通路の出口には、膨張弁１７の入口側が接続されている。その他のエジェクタ式冷凍サイクル１０ａの構成は、第１実施形態で説明したエジェクタ式冷凍サイクル１０と同様である。
【００９６】
次に、水循環回路６０は、貯湯タンク７０の流出口→第２水−冷媒熱交換器１５３の水通路→第１水−冷媒熱交換器１５１の水通路→貯湯タンク７０の流入口の順に給湯水を循環させる水回路である。
【００９７】
貯湯タンク７０は、耐食性に優れた金属（例えば、ステンレス）で形成され、その外周を断熱材で覆う断熱構造あるいは二重タンクによる真空断熱構造等を有する給湯水用タンクである。従って、貯湯タンク７０では、エジェクタ式冷凍サイクル１０ａにて加熱された高温の給湯水を長時間保温することができる。貯湯タンク７０は、中空円柱状に形成され、軸方向が略鉛直方向に延びる縦長形状に形成されている。
【００９８】
貯湯タンク７０の上方側には、貯湯タンク７０内に貯湯されている給湯水を給湯端末側へ流出させる出湯口、および第１水−冷媒熱交換器１５１の水通路から流出した給湯水を流入させる流入口が設けられている。また、貯湯タンク７０の下方側には、水道水を流入させる給水口、および第２水−冷媒熱交換器１５３の水通路側へ給湯水を流出させる流出口が設けられている。
【００９９】
貯湯タンク７０の出湯口には、図示しない温度調整弁が接続されている。そして、この温度調整弁にて、貯湯タンク７０から流出した高温の給湯水と低温の水道水が混合されることによって、ユーザの所望の出湯温度に調整された給湯水が、キッチンや風呂場等に配置された蛇口、シャワー、あるいは床暖房設備といった給湯端末へ供給される。
【０１００】
水循環回路６０には、水循環ポンプ６１が配置されている。水循環ポンプ６１は、貯湯タンク７０の流出口から流出した給湯水を吸入して、第２水−冷媒熱交換器１５３の水通路側へ圧送する水圧送装置である。水循環ポンプ６１は、制御装置４０から出力される制御電圧によって、回転数（換言すると、水圧送能力）が制御される。
【０１０１】
水循環ポンプ６１の吐出口には、第２水−冷媒熱交換器１５３の水通路の入口側が接続されている。第２水−冷媒熱交換器１５３の水通路の出口には、第１水−冷媒熱交換器１５１の水通路の入口側が接続されている。第１水−冷媒熱交換器１５１の水通路の出口には、貯湯タンク７０の流入口側が接続されている。
【０１０２】
従って、制御装置４０が水循環ポンプ６１を作動させると、貯湯タンク７０の下方側から流出した給湯水が、第２水−冷媒熱交換器１５３の水通路→第１水−冷媒熱交換器１５１の水通路の順に流れて、貯湯タンク７０の上方側へ流入する。このため、エジェクタ式冷凍サイクル１０ａによって給湯水が加熱されると、貯湯タンク７０内では、上方側から下方側へ向かって温度低下する温度分布が生じることになる。
【０１０３】
次に、本実施形態の制御装置４０の出力側には、図８に示すように、制御対象機器として水循環ポンプ６１が接続されている。また、制御装置４０の入力側には、内気温センサ４１、外気温センサ４２、吐出圧センサ４３に加えて、入水温度センサ４４、沸上温度センサ４５、タンク内温度センサ４６等が接続され、これらのセンサ群の検出信号が制御装置４０へ入力される。
【０１０４】
入水温度センサ４４は、第２水−冷媒熱交換器１５３の水通路の入口側の給湯水温度である入水温度Ｔｗｉを検出する入水温度検出部である。沸上温度センサ４５は、第１水−冷媒熱交換器１５１の水通路の出口側の給湯水温度である沸上温度Ｔｗｏを検出する沸上温度検出部である。
【０１０５】
タンク内温度センサ４６は、貯湯タンク７０内に貯湯された給湯水の温度を検出するタンク内温度検出部である。より具体的には、本実施形態のタンク内温度センサ４６は、貯湯タンク７０内に上下方向に並んで配置された複数個（本実施形態では、５つ）の温度センサによって構成されている。
【０１０６】
これにより、制御装置４０では、複数のタンク内温度センサ４６の出力信号によって、貯湯タンク７０内の水位レベルに応じた給湯水の温度、および貯湯タンク７０内の温度分布を検出することができる。
【０１０７】
また、本実施形態の制御装置４０では、水循環ポンプ６１の作動を制御する構成が、水ポンプ制御部４０４を構成している。その他のエジェクタ式冷凍サイクル１０ａの構成は、第１実施形態で説明したエジェクタ式冷凍サイクル１０と同様である。
【０１０８】
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。本実施形態の給湯空調装置１ａでは、主電源スイッチが投入（ＯＮ）された状態で、予め定めた沸き上げ運転条件が成立すると、給湯水を加熱する運転モード（具体的には、暖房給湯モード、給湯モード、冷房給湯モード）が実行される。
【０１０９】
この沸き上げ運転条件としては、貯湯タンク７０から給湯端末へ出湯された積算給湯量が基準量以上となったとき、貯湯タンク７０内の給湯水の熱量が基準熱量よりも低下したとき、予め定めた沸き上げ時間帯（例えば、商用電力の電気料金が他の時間帯よりも安価に設定されている深夜電力時間帯）になったとき等を採用することができる。
【０１１０】
また、室内を暖房する運転モード（具体的には、暖房モード、暖房給湯モード）と、室内を冷房する運転モード（具体的には、冷房モード、冷房給湯モード）との切り替えは、第１実施形態と同様に切替スイッチによって切り替えることができる。さらに、本実施形態の切替スイッチでは、暖房も冷房も行わない空調ＯＦＦモードを選択することもできる。以下に各運転モードにおける作動を説明する。
【０１１１】
（ａ）暖房モード
暖房モードは、給湯水の加熱を行うことなく送風空気を加熱する加熱モードである。暖房モードは、沸き上げ運転条件が成立しておらず、切替スイッチによって暖房モードが選択されている際に実行される。
【０１１２】
暖房モードでは、制御装置４０が、第１開閉弁１３ａを閉じ、第２開閉弁１３ｂを開き、膨張弁１７を絞り状態とし、エジェクタ２０のノズル部２０ａを全閉状態とする。さらに、制御装置４０は、送風機１５ａを作動させ、外気送風機１８ａを作動させ、水循環ポンプ６１を停止させる。
【０１１３】
これにより、暖房モードのエジェクタ式冷凍サイクル１０ａでは、図３の太実線矢印に示すように、圧縮機１１→第１水−冷媒熱交換器１５１→加熱用熱交換器１５２→第２水−冷媒熱交換器１５３→膨張弁１７→大気熱交換器１８→アキュムレータ１４→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。
【０１１４】
また、暖房モードの水循環回路６０では、水循環ポンプ６１が停止しているので、給湯水は循環しない。また、図３の白抜き矢印で示すように、送風機１５ａから室内に向けて送風空気が送風される。
【０１１５】
制御装置４０は、この回路構成で、第１実施形態の暖房モードと同様に、各種制御対象機器の作動状態を決定する。
【０１１６】
従って、暖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にて超臨界状態となるまで昇圧された高圧冷媒が、第１水−冷媒熱交換器１５１の冷媒通路へ流入する。暖房モードでは、水循環ポンプ６１が停止しているので、第１水−冷媒熱交換器１５１の冷媒通路へ流入した冷媒は、殆ど放熱することなく、第１水−冷媒熱交換器１５１から流出して、加熱用熱交換器１５２へ流入する。
【０１１７】
加熱用熱交換器１５２へ流入した高圧冷媒は、送風機１５ａから送風された送風空気と熱交換して放熱する。これにより、送風空気が加熱される。
【０１１８】
加熱用熱交換器１５２から流出した冷媒は、第２水−冷媒熱交換器１５３の冷媒通路へ流入する。暖房モードでは、水循環ポンプ６１が停止しているので、第２水−冷媒熱交換器１５３の冷媒通路へ流入した冷媒は、殆ど放熱することなく第２水−冷媒熱交換器１５３の冷媒通路から流出して、膨張弁１７にて減圧される。以降の作動は第１実施形態の暖房モードと同様である。
【０１１９】
従って、暖房モードでは、加熱用熱交換器１５２にて加熱された送風空気を室内へ吹き出すことによって、室内の暖房を行うことができる。
【０１２０】
（ｂ）暖房給湯モード
暖房給湯モードは、送風空気および給湯水の双方の加熱を行う加熱モードである。暖房モードは、沸き上げ運転条件が成立しており、切替スイッチによって暖房モードが選択されている際に実行される。
【０１２１】
暖房給湯モードでは、制御装置４０が、第１開閉弁１３ａを閉じ、第２開閉弁１３ｂを開き、膨張弁１７を絞り状態とし、エジェクタ２０のノズル部２０ａを全閉状態とする。さらに、制御装置４０は、送風機１５ａを作動させ、外気送風機１８ａを作動させ、水循環ポンプ６１を作動させる。
【０１２２】
これにより、暖房給湯モードのエジェクタ式冷凍サイクル１０ａでは、図４の太実線矢印に示すように、暖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。また、暖房給湯モードの水循環回路６０では、図４の太破線矢印に示すように、水循環ポンプ６１→第２水−冷媒熱交換器１５３→第１水−冷媒熱交換器１５１→貯湯タンク７０→水循環ポンプ６１の順に給湯水が循環する。また、図４の白抜き矢印で示すように、送風機１５ａから室内に向けて送風空気が送風される。
【０１２３】
制御装置４０は、この回路構成で、各種制御対象機器の作動状態を決定する。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、外気温センサ４２によって検出された外気温Ｔａｍに基づいて、予め制御装置４０に記憶された沸き上げ運転用の制御マップを参照して決定する。
【０１２４】
また、膨張弁１７の絞り開度、すなわち膨張弁１７へ出力される制御信号（制御パルス）については、暖房モードと同様に決定する。
【０１２５】
また、水循環ポンプ６１の水圧送能力、すなわち水循環ポンプ６１へ出力される制御電圧については、入水温度センサ４４によって検出された入水温度Ｔｗｉ、沸上温度センサ４５によって検出された沸上温度Ｔｗｏ等に基づいて、予め制御装置４０に記憶された制御マップを参照して、沸上温度Ｔｗｏが所定温度以上となるように決定する。
【０１２６】
従って、暖房給湯モード時のエジェクタ式冷凍サイクル１０ａでは、圧縮機１１にて超臨界状態となるまで昇圧された高圧冷媒が、第１水−冷媒熱交換器１５１の冷媒通路へ流入する。
【０１２７】
暖房給湯モードでは、水循環ポンプ６１が作動しているので、第１水−冷媒熱交換器１５１の冷媒通路へ流入した冷媒は、第１水−冷媒熱交換器１５１の水通路を流通する給湯水に放熱する。これにより、給湯水が加熱される。本実施形態の制御マップでは、沸上温度Ｔｗｏが９０℃となるように、水循環ポンプ６１の作動を制御している。
【０１２８】
第１水−冷媒熱交換器１５１の冷媒通路から流出した冷媒は、加熱用熱交換器１５２へ流入する。加熱用熱交換器１５２へ流入した高温高圧冷媒は、送風機１５ａから送風された送風空気と熱交換して放熱する。これにより、送風空気が加熱される。この際、制御装置４０では、加熱用熱交換器１５２から吹き出される送風空気が２０℃〜４０℃程度となるように、送風機１５ａの作動を制御している。
【０１２９】
加熱用熱交換器１５２から流出した冷媒は、第２水−冷媒熱交換器１５３の冷媒通路へ流入する。暖房給湯モードでは、水循環ポンプ６１が作動しているので、第２水−冷媒熱交換器１５３の冷媒通路へ流入した冷媒は、第２水−冷媒熱交換器１５１の水通路を流通する給湯水に放熱する。これにより、給湯水が予備加熱される。具体的には、第２水−冷媒熱交換器１５３の水通路から流出した給湯水の温度は、２０℃程度となる。
【０１３０】
第２水−冷媒熱交換器１５３の冷媒通路から流出した冷媒は、膨張弁１７にて減圧される。以降の作動は、暖房モードと同様である。
【０１３１】
従って、暖房給湯モードでは、第２水−冷媒熱交換器１５３→第１水−冷媒熱交換器１５１の順で加熱された給湯水を貯湯タンク７０に貯えることができる。さらに、暖房モードと同様に、室内の暖房を行うことができる。
【０１３２】
（ｃ）給湯モード
給湯モードは、送風空気の加熱を行うことなく給湯水を加熱する加熱モードである。暖房モードは、沸き上げ運転条件が成立しており、切替スイッチによって空調ＯＦＦモードが選択されている際に実行される。
【０１３３】
給湯モードでは、制御装置４０が、第１開閉弁１３ａを閉じ、第２開閉弁１３ｂを開き、膨張弁１７を絞り状態とし、エジェクタ２０のノズル部２０ａを全閉状態とする。さらに、制御装置４０は、送風機１５ａを停止させ、外気送風機１８ａを作動させ、水循環ポンプ６１を作動させる。
【０１３４】
これにより、給湯モードのエジェクタ式冷凍サイクル１０ａでは、図５の太実線矢印に示すように、暖房モードおよび暖房給湯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。また、給湯モードの水循環回路６０では、図５の太破線矢印に示すように、暖房給湯モードと同様に給湯水が循環する。制御装置４０は、この回路構成で、暖房給湯モードと同様に、各種制御対象機器の作動状態を決定する。
【０１３５】
従って、給湯モードでは、暖房給湯モードと同様に、加熱された給湯水を貯湯タンク７０に貯えることができる。
【０１３６】
（ｄ）冷房モード
冷房モードは、給湯水の加熱を行うことなく送風空気を冷却する冷却モードである。冷房モードは、沸き上げ運転条件が成立しておらず、切替スイッチによって冷房モードが選択されている際に実行される。
【０１３７】
冷却モードでは、制御装置４０が、第１開閉弁１３ａを開き、第２開閉弁１３ｂを閉じ、膨張弁１７を全閉状態とし、エジェクタ２０のノズル部２０ａを絞り状態とする。さらに、制御装置４０は、送風機１５ａを作動させ、外気送風機１８ａを作動させ、水循環ポンプ６１を停止させる。
【０１３８】
これにより、冷却モードのエジェクタ式冷凍サイクル１０ａでは、図６の太実線矢印に示すように、圧縮機１１→第１水−冷媒熱交換器１５１→大気熱交換器１８→エジェクタ２０のノズル部２０ａ→アキュムレータ１４→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１４→冷却用熱交換器１９→エジェクタ２０の冷媒吸引口２０ｃ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。
【０１３９】
また、冷房モードの水循環回路６０では、水循環ポンプ６１が停止しているので、給湯水は循環しない。また、図６の白抜き矢印で示すように、送風機１５ａから室内に向けて送風空気が送風される。
【０１４０】
制御装置４０は、この回路構成で、第１実施形態の冷房モードと同様に、各種制御対象機器の作動状態を決定する。
【０１４１】
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にて超臨界状態となるまで昇圧された高温高圧冷媒が、第１水−冷媒熱交換器１５１の冷媒通路へ流入する。
【０１４２】
冷房モードでは、水循環ポンプ６１が停止しているので、第１水−冷媒熱交換器１５１の冷媒通路へ流入した冷媒は、殆ど放熱することなく、第１水−冷媒熱交換器１５１から流出して、バイパス通路１０１を介して、大気熱交換器１８の一方の冷媒出入口から大気熱交換器１８へ流入する。
【０１４３】
大気熱交換器１８へ流入した高温高圧冷媒は、外気送風機１８ａから送風された外気と熱交換して、超臨界状態のまま放熱して温度低下する。大気熱交換器１８の他方の冷媒出入口から流出した冷媒は、エジェクタ２０のノズル部２０ａへ流入する。以降の作動は第１実施形態の冷房モードと同様である。
【０１４４】
従って、冷房モードでは、冷却用熱交換器１９にて冷却された送風空気を室内へ吹き出すことによって、室内の冷房を行うことができる。
【０１４５】
（ｅ）冷房給湯モード
冷房給湯モードは、給湯水の加熱を行うとともに、送風空気を冷却する冷却モードである。冷房給湯モードは、沸き上げ運転条件が成立しており、切替スイッチによって冷房モードが選択された際に実行される。
【０１４６】
冷房給湯モードでは、制御装置４０が、第１開閉弁１３ａを開き、第２開閉弁１３ｂを閉じ、膨張弁１７を全閉状態とし、エジェクタ２０のノズル部２０ａを絞り状態とする。さらに、制御装置４０は、送風機１５ａを作動させ、外気送風機１８ａを作動させ、水循環ポンプ６１を作動させる。
【０１４７】
これにより、冷房給湯モードのエジェクタ式冷凍サイクル１０ａでは、図７の太実線矢印に示すように、冷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。また、冷房給湯モードの水循環回路６０では、図７の太破線矢印に示すように、暖房給湯モードおよび給湯モードと同様に給湯水が循環する。また、図７の白抜き矢印で示すように、送風機１５ａから室内に向けて送風空気が送風される。
【０１４８】
制御装置４０は、この冷媒回路の構成で、暖房給湯モードおよび給湯モードと同様に、水循環ポンプ６１の作動状態を決定し、冷房モードと同様にその他の制御対象機器の作動状態を決定する。
【０１４９】
従って、冷房給湯モードでは、第１水−冷媒熱交換器１５１にて加熱された給湯水を、貯湯タンク７０に貯えることができる。さらに、冷房モードと同様に、室内の冷房を行うことができる。
【０１５０】
以上の如く、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０ａでは、四方弁のようにサイクルの高圧側冷媒と低圧側冷媒との不必要な熱交換を生じさせてしまう構成を採用することなく冷媒回路を切り替えることができる。具体的には、冷媒回路切替装置として、バイパス通路１０１に配置された第１開閉弁１３ａ等を採用しているので、サイクルの高圧側冷媒と低圧側冷媒との不必要な熱交換を生じさせてしまうことがない。
【０１５１】
従って、冷媒回路を切替可能に構成されたエジェクタ式冷凍サイクル１０ａでは、暖房モードおよび冷房モードのいずれの運転モードの冷媒回路に切り替えてもＣＯＰの低下を抑制することができる。
【０１５２】
また、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０ａでは、暖房モード、暖房給湯モード、給湯モードといった加熱モード時に、第１水−冷媒熱交換器１５１、加熱用熱交換器１５２、および第２水−冷媒熱交換器１５３にて必要に応じた加熱能力を発揮させて、それぞれ給湯水および送風空気を適切に加熱することができる。
【０１５３】
従って、第１水−冷媒熱交換器１５１、加熱用熱交換器１５２、および第２水−冷媒熱交換器１５３にて、不必要な加熱能力が発揮されてしまうことを抑制して、ＣＯＰを向上させることができる。
【０１５４】
さらに、エジェクタ式冷凍サイクル１０ａでは、第２水−冷媒熱交換器１５３を備えているので、給湯水を加熱する暖房給湯モード時および給湯モード時に、第１水−冷媒熱交換器１５１の水通路へ流入する給湯水を予備加熱することができる。これにより、暖房給湯モード時および給湯モード時には、冷媒の有する熱を有効に利用して、より一層ＣＯＰを向上させることができる。
【０１５５】
また、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０ａでは、冷房モード、冷房給湯モードといった冷却モード時に、エジェクタ２０のディフューザ部２０ｄ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、第１実施形態の冷房モードと同様に、ＣＯＰを向上させることができる。
【０１５６】
さらに、冷却モードでも、第１水−冷媒熱交換器１５１にて、給湯水を加熱することができる。従って、従来技術では、大気熱交換器１８にて外気に放熱されていた熱を効率的に活用することができる。
【０１５７】
つまり、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０ａによれば、ＣＯＰの低下を招くことなく、冷媒回路を切替可能に構成されて、異なる種類の熱交換対象流体の温度調整を実現することができる。
【０１５８】
また、本実施形態の給湯空調装置１ａでは、冷媒回路制御部４０２が冷媒回路を切り替え、送風機制御部４０３が送風機１５ａの作動を制御し、さらに、水ポンプ制御部４０４が水循環ポンプ６１の作動を制御することによって、運転モードを切り替えている。従って、給湯水の加熱する運転モード、給湯水を加熱しない運転モード、室内の暖房あるいは冷房を行う運転モード等を容易に切り替えることができる。
【０１５９】
（第３実施形態）
図９〜図１４を用いて、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態では、本発明に係るエジェクタ式冷凍サイクル１０ｂを、図９〜図１３に示す給湯空調装置１ｂに適用している。本実施形態の給湯空調装置１ｂでは、第２実施形態で説明した給湯空調装置１ａと同様に、室内の暖房および冷房を行うことができるとともに、給湯水の加熱を行うことができる。
【０１６０】
さらに、エジェクタ式冷凍サイクル１０ｂは、第２実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０ａと同様に、図９〜図１１に示すように、給湯水および送風空気の少なくとも一方を加熱する加熱モードの冷媒回路と、図１２、図１３に示すように、送風空気を冷却する冷却モードの冷媒回路とを切替可能に構成されている。
【０１６１】
エジェクタ式冷凍サイクル１０ｂは、第１圧縮機１１ａと第２圧縮機１１ｂとの２つの圧縮機を備えている。第１圧縮機１１ａは、低圧冷媒を吸入し、中間圧冷媒となるまで圧縮して吐出する第１圧縮機構である。第２圧縮機１１ｂは、中間圧冷媒を吸入し、臨界圧力以上の高圧冷媒となるまで圧縮して吐出する第２圧縮機構である。
【０１６２】
第１圧縮機１１ａおよび第２圧縮機１１ｂの基本的構成は、第１実施形態で説明した圧縮機１１と同様である。ここで、図９〜図１３に示すエジェクタ式冷凍サイクル１０ｂでは、第１圧縮機構および第２圧縮機構として異なる圧縮機を採用しているが、第１圧縮機１１ａおよび第２圧縮機１１ｂに代えて、第１、第２圧縮機構を１つのハウジング内に収容した二段昇圧式の圧縮機を採用してもよい。
【０１６３】
エジェクタ式冷凍サイクル１０ｂの加熱用熱交換器１５２の出口側には、第５三方継手１２ｅの流入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１０ｂでは、後述するように、第６、第７三方継手１２ｆ、１２ｇを備えている。第５〜第７三方継手１２ｅ〜１２ｇの基本的構成は、第１三方継手１２ａと同様である。
【０１６４】
第５三方継手１２ｅの一方の流出口には、第２水−冷媒熱交換器１５３の冷媒通路の入口側が接続されている。第５三方継手１２ｅの他方の流出口には、第１膨張弁１７ａの入口側が接続されている。第１膨張弁１７ａは、給湯水および送風空気の少なくとも一方を加熱する加熱モード時に加熱用熱交換器１５２から流出した冷媒を中間圧冷媒となるまで減圧させる第１減圧装置である。
【０１６５】
さらに、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０ｂでは、後述するように、第２、第３膨張弁１７ｂ、１７ｃを備えている。第１〜第３膨張弁１７ａ〜１７ｃは、第１実施形態で説明した膨張弁１７に対応する構成である。第１〜第３膨張弁１７ａ〜１７ｃの基本的構成は、膨張弁１７と同様である。
【０１６６】
第１膨張弁１７ａの出口には、第１内部熱交換器２１ａの中間圧冷媒通路の入口側が接続されている。第１内部熱交換器２１ａは、第１膨張弁１７ａにて減圧されて中間圧冷媒通路を流通する中間圧冷媒と、第２水−冷媒熱交換器１５３の冷媒通路から流出して高圧冷媒通路を流通する高圧冷媒とを熱交換させる熱交換器である。
【０１６７】
第１内部熱交換器２１ａの中間圧冷媒通路の出口には、第６三方継手１２ｆの一方の流入口側が接続されている。第６三方継手１２ｆの流出口には、第２圧縮機１１ｂの吸入口側（すなわち、第１圧縮機１１ａの吐出口側）が接続されている。第６三方継手１２ｆの他方の流入口には、第２内部熱交換器２１ｂの中間圧冷媒通路の出口側が接続されている。
【０１６８】
第１内部熱交換器２１ａの高圧冷媒通路の出口には、第２膨張弁１７ｂの入口側が接続されている。第２膨張弁１７ｂは、給湯水および送風空気の少なくとも一方を加熱する加熱モード時に第１内部熱交換器２１ａの高圧冷媒通路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減圧装置である。
【０１６９】
第２膨張弁１７ｂの出口には、第７三方継手１２ｇの流入口側が接続されている。第７三方継手１２ｇの一方の流出口は、大気熱交換器１８の他方の冷媒出入口側に接続されている。第７三方継手１２ｇの他方の流出口は、第４三方継手１２ｄの流入口側が接続されている。
【０１７０】
第４三方継手１２ｄの一方の流出口には、第３膨張弁１７ｃの入口側が接続されている。第３膨張弁１７ｃは、送風空気を冷却する冷却モード時に大気熱交換器１８の他方の冷媒出入口から流出した冷媒を中間圧冷媒となるまで減圧させる第３減圧装置である。第３膨張弁１７ｃの出口には、第２内部熱交換器２１ｂの中間圧冷媒通路および第６三方継手１２ｆを介して、第２圧縮機１１ｂの吸入口側が接続されている。
【０１７１】
第４三方継手１２ｄの他方の流出口には、第２内部熱交換器２１ｂの高圧冷媒通路を介して、エジェクタ２０のノズル部２０ａの入口側が接続されている。
【０１７２】
第２内部熱交換器２１ｂは、第３膨張弁１７ｃにて減圧されて中間圧冷媒通路を流通する中間圧冷媒と、大気熱交換器１８の他方の冷媒出入口から流出して高圧冷媒通路を流通する高圧冷媒とを熱交換させる熱交換器である。  第２内部熱交換器２１ｂの基本的構成は、第１内部熱交換器２１ａと同様である。
【０１７３】
次に、本実施形態の制御装置４０の出力側には、図１４に示すように、制御対象機器として第１、第２圧縮機１１ａ、１１ｂ、第１〜第３膨張弁１７ａ〜１７ｃが接続されている。従って、本実施形態の制御装置４０では、第１圧縮機１１ａおよび第２圧縮機１１ｂの双方の冷媒吐出能力を制御する構成が吐出能力制御部４０１を構成している。その他の給湯空調装置１ｂの構成は、第２実施形態で説明した給湯空調装置１ａと同様である。
【０１７４】
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。本実施形態の給湯空調装置１ｂでは、第２実施形態で説明した給湯空調装置１ａと同様に、暖房モード、暖房給湯モード、給湯モード、冷房モード、および冷房給湯モードでの運転を切り替えることができる。以下に各運転モードにおける作動を説明する。
【０１７５】
（ａ）暖房モード
暖房モードでは、制御装置４０が、第１開閉弁１３ａを閉じ、第２開閉弁１３ｂを開き、第１膨張弁１７ａを絞り状態とし、第２膨張弁１７ｂを絞り状態とし、第３膨張弁１７ｃを全閉状態とし、エジェクタ２０のノズル部２０ａを全閉状態とする。さらに、制御装置４０は、送風機１５ａを作動させ、外気送風機１８ａを作動させ、水循環ポンプ６１を停止させる。
【０１７６】
これにより、暖房モードのエジェクタ式冷凍サイクル１０ｂでは、図９の太実線矢印に示すように、第２圧縮機１１ｂ→第１水−冷媒熱交換器１５１→加熱用熱交換器１５２→第１膨張弁１７ａ→第１内部熱交換器２１ａの中間圧冷媒通路→第２圧縮機１１ｂの順に冷媒が循環し、さらに、加熱用熱交換器１５２→第２水−冷媒熱交換器１５３→第１内部熱交換器２１ａの高圧冷媒通路→第２膨張弁１７ｂ→大気熱交換器１８→アキュムレータ１４→第１圧縮機１１ａの順に冷媒が循環する、いわゆるガスインジェクションサイクルが構成される。
【０１７７】
また、暖房モードの水循環回路６０では、水循環ポンプ６１が停止しているので、給湯水は循環しない。また、図９の白抜き矢印で示すように、送風機１５ａから室内に向けて送風空気が送風される。
【０１７８】
制御装置４０は、この回路構成で、各種制御対象機器の作動状態を決定する。例えば、第１、第２圧縮機１１ａ、１１ｂの冷媒吐出能力、すなわち第１、第２圧縮機１１ａ、１１ｂの電動モータに出力される制御信号については、第２実施形態の暖房モードと同様に、送風空気の目標温度に基づいて、予め制御装置４０に記憶された暖房用の制御マップを参照して決定する。
【０１７９】
また、第１、第２膨張弁１７ａ、１７ｂの絞り開度、すなわち第１、第２膨張弁１７ａ、１７ｂへ出力される制御信号（制御パルス）については、吐出圧力Ｔｄに基づいて、予め制御装置４０に記憶された制御マップを参照して、エジェクタ式冷凍サイクル１０ｂのＣＯＰが極大値に近づくように決定する。
【０１８０】
従って、暖房モード時のエジェクタ式冷凍サイクル１０ｂでは、第２圧縮機１１ｂにて超臨界状態となるまで昇圧された高圧冷媒が、第１水−冷媒熱交換器１５１の冷媒通路へ流入する。暖房モードでは、水循環ポンプ６１が停止しているので、第１水−冷媒熱交換器１５１の冷媒通路へ流入した冷媒は、殆ど放熱することなく、第１水−冷媒熱交換器１５１から流出して、加熱用熱交換器１５２へ流入する。
【０１８１】
加熱用熱交換器１５２へ流入した高圧冷媒は、送風機１５ａから送風された送風空気と熱交換して放熱する。これにより、送風空気が加熱される。
【０１８２】
加熱用熱交換器１５２から流出した冷媒の流れは、第５三方継手１２ｅにて分岐される。第５三方継手１２ｅにて分岐された一方の高圧冷媒は、第１膨張弁１７ａにて中間圧冷媒となるまで減圧される。第１膨張弁１７ａにて減圧された中間圧冷媒は、第１内部熱交換器２１ａの中間圧冷媒通路へ流入する。
【０１８３】
第５三方継手１２ｅにて分岐された他方の高圧冷媒は、第２水−冷媒熱交換器１５３の冷媒通路へ流入する。暖房モードでは、水循環ポンプ６１が停止しているので、第２水−冷媒熱交換器１５３の冷媒通路へ流入した高圧冷媒は、殆ど放熱することなく、第２水−冷媒熱交換器１５３から流出して、第１内部熱交換器２１ａの高圧冷媒通路へ流入する。
【０１８４】
第１内部熱交換器２１ａでは、第１膨張弁１７ａにて減圧された中間圧冷媒と第２水−冷媒熱交換器１５３から流出した高圧冷媒が熱交換する。これにより、中間圧冷媒通路を流通する中間圧冷媒のエンタルピが上昇して、中間圧冷媒が気化する。さらに、高圧冷媒通路を流通する高圧冷媒のエンタルピが低下する。
【０１８５】
第１内部熱交換器２１ａの中間圧冷媒通路から流出した中間圧冷媒は、第１圧縮機１１ａから吐出された中間圧冷媒と合流して第２圧縮機１１ｂへ吸入される。一方、第１内部熱交換器２１ａの高圧冷媒通路から流出した冷媒は、第２膨張弁１７ｂへ流入して、低圧冷媒となるまで減圧される。
【０１８６】
第２膨張弁１７ｂにて減圧された低圧冷媒は、大気熱交換器１８の他方の冷媒出入口から大気熱交換器１８へ流入する。大気熱交換器１８へ流入した冷媒は、外気送風機１８ａから送風された外気から吸熱して蒸発する。大気熱交換器１８の一方の冷媒出入口から流出した冷媒は、アキュムレータ１４へ流入する。アキュムレータ１４にて分離された気相冷媒は、圧縮機１１へ吸入されて再び超臨界状態となるまで圧縮される。
【０１８７】
従って、暖房モードでは、加熱用熱交換器１５にて加熱された送風空気を室内へ吹き出すことによって、室内の暖房を行うことができる。
【０１８８】
（ｂ）暖房給湯モード
暖房給湯モードでは、制御装置４０が、第１開閉弁１３ａを閉じ、第２開閉弁１３ｂを開き、第１膨張弁１７ａを絞り状態とし、第２膨張弁１７ｂを絞り状態とし、第３膨張弁１７ｃを全閉状態とし、エジェクタ２０のノズル部２０ａを全閉状態とする。さらに、制御装置４０は、送風機１５ａを作動させ、外気送風機１８ａを作動させ、水循環ポンプ６１を作動させる。
【０１８９】
これにより、暖房モードのエジェクタ式冷凍サイクル１０ｂでは、図１０の太実線矢印に示すように、暖房モードと同様に冷媒が循環するガスインジェクションサイクルが構成される。また、暖房給湯モードの水循環回路６０では、図１０の太破線矢印に示すように、水循環ポンプ６１→第２水−冷媒熱交換器１５３→第１水−冷媒熱交換器１５１→貯湯タンク７０→水循環ポンプ６１の順に給湯水が循環する。また、図１０の白抜き矢印で示すように、送風機１５ａから室内に向けて送風空気が送風される。
【０１９０】
制御装置４０は、この回路構成で、各種制御対象機器の作動状態を決定する。例えば、第１、第２圧縮機１１ａ、１１ｂの冷媒吐出能力、すなわち第１、第２圧縮機１１ａ、１１ｂの電動モータに出力される制御信号については、外気温センサ４２によって検出された外気温Ｔａｍに基づいて、予め制御装置４０に記憶された沸き上げ運転用の制御マップを参照して決定する。
【０１９１】
また、第１、第２膨張弁１７ａ、１７ｂの絞り開度、すなわち第１、第２膨張弁１７ａ、１７ｂへ出力される制御信号（制御パルス）については、暖房モードと同様に決定する。また、水循環ポンプ６１の水圧送能力、すなわち水循環ポンプ６１へ出力される制御電圧については、第２実施形態の暖房給湯モードと同様に決定する。
【０１９２】
従って、暖房給湯モード時のエジェクタ式冷凍サイクル１０ｂでは、第２圧縮機１１ｂにて超臨界状態となるまで昇圧された高圧冷媒が、第１水−冷媒熱交換器１５１の冷媒通路→加熱用熱交換器１５２の順に流通する。
【０１９３】
これにより、第２実施形態の暖房給湯モードと同様に、第１水−冷媒熱交換器１５１の水通路から流出した給湯水の沸上温度Ｔｗｏが９０℃以上に加熱される。また、加熱用熱交換器１５２にて、送風空気が２０℃〜４０℃程度に加熱される。
【０１９４】
加熱用熱交換器１５２から流出した冷媒の流れは、第５三方継手１２ｅにて分岐される。第５三方継手１２ｅにて分岐された一方の冷媒は、暖房モードと同様に、第１膨張弁１７ａにて中間圧冷媒となるまで減圧される。第１膨張弁１７ａにて減圧された中間圧冷媒は、第１内部熱交換器２１ａの中間圧冷媒通路へ流入する。
【０１９５】
第５三方継手１２ｅにて分岐された他方の冷媒は、第２水−冷媒熱交換器１５１の冷媒通路へ流入する。暖房給湯モードでは、水循環ポンプ６１が作動しているので、第２水−冷媒熱交換器１５３の冷媒通路へ流入した冷媒は、第２水−冷媒熱交換器１５１の水通路を流通する給湯水に放熱する。
【０１９６】
これにより、給湯水が予備加熱される。第２水−冷媒熱交換器１５３の水通路から流出した給湯水の温度は、第２実施形態の暖房給湯モードと同様に、２０℃程度となる。第２水−冷媒熱交換器１５３の冷媒通路から流出した高圧冷媒は、第１内部熱交換器２１ａの高圧冷媒通路へ流入する。以降の作動は、暖房モードと同様である。
【０１９７】
従って、暖房給湯モードでは、第２水−冷媒熱交換器１５３→第１水−冷媒熱交換器１５１の順で加熱された給湯水を貯湯タンク７０に貯えることができる。さらに、暖房モードと同様に、室内の暖房を行うことができる。
【０１９８】
（ｃ）給湯モード
給湯モードでは、制御装置４０が、第１開閉弁１３ａを閉じ、第２開閉弁１３ｂを開き、第１膨張弁１７ａを絞り状態とし、第２膨張弁１７ｂを絞り状態とし、第３膨張弁１７ｃを全閉状態とし、エジェクタ２０のノズル部２０ａを全閉状態とする。さらに、制御装置４０は、送風機１５ａを停止させ、外気送風機１８ａを作動させ、水循環ポンプ６１を作動させる。
【０１９９】
これにより、給湯モードのエジェクタ式冷凍サイクル１０ｂでは、図１１の太実線矢印に示すように、暖房モードと同様に冷媒が循環するガスインジェクションサイクルが構成される。また、暖房給湯モードの水循環回路６０では、図１１の太破線矢印に示すように、暖房給湯モードと同様に給湯水が循環する。制御装置４０は、この回路構成で、暖房給湯モードと同様に、各種制御対象機器の作動状態を決定する。
【０２００】
従って、給湯モードでは、暖房給湯モードと同様に、加熱された給湯水を貯湯タンク７０に貯えることができる。
【０２０１】
（ｄ）冷房モード
冷却モードでは、制御装置４０が、第１開閉弁１３ａを開き、第２開閉弁１３ｂを閉じ、第１膨張弁１７ａを全閉状態とし、第２膨張弁１７ｂを全閉状態とし、第３膨張弁１７ｃを絞り状態とし、エジェクタ２０のノズル部２０ａを絞り状態とする。さらに、制御装置４０は、送風機１５ａを作動させ、外気送風機１８ａを作動させ、水循環ポンプ６１を停止させる。
【０２０２】
これにより、冷却モードのエジェクタ式冷凍サイクル１０ｂでは、図１２の太実線矢印に示すように、第２圧縮機１１ｂ→第１水−冷媒熱交換器１５１→大気熱交換器１８→第３膨張弁１７ｃ→第２内部熱交換器２１ｂの中間圧冷媒通路→第２圧縮機１１ｂの順に冷媒が循環し、さらに、大気熱交換器１８→第２内部熱交換器２１ｂの高圧冷媒通路→エジェクタ２０のノズル部２０ａ→アキュムレータ１４→第１圧縮機１１ａの吸入口の順に冷媒が循環するとともに、アキュムレータ１４→冷却用熱交換器１９→エジェクタ２０の冷媒吸引口２０ｃの順に冷媒が循環する、いわゆるエジェクタ式のガスインジェクションサイクルが構成される。
【０２０３】
また、冷房モードの水循環回路６０では、水循環ポンプ６１が停止しているので、給湯水は循環しない。また、図１２の白抜き矢印で示すように、送風機１５ａから室内に向けて送風空気が送風される。
【０２０４】
制御装置４０は、この回路構成で、各種制御対象機器の作動状態を決定する。例えば、第１、第２圧縮機１１ａ、１１ｂの冷媒吐出能力、すなわち第１、第２圧縮機１１ａ、１１ｂの電動モータに出力される制御信号については、第２実施形態の冷房モードと同様に、送風空気の目標温度に基づいて、予め制御装置４０に記憶された冷房用の制御マップを参照して決定する。
【０２０５】
また、第３膨張弁１７ｃの絞り開度およびエジェクタ２０のノズル部２０ａの絞り開度、すなわち第３膨張弁１７ｃへ出力される制御信号（制御パルス）およびニードル弁２０ｅを変位させる電動アクチュエータへ出力される制御信号（制御パルス）については、吐出圧力Ｔｄに基づいて、予め制御装置４０に記憶された制御マップを参照して、エジェクタ式冷凍サイクル１０ｂのＣＯＰが極大値に近づくように決定する。
【０２０６】
従って、冷房モード時のエジェクタ式冷凍サイクル１０ｂでは、圧縮機１１にて超臨界状態となるまで昇圧された高圧冷媒が、第１水−冷媒熱交換器１５１の冷媒通路へ流入する。
【０２０７】
暖房モードでは、水循環ポンプ６１が停止しているので、第１水−冷媒熱交換器１５１の冷媒通路へ流入した冷媒は、殆ど放熱することなく、第１水−冷媒熱交換器１５１から流出して、バイパス通路１０１を介して、大気熱交換器１８の一方の冷媒出入口から大気熱交換器１８へ流入する。
【０２０８】
大気熱交換器１８へ流入した高圧冷媒は、外気送風機１８ａから送風された外気と熱交換して放熱する。
【０２０９】
大気熱交換器１８の他方の冷媒出入口から流出した冷媒の流れは、第４三方継手１２ｄにて分岐される。第４三方継手１２ｄにて分岐された一方の高圧冷媒は、第３膨張弁１７ｃにて中間圧冷媒となるまで減圧される。第３膨張弁１７ｃにて減圧された中間圧冷媒は、第２内部熱交換器２１ｂの中間圧冷媒通路へ流入する。
【０２１０】
第５三方継手１２ｅにて分岐された他方の高圧冷媒は、第２内部熱交換器２１ｂの高圧冷媒通路へ流入する。
【０２１１】
第２内部熱交換器２１ｂでは、第３膨張弁１７ｃにて減圧された中間圧冷媒と大気熱交換器１８から流出した高圧冷媒が熱交換する。これにより、中間圧冷媒通路を流通する中間圧冷媒のエンタルピが上昇して、中間圧冷媒が気化する。さらに、高圧冷媒通路を流通する高圧冷媒のエンタルピが低下する。
【０２１２】
第２内部熱交換器２１ｂの中間圧冷媒通路から流出した中間圧冷媒は、第１圧縮機１１ａから吐出された中間圧冷媒と合流して第２圧縮機１１ｂへ吸入される。一方、第２内部熱交換器２１ｂの高圧冷媒通路から流出した冷媒は、エジェクタ２０のノズル部２０ａへ流入する。
【０２１３】
これにより、エジェクタ２０では、第１実施形態の冷房モードと同様に、冷却用熱交換器１９から流出した冷媒が、冷媒吸引口２０ｃから吸引される。また、ディフューザ部２０ｄにて、噴射冷媒と吸引冷媒との混合冷媒が昇圧されて流出する。ディフューザ部２０ｄから流出した冷媒は、アキュムレータ１４へ流入して気液分離される。
【０２１４】
アキュムレータ１４にて分離された液相冷媒は、冷却用熱交換器１９へ流入する。冷却用熱交換器１９へ流入した冷媒は、送風機１５ａ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、送風空気が冷却される。アキュムレータ１４にて分離された気相冷媒は、第１圧縮機１１ａへ吸入される。
【０２１５】
従って、冷房モードでは、冷却用熱交換器１９にて加熱された送風空気を室内へ吹き出すことによって、室内の冷房を行うことができる。
【０２１６】
（ｅ）冷房給湯モード
冷房給湯モードでは、制御装置４０が、第１開閉弁１３ａを開き、第２開閉弁１３ｂを閉じ、第１膨張弁１７ａを全閉状態とし、第２膨張弁１７ｂを全閉状態とし、第３膨張弁１７ｃを絞り状態とし、エジェクタ２０のノズル部２０ａを絞り状態とする。さらに、制御装置４０は、送風機１５ａを作動させ、外気送風機１８ａを作動させ、水循環ポンプ６１を作動させる。
【０２１７】
これにより、冷房給湯モードのエジェクタ式冷凍サイクル１０ｂでは、図１３の太実線矢印に示すように、冷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のガスインジェクションサイクルが構成される。また、冷房給湯モードの水循環回路６０では、図１３の太破線矢印に示すように、暖房給湯モードおよび給湯モードと同様に給湯水が循環する。また、図１３の白抜き矢印で示すように、送風機１５ａから室内に向けて送風空気が送風される。
【０２１８】
制御装置４０は、この冷媒回路の構成で、暖房給湯モードおよび給湯モードと同様に、水循環ポンプ６１の作動状態を決定し、冷房モードと同様にその他の制御対象機器の作動状態を決定する。
【０２１９】
従って、冷房給湯モードでは、第１水−冷媒熱交換器１５１にて加熱された給湯水を、貯湯タンク７０に貯えることができる。さらに、冷房モードと同様に、室内の冷房を行うことができる。
【０２２０】
以上の如く、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０ａでは、四方弁のようにサイクルの高圧側冷媒と低圧側冷媒との不必要な熱交換を生じさせてしまう構成を採用することなく冷媒回路を切り替えることができる。従って、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０２２１】
さらに、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０ｂでは、ガスインジェクションサイクルを構成しているので、高段側の圧縮機（エジェクタ式冷凍サイクル１０ｂでは、第２圧縮機１１ｂ）の機械効率を向上させて、より一層ＣＯＰを向上させることができる。
【０２２２】
（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。
【０２２３】
（１）上述の実施形態では、エジェクタ式冷凍サイクル１０ａ、１０ｂを給湯空調装置１ａ、１ｂに適用した例を説明したが、本発明に係るエジェクタ式冷凍サイクル１０ａ、１０ｂの適用はこれに限定されない。つまり、第１熱交換対象流体は給湯水に限定されないし、第２熱交換対象流体は送風空気に限定されない。例えば、第１熱交換対象流体を給湯水として飲用等に利用し、第１熱交換対象流体よりも温度の低くなる第２熱交換対象流体を不凍液として暖房装置の熱源として用いてもよい。
【０２２４】
（２）上述の実施形態では、超臨界冷凍サイクルを構成するエジェクタ式冷凍サイクル１０、１０ａ、１０ｂについて説明したが、サイクルの高圧側冷媒が冷媒の臨界圧力以下となる亜臨界冷凍サイクルを構成するものであってもよい。また、エジェクタ式冷凍サイクル１０、１０ａ、１０ｂの冷媒は、二酸化炭素に限定されることなく、アンモニア、炭化水素等の自然冷媒や、フロン系冷媒等を採用してもよい。
【０２２５】
ここで、第１実施形態の冷凍サイクル装置１０では、冷媒として二酸化炭素を作用し、超臨界冷凍サイクルを構成した例を説明したが、超臨界冷凍サイクルでは、暖房モード時に加熱用熱交換器１５を流通する冷媒が送風空気と熱交換して温度低下する。このため、加熱用熱交換器１５にて加熱された送風空気にも温度分布が生じやすい。
【０２２６】
これに対して、冷凍サイクル装置１０が亜臨界冷凍サイクルを構成している場合は、加熱用熱交換器１５にて冷媒が凝縮する温度が一定のとなるので、加熱用熱交換器１５にて加熱された送風空気の温度分布を抑制しやすい。
【０２２７】
（３）上述の実施形態では、エジェクタ式冷凍サイクル１０、１０ａ、１０ｂ、水循環回路６０、貯湯タンク７０の配置について言及していないが、これらは室外に配置されていてもよい。そして、ダクト１６を室内に設けられた吹出口に接続し、貯湯タンク７０の出湯口を室内に配置された給湯端末に接続するようにすればよい。これによれば、エジェクタ式冷凍サイクル１０、１０ａ、１０ｂからの冷媒漏れが生じた際の安全性を向上させることができる。
【０２２８】
（４）上述の実施形態では、バイパス通路１０１に配置された第１開閉弁１３ａ等によって冷媒回路切替装置を構成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、第１三方継手１２ａに代えて、圧縮機１１（あるいは第２圧縮機１１ｂ）から吐出された冷媒を、加熱用熱交換器１５（あるいは第１水−冷媒熱交換器１５１）側へ導く冷媒通路と大気熱交換器１８側へ導く冷媒通路とを切り替える電気式の三方弁を採用してもよい。
【０２２９】
また、エジェクタ２０、膨張弁１７（第１〜第３膨張弁１７ａ〜１７ｃ）、全閉機能付きのもの限定されない。すなわち、エジェクタ２０、膨張弁１７等は、冷媒回路切替装置としての機能を有していなくてもよい。例えば、エジェクタ２０、膨張弁１７として、全閉機能を有していないものを採用し、エジェクタ２０、膨張弁１７の冷媒流れ上流側に冷媒回路切替装置としての開閉弁を配置してもよい。
【０２３０】
（５）上述の第３実施形態では、第１圧縮機１１ａおよび第２圧縮機１１ｂの２つの圧縮機を備える例を説明したが、圧縮機の数はこれに限定されない。１台のスクロール圧縮機の圧縮の過程でインジェクションしたり、一つのハウジングの中に複数の圧縮機構が配置されている圧縮機であってもよい。
【０２３１】
（６）上述の第３実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０ｂでは、給湯水および送風空気の少なくとも一方を加熱する加熱モード時に、第１膨張弁１７ａにて減圧された中間圧冷媒を気化させる第１内部熱交換器２１ａを設けた例を説明したが、第１内部熱交換器２１ａに代えて、第１中間圧気液分離器を採用してもよい。
【０２３２】
この場合は、加熱モード時に、第１中間圧気液分離部にて分離された気相冷媒を第２圧縮機１１ｂの吸入口側へ導き、第１中間圧気液分離部にて分離された液相冷媒を第２水−冷媒熱交換器１５３を介して第２膨張弁１７ｂへ流入させるサイクル構成とすればよい。
【０２３３】
また、送風空気を冷却する冷却モード時に加熱する加熱モード時に、第３膨張弁１７ｃにて減圧された中間圧冷媒を気化させる第２内部熱交換器２１ｂを設けた例を説明したが、第２内部熱交換器２１ｂに代えて、第２中間圧気液分離器を採用してもよい。
【０２３４】
この場合は、冷却モード時に、第２中間圧気液分離部にて分離された気相冷媒を第２圧縮機１１ｂの吸入口側へ導き、第２中間圧気液分離部にて分離された液相冷媒をエジェクタ２０のノズル部２０ａへ流入させるサイクル構成とすればよい。
【符号の説明】
【０２３５】
１０、１０ａ、１０ｂ  エジェクタ式冷凍サイクル
１１、１１ａ、１１ｂ  圧縮機、第１圧縮機、第２圧縮機
１３ａ、１３ｂ        第１開閉弁、第２開閉弁
１５、１５２          加熱用熱交換器
１５ａ                送風機
１５１、１５３        第１水−冷媒熱交換器、第２水−冷媒熱交換器
１７、１７ａ〜１７ｂ  膨張弁、第１膨張弁〜第３膨張弁
１８                  大気熱交換器
１９                  冷却用熱交換器
２０                  エジェクタ
６１                  水循環ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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