(57)【要約】【課題】運転モードを切替可能に構成されたガスインジェクションサイクルを有する冷凍サイクル装置において、回路構成を簡素化する。【解決手段】冷凍サイクル装置１０では、二段昇圧式の圧縮機１１と、冷媒放熱器１２を含む加熱部３０と、高段側膨張弁１３と、気液分離器１４と、低段側固定絞り１６と、冷媒分岐部１７と、第１膨張弁１９と、第１蒸発器２０と、第２膨張弁２３と、第２蒸発器２４と、貯液部２６によってサイクルが構成されている。冷媒分岐部１７の一方側に第１膨張弁１９及び第１蒸発器２０が接続されており、冷媒分岐部１７の他方側に第２膨張弁２３及び第２蒸発器２４が接続されている。又、気液分離器１４は、高段側膨張弁１３と冷媒分岐部１７の間に配置されており、気液分離された気相冷媒を圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂに導くように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入ポート（１１ａ）から吸入した低圧冷媒を高圧冷媒となるまで圧縮して吐出ポート（１１ｃ）から吐出すると共に、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、
前記圧縮機の前記吐出ポートから吐出された高圧冷媒を熱源として熱交換対象流体を加熱する加熱部（１２、３０）と、
前記加熱部から流出した高圧冷媒を中間圧冷媒になるまで減圧させる高段側減圧部（１３）と、
前記高段側減圧部にて減圧された中間圧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へ導く気液分離部（１４）と、
前記気液分離部にて分離された液相冷媒の流れを分岐する冷媒分岐部（１７）と、
前記冷媒分岐部にて分岐された一方の液相冷媒を前記低圧冷媒となるまで減圧させる第１減圧部（１９）と、
前記第１減圧部にて減圧された前記低圧冷媒を、前記熱交換対象流体の有する熱を吸熱させることによって蒸発させて前記吸入ポートへ流出させる第１蒸発器（２０）と、
前記冷媒分岐部にて分岐された他方の液相冷媒を前記低圧冷媒となるまで減圧させる第２減圧部（２３）と、
前記第２減圧部にて減圧された前記低圧冷媒を、外部熱源の有する熱を吸熱させることによって蒸発させて前記吸入ポートへ流出させる第２蒸発器（２４）と、を有し、
前記熱交換対象流体を冷却する冷却モードでは、前記冷媒分岐部から前記第１蒸発器へ低圧冷媒を流入させる冷媒回路に切り替え、
前記熱交換対象流体を加熱する加熱モードでは、前記冷媒分岐部から前記第２蒸発器へ低圧冷媒を流入させる冷媒回路に切り替える冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記外部熱源は外気である請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記外部熱源は作動に伴い発熱する発熱機器（４４）である請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記冷媒分岐部に対して前記第２蒸発器と並列に接続されており、前記冷媒分岐部で分岐された他方の液相冷媒を、作動に伴い発熱する発熱機器の有する熱を吸熱させることによって蒸発させて前記吸入ポートへ流出させる第３蒸発器（２４ａ）を有し、
前記加熱モードでは、前記冷媒分岐部から前記第２蒸発器及び前記第３蒸発器の少なくとも一方へ前記低圧冷媒を流入させる冷媒回路に切り替える請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記第２蒸発器は、熱媒体が循環する熱媒体回路の一部を構成し、
前記熱媒体回路は、前記熱媒体と前記外部熱源との熱交換を行う熱交換器（４３、４４）を有し、
前記熱交換器は、前記加熱モードにおいて、前記外部熱源の有する熱を前記熱媒体に吸熱させ、
前記第２蒸発器は、当該第２蒸発器を流通する前記冷媒に、前記熱媒体の有する熱を吸熱させる請求項１ないし３の何れか１つに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記加熱部は、前記加熱モードにおいて、前記吐出ポートから吐出された高圧冷媒の有する熱を放熱させて、前記熱交換対象流体を加熱する為の熱を供給する請求項１ないし５の何れか１つに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
前記加熱部は、
熱媒体が循環する熱媒体流路（３１）と、
前記吐出ポートから吐出された高圧冷媒と前記熱媒体流路を通過する熱媒体とを熱交換させる媒体冷媒熱交換器（１２）と、
前記加熱モードにおいて、前記熱媒体と前記熱交換対象流体とを熱交換させるヒータコア（３３）と、を有する請求項６に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項８】
前記加熱部は、
熱媒体が循環する熱媒体流路（３１）と、
前記吐出ポートから吐出された高圧冷媒と前記熱媒体流路を通過する熱媒体とを熱交換させる媒体冷媒熱交換器（１２）と、
前記冷却モードにおいて、前記熱媒体の有する余剰熱量を外気に放熱するラジエータ（３４）と、を有する請求項６又は７に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項９】
前記圧縮機の前記吐出ポートから吐出される吐出冷媒流量に対して、前記圧縮機の前記吸入ポートから吸入される吸入冷媒流量が占める割合を示す冷媒流量比率と定義したときに、
前記加熱モードにおける前記冷媒流量比率が前記冷却モードにおける冷媒流量比率よりも小さくなるように冷媒流量を制御する流量比率制御部（６０）を有する請求項１ないし８の何れか１つに記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷凍サイクル装置の一つとして、いわゆるガスインジェクションサイクル（エコノマイザ式冷凍サイクル）が採用された冷凍サイクル装置が知られている。
【０００３】
このような冷凍サイクル装置に関する技術として、特許文献１に記載された発明が知られている。特許文献１に記載された冷凍サイクルは、暖房モードと冷房モードとで冷媒回路を切り替え、暖房モードの場合には室外熱交換器を放熱器として機能させ、冷房モードの場合には室外熱交換器を蒸発器として機能させている。
【０００４】
又、特許文献１に記載された冷凍サイクルは、ガスインジェクションサイクルとして構成されており、暖房モードの場合には、高段側膨張弁から流出した冷媒を気液分離器により気液分離して、気相状態の中間圧冷媒を圧縮機に導入している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１８１００５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、ガスインジェクションサイクルにおいては、気液分離部で気液分離した気相冷媒を圧縮機に導入すると共に、蒸発器に液相冷媒を供給することが必要である。従って、気液分離部は、高段側膨張弁から蒸発器として機能する熱交換器の間に配置されていることが必要となる。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載された発明では、運転モードに応じて室外熱交換器の高低圧を切り替えるように構成されている為、冷房モードで圧縮機に気相状態の中間圧冷媒を導入することができず、ガスインジェクションサイクルを構成することができなかった。
【０００８】
又、特許文献１記載の構成に対して冷媒配管の追加及び冷媒回路の切替を行うことで、何れの運転モードでもガスインジェクションサイクルを構成するようにすると、冷媒回路の複雑さが増大してしまう。
【０００９】
本発明は、これらの点に鑑みてなされており、運転モードを切替可能に構成されたガスインジェクションサイクルを有する冷凍サイクル装置において、回路構成を簡素化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するため、請求項１に記載の冷凍サイクル装置は、
吸入ポート（１１ａ）から吸入した低圧冷媒を高圧冷媒となるまで圧縮して吐出ポート（１１ｃ）から吐出すると共に、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、
圧縮機の吐出ポートから吐出された高圧冷媒を熱源として熱交換対象流体を加熱する加熱部（１２、３０）と、
加熱部から流出した高圧冷媒を中間圧冷媒になるまで減圧させる高段側減圧部（１３）と、
高段側減圧部にて減圧された中間圧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へ導く気液分離部（１４）と、
気液分離部にて分離された液相冷媒の流れを分岐する冷媒分岐部（１７）と、
冷媒分岐部にて分岐された一方の液相冷媒を前記低圧冷媒となるまで減圧させる第１減圧部（１９）と、
第１減圧部にて減圧された低圧冷媒を、熱交換対象流体の有する熱を吸熱させることによって蒸発させて吸入ポートへ流出させる第１蒸発器（２０）と、
冷媒分岐部にて分岐された他方の液相冷媒を低圧冷媒となるまで減圧させる第２減圧部（２３）と、
第２減圧部にて減圧された低圧冷媒を、外部熱源の有する熱を吸熱させることによって蒸発させて吸入ポートへ流出させる第２蒸発器（２４）と、を有し、
熱交換対象流体を冷却する冷却モードでは、冷媒分岐部から第１蒸発器へ低圧冷媒を流入させる冷媒回路に切り替え、
熱交換対象流体を加熱する加熱モードでは、冷媒分岐部から第２蒸発器へ低圧冷媒を流入させる冷媒回路に切り替える。
【００１１】
当該冷凍サイクル装置において、冷媒分岐部の一方側に第１減圧部及び第１蒸発器が接続されており、冷媒分岐部の他方側に第２減圧部及び第２蒸発器が接続されている。従って、冷却モード及び加熱モードの何れの場合であっても、加熱部は冷媒の有する熱を放熱し、第１蒸発器及び第２蒸発器は冷媒に吸熱する。即ち、冷凍サイクル装置によれば、加熱部、第１蒸発器、第２蒸発器に関するモリエル線図上の高低圧が運転モードに応じて切り替えられることはなく、回路構成を簡素化することができる。
【００１２】
又、当該冷凍サイクル装置において、気液分離部は、高段側減圧部と冷媒分岐部の間に配置されており、気液分離された気相冷媒を圧縮機の中間圧ポートに導き、ガスインジェクションサイクルを構成する。
【００１３】
モリエル線図上の高低圧が運転モードに応じて切り替えられることがない為、当該冷凍サイクル装置は、加熱モード、冷却モードの何れのモードにおいても、ガスインジェクションサイクルを構成することができ、圧縮機による圧縮効率の向上等、冷凍サイクル装置の性能を向上させることができる。
【００１４】
即ち、当該冷凍サイクル装置は、回路構成の簡素化と、切替可能な運転モードのそれぞれに対するガスインジェクションサイクルとを実現し、各運転モードにおけるサイクル性能の向上を図ることができる。
【００１５】
尚、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】
【００１６】
【図１】第１実施形態に係る冷凍サイクル装置の概略構成図である。
【図２】第１実施形態に係る冷凍サイクル装置の制御ブロック図である。
【図３】第２実施形態に係る冷凍サイクル装置の概略構成図である。
【図４】第３実施形態に係る冷凍サイクル装置の冷媒分岐部周辺の構成図である。
【図５】第４実施形態に係る冷凍サイクル装置における加熱部と熱媒体回路の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。以下の実施形態において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１８】
（第１実施形態）
先ず、第１実施形態に係る冷凍サイクル装置１０について説明する。当該冷凍サイクル装置１０は、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の車両用空調装置１に適用されている。この冷凍サイクル装置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冷却或いは加熱する機能を果たす。
【００１９】
即ち、第１実施形態に係る冷凍サイクル装置１０は、図１に示すように、車室内を冷房する冷房モードや車室内を暖房する暖房モードを含む複数の運転モードを切替可能に構成されている。
【００２０】
第１実施形態においては、車室内に送風される送風空気が本発明の熱交換対象流体に相当する。そして、冷房モードは本発明に係る冷却モードに相当し、暖房モードは本発明に係る加熱モードに相当する。尚、図１においては、暖房モードの場合における冷媒の流れを実線矢印で示し、冷房モードの場合における冷媒の流れを破線矢印で示している。
【００２１】
又、当該冷凍サイクル装置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蒸気圧縮式の亜臨界冷凍サイクルを構成している。もちろん、ＨＦＯ系冷媒（例えば、Ｒ１２３４ｙｆ）等を採用してもよい。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共にサイクルを循環している。
【００２２】
第１実施形態に係る冷凍サイクル装置１０は、ガスインジェクションサイクル（エコノマイザ式冷凍サイクル）と、加熱部３０と、熱媒体回路４０とを有している。当該冷凍サイクル装置１０のガスインジェクションサイクルは、圧縮機１１と、冷媒放熱器１２と、高段側膨張弁１３と、気液分離器１４と、低段側固定絞り１６と、第１膨張弁１９と、第１蒸発器２０と、蒸発圧力調整弁２１と、第２膨張弁２３と、第２蒸発器２４と、貯液部２６とを接続して構成されている。
【００２３】
冷凍サイクル装置１０において、圧縮機１１は、冷媒を吸入し、圧縮して吐出するものである。圧縮機１１は、車両のボンネット内に配置されている。圧縮機１１は、その外殻を形成するハウジングの内部に、低段側圧縮機構と高段側圧縮機構との２つの圧縮機構、及び双方の圧縮機構を回転駆動する電動モータを収容して構成されている。即ち、圧縮機１１は、二段昇圧式の電動圧縮機である。
【００２４】
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及び吐出ポート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機構へ低圧冷媒を吸入させる吸入口である。吐出ポート１１ｃは、高段側圧縮機構から吐出された高圧冷媒をハウジングの外部へ吐出させる吐出口である。
【００２５】
中間圧ポート１１ｂは、ハウジングの外部から内部へ中間圧冷媒を流入させて低圧から高圧への圧縮過程の冷媒に合流させるための中間圧吸入口である。即ち、中間圧ポート１１ｂは、ハウジングの内部で低段側圧縮機構の吐出口側及び高段側圧縮機構の吸入口側に接続されている。
【００２６】
電動モータは、後述する制御装置６０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。即ち、圧縮機１１の冷媒吐出能力は、この回転数制御によって変更される。
【００２７】
尚、第１実施形態においては、２つの圧縮機構を１つのハウジング内に収容した圧縮機１１を採用しているが、二段昇圧式の圧縮機であれば種々の形式を採用できる。つまり、中間圧ポート１１ｂから中間圧冷媒を流入させて低圧から高圧へ圧縮過程の冷媒に合流させることが可能であれば、１つの固定容量型の圧縮機構と、この圧縮機構を回転駆動する電動モータとを、ハウジングの内部に収容して構成された電動圧縮機であってもよい。
【００２８】
更に、低段側圧縮機及び高段側圧縮機を直列に接続することによって、１つの二段昇圧式の圧縮機１１を構成してもよい。この場合は、低段側に配置される低段側圧縮機の吸入口を吸入ポート１１ａとし、高段側に配置される高段側圧縮機の吐出口を吐出ポート１１ｃとする。そして、低段側圧縮機の吐出ポートと高段側圧縮機との吸入ポートとを接続する冷媒通路に中間圧ポート１１ｂを設ければよい。
【００２９】
圧縮機１１の吐出ポート１１ｃには、冷媒放熱器１２の冷媒入口側が接続されている。冷媒放熱器１２は、熱媒体回路として構成された加熱部３０の一部を構成しており、加熱部３０を循環する熱媒体である冷却水と、圧縮機１１の高段側圧縮機構から吐出された高圧冷媒とを熱交換させる熱交換器である。
【００３０】
即ち、当該冷媒放熱器１２は、本発明における媒体冷媒熱交換器として機能する。冷媒放熱器１２は、圧縮機１１の吐出ポート１１ｃから吐出された高圧冷媒の有する熱を、加熱部３０を循環する熱媒体に放熱させる。尚、加熱部３０の構成及び加熱部３０における熱媒体の具体的な構成等については、後に詳細に説明する。
【００３１】
冷媒放熱器１２の冷媒出口側には、高段側膨張弁１３の入口側が接続されている。当該高段側膨張弁１３は、絞り開度を変更可能に構成された弁体と、この弁体の絞り開度を変化させるステッピングモータからなる電動アクチュエータとを有しており、電気式の可変絞り機構を構成している。
【００３２】
そして、高段側膨張弁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に構成されている。従って、高段側膨張弁１３は、冷媒放熱器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ことができ、本発明における高段側減圧部として機能する。尚、高段側膨張弁１３は、制御装置６０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。
【００３３】
高段側膨張弁１３の冷媒出口には、気液分離器１４の冷媒流入口が接続されている。気液分離器１４は、高段側膨張弁１３から流出した気液二相状態の冷媒の気液を分離する気液分離部であり、本発明における気液分離部として機能する。
【００３４】
具体的には、気液分離器１４としては、円筒状の本体部の内部空間へ流入した冷媒を旋回させることで生じる遠心力の作用で冷媒の気液を分離する遠心分離方式（サイクロンセパレータ方式）のものが採用されている。
【００３５】
更に、第１実施形態に係る気液分離器１４の内容積は、サイクルに負荷変動が生じてサイクルを循環する冷媒循環流量が変動しても、実質的に余剰冷媒を溜めることができない程度の容積になっている。
【００３６】
そして、気液分離器１４の気相冷媒出口には、中間圧冷媒通路１５の一端部が接続されている。当該中間圧冷媒通路１５の他端部は、圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂに接続されている。従って、中間圧冷媒通路１５は、気液分離器１４で気液分離された気相状態の中間圧冷媒を、圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂに導くことができる。
【００３７】
中間圧冷媒通路１５には、図示しない逆止弁が配置されており、圧縮機１１側から気液分離器１４側へ冷媒が逆流することを防止している。尚、この逆止弁は、気液分離器１４の気相冷媒出口から圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂまでの流路の間に配置されていればよく、圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂに配置しても良いし、気液分離器１４の気相冷媒出口に配置してもよい。
【００３８】
一方、気液分離器１４の液相冷媒出口には、低段側固定絞り１６の冷媒入口が接続されている。低段側固定絞り１６は、絞り開度が固定されたノズル、オリフィス、キャピラリーチューブ等によって構成されており、気液分離器１４にて分離された液相冷媒を減圧させる。
【００３９】
ノズル、オリフィス等の固定絞りでは、絞り通路面積が急縮小或いは急拡大するので、上流側と下流側との圧力差（出入口間差圧）の変化に伴って、低段側固定絞り１６を通過する冷媒の流量及び低段側固定絞り１６上流側冷媒の乾き度を自己調整（バランス）することができる。
【００４０】
そして、低段側固定絞り１６の冷媒出口には、冷媒分岐部１７が配置されている。当該冷媒分岐部１７は、一つの冷媒流入口と複数の冷媒流出口とを有して構成されており、低段側固定絞り１６から流出した冷媒の流れを複数の流れに分岐させる。
【００４１】
第１実施形態に係る冷媒分岐部１７は、二つの冷媒流出口を有している。冷媒分岐部１７における冷媒流出口の一方は第１並列流路１８に接続されており、他方は第２並列流路２２に接続されている。従って、冷媒分岐部１７は、低段側固定絞り１６から流出した冷媒流れを、第１並列流路１８を通過する冷媒流れと、第２並列流路２２を通過する冷媒流れとに分岐させる。
【００４２】
第１並列流路１８には、第１膨張弁１９と、第１蒸発器２０と、蒸発圧力調整弁２１とが配置されている。第１膨張弁１９は、絞り開度を変更可能に構成された弁体と、この弁体の開度を変化させる電動アクチュエータとを有しており、電気式の可変絞り機構として構成されている。
【００４３】
第１膨張弁１９は、弁開度を中間開度にすることで任意の冷媒減圧作用を実現する絞り機能と、弁開度を全開にすることで流量調整作用及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と、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。当該第１膨張弁１９は、制御装置６０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。
【００４４】
これにより、第１膨張弁１９は、第１並列流路１８に流入した冷媒を低圧冷媒となるまで減圧して流出させることができ、本発明の第１減圧部として機能する。又、第１膨張弁１９は、冷媒分岐部１７にて第１並列流路１８へ流れる冷媒流量を調整することができる為、相対的に第２並列流路２２へ流れる冷媒流量を調整することができる。
【００４５】
第１膨張弁１９の冷媒流出口には、第１蒸発器２０の冷媒入口側が第１並列流路１８を介して接続されている。図１に示すように、第１蒸発器２０は、後述する室内空調ユニット５０の空調ケース５１内に配置された熱交換器であり、その内部を流通する低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させることで、空調ケース５１内を通過する送風空気を冷却する。
【００４６】
第１蒸発器２０の冷媒出口側には、蒸発圧力調整弁２１の入口側が第１並列流路１８を介して接続されている。蒸発圧力調整弁２１は、機械的機構で構成されており、第１蒸発器２０の着霜を抑制するために、第１蒸発器２０における冷媒蒸発圧力を着霜を抑制可能な基準圧力以上に調整する機能を果たす。換言すると、蒸発圧力調整弁２１は、第１蒸発器２０における冷媒蒸発温度を着霜を抑制可能な基準温度以上に調整する機能を果たす。
【００４７】
冷媒分岐部１７における冷媒流出口の他方には、第２並列流路２２が接続されている。当該第２並列流路２２には、第２膨張弁２３と、第２蒸発器２４とが配置されている。第２膨張弁２３は、第１膨張弁１９と同様に、絞り開度を変更可能に構成された弁体と、この弁体の開度を変化させる電動アクチュエータとを有しており、電気式の可変絞り機構として構成されている。
【００４８】
第２膨張弁２３は、第１膨張弁１９と同様に、弁開度を全開状態から全閉状態までの間で適宜調整することで、絞り機能と全開機能と全閉機能を発揮させることができる。当該第２膨張弁２３は、制御装置６０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。
【００４９】
これにより、第２膨張弁２３は、第２並列流路２２に流入した冷媒を低圧冷媒となるまで減圧して流出させることができ、本発明の第２減圧部として機能する。又、第２膨張弁２３は、冷媒分岐部１７にて第２並列流路２２へ流れる冷媒流量を調整することができる為、相対的に第１並列流路１８へ流れる冷媒流量を調整することができる。
【００５０】
即ち、第１膨張弁１９及び第２膨張弁２３は、相互に協働することで、第１並列流路１８、第２並列流路２２を通過する冷媒流量の調整機能を発揮する。又、第１膨張弁１９及び第２膨張弁２３は、何れか一方に全閉機能を発揮させることで、流路切替機能を発揮する。
【００５１】
そして、第２膨張弁２３の冷媒流出口には、第２蒸発器２４の冷媒入口側が第２並列流路２２を介して接続されている。図１に示すように、第２蒸発器２４は、後述する熱媒体回路４０の一部を構成する熱交換器であり、その内部を流通する低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させることで、熱媒体回路４０を循環する熱媒体（即ち、冷却水）の有する熱を吸熱する。尚、熱媒体回路４０の構成等については、後に詳細に説明する。
【００５２】
図１に示すように、冷媒合流部２５は、複数の冷媒流入口と一つの冷媒流出口とを有して構成されており、冷媒分岐部１７によって分岐された複数の冷媒の流れを一つに合流させる。
【００５３】
第１実施形態に係る冷媒合流部２５は、２つの冷媒流入口を有している。冷媒合流部２５における冷媒流入口の一方は蒸発圧力調整弁２１の冷媒流出口側に接続されており、他方は第２蒸発器２４の冷媒出口側に接続されている。従って、冷媒合流部２５は、第１並列流路１８を通過した冷媒流れと、第２並列流路２２を通過した冷媒流れとを一つの冷媒流れに合流させて流出させる。
【００５４】
当該冷媒合流部２５の冷媒流出口には、貯液部２６が配置されている。当該貯液部２６は、冷媒合流部２５から流入した冷媒の気液を分離して、サイクル内の余剰液相冷媒を蓄える低圧側気液分離器である。そして、貯液部２６の気相冷媒出口には、圧縮機１１の吸入ポート１１ａが接続されている。従って、貯液部２６は、圧縮機１１の吸入ポート１１ａに気相冷媒を供給し、液相冷媒の供給を抑制する機能を果たす為、圧縮機１１における冷媒の液圧縮を防止している。
【００５５】
次に、第１実施形態に係る加熱部３０の構成について、図１を参照しつつ説明する。図１に示すように、加熱部３０は、ガスインジェクションサイクルの一部を構成する冷媒放熱器１２と、熱媒体流路としての熱媒体循環通路３１と、圧送ポンプ３２と、ヒータコア３３と、ラジエータ３４と、三方弁３５とを有して構成された高温側熱媒体回路である。
【００５６】
加熱部３０は、冷媒放熱器１２やヒータコア３３等を熱媒体循環通路３１によって接続して構成されており、熱媒体循環通路３１内の熱媒体としての冷却水を、圧送ポンプ３２の作動によって循環させるように構成されている。加熱部３０における冷却水は、高温熱媒体であり、例えば、少なくともエチレングリコール、ジメチルポリシロキサン若しくはナノ流体を含む液体、又は不凍液体が用いられている。
【００５７】
圧送ポンプ３２は、熱媒体としての冷却水を吸入して吐出する熱媒体ポンプであり、電動式ポンプによって構成されている。当該圧送ポンプ３２は、熱媒体循環通路３１内の冷却水を圧送することによって、加熱部３０の熱媒体循環通路３１内において、冷却水を循環させている。
【００５８】
当該圧送ポンプ３２は、制御装置６０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。即ち、圧送ポンプ３２は、制御装置６０の制御によって、加熱部３０を循環する冷却水の流量を調整することができ、加熱部３０における熱媒体流量調整部として機能する。
【００５９】
圧送ポンプ３２の吐出口側には冷媒放熱器１２が接続されている。従って、冷媒放熱器１２は、その内部を通過する高圧冷媒と熱媒体循環通路３１を循環する冷却水との熱交換によって、高圧冷媒の有する熱を冷却水に放熱することができる。
【００６０】
そして、冷媒放熱器１２における冷却水流出口側には、三方弁３５が接続されている。当該三方弁３５は、二つの流出口を有しており、一つの流入口から流入した冷却水の流れを何れかの流出口側に切り替えることができる。
【００６１】
図１に示すように、三方弁３５における一方の流出口には、ヒータコア３３が接続されており、他方の流出口には、ラジエータ３４が接続されている。従って、当該三方弁３５は、冷媒放熱器１２を通過した冷却水の流れを、ヒータコア３３側と、ラジエータ３４側の何れかに切り替えることができる。三方弁３５は、加熱部３０における熱媒体流路切替部として機能する。
【００６２】
ヒータコア３３は、図１に示すように、室内空調ユニット５０の空調ケース５１内にて第１蒸発器２０に対して送風空気流れ下流側に配置されている。当該ヒータコア３３は、加熱部３０の熱媒体循環通路３１を循環する冷却水と、車室内へ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高温側熱媒体熱交換器である。
【００６３】
ヒータコア３３では、冷却水が顕熱変化にて車室内へ送風される送風空気に放熱する。これにより、電気自動車の車室内に送風される送風空気が加熱される為、冷凍サイクル装置１０は車室内を暖房することができる。尚、ヒータコア３３では、冷却水が送風空気に放熱しても冷却水が液相のままで相変化することはない。
【００６４】
ラジエータ３４は、加熱部３０の熱媒体循環通路３１を循環する冷却水と電気自動車外部の外気とを熱交換させることで、冷却水の有する熱を外気に放熱させる放熱用熱交換器である。ラジエータ３４は、加熱部３０の熱媒体循環通路３１にて、ヒータコア３３に対して並列に接続されている。そして、冷却水の有する熱はラジエータ３４から外気に放熱される為、冷凍サイクル装置１０は、送風空気を温めることはなく、車室外に排熱することができる。
【００６５】
このように構成することで、冷凍サイクル装置１０の加熱部３０は、三方弁３５にて冷却水の流れを切り替えて、高圧冷媒の有する熱の利用態様を変更できる。即ち、加熱部３０は、ヒータコア３３を経由する冷却水流れに切り替えることによって、高圧冷媒の有する熱を送風空気の加熱に利用することができ、車室内を暖房することができる。一方、加熱部３０は、ラジエータ３４を経由する冷却水流れに切り替えることで、高圧冷媒の有する熱を外気に排熱することができる。
【００６６】
続いて、第１実施形態に係る熱媒体回路４０の構成について、図１を参照しつつ説明する。図１に示すように、熱媒体回路４０は、ガスインジェクションサイクルの一部を構成する第２蒸発器２４と、熱媒体流路としての熱媒体循環通路４１と、圧送ポンプ４２と、ラジエータ４３と、車載機器４４と、開閉弁４５と、開閉弁４６とを有して構成された低温側熱媒体回路である。
【００６７】
熱媒体回路４０は、第２蒸発器２４やラジエータ４３等を熱媒体循環通路４１によって接続して構成されており、熱媒体循環通路４１内の熱媒体としての冷却水を、圧送ポンプ４２の作動によって循環させるように構成されている。当該熱媒体回路４０における冷却水は、低温熱媒体であり、例えば、少なくともエチレングリコール、ジメチルポリシロキサン若しくはナノ流体を含む液体、又は不凍液体が用いられている。
【００６８】
圧送ポンプ４２は、熱媒体としての冷却水を吸入して吐出する熱媒体ポンプであり、電動式ポンプによって構成されている。当該圧送ポンプ４２は、熱媒体循環通路４１内の冷却水を圧送することによって、熱媒体回路４０の熱媒体循環通路４１内において、冷却水を循環させている。
【００６９】
当該圧送ポンプ４２は、制御装置６０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。即ち、圧送ポンプ４２は、制御装置６０の制御によって、熱媒体回路４０を循環する冷却水の流量を調整することができ、熱媒体回路４０における熱媒体流量調整部として機能する。
【００７０】
圧送ポンプ４２の吐出口側には第２蒸発器２４が接続されている。従って、第２蒸発器２４は、その内部を通過する低圧冷媒と熱媒体循環通路４１を循環する冷却水との熱交換によって、冷却水の有する熱を低圧冷媒に吸熱させることができる。
【００７１】
そして、第２蒸発器２４における冷却水流出口側には、ラジエータ４３等を有する熱媒体通路と、車載機器４４等を有する熱媒体通路とが接続されている。即ち、第１実施形態に係る熱媒体回路４０において、ラジエータ４３及び開閉弁４５と車載機器４４及び開閉弁４６は並列に接続されている。
【００７２】
ラジエータ４３は、熱媒体回路４０の熱媒体循環通路４１を循環する冷却水と電気自動車外部の外気とを熱交換させることで、外気の有する熱を冷却水に吸熱させる熱交換器である。即ち、熱媒体回路４０は、ラジエータ４３を介して冷却水を循環させた場合には、外部熱源として電気自動車外部の外気を利用する。
【００７３】
そして、ラジエータ４３における冷却水流入口の冷却水流れ上流側には、開閉弁４５が配置されている。当該開閉弁４５は、ラジエータ４３の冷却水流入口へ向かう冷却水通路を全閉状態から全開状態の間で開度調整可能に構成されている。開閉弁４５は、制御装置６０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。
【００７４】
即ち、熱媒体回路４０は、制御装置６０による開閉弁４５の開度を制御することで、ラジエータ４３に対する冷却水流れの有無を切り替えることができる。換言すると、冷凍サイクル装置１０は外部熱源として外気を利用するか否かを切り替えることができる。
【００７５】
車載機器４４は、当該電気自動車に搭載されており、作動に伴い発熱する機器によって構成されており、例えば、当該電気自動車のバッテリを充電する為のチャージャー、電動発電機、インバータ等を含んでいる。当該車載機器４４は、本発明における発熱機器として機能する。又、熱媒体回路４０における熱媒体循環通路４１は、これらの車載機器４４の外表面に接触するように配置されており、車載機器４４の有する熱が熱媒体通路を流れる冷却水に熱交換可能に構成されている。
【００７６】
そして、車載機器４４における冷却水流入口の冷却水流れ上流側には、開閉弁４６が配置されている。開閉弁４６は、車載機器４４の冷却水流入口へ向かう冷却水通路を全閉状態から全開状態の間で開度調整可能に構成されている。開閉弁４６は、制御装置６０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。
【００７７】
つまり、熱媒体回路４０は、制御装置６０による開閉弁４６の開度制御にて、車載機器４４に対する冷却水流れの有無を切り替えることができる。換言すると、冷凍サイクル装置１０は外部熱源として車載機器４４を利用するか否かを切り替えることができる。
【００７８】
次に、車両用空調装置１を構成する室内空調ユニット５０の構成について、図１を参照しつつ説明する。室内空調ユニット５０は、車両用空調装置１の一部を構成しており、冷凍サイクル装置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。
【００７９】
室内空調ユニット５０は、電気自動車における車室内最前部の計器盤（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５０は、その外殻を形成する空調ケース５１に形成された空気通路内に、送風機５２、第２蒸発器２４、ヒータコア３３等を収容している。
【００８０】
空調ケース５１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）によって成形されている。
【００８１】
空調ケース５１の送風空気流れ最上流側には、内外気切替装置５３が配置されている。内外気切替装置５３は、空調ケース５１内へ内気（車室内空気）と外気（車室外空気）とを切替導入する。
【００８２】
具体的には、内外気切替装置５３は、空調ケース５１内へ内気を導入させる内気導入口及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、内気の導入風量と外気の導入風量との導入割合を変化させる。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、制御装置６０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。
【００８３】
内外気切替装置５３の送風空気流れ下流側には、送風機５２が配置されている。送風機５２は、遠心多翼ファンを電動モータにて駆動する電動送風機であり、内外気切替装置５３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５２は、制御装置６０から出力される制御電圧によって、回転数（即ち、送風能力）が制御される。
【００８４】
送風機５２の送風空気流れ下流側には、第１蒸発器２０及びヒータコア３３が送風空気流れに対して、この順に配置されている。つまり、第１蒸発器２０は、ヒータコア３３よりも送風空気流れ上流側に配置されている。
【００８５】
そして、空調ケース５１内にはバイパス通路５５が設けられている。当該バイパス通路５５は、第１蒸発器２０通過後の送風空気を、ヒータコア３３を迂回して流すように構成されている。
【００８６】
又、空調ケース５１内における第１蒸発器２０の送風空気流れ下流側であって、且つ、ヒータコア３３の送風空気流れ上流側には、エアミックスドア５４が配置されている。エアミックスドア５４は、第１蒸発器２０通過後の送風空気のうち、ヒータコア３３側を通過する送風空気の風量とバイパス通路５５を通過する送風空気の風量との風量割合を調整する風量割合調整部である。
【００８７】
そして、当該エアミックスドア５４は、エアミックスドア用の電動アクチュエータによって駆動される。この電動アクチュエータは、制御装置６０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。
【００８８】
ヒータコア３３及びバイパス通路５５の送風空気流れ下流側には、合流空間５６が形成されている。合流空間５６は、ヒータコア３３にて熱媒体（即ち、冷却水）と熱交換して加熱された送風空気と、バイパス通路５５を通過して加熱されていない送風空気とが合流するように形成されている。この為、エアミックスドア５４が、風量割合を調整することによって、合流空間５６にて合流した送風空気の温度が調整される。
【００８９】
尚、図示は省略するが、空調ケース５１の送風空気流れ最下流部には、複数種類の開口穴が配置されている。具体的には、複数種類の開口穴として、デフロスタ開口穴、フェイス開口穴、フット開口穴が設けられており、車室における異なる位置から、合流空間５６にて温度調整された送風空気を車室内へ吹き出すように構成されている。
【００９０】
又、複数種類の開口穴の送風空気流れ上流側には、それぞれの開口面積を調整する為のドアが配置されている。具体的には、デフロスタ開口穴、フェイス開口穴、フット開口穴に対して、デフロスタドア、フェイスドア、フットドアがそれぞれ対応するように配置されている。各ドアは、制御装置６０の制御信号によって、その作動が制御され、各開口穴を夫々開閉することで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。
【００９１】
続いて、第１実施形態に係る車両用空調装置１の制御系について、図２を参照しつつ説明する。制御装置６０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及び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６０は、そのＲＯＭ内に記憶された空調制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、出力側に接続された各種空調制御機器の作動を制御する。
【００９２】
制御装置６０の出力側には、複数種類の空調制御機器や電動アクチュエータが接続されている。図２に示すように、複数種類の空調制御機器等は、圧縮機１１と、高段側膨張弁１３と、第１膨張弁１９と、第２膨張弁２３と、送風機５２と、内外気切替装置５３と、エアミックスドア５４と、圧送ポンプ３２と、三方弁３５と、圧送ポンプ４２と、開閉弁４５と、開閉弁４６とを含んでいる。
【００９３】
そして、制御装置６０の入力側には、種々の入力操作に用いられる操作パネル６１が接続されている。操作パネル６１は、車室内前部の計器盤付近に配置されており、各種操作スイッチを有している。従って、制御装置６０には、この操作パネル６１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。
【００９４】
操作パネル６１の各種操作スイッチには、オートスイッチ、運転モード切替スイッチ、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含まれている。従って、冷凍サイクル装置１０は、操作パネル６１による入力を受け付けることで、冷凍サイクル装置１０の運転モードを適宜切り替えることができる。
【００９５】
又、制御装置６０の入力側には、空調制御用のセンサ群６２が接続されている。空調制御用のセンサ群６２には、内気温センサと、外気温センサと、日射センサ等が含まれている。内気温センサは、車室内温度（内気温）を検出する内気温検出部である。外気温センサは、車室外温度（外気温）を検出する外気温検出部である。日射センサは、車室内へ照射される日射量を検出する日射量検出部である。
【００９６】
従って、制御装置６０には、これらの空調制御用のセンサ群６２の検出信号が入力される。これにより、冷凍サイクル装置１０は、空調制御用のセンサ群６２で検出した物理量に対応して、車室内に送風される送風空気の温度等を調整することができ、快適な空調を実現することができる。
【００９７】
そして、当該制御装置６０は、その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が一体に構成されたものであるが、それぞれ制御機器の作動を制御する構成（例えば、ソフトウェアおよびハードウェア）が、それぞれの制御機器の作動を制御する制御部を構成している。
【００９８】
例えば、高段側膨張弁１３、第１膨張弁１９および第２膨張弁２３の少なくとも一つを制御する構成が各運転モード時における冷媒流量比率を調整する為の制御を行う流量比率制御部６０ａを構成している。第１実施形態において、冷媒流量比率は、圧縮機１１の吐出ポート１１ｃから吐出される吐出冷媒流量に対して、圧縮機１１の吸入ポート１１ａから吸入される吸入冷媒流量が占める割合によって定義される。
【００９９】
次に、上述のように構成された車両用空調装置１の作動について説明する。第１実施形態に係る車両用空調装置１は、運転モードとして、冷房モードと、暖房モードと、機器冷却モードを実行することができる。
【０１００】
冷房モードは、熱交換対象流体である送風空気を冷却して車室内を冷房する運転モードであり、本発明における冷却モードの一例に相当する。そして、暖房モードは、外部熱源としての外気から吸熱し、熱交換対象流体である送風空気を加熱して車室内を暖房する運転モードであり、本発明における加熱モードの一例に相当する。又、機器冷却モードは、外部熱源としての発熱機器（即ち、車載機器４４）から吸熱することで冷却する運転モードである。
【０１０１】
先ず、第１実施形態に係る車両用空調装置１の冷房モードにおける作動態様について、図面を参照しつつ説明する。冷房モードにおいては、高段側膨張弁１３、第１膨張弁１９の絞り開度が予め定めた冷房モード用の所定開度となるように決定される。第２膨張弁２３の絞り開度については、全閉状態になるように決定される。これにより、図１にて破線矢印で示す冷媒回路に切り替えられる。
【０１０２】
又、エアミックスドア５４のサーボモ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５４がヒータコア３３の送風空気流れ上流側を閉塞し、第１蒸発器２０通過後の送風空気の全流量がバイパス通路５５を通過するように決定される。尚、圧縮機１１、送風機５２、内外気切替装置５３に対する制御信号については、操作パネル６１の入力操作やセンサ群６２の検出信号を用いて適宜決定される。
【０１０３】
従って、当該冷凍サイクル装置１０における冷房モードでは、圧縮機１１の吐出ポート１１ｃから吐出された高圧冷媒が冷媒放熱器１２へ流入する。冷媒放熱器１２へ流入した冷媒は、加熱部３０の熱媒体循環通路３１を流れる冷却水に対して放熱する。従って、高圧冷媒の有する熱によって、加熱部３０における冷却水が加熱され、冷媒放熱器１２は放熱器として機能している。
【０１０４】
冷媒放熱器１２から流出した冷媒は、絞り状態となっている高段側膨張弁１３にて中間圧冷媒となるまで等エンタルピ的に減圧膨張される。そして、高段側膨張弁１３で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。
【０１０５】
気液分離器１４にて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へ流入し、圧縮機１１における低段側圧縮機構の吐出冷媒と合流して、高段側圧縮機構へ吸入される。
【０１０６】
一方、気液分離器１４にて分離された液相冷媒は、低段側固定絞り１６にて減圧され、冷媒分岐部１７に至る。ここで、冷房モードでは、第１膨張弁１９が絞り状態で第２膨張弁２３が全閉状態である。この為、冷媒分岐部１７から流出した冷媒は、第１並列流路１８に流入し、第１膨張弁１９にて低圧冷媒となるまで等エンタルピ的に減圧される。
【０１０７】
第１膨張弁１９から流出した低圧冷媒は、空調ケース５１内に配置された第１蒸発器２０に流入して、送風機５２によって送風された送風空気と熱交換して吸熱する。これにより、送風機５２による送風空気は冷却され、バイパス通路５５を介して、車室内に送風される。
【０１０８】
第１蒸発器２０から流出した冷媒は、蒸発圧力調整弁２１、冷媒合流部２５を介して、貯液部２６に流入して気液分離される。そして、貯液部２６で分離された気相冷媒は、圧縮機１１の吸入ポート１１ａから吸入されて再び圧縮される。一方、貯液部２６で分離された液相冷媒はサイクルが要求されている冷凍能力を発揮する為に必要としていない余剰冷媒として貯液部２６内に蓄えられる。
【０１０９】
ここで、冷房モードにおける加熱部３０の作動について説明する。冷房モードにおける三方弁３５の制御信号は、冷媒放熱器１２から流出した冷却水の全量をラジエータ３４に流入させるように決定される。
【０１１０】
上述したように、冷媒放熱器１２にて、加熱部３０の冷却水には高圧冷媒の有する熱が放熱されている。従って、冷媒放熱器１２から流出した冷却水は、高温状態のまま三方弁３５を通過して、ラジエータ３４に流入する。
【０１１１】
ラジエータ３４に流入した冷却水は、ラジエータ３４を介して、電気自動車外部の外気に放熱される。即ち、当該冷凍サイクル装置１０によれば、高圧冷媒の有する熱は、加熱部３０の冷却水を介して、外気に放熱される。
【０１１２】
そして、ラジエータ３４で放熱された冷却水は、圧送ポンプ３２の作動に伴って循環し、再び圧送ポンプ３２に吸入され、冷媒放熱器１２へ圧送される。
【０１１３】
尚、冷房モードにおいては、冷凍サイクル装置１０における低圧冷媒が第２蒸発器２４を通過することはない。この為、第２蒸発器２４に熱的に接続されている熱媒体回路４０の作動状態については任意に定めることができる。
【０１１４】
このように、冷房モードでは、高圧冷媒の有する熱を、加熱部３０の冷却水を介して外気に放熱すると共に、車室内に送風される送風空気から第１蒸発器２０にて低圧冷媒に吸熱させて冷却することができる。これにより、車室内の冷房を実現することができる。
【０１１５】
更に、冷房モードでは、第１蒸発器２０から流出した低圧冷媒を圧縮機１１の吸入ポート１１ａから吸入させると共に、高段側膨張弁１３、気液分離器１４を経た気相状態の中間圧冷媒を中間圧ポート１１ｂに流入させて昇圧過程の冷媒と合流させることができる。即ち、当該冷凍サイクル装置１０は、冷房モードにおいて、ガスインジェクションサイクル（エコノマイザ式冷凍サイクル）を構成することができる。
【０１１６】
従って、高段側圧縮機構に、温度の低い混合冷媒を吸入させることによって、高段側圧縮機構の圧縮効率を向上させることができるとともに、低段側圧縮機構および高段側圧縮機構の双方の吸入冷媒圧力と吐出冷媒圧力との圧力差を縮小させて、双方の圧縮機構の圧縮効率を向上させることができる。その結果、冷凍サイクル装置１０全体としてのＣＯＰを向上させることができる。
【０１１７】
次に、第１実施形態に係る車両用空調装置１の暖房モードにおける作動態様について、図面を参照しつつ説明する。暖房モードにおいては、高段側膨張弁１３、第２膨張弁２３の絞り開度が予め定めた暖房モード用の所定開度となるように決定される。第１膨張弁１９の絞り開度については、全閉状態になるように決定される。これにより、図１にて実線矢印で示す冷媒回路に切り替えられる。
【０１１８】
又、エアミックスドア５４のサーボモ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５４がバイパス通路５５を閉塞し、第１蒸発器２０通過後の送風空気の全流量がヒータコア３３を通過するように決定される。尚、圧縮機１１、送風機５２、内外気切替装置５３に対する制御信号については、操作パネル６１の入力操作やセンサ群６２の検出信号を用いて適宜決定される。
【０１１９】
従って、当該冷凍サイクル装置１０における暖房モードでは、圧縮機１１の吐出ポート１１ｃから吐出された高圧冷媒が冷媒放熱器１２へ流入する。冷媒放熱器１２へ流入した冷媒は、加熱部３０の熱媒体循環通路３１を流れる冷却水に対して放熱する。従って、高圧冷媒の有する熱によって、加熱部３０における冷却水が加熱され、冷媒放熱器１２は放熱器として機能している。
【０１２０】
暖房モードにおいても、冷媒放熱器１２から流出した冷媒は、絞り状態となっている高段側膨張弁１３にて中間圧冷媒となるまで等エンタルピ的に減圧膨張される。そして、高段側膨張弁１３で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。
【０１２１】
気液分離器１４にて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へ流入し、圧縮機１１の低段側圧縮機構における吐出冷媒と合流して、高段側圧縮機構へ吸入される。
【０１２２】
一方、気液分離器１４にて分離された液相冷媒は、低段側固定絞り１６にて減圧され、冷媒分岐部１７に至る。ここで、暖房モードでは、第２膨張弁２３が絞り状態で第１膨張弁１９が全閉状態である。この為、冷媒分岐部１７から流出した冷媒は、第２並列流路２２に流入し、第２並列流路２２にて低圧冷媒となるまで等エンタルピ的に減圧される。
【０１２３】
第２膨張弁２３から流出した低圧冷媒は、第２蒸発器２４に流入して、熱媒体回路４０を循環する冷却水と熱交換する。即ち、第２蒸発器２４では、低圧冷媒は、熱媒体回路４０の冷却水の有する熱を吸熱して加熱され、熱媒体回路４０の冷却水は、低圧冷媒との熱交換によって冷却される。
【０１２４】
第２蒸発器２４から流出した冷媒は、冷媒合流部２５を介して、貯液部２６に流入して気液分離される。そして、貯液部２６で分離された気相冷媒は、圧縮機１１の吸入ポート１１ａから吸入されて再び圧縮される。一方、貯液部２６で分離された液相冷媒はサイクルにおける余剰冷媒として貯液部２６内に蓄えられる。
【０１２５】
ここで、暖房モードにおける加熱部３０の作動について説明する。暖房モードにおける三方弁３５の制御信号は、冷媒放熱器１２から流出した冷却水の全量をヒータコア３３に流入させるように決定される。
【０１２６】
上述したように、冷媒放熱器１２にて、加熱部３０の冷却水には高圧冷媒の有する熱が放熱されている。従って、冷媒放熱器１２から流出した冷却水は、高温状態のまま三方弁３５を通過して、ヒータコア３３に流入する。
【０１２７】
ヒータコア３３に流入した冷却水は、ヒータコア３３にて、送風機５２により送風された送風空気と熱交換を行う。暖房モードでは第１膨張弁１９が全閉状態である為、送風空気は、第１蒸発器２０で冷却されることなく、ヒータコア３３に至る。
【０１２８】
即ち、当該冷凍サイクル装置１０によれば、高圧冷媒の有する熱は、加熱部３０の冷却水を介して、車室内に送風される送風空気に放熱される。これにより、高圧冷媒の有する熱によって暖められた送風空気を車室内に供給することができ、車室内を暖房することができる。
【０１２９】
ヒータコア３３で放熱された冷却水は、圧送ポンプ３２の作動に伴って循環し、再び圧送ポンプ３２に吸入され、冷媒放熱器１２へ圧送される。
【０１３０】
続いて、暖房モードにおける熱媒体回路４０の作動について説明する。暖房モードにおける開閉弁４５、開閉弁４６の制御信号は、例えば、開閉弁４５を全開とし、開閉弁４６を全閉とするように決定される。この場合、熱媒体回路４０における冷却水の全量がラジエータ４３を通過することになる為、当該冷却水は、ラジエータ４３にて外気から吸熱する。即ち、この場合の冷凍サイクル装置１０は外気を外部熱源として利用している。
【０１３１】
圧送ポンプ４２の作動によって、ラジエータ４３から流出した冷却水は、圧送ポンプ４２を介して、第２蒸発器２４に流入する。上述したように、第２蒸発器２４では、低圧冷媒と熱媒体回路４０の冷却水の間で熱交換が行われる。この為、熱媒体回路４０における冷却水の熱は、低圧冷媒に吸熱される。これにより、当該冷凍サイクル装置１０は、暖房モードに際しての外部熱源として外気を利用することができる。
【０１３２】
尚、上述した例においては、開閉弁４５を全開とし、開閉弁４６を全閉とした為、冷却水はラジエータ４３を通過する。即ち、暖房モードにおける外部熱源として外気を利用する態様であった。しかしながら、開閉弁４５、開閉弁４６の開閉制御によっては、外部熱源の利用態様として種々の態様を採用することができる。
【０１３３】
例えば、開閉弁４５を全閉とし、開閉弁４６を全開とした場合には、冷却水は車載機器４４を通過する為、車載機器４４の有する熱を吸熱する。この場合、冷凍サイクル装置１０は、暖房モードにおける外部熱源として車載機器４４を利用することができる。
【０１３４】
又、開閉弁４５及び開閉弁４６を全開とした場合、冷却水はラジエータ４３及び車載機器４４を通過した後で合流する為、外気及び車載機器４４の有する熱を吸熱することができる。この場合、冷凍サイクル装置１０は、暖房モードにおける外部熱源として外気及び車載機器４４を併用することができる。
【０１３５】
このように、暖房モードでは、外部熱源（即ち、外気や車載機器４４）の有する熱を、熱媒体回路４０の冷却水を介して、低圧冷媒に吸熱させると共に、加熱部３０の冷却水を介して、高圧冷媒の有する熱を車室内に送風される送風空気に放熱して加熱することができる。これにより、車室内の暖房を実現することができる。
【０１３６】
更に、暖房モードでは、冷媒放熱器１２等のモリエル線図上の高低圧が冷房モードの場合から切り替えられることはない為、第２蒸発器２４から流出した低圧冷媒を圧縮機１１の吸入ポート１１ａから吸入させると共に、高段側膨張弁１３、気液分離器１４を経た気相状態の中間圧冷媒を中間圧ポート１１ｂに流入させて昇圧過程の冷媒と合流させることができる。即ち、当該冷凍サイクル装置１０は、冷房モードだけでなく、暖房モードにおいても、ガスインジェクションサイクル（エコノマイザ式冷凍サイクル）を構成することができる。
【０１３７】
従って、高段側圧縮機構に、温度の低い混合冷媒を吸入させることによって、高段側圧縮機構の圧縮効率を向上させることができると共に、低段側圧縮機構および高段側圧縮機構の双方の吸入冷媒圧力と吐出冷媒圧力との圧力差を縮小させて、双方の圧縮機構の圧縮効率を向上させることができる。その結果、冷凍サイクル装置１０全体としてのＣＯＰを向上させることができる。
【０１３８】
又、この暖房モードにおいては、制御装置６０は、高段側膨張弁１３、第１膨張弁１９、第２膨張弁２３の少なくとも一つの絞り開度を制御することによって、暖房モードにおける冷媒流量比率が冷房モードにおける冷媒流量比率よりも小さくなるように制御している。
【０１３９】
ここで、冷媒流量比率は、圧縮機１１の吐出ポート１１ｃから吐出される吐出冷媒流量に対して、圧縮機１１の吸入ポート１１ａから吸入される吸入冷媒流量が占める割合として定義される。吐出冷媒流量は、中間圧ポート１１ｂから導入される中間圧冷媒流量と、吐出冷媒流量の総量にあたる為、吐出冷媒流量に対する中間圧冷媒流量の比率として把握することもできる。
【０１４０】
暖房モードにおいて、吸入ポート１１ａから吸入される吸入冷媒密度は、冷房モードにおける吸入冷媒密度よりも小さくなる。この為、暖房モードにおける冷媒流量比率を冷房モードの場合よりも小さくすることで、冷媒放熱器１２における熱交換性能を向上させることができ、サイクル性能を向上させることができる。この時の制御装置６０は、本発明における流量比率制御部として機能する。
【０１４１】
続いて、第１実施形態に係る車両用空調装置１の機器冷却モードにおける作動態様について、図面を参照しつつ説明する。機器冷却モードにおいては、高段側膨張弁１３、第２膨張弁２３の絞り開度が予め定めた機器冷却モード用の所定開度となるように決定される。第１膨張弁１９の絞り開度については、全閉状態になるように決定される。従って、機器冷却モードでは、暖房モードと同様に、図１にて実線矢印で示す冷媒回路に切り替えられる。
【０１４２】
尚、圧縮機１１、送風機５２、内外気切替装置５３、エアミックスドア５４に対する制御信号については、操作パネル６１の入力操作やセンサ群６２の検出信号を用いて適宜決定される。
【０１４３】
従って、当該冷凍サイクル装置１０における機器冷却モードでは、圧縮機１１の吐出ポート１１ｃから吐出された高圧冷媒が冷媒放熱器１２へ流入する。冷媒放熱器１２へ流入した冷媒は、加熱部３０を流れる冷却水に対して放熱する。従って、高圧冷媒の有する熱によって、加熱部３０における冷却水が加熱され、冷媒放熱器１２は放熱器として機能する。
【０１４４】
機器冷却モードにおいても、冷媒放熱器１２から流出した冷媒は、絞り状態となっている高段側膨張弁１３にて中間圧冷媒となるまで等エンタルピ的に減圧膨張される。高段側膨張弁１３で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。
【０１４５】
気液分離器１４にて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へ流入し、圧縮機１１の低段側圧縮機構における吐出冷媒と合流して、高段側圧縮機構へ吸入される。
【０１４６】
一方、気液分離器１４にて分離された液相冷媒は、低段側固定絞り１６にて減圧され、冷媒分岐部１７に至る。ここで、機器冷却モードにおいても、暖房モードと同様に、第２膨張弁２３が絞り状態で第１膨張弁１９が全閉状態である。この為、冷媒分岐部１７から流出した冷媒は、第２並列流路２２に流入し、第２膨張弁２３にて低圧冷媒となるまで等エンタルピ的に減圧される。
【０１４７】
第２膨張弁２３から流出した低圧冷媒は、第２蒸発器２４に流入して、熱媒体回路４０を循環する冷却水と熱交換する。即ち、第２蒸発器２４では、低圧冷媒は、熱媒体回路４０の冷却水の有する熱を吸熱して加熱され、熱媒体回路４０の冷却水は、低圧冷媒との熱交換によって冷却される。
【０１４８】
第２蒸発器２４から流出した冷媒は、冷媒合流部２５を介して、貯液部２６に流入して気液分離される。そして、貯液部２６で分離された気相冷媒は、圧縮機１１の吸入ポート１１ａから吸入されて再び圧縮される。一方、貯液部２６で分離された液相冷媒はサイクルの余剰冷媒として貯液部２６内に蓄えられる。
【０１４９】
ここで、機器冷却モードにおける加熱部３０の作動について説明する。機器冷却モードにおける三方弁３５の制御信号は、冷媒放熱器１２から流出した冷却水の全量をラジエータ３４に流入させるように決定される。
【０１５０】
上述したように、冷媒放熱器１２にて、加熱部３０の冷却水には高圧冷媒の有する熱が放熱されている。従って、冷媒放熱器１２から流出した冷却水は、高温状態のまま三方弁３５を通過して、ラジエータ３４に流入する。ラジエータ３４に流入した冷却水は、ラジエータ３４を介して、電気自動車の外気に放熱される。即ち、当該冷凍サイクル装置１０によれば、高圧冷媒の有する熱は、加熱部３０の冷却水を介して、外気に放熱される。
【０１５１】
そして、ラジエータ３４で放熱した冷却水は、圧送ポンプ３２の作動に伴って循環し、再び圧送ポンプ３２に吸入され、冷媒放熱器１２へ圧送される。
【０１５２】
続いて、機器冷却モードにおける熱媒体回路４０の作動について説明する。機器冷却モードにおける開閉弁４５、開閉弁４６の制御信号は、開閉弁４５を全閉とし、開閉弁４６を全開とするように決定される。この場合、熱媒体回路４０における冷却水の全量が車載機器４４を通過することになる為、当該冷却水は車載機器４４から吸熱する。
【０１５３】
開閉弁４６及び車載機器４４を通過した冷却水は、圧送ポンプ４２を介して、第２蒸発器２４に流入する。上述したように、第２蒸発器２４では、低圧冷媒と熱媒体回路４０の冷却水の間で熱交換が行われる。この為、熱媒体回路４０における冷却水の熱は、低圧冷媒に吸熱される。
【０１５４】
つまり、冷凍サイクル装置１０によれば、熱媒体回路４０の冷却水、冷凍サイクル装置１０の冷媒、加熱部３０の冷却水を介して、作動により生じた車載機器４４の熱を電気自動車の外部に放熱することができる。即ち、当該冷凍サイクル装置１０は、作動に伴って発熱する車載機器４４を冷却して適正な温度帯に調整することができ、車載機器４４の熱暴走や故障を抑制することができる。
【０１５５】
更に、機器冷却モードにおいても、冷媒放熱器１２等のモリエル線図上の高低圧が冷房モード及び暖房モードの状態から切り替えられることはない為、第２蒸発器２４から流出した低圧冷媒を圧縮機１１の吸入ポート１１ａから吸入させると共に、高段側膨張弁１３、気液分離器１４を経た気相状態の中間圧冷媒を中間圧ポート１１ｂに流入させて昇圧過程の冷媒と合流させることができる。
【０１５６】
即ち、当該冷凍サイクル装置１０は、冷房モード及び暖房モードだけでなく、機器冷却モードにおいても、ガスインジェクションサイクル（エコノマイザ式冷凍サイクル）を構成することができる。
【０１５７】
従って、高段側圧縮機構に、温度の低い混合冷媒を吸入させることによって、高段側圧縮機構の圧縮効率を向上させることができると共に、低段側圧縮機構および高段側圧縮機構の双方の吸入冷媒圧力と吐出冷媒圧力との圧力差を縮小させて、双方の圧縮機構の圧縮効率を向上させることができる。その結果、冷凍サイクル装置１０全体としてのＣＯＰを向上させることができる。
【０１５８】
尚、上述した運転モードとしては、冷房モード、暖房モード、機器冷却モードを挙げていたが、当該冷凍サイクル装置１０は、他の運転モードを実現することができる。具体例としては、除湿暖房モードを挙げることができる。
【０１５９】
この場合、高段側膨張弁１３、第１膨張弁１９の開度を所定の絞り開度とし、第２膨張弁２３を全閉することで、第１蒸発器２０において送風空気から吸熱させる。これと同時に、加熱部３０における三方弁３５を、冷媒放熱器１２から流出した冷却水の全量をヒータコア３３に流すように制御すると共に、エアミックスドア５４でバイパス通路５５を閉塞する。
【０１６０】
これにより、送風機５２から送風された送風空気は、第１蒸発器２０における熱交換で除湿された後、ヒータコア３３で加熱されて車室内に供給される。即ち、車室内の除湿暖房を実現することができる。そして、この場合においても、上述した各運転モードと同様に、ガスインジェクションサイクルを構成することができる。
【０１６１】
以上説明したように、第１実施形態に係る冷凍サイクル装置１０において、冷媒分岐部１７の一方側に第１膨張弁１９及び第１蒸発器２０が接続されており、冷媒分岐部１７の他方側に第２膨張弁２３及び第２蒸発器２４が接続されている。
【０１６２】
従って、冷房モード、暖房モード、機器冷却モードの何れの場合であっても、加熱部３０は高圧冷媒の有する熱を放熱し、第１蒸発器２０及び第２蒸発器２４は低圧冷媒に吸熱する。即ち、当該冷凍サイクル装置１０によれば、加熱部３０の冷媒放熱器１２、第１蒸発器２０、第２蒸発器２４に関するモリエル線図上の高低圧が運転モードに応じて切り替えられることはなく、回路構成を簡素化することができる。
【０１６３】
又、当該冷凍サイクル装置１０において、気液分離器１４は、高段側膨張弁１３と冷媒分岐部１７の間に配置されており、気液分離された気相冷媒を圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂに導き、ガスインジェクションサイクルを構成する。
【０１６４】
モリエル線図上の高低圧が運転モードに応じて切り替えられることがない為、当該冷凍サイクル装置１０は、冷房モード、暖房モード、機器冷却モードの何れにおいても、ガスインジェクションサイクルを構成することができ、圧縮機１１による圧縮効率の向上等、冷凍サイクル装置１０の性能を向上させることができる。
【０１６５】
即ち、当該冷凍サイクル装置１０は、回路構成の簡素化と、切替可能な運転モードのそれぞれに対するガスインジェクションサイクルとを実現し、各運転モードにおけるサイクル性能の向上を図ることができる。
【０１６６】
図１に示すように、第２蒸発器２４は、熱媒体回路４０を利用することで、外部熱源として外気を利用可能に構成されている。つまり、冷凍サイクル装置１０は、外部熱源として外気を用いることで、暖房モードにおけるサイクル性能を向上させることができる。
【０１６７】
更に、第２蒸発器２４は、熱媒体回路４０を利用することで、外部熱源として車載機器４４を利用可能に構成されている。つまり、当該冷凍サイクル装置１０は、外部熱源として車載機器４４を用いることで、暖房モードにおけるサイクル性能を向上させることができる。
【０１６８】
又、車載機器４４を外部熱源と利用する際に、車載機器４４の有する熱を吸熱する為、冷凍サイクル装置１０は、車載機器４４を冷却することができる。つまり、当該冷凍サイクル装置１０は、車載機器４４を適正な温度帯に維持することで、車載機器４４の故障や不具合を防止することができる。
【０１６９】
図１に示すように、第２蒸発器２４は、熱媒体回路４０の一部を構成しており、熱媒体としての冷却水と、外部熱源（即ち、外気や車載機器４４）と熱交換可能に構成されている。
【０１７０】
そして、暖房モード及び機器冷却モードにおいては、熱媒体回路４０は、外部熱源の有する熱を冷却水に吸熱させる。そして、この熱媒体回路４０の冷却水の有する熱は、第２蒸発器２４によって、低圧冷媒に吸熱させる。このように構成することで、冷凍サイクル装置１０は、低温側における熱マネージメントを更に適切に行うことが可能となる。
【０１７１】
そして、加熱部３０は、暖房モードにおいて、吐出ポート１１ｃから吐出された高圧冷媒の有する熱を放熱させて、熱交換対象流体である送風空気を加熱する為の熱を供給する。即ち、当該冷凍サイクル装置１０は、ガスインジェクションサイクルによる高圧冷媒を放熱させることで、快適な暖房を実現することができる。
【０１７２】
尚、この時、熱交換対象流体である送風空気を最終的に加熱する熱量であればよく、加熱部３０における冷却水を介在させた構成（即ち、第１実施形態における加熱部３０の構成等）としても良いし、高圧冷媒と送風空気を直接的に熱交換させる構成（いわゆる、室内凝縮器）としても良い。
【０１７３】
ここで、当該冷凍サイクル装置１０において、加熱部３０は、熱媒体循環通路３１と、冷媒放熱器１２と、ヒータコア３３とを有して構成されており、暖房モードの場合には、冷媒放熱器１２にて高圧冷媒から冷却水に放熱された熱を、ヒータコア３３にて熱交換対象流体である送風空気に放熱する。
【０１７４】
このように熱媒体として冷却水の循環する冷却水回路として加熱部３０を構成することで、エンジン冷却水との熱交換を行うヒータコアを有する車両用空調装置の構成を利用することが可能となる。即ち、冷凍サイクル装置１０は、冷凍サイクル装置における構成機器の共通化を図ることができ、製造コストを低減することができる。
【０１７５】
又、当該冷凍サイクル装置１０において、加熱部３０は、熱媒体循環通路３１と、冷媒放熱器１２と、ラジエータ３４とを有して構成されており、冷却モードの場合には、冷媒放熱器１２にて高圧冷媒から冷却水に放熱された熱を外気に放熱する。
【０１７６】
当該冷凍サイクル装置１０によれば、ラジエータ３４を介して、冷房モードにおける余剰熱量を外気に放熱することができ、車室内を確実に冷房することができる。
【０１７７】
暖房モードにおいては、制御装置６０は、高段側膨張弁１３、第１膨張弁１９、第２膨張弁２３の少なくとも一つの絞り開度を制御することによって、暖房モードにおける冷媒流量比率が冷房モードにおける冷媒流量比率よりも小さくなるように制御している。
【０１７８】
ここで、冷媒流量比率とは、圧縮機１１の吐出ポート１１ｃから吐出される吐出冷媒流量に対して、圧縮機１１の吸入ポート１１ａから吸入される吸入冷媒流量が占める割合を示す。
【０１７９】
暖房モードにおいて、吸入ポート１１ａから吸入される吸入冷媒密度は、冷房モードにおける吸入冷媒密度よりも小さくなる。この為、暖房モードにおける冷媒流量比率を冷房モードの場合よりも小さくすることで、冷媒放熱器１２における熱交換性能を向上させることができ、サイクル性能を向上させることができる。
【０１８０】
（第２実施形態）
続いて、上述した第１実施形態とは異なる第２実施形態について、図３を参照しつつ説明する。第２実施形態に係る冷凍サイクル装置１０は、第１実施形態と同様に、室内空調ユニット５０と共に電気自動車の車両用空調装置１を構成している。尚、図３では、室内空調ユニット５０の具体的構成に関する図示を省略している。
【０１８１】
そして、第２実施形態に係る冷凍サイクル装置１０は、図３に示すように、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、車載機器４４を冷却する為の機器冷却モードを含む複数の運転モードを切替可能に構成されている。
【０１８２】
尚、図３においては、暖房モードにおける冷媒の流れを実線矢印で示し、冷房モードにおける冷媒の流れを破線矢印で示している。そして、機器冷却モードにおける冷媒の流れを一点鎖線矢印で示している。
【０１８３】
第２実施形態に係る冷凍サイクル装置１０は、ガスインジェクションサイクル（エコノマイザ式冷凍サイクル）と、加熱部３０と、外気吸熱用回路４０ａと、機器吸熱用回路４０ｂとを有している。尚、第２実施形態に係る加熱部３０は、上述した第１実施形態と同様の構成である。従って、加熱部３０に対する詳細な説明は省略する。
【０１８４】
図３に示すように、当該冷凍サイクル装置１０のガスインジェクションサイクルは、圧縮機１１と、冷媒放熱器１２と、高段側膨張弁１３と、気液分離器１４と、低段側固定絞り１６と、第１膨張弁１９と、第１蒸発器２０と、蒸発圧力調整弁２１と、第２膨張弁２３と、第２蒸発器２４と、第３膨張弁２３ａと、第３蒸発器２４ａと、貯液部２６とを接続して構成されている。
【０１８５】
第２実施形態に係る冷凍サイクル装置１０において、圧縮機１１の吐出ポート１１ｃから冷媒分岐部１７までの構成、冷媒合流部２５から圧縮機１１の吸入ポート１１ａまでの構成、及び気液分離器１４から圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂまでの構成は、上述した第１実施形態と同様である。従って、これらに関する再度の説明は省略する。
【０１８６】
そして、第２実施形態に係る冷凍サイクル装置１０では、冷媒分岐部１７から冷媒合流部２５までの間の構成が第１実施形態と相違している。従って、これらの相違点に関して図面を参照しつつ説明する。
【０１８７】
第２実施形態に係る冷媒分岐部１７は、一つの冷媒流入口と３つの冷媒流出口とを有して構成されており、低段側固定絞り１６から流出した冷媒の流れを３つの流れに分岐させる。冷媒分岐部１７における冷媒流出口の一方は第１並列流路１８に接続されており、別の冷媒流出口は第２並列流路２２に接続されている。そして、冷媒分岐部１７における更に別の冷媒流出口は、第３並列流路２２ａに接続されている。
【０１８８】
第２実施形態に係る第１並列流路１８には、第１膨張弁１９と、第１蒸発器２０と、蒸発圧力調整弁２１とが配置されており、第２並列流路２２には、第２膨張弁２３と、第２蒸発器２４とが配置されている。これらの点については、第１実施形態と同様である為、詳細な説明は省略する。
【０１８９】
図３に示すように、第３並列流路２２ａには、第３膨張弁２３ａと、第３蒸発器２４ａとが配置されている。第３膨張弁２３ａは、第１膨張弁１９、第２膨張弁２３と同様に、絞り開度を変更可能に構成された弁体と、この弁体の開度を変化させる電動アクチュエータとを有しており、電気式の可変絞り機構として構成されている。
【０１９０】
第３膨張弁２３ａは、第１膨張弁１９、第２膨張弁２３と同様に、弁開度を全開状態から全閉状態までの間で適宜調整することで、絞り機能と全開機能と全閉機能を発揮させることができる。これにより、第３膨張弁２３ａは、第３並列流路２２ａに流入した冷媒を低圧冷媒となるまで減圧して流出させることができる。
【０１９１】
そして、第１膨張弁１９、第２膨張弁２３及び第３膨張弁２３ａは、相互に協働することで、第１並列流路１８、第２並列流路２２及び第３並列流路２２ａを通過する冷媒流量の調整機能を発揮する。又、第１膨張弁１９、第２膨張弁２３及び第３膨張弁２３ａは、全閉機能を発揮させる膨張弁を組み合わせることで、流路切替機能を発揮する。
【０１９２】
そして、第３膨張弁２３ａの冷媒流出口には、第３蒸発器２４ａの冷媒入口側が第３並列流路２２ａを介して接続されている。図３に示すように、第３蒸発器２４ａは、後述する機器吸熱用回路４０ｂの一部を構成する熱交換器であり、その内部を流通する低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させることで、熱媒体回路４０を循環する熱媒体（即ち、冷却水）の有する熱を吸熱する。
【０１９３】
第３実施形態に係る冷媒合流部２５は、複数の冷媒流入口と一つの冷媒流出口とを有して構成されており、第１並列流路１８を通過した冷媒の流れと、第２並列流路２２を通過した冷媒の流れと、第３並列流路２２ａを通過した冷媒の流れとを一つに合流させる。そして、第２実施形態に係る冷媒合流部２５の冷媒流出口には、第１実施形態と同様に、貯液部２６が配置されている。
【０１９４】
次に、第２実施形態に係る外気吸熱用回路４０ａの構成について、図３を参照しつつ説明する。外気吸熱用回路４０ａは、ガスインジェクションサイクルの一部を構成する第２蒸発器２４と、熱媒体流路としての熱媒体循環通路４１ａと、圧送ポンプ４２ａと、ラジエータ４３とを有して構成された低温側熱媒体回路の一つである。
【０１９５】
図３に示すように、外気吸熱用回路４０ａは、第２蒸発器２４とラジエータ４３の間を熱媒体循環通路４１ａによって接続して構成されており、熱媒体としての冷却水を圧送ポンプ４２ａで圧送して循環させている。
【０１９６】
外気吸熱用回路４０ａにおける冷却水は、低温熱媒体であり、例えば、少なくともエチレングリコール、ジメチルポリシロキサン若しくはナノ流体を含む液体、又は不凍液体が用いられている。
【０１９７】
圧送ポンプ４２ａは、第１実施形態に係る圧送ポンプ４２と同様に、熱媒体としての冷却水を吸入して吐出する熱媒体ポンプであり、電動式ポンプによって構成されている。
【０１９８】
当該圧送ポンプ４２ａの吐出口側には第２蒸発器２４が接続されている。従って、第２蒸発器２４は、その内部を通過する低圧冷媒と熱媒体循環通路４１ａを循環する冷却水との熱交換によって、冷却水の有する熱を低圧冷媒に吸熱させることができる。
【０１９９】
そして、第２蒸発器２４における冷却水流出口側には、ラジエータ４３が接続されている。ラジエータ４３は、第１実施形態と同様に、外気吸熱用回路４０ａの熱媒体循環通路４１ａを循環する冷却水と外気とを熱交換させることで、外気の有する熱を冷却水に吸熱させる熱交換器である。即ち、外気吸熱用回路４０ａは、ラジエータ４３を介して冷却水を循環させて、外部熱源として電気自動車の外気を利用可能に構成されている。
【０２００】
続いて、第２実施形態に係る機器吸熱用回路４０ｂの構成について、図３を参照しつつ説明する。機器吸熱用回路４０ｂは、ガスインジェクションサイクルの一部を構成する第３蒸発器２４ａと、熱媒体流路としての熱媒体循環通路４１ｂと、圧送ポンプ４２ｂと、車載機器４４とを有して構成された低温側熱媒体回路の一つである。
【０２０１】
図３に示すように、機器吸熱用回路４０ｂは、第３蒸発器２４ａと車載機器４４の間を熱媒体循環通路４１ｂによって接続して構成されており、熱媒体としての冷却水を圧送ポンプ４２ｂで圧送して循環させている。
【０２０２】
機器吸熱用回路４０ｂにおける冷却水は、低温熱媒体であり、例えば、少なくともエチレングリコール、ジメチルポリシロキサン若しくはナノ流体を含む液体、又は不凍液体が用いられている。
【０２０３】
圧送ポンプ４２ｂは、第１実施形態に係る圧送ポンプ４２と同様に、熱媒体としての冷却水を吸入して吐出する熱媒体ポンプであり、電動式ポンプによって構成されている。
【０２０４】
当該圧送ポンプ４２ｂの吐出口側には第３蒸発器２４ａが接続されている。従って、第３蒸発器２４ａは、その内部を通過する低圧冷媒と熱媒体循環通路４１ｂを循環する冷却水との熱交換によって、冷却水の有する熱を低圧冷媒に吸熱させることができる。
【０２０５】
そして、第３蒸発器２４ａにおける冷却水流出口側には、車載機器４４が接続されている。車載機器４４は、第１実施形態と同様に、電気自動車に搭載されており、作動に伴い発熱する機器によって構成されている。機器吸熱用回路４０ｂにおける熱媒体循環通路４１ｂは、これらの車載機器４４の外表面に接触するように配置されており、車載機器４４の有する熱が熱媒体通路を流れる冷却水に熱交換可能に構成されている。
【０２０６】
従って、当該機器吸熱用回路４０ｂは、車載機器４４を介して冷却水を循環させて、外部熱源として電磁自動車の車載機器４４を利用可能に構成されている。この時、機器吸熱用回路４０ｂは、車載機器４４の有する熱を冷却水に吸熱することができる為、車載機器４４を冷却することもできる。
【０２０７】
このように構成された第２実施形態に係る冷凍サイクル装置１０は、第１実施形態と同様に、冷房モード、暖房モード、機器冷却モードの運転モードを、ガスインジェクションサイクルを用いて実現することができる。尚、第２実施形態における冷房モードの制御態様は、第１実施形態と同様である為、その説明を省略する。
【０２０８】
第２実施形態における暖房モードでは、制御装置６０は、高段側膨張弁１３を絞り状態とし、第１膨張弁１９を全閉状態とする。又、第２膨張弁２３と第３膨張弁２３ａについては、少なくとも一方を絞り状態にする。第２膨張弁２３と第３膨張弁２３ａの何れについても絞り状態としてもよい。
【０２０９】
この時、第２膨張弁２３と第３膨張弁２３ａの内、絞り状態とされた膨張弁に対応する熱媒体回路（即ち、外気吸熱用回路４０ａ、機器吸熱用回路４０ｂ）に関し、外部熱源から冷却水への吸熱を行う。
【０２１０】
この場合における加熱部３０では、冷媒放熱器１２から流出した冷却水がヒータコア３３に流入するように、三方弁３５が制御される。室内空調ユニット５０のエアミックスドア５４は、バイパス通路５５を閉塞するように制御される。
【０２１１】
このように制御することで、第２実施形態に係る冷凍サイクル装置１０は、第１実施形態における暖房モードと同様の状態を実現することができ、外部熱源として外気や車載機器４４を利用して、車室内の暖房を実現することができる。
【０２１２】
次に、第２実施形態における機器冷却モードの場合について説明する。この場合、制御装置６０は、高段側膨張弁１３及び第３膨張弁２３ａを絞り状態とし、第１膨張弁１９及び第２膨張弁２３を全閉状態とする。
【０２１３】
この時、絞り状態とされた第３膨張弁２３ａに対応する機器吸熱用回路４０ｂに関し、圧送ポンプ４２ｂを作動させ、車載機器４４から冷却水への吸熱を行う。これにより、車載機器４４と冷却水との熱交換によって、車載機器４４が冷却される。そして、加熱部３０では、冷媒放熱器１２から流出した冷却水がラジエータ３４に流入するように、三方弁３５が制御される。
【０２１４】
このように制御することで、第２実施形態に係る冷凍サイクル装置１０は、第１実施形態における機器冷却モードと同様の状態を実現することができ、車載機器４４を冷却して適切な温度帯で利用することが可能となる。
【０２１５】
以上説明したように、第２実施形態に係る冷凍サイクル装置１０において、冷媒分岐部１７における３つの冷媒流出口には、それぞれ、第１膨張弁１９及び第１蒸発器２０と、第２膨張弁２３及び第２蒸発器２４と、第３膨張弁２３ａ及び第３蒸発器２４ａとが接続されており、相互に並列に配置されている。
【０２１６】
従って、冷房モード、暖房モード、機器冷却モードの何れの場合であっても、加熱部３０は高圧冷媒の有する熱を放熱し、第１蒸発器２０、第２蒸発器２４及び第３蒸発器２４ａは低圧冷媒に吸熱する。
【０２１７】
即ち、当該冷凍サイクル装置１０によれば、加熱部３０の冷媒放熱器１２、第１蒸発器２０、第２蒸発器２４、第３蒸発器２４ａに関するモリエル線図上の高低圧が運転モードに応じて切り替えられることはなく、回路構成を簡素化することができる。
【０２１８】
又、当該冷凍サイクル装置１０において、気液分離器１４は、高段側膨張弁１３と冷媒分岐部１７の間に配置されており、気液分離された気相冷媒を圧縮機１１の中間圧ポート１１ｂに導き、ガスインジェクションサイクルを構成する。
【０２１９】
モリエル線図上の高低圧が運転モードに応じて切り替えられることがない為、当該冷凍サイクル装置１０は、冷房モード、暖房モード、機器冷却モードの何れにおいても、ガスインジェクションサイクルを構成することができ、圧縮機１１による圧縮効率の向上等、冷凍サイクル装置１０の性能を向上させることができる。
【０２２０】
即ち、当該冷凍サイクル装置１０は、回路構成の簡素化と、冷房モード、暖房モード、機器冷却モードのそれぞれに対するガスインジェクションサイクルとを実現し、各運転モードにおけるサイクル性能の向上を図ることができる。
【０２２１】
（第３実施形態）
次に、上述した各実施形態とは異なる第３実施形態について、図４を参照しつつ説明する。第３実施形態に係る冷凍サイクル装置１０は、第１実施形態と同様に、室内空調ユニット５０と共に電気自動車の車両用空調装置１を構成している。
【０２２２】
第３実施形態に係る冷凍サイクル装置１０は、冷房モード、暖房モード、機器冷却モードを含む複数の運転モードを切替可能に構成されている。そして、図４に示すように、第３実施形態に係る冷凍サイクル装置１０は、第１実施形態における第２蒸発器２４に替えて一体型蒸発器７０が配置されている点を除き、第１実施形態と同様に構成されている。
【０２２３】
従って、以下の説明においては、相違点である一体型蒸発器７０の構成について説明することとし、第３実施形態に係る冷凍サイクル装置１０の他の構成については、その説明を省略する。
【０２２４】
図４に示すように、第３実施形態における一体型蒸発器７０は、冷凍サイクル装置１０の冷媒分岐部１７で分岐した第２並列流路２２に配置されており、第２膨張弁２３の冷媒流出口に対して一体型蒸発器７０の冷媒入口側が接続されている。当該一体型蒸発器７０は、外気側熱交換部７１と機器側熱交換部７２とを一体化して構成された蒸発器である。
【０２２５】
外気側熱交換部７１は、外部熱源としての外気から熱を吸熱する為の熱交換部であり、第２実施形態における第２蒸発器２４と同様の機能を果たす。機器側熱交換部７２は、外部熱源としての車載機器４４から熱を吸熱する為の熱交換部であり、第２実施形態における第３蒸発器２４ａと同様の機能を果たす。
【０２２６】
尚、一体型蒸発器７０は、外気側熱交換部７１と機器側熱交換部７２に相当する複数の蒸発器を組み付けて一体化した構成としても良いし、一つの蒸発器における熱交換部の流路構成を変更して、外気側熱交換部７１と機器側熱交換部７２とに機能的に区分しても良い。
【０２２７】
従って、第３実施形態に係る冷凍サイクル装置１０によれば、第２膨張弁２３の冷媒流出口側に、外気側熱交換部７１と機器側熱交換部７２を有する一体型蒸発器７０を接続している為、一つの一体型蒸発器７０を、外気からの吸熱と車載機器４４からの吸熱・冷却に用いることができる。
【０２２８】
又、一体型蒸発器７０は、外気側熱交換部７１と、機器側熱交換部７２を一体化して構成されている為、外気吸熱用の蒸発器と、機器吸熱用の蒸発器とを個別に組み付ける場合に比較して、一体型蒸発器７０に係る組み付け工数等を低減することができ、車両用空調装置１及び冷凍サイクル装置１０の製造コストを低減することができる。
【０２２９】
そして、当該一体型蒸発器７０を用いた場合、外気吸熱用の蒸発器と機器吸熱用の蒸発器の構成部品の一部を共用することが可能となる為、外気吸熱用の蒸発器と、機器吸熱用の蒸発器とを個別に組み付ける場合に比較して、構成部品の削減を図ることができ、冷凍サイクル装置１０等の重量を低減することができる。
【０２３０】
（第４実施形態）
続いて、上述した各実施形態とは異なる第４実施形態について、図５を参照しつつ説明する。第４実施形態に係る冷凍サイクル装置１０は、第１実施形態と同様に、室内空調ユニット５０と共に電気自動車の車両用空調装置１を構成している。
【０２３１】
第４実施形態に係る冷凍サイクル装置１０は、冷房モード、暖房モード、機器冷却モードを含む複数の運転モードを切替可能に構成されている。そして、第４実施形態に係る冷凍サイクル装置１０は、第１実施形態における高温側熱媒体回路としての加熱部３０と、低温側熱媒体回路としての熱媒体回路４０の構成を除いて、第１実施形態と同様に構成されている。
【０２３２】
従って、以下の説明においては、加熱部３０及び熱媒体回路４０における相違点について説明することとし、第４実施形態に係る冷凍サイクル装置１０の他の構成については、その説明を省略する。
【０２３３】
第４実施形態において、加熱部３０は、ガスインジェクションサイクルの一部を構成する冷媒放熱器１２と、熱媒体循環通路３１と、圧送ポンプ３２と、ヒータコア３３と、ラジエータ３４と、三方弁３５とを有して構成されている。第４実施形態に係る加熱部３０の各構成機器は、ラジエータ３４を除いて第１実施形態と同様に構成されている。
【０２３４】
一方、第４実施形態に係る熱媒体回路４０は、ガスインジェクションサイクルの一部を構成する第２蒸発器２４と、熱媒体循環通路４１と、圧送ポンプ４２と、ラジエータ４３と、車載機器４４と、開閉弁４５と、開閉弁４６とを有して構成されている。第４実施形態に係る熱媒体回路４０の各構成機器は、ラジエータ４３を除いて第１実施形態と同様に構成されている。
【０２３５】
第４実施形態においては、加熱部３０のラジエータ３４は、図示しない送風ファンによる外気の流れに関して、熱媒体回路４０のラジエータ４３に対して上流側又は下流側に配置されている。そして、ラジエータ３４は、フィンを介して、ラジエータ４３に結合されており、ラジエータ３４を流通する冷却水とラジエータ４３を流通する冷却水との間で熱移動可能に構成されている。
【０２３６】
従って、第４実施形態に係る冷凍サイクル装置１０によれば、加熱部３０のラジエータ３４と、熱媒体回路４０のラジエータ４３がフィンを介して結合されている為、高温熱媒体回路である加熱部３０を流通する冷却水と、低温熱媒体回路である熱媒体回路４０を流通する冷却水との間における熱移動を実現することができる。これにより、当該冷凍サイクル装置１０は、冷凍サイクル装置１０の加熱部３０や熱媒体回路４０で生じた熱量を有効に活用することができる。
【０２３７】
尚、第４実施形態においては、ラジエータ３４とラジエータ４３をフィンで結合していたが、ラジエータ３４とラジエータ４３の機能を一つのラジエータで実現するように構成してもよい。この場合、熱媒体循環通路３１と熱媒体循環通路４１とを接続して、熱媒体の流出入を可能とすると共に、熱媒体の流出入を制御する開閉弁を設ければよい。
【０２３８】
（他の実施形態）
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではない。即ち、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。例えば、上述した各実施形態を適宜組み合わせても良いし、上述した実施形態を種々変形することも可能である。
【０２３９】
（１）上述した実施形態においては、第２蒸発器２４や第３蒸発器２４ａにより吸熱される外部熱源として、外気や車載機器４４を挙げていたが、この態様に限定されるものではない。例えば、車載機器４４に関しても、上述した機器に限定されるものではなく、車両走行用のバッテリや車両エンジン等、種々の熱源を利用することができる。
【０２４０】
（２）又、上述した実施形態においては、加熱部３０は、高温側熱媒体回路として構成されており、熱媒体である冷却水を介して、高圧冷媒の熱を外気や熱交換対象流体である送風空気に放熱していたが、この態様に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態における冷媒放熱器１２に替えて室内凝縮器を採用し、当該室内凝縮器を本発明における加熱部としても良い。
【０２４１】
（３）そして、上述した実施形態では、冷媒合流部２５と圧縮機１１の吸入ポート１１ａの間に貯液部２６を配置していたが、この態様に限定されるものではない。例えば、気液分離器１４及び低段側固定絞り１６の下流側であって、冷媒分岐部１７の上流側に貯液部２６を配置することも可能である。
【０２４２】
（４）又、上述した実施形態においては、第１並列流路１８において、第１蒸発器２０の冷媒流れ下流側に蒸発圧力調整弁２１を配置していたが、この態様に限定されるものではない。採用する運転モードの組み合わせによっては、蒸発圧力調整弁２１を配置することなく、冷凍サイクル装置１０を構成することも可能である。
【０２４３】
又、上述した実施形態においては、気液分離器１４の液相冷媒出口に低段側固定絞り１６を配置していたが、この態様に限定されるものではない。第１膨張弁１９及び第２膨張弁２３の開度制御を調整することによって、所望の低圧冷媒まで減圧することができれば、低段側固定絞り１６を配置することなく、冷凍サイクル装置１０を構成することができる。
【符号の説明】
【０２４４】
１０  冷凍サイクル装置
１１  圧縮機
１３  高段側膨張弁
１４  気液分離器
１７  冷媒分岐部
１９  第１膨張弁
２０  第１蒸発器
２３  第２膨張弁
２４  第２蒸発器
３０  加熱部
【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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