(57)【要約】      （修正有）【課題】放熱器の放熱能力の低下を抑制しつつ、室外蒸発器の着霜を抑制できるヒートポンプサイクル装置を提供する。【解決手段】ヒートポンプサイクル装置１０を、暖房運転時に、圧縮機１１から吐出された冷媒が、室内凝縮器１２、第１絞り１３（制御開度）、室外熱交換器１４、第２絞り１５（制御開度）、アキュムレータ１８の順に流れて、圧縮機１１に戻る冷媒回路を形成するように構成する。そして、この暖房運転時に、電子制御装置によって、室外熱交換器１４の温度が着霜しない温度となるように、第２絞り１５の絞り開度を調整するとともに、室内凝縮器１２が所望の暖房能力を発揮するように、圧縮機１１の回転速度を調整する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入した冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１、２１）と、
前記圧縮機から吐出された冷媒を放熱させて、加熱対象を加熱する放熱器（１２、６１、７１）と、
冷媒流路を絞ることによって、前記放熱器から流出した冷媒を減圧させる第１絞り（１３）と、
室外に配置され、外気との熱交換によって、前記第１絞りで減圧された冷媒を蒸発させる室外蒸発器（１４）と、
冷媒流路を絞ることによって、前記室外蒸発器から流出した冷媒を減圧させて、前記圧縮機に流入させる第２絞り（１５）とを備え、
前記第２絞りは、前記室外蒸発器の温度が着霜を抑制できる温度となる絞り開度とされるとともに、前記圧縮機は、前記放熱器が所望の放熱能力を発揮するように、冷媒吐出能力が調整されるようになっていることを特徴とするヒートポンプサイクル装置。
【請求項２】
前記第２絞りは、絞り開度を変化可能に構成されており、
前記圧縮機の冷媒吐出能力および前記第２絞りの絞り開度を制御する制御手段（４０）を備え、
前記制御手段は、前記室外蒸発器の温度が着霜を抑制できる温度となるように、前記第２絞りの絞り開度を制御するとともに、前記放熱器が所望の放熱能力を発揮するように、前記圧縮機の冷媒吐出能力を制御するようになっていることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプサイクル装置。
【請求項３】
前記室外蒸発器に流入する外気の露点温度を検出する露点温度検出手段（４４、４５）と、
前記室外蒸発器の温度を検出する温度検出手段（４３）とを備え、
前記制御手段は、前記温度検出手段が検出した温度（Ｔｏ）が、前記室外蒸発器の着霜を抑制するために、前記露点温度検出手段が検出した露点温度（Ｔｄｐ）に応じて決定された目標温度（ＴＯＯ）となるように、前記第２絞りの絞り開度を制御することを特徴とする請求項２に記載のヒートポンプサイクル装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記露点温度検出手段が検出した露点温度が水の凝固点よりも低い場合、前記目標温度を前記露点温度以上の温度に設定するとともに、前記露点温度が水の凝固点以上の場合、前記目標温度を水の凝固点に設定することを特徴とする請求項３に記載のヒートポンプサイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプサイクル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、冷蔵冷凍倉庫の庫内（室内）に蒸発器が配置されるとともに、庫外（室外）に放熱器が配置され、蒸発器を利用して庫内空気を冷却する冷凍サイクル装置が記載されている。
【０００３】
この冷凍サイクル装置は、圧縮機、室外放熱器、膨張弁（絞り）、室内蒸発器の順に冷媒が循環して流れる冷媒回路と、室内蒸発器の着霜量を検知する着霜検知手段とを備えている。そして、室内蒸発器の表面に生成される霜の成長を抑制するために、着霜検知手段の検知結果に応じて冷却能力不足を生じない目標蒸発温度を決定し、室内蒸発器での冷媒の蒸発温度が目標蒸発温度となるように、圧縮機の回転速度を調整する。さらに、この冷凍サイクル装置は、庫内空気の露点温度を検出する露点温度検出手段を備えており、検出した露点温度に応じて上記した目標蒸発温度を決定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−５２７５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、圧縮機、放熱器、絞り、蒸発器の順に冷媒が循環して流れ、室外に蒸発器（室外蒸発器）が配置されるとともに、放熱器によって加熱対象を加熱するヒートポンプサイクル装置では、低外気温高湿度条件において、加熱運転の経過とともに、室外蒸発器に着霜が生じ、放熱器の放熱能力が低下するという問題がある。
【０００６】
そこで、このようなヒートポンプサイクル装置において、室外蒸発器の温度が着霜を抑制できる温度となるように、圧縮機の冷媒吐出能力を調整する構成が考えられる（以下、この構成を検討例と呼ぶ）。これによれば、加熱運転時に、室外蒸発器の温度が着霜を抑制できる温度とされるので、室外蒸発器の着霜を抑制することができる。
【０００７】
しかし、この検討例では、室外蒸発器での冷媒の蒸発温度が制限されるとともに、圧縮機の冷媒吐出能力も制限されるため、室外蒸発器の吸熱量と圧縮機の圧縮仕事量の両方が制限されてしまう。このため、室外蒸発器の温度を着霜を抑制できる温度にしない場合と比較して、検討例では放熱器の放熱能力が著しく低下する。なお、放熱器の放熱能力は、室外蒸発器の吸熱量と圧縮機の圧縮仕事量との総和である。
【０００８】
本発明は上記点に鑑みて、放熱器の放熱能力の低下を抑制しつつ、室外蒸発器の着霜を抑制できるヒートポンプサイクル装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、
吸入した冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１、２１）と、
圧縮機から吐出された冷媒を放熱させて、加熱対象を加熱する放熱器（１２、６１、７１）と、
冷媒流路を絞ることによって、放熱器から流出した冷媒を減圧させる第１絞り（１３）と、
室外に配置され、外気との熱交換によって、第１絞りで減圧された冷媒を蒸発させる室外蒸発器（１４）と、
冷媒流路を絞ることによって、室外蒸発器から流出した冷媒を減圧させて、圧縮機に流入させる第２絞り（１５）とを備え、
第２絞りは、室外蒸発器の温度が着霜を抑制できる温度となる絞り開度とされるとともに、圧縮機は、放熱器が所望の放熱能力を発揮するように、冷媒吐出能力が調整されるようになっていることを特徴としている。
【００１０】
本発明では、室外蒸発器の着霜を抑制するために、第２絞りによって室外蒸発器の温度を着霜の抑制が可能な温度とし、放熱器が所望の放熱能力を発揮するように、圧縮機の冷媒吐出能力を調整するようにしている。この場合、室外蒸発器の吸熱量は、上記した検討例と同様に制限されるが、圧縮機の圧縮仕事量は、検討例のような制限を受けない。この場合、室外蒸発器の温度を本発明と同じ温度にしたときの検討例と比較して、第２絞りによる圧縮機の吸入圧力の低下に伴って、圧縮機の圧縮仕事量が増大し、圧縮機の吐出冷媒の比エンタルピが増大するので、放熱器の放熱能力を向上させることができる（図７参照）。
【００１１】
よって、本発明によれば、検討例と比較して、放熱器の放熱能力の低下を抑制しつつ、室外蒸発器の着霜を抑制できる。
【００１２】
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一例である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態のヒートポンプサイクル装置の全体構成図である。
【図２】第１実施形態のヒートポンプサイクル装置の冷房運転時の冷媒回路を示す図である。
【図３】第１実施形態のヒートポンプサイクル装置の暖房運転時の冷媒回路を示す図である。
【図４】第１実施形態の電子制御装置が実行する制御処理を示すフローチャートである。
【図５】図４中のステップＳ１７における第２絞りの絞り開度の決定の際に用いる目標室外熱交換器温度ＴＯＯを説明するための図である。
【図６】図４中のステップＳ１７における第２絞りの絞り開度の決定方法を説明するための図である。
【図７】第１実施形態と比較例１のそれぞれの暖房運転時の冷媒の状態を示すモリエル線図である。
【図８】第２実施形態の暖房運転時における第２絞りの絞り開度の決定の際に用いる目標室外熱交換器温度ＴＯＯを説明するための図である。
【図９】第３実施形態のヒートポンプサイクル装置の全体構成図である。
【図１０】第３実施形態の電子制御装置が実行する制御処理を示すフローチャートである。
【図１１】第３実施形態のヒートポンプサイクル装置の暖房運転時の冷媒回路を示す図である。
【図１２】第４実施形態のヒートポンプサイクル装置の全体構成図である。
【図１３】第５実施形態のヒートポンプサイクル装置の全体構成図である。
【図１４】第６実施形態のヒートポンプサイクル装置の全体構成図である。
【図１５】他の実施形態の第２絞りを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
【００１５】
（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態では、本発明に係るヒートポンプサイクル装置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。このヒートポンプサイクル装置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車室内送風空気を冷却あるいは加熱する機能を果たす。
【００１６】
このため、ヒートポンプサイクル装置１０は、図２に示すように、車室内送風空気を冷却して車室内を冷房する冷房モード（冷房運転）の冷媒回路と、図３に示すように、車室内送風空気を加熱して車室内を暖房する暖房モード（暖房運転）の冷媒回路とを切替可能に構成されている。また、本実施形態のヒートポンプサイクル装置１０では、冷媒として通常のフロン系冷媒を採用しており、高圧冷媒の圧力が冷媒の臨界圧力を越えない亜臨界冷凍サイクルを構成している。
【００１７】
図１に示すように、ヒートポンプサイクル装置１０は、圧縮機１１と、室内凝縮器１２と、第１絞り１３と、室外熱交換器１４と、第２絞り１５と、三方弁１６と、室内蒸発器１７と、アキュムレータ１８と、電子制御装置４０とを備えている。
【００１８】
圧縮機１１は、車両ボンネット内に配置され、ヒートポンプサイクル装置１０において冷媒を吸入し、圧縮して吐出するもので、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として構成されている。圧縮機１１の電動モータは、電子制御装置４０から出力される制御信号によって、その作動（回転速度）が制御される。
【００１９】
圧縮機１１の吐出口側には、室内凝縮器１２の入口側が接続されている。室内凝縮器１２は、室内空調ユニット３０において車室内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の吐出冷媒と車室内送風空気とを熱交換させて、吐出冷媒を放熱させるとともに、加熱対象としての車室内送風空気を加熱する放熱器である。
【００２０】
室内凝縮器１２の出口側には、第１絞り１３の入口側が接続されている。第１絞り１３は、暖房運転時に、室内凝縮器１２から流出した冷媒を室外熱交換器１４へ導く冷媒流路の流路断面積を絞ることによって、室内凝縮器１２から流出した冷媒を減圧させる減圧手段である。第１絞り１３は、冷媒流路の流路断面積を変化可能に構成されている。具体的には、第１絞り１３は、絞り開度を変化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構成された電気式の可変絞り機構である。第１絞り１３は、電子制御装置４０から出力される制御信号によって、弁体の絞り開度が増減する。本実施形態の第１絞り１３は、弁体の絞り開度を全開にすることで減圧作用をほとんど発揮させない全開機能を有するものである。
【００２１】
第１絞り１３の出口側には、室外熱交換器１４の入口側が接続されている。室外熱交換器１４は、車両ボンネット内、すなわち、車室外に配置され、その内部を流通する冷媒と送風ファン１４ａによって送風された外気とを熱交換させるものである。より具体的には、この室外熱交換器１４は、暖房運転時に低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる蒸発器として機能し、冷房運転時に高圧冷媒を放熱させる放熱器として機能する。また、送風ファン１４ａは、制御装置から出力される制御電圧によって稼働率、すなわち回転数（送風空気量）が制御される電動送風機である。
【００２２】
室外熱交換器１４の出口側には、第２絞り１５の入口側が接続されている。第２絞り１５は、冷房運転時および暖房運転時に、室外熱交換器１４から流出した冷媒が流れる冷媒流路の流路断面積を絞ることによって、室外熱交換器１４から流出した冷媒を減圧させる減圧手段である。第２絞り１５は、第１絞り１３と同様の電気式の可変絞り機構であり、電子制御装置４０から出力される制御信号によって、弁体の絞り開度が増減する。第２絞り１５も、第１絞り１３と同様に、全開機能を有する。なお、第１絞り１３および第２絞り１５は、絞り開度を連続的に変化可能な構成に限らず、絞り開度を段階的に変化可能な構成であってもよい。
【００２３】
第２絞り１５の出口側には、三方弁１６を介して、室内蒸発器１７の入口側およびアキュムレータ１８の入口側がそれぞれ接続されている。三方弁１６は、第２絞り１５から流出した冷媒を室内蒸発器１７に導く冷媒流路と、第２絞り１５から流出した冷媒を室内蒸発器１７を迂回させてアキュムレータ１８に導く冷媒流路とを切り替える冷媒流路切替手段である。三方弁１６は、電子制御装置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電気式三方弁である。
【００２４】
室内蒸発器１７は、室内空調ユニット３０のケーシング３１内の室内凝縮器１２よりも空気流れ上流側に配置されている。室内蒸発器１７は、冷房運転時に、内部を流通する冷媒と車室内送風空気との熱交換により、冷媒を吸熱させて蒸発させるとともに、その吸熱作用により車室内送風空気を冷却する蒸発器（冷却用熱交換器）である。室内蒸発器１７の冷媒出口側には、アキュムレータ１８の入口側が接続されている。
【００２５】
アキュムレータ１８は、その内部に流入した冷媒の気液を分離して、サイクル内の余剰冷媒を蓄える気液分離器である。アキュムレータ１８の気相冷媒出口には、圧縮機１１の吸入側が接続されている。従って、このアキュムレータ１８は、圧縮機１１に液相冷媒が吸入されてしまうことを抑制して、圧縮機１１の液圧縮を防止する機能を果たす。
【００２６】
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、温度調整された車室内送風空気を車室内に送風するもので、車室内最前部の計器盤（インストルメントパネル）の内側に配置されて、その外殻を形成するケーシング３１内に送風機３２、前述の室内凝縮器１２、室内蒸発器１７等を収容することによって構成されている。
【００２７】
ケーシング３１は、内部に車室内送風空気の空気通路を形成しており、ある程度の弾性を有し、強度的にも優れた樹脂にて成形されている。ケーシング３１内の車室内送風空気の空気流れ最上流側には、車室内空気（内気）と外気とを切替導入する内外気切替装置３３が配置されている。
【００２８】
内外気切替装置３３の空気流れ下流側には、内外気切替装置３３を介して吸入された空気を車室内へ向けて送風する送風機３２が配置されている。この送風機３２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って、電子制御装置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。
【００２９】
送風機３２の空気流れ下流側には、室内蒸発器１７および室内凝縮器１２が、車室内送風空気の流れに対して、この順に配置されている。また、ケーシング３１内には、室内蒸発器１７を通過した送風空気を室内凝縮器１２を迂回させて流すバイパス通路３４が形成されている。
【００３０】
さらに、室内蒸発器１７の空気流れ下流側であって、かつ、室内凝縮器１２の空気流れ上流側には、空気通路切替ドア３５が配置されている。空気通路切替ドア３５は、室内蒸発器１７通過後の送風空気が流れる空気通路として、室内凝縮器１２を通過する空気通路と、バイパス通路３４とを切り替えるものである。空気通路切替ドア３５は、図示しないサーボモータによって駆動され、電子制御装置４０から出力される制御信号によって作動が制御される。
【００３１】
図示しないが、ケーシング３１の空気流れ最下流部には、車室内に設けられた吹出口に連なる開口部が設けられている。室内蒸発器１７もしくは室内凝縮器１２で温度調節された送風空気は、開口部を介して、吹出口から空調対象空間である車室内へ吹き出される。
【００３２】
また、ヒートポンプサイクル装置１０は、室内凝縮器１２の出口冷媒（第１絞り１３の入口冷媒）の温度、圧力をそれぞれ検出する第１冷媒温度センサ４１、冷媒圧力センサ４２、室外熱交換器１４の出口冷媒（第２絞り１５の入口冷媒）の温度を検出する第２冷媒温度センサ４３、室外熱交換器１４に流入する外気の温度、湿度をそれぞれ検出する外気温度センサ４４、外気湿度センサ４５等を備えている。各センサ４１、４２、４３、４４、４５は電子制御装置４０の入力側に接続されており、各センサの検出信号が電子制御装置４０に入力される。
【００３３】
電子制御装置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、１３、１４ａ、１５、１６、３２、３５等の作動を制御する制御手段である。
【００３４】
電子制御装置４０の入力側には、上記した各センサの他にも、車室内温度Ｔｒを検出する内気センサ、外気温度Ｔａｍを検出する外気センサ、車室内の日射量Ｔｓを検出する日射センサ、室内蒸発器温度Ｔｅを検出する室内蒸発器温度センサ等の種々の制御用センサ群が接続されている。なお、室内蒸発器温度センサは、Ｔｅとして、室内蒸発器１７のフィン温度もしくは室内蒸発器１７通過後の空気温度を検出する。
【００３５】
さらに、電子制御装置４０の入力側には、車室内前部の計器盤付近に配置された図示しない操作パネルが接続され、この操作パネル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。操作パネルに設けられた各種操作スイッチとしては、エアコンスイッチ、車室内温度を設定する温度設定スイッチ等が設けられている。
【００３６】
次に、電子制御装置４０が実行する制御処理について説明する。電子制御装置４０は、例えば、操作パネルによって車両用空調装置１の作動開始が要求されてから車両用空調装置１の作動停止が要求されるまで、図４のフローチャートに示す制御処理を繰り返し実行する。図４の各ステップでの処理は、それぞれの機能を実現する手段を構成している。
【００３７】
先ず、図４のステップＳ１において、電子制御装置４０は、上述の各センサからの検出信号と、操作パネルの操作信号とを読み込む。
【００３８】
続いて、ステップＳ２で、ステップＳ１にて読み込んだ検出信号および操作信号の値に基づいて、車室内へ吹き出す空気の目標温度である目標吹出温度ＴＡＯを決定するとともに、室内蒸発器温度Ｔｅの目標温度である目標室内蒸発器温度ＴＥＯを決定する。ＴＡＯ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Ｔｓｅｔ、内気センサによって検出された車室内温度Ｔｒ、外気温度センサによって検出された外気温度Ｔａｍ、及び、日射センサによって検出された日射量Ｔｓに基づき、所定の算出式から算出される。また、ＴＥＯは、ＴＡＯに基づいて、予め電子制御装置４０に記憶された制御マップを参照して決定される。
【００３９】
続いて、ステップＳ３、Ｓ４で運転モードを判定する。
【００４０】
具体的には、ステップＳ３で、操作パネルのエアコンスイッチ（Ａ／ＣＳＷ）がＯＮにされているか否かを判定する。このエアコンスイッチは、室内蒸発器１７にて車室内送風空気を冷却するか否かを乗員が設定するためのスイッチである。エアコンスイッチがＯＮではない（ＮＯ）と判定された場合には、ステップＳ１２へ進み、運転モードを暖房運転に決定する。一方、エアコンスイッチがＯＮである（ＹＥＳ）と判定された場合には、ステップＳ４へ進む。
【００４１】
ステップＳ４では、目標吹出温度ＴＡＯと外気温度Ｔａｍの差（ＴＡＯ−Ｔａｍ）が基準温度αよりも小さいか否かを判定する。このαは例えば０℃である。ＴＡＯがＴａｍよりも高く、ＴＡＯ−Ｔａｍがαよりも高い（ＮＯ）と判定された場合、暖房要求度が高いため、ステップＳ１２へ進み、運転モードを暖房運転に決定する。一方、ＴＡＯがＴａｍよりも低く、ＴＡＯ−Ｔａｍがαよりも低い（ＹＥＳ）と判定された場合、冷房要求度が高いため、ステップＳ５へ進み、運転モードを冷房運転に決定する。
【００４２】
そして、ステップＳ５で運転モードを冷房運転に決定した場合、図２に示す冷房運転が実行されるように、ステップＳ６〜Ｓ１０で各制御対象装置の作動状態を決定する。
【００４３】
具体的には、ステップＳ６で、三方弁１６の開方向をＢ方向に決定する。すなわち、三方弁１６での冷媒流れ方向をＢ方向とするために、三方弁１６のＢ方向用の接続口を開き、Ａ方向用の接続口を閉じる。
【００４４】
続いて、ステップＳ７で、空気通路切替ドア３５の位置を、室内凝縮器１２の空気通路を全閉とし、バイパス通路３４を全開とする位置に決定する。
【００４５】
続いて、ステップＳ８で、圧縮機１１の回転速度を、室内蒸発器温度センサが検出した室内蒸発器温度Ｔｅが、目標室内蒸発器温度ＴＥＯに近づくように決定する。
【００４６】
続いて、ステップＳ９で、第１絞り１３の絞り開度を、全開（固定）に決定する。これは、流路圧損によるサイクル効率悪化を抑制するためである。
【００４７】
続いて、ステップＳ１０で、第２絞り１５の絞り開度を所望の制御開度に決定する。この所望の制御開度は、第２絞り１５へ流入する冷媒（第２絞り入口冷媒）の過冷却度ＳＣ＿ｃｏｏｌが、サイクルの成績係数ＣＯＰを最大値に近づけるように予め定められた目標過冷却度ＳＣＯ＿ｃｏｏｌに近づくように設定される絞り開度である。ＳＣ＿ｃｏｏｌは、冷媒圧力センサ４２により検出される第２絞り１５の入口冷媒圧力に対応する冷媒飽和温度と第２冷媒温度センサ４３により検出される第２絞り１５の入口冷媒温度との差から算出される。このとき、第１絞り１３が全開状態であるため、冷媒圧力センサ４２により第２絞り１５の入口冷媒圧力を検出することができる。
【００４８】
そして、ステップＳ１１で、上記の如く決定された制御状態が得られるように電子制御装置４０から制御対象機器へ制御信号あるいは制御電圧が出力される。
【００４９】
これにより、冷房運転では、図２中の矢印で示すように、圧縮機１１から吐出された冷媒が、室内凝縮器１２、第１絞り１３（全開開度）、室外熱交換器１４、第２絞り１５（制御開度）、室内蒸発器１７、アキュムレータ１８の順に流れて、圧縮機１１に戻る冷媒回路が形成される。このとき、空気通路切替ドア３５により室内凝縮器１２の空気通路を閉塞しているので、室内凝縮器１２に流入した冷媒は、実質的に車室内送風空気へ放熱せず、室内凝縮器１２から流出する。このため、室内蒸発器１７にて冷却された車室内送風空気が、車室内へ吹き出される。
【００５０】
一方、ステップＳ１２で運転モードを暖房運転に決定した場合、図３に示す暖房運転が実行されるように、ステップＳ１３〜Ｓで各制御対象装置の作動状態を決定する。
【００５１】
具体的には、ステップＳ１３で、三方弁１６の開方向をＡ方向に決定する。すなわち、冷媒流れをＡ方向とするために、三方弁１６のＢ方向の接続口を閉じ、Ａ方向の接続口を開く。
【００５２】
続いて、ステップＳ１４で、空気通路切替ドア３５の位置を、室内凝縮器１２の空気通路を全開とし、バイパス通路３４を全閉とする位置に決定する。
【００５３】
続いて、ステップＳ１５で、圧縮機１１の回転速度を、室内凝縮器温度Ｔａｖが目標吹出温度ＴＡＯに近づくように決定する。本実施形態では、Ｔａｖとして、冷媒圧力センサ４２が検出した室内凝縮器１２の出口冷媒の圧力ＰＨに基づいて算出された冷媒飽和温度が用いられる。ＴａｖがＴＡＯよりも低い場合、圧縮機１１の回転速度を前回決定した回転速度（前回値）よりも高くし、ＴａｖがＴＡＯよりも高い場合、圧縮機１１の回転速度を前回値よりも低くする。
【００５４】
続いて、ステップＳ１６で、第１絞り１３の絞り開度を所望の制御開度に決定する。この所望の制御開度は、第１絞り１３へ流入する冷媒の過冷却度ＳＣ＿ｈｏｔが、ＣＯＰを最大値に近づけるように予め定められた目標過冷却度ＳＣＯ＿ｈｏｔに近づくように設定される絞り開度である。ＳＣ＿ｈｏｔは、冷媒圧力センサ４２により検出される第１絞り１３の入口冷媒圧力に対応する冷媒飽和温度と第１冷媒温度センサ４１により検出される第１絞り１３の入口冷媒温度との差から算出される。
【００５５】
続いて、ステップＳ１７で、第２絞り１５の絞り開度を所望の制御開度に決定する。この所望の制御開度とは、室外熱交換器温度Ｔｏが、目標室外熱交換器温度ＴＯＯとなるように設定される絞り開度である。ＴＯＯは、室外熱交換器１４が着霜しない温度であり、外気の露点温度Ｔｄｐに応じて決定される。
【００５６】
具体的には、図５に示すように、ＴＯＯをＴｄｐ以上の温度に設定する。すなわち、ＴＯＯ[℃]＝Ｔｄｐ[℃]（図５中の太線で示す直線上の温度）、または、ＴＯＯ[℃]＝Ｔｄｐ＋Ｚ[℃]（図５中の一点鎖線で示す直線上の温度）とする。Ｚは固定値であり、例えば、Ｚ＝１℃である。ＴＯＯをＴｄｐよりも低い温度に設定すると、ＴｏがＴｄｐよりも低い温度となって、着霜に起因する凝縮水が室外熱交換器１４の表面に付着してしまう（図５中の凝縮水付着領域）。これに対して、ＴＯＯをＴｄｐ以上の温度に設定すれば、ＴｏがＴｄｐ以上の温度となり、室外熱交換器１４の表面への凝縮水の付着を防止でき、室外熱交換器１４の着霜を防止できる。
【００５７】
なお、本実施形態では、Ｔｏとして、室外熱交換器１４の出口冷媒の温度を検出する第２冷媒温度センサ４３の検出温度が用いられる。Ｔｄｐは、露点温度検出手段としての外気温度センサ４４および外気湿度センサ４５が検出した外気温度および外気湿度から算出される。
【００５８】
この第２絞り１５の絞り開度の決定では、図４に示す制御処理が初めて実行されたときでは、絞り開度（初期値）を全開開度に決定し（初期値＝全開開度）、２回目以降の制御処理では、絞り開度を前回の絞り開度（前回値）と絞り開度操作量の和に決定する（絞り開度＝前回値＋操作量）。
【００５９】
ここで、絞り開度操作量は、図６に示すように決定される。図６の縦軸が絞り開度操作量を示しており、操作量が０よりも大きいときは、絞り開度を拡大させることを意味し、操作量が０よりも小さいときは、絞り開度を縮小させることを意味する。ＴＯＯ−Ｔｏが０よりも大きい場合、すなわち、検出されたＴｏがＴＯＯよりも低い場合、ＴＯＯ−Ｔｏの大きさ（図６中のｘ１）に応じた開度縮小量（図６中のｙ１）が絞り開度操作量となる。この場合、第２絞り１５の絞り開度が縮小されることで、Ｔｏが上昇し、ＴＯＯに近づけられる。一方、ＴＯＯ−Ｔｏが０よりも小さい場合、すなわち、ＴｏがＴＯＯを超えた場合、ＴＯＯ−Ｔｏの大きさ（図６中のｘ２）に応じた開度拡大量（図６中のｙ２）が絞り開度操作量となる。この場合、第２絞り１５の絞り開度が拡大されることで、Ｔｏが下降し、ＴＯＯに近づけられる。
【００６０】
そして、ステップＳ１１で、上記の如く決定された制御状態が得られるように電子制御装置４０から制御対象機器へ制御信号あるいは制御電圧が出力される。
【００６１】
これにより、暖房運転では、図３中の矢印で示すように、圧縮機１１から吐出された冷媒が、室内凝縮器１２、第１絞り１３（制御開度）、室外熱交換器１４、第２絞り１５（制御開度）、アキュムレータ１８の順に流れて、圧縮機１１に戻る冷媒回路が形成される。
【００６２】
この暖房運転では、室内蒸発器１７には冷媒が流れないので、車室内送風空気は室内蒸発器１７で冷却されず、室内蒸発器１７を通過した車室内送風空気が室内凝縮器１２で加熱されて、車室内に吹き出される。このとき、ステップＳ１５の如く、圧縮機１１の冷媒吐出能力が調整されるので、室内凝縮器１２が所望の暖房能力を発揮する。
【００６３】
また、この暖房運転では、室外熱交換器１４が室外蒸発器として機能し、外気と冷媒との熱交換により、外気から吸熱して冷媒が蒸発する。このとき、ステップＳ１７の如く、室外熱交換器１４の温度が第２絞り１５によって調整される。
【００６４】
ステップＳ１７での説明の通り、第２絞り１５は、初期開度が全開に設定されることから、基本的には、絞り開度が全開とされる。しかし、室外熱交換器１４の温度Ｔｏが露点温度Ｔｄｐよりも低いときでは、Ｔｄｐ以上の目標温度ＴＯＯとなるように、絞り開度が縮小される。これにより、室外熱交換器１４での冷媒圧力が上昇して、室外熱交換器１４の温度ＴｏがＴｄｐ以上の温度となる。このようにして、室外熱交換器１４は、着霜しない温度とされるので、着霜が防止される。
【００６５】
ここで、本実施形態と比較例１とを比較する。比較例１は、本実施形態のヒートポンプサイクル装置１０に対して、暖房運転時に、第２絞り１５が減圧作用を発揮しないように、第２絞り１５の絞り開度を全開とし、室外熱交換器１４の温度Ｔｏが着霜しない温度となるように、圧縮機１１の回転速度を制御するように変更したものである。この比較例１は、上記した発明が解決しようとする課題の欄に記載の検討例に対応する。
【００６６】
この比較例１では、暖房運転時に室外熱交換器１４の着霜を抑制するために、圧縮機１１の回転速度を調整することによって、室外熱交換器１４の温度を着霜を抑制できる温度とするので、室外熱交換器１４の吸熱量と圧縮機１１の圧縮仕事量が制限されてしまう。このため、室外熱交換器１４の温度を着霜を抑制できる温度にしない場合と比較して、室内凝縮器１２の暖房能力が著しく低下する。
【００６７】
これに対して、本実施形態では、上記の通り、暖房運転時に、室外熱交換器１４の温度が着霜しない温度となるように、第２絞り１５の絞り開度を調整するとともに、室内凝縮器１２が所望の暖房能力を発揮するように、圧縮機１１の回転速度を調整するようにしている。このため、本実施形態では、室外熱交換器１４の吸熱量は、比較例１と同様に制限されるが、圧縮機１１の圧縮仕事量は、比較例１のような制限を受けない。
【００６８】
そして、図７に示すように、本実施形態では、目標室外熱交換器温度ＴＯＯを本実施形態と同じ温度にしたときの比較例１と比較して、第２絞り１５による圧縮機１１の吸入圧力低下に伴って、圧縮機１１の圧縮仕事量が増大し、圧縮機１１の吐出冷媒の比エンタルピが増大するので、室内凝縮器１２の暖房能力を向上させることができる。すなわち、本実施形態によれば、比較例１と比較して、室内凝縮器１２において、大きな暖房能力を発揮させることができる。
【００６９】
よって、本実施形態によれば、比較例１と比較して、室内凝縮器１２の暖房能力の低下を抑制しつつ、室外蒸発器の着霜を抑制できる。
【００７０】
また、本実施形態では、暖房運転時に室外熱交換器１４の温度が着霜しない温度とするための絞りとして、冷房運転時に減圧手段として用いる第２絞り１５を利用している。このため、本実施形態によれば、ヒートポンプサイクルの構成部品の増大を抑制できる。
【００７１】
（第２実施形態）
本実施形態は、第１実施形態に対して暖房運転時における第２絞り１５の絞り開度の決定方法を変更したものである。以下、この変更点のみを説明する。
【００７２】
第１実施形態では、図５に示すように、外気の露点温度Ｔｄｐの数値に関わらず、常に、目標室外熱交換器温度ＴＯＯをＴｄｐ以上の温度に設定したのに対して、本実施形態では、図８に示すように、Ｔｄｐが０℃未満のとき、ＴＯＯをＴｄｐ以上の温度に設定し（ＴＯＯ[℃]＝Ｔｄｐ[℃]またはＴＯＯ[℃]＝Ｔｄｐ＋Ｚ[℃]）、Ｔｄｐが０℃以上のとき、ＴＯＯを０℃に設定する（ＴＯＯ[℃]＝０[℃]）。ここで、Ｔｄｐが０℃以上のとき、ＴＯＯを０℃に設定するのは、露点温度Ｔｄｐが０℃以上、すなわち、水の凝固点以上であれば、室外熱交換器１４の表面に凝縮水が付着しても、それが凍結して着霜に至らないからである。
【００７３】
したがって、電子制御装置４０は、Ｔｄｐが０℃未満のとき、室外熱交換器１４の温度がＴｄｐ以上になるように、第２絞り１５の絞り開度を制御し、Ｔｄｐが０℃以上のとき、室外熱交換器１４の温度が０℃以上となるように、第２絞り１５の絞り開度を制御する。このように、本実施形態によれば、Ｔｄｐが０℃以上のときにＴＯＯを０℃に設定するので、暖房運転時における室外熱交換器１４での冷媒の蒸発温度の制限を必要最小限にとどめることができる。
【００７４】
（第３実施形態）
図９に示すように、本実施形態のヒートポンプサイクル装置１０は、第１実施形態のヒートポンプサイクル装置１０の構成に対して、圧縮機１１を中間圧ポートを有する圧縮機２１に変更するとともに、気液分離器２２、第３絞り２３、中間圧冷媒流路２４等を追加したものである。
【００７５】
圧縮機２１は、冷媒を圧縮する圧縮室と、圧縮した高圧冷媒を吐出する吐出ポート２１ａと、ヒートポンプサイクルの低圧冷媒を吸入する吸入ポート２１ｂと、ヒートポンプサイクルの中間圧冷媒を導入するための中間圧ポート２１ｃとを有するものである。中間圧ポート２１ｃは、圧縮室と連通しており、ヒートポンプサイクルの中間圧冷媒は、圧縮機２１における冷媒の圧縮過程途中の箇所へ流入する。
【００７６】
気液分離器２２は、第１絞り１３と室外熱交換器１４との間に配置されている。気液分離器２２は、第１絞り１３を通過した冷媒の気液を分離するものであり、遠心分離式のものである。
【００７７】
第３絞り２３は、気液分離器２２で分離された液相冷媒を減圧する減圧手段である。第３絞り２３は、絞り開度が固定された固定絞り機構である。
【００７８】
中間圧冷媒流路２４は、気液分離器２２で分離された気相冷媒を、圧縮機２１の中間圧ポート２１ｃへ導くための冷媒流路である。
【００７９】
また、本実施形態のヒートポンプサイクル装置１０は、中間圧冷媒流路２４を開閉する第１開閉弁２５と、第３絞り２３を迂回して冷媒を流す第３絞り迂回流路２６と、第３絞り迂回流路２６を開閉する第２開閉弁２７とを備えている。第１開閉弁２５および第２開閉弁２７は、それぞれ、電子制御装置４０から出力される制御電圧によって、その開閉作動が制御される電磁弁である。
【００８０】
本実施形態では、電子制御装置４０は、図１０のフローチャートに示す制御処理を実行する。図１０に示すフローチャートでは、第１実施形態で説明した図４のフローチャートに対して、ステップＳ６の後にステップＳ２１が追加されているとともに、ステップＳ１３の後にステップＳ２２が追加され、さらに、ステップＳ１５とステップＳ１７との間に、ステップＳ２３、Ｓ２４が追加されている。
【００８１】
本実施形態では、ステップＳ５で運転モードを冷房運転に決定した場合、ステップＳ６〜Ｓ１０に加えて、ステップＳ２１を行う。このステップＳ２１では、第１開閉弁２５を閉じるともに、第２開閉弁２７を開くことを決定する。これにより、中間圧冷媒流路２４と第３絞り２３に冷媒が流れない状態とされる。
【００８２】
そして、ステップＳ１１で、ステップＳ６、Ｓ２１、Ｓ７〜Ｓ１０で決定された制御状態が得られるように電子制御装置４０から制御対象機器へ制御信号あるいは制御電圧が出力される。これにより、冷房運転時では、第１実施形態の冷房運転時と同じ冷媒回路が形成される。
【００８３】
また、ステップＳ１２で運転モードを暖房運転に決定した場合、ステップＳ１３〜Ｓ１７に加えて、ステップＳ２２を行う。このステップＳ２２では、第１開閉弁２５を開くとともに、第２開閉弁２７を閉じることを決定する。これにより、中間圧冷媒流路２４と第３絞り２３に冷媒が流れる状態とされる。
【００８４】
そして、ステップＳ１５の後のステップＳ２３では、圧縮機２１の回転速度が最大でありながら、室内凝縮器１２の暖房能力が不足しているか否かを判定する。具体的には、圧縮機２１の回転速度＝ＭＡＸ、かつ、ＴＡＯ―Ｔａｖ＞βであるか否かを判定する。ＴＡＯは目標吹出温度であり、Ｔａｖは室内凝縮器温度であり、βは所定値（例えば、０℃）である。
【００８５】
このとき、圧縮機２１の回転速度＝ＭＡＸと暖房能力不足の少なくとも一方を満たさない場合、否定（ＮＯ）判定されて、ステップＳ１６に進み、第１実施形態と同様に、第１絞り１３の入口冷媒の過冷却度ＳＣ＿ｈｏｔが目標過冷却度ＳＣＯ＿ｈｏｔになるように、第１絞り１３の絞り開度を決定する。一方、圧縮機２１の回転速度＝ＭＡＸ、かつ、暖房能力不足である場合、肯定（ＹＥＳ）判定されて、ステップＳ２４に進み、ＴａｖがＴＡＯに近づくように、第１絞り１３の絞り開度を決定する。ＴａｖがＴＡＯよりも低い場合、前回の制御処理で決定した絞り開度（前回値）よりも増加させた絞り開度とし、ＴａｖがＴＡＯを超えた場合、前回の制御処理で決定した絞り開度（前回値）よりも減少させた絞り開度とする。このように、本実施形態では、暖房能力不足か否かにより、第１絞り１３の絞り開度の制御対象を切り替える。
【００８６】
その後、ステップＳ１７では、第１実施形態と同様に、第２絞り１５の絞り開度を決定する。なお、第２実施形態と同様に、第２絞り１５の絞り開度を決定してもよい。そして、ステップＳ１１で、上記の如く決定された制御状態が得られるように電子制御装置４０から制御対象機器へ制御信号あるいは制御電圧が出力される。
【００８７】
これにより、本実施形態では、暖房運転時に、図１１に示すように、ガスインジェクションサイクルが構成される。すなわち、圧縮機２１の吐出ポート２１ａから吐出された高圧の冷媒が、室内凝縮器１２で凝縮され、凝縮された高圧の冷媒が第１絞り１３により中間圧まで減圧される。第１絞り１３から流出した中間圧の冷媒は、気液分離器２２にて気相冷媒と液相冷媒に分離される。気液分離器２２にて分離された中間圧の液相冷媒は、第３絞り２３により低圧まで減圧され、室外熱交換器１４にて蒸発され、蒸発した低圧冷媒は第２絞り１５により圧縮機２１の吸入圧まで減圧され、アキュムレータ１８を介して、圧縮機２１の吸入ポート２１ｂに吸入される。一方、気液分離器２２にて分離された中間圧の気相冷媒は、中間圧冷媒流路２４を介して、圧縮機２１の中間圧ポート２１ｃに導かれ、圧縮過程途中の冷媒に合流する。
【００８８】
本実施形態によれば、第１実施形態の効果に加えて、次の２つの効果を奏する。
【００８９】
第１の効果は、吐出冷媒温度上昇に伴う部品耐熱性向上などの部品変更を不要にできることである。これは、本実施形態では、暖房運転時に、圧縮機２１の圧縮過程において、圧縮過程途中の過熱ガスと、中間圧ポート２１ｃからインジェクションされた飽和ガスとが混合されため、圧縮仕事量を増加させるとともに、吐出ポート２１ａから吐出される冷媒の過度の温度上昇を抑制できるからである。なお、本実施形態では、吸入ポート２１ｂから吸入する冷媒循環量に、インジェクションされた冷媒量が加わって、冷媒流量が増大するので、中間圧の気相冷媒を圧縮機に導入しない場合と比較して、圧縮仕事量を増加させることができる。
【００９０】
第２の効果は、所望の暖房能力が得られない状態の場合、電子制御装置４０が、第１絞り１３の開度を増加させることにより、暖房能力不足を解消できることである。
【００９１】
すなわち、本実施形態では、暖房運転時において、ステップＳ１５、Ｓ１６の如く、基本的には、所望の暖房能力が発揮されるように圧縮機２１の回転速度が制御され、ＣＯＰが最大となるように、第１絞り１３の絞り開度が制御される。
【００９２】
そして、ステップＳ２３、Ｓ２４の如く、圧縮機２１の回転速度が最大でありながら、所望の暖房能力が不足した場合では、ＴａｖがＴＡＯに近づくように、第１絞り１３の開度が増加される。これにより、中間圧ポート２１ｃからインジェクションされる冷媒量が増大し、中間圧から高圧までの圧縮仕事量をさらに増加させることができる。これによって、暖房能力を増加でき、暖房能力不足を解消できる。
【００９３】
なお、第１の効果は、本実施形態のような２段膨張サイクルに限らず、中間圧の気相冷媒を圧縮機に導入する構成であれば、１段膨張サイクルや２段圧縮サイクル等の他のヒートポンプサイクル装置においても発揮されるものである。すなわち、本実施形態では、室内凝縮器１２から流出した高圧冷媒を蒸発圧力まで２つの絞りで減圧膨張させたが（２段膨張サイクル）、高圧冷媒を蒸発圧力まで１つの絞りで減圧膨張させてもよい（１段膨張サイクル）。また、本実施形態では、中間圧の気相冷媒を、圧縮機の圧縮室に導入して圧縮過程途中の過熱ガスと混合させたが、低段側圧縮部と高段側圧縮部を有する２段圧縮機を用いた場合では、中間圧の気相冷媒を、低段側圧縮部から吐出されたガス冷媒と混合させ、この混合された冷媒を高段側圧縮部に吸入させてもよい（２段圧縮サイクル）。
【００９４】
（第４実施形態）
図１２に示すように、本実施形態のヒートポンプサイクル装置１０は、第１実施形態のヒートポンプサイクル装置１０の構成に対して、図１中の三方弁１６を開閉弁５１に変更するとともに、冷房用絞り５２を追加したものである。なお、本実施形態は、第２、第３実施形態にも適用可能である。
【００９５】
開閉弁５１は、第２絞り１５から流出した冷媒を室内蒸発器１７を迂回させてアキュムレータ１８に導く冷媒流路に配置されており、この冷媒流路を開閉するものである。開閉弁５１は、電子制御装置４０から出力される制御電圧によって、その開閉作動が制御される電磁弁である。
【００９６】
冷房用絞り５２は、第２絞り１５から流出した冷媒を室内蒸発器１７に導く冷媒流路に配置されており、冷房運転時に、この冷媒流路の流路断面積を絞ることによって、室外熱交換器１４から流出した冷媒を減圧させる減圧手段である。冷房用絞り５２は、第１絞り１３と同様の電気式の可変絞り機構であり、暖房運転時に、この冷媒流路を遮断するために、全閉機能を有する。
【００９７】
そして、本実施形態では、第１実施形態で説明した図４に示す制御処理を次のように変更する。
【００９８】
図４のステップＳ５で運転モードを冷房運転に決定し、ステップＳ６〜Ｓ１０で各制御対象装置の作動状態を決定する際において、ステップＳ６とステップＳ１０を変更する。ステップＳ６では、開閉弁５１を閉じるに決定する。ステップＳ１０では、第２絞り１５の絞り開度を全開に決定するとともに、冷房用絞り５２の絞り開度を所望の制御開度に決定する。この所望の制御開度は、第１実施形態で説明したステップＳ１０での第２絞り１５の絞り開度の決定と同様に、ＣＯＰを最大値に近づけるための制御開度である。
【００９９】
これにより、冷房運転では、圧縮機１１から吐出された冷媒が、室内凝縮器１２、第１絞り１３（全開開度）、室外熱交換器１４、第２絞り１５（全開開度）、冷房用絞り５２（制御開度）、室内蒸発器１７、アキュムレータ１８の順に流れて、圧縮機１１に戻る冷媒回路が形成される。
【０１００】
また、図４のステップＳ１２で運転モードを暖房運転に決定し、ステップＳ１３〜Ｓ１７で各制御対象装置の作動状態を決定する際において、ステップＳ１３を変更する。ステップＳ１３では、開閉弁５１を開くに決定するとともに、冷房用絞り５２の絞り開度を全閉に決定する。これにより、暖房運転では、第１実施形態の暖房運転時と同じ冷媒回路が形成される。
【０１０１】
本実施形態によれば、第１実施形態が奏する効果に加えて、次の効果を奏する。すなわち、本実施形態では、冷房用絞り５２が、室外熱交換器１４から室内蒸発器１７までの冷媒流路のうち第２絞り１５よりも室内蒸発器１７に近い側に配置されている。このため、冷房運転時に、第２絞り１５によって室外熱交換器１４から流出した冷媒を減圧して低温低圧冷媒にする場合と比較して、低温低圧冷媒が流れる冷媒流路の長さを短縮化できる。これにより、低温低圧冷媒が冷媒流路を流れる際の外気への熱損失を低減することができる。
【０１０２】
（第５実施形態）
図１３に示すように、本実施形態のヒートポンプサイクル装置１０は、第１実施形態のヒートポンプサイクル装置１０に対して、室内凝縮器１２を水冷媒熱交換器６１に変更したものである。なお、本実施形態は、第２〜第４実施形態のいずれにも適用可能である。
【０１０３】
水冷媒熱交換器６１は、圧縮機１１から吐出された高圧の吐出冷媒と水とを熱交換させて、吐出冷媒を放熱させるとともに、加熱対象としての水を加熱する放熱器（加熱用熱交換器）であり、ヒータコア６２とともに温水回路６０を構成する。温水回路６０は、冷媒と熱交換した水（温水）を循環させる回路であり、水冷媒熱交換器６１とヒータコア６２とを配管で環状に接続することで構成されている。ここでいう水としては、例えば、エチレングリコール水溶液が用いられる。
【０１０４】
ヒータコア６２は、室内空調ユニット３０のケーシング３１内のうち室内蒸発器１７よりも空気流れ下流側に配置されている。ヒータコア６２は、温水と車室内送風空気とを熱交換させて、車室内送風空気を加熱する加熱用熱交換器である。
【０１０５】
本実施形態では、暖房運転時に、水冷媒熱交換器６１で圧縮機１１から吐出された高圧の吐出冷媒と水とを熱交換させて、水を加熱して温水とし、ヒータコア６２で温水と車室内送風空気とを熱交換させて、車室内送風空気を加熱することで、暖房を行う。
【０１０６】
本実施形態によれば、電気自動車に搭載する室内空調ユニット３０として、内燃機関（エンジン）から車両走行用の駆動力を得る車両に搭載され、エンジン冷却水を熱源として車室内送風空気を加熱するヒータコアを備える一般的な室内空調ユニットを、大幅に変更することなく採用できる。
【０１０７】
（第６実施形態）
図１４に示すように、本実施形態では、本発明に係るヒートポンプサイクル装置１０を、ヒートポンプ式給湯機２に適用している。本実施形態のヒートポンプサイクル装置１０では、冷媒として二酸化炭素を採用しており、高圧冷媒の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。
【０１０８】
本実施形態のヒートポンプサイクル装置１０は、圧縮機１１と、水冷媒熱交換器７１と、第１絞り１３と、室外熱交換器１４と、第２絞り１５と、アキュムレータ１８と、電子制御装置４０とを備えている。
【０１０９】
水冷媒熱交換器７１は、給湯タンク７２と配管によって接続されており、給湯タンク７２内部の給湯水が、水冷媒熱交換器７１と給湯タンク７２との間を循環するように構成されている。水冷媒熱交換器７１は、圧縮機１１から吐出された高圧の吐出冷媒と給湯水とを熱交換させて、吐出冷媒を放熱させるとともに、加熱対象としての給湯水を加熱する放熱器（加熱用熱交換器）である。
【０１１０】
電子制御装置４０は、ヒートポンプサイクル装置１０の加熱運転時に、第１実施形態の暖房運転時と同様に、圧縮機１１の回転速度と、第１絞り１３の絞り開度と、第２絞り１５の絞り開度とを制御する。これにより、圧縮機１１から吐出された冷媒が、水冷媒熱交換器７１、第１絞り１３（制御開度）、室外熱交換器１４、第２絞り１５（制御開度）、アキュムレータ１８の順に流れて、圧縮機１１に戻る冷媒回路が形成される。このとき、水冷媒熱交換器７１で給湯水が冷媒と熱交換して加熱される。また、室外熱交換器１４で冷媒が外気と熱交換して蒸発する。したがって、本実施形態の室外熱交換器１４は室外蒸発器である。
【０１１１】
本実施形態においても、水の加熱運転時に、第１実施形態と同様に、圧縮機１１の回転速度と、第２絞り１５の絞り開度とを制御するので、水冷媒熱交換器７１の放熱能力の低下を抑制しつつ、室外熱交換器１４の着霜を抑制できる。
【０１１２】
（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、下記のように、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
【０１１３】
（１）上記各実施形態では、電子制御装置４０が、暖房運転時に、室外熱交換器１４の温度が着霜しない温度となるように、第２絞り１５の絞り開度を制御していたが、着霜を抑制できる温度となるように、第２絞り１５の絞り開度を制御してもよい。着霜を抑制できる温度とは、露点温度よりも若干低い温度である。
【０１１４】
（２）上記各実施形態では、室外蒸発器１４の温度Ｔｏを検出する温度検出手段として、第２冷媒温度センサ４３を用い、室外蒸発器１４の温度Ｔｏとして、第２冷媒温度センサ４３によって検出された冷媒温度を用いたが、室外蒸発器１４の温度Ｔｏを検出する温度検出手段として、室外蒸発器１４のフィンやチューブの表面温度を検出する温度センサを用いたり、室外蒸発器１４の内部冷媒もしくは出口冷媒の圧力を検出する圧力センサを用いたりしてもよい。これらの場合、温度センサの検出温度や、圧力センサの検出圧力から算出した冷媒温度を、室外蒸発器１４の温度Ｔｏとして用いる。
【０１１５】
（３）上記各実施形態では、室外蒸発器１４の温度Ｔｏを検出する温度検出手段を用い、その検出温度Ｔｏが、露点温度Ｔｄｐに応じて決定された室外蒸発器１４の目標温度Ｔｏｏになるように、電子制御装置４０が第２絞りの絞り開度を制御したが、例えば、室外蒸発器１４の内部冷媒もしくは出口冷媒の圧力が、露点温度に応じて決定される室外蒸発器１４の目標温度に対応する目標圧力値となるように、第２絞りの絞り開度を制御してもよい。要するに、本発明では、室外蒸発器１４の温度に関連した物理量を検出する物理量検出手段を用い、その検出値が、露点温度に応じて決定される室外蒸発器１４の目標温度に対応する目標値となるように、電子制御装置４０が第２絞りの絞り開度を制御すればよい。
【０１１６】
（４）上記各実施形態では、室内凝縮器１２の温度Ｔａｖを検出する温度検出手段として、冷媒圧力センサ４２を用い、室内凝縮器１２の温度Ｔａｖとして、室内凝縮器１２の出口冷媒の圧力ＰＨに基づいて算出された冷媒飽和温度を用いたが、室内凝縮器１２の温度Ｔａｖを検出する温度検出手段として、室内凝縮器１２のフィンやチューブの表面温度を検出する温度センサを用いたり、室内凝縮器１２の通過後の空気温度を検出する温度センサを用いたりしてもよい。なお、これらの場合、第２絞り１５の開度制御に用いる冷媒圧力センサ４２とは別に室内凝縮器１２の温度Ｔａｖを検出する温度センサが必要となる。このため、センサの数を減らすという観点では、第１実施形態のように、室外蒸発器１４の温度を検出する温度検出手段として、冷媒圧力センサ４２を用いることが好ましい。
【０１１７】
また、上記各実施形態では、室内凝縮器１２の温度Ｔａｖを検出する温度検出手段を用い、その検出温度Ｔａｖが目標吹出温度ＴＡＯとなるように、圧縮機１１の冷媒吐出能力を制御したが、例えば、室内凝縮器１２の内部冷媒もしくは出口冷媒の圧力が、所望の暖房能力に対応する目標圧力値となるように、電子制御装置４０が圧縮機１１の冷媒吐出能力を制御してもよい。要するに、本発明では、室内凝縮器１２における暖房能力に関連した物理量を検出する物理量検出手段を用い、その検出値が、所望の暖房能力に対応する目標値となるように、圧縮機１１の冷媒吐出能力を制御すればよい。
【０１１８】
（５）上記各実施形態では、圧縮機として電動圧縮機を採用したが、電動圧縮機以外の圧縮機を採用してもよい。例えば、内燃機関を駆動源とする可変容量式の圧縮機を採用してもよい。このような圧縮機を採用する場合としては、ハイブリッド車両に搭載される車両用空調装置において、ヒータコアと室内凝縮器とを併用し、内燃機関の稼働時に室内凝縮器を使用する場合等が挙げられる。
【０１１９】
（６）上記各実施形態では、第２絞り１５として、可変絞り機構を採用したが、第２絞り１５を冷房運転時の減圧手段として用いない場合であれば、第２絞り１５として、固定絞りを採用しても良い。この場合、図１５に示すように、第２絞り１５を迂回する迂回流路８１と、その迂回流路８１を開閉する開閉弁８２を設ける。そして、暖房運転時や加熱運転時に、開閉弁８２を閉じて第２絞り１５によって冷媒が減圧されるようにする。また、このときの第２絞り１５の絞り開度を、所定条件のときに、室外熱交換器１４の温度が着霜を抑制できる温度となる絞り開度にしておくことで、第１実施形態と同様の効果を奏する。なお、第２絞り１５として固定絞りを採用する場合では、室外熱交換器１４の温度が着霜を抑制できる温度となるように、開閉弁８２の開閉状態を断続的に切り替えてもよい。
【０１２０】
（７）上記各実施形態では、露点温度検出手段として外気温度センサ４４と外気湿度センサ４５とを用いたが、露点温度を直接検出できる露点温度センサを用いてもよい。
【０１２１】
（８）上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１２２】
１１    圧縮機
１２    室内凝縮器（放熱器）
１３    第１絞り
１４    室外熱交換器（室外蒸発器）
１５    第２絞り
４０    電子制御装置（制御手段）
２１    圧縮機
６１    水冷媒熱交換器（放熱器）
７１    水冷媒熱交換器（放熱器）
【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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【図１５】
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