(57)【要約】【課題】ホットガスサイクルを備えた冷凍サイクル装置に関し、クーラサイクルにおいて、室外熱交換器から膨張弁へ向かう通常の高圧リキッド配管と、ホットガスサイクルにおいて、冷媒圧縮機から吐出されて室外熱交換器および膨張弁を迂回して室内熱交換器へ向かう低圧ホットガス配管とを一体化し、低圧ホットガス配管にかかるコストを削減する。【解決手段】クーラサイクルとホットガスサイクルとを切り替える電磁弁２、およびクーラサイクル時に室外熱交換器１２から流出した冷媒を電気式膨張弁４Ａに供給し、且つホットガスサイクル時に室外熱交換器１２を迂回した冷媒を電気式膨張弁４Ａに供給する１つの冷媒流路としての高圧低圧共用配管３を備えた冷凍サイクル装置１を用いることで、従来必要とされていた室外熱交換器１２および減圧装置４を迂回する低圧ホットガス配管を除くことができる。【選択図】        図１
2004263958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮して吐出する冷媒圧縮機と、
この冷媒圧縮機から吐出された冷媒を凝縮させる室外熱交換器と、
この室外熱交換器より流入した冷媒を減圧させる減圧装置と、
この減圧装置より流入した冷媒と空気とを熱交換させる室内熱交換器とを備えた冷凍サイクル装置において、
前記冷媒圧縮機より吐出された冷媒を、前記室外熱交換器を通過させた後に前記減圧装置および前記室内熱交換器を経て前記冷媒圧縮機に戻すクーラサイクルと、
前記冷媒圧縮機より吐出された冷媒を、前記室外熱交換器を迂回させた後に前記減圧装置および前記室内熱交換器を経て前記冷媒圧縮機に戻すホットガスサイクルと、
前記クーラサイクルと前記ホットガスサイクルとを切り替えるサイクル切替手段と、
前記クーラサイクル時に、前記室外熱交換器から流出した冷媒を前記減圧装置に供給し、且つ前記ホットガスサイクル時に、前記冷媒圧縮機より吐出されて前記室外熱交換器を迂回した冷媒を前記減圧装置に供給する１つの冷媒流路とを備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
請求項１に記載の冷凍サイクル装置において、
前記減圧装置は、前記室内熱交換器に向かう冷媒が通過する弁孔を有する電気式膨張弁であり、
この電気式膨張弁は、前記ホットガスサイクル時に前記弁孔の開口面積または絞り開度を最大になるように調節して冷媒の循環流量を制御することを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項３】
請求項１に記載の冷凍サイクル装置において、
前記減圧装置は、膨張弁と、
前記ホットガスサイクル時に、前記冷媒圧縮機より吐出されて前記室外熱交換器を迂回した冷媒が通過するとともに、前記膨張弁を迂回する膨張弁バイパス流路とを有することを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項４】
請求項３に記載の冷凍サイクル装置において、
前記減圧装置は、冷媒の圧力に応じて前記膨張弁へ向かう流路と、前記膨張弁バイパス流路とを切り替える流路切替手段を有することを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置において、
前記冷媒圧縮機から吐出された冷媒を、前記ホットガスサイクル時にのみ減圧させる絞り手段を備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項６】
請求項５に記載の冷凍サイクル装置において、
前記絞り手段は、前記サイクル切替手段に設けられていることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、室内熱交換器で空気の冷却除湿を行う冷凍サイクル装置に関するものであり、特に、空気の加熱手段を別途備える車両用空調装置を用いて車室内の暖房を行うにあたり、一時的に室内熱交換器で空気の加熱をアシストするホットガスサイクルを備えた冷凍サイクル装置に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、冷凍サイクル装置の室内熱交換器は車両用空調装置のダクト内に配置され、空気の冷却手段として用いられている。一方、空気の加熱手段としては、エンジン冷却水の排熱を熱源とするヒータコアがダクト内に配置されている。しかし、エンジンの始動直後はエンジン冷却水の温度が低いため車室内の暖房を行うには能力不足となる。そこで、冷媒圧縮機から吐出された高温高圧の冷媒を減圧して、高温のガス冷媒のまま室内熱交換器へ導き、空気を加熱することができるホットガスサイクルと、通常のサイクル（クーラサイクル）とを備えた冷凍サイクル装置が提案されている。
【０００３】
このような従来の冷凍サイクル装置５には、通常、図５に示すごとく冷媒圧縮機５１から吐出されて室外熱交換器５２および膨張弁５６を迂回して室内熱交換器５７へ向かう高温のガス冷媒専用のホットガス配管５５が設けられている。そして、このホットガス配管５５と、クーラサイクル時に室外熱交換器５２から膨張弁５６へ向かい高圧の液冷媒が通過するクーラ配管５４とを、サイクル切替手段としての電磁弁５３によって、随時切り替えることができるようにしている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２８３６０６公報（第５―１２頁、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、冷媒圧縮機５１は車室外に配置され、室内熱交換器５７は車室内と連通するダクト内に配置されるため、冷媒圧縮機５１の吐出側と室内熱交換器５７の入口側とを連結するホットガス配管５５は、クーラ配管５４と同等の長さが必要となる。このため、ホットガス配管５５にはφ８程度のアルミ製パイプを１〜２ｍ必要とし、コストが高くなっている。
【０００６】
【発明の目的】
本発明の目的は、ホットガスサイクルを備えた冷凍サイクル装置に関し、クーラサイクルにおいて、室外熱交換器から膨張弁へ向かう通常のクーラ配管と、ホットガスサイクルにおいて、冷媒圧縮機から吐出されて室外熱交換器および膨張弁を迂回して室内熱交換器へ向かうホットガス配管とを一体化し、部品点数を低減してコストダウンを達成することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の発明は、冷媒圧縮機より吐出された冷媒を、室外熱交換器を通過させた後に減圧装置および室内熱交換器を経て冷媒圧縮機に戻すクーラサイクルと、冷媒圧縮機より吐出された冷媒を、室外熱交換器を迂回させた後に減圧装置および室内熱交換器を経て冷媒圧縮機に戻すホットガスサイクルと、クーラサイクルとホットガスサイクルとを切り替えるサイクル切替手段と、クーラサイクル時に、室外熱交換器から流出した冷媒を減圧装置に供給し、且つホットガスサイクル時に、冷媒圧縮機より吐出されて室外熱交換器を迂回した冷媒を減圧装置に供給する１つの冷媒流路とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
これにより、ホットガスサイクルにおける高温のガス冷媒とクーラサイクルにおける液冷媒とを１つの冷媒流路で室内熱交換器へ供給することができる。したがって、従来より必要とされていた室外熱交換器および減圧装置を迂回する高温のガス冷媒専用のホットガス配管を除くことができるので、部品点数を低減してコストダウンを達成することができる。
【０００９】
〔請求項２の手段〕
請求項２に記載の発明によれば、減圧装置は、室内熱交換器に向かう冷媒が通過する弁孔を有する電気式膨張弁であり、この電気式膨張弁は、ホットガスサイクル時に弁孔の開口面積または絞り開度を最大になるように調節して冷媒の循環流量を制御することを特徴とする。
これにより、減圧装置内においてホットガスサイクル時に、クーラサイクル時と同じ冷媒流路に冷媒を流しても、高温のガス冷媒が減圧されて冷却されることがなくなる。したがって、減圧装置内において室内熱交換器へ向かう冷媒流路を１つの流路にすることができるので、減圧装置の内部を従来と同様の構造にすることができる。
【００１０】
〔請求項３の手段〕
請求項３に記載の発明は、減圧装置が、膨張弁と、ホットガスサイクル時に冷媒圧縮機より吐出されて室外熱交換器を迂回した冷媒が通過するとともに膨張弁を迂回する膨張弁バイパス流路とを有することを特徴とする。
これにより、減圧装置では、ホットガスサイクル時に冷媒圧縮機より吐出されて室外熱交換器を迂回した高温の冷媒が、膨張弁を迂回して通過することができるので、高温のガス冷媒が減圧されて冷却されることがなくなる。したがって、減圧装置内の膨張弁には、周知の温度作動式膨張弁を用いることができる。
【００１１】
〔請求項４の手段〕
請求項４に記載の発明は、減圧装置が、冷媒の圧力に応じて膨張弁へ向かう流路と、膨張弁バイパス流路とを切り替える流路切替手段を有することを特徴とする。
これにより、減圧装置内で、クーラサイクル時の高温高圧の液冷媒およびホットガスサイクル時の高温低圧のガス冷媒に応じて、クーラサイクル時の冷媒流路とホットガスサイクル時の冷媒流路とを切り替えることができる。したがって、簡単なバネピストン構造を用いて、減圧装置内の冷媒の流路切替手段を構成することができる。
【００１２】
〔請求項５の手段〕
請求項５に記載の発明は、冷媒圧縮機から吐出された冷媒を、ホットガスサイクル時にのみ減圧させる絞り手段を備えることを特徴とする。
これにより、ホットガスサイクル時に絞り手段を用いて、冷媒圧縮機から吐出された高温高圧のガス冷媒を高温低圧のガス冷媒に減圧させることができる。したがって、ホットガスサイクル時に高圧の冷媒が室内熱交換器に導かれることがないので、室内熱交換器は低圧仕様のものを用いることができる。
【００１３】
〔請求項６の手段〕
請求項６に記載の発明によれば、絞り手段は、サイクル切替手段に設けられていることを特徴とする。
これにより、絞り手段をサイクル切替手段と一体化することができる。したがって、別途、絞り手段を設けるために冷媒配管を加工する必要がなくなり、設置スペースも削減できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
〔第１実施形態の構成〕
本発明の第１実施形態の構成を図１に基づいて説明する。第１実施形態にかかる冷凍サイクル装置１は、エンジンを搭載する自動車等の車両の車室内を空調する車両用空調装置（図示せず）の一部をなす。車両用空調装置は、冷凍サイクル装置１、車室内と連通するダクトを備えこのダクト内に各種の空調手段を有する空調ユニット（図示せず）、およびこれらの空調手段および冷凍サイクル装置１の状態を制御する空調制御装置（図示せず）などにより構成されている。
【００１５】
空調ユニットが有する空調手段には、以下に説明する送風機（図示せず）、室内熱交換器１３、ヒータコア（図示せず）、エアミックスドア（図示せず）、および各種の吹出モードドアなどが含まれる。
送風機は、車室内に向けて空気を吹き出すための空気流を発生させる。室内熱交換器１３は、送風機の空気の流れ方向の下流側に設けられ、主として空気の冷却手段として用いられる。ヒータコアは、室内熱交換器１３の空気の流れ方向の下流側に設けられ、エンジン冷却水の排熱を熱源として空気の加熱を行う。エアミックスドアは、ヒータコアに付設され、空気温度が目標温度となるように、ヒータコアを通過する空気の流量をドア開度により調節する。吹出モードドアは、車室内へ向けて空気を吹き出す各種の吹出口を開閉することにより吹出モードを切り替える。
【００１６】
冷凍サイクル装置１は図１（ａ）に示すごとく、冷媒圧縮機１１、室外熱交換器１２、室内熱交換器１３、気液分離器１４、電磁弁２、減圧装置４（電気式膨張弁４Ａ）、および高圧低圧共用配管３などを含む冷媒配管１５などからなる。
冷媒圧縮機１１は吸入口からガス冷媒を吸入し、圧縮して高温高圧のガス冷媒として吐出する。室外熱交換器１２は熱交換器本体１２ａと受液器１２ｂとを備え、さらに熱交換器本体１２ａは、冷媒凝縮部（図示せず）と過冷却部（図示せず）とを有する。冷媒圧縮機１１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、後記するクーラサイクル時には、冷媒凝縮部で車室外の空気（外気）により冷却されて凝縮する。冷媒凝縮部で凝縮された冷媒は、受液器１２ｂで気液分離され液冷媒のみが過冷却部に流出する。受液器１２ｂから流出した液冷媒は、過冷却部に流入し外気により過冷却される。なお、後記するホットガスサイクルでは、冷媒圧縮機１１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、室外熱交換器１２を迂回する。
【００１７】
電磁弁２は、クーラサイクルとホットガスサイクルとを切り替えるサイクル切替手段であり、ホットガスサイクル時には冷媒圧縮機１１から吐出された高温高圧のガス冷媒を減圧させる絞り手段を有する。電磁弁２は図１（ｂ）に示すごとく、冷媒圧縮機１１の吐出側、室外熱交換器１２の入口側、室外熱交換器１２の出口側および高圧低圧共用配管３の入口側と連結された四方弁であり、高温高圧のガス冷媒の絞り手段として絞り穴２１を有する。
【００１８】
そしてクーラサイクル時には、冷媒圧縮機１１の吐出側と室外熱交換器１２の入口側とを連結する流路、および室外熱交換器１２の出口側と高圧低圧共用配管３の入口側とを連結する流路が開放され絞り穴２１を具備する流路は閉鎖される。ホットガスサイクル時には、絞り穴２１を具備する流路は開放され、室外熱交換器１２の入口側へ流出する流路、および室外熱交換器１２の出口側から流入する流路が閉鎖される。これによりクーラサイクルでは、冷媒圧縮機１１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、室外熱交換器１２へ向かい、ホットガスサイクルでは、冷媒圧縮機１１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、室外熱交換器１２を迂回し絞り穴２１により減圧されて減圧装置４へ向かう。
【００１９】
減圧装置４は電気式膨張弁４Ａであり、クーラサイクル時に室外熱交換器１２より流入した高温高圧の液冷媒を減圧させる。電気式膨張弁４Ａは、ハウジング４１で囲われダイヤフラム室のみが上方に露出している。ハウジング４１内の下部には、電磁弁２から室内熱交換器１３へ向かう流路（図示せず）が形成され、この流路には開閉可能な弁孔（図示せず）が設けられている。この弁孔の開口面積または絞り開度は、電気式膨張弁４Ａが有する電動モータなどの電気式アクチュエータ（図示せず）により調節される。具体的には、クーラサイクル時は、周知の温度作動式膨張弁と同様に、室内熱交換器１３の出口側の冷媒温度に応じて、弁孔の開口面積または絞り開度が調節されることにより冷媒の循環流量が制御される。また、ホットガスサイクル時は、弁孔の開口面積または絞り開度が最大となるように調節され、この状態が維持される。これによりホットガスサイクルでは、電気式膨張弁４Ａは、絞り穴２１により減圧された高温低圧のガス冷媒の単なる通路となる。
【００２０】
なお、ハウジング４１内の上部には、室内熱交換器１３から気液分離器１４に向かう流路が形成されている。また、ハウジング４１の室内熱交換器１３側にはジョイント部４２が設けられ、その内部の上部には、室内熱交換器１３から気液分離器１４に向かう冷媒流路が形成され、後記する配管１５ｅが接続されている。一方、下部には電磁弁２から室内熱交換器１３に向かう流路が形成され、後記する配管１５ｄが接続されている。
【００２１】
室内熱交換器１３は、車室内と連通するダクトに備えられた空調手段である。クーラサイクルでは、電気式膨張弁４Ａにより減圧された低温低圧の霧状液冷媒が流入し、この液冷媒が空気から蒸発熱を奪い蒸発することにより、空気を冷却する。ホットガスサイクルでは、電気式膨張弁４Ａを通過してきた高温低圧のガス冷媒が流入し、空気を加熱することにより冷却され一部は凝縮する。
気液分離器１４は周知のものであり、液冷媒を溜めてガス冷媒のみを冷媒圧縮機１１へ送り出す。
【００２２】
冷媒配管１５は、以下の配管１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅ、１５ｆ、１５ｇと高圧低圧共用配管３とからなる。
配管１５ａは、冷媒圧縮機１１の吐出側と電磁弁２とを連結し、冷媒圧縮機１１で高温高圧にされたガス冷媒が流れる高圧側配管である。配管１５ｂは、電磁弁２と室外熱交換器１２の入口側とを連結し、配管１５ａを通過した高温高圧のガス冷媒が流れる高圧側配管である。配管１５ｃは、室外熱交換器１２の出口側と電磁弁２とを連結し、室外熱交換器１２で凝縮、過冷却された高温高圧の液冷媒が流れる高圧側配管である。
【００２３】
高圧低圧共用配管３は、電磁弁２と減圧装置４（電気式膨張弁４Ａ）の入口側とを連結し、クーラサイクル時には室外熱交換器１２から流出した冷媒を電気式膨張弁４Ａに供給し、且つホットガスサイクル時には冷媒圧縮機１１より吐出されて室外熱交換器１２を迂回した冷媒を電気式膨張弁４Ａに供給する１つの冷媒流路である。
すなわち、クーラサイクル時には、室外熱交換器１２で凝縮、過冷却された高温高圧の液冷媒が、電磁弁２の絞り穴２１で減圧されることなく流れる高圧側配管となる。そしてホットガスサイクル時には、冷媒圧縮機１１から吐出された高温高圧のガス冷媒が、電磁弁２の絞り穴２１で減圧されて高温低圧のガス冷媒となって流れる低圧側配管となる。
【００２４】
配管１５ｄは、電気式膨張弁４Ａの出口側と室内熱交換器１３の入口側とを連結する。そして、クーラサイクル時には電気式膨張弁４Ａで減圧され低温低圧となった霧状の液冷媒が流れ、ホットガスサイクル時には電磁弁２の絞り穴２１で減圧され高温低圧となったガス冷媒が流れる低圧側配管である。配管１５ｅ、１５ｆは、室内熱交換器１３の出口側と気液分離器１４の入口側とを連結する。そして、クーラサイクル時には、室内熱交換器１３で空気を冷却して蒸発した低圧のガス冷媒が流れ、ホットガスサイクル時には、室内熱交換器１３で空気を加熱して冷却され一部凝縮された気液二相の低圧冷媒が流れる低圧側配管である。配管１５ｇは、気液分離器１４の出口側と冷媒圧縮機１１の吸入側とを連結し、気液分離器１４から流出した低圧のガス冷媒が流れる低圧側配管である。
【００２５】
なお、高圧低圧共用配管３と配管１５ｄの間、および配管１５ｅと配管１５ｆの間には電気式膨張弁４Ａが介在する。電気式膨張弁４Ａは上述のとおり、その内部の下部に電磁弁２から室内熱交換器１３に向かう流路を有し、上部に室内熱交換器１３から気液分離器１４に向かう流路を有する。よって、高圧低圧共用配管３は電気式膨張弁４Ａのハウジング４１の下方に接続され、配管１５ｆはハウジング４１の上方に接続されている。また、配管１５ｄは電気式膨張弁４Ａのジョイント部４２の下方に接続され、配管１５ｅはジョイント部４２の上方に接続されている。
【００２６】
〔第１実施形態の作用〕
次に第１実施形態の作用を説明する。第１実施形態の空調装置では、送風機によりダクト内に導入された空気は、まず室内熱交換器１３で熱交換される。次に空気の一部は、車室内への目標吹出温度に応じて開度調節されたエアミックスドアを介して、ヒータコアを通過し加熱される。その後、ヒータコアを迂回した空気と混合され、吹出モードに応じて各吹出モードドアから車室内へ吹き出される。
本実施形態の冷凍サイクル装置１は、室内熱交換器１３で空気の冷却を行うクーラサイクルと、室内熱交換器１３で空気の加熱を行うホットガスサイクルとの間でサイクルの切り替えが可能である。
【００２７】
クーラサイクルでは、冷媒は、冷媒圧縮機１１から室外熱交換器１２に向かい、電磁弁２の絞り穴２１を通過せずに室外熱交換器１２から電気式膨張弁４Ａに向かう。具体的には、冷媒圧縮機１１→電磁弁２→室外熱交換器１２→電磁弁２→電気式膨張弁４Ａ→室内熱交換器１３→電気式膨張弁４Ａ→気液分離器１４→冷媒圧縮機１１の順に流れる。なお、電気式膨張弁４Ａに内蔵された下部の流路では、室内熱交換器１３の出口側の冷媒温度に応じて、弁孔の開口面積または絞り開度が調節されることにより冷媒の循環流量が制御される。また、室内熱交換器１３から気液分離器１４へ向かう途中で、再度、電気式膨張弁４Ａを通過するが、この際に、冷媒はこの電気式膨張弁４Ａに内蔵された上部の流路を流れる。このため、何ら圧力変化も温度変化も生じない。
【００２８】
クーラサイクルでは、図２に示すごとく冷媒圧縮機１１で高温高圧にされ吐出されたガス冷媒は、室外熱交換器１２で大気により冷却されて凝縮、過冷却され高温高圧の液冷媒になる。この高温高圧の液冷媒は電気式膨張弁４Ａ（図２では、減圧装置４で表示）で減圧されて低温低圧の霧状の液冷媒となり、室内熱交換器１３へ流れる。そして、室内熱交換器１３で蒸発熱を奪うことにより空気を冷却する。室内熱交換器１３で空気を冷却して蒸発した低温低圧のガス冷媒は、気液分離器１４を通過して、再度、冷媒圧縮機１１に吸入されて高温高圧に圧縮される。
【００２９】
ホットガスサイクルでは、冷媒は、冷媒圧縮機１１から室外熱交換器１２を迂回して、電磁弁２の絞り穴２１を通過して電気式膨張弁４Ａに向かう。具体的には、冷媒圧縮機１１→電磁弁２の絞り穴２１→電気式膨張弁４Ａ→室内熱交換器１３→電気式膨張弁４Ａ→気液分離器１４→冷媒圧縮機１１の順に流れる。なお、電気式膨張弁４Ａに内蔵された下部の流路では、この流路に設けられた弁孔の開口面積または絞り開度が最大となるように調節され、この状態が維持される。このため電気式膨張弁４Ａは、絞り穴２１により減圧された高温低圧のガス冷媒の単なる通路となっている。また、室内熱交換器１３から気液分離器１４へ向かう途中で、再度、電気式膨張弁４Ａを通過するが、この際に、冷媒はこの電気式膨張弁４Ａに内蔵された上部の流路を流れる。このため、何ら圧力変化も温度変化も生じない。
【００３０】
ホットガスサイクルでは、図２に示すごとく冷媒圧縮機１１で高温高圧にされ吐出されたガス冷媒は、電磁弁２の絞り穴２１で減圧されて高温低圧のガス冷媒になる。この高温低圧のガス冷媒は、電気式膨張弁４Ａを通過して室内熱交換器１３へ流れる。そして、室内熱交換器１３で空気を加熱することにより冷却され、一部は凝縮される。室内熱交換器１３で冷却され気液二相となった低圧の冷媒は電気式膨張弁４Ａを通過して気液分離器１４に向かう。そして気液分離器１４で液冷媒が分離された後、低圧のガス冷媒のみが、再度、冷媒圧縮機１１に吸入されて高温高圧に圧縮される。
【００３１】
〔第１実施形態の効果〕
以上のように、冷媒圧縮機１１から吐出された冷媒を、室外熱交換器１２を通過させ室内熱交換器１３で空気を冷却するクーラサイクルと、室外熱交換器１２を迂回させ室内熱交換器１３で空気を加熱するホットガスサイクルとを切り替える電磁弁２、およびクーラサイクル時に室外熱交換器１２から流出した冷媒を電気式膨張弁４Ａに供給し、且つホットガスサイクル時に冷媒圧縮機１１より吐出されて室外熱交換器１２を迂回した冷媒を電気式膨張弁４Ａに供給する１つの冷媒流路としての高圧低圧共用配管３を備えた冷凍サイクル装置１を用いることで、従来必要とされていた室外熱交換器１２および減圧装置４を迂回する高温のガス冷媒専用のホットガス配管を除くことができる。
これにより、ホットガス配管に要していた１〜２ｍのφ８程度のアルミ製パイプが不要となりコストダウンが達成できる。
【００３２】
〔第２実施形態の構成〕
本発明の第２実施形態では、図３に示すごとく減圧装置４は、以下に説明する膨張弁４Ｂ、膨張弁バイパス流路４３、および流路切替手段４４を有する。
膨張弁４Ｂは、周知の温度作動式の膨張弁であり、クーラサイクル時に室外熱交換器１２より流入した高温高圧の液冷媒を減圧させる。この膨張弁４Ｂは、電気式膨張弁４Ａと同様に、ハウジング４１で囲われダイヤフラム室のみが上方に露出している。ハウジング４１内の下部には、電磁弁２から室内熱交換器１３へ向かう流路（図示せず）が形成され、この流路には開閉可能な弁孔（図示せず）が設けられている。この弁孔の開口面積または絞り開度は、温度作動式の周知の機構により調節される。
なお、ハウジング４１内の上部には電気式膨張弁４Ａと同様に、室内熱交換器１３から気液分離器１４に向かう流路が形成されている。さらに、ハウジング４１の室内熱交換器１３側には、電気式膨張弁４Ａと同様にジョイント部４２が設けられている。
【００３３】
膨張弁バイパス流路４３は、ホットガスサイクル時に、冷媒圧縮機１１より吐出されて室外熱交換器１２を迂回した高温のガス冷媒が、膨張弁４Ｂを迂回して流れる冷媒流路である。これにより、ホットガスサイクル時には、冷媒は高温のまま、室内熱交換器１３へ供給される。
【００３４】
流路切替手段４４は図４に示すごとく、膨張弁４Ｂへ向かう流路と膨張弁バイパス流路４３との分岐部に設けられ、この分岐部の冷媒の流れ方向の上流側の冷媒圧力に応じて、膨張弁４Ｂへ向かう流路と膨張弁バイパス流路４３とを切り替える。流路切替手段４４は、以下に説明する圧力弁４４ａ、圧力調整スプリング４４ｂおよびシール材４４ｃとを具備する。圧力弁４４ａは、円柱状のピストンであり圧力調整スプリング４４ｂで付勢される。圧力調整スプリング４４ｂは、圧力弁４４ａの冷媒の流れ方向の下流側に付設され、上記分岐部の冷媒の流れ方向の上流側の冷媒圧力に応じて伸縮する。シール材４４ｃは、リング状であり、冷媒の流れ方向の上流側および下流側に配置され、配管の内壁を摺動するとともに、配管の内壁と圧力弁４４ａの外周面との間をシールする。
【００３５】
圧力調整スプリング４４ｂのバネ定数は、圧力調整スプリング４４ｂの伸縮に伴い、圧力弁４４ａが変位して冷媒流路が切り替えられるように調節されている。すなわちクーラサイクル時は、電磁弁２の絞り穴２１を通過せず高圧のまま流れてくる液冷媒により、圧力弁４４ａが押されて圧力調整スプリング４４ｂが縮む。これにより膨張弁４Ｂへ向かう流路が開放され、膨張弁バイパス流路４３から室内熱交換器１３へ向かう流路が閉鎖される。このためクーラサイクル時には、冷媒は膨張弁４Ｂで減圧されて室内熱交換器１３へ向かう。ホットガスサイクル時は、冷媒圧縮機１１より吐出されて室外熱交換器１２を迂回した高温高圧のガス冷媒が、電磁弁２の絞り穴２１を通過して低圧のガス冷媒になるため、圧力調整スプリング４４ｂに付勢された圧力弁４４ａが冷媒の流れ方向の上流側へ変位する。これにより膨張弁４Ｂへ向かう流路が閉鎖され、膨張弁バイパス流路４３から室内熱交換器１３へ向かう流路が開放される。このためホットガスサイクル時には、冷媒は膨張弁バイパス流路４３を流れ、膨張弁４Ｂを通過せずに室内熱交換器１３へ向かう。
【００３６】
〔第２実施形態の作用〕
第２実施形態のクーラサイクルでは、冷媒は、冷媒圧縮機１１→電磁弁２→室外熱交換器１２→電磁弁２→膨張弁４Ｂ→室内熱交換器１３→膨張弁４Ｂ→気液分離器１４→冷媒圧縮機１１の順に流れる。膨張弁４Ｂに内蔵された下部の流路では、周知の温度作動構造により弁孔の開口面積または絞り開度が調節されることにより冷媒の循環流量が制御される。また、室内熱交換器１３から気液分離器１４へ向かう途中で、再度、膨張弁４Ｂを通過するが、この際に、冷媒はこの膨張弁４Ｂに内蔵された上部の流路を流れる。このため、何ら圧力変化も温度変化も生じない。
【００３７】
ホットガスサイクルでは、冷媒は、冷媒圧縮機１１→電磁弁２の絞り穴２１→膨張弁バイパス流路４３→室内熱交換器１３→膨張弁４Ｂ→気液分離器１４→冷媒圧縮機１１の順に流れる。冷媒圧縮機１１より吐出され室外熱交換器１２を迂回した冷媒は、電磁弁２の絞り穴２１で減圧された後、膨張弁４Ｂを迂回して膨張弁バイパス流路４３を流れる。このため冷媒は、高温のガス冷媒のまま室内熱交換器１３へ向かう。また、室内熱交換器１３から気液分離器１４へ向かう途中で、膨張弁４Ｂを通過するが、この際に、冷媒はこの膨張弁４Ｂに内蔵された上部の流路を流れる。このため、何ら圧力変化も温度変化も生じない。
【００３８】
〔第２実施形態の効果〕
以上のように、簡単なバネピストン構造を用いて、減圧装置４における冷媒の流路切替手段４４を構成することにより、クーラサイクル時に必要とされる膨張弁に、周知の温度作動式の膨張弁４Ｂを用いることができる。
これにより、クーラサイクルとホットガスサイクルとを備えた冷凍サイクル装置１のさらなるコストダウンが可能になる。
【００３９】
〔他の実施形態〕
本実施形態のサイクル切替手段は、四方弁型の電磁弁２が１つ備えられていたが、三方弁型の電磁弁が２つ備えられていてもよい。例えば、これらの三方弁を室外熱交換器１２の入口側に１つ、出口側に１つ備えて、サイクル切替手段としてもよい。すなわち、室外熱交換器１２の入口側の三方弁は、冷媒圧縮機１１の吐出側、室外熱交換器１２の入口側、および室外熱交換器１２の出口側の三方弁と連結され、室外熱交換器１２の出口側の三方弁は、室外熱交換器１２の入口側の三方弁、室外熱交換器１２の出口側、および高圧低圧共用配管３の入口側と連結される。そして、クーラサイクル時には冷媒圧縮機１１→室外熱交換器１２の入口側の三方弁→室外熱交換器１２→室外熱交換器１２の出口側の三方弁→高圧低圧共用配管３の順に冷媒が流れ、ホットガスサイクル時には冷媒圧縮機１１→室外熱交換器１２の入口側の三方弁→室外熱交換器１２の出口側の三方弁→高圧低圧共用配管３の順に冷媒が流れる。さらに、これらの弁は本実施形態のような電磁弁ではなく、電動モータなどの電動式アクチュエータで流路が切り替わる弁であってもよく、油圧や高圧の空気などを駆動力として流路が切り替わる弁であってもよい。
【００４０】
本実施形態の絞り手段（絞り穴２１）は、サイクル切替手段である電磁弁２に内蔵されていたが、他の位置に設けることもできる。例えば、サイクル切替手段が上記のような２つの三方弁からなる場合は、室外熱交換器１２の入口側の三方弁と、室外熱交換器１２の出口側の三方弁とを連結する配管に設けてもよく、室外熱交換器１２の入口側三方弁の内部であって、室外熱交換器１２の出口側三方弁に向かう流路に設けてもよく、室外熱交換器１２の出口側三方弁の内部であって、室外熱交換器１２の入口側三方弁から流入する流路に設けてもよい。また、高圧低圧共用配管３または配管１５ｄに絞り手段を設け、クーラサイクル時には、冷媒がこの絞り手段の設置箇所を迂回できるようにしてもよい。あるいは、高圧低圧共用配管３または配管１５ｄに、絞り手段を備えた短配管を接続させ、ホットガスサイクル時にのみ、冷媒がこの短配管を通過することができるようにしてもよい。また、第２実施形態においては膨張弁バイパス流路４３に絞り手段を設けることができる。さらに、絞り手段を全く設けず、室内熱交換器１３を高圧仕様にしてもよい。
【００４１】
本実施形態では、電気式膨張弁４Ａおよび膨張弁４Ｂのハウジング４１およびジョイント部４２の上部に室内熱交換器１３から気液分離器１４に向かう冷媒の流路が内蔵されていたが、室内熱交換器１３から気液分離器１４に向かう冷媒の配管を、電気式膨張弁４Ａおよび膨張弁４Ｂに内蔵させず、別途、設けてもよい。また、ジョイント部４２がなくてもよい。
【００４２】
第２実施形態では、減圧装置４の流路切替手段４４は圧力弁４４ａを圧力調整スプリング４４ｂにより付勢するバネピストン構造であったが、様々な構造をとり得る。例えば、電動式モータなどの電動アクチュエータにより圧力弁４４ａを変位させてもよく、油圧または高圧の空気を駆動力として圧力弁４４ａを変位させてもよく、電磁コイルへの通電により発生する磁力により圧力弁４４ａを変位させてもよい。
【００４３】
さらに、第２実施形態のようにピストン状の圧力弁４４ａを用いずに、膨張弁バイパス流路４３の入口側と出口側に三方弁を設けて流路切替手段４４としてもよい。すなわち、膨張弁バイパス流路４３の入口側の三方弁は、膨張弁バイパス流路４３の入口側、高圧低圧共用配管３の出口側、および減圧装置４の入口側と連結され、膨張弁バイパス流路４３の出口側の三方弁は、膨張弁バイパス流路４３の出口側、配管１５ｄの入口側、および減圧装置４の出口側と連結される。これにより、クーラサイクル時には高圧低圧共用配管３→膨張弁バイパス流路４３の入口側の三方弁→減圧装置４→膨張弁バイパス流路４３の出口側の三方弁→配管１５ｄの順に冷媒が流れ、ホットガスサイクル時には高圧低圧共用配管３→膨張弁バイパス流路４３の入口側の三方弁→膨張弁バイパス流路４３→膨張弁バイパス流路４３の出口側の三方弁→配管１５ｄの順に冷媒が流れる。また、この場合には、電磁弁２が内蔵する絞り手段を、膨張弁バイパス流路４３の入口側三方弁の内部であって、膨張弁バイパス流路４３と接続される流路、または膨張弁バイパス流路４３の出口側三方弁の内部であって、膨張弁バイパス流路４３と接続される流路に設けることができる。
【００４４】
本実施形態では、直接噴射式ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどのエンジンを搭載した車両の室内を空調する車両用空調装置に適用したが、走行用モータと走行用エンジンとを搭載したハイブリッド自動車の室内を空調する空調装置に適用してもよい。また、家庭、オフィスおよび工場などの室内を空調する定置式の空調装置にも適用することができる。
本実施形態では、空調装置のダクト内に、室内熱交換器１３とは別に加熱手段としてのヒータコアを収容していたが、室内熱交換器１３のみを収容しヒータコアのない空調装置に適用してもよい。さらに、本実施形態では、エアミックス温度制御方式の空調装置の例を示したが、リヒート式温度制御方式の空調装置に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の冷凍サイクル装置の全体構成を示した構成図である。
【図２】第１実施形態の冷凍サイクル装置のクーラサイクルおよびホットガスサイクルのモリエル線図である。
【図３】第２実施形態の冷凍サイクル装置の全体構成を示した構成図である。
【図４】第２実施形態の減圧装置における流路切替手段およびこれを用いた流路切替方法を示した模式図である。
【図５】従来の冷凍サイクル装置の全体構成を示した構成図である。
【符号の説明】
１    冷凍サイクル装置
１１  冷媒圧縮機
１２  室外熱交換器
１３  室内熱交換器
２    電磁弁（サイクル切替手段）
２１  絞り穴（絞り手段）
３    高圧低圧共用配管（一つの冷媒流路）
４    減圧装置
４Ａ  電気式膨張弁
４Ｂ  膨張弁
４３  膨張弁バイパス流路
４４  流路切替手段
【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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