(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内へ向かって空気が流れる空調通路（２）と、
前記空調通路（２）に空気を送風する送風機（７）と、
中間圧のガス冷媒を導入するガスインジェクションポート（２２ｃ）を有する圧縮機（２２）と、
前記空調通路（２）内に設置され、暖房モード時に前記圧縮機（２２）から吐出された高圧のガス冷媒が流入して空気を加熱する室内熱交換器（１２）と、
前記暖房モード時に低圧冷媒を外気から吸熱して蒸発させる室外熱交換器（２４）と、
発熱機器（８１）の廃熱を回収した廃熱回収流体から冷媒に吸熱させる熱交換手段（２３）と、
前記熱交換手段（２３）の冷媒流れ下流側を前記ガスインジェクションポート（２２ｃ）側に連通させるガスインジェクション通路（９１）と、
前記熱交換手段（２３）の冷媒流れ下流側を前記圧縮機（２２）の吸入ポート（２２ｂ）側に連通させる低圧側通路（９３）と、
前記ガスインジェクション通路（９１）及び前記低圧側通路（９３）を開閉する冷媒経路切替手段（２８ｃ、２８ｄ）とを備え、
更に、前記熱交換手段（２３）を低圧側に設定して、前記圧縮機（２２）に吸入される低圧冷媒に前記廃熱回収流体から吸熱させる低圧側吸熱ヒートポンプモードと、
前記熱交換手段（２３）を中間圧側に設定して、前記ガスインジェクションポート（２２ｃ）に導入される中間圧冷媒に前記廃熱回収流体から吸熱させる中間圧側吸熱ヒートポンプモードと、
前記廃熱回収流体からの吸熱を停止して、前記ガスインジェクションポート（２２ｃ）に前記中間圧のガス冷媒を導入するガスインジェクションヒートポンプモードとを切替可能とし、
前記冷媒経路切替手段（２８ｃ、２８ｄ）により前記ガスインジェクション通路（９１）を閉状態とし、前記低圧側通路（９３）を開状態とすることにより前記熱交換手段（２３）の冷媒流れ下流側を前記吸入ポート（２２ｂ）側に連通するとともに、前記廃熱回収流体が前記熱交換手段（２３）に流れる状態を設定することにより、前記低圧側吸熱ヒートポンプモードを実行し、
また、前記冷媒経路切替手段（２８ｃ、２８ｄ）により前記ガスインジェクション通路（９１）を開状態とし、前記低圧側通路（９３）を閉状態とすることにより前記熱交換手段（２３）の冷媒流れ下流側を前記ガスインジェクションポート（２２ｃ）側に連通するとともに、前記廃熱回収流体が前記熱交換手段（２３）に流れる状態を設定することにより、前記中間圧側吸熱ヒートポンプモードを実行し、
また、前記冷媒経路切替手段（２８ｃ、２８ｄ）により前記ガスインジェクション通路（９１）を開状態とし、前記低圧側通路（９３）を閉状態とすることにより前記熱交換手段（２３）の冷媒流れ下流側を前記ガスインジェクションポート（２２ｃ）側に連通するとともに、前記廃熱回収流体が前記熱交換手段（２３）に流れることを停止することにより、前記ガスインジェクションヒートポンプモードを実行することを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
室内へ向かって空気が流れる空調通路（２）と、
前記空調通路（２）に空気を送風する送風機（７）と、
中間圧のガス冷媒を導入するガスインジェクションポート（２２ｃ）を有する圧縮機（２２）と、
前記空調通路（２）内に設置され、暖房モード時に前記圧縮機（２２）から吐出された高圧のガス冷媒が流入して空気を加熱する室内熱交換器（１２）と、
前記暖房モード時に低圧冷媒を外気から吸熱して蒸発させる室外熱交換器（２４）と、
発熱機器（８１）の廃熱を回収した廃熱回収流体から冷媒に吸熱させる熱交換手段（２３）とを備え、
前記廃熱回収流体の温度が第１設定値（ＴＷ１）より低いときは前記廃熱回収流体からの吸熱を停止して、前記中間圧のガス冷媒を前記ガスインジェクションポート（２２ｃ）に導入するガスインジェクションヒートポンプモードを実行し、
前記廃熱回収流体の温度が前記第１設定値（ＴＷ１）と、前記第１設定値（ＴＷ１）より高い第２設定値（ＴＷ２）との間にあるときは、前記熱交換手段（２３）を低圧側に設定して、前記圧縮機（２２）に吸入される低圧冷媒に前記廃熱回収流体から吸熱させる低圧側吸熱ヒートポンプモードを実行し、
一方、前記廃熱回収流体の温度が前記第２設定値（ＴＷ２）より高いときは、前記熱交換手段（２３）を中間圧側に設定して、前記ガスインジェクションポート（２２ｃ）に導入される中間圧冷媒に前記廃熱回収流体から吸熱させる中間圧側吸熱ヒートポンプモードを実行することを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記熱交換手段（２３）は、少なくとも、冷媒が流れる冷媒通路（２３ｂ）と前記廃熱回収流体が流れる流体通路（２３ｃ）とを有し、
前記冷媒通路（２３ｂ）に前記低圧冷媒が流れる状態と、前記冷媒通路（２３ｂ）に前記中間圧冷媒が流れる状態とを切替可能としたことを特徴とする請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記熱交換手段（２３）は、少なくとも、冷媒が流れる冷媒通路（２３ｂ）と前記廃熱回収流体が流れる流体通路（２３ｃ）とを有し、
前記廃熱回収流体の温度が第１設定値（ＴＷ１）より低いときは、前記冷媒経路切替手段（２８ｃ、２８ｄ）により前記ガスインジェクション通路（９１）を開状態とし、前記低圧側通路（９３）を閉状態とすることにより前記冷媒通路（２３ｂ）を前記ガスインジェクション通路（９１）に連通させて前記冷媒通路（２３ｂ）に前記中間圧冷媒が流れ、
前記廃熱回収流体の温度が前記第１設定値（ＴＷ１）と、前記第１設定値（ＴＷ１）より高い第２設定値（ＴＷ２）との間にあるときは、前記冷媒経路切替手段（２８ｃ、２８ｄ）により前記ガスインジェクション通路（９１）を閉状態とし、前記低圧側通路（９３）を開状態とすることにより前記冷媒通路（２３ｂ）を前記低圧側通路（９３）に連通させて前記冷媒通路（２３ｂ）に前記低圧冷媒が流れ、
前記廃熱回収流体の温度が前記第２設定値（ＴＷ２）より高いときは、前記冷媒経路切替手段（２８ｃ、２８ｄ）により前記ガスインジェクション通路（９１）を開状態とし、前記低圧側通路（９３）を閉状態とすることにより前記冷媒通路（２３ｂ）を前記ガスインジェクション通路（９１）に連通させて前記冷媒通路（２３ｂ）に前記中間圧冷媒が流れるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記熱交換手段は、前記室内熱交換器（１２）通過後の高圧冷媒が流れる第１通路（２３ａ）と前記中間圧冷媒または前記低圧冷媒が流れる第２通路（２３ｂ）と前記廃熱回収流体が流れる第３通路（２３ｃ）とを一体に構成した熱交換器（２３）であって、
前記中間圧側吸熱ヒートポンプモードでは、前記中間圧冷媒が前記高圧冷媒および前記廃熱回収流体の両方と熱交換可能になっていることを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記熱交換手段（２３）は、前記室内熱交換器（１２）通過後の高圧冷媒と前記中間圧冷媒との間で熱交換を行う第１熱交換部（２３１）と、前記廃熱回収流体と前記中間圧冷媒または前記低圧冷媒との間で熱交換を行う第２熱交換部（２３２）とをそれぞれ別体で構成したことを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
前記熱交換手段（２３）は、前記中間圧冷媒に前記廃熱回収流体から吸熱させる中間圧側熱交換部（２３３）と、
前記低圧冷媒に前記廃熱回収流体から吸熱させる低圧側熱交換部（２３２）とを有することを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項８】
前記暖房モード時に前記室外熱交換器（２４）の着霜が生じたときに、前記室内熱交換器（１２）通過後の高圧冷媒を前記室外熱交換器（２４）に流入させることにより、前記室外熱交換器（２４）の除霜を行うようにしたことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項９】
前記暖房モード時に前記室外熱交換器（２４）の着霜が生じたときに前記圧縮機（２２）の吐出ガス冷媒を２つの流れに分岐し、その一方の冷媒流れを前記室内熱交換器（１２）に流入させるとともに、
他方の冷媒流れを前記室外熱交換器（２４）に流入させることにより前記室外熱交換器（２４）の除霜を行うようにしたことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１０】
前記室内熱交換器は前記圧縮機（２２）の吐出ガス冷媒が流入する凝縮器（１２）であり、
前記空調通路（２）内で、前記凝縮器（１２）の上流側に、低圧側の気液２相冷媒が流入して空気を冷却する蒸発器（１１）を設置し、
前記蒸発器（１１）で冷却した空気を前記凝縮器（１２）で加熱することにより、除湿暖房が可能になっていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１１】
前記発熱機器（８１）の廃熱量に基づいて前記低圧側吸熱ヒートポンプモードと前記中間圧側吸熱ヒートポンプモードと前記ガスインジェクションヒートポンプモードとを切り替えるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１２】
前記廃熱量の判定値として、第１設定値（ＱＷ１）と、この第１設定値（ＱＷ１）より大きい第２設定値（ＱＷ２）を設定し、
前記廃熱量が前記第１設定値（ＱＷ１）より小さいときは前記ガスインジェクションヒートポンプモードを設定し、前記廃熱量が前記第１設定値（ＱＷ１）と前記第２設定値（ＱＷ２）との間にあるときは前記中間圧側吸熱ヒートポンプモードを設定し、前記廃熱量が前記第２設定値（ＱＷ２）より大きいときは前記低圧側吸熱ヒートポンプモードを設定することを特徴とする請求項１１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１３】
前記廃熱量の判定値として、第１設定値（ＱＷ１）と、この第１設定値（ＱＷ１）より大きい第２設定値（ＱＷ２）を設定するとともに、
前記廃熱回収流体の温度の判定値として、第１設定値（ＴＷ１）と、この第１設定値（ＴＷ１）より高い第２設定値（ＴＷ２）を設定し、
前記廃熱量が前記第２設定値（ＱＷ２）より大きく、且つ、前記廃熱回収流体の温度が前記第１設定値（ＴＷ１）より高いときは前記低圧側吸熱ヒートポンプモードを設定し、
前記廃熱量が前記第１設定値（ＱＷ１）より大きく、且つ、前記廃熱回収流体の温度が前記第２設定値（ＴＷ２）より高いときは前記中間圧側吸熱ヒートポンプモードを設定し、
前記廃熱量および前記廃熱回収流体の温度が前記低圧側吸熱ヒートポンプモードおよび前記中間圧側吸熱ヒートポンプモードの設定領域以外にあるときは前記ガスインジェクションヒートポンプモードを設定することを特徴とする請求項１１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１４】
前記廃熱量を前記廃熱回収流体温度の時間に対する変化率から算出することを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発熱機器からの廃熱回収により暖房能力の向上を図るヒートポンプ式の冷凍サイクル装置に関するもので、例えば、電気自動車用空調装置に用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電気自動車等の車両では、エンジン廃熱（温水）を熱源として車室内の暖房を行うことができないので、ヒートポンプ式の冷凍サイクル装置を装備して、凝縮器での冷媒凝縮熱により車室内を暖房するようにしている。
【０００３】
しかし、冬季の低外気温時には蒸発器として作用する室外熱交換器での吸熱量が低下して、圧縮機吸入圧力が低下するので、冷媒比容積が大きくなり、冷媒循環量が減少するので、暖房能力が低下するという問題があった。このため、寒冷地使用では車室内の暖房能力が不足してしまう。
【０００４】
そこで、本出願人では、特開平９−３２８０１３号公報、特開平１１−３４６４０号公報において、暖房時に、サイクル高圧冷媒を中間圧に減圧し、この中間圧冷媒を気液分離器にてガス冷媒と液冷媒とに分離し、この中間圧のガス冷媒を圧縮機にガスインジェクションするとともに、車両搭載の発熱機器からの廃熱を中間圧冷媒にて回収することにより、暖房能力を増大させるようにした冷凍サイクル装置を提案している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の従来装置では、いずれも車両搭載の発熱機器からの廃熱を中間圧冷媒にて回収しているが、中間圧冷媒はガスインジェクションによる暖房能力向上のために通常、圧力：５ｋｇ／ｃｍ2ａｂｓ、温度：１５℃程度以上にすることが好ましい。従って、発熱機器から吸熱する温水（廃熱回収流体）の温度が低いときには、この温水と中間圧冷媒との温度差をとることができず、廃熱回収を行うことができないという不具合が生じる。
【０００６】
本発明は上記点に鑑みて、発熱機器からの廃熱回収流体の温度が低いときでも廃熱回収を効果的に行うことができる冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、ガスインジェクション式冷凍サイクル装置において、発熱機器（８１）の廃熱を回収した廃熱回収流体から冷媒に吸熱させる熱交換手段（２３）と、
熱交換手段（２３）の冷媒流れ下流側をガスインジェクションポート（２２ｃ）側に連通させるガスインジェクション通路（９１）と、
熱交換手段（２３）の冷媒流れ下流側を圧縮機（２２）の吸入ポート（２２ｂ）側に連通させる低圧側通路（９３）と、
ガスインジェクション通路（９１）及び低圧側通路（９３）を開閉する冷媒経路切替手段（２８ｃ、２８ｄ）とを備え、
更に、熱交換手段（２３）を低圧側に設定して、圧縮機（２２）に吸入される低圧冷媒に廃熱回収流体から吸熱させる低圧側吸熱ヒートポンプモードと、
熱交換手段（２３）を中間圧側に設定して、ガスインジェクションポート（２２ｃ）に導入される中間圧冷媒に廃熱回収流体から吸熱させる中間圧側吸熱ヒートポンプモードと、
廃熱回収流体からの吸熱を停止して、ガスインジェクションポート（２２ｃ）に中間圧のガス冷媒を導入するガスインジェクションヒートポンプモードとを切替可能とし、
冷媒経路切替手段（２８ｃ、２８ｄ）によりガスインジェクション通路（９１）を閉状態とし、低圧側通路（９３）を開状態とすることにより熱交換手段（２３）の冷媒流れ下流側を吸入ポート（２２ｂ）側に連通するとともに、廃熱回収流体が熱交換手段（２３）に流れる状態を設定することにより、低圧側吸熱ヒートポンプモードを実行し、
また、冷媒経路切替手段（２８ｃ、２８ｄ）によりガスインジェクション通路（９１）を開状態とし、低圧側通路（９３）を閉状態とすることにより熱交換手段（２３）の冷媒流れ下流側をガスインジェクションポート（２２ｃ）側に連通するとともに、廃熱回収流体が熱交換手段（２３）に流れる状態を設定することにより、中間圧側吸熱ヒートポンプモードを実行し、
また、冷媒経路切替手段（２８ｃ、２８ｄ）によりガスインジェクション通路（９１）を開状態とし、低圧側通路（９３）を閉状態とすることにより熱交換手段（２３）の冷媒流れ下流側をガスインジェクションポート（２２ｃ）側に連通するとともに、廃熱回収流体が熱交換手段（２３）に流れることを停止することにより、ガスインジェクションヒートポンプモードを実行することを特徴とする。
【０００８】
このように３つのヒートポンプモードを切替可能とすることにより、廃熱回収流体の温度の高低や発熱機器（８１）からの廃熱量の大小等に応じて適切なヒートポンプモードを選択することができる。従って、この適切なモード選択により発熱機器（８１）からの廃熱回収を効果的に行うことができるので、廃熱回収流体の温度の低いときから高いときにわたって、あるいは廃熱量が少ないときから多いときにわたって暖房能力を良好に向上できる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、ガスインジェクション式冷凍サイクル装置において、発熱機器（８１）の廃熱を回収した廃熱回収流体から冷媒に吸熱させる熱交換手段（２３）を備え、
廃熱回収流体の温度が第１設定値（ＴＷ１）より低いときは廃熱回収流体からの吸熱を停止して、中間圧のガス冷媒をガスインジェクションポート（２２ｃ）に導入するガスインジェクションヒートポンプモードを実行し、
廃熱回収流体の温度が第１設定値（ＴＷ１）と、第１設定値（ＴＷ１）より高い第２設定値（ＴＷ２）との間にあるときは、熱交換手段（２３）を低圧側に設定して、圧縮機（２２）に吸入される低圧冷媒に廃熱回収流体から吸熱させる低圧側吸熱ヒートポンプモードを実行し、
一方、廃熱回収流体の温度が第２設定値（ＴＷ２）より高いときは、熱交換手段（２３）を中間圧側に設定して、ガスインジェクションポート（２２ｃ）に導入される中間圧冷媒に廃熱回収流体から吸熱させる中間圧側吸熱ヒートポンプモードを実行することを特徴とする。
【００１０】
これにより、廃熱回収流体の温度上昇に応じてガスインジェクションヒートポンプモードと低圧側吸熱ヒートポンプモードと中間圧側吸熱ヒートポンプモードの３つのモードを順次切り替えることができる。したがって、廃熱回収流体の温度が低いときは低圧側吸熱を選択し、また、廃熱回収流体の温度が高いときは中間圧側吸熱を選択することにより、それぞれ廃熱回収を良好に行うことができる。そのため、発熱機器（８１）からの温度が低いときでも低圧側吸熱によって廃熱回収を効果的に行うことができる。従って、廃熱回収流体の温度の低いときから高いときにわたって暖房能力を良好に向上できる。その結果、後述の図１３に例示するように暖房能力の向上とＣＯＰの向上の両立を効果的に実現できる。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、熱交換手段（２３）は、少なくとも、冷媒が流れる冷媒通路（２３ｂ）と廃熱回収流体が流れる流体通路（２３ｃ）とを有し、冷媒通路（２３ｂ）に低圧冷媒が流れ状態と、冷媒通路（２３ｂ）に中間圧冷媒が流れる状態とを切替可能としたことを特徴とする。
【００１２】
これにより、１つの熱交換手段（２３）でもって中間圧側吸熱と低圧側吸熱の機能を達成できる。
【００１３】
請求項４に記載の発明では、請求項１に記載の冷凍サイクル装置において、熱交換手段（２３）は、少なくとも、冷媒が流れる冷媒通路（２３ｂ）と廃熱回収流体が流れる流体通路（２３ｃ）とを有し、
廃熱回収流体の温度が第１設定値（ＴＷ１）より低いときは、冷媒経路切替手段（２８ｃ、２８ｄ）によりガスインジェクション通路（９１）を開状態とし、低圧側通路（９３）を閉状態とすることにより冷媒通路（２３ｂ）をガスインジェクション通路（９１）に連通させて冷媒通路（２３ｂ）に中間圧冷媒が流れ、
廃熱回収流体の温度が第１設定値（ＴＷ１）と、第１設定値（ＴＷ１）より高い第２設定値（ＴＷ２）との間にあるときは、冷媒経路切替手段（２８ｃ、２８ｄ）によりガスインジェクション通路（９１）を閉状態とし、低圧側通路（９３）を開状態とすることにより冷媒通路（２３ｂ）を低圧側通路（９３）に連通させて冷媒通路（２３ｂ）に低圧冷媒が流れ、
廃熱回収流体の温度が第２設定値（ＴＷ２）より高いときは、冷媒経路切替手段（２８ｃ、２８ｄ）によりガスインジェクション通路（９１）を開状態とし、低圧側通路（９３）を閉状態とすることにより冷媒通路（２３ｂ）をガスインジェクション通路（９１）に連通させて冷媒通路（２３ｂ）に中間圧冷媒が流れるようにしたことを特徴とする。
【００１４】
これにより、１つの熱交換手段（２３）でもって廃熱回収流体の温度に応じて中間圧側吸熱と低圧側吸熱の機能を達成できる。
【００１５】
請求項５に記載の発明では、請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置において、熱交換手段は、室内熱交換器（１２）通過後の高圧冷媒が流れる第１通路（２３ａ）と中間圧冷媒または低圧冷媒が流れる第２通路（２３ｂ）と廃熱回収流体が流れる第３通路（２３ｃ）とを一体に構成した熱交換器（２３）であって、中間圧側吸熱ヒートポンプモードでは、中間圧冷媒が高圧冷媒および廃熱回収流体の両方と熱交換可能になっていることを特徴とする。
【００１６】
これにより、廃熱回収流体から吸熱できない場合でも、第１、第２通路（２３ａ、２３ｂ）による冷媒−冷媒間での熱交換により中間圧冷媒をガス化してガスインジェクションできるので、ガスインジェクションのための気液分離器が不要となる。
【００１７】
請求項６に記載の発明のように、熱交換手段（２３）は、室内熱交換器（１２）通過後の高圧冷媒と中間圧冷媒との間で熱交換を行う第１熱交換部（２３１）と、廃熱回収流体と中間圧冷媒または低圧冷媒との間で熱交換を行う第２熱交換部（２３２）とをそれぞれ別体で構成しても良い。
【００１８】
請求項７に記載の発明のように、請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置において、熱交換手段（２３）は、中間圧冷媒に廃熱回収流体から吸熱させる中間圧側熱交換部（２３３）と、低圧冷媒に廃熱回収流体から吸熱させる低圧側熱交換部（２３２）とを有する構成にしても良い。
【００３０】
請求項８に記載の発明では、暖房モード時に室外熱交換器（２４）の着霜が生じたときに、室内熱交換器（１２）通過後の高圧冷媒を室外熱交換器（２４）に流入させることにより、室外熱交換器（２４）の除霜を行うようにしたことを特徴とする。
【００３１】
これにより、室内熱交換器（１２）にて送風空気を加熱して室内の暖房モードを持続しながら、室外熱交換器（２４）の除霜を行うことができる。
【００３２】
請求項９に記載の発明では、暖房モード時に室外熱交換器（２４）の着霜が生じたときに圧縮機（２２）の吐出ガス冷媒を２つの流れに分岐し、その一方の冷媒流れを室内熱交換器（１２）に流入させるとともに、他方の冷媒流れを室外熱交換器（２４）に流入させることにより室外熱交換器（２４）の除霜を行うようにしたことを特徴とする。
【００３３】
これによっても、室内の暖房モードを持続しながら室外熱交換器（２４）の除霜を行うことができる。
【００３４】
請求項１０に記載の発明では、室内熱交換器として圧縮機（２２）の吐出ガス冷媒が流入する凝縮器（１２）を設けるとともに、空調通路（２）内で凝縮器（１２）の上流側に、低圧側の気液２相冷媒が流入して空気を冷却する蒸発器（１１）を設け、蒸発器（１１）で冷却した空気を凝縮器（１２）で加熱することにより、除湿暖房が可能になっていることを特徴とする。
【００３５】
このような除湿暖房が可能な冷凍サイクル装置において、本発明は廃熱回収による暖房能力の向上を効果的に達成できる。
【００３６】
請求項１１に記載の発明では、発熱機器（８１）の廃熱量に基づいて低圧側吸熱ヒートポンプモードと中間圧側吸熱ヒートポンプモードとガスインジェクションヒートポンプモードとを切り替えるようにしたことを特徴とする。
【００３７】
これにより、発熱機器（８１）の廃熱量大小を考慮したヒートポンプモードの切替が可能となる。
【００３８】
請求項１２に記載の発明では、請求項１１において、廃熱量の判定値として、第１設定値（ＱＷ１）と、この第１設定値（ＱＷ１）より大きい第２設定値（ＱＷ２）を設定し、廃熱量が第１設定値（ＱＷ１）より小さいときはガスインジェクションヒートポンプモードを設定し、廃熱量が第１設定値（ＱＷ１）と第２設定値（ＱＷ２）との間にあるときは中間圧側吸熱ヒートポンプモードを設定し、廃熱量が第２設定値（ＱＷ２）より大きいときは低圧側吸熱ヒートポンプモードを設定することを特徴とする。
【００３９】
これにより、廃熱回収流体からの吸熱量が大となる低圧側吸熱ヒートポンプモード、廃熱回収流体からの吸熱量が小となる中間圧側吸熱ヒートポンプモード、および廃熱回収流体からの吸熱を行わないガスインジェクションヒートポンプモードを、それぞれ廃熱量の大小に応じて設定することができる。
【００４０】
換言すると、廃熱量の大小に適合した吸熱量となるヒートポンプモードを自動選択できるので、発熱機器（８１）の廃熱量が小さいとか、廃熱量の変動が大きい場合においても、発熱機器（８１）の温度を適切な範囲に維持しながら、廃熱回収を良好に行って暖房能力、ＣＯＰを向上できる。
【００４１】
請求項１３に記載の発明では、請求項１１において、廃熱量の判定値として、第１設定値（ＱＷ１）と、この第１設定値（ＱＷ１）より大きい第２設定値（ＱＷ２）を設定するとともに、廃熱回収流体の温度の判定値として、第１設定値（ＴＷ１）と、この第１設定値（ＴＷ１）より高い第２設定値（ＴＷ２）を設定し、廃熱量が第２設定値（ＱＷ２）より大きく、且つ、廃熱回収流体の温度が第１設定値（ＴＷ１）より高いときは低圧側吸熱ヒートポンプモードを設定し、廃熱量が第１設定値（ＱＷ１）より大きく、且つ、廃熱回収流体の温度が第２設定値（ＴＷ２）より高いときは中間圧側吸熱ヒートポンプモードを設定し、廃熱量および廃熱回収流体の温度が低圧側吸熱ヒートポンプモードおよび中間圧側吸熱ヒートポンプモードの設定領域以外にあるときはガスインジェクションヒートポンプモードを設定することを特徴とする。
【００４２】
これにより、廃熱量の大小および廃熱回収流体の温度の高低の双方を考慮したヒートポンプモードの切替を行って、発熱機器温度の適切な範囲への維持、廃熱回収による暖房能力、ＣＯＰの向上をより効果的に行うことができる。
【００４３】
請求項１４に記載の発明のように、廃熱量は廃熱回収流体温度の時間に対する変化率から算出することができる。
【００５２】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す。
【００５３】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１は、本発明を電気自動車用空調装置に適用した第１実施形態で、空調ユニット１は電気自動車の車室内に設置されるもので、その空調ダクト２は、車室内に空調空気を導く空調通路を構成する。この空調ダクト２の一端側に内外気を吸入する吸入口３、４、５が設けられている。内気吸入口４と外気吸入口５は、内外気切替ドア６により切替開閉される。
【００５４】
上記吸入口３〜５に隣接して、空調ダクト２内に空気を送風する送風機７が設置されており、この送風機７は図示しないモ−タとこのモータにより駆動されるファン７ａ、７ｂにより構成される。
【００５５】
一方、空調ダクト２の他端側には車室内へ通ずる複数の吹出口、すなわち車室内乗員の足元部に向かって空調空気を吹き出すフット吹出口８、車室内乗員の上半身に向かって空調空気を吹き出すフェイス吹出口９および車両フロントガラスの内面に空調空気を吹き出すデフロスタ吹出口１０が形成されている。
【００５６】
また、送風機７よりも空気下流側における空調ダクト２内には冷房用蒸発器１１が設けられている。この冷房用蒸発器１１は、冷凍サイクル２１の一部を構成する室内熱交換器であり、後述する冷房運転および除湿運転モード時に、内部を流れる冷媒の吸熱作用によって、空調ダクト２内の空気を除湿、冷却する冷却器として機能する。
【００５７】
また、冷房用蒸発器１１よりも空気下流側における空調ダクト２内には暖房用凝縮器１２が設けられている。この暖房用凝縮器１２は、冷凍サイクル２１の一部を構成する室内熱交換器であり、後述する暖房運転および除湿運転モード時に、内部を流れる冷媒の放熱作用によって、空調ダクト２内の空気を加熱する加熱器として機能する。
【００５８】
また、空調ダクト２内の空気流路は、仕切り壁１３によりフット吹出口８側の第１空気流路１４と、フェイス吹出口９およびデフロスタ吹出口１０側の第２空気流路１５とに仕切られている。この空気流路１４、１５の２分割は冬季の暖房時に次の内外気２層モードを実施するためである。すなわち、冬季暖房時にフット吹出口８側の第１空気流路１４には内気吸入口３から温度の高い内気を吸入して足元へ温風を吹き出すことにより暖房負荷を軽減すると同時に、デフロスタ吹出口１０側の第２空気流路１５には外気吸入口５から湿度の低い外気を吸入して、フロントウインドの曇りを確実に防止する内外気２層モードを実施するために、空気流路１４、１５の２分割を行っている。
【００５９】
ドア１６、１７は凝縮器１２を通る空気通路と凝縮器１２をバイパスするバイパス通路１２ａとを切り替える通路切替ドアであり、一方のドア１７は空気流路１４、１５の仕切り部材の役割を兼ねている。また、１８は空気流路１４、１５の下流側に配置されたドアで、空気流路１４、１５の仕切り作用と空気流路１４、１５の連通状態とを切り替えるドアである。なお、前記した各吹出口８、９、１０は図示しない吹出口切替ドアにより開閉される。
【００６０】
ところで、上記冷凍サイクル２１は、冷房用の蒸発器１１と暖房用の凝縮器１２とで冷房、暖房および除湿を行うヒートポンプ式冷凍サイクルとして構成されており、蒸発器１１と凝縮器１２の他に以下の機器を備えている。
【００６１】
すなわち、電動式の冷媒圧縮機２２を備え、この圧縮機２２の吸入側にはアキュムレータ（気液分離器）２５が配置され、このアキュムレータ２５によりサイクル低圧冷媒（圧縮機吸入冷媒）の気液を分離して余剰液冷媒を溜めておく。アキュムレータ２５はＵ状の冷媒出口管２５ａを有しており、余剰液冷媒を底部側に溜めてガス冷媒をＵ状の冷媒出口管２５ａの上端開口部から吸入することにより圧縮機２２への液バックを防止する。また、同時に、アキュムレータ２５のＵ状の冷媒出口管２５ａの底部に設けた小径のオイル戻し穴（図示せず）から、オイルが一部溶け込んだ液冷媒を吸入してガス冷媒に混合することより、圧縮機２２へのオイル戻り性を確保するように構成されている。
【００６２】
熱交換器２３は、気液２相の中間圧冷媒を高圧冷媒と熱交換してガス化する冷媒−冷媒熱交換部と、温水（廃熱回収流体）から廃熱回収を行う水−冷媒熱交換部とを一体化したものであって、その具体的構造例は、図２により後述する。
【００６３】
室外熱交換器２４は電気自動車の車室外に設置され、電動室外ファン（図示せず）により送風される外気と熱交換するようになっている。第１減圧装置２６は、凝縮器１２通過後の高圧冷媒の一部をバイパスさせて中間圧に減圧する。第２減圧装置２７は、熱交換器２３の出口の高圧冷媒を暖房時に低圧まで減圧する。
【００６４】
この第１減圧装置２６および第２減圧装置２７はともに電気的に弁開度が調整される電気式膨張弁からなり、この電気式膨張弁は例えば、ステップモータのような電気駆動手段を有し、この電気駆動手段により弁体の変位量を調整して、この弁体により冷媒絞り通路の開度を調整するものである。
【００６５】
また、第３減圧装置２９は冷房時に室外熱交換器２４からの凝縮後の高圧冷媒を低圧まで減圧するもので、本例ではこの第３減圧装置２９として上流側のキャピラリチューブと下流側のオリフィスとの組み合わせから構成される固定絞り手段を用いているが、第３減圧装置２９を第１、第２減圧装置２６、２７と同様に電気式膨張弁で構成しても良い。電磁弁２８ａ〜２８ｄは、冷媒流れの経路をサイクル運転条件に応じて切り替える冷媒経路切替手段を構成する。
【００６６】
なお、上記冷媒圧縮機２２は図示しない交流モータを密封ケース内に一体に内蔵した電動式圧縮機であって、このモータにより駆動されて冷媒の吸入、圧縮、吐出を行う。この冷媒圧縮機２２の交流モータにはインバータ３０により交流電圧が印加され、このインバータ３０により交流電圧の周波数を調整することによってモータ回転速度を連続的に変化させるようになっている。従って、インバータ３０は圧縮機２２の回転数調整手段をなすものであり、このインバータ３０には、車載バッテリ３１からの直流電圧が印加される。インバータ３０は空調用制御装置４０によって通電制御される。
【００６７】
冷媒圧縮機２２には圧縮した冷媒を吐出する吐出ポート２２ａ、サイクル低圧側の冷媒を吸入する吸入ポート２２ｂ、および中間圧のガス冷媒をインジェクションするガスインジェクションポート２２ｃが備えられている。このガスインジェクションポート２２ｃは、電磁弁２８ｄを配置したガスインジェクション通路９１を介して熱交換器２３に連通している。
【００６８】
また、第２減圧装置２７上流の高圧側の冷媒配管部には、熱交換器２３出口の高圧冷媒の温度および圧力を検出するための冷媒温度センサ４１ａと高圧センサ４１ｂが設置されている。このセンサ４１ａ、４１ｂの出力信号は空調用制御装置４０に入力され、第２減圧装置２７の開度を制御することで熱交換器２３出口の高圧冷媒のサブクール（過冷却度）を制御する。
【００６９】
また、前記したインジェクション通路９１には、第１減圧装置２６で減圧された中間圧冷媒の温度および圧力を検出する中間圧冷媒温度センサ４１ｆ、中間圧センサ４１ｇが設置されている。このセンサ４１ｆ、４１ｇの出力信号は空調用制御装置４０に入力され、第１減圧装置２６の開度を制御することで、熱交換器２３出口の中間圧冷媒のスーパヒート（過熱度）を制御する。
【００７０】
次に、図２は熱交換器２３の具体例を示すもので、熱交換器２３は、凝縮器１２出口からの高圧冷媒が流れる第１通路２３ａと、第１減圧装置１６により減圧された気液２相の中間圧冷媒または低圧冷媒が流れる第２通路２３ｂと、後述の温水回路８０からの温水（廃熱回収流体）が流れる第３通路２３ｃとを一体化している。
【００７１】
この一体化は具体的には、上記三者の通路２３ａ〜２３ｃをいずれも、アルミニュウム等の金属により押し出し加工された扁平状の多穴チューブ（図２（ｂ）参照）により構成するとともに、第２通路２３ｂを中央にして、その両側に第１（高圧）通路２３ａと第３（温水）通路２３ｃとを密着接合して一体化している。これにより、第２通路２３ｂの冷媒は第１通路２３ａの高圧冷媒および第３通路２３ｃの温水との間で熱交換が可能である。
【００７２】
次に、上記熱交換器２３の第３（温水）通路２３ｃに温水を循環させる温水回路８０について説明すると、この温水回路８０は電気自動車に搭載される発熱機器（廃熱源）８１の冷却を行うものであって、発熱機器８１としては、例えば、電気自動車走行用交流モータ（図示せず）の回転速度制御用インバータの半導体スイッチ素子（パワートランジスタ）、あるいは燃料電池、燃料電池の燃料（水素）を生成する燃料改質器等である。
【００７３】
この温水回路８０には、前記した熱交換器２３の他に、温水循環用の電動式水ポンプ８２、電磁弁タイプの三方弁（水回路切替手段）８３、８６、温水（冷却水）の熱を外気中に放熱する放熱器８４、および放熱器８４のバイパス通路８５が備えられている。一方の三方弁８３は、発熱機器８１で加熱された温水が熱交換器２３側に流れるか、または放熱器８４側に流れるかを切り替えるもので、他方の三方弁８６は温水が放熱器８４側に流れるか、またはバイパス通路８５側に流れるかを切り替える。
【００７４】
空調用制御装置４０はマイクロコンピュータとその周辺回路にて構成されるもので、空調用制御装置４０には、上記センサ４１ａ、４１ｂ、４１ｆ、４１ｇの他に、室外熱交換器２４付近に配置される外気温センサ４１ｃ、蒸発器直後の空気温度を検出する蒸発器温度センサ４１ｄ、圧縮機２２の吐出ガス温度を検出する吐出温度センサ４１ｅ、室外熱交換器２４出口の冷媒温度センサ４１ｈ、温水回路８０の発熱機器８１の温水出口部の水温センサ４１ｉ、インバータ３０の電流センサ４１ｊ等のセンサ群４１からセンサ信号が入力される。
【００７５】
また、空調用制御装置４０には、空調用コントロールパネル５０（図３参照）から乗員（ユーザ）により操作される各レバーの設定状況に応じた信号も入力されるようになっている。
【００７６】
なお、図１には圧縮機２２とインバータ３０と空調用制御装置４０との間の電気的接続のみを示し、他の機器と空調用制御装置４０との電気的接続を図示していないが、第１、第２減圧装置２６、２７、電磁弁２８ａ〜２８ｄ、ドア６、１６、１７、１８、図示しない吹出口切替ドア、送風機７、図示しない室外ファン、および温水回路８０の電動式水ポンプ８２、電磁弁タイプの三方弁８３、８６の作動も制御装置４０により制御される。
【００７７】
図３に示す空調コントロールパネル５０には、乗員により手動操作される以下の操作部材が設けられている。５１は車室内への吹出空気の温度の目標値を設定する温度コントロールレバーで、本例では、電動式圧縮機２２の回転数調整の目標値を設定するように構成されている。
【００７８】
また、温度コントロールレバー５１の操作位置により設定される目標値に対し、電磁弁２８ａ〜２８ｄ、通路切替ドア１６、１７の開閉等を制御し、冷凍サイクルの運転モードの切替および凝縮器１２での熱交換量を制御する。
【００７９】
各運転モードの切替は例えば図４に示すようにレバー５１を左から右に移動させることにより冷房モード、除湿モード、暖房モードを順次設定する。また、図５、６、７に示すように温度コントロールレバー５１の操作位置の移動により、冷房時には目標蒸発器吹出温度が設定され、除湿時および暖房時には目標高圧圧力が設定されるようになっている。
【００８０】
温度コントロールレバー５１の操作位置信号は制御装置４０に入力され、そして制御装置４０は、センサ群４１により検出される実際の蒸発器吹出空気温度または高圧圧力が上記目標値と一致するように圧縮機２２の回転数を制御して、車室内への吹出空気温度を制御する。
【００８１】
５２は送風機７の速度切替レバー、５３は圧縮機２２の運転を断続するエアコンスイッチ、５４は吹出口８、９、１０の切替ドア（図示せず）を開閉する空調吹出モード切替レバー、５５は内外切替ドア６を開閉する内外気切替レバーである。
【００８２】
次に、上記構成において本第１実施形態の作動を説明する。エアコンスイッチ５３が投入されると、その信号が制御装置４０に投入され、圧縮機２２を起動する。図８は制御装置４０により実行される制御ルーチンであって、エアコンスイッチ５３の投入によりスタートし、ステップＳ１００にてセンサ群４１の検出信号、空調コントロールパネル５０からの操作信号等を読み込む。
【００８３】
次に、ステップＳ１１０にて暖房モードであるか判定する。すなわち、温度コントロールレバー５１が図４のＰＨ２からＰＨ１の位置にあると、暖房モードであると判定してステップＳ１２０に進む。ここで、温水回路８０の発熱機器８１の温水出口部の水温ＴＷが第１設定値ＴＷ１より高いかどうか判定する。
【００８４】
ＴＷ≦ＴＷ１のときはステップＳ１３０に進み、ガスインジェクションモードを設定する。このガスインジェクションモードでは、図９の暖房モードにおける▲１▼の状態に弁、ドア類が制御され、電磁弁２８ｃが閉状態、電磁弁２８ｄが開状態となる。このため、図１において熱交換器２３の第２通路２３ｂが黒色矢印Ａのように通路９１を介して圧縮機２２のガスインジェクションポート２２ｃに連通する。
【００８５】
一方、暖房モードが選択されると、温水回路８０では三方弁８６が常にバイパス通路８５側を開放し、放熱器８４側を閉じるので、温水が常にバイパス通路８５側を流れて放熱器８４からの放熱を阻止する。更に、暖房モードのガスインジェクションモードが設定されると、三方弁８３がバイパス通路８５側を開放し、、冷凍サイクル２１の熱交換器２３側を閉じるので、温水が熱交換器２３側へ流れない。
【００８６】
従って、冷凍サイクル２１において、ガスインジェクションモードによる暖房モードが次のように行われる。
【００８７】
圧縮機２２から吐出された高温高圧の過熱ガス冷媒は、まず、室内に設定された凝縮器１２に流入し、ここで送風機７により送風される空気と熱交換（放熱）し、ガス冷媒が凝縮する。ガス冷媒の凝縮により加熱された温風は主にフット吹出口８より車室内へ吹き出され、車室内の暖房を行う。ここで、通路切替ドア１６、１７は凝縮器１２側の空気通路を開いてバイパス通路１２ａを全閉するので、送風機７の送風空気の全量が凝縮器１２を通過して加熱される。
【００８８】
凝縮器１２から流出した高圧の二相冷媒の一部は、分岐点９２から熱交換器２３の第２通路２３ｂ側にバイパスされ、第１減圧装置２６に流入し、図１０のモリエル線図に示す高圧ＰＨから中間圧ＰＭまで減圧される。この中間圧ＰＭまで減圧された二相冷媒は熱交換器２３の第２通路２３ｂを通り、第１通路２３ａを通る室内凝縮器１２出口の高圧冷媒と熱交換（吸熱）することでガス化され、黒色矢印Ａのように通路９１を通ってインジェクションポート２２ｃに導入される。
【００８９】
一方、分岐点９２から熱交換器２３の第１通路２３ａを通る高圧冷媒は第２通路２３ｂを通る冷媒と熱交換（放熱）し、過冷却される。この過冷却された高圧冷媒は第２減圧装置２７により低圧ＰＬまで減圧され室外熱交換器２４に流入する。ここで、冷房用電磁弁２８ｂは閉じているため、冷房用電磁弁２８ｂ側の冷媒通路には冷媒が流れない。そして、低圧冷媒が室外熱交換器２４を通る際に室外ファンの送風空気（外気）から吸熱して蒸発する。
【００９０】
室外熱交換器２４で蒸発したガス冷媒は、暖房用電磁弁２８ａを通過してアキュムレータ２５に流入し、暖房負荷の変動により生じる液冷媒はアキュムレータ２５内に溜められる。アキュムレータ２５ではそのＵ状の冷媒出口管２５ａの上端開口部からガス冷媒を吸入するとともに、Ｕ状の冷媒出口管２５ａの底部に設けたオイル戻し穴（図示せず）から、オイルが溶け込んだ液冷媒を吸入してガス冷媒に混合し、このガス冷媒を圧縮機２２の吸入ポート２２ｂに吸入させる。これにより、中間期の暖房低負荷時のように冷媒流量が少ない条件のもとでも、圧縮機２２へ確実にオイルを戻すことができる。
【００９１】
図１０は上記したガスインジェクションモードによる暖房運転時における冷凍サイクルの冷媒の状態を示すモリエル線図であり、図１中の黒色矢印は暖房運転時の冷媒流れ経路を示す。
【００９２】
第１減圧装置（電気式膨張弁）２６の開度は、中間圧冷媒の温度センサ４１ｆおよび圧力センサ４１ｇの検出信号に基づいて制御装置４０により制御されて、圧縮機２２のインジェクションポート２２ｃに流入するガスインジェクション冷媒のスーパーヒートＳＨが所定量になるように冷媒流量を制御する。すなわち、ガスインジェクション冷媒のスーパーヒートＳＨが大きくなれば、第１減圧装置（電気式膨張弁）２６の開度を増大し、逆にスーパーヒートＳＨが小さくなれば、第１減圧装置（電気式膨張弁）２６の開度を減少させる。
【００９３】
また、第２減圧装置２７の開度は制御装置４０により制御されて、熱交換器２３の第１通路２３ａを出た高圧冷媒のサブクールＳＣが所定量になるように熱交換器２３での交換熱量を制御する。すなわち、高圧冷媒のサブクールＳＣが大きくなれば、第２減圧装置２７の開度を増大して高圧を低下させてサブクールＳＣを減少させる。逆に、高圧冷媒のサブクールＳＣが小さくなれば、第２減圧装置２７の開度を減少して高圧を上昇させて、サブクールＳＣを増加させる。
【００９４】
なお、図１０において、Ｇｉはインジェクション通路９１からインジェクションポート２２ｃにガスインジェクションされる冷媒流量、Ｇｅは室外熱交換器（暖房時の蒸発器）２４を通して圧縮機２２に吸入される冷媒流量、Δｉ1は熱交換器２３で吸熱するガスインジェクション側の中間圧冷媒のエンタルピ差で、Δｉ2は熱交換器２３で放熱して、第２減圧装置２７に向かう高圧冷媒のエンタルピ差である。室内凝縮器１２への循環流量がＧｉ＋Ｇｅに増加することにより、暖房能力を向上できる。
【００９５】
次に、図８のステップＳ１２０にて温水回路８０の発熱機器８１の温水出口部の水温ＴＷが第１設定値ＴＷ１より高くなると、ステップＳ１４０に進み、水温ＴＷが第２設定値ＴＷ２より高いか判定する。ここで、ＴＷ１＜ＴＷ２の関係にある。
【００９６】
ＴＷがＴＷ２より低いとき、すなわち、ＴＷ１＜ＴＷ＜ＴＷ２であるときは、ステップＳ１５０に進み、低圧側水吸熱ヒートポンプモードを設定する。この低圧側水吸熱ヒートポンプモードでは、図９の暖房モードにおける▲２▼の状態に弁、ドア類が制御され、電磁弁２８ｃが開状態、電磁弁２８ｄが閉状態となる。
【００９７】
このため、ガスインジェクション通路９１が閉塞され、熱交換器２３の第２通路２３ｂが黒色矢印Ｂのように通路９３を介してアキュムレータ２５の入口側合流部９４に連通する。また、冷房用電磁弁２８ｂおよび第２減圧装置２７がともに閉じることにより、室外熱交換器２４には冷媒が流れない。
【００９８】
一方、低圧側水吸熱ヒートポンプモードが設定されると、温水回路８０では三方弁８３がバイパス通路８５側を閉塞し、冷凍サイクル２１の熱交換器２３側を開放するので、温水が熱交換器２３側へ流れる。
【００９９】
従って、冷凍サイクル２１において、低圧側水吸熱ヒートポンプモードによる暖房モードが次のように行われる。
【０１００】
圧縮機２２から吐出された高温高圧の過熱ガス冷媒は室内凝縮器１２にて送風機７の送風空気と熱交換（放熱）し、ガス冷媒が凝縮する。凝縮器１２から流出した高圧冷媒の全量が第１減圧装置２６に流入し、図１１のモリエル線図に示す高圧ＰＨから低圧ＰＬまで減圧される。
【０１０１】
この低圧ＰＬまで減圧された二相冷媒は熱交換器２３の第２通路２３ｂを通り、第３通路２３ｃを通る温水と熱交換（吸熱）することで蒸発する。すなわち、この作動モードでは熱交換器２３が低圧側の蒸発器として作用する。そして、熱交換器２３の第２通路２３ｂで蒸発したガス冷媒は通路９３からアキュムレータ２５を介して圧縮機２２の吸入ポート２２ｂに吸入される。
【０１０２】
ところで、低圧側水吸熱ヒートポンプモードによると、図１１に示すように、蒸発温度の低い低圧冷媒にて温水から廃熱回収を行うので、比較的温水温度が低くても（ＴＷ＜ＴＷ２）、温水と冷媒との温度差をとることができ、温水からの廃熱回収が可能となる。もし、中間圧の冷媒にて比較的低温の温水から廃熱回収を行おうとすると、中間圧の冷媒温度を温水温度より下げる必要があり、これに伴って、中間圧が低下し、結果としてガスインジェクション流量Ｇｉが低下し、暖房能力が低下してしまうが、低圧側水吸熱ヒートポンプモードであるため、このような不具合は生じない。
【０１０３】
また、低圧側水吸熱ヒートポンプモードであると、外気温より温度の高い温水から吸熱しているため、冷凍サイクルの低圧ＰＬを上記したガスインジェクションモードよりも高くすることができる。このため、圧縮機２２の圧縮比を小さくでき、サイクル効率を向上できる。更に、温水からの吸熱であるため、蒸発器として作用する熱交換器２３への着霜が発生しない。従って、除霜による暖房中止が発生せず、暖房運転を連続して長時間行うことができる。
【０１０４】
次に、図８のステップＳ１４０にて、水温ＴＷが第２設定値ＴＷ２より高い（ＴＷ＞ＴＷ２）と判定されたときは、ステップＳ１６０に進み、中間圧側水吸熱ヒートポンプモードを設定する。この中間圧側水吸熱ヒートポンプモードでは、図９の暖房モードにおける▲３▼の状態に弁、ドア類が制御され、電磁弁２８ｃが閉状態、電磁弁２８ｄが開状態となる。
【０１０５】
このため、熱交換器２３の第２通路２３ｂが再び黒色矢印Ａのように通路９１を介して圧縮機２２のガスインジェクションポート２２ｃに連通する。また、第２減圧装置２７が制御開度にて開くので、室外熱交換器２４が外気より吸熱する蒸発器として作用する。
【０１０６】
一方、温水回路８０では、低圧側水吸熱ヒートポンプモード時と同様に三方弁８３が冷凍サイクル２１の熱交換器２３側への流路を開放するので、温水が熱交換器２３側へ流れる。
【０１０７】
従って、冷凍サイクル２１において、中間圧側水吸熱ヒートポンプモードによる暖房モードが次のように行われる。
【０１０８】
圧縮機２２から吐出された高温高圧の過熱ガス冷媒は室内凝縮器１２にて送風機７の送風空気と熱交換（放熱）し、ガス冷媒が凝縮する。凝縮器１２から流出した高圧冷媒は分岐点９２で、熱交換器２３の第１通路２３ａ、第２減圧装置２７を通り室外熱交換器２４へ向かう室外側の流れと、第１減圧装置２６、熱交換器２３の第２通路２３ｂを通りガスインジェクションポート２２ｃへ向かうインジェクション側の流れとに分岐される。
【０１０９】
図１２は中間圧側水吸熱ヒートポンプモードのモリエル線図であり、後者の冷媒流れは第１減圧装置２６により高圧ＰＨから中間圧ＰＭまで減圧され、その後、中間圧ＰＭの二相冷媒は熱交換器２３の第２通路２３ｂを通り、第１通路２３ａを通る高圧冷媒および第３通路２３ｃを通る温水と熱交換（吸熱）することで蒸発する。そして、図１の黒色矢印Ａのように通路９１を通ってインジェクションポート２２ｃに中間圧のガス冷媒が導入される。
【０１１０】
一方、熱交換器２３の第１通路２３ａを通る高圧冷媒は第２通路２３ｂを通る中間圧冷媒と熱交換（放熱）し、過冷却される。この過冷却された高圧冷媒は第２減圧装置２７により低圧ＰＬまで減圧され室外熱交換器２４に流入し、外気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器２４で蒸発したガス冷媒は、暖房用電磁弁２８ａ、アキュムレータ２５を通過して圧縮機２２の吸入ポート２２ｂに吸入される。
【０１１１】
このような中間圧側水吸熱ヒートポンプモードによる効果は、暖房能力の向上とＣＯＰ（成績係数）の向上との両立である。
【０１１２】
すなわち、本モードでは、中間圧側で温水から吸熱すると同時に低圧側でも外気から吸熱するので、暖房能力とＣＯＰは下記数式１、２のように表すことができ、両方とも向上できる。
【０１１３】
【数１】
暖房能力Ｑｃ＝室外熱交換器２４の吸熱量Ｑｅ＋中間圧側吸熱量Ｑｒ＋圧縮機動力Ｌ
【０１１４】
【数２】
ＣＯＰ＝暖房能力Ｑｃ／圧縮機動力Ｌ
本モードによると、前述のガスインジェクションヒートポンプモードに対して中間圧側吸熱量Ｑｒを加えた熱量を室内凝縮器１２より放熱できるため、暖房能力とＣＯＰをともに向上できる。また、前述の低圧側水吸熱ヒートポンプモードに対しては、室外熱交換器２４からの吸熱量Ｑｅおよびガスインジェクション量の追加による圧縮機動力Ｌの増加分が室内凝縮器１２より放熱されるため、暖房能力とＣＯＰを向上できる。。
【０１１５】
図１３は第１実施形態による暖房運転時におけるガスインジェクションヒートポンプモード▲１▼と低圧側水吸熱ヒートポンプモード▲２▼と中間圧側水吸熱ヒートポンプモード▲３▼の切替と、暖房能力ＱｃおよびＣＯＰとの関係を示すもので、温水温度ＴＷの上昇に伴って、上記▲１▼→▲２▼→▲３▼と順次３つのモードを切り替えることにより、暖房能力を向上させつつ、高いＣＯＰで効率の良い暖房運転を実現できる。
【０１１６】
次に、暖房モード以外の運転モードの作動を簡単に説明する。温度コントロールレバー５１が図４のＰＣ１からＰＣ２の位置にあると、図８のフローチャートにおいてステップＳ１１０からステップＳ１７０に進み、冷房モードであると判定する。そして、ステップＳ１８０にて弁、ドア等の機器を図９の冷房モードの状態に制御する。冷房モードでは、第１、第２減圧装置２６、２７がともに全閉状態に制御され、かつ、冷房用電磁弁２８ｂが開弁状態に制御される。また、通路切替ドア１６、１７は凝縮器１２側の空気通路を全閉し、バイパス通路１２ａを全開する。
【０１１７】
図１の白抜き矢印はこの冷房モードにおける冷媒流れを示しており、圧縮機２２から吐出された高温高圧の過熱ガス冷媒は、まず、室内に設定された凝縮器１２に流入するが、通路切替ドア１６、１７が凝縮器１２側の空気通路を全閉するため、凝縮器１２でガス冷媒は送風機７により送風される空気と熱交換（放熱）しない。送風機７の送風空気は全量、バイパス通路１２ａを流れる。そのため、圧縮機２２からの吐出ガス冷媒は、高温高圧の過熱状態のまま凝縮器１２を通過する。
【０１１８】
このとき、第１、第２減圧装置２６、２７がともに全閉され、かつ、冷房用電磁弁２８ｂが開弁しているので、凝縮器１２出口からの高圧ガス冷媒の全量が冷房用電磁弁２８ｂを通過して室外熱交換器２４に流入する。
【０１１９】
この室外熱交換器２４では、室外ファンの送風空気（外気）と高圧ガス冷媒とが熱交換（放熱）して冷媒が凝縮する。そして、室外熱交換器２４で凝縮した冷媒は、暖房用電磁弁２８ａの閉弁により第３減圧装置２９を通過し、ここで低圧ＰＬまで減圧された後、蒸発器１１に流入する。
【０１２０】
この蒸発器１１にて冷媒が送風機７の送風空気から吸熱して蒸発する。蒸発器１１にて吸熱され冷却された冷風は、上記したように下流側の室内凝縮器１２は通過せず、そのバイパス通路１２ａを冷風のまま通過して、主にフェイス吹出口９から車室内へ吹き出して車室内を冷房する。一方、蒸発器１１で蒸発したガス冷媒は出口低圧通路９５からアキュムレータ２５を通過して圧縮機２２の吸入ポート２２ｂに吸入される。
【０１２１】
なお、冷房モードでは温水回路８０において、発熱機器８１→水ポンプ８２→三方弁８３→三方弁８６→放熱器８４→発熱機器８１の経路で温水を循環し、発熱機器８１を冷却した温水の熱を放熱器８４にて外気中に放熱する。
【０１２２】
最後に、温度コントロールレバー５１が図３のＰＤ１からＰＤ２の位置にあると、図８のフローチャートにおいてステップＳ１７０からステップＳ１９０に進み、除湿モードであると判定する。そして、ステップＳ２００にて弁、ドア等の機器を図９の除湿モードの状態に制御する。この除湿モードでは、電磁弁２８ａ〜２８ｄおよび第１減圧装置２６が全閉状態に制御され、一方、第２減圧装置２７が制御開度で開放され、また、通路切替ドア１６、１７はバイパス通路１２ａを全閉し、凝縮器１２側の空気通路を全開する。
【０１２３】
なお、除湿モードにおける温水回路８０は、冷房モードと同様に発熱機器８１→水ポンプ８２→三方弁８３→三方弁８６→放熱器８４→発熱機器８１の経路で温水を循環し、発熱機器８１の熱を放熱器８４にて外気中に放熱する。
【０１２４】
図１の斜線矢印はこの除湿モードにおける冷媒流れを示しており、圧縮機２２から吐出された高温高圧の過熱ガス冷媒は室内に設定された凝縮器１２に流入する。このとき、通路切替ドア１６、１７が凝縮器１２側を開いているので、凝縮器１２内のガス冷媒が送風機７の送風空気と熱交換（放熱）し、凝縮する。
【０１２５】
そして、第１減圧装置２６と冷房用電磁弁２８ｂが全閉しているので、凝縮器１２出口からの高圧冷媒の全量が熱交換器２３の第１通路２３ａを通過する。このとき、熱交換器２３の第２通路２３ｂに冷媒が流れないとともに、第３通路２３ｂに温水が流れないので、第１通路２３ａを通過する高圧冷媒は熱交換器２３で熱交換をしない。
【０１２６】
従って、高圧冷媒は室内凝縮器１２を出たときの状態のまま、熱交換器２３を通過して第２減圧装置２７に流入し、この第２減圧装置２７により中間圧に減圧され室外熱交換器２４に流入する。
【０１２７】
ここで、第２減圧装置２７により作られる中間圧は、除湿モードにおいて高い吹出温度が必要な第１除湿モードでは、外気温度に対する冷媒の飽和圧力より低く設定することにより、室外熱交換器２４を蒸発器として作用させて吸熱側に設定できる。すなわち、第２減圧装置２７の開度を小さくして減圧量を大きくすることにより中間圧が低く設定される。
【０１２８】
そして、室外熱交換器２４を流れ出た中間圧冷媒は、暖房用電磁弁２８ａの閉弁により第３減圧装置２９に流入し、低圧ＰＬまで減圧される。この減圧された低圧冷媒は、蒸発器１１に流入し、送風機７の送風空気から吸熱して蒸発した後、アキュムレータ２５を通過して圧縮機２２の吸入ポート２２ｂに吸入される。
【０１２９】
除湿モードでは、室内空調ユニット１内に設定された蒸発器１１および凝縮器１２にともに冷媒が流れて、送風機７の送風空気はまず蒸発器１１で冷却、除湿され、その後に凝縮器１２にて再加熱され、温風となる。この温風は主にデフ吹出口１０より車室内へ吹き出され、窓ガラスの曇り止めを行うとともに、車室内を除湿暖房する。
【０１３０】
一方、除湿モードの中で、低い吹出温度が必要な第２除湿モードでは、第２減圧装置２７により作られる中間圧を、外気温度に対する冷媒の飽和圧力よりも高く設定することにより、室外熱交換器２４を凝縮器として作用させて放熱側に設定できる。すなわち、第２減圧装置２７の弁開度を大きくして減圧量を小さくすることにより中間圧が高く設定される。
【０１３１】
このように室外熱交換器２４が凝縮器となり放熱側として作用するため、室内凝縮器１１での放熱量Ｑｃが第１除湿モードの場合より減少するので、目的とする低い吹出温度を作り出すことができる。
【０１３２】
（第２実施形態）
図１４は第２実施形態であり、第１実施形態ではガスインジェクション通路９１にインジェクション用電磁弁２８ｄを配置していたが、第２実施形態ではこの電磁弁２８ｄを廃止している。
【０１３３】
通常、圧縮機２２のガスインジェクションポート２２ｃには圧縮機内から外部への冷媒の逆流防止のための逆止弁機構２２ｄを備えている。第２実施形態では、この逆止弁機構２２ｄに着目して、電磁弁２８ｄの役割を逆止弁機構２２ｄに兼務させている。
【０１３４】
すなわち、ガスインジェクションヒートポンプモード▲１▼および中間圧側水吸熱ヒートポンプモード▲３▼では、逆止弁機構２２ｄにサイクルの中間圧ＰＭが作用して逆止弁機構２２ｄが開弁するので、中間圧冷媒によるガスインジェクションを行う。
【０１３５】
これに対し、低圧側水吸熱ヒートポンプモード▲２▼では、逆止弁機構２２ｄにサイクルの低圧ＰＬが作用するが、予め、逆止弁機構２２ｄの開弁圧＞低圧ＰＬの関係に設定してあるので、逆止弁機構２２ｄがガスインジェクションポート２２ｃを閉じたままに維持する。従って、電磁弁２８ｄを廃止することができる。
【０１３６】
（第３実施形態）
図１５は第３実施形態であり、第１実施形態では、暖房モード時に温水温度に応じて図８、９、１３に示す３つのヒートポンプモード▲１▼、▲２▼、▲３▼に切り替えているが、第３実施形態では低圧側水吸熱ヒートポンプモード▲２▼を廃止して、ガスインジェクションヒートポンプモード▲１▼と中間圧側水吸熱ヒートポンプモード▲３▼との間で直接切替を行う。
【０１３７】
このため、第３実施形態では低圧側水吸熱ヒートポンプモード▲２▼を実行するための電磁弁２８ｃ、およびこれを配置した通路９３を廃止することができる。
【０１３８】
（第４実施形態）
図１６は第４実施形態であり、第１実施形態では図２に示すように熱交換器２３に、凝縮器１２出口からの高圧冷媒が流れる第１通路２３ａと、第１減圧装置１６により減圧された気液２相の中間圧冷媒または低圧冷媒が流れる第２通路２３ｂと、温水回路８０からの温水（冷却水）が流れる第３通路２３ｃとを一体化している。
【０１３９】
これに対し、第４実施形態では、熱交換器２３を別体で構成された第１熱交換器（冷媒ー冷媒熱交換器）２３１と第２熱交換器（水ー冷媒熱交換器）２３２とに分割している。そして、第１熱交換器２３１の第２通路２３ｂと第２熱交換器２３２の冷媒通路（第２通路）２３ｂ’との間を配管９６により接続している。
【０１４０】
（第５実施形態）
図１７は第５実施形態であり、上記第４実施形態では第２熱交換器２３２にて温水から吸熱した冷媒をガスインジェクション通路９１と低圧側通路９３の両方に流すようにしているが、第５実施形態では第２熱交換器２３２にて温水から吸熱した冷媒を低圧側通路９３のみに流すようにしている。すなわち、ガスインジェクションヒートポンプモード▲１▼と低圧側水吸熱ヒートポンプモード▲２▼の切替のみを行い、中間圧側水吸熱ヒートポンプモード▲３▼は行わない。
【０１４１】
発熱機器８１からの温水温度が低く、中間圧冷媒に吸熱させることができない場合に第５実施形態は好適である。
【０１４２】
（第６実施形態）
図１８は第６実施形態であり、上記第５実施形態による第２熱交換器２３２を室外熱交換器２４と並列的に接続することにより、冷房モード時に室外熱交換器２４を凝縮器として作用させるときに第２熱交換器２３２も凝縮器として作用させ、冷房モード時のサイクル効率を向上させることができる。図１９に第６実施形態による弁、ドア類の作動状態を示す。
【０１４３】
第６実施形態では、冷房モード時に温水回路８０において温水を三方弁８３により放熱器８４側と第２熱交換器２３２の温水通路（第３通路）２３ｃ側の両方に流して、温水を放熱器８４で冷却するとともに、この冷却された温水により第２熱交換器２３２の冷媒通路２３ｂ’内の高圧冷媒を冷却して凝縮させる。
【０１４４】
（第７実施形態）
図２０は第７実施形態であり、第６実施形態における第１熱交換器（冷媒ー冷媒熱交換器）２３１等を廃止して、ガスインジェクション機能を廃止している。従って、第７実施形態では暖房モード時に電磁弁２８ｄを閉弁し、電磁弁２８ｃを開弁することにより、低圧側水吸熱モードのみ実施する。
【０１４５】
（第８実施形態）
図２１は第８実施形態であり、第６実施形態における第２熱交換器（水ー冷媒熱交換器）２３２を室外熱交換器２４に下流側に直列に配置したものであり、第６実施形態と同様に冷房モード時に第２熱交換器２３２も凝縮器として作用させてサイクル効率を向上できる。
【０１４６】
（第９実施形態）
図２２は第９実施形態であり、第１実施形態に対して温水回路８０を変更して、熱交換器２３の第３通路（温水通路）２３ｃを循環する空調側温水温度を調整できるようにしたものである。
【０１４７】
すなわち、温水回路８０に、断熱構造を持った保温タンク８７と三方弁タイプの流量制御弁８８と電動水ポンプ８９と水温センサ４１ｋを追加している。水温センサ４１ｋは空調側温水温度を検出するために熱交換器２３の温水入口部配置されている。
【０１４８】
流量制御弁８８は水温センサ４１ｋの検出温度に基づいてバイパス回路１００側への温水流れと水ポンプ８９側への温水流れの比率を連続的に調整可能なものである。水ポンプ８９はバイパス回路１０１と熱交換器２３の第３通路２３ｃを含む空調側温水回路１０２で温水を循環する。
【０１４９】
発熱機器８１を通過した高温の温水が空調側温水回路１０２に流入する比率を水温センサ４１ｋの検出温度に基づいて流量制御弁８８により調整することにより、この空調側温水回路１０２の温水温度を調整できる。
【０１５０】
（第１０実施形態）
図２３は第１０実施形態であり、上記第９実施形態に対して温水回路８０を互いに独立した２つの回路、すなわち、発熱機器側温水回路１０３と空調側温水回路１０２とにより構成している。
【０１５１】
そして、この両温水回路１０２、１０３相互の間に第１、第２温水通路１０４ａ、１０４ｂを持つ熱交換器１０４を設け、両温水回路１０２、１０３相互の間で温水の熱交換を行うようになっている。空調側温水回路１０２に設けた電動水ポンプ８９の回転数は水温センサ４１ｋの検出温度に基づいて調整するようになっている。
【０１５２】
第１０実施形態によると、例えば、発熱機器８１の廃熱量が増加して発熱機器側温水回路１０３の温水温度が上昇するときには、空調側温水回路１０２の電動水ポンプ８９の回転数を増加させて、空調側温水回路１０２の温水流量を増加することにより、空調側温水回路１０２の温水温度を一定に保つことができる。
【０１５３】
（第１１実施形態）
図２４は第１１実施形態であり、第１減圧装置２６により中間圧ＰＭに減圧された中間圧冷媒を気液分離器２００により気液分離し、そして、この気液分離器２００内の中間圧ガス冷媒を第１ガスインジェクション通路９１を介して圧縮機２２のガスインジェクションポート２２ｃに導入する。
【０１５４】
従って、第１１実施形態によると、ガスインジェクション機能を得るための冷媒−冷媒熱交換器２３１（図１７等）が不要となる。
【０１５５】
なお、第１〜１０実施形態ではすべて圧縮機２２の吐出ガス冷媒を暖房、冷房、除湿の全モードにおいて常に室内凝縮器１２側に流入させる冷媒通路構成としているが、第１１実施形態では圧縮機２２の吐出ポート２２ａと室内凝縮器１２および室外熱交換器２４との間に、制御装置４０の出力により切り替えられる四方弁２０１を設置している。
【０１５６】
暖房および除湿モードでは図２４の黒色矢印および斜線矢印に示すように四方弁２０１を通して室内凝縮器１２側へ圧縮機２２の吐出冷媒を流し、これに対して、冷房モードでは図２４の白抜き矢印に示すように四方弁２０１を通しては圧縮機２２の吐出冷媒が直接室外熱交換器２４に向かって流れる。従って、冷房モード時に圧縮機２２の吐出ガス冷媒が室内凝縮器１２に流入することはない。
【０１５７】
また、第１１実施形態では圧縮機２２の吸入冷媒の過熱度を調整する温度式膨張弁を第２減圧装置２７として用いており、この１つの第２減圧装置２７が第１〜１０実施形態の第２、第３減圧装置２７、２９の役割を兼ねるサイクル構成になっている。
【０１５８】
また、第１１実施形態では、図２１と同様に廃熱回収のために低圧側の水−冷媒熱交換器２３２を室外熱交換器２４の下流側に配置している。一方、気液分離器２００の底部側の液冷媒域と圧縮機２２のガスインジェクションポート２２ｃとを連通する第２ガスインジェクション通路２０３を第１ガスインジェクション通路９１と並列に設けている。
【０１５９】
そして、この第２ガスインジェクション通路２０３に廃熱回収のための中間圧側の水−冷媒熱交換器２３３を配置している。この水−冷媒熱交換器２３３には気液分離器２００の底部から液冷媒が流入する冷媒通路２３ｂと、温水回路８０からの温水が流入する温水通路２３ｃが備えられている。温水回路８０からの温水は最初に中間圧側の水−冷媒熱交換器２３３の温水通路２３ｃを通過し、その後に低圧側の水−冷媒熱交換器２３２の温水通路２３ｃを通過して発熱機器８１側へ戻る。
【０１６０】
なお、図２４において、２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄは逆止弁である。電磁弁２８ａは暖房モード時に開弁し、電磁弁２８ｂは冷房モード、除湿モード時に開弁し、電磁弁２８ｅは冷房モードおよび暖房モードの低圧側水吸熱ヒートポンプモード時に開弁し、電磁弁２８ｆは暖房モードの中間圧側水吸熱ヒートポンプモード時に開弁する。
【０１６１】
第１１実施形態は第１実施形態等と同様に、暖房モードにおいて、温水回路８０の温水温度ＴＷの上昇につれて図１３のごとくガスインジェクションモード→低圧側水吸熱ヒートポンプモード→中間圧側水吸熱ヒートポンプモードと順次切り替えるようになっている。
【０１６２】
図２５は第１１実施形態の中間圧側水吸熱ヒートポンプモード時におけるモリエル線図で、電磁弁２８ａ、２８ｆが開弁し、電磁弁２８ｂ、２８ｅが閉弁するので、第１減圧装置２６により中間圧ＰＭに減圧された中間圧冷媒を気液分離器２００により気液分離し、そして、この気液分離器２００内の中間圧ガス冷媒を第１ガスインジェクション通路９１を介して圧縮機２２のガスインジェクションポート２２ｃに導入する。
【０１６３】
これと同時に、気液分離器２００内の中間圧液冷媒を第２ガスインジェクション通路２０３に設けた水−冷媒熱交換器２３３の冷媒通路２３ｂにて温水から吸熱させてガス化してガスインジェクションポート２２ｃに導入する。また、気液分離器２００内の中間圧液冷媒は第２減圧装置２７により低圧ＰＬに減圧され、この低圧冷媒は室外熱交換器（蒸発器）２４で外気から吸熱して蒸発する。次に、低圧冷媒は水−冷媒熱交換器２３２の冷媒通路２３ｂ’、電磁弁２８ａを通過して圧縮機２２の吸入ポート２２ｂに吸入される。
【０１６４】
図２６は低圧側水吸熱ヒートポンプモード時におけるモリエル線図で、電磁弁２８ａ、２８ｅが開弁し、電磁弁２８ｂ、２８ｆが閉弁するので、気液分離器２００が室内凝縮器１２出口からの高圧冷媒の気液を分離する。そして、気液分離器２００内の高圧液冷媒が第２減圧装置２７により低圧ＰＬに減圧され、低圧冷媒は室外熱交換器（蒸発器）２４で外気から吸熱して蒸発する。
【０１６５】
次に、低圧冷媒は水−冷媒熱交換器２３２の冷媒通路２３ｂ’にて温水から吸熱した後、電磁弁２８ａを通過して圧縮機２２の吸入ポート２２ｂに吸入される。
【０１６６】
なお、ガスインジェクションモードでは、電磁弁２８ａが開弁し、電磁弁２８ｂ、２８ｅ、２８ｆが閉弁するので、中間圧液冷媒が第２ガスインジェクション通路２０３に流れない。また、温水回路８０の三方弁８３により中間圧側水−冷媒熱交換器２３３および低圧側水−冷媒熱交換器２３２への温水の流れを阻止する。
【０１６７】
従って、ガスインジェクションモード時のモリエル線図（図示せず）は、図２５から中間圧側水−冷媒熱交換器２３３での吸熱を除去したものとなる。
【０１６８】
なお、上記した第１１実施形態において、低圧側水−冷媒熱交換器２３２の温水通路２３ｃの入口部を発熱機器８１の温水吸入側に直接接続するバイパス通路を設けるとともに、この温水通路２３ｃの温水入口部に電磁式の三方弁を追加し、中間圧側水吸熱ヒートポンプモード時には三方弁により温水通路２３ｃの温水入口部を閉塞して上記バイパス通路を開放することにより、中間圧側水−冷媒熱交換器２３３の温水通路２３ｃを通過した温水を上記バイパス通路を通して発熱機器８１に直接戻すことができる。低圧側水吸熱ヒートポンプモード時には三方弁により温水通路２３ｃの温水入口部を開放して上記バイパス通路を閉塞すれば、前述と同じ作動を行うことができる。
【０１６９】
（第１２実施形態）
第１２実施形態は、暖房モード時に室外熱交換器（蒸発器）２４の除霜を行いながら車室内の暖房を持続できるようにしたもので、そのサイクル構成は図１と同じである。
【０１７０】
図２７の（Ｂ）（Ｃ）は第１２実施形態による室外熱交換器２４の除霜サイクルを示し、図２７（Ａ）は参考のために中間圧側水吸熱ヒートポンプモード時におけるモリエル線図（図１２と同じ）を示す。
【０１７１】
低外気温、高湿度の条件で暖房運転を行うと、室外熱交換器２４に着霜が生じて外気からの吸熱量が減少して暖房性能を低下させる場合がある。従って、室外熱交換器２４に着霜が生じたら、これを検出して室外熱交換器２４の除霜を行う必要がある。
【０１７２】
室外熱交換器２４の着霜は種々な方法で判定することができ、例えば、室外熱交換器２４の出口冷媒温度センサ４１ｈの検出温度Ｔｈｏが設定温度以下に低下したことを判定して、室外熱交換器２４の着霜を判定しても良い。また、外気温と検出温度Ｔｈｏとの差が設定値以上になったことを判定して、室外熱交換器２４の着霜を判定しても良い。
【０１７３】
このようにして室外熱交換器２４の着霜が判定されると、図２７（Ｂ）または（Ｃ）の除霜サイクルに切り替えて室外熱交換器２４の除霜を行う。図２７（Ｂ）の除霜サイクルは、温水回路８０からの温水の温度ＴＷが比較的高いとき（例えば、２０〜３０℃以上のとき）、すなわち、中間圧側水吸熱ヒートポンプモードであるときに実施するもので、電磁弁２８ｂを開弁して室外熱交換器２４をサイクル高圧側に位置させる。これにより、室内凝縮器１２出口側からの高温、高圧冷媒を室外熱交換器２４に流入させて室外熱交換器２４の除霜を行う。
【０１７４】
このとき、電磁弁２８ａを閉弁することにより室内蒸発器１１に冷媒が流れて室内への送風空気から吸熱するとともに、熱交換器２３にて中間圧冷媒が温水回路８０の温水から吸熱する。そのため、室内凝縮器１２では下記数式３による暖房能力Ｑｃで車室内の暖房を持続できる。
【０１７５】
【数３】
暖房能力Ｑｃ＝室内蒸発器１１の吸熱量Ｑｅｉ＋中間圧側吸熱量Ｑｒ’＋圧縮機動力Ｌ−室外熱交換器２４の放熱量Ｑｃｏ
次に、図２７（Ｃ）の除霜サイクルは、温水回路８０からの温水温度が比較的低いとき（例えば、２０〜３０℃以下のとき）、すなわち、ガスインジェクションヒートポンプモードであるときに実施するもので、電磁弁２８ｂを開弁して室外熱交換器２４に室内凝縮器１２出口側からの高温、高圧冷媒を流入させて室外熱交換器２４の除霜を行う。
【０１７６】
このとき、室内蒸発器１１に冷媒が流れて室内への送風空気から吸熱するとともに、電磁弁２８ｃを開弁して熱交換器２３の第２冷媒通路２３ｂをサイクルの低圧側に切り替える。これにより、低圧冷媒が温水回路８０の温水から吸熱する。そのため、室内凝縮器１２では下記数式４による暖房能力Ｑｃで車室内の暖房を持続できる。
【０１７７】
【数４】
暖房能力Ｑｃ＝室内蒸発器１１の吸熱量Ｑｅｉ＋低圧側吸熱量Ｑｒ’＋圧縮機動力Ｌ−室外熱交換器２４の放熱量Ｑｃｏ
図２７（Ｂ）（Ｃ）の除霜サイクルにおいて、室内蒸発器１１の温度が低下しすぎて室内蒸発器１１が着霜するときは、蒸発器吹出温度センサ４１ｄの検出温度の低下に基づいて電磁弁２８ａを断続的に開弁して室内蒸発器１１への冷媒流れを断続することにより、室内蒸発器１１の着霜を防止できる。
【０１７８】
（第１３実施形態）
図２８は第１３実施形態であり、第１実施形態の図１の温水回路８０に、断熱構造を持った保温タンク８７（図２２と同じもの）を追加している。
【０１７９】
これにより、図２７（Ｂ）または（Ｃ）の除霜サイクルを実施するときに、発熱機器８１の熱を除霜作動に備えて予め保温タンク８７内に蓄熱しておくことができる。その結果、除霜モード時に車室内の暖房能力を落とさずに室外熱交換器２４の除霜を行うことができる。
【０１８０】
（第１４実施形態）
図２９は第１４施形態であり、上記第１３実施形態の保温タンク８７の代わりに電気ヒータ８７ａを追加している。
【０１８１】
これにより、図２７（Ｂ）または（Ｃ）の除霜サイクルを実施するときに、電気ヒータ８７ａに通電して温水を加熱することにより、除霜モード時の温水熱量を増加できる。その結果、除霜モード時に車室内の暖房能力を落とさずに室外熱交換器２４の除霜を行うことができる。また、熱交換器２３の温水入口部に設けた水温センサ４１ｋの検出温度に基づいて電気ヒータ８７ａへの通電を制御することにより、熱交換器２３への流入温水温度を調整できる。
【０１８２】
（第１５実施形態）
図３０は第１５実施形態であり、第１３実施形態において、更に室内蒸発器１１の空気流れ上流部に電気ヒータ８７ｂを追加設置したものである。この電気ヒータ８７ｂは室内蒸発器１１の内部に一体的に内蔵させても良い。
【０１８３】
これにより、図２７（Ｂ）または（Ｃ）の除霜サイクルを実施するときに、電気ヒータ８７ｂに通電して室内蒸発器１１の温度（冷媒蒸発温度）を上昇させることができる。その結果、除霜モード時に車室内の暖房能力を落とさずに室外熱交換器２４の除霜を行うことができる。
【０１８４】
なお、第１４、第１５実施形態における電気ヒータ８７ａ、８７ｂとして、所定温度（キューリ点）にて電気抵抗値が急増する正の温度抵抗特性を持つＰＴＣヒータを用いれば、ヒータ自身にて自己温度制御機能を発揮できる。
【０１８５】
また、図３０では温水回路８０に保温タンク８７を追加設置することと、室内蒸発器１１の空気流れ上流部に電気ヒータ８７ｂを追加設置することとを組み合わせているが、室内蒸発器１１部への電気ヒータ８７ｂの追加設置のみを行っても良い。
【０１８６】
（第１６実施形態）
図３１は第１６実施形態であり、上記第１２〜第１５実施形態と同様に、暖房モード時に室外熱交換器（蒸発器）２４の除霜を行いながら車室内の暖房を持続できるようにしたものであるが、除霜モードのために、冷凍サイクル構成を一部変更している。
【０１８７】
すなわち、図１のサイクル構成に対して、圧縮機２２の吐出側（室内凝縮器１２の入口側）を室外熱交換器２４の入口側に直接連通させるバイパス通路３０１を設け、このバイパス通路３０１に除霜用の第４減圧装置３０２を設けている。この第４減圧装置３０２は厳格な開度制御が不要であるので、第４減圧装置３０２として電磁弁を用い、電磁弁の弁口による固定絞りで構成することができる。しかし、電気膨張弁により第４減圧装置３０を構成してもよい。
【０１８８】
暖房モードの中間圧側水吸熱ヒートポンプモード時に室外熱交換器２４の着霜を検出すると、第４減圧装置３０２を開弁する。すると、圧縮機２２の吐出冷媒は室内凝縮器１２への流れとバイパス通路３０１への流れに分岐される。
【０１８９】
従って、図３２のモリエル線図に示すように、室内凝縮器１２での放熱による車室内の暖房作用を行うと同時に、室外熱交換器２４の除霜を行うことができる。図３３は中間圧側水吸熱ヒートポンプによる暖房モード時に室外熱交換器２４の除霜モードを実施する場合の弁、ドア類の作動状態を示す。
【０１９０】
なお、上記第１２〜第１６実施形態において、発熱機器８１が燃料電池であるときは、室外熱交換器２４の除霜モード時に燃料電池の出力が上昇するように燃料電池又はその燃料改質器の制御を行って、除霜モード時の温水熱量（温度）を上げることにより、車室内暖房能力を落とさずに室外熱交換器２４の除霜を行うことができる。
【０１９１】
（第１７実施形態）
電気自動車等における発熱機器８１ではその作動条件によって廃熱量が小さかったり、あるいは廃熱量の変動幅が大きい場合がある。
【０１９２】
そこで、第１７実施形態においては、温水（廃熱回収流体）の温度だけでなく、発熱機器８１での廃熱量の大小をも考慮して、冷凍サイクル側の廃熱回収のための吸熱モードを適切に選択するようにしたものである。
【０１９３】
第１７実施形態の全体システム構成は第１実施形態の図１と同じであるので、説明を省略する。図３４は第１７実施形態によるヒートポンプモード切替の考え方を示すもので、縦軸は発熱機器８１での廃熱量（吸熱可能な熱量）であり、横軸は廃熱回収流体としての温水の温度ＴＷである。この温水温度ＴＷは、図１の水温センサ４１ｉにより検出される、発熱機器８１側の温水温度である。図３４の例では、温水温度ＴＷの判定値として第１設定値ＴＷ１とこれより高い第２設定値ＴＷ２とを設定している。
【０１９４】
第１設定値ＴＷ１は低圧側水吸熱ヒートポンプモードとガスインジェクションヒートポンプモードとの切替を決定する温度であって、温水温度ＴＷが第１設定値ＴＷ１より低下すると、低圧側吸熱量の減少により圧縮機吸入圧が低下して圧縮比が大きくなり、その結果、圧縮機吐出冷媒温度が圧縮機使用限界温度を上回るようになる。すると、圧縮機２２を最高回転数（最高能力）で使用できず、暖房能力の低下を生じる。
【０１９５】
そこで、本例では、第１設定値ＴＷ１として、圧縮機吸入圧の低下により圧縮機吐出冷媒温度が圧縮機使用限界温度を上回ってしまうような低温側の温度を設定している。そして、温水温度ＴＷが第１設定値ＴＷ１より低下すると、低圧側水吸熱ヒートポンプモードを停止してガスインジェクションヒートポンプモードに切り替えるようにしてある。
【０１９６】
また、第２設定値ＴＷ２は中間圧側水吸熱ヒートポンプモードとガスインジェクションヒートポンプモードとの切替を決定する温度であって、第１設定値ＴＷ１より所定量高い温度である。中間圧冷媒の圧力により決まる所定の飽和温度と温水温度との間にある程度の温度差がないと、中間圧冷媒と温水との間で熱交換（廃熱回収）ができない。
【０１９７】
そこで、本例では、第２設定値ＴＷ２として、中間圧冷媒の圧力により決まる所定の飽和温度よりある程度高い温度を設定している。温水温度ＴＷが第２設定値ＴＷ２より低下すると、中間圧側水吸熱ヒートポンプモードを停止してガスインジェクションヒートポンプモードに切り替えるようにしてある。
【０１９８】
また、図３４において、廃熱量ＱＷの判定値として、第１設定値ＱＷ１とこれより大きい第２設定値ＱＷ２とを設定している。ここで、この両設定値ＱＷ１，ＱＷ２の設定理由を説明すると、第２設定値ＱＷ２は低圧側水吸熱ヒートポンプモードの作動しきい値となるもので、低圧側水吸熱ヒートポンプモードでは温水温度ＴＷが寒冷時の外気温よりはるかに高い温度であるので、通常の低圧側大気吸熱ヒートポンプモードに比較して冷媒蒸発圧力（圧縮機吸入圧力）が上昇する。
【０１９９】
これにより、冷媒循環流量が増加して温水からの吸熱量が増大するので、この吸熱量増大に見合う廃熱量がないと、温水温度ＴＷが過度に低下して発熱機器８１の作動特性を悪化させる等の不具合が生じる。そこで、本例では、廃熱量ＱＷの第２設定値ＱＷ２を低圧側水吸熱ヒートポンプモードを実行しても温水温度ＴＷが過度に低下しないレベルに設定する。
【０２００】
一方、第１設定値ＱＷ１は中間圧側水吸熱ヒートポンプモードの作動しきい値となるもので、中間圧側水吸熱ヒートポンプモードでは中間圧冷媒の温度が低圧冷媒の温度より高くなり、温水との温度差が小さくなるとともに、冷媒流量が低圧側水吸熱ヒートポンプモード時より減少するため、温水からの吸熱量が低圧側水吸熱ヒートポンプモードより減少する。
【０２０１】
そこで、本例では、廃熱量ＱＷの第１設定値ＱＷ１は、第２設定値ＱＷ２より所定量小さいレベル（すなわち、吸熱量の減少分だけ第２設定値ＱＷ２より小さい値）に設定する。
【０２０２】
図３５は図８に対応する、第１７実施形態の冷凍サイクル制御フローチャートで、上記温水温度ＴＷの第１設定値ＴＷ１および第２設定値ＴＷ２と、上記廃熱量ＱＷの第１設定値ＱＷ１および第２設定値ＱＷ２を用いて冷凍サイクル制御を行うものである。
【０２０３】
図３５において、図８と同一処理のステップには同一符号を付して説明を省略する。水温センサ４１ｉにより検出される温水温度ＴＷが第１設定値ＴＷ１より低いときは、ステップＳ１２０からステップＳ１３０に進み、ガスインジェクションヒートポンプモードを設定する。
【０２０４】
一方、温水温度ＴＷが第１設定値ＴＷ１より高いときは、ステップＳ１２０からステップＳ１４０に進み、温水温度ＴＷが第２設定値ＴＷ２より高いか判定する。温水温度ＴＷが第２設定値ＴＷ２より低いときは、次に、ステップＳ２１０で発熱機器８１の廃熱量ＱＷが第２設定値ＱＷ２より大きいか判定する。なお、図３４の例では廃熱量ＱＷの第１設定値ＱＷ１および第２設定値ＱＷ２を温水温度ＴＷの変化にかかわらず、一定の値としている。
【０２０５】
ここで、発熱機器８１の廃熱量ＱＷは具体的には温水温度ＴＷの時間に対する変化率（℃／ｓｅｃ）に基づいて推定することができる。例えば、発熱機器８１の起動後、温水温度ＴＷの変化率（上昇率）が大きいときは廃熱量ＱＷが大きいと推定し、温水温度ＴＷの変化率（上昇率）が小さいときは廃熱量ＱＷが小さいと推定できる。そして、発熱機器８１の起動後時間が経過して、温水温度ＴＷ  が所定温度（例えば、第２設定値ＴＷ２と同等若しくは第２設定値ＴＷ２＋αの温度）以上の高温域まで上昇した後は廃熱量ＱＷが第２設定値ＱＷ２以上に到達したと推定する。
【０２０６】
上記のようにして推定された廃熱量ＱＷが第２設定値ＱＷ２より大きいときはステップＳ１５０に進み、低圧側水吸熱ヒートポンプモードを設定する。これに反し、廃熱量ＱＷが第２設定値ＱＷ２より小さいときはステップＳ１３０に進み、ガスインジェクションヒートポンプモードを設定する。
【０２０７】
一方、ステップＳ１４０で温水温度ＴＷが第２設定値ＴＷ２より高いと判定されると、次のステップＳ２２０で廃熱量ＱＷが第１設定値ＱＷ１より大きいか判定する。廃熱量ＱＷが第１設定値ＱＷ１より小さいときはステップＳ１３０に進み、ガスインジェクションヒートポンプモードを設定する。
【０２０８】
これに反し、廃熱量ＱＷが第１設定値ＱＷ１より大きいときは次のステップＳ２１０で廃熱量ＱＷが第２設定値ＱＷ２より小さいか判定する。廃熱量ＱＷが第２設定値ＱＷ２より小さいときはステップＳ１６０に進み、中間圧側水吸熱ヒートポンプモードを設定する。また、廃熱量ＱＷが第２設定値ＱＷ２より大きいときはステップＳ１５０に進み、低圧側水吸熱ヒートポンプモードを設定する。
【０２０９】
図３６は第１７実施形態によるヒートポンプモード切替の作動特性を示すもので、図３６（ａ）、（ｂ）は圧縮機回転数一定の条件下における暖房能力（室内凝縮器１２の放熱量）Ｑｃと温水からの吸熱量ＱＷ’を示し、図３６（ｃ）、（ｄ）は暖房能力一定の条件下におけるＣＯＰ（成績係数）と温水からの吸熱量ＱＷ’を示す。
【０２１０】
図３６から理解されるように、第１７実施形態によると、温水温度ＴＷの低温側でガスインジェクションヒートポンプモードを設定し、温水温度ＴＷが所定温度（第１、第２設定値ＴＷ１、ＴＷ２）より高い領域で低圧側水吸熱ヒートポンプモードまたは中間圧側水吸熱ヒートポンプモードを設定することにより、暖房能力の不足が生じる寒冷地での使用に際しても、暖房能力ＱｃおよびＣＯＰ（成績係数）をともに向上できる。
【０２１１】
しかも、第１７実施形態では、温水からの吸熱量ＱＷ’が中間圧側水吸熱ヒートポンプモードより低圧側水吸熱ヒートポンプモードの方で大きくなるという点に着目して、廃熱量ＱＷの判定値として第１、第２設定値ＱＷ１、ＱＷ２（ＱＷ１＜ＱＷ２）を設定し、ＱＷ＞ＱＷ２のとき低圧側水吸熱ヒートポンプモードを設定し、ＱＷ２＞ＱＷ＞ＱＷ１のときは中間圧側水吸熱ヒートポンプモードを設定している。
【０２１２】
このため、廃熱量ＱＷの大きいときに、吸熱量ＱＷ’の大きい低圧側水吸熱ヒートポンプモードを実行し、廃熱量ＱＷの小さいときに吸熱量ＱＷ’の小さい中間圧側水吸熱ヒートポンプモードを実行することになり、廃熱量ＱＷと吸熱量ＱＷ’とが適合した廃熱回収吸熱モードを選択することができる。そのため、廃熱回収吸熱モードの実行により発熱機器８１の温度が過度に低下して発熱機器８１の作動効率が悪化するといった不具合を回避できる。
【０２１３】
（第１８実施形態）
第１８実施形態も上記第１７実施形態と同様に、温水（廃熱回収流体）の温度と発熱機器８１での廃熱量の両方を考慮して、冷凍サイクル側の廃熱回収吸熱モードを適切に選択するようにしたものである。
【０２１４】
図３７は第１８実施形態による制御フローチャートであり、図３８は発熱機器８１の起動後の経過時間と発熱機器８１側の温水温度ＴＷとの関係を示すものである。図３８において、ＴＷ１’、ＴＷ２’は、温水温度ＴＷを判定する第１設定値、第２設定値であり、第１７実施形態における第１設定値ＴＷ１、第２設定値ＴＷ２より若干量高めの温度としている。
【０２１５】
図３７において、ステップＳ１１０で暖房モードが判定されると、次のステップＳ１２０で温水温度ＴＷが第１設定値ＴＷ１’より高いか判定される。温水温度ＴＷが第１設定値ＴＷ１’より高いときは次のステップＳ１５０で低圧側水吸熱ヒートポンプモードを設定する。
【０２１６】
次に、ステップＳ２４０で発熱機器８１の廃熱量ＱＷが低圧側水吸熱ヒートポンプモードに適合したレベルにあるか判定する。この判定は、具体的には、発熱機器８１側の温水温度ＴＷの時間に対する変化率（℃／ｓｅｃ）に基づいて行うことができる。すなわち、低圧側水吸熱ヒートポンプモードを実行すると、熱交換器２３での廃熱回収によって温水温度ＴＷが低下しようとするので、温水温度ＴＷの変化率（温度低下率）ΔＴＷを算出して、この変化率ΔＴＷが第１設定値ΔＴＷ１より小さいか判定する。
【０２１７】
ここで、第１設定値ΔＴＷ１は、温水温度ＴＷが第１設定値ＴＷ１’より高い領域において許容される所定の温度変化率である。そして、実際の温度変化率ΔＴＷがこの第１設定値ΔＴＷ１より小さいときは発熱機器８１の廃熱量ＱＷが低圧側水吸熱ヒートポンプモードに適合したレベルにあると判定して、低圧側水吸熱ヒートポンプモードの実行を継続する。
【０２１８】
これに反し、実際の温度変化率ΔＴＷがこの第１設定値ΔＴＷ１より大きいときは、発熱機器８１の廃熱量ＱＷが低圧側水吸熱ヒートポンプモードの吸熱量に対して不足するときであるため、ステップＳ２４０からステップＳ１４０に進み、温水温度ＴＷが第２設定値ＴＷ２’より高いか判定する。温水温度ＴＷが第２設定値ＴＷ２’より高いときは次のステップＳ１６０で中間圧側水吸熱ヒートポンプモードを設定する。
【０２１９】
次に、ステップＳ２５０で発熱機器８１の廃熱量ＱＷが中間圧側水吸熱ヒートポンプモードに適合したレベルにあるか判定する。この判定も、具体的には、発熱機器８１側の温水温度ＴＷの変化率（温度低下率）ΔＴＷを算出して、この温度変化率ΔＴＷが第２設定値ΔＴＷ２より小さいか判定する。
【０２２０】
ここで、第２設定値ΔＴＷ２は、温水温度ＴＷが第２設定値ＴＷ２’より高い領域において許容される所定の温度変化率である。そして、実際の温度変化率ΔＴＷがこの第２設定値ΔＴＷ２より小さいときは発熱機器８１の廃熱量ＱＷが中間圧側水吸熱ヒートポンプモードに適合したレベルにあると判定して、中間圧側水吸熱ヒートポンプモードの実行を継続する。
【０２２１】
これに反し、実際の温度変化率ΔＴＷがこの第１設定値ΔＴＷ１より大きいときは、発熱機器８１の廃熱量ＱＷが低圧側水吸熱ヒートポンプモードの吸熱量に対して不足するときであるため、ステップＳ１３０に進みガスインジェクションヒートポンプモードを設定する。
【０２２２】
なお、ステップＳ１２０で温水温度ＴＷが第１設定値ＴＷ１’より低いと判定されたとき、およびステップＳ１４０で温水温度ＴＷが第２設定値ＴＷ２’より低いと判定されたときは、いずれもステップＳ１３０に進みガスインジェクションヒートポンプモードを設定する。
【０２２３】
以上のように、第１８実施形態においては、ステップＳ１５０での低圧側水吸熱ヒートポンプモードの設定、また、ステップＳ１６０での中間圧側水吸熱ヒートポンプモードの設定後における温水温度変化率ΔＴＷを算出し、この温度変化率ΔＴＷから廃熱量ＱＷが各モードに適合したレベルにあるかどうかを判定して、各モードの切替を行うことにより、第１７実施形態と同様の作用効果を発揮できる。
【０２２４】
（第１９実施形態）
図３９は第１９実施形態によるガスインジェクションヒートポンプモードと低圧側水吸熱ヒートポンプモードと中間圧側水吸熱ヒートポンプモードとの切替の考え方を示す図である。第１９実施形態では、ヒートポンプ起動前における発熱機器８１側の温水温度ＴＷだけに基づいて廃熱量ＱＷを推定するものである。
【０２２５】
具体的には、ヒートポンプ起動前の温水温度ＴＷが第１設定値ＴＷ３より低いときは廃熱量ＱＷが第１設定値ＱＷ１以下であると推定して、ガスインジェクションヒートポンプモードを設定し、ヒートポンプ起動前の温水温度ＴＷが第１設定値ＴＷ３と第２設定値ＴＷ４との間にあるときは廃熱量ＱＷが第１設定値ＱＷ１と第２設定値ＱＷ２との間にあると推定して、中間圧側水吸熱ヒートポンプモードを設定し、ヒートポンプ起動前の温水温度ＴＷが第２設定値ＴＷ４より高いときは廃熱量ＱＷが第２設定値ＱＷ２以上であると推定して、低圧側水吸熱ヒートポンプモードを設定する。
【０２２６】
このように、ヒートポンプ起動前の温水温度ＴＷから廃熱量ＱＷを推定してヒートポンプモードを切り替えることにより、廃熱量ＱＷの大小に適合したモードを選択でき、これにより、吸熱量過大→温水温度ＴＷの過度な低下といった不具合を未然に回避できる。
【０２２７】
なお、上記第１７〜第１９実施形態においては図１に示すように冷媒−冷媒熱交換部を含む熱交換器２３により中間圧冷媒をガス化して圧縮機２２へガスインジェクションする形式の冷凍サイクルについて説明したが、図２４に示す第１１実施形態のように中間圧冷媒の気液分離器２００を設置し、この気液分離器２００で分離された中間圧ガス冷媒を圧縮機２２へガスインジェクションする形式の冷凍サイクルにおいても上記第１７〜第１９実施形態を適用できる。
【０２２８】
（第２０実施形態）
第２０実施形態は、第４実施形態（図１６）の第１熱交換器（冷媒−冷媒熱交換器）２３１のように２種類の流体間の熱交換を行う熱交換器構造に関するものであって、特に、熱交換器の小型化、その接続配管の簡素化を目的としている。
【０２２９】
図４０〜図４４は第２０実施形態の具体的熱交換器構造を例示するものであり、冷媒−冷媒熱交換器２３１は中央部の第１偏平チューブ９０の両側に第２偏平チューブ９１を接合した構造を有する。ここで、第１偏平チューブ９０は、凝縮器１２出口からの高圧冷媒が流れる第１通路２３ａを形成し、また、第２偏平チューブ９１は、第１減圧装置２６により減圧された中間圧冷媒が流れる第２通路２３ｂを形成する。
【０２３０】
第２偏平チューブ９１には高圧冷媒に比して比容積の大きい中間圧冷媒が流れるため、１本の第１偏平チューブ９０に対して２本の第２偏平チューブ９１を組み合わせて中間圧冷媒流路の断面積を拡大し、これにより、中間圧冷媒流路の圧損を低減するようにしている。なお、第１、第２偏平チューブ９０、９１として同一断面形状の偏平チューブを使用できる。
【０２３１】
第１、第２偏平チューブ９０、９１は図４２に示すような扁平状の多穴断面形状を有するもので、アルミニュウム等の金属を押し出し加工して形成される。第１、第２偏平チューブ９０、９１の両端部には、それぞれ第１、第２ヘッダ部材（集合管）９２、９３が接合される。ここで、第２偏平チューブ９１の冷媒流れ方向（図４１左右方向）の長さを第１偏平チューブ９０の長さより短くして、冷媒流れ方向において第１ヘッダ部材９２の内側に第２ヘッダ部材９３を配置するようになっている。
【０２３２】
第１、第２ヘッダ部材９２、９３は、それぞれ第１、第２偏平チューブ９０、９１の両端部との接合部をなす管状部９２ａ、９３ａと、この管状部９２ａ、９３ａの一端部を閉じるキャップ９２ｂ、９３ｂと、管状部９２ａ、９３ａの他端部に設けられたジョイント部９２ｃ、９３ｃとを備えている。第１、第２ヘッダ部材９２、９３の各部も例えば、アルミニュウム材で形成される。
【０２３３】
本例では熱交換器２３１をアルミニュウムの一体ろう付けで組み付けるため、、第１、第２偏平チューブ９０、９１および第１、第２ヘッダ部材９２、９３の表面にろう材をクラッド、溶射等の手法により付着してある。
【０２３４】
第２ヘッダ部材９３の管状部９３ａにはその軸方向に延びる第１、第２スリット溝９３ｄ，９３ｅ（図４３）が開けてある。第１スリット溝９３ｄは、第１、第２偏平チューブ（計３本の偏平チューブ）９０、９１を挿入可能な広い間隔を有し、これに反し、第２スリット溝９３ｅは１本の第１偏平チューブ９０のみを挿入可能な狭い間隔に設定してある。第１、第２スリット溝９３ｄ，９３ｅは管状部９３ａの円周面において１８０度離れた位置に開口してあるので、第１偏平チューブ９０の端部は第１、第２スリット溝９３ｄ，９３ｅを通して第２ヘッダ部材９３の管状部９３ａを貫通できる。
【０２３５】
また、第１ヘッダ部材９２の管状部９２ａにはその軸方向に延びる１つのスリット溝９２ｄが開けてあり、このスリット溝９２ｄにより第１偏平チューブ９０の端部を第１ヘッダ部材９２の管状部９２ａ内に挿入可能となっている。
【０２３６】
以上のような構成を持っているため、図４３の各部品は図４４の状態に仮組付することができ、その仮組付体の組付状態を適宜の治具により保持してろう付け用加熱炉内に搬入し、仮組付体をろう材の溶融温度まで加熱することにより、仮組付体を一体ろう付けする。
【０２３７】
次に、第２０実施形態の熱交換器構造による作用効果を説明すると、計３本の偏平チューブ９０、９１を組み合わせる構成であっても、２本の第２偏平チューブ９１をともに共通の第２ヘッダ部材９３に連通させるから、３本の各偏平チューブ９０、９１毎にヘッダ部材を設定する場合（例えば、図２（ａ）のようなヘッダ部材配置構成）に比較してヘッダ部材の数を減らして、接続配管を簡素化できる。
【０２３８】
また、第１偏平チューブ９０の端部を第２ヘッダ部材９３の管状部９３ａを貫通して第１ヘッダ部材９２の管状部９２ａ内に連通させるから、図４１に示すように熱交換器全体の厚さ寸法Ｄを第１、第２ヘッダ部材９２、９３の外径寸法と同一寸法に抑えることができる。従って、熱交換器全体の厚さ寸法Ｄを例えば、図２（ａ）のようなヘッダ部材配置構成を持つものに比して大幅に縮小できる。
【０２３９】
また、温度の高い高圧冷媒が流れる第１偏平チューブ９０を中央部に配置し、温度の低い中間圧冷媒が流れる第２偏平チューブ９１を第１偏平チューブ９０の両側に配置しているから、高圧冷媒の熱を効果的に第２偏平チューブ９１の中間圧冷媒に伝導することができる。そのため、高圧冷媒の熱が外気中に無駄に放出されることをうまく抑制できる。
【０２４０】
（第２１実施形態）
第２０実施形態ではスリット溝９２ｄおよびスリット溝９３ｄ，９３ｅがいずれも第１、第２ヘッダ部材９２、９３の管状部９２ａ、９３ａのキャップ側端部に開口する形状としているが、第２１実施形態では、図４５、４６に示すようにスリット溝９２ｄおよびスリット溝９３ｄ，９３ｅがいずれも第１、第２ヘッダ部材９２、９３の管状部９２ａ、９３ａのキャップ側端部に開口しない細長の矩形状としている。他の点は第２０実施形態と同じである。
【０２４１】
なお、上記第２０、第２１実施形態は冷媒ー冷媒熱交換器２３１について説明したが、第４実施形態（図１６）等に示すに水−冷媒熱交換器２３２に上記第２０、第２１実施形態を適用できることはもちろんである。
【０２４２】
（第２２実施形態）
上記第２０、第２１実施形態は冷媒ー冷媒熱交換器２３１のように２種の流体間での熱交換を行う熱交換器に関するが、第２２実施形態は、第１実施形態（図１）の熱交換器２３のように高圧冷媒と中間圧冷媒と温水との３種類の流体間の熱交換を行う熱交換器に関する。
【０２４３】
このため、第２２実施形態では、図４７〜図４９に示すように、発熱機器８１からの温水（廃熱回収流体）が流れる第３通路２３ｃを形成する第３偏平チューブ９４を第２偏平チューブ９１の更に外側に接合するようにしている。
【０２４４】
そして、２本の第３偏平チューブ９４の両端部を連通させる第３ヘッダ部材９５を追加している。ここで、第３偏平チューブ９４の温水（冷媒）流れ方向の長さは第２偏平チューブ９１の長さより更に短くして、温水（冷媒）流れ方向において第２ヘッダ部材９３の内側に第３ヘッダ部材９５を配置するようになっている。
【０２４５】
第３ヘッダ部材９５も管状部９５ａとキャップ９５ｂを有している。但し、第３ヘッダ部材９５では第１、第２ヘッダ部材９２、９３におけるジョイント部９２ｃ、９３ｃの代わりに管状部９５ａの端部に温水配管接続用の径拡大部９５ｃを形成している。
【０２４６】
第３ヘッダ部材９５の管状部９５ａには、計５本の第１〜第３偏平チューブ９０、９１、９４を挿入可能なスリット溝９５ｄと、計３本の第１〜第２偏平チューブ９０、９１を挿入可能なスリット溝９５ｅが設けてある。
【０２４７】
他の点は上記第２０、第２１実施形態と同じであり、第２２実施形態でも上記第２０、第２１実施形態と同様に一体ろう付けで組み付けることができる。
【０２４８】
（第２３実施形態）
上記第２２実施形態では、温水（廃熱回収流体）が流れる２本の第３偏平チューブ９４の両端部をそれぞれ共通の第３ヘッダ部材９５に連通させる構成としているので、第３ヘッダ部材９５に計５本の第１〜第３偏平チューブ９０、９１、９４を挿入し、接合する必要が生じ、接合部が煩雑となる。
【０２４９】
そこで、第２３実施形態では、図５０、図５１に示すように、第３偏平チューブ９４の両端部にそれぞれ独立に第３ヘッダ部材９５を接合する構成として、第３ヘッダ部材９５の接合部を簡素化している。
【０２５０】
（第２４実施形態）
前述の第２０、第２１実施形態では冷媒ー冷媒熱交換器２３１において、１本の第１偏平チューブ９０の両側に第２偏平チューブ９１を配置し、計３本の偏平チューブ９０、９１を用いているが、第２４実施形態では、図５２〜図５４に示すように１本の第１偏平チューブ９０の片側に１本の第２偏平チューブ９１を配置し、計２本の偏平チューブ９０、９１を用いる構成としている。
【０２５１】
（第２５実施形態）
前述の第２２実施形態では高圧冷媒と中間圧冷媒と温水との３種類の流体間の熱交換を行う熱交換器２３において、１本の第１偏平チューブ９０と、２本の第２偏平チューブ９１と、２本の第３偏平チューブ９４とを組み合わせ、計５本の第１〜第３偏平チューブ９０、９１、９４を用いているが、第２５実施形態では、図５５に示すように第１〜第３偏平チューブ９０、９１、９４をそれぞれ１本ずつ配置し、計３本の偏平チューブ９０、９１、９４を用いる構成としている。
【０２５２】
（第２６実施形態）
上記第１７〜第２５実施形態では、いずれも複数本の偏平チューブ９０、９１、９４を接合する構成としているが、第２６実施形態では図５６に示すように複数本の偏平チューブの役割を一体成形の１つの偏平チューブ９６に持たせている。
【０２５３】
すなわち、図５６は冷媒ー冷媒熱交換器２３１に適用した例であり、高圧冷媒が流れる第１通路２３ａを形成する中央通路部９６ａと、この中央通路部９６ａの両側に位置して中間圧冷媒が流れる第２通路２３ｂを形成する両側通路部９６ｂとを押し出し加工で一体成形し、中央通路部９６ａの端部を両側通路部９６ｂの端部より突き出すように偏平チューブ９６の端面加工を行う。
【０２５４】
これにより、一体成形の１つの偏平チューブ９６を用いても、第１通路２３ａと第２通路２３ｂをそれぞれ別の第１、第２ヘッダ部材９２、９３に接合することが可能となる。
【０２５５】
なお、上記第１７〜第２６実施形態において第１〜第３ヘッダ部材９２、９３、９５はいずれも断面円形の管状部材であるが、第１〜第３ヘッダ部材９２、９３、９５の断面形状を円形以外の形状とすることもできる。
【０２５６】
（他の実施形態）
なお、上述の各実施形態では、空調ダクト２内の空気流路を、フット吹出口８側の第１空気流路１４と、フェイス吹出口９およびデフロスタ吹出口１０側の第２空気流路１５とに仕切って、暖房時に内外気２層モードを実施するようにしているが、空調ダクト２内の空気流路を２つの流路１４、１５に仕切らない、通常の１つの空気流路構成を持つ空調ユニット１に対して本発明を同様に適用できることはもちろんである。
【０２５７】
また、上述の各実施形態では、凝縮器１２への空気流れとバイパス通路１２ａへの空気流れを切り替えるドア手段として、連動操作される２枚の板状の通路切替ドア１６、１７を用いているが、このドア手段として、１枚の板状ドア、さらにはフィルム状ドア等を用いてもよいことはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す冷凍サイクル図である。
【図２】（ａ）は第１実施形態で使用する冷媒−冷媒−温水熱交換器の斜視図、（ｂ）は（ａ）の断面図である。
【図３】第１実施形態で使用する空調制御パネルの正面図である。
【図４】図３の空調制御パネルにおける温度コントロールレバーの作動領域と運転モードとの特性図である。
【図５】同温度コントロールレバーの冷房領域の特性図である。
【図６】同温度コントロールレバーの除湿領域の特性図である。
【図７】同温度コントロールレバーの暖房領域の特性図である。
【図８】第１実施形態の作動を説明するフローチャートである。
【図９】第１実施形態で使用する弁・ドアの作動説明用の図表である。
【図１０】第１実施形態における暖房モードのガスインジェクションヒートポンプ時のモリエル線図である。
【図１１】第１実施形態における暖房モードの低圧側水吸熱ヒートポンプ時のモリエル線図である。
【図１２】第１実施形態における暖房モードの中間圧側水吸熱ヒートポンプ時のモリエル線図である。
【図１３】第１実施形態におけるヒートポンプモード切替に伴う暖房能力とＣＯＰの説明図である。
【図１４】第２実施形態を示す冷凍サイクル図である。
【図１５】第３実施形態の冷凍サイクル図である。
【図１６】第４実施形態の冷凍サイクル図である。
【図１７】第５実施形態の冷凍サイクル図である。
【図１８】第６実施形態の冷凍サイクル図である。
【図１９】第６実施形態で使用する弁・ドアの作動説明用の図表である。
【図２０】第７実施形態の冷凍サイクル図である。
【図２１】第８実施形態を示す冷凍サイクル図である。
【図２２】第９実施形態の冷凍サイクル図である。
【図２３】第１０実施形態の冷凍サイクル図である。
【図２４】第１１実施形態の冷凍サイクル図である。
【図２５】第１１施形態における暖房モードの中間圧側水吸熱ヒートポンプ時のモリエル線図である。
【図２６】第１１実施形態における暖房モードの低圧側水吸熱ヒートポンプ時のモリエル線図である。
【図２７】第１２実施形態による除霜サイクルを説明するモリエル線図である。
【図２８】第１３実施形態の冷凍サイクル図である。
【図２９】第１４実施形態の冷凍サイクル図である。
【図３０】第１５実施形態の冷凍サイクル図である。
【図３１】第１６実施形態の冷凍サイクル図である。
【図３２】第１６実施形態による除霜サイクルを説明するモリエル線図である。
【図３３】第１６実施形態によるで使用する弁・ドアの作動説明用の図表である。
【図３４】第１７実施形態によるヒートポンプモード切替の説明図である。
【図３５】第１７実施形態の作動を説明するフローチャートである。
【図３６】第１７実施形態におけるヒートポンプモード切替に伴う暖房能力とＣＯＰと吸熱量の説明図である。
【図３７】第１８実施形態の作動を説明するフローチャートである。
【図３８】第１８実施形態における温水温度の設定値の説明図である。
【図３９】第１９実施形態におけるヒートポンプモード切替の説明図である。
【図４０】第２０実施形態による冷媒−冷媒熱交換器の正面図である。
【図４１】図４０のＡ−Ａ断面図である。
【図４２】図４０のＢ−Ｂ断面図である。
【図４３】第２０実施形態による冷媒−冷媒熱交換器の要部の分解斜視図である。
【図４４】第２０実施形態による冷媒−冷媒熱交換器の要部の組付状態の斜視図である。
【図４５】第２１実施形態による冷媒−冷媒熱交換器の要部の分解斜視図である。
【図４６】第２１実施形態による冷媒−冷媒熱交換器の要部の組付状態の斜視図である。
【図４７】第２２実施形態による冷媒−冷媒−温水熱交換器の要部の正面図である。
【図４８】図４７のＡ−Ａ断面図である。
【図４９】図４７のＢ−Ｂ断面図である。
【図５０】第２３実施形態による冷媒−冷媒−温水熱交換器の要部の正面図である。
【図５１】図５０のＡ−Ａ断面図である。
【図５２】第２４実施形態による冷媒−冷媒熱交換器の正面図である。
【図５３】図５２のＡ−Ａ断面図である。
【図５４】図５２のＢ−Ｂ断面図である。
【図５５】第２５実施形態による冷媒−冷媒−温水熱交換器の断面図である。
【図５６】第２６実施形態による冷媒−冷媒熱交換器の要部斜視図である。
【符号の説明】
１１…蒸発器、１２…凝縮器、２２…圧縮機、２２ｃ…ガスインジェクションポート、２３…熱交換器、２４…室外熱交換器、２５…アキュムレータ、２６…第１減圧装置、２７…第２減圧装置、２９…第３減圧装置、９１…ガスインジェクション通路。
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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