JP5533207B2 - ヒートポンプサイクル - Google Patents

Description

本発明は、蒸発器として機能する熱交換器に着いた霜を取り除く除霜運転を行うヒートポンプサイクルに関し、例えば、走行用駆動源から暖房用の熱源を確保しにくい車両用の空調装置に用いて好適である。

従来、特許文献１に、冷媒を蒸発させる蒸発器として機能する室外熱交換器に着いた霜を融解させて取り除く除霜運転を行う蒸気圧縮式の冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）が開示されている。

この特許文献１の冷凍サイクルは、車両用空調装置に適用されており、熱交換対象流体である車室内送風空気を加熱して車室内を暖房する暖房運転モード（加熱運転モード）での運転と、暖房運転モードでの運転中に蒸発器として機能する室外熱交換器に着いた霜を取り除く除霜運転モードでの運転とを切替可能に構成されている。

さらに、特許文献１の冷凍サイクルは、冷媒を圧縮する圧縮機、圧縮機から吐出された高温冷媒を流入させる第１利用側熱交換器等を備え、圧縮機として、圧縮途中の冷媒に外部からの中間圧の気相冷媒を合流させる中間圧ポート（ガスインジェクションポート）が設けられた二段昇圧式の圧縮機を採用している。

そして、暖房運転モードでの運転時には、圧縮機から吐出された高圧冷媒の有する熱量を第１利用側熱交換器にて車室内送風空気に放熱させることによって、車室内送風空気を加熱している。さらに、第１利用側熱交換器から流出した冷媒の流れを分岐して、分岐された一方の冷媒を低圧冷媒となるまで減圧し、減圧された低圧冷媒を室外熱交換器にて外気から吸熱されて蒸発させている。

一方、分岐された他方の冷媒については中間圧冷媒となるまで減圧して外部熱源としてのエンジン冷却水と熱交換させて加熱し、加熱された中間圧気相冷媒を中間圧ポートへ流入させている。これにより、特許文献１の冷凍サイクルでは、暖房運転時に、エンジンの廃熱を利用して暖房性能を向上させるようにしている。

また、暖房運転時に室外熱交換器の着霜が検出された際には、除霜運転モードでの運転を行う。この除霜運転モードでは、第１利用側熱交換器にて圧縮機吐出冷媒を放熱させることなく、第１利用側熱交換器を単なる冷媒通路として用いている。

そして、第１利用側熱交換器から流出した高温冷媒の流れを分岐して、分岐された一方の冷媒を低圧冷媒となるまで減圧して室外熱交換器へ流入させ、低圧冷媒の有する熱量によって室外熱交換器に着いた霜を融解させている。また、分岐された他方の冷媒についても低圧冷媒となるまで減圧した後に外部熱源で加熱し、加熱された気相冷媒の有する熱量を第２利用側熱交換器にて車室内送風空気に放熱させて車室内送風空気を加熱している。

これにより、特許文献１の冷凍サイクルでは、除霜運転時であっても車室内の暖房を続行できるようにしている。

特開２００１−３０７４４号公報

しかしながら、特許文献１の冷凍サイクルでは、除霜運転時にも車室内の暖房を実現するために、第１、第２利用側熱交換器の２つの熱交換器を必須の構成としている。そのため、除霜運転モード時に、第１利用側熱交換器を単なる冷媒通路として用いる複雑な冷媒流路に切り替えなければなない。

このようなサイクル構成では、除霜運転時に第１利用側熱交換器における冷媒の圧力損失によって圧縮機の駆動動力の増加してしまうことがあるので、サイクルの成績係数（ＣＯＰ）の悪化を招くおそれがある。

本発明は、上記点に鑑み、簡素な構成で、除霜運転モードにおいても効率的に熱交換対象流体を加熱することが可能なヒートポンプサイクルを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、冷媒を圧縮して吐出する第１、第２圧縮機構（１１ｂ、１１ｃ）と、第２圧縮機構（１１ｃ）から吐出された冷媒と熱交換対象流体とを熱交換させる利用側熱交換器（１３）と、利用側熱交換器（１３）から流出した冷媒を減圧させる第１減圧手段（１５ａ）と、外部熱源の有する熱量によって第１減圧手段（１５ａ）にて減圧された冷媒を加熱する加熱手段（１４）と、加熱手段（１４）から流出した冷媒の気液を分離して、分離された気相冷媒を第２圧縮機構（１１ｃ）吸入側へ流出させる気液分離器（１６）と、気液分離器（１６）にて分離された液相冷媒を減圧させる第２減圧手段（１５ｂ）と、冷媒と外気とを熱交換させて第１圧縮機構（１１ｂ）吸入側へ流出させる室外熱交換器（２０）と、熱交換対象流体を加熱する加熱運転モードの冷媒流路、および、室外熱交換器（２０）に着いた霜を融解させる除霜運転モードの冷媒流路を切り替える冷媒流路切替手段（１２…１８ａ）を備え、
冷媒流路切替手段（１２…１８ａ）は、加熱運転モード時に、第１圧縮機構（１１ｂ）から吐出された冷媒を第２圧縮機構（１１ｃ）へ吸入させるとともに、第２減圧手段（１５ｂ）にて減圧された冷媒を室外熱交換器（２０）へ流入させる冷媒流路に切り替え、除霜運転モード時に、第１圧縮機構（１１ｂ）から吐出された冷媒を前記室外熱交換器（２０）へ流入させる冷媒流路に切り替えるヒートポンプサイクルを特徴としている。

これによれば、加熱運転モード時には、第１圧縮機構（１１ｂ）→第２圧縮機構（１１ｃ）→利用側熱交換器（１３）→第１減圧手段（１５ａ）→気液分離器（１６）→第２減圧手段（１５ｂ）→室外熱交換器（２０）→第１圧縮機構（１１ｂ）の順に冷媒が循環するサイクル、および第２圧縮機構（１１ｃ）→利用側熱交換器（１３）→第１減圧手段（１５ａ）→加熱手段（１４）→気液分離器（１６）→第２圧縮機構（１１ｃ）の順に冷媒が循環するサイクルを構成できる。

従って、室外熱交換器（２０）にて冷媒が外気から吸熱した熱量を、利用側熱交換器（１３）にて熱交換対象流体に放熱させて加熱することができる。この際、加熱手段（１４）にて加熱された冷媒を第２圧縮機構（１１ｃ）に吸入させているので、加熱手段（１４）から供給される熱量を利用して、熱交換対象流体を効率的に加熱することができる。

また、除霜運転モード時には、第２圧縮機構（１１ｃ）→利用側熱交換器（１３）→第１減圧手段（１５ａ）→加熱手段（１４）→気液分離器（１６）→第２圧縮機構（１１ｃ）の順に冷媒が循環するサイクル、および第１圧縮機構（１１ｂ）→室外熱交換器（２０）→第１圧縮機構（１１ｂ）の順に冷媒が循環するサイクルを構成できる。

従って、第１圧縮機構（１１ｂ）吐出冷媒の有する熱量によって、加熱運転モード時に冷媒を蒸発させる蒸発器として機能する室外熱交換器（２０）に着いた霜を融解させて取り除くことができる。この際、第２圧縮機構（１１ｃ）吐出冷媒を利用側熱交換器（１３）へ流入させるので、加熱手段（１４）から供給された熱量によって、熱交換対象流体を加熱することができる。

つまり、本請求項に記載のヒートポンプサイクルによれば、除霜運転モードにおいても、第２圧縮機構（１１ｃ）吐出冷媒を直接、利用側熱交換器（１３）へ流入させるので、従来技術のように不必要に冷媒の圧力損失を増加させることがない。その結果、複数の利用側熱交換器（１３）を設ける必要のない簡素な構成で、除霜運転モードにおいても効率的に熱交換対象流体を加熱することが可能なヒートポンプサイクルを提供することができる。

請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載のヒートポンプサイクルにおいて、冷媒流路切替手段は、第１圧縮機構（１１ｂ）吐出側と第２圧縮機構（１１ｃ）吸入側とを接続する冷媒流路および第１圧縮機構（１１ｂ）吐出側と室外熱交換器（２０）入口側とを接続する冷媒流路を切り替える三方弁（１２）を含んで構成されていてもよい。これにより、冷媒流路切替手段を容易に構成できる。

請求項３に記載の発明のように、請求項１または２に記載のヒートポンプサイクルにおいて、車両用空調装置に適用されるヒートポンプサイクルであって、熱交換対象流体は、車室内に送風される車室内送風空気であり、外部熱源は、車両走行用の駆動力を出力する内燃機関（４１）を冷却する冷却水であってもよい。

さらに、請求項４に記載の発明のように、請求項３に記載のヒートポンプサイクルにおいて、加熱手段（１４）へ流入させる冷却水の流量を調整する流量調整手段（４２ａ）を備えていてもよい。これにより、内燃機関（４１）の冷却水温度に応じて加熱手段（１４）の加熱能力を調整することができる。

さらに、請求項５に記載の発明のように、請求項１ないし４のいずれか１つに記載のヒートポンプサイクルにおいて、利用側熱交換器（１３）における第２圧縮機構（１１ｃ）吐出冷媒と熱交換対象流体との熱交換量を調整する熱交換量調整手段（３４）を備えていてもよい。

これによれば、第２圧縮機構（１１ｃ）吐出冷媒の有する熱量を加熱手段（１４）へ供給することができるので、例えば、請求項３または４のように外部熱源として、内燃機関（４１）を冷却する冷却水を採用する場合に、加熱手段（１４）において冷却水を加熱して内燃機関（４１）の暖機促進を図ることもできる。

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。

第１実施形態のヒートポンプサイクルの通常の暖房運転モード時の冷媒流路を示す全体構成図である。 第１実施形態のヒートポンプサイクルの除霜運転モード時の冷媒流路を示す全体構成図である。 第１実施形態のヒートポンプサイクルの暖機時暖房運転モード時の冷媒流路を示す全体構成図である。 第１実施形態のヒートポンプサイクルの暖機促進運転モード時の冷媒流路を示す全体構成図である。 第１実施形態のヒートポンプサイクルの冷房運転モード時および除湿運転モード時の冷媒流路を示す全体構成図である。 第１実施形態の各運転モードにおける冷媒流路切替手段の作動状態を示す図表である。 第１実施形態の暖房運転モード時に空調制御装置が実行する制御ルーチンのフローチャートである。 第１実施形態のヒートポンプサイクルの通常の暖房運転モード時の冷媒の状態を示すモリエル線図である。 第１実施形態のヒートポンプサイクルの除湿運転モード時の冷媒の状態を示すモリエル線図である。 第１実施形態のヒートポンプサイクルの暖機時暖房運転モード時の冷媒の状態を示すモリエル線図である。 第１実施形態のヒートポンプサイクルの暖機促進運転モード時の冷媒の状態を示すモリエル線図である。 第１実施形態のヒートポンプサイクルの冷房運転モード時の冷媒の状態を示すモリエル線図である。 第１実施形態のヒートポンプサイクルの除湿運転モード時の冷媒の状態を示すモリエル線図である。 第２実施形態のヒートポンプサイクルの通常の暖房運転モード時の冷媒流路を示す全体構成図である。 第２実施形態の各運転モードにおける冷媒流路切替手段の作動状態を示す図表である。 第２実施形態のヒートポンプサイクルの通常の暖房運転モード時の冷媒の状態を示すモリエル線図である。 他の実施形態のヒートポンプサイクルの冷房運転モードおよび除霜運転モード時の冷媒流路を示す全体構成図である。

（第１実施形態）
図１〜１３により、本発明の第１実施形態を説明する。本実施形態では、本発明のヒートポンプサイクル１０を、内燃機関（エンジン）４１および走行用電動モータから車両走行用の駆動力を得る、いわゆるハイブリッド車両の車両用空調装置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加熱あるいは冷却する機能等を果たす。

従って、本実施形態のヒートポンプサイクル１０は、熱交換対象流体である車室内送風空気を加熱して車室内を暖房する暖房運転モード（加熱運転モード）の冷媒流路、車室内送風空気を冷却して車室内を冷房する冷房運転モード（冷却運転モード）の冷媒流路を切替可能に構成されている。

さらに、ヒートポンプサイクル１０では、暖房運転モードの運転時に冷媒を蒸発させる蒸発器として機能する室外熱交換器２０に着いた霜を融解させて取り除く除霜運転モードの冷媒流路等、各種の運転モードの冷媒流路に切り替えることができる。なお、図１〜５のヒートポンプサイクル１０の全体構成図では、各運転モードにおける冷媒の流れを実線矢印で示している。

また、本実施形態のヒートポンプサイクル１０では、冷媒として通常のフロン系冷媒を採用しており、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成している。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ともにサイクルを循環している。

まず、圧縮機１１は、エンジンルーム内に配置されて、ヒートポンプサイクル１０において冷媒を吸入し、圧縮して吐出するものである。より具体的には、本実施形態では、圧縮機１１として、同一のハウジング１１ａ内に、２つの固定容量型の第１、第２圧縮機構１１ｂ、１１ｃを収容し、双方の圧縮機構１１ｂ、１１ｃを共通する電動モータにて駆動する二段昇圧式の電動圧縮機を採用している。

第１、第２圧縮機構１１ｂ、１１ｃとしては、スクロール型圧縮機構、ベーン型圧縮機構等の各種圧縮機構を採用できる。また、電動モータは、後述する空調制御装置５０から出力される制御信号によって回転数が制御されるもので、交流モータ、直流モータのいずれを採用してもよい。そして、この回転数制御によって圧縮機１１の冷媒吐出能力が変更される。従って、電動モータは圧縮機１１の吐出能力変更手段を構成している。

さらに、本実施形態の圧縮機１１のハウジング１１ａの内部には、暖房運転モードの冷媒流路および除霜運転モードの冷媒流路を切り替える冷媒流路切替手段を構成する電気式の三方弁１２が配置されている。

この三方弁１２は、具体的に、第１圧縮機構１１ｂ吐出口と第２圧縮機構１１ｃ吸入口とをハウジング１１ａの内部で接続する冷媒流路および第１圧縮機構１１ｂ吐出口とハウジング１１ａ外部へ流出させる吐出口（具体的には、バイパスポート１１ｇ）とを接続する冷媒流路を切り替える。さらに、三方弁１２は、空調制御装置５０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。

また、圧縮機１１のハウジング１１ａには、低圧冷媒を吸入する吸入ポート１１ｄ、中間圧冷媒を流入させる中間圧ポート１１ｅ、高圧冷媒を吐出する吐出ポート１１ｆ、三方弁１２からハウジング１１ａ外部へ冷媒を流出させるバイパスポート１１ｇが設けられている。そして、これらの各ポート１１ｄ〜１１ｇが、ハウジング１１ａ内部で第１、第２圧縮機構１１ｂ、１１ｃおよび三方弁１２に接続されている。

より具体的には、吸入ポート１１ｄは、第１圧縮機構１１ｂの吸入口へ接続され、中間圧ポート１１ｅは、三方弁１２の一方の冷媒流出口および第２圧縮機構１１ｃの吸入口に連通するように接続され、吐出ポート１１ｆは、第２圧縮機構１１ｃの吐出口へ接続され、さらに、バイパスポート１１ｇは、三方弁１２の他方の冷媒流出口へ接続されている。

従って、第１圧縮機構１１ｂは、吸入ポート１１ｄから吸入された低圧冷媒を吸入して圧縮し、三方弁１２の冷媒入口側へ吐出する。

一方、第２圧縮機構１１ｃは、三方弁１２が第１圧縮機構１１ｂ吐出口と第２圧縮機構１１ｃ吸入口とを接続した際には、第１圧縮機構１１ｂ吐出冷媒と中間圧ポート１１ｅから吸入された冷媒とを混合した中間圧冷媒を吸入して圧縮し、吐出ポート１１ｆから吐出する。また、三方弁１２が第１圧縮機構１１ｂ吐出口とバイパスポート１１ｇとを接続した際には、中間圧ポート１１ｅから吸入された冷媒を吸入して圧縮し、吐出ポート１１ｆから吐出する。

圧縮機１１全体としての吐出口（具体的には、吐出ポート１１ｆ）には、利用側熱交換器としての室内凝縮器１３の冷媒入口側が接続されている。室内凝縮器１３は、車両用空調装置１の室内空調ユニット３０のケーシング３１内に配置されて、その内部を流通する高温高圧冷媒と後述する室内蒸発器２１通過後の車室内送風空気とを熱交換させる加熱用熱交換器である。なお、室内空調ユニット３０の詳細については後述する。

室内凝縮器１３の冷媒出口側には、室内凝縮器１３から流出した冷媒を減圧させる第１減圧手段としての第１電気式膨張弁１５ａが接続されている。この第１電気式膨張弁１５ａは、室内凝縮器１３から流出した冷媒を減圧膨張させる可変絞り機構である。

より具体的には、第１電気式膨張弁１５ａ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ている。なお、第１電気式膨張弁１５ａは、空調制御装置５０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。また、第１電気式膨張弁１５ａは、弁体の絞り開度を全開にすると冷媒減圧作用を発揮することなく単なる冷媒通路として機能する。

第１電気式膨張弁１５ａの冷媒出口側には、水−冷媒熱交換器１４の冷媒側流路１４ａの入口側が接続されている。水−冷媒熱交換器１４は、少なくとも後述する通常の暖房運転モード等に、冷媒側流路１４ａを流れる冷媒と冷却水側流路１４ｂを流れるエンジン４１の冷却水とを熱交換させて、冷却水の有する熱量によって冷媒を加熱する加熱手段として機能する。

従って、本実施形態の加熱手段の外部熱源は、エンジン４１の冷却水となる。なお、冷却水側流路１４ｂを流れる冷却水を循環させる冷却水回路４０の詳細については後述する。

なお、水−冷媒熱交換器１４の具体的構成としては、冷却水側流路１４ｂを形成する外側管の内側に冷媒側流路１４ａを形成する内側管を配置する二重管方式の熱交換器構成を採用できる。もちろん、冷媒側流路１４ａを内側管として、冷却水側流路１４ｂを外側管としてもよい。さらに、冷媒側流路１４ａと冷却水側流路１４ｂとを構成する冷媒配管同士をろう付け接合して熱交換させる構成を採用してもよい。

その他にも、水−冷媒熱交換器１４の具体的構成としては、冷媒側流路１４ａとして冷媒を流通させる蛇行状のチューブあるいは複数本のチューブを採用し、隣合うチューブ間に冷却水側流路１４ｂを形成し、さらに、冷媒と冷却水との熱交換を促進する波状のコルゲートフィンあるいは板状のプレートフィンを設ける熱交換器構成等を採用できる。

水−冷媒熱交換器１４の冷媒側流路１４ａの出口側には、気液分離器１６の入口側が接続されている。この気液分離器１６は、水−冷媒熱交換器１４から流出した冷媒の気液を分離するものである。さらに、気液分離器１６の気相冷媒出口は、圧縮機１１の中間圧ポート１１ｅに接続され、液相冷媒出口は第１三方継手１７ａの一方の冷媒流入口に接続されている。

第１三方継手１７ａは、互いに連通する３つの流入出口を有し、この３つの流入出口のうち２つを冷媒流入口とし、１つを冷媒流出口としたものである。このような三方継手は、各種配管を接合して構成してもよいし、金属ブロックや樹脂ブロックに複数の冷媒通路を設けて構成してもよい。

気液分離器１６の気相冷媒出口から圧縮機１１の中間圧ポート１１ｅに至る冷媒配管には、この冷媒配管を開閉する第１開閉弁１８ａが配置されている。この第１開閉弁１８ａは、空調制御装置５０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磁弁である。

さらに、第１開閉弁１８ａは、気液分離器１６の気相冷媒出口から圧縮機１１の中間圧ポート１１ｅに至る冷媒配管を開閉することによって、ヒートポンプサイクル１０の冷媒流路を切り替える機能を果たす。従って、第１開閉弁１８ａは、上述した三方弁１２とともに、本実施形態の冷媒流路切替手段を構成している。

気液分離器１６の液相冷媒出口から圧縮機１１の第１三方継手１７ａの冷媒流入口に至る冷媒配管には、気液分離器１６にて分離された液相冷媒を減圧させる第２減圧手段としての第２電気式膨張弁１５ｂが配置されている。この第２電気式膨張弁１５ｂの基本的構成は、第１電気式膨張弁１５ａと同様である。

さらに、第２電気式膨張弁１５ｂは、その絞り開度を全閉として、気液分離器１６の液相冷媒出口から圧縮機１１の第１三方継手１７ａの冷媒流入口側へ至る冷媒配管における冷媒の流れを遮断することができる。これにより、第２電気式膨張弁１５ｂは、ヒートポンプサイクル１０の冷媒流路を切り替える機能を果たす。従って、本実施形態の第２電気式膨張弁１５ｂは、冷媒流路切替手段としての機能を兼ね備えている。

第１三方継手１７ａの他方の冷媒流入口は、バイパス通路１９を介して圧縮機１１のバイパスポート１１ｇに接続されている。さらに、バイパス通路１９には、バイパスポート１１ｇ側から第１三方継手１７ａ側へ向かって冷媒が流れることのみを許容する逆止弁１９ａが配置されている。

なお、このバイパス通路１９および逆止弁１９ａは、バイパス通路１９を流通する冷媒に予め定めた所定の圧力損失を生じさせるように構成されている。具体的には、バイパス通路１９の冷媒通路面積、長さ、曲がり形状、および逆止弁１９ａの開弁時の冷媒通路面積等の少なくとも１つが、冷媒に所定の圧力損失を生じさせるように設定されている。

第１三方継手１７ａの冷媒流出口には、内部を流通する冷媒と送風ファン２０ａから送風された外気とを熱交換させる室外熱交換器２０が接続されている。この室外熱交換器２０は、エンジンルーム内に配置されて、暖房運転モードの運転時等には、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、冷房運転モードの運転時等には、高圧冷媒を放熱させる放熱器として機能する熱交換器である。

また、送風ファン２０ａは、空調制御装置５０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）が制御される電動式送風機である。

室外熱交換器２０の出口側には、第２三方継手１７ｂの冷媒流入口が接続されている。この第２三方継手１７ｂの基本的構成は、第１三方継手１７ａと同様である。なお、第２三方継手１７ｂでは、第１三方継手１７ａに対して、３つの流入出口のうち１つを冷媒流入口とし、２つを冷媒流出口としている。

第２三方継手１７ｂの一方の冷媒流出口には、第３電気式膨張弁１５ｃを介して室内蒸発器２１の冷媒入口側が接続されている。室内蒸発器２１は、室内空調ユニット３０のケーシング３１内のうち、室内凝縮器１３よりも空気流れの上流側に配置されて、その内部を流通する冷媒と車室内送風空気とを熱交換させ、車室内送風空気を冷却する冷却用熱交換器である。

また、第３電気式膨張弁１５ｃは、第２三方継手１７ｂの一方の冷媒流出口から流出した冷媒を減圧させる減圧手段であり、その基本的構成は、第１、第２電気式膨張弁１５ａ、１５ｂと同様である。さらに、第３電気式膨張弁１５ｃは、その絞り開度を全閉として、第２三方継手１７ｂの一方の冷媒流出口から室内蒸発器２１の冷媒入口側へ至る冷媒配管における冷媒の流れを遮断することができる。

これにより、第３電気式膨張弁１５ｃは、ヒートポンプサイクル１０の冷媒流路を切り替える機能を果たす。従って、本実施形態の第３電気式膨張弁１５ｃは、冷媒流路切替手段としての機能を兼ね備えている。

第２三方継手１７ｂの他方の冷媒流出口には、第２開閉弁１８ｂを介して第３三方継手１７ｃの一方の冷媒流入口が接続されている。この第３三方継手１７ｃの基本的構成は、第１、第２三方継手１７ａ、１７ｂと同様である。なお、第３三方継手１７ｃでは、第１三方継手１７ａと同様に、３つの流入出口のうち２つを冷媒流入口とし、１つを冷媒流出口としている。

さらに、第２開閉弁１８ｂの基本的構成は、第１開閉弁１８ａと同様である。第２開閉弁１８ｂは、第２三方継手１７ｂの他方の冷媒流出口から第３三方継手１７ｃの一方の冷媒流入口へ至る冷媒配管を開閉することによって、ヒートポンプサイクル１０の冷媒流路を切り替える機能を果たす。

従って、第２開閉弁１８ｂは、上述した三方弁１２、第１開閉弁１８ａ、第２電気式膨張弁１５ｂおよび第３電気式膨張弁１５ｃとともに、本実施形態の冷媒流路切替手段を構成している。

第３三方継手１７ｃの他方の冷媒流入口には、室内蒸発器２１の冷媒出口側が接続され、第３三方継手１７ｃの冷媒流出口には、アキュムレータ２２の冷媒入口側が接続されている。このアキュムレータ２２は、その内部に流入した冷媒の気液を分離して余剰冷媒を蓄える低圧側気液分離器である。アキュムレータ２２の気相冷媒出口には、圧縮機１１の吸入ポート１１ｄ、すなわち第１圧縮機構１１ｂの吸入側が接続されている。

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、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１３、室内蒸発器２１等を収容したものである。

ケーシング３１は、車室内に送風される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（例えば、ポリプロピレン）にて成形されている。ケーシング３１内の車室内送風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。

内外気切替装置３３には、ケーシング３１内に内気を導入させる内気導入口および外気を導入させる外気導入口が形成されている。さらに、内外気切替装置３３の内部には、内気導入口および外気導入口の開口面積を連続的に調整して、内気の風量と外気の風量との風量割合を変化させる内外気切替ドアが配置されている。

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（シロッコファン）を電動モータにて駆動する電動送風機であって、空調制御装置５０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。

送風機３２の空気流れ下流側には、室内蒸発器２１および室内凝縮器１３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。換言すると、室内蒸発器２１は、室内凝縮器１３に対して、車室内送風空気の流れ方向上流側に配置されている。

さらに、室内蒸発器２１の空気流れ下流側であって、かつ、室内凝縮器１３の空気流れ上流側には、室内蒸発器２１通過後の送風空気のうち、室内凝縮器１３を通過させる風量割合を調整するエアミックスドア３４が配置されている。また、室内凝縮器１３の空気流れ下流側には、室内凝縮器１３にて冷媒と熱交換して加熱された送風空気と室内凝縮器１３を迂回して加熱されていない送風空気とを混合させる混合空間３５が設けられている。

ケーシング３１の空気流れ最下流部には、混合空間３５にて混合された空調風を、冷却対象空間である車室内へ吹き出す吹出口が配置されている。具体的には、この吹出口としては、車室内の乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すフェイス吹出口、乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフット吹出口、および、車両前面窓ガラス内側面に向けて空調風を吹き出すデフロスタ吹出口（いずれも図示せず）が設けられている。

従って、エアミックスドア３４が室内凝縮器１３を通過させる風量の割合を調整することによって、混合空間３５にて混合された空調風の温度が調整され、各吹出口から吹き出される空調風の温度が調整される。つまり、エアミックスドア３４は、車室内へ送風される空調風の温度を調整する温度調整手段を構成している。

換言すると、エアミックスドア３４は、利用側熱交換器を構成する室内凝縮器１３において、圧縮機１１（具体的には第２圧縮機構１１ｃ）吐出冷媒と車室内送風空気との熱交換量を調整する熱交換量調整手段としての機能を果たす。なお、エアミックスドア３４は、空調制御装置５０から出力される制御信号によって作動が制御される図示しないサーボモータによって駆動される。

さらに、フェイス吹出口、フット吹出口、およびデフロスタ吹出口の空気流れ上流側には、それぞれ、フェイス吹出口の開口面積を調整するフェイスドア、フット吹出口の開口面積を調整するフットドア、デフロスタ吹出口の開口面積を調整するデフロスタドア（いずれも図示せず）が配置されている。

これらのフェイスドア、フットドア、デフロスタドアは、吹出口モードを切り替える吹出口モード切替手段を構成するものであって、リンク機構等を介して、空調制御装置５０から出力される制御信号によって作動が制御される図示しないサーボモータによって駆動される。

次に、水−冷媒熱交換器１４の冷却水側流路１４ｂを流れる冷却水を循環させる冷却水回路４０について説明する。この冷却水回路４０は、エンジン４１を冷却する冷却水（例えば、エチレングリコール水溶液）を循環させる回路で、冷却水回路４０には第１、第２冷却水ポンプ４２ａ、４２ｂおよびラジエータ４３等が配置されている。

第１冷却水ポンプ４２ａは、水−冷媒熱交換器１４の冷却水側流路１４ｂへ冷却水を圧送する電動式のポンプであり、空調制御装置５０から出力される制御信号によって回転数（流量）が制御される。従って、第１冷却水ポンプ４２ａは、加熱手段としての水−冷媒熱交換器１４へ流入させる冷却水の流量を調整する流量調整手段としての機能を果たす。

つまり、冷却水の温度が充分に上昇している際には、第１冷却水ポンプ４２ａの流量を増加させることで、水−冷媒熱交換器１４における冷媒加熱能力を上昇させることができ、第１冷却水ポンプ４２ａの流量を減少させることで、水−冷媒熱交換器１４における冷媒加熱能力を低下させることができる。さらに、第１冷却水ポンプ４２ａの作動を停止させれば、水−冷媒熱交換器１４に冷媒加熱能力を発揮させないようにすることもできる。

第２冷却水ポンプ４２ｂは、ラジエータ４３へ冷却水を圧送するもので、電動式のポンプあるいはエンジン４１の駆動軸から回転駆動力を得る機械式のポンプ等を採用することができる。ラジエータ４３は、冷却水と室外空気とを熱交換させて冷却水を冷却する放熱用の熱交換器である。つまり、ラジエータ４３は、冷却水がエンジン４１の内部を貫流する際に吸熱したエンジン４１の廃熱を大気に放熱するものである。

従って、本実施形態の冷却水回路４０では、第１、第２冷却水ポンプ４２ａ、４２ｂを作動させることにより、図１等の破線矢印に示すように、第１冷却水ポンプ４２ａ→水−冷媒熱交換器１４の冷却水側流路１４ｂ→エンジン４１→第１冷却水ポンプ４２ａの順に冷却水を循環させることができる。さらに、この冷却水の循環流れに対して並列的に、第２冷却水ポンプ４２ｂ→ラジエータ４３→エンジン４１→第２冷却水ポンプ４２ｂの順に冷却水を循環させることができる。

また、冷却水回路４０には、ラジエータ４３を迂回させて冷却水を循環させるバイパス回路および冷却水の温度が所定値（本実施形態では、９０℃）以下になるとバイパス回路側へ冷却水を流すサーモスタット弁（いずれも図示せず）が配置されている。これにより、エンジン４１自体の温度が低下して、エンジンオイルの粘度増加によるフリクションロスの発生や、排気ガスの温度低下による排気ガス浄化用触媒の作動不良を抑制している。

次に、本実施形態の電気制御部について説明する。空調制御装置５０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１１、１２、１５ａ〜１５ｃ、１８ａ、１８ｂ、３２等の作動を制御する。

また、空調制御装置５０の入力側には、車室内温度を検出する内気センサ、外気温を検出する外気センサ５１、車室内の日射量を検出する日射センサ、室内蒸発器２１の吹出空気温度（蒸発器温度）を検出する蒸発器温度センサ、室外熱交換器２０出口側の冷媒温度を検出する出口冷媒温度センサ５２、エンジン４１から流出した冷却水の温度を検出する冷却水温度センサ、圧縮機１１吐出冷媒温度を検出する吐出冷媒温度センサ等の種々の空調制御用のセンサ群が接続されている。

さらに、空調制御装置５０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空調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空調操作スイッチとしては、車両用空調装置の作動スイッチ、車室内温度を設定する車室内温度設定スイッチ、運転モードの選択スイッチ等が設けられている。

なお、空調制御装置５０は、圧縮機１１の電動モータ、三方弁１２等を制御する制御手段が一体に構成され、これらの作動を制御するものであるが、本実施形態では、空調制御装置５０のうち、冷媒流路切替手段を構成する各種機器１２、１５ｂ、１５ｃ、１８ａ、１８ｂの作動を制御する構成（ハードウェアおよびソフトウェア）が冷媒流路制御手段を構成している。

また、図１〜５では、図示の明確化のため、空調制御装置５０と外気センサ５１との接続関係および空調制御装置５０と出口冷媒温度センサ５２との接続関係のみを図示し、その他のセンサ、および出力側に接続される各種空調制御機器との接続関係等については、図示を省略している。

次に、上記構成における本実施形態の車両用空調装置１の作動を、図１〜５に加え、図６〜１３を用いて説明する。なお、図６は、本実施形態の冷媒流路切替手段の作動状態を示す図表であり、図７は、暖房運転モード時に空調制御装置５０が実行する制御ルーチンのフローチャートであり、図８〜１３は、各運転モードにおけるヒートポンプサイクル１０の冷媒の状態を示すモリエル線図である。

本実施形態の車両用空調装置１では、前述した暖房運転モード、除霜運転モード、冷房運転モードの他に、暖機促進運転モード、除湿運転モード等に切り替えることができる。以下に各運転モードにおける作動を説明する。

（ａ）暖房運転モードおよび除霜運転モード
本実施形態の暖房運転モードでは、通常は外気およびエンジン４１の廃熱の双方を熱源として車室内の暖房を行うことができる。

ところが、エンジン４１の暖機中のように冷却水の温度が低い場合は、エンジン４１の廃熱を熱源として車室内の暖房を行うとエンジン４１の暖機が妨げられてしまう。そこで、エンジン４１の暖機中には、外気のみを熱源として車室内を暖房する空気吸熱式暖房運転モード（以下、暖機時暖房運転モードという）での運転に切り替える。

また、暖房運転モードでの運転中に、冷媒を蒸発させる蒸発器として機能する室外熱交換器２０に着霜が生じてしまうと外気を熱源として車室内の暖房を行うことができない。そこで、室外熱交換器２０に着霜が生じた際には、除霜運転モードでの運転に切り替える。

具体的には、暖房運転モードでの運転は、操作パネルの車両用空調装置１の作動スイッチが投入（ＯＮ）された状態で、選択スイッチによって暖房運転モードが選択されると開始される。暖房運転モードでの運転が開始されると、空調制御装置５０が、図７のフローチャートに示す制御ルーチンを実行する。なお、この制御ルーチンは、空調制御装置５０が実行するメインルーチンのサブルーチンとして実行されるものである。

まず、ステップＳ１では、エンジン４１が暖機中であるか否かを判定する。具体的には、このステップＳ１では、冷却水温度センサによって検出された冷却水の温度が予め定めた基準冷却水温度以下であればエンジン４１が暖機中であると判定する。

ステップＳ１にて、エンジン４１が暖機中であると判定されると、ステップＳ２へ進み、暖機時暖房運転モードが選択されて、ステップＳ６へ進む。また、ステップＳ１にて、エンジン４１が暖機中ではないと判定されると、ステップＳ３へ進み、通常の暖房運転モードが選択される。

さらに、続くステップＳ４では、除霜運転を行う必要があるか否かが判定される。具体的には、ステップＳ４では、室外熱交換器２０出口側冷媒温度が０℃以下であって、かつ、外気温から室外熱交換器２０出口側冷媒温度を減算した温度差が予め定めた基準温度差以上となっていれば除霜運転を行う必要があると判定する。

ステップＳ４にて、除霜運転を行う必要があると判定されると、ステップＳ５へ進み、除霜運転モードが選択される。そしてステップＳ６へ進む。また、ステップＳ４にて、除霜運転を行う必要がないと判定されると、ステップＳ６へ進む。

ステップＳ６では、操作パネルから暖房運転モードの停止信号が出力されているか否かを判定する。そして、ステップＳ６にて、暖房運転モードの停止信号が出力されていると判定されると暖房運転モードの制御が終了する。また、ステップＳ６にて、暖房運転モードの停止信号が出力されていないと判定された場合は、予め定めた制御周期の時間経過を待って、ステップＳ１へ戻る。

次に、通常の暖房運転モード、すなわち外気およびエンジン４１の廃熱の双方を熱源として車室内の暖房を行う暖房運転モードについて説明する。

この通常の暖房運転モードでは、空調制御装置５０が、第１電気式膨張弁１５ａおよび冷媒流路切替手段を構成する三方弁１２、第２、第３電気式膨張弁１５ｂ、１５ｃ、第１、第２開閉弁１８ａ、１８ｂの作動状態を図６に示すように切り替え、さらに、第１冷却水ポンプ４２ａを予め定めた所定流量の冷却水を圧送するように作動させる。

具体的には、三方弁１２を第１圧縮機構１１ｂ吐出側と第２圧縮機構１１ｃ吸入側とを接続する冷媒流路に切り替え、第１、２電気式膨張弁１５ａ、１５ｂを冷媒を減圧する絞り状態とし、第３電気式膨張弁１５ｃを全閉とし、第１、第２開閉弁１８ａ、１８ｂを開く。これにより、ヒートポンプサイクル１０は、図１の実線矢印に示すように冷媒が流れる冷媒流路に切り替えられる。

この冷媒流路構成で、空調制御装置５０が上述の空調制御用のセンサ群の検出信号および操作パネルの操作信号を読み込む。そして、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を算出する。さらに、算出された目標吹出温度ＴＡＯおよびセンサ群の検出信号に基づいて、空調制御装置５０の出力側に接続された各種空調制御機器の作動状態を決定する。

例えば、圧縮機１１の冷媒吐出能力、すなわち圧縮機１１の電動モータに出力される制御信号については、以下のように決定される。まず、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め空調制御装置５０に記憶された制御マップを参照して、室内蒸発器２１の目標蒸発器吹出温度ＴＥＯを決定する。

そして、この目標蒸発器吹出温度ＴＥＯと蒸発器温度センサによって検出された室内蒸発器２１からの吹出空気温度との偏差に基づいて、フィードバック制御手法を用いて室内蒸発器２１からの吹出空気温度が目標蒸発器吹出温度ＴＥＯに近づくように、圧縮機１１の電動モータに出力される制御信号が決定される。

また、エアミックスドア３４のサーボモータへ出力される制御信号については、目標吹出温度ＴＡＯ、室内蒸発器２１からの吹出空気温度および吐出冷媒温度センサによって検出された圧縮機１１吐出冷媒温度等を用いて、車室内へ吹き出される空気の温度が車室内温度設定スイッチによって設定された乗員の所望の温度となるように決定される。

なお、通常の暖房運転モード、暖機時暖房運転モード、および除霜運転モードでは、送風機３２から送風された車室内送風空気の全風量が、室内凝縮器１３を通過するようにエアミックスドア３４の開度を制御してもよい。

そして、上記の如く決定された制御信号等を各種空調制御機器へ出力する。その後、操作パネルによって車両用空調装置の作動停止が要求されるまで、所定の制御周期毎に、上述の検出信号および操作信号の読み込み→目標吹出温度ＴＡＯの算出→各種空調制御機器の作動状態決定→制御電圧および制御信号の出力といった制御ルーチンが繰り返される。なお、このような制御ルーチンの繰り返しは、他の各運転モードにおいても基本的に同様に行われる。

通常の暖房運転モードのヒートポンプサイクル１０では、図８のモリエル線図に示すように、圧縮機１１の吐出ポート１１ｆから吐出された高圧冷媒（図８のａ₈点）が室内凝縮器１３へ流入する。室内凝縮器１３へ流入した冷媒は、送風機３２から送風されて室内蒸発器２１を通過した車室内送風空気と熱交換して放熱する（図８のａ₈点→ｂ₈点）。これにより、車室内送風空気が加熱される。

室内凝縮器１３から流出した高圧冷媒は、第１電気式膨張弁１５ａへ流入して、中間圧冷媒となるまで減圧膨張される（図８のｂ₈点→ｃ₈点）。第１電気式膨張弁１５ａにて減圧膨張された中間圧冷媒は、水−冷媒熱交換器１４の冷媒側流路１４ａへ流入し、冷却水側流路１４ｂを流れる冷却水と熱交換して加熱される（図８のｃ₈点→ｄ₈点）。

水−冷媒熱交換器１４から流出した冷媒は、気液分離器１６にて気液分離される（図８のｄ₈点→ｅ₈点およびｄ₈点→ｆ₈点）。そして、気液分離器１６にて分離された気相冷媒は、第１開閉弁１８ａが開いているので、圧縮機１１の中間圧ポート１１ｅから圧縮機１１の内部へ流入し、圧縮機１１の内部で第１圧縮機構１１ｂ吐出冷媒（図８のａ１₈点）と合流して（図８のａ２₈点）、第２圧縮機構１１ｃへ吸入されていく。

一方、気液分離器１６にて分離された液相冷媒は第２電気式膨張弁１５ｂへ流入して、低圧冷媒となるまで減圧膨張される（図８のｆ₈点→ｇ₈点）。この際、第１、２電気式膨張弁１５ａ、１５ｂの絞り開度は、サイクルの成績係数（ＣＯＰ）を極大値に近づけるために、中間圧冷媒の圧力が高圧冷媒と低圧冷媒の圧力の積の平方根程度になるように調整されていることが望ましい。

そして、第２電気式膨張弁１５ｂにて減圧膨張された低圧冷媒（図８のｇ₈点）は、第１三方継手１７ａを介して、室外熱交換器２０へ流入する。室外熱交換器２０へ流入した低圧冷媒は、外気から吸熱して蒸発する（図８のｇ₈点→ｈ₈点）。

室外熱交換器２０から流出した冷媒は、第３電気式膨張弁１５ｃが全閉となっており、さらに、第２開閉弁１８ｂが開いているので、第２、第３三方継手１７ｂ、１７ｃを介して、アキュムレータ２２へ流入して気液分離される。そして、アキュムレータ２２にて分離された気相冷媒（図８のａ０₈点）が、圧縮機１１の吸入ポート１１ｄから吸入されて再び圧縮される。

以上の如く、通常の暖房運転モードでは、室内凝縮器１３にて圧縮機１１から吐出された冷媒の有する熱量によって車室内送風空気が加熱されて、車室内の暖房を行うことができる。

この際、水−冷媒熱交換器１４にて加熱された冷媒の気液を分離して、分離された液相冷媒については、室外熱交換器２０にて蒸発させることで外気から吸熱させ、分離された気相冷媒については、中間圧ポート１１ｅから圧縮機１１（具体的には、第２圧縮機構１１ｃ）へ吸入させている。

従って、通常の暖房運転モードでは、室外熱交換器２０にて冷媒が外気から吸熱した熱量のみならず、冷却水の有する熱量、すなわちエンジン４１の廃熱を利用して、車室内送風空気を効率的に加熱することができる。

次に、除霜運転モードについて説明する。

この除霜運転モードでは、図６に示すように、空調制御装置５０が三方弁１２を第１圧縮機構１１ｂ吐出側とバイパスポート１１ｇとを接続する冷媒流路に切り替え、第１電気式膨張弁１５ａを冷媒を絞り状態とし、第２、第３電気式膨張弁１５ｂ、１５ｃを全閉とし、第１、第２開閉弁１８ａ、１８ｂを開き、さらに、第１冷却水ポンプ４２ａを予め定めた所定流量の冷却水を圧送するように作動させる。

これにより、ヒートポンプサイクル１０は、図２の実線矢印に示すように冷媒が流れる冷媒流路に切り替えられる。従って、除霜運転モードのヒートポンプサイクル１０では、図９のモリエル線図に示すように、圧縮機１１の吐出ポート１１ｆから吐出された高圧冷媒（図９のａ₉点）が、室内凝縮器１３へ流入して放熱することによって（図９のａ₉点→ｂ₉点）、車室内送風空気が加熱される。

さらに、室内凝縮器１３から流出した冷媒は、通常の暖房運転モードと同様に、第１電気式膨張弁１５ａにて減圧膨張され（図９のｂ₉点→ｃ₉点）、水−冷媒熱交換器１４にて加熱され（図９のｃ₉点→ｄ₉点）、さらに、気液分離器１６にて気液分離される。気液分離器１６にて分離された気相冷媒は、圧縮機１１の中間圧ポート１１ｅから第２圧縮機構１１ｃへ吸入されて（図９のａ２₉点）、再び圧縮される。

この際、三方弁１２が第１圧縮機構１１ｂ吐出側とバイパスポート１１ｇとを接続する冷媒流路に切り替えられているので、中間圧ポート１１ｅから圧縮機１１の内部へ流入した冷媒と第１圧縮機構１１ｂ吐出冷媒が合流することはない。また、気液分離器１６にて分離された液相冷媒は、第２電気式膨張弁１５ｂが全閉となっているので、第１三方継手１７ａ（室外熱交換器２０）側へ流出することはない。

一方、第１圧縮機構１１ｂから吐出された冷媒（図９のａ１₉点）は、バイパスポート１１ｇを介して、バイパス通路１９へ流入する。バイパス通路１９へ流入した冷媒は、バイパス通路１９および逆止弁１９ａを通過する際に減圧され（図９のａ１₉点→ａ３₉点）、第１三方継手１７ａを介して、室外熱交換器２０へ流入する。この際、第１三方継手１７ａへ流入した冷媒は、第２電気式膨張弁１５ｂが全閉となっているので、気液分離器１６側へ流出することはない。

そして、室外熱交換器２０へ流入した冷媒は、室外熱交換器２０にて外気へ放熱する（図９のａ３₉点→ａ０₉点）。この際、冷媒が放熱した熱量によって、室外熱交換器２０に着いた霜が融解されて取り除かれる。室外熱交換器２０から流出した冷媒は、第３電気式膨張弁１５ｃが全閉となっており、かつ、第２開閉弁１８ｂが開いているので、通常の暖房運転モードと同様に、圧縮機１１の吸入ポート１１ｄから吸入されて再び圧縮される。

以上の如く、除霜運転モードでは、第１圧縮機構１１ｂから吐出された冷媒の有する熱量によって、室外熱交換器２０を除霜することができる。さらに、第２圧縮機構１１ｃから吐出された冷媒を室内凝縮器１３へ流入させるので、除霜運転中であっても、水−冷媒熱交換器１４にて冷媒が吸熱した熱量、すなわちエンジン４１の廃熱を利用して車室内の暖房を実現することができる。

次に、暖機時暖房運転モード、すなわち外気のみを熱源として車室内の暖房を行う暖房運転モードについて説明する。

この暖機時暖房運転モードでは、図６に示すように、空調制御装置５０が三方弁１２を第１圧縮機構１１ｂ吐出側と第２圧縮機構１１ｃ吸入側とを接続する冷媒流路に切り替え、第１電気式膨張弁１５ａを全開とし、第２電気式膨張弁１５ｂを絞り状態とし、第３電気式膨張弁１５ｃを全閉とし、第１開閉弁１８ａを閉じ、第２開閉弁１８ｂを開き、さらに、第１冷却水ポンプ４２ａを停止させる。

これにより、ヒートポンプサイクル１０は、図３の実線矢印に示すように冷媒が流れる冷媒流路に切り替えられる。従って、暖機時暖房運転モードのヒートポンプサイクル１０では、図１０のモリエル線図に示すように、圧縮機１１の吐出ポート１１ｆから吐出された高圧冷媒（図１０のａ₁₀点）が、室内凝縮器１３へ流入して放熱することによって（図１０のａ₁₀点→ｂ₁₀点）、車室内送風空気が加熱される。

さらに、室内凝縮器１３から流出した冷媒は、第１電気式膨張弁１５ａが全開状態になっているので減圧膨張されることなく、水−冷媒熱交換器１４へ流入する。水−冷媒熱交換器１４では、第１冷却水ポンプ４２ａが停止しているので、冷媒は加熱されることなく水−冷媒熱交換器１４から流出する。水−冷媒熱交換器１４から流出した冷媒は、気液分離器１６にて気液分離される。

気液分離器１６にて分離された液相冷媒（図１０のｆ₁₀点）は、第２電気式膨張弁１５ｂへ流入して、低圧冷媒となるまで減圧膨張される（図１０のｆ₁₀点→ｇ₁₀点）。なお、気液分離器１６にて分離された気相冷媒は、第１開閉弁１８ａが閉じているので、圧縮機１１の中間圧ポート１１ｅ側へ流出することはない。

第２電気式膨張弁１５ｂにて減圧膨張された低圧冷媒は、通常の暖房運転モードと同様に、第１三方継手１７ａを介して、室外熱交換器２０へ流入し、外気から吸熱して蒸発する（図１０のｇ₁₀点→ｈ₁₀点）。さらに、室外熱交換器２０から流出した冷媒は、第２、第３三方継手１７ｂ、１７ｃを介して、アキュムレータ２２へ流入して気液分離される。

そして、アキュムレータ２２にて分離された気相冷媒（図１０のａ０₁₀点）が、圧縮機１１の吸入ポート１１ｄから第１圧縮機構１１ｂに吸入されて再び圧縮される。第１圧縮機構１１ｂから吐出された冷媒（図１０のａ１₁₀点）は、第１開閉弁１８ａが閉じているので、中間圧ポート１１ｅから流入した冷媒と合流することなく、第２圧縮機構１１ｂへ吸入されて再び圧縮される。

以上の如く、暖機時暖房運転モードでは、室内凝縮器１３にて圧縮機１１から吐出された冷媒の有する熱量によって車室内送風空気を加熱して、車室内の暖房を行うことができる。

この際、流量調整手段である第１冷却水ポンプ４２ａを停止させているので、エンジン４１の暖機中に冷却水の有する熱量が冷媒に吸熱されてしまうことを抑制できる。その結果、車室内の暖房を行うことによって、エンジン４１の暖機が妨げられてしまうことを抑制できる。

（ｂ）暖機促進運転モード
暖機促進運転モードは、車室内の暖房を行うことなくエンジン４１の冷却水を加熱して、エンジン４１の暖機を促進する運転モードである。暖機促進運転モードでの運転は、エンジン４１の作動開始時であって、操作パネルの車両用空調装置１の作動スイッチが投入されていない（ＯＦＦ）状態で、冷却水の温度が基準冷却水温度以下である場合に開始され、冷却水の温度が基準冷却水温度よりも上昇すると停止される。

暖機促進運転モードでは、図６に示すように、空調制御装置５０が暖機時暖房運転モードと同様に、三方弁１２、第１〜第３電気式膨張弁１５ａ〜１５ｂ、第１、第２開閉弁１８ａ、１８ｂを作動させるとともに、第１冷却水ポンプ４２ａを予め定めた所定流量の冷却水を圧送するように作動させる。これにより、ヒートポンプサイクル１０は、図４の実線矢印に示すように冷媒が流れる冷媒流路に切り替えられ、水−冷媒熱交換器１４に冷却水が供給される。

さらに、暖機促進運転モードでは、空調制御装置５０が熱交換量調整手段であるエアミックスドア３４によって室内凝縮器１３の車室内送風空気通路を閉塞させて、送風機３２から送風された車室内送風空気の全風量が室内凝縮器１３を迂回するように、エアミックスドア３４の開度を制御する。

従って、暖機促進運転モードのヒートポンプサイクル１０では、図１１のモリエル線図に示すように、圧縮機１１の吐出ポート１１ｆから吐出された高圧冷媒（図１１のａ₁₁点）が、室内凝縮器１３へ流入しても車室内送風空気に放熱することなく、第１電気式膨張弁１５ａへ流入する。

さらに、第１電気式膨張弁１５ａへ流入した冷媒は、第１電気式膨張弁１５ａが全開となっているので、減圧膨張されることなく、水−冷媒熱交換器１４へ流入する。水−冷媒熱交換器１４では、第１冷却水ポンプ４２ａが作動しているので、圧縮機１１から吐出された高温高圧冷媒が冷却水に放熱する（図１１のａ₁₁点→ｄ₁₁点）。これにより、冷却水が加熱されてエンジン４１の暖機が促進される。

水−冷媒熱交換器１４から流出した冷媒は、気液分離器１６にて気液分離される。そして、気液分離器１６にて分離された液相冷媒（図１１のｆ₁₁点）は、暖機時暖房運転モードと同様に、第２電気式膨張弁１５ｂにて低圧冷媒となるまで減圧膨張され（図１１のｆ₁₁点→ｇ₁₁点）、室外熱交換器２０にて外気から吸熱して蒸発する（図１１のｇ₁₁点→ｈ₁₁点）。

さらに、室外熱交換器２０から流出した冷媒は、第２、第３三方継手１７ｂ、１７ｃを介してアキュムレータ２２へ流入して気液分離される。そして、アキュムレータ２２にて分離された気相冷媒（図１１のａ０₁₁点）が、圧縮機１１の吸入ポート１１ｄから第１圧縮機構１１ｂに吸入されて再び圧縮される。

以上の如く、暖機促進運転モード時には、室内凝縮器１３にて圧縮機１１から吐出された冷媒の有する熱量を車室内送風空気に放熱させることなく、水−冷媒熱交換器１４にて冷却水に放熱させることによって、エンジン４１の暖機を促進することができる。

（ｃ）冷房運転モードおよび除湿運転モード
冷房運転モードでの運転は、操作パネルの車両用空調装置１の作動スイッチが投入（ＯＮ）された状態で、選択スイッチによって冷房運転モードが選択されると開始される。

この冷房運転モードでは、図６に示すように、空調制御装置５０が三方弁１２を第１圧縮機構１１ｂ吐出側と第２圧縮機構１１ｃ吸入側とを接続する冷媒流路に切り替え、第１、第２電気式膨張弁１５ａ、１５ｂを全開とし、第３電気式膨張弁１５ｂを絞り状態とし、第１、第２開閉弁１８ａ、１８ｂを閉じ、さらに、第１冷却水ポンプ４２ａを停止させる。

これにより、ヒートポンプサイクル１０は、図５の実線矢印に示すように冷媒が流れる冷媒流路に切り替えられる。さらに、冷房運転モードでは、暖機促進運転モードと同様に、空調制御装置５０が車室内送風空気の全風量が室内凝縮器１３を迂回するように、エアミックスドア３４の開度を制御する。

従って、冷房運転モードのヒートポンプサイクル１０では、図１２のモリエル線図に示すように、圧縮機１１の吐出ポート１１ｆから吐出された高圧冷媒（図１２のａ₁₂点）は、室内凝縮器１３へ流入しても車室内送風空気に放熱することなく、第１電気式膨張弁１５ａにて減圧膨張されることなく、さらに、水−冷媒熱交換器１４にて加熱されることなく水−冷媒熱交換器１４から流出する。

水−冷媒熱交換器１４から流出した冷媒は、気液分離器１６へ流入する。なお、冷房運転モードでは、室内凝縮器１３および水−冷媒熱交換器１４にて冷媒が放熱することなく、さらに、第１電気式膨張弁１５ａにて冷媒が減圧されることがないので、気液分離器１６へ流入する冷媒は気相冷媒となる。従って、気液分離器１６は、冷媒の気液を分離する機能を果たすことなく、単なる冷媒通路としての機能する。

また、気液分離器１６へ流入した冷媒は、第１開閉弁１８ａが閉じているので、圧縮機１１の中間圧ポート１１ｅ側へ流出することなく、第２電気式膨張弁１５ｂおよび第１三方継手１７ａを介して室外熱交換器２０へ流入する。この際、第２電気式膨張弁１５ｂが全開となっているので、冷媒は減圧膨張されることなく室外熱交換器２０へ流入する。

室外熱交換器２０へ流入した冷媒は、外気と熱交換して放熱して、そのエンタルピを低下させる（図１２のａ₁₂点→ｈ₁₂点）。そして、室外熱交換器２０から流出した冷媒は、第２開閉弁１８ｂが閉じているので、第２三方継手１７ｂを介して第３電気式膨張弁１５ｃへ流入して低圧冷媒となるまで減圧膨張される（図１２のｈ₁₂点→ｉ₁₂点）。

第３電気式膨張弁１５ｃから流出した冷媒は、室内蒸発器２１へ流入して、送風機３２によって送風された車室内送風空気から吸熱して蒸発する（図１２のｉ₁₂点→ｊ₁₂点）。これにより、車室内送風空気が冷却される。室内蒸発器２１から流出した冷媒は、第３三方継手１７ｃを介してアキュムレータ２２へ流入して気液分離される。

そして、アキュムレータ２２にて分離された気相冷媒（図１２のａ０₁₂点）が、圧縮機１１の吸入ポート１１ｄから第１圧縮機構１１ｂに吸入されて再び圧縮される。第１圧縮機構１１ｂから吐出された冷媒（図１２のａ１₁₂点）は、第１開閉弁１８ａが閉じているので、中間圧ポート１１ｅから流入した冷媒と合流することなく、第２圧縮機構１１ｂへ吸入されて再び圧縮される。

以上の如く、冷房運転モード時には、室内蒸発器２１にて低圧冷媒が車室内送風空気から吸熱して蒸発することによって、車室内送風空気が冷却されて車室内の冷房を行うことができる。

次に、除湿運転モードについて説明する。除湿運転モードでは、図６に示すように、空調制御装置５０が冷房運転モードと同様の冷媒流路に切り替えるとともに、第１冷却水ポンプ４２ａを停止させる。従って、除湿運転モードのヒートポンプサイクル１０では、図５の実線矢印に示すように冷媒が流れる冷媒流路に切り替えられる。

さらに、冷房運転モードでは、通常の暖房運転モードと同様に、空調制御装置５０がエアミックスドア３４の開度を制御する。すなわち、車室内へ吹き出される空気の温度が車室内温度設定スイッチによって設定された乗員の所望の温度となるようにエアミックスドア３４の開度が調整される。

従って、除湿運転モードのヒートポンプサイクル１０では、図１３のモリエル線図に示すように、圧縮機１１の吐出ポート１１ｆから吐出された高圧冷媒（図１３のａ₁₃点）が、室内凝縮器１３にて室内送風空気に放熱して（図１３のａ₁₃点→ｂ₁₃点）、第１電気式膨張弁１５ａへ流入する。また、室外熱交換器２０では、室内凝縮器１３にて室内送風空気に放熱した冷媒がさらに放熱する（図１３のｂ₁₃点→ｈ₁₃点）。その他の作動は冷房運転モードと同様である。

以上の如く、除湿運転モードでは、室内蒸発器２１にて低圧冷媒が車室内送風空気から吸熱して蒸発することによって、車室内送風空気が冷却されて除湿される。さらに、除湿された車室内送風空気を室内凝縮器１３にて圧縮機１１から吐出された冷媒の有する熱量によって再加熱することで、乗員の所望の温度まで上昇させて車室内へ吹き出す除湿運転を行うことができる。

本実施形態の車両用空調装置１では、上記の如く、ヒートポンプサイクル１０の冷媒流路を切り替えることによって、種々の運転モードを実現することができる。さらに、除霜運転モードでは、室外熱交換器２０の除霜ができるだけでなく、エンジン４１の廃熱を利用して車室内の暖房を実現することができる。

この際、第２圧縮機構１１ｃから吐出された冷媒を直接、室内凝縮器１３へ流入させるので、従来技術のように不必要に冷媒の圧力損失を増加させることがない。さらに、除霜運転モード時に車室内送風空気を加熱するための専用の熱交換器を設ける必要がないので、簡素な構成で、除霜運転モードにおいて効率的に車室内送風空気を加熱することができる。

（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態に対して、図１４の全体構成図に示すように、室内凝縮器１３から流出した冷媒の流れを分岐する分岐部としての第４三方継手１７ｄを追加し、分岐された一方の冷媒を第１電気式膨張弁１５ａ側へ流出させ、分岐された他方の冷媒を第２電気式膨張弁１５ｂ側へ流出させることで、ヒートポンプサイクル１０のサイクル構成を簡素化した例を説明する。

具体的には、本実施形態では、第１実施形態に対して、水−冷媒熱交換器１４の冷媒側流路１４ａの冷媒出口が圧縮機１１の中間圧ポート１１ｅに直接、接続されており、第４三方継手１７ｄの他方の冷媒出口が第２電気式膨張弁１５ｂの冷媒入口に直接、接続されている。従って、本実施形態のヒートポンプサイクル１０では、気液分離器１６および第１開閉弁１８ａが廃止されている。その他の構成は、第１実施形態と同様である。

なお、図１４に示すヒートポンプサイクル１０の全体構成図では、通常の暖房運転モードにおける冷媒の流れを実線矢印で示している。さらに、図１４では、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付している。このことは、以下の図面においても同様である。

次に、本実施形態の車両用空調装置１の作動を、図１５、１６を用いて説明する。なお、図１５は、本実施形態の冷媒流路切替手段の作動状態を示す図表であり、図１６は、通常の暖房運転モードにおけるヒートポンプサイクル１０の冷媒の状態を示すモリエル線図である。また、図１５に示すように、本実施形態のヒートポンプサイクル１０では、暖機促進運転モードの冷媒流路は設定されていない。

まず、通常の暖房運転モードでは、空調制御装置５０が、第１実施形態と同様に、第１電気式膨張弁１５ａおよび冷媒流路切替手段を構成する三方弁１２、第２、第３電気式膨張弁１５ｂ、１５ｃ、第１、第２開閉弁１８ａ、１８ｂの作動状態を図１５に示すように切り替え、さらに、第１冷却水ポンプ４２ａを予め定めた所定流量の冷却水を圧送するように作動させる。

従って、通常の暖房運転モードのヒートポンプサイクル１０では、図１６のモリエル線図に示すように、第１実施形態と同様に、圧縮機１１の吐出ポート１１ｆから吐出された高圧冷媒（図１６のａ₁₆点）が室内凝縮器１３にて放熱して（図１６のａ₁₆点→ｂ₁₆点）、第４三方継手１７ｄへ流入する。

第４三方継手１７ｄにて分岐された一方の冷媒は、第１電気式膨張弁１５ａへ流入して、中間圧冷媒となるまで減圧膨張され（図１６のｂ₁₆→ｃ₁₆点）、水−冷媒熱交換器１４にて加熱され、そのエンタルピを上昇させる（図１６のｃ₁₆点→ｄ₁₆点）。水−冷媒熱交換器１４にて加熱された冷媒は、圧縮機１１の中間圧ポート１１ｅへ流入する。

この際、第１電気式膨張弁１５ａの絞り開度は、中間圧ポート１１ｅへ流入する冷媒が予め定めた所定過熱度となるように調整されることが望ましい。従って、ヒートポンプサイクル１０に、中間圧ポート１１ｅへ流入する冷媒の過熱度を検出する過熱度検出手段を追加してもよい。

そして、圧縮機１１の中間圧ポート１１ｅへ流入した冷媒は、圧縮機１１の内部で第１圧縮機構１１ｂ吐出冷媒（図１６のａ１₁₆点）と合流して（図１６のａ２₁₆点）、第２圧縮機構１１ｃへ吸入されていく。

一方、第４三方継手１７ｄにて分岐された他方の冷媒は、第２電気式膨張弁１５ｂへ流入して、低圧冷媒となるまで減圧膨張され（図１６のｂ₁₆→ｇ₉点）、室外熱交換器２０にて外気から吸熱して蒸発する（図１６のｇ₁₆点→ｈ₁₆点）。

室外熱交換器２０から流出した冷媒は、第１実施形態と同様に、第３三方継手１７ｃおよびアキュムレータ２２を介して、圧縮機１１の吸入ポート１１ｄから吸入されて（図１６のａ０₁₆点）、再び圧縮される。従って、本実施形態の通常の暖房運転モードでは、第１実施形態と同様に、室内凝縮器１３にて圧縮機１１から吐出された冷媒の有する熱量によって車室内送風空気が加熱されて車室内の暖房を行うことができる。

この際、室内凝縮器１３から流出した冷媒の流れを第４三方継手１７ｄにて分岐して、分岐された一方の冷媒については、水−冷媒熱交換器１４にて加熱した後に中間圧ポート１１ｅから圧縮機１１（具体的には、第２圧縮機構１１ｃ）へ吸入させ、他方の冷媒については、室外熱交換器２０にて蒸発させることで外気から吸熱させている。

従って、本実施形態の通常の暖房運転モードでは、第１実施形態と同様に、室外熱交換器２０にて冷媒が外気から吸熱した熱量のみならず、冷却水の有する熱量、すなわちエンジン４１の廃熱を利用して、車室内送風空気を効率的に加熱することができる。

次に、除霜運転モードでは、空調制御装置５０が、図１５に示すように、各種制御機器１２、１５ａ〜１５ｃ、１８ｂの作動状態を第１実施形態と同様の状態に切り替え、さらに、第１冷却水ポンプ４２ａを予め定めた所定流量の冷却水を圧送するように作動させる。これにより、第１実施形態と同様のサイクルを構成して、同様に作動させることができる。

次に、暖機時暖房運転モードでは、空調制御装置５０が、図１５に示すように、第１電気式膨張弁１５ａを全閉状態とし、その他の各種制御機器の作動状態を第１実施形態と同様の状態に切り替えるとともに、第１冷却水ポンプ４２ａを停止させる。これにより、第１実施形態と同様のサイクルを構成して、同様に作動させることができる。

次に、冷房運転モードおよび除湿運転モードでは、空調制御装置５０が、図１５に示すように、第１電気式膨張弁１５ａを全閉状態とし、その他の各種制御機器の作動状態を第１実施形態と同様の状態に切り替えるとともに、第１冷却水ポンプ４２ａを停止させる。これにより、第１実施形態と同様のサイクルを構成して、同様に作動させることができる。

上記の如く、本実施形態の車両用空調装置１においても、第１実施形態と同様に、ヒートポンプサイクル１０の冷媒流路を切り替えることによって、種々の運転モードを実現することができる。さらに、本実施形態のヒートポンプサイクル１０によれば、より一層、簡素な構成で、除霜運転モードにおいても効率的に車室内送風空気を加熱することができる。

（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。

（１）上述の実施形態では、各種運転モードに切替可能なヒートポンプサイクル１０を車両用空調装置に適用した例を説明したが、本発明のヒートポンプサイクル１０は、少なくとも通常の暖房運転モードおよび除霜運転モードの切り替えが可能に構成されていれば、簡素な構成で、除霜運転モードにおいて効率的に熱交換対象流体を加熱できるという効果を得ることができる。

（２）上述の実施形態では、本発明のヒートポンプサイクル１０をハイブリッド車両の車両用空調装置に適用した例を説明したが、もちろん、その他の車両用空調装置に適用してもよい。例えば、エンジンからの廃熱の少ないディーゼル車両等に適用して有効である。さらに、本発明の適用は車両用に限定されることなく、例えば、据置型空調装置、冷温保存庫、自動販売機用冷却加熱装置等に適用してもよい。

（３）上述の実施形態では、外部熱源としてエンジン４１の冷却水を採用した例を説明したが、外部熱源はこれに限定されない。例えば、ヒートポンプサイクル１０を車両用空調装置に適用する場合には、外部熱源としてエンジン４１から排出される排気ガスを採用してもよいし、車両に搭載されたインバータ、電動モータ等電気機器を冷却する冷却水を採用してもよい。従って、本発明は電気自動車用の冷凍サイクル装置として適用することもできる。

（４）上述の実施形態では、圧縮機１１として、第１、第２圧縮機構１１ｂ、１１ｃを共通する電動モータにて駆動する二段昇圧式の電動圧縮機を採用した例を説明したが、圧縮機の形式はこれに限定されない。もちろん、２つの固定容量型の第１、第２圧縮機構１１ｂ、１１ｃを、異なる電動モータにて駆動する二段昇圧式の電動圧縮機を採用してもよい。

さらに、第１、第２圧縮機構１１ｂ、１１ｃは同一のハウジング１１ａに収容されている必要はなく、２つの異なる圧縮機を直列的に配置してもよい。もちろん、三方弁１２にも、圧縮機のハウジングの外部に配置されていてもよい。

（５）上述の実施形態では、三方弁１２、第２、第３電気式膨張弁１５ｂ、１５ｃ、第１、第２開閉弁１８ａ、１８ｂによって、冷媒流路切替手段を構成した例を説明したが、冷媒流路切替手段はこれに限定されない。

例えば、第１実施形態において、第３三方継手１７ｃを廃止して、通常の暖房運転モード等では、室外熱交換器２０の出口側とアキュムレータ２２の入口側とを接続する冷媒流路に切り替え、冷房運転モードでは、室外熱交換器２０の出口側と第３電気式膨張弁１５ｃとを接続する冷媒流路に切り替える電気式の三方弁を採用してもよい。

また、上述の実施形態では、全閉機能を有する第２、第３電気式膨張弁１５ｂ、１５ｃを採用することで、第２、第３電気式膨張弁１５ｂ、１５ｃが冷媒流路切替手段としての機能を兼ね備える例を説明したが、もちろん、第２、第３電気式膨張弁１５ｂ、１５ｃとして全閉機能を有していない電気式膨張弁を採用し、第１、第２電気式膨張弁１５ａ、１５ｂの上流側あるいは下流側に開閉弁を配置してもよい。この場合は、開閉弁が冷媒流路切替手段を構成することになる。

（６）上述の実施形態では、冷房運転モードおよび除湿運転モード時に高圧冷媒を低圧冷媒となるまで減圧膨張させる冷房運転モード用の減圧手段として、第３電気式膨張弁１５ｃを採用した例を説明したが、冷房運転モード用の減圧手段はこれに限定されない。例えば、温度式膨張弁を採用してもよい。

温度式膨張弁としては、室内蒸発器２１出口側の冷媒通路に配置された感温部を有し、冷房運転モード時に室内蒸発器２１出口側冷媒の温度と圧力とに基づいて室内蒸発器２１出口側冷媒の過熱度を検知し、室内蒸発器２１出口側冷媒の過熱度が予め設定された所定値となるように機械的機構により弁開度（冷媒流量）を調整するものを採用できる。

また、冷房運転モード用の減圧手段として、冷媒を減圧する冷媒減圧手段としての機能を果たすとともに、高速で噴出する冷媒流の吸引作用によって冷媒の循環を行う冷媒循環手段としての機能を果たすエジェクタを採用してもよい。

具体的には、エジェクタは、冷媒を減圧させるノズル部、並びに、ノズル部から噴射される高速度の噴射冷媒の流れによって冷媒を吸引する冷媒吸引口および噴射冷媒と吸引冷媒との混合冷媒の冷媒通路面積を徐々に拡大して混合冷媒の運動エネルギを圧力エネルギに変換するディフューザ部が形成されたボデー部を有して構成されるものである。

このノズル部としては、絞り通路面積が固定された固定ノズル部を採用してもよいし、冷媒通路面積を変更可能に構成された可変ノズル部を採用してもよい。可変ノズル部は、ノズル部の内部に配置されてノズル部の冷媒通路面積を調整するニードル弁、このニードル弁をノズル部の軸方向に変位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を有して構成されるものである。

そして、第１実施形態のヒートポンプサイクル１０の冷房運転モード用の減圧手段としてエジェクタ１５１を適用する場合の一例として、図１７の全体構成図に示すように、第３三方継手１７ｃとエジェクタ１５１の冷媒流入口との間に冷媒の流れを分岐する分岐部１５２を配置し、分岐された一方の冷媒をエジェクタ１５１へ流入させる。さらに、エジェクタ１５１の冷媒流出口に室内蒸発器２１を接続する。

一方、分岐された他方の冷媒については、固定絞り等の減圧手段１５３を介して第２室内蒸発器２１ａへ流入させ、第２室内蒸発器２１ａの冷媒出口をエジェクタ１５１の冷媒吸引口に接続すればよい。また、室内空調ユニット３０においては、室内蒸発器２１を第２室内蒸発器２１ａの空気流れ上流側に配置すればよい。なお、図１７では、冷房運転モード時の冷媒の流れを示している。

これにより、冷房運転モード時に、エジェクタ１５１のディフューザ部における昇圧作用によって、室内蒸発器２１の冷媒蒸発温度を第２室内蒸発器２１ａの冷媒蒸発温度よりも上昇させることができる。従って、室内蒸発器２１および第２室内蒸発器２１ａの冷媒蒸発温度と車室内送風空気との温度差を確保して、車室内送風空気を効率的に冷却することができる。

さらに、ディフューザ部における昇圧作用により圧縮機１１の吸入圧を上昇させて、圧縮機１１の駆動動力を低減できるので、冷房運転モードおよび除湿運転モードにおけるＣＯＰを向上させることができる。もちろん、第２実施形態のヒートポンプサイクル１０の冷房用減圧手段として、エジェクタを採用してもよい。

（７）上述の実施形態では、水−冷媒熱交換器１４へ流入させる冷却水の流量を調整する流量調整手段として第１冷却水ポンプ４２ａを採用した例を説明したが、流量調整手段はこれに限定されない。例えば、水−冷媒熱交換器１４の冷却水側流路１４ｂへ流入する冷却水流量を調整する流量調整弁等を採用してもよい。

（８）上述の実施形態では、室内凝縮器１３における第２圧縮機構１１ｃ吐出冷媒と車室内送風空気との熱交換量を調整する熱交換量調整手段としてエアミックスドア３４を採用した例を説明したが、熱交換量調整手段はこれに限定されない。例えば、室内凝縮器１３の熱交換コア面の空気通路面積を変化させるスライド式のドア等を採用してもよい。

（９）上述の実施形態では、冷媒として通常のフロン系冷媒を採用した例を説明したが、冷媒の種類はこれに限定されない。二酸化炭素等の自然冷媒や炭化水素系冷媒等を採用してもよい。さらに、ヒートポンプサイクル１０が、圧縮機１１吐出冷媒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てもよい。

１１ｂ 第１圧縮機構
１１ｃ 第２圧縮機構
１２ 三方弁
１３ 室内凝縮器
１７ａ〜１７ｄ 第１〜第４三方継手
１４ 水−冷媒熱交換器
１５ａ〜１５ｃ 第１〜第３電気式膨張弁
１６ 気液分離器
１８ａ、１８ｂ 第１、第２開閉弁
２０ 室外熱交換器
２１ 室内蒸発器
３４ エアミックスドア
４１ エンジン
４２ａ 第１冷却水ポンプ４２ａ

Claims (5)

1. 冷媒を圧縮して吐出する第１、第２圧縮機構（１１ｂ、１１ｃ）と、
   前記第２圧縮機構（１１ｃ）から吐出された冷媒と熱交換対象流体とを熱交換させる利用側熱交換器（１３）と、
   前記利用側熱交換器（１３）から流出した冷媒を減圧させる第１減圧手段（１５ａ）と、
   外部熱源の有する熱量によって前記第１減圧手段（１５ａ）にて減圧された冷媒を加熱する加熱手段（１４）と、
   前記加熱手段（１４）から流出した冷媒の気液を分離して、分離された気相冷媒を前記第２圧縮機構（１１ｃ）吸入側へ流出させる気液分離器（１６）と、
   前記気液分離器（１６）にて分離された液相冷媒を減圧させる第２減圧手段（１５ｂ）と、
   冷媒と外気とを熱交換させて前記第１圧縮機構（１１ｂ）吸入側へ流出させる室外熱交換器（２０）と、
   前記熱交換対象流体を加熱する加熱運転モードの冷媒流路、および、前記室外熱交換器（２０）に着いた霜を融解させる除霜運転モードの冷媒流路を切り替える冷媒流路切替手段（１２…１８ａ）を備え、
   前記冷媒流路切替手段（１２…１８ａ）は、
   前記加熱運転モード時に、前記第１圧縮機構（１１ｂ）から吐出された冷媒を前記第２圧縮機構（１１ｃ）へ吸入させるとともに、前記第２減圧手段（１５ｂ）にて減圧された冷媒を前記室外熱交換器（２０）へ流入させる冷媒流路に切り替え、
   前記除霜運転モード時に、前記第１圧縮機構（１１ｂ）から吐出された冷媒を前記室外熱交換器（２０）へ流入させる冷媒流路に切り替えることを特徴とするヒートポンプサイクル。
2. 前記冷媒流路切替手段は、前記第１圧縮機構（１１ｂ）吐出側と前記第２圧縮機構（１１ｃ）吸入側とを接続する冷媒流路および前記第１圧縮機構（１１ｂ）吐出側と前記室外熱交換器（２０）入口側とを接続する冷媒流路を切り替える三方弁（１２）を含んで構成され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。
3. 車両用空調装置に適用されるヒートポンプサイクルであって、
   前記熱交換対象流体は、車室内に送風される車室内送風空気であり、
   前記外部熱源は、車両走行用の駆動力を出力する内燃機関（４１）を冷却する冷却水であることを特徴とする請求項１または２に記載のヒートポンプサイクル。
4. さらに、前記加熱手段（１４）へ流入させる前記冷却水の流量を調整する流量調整手段（４２ａ）を備え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。
5. さらに、前記利用側熱交換器（１３）における前記第２圧縮機構（１１ｃ）吐出冷媒と前記熱交換対象流体との熱交換量を調整する熱交換量調整手段（３４）を備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のヒートポンプサイクル。

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