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JP2000161809A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

冷凍サイクル装置

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JP2000161809A
JP2000161809A JP11076563A JP7656399A JP2000161809A JP 2000161809 A JP2000161809 A JP 2000161809A JP 11076563 A JP11076563 A JP 11076563A JP 7656399 A JP7656399 A JP 7656399A JP 2000161809 A JP2000161809 A JP 2000161809A
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pressure
air
heat exchanger
condenser
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誠司 伊藤
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邦夫 入谷
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Denso Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧縮機へのガスインジェクションによる暖房
能力の向上と、圧縮機へのオイル戻り性の向上とを両立
させる。 【解決手段】 少なくとも暖房モード時に冷媒を凝縮さ
せて空気を加熱する室内凝縮器１２を有し、この室内凝
縮器１２通過後の高圧冷媒の一部をバイパスさせて第１
減圧装置２６により中間圧に減圧し、室内凝縮器１２通
過後の残余の高圧冷媒と第１減圧装置２６通過後の中間
圧冷媒とを冷媒−冷媒熱交換器２３により熱交換させ、
この熱交換によりガス化した中間圧ガス冷媒を圧縮機２
２にガスインジェクションする。冷媒−冷媒熱交換器２
３通過後の高圧冷媒は第２減圧装置２７→室外熱交換器
２４→アキュームレータ２５→圧縮機２２に吸入させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスインジェクシ
ョンにより暖房能力の向上を図るヒートポンプ式の冷凍
サイクル装置に関し、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。しかし、冬季の寒冷地使用のごとく外
気温が−１０°Ｃ以下に低下するような使用環境では、
ヒートポンプサイクルにおいて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。
【０００３】そこで、本出願人では、特開平９−３９５
５０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ことにより、暖房時での圧
縮機の圧縮仕事量を増大させて、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。
【０００４】この従来装置では、室内空調ユニットの空
気通路の上流側に冷凍サイクルの蒸発器を、また、その
下流側に冷凍サイクルの凝縮器を配置して、除湿運転を
実施することにより、車両窓ガラスの曇り止めを行うよ
うにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来装
置では、暖房時に、気液分離器で分離された中間圧ガス
冷媒を温度式膨張弁により低圧まで減圧し、この低圧冷
媒を室外熱交換器で蒸発させ、圧縮機への吸入冷媒の過
熱度を温度式膨張弁により調整しているが、中間期での
暖房低負荷時には、圧縮機回転数の低下により室外熱交
換器を流れる冷媒の流量（流速）が低下して室外熱交換
器に冷媒中のオイルが溜まりやすくなる。その結果、圧
縮機へのオイル戻りが悪化する恐れがあった。
【０００６】また、上記の従来装置では、圧縮機の吐出
側に配置した四方弁により冷房時では圧縮機の吐出ガス
を室外熱交換器に流入させ、また、暖房時には圧縮機の
吐出ガスを室内凝縮器に流入させるように冷媒の流れ方
向を切り替えているので、サイクルの冷媒配管構成が煩
雑になり、部品点数が増加する。本発明は上記点に鑑み
て、第１には、圧縮機へのガスインジェクションによる
暖房能力の向上と、圧縮機へのオイル戻り性の向上とを
両立させることを目的とする。
【０００７】また、本発明は第２には、圧縮機へのガス
インジェクションによる暖房能力の向上と、サイクルの
冷媒通路構成の簡略化とを両立させることを目的とす
る。
【０００８】
【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記載の発明では、空調通路（２）内に、圧
縮機（２２）の吐出ポート（２２ａ）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凝縮器（１２）
を設置するとともに、空調通路（２）内で、凝縮器（１
２）の上流側に、冷凍サイクル低圧側の気液２相冷媒が
流入して空気を冷却する蒸発器（１１）を設置し、暖房
モード時に凝縮器（１２）通過後の高圧冷媒の一部をバ
イパスさせるとともに、この一部の高圧冷媒を第１減圧
装置（２６）により中間圧に減圧し、凝縮器（１２）通
過後の残余の高圧冷媒と第１減圧装置（２６）通過後の
中間圧冷媒とを冷媒−冷媒熱交換器（２３）により熱交
換させ、この冷媒−冷媒熱交換器（２３）にて冷却され
た高圧冷媒を暖房モード時に第２減圧装置（２７）によ
り低圧まで減圧し、この第２減圧装置（２７）通過後の
低圧冷媒を室外熱交換器（２４）にて外気と熱交換させ
る。
【０００９】暖房モード時に室外熱交換器（２４）を通
過した低圧冷媒の気液を分離し、また冷房モード時には
蒸発器（１１）を通過した低圧冷媒の気液を分離するア
キュームレータ（２５）を備え、このアキュームレータ
（２５）からオイルが溶け込んだ液冷媒と低圧ガス冷媒
とを圧縮機（２２）の吸入ポート（２２ｂ）に向けて流
出させるようにし、さらに冷媒−冷媒熱交換器（２３）
における熱交換によりガス化した中間圧ガス冷媒を暖房
モード時に圧縮機（２２）のガスインジェクションポー
ト（２２ｃ）に導入することを特徴としている。
【００１０】これによると、空調通路（２）内の凝縮器
（１２）の放熱作用により暖房機能を、また、空調通路
（２）内の蒸発器（１１）の冷却作用により冷房機能
を、さらに、上流側の蒸発器（１１）の冷却除湿した空
気を下流側の凝縮器（１２）により再加熱することによ
り除湿暖房機能を発揮できる。そして、冷媒−冷媒熱交
換器（２３）における熱交換によりガス化した中間圧ガ
ス冷媒を用いて、圧縮機（２２）へのガスインジェクシ
ョンを実施することにより暖房時での圧縮機（２２）の
圧縮仕事量を増大させて、暖房能力を増大できる。
【００１１】しかも、冷媒−冷媒熱交換器（２３）を用
いたガスインジェクションであるため、従来技術のよう
に中間圧冷媒の気液を分離する気液分離器が不要とな
り、圧縮機（２２）吸入側に配置したアキュームレータ
（２５）から圧縮機（２２）の吸入ポート（２２ｂ）に
サイクル低圧冷媒を送り込むことができ、そして、アキ
ュームレータ（２５）によりオイルが溶け込んだ液冷媒
を低圧ガス冷媒に確実に混入させることができる。
【００１２】その結果、圧縮機回転数の低下により室外
熱交換器（２４）を流れる冷媒の流量（流速）が低下し
て室外熱交換器（２４）に冷媒中のオイルが溜まりやす
い暖房低負荷時においても、圧縮機（２２）へのオイル
戻り性を良好に確保でき、圧縮機（２２）の耐久性向上
に貢献できる。よって、請求項１記載の発明によれば、
暖房、冷房、除湿の各機能を発揮できる冷凍サイクル装
置において、圧縮機（２２）へのガスインジェクション
による暖房能力の向上と、圧縮機（２２）へのオイル戻
り性の向上とを両立できる。
【００１３】次に、請求項２記載の発明は、上記請求項
１記載の発明と基本的に同一の特徴を有するものであっ
て、これに加え、暖房モード、冷房モードおよび除湿モ
ードでの冷媒循環経路を限定しているものである。すな
わち、請求項２記載の発明では、空調通路（２）内に、
圧縮機（２２）の吐出ポート（２２ａ）から吐出された
高圧のガス冷媒が流入する凝縮器（１２）を設置すると
ともに、空調通路（２）内で凝縮器（１２）の側方に、
凝縮器（１２）をバイパスして空気を流すバイパス通路
（１２ａ）を形成し、空調通路（２）内に、凝縮器（１
２）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（１６、１７）を設置し、ま
た、空調通路（２）内で凝縮器（１２）の上流側に蒸発
器（１１）を設置し、凝縮器（１２）通過後の高圧冷媒
の一部をバイパスさせ、この一部の高圧冷媒を第１減圧
装置（２６）により中間圧に減圧し、凝縮器（１２）通
過後の残余の高圧冷媒と第１減圧装置（２６）通過後の
中間圧冷媒とを冷媒−冷媒熱交換器（２３）により熱交
換させるようにする。
【００１４】さらに、この冷媒−冷媒熱交換器（２３）
にて冷却された高圧冷媒を減圧する第２減圧装置（２
７）と、空調通路（２）の外部に設置され、外気と熱交
換をする室外熱交換器（２４）と、蒸発器（１１）の冷
媒流れ入口側に設置された第３減圧装置（２９）と、冷
凍サイクル低圧側の冷媒の気液を分離して、オイルが溶
け込んだ液冷媒と低圧ガス冷媒とを前記吸入ポート（２
２ｂ）に向けて流出させるアキュームレータ（２５）と
を備える。
【００１５】そして、暖房モード時には、ドア手段
（１６、１７）によりバイパス通路（１２ａ）への空気
流れを遮断して凝縮器（１２）を空気が通過するように
し、圧縮機（２２）の吐出ポート（２２ａ）→凝縮器
（１２）→冷媒−冷媒熱交換器（２３）→第２減圧装置
（２７）→室外熱交換器（２４）→アキュームレータ
（２５）→圧縮機（２２）の吸入ポート（２２ｂ）の経
路で冷媒が循環するとともに、圧縮機（２２）の吐出ポ
ート（２２ａ）→凝縮器（１２）→第１減圧装置（２
６）→冷媒−冷媒熱交換器（２３）→圧縮機（２２）の
ガスインジェクションポート（２２ｃ）の経路で冷媒が
循環し、 冷房モード時には、ドア手段（１６、１７）により凝
縮器（１２）への空気流れを遮断してバイパス通路（１
２ａ）を空気が通過するようにし、圧縮機（２２）の吐
出ポート（２２ａ）→凝縮器（１２）→冷媒−冷媒熱交
換器（２３）を包含する冷媒通路部→室外熱交換器（２
４）→第３減圧装置（２９）→蒸発器（１１）→アキュ
ームレータ（２５）→圧縮機（２２）の吸入ポート（２
２ｂ）の経路で冷媒が循環し、 除湿モード時には、ドア手段（１６、１７）によりバ
イパス通路（１２ａ）への空気流れを遮断して凝縮器
（１２）を空気が通過するようにし、圧縮機（２２）の
吐出ポート（２２ａ）→凝縮器（１２）→冷媒−冷媒熱
交換器（２３）→第２減圧装置（２７）→室外熱交換器
（２４）→第３減圧装置（２９）→蒸発器（１１）→ア
キュームレータ（２５）→圧縮機（２２）の吸入ポート
（２２ｂ）の経路で冷媒が循環することを特徴としてい
る。
【００１６】これによると、上記、、の冷媒循環
経路により、暖房、冷房、除湿の各機能を良好に発揮で
きるとともに、冷房モード時には、ドア手段（１６、１
７）により凝縮器（１２）への空気流れを遮断してバイ
パス通路（１２ａ）を空気が通過するようにしているた
め、凝縮器（１２）は高圧冷媒が流れる冷媒通路の一部
としての役割を果たすことになる。
【００１７】そのため、請求項２記載の発明では、暖
房、冷房、除湿の全モードを通じて、凝縮器（１２）に
冷媒が流れたままとなり、圧縮機（２２）の吐出ガス冷
媒を常に凝縮器（１２）を通して室外熱交換器（２４）
へ向かう一方向に流すことができる。その結果、冷媒流
れ方向逆転のための四方弁の廃止、あるいは、冷媒流れ
経路切替用の逆止弁、電磁弁等の弁装置の数を低減する
ことが可能となり、冷媒配管構成の簡素化により製品コ
ストを低減できる。
【００１８】特に、請求項３記載の発明では、請求項２
において、除湿モード時に、空調通路（２）の吹出口
（８、９、１０）からの吹出空気温度を高くしたい第１
除湿モード（Ｄ1 ）と、吹出口（８、９、１０）からの
吹出空気温度を低くしたい第２除湿モード（Ｄ2 ）とを
設定し、第１除湿モード（Ｄ1 ）の設定時には、室外熱
交換器（２４）が外気より吸熱して冷媒を蒸発させる吸
熱側となるように第２減圧装置（２７）の開度を調整
し、第２除湿モード（Ｄ2 ）の設定時には、室外熱交換
器（２４）が外気へ放熱して冷媒を凝縮させる放熱側と
なるように第２減圧装置（２７）の開度を調整すること
を特徴としている。
【００１９】これによると、第２減圧装置（２７）の開
度調整により、室外熱交換器（２４）に対して冷媒蒸発
器としての吸熱作用と冷媒凝縮器としての放熱作用とを
切替させることができる。そのため、この吸熱作用と放
熱作用との切替により、室内凝縮器（１２）からの放熱
量を調整して、除湿モードでの室内吹出空気温度を良好
に調整できる。
【００２０】また、請求項４記載の発明では、請求項２
または３において、暖房モード時に、空調通路（２）の
吹出口（８、９、１０）からの吹出空気温度を高くした
い第１暖房モード（Ｈ1 ）と、吹出口（８、９、１０）
からの吹出空気温度を低くしたい第２暖房モード
（Ｈ2 ）とを設定し、第１暖房モード（Ｈ1 ）の設定時
には前記の経路で冷媒を循環し、第２暖房モード（Ｈ
2 ）の設定時には、凝縮器（１２）通過後の高圧冷媒の
一部が第１減圧装置（２６）側へバイパスして流れるの
を停止させ、圧縮機（２２）のガスインジェクションポ
ート（２２ｃ）への中間圧ガス冷媒の導入を停止するこ
とを特徴としている。
【００２１】これによると、暖房モード時に、圧縮機
（２２）へのガスインジェクションの有無を切替えて、
室内凝縮器（１２）からの放熱量を調整して、暖房モー
ドでの室内吹出空気温度を良好に調整できる。また、請
求項５記載の発明では、請求項２ないし４のいずれか１
つにおいて、冷媒−冷媒熱交換器（２３）を包含する冷
媒通路部に、冷媒−冷媒熱交換器（２３）および第２減
圧装置（２７）をバイパスして、凝縮器（１２）の出口
側を室外熱交換器（２４）の入口側に直接接続する第１
バイパス通路（６０）を備えるとともに、第１バイパス
通路（６０）に第１電気的開閉手段（２８ｂ）を配置
し、冷房モード時に第１電気的開閉手段（２８ｂ）を開
くようにしたことを特徴としている。
【００２２】これによると、冷房モード時に冷媒−冷媒
熱交換器（２３）をバイパスして凝縮器（１２）の出口
側冷媒を室外熱交換器（２４）の入口側に直接流入させ
ることができる。そのため、冷房モード時に冷媒−冷媒
熱交換器（２３）による圧力損失を解消でき、冷房モー
ド時のサイクル効率を向上できる。また、請求項６記載
の発明では請求項１ないし５のいずれか１つにおいて、
ガススインジェクションポート（２２ｃ）の上流側をア
キュームレータ（２５）の入口側に直接接続する第２バ
イパス通路（６３）を備えるとともに、第２バイパス通
路（６３）に第２電気的開閉手段（２８ｄ）を配置し、
暖房モードの起動時に、第２電気的開閉手段（２８ｄ）
を開くようにしたことを特徴としている。
【００２３】これによると、暖房モードの起動時にガス
スインジェクションポート（２２ｃ）の上流側通路に寝
込んだ液冷媒を第２バイパス通路（６３）からアキュー
ムレータ（２５）に流入させることができるので、圧縮
機（２２）への液戻りを良好に回避できる。また、請求
項７記載の発明では、圧縮機（２２）のガスインジェク
ションポート（２２ｃ）に導入される中間圧ガス冷媒の
過熱度を制御するように第１減圧装置（２６）を構成し
ている。従って、サイクルの負荷変動にかかわらず、常
に適切な過熱度のガス冷媒を圧縮機（２２）にガスイン
ジェクションすることができる。
【００２４】また、請求項８記載の発明のように、第１
減圧装置（２６）を、電気的に開度が調整される電気式
膨張弁により構成すれば、高圧冷媒の一部が第１減圧装
置（２６）側へバイパスして流れるのを停止させる役割
を、他の弁手段によることなく、第１減圧装置（２６）
自身で達成できる。なお、第１減圧装置（２６）は、請
求項９に記載のように温度式膨張弁により構成し、この
温度式膨張弁に、冷媒流れを断続する第３電気的開閉手
段（２８ｃ）を組み合わせるようにしてもよい。
【００２５】また、請求項１０記載の発明では、冷媒−
冷媒熱交換器（２３）にて冷却される高圧冷媒の過冷却
度を制御するように第２減圧装置（２７）を構成してい
る。従って、サイクルの負荷変動にかかわらず、高圧冷
媒の過冷却度を常に適切な値に制御することができ、サ
イクル効率の向上のために有利である。第２減圧装置
（２７）は、請求項１１記載のように電気的に開度が調
整される電気式膨張弁により構成することができる。
【００２６】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。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。 （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もので
ある。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。
【００２８】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。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。
【００２９】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
を構成する室内側熱交換器であり、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。
【００３０】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側熱交換器であり、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。
【００３１】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１
４、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度を吹き出すことに
より暖房負荷を軽減すると同時に、デフロスタ吹出口１
０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１
４、１５の２分割を行っている。
【００３２】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１
４、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。
【００３３】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とで冷房および暖
房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。すなわち、冷媒圧縮機２２、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
換器２３、室外熱交換器２４、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（気液分離器）２５、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
１減圧装置２６、冷媒−冷媒熱交換器２３の出口の高圧
冷媒を暖房時に低圧まで減圧する第２減圧装置２７、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
まで減圧する第３減圧装置２９、および冷房、暖房での
冷媒流れを切り替える電磁弁（冷媒経路切替手段）２８
ａ、２８ｂが冷凍サイクル２１に備えられている。
【００３４】なお、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２４ａにより送風され
る外気と熱交換するようになっている。また、上記冷媒
圧縮機２２は、電動式圧縮機であって、図示しない交流
モータを一体に密封ケース内に内蔵し、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３
０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。
【００３５】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、ガスインジェクション通路２２ｄを介して冷媒−冷
媒熱交換器２３に連通している。
【００３６】第１減圧装置２６および第２減圧装置２７
は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。また、第３減圧装置２９は固定絞り
手段であり、図示の例では、上流側のキャピラリチュー
ブ２９ａと下流側のオリフィス２９ｂとの組み合わせか
らなる。
【００３７】アキュムレータ２５はＵ状の冷媒出口管２
５ａ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。
【００３８】また、冷媒−冷媒熱交換器２３と室外熱交
換器２４を接続する高圧側の冷媒配管３２には、冷媒−
冷媒熱交換器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冷媒−冷媒熱交換器２３出口の
高圧冷媒のサブクール（過冷却度）を制御する。
【００３９】また、前記したインジェクション通路２２
ｄ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４１
ｆ、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、冷媒−
冷媒熱交換器出口の中間圧冷媒のスーパヒート（過熱
度）を制御する。
【００４０】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、４１
ｇの他に、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、インバータ３０の
電流センサ４１ｉ等のセンサ群４１からセンサ信号が入
力されるようになっている。
【００４１】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２参照）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。なお、図１にはインバータ
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、２８ｂ、ドア６、１６、１７、１８、図示し
ない吹出口切替ドア、送風機７、および室外ファン２４
ａの作動も制御装置４０により制御される。電磁弁２８
ａ、２８ｂは、制御装置４０により開閉制御されて冷媒
循環経路を冷房、暖房、除湿の各運転モードに対応して
切り替える。
【００４２】図２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。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、２
８ｂおよび通路切替ドア１６、１７の開閉を制御し、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。
【００４３】各運転モードの切替は例えば図３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４、５、６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。
【００４４】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、吹出空気温度を制御する。５
２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。
【００４５】一方、前記した冷媒−冷媒熱交換器２３は
例えば図７に示すように、内部通路２３ａと外部通路２
３ｂとを同心状に形成した二重通路構造の円筒形状にな
っている。内部通路２３ａは中心部に位置して室外熱交
換器２４へ向かう主流の冷媒（高圧冷媒）が流れる。こ
れに対し、外部通路２３ｂは、内部通路２３ａの外周側
の円周方向に並列配置された多数の小通路から形成され
ており、外部通路２３ｂにはインジェクション通路２２
ｄを通りインジェクションポート２２ｃに導かれる中間
圧冷媒が流れる。
【００４６】ここで、内部通路２３ａおよび外部通路２
３ｂを形成する管状体２３ｃはアルミニウム等の熱伝導
性に優れた金属にて成形（例えば、押出し成形）され、
かつ、管状体２３ｃの外表面には断熱材２３ｄが固着さ
れているので、内部通路２３ａ内の高圧冷媒と外部通路
２３ｂ内の中間圧冷媒との相互間のみで良好に熱交換を
行うことができる。
【００４７】この冷媒−冷媒熱交換器２３は、ガスイン
ジェクションを必要としないときには、第１減圧装置２
６を全閉することにより、内部通路２３ａのみに高圧冷
媒が流れるので、高圧側配管３２の一部として使われ
る。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。
この状態にて温度コントロールレバー５１が図３のＰＨ
２からＰＨ１の位置にあると、制御装置４０は暖房モー
ドと判定して電磁弁２８ａ、２８ｂおよび通路切替ドア
１６、１７を図８の暖房運転時の状態に制御する。
【００４８】この暖房モード時における冷媒流れを図１
のサイクルにて説明すると、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。
【００４９】凝縮器１２から流出した高圧の二相冷媒の
一部はインジェクション通路２２ｄにバイパスされ、こ
こで第１減圧装置２６に流入し、中間圧ＰＭまで減圧さ
れる。中間圧ＰＭまで減圧された二相冷媒は冷媒−冷媒
熱交換器２３の外部通路２３ｂを通り、内部通路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インジェクションポート２２ｃに
流入する。
【００５０】一方、冷媒−冷媒熱交換器２３の内部通路
２３ａを通る高圧冷媒は外部通路２３ｂを通る冷媒と熱
交換（放熱）し、過冷却される。暖房時には冷房用電磁
弁２８ｂが閉じているため、この過冷却された高圧冷媒
は第２減圧装置２７に流入し、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。そ
して、この低圧冷媒が室外熱交換器２４を通る際に室外
ファン２４ａの送風空気（外気）から吸熱して蒸発す
る。
【００５１】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、オイルが一部溶け込
んだ液冷媒を吸入してガス冷媒に混合し、このガス冷媒
を冷媒吸入通路２２ｆから圧縮機２２の吸入ポート２２
ｂ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。
【００５２】図９は上記した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。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およひ圧力センサ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。
【００５３】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、冷媒−冷媒熱交換器２３の内部
通路２３ａを出た高圧冷媒のサブクールＳＣが所定量に
なるように冷媒−冷媒熱交換器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。
【００５４】なお、図９において、Ｇｉはインジェクシ
ョン通路２２ｄ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 は冷媒−冷媒熱交換器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 は冷媒−冷媒熱交換器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。
【００５５】また、通路切替ドア１６、１７は凝縮器１
２側の空気通路を開いてバイパス通路１２ａを全閉し、
圧縮機２２から吐出された高温高圧冷媒と送風機７によ
り送風された空気とを凝縮器１２にて熱交換させる。次
に、温度コントロールレバー５１が図３のＰＣ１からＰ
Ｃ２の位置にあると、制御装置４０は冷房モードと判定
して電磁弁２８ａ、２８ｂおよびエアミックスドア１
６、１７を図８の冷房運転の状態に制御する。
【００５６】この冷房モードにおける冷媒流れを図１の
サイクルにて説明すると、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、冷媒−冷媒熱交換器２
３の内部通路２３ａに流入する。
【００５７】このとき、圧縮機２２へのインジェクショ
ン通路２２ｄに設置されている第１減圧装置（電気式膨
張弁）２６が全閉状態に制御されているため、圧縮機２
２からの吐出ガス冷媒はインジェクション通路２２ｄに
分岐されることなく、その全量が冷媒−冷媒熱交換器２
３の内部通路２３ａに流入する。しかし、外部通路２３
ｂに中間圧の低温冷媒が流れないため、内部通路２２ａ
を通る冷媒は冷却されず高温高圧の過熱ガス冷媒のまま
冷媒−冷媒熱交換器２３から流れ出し、開弁状態にある
冷房用電磁弁２８ｂを通り室外熱交換器２４に流入す
る。
【００５８】この室外熱交換器２４では、室外ファン２
４ａ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。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。
【００５９】一方、蒸発器１１で蒸発したガス冷媒はア
キュムレータ２５に流入し、このアキュムレータ２５か
らガス冷媒は冷媒吸入通路２２ｆを通過して圧縮機２２
の吸入ポート２２ｂに吸入される。図１の白抜き矢印は
冷房運転時の冷媒流れ経路を示す。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、制御装置４０は除湿モードと判定して電磁弁２８
ａ、２８ｂおよび通路切替ドア１６、１７を図８の除湿
運転時の状態に制御する。
【００６０】この除湿モードにおける冷媒流れを図１の
サイクルにて説明すると、圧縮機２２から吐出された高
温高圧の過熱ガス冷媒は、通路切替ドア１６、１７の開
により室内に設定された凝縮器１２に流入し、ここで送
風機７の送風空気と熱交換（放熱）し、ガス冷媒が凝縮
する。このとき、圧縮機２２へのインジェクション通路
２２ｄに設定されている第１減圧装置２６が全閉状態に
制御され、冷媒がインジェクション通路２２ｄを流れな
いため、凝縮器１２で凝縮した高圧冷媒の全量が冷媒−
冷媒熱交換器２３の内部通路２３ａを通過する。このと
き、内部通路２３ａを通過する冷媒は冷却されず、室内
凝縮器１２を出たときの状態のまま、冷媒−冷媒熱交換
器２３を通過する。このとき、冷房用電磁弁２８ｂの閉
弁により、高圧冷媒は第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。
【００６１】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Ｄ1 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、図１０のモリエル線図
に示すように室外熱交換器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。
【００６２】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に流
入する。アキュムレータ２５からガス冷媒は冷媒吸入通
路２２ｆを通過して圧縮機２２の吸入ポート２２ｂに吸
入される。図１の斜線付き矢印は除湿運転時の冷媒流れ
経路を示す。
【００６３】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。
【００６４】ところで、除湿モードの中で、高い吹出温
度が必要な第２除湿モードＤ1 では、図１０のモリエル
線図から理解されるように、圧縮機２２の動力Ｌ、室外
熱交換器２４の吸熱量Ｑｅｈ、および室内蒸発器１１で
の吸熱量Ｑｅの総和が室内凝縮器１２から放熱（放熱量
Ｑｃ）できるため、目的の高い吹出温度を作り出すこと
ができる。この場合、室内凝縮器１２からの放熱量Ｑｃ
は下記数式１で表すことができる。
【００６５】
【数１】Ｑｃ＝Ｌ＋Ｑｅｈ＋Ｑｅ 一方、除湿モードの中で、低い吹出温度が必要な第１除
湿モードＤ2 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、図１１のモリエル線図に示すように
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。
【００６６】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、圧縮機２２の動力Ｌおよ
び室内蒸発器１１での吸熱量Ｑｅの合計と、室外熱交換
器２４での放熱量Ｑｅｈと室内凝縮器１１での放熱量Ｑ
ｃの合計とが等しくなる。従って、室内凝縮器１１での
放熱量Ｑｃは下記の数式２で表すことができ、第１除湿
モードＤ1 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。
【００６７】
【数２】Ｑｃ＝Ｌ＋（−Ｑｅｈ）＋Ｑｅ このように、第２減圧装置２７の弁開度の調整により中
間圧を制御することにより除湿時の吹出温度をリニアに
制御できる。次に、上記した実施形態による効果につい
て説明する。
【００６８】暖房能力の向上 従来のヒートポンプシステムでは、暖房時に外気温度が
低くなると、吸入圧力が低下して冷媒比容積が大きくな
るため、圧縮機２２で吸入する冷媒循環量Ｇ１が減少
し、暖房能力が低下する。また、吸入圧力の低下により
圧縮比が大きくなるため、圧縮機２２の吐出冷媒温度Ｔ
ｄが図９のＴ1 点まで上昇する。このため、圧縮機２２
保護のため、圧縮機２２を最大能力（最大回転数）で使
用できない。
【００６９】これに対して、本実施形態においては、室
内凝縮器１２の出口冷媒の一部を減圧し、冷媒−冷媒熱
交換器２３にて熱交換し、ガス化させ、このガス冷媒を
ガスインジェクション通路２２ｄを通して圧縮機２２の
圧縮過程途中に戻す（ガスインジェクション）ため、圧
縮機２２で吸入する冷媒循環量Ｇｅに、ガスインジェク
ションされる冷媒量Ｇｉが加わって、圧縮仕事がなされ
ることになる。これにより、圧縮仕事量が増加し、凝縮
器１２での冷媒放熱量が増加するので、暖房能力を向上
できる。
【００７０】また、同時に、圧縮機２２の圧縮過程の途
中に中間圧のガス冷媒がインジェクションされるため、
途中まで圧縮加熱されたガス冷媒が中間圧ガス冷媒によ
り冷却され、吐出冷媒温度Ｔｄが図９のＴ2 点まで低下
する。このため、圧縮機２２を最大能力（最大回転数）
で使用することが可能となる。以上により、低外気温時
における暖房能力を効果的に向上できる。
【００７１】暖房低負荷時（圧縮機低回転数域）での
オイル戻り性の改善効果 圧縮機吸入側の低圧冷媒が温度膨張弁により過熱度制御
されている従来技術では、例えば、中間期のような暖房
低負荷時でのサイクルバランスを考えると、圧縮機回転
数の低下により室外熱交換器を通過する低圧冷媒の流量
（流速）の低下により室外熱交換器にオイルが溜まって
しまい、圧縮機にオイルが戻りにくくなる場合がある。
しかし、本実施形態によると、冷媒−冷媒熱交換器２３
の採用により、ガスインジョクションのための気液分離
器を必要としないため、圧縮機吸入側にアキュムレータ
２５を設けて、このアキュムレータ２５により圧縮機吸
入冷媒の過熱度ＳＨ＝０に制御できる。そして、アキュ
ムレータ２５の出口管２５ａのオイル戻し穴から一定量
のオイルを含む液冷媒を圧縮機２２に戻すことができる
ので、圧縮機２２へのオイル戻り性を暖房低負荷時でも
良好に維持することができる。
【００７２】サイクル冷媒循環経路の簡素化 冷房モード時に通路切替ドア１６、１７により凝縮器１
２への空気流れを遮断してバイパス通路１２ａを空気が
通過するようにしているため、凝縮器１２は高圧冷媒が
流れる冷媒通路の一部となる。そのため、暖房、冷房、
除湿の全モードを通じて、凝縮器１２に冷媒が流れたま
まとなるので、圧縮機２２の吐出ガス冷媒を常に凝縮器
１２を通して室外熱交換器２４へ向かう一方向に流すこ
とができる。その結果、冷媒流れ方向逆転のための四方
弁の廃止、あるいは、冷媒流れ経路切替用の逆止弁、電
磁弁等の弁装置の数を低減することが可能となり、冷媒
配管構成を簡素化できる。
【００７３】（第２実施形態）図１２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２２
ｄに設ける第１減圧装置２６を電気式膨張弁により構成
したが、第２実施形態では、第１減圧装置２６として、
ガスインジェクション通路２２ｄの中間圧冷媒温度を感
知する感温筒２６ａを備えた温度式膨張弁を用いてい
る。そして、この第１減圧装置（温度式膨張弁）２６の
上流側に電磁弁（第３電気的開閉手段）２８ｃを配置し
ている。この電磁弁２８ｃは、冷房モードおよび除湿モ
ードには制御装置４０の出力により閉弁され、暖房モー
ドに開弁される。
【００７４】従って、暖房モード時には、温度式膨張弁
からなる第１減圧装置２６により高圧冷媒が中間圧に減
圧されるとともに、この中間圧冷媒の過熱度が温度式膨
張弁により所定値に調整される。他の点は第１実施形態
と同じである。 （第３実施形態）図１３、図１４は第３実施形態であ
り、第１、第２実施形態では、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に流入させる冷媒通路構成としているが、第３実
施形態では圧縮機２２の吐出ポート２２ａと室内凝縮器
１２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３３を設置している。
【００７５】図１３は暖房および除湿モードにおける四
方弁３３の操作位置を示しており、図１３の黒色矢印は
暖房モードの冷媒流れの経路で、斜線付き矢印は除湿モ
ードの冷媒流れの経路を示している。圧縮機２２の吐出
ポート２２ａが四方弁３３を介して室内凝縮器１２に連
通する。なお、室外熱交換器２４の冷媒入口部が四方弁
３３を介してアキュムレータ２５の入口部に接続される
が、この室外熱交換器２４の冷媒入口部からアキュムレ
ータ２５の入口部への冷媒流れは逆止弁３４により阻止
される。
【００７６】これに対して、図１４の白抜き矢印は冷房
モードの冷媒流れの経路であり、圧縮機２２の吐出ポー
ト２２ａが四方弁３３および逆止弁３４を介して室外熱
交換器２４の冷媒入口部に接続されるので、冷房モード
時には圧縮機２２の吐出ガス冷媒が直接室外熱交換器２
４に向かって流れる。従って、冷房モード時に圧縮機２
２の吐出ガス冷媒が室内凝縮器１２に流入することはな
い。
【００７７】このため、空調ユニット１内の通路切替ド
ア１６、１７は室内凝縮器１２への空気通路を全閉する
位置に限らず、室内凝縮器１２への空気通路とバイパス
通路１２ａを両方とも開放する位置に操作してもよい。 （第４実施形態）図１５は第４実施形態であり、第１実
施形態では、第２減圧装置２７に電磁弁２８ｂを並列接
続しているが、第４実施形態では凝縮器１２の出口側
（冷媒−冷媒熱交換器２３の上流側）の部位から室外熱
交換器２４の入口側（第２減圧装置２７の下流側）に直
接至るバイパス通路６０を設け、このバイパス通路６０
に電磁弁（請求項５の第１電気的開閉手段）２８ｂを挿
入している。
【００７８】第４実施形態によると、冷房モード時に電
磁弁２８ｂを開くと、冷媒−冷媒熱交換器２３の上流側
から高圧冷媒を冷媒−冷媒熱交換器２３および第２減圧
装置２７をバイパスして、直接、室外熱交換器２４に流
入させることができる。従って、冷房モード時に第１実
施形態では発生していた冷媒−冷媒熱交換器２３での圧
力損失を第４実施形態では解消することができ、この圧
力損失の低減分だけ、冷房モード時のサイクル効率を向
上できる。また、冷媒流量が多くなる冷房モード時に高
圧冷媒が冷媒−冷媒熱交換器２３をバイパスして流れる
ので、冷媒−冷媒熱交換器２３を冷房モード時の圧力損
失を考慮せずに設計することができ、そのため、冷媒−
冷媒熱交換器２３の小型、軽量化が可能であり、冷媒−
冷媒熱交換器２３の製造コストを低減できる。
【００７９】第４実施形態において、暖房および除湿モ
ード時の作動は第１実施形態と同じであるので、説明は
省略する。また、第４実施形態では第１減圧装置２６が
設置されるバイパス通路６１からバイパス通路６０を分
岐させる構成としているが、凝縮器１２の出口を冷媒−
冷媒熱交換器２３の入口に連結する主流路６２からバイ
パス通路６０を分岐させてもよいことはもちろんであ
る。
【００８０】（第５実施形態）図１６は第５実施形態で
あり、暖房モード時にガスインジェクション通路２２ｄ
に溜まった液冷媒をアキュムレータ２５の上流側に流入
させて、圧縮機２２への液戻りを防止するようにしたも
のである。このため、図１６に示すように、ガスインジ
ェクションポート２２ｃの上流側に位置するガスインジ
ェクション通路２２ｄとアキュムレータ２５の上流側と
を直接接続するバイパス通路６３を設けるとともに、こ
のバイパス通路６３に電磁弁（請求項６の第２電気的開
閉手段）２８ｄを挿入している。
【００８１】第５実施形態では、圧縮機２２のポート径
（ポート開口面積）に比較して電磁弁２８ｄの弁口径
（弁開口面積）を大きくすることにより、電磁弁２８ｄ
の開弁時にガスインジェクション通路２２ｄの冷媒をバ
イパス通路６３を通過してアキュムレータ２５に流入さ
せるようにしている。しかし、ガスインジェクションポ
ート径＜電磁弁口径の関係を設定できないときは、バイ
パス通路６３の分岐点６３ａとガスインジェクションポ
ート２２ｃとの間に電磁弁を追加設置し、この電磁弁を
上記電磁弁２８ｄの開弁時に閉弁させればよい。
【００８２】次に、第５実施形態の作動を図１７に基づ
いて説明すると、図１７の制御ルーチンは空調装置の起
動によりスタートし、ステップＳ１００にて、図２の温
度コントロールレバー５１の操作位置に基づいて運転モ
ードを図３のごとく決定する。そして、ステップＳ１０
１にて運転モードが暖房モードであるか判定し、暖房モ
ードであるときはステップＳ１０２に進み、暖房モード
起動後の経過時間ｔが予め設定した設定時間ｔ０を越え
たか判定する。
【００８３】ここで、経過時間ｔが設定時間ｔ０に到達
していないときはステップＳ１０３に進み、電磁弁２８
ｄを開弁する。そして、経過時間ｔが設定時間ｔ０を越
えると、ステップＳ１０４に進み、電磁弁２８ｄを閉弁
する。上記設定時間ｔ０は、ガスインジェクション通路
２２ｄに寝込んだ液冷媒をアキュムレータ２５の上流側
に排出するのに必要な時間を設定している。従って、暖
房モード起動後、上記設定時間ｔ０の間、電磁弁２８ｄ
を開弁することにより、ガスインジェクション通路２２
ｄの寝込み液冷媒をバイパス通路６３を通過してアキュ
ムレータ２５に流入させることができる。
【００８４】そのため、暖房モード起動時にガスインジ
ェクション通路２２ｄでの寝込み液冷媒に起因する圧縮
機２２への液戻りを未然に防止できる。これにより、圧
縮機２２の液圧縮による故障の発生を防止して、圧縮機
２２の信頼性を向上できるとともに、暖房起動時におけ
る液戻りによるトルク上昇を防止して、サイクルを効率
的に作動させることができる。
【００８５】そして、ステップＳ１０３またはステップ
Ｓ１０４の次にステップＳ１０５に進み、暖房モード時
の制御を行う。すなわち、第１減圧装置２６の開度等を
図８の説明に従って制御する。また、ステップＳ１０１
にて暖房モードでないと判定されたとき、すなわち、冷
房モードまたは除湿モードであるときはステップＳ１０
６に進み、冷房モードまたは除湿モードの制御を行う。
すなわち、第２減圧装置２７の開度等を図８の説明に従
って制御する。
【００８６】なお、上述の説明では暖房モード起動後、
予め設定した設定時間ｔ０の間、電磁弁２８ｄを開弁す
ることにより、ガスインジェクション通路２２ｄの寝込
み液冷媒をバイパス通路６３を通過してアキュムレータ
２５に流入させているが、設定時間ｔ０を設定せずに、
以下のような別の手段を用いて電磁弁２８ｄを開閉制御
してもよい。
【００８７】例えば、ガスインジェクション通路２２ｄ
に配置された中間圧冷媒の温度センサ４１ｆ、圧力セン
サ４１ｇにより検出可能な中間圧冷媒の過熱度は暖房モ
ード起動時には通常、０の状態にあり、そして、起動
後、冷媒−冷媒熱交換器２３における熱交換が進行する
ことにより、中間圧冷媒の過熱度が増大していく。そこ
で、暖房モード起動後、中間圧冷媒の過熱度が所定値に
増大するまでの間、電磁弁２８ｄを開弁し、中間圧冷媒
の過熱度が所定値に増大した後に、電磁弁２８ｄを閉弁
するようにしてもよい。
【００８８】また、別の手段として、暖房モード起動
後、圧縮機２２のトルク（＝インバータ３０の電流→電
流センサ４１ｉの検出値）、圧縮機２２の回転数、サイ
クル高圧（高圧センサ４１ｂの検出値）が所定値に増大
するまでの間、電磁弁２８ｄを開弁し、これら検出値が
所定値に増大した後に、電磁弁２８ｄを閉弁するように
してもよい。
【００８９】（第６実施形態）図１８は第６実施形態で
あり、第４実施形態による、冷媒−冷媒熱交換器２３を
バイパスするバイパス通路６０に電磁弁２８ｂを設ける
構成と、第５実施形態による、ガスインジェクション通
路２２ｄの寝込み液冷媒をアキュムレータ２５の上流側
に流入させるバイパス通路６３に電磁弁２８ｄを設ける
構成とを組み合わせたものである。これにより、第４、
第５実施形態による作用効果を合わせ奏することができ
る。
【００９０】（他の実施形態）なお、第１実施形態にて
説明した第１除湿モードＤ1 時にさらに吹出温度を高く
設定したい場合は、暖房運転と同様に第１減圧装置２６
の開度を制御し、圧縮機２２にガス冷媒をインジェクシ
ョンするようにしてもよい。これによれば、圧縮機動力
Ｌを増加させると同時に、第２減圧装置２７入口の高圧
冷媒のサブクールを大きくとることで、室内凝縮器１２
での放熱量を多くとることができるので、車室内への吹
出温度をさらに高くすることができる。
【００９１】また、第１実施形態における作動説明で
は、暖房モード時に常に第１減圧装置２６を所定開度に
開いて、圧縮機２２にガス冷媒をインジェクションして
いるが、車室内への吹出温度を高くしたい第１暖房モー
ドＨ1 と、車室内への吹出温度を低くしたい第２暖房モ
ードＨ2 とを設定し、第１暖房モードＨ1 では第１減圧
装置２６を開き、第２暖房モードＨ2 では第１減圧装置
２６を閉じて圧縮機２２へのガスインジェクションを停
止するようにしてもよい。
【００９２】また、第１減圧装置２６として、第１実施
形態の電気式膨張弁や第２実施形態の温度式膨張弁を使
用せず、固定絞りを用い、この固定絞りに第２実施形態
のように電磁弁（開閉手段）２８ｃを組み合わせてもよ
い。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１
６、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】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３】図２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４】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５】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６】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７】第１実施形態で使用する冷媒−冷媒熱交換器の
具体例を示す断面図である。
【図８】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９】第１実施形態における暖房モードの冷凍サイク
ルの作動を従来技術と比較して示すモリエル線図であ
る。
【図１０】第１実施形態における第１除湿モードＤ1 の
冷凍サイクルの作動を示すモリエル線図である。
【図１１】第１実施形態における第２除湿モードＤ2 の
冷凍サイクルの作動を示すモリエル線図である。
【図１２】本発明の第２実施形態を示す冷凍サイクル図
である。
【図１３】本発明の第３実施形態の暖房および除湿モー
ドを示す冷凍サイクル図である。
【図１４】本発明の第３実施形態の冷房モードを示す冷
凍サイクル図である。
【図１５】本発明の第４実施形態の冷房モードを示す冷
凍サイクル図である。
【図１６】本発明の第５実施形態の冷房モードを示す冷
凍サイクル図である。
【図１７】第５実施形態の作動を説明するフローチャー
トである。
【図１８】本発明の第６実施形態の冷房モードを示す冷
凍サイクル図である。
【符号の説明】
１１…蒸発器、１２…凝縮器、１６、１７…通路切替ド
ア、２２…圧縮機、２２ｃ…ガスインジェクションポー
ト、２２ｄ…ガスインジェクション用通路、２３…冷媒
−冷媒熱交換器、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、２
９…第３減圧装置。

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一端に空気の吸入口（３、４、５）を有
    し、他端側に室内への吹出口（８、９、１０）を有する
    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、 圧縮した冷媒を吐出する吐出ポート（２２ａ）、冷凍サ
    イクル低圧側の冷媒を吸入する吸入ポート（２２ｂ）、
    および冷凍サイクル中間圧側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（２
    ２）と、 前記空調通路（２）内に設置され、前記圧縮機（２２）
    の吐出ポート（２２ａ）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凝縮器（１２）と、 前記空調通路（２）内で、前記凝縮器（１２）の上流側
    に設置され、冷凍サイクル低圧側の気液２相冷媒が流入
    して空気を冷却する蒸発器（１１）と、 前記凝縮器（１２）通過後の高圧冷媒の一部をバイパス
    させ、この一部の高圧冷媒を暖房モード時に中間圧に減
    圧する第１減圧装置（２６）と、 前記凝縮器（１２）通過後の残余の高圧冷媒と前記第１
    減圧装置（２６）通過後の中間圧冷媒とを熱交換する冷
    媒−冷媒熱交換器（２３）と、 前記冷媒−冷媒熱交換器（２３）にて冷却された高圧冷
    媒を前記暖房モード時に低圧まで減圧する第２減圧装置
    （２７）と、 前記暖房モード時に前記第２減圧装置（２７）通過後の
    低圧冷媒と外気とを熱交換するとともに、冷房モード時
    には前記圧縮機（２２）からの高圧ガス冷媒と外気とを
    熱交換する室外熱交換器（２４）と、 前記蒸発器（１１）の入口側に設置され、前記冷房モー
    ド時に前記蒸発器（１１）への流入冷媒を低圧まで減圧
    する第３減圧装置（２９）と、 前記暖房モード時に前記室外熱交換器（２４）を通過し
    た低圧冷媒の気液を分離し、また前記冷房モード時には
    前記蒸発器（１１）を通過した低圧冷媒の気液を分離し
    て、オイルが溶け込んだ液冷媒と低圧ガス冷媒とを前記
    吸入ポート（２２ｂ）に向けて流出させるアキュームレ
    ータ（２５）とを備え、 前記暖房モード時に前記冷媒−冷媒熱交換器（２３）に
    おける熱交換によりガス化した中間圧ガス冷媒を前記ガ
    スインジェクションポート（２２ｃ）に導入することを
    特徴とする冷凍サイクル装置。
  2. 【請求項２】 一端に空気の吸入口（３、４、５）を有
    し、他端側に室内への吹出口（８、９、１０）を有する
    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、 圧縮した冷媒を吐出する吐出ポート（２２ａ）、冷凍サ
    イクル低圧側の冷媒を吸入する吸入ポート（２２ｂ）、
    および冷凍サイクル中間圧側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（２
    ２）と、 前記空調通路（２）内に設置され、前記圧縮機（２２）
    の吐出ポート（２２ａ）から吐出された高圧のガス冷媒
    が流入する凝縮器（１２）と、 前記空調通路（２）内で前記凝縮器（１２）の側方に形
    成され、前記凝縮器（１２）をバイパスして空気を流す
    バイパス通路（１２ａ）と、 前記空調通路（２）内に設置され、前記凝縮器（１２）
    への空気流れと前記バイパス通路（１２ａ）への空気流
    れを切り替えるドア手段（１６、１７）と、 前記空調通路（２）内で、前記凝縮器（１２）の上流側
    に設置された蒸発器（１１）と、 前記凝縮器（１２）通過後の高圧冷媒の一部をバイパス
    させ、この一部の高圧冷媒を中間圧に減圧する第１減圧
    装置（２６）と、 前記凝縮器（１２）通過後の残余の高圧冷媒と前記第１
    減圧装置（２６）通過後の中間圧冷媒とを熱交換する冷
    媒−冷媒熱交換器（２３）と、 前記冷媒−冷媒熱交換器（２３）にて冷却された高圧冷
    媒を減圧する第２減圧装置（２７）と、 前記空調通路（２）の外部に設置され、外気と熱交換を
    する室外熱交換器（２４）と、 前記蒸発器（１１）の冷媒流れ入口側に設置された第３
    減圧装置（２９）と、 冷凍サイクル低圧側の冷媒の気液を分離して、オイルが
    溶け込んだ液冷媒と低圧ガス冷媒とを前記吸入ポート
    （２２ｂ）に向けて流出させるアキュームレータ（２
    ５）とを備え、 暖房モード時には、前記ドア手段（１６、１７）によ
    り前記バイパス通路（１２ａ）への空気流れを遮断して
    前記凝縮器（１２）を空気が通過するようにし、 前記圧縮機（２２）の吐出ポート（２２ａ）→前記凝縮
    器（１２）→前記冷媒−冷媒熱交換器（２３）→前記第
    ２減圧装置（２７）→前記室外熱交換器（２４）→前記
    アキュームレータ（２５）→前記圧縮機（２２）の吸入
    ポート（２２ｂ）の経路で冷媒が循環するとともに、前
    記圧縮機（２２）の吐出ポート（２２ａ）→前記凝縮器
    （１２）→前記第１減圧装置（２６）→前記冷媒−冷媒
    熱交換器（２３）→前記圧縮機（２２）のガスインジェ
    クションポート（２２ｃ）の経路で冷媒が循環し、 冷房モード時には、前記ドア手段（１６、１７）によ
    り前記凝縮器（１２）への空気流れを遮断して前記バイ
    パス通路（１２ａ）を空気が通過するようにし、 前記圧縮機（２２）の吐出ポート（２２ａ）→前記凝縮
    器（１２）→前記冷媒−冷媒熱交換器（２３）を包含す
    る冷媒通路部→前記室外熱交換器（２４）→前記第３減
    圧装置（２９）→前記蒸発器（１１）→前記アキューム
    レータ（２５）→前記圧縮機（２２）の吸入ポート（２
    ２ｂ）の経路で冷媒が循環し、 除湿モード時には、前記ドア手段（１６、１７）によ
    り前記バイパス通路（１２ａ）への空気流れを遮断して
    前記凝縮器（１２）を空気が通過するようにし、 前記圧縮機（２２）の吐出ポート（２２ａ）→前記凝縮
    器（１２）→前記冷媒−冷媒熱交換器（２３）→前記第
    ２減圧装置（２７）→前記室外熱交換器（２４）→前記
    第３減圧装置（２９）→前記蒸発器（１１）→前記アキ
    ュームレータ（２５）→前記圧縮機（２２）の吸入ポー
    ト（２２ｂ）の経路で冷媒が循環することを特徴とする
    冷凍サイクル装置。
  3. 【請求項３】 前記除湿モード時に、前記吹出口（８、
    ９、１０）からの吹出空気温度を高くしたい第１除湿モ
    ード（Ｄ1 ）と、前記吹出口（８、９、１０）からの吹
    出空気温度を低くしたい第２除湿モード（Ｄ2 ）とを設
    定し、 前記第１除湿モード（Ｄ1 ）の設定時には、前記室外熱
    交換器（２４）が外気より吸熱して冷媒を蒸発させる吸
    熱側となるように前記第２減圧装置（２７）の開度を調
    整し、 前記第２除湿モード（Ｄ2 ）の設定時には、前記室外熱
    交換器（２４）が外気へ放熱して冷媒を凝縮させる放熱
    側となるように前記第２減圧装置（２７）の開度を調整
    することを特徴とする請求項２に記載の冷凍サイクル装
    置。
  4. 【請求項４】 前記暖房モード時に、前記吹出口（８、
    ９、１０）からの吹出空気温度を高くしたい第１暖房モ
    ード（Ｈ1 ）と、前記吹出口（８、９、１０）からの吹
    出空気温度を低くしたい第２暖房モード（Ｈ2 ）とを設
    定し、 前記第１暖房モード（Ｈ1 ）の設定時には前記の経路
    で冷媒を循環し、前記第２暖房モード（Ｈ2 ）の設定時
    には、前記凝縮器（１２）通過後の高圧冷媒の一部が前
    記第１減圧装置（２６）側へバイパスして流れるのを停
    止させ、前記圧縮機（２２）のガスインジェクションポ
    ート（２２ｃ）への中間圧ガス冷媒の導入を停止するこ
    とを特徴とする請求項２または３に記載の冷凍サイクル
    装置。
  5. 【請求項５】 前記冷媒−冷媒熱交換器（２３）を包含
    する冷媒通路部に、前記冷媒−冷媒熱交換器（２３）お
    よび前記第２減圧装置（２７）をバイパスして前記凝縮
    器（１２）の出口側を前記室外熱交換器（２４）の入口
    側に直接接続する第１バイパス通路（６０）を備えると
    ともに、前記第１バイパス通路（６０）に第１電気的開
    閉手段（２８ｂ）を配置し、 前記冷房モード時に前記第１電気的開閉手段（２８ｂ）
    を開くようにしたことを特徴とする請求項２ないし４の
    いずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
  6. 【請求項６】 前記ガスインジェクションポート（２２
    ｃ）の上流側を前記アキュームレータ（２５）の入口側
    に直接接続する第２バイパス通路（６３）を備えるとと
    もに、前記第２バイパス通路（６３）に第２電気的開閉
    手段（２８ｄ）を配置し、 前記暖房モードの起動時に、前記第２電気的開閉手段
    （２８ｄ）を開くようにしたことを特徴とする請求項１
    ないし５のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
  7. 【請求項７】 前記第１減圧装置（２６）は、前記圧縮
    機（２２）のガスインジェクションポート（２２ｃ）に
    導入される中間圧ガス冷媒の過熱度を制御するように構
    成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいず
    れか１つに記載の冷凍サイクル装置。
  8. 【請求項８】 前記第１減圧装置（２６）は、電気的に
    開度が調整される電気式膨張弁により構成されているこ
    とを特徴とする請求項７に記載の冷凍サイクル装置。
  9. 【請求項９】 前記第１減圧装置（２６）は、温度式膨
    張弁により構成され、この温度式膨張弁に、冷媒流れを
    断続する第３電気的開閉手段（２８ｃ）を組み合わせた
    ことを特徴とする請求項７に記載の冷凍サイクル装置。
  10. 【請求項１０】 前記第２減圧装置（２７）は、前記冷
    媒−冷媒熱交換器（２３）にて冷却される高圧冷媒の過
    冷却度を制御するように構成され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。
  11. 【請求項１１】 前記第２減圧装置（２７）は、電気的
    に開度が調整される電気式膨張弁により構成されている
    ことを特徴とする請求項１０に記載の冷凍サイクル装
    置。
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