(57)【要約】【課題】簡単な構成で、外気温度が低い場合におけるエンジン始動初期にエンジン冷却水を用いて車室内の暖房を行う際に、エンジン冷却水の温度を急速に上昇させることができる車両用空調装置を提供すること。【解決手段】前記水用熱交換手段（水用熱交換装置）２５は、前記ヒーターコア８ａへ冷却水を流す水用熱交換器（第１の水用熱交換器２６と第２の水用熱交換器２７の少なくとも一方、又は第１の水用熱交換器２６と第２の水用熱交換器２７の両方）を備えている。しかも、前記第１の熱交換手段（外部熱交換器１８）は、前記水用熱交換器（第１の水用熱交換器２６と第２の水用熱交換器２７の少なくとも一方、又は第１の水用熱交換器２６と第２の水用熱交換器２７の両方）内の冷却水を加熱可能に設けられている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を、圧縮機、車室外の冷媒凝縮用のコンデンサ，第１の膨張手段又は減圧手段，車室内の空気冷却及び液体冷媒蒸発用のエバポレータ、アキュームレータの順に循環させる冷房用冷媒循環回路と、
冷却水を車室内のヒーターコアとの間で循環させる暖房用冷却水循環回路と、
前記コンデンサ及び前記エバポレータと並列に接続され、前記アキュームレータを経由して前記圧縮機に接続されたバイパス流路と、
前記圧縮機の冷媒吐出口を前記コンデンサと前記バイパス流路とのいずれかに切り換え連通させる電磁切換弁と、
前記ヒーターコアへの流路途中に介装された水用熱交換手段及び前記バイパス流路の途中に設けられて前記水用熱交換手段との間で熱の授受を行う冷媒用熱交換手段を有する水加熱用熱交換手段と、
前記冷却水の温度を検出して温度信号を出力する水温検出センサと、
前記冷却水の温度が所定値以下のときに前記圧縮機を作動させると共に前記電磁切換弁を作動制御して前記圧縮機の冷媒吐出口を前記バイパス流路に連通させる制御手段とを備えると共に、
前記冷媒用熱交換手段は、
前記バイパス流路の途中に直列に設けられた冷媒凝縮用の第１，第２の熱交換手段と、
前記第１，第２の熱交換手段で凝縮された冷媒を膨張させる第２の膨張手段又は減圧手段と、
前記第２の熱交換手段で凝縮された冷媒から吸熱して前記第２の膨張手段又は減圧手段で膨張させられた冷媒を蒸発させる第３の熱交換手段を、
備える車両用空調装置であって、
前記水用熱交換手段は、前記ヒーターコアへ冷却水を流す水用熱交換器を備え、
前記第１の熱交換手段は前記水用熱交換器内の冷却水を加熱可能に設けられていることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用空調装置において、
前記水用熱交換器は前記ヒーターコアに冷却水を流す流路途中に設けられていることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項３】
請求項１に記載の車両用空調装置において、
前記水用熱交換器は前記ヒーターコアから冷却水を流す流路途中に設けられていることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れかに記載の車両用空調装置において、
前記水用熱交換手段は、前記ヒーターコアに冷却水を流す流路途中に設けられた第１の水用熱交換器と、前記ヒーターコアから前記冷却水を流す流路途中に設けられた第２の水用熱交換器を備えると共に、前記第１の外部熱交換器は前記第１，第２の水用熱交換器間に介装されていることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れかに記載の車両用空調装置において、
前記第２，第３の熱交換手段は互いに熱交換可能に重ね合わせて一体に設けられていることを特徴とする車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、冷却水を利用して車室内の暖房を行う車両用空調装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両用空調装置は、冷却水を利用した暖房装置および冷凍サイクルを利用した冷房装置を設けているのが普通である。
【０００３】
この暖房装置では、車室内の暖房時に、冷却水を車室内空調用のヒーターコア（車室内熱交換器）に循環させると共に、ヒーターコア通過風を車室内の吹出口から吹き出させるようにして車室内を暖房可能にするものが知られている。
【０００４】
このような車両用空調装置により車室内の暖房を行う場合、冷却水の水温が充分に上昇するまでは車室内に吹き出される空気の温度が低く、乗員が快適と感じるまで長い時間を要することがあった。
【０００５】
これの解消方法としては、外気温度が低い場合に冷房装置を作動させると共に、この冷房装置の圧縮機で圧縮される高圧冷媒の熱を利用して冷却水を加熱して、加熱された冷却水をヒーターコアに供給することにより、ヒーターコアで車室内の空気を暖める冷却水式の暖房方法が知られている（例えば、特許文献１参照。この特許文献１には、いわゆる冷房用のモードと４種類の暖房用のモードがある。このうち暖房用モードの中に、エンジン冷却水の温度が低い場合には、冷凍サイクルの高圧冷媒を熱源として、エンジン冷却水を加温する方式である。また別の暖房モードでは、高圧冷媒を熱源とし、室内側の熱交換器でその熱を空調風の加熱に使うことで、暖房を実現している。）。
【０００６】
また、他の解消方法としては、外気温度が低い場合におけるエンジン始動初期に冷房装置を作動させると共に、この冷房装置の圧縮機で圧縮される高圧冷媒の熱で車室内の空気を直接加熱するようにしたヒートポンプ式の暖房方法も考えられる。なお、以下の説明では、冷房装置によるヒートポンプ式の暖房方法を冷房装置のヒートポンプ運転として用いる。
【０００７】
このヒートポンプ運転する方法では、圧縮機で圧縮された高圧冷媒の熱で車室内の空気を加熱する際、高圧冷媒から熱が奪われて高圧冷媒が凝縮して高圧凝縮液冷媒になる。このため、再び冷媒を圧縮機で圧縮させるには、凝縮液冷媒を膨張手段又は減圧手段で膨張させて低圧液冷媒にした後、熱交換器で低圧液冷媒に吸熱させることにより、低圧液冷媒をガス化させて冷媒ガスにする必要がある。
【０００８】
この熱交換器で低圧液冷媒に吸熱させる際には、熱交換器の周囲の空気の温度の熱が奪われて、熱交換器の周囲の空気の温度が低下する。従って、低圧液冷媒を熱交換器で冷媒ガスにする際に車室内の暖房に影響を与えないようにするために、熱交換器には車室外に配設された外部熱交換器を用いる必要がある。このため、冷房装置をヒートポンプ運転する方法では、外気温度が低くなるほど、高圧冷媒の熱による車室内の空気の加熱量を増加させる必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平８−３１０２２７号公報
【特許文献２】特開２００２−２１１２３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述した冷却水式の暖房方法では、外気温度が低い場合におけるエンジン始動初期の車室内暖房を快適に行うために、複数の熱交換器や多数の逆止弁，多数の電磁弁等を車両用空調装置（空調システム）に用いる必要があり、車両用空調装置の部品点数が増加や重量の増大を招き易い構造となり、製品コストの上昇が否めないものであった。しかも、この部品点数の増加は、車両用空調装置の構造を複雑にしていた。
【００１１】
また、上述した冷房装置では、低外気温時に車室外部のコンデンサや車室内のエバポレータ内に多量の冷媒が滞留しているために、この低外気温時に単にヒートポンプ運転により車室内を暖房しようとしたときに、コンデンサやエバポレータ内の冷媒を暖房のために有効に利用できず、充分な暖房性能が発揮できないものであった。
【００１２】
しかも、このような冷房装置のヒートポンプ運転では、外気温度が低くなるに従って暖房能力が低下する傾向があり、冷却水の温度を急速に上昇させることが難しかった。
【００１３】
そこで、この発明は、車室内の暖房を行う際に、簡単な構成で冷却水の温度を急速に上昇させることができる車両用空調装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この目的を達成するため、本発明の車両用空調装置は、冷媒を、圧縮機、車室外の冷媒凝縮用のコンデンサ，第１の膨張手段又は減圧手段，車室内の空気冷却及び液体冷媒蒸発用のエバポレータ、アキュームレータの順に循環させる冷房用冷媒循環回路を有する。また、車両用空調装置は、冷却水を車室内のヒーターコアとの間で循環させる暖房用冷却水循環回路を有する。更に、車両用空調装置は、前記コンデンサ及び前記エバポレータと並列に接続され、前記アキュームレータを経由して前記圧縮機に接続されたバイパス流路と、前記圧縮機の冷媒吐出口を前記コンデンサと前記バイパス流路とのいずれかに切り換え連通させる電磁切換弁と、水加熱用熱交換手段を有する。この水加熱用熱交換手段は、前記ヒーターコアへの流路途中に介装された水用熱交換手段及び前記バイパス流路の途中に設けられて前記水用熱交換手段との間で熱の授受を行う冷媒用熱交換手段を有する水加熱用熱交換手段を有する。また、車両用空調装置は、前記冷却水の温度を検出して温度信号を出力する水温検出センサと、前記冷却水の温度が所定値以下のときに前記圧縮機を作動させると共に前記電磁切換弁を作動制御して前記圧縮機の冷媒吐出口を前記バイパス流路に連通させる制御手段とを備えている。しかも、前記冷媒用熱交換手段は、前記バイパス流路の途中に直列に設けられた冷媒凝縮用の第１，第２の熱交換手段と、前記第１，第２の熱交換手段で凝縮された冷媒を膨張させる第２の膨張手段又は減圧手段と、前記第２の熱交換手段で凝縮された冷媒から吸熱して前記第２の膨張手段又は減圧手段で膨張させられた冷媒を蒸発させる第３の熱交換手段を、備えている。また、前記水用熱交換手段は前記ヒーターコアへ冷却水を流す水用熱交換器を備え、前記第１の熱交換手段は前記水用熱交換器内の冷却水を加熱可能に設けられている。
【発明の効果】
【００１５】
この発明の車両用空調装置によれば、車室内の暖房を行う際に、簡単な構成で冷却水の温度を急速に上昇させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明に係る車両用空調装置の概略配管図である。
【図２】図１の車両用空調装置のうち車室内に配設される空調ユニットの概略説明図である。
【図３】図１の車両用空調装置の制御回路図である。
【図４】図１の車両用空調装置の変形例を示す概略配管図である。
【図５】図１の車両用空調装置の他の変形例を示す概略は移管図である。
【図６】車両用空調装置の冷凍サイクルの説明図である。
【図７】この発明の車両用空調装置の冷凍サイクルの説明図である。
【図８】図１の車両用空調装置の他の変形例を示す概略配管図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［構成］
図１において、１は車両（自動車）の車室、２は車両のエンジンルーム、３はエンジンルーム２内に配設された水冷式のエンジンである。このエンジン３には、エンジン冷却のためのエンジン冷却水を流す周知のウォータージャケット（図示せず）が設けられている。
【００１８】
また、車室１の前部に設けられたインストルメントパネル（図示せず）内には、車両用空調装置（車両用空調システム）４の空調ユニット５が配設されている。
＜空調ユニット５＞
この空調ユニット５は、図２に示したように、ブロワユニット６，クーラユニット７，ヒーターユニット８を備えている。  尚、空調ユニット５のクーラユニット７，ヒーターユニット８内には、ブロワユニット６から送風される空気が流れる一連の風路５ａが形成されている。
【００１９】
ブロワユニット６は、ブロワ（送風ファン）６ａを有すると共に、インテークユニット６ｂを有する。このインテークユニット６ｂは、外気取入口６ｂ１と内気取入口６ｂ２を有すると共に、外気取入口６ｂ１と内気取入口６ｂ２の開閉用のインテークドア６ｃを有する。このインテークドア６ｃは、モータ等のドア駆動装置（ドア駆動手段）６ｃ１により駆動（回動）させられて、外気取入口６ｂ１と内気取入口６ｂ２の開閉又は開度を調整し、車室外の外気と車室内の内気との流量吸込量を調整可能に設けられている。
【００２０】
そして、この外気取入口６ｂ１から取り入れられた外気または内気取入口６ｂ２から取り入れられた内気、或いは外気取入口６ｂ１及び内気取入口６ｂ２から取り入れられた外気と内気の混合された空気は、ブロワ（送風ファン）６ａによりクーラユニット７へ送風されるようになっている。
【００２１】
このクーラユニット７には冷房用冷媒が循環するエバポレータ（空気冷却用の熱交換器）７ａが設けられている。そして、ブロワユニット６により送風される取入空気は、エバポレータ７ａの図示しないエア通路を通過する際に、エバポレータ７ａが熱交換により冷却することができるようになっている。そして、このエバポレータ７ａを通過した空気はヒーターユニット８へ送られるようになっている。
【００２２】
尚、このエバポレータ７ａの上流側（即ちブロワ６ａとエバポレータ７ａとの間）には、風路５ａの下部を開閉する風路調整ドア７ｂが設けられている。この風路調整ドア７ｂはモータ等の駆動装置（駆動手段）７ｂ１により駆動（回動）させられるようになっている。
【００２３】
ヒーターユニット８内には、エンジンの冷却水が循環するヒーターコア（空気加熱用の熱交換器）８ａが設けられている。また、ヒーターコア８ａの側部（図では下部）には当該ヒーターコアコアａを迂回するバイパス風路８ｂが設けられ、またヒーターコア８ａの前面にはミックスドア８ｃが設けられている。そして、このミックスドア８ｃは、モータ等のドア駆動装置（ドア駆動手段）８ｃ１により駆動（回動）されられて、ヒーターコア８ａの上流側の図示しないエア通路（エア風路）の開度を調節することにより、ヒーターコア８ａのエア通路内を流れる空気の量とバイパス風路８ｂを流れる空気の量との比率を調節できるようになっている。
【００２４】
このヒーターコア８ａの下流には混合室８ｄが形成され、この混合室８ｄには室内のデフロストグリル、ベントグリル及びフットグリルへそれぞれ連通する吹出口８ｅが設けられている。
＜冷媒循環回路＞
また、図１に示すように車両用空調装置４は、冷媒循環回路９と、暖房用冷却水循環回路１０を有する。この冷媒循環回路９は、冷房用の冷凍サイクル（即ち冷房サイクル）を行わせる冷房冷媒循環回路（第１の冷媒循環回路）９ａと、冷却水加熱用の冷凍サイクルを行わせるバイパス冷媒循環回路（第２の冷媒循環回路、冷却水加熱冷媒循環回路）９ｂを有する。
（冷房冷媒循環回路９ａ）
この冷房冷媒循環回路９ａは、エンジン駆動される圧縮機１１と、一端が圧縮機１１の図示しない冷媒出口（冷媒出口側）に接続された第１の冷房冷媒配管１１ａと、この第１の冷房冷媒配管１１ａの他端に接続され且つ車室１外に配設された冷媒凝縮用のコンデンサ１２を有する。
【００２５】
また、冷房冷媒循環回路９ａは、冷媒入口（図示せず）がコンデンサ１２の冷媒出口（図示せず）に接続されたリキッドタンク１３と、一端がリキッドタンク１３の冷媒出口（図示せず）に接続された第２の冷房冷媒配管１３ａと、この第２の冷房冷媒配管１３ａの他端に冷媒入口（図示せず）が接続された第１の膨張手段又は減圧手段１４と、この第１の膨張手段又は減圧手段１４の冷媒出口（図示せず）が接続された上述の空気冷却用のエバポレータ７ａを有する。この冷房冷媒循環回路に適用される膨張手段又は減圧手段とは、例えば膨張弁や冷房冷媒配管１１ａの流路を絞るオリフィスである。
【００２６】
この第１の膨張手段又は減圧手段１４は、エバポレータ７ａの冷媒出口（図示せず）から吐出（流出）する冷媒温度及び冷媒圧力を感知（検知）して、エバポレータ７ａの冷媒入口（図示せず）に流入する液体冷媒の流量を負荷にあった冷媒流量になるように調整し、即ちエバポレータ７ａの冷媒出口（図示せず）から吐出される（流出する）冷媒が設定した目標の（所定の）温度・圧力の過熱状態（過熱度）になるように、エバポレータ７ａの冷媒入口（図示せず）に流入する液体冷媒の流量を調整するようになっている。この構成には、周知の構成を採用できるので、その詳細な説明は省略する。
【００２７】
更に、冷房冷媒循環回路９ａは、一端がエバポレータ７ａの冷媒出口（図示せず）に接続された第３の冷房冷媒配管７ａ１と、第３の冷房冷媒配管７ａ１の他端に冷媒入口（図示せず）が接続された第１の一方向弁（第１のチェックバルブ）１５と、この第１の一方向弁１５の冷媒出口（図示せず）に一端が接続された第４の冷房冷媒配管１５ａと、この第４の冷媒配管１５ａと圧縮機１１の冷媒入口（図示せず）を接続する気液分離用のアキュームレータ１６等を備えている。
【００２８】
そして、圧縮機１１から吐出される冷媒は、第１の冷房冷媒配管１１ａ，コンデンサ１２，リキッドタンク１３，第２の冷房冷媒配管１３ａ，第１の膨張手段又は減圧手段１４，エバポレータ７ａ，第３の冷房冷媒配管７ａ１，第１の一方向弁１５，第４の冷房冷媒配管１５ａ，アキュームレータ１６の順に流れた後に、圧縮機１１に戻されて循環する第１の冷凍サイクルを繰り返すことができるようになっている。
【００２９】
この際、圧縮機１１は冷媒ガスを圧縮して高温高圧の圧縮冷媒（圧縮冷媒ガス）にし、コンデンサ１２は圧縮冷媒の熱を外気に放熱して圧縮冷媒を冷却することにより凝縮させて液体冷媒（凝縮冷媒、冷媒液）にし、リキッドタンク１３は液体冷媒を貯留し、第１の膨張手段又は減圧手段１４はリキッドタンク１３からの高圧の液体冷媒を膨張させて低圧の液体冷媒（凝縮冷媒）にするようになっている。この第１の膨張手段又は減圧手段１４からの液体冷媒は、エバポレータ７ａ内に供給されて風路５ａ内の空気の熱を吸熱し（奪い）、風路５ａ内の空気を冷却する際に、蒸発させられて冷媒ガスになる。この冷媒ガスは、第３の冷房冷媒配管７ａ１，第１の一方向弁１５，第４の冷房冷媒配管１５ａ及びアキュームレータ１６を介して圧縮機１１に戻される。
（冷却水加熱用のバイパス冷媒循環回路９ｂ）
このバイパス冷媒循環回路９ｂは、圧縮機１１と、第１の冷房冷媒配管１１ａの途中に介装された三方電磁切換弁（電磁弁）１７と、一端が三方電磁切換弁１７に接続され第１バイパス冷媒配管１７ａと、車室１外に配設され且つ第１バイパス冷媒配管１７ａの他端に冷媒入口（図示せず）が接続された冷媒凝縮用（冷却水加熱用）の第一の外部熱交換器１８を有する。また、バイパス冷媒循環回路９ｂは、一端が第１の外部熱交換器１８の冷媒出口（図示せず）に接続された第２バイパス冷媒配管１８ｂと、車室１外に配設され且つ第２バイパス冷媒配管１８ｂの他端に接続された第２の外部熱交換器１８ａと、この第２の外部熱交換器１８ａの冷媒出口（図示せず）に接続された車室１外の第２の膨張手段又は減圧手段１９を有する。
【００３０】
また、バイパス冷媒循環回路９ｂは、第２の膨張手段又は減圧手段１９で膨張させられた冷媒が供給される冷媒蒸発用の第３の外部熱交換器（第２のエバポレータ即ち外部蒸発器）２０と、一端が第３の外部熱交換器２０の冷媒出口（図示せず）に接続された第３バイパス冷媒配管２０ａと、この第３バイパス冷媒配管２０ａの他端と第１の一方向弁１５の冷媒出口（図示せず）に接続した第４の冷房冷媒配管１５ａの途中とを接続する第２の一方向弁２１と、アキュームレータ１６を有する。しかも、第２の外部熱交換器１８ａと第３の外部熱交換器２０は一体に設けられている。
【００３１】
そして、圧縮機１１から吐出される冷媒は、三方電磁切換弁１７，第１バイパス冷媒配管１７ａ，第１の外部熱交換器１８，第２バイパス冷媒配管１８ｂ，第２の外部熱交換器１８ａ，第２の膨張手段又は減圧手段１９，第３の外部熱交換器２０，第３バイパス冷媒配管２０ａ，第２の一方向弁２１，アキュームレータ１６の順に流れた後に、圧縮機１１に戻されて循環する第２の冷凍サイクルを繰り返すことができるようになっている。
【００３２】
尚、上述した第１の外部熱交換器１８，第２の外部熱交換器１８ａ，第３の外部熱交換器２０等は冷媒用熱交換手段２３を構成している。また、第１〜第３バイパス冷媒配管１７ａ，１８ｂ，２０ａ等はコンデンサ１２及びエバポレータ７ａと並列に圧縮機１１に接続されたバイパス流路を構成している。従って、第１の外部熱交換器１８，第２の外部熱交換器１８ａ，第３の外部熱交換器２０等を備える冷媒用熱交換手段２３は、バイパス流路に介装されている。
＜暖房用冷却水循環回路１０＞
この暖房用冷却水循環回路１０は、エンジン３のウォータージャケット（図示せず）内の流路と、図示しないウォータポンプによりウォータージャケット（図示せず）の冷却水出口（図示せず）から吐出される冷却水をヒーターコア８ａに流した後にウォータージャケット内の流路に戻す冷却水循環流路２４を有する。
【００３３】
この冷却水循環流路２４は、エンジン３のウォータージャケット（図示せず）の冷却水出口（図示せず）とヒーターコア８ａの冷却水入口（図示せず）を接続する（連通させている）第１の冷却水流路２４ａと、ヒーターコア８ａの冷却水入口（図示せず）を接続する第１の冷却水出口（図示せず）とエンジン３のウォータージャケット（図示せず）の冷却水入口（図示せず）とを接続する（連通させている）第２の冷却水流路２４ｂを有する。しかも、冷却水循環流路２４の途中には水用熱交換手段２５が介装されている。
【００３４】
この水用熱交換手段２５は、第１の冷却水流路２４ａの途中に設けられた第１の水用熱交換器２６と、第２の冷却水流路２４ｂの途中に設けられた第２の水用熱交換器２７を有する。尚、第１の水用熱交換器２６内には第１の冷却水流路２４ａの一部が形成され、第２の水用熱交換器２７内には第２の冷却水流路２４ｂの一部が形成される。
【００３５】
そして、第１，第２の水用熱交換器２６，２７間には第１の外部熱交換器１８が介装されている。この第１，第２の水用熱交換器２６，２７間には第１の外部熱交換器１８等は、冷却水加熱用熱交換手段２８を構成している。
【００３６】
このように第１の水用熱交換器２６は冷媒用の第１の外部熱交換器１８と一体に設けられて、この第１の水用熱交換器２６と第１の外部熱交換器１８との間で熱の授受を行うことができるようになっている。この熱の授受により、圧縮機１１から第１の外部熱交換器１８に供給される高温高圧の圧縮冷媒の熱で第１の水用熱交換器２６内のエンジン冷却水を加熱すると共に、この加熱によりガス状の高圧冷媒は第１の外部熱交換器１８内で吸熱されて凝縮し液体冷媒となる。
【００３７】
また、第２の水用熱交換器２７も第１の外部熱交換器１８と一体に設けられていて、この第２の水用熱交換器２７と第１の外部熱交換器１８との間で熱の授受を行うことができるようになっている。この熱の授受により、第１の外部熱交換器１８からの液体冷媒は、ヒーターコア８ａからエンジン３のウォータージャケット（図示せず）側に流れるエンジン冷却水を加熱するようになっている。
＜コントロールユニット（制御手段）＞
上述した空調ユニット５の図示しないブロワ，圧縮機１１及び三方電磁切換弁１７等は、車両各部を制御するオートアンプ等の図３のコントロールユニット（演算制御回路等の制御手段）２９により動作制御させられるようになっている。
【００３８】
また、第１の冷却水流路２４ａの途中には、冷却水温度を検出して検出信号を水温信号（温度信号）として出力する図示しない信号通信システムの水温検出センサ（水温検出手段）３０が設けられている。この水温検出センサ３０からの検出信号はコントロールユニット２９に入力されるようになっている。更に、コントロールユニット２９には、冷房スイッチ３１からの操作信号（ＯＮ・ＯＦＦ信号）及び暖房スイッチ３２からの操作信号（ＯＮ・ＯＦＦ信号）が入力されるようになっている。
【００３９】
尚、水温検出センサ３０はエンジンのウォータージャケット、又は冷却水循環流路２４の少なくとも一方に設け、信号通信システムを介してコントロールユニット２９に入力する。
【００４０】
更に暖房スイッチ３２はコントロールユニット２９により自動的に，あるいは乗員の手動操作のいずれでも良い。
［作用］
次に、このような構成の車両用空調装置の作用を説明する。
（１）．通常の冷房運転
エンジン３の始動後に冷房スイッチ３１からのＯＮ信号がコントロールユニット２９に入力されると、コントロールユニット２９は通常の冷房運転の制御を開始する。
【００４１】
この際、コントロールユニット２９は、三方電磁切換弁１７を作動制御して、この三方電磁切換弁１７により、圧縮機１１の冷媒出口（図示せず）と第１バイパス冷媒配管１７ａとの連通を遮断させると共に、圧縮機１１の冷媒出口（図示せず）とコンデンサ１２の冷媒入口（図示せず）を連通させる。
【００４２】
この後、コントロールユニット２９は、ヒーターユニット８のドア駆動装置（ドア駆動手段）８ｃ１を作動制御して、ミックスドア８ｃによりヒーターコア８ａのエア通路（図示せず）の上流側を閉成すると共に、インテークユニット６ｂのドア駆動手段６ｃ１を作動制御して、インテークユニット６ｂの外気取入口６ｂ１を閉成すると共に内気取入口６ｂ２を開かせる。
【００４３】
これに伴い、コントロールユニット２９は、ブロワ６ａを作動させて内気取入口６ｂ２から車室１内の空気を吸い込ませる。この吸い込まれた空気は、風路５ａを流れてエバポレータ７ａの図示しないエア通路（エア風路）内を流れて通過した後、ヒーターユニット８のバイパス風路８ｂ，混合室８ｄを介して吹出口８ｅから車室１内に吹き出される。
【００４４】
一方、コントロールユニット２９は、圧縮機１１を作動制御してガス状の冷媒（冷媒ガス）の圧縮を開始し、高温高圧の圧縮冷媒を第１の冷房冷媒配管１１ａに吐出する。この圧縮冷媒は、三方電磁切換弁１７を介してコンデンサ１２に供給されて、コンデンサ１２で冷却され、凝縮し液体冷媒（冷媒液）となる。この液体冷媒は、リキッドタンク１３に貯留された後、第２の冷房冷媒配管１３ａを介して第１の膨張手段又は減圧手段１４に供給されて膨張（減圧）される。
【００４５】
この減圧された液体冷媒は、車室１内のエバポレータ７ａに供給されて、ブロワ６ａから送風され且つエバポレータ７ａの図示しないエア通路を流れる車室１の空気の熱を吸収し、空気の温度を低下させる。この温度が低下した空気は上述したように吹出口８ｅから車室１内に吹き出されて、車室１内を冷房する。
【００４６】
この際、吸熱により第１の膨張手段又は減圧手段１４からの液体冷媒（冷媒液）は蒸発させられてガス状の冷媒（冷媒ガス）となり、この冷媒（冷媒ガス）は第３の冷房配管７ａ１，第１の一方向弁１５，第４の冷房冷媒配管１５ａ，アキュームレータ１６を介して圧縮機１１に戻されて循環し、圧縮機１１で圧縮される。
（２）．外気温度が低い場合の暖房運転
また、車両の図示しないイグニッションスイッチをＯＮさせて、エンジン３を始動させると、エンジン３のウォータージャケット（図示せず）のエンジン冷却水の水温が水温検出センサ３０で検出され、この水温検出センサ３０から温度検出信号が出力され、この温度検出信号がコントロールユニット２９に入力される。
【００４７】
この状態で、暖房スイッチ３２をＯＮさせて、このＯＮ信号を車両用空調装置４の暖房運転の指令としてコントロールユニット２９に入力すると、コントロールユニット２９は水温検出センサ３０の温度検出信号からエンジン冷却水の温度が車室１内の暖房に必要な温度（所定温度）に達しているか否かを判断する。
【００４８】
そして、コントロールユニット２９は、冬期等の外気温度が低い場合におけるエンジン始動初期に、エンジン冷却水の温度（水温）が車室１内の暖房に必要な温度（所定温度）に達していないと判断すると、三方電磁切換弁１７を作動制御する。
【００４９】
この際、コントロールユニット２９は、三方電磁切換弁１７により、圧縮機１１の冷媒出口（図示せず）とコンデンサ１２の冷媒入口（図示せず）を遮断すると共に、圧縮機１１の冷媒出口（図示せず）とバイパス流路の第１バイパス冷媒配管１７ａとを連通させる。この状態では、圧縮機１１を作動させても、冷媒がコンデンサ１２，リキッドタンク１３，第１の膨張手段又は減圧手段１４，エバポレータ７ａ等を流れることはない。
【００５０】
この後、コントロールユニット２９は、ヒーターユニット８のドア駆動装置８ｃ１を作動制御して、ミックスドア８ｃによりヒーターコア８ａのエア通路（図示せず）の上流側を開くと共に、インテークユニット６ｂのドア駆動手段６ｃ１を作動制御して、インテークユニット６ｂの外気取入口６ｂ１を閉成すると共に内気取入口６ｂ２を開かせる。
【００５１】
この状態で、コントロールユニット２９は、ブロワ６ａを作動させて内気取入口６ｂ２から車室１内の空気を吸い込ませる。この吸い込まれた空気は、風路５ａを流れてエバポレータ７ａの図示しないエア通路（エア風路）内を流れて通過した後、ヒータユニット８のエア通路（図示せず），混合室８ｄを介して吹出口８ｅから車室１内に吹き出される。この状態で、圧縮機１１を作動させても、エバポレータ７ａには上述したように冷媒が供給されていないので、ブロワ６ａで送風される空気がエバポレータ７ａのエア通路（図示せず）内を通過しても、空気がエバポレータ７ａで冷却されることはない。
【００５２】
一方、コントロールユニット２９は、圧縮機１１を作動させて冷媒ガスを圧縮させ、高温高圧の圧縮冷媒を第１の冷房冷媒配管１１ａに吐出させる。この圧縮冷媒は、三方電磁切換弁１７，第１バイパス冷媒配管１７ａ，第１の外部熱交換器１８，第２バイパス冷媒配管１８ｂ，第２の外部熱交換器１８ａ，第２の膨張手段又は減圧手段１９，第３の外部熱交換器２０，第３バイパス冷媒配管２０ａ，第２の一方向弁２１，アキュームレータ１６等の順に流れて圧縮機１１に戻され循環する。
【００５３】
この際、圧縮冷媒は、第１の外部熱交換器１８で放熱され凝縮されて高温高圧の液体冷媒になった後、冷媒用熱交換手段２３の第２の外部熱交換器１８ａ，減圧手段１９．第３の外部熱交換器２０の順に流れて、第３の外部熱交換器２０から第３バイパス冷媒配管２０ａに流出させられる。
【００５４】
これに伴い、第２の外部熱交換器１８ａに流入した液体冷媒の熱は、第３の外部熱交換器２０内の冷媒に吸熱される。また、この吸熱された液体冷媒は、第２の外部熱交換器１８ａから減圧手段１９に供給される。
【００５５】
このとき、この液体冷媒は、第２の膨張手段又は減圧手段１９で膨張・減圧させられて第３の外部熱交換器２０内に流入し、第３の外部熱交換器２０内で蒸発させられる。この蒸発する冷媒は、上述したように第２の外部熱交換器１８ａからの熱を第３の外部熱交換器２０内で吸収して蒸発させられて冷媒ガスとなる。このようにして蒸発させられた冷媒ガスは、第３バイパス冷媒配管２０ａ，第１の一方向弁１５，アキュームレータ１６を介して圧縮機１１に戻される。
【００５６】
また、エンジン３（図示しない）のウォータージャケットからエンジン冷却水は、第１の水用熱交換器２６を介してヒーターコア８ａ内に流入した後、ヒーターコア８ａから流出して第２の水用熱交換器２７を介してエンジン３のウォータージャケット（図示せず）に戻されて循環する。
【００５７】
これに伴い、圧縮冷媒は、第１の外部熱交換器１８を流れる際に、第１の外部熱交換器１８と第１の水用熱交換器２６との間で熱の授受を行い、第１の水用熱交換器２６内をヒーターコア８ａ側に流れるエンジン冷却水を加熱すると共に、第１の外部熱交換器１８と第２の水用熱交換器２７との間で熱の授受を行い、ヒーターコア８ａから流出して第２の水用熱交換器２７をウォータージャケット（図示せず）側に流れるエンジン冷却水を加熱する。
【００５８】
この第１の外部熱交換器１８及び第１の水用熱交換器２６で加熱されたエンジン冷却水は、ヒーターコア８ａに供給されて、ヒーターコア８ａのエア通路（図示せず）を流れる空気を加熱して暖める。そして、この暖められた空気は、吹出口８ｅから車室１内に吹き出されて車室１内を暖めることになる。
【００５９】
以上の作用により、圧縮機（コンプレッサ）１１から吐出した高圧ガス冷媒による凝縮熱を１８で該冷却水へ放熱し、且つ２３で自身の低圧冷媒の蒸発熱と相殺することで圧力の高低差を設け、理想的な冷凍サイクルを形成する、即ち、圧縮機（コンプレッサ）動力分のみの熱量が該冷却水を放熱する。
（変形例）
以上説明した実施例では、エンジン３の図示しないウォータージャケットからヒーターコア８ａに供給されるエンジン冷却水を流す第１の水用熱交換器２６を設けると共に、ヒーターコア８ａからエンジン３の図示しないウォータージャケットに戻されるエンジン冷却水を流す第２の水用熱交換器２７を設けて、冷媒凝縮用の第２の外部熱交換器を第１，第２の水用熱交換器２６，２７間に介装した例を示したが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００６０】
例えば、図１の第２の水用熱交換器２７を省略して、図４のように第１の外部熱交換器１８で水用熱交換器２６内のエンジン冷却水を加熱可能に設けても良い。この場合には
、用熱交換器２６および第１の外部熱交換器１８により冷却水加熱用熱交換手段２８ａが構成される。
【００６１】
また、図１の水用熱交換器２６を省略して、図５のように第１の外部熱交換器１８で水用熱交換器２７内のエンジン冷却水を加熱可能に設けても良い。この場合には、水用熱交換器２７および第１の外部熱交換器１８により冷却水加熱用熱交換手段２８ｂが構成される。
【００６２】
このように第１，第２の水用熱交換器２６，２７の一方を省略することができる。
（その他１）
以上説明したように、この発明の実施の形態の車両用空調装置は、冷媒を、エンジン駆動される圧縮機１１，車室１外の冷媒凝縮用のコンデンサ１２，第１の膨張手段又は減圧手段１４，車室内の空気冷却及び液体冷媒蒸発用のエバポレータ７ａの順に循環させる冷房用冷媒循環回路（９）と、エンジン冷却水をエンジンのウォータージャケットと車室１内のヒーターコアとの間で循環させる暖房用冷却水循環回路（１０）を有する。
【００６３】
また、車両用空調装置は、前記コンデンサ１２及び前記エバポレータ７ａと並列に前記圧縮機１１に接続されたバイパス流路と、前記圧縮機１１の冷媒吐出口を前記コンデンサ１２と前記バイパス流路とのいずれかに切り換え連通させる電磁切換弁（三方電磁切換弁１７）を有する。
【００６４】
更に、車両用空調装置は、前記ウォータージャケットと前記ヒーターコア８ａとの間に流路途中に介装された水用熱交換手段２５及び前記バイパス流路の途中に設けられて前記水用熱交換手段２５との間で熱の授受を行う冷媒用熱交換手段を有する冷却水加熱用熱交換手段２８と、前記エンジン冷却水の温度を検出して温度信号を出力する水温検出センサ３０を備えている。
【００６５】
更に、車両用空調装置は、前記エンジン駆動時の前記エンジン冷却水の温度が所定値以下のときに前記冷房回路（冷房冷媒循環回路９ａ）の圧縮機１１を作動させると共に前記電磁切換弁（三方電磁切換弁１７）を作動制御して前記圧縮機１１の冷媒吐出口を前記バイパス流路に連通させる制御手段（コントロールユニット２９）を有する。
【００６６】
また、前記冷媒用熱交換手段は、前記バイパス流路の途中に直列に設けられた冷媒凝縮用の第１，第２の外部熱交換器１８，１８ａと、前記第１，第２の外部熱交換器１８，１８ａで凝縮された冷媒を膨張させる第２の膨張手段又は減圧手段１９と、前記第２の膨張手段又は減圧手段１９で膨張させられた液体冷媒から吸熱して液体冷媒を蒸発させる第３の外部熱交換器２０を備えている。
【００６７】
また、前記水用熱交換手段は前記ウォータージャケットと前記ヒーターコア８ａとの間を流れるエンジン冷却水を流す水用熱交換器（第１の水用熱交換器２６と第２の水用熱交換器２７の少なくとも一方、又は第１の水用熱交換器２６と第２の水用熱交換器２７の両方）を備え、前記第１の外部熱交換器１８は前記水用熱交換器（第１の水用熱交換器２６と第２の水用熱交換器２７の少なくとも一方、又は第１の水用熱交換器２６と第２の水用熱交換器２７の両方）内のエンジン冷却水を加熱可能に設けられていると共に、前記第２，第３の外部熱交換器１８ａ，２０は互いに熱交換可能に重ね合わせて一体に設けられている。
【００６８】
この構成によれば、外気温度が低い場合におけるエンジン始動初期にエンジン冷却水を用いて車室内の暖房を行う際に、エンジン冷却水の温度を急速に上昇させることができる。即ち、外気温度が低い場合におけるエンジン始動初期に、冷媒用の第２の外部熱交換器の放熱を利用してエンジン冷却水を加熱して、エンジン冷却水の温度を急速に上昇させることができる。
（その他２）
また、この発明の実施の形態の車両用空調装置において、前記水用熱交換器２６は前記ウォータージャケットから前記ヒーターコア８ａにエンジン冷却水を流す流路途中に設けられている。
【００６９】
この構成によれば、外気温度が低い場合におけるエンジン始動初期にエンジン冷却水を用いて車室内の暖房を行う際に、ウォータージャケットからヒーターコア８ａに流れるエンジン冷却水の温度を急速に上昇させることができる。即ち、外気温度が低い場合におけるエンジン始動初期に、冷媒用の第１の外部熱交換器１８の放熱を利用してウォータージャケットからヒーターコア８ａに流れるエンジン冷却水を加熱して、エンジン冷却水の温度を急速に上昇させることができる。
（その他３）
また、この発明の実施の形態の車両用空調装置において、前記水用熱交換器２７は前記ヒーターコア８ａから前記ウォータージャケットにエンジン冷却水を流す流路途中に設けられている。
【００７０】
この構成によれば、外気温度が低い場合におけるエンジン始動初期にエンジン冷却水を用いて車室内の暖房を行う際に、ヒーターコア８ａからウォータージャケットに戻されるエンジン冷却水の温度を急速に上昇させることができる。即ち、外気温度が低い場合におけるエンジン始動初期に、冷媒用の第１の外部熱交換器１８の放熱を利用してヒーターコア８ａからウォータージャケットに戻されるエンジン冷却水を加熱して、エンジン冷却水の温度を急速に上昇させることができる。
（その他４）
また、この発明の実施の形態の車両用空調装置において、前記水用熱交換手段は、前記ウォータージャケットから前記ヒーターコアにエンジン冷却水を流す流路途中に設けられた第１の水用熱交換器２６と、前記ヒーターコアから前記ウォータージャケットにエンジン冷却水を流す流路途中に設けられた第２の水用熱交換器２７を備えると共に、前記第１の外部熱交換器１８は前記第１，第２の水用熱交換器２６，２７間に介装されている。
【００７１】
この構成によれば、外気温度が低い場合におけるエンジン始動初期にエンジン冷却水を用いて車室内の暖房を行う際に、ウォータージャケットからヒーターコア８ａに流れるエンジン冷却水の温度を急速に上昇させることができる。即ち、外気温度が低い場合におけるエンジン始動初期に、冷媒用の第１の外部熱交換器１８の放熱を利用してウォータージャケットからヒーターコア８ａに流れるエンジン冷却水を加熱して、エンジン冷却水の温度を急速に上昇させることができる。
【００７２】
しかも、外気温度が低い場合におけるエンジン始動初期にエンジン冷却水を用いて車室内の暖房を行う際に、ヒーターコア８ａからウォータージャケットに戻されるエンジン冷却水の温度を急速に上昇させることができる。即ち、外気温度が低い場合におけるエンジン始動初期に、冷媒用の第１の外部熱交換器１８の放熱を利用してヒーターコア８ａからウォータージャケットに戻されるエンジン冷却水を加熱して、エンジン冷却水の温度を上昇させることができる。これにより、車室内への空気を暖めるためにヒーターコア８ａ内でエンジン冷却水の水温が低下させられても、このエンジン冷却水がウォータージャケットに戻される際に第１の外部熱交換器１８で加熱されるので、エンジンの暖機運転に支障を来すのを防止できる。
【００７３】
また、第１，第２の水用熱交換器２６，２７と第１の外部熱交換器１８は一体に設けられているので、第１，第２の水用熱交換器２６，２７と第１の外部熱交換器１８等からなる冷却水加熱用熱交換手段２８を小型化できると共に、冷却水加熱用熱交換手段２８の配設するスペースが小さくても良い。
【００７４】
更に、この発明の実施の形態において、アキュームレータ１６は第１の一方向弁１５及び第２の一方向弁２１の下流側へ配置した例を示した。
【００７５】
このようにアキュームレータ１６は第１の一方向弁１５及び第２の一方向弁２１の下流側へ配置した理由は、暖房時に必要な冷媒量を確保する為である。
【００７６】
即ち、低外気温時には、本文中のコンデンサ１２やエバポレータ７ａに冷媒が滞留する（長期放置や低外気温によることの冷媒移動の為）。そこで、いざ暖房運転をしようとしても、必要冷媒が冷房ライン（コンデンサ１２やエバポレータ７ａ）に滞留していると充分な暖房性能が発揮できない。よって初期起動時には、冷媒回収モードにして冷媒回収を行い、暖房に必要な冷媒量をアキュームレータに確保すると良い。
【００７７】
ここで、冷媒回収モードとは、通常の冷房サイクル運転を行うモードである。このモードは冷房ラインの冷媒を移動させる事が目的で、コンデンサ１２やエバポレータ７ａに滞留した冷媒を冷房サイクル運転を行う事で冷媒を移動させてアキュームレータに回収する。
【００７８】
よって通常の冷房サイクルは、リキッドタンク＋膨張弁システムになっており、本来アキュームレータはただの圧損になってしまう為不要であるが、本システムにおいては、あえてこの位置に設けている。
＜アキュームレータ配置について詳細説明＞
ところで、車両用空調装置の冷媒循環システムでは、冷房時の冷凍サイクルにおいて、冷ガスを圧縮機（コンプレッサ）で圧縮して室外熱交換器（高圧側熱交換器）に供給すると共に室外熱交換器に室外送風ファンで外気を送風して、室外熱交換器内に供給される冷媒を冷却して液化させようにしている。しかも、この冷媒循環システムでは、冷房時に、室外熱交換器で液化させられた冷媒を膨張弁を介して室内用熱交換器（低圧側熱交換器）に供給すると共に、車室内の空気を室内送風ファンで室内用熱交換器に給して、室内の空気を室内用熱交換器で冷却するようにしている。このような通常の冷房時の冷凍サイクルの高圧と低圧の圧力差は図７に示したようになる。
【００７９】
一方、自動車等の車両においては、エンジン稼働時に冷却液（エンジン冷却水）によりエンジンを冷却するようにしている。この冷却液は、冬季の暖房性能を補うために、車室内の空調装置のヒーターコアに供給して、車室内の暖房に利用されている。また、自動車には、このような冷却液を用いた暖房装置に加えて、車両用空調装置の冷媒循環システムを利用して、この冷媒循環システムをヒートポンプ運転するようにした暖房装置も考えられている。
【００８０】
このヒートポンプ運転を加えた暖房装置の暖房時の冷凍サイクルでは、車両用空調装置の冷房に用いる冷媒循環システムの冷媒を熱源とするために、室内用熱交換器内には低圧低温の冷媒が残っている。このため、ヒートポンプ運転を加えた暖房装置において、送風ファンを作動させると、車室内を冷房してしまう。これを防止するため暖房時の冷凍サイクルでは室内送風ファンを低速で作動させるようにする。
【００８１】
さらに、車両用空調装置では、室外熱交換器に高圧高温の冷媒が残っているため、この冷媒の熱を外気に放熱すると、暖房用熱量が減少するため、暖房時の冷凍サイクルでは室外送風ファンを停止させるようにする。
【００８２】
このような暖房時の冷凍サイクルでは、高圧側熱交換器と低圧側熱交換器のそれぞれの熱交換をほとんどおこなわないことになる。このような暖房時の冷凍サイクルの高圧と低圧の圧力差は図７に示したようになる。
【００８３】
従って、上述した図６の通常の冷房時の冷凍サイクルの高圧と低圧の圧力差と、図７の暖房時の冷凍サイクルの高圧と低圧の圧力差とを比較すると、暖房時の冷凍サイクルの高圧と低圧の圧力差は冷房時の冷凍サイクルの高圧と低圧の圧力差よりも十分小さくなり、暖房時の冷凍サイクルの圧縮機（コンプレッサ）稼働力も小さくなる。
【００８４】
なお、この図6，図7の横軸は単位質量あたりの熱量であり、図６，図７のエンタルピーを用いると、実際の熱交換器の交換熱量は下記式で計算できる。
【００８５】
熱交換器の交換熱量＝エンタルピー×質量流量
このような冷凍サイクルを有する冷房システムでは、内部の体積の大きい室外熱交換器や室内熱交換器内に多くの冷媒が残留しているため、圧縮機（コンプレッサ）動力が小さくなると共に、高圧側圧力も高圧側温度とも低いままとなる。このため、単に暖房時の冷凍サイクル（ヒートポンプ運転）において送風ファンを停止させる構成としたのみでは、車両用空調装置の冷媒循環システムを高温源として使用するのが難しい。
【００８６】
また、車両用空調装置の冷媒循環システムは、通常、冷凍サイクル（冷房サイクル）で外気に放熱していた高圧・高温の冷媒を室内の暖房用熱源とする内容である。このため、エンジン始動時に冷凍サイクルを作動させると、冷媒の高温源により車室内を加熱し、その空調風が内気循環時、ヒーターコアを通過することで、エンジン冷却水もわずかに加温される。
【００８７】
しかし、冷凍サイクルの低圧側冷媒がエバポレータにより空調風から加熱され、その空調風は冷凍サイクルの高圧側冷媒で加熱する方式であるため、図７のような状態から図６のように、高圧側圧力が高くなるとともに、低圧側圧力が低くなって、圧縮機（コンプレッサ）稼働動力が増えるまでに長い時間がかかる。
【００８８】
尚、実験によれば、外気が０℃の条件で、０．５ＭＰａの圧力差を生じるまで、５分間以上の時間を用意し、暖房の即暖性には十分でないことが分かった。
【００８９】
また、低外気温時の性能低下を抑制するためにサブコンデンサを車室内のヒーターコアから授熱可能な位置に設置することも考えられる。この場合、サブコンデンサの設置により空調装置が大型化する点や、サブコンデンサ内の冷媒に過冷却度（サブクール）がとれたり、過熱度（スーパーヒート）がとれるとサブコンデンサの通過空気温度に温度分布ができ、吹き出し空気温度を均一にするのが難しく、吹出温度制御が難しくなる。
【００９０】
しかも、上述したように車両用空調装置の冷媒循環システムをヒートポンプ運転する方法では、室外熱交換器または室内熱交換器により低圧凝縮冷媒が空気から吸熱するため、外気温度、または室内温度（換言すれば低圧凝縮冷媒の蒸発温度）によっては空気中に含まれる水分が前記熱交換器に結露・着霜し、前記熱交換器の熱交換機能が阻害されることは避けられないものであり、対策が必要となる。
【００９１】
しかし、これらの対策として、上述したようにアキュームレータ１６を第１の一方向弁１５及び第２の一方向弁２１の下流側へ配置すると良い。
【００９２】
このような構成により、冷凍サイクルを用いて簡単な構成でありながら、ヒートポンプ運転に見受けられる問題（外気から熱を汲み上げる為、低外気温時は吸熱が出来ずにサイクル立ち上りが遅れる）を解消できる手段＝自身の熱から吸熱することにより、冷凍サイクルの高圧と低圧の冷媒の圧力差を早期に拡大させることができ、これによって高圧・高温冷媒を高温の熱源として利用できる。更に、冷却水を加熱する方法と組合わせる事で、例えばエンジンの冷却用冷却水であれば、エンジン自体を加温でき、いわゆるエンジン暖機時間を大幅に短縮化でき、これにより、暖機に大量に消費していた燃料量を大幅に軽減しつつ、この冷却水を車室内の空調用暖房に使うことで、即暖性も獲得することができるといった２次効果を期待できる。
上述した実施例では、キュームレータ１６を第１の一方向弁１５及び第２の一方向弁２１の下流側へ配置した構成としているが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００９３】
例えば、図８に示したようにコンデンサ１２のリキッドタンク１３の下流（吐出側）に分岐する第２の冷房冷媒配管１３ａと冷媒回収配管１００を設けて、冷媒回収配管１００をアキュームレータ１６の上流において第４の冷房冷媒配管１５ａに接続した構成とすると共に、冷媒回収配管１００の途中に電磁弁１０１を設けた構成とすることもできる。
【００９４】
また、冷媒回収配管１００の接続位置は、暖房サイクル流路（暖房時に冷媒の流れる流路）上でアキュームレータ１６より上流で且つ減圧弁１９の下流側の間であれば、どこでも良い。ここで、アキュームレータ１６より上流で且つ減圧弁１９の下流側の間としては、減圧弁１９と第３の外部熱交換器２０との間の流路，第３バイパス冷媒配管２０ａ，第２の一方向弁２１の下流等や、アキュームレータ１６がある。
【００９５】
そして、冷媒回収モード時は、三方電磁切換弁１７で冷房冷媒配管１１ａとコンデンサ１２を連通させ且つ冷房冷媒配管１１ａと第１バイパス冷媒配管１７ａとの連通を遮断させる一方、電磁弁１０１を開弁させると共に圧縮機１１を作動させることにより、コンデンサ１２に残留する冷媒を吸い出してアキュームレータ１６に回収する。
【００９６】
この構成でも、上述した熱交換器の熱交換機能が阻害されるのを回避する対策となる。
【００９７】
以上、本発明を適用した車両用空調装置について具体的な例を挙げて説明したが、車両用空調装置を構成する各部の構造や仕様等については、要求される性能や当該車両用空調装置が搭載される車種等に応じて適宜変更可能である。
・三方電磁切替弁１７は、電磁力を利用した三方弁を挙げているがこれに因らず例えば差圧を利用して開閉可能な三方弁としてもよい。
・実施形態のように前記被冷却体として、車両を駆動源とするエンジンを挙げているがこれに因らず例えば電動車両を駆動源とする２次電池あるいは燃料電池あるいはその駆動用モーター及びインバーター等としてもよい。
・実施形態にある圧縮機は、エンジンを主たる駆動源とした圧縮機（コンプレッサ）であるが、その構造は外部信号により吐出容量を可変できる構造あるいは内部制御により設定された吸入圧力になるように吐出容量を可変できる構造あるいは吐出容量が固定された構造、いずれの場合でもよい。
・又、前記圧縮機（コンプレッサ）は、回転数が可変制御できる電動式圧縮機（コンプレッサ）としてもよい。
【００９８】
以上説明したように、この発明の実施の形態の車両用空調装置は、冷媒を、車室１外の冷媒凝縮用のコンデンサ１２，第１の膨張手段又は減圧手段１４，エバポレータ７ａ，アキュームレータ１６の順に循環させる冷房用冷媒循環回路（９）を有する。
【００９９】
また、この車両用空調装置は、冷却水を車室１内のヒーターコアとの間で循環させる暖房用冷却水循環回路（１０）を有する。
【０１００】
この冷却水は、エンジン駆動式の車両であればエンジンのウォータージャケットに循環されるエンジン冷却水であり、モータ駆動式の車両であれば車両駆動用の電動モータのモータハウジングに設けられたウォータージャケット内のモータ冷却水である。また、冷却水は、モータ駆動式の車両の場合、電動モータに電力を供給する電源としての二次電池であっても良い。更に、冷却水は、車両の駆動又は作動時に発熱する二次電池等の車両発熱部以外の車両発熱部の冷却に利用される発熱部冷却水であっても良い。尚、車両駆動用のエンジンや電動モータ、電動モータへの電力供給源である二次電池等は、車両駆動装置ということができるし、車両動作時の発熱部ということもできる。
【０１０１】
また、車両用空調装置は、前記コンデンサ１２及び前記エバポレータ７ａと並列に接続され、前記アキュームレータ１６を経由して前記圧縮機１１に接続されたバイパス流路と、前記圧縮機１１の冷媒吐出口と前記コンデンサ１２とのいずれかに切り換え連通させる電磁切換弁（三方電磁切換弁１７）を有する。
【０１０２】
更に、車両用空調装置は、前記ヒーターコア８ａへの流路途中に介装された水用熱交換手段（水用熱交換装置）２５及び前記バイパス流路の途中に設けられて前記水用熱交換手段２５との間で熱の授受を行う冷媒用熱交換手段（冷媒用熱交換装置）を有する冷却水加熱用熱交換手段（冷水加熱用熱交換装置）２８と、前記冷却水の温度を検出して温度信号を出力する水温検出センサ３０を備えている。
【０１０３】
更に、車両用空調装置は、前記冷却水の温度が所定値以下のときに前記冷房回路（冷房冷媒循環回路９ａ）の圧縮機１１を作動させると共に前記電磁切換弁（三方電磁切換弁１７）を作動制御して前記圧縮機１１の冷媒吐出口を前記バイパス流路に連通させる制御手段（制御装置であるコントロールユニット２９）を有する。
【０１０４】
また、前記冷媒用熱交換手段は、前記バイパス流路の途中に直列に設けられた冷媒凝縮用の第１，第２の熱交換手段（外部熱交換器１８，１８ａ）と、前記第１，第２の熱交換手段（外部熱交換器１８，１８ａ）で凝縮された冷媒を膨張させる第２の膨張手段（第2の膨張装置）又は減圧手段（減圧装置）１９と、前記第２の熱交換手段（外部熱交換器１８ａ）で凝縮された冷媒から吸熱して前記第２の膨張手段又は減圧手段１９で膨張させられた冷媒を蒸発させる第３の熱交換手段（外部熱交換器２０）を備えている。
【０１０５】
また、前記水用熱交換手段（水用熱交換装置）２５は、前記ヒーターコア８ａへ冷却水を流す水用熱交換器（第１の水用熱交換器２６と第２の水用熱交換器２７の少なくとも一方、又は第１の水用熱交換器２６と第２の水用熱交換器２７の両方）を備えている。
【０１０６】
また、前記第１の熱交換手段（外部熱交換器１８）は、前記水用熱交換器（第１の水用熱交換器２６と第２の水用熱交換器２７の少なくとも一方、又は第１の水用熱交換器２６と第２の水用熱交換器２７の両方）内の冷却水を加熱可能に設けられている。
【０１０７】
この構成によれば、外気温度が低い場合における車両始動初期（エンジン車であればエンジン始動初期、電気自動車であれば車両駆動用のモータ始動初期等）に冷却水（エンジン冷却水又はモータ冷却水等その他冷却水）を用いて車室内の暖房を行う際に、冷却水の温度を急速に上昇させることができる。即ち、外気温度が低い場合における車両始動初期に、冷媒用の第２の外部熱交換器の放熱を利用して冷却水を加熱して、冷却水の温度を急速に上昇させることができる。
【０１０８】
即ち、冷凍サイクルを用いて簡単な構成でありながら、ヒートポンプ運転に見受けられる問題（外気から熱を汲み上げる為、低外気温時は吸熱が出来ずにサイクル立ち上りが遅れる）を解消できる手段＝自身の熱から吸熱する、により、冷凍サイクルの高圧と低圧の冷媒の圧力差を早期に拡大させることができ、これによって高圧・高温冷媒を高温の熱源として利用できる。更に、冷却水を加熱する方法と組合わせる事で、例えばエンジンの冷却用冷却水であれば、エンジン自体を加温でき、いわゆるエンジン暖機時間を大幅に短縮化でき、これにより、暖機に大量に消費していた燃料量を大幅に軽減しつつ、この冷却水を車室内の空調用暖房に使うことで、即暖性も獲得することができるといった２次効果を期待できる。
【０１０９】
また、この発明の実施の形態の車両用空調装置において、前記水用熱交換器２６は前記ヒーターコア８ａに冷却水を流す流路途中に設けられている。
【０１１０】
この構成によれば、外気温度が低い場合における車両始動初期（エンジン車であればエンジン始動初期、電気自動車であれば車両駆動用のモータ始動初期等）に冷却水（エンジン冷却水又はモータ冷却水等その他冷却水）を用いて車室内の暖房を行う際に、ヒーターコア８ａに流れる冷却水の温度を急速に上昇させることができる。即ち、外気温度が低い場合における車両始動初期に、冷媒用の第１の外部熱交換器１８の放熱を利用してヒーターコア８ａに流れる冷却水を加熱して、冷却水の温度を急速に上昇させることができる。
【０１１１】
また、この発明の実施の形態の車両用空調装置において、前記水用熱交換器２７は前記ヒーターコア８ａから冷却水を流す流路途中に設けられている。
【０１１２】
この構成によれば、外気温度が低い場合における車両始動初期（エンジン車であればエンジン始動初期、電気自動車であれば車両駆動用のモータ始動初期等）に冷却水（エンジン冷却水又はモータ冷却水等その他冷却水）を用いて車室内の暖房を行う際に、ヒーターコア８ａから流出される冷却水の温度を急速に上昇させることができる。即ち、外気温度が低い場合における車両始動初期に、冷媒用の第１の外部熱交換器１８の放熱を利用してヒーターコア８ａから流出する冷却水を加熱して、冷却水の温度を急速に上昇させることができる。
【０１１３】
また、この発明の実施の形態の車両用空調装置において、前記水用熱交換手段は、前記ヒーターコアに冷却水を流す流路途中に設けられた第１の水用熱交換器２６と、前記ヒーターコアから前記冷却水を流す流路途中に設けられた第２の水用熱交換器２７を備えると共に、前記第１の外部熱交換器１８は前記第１，第２の水用熱交換器２６，２７間に介装されている。
【０１１４】
この構成によれば、外気温度が低い場合における車両始動初期（エンジン車であればエンジン始動初期、電気自動車であれば車両駆動用のモータ始動初期等）に冷却水（エンジン冷却水又はモータ冷却水等その他冷却水）を用いて車室内の暖房を行う際に、ヒーターコア８ａに流れる冷却水の温度を急速に上昇させることができる。即ち、外気温度が低い場合における車両始動初期に、冷媒用の第１の外部熱交換器１８の放熱を利用してヒーターコア８ａに流れる冷却水を加熱して、冷却水の温度を急速に上昇させることができる。
【０１１５】
しかも、外気温度が低い場合における車両始動初期に冷却水を用いて車室内の暖房を行う際に、ヒーターコア８ａから流出する冷却水の温度を急速に上昇させることができる。即ち、外気温度が低い場合における車両始動初期に、冷媒用の第１の外部熱交換器１８の放熱を利用してヒーターコア８ａから流出するエンジン冷却水を加熱して、冷却水の温度を上昇させることができる。これにより、車室内への空気を暖めるためにヒーターコア８ａ内で冷却水の水温が低下させられても、この冷却水がヒーターコア８ａから流出する際に第１の外部熱交換器１８で加熱されるので、車両の暖機運転に支障を来すのを防止できる。
【０１１６】
更に、前記第２，第３の熱交換手段（外部熱交換器１８ａ，２０）は互いに熱交換可能に重ね合わせて一体に設けられている。
【０１１７】
この構成によれば、第２の熱交換手段（外部熱交換器１８ａ）に流入した液体冷媒は第３の熱交手段（外部熱交換器２０）内の冷媒に吸熱されることにより、第３の熱交換手段内に流入する際に蒸発させられて冷媒ガスとなり、アキュームレータ１６を介して圧縮機１１に戻されるので、外気温度が低い場合における車両始動初期（エンジン車であればエンジン始動初期、電気自動車であれば車両駆動用のモータ始動初期等）に冷却水（エンジン冷却水又はモータ冷却水等その他冷却水）を用いて車室内の暖房を行う際に、冷媒の循環をスムースに行うことができる。この結果、外気温度が低い場合における車両始動初期に、冷媒用の第２の外部熱交換器の放熱を利用して冷却水を加熱して、冷却水の温度を急速に上昇させることができる。
【０１１８】
また、前記第２，第３の熱交換手段は、前記高圧冷媒と前記低圧冷媒間で直接、高圧冷媒と低圧冷媒を仕切る隔壁を介して熱交換し、熱交換量は高圧側と低圧側が等しくなっている。
【０１１９】
更に、前記圧縮機（コンプレッサ）から吐出した高圧ガス冷媒による凝縮熱を第１の熱交換手段で該冷却水へ放熱し、且つ第２の熱交換手段で自身の低圧冷媒の蒸発熱と相殺することで圧力の高低差を設け、理想的な冷凍サイクルを形成することができる。即ち、圧縮機（コンプレッサ）動力分のみ熱量が第１の熱交換手段で放熱できる。
【０１２０】
また、前記切換弁は、電磁力を利用した三方電磁切替弁あるいは四方電磁切換弁とできる。
【０１２１】
また、前記冷却水で冷却される前記被冷却体としては車両の駆動源であるエンジンとできる。また、前記冷却水で冷却される前記被冷却体としては、電動車両を駆動源である二次電池あるいは燃料電池あるいはその駆動用モータおよびインバーターなどとすることができる。
【０１２２】
更に、冷却水温度を検出する水温検出センサと、外気温度を検出するＡｍｂセンサと、それら温度が所定値以下のときに前記圧縮機を作動させるとともに、前記切換弁により、前記圧縮機（コンプレッサ）を吐出した冷媒が、前記第１の熱交換手段側へ流れるように切り換えることができる。
【０１２３】
また、前記第２の冷媒膨張手段はオリフィスチューブなどの固定膨張手段（固定膨張装置）とできる。
【０１２４】
また、前記冷却水の通路上に、車室内の暖房用に空調風を加熱するヒーターコアを設けることができる。
【０１２５】
更に、前記圧縮機（コンプレッサ）は、エンジンを主たる駆動源とし、外部信号により、その１回転あたりの吐出容量を可変可能な構造を有する構成とできる。
【０１２６】
また、前記圧縮機（コンプレッサ）の吐出冷媒ガスの圧力を検出する圧力センサを有し、その圧力を検知することで、ある所定の圧力を維持できるように前記圧縮機（コンプレッサ）の吐出容量を調整することができる。
【０１２７】
また、前記圧縮機（コンプレッサ）は、回転数を可変な電動圧縮機（コンプレッサ）であり、前記圧縮機（コンプレッサ）の吐出冷媒ガスの圧力を検出する圧力センサを有し、その圧力を検知することで、ある所定の圧力を維持できるように前記回転数を調整することができる。
【符号の説明】
【０１２８】
１・・・車室
７ａ・・・エバポレータ
８ａ・・・ヒーターコア
９・・・冷媒循環回路
９ａ・・・冷房用冷媒循環回路（冷房回路）
１０・・・暖房用冷却水循環回路
１１・・・圧縮機
１２・・・コンデンサ
１４・・・第１の膨張手段又は減圧手段
１７・・・三方電磁切換弁（電磁切換弁）
１８・・・第１の外部熱交換器
１８ａ・・・第２の外部熱交換器
１９・・・第２の膨張手段又は減圧手段
２０・・・第３の外部熱交換器
２３・・・冷媒用熱交換手段
２６・・・第１の水用熱交換器（水用熱交換手段）
２７・・・第２の水用熱交換器（水用熱交換手段）
２８，２８ａ，２８ｂ・・・冷却水加熱用熱交換手段
２９・・・コントロールユニット（制御手段）
３０・・・水温検出センサ
【図１】
2010179911.tif 000003
【図２】
2010179911.tif 000004
【図３】
2010179911.tif 000005
【図４】
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【図５】
2010179911.tif 000007
【図６】
2010179911.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年12月25日(2009.12.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を、圧縮機、車室外の冷媒凝縮用のコンデンサ，第１の膨張手段又は減圧手段，車室内の空気冷却及び液体冷媒蒸発用のエバポレータ、アキュームレータの順に循環させる冷房用冷媒循環回路と、
冷却水を車室内のヒーターコアとの間で循環させる暖房用冷却水循環回路と、
前記コンデンサ及び前記エバポレータと並列に接続され、前記アキュームレータを経由して前記圧縮機に接続されたバイパス流路と、
前記圧縮機の冷媒吐出口を前記コンデンサと前記バイパス流路とのいずれかに切り換え連通させる電磁切換弁と、
前記ヒーターコアへの流路途中に介装された水用熱交換手段及び前記バイパス流路の途中に設けられて前記水用熱交換手段との間で熱の授受を行う冷媒用熱交換手段を有する水加熱用熱交換手段と、を備えると共に、
前記冷媒用熱交換手段は、
前記バイパス流路の途中に直列に設けられた冷媒凝縮用の第１，第２の熱交換手段と、
前記第１，第２の熱交換手段で凝縮された冷媒を膨張させる第２の膨張手段又は減圧手段と、
前記第２の熱交換手段で凝縮された冷媒から吸熱して前記第２の膨張手段又は減圧手段で膨張させられた冷媒を蒸発させる第３の熱交換手段を、
備える車両用空調装置であって、
前記水用熱交換手段は、前記ヒーターコアへ冷却水を流す水用熱交換器を備え、
前記第１の熱交換手段は前記水用熱交換器内の冷却水を加熱可能に設けられていることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用空調装置において、
前記水用熱交換器は前記ヒーターコアに冷却水を流す流路途中に設けられていることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項３】
請求項１に記載の車両用空調装置において、
前記水用熱交換器は前記ヒーターコアから冷却水を流す流路途中に設けられていることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れかに記載の車両用空調装置において、
前記水用熱交換手段は、前記ヒーターコアに冷却水を流す流路途中に設けられた第１の水用熱交換器と、前記ヒーターコアから前記冷却水を流す流路途中に設けられた第２の水用熱交換器を備えると共に、前記第１の外部熱交換器は前記第１，第２の水用熱交換器間に介装されていることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れかに記載の車両用空調装置において、
前記第２，第３の熱交換手段は互いに熱交換可能に重ね合わせて一体に設けられていることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４の何れかに記載の車両用空調装置において、
前記冷却水の温度を検出して温度信号を出力する水温検出センサと、
前記水温検出センサで検出した前記冷却水の温度が所定値以下のときに前記圧縮機を作動させると共に前記電磁切換弁を作動制御して前記圧縮機の冷媒吐出口を前記バイパス流路に連通させる制御手段とを備えることを特徴とする車両用空調装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
この目的を達成するため、本発明の車両用空調装置は、冷媒を、圧縮機、車室外の冷媒凝縮用のコンデンサ，第１の膨張手段又は減圧手段，車室内の空気冷却及び液体冷媒蒸発用のエバポレータ、アキュームレータの順に循環させる冷房用冷媒循環回路を有する。また、車両用空調装置は、冷却水を車室内のヒーターコアとの間で循環させる暖房用冷却水循環回路を有する。更に、車両用空調装置は、前記コンデンサ及び前記エバポレータと並列に接続され、前記アキュームレータを経由して前記圧縮機に接続されたバイパス流路と、前記圧縮機の冷媒吐出口を前記コンデンサと前記バイパス流路とのいずれかに切り換え連通させる電磁切換弁と、水加熱用熱交換手段を有する。この水加熱用熱交換手段は、前記ヒーターコアへの流路途中に介装された水用熱交換手段及び前記バイパス流路の途中に設けられて前記水用熱交換手段との間で熱の授受を行う冷媒用熱交換手段を有する水加熱用熱交換手段を有する。しかも、前記冷媒用熱交換手段は、前記バイパス流路の途中に直列に設けられた冷媒凝縮用の第１，第２の熱交換手段と、前記第１，第２の熱交換手段で凝縮された冷媒を膨張させる第２の膨張手段又は減圧手段と、前記第２の熱交換手段で凝縮された冷媒から吸熱して前記第２の膨張手段又は減圧手段で膨張させられた冷媒を蒸発させる第３の熱交換手段を、備えている。また、前記水用熱交換手段は前記ヒーターコアへ冷却水を流す水用熱交換器を備え、前記第１の熱交換手段は前記水用熱交換器内の冷却水を加熱可能に設けられている。