(57)【要約】【課題】  冷暖房切換可能なヒートポンプサイクルを用いたシステムにおいて、低圧側部品の耐圧保護を可能とする。【解決手段】  車室内熱交換器１２０と減圧装置１６１との間に低圧側リリーフ装置１６２Ｂを配設している。  これによれば、圧カセンサ３２０が故障などによって正確な値を検出できなくなったり、急激な圧縮機回転数変動などで異常な負荷が掛かったりして車室内熱交換器１２０などの低圧部品の耐圧を超えるような場合、耐圧圧力到達前に車室内熱交換器１２０と減圧装置１６１との間に配設された低圧側リリーフ装置１６２Ｂが作動して、圧力上昇を確実に回避することができる。【選択図】    図１
2006183940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートポンプサイクルを用いた車両用空調装置であり、
冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１１０）と、
前記圧縮機（１１０）の吐出側に接続されて冷媒流路を切り替える冷媒流路切替手段（Ｖ）と、
車室内に吹き出す空調用空気と冷媒との間で熱交換を行う車室内熱交換器（１２０）と、
冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して気相冷媒を前記圧縮機（１１０）の吸入側に流出させるとともに、冷媒サイクル中の余剰冷媒を液相冷媒として貯留するアキュムレータ（１４０）と、
前記車室内熱交換器（１２０）へ供給される冷媒を減圧する減圧手段（１６１）とを備える車両用空調装置において、
前記車室内熱交換器（１２０）と前記減圧手段（１６１）との間に低圧側リリーフ装置（１６２Ｂ）を配設したことを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
ヒートポンプサイクルを用いた車両用空調装置であり、
冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１１０）と、
前記圧縮機（１１０）の吐出側に接続されて冷媒流路を切り替える冷媒流路切替手段（Ｖ）と、
車室内に吹き出す空調用空気と冷媒との間で熱交換を行う車室内熱交換器（１２０）と、
冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して気相冷媒を前記圧縮機（１１０）の吸入側に流出させるとともに、冷媒サイクル中の余剰冷媒を液相冷媒として貯留するアキュムレータ（１４０）と、
前記車室内熱交換器（１２０）へ供給される冷媒を減圧する減圧手段（１６１）とを備える車両用空調装置において、
前記冷媒流路切替手段（Ｖ）と前記車室内熱交換器（１２０）との間に低圧側リリーフ装置（１６２Ｂ）を配設したことを特徴とする車両用空調装置。
【請求項３】
前記車室内熱交換器（１２０）とエンジンルーム内配管とを接続するブロック配管継手（１６３）に前記低圧側リリーフ装置（１６２Ｂ）が一体化されていることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の車両用空調装置。
【請求項４】
前記減圧手段（１６１）に前記低圧側リリーフ装置（１６２Ｂ）が一体化されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
【請求項５】
前記冷媒流路切替手段（Ｖ）に前記低圧側リリーフ装置（１６２Ｂ）が一体化されていることを特徴とする請求項２に記載の車両用空調装置。
【請求項６】
前記車室内熱交換器（１２０）と前記減圧手段（１６１）とを接続する配管経路のブロック配管継手に前記低圧側リリーフ装置（１６２Ｂ）が一体化されていることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の車両用空調装置。
【請求項７】
前記冷媒流路切替手段（Ｖ）と前記車室内熱交換器（１２０）とを接続する配管経路のブロック配管継手に前記低圧側リリーフ装置（１６２Ｂ）が一体化されていることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の車両用空調装置。
【請求項８】
前記ヒートポンプサイクルは、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルであることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷暖房切換可能なヒートポンプサイクルを用いた車両用空調装置の安全装置に関するものであり、特に高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルに適用して有効である。
【背景技術】
【０００２】
冷暖房切換可能なヒートポンプサイクルとして、本出願人は先に特許文献１、２に示す発明を出願している。このような冷暖房切換可能なヒートポンプサイクルを用いた車両用空調装置であり、二酸化炭素（以下、ＣＯ２とする。）冷媒などを用いて高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルでは、車両を炎天下に放置するなどによってサイクル内の圧力が外気温度によってどんどん上昇し、低圧側部品の耐圧を越える圧力となる懸念があるため、通常、圧縮機の吸入部やアキュムレータなどの低圧側にもリリーフ装置が設置される。
【０００３】
そして、このようにＣＯ２冷媒などを用いた空調装置で、圧縮機の吐出冷媒の導入を室外機側と室内機側とを切り替えて冷暖房を実施するシステムの場合、低圧側であった経路が高圧側に切り替わってしまう経路が生じるため、圧縮機の吐出部などに設けた圧力センサによって暖房運転時の高圧側作動圧が低圧部品の耐圧を越えないように膨張弁や圧縮機の吐出冷媒量を可変して保護し、万一、圧力センサが故障した場合など、異常な高圧が生じた場合はリリーフ装置で部品の破裂を避けるようにしている。なお、特許文献３、４は空調装置に用いられるリリーフ装置の例である。
【特許文献１】特開２０００−１３０８７８号公報
【特許文献２】特開２００２−１９５６７７号公報
【特許文献３】特開２０００−１３０８９６号公報
【特許文献４】特開２０００−２３３６３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、圧縮機の吐出部などに設けられる高圧側のリリーフ装置では低圧側部品の耐圧を越えるまで作動しないため、フェールセーフのためのリリーフ機構にはならないという問題がある。本発明は、この問題に鑑みて成されたものであり、その目的は、冷暖房切換可能なヒートポンプサイクルを用いたシステムにおいて、低圧側部品の耐圧保護を可能とすることで、ヒートポンプサイクル停止時の外気温度による均圧圧力上昇のためのリリーフ装置としての機能と、暖房運転時の異常高圧回避のリリーフ装置としての機能を持たせた車両用空調装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記目的を達成するために、請求項１ないし請求項８に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、ヒートポンプサイクルを用いた車両用空調装置であり、冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１１０）と、圧縮機（１１０）の吐出側に接続されて冷媒流路を切り替える冷媒流路切替手段（Ｖ）と、車室内に吹き出す空調用空気と冷媒との間で熱交換を行う車室内熱交換器（１２０）と、冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して気相冷媒を圧縮機（１１０）の吸入側に流出させるとともに、冷媒サイクル中の余剰冷媒を液相冷媒として貯留するアキュムレータ（１４０）と、車室内熱交換器（１２０）へ供給される冷媒を減圧する減圧手段（１６１）とを備える車両用空調装置において、
車室内熱交換器（１２０）と減圧手段（１６１）との間に低圧側リリーフ装置（１６２Ｂ）を配設したことを特徴としている。
【０００６】
これは、暖房運転時、すなわち車室内熱交換器（１２０）ヘ圧縮機（１１０）の吐出冷媒を導入する場合、圧縮機（１１０）と冷媒流路切替手段（Ｖ）との間に設置された吐出圧センサ（３２０）の検出圧力に基づいて、所定の暖房性能が得られるように減圧手段（１６１）の絞り量および圧縮機（１１０）の吐出容量（可変容量圧縮機の場合は圧縮容量、電動圧縮機の場合は回転数）が制御される。そして、吐出圧力が低圧側部品の耐圧を越えるような場合は優先的に耐圧以下（低圧側リリーフ装置の設定圧以下）となるように減圧手段（１６１）や圧縮機（１１０）の吐出容量を制御する。
【０００７】
しかし、この請求項１に記載の発明によれば、圧カセンサ（３２０）が故障などによって正確な値を検出できなくなったり、急激な圧縮機回転数変動などで異常な負荷が掛かったりして車室内熱交換器（１２０）などの低圧部品の耐圧を超えるような場合、耐圧圧力到達前に車室内熱交換器（１２０）と減圧手段（１６１）との間に配設された低圧側リリーフ装置（１６２Ｂ）が作動して、圧力上昇を確実に回避することができる。
【０００８】
冷媒流路切替手段（Ｖ）〜車室内熱交換器（１２０）〜減圧手段（１６１）以外のところ（減圧手段（１６１）〜内部熱交換器（１５０）〜アキュムレータ（１４０）〜圧縮機（１１０））に設けた場合、空調装置（冷凍サイクル）停止時の外気温による圧力上昇回避のリリーフ機構としての機能は果たせるが、暖房運転時、その経路は低圧側となるため、暖房作動時の低圧部品の耐圧保護の機能は果たせない。結果、圧カセンサ（３２０）による圧力制御のみに頼った圧力保護となってしまう。
【０００９】
よって低圧側リリーフ装置（１６２Ｂ）の最も好ましい設置位置は、車室内熱交換器（１２０）と減圧手段（１６１）との間である。これは、冷媒流路切替手段（Ｖ）と車室内熱交換器（１２０）の間に設置すると、暖房運転時、高温の圧縮機（１１０）の吐出冷媒が流れることになるため、低圧側リリーフ装置（１６２Ｂ）が温度の影響を受けて作動圧が変化してしまうことを回避できるためである。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明では、ヒートポンプサイクルを用いた車両用空調装置であり、冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１１０）と、圧縮機（１１０）の吐出側に接続されて冷媒流路を切り替える冷媒流路切替手段（Ｖ）と、車室内に吹き出す空調用空気と冷媒との間で熱交換を行う車室内熱交換器（１２０）と、冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して気相冷媒を圧縮機（１１０）の吸入側に流出させるとともに、冷媒サイクル中の余剰冷媒を液相冷媒として貯留するアキュムレータ（１４０）と、車室内熱交換器（１２０）へ供給される冷媒を減圧する減圧手段（１６１）とを備える車両用空調装置において、
冷媒流路切替手段（Ｖ）と車室内熱交換器（１２０）との間に低圧側リリーフ装置（１６２Ｂ）を配設したことを特徴としている。
【００１１】
上記したように、この請求項２に記載の発明によっても、圧カセンサ（３２０）が故障などによって正確な値を検出できなくなったり、急激な圧縮機回転数変動などで異常な負荷が掛かったりして車室内熱交換器（１２０）などの低圧部品の耐圧を超えるような場合、耐圧圧力到達前に冷媒流路切替手段（Ｖ）と車室内熱交換器（１２０）の間に配設された低圧側リリーフ装置（１６２Ｂ）が作動して、圧力上昇を確実に回避することができる。なお、これも上記したように、暖房運転時、高温の圧縮機（１１０）の吐出冷媒が流れることになるため、低圧側リリーフ装置（１６２Ｂ）が温度の影響を受けて作動圧が変化することなどを考慮する必要がある。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の車両用空調装置において、車室内熱交換器（１２０）とエンジンルーム内配管とを接続するブロック配管継手（１６３）に低圧側リリーフ装置（１６２Ｂ）が一体化されていることを特徴としている。また、請求項４に記載の発明では、請求項１に記載の車両用空調装置において、減圧手段（１６１）に低圧側リリーフ装置（１６２Ｂ）が一体化されていることを特徴としている。
【００１３】
また、請求項５に記載の発明では、請求項２に記載の車両用空調装置において、冷媒流路切替手段（Ｖ）に低圧側リリーフ装置（１６２Ｂ）が一体化されていることを特徴としている。また、請求項６に記載の発明では、請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の車両用空調装置において、車室内熱交換器（１２０）と減圧手段（１６１）とを接続する配管経路のブロック配管継手に低圧側リリーフ装置（１６２Ｂ）が一体化されていることを特徴としている。
【００１４】
また、請求項７に記載の発明では、請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の車両用空調装置において、冷媒流路切替手段（Ｖ）と車室内熱交換器（１２０）とを接続する配管経路のブロック配管継手に低圧側リリーフ装置（１６２Ｂ）が一体化されていることを特徴としている。
【００１５】
これら請求項３〜７に記載の発明によれば、冷媒流路切替手段（Ｖ）〜車室内熱交換器（１２０）〜減圧手段（１６１）の範囲の冷媒経路を構成するブロック部品に低圧側リリーフ装置（１６２Ｂ）を一体化することで、上記請求項１・２で述べたような本発明の効果を得ることができるうえ、構成を簡素にしてコストを抑えることができる。また、従来機にも追加が容易である。なお、車室内熱交換器（１２０）とエンジンルーム内配管とを接続するブロック配管継手（１６３）に低圧側リリーフ装置（１６２Ｂ）を一体化する場合、車室内熱交換器（１２０）の上流側に設けるのも下流側に設けるのも同様に容易である。
【００１６】
また、請求項８に記載の発明では、請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の車両用空調装置において、ヒートポンプサイクルは、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルであることを特徴としている。この請求項８に記載の発明によれば、冷凍サイクル停止時に外気温度の影響でもサイクル内が超臨界となりうる超臨界ヒートポンプサイクルに適用して最も有効なことによるものである。ちなみに、上記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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（第１実施形態）
以下、本発明の実施の形態について添付した図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態は、本発明に係る超臨界のヒートポンプサイクルを、ＣＯ２を冷媒とする燃料電池車などの電気自動車の車両用空調装置に適用したものであって、図１は本発明の第１実施形態における車両用空調装置の模式図であり、図２は図１の実施形態に係る車両用空調装置の制御系の模式図である。
【００１８】
なお、図１中の一点鎖線で囲った機器が本実施形態に係るヒートポンプサイクル１００であり、ＦＣスタック（高分子電解質型燃料電池）２００は酸素と水素とを化学反応させることにより発電し、その発電した電力を図示しない走行用電動モータに供給する。インバータ制御方式の電動圧縮機１１０は冷媒を吸入圧縮し、車室内熱交換器１２０は車室内に吹き出す空気と冷媒とを熱交換し、車室外熱交換器１３０は車室外空気と冷媒とを熱交換するものである。
【００１９】
冷媒流路切替手段としての四方切替弁Ｖは、圧縮機１１０から吐出した冷媒を車室内熱交換器１２０側に流通させる場合と、車室外熱交換器１３０側に流通させる場合とを切り替えるものである。アキュムレータ１４０は冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して気相冷媒を圧縮機１１０の吸入側に流出させるとともに、冷媒サイクル中の余剰冷媒を貯留するものである。
【００２０】
また、図１中の内部熱交換器１５０は、車室内熱交換器１２０と車室外熱交換器１３０との間を流通する吐出側冷媒と、アキュムレータ１４０から流出して圧縮機１１０に吸入される吸入側冷媒とを熱交換させる熱交換器である。この内部熱交換器１５０は、内筒側に吐出側冷媒が流れ、外筒側に吸入側冷媒が流れる二重円筒式の熱交換器などである。
【００２１】
減圧手段としての電気式の減圧装置１６１は、内部熱交換器１５０と車室内熱交換器１２０とを結ぶ冷媒通路に設けられて、流通する冷媒を減圧するものである。この減圧装置１６１の開度は、図２の電子制御装置（以下、ＥＣＵとする）３１０によって制御されている。また、空調ケース３００は、車室内へ吹き出す空気の通路を構成するものである。
【００２２】
この空調ケース３００の空気流れ上流側には、車室内空気を導入する内気導入口３０１、および車室外空気を導入する外気導入口３０２が設けられている。そして、両導入口３０１・３０２は内外気切換ドア３０３により切り替え開閉される。そして３０４は、車室内に向けて空気を送風する遠心式の送風機である。
【００２３】
また、空調ケース３００内のうち送風機３０４より空気流れ下流側には、ヒートポンプ１００の車室内熱交換器１２０が配設され、車室内熱交換器１２０の空気流れ下流側にはＦＣスタック２００で発生した廃熱を回収した冷却水により空気を加熱するヒータコア２１０が配設されている。エアミックスドア３０５は、ヒータコア２１０を通過して温風になる風量と、ヒータコア２１０を迂回して下流側へ流れる冷風の風量との風量割合を調節することにより、車室内に吹き出す空気の温度を調節するものである。
【００２４】
なお、エアミックスドア３０５およびヒータコア２１０の空気流れ下流側には、車室内乗員の上半身に空調空気を吹き出すための図示しないフェイス開口部と、車室内乗員の足元に空調空気を吹き出すための図示しないフット開口部と、図示しない車両フロントガラスの内面に向かって空調空気を吹き出すための図示しないデフロスタ開口部とが形成されており、これら開口部それぞれの空気上流側部位には、各開口部を開閉する図示しない吹出モード切換ドアが配設されている。
【００２５】
そして、内外気切換ドア３０３、エアミックスドア３０５、および吹出モード切換ドアは駆動手段を成すサーボモータＭ１〜Ｍ３により駆動されており、これらサーボモータＭ１〜Ｍ３および送風機３０４の電動モータＭ４は、図２に示すように、ＥＣＵ３１０により制御されている。
【００２６】
また、ＥＣＵ３１０には、車室外熱交換器１３０から流出する冷媒の圧力を検出する第１圧力センサ３１１、車室外熱交換器１３０から流出する冷媒の温度を検出する第１温度センサ３１２、車室内熱交換器１２０から流出する冷媒の圧力を検出する第２圧力センサ３１３、車室内熱交換器１２０から流出する冷媒の温度を検出する第２温度センサ３１４、室外空気の温度を検出する外気温度センサ３１５、車室内熱交換器１２０を通過した直後の空気の温度を検出する車室内熱交換器後温度センサ３１６、室内空気の温度を検出する内気気温度センサ３１７、および車室内に注がれる日射量を検出する日射センサ３１８の検出値、並びに乗員が希望する室内温度を設定入力する温度コントロールパネル３１９に入力された設定値が入力されている。
【００２７】
なお、第１・第２圧力センサ３１１・３１３は、後述する吐出圧センサ３２０で代用しても良い。そして、ＥＣＵ３１０は、センサ３１１〜３１８の検出値および温度コントロールパネルの設定温度Ｔｓｅｔに基づき、予め設定されたプログラムに従って圧縮機１１０・四方切替弁Ｖ・減圧装置１６１・内外気切換ドア３０３（Ｍ１）・エアミックスドア３０５（Ｍ２）・吹出モード切換ドア（Ｍ３）および送風機３０４（Ｍ４）を制御する。
【００２８】
次に、本発明に係る構成を説明する。先ず、図１で圧縮機１１０と四方切替弁Ｖとの間に設置された３２０は、圧縮機１１０の吐出圧力を検出する吐出圧センサであり、この検出値もＥＣＵ３１０に入力されるようになっている。また、同じく圧縮機１１０と四方切替弁Ｖとの間に設置された１６２Ａは高圧側リリーフ装置で、高圧側部品の耐圧を越える前に作動して高圧側部品を保護するものである。また、本発明の要部構成として、車室内熱交換器１２０と減圧装置１６１との間の１６２Ｂは、低圧側リリーフ装置であり、低圧側部品の耐圧を越える前に作動して低圧側部品を保護するものである。
【００２９】
ここで、高圧側部品の耐圧、高圧リリーフ装置１６２Ａの設定圧、吐出圧センサ３２０による低圧側部品保護制御圧、低圧リリーフ装置１６２Ｂの設定圧、低圧側部品の耐圧の大小関係を整理すると、高圧側部品耐圧＞高圧リリーフ圧＞低圧側部品耐圧＞低圧リリ一フ圧＞低圧側部品保護制御圧の関係となっている。ここでの低圧側部品の耐圧とは、必ずしも低圧側部品が破壊する圧力という意味ではなく、法律などで定められる許容圧力であっても良い。
【００３０】
図３は、これらのリリーフ装置１６２の構造を示す断面図であり、１６２１は所定圧力以上になると破裂するバーストディスク（破裂板）、１６２２は冷媒の洩れを防止するガスケット、１６２３はこれらを組み付け固定するナットである。なお、先の吐出圧センサ３２０およびこれらのリリーフ装置１６２の作動については後述する。
【００３１】
次に、本実施形態に係る空調装置の作動を説明する。
【００３２】
１．冷房運転時
図４は、図１の実施形態に係る車両用空調装置の冷房運転時における模式図である。図示しない冷房運転スイッチが投入されると、図４に示すように、エアミックスドア３０５にてヒータコア２１０のコア面を塞ぐことにより、車室内熱交換器１２０を通過した冷風の全てをヒータコア２１０を迂回させて流通させるとともに、冷媒を、圧縮機１１０→車室外熱交換器１３０→内部熱交換器１５０→減圧装置１６１→車室内熱交換器１２０→アキュムレータ１４０→内部熱交換器１５０→圧縮機１１０の順に循環させる。
【００３３】
図５は、図１の実施形態に係る車両用空調装置のモリエル線図である。このとき、減圧装置１６１は、車室外熱交換器１３０出口側の冷媒温度、すなわち第１温度センサ３１２の検出温度と、車室外熱交換器１３０出口側の冷媒圧力、すなわち第１圧力センサ３１１の検出圧力とが、図５の高圧制御線ηで示される関係となるようバルブ開度を可変制御する。
【００３４】
なお、高圧制御線ηとは、サイクルの成績係数が最大となる高圧側の冷媒温度、すなわち車室外熱交換器１３０出口側の冷媒温度と高圧側の冷媒圧力、すなわち車室外熱交換器１３０出口側の冷媒圧力との関係を示すもので、冷房運転時の高圧制御線ηと暖房運転時の高圧制御線ηとは通常相違している。
【００３５】
これにより、車室内熱交換器１２０では、冷媒が室内に吹き出す空気から熱を奪って蒸発することにより室内に吹き出す空気を冷却し、車室外熱交換器１３０では、室内に吹き出す空気から奪った熱を外気に放熱することにより冷媒温度が低下する。このとき、内部熱交換器１５０では、吐出側冷媒と吸入側冷媒とが対向流れとなった状態で熱交換される。
【００３６】
一方、空調ケース３００内では、車室内熱交換器１２０にて冷却された空気がヒータコア２１０を迂回して流通するので、車室内に冷風が供給される。このとき、車室内に吹き出す空気温度の調節は、圧縮機１１０の回転数を制御することで、もしくは、エアミックスドア３０５の開度を調節することで行われる。
【００３７】
２．暖房運転時
図６は、図１の実施形態に係る車両用空調装置の暖房運転時における模式図である。図示しない暖房運転スイッチが投入されると、図６に示すように、エアミックスドア３０５を全開とすることにより、車室内熱交換器１２０を通過した温風がヒータコア２１０を通過するように流通させるとともに、冷媒を、圧縮機１１０→車室内熱交換器１２０→減圧装置１６１→内部熱交換器１５０→車室外熱交換器１３０→アキュムレータ１４０→内部熱交換器１５０→圧縮機１１０の順に循環させる。
【００３８】
このとき、減圧装置１６１は車室内熱交換器１２０出口側の冷媒温度、すなわち第２温度センサ３１４の検出温度と、車室内熱交換器１２０出口側の冷媒圧力、すなわち第２圧力センサ３１２の検出圧力とが高圧制御線ηで示される関係となるようバルブ開度を可変制御する。これにより、車室内熱交換器１２０では、冷媒が室内に吹き出す空気に放熱することにより冷媒温度が低下する。車室外熱交換器１３０では、冷媒が外気から熱を奪って蒸発する。
【００３９】
このとき、内部熱交換器１５０では、吐出側冷媒と吸入側冷媒とが同じ向きの流れとなった状態で熱交換される。一方、空調ケース３００内では、車室内熱交換器１２０にて加熱された空気がヒータコア２１０にて再加熱されて流通し、車室内に温風が供給される。このとき、車室内に吹き出す空気温度の調節は、圧縮機１１０の回転数を制御することにより行われ、ヒータコア２１０にて充分な暖房能力を得ることができるときには、圧縮機１１０は停止する。
【００４０】
次に、本実施形態での特徴と、その効果について述べる。先ず、上記構成の車両用空調装置において、車室内熱交換器１２０と減圧装置１６１との間に低圧側リリーフ装置１６２Ｂを配設している。これは、暖房運転時、すなわち車室内熱交換器１２０ヘ圧縮機１１０の吐出冷媒を導入する場合、圧縮機１１０と四方切替弁Ｖとの間に設置された吐出圧センサ３２０の検出圧力に基づいて、所定の暖房性能が得られるように減圧装置１６１の絞り量および圧縮機１１０の吐出容量（可変容量圧縮機の場合は圧縮容量、電動圧縮機の場合は回転数）が制御される。
【００４１】
そして、吐出圧力が低圧側部品の耐圧を越えるような場合は優先的に耐圧以下（低圧側リリーフ装置１６２Ｂの設定圧以下）となるように減圧手段（１６１）や圧縮機１１０の吐出容量を制御する。しかし、これによれば、圧カセンサ３２０が故障などによって正確な値を検出できなくなったり、急激な圧縮機回転数変動などで異常な負荷が掛かったりして車室内熱交換器１２０などの低圧部品の耐圧を超えるような場合、耐圧圧力到達前に車室内熱交換器１２０と減圧装置１６１との間に配設された低圧側リリーフ装置１６２Ｂが作動して、圧力上昇を確実に回避することができる。
【００４２】
なお、四方切替弁Ｖ〜車室内熱交換器１２０〜減圧装置１６１以外のところ（減圧装置１６１〜内部熱交換器１５０〜アキュムレータ１４０〜圧縮機１１０）に設けた場合、空調装置（冷凍サイクル）停止時の外気温による圧力上昇回避のリリーフ機構としての機能は果たせるが、暖房運転時、その経路は低圧側となるため、暖房作動時の低圧部品の耐圧保護の機能は果たせない。結果、圧カセンサ３２０による圧力制御のみに頼った圧力保護となってしまう。
【００４３】
よって低圧側リリーフ装置１６２Ｂの最も好ましい設置位置は、車室内熱交換器１２０と減圧装置１６１との間である。これは、四方切替弁Ｖと車室内熱交換器１２０の間に設置すると、暖房運転時、高温の圧縮機１１０の吐出冷媒が流れることになるため、低圧側リリーフ装置１６２Ｂが温度の影響を受けて作動圧が変化してしまうことを回避できるためである。
【００４４】
また、本ヒートポンプサイクルは、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルである。これによれば、冷凍サイクル停止時に外気温度の影響でもサイクル内が超臨界となりうる超臨界ヒートポンプサイクルに適用して最も有効なことによるものである。
【００４５】
（第２実施形態）
図７は、本発明の第２実施形態における車両用空調装置の模式図である。上述した第１実施形態と異なる特徴として、四方切替弁Ｖと車室内熱交換器１２０との間に低圧側リリーフ装置１６２Ｂを配設している。上記したように、このような配置によっても、圧カセンサ３２０が故障などによって正確な値を検出できなくなったり、急激な圧縮機回転数変動などで異常な負荷が掛かったりして車室内熱交換器１２０などの低圧部品の耐圧を超えるような場合、耐圧圧力到達前に低圧側リリーフ装置１６２Ｂが作動して、圧力上昇を確実に回避することができる。
【００４６】
なお、これも上記したように、暖房運転時、高温の圧縮機１１０の吐出冷媒が流れることになるため、低圧側リリーフ装置１６２Ｂが温度の影響を受けて作動圧が変化することなどを考慮する必要がある。
【００４７】
（第３実施形態）
図８の（ａ）は本発明の第３実施形態における車室内熱交換器１２０とエンジンルーム内配管とを接続するブロック配管継手１６３とを表した斜視図であり、（ｂ）はその模式図である。本実施形態の特徴として、このブロック配管継手１６３に低圧側リリーフ装置１６２Ｂを一体化したものである。なお、（ｂ）の模式図で分かるように、車室内熱交換器１２０の上流側に設けるのも下流側に設けるのも同様に容易である。
【００４８】
（第４実施形態）
図９は、本発明の第４実施形態における減圧装置１６１を示す断面図である。本実施形態の特徴として、減圧装置１６１に低圧側リリーフ装置１６２Ｂを一体化したものである。
【００４９】
（第５実施形態）
図１０は、本発明の第５実施形態における車両用空調装置の模式図である。本実施形態の特徴として、四方切替弁Ｖに低圧側リリーフ装置１６２Ｂを一体化したものである。
【００５０】
（その他の実施形態）
その他の実施形態として図示しないが、車室内熱交換器１２０と減圧装置１６１とを接続する配管経路のブロック配管継手に低圧側リリーフ装置１６２Ｂを一体化しても良い。または、四方切替弁Ｖと車室内熱交換器１２０とを接続する配管経路のブロック配管継手に低圧側リリーフ装置１６２Ｂを一体化しても良い。
【００５１】
これらを含め、第３〜第５実施形態では四方切替弁Ｖ〜車室内熱交換器１２０〜減圧装置１６１の範囲の冷媒経路を構成するブロック部品に低圧側リリーフ装置１６２Ｂを一体化することで、第１・２実施形態で述べたような本発明の効果を得ることができるうえ、構成を簡素にしてコストを抑えることができる。また、従来機にも追加が容易である。
【００５２】
なお、上述の実施形態では、燃料電池自動車に本発明を適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、バッテリなどの二次電池を電源とする電気自走車や、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの熱機関を有する自動車などにも適用することができる。また、熱源は、ＦＣスタック２００に限定されるものではなく、走行用モータのインバータ回路などの電気回路や熱機関などのその他の発熱機器であっても良い。
【００５３】
また、上述の実施形態では、二酸化炭素を冷媒とするヒートポンプを例に本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、エチレン・エタン・酸化窒素などを冷媒とする、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を越える超臨界冷凍サイクルは勿論、フロンなどを冷媒とする、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力未満である冷凍サイクルに対しても適用することができる。また、リリーフ装置１６２も、上述した実施形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１実施形態における車両用空調装置の模式図である。
【図２】図１の実施形態に係る車両用空調装置の制御系の模式図である。
【図３】図１中のリリーフ装置１６２の構造を示す断面図である。
【図４】図１の実施形態に係る車両用空調装置の冷房運転時における模式図である。
【図５】図１の実施形態に係る車両用空調装置のモリエル線図である。
【図６】図１の実施形態に係る車両用空調装置の暖房運転時における模式図である。
【図７】本発明の第２実施形態における車両用空調装置の模式図である。
【図８】（ａ）は本発明の第３実施形態における車室内熱交換器１２０とエンジンルーム内配管とを接続するブロック配管継手１６３とを表した斜視図であり、（ｂ）はその模式図である。
【図９】本発明の第４実施形態における減圧装置１６１を示す断面図である。
【図１０】本発明の第５実施形態における車両用空調装置の模式図である。
【符号の説明】
【００５５】
１１０…圧縮機
１２０…車室内熱交換器
１３０…車室外熱交換器
１４０…アキュムレータ
１６１…減圧装置（減圧手段）
１６２Ｂ…低圧側リリーフ装置
１６３…ブロック配管継手
Ｖ…四方切替弁（冷媒流路切替手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【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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