(57)【要約】【課題】冷媒として二酸化炭素を用いた車両用空調装置において、ヒータコアの出入口温度差のばらつきを少なくしてエアーミックス性を改善し、左右独立温調が容易にできるようにする。【解決手段】供給空気が導入される通風路１７内に、昇温された水により供給空気を加熱するヒータコア７を設置して、圧縮機１で高圧高温となった冷媒と水との間で熱交換させる水冷媒熱交換器８から、昇温された水をヒータコア７に供給するようにした。【選択図】    図１
2006131180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、冷媒を圧縮、昇温する圧縮機（１）と、冷媒と外気との間で熱交換させる放熱器（２）と、供給空気と冷媒との間で熱交換させる蒸発器（３）と、前記圧縮機（１）で圧縮、昇温された冷媒又は前記放熱器（２）で冷却された冷媒と前記圧縮機（１）に戻る低圧の冷媒との間で熱交換する内部熱交換器（４）と、前記蒸発器（３）へ送られる冷媒を減圧する第１減圧手段（５）と、前記放熱器（２）へ送られる冷媒を減圧する第２減圧手段（６）とを備え、前記内部熱交換器（４）を通過した冷媒を前記圧縮機（１）へ戻して循環させる冷凍サイクルを実行する車両用空調装置であって、
供給空気が導入される通風路（１７）内において前記蒸発器（３）の下流側に設置され、前記蒸発器（３）を通過した供給空気と、昇温された水との間で熱交換させるヒータコア（７）と、
前記圧縮機（１）で圧縮、昇温した冷媒と、前記ヒータコア（７）に供給される水との間で熱交換させる水冷媒熱交換器（８）と、
を備えることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
暖房モードでは、前記圧縮機（１）で圧縮、昇温された冷媒を前記水冷媒熱交換器（８）に導入して前記ヒータコア（７）に供給される水との間で熱交換させることにより前記ヒータコア（７）を通過する供給空気を加熱し、また前記水冷媒熱交換器（８）で熱交換した媒体を前記内部熱交換器（４）で低圧側の冷媒と熱交換し、この冷媒を前記第２膨張弁６で減圧させて前記放熱器（２）に導入することにより外気と熱交換させて吸熱す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３】
除湿暖房モードでは、前記圧縮機（１）で圧縮、昇温された冷媒を前記水冷媒熱交換器（８）に導入して前記ヒータコア（７）に供給される水との間で熱交換させることにより前記ヒータコア（７）を通過する供給空気を加熱し、また前記水冷媒熱交換器（８）で熱交換した冷媒を前記第１減圧手段（５）で減圧させて前記蒸発器（３）に導入し、前記通風路（１７）内に導入される供給空気との間で熱交換させることにより前記蒸発器（３）を通過する供給空気を除湿することを特徴とする請求項１又は２のいずれか一項に記載の車両用空調装置。
【請求項４】
冷房モードでは、前記圧縮機（１）で圧縮、昇温された冷媒を前記放熱器（２）で外気と熱交換させて冷却し、この冷媒を前記第１減圧手段（５）で減圧させて前記蒸発器（３）に導入し、前記通風路（１７）内に導入される供給空気との間で熱交換させることにより前記蒸発器（３）を通過する供給空気を冷却することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一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、二酸化炭素などの冷媒を用いた車両用空調装置に関し、詳しくはエンジンなどの熱源を持たない電気自動車や燃料電池車、あるいはハイブリッド車など（以下、電気自動車等）に搭載される車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用空調装置においては、乗員が個別に温調を行える左右独立温調の機能を備えたものがある。例えば、ヒータユニット内に左右２つの通風路を形成し、エンジン冷却水を温媒にしたヒータコア及び冷却器を２つに区分する仕切板を設け、各通風路につながる２つのエアーミックスドアの開度をそれぞれ調整して、ヒータコアを通過する空気とバイパス路（ヒータコアを通過しない通路）に流れる空気との比率を調整することにより、左右を個別に温調するようにしたものが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
エンジン冷却水を冷媒とするヒータコアでは、エンジン冷却水の出入口温度差が１０℃程度であるため、上記のような左右独立温調のヒータユニットにおいて、２つのエアーミックスドアを同開度にして、仕切板によって区分されるヒータコアの左右に同じ風量の空気を通過させた場合（左右同一温調）に、ヒータコアの左右における空気出口温度差はほとんど生じない。また、一方のエアーミックスドアの開度を固定して、他方のエアーミックスドアの開度を調整した場合（左右独立温調）に、固定した側の温度はほとんど変わることはない。すなわち、一方の空気出口温度を一定に保ちつつ、温調したい他方の空気出口温度のみを調整することができるため、左右で個別の温調が可能となる。
【０００４】
このほか、左右同一温調が設定されているときは、運転席側と助手席側のそれぞれのエアーミックスドア開度を同一に制御（運転席側と助手席側で吹き出し温度は一定）し、左右独立温調が設定されているときは、設定温度、室温、外気温、日射に基づいて、運転席側と助手席側のエアーミックスドア開度を制御するようにしたものが知られている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平９−３２８０１１号公報
【特許文献２】特開平９−３２３５２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来より車両用空調装置の冷凍サイクルには、おもにフロン冷媒が用いられてきたが、これらが大気中に放出されるとオゾン層の破壊による地球温暖化といった環境問題が懸念されるため、脱フロン対策として、二酸化炭素、エチレン、エタン酸化窒素など（以下、二酸化炭素を代表例とする）を使用した冷凍サイクルが提案されている（例えば、特開２００２−１３０８４９号公報）。
【０００６】
このような二酸化炭素を冷媒とした冷凍サイクルは、原理的にフロンを使用した従来の冷凍サイクルと同じである。しかしながら、二酸化炭素の臨界温度は約３１℃と従来のフロンの臨界温度（例えば、Ｒ−１２は１１２℃）に比べて著しく低いため、放熱器側での二酸化炭素温度が二酸化炭素の臨界温度よりも高くなり、冷媒である二酸化炭素がガス状態のまま入口から出口へ温度低下していく点が相違する。
【０００７】
一方、車両用空調装置の冷凍サイクルは、エンジン車ではエンジン冷却水を温媒として用いているが、電気自動車等ではエンジン冷却水がないため、代わりに冷凍サイクルの放熱器をサブガスクーラ（エンジン車ではヒータコアに相当）として使用して暖房することが考えられている。このような二酸化炭酸を冷媒とした冷凍サイクルの放熱器をサブガスクーラとして左右独立温調方式のヒータユニットに組み込んで暖房を行うように構成した場合でも、サブガスクーラの左右で空気出口温度差がほとんどないことが求められる。
【０００８】
しかしながら、二酸化炭素を冷媒とするサブガスクーラでの温度変化は顕熱変化のため、冷媒の出入口温度差のばらつきが非常に大きく、サブガスクーラの下流でのエアーミックスが難しくなるという課題があった。
【０００９】
このようにエアーミックスが難しくなると、仕切板により区分されたサブガスクーラの左右に同じ風量の空気を通過させても、サブガスクーラの左右で熱交換量の差が大きくなるために、例えば運転席と助手席のそれぞれの吹き出し口における空気出口温度差が大きくなってしまう。
【００１０】
また、左右独立温調方式のヒータユニットで左右同一温度にしたい場合に、２つのエアーミックスドアを同開度にして、仕切板により区分されたサブガスクーラの左右に同じ風量の空気を通過させたとしても、サブガスクーラのそれぞれの吹き出し口では左右の空気出口温度差が生じてしまうことになる。
【００１１】
さらに、左右独立温調方式のヒータユニットにおいて、例えば助手席側のみ温度を調整する場合は、運転席側のエアーミックスドアの開度を固定して、助手席側のエアーミックスドアの開度を調整することになるが、二酸化炭素を冷媒とするサブガスクーラでは冷媒の出入り口温度差が大きいため、左右の熱交換量に差が生じ、エアーミックスドアの開度を固定しても運転席側の空気出口温度を一定に保つことができなくなってしまう。
【００１２】
また、出入口温度差のばらつきを改善するためにはサブガスクーラの下流側に大きなチャンバースペースやミックスリブ等を設ける必要があり、ユニットサイズが大きくなるためにコンパクト化が困難となる。
【００１３】
以上説明したように、二酸化炭素を冷媒とする車両用空調装置では、サブガスクーラでの出入り口温度差が大きくなるためにエアーミックス性が悪く、また空調風の温度にムラが生じてしまうために左右独立温調が難しいものとなっていた。したがって、エンジンのような熱源を持たない電気自動車等において、サブガスクーラ下流でのエアーミックス性を改善し、左右独立温調を容易なものとすることが技術的な課題となっていた。
【００１４】
本発明の目的は、二酸化炭素を冷媒とする冷凍サイクルにおいて、サブガスクーラの出入口温度差のばらつきを少なくしてエアーミックス性を改善し、左右独立温調を容易に成立することができる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】
【００１５】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、少なくとも、冷媒を圧縮、昇温する圧縮機と、冷媒と外気との間で熱交換させる放熱器と、供給空気と冷媒との間で熱交換させる蒸発器と、前記圧縮機で圧縮、昇温された冷媒又は前記放熱器で冷却された冷媒と前記圧縮機に戻る低圧の冷媒との間で熱交換する内部熱交換器と、前記蒸発器へ送られる冷媒を減圧する第１減圧手段と、前記放熱器へ送られる冷媒を減圧する第２減圧手段とを備え、前記内部熱交換器を通過した冷媒を前記圧縮機へ戻して循環させる冷凍サイクルを実行する車両用空調装置であって、供給空気が導入される通風路内において前記蒸発器の下流側に設置され、前記蒸発器を通過した供給空気と、昇温された水との間で熱交換させるヒータコアと、前記圧縮機で圧縮、昇温した冷媒と、前記ヒータコアに供給される水との間で熱交換させる水冷媒熱交換器とを備えることを特徴とする。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項１において、暖房モードでは、前記圧縮機で圧縮、昇温された冷媒を前記水冷媒熱交換器に導入して前記ヒータコアに供給される水との間で熱交換させることにより前記ヒータコアを通過する供給空気を加熱し、また前記水冷媒熱交換器で熱交換した媒体を前記内部熱交換器で低圧側の冷媒と熱交換し、この冷媒を前記第２膨張弁で減圧させて前記放熱器に導入することにより外気と熱交換させて吸熱することを特徴とする。
【００１７】
請求項３の発明は、請求項１又は２のいずれかにおいて、除湿暖房モードでは、前記圧縮機で圧縮、昇温された冷媒を前記水冷媒熱交換器に導入して前記ヒータコアに供給される水との間で熱交換させることにより前記ヒータコアを通過する供給空気を加熱し、また前記水冷媒熱交換器で熱交換した冷媒を前記第１減圧手段で減圧させて前記蒸発器に導入し、前記通風路内に導入される供給空気との間で熱交換させることにより前記蒸発器を通過する供給空気を除湿することを特徴とする。
【００１８】
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかにおいて、冷房モードでは、前記圧縮機で圧縮、昇温された冷媒を前記放熱器で外気と熱交換させて冷却し、この冷媒を前記第１減圧手段で減圧させて前記蒸発器に導入し、前記通風路内に導入される供給空気との間で熱交換させることにより前記蒸発器を通過する供給空気を冷却することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１の発明によれば、ヒータコアで供給空気と熱交換する冷媒として比熱の高い水を用いているため、炭酸ガスを用いた場合に比べてヒータコア７における出入口温度差のばらつきが少なく、ヒータコアの下流でのエアーミックス性を改善することができる。また、供給空気の温度ムラがほとんどなくなるために左右独立温調を容易なものとすることができる。さらに、出入口温度差のばらつきを改善するためにヒータコアの下流側に大きなチャンバースペースやミックスリブ等を設ける必要がないので、ユニットのコンパクト化を実現することができる。
【００２０】
請求項２の発明によれば、ヒータコアで供給空気と熱交換した冷媒を内部熱交換器で低圧側の冷媒と熱交換し、さらに放熱器で外気から吸熱して、再び内部熱交換器で熱交換するサイクルを循環することにより、低温の冷媒により外気から熱を汲み上げることでヒートポンプとしての暖房を行うことができる。
【００２１】
請求項３の発明によれば、圧縮機で高圧高温となった冷媒と水とを熱交換することによりヒータコアで供給空気を加熱し、また、この冷媒を蒸発器に導入することによりヒータコアで加熱前の供給空気を冷却して除湿することができる。
【００２２】
請求項４の発明によれば、放熱器で温度を下げた冷媒を、さらに内部熱交換器で低圧側の冷媒と熱交換するようにしているため、成績効率を向上させることができる。また、放熱器が霜や着氷によって凍結している場合に、圧縮機で高圧高温となった冷媒を放熱器へ導入することにより、放熱器の凍結を解除することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明に係わる車両用空調装置を実施するための最良の形態となる実施例について説明する。
【実施例１】
【００２４】
図１は、本実施例に係わる車両用空調装置の構成を示す系統図である。本実施例の車両用空調装置は冷媒として炭酸ガスを用いている。そして、本実施例の車両用空調装置は、冷媒を圧縮、昇温する圧縮機１と、冷媒と外気との間で熱交換させる放熱器２と、供給空気と冷媒との間で熱交換させる蒸発器３と、圧縮機１で圧縮、昇温された冷媒又は放熱器２で吸熱した冷媒と前記圧縮機に戻る低圧の冷媒との間で熱交換する内部熱交換器４と、蒸発器３へ送られる冷媒を減圧する第１膨張弁５と、放熱器２へ送られる冷媒を減圧する第２膨張弁６と、蒸発器３を通過した供給空気と昇温された水との間で熱交換させるヒータコア７と、圧縮機１で圧縮、昇温された冷媒とヒータコア７に供給される水との間で熱交換させる水冷媒熱交換器８と、ヒータコア７と水冷媒熱交換器８との間で水を循環させるウォーターポンプ９と、冷媒を気液分離するアキュームレータ１０と、放熱器２への冷媒の逆流を防止する逆止弁１１，１２と、蒸発器３への冷媒の逆流を防止する逆止弁１３と、放熱器２から吐出される冷媒と放熱器２へ流入する冷媒の流れ方向を切り換える三方弁１４と、水冷媒熱交換器８からの冷媒の流れを切り替える電磁弁１５と、図示しないブロアファンから送られてくる供給空気の量を調節するエアーミックスドア１６と、蒸発器３，ヒータコア７およびエアーミックスドア１６が設置される空調ダクト（通風路）１７と、車両用空調装置におる運転モードの切替を制御する制御部１８とを備えて構成されている。
【００２５】
圧縮機１は、図示しないモータまたは車両駆動装置からの駆動力を得て気相状態の炭酸ガスを圧縮、昇温して、高圧高温の冷媒として吐出している。
【００２６】
放熱器２は、暖房モードでは第２膨張弁６から出力された低圧の冷媒と外気とを熱交換させて、低圧の冷媒に外気の熱を吸熱させている。また、冷房モードでは水冷媒熱交換器８から出力された高圧高温の冷媒と外気とを熱交換させて、高圧高温の冷媒を外気に放熱させている。
【００２７】
蒸発器３は、空調ダクト１７内に設置され、第１膨張弁５で減圧された低圧低温の冷媒と、ブロアファンからの供給空気とを熱交換させて、供給空気を冷却、除湿している。
【００２８】
内部熱交換器４は、アキュームレータ１０から出力された気相状態の冷媒と、水冷媒熱交換器８または放熱器２を通過した高圧の冷媒とを熱交換して圧縮機１に送り出している。
【００２９】
第１膨張弁（第１減圧手段）５は、内部熱交換器４から送られてきた高圧の冷媒を減圧（膨張）させて蒸発器３へ出力している。
【００３０】
第２膨張弁（第２減圧手段）６は、内部熱交換器４から送られてきた高圧の冷媒を減圧させて放熱器２へ出力している。
【００３１】
ヒータコア７は、空調ダクト１７内に設置され、水冷媒熱交換器８から送られてきた昇温された水により、蒸発器３を通過した供給空気を加熱している。このヒータコア７は、例えば扁平チューブとフィンとを積層配置したコア部で熱交換が行われるように構成され、入口側から導入された水はコア部内を複数回ターンしながら出口側へ導かれる。
【００３２】
水冷媒熱交換器８は、圧縮機１で圧縮、昇温された冷媒により、ヒータコア７に供給される水を昇温している。
【００３３】
ウォーターポンプ９は、図示しないモータなどから駆動力を得て水を吸引、吐出することにより、ヒータコア７と水冷媒熱交換器８との間で水を循環させている。
【００３４】
アキュームレータ１０は、放熱器２または蒸発器３から排出された冷媒を気液分離して、気相状態の冷媒のみを内部熱交換器４へ送り出し、液相状態の冷媒を一時的に貯留している。
【００３５】
三方弁１４は、制御部１８により切り替えが制御され、暖房モードでは放熱器２からアキュームレータ１０へ冷媒を流し、冷房モードでは内部熱交換器４から放熱器２へ冷媒を流すように弁を切り替えている。
【００３６】
電磁弁１５は、制御部１８により開閉が制御され、暖房モードおよび除湿暖房モードでは開栓して水冷媒熱交換器８から内部熱交換器４へ冷媒を流し、冷房モードでは閉栓して水冷媒熱交換器８から放熱器２へ冷媒を流すように弁を切り替えている。
【００３７】
エアーミックスドア１６は、ヒータコア７の前面に設置され、制御部１８によりドアの開度（混合比）が制御されている。そして、ブロアファンから送られてくる供給空気をヒータコア７で加熱するときには、その加熱度に応じてドアを下方に回動し（混合比〜１００％）、供給空気を加熱しないときはドアを上方に回動する（混合比０％）。図１では、ドアを下方に回動して混合比１００％としたときの状態を示している。
【００３８】
制御部１８は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭなどを含むマイクロコンピュータで構成され、図示しない各種センサやタイマーなどから送られてくる各種信号やデータを定期的または必要に応じて取り込むとともに、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムとデータに基づいて演算処理を実行し、三方弁１４，電磁弁１５における弁の切り替え制御やブロアファンの風量、エアーミックスドア１６の開度などを制御している。これらの制御は、おもに運転モードの切り替えに応じて実行される。
【００３９】
次に、本実施例の車両用空調装置における各運転モードでの動作について説明する。
【００４０】
［１］除湿暖房モード
図２は、除湿暖房モードにおける冷媒と水の流れを示す系統図である。なお図中において、実線は冷媒または水が流れる部分、破線は冷媒が流れない部分を示している。
【００４１】
本実施例では、三方弁１４を閉栓し且つ電磁弁１５を開栓して、冷媒を内部熱交換器４側に流すことにより、圧縮機１−水冷媒熱交換器８−電磁弁１５−内部熱交換器４−第１膨張弁５−蒸発器３−アキュームレータ１０−内部熱交換器４の順に冷媒が循環する第１循環経路Ｌ１を設定している。また、ヒータコア７−水冷媒熱交換器８−ウォーターポンプ９の順に水が循環する水循環流路Ｗ１を設定している。
【００４２】
図２において、冷媒は圧縮機１により圧縮、昇温されて高圧高温となり、水冷媒熱交換器８において水循環流路Ｗ１の水と熱交換される。この水冷媒熱交換器８で昇温された水はヒータコア７に導かれ、ここでブロアファンから送られてくる供給空気と熱交換して供給空気を加熱し、温度の上がった供給空気は暖房風として車室内へ送風される。このとき、エアーミックスドア１６は設定温度に応じて回動量が制御される。そして、ヒータコア７で供給空気を熱交換した水は、ウォーターポンプ９に戻り、ここから所定の水圧で再び水冷媒熱交換器８へ吐出される。
【００４３】
また、水冷媒熱交換器８で水と熱交換した冷媒は、電磁弁１５を通過して内部熱交換器４へ送られ、ここで低圧側の冷媒と熱交換して、さらに第１膨張弁５で減圧されて低圧低温となり、蒸発器３に送られる。そして、低圧低温の冷媒はブロアファンから送られてくる供給空気と熱交換して供給空気を冷却して除湿し、除湿された供給空気はヒータコア７で加熱されて車室内へ送風される。
【００４４】
さらに、蒸発器３で熱交換した冷媒はアキュームレータ１０に送られる。ここで、冷媒は気液分離されて気相状態の冷媒が内部熱交換器４の低圧側に出力され、液相状態の冷媒は一時的にアキュームレータ１０に貯留される。
【００４５】
そして、内部熱交換器４で熱交換した冷媒は、再び圧縮機１で圧縮、昇温されて高圧高温となり、水冷媒熱交換器８へ送り出される。
【００４６】
本実施例によれば、圧縮機１において高圧高温となった冷媒と水とを水冷媒熱交換器８との間で熱交換させるとともに、ここで昇温された水とブロアファンから送られてくる供給空気とをヒータコア７で熱交換することにより供給空気を加熱して車室内へ送風するようにしている。このように、ヒータコア７で供給空気と熱交換する冷媒として比熱の高い水を用いているため、炭酸ガスを用いた場合に比べてヒータコア７における出入口温度差のばらつきが少なく、ヒータコア７の下流でのエアーミックス性を改善することができる。また、供給空気の温度ムラがほとんどなくなるために左右独立温調を容易なものとすることができる。さらに、出入口温度差のばらつきを改善するためにヒータコアの下流側に大きなチャンバースペースやミックスリブ等を設ける必要がないので、ユニットのコンパクト化を実現することができる（請求項１の効果）。
【００４７】
また、図２に示す除湿暖房モードでは、圧縮機１で高圧高温となった冷媒と水とを熱交換することによりヒータコア７で供給空気を加熱し、また、この冷媒を蒸発器３に導入することにより、ヒータコア７で加熱前の供給空気を冷却して除湿することができる（請求項３の効果）。
【００４８】
ここで、水冷媒熱交換器８を備えた本実施例の車両空調装置と、ブライン回路を備えた従来例の車両用空調装置との相違点について説明する。特開平９−１６９２０７号公報には、ブライン回路においてＨＦＣ１３４ａや可燃性のＨＣなどの二次冷媒と水とを熱交換させることにより熱交換効率を高めた車両用空調装置が提案されている。
【００４９】
ここに提案された車両用空調装置はエンジン車のエンジン冷却水を用いることを前提としたものであるため、これを熱源を持たない電気自動車等に適用しても動作が成立せず、例えば暖房モードにおいて除湿を同時に行うことは不可能であった。しかしながら、本実施例の車両空調装置では、暖房と同時に除湿を行うことができ、さらには冷房を行うこともできる。
【００５０】
［２］暖房モード
図３は、暖房モードにおける冷媒と水の流れを示す系統図である。
【００５１】
本実施例では、三方弁１４を切り替えて放熱器２からアキュームレータ１０への流路を連通させるとともに、電磁弁１５を開栓して、冷媒を内部熱交換器４側へ流すことにより、圧縮機１−水冷媒熱交換器８−電磁弁１５−内部熱交換器４−第２膨張弁６−逆止弁１３−放熱器２−三方弁１４−逆止弁１２−アキュームレータ１０−内部熱交換器４の順に冷媒が循環する第２循環経路Ｌ２を設定している。また、ヒータコア７−水冷媒熱交換器８−ウォーターポンプ９の順に水が循環する水循環流路Ｗ１を設定している。
【００５２】
図３において、冷媒は圧縮機１により圧縮、昇温されて高圧高温となり、水冷媒熱交換器８において水と熱交換される。この水冷媒熱交換器８で昇温された水はヒータコア７に導かれ、ここでブロアファンから送られてくる供給空気と熱交換して供給空気を加熱し、温度の上がった供給空気は暖房風として車室内へ送風される。このとき、エアーミックスドア１６は設定温度に応じて回動量が制御される。そして、ヒータコア７で供給空気を熱交換した水は、ウォーターポンプ９から所定の水圧で再び水冷媒熱交換器８へ送られる。
【００５３】
また、水冷媒熱交換器８で水と熱交換した冷媒は、電磁弁１５を通過して内部熱交換器４へ送られ、ここで低圧側の冷媒と熱交換して、第２膨張弁６で減圧され、さらに逆止弁１３を通過して放熱器２へ送られる。そして、外気と熱交換して吸熱し、その後、三方弁１４、逆止弁１２を通過してアキュームレータ１０に導かれる。アキュームレータ１０では気液分離されて気相状態の冷媒が内部熱交換器４の低圧側に出力され、液相状態の冷媒は一時的にアキュームレータ１０に貯留される。
【００５４】
そして、内部熱交換器４で熱交換した冷媒は、再び圧縮機１で圧縮、昇温されて高圧高温となり、水冷媒熱交換器８へ送り出される。
【００５５】
図３に示す暖房モードでは、圧縮機１で高圧高温となった冷媒が水とを熱交換してヒータコア７で供給空気を加熱する。その後、内部熱交換器４で低圧側の冷媒と熱交換し、第２膨張弁６で減圧されて放熱器２で外気から吸熱し、再び内部熱交換器４で熱交換して圧縮機１へ戻る。このサイクルによれば、低温の冷媒により外気から熱を汲み上げることでヒートポンプとしての暖房を行うことができる（請求項２の効果）。
【００５６】
［３］冷房モード
図４は、冷房モードにおける冷媒と水の流れを示す系統図である。
【００５７】
本実施例では、三方弁１４を切り替えて水冷媒熱交換器８から放熱器２への流路を連通させるとともに、電磁弁１５を閉栓して、冷媒を放熱器２側へ流すことにより、圧縮機１−水冷媒熱交換器８−三方弁１４−放熱器２−逆止弁１１−内部熱交換器４−第１膨張弁５−蒸発器３−アキュームレータ１０−内部熱交換器４の順に冷媒が循環する第３循環経路Ｌ３を設定している。
【００５８】
図４において、冷媒は圧縮機１により圧縮、昇温されて高圧高温となり、水冷媒熱交換器８において水循環流路Ｗ１の水と熱交換される。この水冷媒熱交換器８で昇温された水はヒータコア７に導かれるが、このときエアーミックスドア１６は上方に回動しているため、供給空気との間で熱交換は行われない。
【００５９】
また、水冷媒熱交換器８で水と熱交換した冷媒は、三方弁１４を通過して放熱器２へ送られ、ここで外気と熱交換して放熱して温度を下げる。そして、温度の下がった冷媒は逆止弁１１を通過して内部熱交換器４へ送られ、ここでも熱交換して温度を下げ、さらに第１膨張弁５で減圧されて低圧低温となり、蒸発器３へ送られる。そして、低圧低温の冷媒はブロアファンから送られてくる供給空気と熱交換して供給空気を冷却し、温度の下がった供給空気は冷房風として車室内へ送風される。
【００６０】
さらに、蒸発器３で熱交換した冷媒はアキュームレータ１０に送られる。ここで、冷媒は気液分離されて気相状態の冷媒が内部熱交換器４の低圧側に出力され、液相状態の冷媒は一時的にアキュームレータ１０に貯留される。
【００６１】
そして、内部熱交換器４で熱交換した冷媒は、再び圧縮機１で圧縮、昇温されて高圧高温となり、水冷媒熱交換器８へ送り出される。
【００６２】
図４に示す冷房モードでは、圧縮機１で高圧高温となった冷媒は放熱器２で外気と熱交換して温度が下がり、さらに内部熱交換器４において蒸発器３から吐出した低圧冷媒との間で熱交換し、その後、蒸発器３で供給空気から吸熱して、再び内部熱交換器４で熱交換して圧縮機１へ戻される。
【００６３】
この冷房サイクルによれば、放熱器２で温度を下げた冷媒を、さらに内部熱交換器４で低圧側の冷媒と熱交換するようにしているため、成績効率を向上させることができる。また、放熱器２が霜や着氷によって凍結している場合に、圧縮機１で高圧高温となった冷媒を放熱器２へ導入することにより、放熱器２の凍結を解除することができる（請求項４の効果）。
【００６４】
上記各実施例では、水循環流路Ｗ１に循環させる冷媒として水を例にして示したが、比熱の高い媒体であれば他の液体、ガスを用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、二酸化炭素などの冷媒を用いた車両用空調装置に関するものであり、とくにエンジンなどの熱源を持たない電気自動車等に搭載される車両用空調装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】実施例に係わる車両用空調装置の構成を示す系統図。
【図２】除湿暖房モードにおける冷媒と水の流れを示す系統図。
【図３】暖房モードにおける冷媒と水の流れを示す系統図。
【図４】冷房モードにおける冷媒と水の流れを示す系統図。
【符号の説明】
【００６７】
１…圧縮機
２…放熱器
３…蒸発器
４…内部熱交換器
５…第１膨張弁
６…第２膨張弁
７…ヒータコア
８…水冷媒熱交換器
９…ウォーターポンプ
１０…アキュームレータ
１１，１２，１３…逆止弁
１５…電磁弁
１６…エアーミックスドア
１７…空調ダクト
１８…制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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