(57)【要約】【課題】配管の取り回しの煩雑さを解消でき、レイアウト性の向上を実現できる車両用空調装置を提供すること。【解決手段】車両用空調装置１は、膨張弁３６を通って減圧された低温低圧の冷媒とエンジン冷却部４０から送出された熱輸送用の冷却液との間で熱交換させて冷媒を気化させる第１水冷媒熱交換器１１と、第１水冷媒熱交換器１１を通過した後にコンプレッサ３８により圧縮された高温高圧の冷媒と第１水冷媒熱交換器１１から送出された冷却液との間で熱交換させて冷媒を凝縮させる第２水冷媒熱交換器１２と、冷却液を、第１水冷媒熱交換器１１、第２水冷媒熱交換器１２、ヒーターコア４４、エンジン冷却部４０の順に循環的に流す冷却液通路２０と、を具備する。冷却液通路２０において、第１水冷媒熱交換器１１と第２水冷媒熱交換器１２とは直列に接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
膨張弁を通って減圧された低温低圧の冷媒と車両の発熱部品の冷却部から送出された熱輸送用の冷却液との間で熱交換させて冷媒を気化させる第１水冷媒熱交換器と、
前記第１水冷媒熱交換器を通過した後にコンプレッサにより圧縮された高温高圧の冷媒と前記第１水冷媒熱交換器から送出された冷却液との間で熱交換させて冷媒を凝縮させる第２水冷媒熱交換器と、
前記冷却液を、前記第１水冷媒熱交換器、前記第２水冷媒熱交換器、車室内への送風を加熱するヒーターコア、前記車両の発熱部品の冷却部の順に循環的に流す冷却液通路と、
を具備する車両用空調装置。
【請求項２】
前記第１水冷媒熱交換器と前記第２水冷媒熱交換器が一体的に形成されている、
請求項１記載の車両用空調装置。
【請求項３】
前記冷媒を、前記コンプレッサ、前記第２水冷媒熱交換器、前記膨張弁、前記第１水冷媒熱交換器の順に循環的に流す冷媒通路をさらに備える、
請求項１または２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、車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両用の暖房装置としては、高温になったエンジン冷却液の熱を利用して車室内を暖房する温水式ヒータがある。また、従来の車両用の冷房装置としては、ヒートポンプを利用して車室内へ送られる空気を冷却するヒートポンプ式の冷房装置がある。
【０００３】
特許文献１には、ヒートポンプを利用して、温水式ヒータの冷却液を加熱する構成を付加することで、エンジン冷却液の熱を利用するだけの温水式ヒータより、暖房性能を向上することのできる車両用の空調装置が開示されている。特許文献１の車両用の空調装置では、エンジン冷却部、ヒートポンプサイクルのコンデンサ、ヒーターコア、ヒートポンプサイクルのエバポレータの順に冷却液が流れるように冷却液通路が構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−７６８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の冷却液通路では、コンデンサとエバポレータがヒーターコアを介して接続されている。そのため、コンデンサとエバポレータを車体の前方に配置する場合、エンジンルーム内において配管の取り回しが煩雑となり、レイアウト性に問題が生じる。
【０００６】
本発明の目的は、配管の取り回しの煩雑さを解消でき、レイアウト性の向上を実現できる車両用空調装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る車両用空調装置は、膨張弁を通って減圧された低温低圧の冷媒と車両の発熱部品の冷却部から送出された熱輸送用の冷却液との間で熱交換させて冷媒を気化させる第１水冷媒熱交換器と、前記第１水冷媒熱交換器を通過した後にコンプレッサにより圧縮された高温高圧の冷媒と前記第１水冷媒熱交換器から送出された冷却液との間で熱交換させて冷媒を凝縮させる第２水冷媒熱交換器と、前記冷却液を、前記第１水冷媒熱交換器、前記第２水冷媒熱交換器、車室内への送風を加熱するヒーターコア、前記車両の発熱部品の冷却部の順に循環的に流す冷却液通路と、を具備する構成を採る。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、配管の取り回しの煩雑さを解消でき、レイアウト性の向上を実現できる車両用空調装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係る車両用空調装置を示す構成図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜車両用空調装置の構成＞
本発明の実施の形態に係る車両用空調装置１の構成について、図１を参照しながら、以下に詳細に説明する。
【００１１】
車両用空調装置１は、発熱部品としてのエンジン（内燃機関の一例。図示略）を有する車両に搭載されて、車室内の暖房および冷房を含む空気調整を行う装置である。
【００１２】
車両用空調装置１は、第１水冷媒熱交換器１１、第２水冷媒熱交換器１２、開閉弁１３、開閉弁１４、逆止弁１５、膨張弁３６、膨張弁３７、コンプレッサ３８、室外コンデンサ３９、エンジン冷却部（発熱部品の冷却部の一例）４０、ヒーターコア４４、エバポレータ４８、および、これらの間を結ぶ冷却液通路２０および冷媒通路５０等を具備する。
【００１３】
なお、車両用空調装置１は、第１水冷媒熱交換器１１、第２水冷媒熱交換器１２、開閉弁１３、開閉弁１４、膨張弁３６、コンプレッサ３８、室外コンデンサ３９、および、これらの間を結ぶ冷却液通路２０および冷媒通路５０から成る構成としてもよい。換言すれば、車両用空調装置１は、図１に示した構成要素のうち、逆止弁１５、膨張弁３７、エンジン冷却部４０、エバポレータ４８を省いた構成であってもよい。
【００１４】
開閉弁１３および開閉弁１４は、冷媒通路を切り換える切換手段の一例に相当する。
【００１５】
ヒーターコア４４と、エバポレータ４８とは、ＨＶＡＣ（Heating, Ventilation, and Air Conditioning）７０の吸気通路内に配置される。ＨＶＡＣ７０には、吸気を流すファンＦ１が設けられている。
【００１６】
コンプレッサ３８は、エンジンの動力により駆動して、吸入した低圧の冷媒を高温高圧に圧縮して吐出する。低圧の冷媒は、第１水冷媒熱交換器１１またはエバポレータ４８から、冷媒通路５０を介してコンプレッサ３８へ吸入される。圧縮された冷媒は、第２水冷媒熱交換器１２または室外コンデンサ３９へ送られる。
【００１７】
エンジン冷却部４０は、エンジンの周囲に冷却液を流すウォータジャケット（図示略）と、ウォータジャケットに冷却液を流すポンプ（図示略）とを具備し、ウォータジャケットに流れる冷却液へエンジンから熱を放出させる。ポンプは、例えば、エンジンの動力により回転する。エンジン冷却部４０には、エンジンの排熱の量が多くなった場合に、熱を外気に放出するラジエータが備わっていてもよい。
【００１８】
冷却液は、例えばＬＬＣ（Long Life Coolant）などの不凍液であり、熱を輸送するための液体である。
【００１９】
冷却液を移送する構成は、エンジン冷却部４０のポンプのみとすることもできる。これにより、装置のコストの低減および装置の設置スペースの縮小を図ることができる。冷却液の移送能力を高めるために、冷却液通路２０の他の箇所にポンプを追加してもよい。
【００２０】
ヒーターコア４４は、冷却液と空気との間で熱交換を行う機器であり、車室内へ空気を供給するＨＶＡＣ７０の吸気通路内に配置される。ヒーターコア４４には、加熱された冷却液が供給され、暖房モード（詳細は後述）のときに、車室内へ送られる吸気（車室内への送風）に熱を放出する。ヒーターコア４４は、ドア４４ａの開度により通過する空気の量を調整可能になっている。ドア４４ａは、電気的な制御で開閉可能である。ドア４４ａは、ミックスドアとも呼ばれる。
【００２１】
エバポレータ４８は、低温低圧の冷媒と、空気との間で熱交換を行う機器であり、ＨＶＡＣ７０の吸気通路内に配置される。エバポレータ４８には、冷房モード時または除湿モード時に低温低圧の冷媒が流され、車室内へ供給される吸気を冷却する。
【００２２】
膨張弁３７は、高圧の冷媒を低温低圧に膨張して、エバポレータ４８に吐出する。膨張弁３７は、エバポレータ４８に近接して配置されている。膨張弁３７は、エバポレータ４８の冷媒送出口の冷媒温度に基づき、自動的に冷媒流量を調整する温度式膨張弁（ＴＸＶ：Thermal Expansion Valve）であってもよい。
【００２３】
室外コンデンサ３９は、冷媒を流す通路と、空気を流す通路とを有し、例えばエンジンルーム内の車両の先頭付近に配置されて、冷媒と外気との間で熱交換を行う。室外コンデンサ３９には、冷房モード（詳細は後述）および除湿モードのときに、高温高圧の冷媒が流されて、冷媒から外気へ熱を排出させる。室外コンデンサ３９には、例えば、ファンにより外気が吹き付けられる。室外コンデンサ３９の冷媒の送出側にはリキッドタンク３９ａを設けてもよい。
【００２４】
第１水冷媒熱交換器１１は、低温低圧の冷媒を流す通路と、冷却液を流す通路とを有し、冷媒と冷却液との間で熱交換を行う。第１水冷媒熱交換器１１には、所定の運転モードのときに、膨張弁３６から低温低圧の冷媒が吐出されて、冷却液から低温低圧冷媒へ熱を移動させる。これにより、第１水冷媒熱交換器１１は低温低圧の冷媒を気化させる。
【００２５】
第１水冷媒熱交換器１１の冷却液の導入口は、冷却液通路２０を介してエンジン冷却部４０に連通している。また、第１水冷媒熱交換器１１の冷却液の送出口は、冷却液通路２０を介して第２水冷媒熱交換器１２に連通している。すなわち、第１水冷媒熱交換器１１と第２水冷媒熱交換器は、直列に接続されている。
【００２６】
第１水冷媒熱交換器１１の冷媒の導入口は、冷媒通路５０を介して膨張弁３６に連通している。また、第１水冷媒熱交換器１１の冷媒の送出口は、コンプレッサ３８の吸入口へ合流する冷媒通路５０に連通している。
【００２７】
第２水冷媒熱交換器１２は、高温高圧の冷媒を流す通路と、冷却液を流す通路とを有し、冷媒と冷却液との間で熱交換を行う。第２水冷媒熱交換器１２には、所定の運転モードのときに、コンプレッサ３８から高温高圧の冷媒が送られて、高温高圧冷媒から冷却液へ熱を放出させる。冷却液の温度が低いとき、第２水冷媒熱交換器１２は、高温高圧の冷媒を凝縮させる。
【００２８】
第２水冷媒熱交換器１２の冷却液の導入口は、冷却液通路２０を介して第１水冷媒熱交換器１１に連通している。第２水冷媒熱交換器１２の冷却液の送出口は、冷却液通路２０を介してヒーターコア４４に連通している。
【００２９】
第２水冷媒熱交換器１２の冷媒の導入口は、冷媒通路５０を介して開閉弁１４へ連通している。第２水冷媒熱交換器１２の冷媒の送出口は、冷媒通路５０を介して膨張弁３６に連通している。
【００３０】
膨張弁３６は、高圧の冷媒を低温低圧に膨張して、第１水冷媒熱交換器１１に吐出する。膨張弁３６は、第１水冷媒熱交換器１１に近接して配置されている。膨張弁３６は、第１水冷媒熱交換器１１の冷媒送出口の冷媒温度に基づき、自動的に冷媒流量を調整する温度式膨張弁（ＴＸＶ：Thermal Expansion Valve）であってもよい。
【００３１】
逆止弁１５は、室外コンデンサ３９およびエバポレータ４８に冷媒が流されない運転モードのときに、第１水冷媒熱交換器１１から送出された冷媒がエバポレータ４８へ流入することを防ぐ弁である。
【００３２】
逆止弁１５は、冷媒通路５０の合流点ｃと、エバポレータ４８との間に設けられている。合流点ｃは、コンプレッサ３８の冷媒導入通路と、第１水冷媒熱交換器１１の冷媒導出通路と、エバポレータ４８の冷媒導出通路とが交わる位置である。
【００３３】
開閉弁１３は、例えば電気的な制御により、冷媒通路５０の開閉を切り換える弁である。開閉弁１３は、例えば電磁弁である。
【００３４】
開閉弁１４は、例えば電気的な制御により、冷媒通路５０の開閉を切り換える弁である。開閉弁１４は、例えば電磁弁である。
【００３５】
冷媒通路５０は、コンプレッサ３８、第２水冷媒熱交換器１２、膨張弁３６、第１水冷媒熱交換器１１の順に循環的に冷媒を流す第１冷媒通路を有している。開閉弁１３が閉状態に制御され、かつ、開閉弁１４が開状態に制御されることで、第１冷媒通路に冷媒が流れる。このとき、後述の第２冷媒通路には冷媒が流れない。
【００３６】
また、冷媒通路５０は、コンプレッサ３８、室外コンデンサ３９、膨張弁３７、エバポレータ４８の順に循環的に冷媒を流す第２冷媒通路を有している。開閉弁１３は第２冷媒通路の途中に設けられ、開閉弁１４は第１冷媒通路の途中に設けられる。開閉弁１３が開状態に制御され、かつ、開閉弁１４が閉状態に制御されることで、第２冷媒通路路に冷媒が流れる。このとき、上述した第１冷媒通路には冷媒が流れない。
【００３７】
なお、開閉弁１３と開閉弁１４とは、１つの三方弁に代替させることが可能である。三方弁は、冷媒を導入する一つの導入口と、冷媒を送出する二つの送出口とを有している。冷媒の送出口は、電気的な制御により、二つの送出口のいずれかに切り換えることができる。開閉弁１３と開閉弁１４とを三方弁に代替させる場合、三方弁の冷媒の導入口をコンプレッサ３８側に、三方弁の二つの送出口の一方を第２水冷媒熱交換器１２側に、送出口の他方を室外コンデンサ３９側に接続すればよい。
【００３８】
冷却液通路２０は、第１水冷媒熱交換器１１、第２水冷媒熱交換器１２、ヒーターコア４４、エンジン冷却部４０の順に冷却液を循環的に流す通路である。図１において、冷却液通路２０の近傍に図示した各矢印は、冷却液の流れを示している。
【００３９】
＜車両用空調装置の動作＞
本発明の実施の形態に係る車両用空調装置１の動作について、図１を参照しながら、以下に詳細に説明する。
【００４０】
車両用空調装置１では、暖房モード、温調モード、および、冷房モードなど、いくつかの動作モードが切り換えられて動作する。暖房モードは、車室内を暖房するモードである。冷房モードは、車室内を冷房するモードである。また、低温冷媒による空気の冷却および除湿と高温の冷却液による空気の加熱とを適宜合わせて空気の温度および湿度の調整を行う温調モードも選択できる。以下では、暖房モードおよび冷房モードを代表例として説明する。
【００４１】
［暖房モード］
暖房モードでは、開閉弁１３が閉状態、開閉弁１４が開状態に切り換えられる。また、ヒーターコア４４のドア４４ａは開かれる（例えば全開）。さらに、コンプレッサ３８が作動する。
【００４２】
コンプレッサ３８が作動することで、冷媒は、第２水冷媒熱交換器１２、膨張弁３６、第１水冷媒熱交換器１１、コンプレッサ３８の順に循環的に流れる。具体的には、コンプレッサ３８により圧縮された高温高圧の冷媒は、第２水冷媒熱交換器１２にて冷却液へ放熱して凝縮する。凝縮された冷媒は、膨張弁３６により膨張されて低温低圧の冷媒となり、第１水冷媒熱交換器１１に送られる。低温低圧の冷媒は、第１水冷媒熱交換器１１にて冷却液から熱を吸収して気化する。気化した低圧の冷媒は、コンプレッサ３８に吸引されて圧縮される。
【００４３】
冷却液は、エンジン冷却部４０から冷却液通路２０に送出され、第１水冷媒熱交換器１１、第２水冷媒熱交換器１２、ヒーターコア４４、エンジン冷却部４０の順に循環的に流れる。ヒーターコア４４では、第２水冷媒熱交換器１１にて加熱された冷却液と空気との間で熱交換を行い、車室内へ送られる吸気（車室内への送風）に熱を放出する。
【００４４】
このような動作により、車室内の十分な暖房を行うことができる。
【００４５】
［冷房モード］
冷房モードでは、開閉弁１３が開状態、開閉弁１４が閉状態に切り換えられる。また、ヒーターコア４４のドア４４ａは、全閉される。さらに、コンプレッサ３８が作動する。
【００４６】
コンプレッサ３８が作動することで、冷媒は、室外コンデンサ３９、膨張弁３７、エバポレータ４８、コンプレッサ３８の順に循環的に流れる。具体的には、コンプレッサ３８により圧縮された高温高圧の冷媒は、室外コンデンサ３９で空気に放熱を行うことで凝縮する。凝縮された冷媒は、続いて、膨張弁３７により膨張されて低温低圧の冷媒となり、エバポレータ４８に送られる。エバポレータ４８では、低温低圧の冷媒と車室内への送風との間で熱交換が行われ、車室内への送風は冷却され、低圧の冷媒は気化される。気化した低圧の冷媒は、コンプレッサ３８に吸引されて圧縮される。
【００４７】
このような動作により、車室内の十分な冷房を行うことができる。
【００４８】
本実施の形態では、車両用空調装置１において、冷却液をエンジン冷却部４０から冷却液通路２０に送出され、第１水冷媒熱交換器１１、第２水冷媒熱交換器１２、ヒーターコア４４、エンジン冷却部４０の順に循環的に流れる構成とした。これにより、ヒートポンプサイクルのコンデンサとヒートポンプサイクルのエバポレータとを車体の前方に配置する場合、エンジンルーム内において配管の取り回しの煩雑さを解消でき、レイアウト性の向上を実現することができる。
【００４９】
なお、本発明は、実施の形態で具体的に示した構成および方法に限られるものではない。
【００５０】
例えば、実施の形態では、図１に示したように第１水冷媒熱交換器１１と第２水冷媒熱交換器１２を別々に備える構成を例に挙げて説明したが、第１水冷媒熱交換器１１と第２水冷媒熱交換器１２を一体的に形成してもよい。その場合、第１水冷媒熱交換器１１の冷却液の送出口と、第２水冷媒熱交換器１２の冷却液の導入口とは直結してもよい。このようにすることで、車両用空調装置の小型化を図りつつ、レイアウト性の向上を実現することができる。
【００５１】
例えば、実施の形態では、冷媒を、コンプレッサ３８、第２水冷媒熱交換器１２、膨張弁３６、第１水冷媒熱交換器１１の順に循環的に流す冷媒通路５０を備える構成とした。このようにすることで、車室内の暖房および冷房を含む空気調整をより効果的に行うことができる。
【００５２】
例えば、実施の形態では、冷房モードのときに冷媒が流れる冷媒回路の構成要素は、図示された一例に制限されず、様々な冷媒回路を適用してもよい。また、暖房モードのときに冷媒が流れる冷媒回路の構成要素も、第１水冷媒熱交換器１１と第２水冷媒熱交換器１２とを含めば、他の構成要素が介在する構成としてもよい。
【００５３】
また、実施の形態では、コンプレッサ３８がエンジンの動力で駆動するものを採用した例を説明したが、コンプレッサ３８は電気で駆動するものを採用してもよい。電動のコンプレッサ３８は、外部から与えられた電力を、冷媒を圧縮するという運動に変換する。このため、大きな電力をコンプレッサ３８に加えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、車両に設けられる車両用空調装置に好適である。
【符号の説明】
【００５５】
１  車両用空調装置
１１  第１水冷媒熱交換器
１２  第２水冷媒熱交換器
１３、１４  開閉弁
１５  逆止弁
２０  冷却液通路
３６、３７  膨張弁
３８  コンプレッサ
３９  室外コンデンサ
３９ａ  リキッドタンク
４０  エンジン冷却部
４４  ヒーターコア
４４ａ  ドア
４８  エバポレータ
５０  冷媒通路
【図１】
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