(57)【要約】【課題】補助熱交換器が熱交換能力を充分に発揮することが可能な車両用空調装置を提供する。【解決手段】冷凍サイクル装置１は、凝縮器３から流出して蒸発器６へ流入する前の冷媒を熱交換によりエンタルピ変化させる補助熱交換器である過冷却用熱交換器４を備えている。この補助熱交換器は、空調ダクト１０内における、蒸発器６よりも空気流れ下流側、かつ、ヒータコア３４よりも空気流れ上流側の部位に配置されている。【選択図】図１
2015009652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車室内へ吹き出す空気を流通するための空調ダクト（１０）と、
吸入した冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（２）、前記圧縮機が吐出した冷媒を外気との熱交換により凝縮する凝縮器（３）、前記凝縮器で凝縮された液相の冷媒を減圧する減圧装置（５）、および、前記空調ダクト内に配されて、前記減圧装置で減圧された冷媒と熱交換により前記空調ダクト内を流れる空気を冷却する蒸発器（６）、を有する冷凍サイクル装置（１）と、
前記空調ダクト内の前記蒸発器よりも空気流れ下流側に形成された加熱用通路（１５）に配されて、車両に搭載された発熱機器（３０）から受熱して前記発熱機器を冷却する熱媒体との熱交換により、前記蒸発器で冷却された空気を加熱するヒータコア（３４）と、
前記空調ダクト内の前記蒸発器よりも空気流れ下流側に形成され、前記ヒータコアをバイパスして空気を流通する冷風バイパス通路（１６）と、
前記加熱用通路を通過する空気と前記冷風バイパス通路を通過する空気との風量割合を調節するドア手段（１７）と、
前記冷凍サイクル装置に設けられ、前記凝縮器から流出して前記蒸発器へ流入する前の冷媒を熱交換によりエンタルピ変化させる補助熱交換器（４、１０４）と、を備え、
前記補助熱交換器は、
前記空調ダクト内における、前記蒸発器よりも空気流れ下流側、かつ、前記ヒータコアよりも空気流れ上流側の部位に配置されて、
前記蒸発器で冷却された後、前記ヒータコアで加熱される前の空気との熱交換により、前記凝縮器で凝縮された後、前記蒸発器で蒸発される前の液相の冷媒をエンタルピ変化させることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記蒸発器（６）よりも空気流れ下流側の空気通路は分岐点（１０ｃ）で分岐して、前記分岐点からそれぞれ空気流れ下流側に延びるように前記加熱用通路と前記冷風バイパス通路とが形成されており、
前記補助熱交換器（４）は、前記加熱用通路に配置されて、前記凝縮器で凝縮された液相の冷媒を前記加熱用通路を流れる空気との熱交換によりさらに冷却する過冷却用熱交換器であ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】
前記蒸発器で冷却された空気を加熱することなく前記車室内へ吹き出すときには、前記ドア手段が前記加熱用通路を閉塞して、前記補助熱交換器からの放熱を抑制す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４】
前記ヒータコアを流通する前記熱媒体の流量を調節する流量調節手段（３２、３３）を備え、
前記流量調節手段は、前記補助熱交換器で加熱された空気が前記ヒータコアで更に加熱されて、前記車室内へ吹き出す空気の温度が目標吹出温度（ＴＡＯ）となるように、前記熱媒体の流量を調節することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の車両用空調装置。
【請求項５】
前記流量調節手段は、前記発熱機器と前記ヒータコアとを繋ぐ熱媒体回路（３１）に設けられ、前記熱媒体回路に前記熱媒体を循環させるポンプ装置（３２）、および、前記熱媒体回路の前記熱媒体の循環流量を調節する流量調整弁装置（３３）の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項４に記載の車両用空調装置。
【請求項６】
前記蒸発器で冷却された空気を加熱して前記車室内へ吹き出すときには、前記ドア手段が前記加熱用通路を開放するとともに、前記補助熱交換器で加熱された空気が前記ヒータコアで更に加熱されて、前記車室内へ吹き出す空気の温度が目標吹出温度となるように、前記流量調節手段が前記熱媒体の流量を調節することを特徴とする請求項４または請求項５に記載の車両用空調装置。
【請求項７】
前記補助熱交換器を通過した空気のうち、前記ヒータコアを通過する空気の流量割合を調節する流量割合調節手段（６０、６１）を備え、
前記流量割合調節手段は、前記補助熱交換器で加熱された空気が、前記ヒータコアで更に加熱されて、前記車室内へ吹き出す空気の温度が目標吹出温度となるように、前記流量割合を調節することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の車両用空調装置。
【請求項８】
前記流量割合調節手段は、前記加熱用通路の前記補助熱交換器よりも空気流れ下流側かつ前記ヒータコアよりも空気流れ上流側から前記冷風バイパス通路へ空気を排出する排出通路（６０）と、前記排出通路の開度を調節する開度調節手段（６１）と、を有することを特徴とする請求項７に記載の車両用空調装置。
【請求項９】
前記蒸発器よりも空気流れ下流側の空気通路は分岐点（１０ｃ）で分岐して、前記分岐点からそれぞれ空気流れ下流側に延びるように前記加熱用通路と前記冷風バイパス通路とが形成されており、
前記補助熱交換器（１０４）は、前記空調ダクト内の前記分岐点よりも空気流れ上流側に配置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１０】
前記補助熱交換器は、前記凝縮器で凝縮された液相の冷媒を前記蒸発器から流出した空気との熱交換によりさらに冷却する過冷却用熱交換器であり、
前記冷凍サイクル装置は、前記凝縮器から流出した冷媒を前記補助熱交換器をバイパスして前記減圧装置へ送る冷媒バイパス通路（９ａ）と、冷媒の流路を前記補助熱交換器（１０４）と前記冷媒バイパス通路とで選択的に切り替える冷媒流路切替手段（８）と、を有しており、
前記蒸発器で冷却された空気を加熱することなく前記車室内へ吹き出すときには、前記冷媒流路切替手段が前記冷媒バイパス通路を冷媒の流路とすることを特徴とする請求項９に記載の車両用空調装置。
【請求項１１】
前記冷凍サイクル装置は、前記補助熱交換器を前記凝縮器で凝縮された液相の冷媒を前記蒸発器から流出した空気との熱交換によりさらに冷却する過冷却用熱交換器とする第１モードと、前記補助熱交換器を前記減圧装置で減圧され前記蒸発器へ流入する前の冷媒の一部を前記蒸発器から流出した空気との熱交換により蒸発させる補助蒸発器とする第２モードとで、選択的に切り替え可能なモード切替手段（５、７）を有しており、
前記蒸発器で冷却された空気を加熱することなく前記車室内へ吹き出すときには、前記モード切替手段で前記冷凍サイクル装置を第２モードとすることを特徴とする請求項９に記載の車両用空調装置。
【請求項１２】
前記補助熱交換器は、
相互に間隔を空けて配列され、内部を冷媒が流通する複数の冷媒チューブ（７３）と、
前記複数の冷媒チューブの間に配置されて、前記冷媒チューブに熱的に接合されたアウタフィン（７４）と、
前記複数の冷媒チューブの両端部のそれぞれにおいて、前記複数の冷媒チューブの内部同士を連通する一対のヘッダタンク（７１、７２）と、を有することを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
【請求項１３】
前記複数の冷媒チューブは、上下方向に延びており、内部を下方から上方へ向かって冷媒が流通することを特徴とする請求項１２に記載の車両用空調装置。
【請求項１４】
前記複数の冷媒チューブのそれぞれは水平方向に沿って延びるとともに、前記複数の冷媒チューブの配列面は上下方向に拡がっており、
前記一対のヘッダタンクの少なくとも一方（７１）は、前記複数の冷媒チューブの配列方向において内部空間を仕切る仕切壁（７１Ａ）を有しており、
前記仕切壁を挟んで隣り合う前記冷媒チューブのチューブ群（７３Ａ、７３Ｂ）同士では、内部を流通する冷媒の流通方向が逆になっており、
複数の前記チューブ群の内部を、下方から上方へ向かって順次冷媒が流通することを特徴とする請求項１２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、空調ダクト内に設けられた蒸発器で冷却した空気を空気流れ下流側に設けたヒータコアで加熱可能な車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、空調ダクト内に設けられた蒸発器で空気を冷却し、蒸発器の空気流れ下流側に設けたヒータコアで蒸発器から流出した空気を加熱して空調風の温度調節を行う車両用空調装置がある。このような空調装置において、空調ダクトに蒸発器からの冷却風を取り込むためのバイパス通路を、ヒータコアへの通風路や冷風バイパス通路に対して並列に設け、バイパス通路内に過冷却用熱交換器を配したものがある。そして、エアミックスドアがヒータコアへの通風路を開いたときには、バイパス通路にも冷却風を送風して、凝縮器で凝縮された冷媒を過冷却用熱交換器で更に冷却するものが知られている（例えば、下記特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−８６３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術の車両用空調装置では、補助熱交換器である過冷却用熱交換器をバイバス通路内に配しており、補助熱交換器へは蒸発器からの冷却風の極一部のみが導かれるようになっている。そのため、補助熱交換器の熱交換能力も著しく抑制されてしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、補助熱交換器が熱交換能力を充分に発揮することが可能な車両用空調装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明では、
冷凍サイクル装置（１）に設けられ、凝縮器（３）から流出して蒸発器（６）へ流入する前の冷媒を熱交換によりエンタルピ変化させる補助熱交換器（４、１０４）を備え、
補助熱交換器は、
空調ダクト（１０）内における、蒸発器よりも空気流れ下流側、かつ、ヒータコア（３４）よりも空気流れ上流側の部位に配置されて、
蒸発器で冷却された後、ヒータコアで加熱される前の空気との熱交換により、凝縮器で凝縮された後、蒸発器で蒸発される前の液相の冷媒をエンタルピ変化させることを特徴としている。
【０００７】
これによると、空調ダクト内の空気流れに対して、補助熱交換器を蒸発器とヒータコアの間に配置することができる。すなわち、ヒータコアが配置される加熱用通路（１５）やヒータコアをバイパスして空気を流通する冷風バイパス通路（１６）に対して並列に設けた通路に補助熱交換器を設ける必要がない。したがって、蒸発器からヒータコアへ流れる冷風を確実に補助熱交換器へ導くことができる。このようにして、補助熱交換器が熱交換能力を充分に発揮することができる。
【０００８】
なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、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一例である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明を適用した第１の実施形態における車両用空調装置１００の概略構成を示す模式図である。
【図２】第１の実施形態の補助熱交換器である過冷却用熱交換器４の概略構成を示す正面図である。
【図３】第１の実施形態の車両用空調装置１００の制御系を示すブロック図である。
【図４】第１の実施形態のエアコンＥＣＵ５０によるドア１７ａの制御処理動作を示すフローチャートである。
【図５】第１の実施形態のエアコンＥＣＵ５０による冷却水の流量調整手段の制御処理動作を示すフローチャートである。
【図６】第１の実施形態の冷凍サイクル装置１の冷媒の状態の一例を示す圧力−エンタルピ線図である。
【図７】第１の実施形態の空調ダクト１０内の空気温度の一例を示すグラフである。
【図８】第１の実施形態の冷凍サイクル装置１と比較例の冷凍サイクル装置との効率の差を示すグラフである。
【図９】第２の実施形態における車両用空調装置の概略構成の一部を示す模式図である。
【図１０】第３の実施形態における車両用空調装置の概略構成の一部を示す模式図である。
【図１１】第３の実施形態の過冷却用熱交換器４が空気加熱を行うモードを示す模式図である。
【図１２】第３の実施形態の過冷却用熱交換器４が空気加熱を行わないモードを示す模式図である。
【図１３】第４の実施形態における車両用空調装置の概略構成の一部を示す模式図であり、第１モードを示している。
【図１４】第４の実施形態の第２モードを示す模式図である。
【図１５】他の実施形態の過冷却用熱交換器の概略構成を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００１１】
（第１の実施形態）
本発明を適用した第１の実施形態について、図１〜図８を参照して説明する。
【００１２】
図１に示す車両用空調装置１００は、例えば、走行用内燃機関であるエンジン３０を備える車両に搭載されて、車両の室内を空調する。エンジン３０は、車両に搭載された発熱機器である。車両用空調装置１００が搭載される車両は、例えば、エンジン３０に加えて走行用の電動モータを備えたハイブリッド車両であってもよい。また、車両は、例えば、エンジン３０を備えず、走行用駆動源として電動モータのみを備える電動車両であってもかまわない。車両が電動モータを備える場合には、電動モータ、電動モータに給電する蓄電装置、電動モータを駆動制御する駆動回路部等も、車両に搭載された発熱機器となりうる。
【００１３】
図１に示すように、車両用空調装置１００は、空調ダクト１０、ブロワ１４、冷凍サイクル装置１、冷却水回路３１、および、図３に示した制御手段としてのエアコン電子制御装置５０（以下、エアコンＥＣＵ５０という場合がある）等を備える。
【００１４】
空調ダクト１０は、内部に車室内へ吹き出す空調空気を導く空気通路１０ａを形成する。空調ダクト１０は、車室内の前方付近に設けられている。空調ダクト１０の最も上流側には、内外気切替箱を構成する部分であり、車室内の空気（以下、内気ともいう）を取り入れる内気吸込口１１、及び車室外の空気（以下、外気ともいう）を取り入れる外気吸込口１２が形成されている。
【００１５】
内気吸込口１１及び外気吸込口１２の内側には、内外気切替ドア１３が回動自在に設けられている。この内外気切替ドア１３は、サーボモータ等のアクチュエータにより駆動されて、吸込口モードを内気循環モード、外気導入モード等に切り替えることが可能である。内外気切替ドア１３は、内外気切替手段である。
【００１６】
空調ダクト１０の最も下流側には、吹出口切替箱を構成する部分であり、デフロスタ開口部、フェイス開口部およびフット開口部が形成されている。デフロスタ開口部には、デフロスタダクトが接続されて、デフロスタダクトの最下流端には、車両のフロント窓ガラスの内面に向かって主に温風を吹き出すデフロスタ吹出口１８が開口している。フェイス開口部には、フェイスダクトが接続されて、フェイスダクトの最下流端には、乗員の頭胸部に向かって主に冷風を吹き出すフェイス吹出口１９が開口している。さらに、フット開口部には、フットダクトが接続されて、フットダクトの最下流端には、乗員の足元部に向かって主に温風を吹き出すフット吹出口２０が開口している。
【００１７】
各吹出口１８、１９、２０の内側には、それぞれの開口部を開閉するデフロスタドア２１、フェイスドア２２、フットドア２３が回動自在に取り付けられている。これらのドア２１、２２、２３は、サーボモータ等のアクチュエータによりそれぞれ駆動されて、吹出口モードをフェイスモード、バイレベルモード、フットモード、フットデフロスタモードまたはデフロスタモードのいずれに切り替えることが可能となっている。デフロスタドア２１、フェイスドア２２、およびフットドア２３は、吹出モード切替手段である。
【００１８】
ブロワ１４は、空調ダクト１０内に空気流を発生させる送風手段を構成する。ブロワ１４は、ブロワケース、ファン１４ｂ、モータ１４ａを備えており、モータ１４ａへの印加電圧に応じて、モータ１４ａの回転速度が決定される。モータ１４ａへの印加電圧がエアコンＥＣＵ５０からの制御信号に基づいて制御されることにより、室内用ブロワ１４の送風量は制御される。
【００１９】
空調ダクト１０内において、内外気切替箱とブロワ１４との間には、空気通路１０ａを流れる空気中の異物を捕捉するフィルタ部材１０ｂが配置されている。
【００２０】
冷凍サイクル装置１は、圧縮機２、凝縮器３、過冷却用熱交換器４、減圧装置５、および蒸発器６を、冷媒配管９で環状に接続して構成されている。圧縮機２は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。凝縮器３は、圧縮機２から吐出された冷媒を外気との熱交換により凝縮液化させる。過冷却用熱交換器４は、凝縮器３で凝縮された液相冷媒を更に冷却する。減圧装置５は、過冷却用熱交換器４で冷却された液相冷媒を減圧膨張させる。蒸発器６は、減圧装置５が減圧した冷媒を蒸発気化させる。
【００２１】
圧縮機２は、例えば、車両のエンジンルーム内に設けられ、エンジン３０の駆動力もしくは内蔵された電動モータの駆動力により駆動される。凝縮器３は、例えば、車両のエンジンルーム前方等の車両が走行する際に生じる走行風を受け易い場所に設けられ、内部を流れる冷媒と室外ファンにより送風される外気および走行風とを熱交換する室外熱交換器である。
【００２２】
冷凍サイクル装置１には、凝縮器３と過冷却用熱交換器４との間に、例えば気液分離器を設けることができる。この気液分離器は、凝縮器３から流出した冷媒を気液分離して液相冷媒のみを下流に流すとともに、余剰冷媒を内部に貯留する。凝縮器３が凝縮部と過冷却部とを有する所謂サブクールコンデンサである場合には、気液分離器を凝縮器３の凝縮部と過冷却部との間に設けることができる。過冷却用熱交換器４は、本実施形態における補助熱交換器に相当する。
【００２３】
冷却水回路３１は、エンジン３０とヒータコア３４とを繋ぐ熱媒体回路であり、例えば電動のウォータポンプ３２によってエンジン３０のウォータジャケットで暖められた冷却水を循環させる回路である。冷却水回路３１には、図示を省略したラジエータ、サーモスタット等が、ヒータコア３４と並列に接続している。
【００２４】
ヒータコア３４は、エンジン３０から受熱してエンジン３０を冷却する熱媒体である冷却水が内部を流れる。ヒータコア３４は、この冷却水を暖房用熱源として空調ダクト１０内を流れる空気を加熱する。冷却水回路３１には、ポンプ手段であるウォータポンプ３２および流量調節弁装置３３が設けられている。ウォータポンプ３２および流量調節弁装置３３の少なくともいずれかが、冷却水回路３１の冷却水循環流量を調節する流量調節手段である。ウォータポンプ３２が流量調節手段をなす場合には、流量調節弁装置３３は配置しないことも可能である。
【００２５】
空調ダクト１０内の空気通路１０ａにおいて、ブロワ１４よりも空気流れ下流側には、上流側から下流側に進むにしたがい順に、蒸発器６、過冷却用熱交換器４、ヒータコア３４が配置されている。
【００２６】
蒸発器６は、ブロワ１４直後の通路全体を横断するように配置されている。蒸発器６は、ブロワ１４から吹き出された空気全部が通過するようになっている。蒸発器６は、内部を流れる冷媒と空気通路１０ａを流れる空気との間で熱交換が行われて当該空気を冷却する空気冷却作用及び自身を通過する空気を除湿する空気除湿作用を行う室内熱交換器である。
【００２７】
蒸発器６の空気流れ下流側において、空気通路１０ａは分岐点１０ｃで２つに分岐している。分岐点１０ｃよりも空気流れ下流側では、空気通路１０ａは加熱用通路１５と冷風バイパス通路１６となっている。加熱用通路１５には、過冷却用熱交換器４とヒータコア３４とが互いに近接して並んで配置されている。過冷却用熱交換器４およびヒータコア３４は、それぞれが加熱用通路の全体を横断するように配置されている。過冷却用熱交換器４およびヒータコア３４は、コア面同士が平行となるように、並んで配置されている。
【００２８】
冷風バイパス通路１６は、過冷却用熱交換器４およびヒータコア３４をバイパスして空気を流通する通路である。加熱用通路１５と冷風バイパス通路１６の分岐点１０ｃの近傍には、エアミックスドア１７が配置されている。本例では、エアミックスドア１７は、加熱用通路１５の上流端開口の開度を調節するドア１７ａと、冷風バイパス通路１６の上流端開口の開度を調節するドア１７ｂとにより構成されている。
【００２９】
エアミックスドア１７は、加熱用通路１５を通過する空気と冷風バイパス通路１６を通過する空気との風量割合を調節するドア手段である。エアミックスドア１７は、例えばアクチュエータ等によりそのドア本体の位置を変化させて、空調ダクト１０内の蒸発器６よりも下流の配風を調節して、車室内へ吹き出す空気の吹出温度を調整する温度調整手段である。
【００３０】
本例では、ドア手段をエアミックスドア１７としているが、これに限定されるものではない。ドア手段は両通路１５、１６への配風をコントロールするものであればよい。例えば、主たる空調風温度調節をドア１７ａの開度調節と流量調節手段の冷却水循環流量調節とで行い、加熱用通路１５からの温風に冷風を混合する必要がある場合には、ドア１７ｂを開くものであってもよい。車室内への多量の冷風吹き出しが必要な場合等には、ドア１７ｂを開制御して、主にフェイス吹出口１９から冷風を吹き出すことができる。
【００３１】
加熱用通路１５および冷風バイパス通路１６の空気流れ下流側には、加熱用通路１５からの温風と冷風バイパス通路１６からの冷風とを混合可能な冷温風混合空間が形成されている。前述したデフロスタ開口部、フェイス開口部およびフット開口部は、この冷温風混合空間に臨むように形成されており、冷温風混合空間からの風が各開口部に流入可能となっている。
【００３２】
図２に示すように、過冷却用熱交換器４は、熱交換部であるコア部７５、およびコア部７５の上下に設けられた一対のヘッダタンク７１、７２を備えている。コア部７５は、複数の冷媒チューブ７３、および複数のアウタフィン７４を備えている。ヘッダタンク７１、７２、冷媒チューブ７３およびアウタフィン７４は、例えば熱伝導性や耐腐食性等に優れるアルミニウム材もしくはアルミニウム合金材により形成されている。
【００３３】
薄肉の帯板材から波形に成形されたコルゲート形状のアウタフィン７４と断面偏平状を成す冷媒チューブ７３とは、図示左右方向に交互に並べられて相互に熱的に接合されている。図示左右方向の最外方のアウタフィン７４の更に外方には補強部材としてのサイドプレートが設けられている。
【００３４】
各冷媒チューブ７３の上下延在方向の端部は、ヘッダタンク７１、７２に設けられたチューブ孔に嵌合され、冷媒チューブ７３、アウタフィン７４、サイドプレート、およびヘッダタンク７１、７２が一体でろう付けされている。内部流体である冷媒は、冷媒チューブ７３内を下方から上方へ向かって流通するときに、冷媒チューブ７３の外部を図示紙面表裏方向に流通する空気と熱交換して、空気を加熱するようになっている。
【００３５】
次に、本実施形態の制御系の構成を図３に基づいて説明する。エアコンＥＣＵ５０には、車室内前面に設けられた操作パネル５１上の温度設定スイッチ等の各スイッチからのスイッチ信号、および各センサからのセンサ信号が入力される。
【００３６】
ここで、各センサとは、図３に示したように、内気温センサ４０、外気温センサ４１、日射センサ４２、エバ温度センサ４３、水温センサ４４、および過冷却温度センサ４５等がある。内気温センサ４０は、車室内の空気温度（以下内気温と言う場合がある）ＴＲを検出する。外気温センサ４１は、車室外の空気温度（以下外気温と言う場合がある）ＴＡＭを検出する。日射センサ４２は、車室内に照射される日射量ＴＳを検出する。エバ温度センサ４３は、蒸発器６の外表面温度もしくは蒸発器６で冷却された空気温度ＴＥを検出する。水温センサ４４は、ヒータコア３４に流入する冷却水の温度（冷却水温）ＴＷを検出する。過冷却温度センサ４５は、過冷却用熱交換器４の外表面温度もしくは過冷却用熱交換器４で加熱された空気温度ＴＳＣを検出する。
【００３７】
エアコンＥＣＵ５０の内部には、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピータが設けられ、各センサ４０〜４５からのセンサ信号は、エアコンＥＣＵ５０内の図示しない入力回路によってＡ／Ｄ変換された後にマイクロコンピュータに入力されるように構成されている。
【００３８】
本実施形態における制御手段であるエアコンＥＣＵ５０は、操作パネル５１の各スイッチからの入力信号および各センサ４０〜４５からの入力信号等に基づいて、後述する手順に従って、対象装置の作動制御を行うようになっている。対象装置としては、内外気切替ドア１３、ブロワ１４、エアミックスドア１７、吹出モードドア２１〜２３、圧縮機２、減圧装置５、ウォータポンプ３２、流量調整弁装置３３等がある。なお、減圧装置５が、例えば冷媒温度感温式の膨張弁装置である場合には、エアコンＥＣＵ５０は減圧装置５の作動制御は行わない。また、流量調整手段を構成するウォータポンプ３２および流量調整弁装置３３については、少なくともいずれかの作動制御を行うものであればよい。ウォータポンプ３２および流量調整弁装置３３の少なくともいずれかと、エアコンＥＣＵ５０とからなる構成が、本実施形態における流量調整手段である。
【００３９】
次に、上記構成に基づき、本実施形態の車両用空調装置１００の作動について説明する。
【００４０】
車両のイグニッションスイッチがＯＮされてエアコンＥＣＵ５０に直流電源が供給されると、図４および図５のルーチンが起動される。図４に示すように、エアコンＥＣＵ５０は、まず、ステップ１１０にて各種設定を初期化する。次に、ステップ１２０にて操作パネル５１の各スイッチからスイッチ信号を読み込むとともに、各センサ４０〜４５等からのセンサ信号を読み込む。そして、次に、ステップ１３０にて、予めＲＯＭに記憶された演算式に基づいて車室内に吹き出す空気の目標吹出温度ＴＡＯを算出する。目標吹出温度ＴＡＯは、例えば、内気温ＴＲ、外気温ＴＡＭ、日射量ＴＳ、車室内設定温度ＴＳＥＴに基づいて算出される。
【００４１】
ステップ１３０において目標吹出温度ＴＡＯを算出したら、ステップ１４０にて、車室内への吹き出し温度をＴＡＯとするために温風割合の増加が必要であるか否かを判断する。ステップ１４０において温風割合の増加が必要であると判断した場合には、ステップ１５０へ進み、ドア１７ａが加熱用通路１５の上流端開口の開度を上昇するように作動制御する。
【００４２】
一方、ステップ１４０において温風割合の減少が必要であると判断した場合には、ステップ１６０へ進み、ドア１７ａが加熱用通路１５の上流端開口の開度を低減するように作動制御する。なお、風量割合の変更が不要である場合には、ドアによる開度変更は行わない。ステップ１５０、１６０のいずれかを実行したらステップ１２０へリターンする。
【００４３】
エアコンＥＣＵ５０は、ドア１７ａを含むエアミックスドア１７の制御を、エバ温度センサ４３、水温センサ４４、および過冷却温度センサ４５からの入力情報に基づいて行う。
【００４４】
また、エアコンＥＣＵ５０は、図４に示した制御に合わせて、図５に示す制御も行う。図５に示すように、エアコンＥＣＵ５０は、ステップ１３０において目標吹出温度ＴＡＯを算出したら、ステップ２４０にて過冷却用熱交換器４からの吹き出し空気温度ＴＳＣを取得する。ステップ２４０で吹き出し空気温度ＴＳＣを取得したら、ステップ２５０にて、ヒータコア３４による空気の加熱量の増加が必要であるか否かを判断する。
【００４５】
ステップ２５０において加熱量の増加が必要であると判断した場合には、ステップ２６０へ進み、流量調整弁装置３３を開放方向に作動制御してヒータコア３４を流通する冷却水流量を増加させる。ステップ２６０では、ウォータポンプ３２の増速制御を行うものであってもよい。
【００４６】
一方、ステップ２５０において加熱量の低減が必要であると判断した場合には、ステップ２７０へ進み、流量調整弁装置３３を閉塞方向に作動制御してヒータコア３４を流通する冷却水流量を減少させる。ステップ２７０では、ウォータポンプ３２の減速制御を行うものであってもよい。なお、加熱量の変更が不要である場合には、流量調整弁装置３３やウォータポンプ３２による冷却水流量の変更は行わない。ステップ２６０、２７０のいずれかを実行したらステップ１２０へリターンする。
【００４７】
エアコンＥＣＵ５０は、流量調整弁装置３３やウォータポンプ３２による冷却水流量の制御を、水温センサ４４、および過冷却温度センサ４５からの入力情報に基づいて行う。
【００４８】
図示は省略しているが、エアコンＥＣＵ５０は、予めＲＯＭに記憶された特性図（マップ）から、目標吹出温度ＴＡＯ等に対応したブロワ１４の風量、圧縮機２の回転数もしくはオンオフ切替状態、内外気の吸込口モードおよび吹出口モードも決定する。
【００４９】
なお、操作パネル５１上においてブロワ風量、吸込口モードおよび吹出口モードが手動操作により設定されている場合には、その設定モードに決定する。また、操作パネル５１上においてエアコンスイッチがオフ状態とされている場合には、圧縮機２の回転数制御もしくはオンオフ切替制御は行わず、圧縮機２を作動しない。
【００５０】
上記各ステップにて算出または決定した各制御状態が得られるように、内外気切替ドア１３、ブロワ１４、エアミックスドア１７、吹出モードドア２１〜２３、圧縮機２、ウォータポンプ３２、流量調整弁装置３３等に制御信号を出力する。エアコンＥＣＵ５０は、実質的にはこれらの駆動手段もしくは駆動力伝達手段に制御信号を出力する。そして、ステップ１２０へリターンする。エアコンＥＣＵ５０は、上述した制御動作を所定周期で繰り返し実行する。
【００５１】
上述の構成および作動によれば、冷凍サイクル装置１は、凝縮器３から流出して蒸発器６へ流入する前の冷媒を熱交換によりエンタルピ変化させる補助熱交換器である過冷却用熱交換器４を備えている。この補助熱交換器は、空調ダクト１０内における、蒸発器６よりも空気流れ下流側、かつ、ヒータコア３４よりも空気流れ上流側の部位に配置されている。そして、補助熱交換器は、蒸発器６で冷却された後、ヒータコア３４で加熱される前の空気との熱交換により、凝縮器３で凝縮された後、蒸発器６で蒸発される前の液相の冷媒をエンタルピ変化させる。
【００５２】
これによると、空調ダクト１０内の空気流れに対して、補助熱交換器を蒸発器６とヒータコア３４の間に配置することができる。すなわち、加熱用通路１５や冷風バイパス通路１６に対して並列に設けた通路に補助熱交換器を設ける必要がない。したがって、蒸発器６からヒータコア３４へ流れる冷風を確実に補助熱交換器へ導くことができる。このようにして、補助熱交換器が熱交換能力を充分に発揮することができる。
【００５３】
また、加熱用通路１５や冷風バイパス通路１６に対して並列に通路を設け補助熱交換器を配置する場合に対し、並列通路の形成およびこの並列通路を開閉するドアを不要とすることができる。また、並列通路の開放や閉鎖により空調ダクト内の空気流れが大きく変化して温度調整性能が悪化することも防止することができる。
【００５４】
また、本実施形態では、蒸発器６よりも空気流れ下流側の空気通路は分岐点１０ｃで分岐して、分岐点１０ｃからそれぞれ空気流れ下流側に延びるように加熱用通路１５と冷風バイパス通路１６とが形成されている。そして、補助熱交換器は、加熱用通路１５に配置されて、凝縮器３で凝縮された液相の冷媒を加熱用通路１５を流れる空気との熱交換によりさらに冷却する過冷却用熱交換器４である。
【００５５】
これによると、蒸発器６で冷却され加熱用通路１５をヒータコア３４へ向かって流れる冷風を確実に過冷却用熱交換器４へ導くことができる。したがって、過冷却用熱交換器４が冷媒を過冷却する能力を確実に発揮することができる。
【００５６】
図６に冷凍サイクル装置１中の冷媒状態を示すように、圧縮機２による圧縮に伴いＡ点からＢ点へ圧力およびエンタルピを上昇した気相冷媒は、凝縮器３で放熱されて凝縮する。そして、凝縮器３から流出する冷媒がＣ点に示す状態であるとすると、過冷却用熱交換器４から流出した冷媒はＤ点に示す状態となる。すなわち、減圧装置５で減圧される前に、過冷却用熱交換器４で冷媒のエンタルピは大きく低下する。これにより、蒸発器６への流入冷媒と蒸発器６からの流出冷媒のエンタルピ差（図６のＥ点とＡ点との差）が大きく確保され、冷凍サイクル装置１の冷房能力および運転効率ＣＯＰを大きく向上することができる。図６に一部を破線で示したサイクルは、過冷却用熱交換器４を備えていない比較例である。
【００５７】
凝縮器３の冷媒凝縮温度は、例えば外気温度に対して１０〜２０℃高く、外気温度が３５℃のときには４５〜５５℃程度となる。凝縮器３が所謂サブクールコンデンサである場合には、凝縮器３出口冷媒は凝縮温度に対して約１０℃ほど低下し、３５〜４５℃となる。モリエル線図上において凝縮温度を５０℃、凝縮器３の過冷却部によるサブクールを１０℃、蒸発器６側の温度を０℃として、過冷却用熱交換器４によって冷媒温度を１０℃にまで低下させた場合には、本例の冷凍サイクル装置１の効率ＣＯＰは５．９９となる。これに対し、過冷却用熱交換器４を有しない冷凍サイクル装置の効率ＣＯＰは４．４３となる。このように、本例の冷凍サイクル装置１によれば、大幅な効率向上が達成される。なお、上記の結果は、冷媒をＲ１２３４ｙｆ、圧縮効率、体積効率を１とした場合の理論効率である。
【００５８】
図７に示すように、空調ダクト１０内に取り入れられた空気は蒸発器６における冷媒と熱交換で冷却され温度低下する。このとき、露点以下に空気温度を下げることで空気に含まれる水分が凝縮し、絶対湿度が低下する。この除湿された空気をヒータコア３４で加熱し適度な吹出し空気温度を作って車室内へ吹出すことで車室内の乗員の快適性を維持することができる。本実施形態では、空気を加熱する際に、凝縮器３から流出した冷媒が導かれる過冷却用熱交換器４において１次加熱が行われ、その後ヒーターコア３４によって適切な温度まで２次加熱が行われる。
【００５９】
過冷却用熱交換器４を備えない車両用空調装置では、空気の加熱の全てをヒータコア３４でエンジン排熱を使って行っている。これに対して、本実施形態の車両用空調装置１００では、空気の加熱の一部を減圧前の冷媒の熱を用いて行うことで、車室内の快適性を維持しながら冷媒のエンタルピを低下させる。
【００６０】
図７に示すように、過冷却用熱交換器４を備えない車両用空調装置では、図中点線に示すように、ヒータコア３４でのみ空気が加熱されるが、本例では過冷却用熱交換器４で事前に空気の加熱を行った後にヒータコア３４で必要温度まで再加熱される。
【００６１】
図８は、本発明者らが行った本発明を適用した車両用空調装置の省動力効果の確認結果である。外気温が３５℃であり冷房能力が２．５ｋＷであるときに、過冷却用熱交換器４を備えない車両用空調装置の冷凍サイクルの消費動力が約０．８２ｋＷであるのに対して、過冷却用熱交換器４を備える本実施形態の一例では消費動力が０．６ｋＷに大きく削減された。このように、本発明を適用することにより、およそ２７％の省動力効果が発揮されることを確認している。なお、この確認実験は、比較的小型の車両を用い、蒸発器６の吸い込み空気温度を２５℃、吸い込み空気湿度を５０％、送風風量を２５０ｍ３／ｈ、外気の風速を２ｍ／ｓの条件下で行った。
【００６２】
また、本実施形態の車両用空調装置１００では、蒸発器６で冷却された空気を加熱することなく車室内へ吹き出すときには、ドア１７ａが加熱用通路１５を閉塞して、過冷却用熱交換器４からの放熱を抑制する。これによると、蒸発器６で冷却された空気を加熱することなく車室内へ吹き出すときには、過冷却用熱交換器４やヒータコア３４による空気の不要な加熱を防止することができる。
【００６３】
また、本実施形態では、ヒータコア３４を流通する熱媒体である冷却水の流量を調節する流量調節手段を備えている。そして、流量調節手段は、過冷却用熱交換器４で加熱された空気がヒータコア３４で更に加熱されて、車室内へ吹き出す空気の温度が目標吹出温度ＴＡＯとなるように、冷却水の流量を調節する。これによると、過冷却用熱交換器４で加熱された空気を、流量調節手段の熱媒体流量調節により、目標吹出温度ＴＡＯを得るために必要な温度にまで空気をヒータコア３４で確実に昇温することができる。
【００６４】
また、流量調節手段は、エンジン３０とヒータコア３４とを繋ぐ冷却水回路３１に設けられ、冷却水回路３１に冷却水を循環させるウォータポンプ３２、および、冷却水回路３１の冷却水循環流量を調節する流量調整弁装置３３の少なくともいずれかを含んでいる。これによると、ウォータポンプ３２および流量調整弁装置３３の少なくともいずれかを含む流量調節手段を用いることで、ヒータコア３４を流通する冷却水流量を容易に調節することができる。したがって、過冷却用熱交換器４で加熱された空気を、目標吹出温度ＴＡＯを得るために必要な温度にまでヒータコア３４で容易に昇温することができる。
【００６５】
また、本実施形態では、蒸発器６で冷却された空気を加熱して車室内へ吹き出すときには、ドア１７ａが加熱用通路１５を開放する。これに加えて、過冷却用熱交換器４で加熱された空気がヒータコア３４で更に加熱されて、車室内へ吹き出す空気の温度が目標吹出温度ＴＡＯとなるように、流量調節手段が冷却水の流量を調節する。
【００６６】
これによると、蒸発器６で冷却された空気を、ドア１７ａが開いた加熱用通路１５に導入して過冷却用熱交換器４で加熱する。そして、過冷却用熱交換器４で加熱した空気を、流量調節手段の冷却水流量調節によって、目標吹出温度ＴＡＯを得るために必要な温度にまでヒータコア３４で確実に昇温することができる。
【００６７】
なお、本実施形態の冷却水回路３１は冷却水循環流量を調節する手段を備えていたが、これに限定されるものではない。冷却水循環流量の調節手段を備えず、エアミックスドア１７の開度調節で吹出温度をコントロールするものであってもよい。
【００６８】
また、本実施形態では、過冷却用熱交換器４は、複数の冷媒チューブ７３と、アウタフィン７４と、一対のヘッダタンク７１、７２とを有している。そして、複数の冷媒チューブ７３は、相互に間隔を空けて配列され、内部を冷媒が流通するようになっている。アウタフィン７４は、複数の冷媒チューブ７３の間に配置されて、冷媒チューブ７３に熱的に接合されている。一対のヘッダタンク７１、７２は、複数の冷媒チューブ７３の両端部のそれぞれにおいて、複数の冷媒チューブ７３の内部同士を連通している。
【００６９】
これによると、過冷却用熱交換器４は、一対のヘッダタンク７１、７２間に配置される複数の冷媒チューブ７３とアウタフィン７４とからなるコア部７５により、比較的効率よく熱交換を行うことができる。
【００７０】
また、複数の冷媒チューブ７３は、上下方向に延びており、内部を下方から上方へ向かって冷媒が流通する。これによると、過冷却用熱交換器４で冷媒を過冷却するときには、冷媒チューブ７３の下方よりも上方の方が温度が低くなる。したがって、空調ダクト１０内から車室内へ吹き出す空気の温度を、下方のフット吹出口２０からの吹出温度よりも上方のフェイス吹出口１９からの吹出温度の方を低くすることが可能である。これにより、頭寒足熱タイプの車室内空調を行い易い。
【００７１】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について図９に基づいて説明する。
【００７２】
第２の実施形態は、前述の第１の実施形態と比較して、ヒータコアにおける再加熱量を、冷却水流量ではなくヒータコアを通過する風量で制御する点が異なる。なお、第１の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。第１の実施形態に係る図面と同一符号を付した構成部品、第２の実施形態において説明しない他の構成は、第１の実施形態と同様であり、また同様の作用効果を奏するものである。
【００７３】
図９に示すように、本実施形態では、空調ダクト１０の加熱用通路１５と冷風バイパス通路１６とを仕切る仕切壁部に排出口６０を設けている。排出口６０は、加熱用通路１５の過冷却用熱交換器４とヒータコア３４との間で、加熱用通路１５と冷風バイパス通路１６とを連通するように設けられている。排出口６０は、過冷却用熱交換器４よりも空気流れ下流側かつヒータコア３４よりも空気流れ上流側から冷風バイパス通路１６へ空気を排出可能な排出通路である。排出口６０の形成部位には、排出口６０の開度を調節する開度調節手段をなす排出ドア６１が設けられている。
【００７４】
排出口６０および排出ドア６１は、過冷却用熱交換器４を通過した空気のうち、ヒータコア３４を通過する空気の流量割合を調節する流量割合調節手段を構成している。排出ドア６１は、過冷却用熱交換器４で加熱された空気が、ヒータコア３４で再加熱されて、車室内へ吹き出す空気の温度が目標吹出温度ＴＡＯとなるように、排出口６０の開度を調節してヒータコア３４を通過する空気の流量割合を調節する。
【００７５】
上述の構成および作動によれば、第１の実施形態と同様に、冷凍サイクル装置１は、凝縮器３から流出して蒸発器６へ流入する前の冷媒を熱交換によりエンタルピ変化させる補助熱交換器である過冷却用熱交換器４を備えている。この補助熱交換器は、空調ダクト１０内における、蒸発器６よりも空気流れ下流側、かつ、ヒータコア３４よりも空気流れ上流側の部位に配されている。そして、補助熱交換器は、蒸発器６で冷却された後、ヒータコア３４で加熱される前の空気との熱交換により、凝縮器３で凝縮された後、蒸発器６で蒸発される前の液相の冷媒をエンタルピ変化させる。
【００７６】
これによると、空調ダクト１０内の空気流れに対して、補助熱交換器を蒸発器６とヒータコア３４の間に配置することができる。すなわち、加熱用通路１５や冷風バイパス通路１６に対して並列に設けた通路に補助熱交換器を設ける必要がない。したがって、蒸発器６からヒータコア３４へ流れる冷風を確実に補助熱交換器へ導くことができる。このようにして、補助熱交換器が熱交換能力を充分に発揮することができる。
【００７７】
また、加熱用通路１５や冷風バイパス通路１６に対して並列に通路を設け補助熱交換器を配置する場合に対し、並列通路の形成およびこの並列通路を開閉するドアを不要とすることができる。また、並列通路の開放や閉鎖により空調ダクト内の空気流れが大きく変化して温度調整性能が悪化することも防止することができる。
【００７８】
また、蒸発器６よりも空気流れ下流側の空気通路は分岐点１０ｃで分岐して、分岐点１０ｃからそれぞれ空気流れ下流側に延びるように加熱用通路１５と冷風バイパス通路１６とが形成されている。そして、補助熱交換器は、加熱用通路１５に配置されて、凝縮器３で凝縮された液相の冷媒を加熱用通路１５を流れる空気との熱交換によりさらに冷却する過冷却用熱交換器４である。
【００７９】
これによると、蒸発器６で冷却され加熱用通路１５をヒータコア３４へ向かって流れる冷風を確実に過冷却用熱交換器４へ導くことができる。したがって、過冷却用熱交換器４が冷媒を過冷却する能力を確実に発揮することができる。
【００８０】
また、蒸発器６で冷却された空気を加熱することなく車室内へ吹き出すときには、ドア１７ａが加熱用通路１５を閉塞して、過冷却用熱交換器４からの放熱を抑制する。これによると、蒸発器６で冷却された空気を加熱することなく車室内へ吹き出すときには、過冷却用熱交換器４やヒータコア３４による空気の不要な加熱を防止することができる。
【００８１】
また、本実施形態の車両用空調装置は、過冷却用熱交換器４を通過した空気のうち、ヒータコア３４を通過する空気の流量割合を調節する流量割合調節手段を備えている。そして、流量割合調節手段は、過冷却用熱交換器４で加熱された空気が、ヒータコア３４で更に加熱されて、車室内へ吹き出す空気の温度が目標吹出温度ＴＡＯとなるように、ヒータコア３４を通過する空気の流量割合を調節する。
【００８２】
これによると、過冷却用熱交換器４で加熱された空気のうち、流量割合調節手段によってヒータコア３４を通過する空気の流量割合を調節して、目標吹出温度ＴＡＯを得るために必要な温度にまでヒータコア３４で空気を確実に昇温することができる。
【００８３】
すなわち、過冷却用熱交換器４で加熱された空気のうち、加熱用通路１５を引き続き流れてヒータコア３４で再加熱される空気の流量割合を、流量割合調節手段によって調節して、目標吹出温度ＴＡＯを得るために必要な温度にまでヒータコア３４で空気を確実に昇温することができる。
【００８４】
また、流量割合調節手段は、加熱用通路１５の過冷却用熱交換器４よりも空気流れ下流側かつヒータコア３４よりも空気流れ上流側から冷風バイパス通路１６へ空気を排出する排出口６０と、排出口６０の開度を調節する排出ドア６１とを有している。
【００８５】
これによると、排出口６０の開度を排出ドア６１で調節することにより、過冷却用熱交換器４で加熱された空気のうち、ヒータコア３４を通過する空気の流量割合を容易に調節することができる。
【００８６】
なお、上記した説明では、加熱用通路１５の過冷却用熱交換器４よりも空気流れ下流側かつヒータコア３４よりも空気流れ上流側から冷風バイパス通路１６へ空気を排出する排出通路は排出口６０であったが、これに限定されるものではない。例えば、過冷却用熱交換器４とヒータコア３４との間から、加熱用通路１５および冷風バイパス通路１６と並列に延びる通路としてもかまわない。
【００８７】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について図１０〜図１２に基づいて説明する。
【００８８】
第３の実施形態は、前述の第１の実施形態と比較して、補助熱交換器の配設位置が異なる。なお、第１の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。第１の実施形態に係る図面と同一符号を付した構成部品、第３の実施形態において説明しない他の構成は、第１の実施形態と同様であり、また同様の作用効果を奏するものである。
【００８９】
図１０に示すように、本実施形態では、補助熱交換器である過冷却用熱交換器１０４は、蒸発器６に近接して設けられ、空調ダクト１０の空気通路１０ａにおいて分岐点１０ｃよりも上流側に設けられている。過冷却用熱交換器１０４は、例えば蒸発器６と一体的に設けられ、蒸発器６の空気流れ下流側で空気通路１０ａの全域を横切るように配置されている。過冷却用熱交換器１０４と蒸発器６とは、コア面同士が平行となるように並んでいる。過冷却用熱交換器１０４と蒸発器６とは、例えば両熱交換器のヘッダタンク同士を接続することで一体化することが可能である。過冷却用熱交換器１０４と蒸発器６とは、別体であってもかまわない。なお、過冷却用熱交換器１０４は過冷却用熱交換器４と同様の構成を有している。
【００９０】
本実施形態の冷媒配管９には、過冷却用熱交換器１０４をバイパスして冷媒を流通可能な冷媒バイパス通路９ａと、冷媒バイパス通路９ａを開閉可能な電磁弁８とが設けられている。電磁弁８が冷媒バイパス通路９ａを閉じると、冷媒は過冷却用熱交換器１０４内を流れ、電磁弁８が冷媒バイパス通路９ａを開くと、過冷却用熱交換器１０４内の流通抵抗により冷媒は冷媒バイパス通路９ａを流れる。電磁弁８は、冷媒流路を過冷却用熱交換器１０４と冷媒バイパス通路９ａとで選択的に切り替える冷媒流路切替手段に相当する。冷媒流路切替手段は、例えば、冷媒配管９への冷媒バイパス通路９ａの接続点に設けた三方弁としてもかまわない。
【００９１】
本実施形態の冷凍サイクル装置１は、蒸発器６で冷却された空気を加熱して車室内へ吹き出すときには、図１１に示すように、電磁弁８で冷媒バイパス通路９ａを閉じて冷媒を過冷却用熱交換器１０４に流通し、蒸発器６から流出した空気を加熱する。また、蒸発器６で冷却された空気を加熱することなく車室内へ吹き出すときには、図１２に示すように、電磁弁８で冷媒バイパス通路９ａを開いて冷媒を冷媒バイパス通路９ａに流通する。これにより、過冷却用熱交換器１０４では冷媒と空気との熱交換が行われず、蒸発器６から流出した空気は過冷却用熱交換器４で加熱されることなく下流側に流れる。図１１および図１２では、冷媒が流通する経路を実線で、冷媒の流通が中止される経路を破線で示している。
【００９２】
本実施形態によれば、冷凍サイクル装置１は、凝縮器３から流出して蒸発器６へ流入する前の冷媒を熱交換によりエンタルピ変化させる補助熱交換器である過冷却用熱交換器１０４を備えている。この補助熱交換器は、空調ダクト１０内における、蒸発器６よりも空気流れ下流側、かつ、ヒータコア３４よりも空気流れ上流側の部位に配されている。そして、補助熱交換器は、蒸発器６で冷却された後、ヒータコア３４で加熱される前の空気との熱交換により、凝縮器３で凝縮された後、蒸発器６で蒸発される前の液相の冷媒をエンタルピ変化させる。
【００９３】
これによると、空調ダクト１０内の空気流れに対して、補助熱交換器を蒸発器６とヒータコア３４の間に配置することができる。すなわち、加熱用通路１５や冷風バイパス通路１６に対して並列に設けた通路に補助熱交換器を設ける必要がない。したがって、蒸発器６からヒータコア３４へ流れる冷風を確実に補助熱交換器へ導くことができる。このようにして、補助熱交換器が熱交換能力を充分に発揮することができる。
【００９４】
また、加熱用通路１５や冷風バイパス通路１６に対して並列に通路を設け補助熱交換器を配置する場合に対し、並列通路の形成およびこの並列通路を開閉するドアを不要とすることができる。また、並列通路の開放や閉鎖により空調ダクト内の空気流れが大きく変化して温度調整性能が悪化することも防止することができる。
【００９５】
また、本実施形態では、蒸発器６よりも空気流れ下流側の空気通路は分岐点１０ｃで分岐して、分岐点１０ｃからそれぞれ空気流れ下流側に延びるように加熱用通路１５と冷風バイパス通路１６とが形成されている。そして、補助熱交換器は、空調ダクト１０内の分岐点１０ｃよりも空気流れ上流側に配設されて、凝縮器３で凝縮された液相の冷媒を蒸発器６から流出した空気との熱交換によりさらに冷却する過冷却用熱交換器１０４である。
【００９６】
これによると、蒸発器６で冷却され加熱用通路１５や冷風バイパス通路１６へ流入する前の冷風を確実に過冷却用熱交換器１０４へ導くことができる。したがって、過冷却用熱交換器１０４の熱交換能力を確実に発揮することができる。
【００９７】
また、本実施形態の冷凍サイクル装置１は、凝縮器３から流出した冷媒を過冷却用熱交換器１０４をバイパスして減圧装置５へ送る冷媒バイパス通路９ａと、冷媒の流路を過冷却用熱交換器１０４と冷媒バイパス通路９ａとで選択的に切り替える電磁弁８とを有している。そして、蒸発器６で冷却された空気を加熱することなく車室内へ吹き出すときには、電磁弁８が冷媒バイパス通路９ａを冷媒の流路とする。
【００９８】
これによると、蒸発器６で冷却され加熱用通路１５や冷風バイパス通路１６へ流入する前の冷風を確実に補助熱交換器１０４へ導いて、補助熱交換器１０４が冷媒を過冷却する能力を確実に発揮することができる。また、蒸発器６で冷却された空気を加熱することなく車室内へ吹き出すときには、電磁弁８で冷媒流路を冷媒バイパス通路９ａに切り替えて、過冷却用熱交換器１０４による空気の加熱を抑止することができる。
【００９９】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について図１３、図１４に基づいて説明する。
【０１００】
第４の実施形態は、前述の第３の実施形態と比較して、補助熱交換器で冷媒を冷却するモードと冷媒を蒸発するモードとを切り替える点が異なる。なお、第１、第３の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。第１、第３の実施形態に係る図面と同一符号を付した構成部品、第４の実施形態において説明しない他の構成は、第１、第３の実施形態と同様であり、また同様の作用効果を奏するものである。
【０１０１】
図１３に示すように、本実施形態の冷凍サイクル装置１は、冷媒バイパス通路９ａを有していない。そして、本実施形態の冷凍サイクル装置１は、凝縮器３から流出した後、過冷却用熱交換器１０４へ流入する前の冷媒を減圧可能な第２減圧装置７を備えている。減圧装置５は、第１減圧装置と呼ぶことができる。以下、減圧装置５を第１減圧装置５と呼ぶ場合がある。
【０１０２】
図１３に示すように、本実施形態の冷凍サイクル装置１は、蒸発器６で冷却された空気を加熱して車室内へ吹き出すときには、第２減圧装置７を全開モードとして冷媒の減圧せずに流通させ、第１減圧装置５で冷媒を減圧する。第１減圧装置５は、蒸発器６から流出する冷媒が所定の過熱度を有するように開度制御する。
【０１０３】
これにより、過冷却用熱交換器１０４では、液相冷媒の過冷却が行われ、過冷却用熱交換器１０４を通過する空気を加熱する第１モードが設定される。第１モードでは、補助熱交換器である過冷却用熱交換器１０４が過冷却用熱交換器として機能する。
【０１０４】
図１４に示すように、本実施形態の冷凍サイクル装置１は、蒸発器６で冷却された空気を加熱せずに車室内へ吹き出すときには、第１減圧装置５を全開モードとして冷媒の減圧せずに流通させ、第２減圧装置７で冷媒を減圧する。第２減圧装置７は、蒸発器６から流出する冷媒が所定の過熱度を有するように開度制御する。これにより、過冷却用熱交換器１０４では、液相冷媒の蒸発が行われ、過冷却用熱交換器１０４を通過する空気を冷却する。
【０１０５】
これにより、過冷却用熱交換器１０４では、液相冷媒の蒸発が行われ、過冷却用熱交換器１０４を通過する空気を冷却する第２モードが設定される。第２モードでは、補助熱交換器である過冷却用熱交換器１０４が補助蒸発器として機能する。
【０１０６】
過冷却用熱交換器１０４は、設定モードにより、文字通り過冷却用熱交換器として機能する場合と、補助蒸発器として機能する場合にとに選択的に切り替えられる。したがって、本実施形態では、過冷却用熱交換器１０４を補助熱交換器１０４と言い換えることもできる。以下、過冷却用熱交換器１０４を補助熱交換器１０４と呼ぶ場合がある。本実施形態において、第１減圧装置５および第２減圧装置７は、モード切替手段に相当する。
【０１０７】
本実施形態によれば、冷凍サイクル装置１は、凝縮器３から流出して蒸発器６へ流入する前の冷媒を熱交換によりエンタルピ変化させる補助熱交換器１０４を備えている。この補助熱交換器１０４は、空調ダクト１０内における、蒸発器６よりも空気流れ下流側、かつ、ヒータコア３４よりも空気流れ上流側の部位に配されている。そして、補助熱交換器１０４は、蒸発器６で冷却された後、ヒータコア３４で加熱される前の空気との熱交換により、凝縮器３で凝縮された後、蒸発器６で蒸発される前の液相の冷媒をエンタルピ変化させる。
【０１０８】
これによると、空調ダクト１０内の空気流れに対して、補助熱交換器１０４を蒸発器６とヒータコア３４の間に配置することができる。すなわち、加熱用通路１５や冷風バイパス通路１６に対して並列に設けた通路に補助熱交換器を設ける必要がない。したがって、蒸発器６からヒータコア３４へ流れる冷風を確実に補助熱交換器１０４へ導くことができる。このようにして、補助熱交換器１０４が熱交換能力を充分に発揮することができる。
【０１０９】
また、加熱用通路１５や冷風バイパス通路１６に対して並列に通路を設け補助熱交換器を配置する場合に対し、並列通路の形成およびこの並列通路を開閉するドアを不要とすることができる。また、並列通路の開放や閉鎖により空調ダクト内の空気流れが大きく変化して温度調整性能が悪化することも防止することができる。
【０１１０】
また、本実施形態では、蒸発器６よりも空気流れ下流側の空気通路は分岐点１０ｃで分岐して、分岐点１０ｃからそれぞれ空気流れ下流側に延びるように加熱用通路１５と冷風バイパス通路１６とが形成されている。そして、補助熱交換器１０４は、空調ダクト１０内の分岐点１０ｃよりも空気流れ上流側に配設されて、凝縮器３で凝縮された液相の冷媒を蒸発器６から流出した空気と熱交換する。
【０１１１】
これによると、蒸発器６で冷却され加熱用通路１５や冷風バイパス通路１６へ流入する前の冷風を確実に補助熱交換器１０４へ導くことができる。したがって、補助熱交換器１０４の熱交換能力を確実に発揮することができる。
【０１１２】
また、本実施形態の冷凍サイクル装置１は、冷媒循環モードを第１モードと第２モードとで選択的に切り替えるモード切替手段として第１、第２減圧装置５、７を備えている。第１モードでは、補助熱交換器１０４を、凝縮器３で凝縮された液相の冷媒を蒸発器６から流出した空気との熱交換によりさらに冷却する過冷却用熱交換器とする。第２モードでは、補助熱交換器１０４を、第２減圧装置７で減圧され蒸発器６へ流入する前の冷媒の一部を蒸発器６から流出した空気との熱交換により蒸発させる補助蒸発器とする。そして、蒸発器６で冷却された空気を加熱することなく車室内へ吹き出すときには、第１、第２減圧装置５、７で冷凍サイクル装置１を第２モードとする。
【０１１３】
これによると、蒸発器６で冷却され加熱用通路１５や冷風バイパス通路１６へ流入する前の冷風を確実に補助熱交換器１０４へ導くことができる。そして、第１、第２減圧装置５、７が第１モードを設定したときには、補助熱交換器１０４を過冷却用熱交換器として機能させ、補助熱交換器１０４が冷媒を過冷却する能力を確実に発揮することができる。また、蒸発器６で冷却された空気を加熱することなく車室内へ吹き出すときには、第１、第２減圧装置５、７が第２モードを設定し、補助熱交換器１０４を補助蒸発器として機能させて、補助熱交換器１０４が冷媒を蒸発する能力を確実に発揮することができる。
【０１１４】
（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
【０１１５】
上記各実施形態では、過冷却用熱交換器４、１０４は、上下方向に延びる複数の冷媒チューブ７３と、冷媒チューブ７３に接合されたアウタフィン７４と、複数の冷媒チューブ７３の両端部に設けられたヘッダタンク７１、７２とを備えていた。そして、冷媒が複数の冷媒チューブ７３内を下方から上方へ向かって流通するマルチフロータイプ（パラレルフロータイプ）となっていた。しかしながら、これに限定されるものではない。
【０１１６】
例えば、図１５に示すような補助熱交換器を用いてもかまわない。図１５に示す補助熱交換器は、熱交換部であるコア部７５、およびコア部７５の図示左右に設けられた一対のヘッダタンク７１、７２を備えている。コア部７５は、複数の冷媒チューブ７３、および複数のアウタフィン７４を備えている。
【０１１７】
薄肉の帯板材から波形に成形されたコルゲート形状のアウタフィン７４と断面偏平状を成す冷媒チューブ７３とは、上下方向に交互に並べられて相互に熱的に接合されている。上下方向の最外方のアウタフィン７４の更に外方には補強部材としてのサイドプレートが設けられている。
【０１１８】
各冷媒チューブ７３の図示左右延在方向の端部は、ヘッダタンク７１、７２に設けられたチューブ孔に嵌合され、冷媒チューブ７３、アウタフィン７４、サイドプレート、およびヘッダタンク７１、７２が一体でろう付けされている。ヘッダタンク７１には、上下方向において内部空間を仕切る仕切壁７１Ａが設けられている。
【０１１９】
ヘッダタンク７１に仕切壁７１Ａを設けることにより、複数の冷媒チューブ７３は、仕切壁７１Ａ形成部位を挟んで、図示下方の冷媒チューブ群７３Ａと図示上方の冷媒チューブ群７３Ｂとを構成している。
【０１２０】
ヘッダタンク７１内の下部空間に流入した冷媒は、冷媒チューブ群７３Ａを図示左方から右方へ流れヘッダタンク７２内へ流入する。ヘッダタンク７２内へ流入した冷媒は、冷媒チューブ群７３Ｂを図示右方から左方へ流れヘッダタンク７１内の上部空間へ流入した後、タンク外へ流出する。
【０１２１】
図１５に示す補助熱交換器は、複数の冷媒チューブ７３と、アウタフィン７４と、一対のヘッダタンク７１、７２とを有している。そして、複数の冷媒チューブ７３は、相互に間隔を空けて配列され、内部を冷媒が流通するようになっている。アウタフィン７４は、複数の冷媒チューブ７３の間に配置されて、冷媒チューブ７３に熱的に接合されている。一対のヘッダタンク７１、７２は、複数の冷媒チューブ７３の両端部のそれぞれにおいて、複数の冷媒チューブ７３の内部同士を連通している。
【０１２２】
これによると、本例の補助熱交換器は、一対のヘッダタンク７１、７２間に配置される複数の冷媒チューブ７３とアウタフィン７４とからなるコア部７５により、比較的効率よく熱交換を行うことができる。
【０１２３】
また、複数の冷媒チューブ７３のそれぞれは水平方向に沿って延びるとともに、複数の冷媒チューブ７３の配列面は上下方向に拡がっている。そして、一対のヘッダタンクは、一方のヘッダタンク７１に、複数の冷媒チューブ７３の配列方向において内部空間を仕切る仕切壁７１Ａを有している。仕切壁７１Ａを挟んで隣り合う冷媒チューブ７３のチューブ群７３Ａ、７３Ｂ同士では、内部を流通する冷媒の流通方向が逆になっている。そして、２つの冷媒チューブ群７３Ａ、７３Ｂの内部を、下方から上方へ向かって順次冷媒が流通する。
【０１２４】
これによると、補助熱交換器で冷媒を過冷却するときには、下方のチューブ群７３Ａよりも上方のチューブ群７３Ｂの方が温度が低くなる。したがって、空調ダクト１０から車室内へ吹き出す空気の温度を、下方のフット吹出口２０からの吹出温度よりも上方のフェイス吹出口１９からの吹出温度の方を低くすることが可能である。これにより、頭寒足熱タイプの車室内空調を行い易い。
【０１２５】
上記した補助熱交換器では、ヘッダタンク７１のみに仕切壁７１Ａを設けていたが、これに限定されるものではない。一対のヘッダタンクの少なくとも一方に、複数の冷媒チューブの配列方向において内部空間を仕切る仕切壁を設け、仕切壁を挟んで隣り合う冷媒チューブのチューブ群同士で、内部を流通する冷媒の流通方向が逆になっていればよい。すなわち、冷媒が同一方向に流れるチューブ群は３つ以上でもかまわず、３つ以上のチューブ群の内部を、下方から上方へ向かって順次冷媒が流通するものであればよい。
【０１２６】
また、補助熱交換器は、複数の冷媒チューブの間にコルゲートフィンを設けたコルゲートフィンタイプに限定されるものではない。例えば、冷媒チューブとプレートタイプのアウタフィンとを有する熱交換器であってもかまわない。
【０１２７】
また、上記各実施形態では、エアコンＥＣＵ５０は、ドア１７ａを含むエアミックスドア１７の制御を、エバ温度センサ４３、水温センサ４４、および過冷却温度センサ４５からの入力情報に基づいて行っていた。また、エアコンＥＣＵ５０は、流量調整弁装置３３やウォータポンプ３２による冷却水流量の制御を、水温センサ４４、および過冷却温度センサ４５からの入力情報に基づいて行っていた。しかしながら、ドア手段や熱媒体の流量調節手段の制御は、上記したセンサから入力情報に基づいて行うものに限定されるものではない。例えば、過冷却温度センサ４５からの入力情報に代えて、過冷却用熱交換器の入口冷媒温度や、入口冷媒温度に関連する外気温度を用いて、ドア手段や熱媒体の流量調節手段の制御を行ってもかまわない。
【０１２８】
また、上記各実施形態では、ドア手段を２枚のドア１７ａ、１７ｂで構成していたが、これに限定されるものではない。ドア手段は、１枚もしくは３枚以上のドアで構成するものであってもよい。
【０１２９】
なお、上記した各実施形態の説明において、補助熱交換器、補助蒸発器と説明した構成があったが、ここで言う補助とは、他の熱交換器よりも少ない熱交換量を補うものに限定されるものではない。補助熱交換器や補助蒸発器が、他の熱交換器よりも多量の熱交換を行うものであってもかまわない。
【符号の説明】
【０１３０】
１  冷凍サイクル装置
２  圧縮機
３  凝縮器
４、１０４  過冷却用熱交換器（補助熱交換器）
５  減圧装置
６  蒸発器
１０  空調ダクト
１５  加熱用通路
１６  冷風バイパス通路
１７  エアミックスドア（ドア手段）
３０  エンジン（発熱機器）
３４  ヒータコア
１００  車両用空調装置
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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