(57)【要約】  車両用空調装置は、車両の発熱部品の冷却部４０に接続され、冷却液を循環的に流す冷却液通路８０と、冷媒を循環的に流す冷媒通路５０と、低温低圧の冷媒と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、高温高圧の冷媒と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、車室内への送風を加熱するヒーターコア４４と、を有する。冷却液通路８０は、冷却液を分岐させる分岐部２１と、分岐された冷却液を合流させる合流部２２と、分岐部２１で分岐し、合流部２２で合流する冷却液通路８０の第１部分及び第２部分とを有し、第１部分に第１水冷媒熱交換器１１が配置され、第２部分に第２水冷媒熱交換器１２が配置される。
2016103578.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の発熱部品の冷却部に接続され、熱輸送用の冷却液を循環的に流す冷却液通路と、  冷媒を循環的に流す冷媒通路と、  前記冷媒通路に配置され、前記冷媒を圧縮するコンプレッサと、  前記冷却液通路及び前記冷媒通路に配置され、前記冷媒通路に配置された第１膨張弁を通って減圧された低温低圧の前記冷媒と前記冷却液との間で熱交換させて前記冷媒を気化させる第１水冷媒熱交換器と、  前記冷却液通路及び前記冷媒通路に配置され、前記第１水冷媒熱交換器を通過した後に前記コンプレッサにより圧縮された高温高圧の前記冷媒と前記冷却液との間で熱交換させて前記冷媒を凝縮させる第２水冷媒熱交換器と、  前記冷却液通路に配置され、車室内への送風を加熱するヒーターコアと、を具備し、  前記冷却液通路は、前記冷却液を２つの流れに分岐させる分岐部と、前記分岐部により分岐された前記冷却液の２つの流れを合流させる合流部と、前記分岐部で分岐し、前記合流部で合流する前記冷却液通路の第１部分及び第２部分とを有し、  前記冷却液通路の前記第１部分に前記第１水冷媒熱交換器が配置され、前記冷却液通路の前記第２部分に前記第２水冷媒熱交換器が配置される、  車両用空調装置。
【請求項２】
前記分岐部は、前記車両の発熱部品の冷却部からの前記冷却液の流れを分岐し、  前記合流部は、分岐された前記冷却液の流れを合流して、前記ヒーターコアへ流す、  請求項１記載の車両用空調装置。
【請求項３】
前記分岐部は、前記車両の発熱部品の冷却部からの前記冷却液の流れを分岐し、  前記合流部は、分岐された前記冷却液の流れを合流して、前記車両の発熱部品の冷却部へ流し、  前記第２水冷媒熱交換器を通過した前記冷却液が、前記ヒーターコアを通過して前記合流部へ流れ、前記第１水冷媒熱交換器を通過した前記冷却液が、前記ヒーターコアを通過せずに前記合流部へ流れるように前記冷却通路が構成されている、  請求項１記載の車両用空調装置。
【請求項４】
前記コンプレッサにより圧縮された高温高圧の前記冷媒を、外気との間で熱交換させて凝集させる室外コンデンサと、  前記冷媒通路に配置された第２膨張弁と、  前記室外コンデンサを通過した前記冷媒を、前記第２膨張弁により減圧させて低温低圧にして、車室内へ送られる空気と熱交換させるエバポレータと、をさらに備え、  前記冷媒通路は、前記コンプレッサ、前記第２水冷媒熱交換器、前記第１膨張弁、前記第１水冷媒熱交換器へ、この順に循環的に前記冷媒を流す第１冷媒回路と、前記コンプレッサ、前記室外コンデンサ、前記第２膨張弁、前記エバポレータへ、この順に循環的に前記冷媒を流す第２冷媒回路と、前記第１冷媒回路と前記第２冷媒回路とを切り換える切換部と、を有する、  請求項１記載の車両用空調装置。
【請求項５】
前記コンプレッサにより圧縮された高温高圧の前記冷媒を外気との間で熱交換させて凝集させる室外コンデンサと、  前記冷媒通路に配置された第２膨張弁と、  前記室外コンデンサを通過した前記冷媒を、前記第２膨張弁により減圧させて低温低圧にして、車室内へ送られる空気と熱交換させるエバポレータと、をさらに備え、  前記冷媒通路は、前記コンプレッサ、前記第２水冷媒熱交換器、前記室外コンデンサ、前記第２膨張弁、前記エバポレータへ、この順に循環的に前記冷媒を流す第３冷媒回路と、前記コンプレッサ、前記第２水冷媒熱交換器、前記第１膨張弁、前記第１水冷媒熱交換器へ、この順に循環的に冷媒を流す第４冷媒回路と、前記第３冷媒回路と前記第４冷媒回路とを切り換える切換部と、を有する、  請求項１記載の車両用空調装置。
【請求項６】
前記冷媒通路に配置された第２膨張弁と、  前記第２水冷媒熱交換器で凝縮された前記冷媒を前記第２膨張弁により減圧させて低温低圧にして、車室内へ送られる空気と熱交換させるエバポレータと、をさらに備え、  前記冷媒通路は、前記コンプレッサ、前記第２水冷媒熱交換器、前記第２膨張弁、前記エバポレータへ、この順に循環的に冷媒を流す第５冷媒回路と、前記コンプレッサ、前記第２水冷媒熱交換器、前記第１膨張弁、前記第１水冷媒熱交換器へ、この順に循環的に冷媒を流す第６冷媒回路と、前記第５冷媒回路と前記第６冷媒回路とを切り換える切換部と、を有する、  請求項１記載の車両用空調装置。
【請求項７】
前記第１水冷媒熱交換器から送出された前記冷媒が前記エバポレータへ流入することを防止する逆止弁をさらに備えた請求項４から請求項６の何れか一項に記載の車両用空調装置。
【請求項８】
前記第２膨張弁は、前記第１膨張弁と異なる、  請求項４から請求項７の何れか一項に記載の車両用空調装置。
【請求項９】
前記第１水冷媒熱交換器を流れる前記冷却液の流量及び前記第２水冷媒熱交換器を流れる前記冷却液の流量を調整する流量調整部をさらに備えた、  請求項１から請求項７の何れか一項に記載の車両用空調装置。
【請求項１０】
前記流量調整部は、前記分岐部と前記合流部の間の前記冷却液通路、若しくは、前記分岐部、又は合流部に配置される、  請求項９に記載の車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本開示は、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、ヒーターコア及び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】
【０００５】  本開示に係る車両用空調装置は、冷却液通路と、冷媒通路と、コンプレッサと、第１水冷媒熱交換器と、第２水冷媒熱交換器と、ヒーターコアと、を有する。冷却液通路は、車両の発熱部品の冷却部に接続され、熱輸送用の冷却液を循環的に流す。冷媒通路は、冷媒を循環的に流す。コンプレッサは、冷媒通路に配置され、冷媒を圧縮する。第１水冷媒熱交換器は、冷却液通路及び冷媒通路に配置され、冷媒通路に配置された第１膨張弁を通って減圧された低温低圧の冷媒と冷却液との間で熱交換させて冷媒を気化させる。第２水冷媒熱交換器は、冷却液通路及び冷媒通路に配置され、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冷却液との間で熱交換させて冷媒を凝縮させる。ヒーターコアは、冷却液通路に配置され、車室内への送風を加熱する。また、冷却液通路は、冷却液を２つの流れに分岐させる分岐部と、分岐部により分岐された冷却液の２つの流れを合流させる合流部と、分岐部で分岐し、合流部で合流する冷却液通路の第１部分及び第２部分とを有する。第１水冷媒熱交換器は、冷却液通路の第１部分に配置され、第２水冷媒熱交換器は、冷却液通路の第２部分に配置されている。
【０００６】  本開示によれば、冷却液により車室内を暖める構成の暖房性能を向上でき、且つ、冷却液の通路の圧力損失を低減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】
【０００７】
【図１】図１は、実施の形態１に係る車両用空調装置を示す構成図である。
【図２】図２は、実施の形態２に係る車両用空調装置を示す構成図である。
【図３】図３は、実施の形態に係る車両用空調装置の冷媒回路の変形例１を示す構成図である。
【図４】図４は、実施の形態に係る車両用空調装置の冷媒回路の変形例２を示す構成図である。
【図５】図５は、実施の形態に係る車両用空調装置の冷媒回路の変形例３を示す構成図である。
【図６】図６は、実施の形態に係る車両用空調装置の冷媒回路の変形例４を示す構成図である。
【図７】図７は、実施の形態に係る車両用空調装置の冷媒回路の変形例５を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】  本開示の実施の形態の説明に先立ち、従来技術における問題点を簡単に説明する。
【０００９】  特許文献１の構成では、冷却液の通路において、コンデンサとエバポレータとが直列に接続されている。コンデンサとエバポレータとには、熱交換の効率を上げるため断面積の小さな冷却液の通路が形成されている。このため、冷却液の通路にコンデンサとエバポレータとが直列に接続されていると、冷却液の通路の圧力損失が大きくなる。
【００１０】  また、車両用空調装置は、車両の限られた搭載スペースに搭載されるため、各構成要素の小型化が求められる。しかしながら、コンデンサおよびエバポレータを小型化するには、冷却液の通路の断面積を小さくして熱交換効率をより向上する必要がある。この場合、冷却液の通路にコンデンサとエバポレータとが直列に接続されていると、冷却液の通路の圧力損失が、さらに大きくなる。よって、コンデンサとエバポレータとの小型化にも限界が生じる。
【００１１】  以下、冷却液により車室内を暖める構成において暖房性能を向上でき、且つ、冷却液の通路の圧力損失を低減できる車両用空調装置の実施の形態について説明する。
【００１２】  （実施の形態１）  ＜車両用空調装置の構成＞  本開示の実施の形態１に係る車両用空調装置１につき、図１を参照しながら、以下に詳細に説明する。
【００１３】  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）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。
【００１４】  車両用空調装置１は、コンプレッサ３８、エンジン冷却部（発熱部品の冷却部に相当）４０、ヒーターコア４４、エバポレータ４８、膨張弁３７、室外コンデンサ３９、逆止弁１５、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、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。開閉弁１３および開閉弁１４は、冷媒通路を切り換える切換部の一例に相当する。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。
【００１５】  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、又は、エバポレータ４８から、合流管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。
【００１６】  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と、ウォータジャケットに冷却液を流すポンプとを具備し、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。
【００１７】  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。
【００１８】  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。
【００１９】  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、暖房モード時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。
【００２０】  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。
【００２１】  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。
【００２２】  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。
【００２３】  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。
【００２４】  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に連通され、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に連通されている。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に連通され、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に連通されている。
【００２５】  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。
【００２６】  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を介してエンジン冷却部４０に連通され、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に連通されている。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へ連通され、冷媒の送出口は、冷媒通路５０を介して膨張弁３６に連通されている。
【００２７】  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。
【００２８】  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。逆止弁１５は、コンプレッサ３８の冷媒導入通路、第１水冷媒熱交換器１１の冷媒導出通路およびエバポレータ４８の冷媒導出通路が交わる交差点と、エバポレータ４８との間に設けられている。
【００２９】  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。
【００３０】  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。
【００３１】  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、コンプレッサ３８と、この順に循環的に冷媒を流す第１冷媒通路を有している。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、コンプレッサ３８と、こ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が開とされ、且つ、開閉弁１４が閉とされることで、第１冷媒通路の冷媒が停止し、第２冷媒通路路に冷媒が流れる。開閉弁１３が閉とされ、且つ、開閉弁１４が開とされることで、第２冷媒通路の冷媒が停止し、第１冷媒通路に冷媒が流れる。
【００３２】  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、二つの送出口の何れかに切り換えることができる。開閉弁１３（切換部）と開閉弁１４（切換部）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。
【００３３】  冷却液通路２０は、エンジン冷却部４０、第１水冷媒熱交換器１１、第２水冷媒熱交換器１２、および、ヒーターコア４４に、循環的に冷却液を流す通路である。冷却液通路２０は、冷却液を２つの流れに分岐させる分岐部２１と、分岐部２１により分岐された冷却液の２つの流れを合流させる合流部２２と、分岐部２１と合流部２２との間に並列に設けられた第１部分と第２部分を有する。分岐部２１は、エンジン冷却部４０の下流に設けられ、合流部２２は、ヒーターコア４４の上流に設けられている。エンジン冷却部４０から送出され、分岐部２１で分岐した冷却液通路２０の２つの部分（第１部分と第２部分）を流れる冷却液が、第１水冷媒熱交換器１１と第２水冷媒熱交換器１２をそれぞれ通過した後、合流部２２で合流してヒーターコア４４へ送られる。つまり、第１水冷媒熱交換器１１と第２水冷媒熱交換器１２とは、エンジン冷却部４０とヒーターコア４４との間に並列に設けられた冷却液通路２０の第１部分と第２部分にそれぞれ配置されている。
【００３４】  ＜車両用空調装置の動作＞  次に、車両用空調装置１の動作につき、図１を参照しながら、以下に詳細に説明する。
【００３５】  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、ヒートポンプを作動させずに車室内を暖房するモードである。冷房モードはヒートポンプの作用により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。
【００３６】  ［暖房モード］  暖房モードでは、開閉弁１３が閉、開閉弁１４が開、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。
【００３７】  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、および、コンプレッサ３８を、この順で循環的に流れる。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冷媒となり、第１水冷媒熱交換器１１に送られる。低温低圧冷媒は、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。気化した低圧冷媒は、コンプレッサ３８に吸引されて圧縮される。
【００３８】  冷却液は、エンジン冷却部４０、第１水冷媒熱交換器１１、第２水冷媒熱交換器１２、及び、ヒーターコア４４を、循環的に流れる。この際、エンジン冷却部４０から送出された冷却液は、冷却液通路２０の分岐部２１で分岐して第１水冷媒熱交換器１１と第２水冷媒熱交換器１２とに各々導入される。そして、第１水冷媒熱交換器１１と第２水冷媒熱交換器１２とを通過した冷却液は、冷却液通路２０の合流部２２で合流してヒーターコア４４へ送られる。
【００３９】  冷却液通路２０の分岐部２１で分岐した冷却液の一方は、第２水冷媒熱交換器１２で冷媒から吸熱して冷媒を凝縮させることにより加熱される。冷却液通路２０の分岐部２１で分岐した冷却液の他方は、第１水冷媒熱交換器１１で冷媒に放熱して冷媒を気化させることにより冷却される。そして、第２水冷媒熱交換器１２で加熱された冷却液と第１水冷媒熱交換器１１で冷却された冷却液とは、冷却液通路２０の合流部２２で合流してヒーターコア４４に送られる。ヒーターコア４４に送られる冷却液は、第１水冷媒熱交換器１１で冷却される冷却液の温度降下量よりも第２水冷媒熱交換器１２で加熱される冷却液の温度上昇量の方が大きいため、ヒーターコア４４で車室内へ送られる吸気を十分に加熱することができる。
【００４０】  第１水冷媒熱交換器１１から送出される冷却液と第２水冷媒熱交換器１２から送出される冷却液とは冷却液通路２０の合流部２２で合流する。よって、暖房モードにおいては、ヒートポンプの低温部分（第１水冷媒熱交換器１１）から高温部分（第２水冷媒熱交換器１２）に熱を移動させ、移動した熱を暖房に利用するというヒートポンプ機能は殆ど得られない。暖房に利用されている熱量は、主に、外部からコンプレッサ３８に加えられる動力が熱に変換されたものである。このような暖房に利用されている熱量は、電熱器を設けて、電熱器が冷却液を加熱するのと類似していると見なされるかも知れない。しかしながら、電熱器を設けた場合と比較して、実施の形態１の構成は、数倍或いは十数倍も大きな熱量を冷却液に加えることが可能であり、高い暖房能力が得られている。
【００４１】  なぜならば、電熱器では電気的なエネルギーが直接に熱量に変換されるため、電熱器に流せる電流には制限が生じ、電熱器で発生できる最大の熱量は低く制限される。一方、コンプレッサ３８は、外部から与えられる動力が、冷媒を圧縮するという運動に使用されるため、コンプレッサ３８を大型化することなく大きな動力をコンプレッサ３８に加えることができる。コンプレッサ３８は、エンジンから動力を受けて動作する。このような動力と同等の電力を電熱器に加えるには、電熱器を非常に大型化して大電流に耐えうる構成とする必要があり、現実的に困難である。したがって、実施の形態１の構成は、ヒートポンプ機能を利用していないものの、電熱器を用いる場合よりも、大きな電力あるいは動力をコンプレッサ３８に加えることで、高い暖房能力を得ることができる。
【００４２】  さらに、実施の形態１の車両用空調装置１において、冷却液は、第１水冷媒熱交換器１１と第２水冷媒熱交換器１２とに分岐して並行して流れることにより、第１水冷媒熱交換器１１及び第２水冷媒熱交換器１２を小型化しても、第１水冷媒熱交換器１１及び第２水冷媒熱交換器１２における合計通水抵抗の上昇を抑制することができる。従って、本実施の形態によれば、冷却液の圧力損失の増大を招くことなく、第１水冷媒熱交換器１１および第２水冷媒熱交換器１２を小型化することができる。
【００４３】  ［冷房モード］  冷房モードでは、開閉弁１３が開、開閉弁１４が閉、膨張弁３６が閉に切り換えられる。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。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、および、コンプレッサ３８を、この順で循環的に流れる。コンプレッサ３８により圧縮された高温高圧冷媒は、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。
【００４４】  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。
【００４５】  （実施の形態２）  ＜車両用空調装置の構成＞  本開示の実施の形態２に係る車両用空調装置２につき、図２を参照しながら、以下に詳細に説明する。
【００４６】  なお、図２において、図１と同一構成である部分については同一符号を付して、その説明を省略する。
【００４７】  車両用空調装置２は、エンジン（内燃機関）を有する車両に搭載されて、車室内の空気調整を行う装置である。
【００４８】  冷却液通路８０は、エンジン冷却部４０、第１水冷媒熱交換器１１、第２水冷媒熱交換器１２、および、ヒーターコア４４に、循環的に冷却液を流す通路である。冷却液通路８０は、冷却液を２つの流れに分岐させる分岐部８１と、分岐部８１により分岐された冷却液の２つの流れを合流させる合流部８２と、分岐部２１と合流部２２との間に並列に設けられた第１部分と第２部分を有する。分岐部８１は、エンジン冷却部４０の下流に設けられ、合流部８２は、ヒーターコア４４の下流に設けられている。冷却液通路８０の第２部分を流れる冷却液は、第２水冷媒熱交換器１２を通過し、さらにヒーターコア４４を通過して合流部８２へ流れる。また、冷却液通路８０の第１部分を流れる冷却液は、第１水冷媒熱交換器を通過し、ヒーターコア４４を通過せずに合流部８２へ流れる。つまり、冷却液通路８０の第１部分に配置される第１水冷媒熱交換器１１と、冷却液通路８０の第２部分に配置される第２水冷媒熱交換器１２およびヒーターコア４４とは、並列に接続されている。
【００４９】  ＜車両用空調装置の動作＞  次に、車両用空調装置２の動作につき、図２を参照しながら、以下に詳細に説明する。
【００５０】  ［暖房モード］  暖房モードでは、エンジン冷却部４０から送出された冷却液は、冷却液通路８０の分岐部８１で分岐されて第１水冷媒熱交換器１１と第２水冷媒熱交換器１２とに導入される。第２水冷媒熱交換器１２から送出された冷却液は、ヒーターコア４４に導入される。そして、第１水冷媒熱交換器１１から送出された冷却液と、ヒーターコア４４から送出された冷却液とは、冷却液通路８０の合流部８２で合流してエンジン冷却部４０に導入される。
【００５１】  このように流れる冷却液においても、ヒーターコア４４から車室内への送風に放熱される熱量は、エンジン冷却部４０から得られる熱量と、外部からコンプレッサ３８に加えられる電力或いは動力が熱に変換された熱量とから得られる。よって、実施の形態２の車両用空調装置２においても、実施の形態１と同様の作用により、高い暖房能力が得られる。
【００５２】  また、実施の形態２の車両用空調装置２においても、冷却液は、第１水冷媒熱交換器１１と第２水冷媒熱交換器１２とに分岐して並行して流れる。よって、第１水冷媒熱交換器１１及び第２水冷媒熱交換器１２を小型化しても、第１水冷媒熱交換器１１及び第２水冷媒熱交換器１２における合計通水抵抗の上昇を抑制することができる。従って、実施の形態２によっても、圧力損失の増大を招くことなく、第１水冷媒熱交換器１１及び第２水冷媒熱交換器１２の小型化を図ることができる。
【００５３】  冷房モードにおける動作は上記実施の形態１に係る車両用空調装置１と同一であるので、その説明を省略する。
【００５４】  なお、本開示は、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。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水冷媒熱交換器と第２水冷媒熱交換器とを含めば、他の構成要素が介在する構成としてもよい。
【００５５】  図３は、本開示の実施の形態に係る車両用空調装置の冷媒回路の変形例１を示す構成図である。図４は、本発明の実施の形態に係る車両用空調装置の冷媒回路の変形例２を示す構成図である。図５は、本発明の実施の形態に係る車両用空調装置の冷媒回路の変形例３を示す構成図である。図６は、本発明の実施の形態に係る車両用空調装置の冷媒回路の変形例４を示す構成図である。図７は、本発明の実施の形態に係る車両用空調装置の冷媒回路の変形例５を示す構成図である。
【００５６】  例えば、上述した実施の形態１および実施の形態２では、冷媒が、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を流れる第１冷媒回路を有する。また、実施の形態１および実施の形態２では、冷媒が、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を流れる第２冷媒回路を有する。そして、冷房モードのときに冷媒が第１冷媒回路に流れ、暖房モードのときに冷媒が第２冷媒回路に流れるように切り換え可能な切換部（例えば開閉弁１３と開閉弁１４）を有している。
【００５７】  しかしながら、図３に示すように、冷媒が、コンプレッサ３８、第２水冷媒熱交換器１２、室外コンデンサ３９、膨張弁３７、エバポレータ４８を流れる第３冷媒回路と、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を流れる第４冷媒回路とを有する構成としてもよい。そして、冷房モードのときに冷媒が第３冷媒回路に流れ、暖房モードのときに冷媒が第２冷媒回路に流れるように切り換え可能な切換部（例えば開閉弁１７と開閉弁１８と）を有していてもよい。開閉弁１７と開閉弁１８とは１つの三方弁に変更してもよい。なお、第３冷媒回路においては、冷媒の凝縮が、第２水冷媒熱交換器１２でなく室外コンデンサ３９で行われる。このため、第２水冷媒熱交換器１２への冷却液の流れを止めて、第２水冷媒熱交換器１２において冷却液と冷媒との熱交換が行われないようにしてもよい。また、第２水冷媒熱交換器１２への冷却液の流れを少なくして、冷却液と冷媒との熱交換が少量のみ行われるようにしてもよい。
【００５８】  また、例えば、図４に示すように、図３の開閉弁１８および膨張弁３６に替えて、電磁弁付き膨張弁３６Ｂを採用してもよい。電磁弁付き膨張弁３６Ｂとは、電気的な制御により開閉し、開のときに膨張弁となり、閉のときに冷媒の流れを遮断する膨張弁である。
【００５９】  さらに、例えば、図５に示すように、冷媒回路から室外コンデンサ３９を除いた構成としてもよい。そして、冷媒が、コンプレッサ３８、第２水冷媒熱交換器１２、膨張弁３７、エバポレータ４８を流れる第５冷媒回路と、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を流れる第６冷媒回路とを有する構成としてもよい。そして、冷房モードのときに冷媒が第５冷媒回路に流れ、暖房モードのときに冷媒が第６冷媒回路に流れるように切り換え可能な切換部（例えば開閉弁１７と開閉弁１８と）を有していてもよい。図５の構成では、冷房モードの際、第２水冷媒熱交換器１２において、冷媒から冷却液へ熱を移動させて冷媒を凝縮させる必要がある。よって、図５の例では、第２水冷媒熱交換器１２において冷媒から冷却液に移動した熱を、外気などに移動する構成が、冷却液の回路に加わるとよい。
【００６０】  また、例えば、図６に示すように、図１に示した冷媒回路において、第１水冷媒熱交換器１１と合流部２２との間に流量調整弁６０を設けてもよい。また、例えば、図７に示すように、図２に示した冷媒回路において、第１水冷媒熱交換器１１と合流部８２との間に流量調整弁６０を設けてもよい。
【００６１】  図６、図７に示した流量調整弁６０（流量調整部の一例に相当）は、第１水冷媒熱交換器１１を流れる冷却液の流量及び第２水冷媒熱交換器１２を流れる冷却液の流量を調整する。
【００６２】  例えば、流量調整弁６０は、第２水冷媒熱交換器１２を流れる冷却液の流量が調整前より少なくなるように、かつ、第１水冷媒熱交換器１１を流れる冷却液の流量が調整前より多くなるように調整する（以下、第１の調整という）。この第１の調整では、第２水冷媒熱交換器１２を流れる冷却液の流量と第１水冷媒熱交換器１１を流れる冷却液の流量の割合が、例えば１：２になるように調整される。
【００６３】  第１の調整の結果、第２水冷媒熱交換器１２を流れた後の冷却液の温度は、第１の調整前に比べて高温となる。そして、合流部２２からヒーターコア４４へ流入する冷却液も、第１の調整前に比べて高温となる。よって、第１の調整によれば、暖房性能を上げることができる。例えば、即暖性能が求められる場合、冷媒の圧力が低い場合、冷却水の水温が低い場合、エンジンの回転数が低い場合などに有効となる。
【００６４】  また、例えば、流量調整弁６０は、第１水冷媒熱交換器１１を流れる冷却液の流量が調整前より少なくなるように、かつ、第２水冷媒熱交換器１２を流れる冷却液の流量が調整前より多くなるように調整する（以下、第２の調整という）。この第２の調整では、第１水冷媒熱交換器１１を流れる冷却液の流量と第２水冷媒熱交換器１２を流れる冷却液の流量の割合が、例えば１：２になるように調整される。
【００６５】  第２の調整の結果、第１水冷媒熱交換器１１を流れた後の冷却液の温度は、第２の調整前に比べて低温となる。そして、合流部２２からヒーターコア４４へ流入する冷却液も、第２の調整前に比べて低温となる。よって、第２の調整によれば、暖房性能を下げることができる。例えば、エンジンの出力の増加に伴って冷却液の通路の圧力が上がり過ぎた場合に有効となる。また、例えば、冷媒の圧力が高い場合、冷却水の水温が高い場合、エンジンの回転数が高い場合などに有効になる。
【００６６】  なお、第１の調整と第２の調整の切り換えは、図示しない制御部によって行われてもよい。例えば、外気温を検知可能なセンサ（図示略）による検知結果が所定の閾値を下回った場合に、制御部は、第１の調整が行われるように流量調整弁６０を制御してもよい。また、例えば、エンジンの出力を検知可能なセンサ（図示略）による検知結果が所定の閾値を上回った場合に、制御部は、第２の調整が行われるように流量調整弁６０を制御してもよい。
【００６７】  また、図６、図７では、流量調整弁６０が第１水冷媒熱交換器１１と合流部２２又は合流部８２との間に配置された例を図示したが、流量調整弁６０の配置位置は、これに限定されない。例えば、図６において、流量調整弁６０は、分岐部２１に配置されてもよいし、合流部２２に配置されてもよいし、分岐部２１と合流部２２の間の所定の位置に配置されてもよい。また、例えば、図７において、流量調整弁６０は、分岐部８１に配置されてもよいし、合流部８２に配置されてもよいし、分岐部８１と合流部８２の間の所定の位置に配置されてもよい。
【００６８】  また、流量調整部として流量調整弁６０を例に挙げて説明したが、流量調整部は、これに限定されない。流量調整部として、例えば、流量調整弁６０と同様の機能を有する三方弁又はウォータポンプを用いてもよい。流量調整部として三方弁を用いる場合、三方弁は、例えば、分岐部又は合流部に配置される。
【００６９】  上記実施の形態では、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】
【００７０】  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】
【００７１】  １  車両用空調装置  ２  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  開閉弁（切換部）  １４  開閉弁（切換部）  １５  逆止弁  １７  開閉弁  １８  開閉弁  ２０  冷却液通路  ２１  分岐部  ２２  合流部  ３６  膨張弁（第１膨張弁）  ３６Ｂ  膨張弁  ３７  膨張弁（第２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  ６０  流量調整弁（流量調整部）  ８０  冷却液通路  ８１  分岐部  ８２  合流部
【図１】
2016103578.tif 000003
【図２】
2016103578.tif 000004
【図３】
2016103578.tif 000005
【図４】
2016103578.tif 000006
【図５】
2016103578.tif 000007
【図６】
2016103578.tif 000008
【図７】
2016103578.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成29年3月17日(2017.3.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
冷却液通路８０は、エンジン冷却部４０、第１水冷媒熱交換器１１、第２水冷媒熱交換器１２、および、ヒーターコア４４に、循環的に冷却液を流す通路である。冷却液通路８０は、冷却液を２つの流れに分岐させる分岐部８１と、分岐部８１により分岐された冷却液の２つの流れを合流させる合流部８２と、分岐部８１と合流部８２との間に並列に設けられた第１部分と第２部分を有する。分岐部８１は、エンジン冷却部４０の下流に設けられ、合流部８２は、ヒーターコア４４の下流に設けられている。冷却液通路８０の第２部分を流れる冷却液は、第２水冷媒熱交換器１２を通過し、さらにヒーターコア４４を通過して合流部８２へ流れる。また、冷却液通路８０の第１部分を流れる冷却液は、第１水冷媒熱交換器１１を通過し、ヒーターコア４４を通過せずに合流部８２へ流れる。つまり、冷却液通路８０の第１部分に配置される第１水冷媒熱交換器１１と、冷却液通路８０の第２部分に配置される第２水冷媒熱交換器１２およびヒーターコア４４とは、並列に接続されている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
図３は、本開示の実施の形態に係る車両用空調装置の冷媒回路の変形例１を示す構成図である。図４は、本開示の実施の形態に係る車両用空調装置の冷媒回路の変形例２を示す構成図である。図５は、本開示の実施の形態に係る車両用空調装置の冷媒回路の変形例３を示す構成図である。図６は、本開示の実施の形態に係る車両用空調装置の冷媒回路の変形例４を示す構成図である。図７は、本開示の実施の形態に係る車両用空調装置の冷媒回路の変形例５を示す構成図である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
しかしながら、図３に示すように、冷媒が、コンプレッサ３８、第２水冷媒熱交換器１２、室外コンデンサ３９、膨張弁３７、エバポレータ４８を流れる第３冷媒回路と、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を流れる第４冷媒回路とを有する構成としてもよい。そして、冷房モードのときに冷媒が第３冷媒回路に流れ、暖房モードのときに冷媒が第４冷媒回路に流れるように切り換え可能な切換部（例えば開閉弁１７と開閉弁１８と）を有していてもよい。開閉弁１７と開閉弁１８とは１つの三方弁に変更してもよい。なお、第３冷媒回路においては、冷媒の凝縮が、第２水冷媒熱交換器１２でなく室外コンデンサ３９で行われる。このため、第２水冷媒熱交換器１２への冷却液の流れを止めて、第２水冷媒熱交換器１２において冷却液と冷媒との熱交換が行われないようにしてもよい。また、第２水冷媒熱交換器１２への冷却液の流れを少なくして、冷却液と冷媒との熱交換が少量のみ行われるようにしてもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
本開示は、車両に設けられる車両用空調装置に好適である。
【手続補正５】
【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】
車両の発熱部品の冷却部に接続され、熱輸送用の冷却液を循環的に流す冷却液通路と、
第１膨張弁を含み、冷媒を循環的に流す冷媒通路と、
前記冷媒通路に配置され、前記冷媒を圧縮するコンプレッサと、
前記冷却液通路及び前記冷媒通路に配置され、前記第１膨張弁を通って減圧された低温低圧の前記冷媒と前記冷却液との間で熱交換させて前記冷媒を気化させる第１水冷媒熱交換器と、
前記冷却液通路及び前記冷媒通路に配置され、前記第１水冷媒熱交換器を通過した後に前記コンプレッサにより圧縮された高温高圧の前記冷媒と前記冷却液との間で熱交換させて前記冷媒を凝縮させる第２水冷媒熱交換器と、
前記冷却液通路に配置され、車室内への送風を加熱するヒーターコアと、  を具備し、
前記冷却液通路は、前記冷却液を２つの流れに分岐させる分岐部と、前記分岐部により分岐された前記冷却液の２つの流れを合流させる合流部と、前記分岐部で分岐し、前記合流部で合流する前記冷却液通路の第１部分及び第２部分とを有し、
前記冷却液通路の前記第１部分に前記第１水冷媒熱交換器が配置され、前記冷却液通路の前記第２部分に前記第２水冷媒熱交換器が配置される、
車両用空調装置。
【請求項２】
前記分岐部は、前記車両の発熱部品の冷却部からの前記冷却液の流れを分岐し、
前記合流部は、分岐された前記冷却液の流れを合流して、前記ヒーターコアへ流す、
請求項１記載の車両用空調装置。
【請求項３】
前記分岐部は、前記車両の発熱部品の冷却部からの前記冷却液の流れを分岐し、
前記合流部は、分岐された前記冷却液の流れを合流して、前記車両の発熱部品の冷却部へ流し、
前記第２水冷媒熱交換器を通過した前記冷却液が、前記ヒーターコアを通過して前記合流部へ流れ、前記第１水冷媒熱交換器を通過した前記冷却液が、前記ヒーターコアを通過せずに前記合流部へ流れるように前記冷却通路が構成されている、
請求項１記載の車両用空調装置。
【請求項４】
前記コンプレッサにより圧縮された高温高圧の前記冷媒を、外気との間で熱交換させて凝集させる室外コンデンサと、
前記冷媒通路に配置され、前記室外コンデンサを通過した前記冷媒を減圧させて低温低圧にする第２膨張弁と、
前記第２膨張弁を通過した前記冷媒を、車室内へ送られる空気と熱交換させるエバポレータと、をさらに備え、
前記冷媒通路は、前記コンプレッサ、前記第２水冷媒熱交換器、前記第１膨張弁、前記第１水冷媒熱交換器へ、この順に循環的に前記冷媒を流す第１冷媒回路と、前記コンプレッサ、前記室外コンデンサ、前記第２膨張弁、前記エバポレータへ、この順に循環的に前記冷媒を流す第２冷媒回路と、前記第１冷媒回路と前記第２冷媒回路とを切り換える切換部と、を有する、
請求項１記載の車両用空調装置。
【請求項５】
前記コンプレッサにより圧縮された高温高圧の前記冷媒を外気との間で熱交換させて凝集させる室外コンデンサと、
前記冷媒通路に配置され、前記室外コンデンサを通過した前記冷媒を減圧させて低温低圧にする第２膨張弁と、
前記第２膨張弁を通過した前記冷媒を、車室内へ送られる空気と熱交換させるエバポレータと、をさらに備え、
前記冷媒通路は、前記コンプレッサ、前記第２水冷媒熱交換器、前記室外コンデンサ、前記第２膨張弁、前記エバポレータへ、この順に循環的に前記冷媒を流す第３冷媒回路と、前記コンプレッサ、前記第２水冷媒熱交換器、前記第１膨張弁、前記第１水冷媒熱交換器へ、この順に循環的に冷媒を流す第４冷媒回路と、前記第３冷媒回路と前記第４冷媒回路とを切り換える切換部と、を有する、
請求項１記載の車両用空調装置。
【請求項６】
前記冷媒通路に配置され、前記第２水冷媒熱交換器で凝縮された前記冷媒を減圧させて低温低圧にする第２膨張弁と、
前記第２膨張弁を通過した前記冷媒を、車室内へ送られる空気と熱交換させるエバポレータと、をさらに備え、
前記冷媒通路は、前記コンプレッサ、前記第２水冷媒熱交換器、前記第２膨張弁、前記エバポレータへ、この順に循環的に冷媒を流す第５冷媒回路と、前記コンプレッサ、前記第２水冷媒熱交換器、前記第１膨張弁、前記第１水冷媒熱交換器へ、この順に循環的に冷媒を流す第６冷媒回路と、前記第５冷媒回路と前記第６冷媒回路とを切り換える切換部と、を有する、
請求項１記載の車両用空調装置。
【請求項７】
前記第１水冷媒熱交換器から送出された前記冷媒が前記エバポレータへ流入することを防止する逆止弁をさらに備えた請求項４から請求項６の何れか一項に記載の車両用空調装置。
【請求項８】
前記第２膨張弁は、前記第１膨張弁と異なる、
請求項４から請求項７の何れか一項に記載の車両用空調装置。
【請求項９】
前記第１水冷媒熱交換器を流れる前記冷却液の流量及び前記第２水冷媒熱交換器を流れる前記冷却液の流量を調整する流量調整部をさらに備えた、
請求項１から請求項７の何れか一項に記載の車両用空調装置。
【請求項１０】
前記流量調整部は、前記分岐部と前記合流部の間の前記冷却液通路、前記分岐部、前記合流部のいずれかに配置される、
請求項９に記載の車両用空調装置。
【国際調査報告】
2016103578.tif 000010
2016103578.tif 000011
2016103578.tif 000012
2016103578.tif 000013