(57)【要約】  【課題】 起動初期に、車室内の暖房の即暖性が良好な車両用補助暖房装置を提供する。  【解決手段】暖房運転状態では、四方弁８の切換により、冷媒流路１４内の高圧側冷媒ｈが、室内側熱交換器６に熱を受け渡して、車室内空間へ供給される空気ｅが、暖められる。  エンジン１５始動初期、熱供給を行うエンジン１５からの排気ガスが排熱交換器２０で圧縮機７の入口側７ａに位置する低圧側冷媒を加熱して暖め、高圧側冷媒ｈに熱量を受け渡す。  高圧吐出側の冷媒温度Ｔｄが、エンジン１５を冷却する冷却水ＬＬＣの冷却水温Ｔｗｅに到達すると、排気ガス供給停止弁１９の閉塞と同時に、ＯＮ，ＯＦＦ弁１７が開放されて、排熱交換器２０に冷却水ＬＬＣが供給され、温度を上昇させて、高圧側冷媒ｈに熱量を受け渡して暖房を継続する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口側の低圧冷媒を圧縮して、該圧縮された高圧側冷媒を冷媒流路内で循環させる圧縮機と、該冷媒流路内の冷媒と、車室内空間へ供給される空気との間で熱交換を行う熱交換器とを有して、前記高圧側冷媒の熱を車室内の暖房に用いる車両用補助暖房装置であって、
車両駆動源の起動初期の状態では、該車両駆動源が発生する排熱を用いて、前記圧縮機の入口側の低圧側冷媒を暖める熱交換を行うことを特徴とする車両用補助暖房装置。
【請求項２】
前記車両駆動源は、エンジンであると共に、前記排熱は、該エンジンの排気ガスの熱であることを特徴とする請求項１記載の車両用補助暖房装置。
【請求項３】
前記圧縮機の出口側の高圧側冷媒の温度が、所定温度に到達した場合、前記排気ガスの排熱の供給を停止する排気ガス供給停止弁を設けたことを特徴とする請求項２記載の車両用補助暖房装置。
【請求項４】
前記圧縮機の出口側の高圧側冷媒の温度が、所定温度に到達した場合、前記エンジンの冷却水を用いて、前記低圧側冷媒との間で熱交換を行うことを特徴とする請求項１乃至３のうち、何れか一項記載の車両用補助暖房装置。
【請求項５】
前記冷媒流路には、前記圧縮機から送られた冷媒を、循環させるバイパス冷媒循環回路が設けられていると共に、該バイパス冷媒熱循環回路は、該冷媒と、ヒータコアへ循環されて車室内の暖房に用いる冷却水との間で熱交換を行う外部熱交換器を有していることを特徴とする請求項１乃至４のうち、何れか一項記載の車両用補助暖房装置。
【請求項６】
前記車両駆動源からの熱は、前記圧縮機の入口側近傍に位置するアキュムレータによって、低圧側冷媒と熱交換されることを特徴とする請求項１乃至４のうち、何れか一項記載の車両用補助暖房装置。
【請求項７】
前記低圧側冷媒を循環させる冷媒通路と、車両駆動源からの排熱を運搬する熱媒体を通過させる熱媒体通路とを径内外方向で分離する多重管構造を呈してなる排熱交換器を有する請求項１乃至６のうち、何れか一項記載の車両用補助暖房装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、駆動源の起動初期に、車室内の暖房を行うことが出来る車両用補助暖房装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両用補助暖房装置は、冷却水を利用した暖房装置および冷凍サイクルを利用した冷房装置に設けられているものが知られている。
【０００３】
このうち、暖房装置では、車室内の暖房時に、冷却水を車室内空調用のヒーターコア（車室内側熱交換器）に循環させると共に、ヒーターコアを通過した空気を車室内の吹出口から吹き出して、車室内を暖房可能にするものが知られている。
【０００４】
このような車両用暖房装置により車室内の暖房を行う場合、冷却水の水温が充分に上昇するまでは車室内に吹き出される空気の温度が低く、乗員が快適と感じるまで長い時間を要することがあった。
【０００５】
このような冷間起動時の不快感の解消方法としては、外気温度が低い場合に冷房装置を作動させると共に、この冷房装置の圧縮機で圧縮される高圧冷媒の熱を利用して冷却水を加熱し、暖められた冷却水をヒーターコアに供給することにより、ヒーターコアで車室内の空気を暖める冷却水式の補助暖房装置を用いるものが知られている（例えば、特許文献１，２等参照）。
【０００６】
このようなものでは、エンジン冷却水の温度が低い場合には、冷凍サイクルの高圧冷媒を熱源として、エンジン冷却水を加温する方式である。
【０００７】
また、外気温度が低い場合におけるエンジン始動初期に冷房装置を作動させると共に、この冷房装置の圧縮機で圧縮される高圧冷媒の熱で車室内の空気を直接加熱するようにしたヒートポンプ式の暖房方法も考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−３１０２２７号公報
【特許文献２】特開２００２−２１１２３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように構成された従来の車両用補助暖房装置では、暖気運転の初期において、即暖性能が良好であるとは言い難いという問題があった。
【００１０】
また、外気温度が低く、冷媒温度も低い冷間起動時に、冷媒圧力が低い場合があり、圧縮機の吸込側圧力が、負圧まで低下してしまうことがあり、このため、大気が冷媒に混入してしまう虞があった。
【００１１】
そこで、本願発明は、起動初期に、車室内の暖房を行えて即暖性の良好な車両用補助暖房装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決する為に、請求項１に記載されたものは、入口側の低圧冷媒を圧縮して、該圧縮された高圧側冷媒を冷媒流路内で循環させる圧縮機と、該冷媒流路内の冷媒と、車室内空間へ供給される空気との間で熱交換を行う熱交換器とを有して、前記高圧側冷媒の熱を車室内の暖房に用いる車両用補助暖房装置であって、車両駆動源の起動初期の状態では、該車両駆動源が発生する排熱を用いて、前記圧縮機の入口側の低圧側冷媒を暖める熱交換を行う車両用補助暖房装置を特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
このように構成された請求項１記載のものは、前記車両駆動源の起動初期の状態で、該車両駆動源によって生じる排熱が用いられて、前記圧縮機の入口側の低圧冷媒が加熱される。
【００１４】
このため、前記車両駆動源が、起動した直後であっても、前記圧縮機の入口側の冷媒が暖められて、前記圧縮機の吸い込み圧力が負圧となる虞を減少させることが出来る。
【００１５】
また、前記車両駆動源が発生させる排熱の温度は、早期に上昇する。
【００１６】
このため、起動初期状態でも、前記熱交換器で熱交換される所望の熱量を、前記冷媒に与えることが出来、前記車室内空間へ供給される空気が暖められて、即暖性を向上させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の実施の形態の車両用補助暖房装置が適用された車両用空気調和装置で、冷房運転状態の冷凍サイクルを説明する模式的な回路図である。
【図２】この発明の実施の形態の車両用補助暖房装置が適用された車両用空気調和装置で、暖房運転状態のヒートポンプサイクルを説明する模式的な回路図である。
【図３】この発明の実施の形態の実施例１の車両用補助暖房装置で、全体の構成を説明する模式的な回路図である。
【図４】この発明の実施の形態の実施例１の車両用補助暖房装置に用いられる三重管排熱交換機で、図３中Ａ−Ａ線に沿った位置での断面図である。
【図５】この発明の実施の形態の実施例１の車両用補助暖房装置の回路構成を説明するブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態の車両用補助暖房装置で、各熱供給源の遮断のタイミングを説明するタイムチャート図である。
【図７】この発明の実施の形態の実施例２の車両用補助暖房装置で、全体の構成を説明する模式的な回路図である。
【図８】この発明の実施の形態の実施例３の車両用補助暖房装置で、全体の構成を説明する模式的な回路図である。
【図９】この発明の実施の形態の実施例４の車両用補助暖房装置で、全体の構成を説明する模式的な回路図である。
【図１０】一般的な車両のエンジン始動から、車速Ｖ、排気温度Ｔｇ及びコンプレッサ入口側の冷媒温度Ｔｓが、時間の経過と共に上昇する様子を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、この発明を実施するための実施の形態の車両用補助暖房装置について、図１乃至図１０を用いて説明する。
【００１９】
なお、前記従来例と同一乃至均等な部分については、一部説明を省略する。
【００２０】
まず、図１及び図２に示すように、この実施の形態の車両用空気調和装置１では、車室内を、冷房運転状態とする場合に用いる冷凍サイクルと、暖房運転状態で用いるヒートポンプサイクルとを、一部共用された冷媒流路を有する循環回路で実現する為、車両２のエンジンルーム３内に、冷媒の流れる方向に応じて、放熱若しくは吸熱を行う室外側熱交換器４が設けられている。
【００２１】
また、車室内へ冷暖房の空気を供給する空調ユニット５の内部には、冷媒の流れる方向に応じて、エバポレータ若しくはコンデンサとして機能する室内側熱交換器６が設けられている。
【００２２】
これらの室外側熱交換器４及び室内側熱交換器６には、圧縮機７、四方弁８、アキュムレータ９、膨張弁１０，１１及び逆止弁１２，１３が、配管によって構成された冷媒流路１４を各々介して接続されている。
【００２３】
このうち、前記圧縮機７は、入口側７ａの低圧冷媒を圧縮して、この圧縮された高圧側冷媒を、出口側７ｂから吐出することにより、前記冷媒流路１４内で、循環されて、前記室外側熱交換器４又は、前記室内側熱交換器６の何れか一方で、圧縮冷媒の熱を外気若しくは、ブロワ６ａの駆動によって車室内へ供給される空気に放熱するように構成されている。
【００２４】
また、この圧縮機７の出口側７ｂに設けられている前記四方弁８は、切換により、図１に示すように、前記冷媒流路１４内の冷媒の循環方向Ｃが形成されることで、前記冷房運転状態となって、前記室外側熱交換器４がコンデンサとして、また、前記室内側熱交換器６がエバポレータとして、機能するように構成されている。
【００２５】
更に、この四方弁８は、図２に示すように切換えられると、前記冷媒流路１４内の冷媒の循環方向Ｈが形成されることで、前記暖房運転状態となって、前記室外側熱交換器４がエバポレータとして、また、前記室内側熱交換器６がコンデンサとして、機能するように構成されている。
【００２６】
この暖房運転状態では、前記冷媒流路１４内の高圧側冷媒ｈが、前記室内側熱交換器６で熱を受け渡して、車室内空間へ供給される空気ｅが、暖められるように構成されている。
【００２７】
また、このエンジンルーム３内には、車両駆動源として、走行に必要な動力を得ると共に、熱供給を行うエンジン１５が設けられている。
【００２８】
このエンジン１５には、図示省略のウォータジャケットが設けられていて、内部の冷却水ＬＬＣが、ウォータポンプの駆動によって、ラジエータ等との間で循環されることにより、エンジン本体が、適温を超えて高温とならないように冷却されている。
【００２９】
また、この実施の形態の冷却水ＬＬＣの一部は、排熱を運搬する熱媒体の一部として機能して、冷却水配管１６の循環路中に排熱交換器２０が接続されることにより、この冷却水配管１６内の冷却水ＬＬＣが、この排熱交換器２０内へ挿通されるように設けられている。
【００３０】
この排熱交換器２０の上流側に位置する冷却水配管１６には、ＯＮ，ＯＦＦ弁１７が設けられていて、この排熱交換器２０に前記冷却水ＬＬＣを供給及び停止可能とするように構成されている。
【００３１】
更に、このエンジン１５からは、車両２の後方に向けて配管された排気ガス通路１８を介して、図示省略の排気管及びマフラーへ向けて、排気ガスが排出されるように構成されている。
【００３２】
この実施の形態では、この排気ガス通路１８には、内部を通過する排気ガスの温度を検出する排気ガス温度センサ１８ａが設けられている。
【００３３】
そして、前記暖房運転状態では、前記エンジン始動時における前記圧縮機７の起動のタイミングを、この排気ガス温度センサ１８ａで検出される排気ガスの排気温度Ｔｇが、４０℃を越えた場合に行うように設定されている。
【００３４】
また、この排気ガス通路１８は、排気ガス供給停止弁１９を介して、前記排熱交換器２０に接続されている。
【００３５】
そして、前記エンジン１５から排出される排気ガスの一部若しくは全部は、エンジン１５の排熱を運搬する熱媒体の一部として機能して、この排気ガス通路１８及び排気ガス供給停止弁１９を介して、前記排熱交換器２０に導出されるように構成されている。
【００３６】
この排熱交換器２０の上流側に設けられた前記排気ガス供給停止弁１９は、排気ガス通路１８内を通過して、切換により前記排熱交換器２０へ供給される排気ガスを、供給及び停止可能とするように構成されている。
【００３７】
更に、この排気ガス供給停止弁１９は、開放されることにより、前記排熱交換器２０内へ排気ガスが、排気ガス通路１８を介して送りこまれると、エンジン１５の起動初期の状態で、発生する排熱が、この排気ガスから前記圧縮機７の入口側７ａに位置する低圧側冷媒へ受け渡されて熱交換されて、この低圧側冷媒が暖められるように構成されている。
【００３８】
また、この実施の形態では、この排熱交換器２０は、前記圧縮機７の入口側７ａの上流で、前記アキュムレータ９の下流側に介在されて、低圧側冷媒を挿通させる管路に、前記排気ガス通路１８に連通される排気ガス通路を隣接配置させると共に、前記冷却水配管１６が接続される冷却水通路にも、隣接されるように配置されている。
【００３９】
そして、前記冷媒流路１４内の低圧側冷媒に対して、前記排気ガス通路１８から送られてくる排気ガスの排熱が、熱交換されて熱量を受け渡し可能であると共に、前記冷却水配管１６内を循環する冷却水ＬＬＣの排熱が、受け渡し可能とされて、熱交換が、異なる熱媒体から、個別に可能となるように構成されている。
【００４０】
この実施の形態では、前記圧縮機７の出口側７ｂに、冷媒温度Ｔｄを検出する冷媒温度センサ１８ｂが設けられている。
【００４１】
そして、この冷媒温度センサ１８ｂによって検出される圧縮機７の出口側７ｂの高圧側冷媒ｈの冷媒温度Ｔｄが、前記エンジン１５の起動初期では、低いので、前記エンジン１５の排気ガスの排熱が用いられて、前記圧縮機７の入口側７ａに位置する低圧側冷媒が加熱されて暖められる。
【００４２】
一般に、図１０に示す様に、車両２の走行初期では、エンジン１５の始動された始動時点ａから短い時間で、排気温度Ｔｇが上昇することが知られている。また、圧縮機７の入口側７ａの冷媒温度Ｔｓは、この圧縮機７の起動により、一旦降下するが、その後、時間の経過と共に、徐々に上昇することが知られている。
【００４３】
この実施の形態では、図６に示すように、前記エンジン１５の冷却水ＬＬＣの冷却水温Ｔｗｅが、前記エンジン１５の起動初期の状態では、暖まらないので、前記ＯＮ，ＯＦＦ弁１７が閉塞されたままの状態として、前記エンジン１５の冷却水ＬＬＣが、前記排熱交換器２０へ供給されないように構成されている。
【００４４】
また、エンジン１５の始動時点ａから、排気ガスの排気温度Ｔｇが、一定温度（ここでは、約５０℃）に至る時点ｂまで（ここでは、約３０秒間）、前記圧縮機７が起動されないように構成されている。
【００４５】
そして、この冷媒温度センサ１８ｂで検出される出口側７ｂの高圧側冷媒ｈの冷媒温度Ｔｄが、所定温度（ここでは、前記エンジン１５を冷却する冷却水ＬＬＣの冷却水温Ｔｗｅと同じ温度）に到達した場合（図６中時点ｃ）、前記排気ガス供給停止弁１９が閉じられて、前記排気ガスから、低圧側冷媒への熱量の供給が停止されるように構成されている。
【００４６】
更に、この圧縮機７の出口側７ｂの高圧側の冷媒温度Ｔｄが、一定温度（ここでは、冷却水ＬＬＣの冷却水温Ｔｗｅ）に到達した場合、前記排気ガス供給停止弁１９の閉塞と同時に、前記ＯＮ，ＯＦＦ弁１７が開放される。
【００４７】
そして、前記低圧側の冷媒に、エンジン１５からの排熱が、前記冷却水ＬＬＣから前記排熱交換器２０を介して供給されて、加熱することにより、入口側の低圧冷媒の冷媒温度Ｔｓが上昇するように構成されている。
【００４８】
更に、この実施の形態では、前記冷却水温Ｔｗｅが、一定温度（ここでは、７０℃）を越えた場合（図６中時点ｄ１）、前記ＯＮ，ＯＦＦ弁１７が閉塞されて、前記エンジン１５の冷却水ＬＬＣが、前記排熱交換器２０への供給されないように構成されている。
【００４９】
また、この実施の形態では、前記圧縮機７の入口側７ａの低圧側の冷媒圧力Ｐｓが、一定圧力（ここでは、３１２ｋＰａ）を越えた場合（図６中時点ｄ２）、前記ＯＮ，ＯＦＦ弁１７が閉塞されて、前記排熱交換器２０への前記冷却水ＬＬＣの供給が遮断されるように構成されている。
【００５０】
そして、この実施の形態では、冷媒過熱度（ＳＨ）が、一定温度（ここでは、１０ｄｅｇ）を越えた場合（図６中時点ｄ３）、前記ＯＮ，ＯＦＦ弁１７が閉塞されて、前記排熱交換器２０への前記冷却水ＬＬＣの供給が遮断されるように構成されている。
【００５１】
次に、この実施の形態の車両用補助暖房装置の作用効果について説明する。
【００５２】
この実施の形態では、図１に示す冷房運転状態では、前記圧縮機７の出口側７ｂに設けられている前記四方弁８が切換られて、図１中矢印に示す前記冷媒流路１４内の冷媒の循環方向Ｃが形成される。
【００５３】
このため、前記冷房運転状態では、前記空調ユニット５の室外側熱交換器４がコンデンサとして、また、前記室内側熱交換器６がエバポレータとして、機能する。
【００５４】
次に、図２に示す暖房運転状態では、前記四方弁８が、切換えられて、前記冷媒流路１４内の冷媒の循環方向Ｈが形成される。
【００５５】
即ち、前記暖房運転状態では、前記室外側熱交換器４がエバポレータとして、また、前記室内側熱交換器６がコンデンサとして、機能させることで、冷房運転状態とする場合に用いる冷凍サイクルの管路が、暖房運転状態で用いるヒートポンプサイクルと一部共用された循環回路として用いることが出来る。
【００５６】
このヒートポンプサイクルとしての機能する暖房運転状態では、図６に示す様に、エンジン１５の始動された始動時点ａから、短い時間で排気温度Ｔｇが上昇することを利用して、前記排気ガス供給停止弁１９が開放されて、前記排気ガス通路１８内の高温の排気ガスが、前記排熱交換器２０内に導かれて、排出される。
【００５７】
このため、前記排熱交換器２０では、前記圧縮機７の入口側７ａの冷媒が、この排気ガスによって加熱されて、この圧縮機７の吸い込み圧力が負圧となる虞が減少する。
【００５８】
また、前記エンジン１５が発生させる排熱の温度は、早期に上昇する。
【００５９】
このため、起動初期状態でも、前記排熱交換器２０で熱交換される所望の熱量を、前記冷媒に与えることが出来る。
【００６０】
従って、冷間起動等、前記エンジン１５の起動初期状態でも、前記冷媒通路１４内を流れる冷媒が、前記空調ユニット５内に設けられた室内側熱交換器６を通過する空気ｅを暖めて、前記車室内空間方向へ供給出来、即暖性を向上させることが出来る。
【００６１】
更に、この実施の形態では、図６に示すように、前記冷却水ＬＬＣの冷却水温Ｔｗｅが、前記エンジン１５の起動初期の状態では、暖まらないので、前記ＯＮ，ＯＦＦ弁１７が閉塞されて、前記エンジン１５の冷却水ＬＬＣが、前記排熱交換器２０へ供給されないように停止されている。
【００６２】
このため、エンジン１５の暖気運転の負荷を増大させることが無く、冷却水ＬＬＣの温度上昇が阻害される虞がない。
【００６３】
エンジン１５の始動時点ａから、排気ガスの排気温度Ｔｇが、一定温度（ここでは、約５０℃）に至る時点ｂまで、約３０秒間、前記圧縮機７は起動されない。
【００６４】
そして、排気ガスの排気温度Ｔｇが、約５０℃に到達して、暖気運転が略完了したと判断される時点ｂで、前記圧縮機７が起動される。
【００６５】
圧縮機７の起動により、入口側７ａの冷媒温度Ｔｓは、一旦降下すると共に、図６中に示すように、冷媒圧力Ｐｓも一旦下がるが、排気ガス通路１８を介して導入されたエンジン排熱が、前記排熱交換器２０によって熱交換されて、出口側７ｂの高圧側冷媒ｈの冷媒温度Ｔｄが、冷媒圧力Ｐｓの上昇に伴って、比較的早期に上昇に転じる。
【００６６】
この実施の形態では、冷却水ＬＬＣの冷却水温Ｔｗｅに、前記出口側７ｂの高圧側冷媒ｈの冷媒温度Ｔｄが到達した時点ｃで、前記排気ガス供給停止弁１９が閉塞されて、前記排気ガスの前記排熱交換器２０への供給が停止されることにより、低圧側冷媒との間の熱交換が行われなくなると共に、同時に前記ＯＮ，ＯＦＦ弁１７が開放される。
【００６７】
この為、前記低圧側の冷媒に対して熱交換されていた前記エンジン１５からの排気ガスによる排熱の熱量に代えて、この排気ガスよりも熱容量の大きい前記冷却水ＬＬＣから、前記排熱交換器２０を介して、冷媒に対しての熱交換が行われ続ける。
【００６８】
従って、入口側７ａの低圧冷媒の冷媒温度Ｔｓを更に、上昇若しくは保持させて暖房状態を継続することが出来る。
【００６９】
更に、この実施の形態では、前記冷却水温Ｔｗｅが、一定温度（ここでは、７０℃）を越えた場合（図６中時点ｄ１）、前記ＯＮ，ＯＦＦ弁１７が閉塞されて、前記冷却水ＬＬＣが、前記排熱交換器２０への供給されないように構成されている。
【００７０】
また、この実施の形態では、前記圧縮機７の入口側７ａの低圧側の冷媒圧力Ｐｓが、一定圧力（ここでは、３１２ｋＰａ）を越えた場合（図６中時点ｄ２）、前記ＯＮ，ＯＦＦ弁１７が閉塞されて、前記排熱交換器２０への前記冷却水ＬＬＣの供給が遮断されるように構成されている。
【００７１】
そして、この実施の形態では、冷媒過熱度（ＳＨ）が、一定温度（ここでは、１０ｄｅｇ）を越えた場合（図６中時点ｄ３）、前記ＯＮ，ＯＦＦ弁１７が閉塞されて、前記排熱交換器２０への前記冷却水ＬＬＣの供給が遮断される。
【００７２】
このように、何れかの時点ｄ１，ｄ２，ｄ３で、排熱交換器２０による熱交換が停止されるので、過負荷による前記圧縮機７の破損等から、圧縮機７を保護することが出来る。
【００７３】
上述してきたように、この実施の形態では、前記エンジン１５の起動初期の状態で、このエンジン１５によって生じる排熱が用いられて、前記圧縮機７の入口側７ａの低圧冷媒が加熱される。
【００７４】
このため、前記エンジン１５が、起動した直後であっても、前記圧縮機７の入口側７ａの冷媒が暖められて、前記圧縮機７の吸い込み圧力が、負圧となる虞を減少させることができる。
【００７５】
しかも、前記エンジン１５の発生する排熱の温度は、早期に上昇するので、起動初期状態でも、前記排熱交換器２０で、所望の熱量が冷媒によって、前記室内側熱交換器６へ供給される。
【００７６】
このため、前記室内側熱交換器６を通過する空気ｅは、暖められて車室内空間へ送り出されることにより、即暖性を向上させることが出来る。
【実施例１】
【００７７】
図３乃至図６は、この発明の実施の形態の実施例１の車両用補助暖房装置を示すものである。なお、前記実施の形態の車両用空気調和装置１と同一乃至均等な部分については同一符号を付して説明する。
【００７８】
まず、構成上の相違点を中心に説明すると、この実施例１の車両用補助暖房装置では、図５に示す様なコントロールユニット２１によって制御される空調ユニット２５が、図示省略の車両に搭載されている。
【００７９】
このうち、コントロールユニット２１には、前記排気ガス温度センサ１８ａ，冷媒温度センサ１８ｂ，前記圧縮機７の入口側７ａの低圧側の冷媒圧力Ｐｓを測定する冷媒圧力センサ１８ｃ等、エンジン冷却水の温度及び冷媒の圧力等を検出して、このコントロールユニット２１に送信する各種センサが接続されている。
【００８０】
また、このコントロールユニット２１には、前記圧縮機７，冷暖房切換弁４４，ブロワ６ａ，排気ガス供給停止弁１９，三方切換弁４２及び内外気供給切換ドア２６又は、エアミックスドア３１等の各ドアアクチュエータが、接続されていて、このコントロールユニット２１から出力される制御信号に応じて、各々切換及び駆動制御されるように構成されている。
【００８１】
そして、前記空調ユニット２５は、図３に示すように、ケース内部の空気が、車室内へ向けて、通風供給される方向に沿って、内外気供給切換ドア２６，吸熱用室内側熱交換器２７，ヒータコア２８及び放熱用室内側熱交換器２９が組み合わせられたヒータユニット３０が設けられている
そして、このヒータユニット３０の近傍には、各ドアアクチュエータの駆動制御によって、開閉塞可能となるエアミックスドア３１等が、設けられていて、車室内側に供給される冷暖房風の風量の比率を調整可能とするように構成されている。
【００８２】
また、この実施例１の車両用補助暖房装置では、前記吸熱用室内側熱交換器（エバポレータ）２７には、減圧弁３２が設けられると共に、この吸熱用室内側熱交換器２７と前記圧縮機７の入口側７ａとの間には、エンジン１５の起動初期の状態で発生する排熱を用いて、前記圧縮機７の入口側に位置する低圧側冷媒を、加熱する排熱交換器としての多重管排熱交換器４０が接続されて、設けられている。
【００８３】
この多重管排熱交換器４０は、図４に示す様に、円筒形状を呈して、内径寸法の異なる大径筒状部材３４，中径筒状部材３５，及び小径筒状部材３６が、同軸状に配置されて、径内，外方向へ各壁面部が、所定間隔を開けて重ねられた状態で、放射状に連結する複数の固定リブ部材３７…によって、各筒状部材３４，３５，３６間が、相互に移動不能となるように固定されている。
【００８４】
そして、この多重管排熱交換器４０の内部には、前記中径筒状部材３５と小径筒状部材３６との間の空間部に、前記低圧側冷媒を循環させる冷媒通路３８が、径方向水平断面形状で、円環状を呈するように形成されている。
【００８５】
また、この多重管排熱交換器４０では、この冷媒通路３８の内側に、前記小径筒状部材３６を介して隣接配置されて、前記エンジン１５の冷却水ＬＬＣを導通することにより、前記低圧側冷媒及び、この冷却水ＬＬＣとの間で熱交換を行わせる熱媒体通路の一つとしての管状の冷却水通路３９が形成されている。
【００８６】
更に、この多重管排熱交換器４０には、この冷媒通路３８の外側に位置して、前記中径筒状部材３５の内，外側面を介して隣接配置されることにより、挿通される排気ガス及び、前記低圧側冷媒との間で熱交換を行わせる熱媒体通路の一つとしての排気ガス通路３３が、径方向水平断面形状で、円環状を呈するように形成されている。
【００８７】
このため、前記中径筒状部材３５及び小径筒状部材３６の壁面部が、前記冷却水通路３９及び排ガス通路３３を、前記冷媒通路３８を挟んで、径内外方向で隔離されることにより、冷媒通路３８の内部を流通する冷媒に、冷却水ＬＬＣ及び排気ガスが混合されることが無いように形成されている。
【００８８】
そして、この多重管排熱交換器４０の冷媒通路３８には、前記圧縮機７の入口側７ａが接続されていて、前記吸熱用室内側熱交換器２７から送られてくる低圧側冷媒が、この入口側７ａへ向けて送られるように構成されている。
【００８９】
また、この多重管排熱交換器４０の前記排気ガス通路３３は、前記排気ガス供給停止弁１９を介して、前記エンジン１５の排気ガス通路１８に連通されている。
【００９０】
そして、前記排気ガス供給停止弁１９の切換によって、この排気ガス通路１８内を通過して、前記多重管排熱交換器４０の前記排気ガス通路３３へ供給される排気ガスが、供給及び停止可能となるように構成されている。
【００９１】
更に、この多重管排熱交換器４０の前記冷却水通路３９は、一方向弁４１及び三方切換弁４２が設けられた冷却水配管４３の支管４３ｂを介して、前記エンジン１５に設けられた図示省略のウォータジャケットに接続されている。
【００９２】
また、この冷却水配管４３には、前記ヒータコア２８に、前記冷却水ＬＬＣを供給して循環させる本管４３ａが設けられていて、前記三方切換弁４２によって、内部に導通される冷却水ＬＬＣの流通方向が、前記ヒータコア２８方向のみとなるように切り替えられることにより、前記多重管排熱交換器４０から、前記一方弁４１及び支管４３ｂを循環して戻る冷却水が、停止可能となるように構成されている。
【００９３】
更に、この実施例１の前記圧縮機７の出口側７ｂの配管には、冷暖房切換弁４４が設けられていて、前記圧縮機７から送られてくる高圧側の冷媒を、前記室外側熱交換器４方向或いは、放熱用室内側熱交換器２９方向へ選択的に切換可能となるように構成されている。
【００９４】
このうち、前記室外側熱交換器４側の配管には、リキッドタンク４５及び一方向弁４６が設けられていて、前記減圧弁３２の上流側に接続される事により、前記冷暖房切換弁４４の切換により、冷房運転状態が得られる冷凍サイクルが形成されている。
【００９５】
また、前記放熱用室内側熱交換器２９側の配管は、前記空調ユニット２５内を通過する空気ｅを暖めることが可能となるように、前記放熱用室内側熱交換器２９に直接接続されている。
【００９６】
そして、前記冷暖房切換弁４４の切換により、前記圧縮機７の出口側７ｂの高圧側冷媒が、この放熱用室内側熱交換器２９方向へ循環されることにより、ヒートポンプサイクルが形成されて、車室内へ送風される空気を、前記ヒータコア２８と共に暖める暖房運転状態とすることが出来るように構成されている。
【００９７】
次に、この実施例１の車両用補助暖房装置の作用効果について説明する。
【００９８】
このように構成された実施例１の車両用補助暖房装置では、図３及び図４に示すように、冷間運転等、エンジン１５の起動初期の暖房運転状態では、前記排気ガス供給停止弁１９が、開放されて、排気ガス通路１８内の短時間で温度上昇した排気ガスが、前記多重管排熱交換器４０の排気ガス通路３３…内へ導かれて排出される。
【００９９】
これらの排気ガス通路３３…は、前記多重管排熱交換器４０内の冷媒通路３８…に隣接配置されているので、前記排気ガスの熱量が、前記冷媒通路３８内を循環する冷媒に受け渡されて熱交換が行われる。
【０１００】
このため、前記圧縮機７の入口側７ａの低圧冷媒が加熱されて暖められることにより、この圧縮機７の吸い込み圧力が負圧となる虞を減少させることができる。
【０１０１】
更に、この実施の形態では、図３に示す三方切換弁４２の切換によって、前記冷却水ＬＬＣの冷却水温Ｔｗｅが上昇するまで、前記多重管排熱交換器４０方向へ向けて、冷却水ＬＬＣが供給されない為、暖気運転に必要とされる冷却水ＬＬＣの温度上昇が阻害される虞がない。
【０１０２】
そして、図６に示すように、前記冷却水ＬＬＣの冷却水温Ｔｗｅを、前記圧縮機７の出口側７ｂの高圧側冷媒ｈの冷媒温度Ｔｄが超える時点ｃでは、前記排気ガス供給停止弁１９が、閉塞されるのと同時に、図３に示す三方切換弁４２の切換で、エンジン１５で暖められた冷却水ＬＬＣが、前記多重管排熱交換器４０の冷却水通路３９方向に供給されて、前記支管４３ｂ内を循環する前記冷却水ＬＬＣの経路が形成される。
【０１０３】
このため、前記多重管排熱交換器４０では、前記冷媒通路３８を通過する低圧側冷媒と、この冷却水通路３９を通過する冷却水ＬＬＣとの間で、前記筒状部材３６の壁面部を介して熱交換が行われる。
【０１０４】
しかも、この実施例１の車両用補助暖房装置では、前記ヒータコア２８に、放熱用室内側熱交換器２９が一体となるように組み合わせられたヒータユニット３０が、空調ユニット２５内に配置されている。
【０１０５】
このため、前記冷暖房切換弁４４の切換によって、放熱用室内側熱交換器２９方向へ供給される高圧側冷媒が、この放熱用室内側熱交換器２９を介して、車室内に送風される空気ｅを暖めることが出来る。
【０１０６】
更に、この実施例１のヒータユニット３０では、放熱用室内側熱交換器２９が、前記ヒータコア２８に一体に組み合わせられている。
【０１０７】
このため、放熱面積が、前記放熱用室内側熱交換器２９単独の場合に比して、拡大させることが出来るので、通過する空気ｅへの熱交換効率を向上させて、この点においても即暖性を良好なものとすることが出来る。
【０１０８】
他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と同一乃至均等であるので、説明を省略する。
【実施例２】
【０１０９】
図７は、この発明の実施の形態の実施例２の車両用補助暖房装置を示すものである。なお、前記実施の形態及び実施例１と同一乃至均等な部分については同一符号を付して説明する。
【０１１０】
まず、構成上の相違点から説明すると、この実施例２の車両用補助暖房装置では、前記実施例１の多重管排熱交換器４０に代えて、排熱交換器がアキュムレータ内部に内蔵された交換器一体型アキュムレータ５０が設けられている。
【０１１１】
この実施例２の交換器一体型アキュムレータ５０では、アキュムレータ筐体５０ａ内に、熱媒体通路の一つとしての排気ガスを通過させる排気ガス通路５３と、熱媒体通路の一つとしての冷却水ＬＬＣを循環させる冷却水通路５４とが一体に設けられている。
【０１１２】
この交換器一体型アキュムレータ５０の内部を通過する低圧側冷媒Ｌは、前記排気ガス若しくは冷却水ＬＬＣとの間で、熱交換可能となるように構成されていて、前記圧縮機７の入口側７ａに、出口側通路が接続されている。
【０１１３】
次に、この実施例２の車両用補助暖房装置の作用効果について説明する。
【０１１４】
このように構成された実施例２の車両用補助暖房装置では、前記実施の形態及び実施例１の作用効果に加えて、更に、前記圧縮機７の入口側７ａへ向かう低圧側冷媒が、前記交換器一体型アキュムレータ５０を通過する際に、前記排気ガス通路５３内の排気ガス若しくは、前記冷却水通路５４内の冷却水ＬＬＣとの間で熱交換されて、加熱されて暖められる。
【０１１５】
しかも、この実施例２では、前記交換器一体型アキュムレータ５０が、前記圧縮機７の入口側７ａの上流に設けられている。
【０１１６】
このため、前記冷暖房切換弁４４の切換によって、暖房運転状態側に切り替えている状態で、この交換器一体型アキュムレータ５０に回収された冷媒が、前記配管４８を介して円滑に、前記ヒータユニット３０の放熱用室内側熱交換器２９へ向けて、循環供給される。
【０１１７】
このため、この点においても、この放熱用室内側熱交換器２９を通過して車室内へ供給される空気ｅの温度を早期に上昇させて、更に即暖性を向上させることが出来る。
【０１１８】
他の構成及び作用効果については、前記実施の形態及び実施例１と同一乃至均等であるので、説明を省略する。
【実施例３】
【０１１９】
図８は、この発明の実施の形態の実施例３の車両用補助暖房装置を示すものである。なお、前記実施の形態及び実施例１，２と同一乃至均等な部分については同一符号を付して説明する。
【０１２０】
まず、構成上の相違点から説明すると、この実施例３の車両用補助暖房装置には、前記冷房用の冷媒流路１４の一部から導出されて、前記圧縮機７から送られた冷媒を、循環させるバイパス冷媒循環回路６１が設けられている。
【０１２１】
このバイパス冷媒循環回路６１には、車両駆動源としての熱供給を行うエンジン１５の冷却水ＬＬＣを内部に挿通する外部熱交換器６０が設けられている。
【０１２２】
また、前記圧縮機７の出口側７ｂには、バイパス切換弁４９が設けられていて、このバイパス切換弁４９の切換により、このバイパス冷媒循環回路６１側に冷媒が供給されることにより、前記外部熱交換器６０内を通過する高圧側冷媒の熱が、前記ヒータコア２８へ循環される冷却水ＬＬＣに受け渡されて、熱交換が行われる。
【０１２３】
そして、このヒータコア２８に供給される冷却水ＬＬＣによって、前記ヒータコア２８を通過して車室方向へ向かう空気が暖められる。
【０１２４】
従って、前記バイパス冷媒循環回路６１側に供給される冷媒の熱量が、前記冷却水ＬＬＣを介して間接的に、車室内空間へ供給される空気ｅとの間で、熱交換されて、車室内の暖房に用いられている。
【０１２５】
また、前記外部熱交換器６０から、再びバイパス冷媒循環回路６１を介して、冷媒用熱交換手段６２を通過する冷媒は、一方向弁６４を介して、アキュムレータ６３に還流されて、前記圧縮機７の入口側７ａへ戻される。
【０１２６】
この実施例３の車両用補助暖房装置の前記圧縮機７の入口側７ａには、排熱交換器６６が設けられている。
【０１２７】
この排熱交換器６６には、冷媒通路３８が設けられていて、前記圧縮機７の入口側７ａに連通されていると共に、何れかの一方向弁６４，６５からの還流により、アキュムレータ６３へ回収された低圧側の冷媒が、前記入口側７ａに導出されるように接続されている。
【０１２８】
この排熱交換器６６の冷媒通路３８には、熱媒体通路としての排気ガス通路３３が隣接配置されていて、前記排気ガス供給停止弁１９から送られて来る排気ガスが、この排気ガス通路３３内を通過する際に、前記低圧側の冷媒との間で、熱交換が行われるように構成されている。
【０１２９】
次に、この実施例３の車両用補助暖房装置の作用効果について説明する。
【０１３０】
このように構成された実施例３の車両用補助暖房装置では、前記実施の形態及び実施例１，２の作用効果に加えて、更に、エンジン１５の始動初期の暖房運転状態では、前記圧縮機７の入口側７ａに設けられた排熱交換器６６によって、前記排気ガス通路３３を通過する排気ガスが、冷媒通路３８内の冷媒を加熱する。
【０１３１】
このため、前記入口側７ａの冷媒が、暖められた状態で、前記バイパス切換弁４９の切り替えで、前記バイパス冷媒循環回路６１内へ循環される。
【０１３２】
前記外部熱交換器６０内では、この高圧側冷媒の熱量が、前記ヒータコア２８へ循環される冷却水ＬＬＣと熱交換されて、比較的早い時期に、暖められた冷却水ＬＬＣが、前記ヒータコア２８に送られる。
【０１３３】
このため、即暖性を向上させることが出来ると共に、前記冷却水ＬＬＣをバイパス冷媒循環回路６１内の高圧側冷媒を用いて加熱できるので、更に、前記エンジン１５の暖気運転に必要とされる時間を短縮することが出来る。
【０１３４】
他の構成及び作用効果については、前記実施の形態及び実施例１，２と同一乃至均等であるので、説明を省略する。
【実施例４】
【０１３５】
図９は、この発明の実施の形態の実施例４の車両用補助暖房装置を示すものである。なお、前記実施の形態及び実施例１乃至３と同一乃至均等な部分については同一符号を付して説明する。
【０１３６】
まず、構成上の相違点から説明すると、この実施例４の車両用補助暖房装置では、実施例３の空調装置のアキュムレータ６３及び排熱交換器６６に代えて、アキュムレータ７０ａが内蔵されたアキュムレータ内蔵型の排熱交換器７０が設けられている。
【０１３７】
また、熱供給源である車両駆動源としてのエンジン１５と、ヒータコア２８との間には、実施例３と略同様に外部熱交換器６０が設けられている。
【０１３８】
次に、この実施例４の車両用補助暖房装置の作用効果について説明する。
【０１３９】
このように構成された実施例４の車両用補助暖房装置では、前記実施例３の車両用補助暖房装置の作用効果に加えて、更に、アキュムレータ７０ａが、前記排熱交換器７０内に内蔵されているので、このアキュムレータ７０ａに回収された冷媒の温度を暖めて、入口側７ａの低圧側冷媒の温度を早期に上昇させることが出来る。
【０１４０】
また、別途アキュムレータを設ける必要が無く、部品点数を減少させて省スペース化を図ることが出来る。
【０１４１】
他の構成及び作用効果については、前記実施の形態及び実施例１，２及び３と同一乃至均等であるので、説明を省略する。
【０１４２】
以上、図面を参照して、本発明の実施の形態の車両用補助暖房装置を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態の車両用補助暖房装置に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【０１４３】
例えば、前記実施の形態では、車両駆動源の熱として、内燃機関であるエンジンの排気ガスの熱を用いたものを示して説明してきたが、特にこれに限らず、例えば、電動車両の駆動制御回路用のアンプや、モータ及びバッテリ等であっても、起動初期に発生する排熱を用いることができるものであれば、どのような車両駆動源を用いてもよい。
【０１４４】
また、この実施の形態の実施例１の排熱交換器は、多重管構造を呈しているが、特にこれに限らず、フィンチューブ形状等、一般のラジエータ等の熱交換器に用いられているような異なる熱媒体管で熱交換を行えるものであれば、通水管集合体等。どのような冷媒流路の形状、数量及び材質で形成されていてもよい。
【０１４５】
更に、前記実施例１の車両用補助暖房装置では、多重管排熱交換器４０として、円筒形状を呈する内径寸法の異なる大径筒状部材３４，中径筒状部材３５，及び小径筒状部材３６が、同軸状に配置された三重管が用いられているが、特にこれに限らず、例えば、二重管や四重以上の複数の層からなる多重管等、どのような形状、数量及び材質であっても、前記冷却水通路３９又は排ガス通路３３を、前記冷媒通路３８を挟んで、径内外方向で隔離することにより、冷媒通路３８の内部を流通する冷媒に、冷却水ＬＬＣ又は排気ガスが混合されずに熱交換が行えるものであればよい。
【産業上の利用可能性】
【０１４６】
この実施の形態の車両用補助暖房装置は、補助暖房装置を有する車両に用いて好適で、特に、エンジンの回転駆動力を利用して、圧縮式冷凍サイクルを運転する車両に限らず、電動コンプレッサの回転駆動力を用いる圧縮式冷凍サイクルを採用する電動車若しくは、複数の動力源を有するハイブリッドカー等の空気調和装置に用いてもよいものである。
【符号の説明】
【０１４７】
６          車室側熱交換器
７         圧縮機
７ａ       入口側
７ｂ       出口側
１４       冷媒流路
１５       エンジン（車両駆動源）
１８        ヒータコア
１９        排気ガス供給停止弁
２０，７０  排熱交換器
３８       冷媒通路
３９        冷却水通路
４０       多重管排熱交換器
５０       交換器一体型アキュムレータ（アキュムレータ）
６０        外部熱交換器
７０ａ     アキュムレータ
ＬＬＣ     エンジン冷却水
【図１】
2012001182.tif 000003
【図２】
2012001182.tif 000004
【図３】
2012001182.tif 000005
【図４】
2012001182.tif 000006
【図５】
2012001182.tif 000007
【図６】
2012001182.tif 000008
【図７】
2012001182.tif 000009
【図８】
2012001182.tif 000010
【図９】
2012001182.tif 000011
【図１０】
2012001182.tif 000012