(57)【要約】【課題】冷媒の貯留に必要な容積を容易に確保することができ、貯留容積の変更も容易にでき、さらに十分な強度を確保すること。【解決手段】この熱交換ユニットは、２つのパネル１０１，１０２に複数のプレート１０３を挟んで構成され、プレート１０３間を流れる空調用の冷媒と発熱部品を冷却する冷却液との間で熱交換を行う熱交換器１１，１２と、冷媒を貯留するタンク１３と、を具備し、熱交換器１１，１２、および、タンク１３は一体化されており、タンク１３は、２つのパネル１０１，１０２の何れかのパネルの面上の領域に固着されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つのパネルに複数のプレートを挟んで構成され、プレート間を流れる空調用の冷媒と発熱部品を冷却する冷却液との間で熱交換を行う熱交換器と、
前記冷媒を貯留するタンクと、
を具備し、
前記熱交換器、および、前記タンクは一体化されており、
前記タンクは、前記２つのパネルの何れかのパネルの面上の領域に固着されている
熱交換ユニット。
【請求項２】
前記タンクは、前記タンクの内面から前記パネルの面上の領域に達するリブを有する請求項１に記載の熱交換ユニット。
【請求項３】
前記タンクは、前記パネルの面上の領域にロウ付けにより固着された請求項１または２に記載の熱交換ユニット。
【請求項４】
前記熱交換器は、前記冷却液との熱交換を行って冷媒を蒸発させる第１熱交換器と、前記冷却液との熱交換を行って冷媒を凝縮させる第２熱交換器とを含み、前記タンクは、前記第２熱交換器の側にある前記パネルの面上の領域に固着されている、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換ユニット。
【請求項５】
前記タンクは、前記２つのパネルのうち、表面に配置されている部品の数が少ないパネルの面上の領域に固着されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱交換ユニット。
【請求項６】
冷媒を圧縮するコンプレッサと、
圧縮された冷媒との熱交換により温められた冷却液により車室内に送られる空気を加熱するヒーターコアと、
２つのパネルに複数のプレートを挟んで構成され、プレート間を流れる空調用の冷媒と発熱部品を冷却する冷却液との間で熱交換を行う熱交換器と、
前記冷媒を貯留するタンクと、
を具備し、
前記熱交換器、および、前記タンクは一体化されており、
前記タンクは、前記２つのパネルの何れかのパネルの面上の領域に固着されている
車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換ユニットおよび車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用エアコンシステムは、冷媒を吸入／圧縮し高圧にする圧縮機（コンプレッサ）と、その高圧冷媒を他の媒体（一般的には空気）と熱交換して冷却して冷媒を液化する凝縮器（コンデンサ）と、その液化した冷媒を溜め込むレシーバーと、その冷媒を断熱膨張させ、冷媒を低圧、低温にする膨張弁と、その冷媒を他の媒体（一般的には空気）と熱交換して冷媒を気化させる蒸発器（エバポレータ）と、それらを繋ぐ配管とで閉回路を形成している。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ラジエータと連結されて冷却水を循環させるとともに、コンプレッサにより吐出された冷媒を循環させ、冷却水と冷媒との間の熱交換により冷媒を凝縮させる第１放熱部と、第１放熱部により冷却され、凝縮した冷媒を２次冷却する第２放熱部と、冷媒の気液分離を行い、さらに凝縮した冷媒から水分を除去するレシーバドライバ部とが一体形成された車両用コンデンサが開示されている。ここで、レシーバドライバ部は、液冷媒を貯留して、循環する冷媒の量を調整する役割も果たしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１１９３７３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に開示の技術では、レシーバドライバ部は、複数のプレートが積層されて構成された車両用コンデンサ内に形成されるため、車両用コンデンサに要求される性能および車両用コンデンサにおける各構成部の配置の制限によりレシーバドライバ部が貯留できる冷媒の量の範囲が決定されてしまう。
【０００６】
そのため、レシーバドライバ部にヒートサイクルを適正に稼働させるための十分な量の冷媒を確保することは困難であった。また、レシーバドライバ部における冷媒の貯留量を変更しようとすると、冷媒を貯留する部分だけでなく、車両用コンデンサ全体を設計し直す必要もあった。
【０００７】
さらに、複数のプレートが積層された構成のコンデンサでは、最も外側のプレートは内側にあるプレートよりも膨張した冷媒の圧力により破損する危険性があり、この危険性を減らしたいという要望もあった。
【０００８】
本発明の目的は、冷媒の貯留に必要な容積を容易に確保することができ、貯留容積の変更も容易にでき、さらに十分な強度を確保することができる熱交換ユニットおよびその熱交換器ユニットを備え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】
【０００９】
本発明の一態様に係る熱交換ユニットは、２つのパネルに複数のプレートを挟んで構成され、プレート間を流れる空調用の冷媒と発熱部品を冷却する冷却液との間で熱交換を行う熱交換器と、冷媒を貯留するタンクと、を具備し、熱交換器、および、タンクは一体化されており、タンクは、２つのパネルの何れかのパネルの面上の領域に固着されている。
【００１０】
また、本発明の一態様に係る車両用空調装置は、冷媒を圧縮するコンプレッサと、圧縮された冷媒との熱交換により温められた冷却液により車室内に送られる空気を加熱するヒーターコアと、２つのパネルに複数のプレートを挟んで構成され、プレート間を流れる空調用の冷媒と発熱部品を冷却する冷却液との間で熱交換を行う熱交換器と、冷媒を貯留するタンクと、を具備し、熱交換器、および、タンクは一体化されており、タンクは、２つのパネルの何れかのパネルの面上の領域に固着されている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の熱交換ユニットおよび車両用空調装置によれば、冷媒の貯留に必要な容積を容易に確保することができ、貯留容積の変更も容易にでき、さらに十分な強度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る熱交換ユニットの一例を示す斜視図
【図２】図１に示した熱交換ユニットを反対側から見た斜視図
【図３】図１に示した熱交換ユニットの分解斜視図
【図４】図３に示した熱交換ユニットを反対側から見た分解斜視図
【図５】図３に示したプレートの一例を示す斜視図
【図６】図５に示したプレートのＡ−Ａ線断面図
【図７】図５に示したプレートのＢ−Ｂ線断面図
【図８】本発明の実施の形態の車両用空調装置の一例を示す構成図
【図９】図８に示した車両用空調装置の暖房時における動作を説明する図
【図１０】図８に示した車両用空調装置の冷房時における動作を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態の熱交換ユニット１００の一例を示す構成図である。図２は、図１に示した熱交換ユニット１００を反対側から見た斜視図である。図３は、図１に示した熱交換ユニット１００の分解斜視図である。図４は、図３に示した熱交換ユニット１００を反対側から見た分解斜視図である。
【００１４】
本発明の実施の形態の熱交換ユニット１００は、温度差のある２種類の流体間で熱交換を行い、高温流体の冷却や低温流体の過熱を行う装置である。例えば、熱交換ユニット１００は、後に図８〜１０を用いて説明する車両用空調装置１などのヒートポンプシステムに用いられる。
【００１５】
図１、図２に示すように、熱交換ユニット１００は、第１熱交換器１１、および、第２熱交換器１２と、レシーバタンク１３を備えている。第１水冷媒熱交換器１１、第２熱交換器１２、および、レシーバタンク１３は一体化されており、一つのユニットとして構成されている。
【００１６】
第１熱交換器１１は、低温低圧の冷媒を流す流路と、冷却液を流す流路とを有し、後述する車両用空調装置１（図８を参照）において暖房運転がなされる場合にエバポレータとして機能して冷媒と冷却液との間で熱交換を行わせる。具体的には、第１熱交換器１１では、導入された冷却液から低温低圧の冷媒が熱を吸熱し、低温低圧の冷媒が蒸発する。
【００１７】
図３、図４に示すように、第１熱交換器１１の冷媒導入口１１１には、レシーバタンク１３から延びる冷媒配管が連通しており、冷媒配管の途中には膨張弁５３が配置されている。一方、第１熱交換器１１の冷媒送出口１１２は、膨張弁５３と冷媒配管を介して後述するコンプレッサ１０（図８を参照）の吸入口に連通している。
【００１８】
第２熱交換器１２は、コンプレッサ１０から吐出された高温高圧の冷媒を流す流路と、冷却液を流す流路とを有し、コンデンサとして機能して冷媒と冷却液との間で熱交換を行わせる。具体的には、第２熱交換器１２では、導入された高温高圧の冷媒から冷却液に熱が移動し、高温高圧の冷媒が凝縮する。
【００１９】
第２熱交換器１２の冷媒導入口１２４は、冷媒配管を介してコンプレッサ１０の吐出口に連通している。一方、第２熱交換器１２の冷媒送出口１２２は、そのままレシーバタンク１３の内部に連通している。
【００２０】
第１熱交換器１１、および、第２熱交換器１２は、一体化されたユニットとして構成されている。具体的には、第１熱交換器１１と第２熱交換器１２とは、板状のパネル１０１，１０２の間に、冷媒および冷却水の流路を形成する複数のプレート１０３が積層されることにより形成されている。各プレート１０３は、熱伝導率の高い金属により形成された略長方形の板状部材であり、流体が第１熱交換器１１と第２熱交換器１２の間で直接行き来しないように、第１熱交換器１１内の流路と第２熱交換器１２内の流路とが各プレートの中央を境にして左右に区分けされている。
【００２１】
図５は、図３に示したプレートの一例を示す斜視図である。図６は、図５に示したプレートのＡ−Ａ線断面図である。図７は、図５に示したプレートのＢ−Ｂ線断面図である。
【００２２】
図５に示すように、プレート１０３の片側（図５の左側）が第１熱交換器１１を構成する領域となり、もう一方の側（図５の右側）が第２熱交換器１２を構成する領域となる。
【００２３】
また、図６、図７に示すように、プレート１０３の左右の各領域には凹部１０３ａが形成されており、凹部１０３ａの上端、下端を除く領域には、波状に成形されたインナーフィン１０３ｂが配置されている。そして、隣接するプレート１０３の凹部１０３ａに冷媒と冷却液とがそれぞれ流れ、冷媒と冷却液との間で熱交換がなされる。
【００２４】
また、プレート１０３における第１熱交換器１１側には、冷却液の通路となる開口部１１５，１１６、および、冷媒の通路となる開口部１１７，１１８が形成されている。同様に、プレート１０３における第２熱交換器１２側にも、冷却液の通路となる開口部１２５，１２６、および、冷媒の通路となる開口部１２７，１２８が形成されている。
【００２５】
そして、図２に示すように、一方のパネル１０１の表面には、第１熱交換器１１の流路を流れる冷却液の導入口１１３と送出口１１４が設けられている。また、第２熱交換器１２側には、前述の冷媒導入口１２４のほか、第２熱交換器１２の流路を流れる冷却液の導入口１２３と送出口１２１が設けられている。
【００２６】
また、図３に示すように、他方のパネル１０２における第１熱交換器１１側には、冷媒の導入口１１１および送出口１１２が設けられている。また、第２熱交換器１２側には、冷媒の送出口１２２が設けられている。
【００２７】
ここで、パネル１０１には、その表面に冷却液の導入口１１３，１２３、送出口１１４，１２１、および、冷媒導入口１２４などの部品が多く設けられていることから、強度を確保することが比較的容易である。
【００２８】
一方、パネル１０２については、第１熱交換器１１側には冷媒を導入するための部品が多く設けられているものの、第２熱交換器１２側に設けられる部品の数は少ない。そのため、パネル１０２の第２熱交換器１２側の面状の領域に、冷媒を一時的に貯留するレシーバタンク１３が一体化して設けられている。具体的には、レシーバタンク１３がパネル１０２の面状の領域に固着されている。これにより、パネル１０２の壁面をレシーバタンク１３で補強することができるので、パネル１０２の強度を確保することができる。
【００２９】
また、後に図８〜１０を用いて説明する車両用空調装置１などのヒートポンプシステムでは、負荷変動に対する冷媒密度の違いにより余剰冷媒が発生する。レシーバタンク１３は、この余剰冷媒を一時的に貯留することにより、適正で安定したヒートポンプサイクルの稼働を保つ役割を担っている。そのため、レシーバタンク１３の容積を適正にすることが、安定的なヒートポンプの運転を行う上で重要である。
【００３０】
そこで前述のように、この熱交換ユニット１００では、レシーバタンク１３をパネル１０２の第２熱交換器１２側の面状の領域に設けることとする。これにより、熱交換ユニット１００に要求される性能および熱交換ユニット１００における各構成部の配置の制限をあまり受けることなく、冷媒の貯留に必要な容積を容易に確保することができ、貯留容積の変更も容易にできる。
【００３１】
なお、ここでは、パネル１０２の強度を確保するため、レシーバタンク１３をパネル１０２の第２熱交換器１２側に設けることとしたが、第１熱交換器１１側に設けることとしてもよい。また、パネル１０１の第１熱交換器１１側や第２熱交換器１２側に設けることとしてもよい。
【００３２】
また、図４に示すように、レシーバタンク１３は、パネル１０２側が開口した箱型に形成されており、パネル１０２の表面とレシーバタンク１３により冷媒が貯留される空間が形成される。なお、パネル１０２の補強をさらに強固に行うため、レシーバタンク１３を箱型とし、レシーバタンク１３のパネル１０２側の面をパネル１０２の表面に固着することとしてもよい。
【００３３】
ここで、パネル１０２に対するレシーバタンク１３の固着は、例えばロウ付けにより行われる。特に、レシーバタンク１３やパネル１０２がアルミニウム合金等の金属から成形される場合、レシーバタンク１３とパネル１０２とをロウ付けにより容易に一体化させることができる。
【００３４】
この場合、パネル１０２の強度が弱い部分にレシーバタンク１３の側壁が接合されるようにすると、パネル１０２の強度を効果的に高めることができる。
【００３５】
さらに、レシーバタンク１３に、レシーバタンク１３の内面からパネル１０２の面状の領域に達するリブを設けることにより当該領域の強度をさらに高めることとしてもよい。
【００３６】
以上のように、本実施の形態の熱交換ユニット１００は、第１熱交換器１１、および、第２熱交換器１２に加えて、レシーバタンク１３も一体化されており、特に、レシーバタンク１３が第２熱交換器１２の面状の領域に固着されることにより、補強部材を別途追加することなく、第２熱交換器１２の強度を高めることができる。
【００３７】
また、熱交換ユニット１００に要求される性能および熱交換ユニット１００における各構成部の配置の制限をあまり受けることなく、冷媒の貯留に必要な容積を容易に確保することができ、貯留容積の変更も容易にできる。
【００３８】
次に、熱交換ユニット１００を備えた車両用空調装置１について説明する。図８は、本発明の実施の形態に係る車両用空調装置の一例を示す構成図である。
【００３９】
この車両用空調装置１は、車両の発熱部品の一例であるエンジン（内燃機関）４０を備えた車両に搭載されて、車室内の空気調整を行う装置である。車両用空調装置１は、エンジンルーム内に配置されている。
【００４０】
車両用空調装置１は、コンプレッサ１０、熱交換ユニット１００、室外コンデンサ２０、ヒーターコア３１、エバポレータ３２、エンジン４０、開閉弁５１，５２、膨張弁５３，５４、逆止弁５５を具備する。
【００４１】
また、車両用空調装置１は、コンプレッサ１０、室外コンデンサ２０、膨張弁５４、および、エバポレータ３２の間を結ぶ冷媒配管と、コンプレッサ１０、および、熱交換ユニット１００の間を結ぶ冷媒配管とからなる冷媒回路２、および、ヒーターコア３１、熱交換ユニット１００、エンジン４０の間を結ぶ冷却液配管からなる冷却液回路３を具備する。
【００４２】
冷媒回路２のうち、コンプレッサ１０、熱交換ユニット１００の間を結ぶ冷媒配管は、暖房用の冷媒回路２Ａをなし、コンプレッサ１０、室外コンデンサ２０、膨張弁５４、および、エバポレータ３２の間を結ぶ冷媒配管は、冷房用の冷媒回路２Ｂをなしている。なお、暖房用の冷媒回路２Ａおよび冷房用の冷媒回路２Ｂの冷媒配管は、コンプレッサ１０の吐出口側において一部共通化されている。
【００４３】
エンジン４０は、エンジン冷却部を備えている。エンジン冷却部は、例えば、エンジン４０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にエンジン４０から排熱を放出させる。ポンプは、例えば、エンジン４０の動力により回転する。
【００４４】
エンジン４０のエンジン冷却部における冷却液の導入口は、冷却液配管を介して熱交換ユニット１００の第１熱交換器１１に連通されている。また、エンジン４０のエンジン冷却部における冷却液の送出口は、冷却液配管を介して熱交換ユニット１００の第２熱交換器１２に連通されている。なお、エンジン冷却部には、エンジン４０の排熱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。
【００４５】
冷却液は、例えば、ＬＬＣ（Long Life Coolant）等の不凍液であり、熱を輸送するための液体である。ここで、冷却液回路３における冷却液の移送は、エンジン冷却部が備えるポンプのみを用いて行うことができる。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。なお、冷却液の移送能力を高めるために、冷却液配管の他の箇所にポンプを追加してもよい。
【００４６】
コンプレッサ１０は、エンジンの動力または電気により駆動して、吸入した冷媒を圧縮し、高温高圧の冷媒を吐出する装置である。コンプレッサ１０で圧縮された冷媒は、コンプレッサ１０の吐出口より冷媒配管を通って室外コンデンサ２０、または、第２熱交換器１２へ送られる。
【００４７】
また、第１熱交換器１１、または、エバポレータ３２から吐出される低温低圧の冷媒は、冷媒配管を通ってコンプレッサ１０の吸入口から吸入される。
【００４８】
コンプレッサ１０の吐出口から延びる冷媒配管は、途中で室外コンデンサ２０の冷媒導入口に至る配管と、第２熱交換器１２の冷媒導入口１２４（図２を参照）に至る配管とに冷媒配管を分岐させる分岐部が設けられている。
【００４９】
この分岐部に至るコンプレッサ１０の吐出口から延びる配管には、暖房時にも冷房時にも冷媒が流れる。そして、上記分岐部と室外コンデンサ２０の冷媒導入口との間の配管には、冷媒の流れを遮断可能な第１開閉弁５１が配置されている。一方、上記分岐部と第２熱交換器１２の冷媒導入口１２４との間の配管には、冷媒の流れを遮断可能な第２開閉弁５２が配置されている。
【００５０】
第１開閉弁５１および第２開閉弁５２は、例えば、電気的な制御により、冷媒配管の途中で開閉を切り替える弁である。例えば、第１開閉弁５１および第２開閉弁５２として、電磁弁の一種であるパイロット式弁が採用される。
【００５１】
そして、第１開閉弁５１および第２開閉弁５２の開閉の切り替え制御により、コンプレッサ１０から吐出された高温高圧の冷媒が、室外コンデンサ２０を含む冷房用の冷媒回路２Ａに送出されるのか、または、第２熱交換器１２を含む暖房用の冷媒回路２Ｂに送出されるのかが選択される。
【００５２】
第２熱交換器１２は、暖房時にサブコンデンサとして機能し、高温高圧の冷媒と冷却液との間で熱交換を行い、冷媒を凝縮させる。第２熱交換器１２の冷媒導入口１２４は、暖房用の冷媒回路２Ａの冷媒配管を介してコンプレッサ１０の吐出口に連通されている。一方、第２熱交換器１２の冷媒送出口１２２は、同じく暖房用の冷媒回路２Ａの冷媒配管を介して、膨張弁５３および第１熱交換器１１を順に経てコンプレッサ１０の吸入口に連通している。
【００５３】
また、冷却液回路３においては、第２熱交換器１２の冷却液の導入口１２３は、冷却液配管を介してエンジン４０のエンジン冷却部に連通している。一方、第２熱交換器１２の冷却液の送出口１２１は、冷却液配管を介してヒーターコア３１に連通している。
【００５４】
第１熱交換器１１は、暖房時にサブエバポレータとして機能し、低温低圧の冷媒と冷却液との間で熱交換を行い、冷媒を蒸発させる。第１熱交換器１１の冷媒導入口１１１は、暖房用の冷媒回路２Ａの冷媒配管を介して膨張弁５３に連通している。一方、第１熱交換器１１の冷媒送出口１１２は、同じく暖房用の冷媒回路２Ａの冷媒配管を介して、コンプレッサ１０の吸入口に連通している。
【００５５】
また、冷却液回路３においては、第１熱交換器１１の冷却液の導入口１１３は、冷却液配管を介してヒーターコア３１に連通している。一方、第２熱交換器１２の冷却液の送出口１２１は、冷却液配管を介してエンジン４０のエンジン冷却部に連通している。
【００５６】
膨張弁５３は、高温高圧の冷媒を膨張させ、低温低圧の冷媒を第１熱交換器１１に吐出する。膨張弁５３は、第１熱交換器１１の直ぐ上流側に第１熱交換器１１に近接して配置されている。膨張弁５３は、例えば、第１熱交換器１１から送出される冷媒の温度により、吐出する冷媒流量を自動的に調整する機能を有する温度式膨張弁（ＴＸＶ：Thermal Expansion Valve）である。
【００５７】
室外コンデンサ２０は、高温高圧の冷媒を流す流路と、空気を流す流路とを有し、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２０には、後に詳しく説明する冷房モード時に、コンプレッサ１０から吐出された高温高圧の冷媒が流れ、冷媒から外気に熱が排出される。室外コンデンサ２０には、例えば、ファンにより外気が吹き付けられる。なお、室外コンデンサ２０の冷媒の送出側に、リザーバタンク２０ａを設けることとしてもよい。
【００５８】
ヒーターコア３１とエバポレータ３２は、ＨＶＡＣ（Heating, Ventilation, and Air Conditioning）３０の吸気通路内に配置される。ＨＶＡＣ３０には、吸気を流すファン３４が設けられている。ヒーターコア３１は、冷却液回路３に含まれており、エバポレータ３２は、冷媒回路２に含まれている。
【００５９】
ヒーターコア３１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ＨＶＡＣ３０の吸気通路内に配置される。ヒーターコア３１には、加熱された冷却液が供給され、後に詳しく説明する暖房モード時に、車室内へ送られる吸気（車室内に送られる空気）に熱を放出する。ヒーターコア３１は、吸気通路内にあるドア３３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。ここでドア３３は、電気的な制御で開閉可能であり、ミックスドアとも呼ばれる。
【００６０】
エバポレータ３２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、ＨＶＡＣ３０の吸気通路内に配置される。エバポレータ３２には、冷房モード時に、低温低圧の冷媒が流され、車室内へ供給される吸気（車室に送られる空気）を冷却する。
【００６１】
膨張弁５４は、高圧の冷媒を膨張させて、低温低圧の冷媒をエバポレータ３２に吐出する。膨張弁５４は、エバポレータ３２の直ぐ上流側にエバポレータ３２に近接して配置されている。膨張弁５４は、例えば、エバポレータ３２から送出される冷媒の温度により、吐出する冷媒流量を自動的に調整する機能を有する温度式膨張弁（ＴＸＶ）である。
【００６２】
また、エバポレータ３２からコンプレッサ１０へ至る冷媒回路の途中には、逆止弁５５が配置されている。逆止弁５５は、室外コンデンサ２０およびエバポレータ３２に冷媒が流れない暖房モード時に、冷媒の逆流を防ぐ弁である。
【００６３】
暖房モード時において外気温が低いと、室外コンデンサ２０およびエバポレータ３２における冷媒圧力が低くなることがある。この圧力低下があると、第１熱交換器１１および第２熱交換器１２の冷媒回路２Ａに流れている冷媒が、エバポレータ３２側の冷房用の冷媒回路２Ｂへ逆流してしまい、ヒートポンプサイクルの効率が低下してしまう。このような不都合を逆止弁５５があることにより回避することができる。
【００６４】
また、車両用空調装置１は、制御系の構成として、コンプレッサ１０の駆動、ＨＶＡＣ３０の各動作部分の駆動、各開閉弁５１，５２の開閉、冷却液を動力で移送するポンプ等を、それぞれ制御するための制御部（図示せず）を備えている。
【００６５】
制御部は、例えば、マイクロコンピュータ、ＩＯ、制御プログラムを格納したプログラムメモリ、作業用のメモリ等を備え、マイクロコンピュータが制御プログラムに従って所定の制御を行う装置であるが、一つのユニットとして構成されていてもよいし、複数のユニットから構成されていてもよい。
【００６６】
次に、車両用空調装置１の動作について説明する。車両用空調装置１の動作モードには、暖房時における温水式の暖房モード、ヒートポンプ式の暖房モード、および、冷房時における冷房モード等があり、車両用空調装置１は、これらの動作モードを切り替えて動作する。
【００６７】
このうち温水式の暖房モードとは、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。ヒートポンプ式の暖房モードとは、ヒートポンプを作動させて車室内を暖房するモードである。冷房モードとは、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。以下では、ヒートポンプ式の暖房モード、および、冷房モードを代表例として順に説明する。
【００６８】
［ヒートポンプ式の暖房モード］
図９は、ヒートポンプ式の暖房モードにおける動作を説明する図である。この暖房モードは、第１開閉弁５１が閉じ、第２開閉弁５２が開いた状態となるモードである。また、ヒーターコア３１のドア３３は開かれる（例えば全開）。
【００６９】
暖房モードでは、コンプレッサ１０から吐出された冷媒は、暖房用の冷媒回路２Ａにて、第２熱交換器１２、膨張弁５３、および、第１熱交換器１１を順に通って、コンプレッサ１０に戻るように循環する。
【００７０】
ここで、コンプレッッサ１０により圧縮された冷媒は、第２熱交換器１２にて冷却液に放熱して凝縮する。凝縮した冷媒は、膨張弁５３により膨張して低温低圧の冷媒となり、第１熱交換器１１へ送られる。低温低圧の冷媒は、第１熱交換器１１にて冷却液から熱を吸収して蒸発する。蒸発した低圧の冷媒は、コンプレッサ１０に吸引されて再び圧縮される。
【００７１】
一方、冷却液は、冷却液回路３にて、エンジン４０、第２熱交換器１２、ヒーターコア３１、および、第１熱交換器１１を順に通るように循環する。ここで、エンジン４０にて排熱を吸収した冷却液は、さらに、第２熱交換器１２で加熱されてヒーターコア３１に送られる。高温になった冷却液は、ヒーターコア３１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。
【００７２】
そして、ヒーターコア３１を通過した冷却液は、外気より温度が高い状態であり、第１熱交換器１１にて冷媒に熱を放出して冷媒を蒸発させることができる。また、第１熱交換器１１にて冷却された冷却液は、エンジン４０に送られ、エンジン４０の冷却に用いられる。
【００７３】
このような暖房モードの動作により、車室内の十分な暖房を行うことができる。
【００７４】
［冷房モード］
図１０は、冷房モードの動作を説明する図である。冷房モードは、第１開閉弁５１が開き、第２開閉弁５２が閉じた状態となるモードである。また、ヒーターコア３１のドア３３は全閉される。
【００７５】
冷房モードでは、コンプレッサ１０から吐出された冷媒は、冷房用の冷媒回路２Ｂにて、室外コンデンサ２０、膨張弁５４、および、エバポレータ３２を順に通って、コンプレッサ１０に戻るように循環する。
【００７６】
ここで、コンプレッサ１０により圧縮された高温高圧の冷媒は、室外コンデンサ２０にて空気へ放熱して凝縮する。凝縮した冷媒は、膨張弁５４において膨張して低温低圧の冷媒となり、エバポレータ３２へ送られる。低温低圧の冷媒は、エバポレータ３２にて、車室内へ送られる吸気を冷却して蒸発する。蒸発した低圧の冷媒は、コンプレッサ１０に吸引されて圧縮される。
【００７７】
冷却液の流れは、暖房モードの場合と同じであり、冷却液回路３にて、エンジン４０、第２熱交換器１２、ヒーターコア３１、および、第１熱交換器１１を順に通るように循環する。ここで冷却液は、第２熱交換器１２、ヒーターコア３１、および、第１熱交換器１１を順に通過するとき、冷媒または空気との間でほとんど熱交換をしない。冷却液の放熱は、主にエンジン４０にあるエンジン冷却部のラジエータで行われる。
【００７８】
エンジン４０は非常に高温になるので、外気温が高くてもラジエータによる放熱により冷却がなされる。ここで、ラジエータ側に冷却液を多く流し、ヒーターコア３１側の流れを少なくする構成を採用することとしてもよい。
【００７９】
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。
【００８０】
以上のように、本実施の形態の車両用空調装置１は、エンジン４０の冷却液をヒーターコア３１に流して暖房に利用する温水式ヒータの構成と、ヒートポンプの低温低圧の冷媒を利用して冷房を行うヒートポンプ式冷房装置の構成とを基本構成として併せ持つ。そして、この基本構成に、熱交換ユニット１００が追加されて、ヒートポンプを利用した車室内の暖房が可能な構成となっている。このような構成により、エンジン４０が低温のときでも、ヒートポンプの作用により、少ないエネルギーで速やかに車室内の暖房を行うことが可能となる。
【００８１】
すなわち、本実施の形態の車両用空調装置１によれば、従来の車両で採用されているような温水式ヒータ、並びに、ヒートポンプ式冷房装置の構成を基本としつつ、冷房時と暖房時とで共通のコンプレッサ１０および冷媒を利用することにより、低コストに暖房性能を向上することができ、且つ、従来の構成から設置スペースの増加分を少なくできる。
【００８２】
以上、本発明の実施の形態を図面によって説明してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。例えば、本発明の熱交換ユニット１００は、実施の形態で示した車両用空調装置１に制限されず、様々な装置で利用することができる。
【００８３】
また、上記実施の形態では、第１熱交換器１１、第２熱交換器１２、および、レシーバタンク１３が一体化された熱交換ユニット１００について説明したが、熱交換ユニット１００は、第２熱交換器１２とレシーバタンク１３とが一体化され、第１熱交換器１１が別に設けられる構成であってもよい。このような熱交換ユニット１００は、例えば、ホットガスサイクルに適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明は、エンジン車、電気自動車、あるいは、ＨＥＶ車等、各種車両に搭載される車両用空調装置およびその熱交換ユニットに利用できる。
【符号の説明】
【００８５】
１  車両用空調装置
２  冷媒回路
２Ａ  暖房用の冷媒回路
２Ｂ  冷房用の冷媒回路
３  冷却液回路
１０  コンプレッサ
１１  第１熱交換器
１１１  冷媒導入口
１１２  冷媒送出口
１１３  冷却液の導入口
１１４  冷却液の送出口
１１５，１１６，１１７，１１８  開口部
１２  第２熱交換器
１２１  冷却液の送出口
１２２  冷媒送出口
１２３  冷却液の導入口
１２４  冷媒導入口
１２５、１２６  開口部
１３  レシーバタンク
２０  室外コンデンサ
３０  ＨＶＡＣ
３１  ヒーターコア
３２  エバポレータ
３３  ドア
４０  エンジン
５１  第１開閉弁
５２  第２開閉弁
５３  膨張弁
５４  膨張弁
５５  逆止弁
１００  熱交換ユニット
１０１、１０２  パネル
１０３  プレート
【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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