JP2005075102A - 車両用空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 バイパス回路を使用することなく内部熱交換器の熱交換量を調整することができる車両用空気調和装置を提供する。
【解決手段】 本発明は、車両用空気調和装置（１）であって、熱媒体を圧縮する圧縮機（２）と、熱媒体の熱を車室内に放出する車室内熱交換器（６）と、熱媒体の圧力を減圧する第１減圧手段（８）と、熱媒体の圧力を減圧する第２減圧手段（１２）と、熱媒体に車室外の熱を吸収させる車室外熱交換器（１４）と、この車室外熱交換器によって熱交換された熱媒体を気相と液相に分離して気相の熱媒体を圧縮機に流出させる気液分離器（１６）と、第１減圧手段と第２減圧手段の間を流れる熱媒体の熱を、気液分離器と圧縮機の間を流れる熱媒体へ移動させる内部熱交換器（１０）と、を有し、第１減圧手段による減圧量を調節することによって、内部熱交換器における熱交換量を調整することを特徴としている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両用空気調和装置に係り、特に、低圧側に気液分離器を持ち、内部熱交換器により熱媒体間で熱交換を行うタイプの車両用空気調和装置に関する。

車両用空気調和装置において、その冷暖房能力を向上させるため、又は成績係数（ＣＯＰ）を向上させるために内部熱交換器が使用されている。図１１は、ＣＯ₂を熱媒体として使用した内部熱交換器を有する冷房用の車両用空気調和装置の回路構成を示し、図１２は、この回路の作動を示すＰ−ｈ線図（モリエル線図）を示す。

図１１に示すように、車両用空気調和装置１００は、圧縮機１０２と、車室外熱交換器１０４と、内部熱交換器１０６と、膨張弁１０８と、車室内熱交換器１１０と、気液分離器１１２と、を有する。図１２は、この車両用空気調和装置１００の熱媒体の状態を、縦軸を圧力Ｐ、横軸をエンタルピｈとして示したＰ−ｈ線図である。図１２に示すように、車両用空気調和装置１００の熱媒体は、点Ａの状態で圧縮機１０２に吸入され、圧縮機１０２で圧縮される。圧縮機１０２で圧縮されることによって、熱媒体は圧力Ｐ及びエンタルピｈが増大して、点Ｂの状態になる。圧縮機１０２によって圧縮された熱媒体は、車室外熱交換器１０４に入り、車外の空気に熱を奪われてエンタルピｈが減少して点Ｃ１の状態になる。車室外熱交換器１０４によって熱交換された熱媒体は、内部熱交換器１０６の高温側に入り、図１２の点Ｅの状態にある熱媒体と熱交換をすることによって熱を奪われ、エンタルピｈが減少して点Ｃの状態になる。内部熱交換器１０６によって熱交換された熱媒体は、膨張弁１０８に入って減圧され、圧力Ｐが低下して点Ｄの状態になる。膨張弁１０８によって減圧された熱媒体は、車室内熱交換器１１０に入り、車内の空気から熱を吸収してエンタルピｈが増大し、点Ｅの状態になる。車室内熱交換器１１０によって熱交換された熱媒体は、内部熱交換器１０６の低温側に入り、点Ｃ１の状態にある熱媒体と熱交換をして熱を付与され、エンタルピｈが増大して点Ａの状態に戻る。なお、点Ｃ１の状態の熱媒体と点Ｅの状態の熱媒体が内部熱交換器１０６によって熱交換をしているので、点Ｃ１−Ｃ間のエンタルピｈの差と、点Ｅ−Ａ間のエンタルピｈの差はほぼ等しくなる。

これに対して、内部熱交換器１０６がない場合には、点Ｃ１−Ｃ間のエンタルピｈの減少及び点Ｅ−Ａ間のエンタルピｈの増加が存在しないので、熱媒体の状態は点Ｅ−Ｂ１−Ｃ１−Ｄ１の経路を辿って変化する。従って、内部熱交換器１０６がない場合の車室内熱交換器１１０の吸熱量がＤ１−Ｅ間のエンタルピｈの差であるのに対して、内部熱交換器１０６を設けた場合の吸熱量はＤ−Ｅ間のエンタルピｈの差となり、Ｄ−Ｄ１間のエンタルピｈの差分だけ冷房能力が増大する。また、成績係数についても内部熱交換器１０６を設けることによって向上することがわかる。

しかしながら、例えば、外気温が高い状態において同様の運転を維持しようとすると、圧縮機の出口の熱媒体の温度、即ち、図１２の点Ｂにおける熱媒体の温度が上がり過ぎ、圧縮機の故障の原因となる場合がある。特開平１１−１９３９６７号公報（特許文献１）、特開平１１−２０１５６８号公報（特許文献２）、特開２０００−３４６４６６号公報（特許文献３）には、上記問題を解決するために、内部熱交換器をバイパスする回路を設けることによって内部熱交換器における熱交換量を調節する冷凍サイクルが記載されている。即ち、内部熱交換器における熱交換量を減じると、図１２の点Ｃは点Ｃ１に近づき、点Ａは点Ｅに近づくので、点Ｂも点Ｂ１に近づいて圧縮機の出口における熱媒体の温度を低下させることができる。

特開平１１−１９３９６７号公報 特開平１１−２０１５６８号公報 特開２０００−３４６４６６号公報

しかしながら、特許文献１乃至３に記載されている方法で内部熱交換器の熱交換量を調整する場合には、流量調節可能な新たなバイパス回路を設ける必要があり、また、設けたバイパス回路に冷凍機油が溜まり込むというトラブルの発生原因となるという問題がある。

従って、本発明は、バイパス回路を使用することなく内部熱交換器の熱交換量を調整することができる車両用空気調和装置を提供することを目的としている。

上述した目的を達成するために、本発明は、車室内を暖房する車両用空気調和装置であって、熱媒体を圧縮する圧縮機と、この圧縮機によって圧縮された熱媒体の熱を車室内に放出する、車室内と連通するように配置された車室内熱交換器と、この車室内熱交換器によって熱交換された熱媒体の圧力を減圧する第１減圧手段と、この第１減圧手段によって減圧された熱媒体の圧力をさらに減圧する第２減圧手段と、この第２減圧手段によって減圧された熱媒体に車室外の熱を吸収させる車室外熱交換器と、この車室外熱交換器によって熱交換された熱媒体を気相と液相に分離して気相の熱媒体を圧縮機に流出させる気液分離器と、第１減圧手段と第２減圧手段の間を流れる熱媒体の熱を、気液分離器と圧縮機の間を流れる熱媒体へ移動させる内部熱交換器と、を有し、第１減圧手段による減圧量を調節し、内部熱交換器における熱交換量を調整することを特徴としている。

このように構成された本発明の車両用空気調和装置においては、熱媒体が圧縮機によって圧縮され、圧縮された熱媒体の熱は車室内熱交換器によって車室内に放出され、車室内が暖房される。車室内熱交換器によって熱交換された熱媒体は、第１減圧手段によって減圧されて内部熱交換器に入る。内部熱交換器において、第１減圧手段によって減圧された熱媒体は、気液分離器と圧縮機の間を流れる熱媒体に熱を奪われる。内部熱交換器によって熱交換された熱媒体は、第２減圧手段によって減圧され、車室外熱交換器に入って車室外の空気から熱を吸収する。車室外熱交換器によって熱交換された熱媒体は、気液分離器に入って液相成分を除去され、内部熱交換器に入る。内部熱交換器に入った熱媒体は、第１減圧手段と第２減圧手段の間を流れる熱媒体から熱を吸収し、圧縮機に吸入される。

上記のように構成された本発明によれば、内部熱交換器に入る熱媒体の温度を第１減圧手段の減圧量によって調整できるので、内部熱交換器における熱交換量を調整することができる。
また、本発明の車両用空気調和装置は、好ましくは、第１減圧手段及び／又は第２減圧手段の減圧量を制御する減圧量制御手段を有する。
このように構成された本発明の車両用空気調和装置においては、暖房運転中の車両用空気調和装置の運転状態に応じて、内部熱交換器における熱交換量を調整することができる。

さらに、上述した目的を達成するために、本発明は、車室内を冷房する車両用空気調和装置であって、熱媒体を圧縮する圧縮機と、この圧縮機によって圧縮された熱媒体の熱を外気に放出する、車室外に配置された車室外熱交換器と、この車室外熱交換器によって熱交換された熱媒体の圧力を減圧する第２減圧手段と、この第２減圧手段によって減圧された熱媒体の圧力をさらに減圧する第１減圧手段と、車室内の熱を、第１減圧手段によって減圧された熱媒体に吸収させる、車室内と連通するように配置された車室内熱交換器と、この車室内熱交換器によって熱交換された熱媒体を気相と液相に分離して気相の熱媒体を圧縮機に流出させる気液分離器と、第２減圧手段と第１減圧手段の間を流れる熱媒体の熱を、気液分離器と圧縮機の間を流れる熱媒体へ移動させる内部熱交換器と、を有し、第２減圧手段による減圧量を調節することによって、内部熱交換器における熱交換量を調整することを特徴としている。

このように構成された本発明の車両用空気調和装置においては、熱媒体が圧縮機によって圧縮され、圧縮された熱媒体の熱は車室外熱交換器によって車室外に放出される。車室外熱交換器によって熱交換された熱媒体は、第２減圧手段によって減圧されて内部熱交換器に入る。内部熱交換器において、第２減圧手段によって減圧された熱媒体は、気液分離器と圧縮機の間を流れる熱媒体に熱を奪われる。内部熱交換器によって熱交換された熱媒体は、第１減圧手段によって減圧され、車室内熱交換器に入って車室内の空気の熱を吸収して車室内を冷房する。車室内熱交換器によって熱交換された熱媒体は、気液分離器に入って液相成分を除去され、内部熱交換器に入る。内部熱交換器に入った熱媒体は、第１減圧手段と第２減圧手段の間を流れる熱媒体から熱を吸収し、圧縮機に吸入される。

上記のように構成された本発明によれば、内部熱交換器に入る熱媒体の温度を第２減圧手段の減圧量によって調整できるので、内部熱交換器における熱交換量を調整することができる。
また、本発明の車両用空気調和装置は、好ましくは、更に、第１減圧手段及び／又は第２減圧手段の減圧量を制御する減圧量制御手段を有する。
このように構成された本発明の車両用空気調和装置においては、冷房運転中の車両用空気調和装置の運転状態に応じて、内部熱交換器における熱交換量を調整することができる。

さらに、好ましくは、減圧量制御手段は、成績係数を最大にするように第１減圧手段及び第２減圧手段を制御する。
また、本発明の車両用空気調和装置は、好ましくは、更に、外気温を測定する外気温センサを有し、減圧量制御手段は、外気温センサによって測定された外気温に基づいて成績係数を最大にするように第１減圧手段及び第２減圧手段を制御する。
さらに、好ましくは、更に、車室外熱交換器から流出する熱媒体の温度を測定する車室外熱交換器温度センサを有し、減圧量制御手段は、冷房運転時において、車室外熱交換器温度センサによって測定された車室外熱交換器から流出する熱媒体の温度に基づいて成績係数を最大にするように第１減圧手段及び第２減圧手段を制御する。
また、好ましくは、更に、車室内熱交換器から流出する熱媒体の温度を測定する車室内熱交換器温度センサを有し、減圧量制御手段は、暖房運転時において、車室内熱交換器温度センサによって測定された車室内熱交換器から流出する熱媒体の温度に基づいて成績係数を最大にするように第１減圧手段及び第２減圧手段を制御する。
さらに、本発明の車両用空気調和装置は、好ましくは、更に、圧縮機の吐出圧力を測定する圧力センサを有し、減圧量制御手段は、圧力センサによって測定された熱媒体の圧力に基づいて成績係数を最大にするように第１減圧手段及び第２減圧手段を制御する。

また、本発明の車両用空気調和装置は、好ましくは、更に、圧縮機の吐出温度を測定する吐出温度センサを有し、圧縮機の吐出温度が所定温度以上になったとき、減圧量制御手段は第１減圧手段の減圧量を増大させて、内部熱交換器における熱交換量を減じ、圧縮機の吐出温度を低下させる。
上記のように構成された本発明によれば、暖房運転時において、圧縮機の吐出温度の異常上昇による圧縮機の故障を防止することができる。

さらに、本発明の車両用空気調和装置は、好ましくは、更に、圧縮機の吐出温度を測定する吐出温度センサを有し、圧縮機の吐出温度が所定温度以上になったとき、減圧量制御手段は第２減圧手段の減圧量を増大させて、内部熱交換器における熱交換量を減じ、圧縮機の吐出温度を低下させる。
上記のように構成された本発明によれば、冷房運転時において、圧縮機の吐出温度の異常上昇による圧縮機の故障を防止することができる。

また、好ましくは、減圧量制御手段は、圧縮機の吸入口における熱媒体の過熱度が所定範囲の温度になるように、第１減圧手段を制御する。
上記のように構成された本発明によれば、暖房運転時において、圧縮機への液バックを防止し、車両用空気調和装置の信頼性を向上させることができる。
さらに、好ましくは、減圧量制御手段は、圧縮機の吸入口における熱媒体の過熱度が所定範囲の温度になるように、第２減圧手段を制御する。
上記のように構成された本発明によれば、冷房運転時において、圧縮機への液バックを防止し、車両用空気調和装置の信頼性を向上させることができる。

また、好ましくは、減圧量制御手段は、暖房能力が不足しているとき、第１減圧手段の減圧量を増大させて内部熱交換器における熱交換量を減少させ、第２減圧手段を調整して圧縮機の吐出圧力を増大させることによって暖房能力を増大させる。
さらに、好ましくは、減圧量制御手段は、冷房能力が過大であるとき、第２減圧手段の減圧量を減少させて内部熱交換器における熱交換量を減少させて冷房能力を減少させる。
このよう構成された本発明によれば、圧縮機を一定回転数で駆動したまま冷房能力を減少させることができるので、車室内の温度を設定温度に合わせるために圧縮機の回転をＯＮ／ＯＦＦする回数を減じることができる。あるいは、回転数や圧縮容量を調整することができる圧縮機を使用した車両用空気調和装置においては、圧縮機の効率の悪い運転状態を回避することができる。

また、好ましくは、第１減圧手段又は第２減圧手段は、２段切換の絞り機構である。
さらに、好ましくは、第１減圧手段又は第２減圧手段は、バイパス通路付き電磁弁である。
また、好ましくは、第１減圧手段又は第２減圧手段は、電子膨張弁である。

本発明の車両用空気調和装置によれば、バイパス回路を使用することなく内部熱交換器の熱交換量を調整することができる。

次に、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
まず、図１乃至７を参照して、本発明の第１実施形態の車両用空気調和装置を説明する。図１は、本発明の第１実施形態の車両用空気調和装置の回路を示す図であり、図２は、本実施形態の車両用空気調和装置の作用を示すＰ−ｈ線図である。

図１に示すように、本発明の第１実施形態の車両用空気調和装置１は、熱媒体を圧縮する圧縮機２と、冷房時と暖房時の回路を切り換える四方弁４と、熱媒体と車室内の空気の間で熱交換をする車室内熱交換器６と、熱媒体の流路を絞り減圧する第１減圧手段である第１電子膨張弁８と、を有する。さらに、車両用空気調和装置１は、回路を流れる熱媒体の間で熱交換をする内部熱交換器１０と、熱媒体の流路を絞り減圧する第２減圧手段である第２電子膨張弁１２と、熱媒体と外気の間で熱交換をする車室外熱交換器１４と、流入した熱媒体を気相と液相に分離し、気相の熱媒体を流出させる気液分離機１６と、を有する。また、車両用空気調和装置１は、その作動を制御するために、圧縮機２から吐出した熱媒体の圧力を測定する圧力センサ１８と、圧縮機２から吐出した熱媒体の温度を測定する吐出温度センサ２０と、車室内熱交換器６の出口における熱媒体の温度を測定する車室内熱交換器温度センサ２１と、車外空気の温度を測定する外気温センサ２２と、車室外熱交換器１４の出口における熱媒体の温度を測定する車室外熱交換器温度センサ２３と、圧縮機２に吸入される熱媒体の温度を測定する吸入温度センサ２４と、を有する。さらに、車両用空気調和装置１は、これらのセンサによって測定された温度、圧力に基づいて、第１電子膨張弁８及び第２電子膨張弁１２の開度を制御する減圧量制御手段であるコントローラ２６を有する。なお、本実施形態では熱媒体として超臨界流体であるＣＯ₂を使用している。

圧縮機２は、気液分離機１６から流出した気相の熱媒体を圧縮して圧力を増大させ、熱媒体を四方弁４に送り込む開放コンプレッサであり、その回転数は車両のエンジン回転数と連動している。四方弁４は、４つの流出入口４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを有し、冷房時は流出入口４ａと４ｄ、４ｂと４ｃが夫々連通し、暖房時は流出入口４ａと４ｂ、４ｃと４ｄが夫々連通するように切り換えられる。従って、本実施形態の車両用空気調和装置１では四方弁４を切り換えることによって、熱媒体は、冷房時においては、圧縮機２→車室外熱交換器１４→第２電子膨張弁１２→内部熱交換器１０→第１電子膨張弁８→車室内熱交換器６→気液分離機１６→内部熱交換器１０→圧縮機２の順に流れ、暖房時においては、圧縮機２→車室内熱交換器６→第１電子膨張弁８→内部熱交換器１０→第２電子膨張弁１２→車室外熱交換器１４→気液分離機１６→内部熱交換器１０→圧縮機２の順に流れる。

車室内熱交換器６は車室内に配置され、隣接して配置されたブロワーＦによって生起された気流を受けて車室内熱交換器６の内部を流れる熱媒体と車室内の空気の間で熱交換を行う。車室内熱交換器６は、冷房時には、第１電子膨張弁８によって膨張されて温度が低下した熱媒体が流入し車室内の空気から熱を吸収する。また、車室内熱交換器６は、暖房時には、圧縮機２によって圧縮されて温度が上昇した熱媒体が流入し車室内の空気に熱を放出する。

第１電子膨張弁８は、熱媒体の流路を絞ることによって熱媒体の流れの下流側の圧力を低下させる。第１電子膨張弁８は、冷房時には、内部熱交換器１０から流入した熱媒体の圧力を低下させることによって車室内熱交換器６に流出する熱媒体の温度を下げ、暖房時には、車室内熱交換器６から流入した熱媒体の圧力を低下させ、内部熱交換器１０に流出する熱媒体の温度を下げる。

図３は、第１電子膨張弁８の構造の１例を示す概略図である。図３に示すように、第１電子膨張弁８は、流出入口３０ａ、３０ｂ及びそれらを連通させる弁座３０ｃを有する弁座部３０と、弁座３０ｃに挿入されて弁開度を可変するニードル３２ａを備えたニードルアセンブリ３２と、このニードルアセンブリ３２の周囲に配置された磁石を備えた円筒状の磁石アセンブリ３４と、ニードルアセンブリ３２及び磁石アセンブリ３４を取り囲むハウジング３６と、ハウジング３６の周囲に配置されたコイル３８とを有する。ニードルアセンブリ３２の外周には雄ネジ３２ｂが形成されており、磁石アセンブリ３４の内周に形成された雌ネジ３４ａと螺合されている。この第１電子膨張弁８の開度を変えるには、コイル３８に通電して磁界を発生させ、ハウジング３６の中の磁石アセンブリ３４を回転させる。磁石アセンブリ３４が回転すると、磁石アセンブリ３４と螺合されているニードルアセンブリ３２が上方又は下方に移動され、弁座３０ｃとニードル３２ａの間の間隙が変化して、弁開度が変化する。

内部熱交換器１０は、第１電子膨張弁８と第２電子膨張弁１２の間を流れる熱媒体と、気液分離機１６と圧縮機２の間を流れる熱媒体の間で熱交換を行うように配置されている。本実施形態においては、冷房時、暖房時とも、気液分離機１６と圧縮機２の間を流れる熱媒体よりも第１電子膨張弁８と第２電子膨張弁１２の間を流れる熱媒体の方が温度が高いので、熱は、気液分離機１６と圧縮機２の間を流れる熱媒体の方へ移動する。また、内部熱交換器１０における熱交換量は、気液分離機１６と圧縮機２の間を流れる熱媒体と第１電子膨張弁８と第２電子膨張弁１２の間を流れる熱媒体の温度差に影響を受けるので、各熱媒体の温度差が小さいほど少なくなる。

第２電子膨張弁１２は、熱媒体の流路を絞ることによって熱媒体の流れの下流側の圧力を低下させる。第２電子膨張弁１２は、冷房時には、車室外熱交換器１４から流入した熱媒体の圧力を低下させることによって内部熱交換器１０に流出する熱媒体の温度を下げ、暖房時には、内部熱交換器１０から流入した熱媒体の圧力を低下させ、車室外熱交換器１４に流出する熱媒体の温度を下げる。第２電子膨張弁１２も、第１電子膨張弁と同様の構造の電子膨張弁を使用することができる。

車室外熱交換器１４は車室外に配置され、車室外熱交換器１４の内部を流れる熱媒体と外気の間で熱交換を行う。車室外熱交換器１４は、冷房時には、圧縮機２によって圧縮されて温度が上昇した熱媒体が流入し外気に熱を放出する。また、車室外熱交換器１４は、暖房時には、第２電子膨張弁１２によって膨張されて温度が低下した熱媒体が流入し外気から熱を吸収する。
気液分離機１６は、冷房時には車室内熱交換器６によって熱交換された熱媒体を、暖房時には車室外熱交換器１４によって熱交換された熱媒体を受け入れて、熱媒体を気相と液相に分離し、気相の熱媒体を内部熱交換器１０へ流出させる。

圧力センサ１８は、圧縮機２の吐出口に隣接して配置され、圧縮機２から吐出した熱媒体の圧力を測定し、測定した圧力に対応した電気信号をコントローラ２６に出力するように構成されている。また、吐出温度センサ２０は、圧縮機２の吐出口に隣接して配置され、圧縮機２から吐出した熱媒体の温度を測定し、測定した温度に対応した電気信号をコントローラ２６に出力するように構成されている。車室内熱交換器温度センサ２１は、暖房運転時における車室内熱交換器６の熱媒体の出口に隣接して配置され、車室内熱交換器６から流出する熱媒体の温度を測定し、測定した温度に対応した電気信号をコントローラ２６に出力するように構成されている。外気温センサ２２は、車室外熱交換器１４に隣接して配置され、車室外熱交換器１４の周囲の外気温を測定し、測定した温度に対応した電気信号をコントローラ２６に出力するように構成されている。車室外熱交換器温度センサ２３は、冷房運転時における車室外熱交換器１４の熱媒体の出口に隣接して配置され、車室外熱交換器１４から流出する熱媒体の温度を測定し、測定した温度に対応した電気信号をコントローラ２６に出力するように構成されている。吸入温度センサ２４は、圧縮機２の吸入口に隣接して配置され、圧縮機２に吸入される熱媒体の温度を測定し、測定した温度に対応した電気信号をコントローラ２６に出力するように構成されている。

コントローラ２６は、圧力センサ１８、吐出温度センサ２０、外気温センサ２２、及び吸入温度センサ２４から出力された電気信号を入力し、予め設定された制御プログラムに従って第１電子膨張弁８及び第２電子膨張弁１２の開度を変化させるように構成されている。コントローラ２６は、各センサから入力された電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器（図示せず）、変換されたデジタル信号に基づいて適正な弁開度を計算するＣＰＵ（図示せず）、適正な弁開度を計算するプログラムを記憶したＲＯＭ（図示せず）、計算された弁開度等を記憶するＲＡＭ（図示せず）、及び計算結果のデジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器（図示せず）等によって構成されている。

次に、図２を参照して、本発明の第１実施形態の車両用空気調和装置１の作用を説明する。まず、車両用空気調和装置１が冷房運転を行う場合の作用を説明する。冷房運転を行う場合には、四方弁４を、流出入口４ａと４ｄ、４ｂと４ｃが夫々連通するように切り換える。初めに、第２電子膨張弁１２を開放し、第２電子膨張弁１２で減圧を行わない場合の作用を説明する。車両用空気調和装置１を作動させると圧縮機２が回転し、図２の点Ａの状態の熱媒体が圧縮機２に吸入される。圧縮機２によって吸入された熱媒体の温度は吸入温度センサ２４によって測定され、コントローラ２６に送られる。圧縮機２によって圧縮された熱媒体は、圧力Ｐが上昇し、超臨界状態である点Ｂの状態になる。また、この際、圧縮機２によって熱媒体に加えられたエネルギーの一部は熱媒体の内部エネルギーとなるので、エンタルピｈも上昇する。圧縮機２から吐出された熱媒体の温度及び圧力は、吐出温度センサ２０及び圧力センサ１８によって夫々測定され、コントローラ２６に送られる。圧縮機２によって圧縮された熱媒体は、流出入口４ａから四方弁４に流入し、流出入口４ｄから流出する。四方弁４を通った熱媒体は、車室外熱交換器１４に流入し外気に熱を奪われることによってエンタルピｈが減少し、点Ｃ１の状態になる。車室外熱交換器１４付近の外気温は、外気温センサ２２によっ測定され、コントローラ２６に送られる。

車室外熱交換器１４によって熱交換された熱媒体は、第２電子膨張弁１２に流入する。第２電子膨張弁１２は開放されているので、第２電子膨張弁１２を通過した熱媒体の圧力は変化せず、点Ｃ１の状態の熱媒体が内部熱交換器１０にそのまま流入する。内部熱交換器１０の他方の側を流れる熱媒体は点Ｅの状態にあり、点Ｃ１の状態の熱媒体よりも温度が低いので、第２電子膨張弁１２から内部熱交換器１０に流入した熱媒体は、熱を奪われエンタルピｈが減少して点Ｃの状態になる。内部熱交換器１０によって熱交換された熱媒体は、第１電子膨張弁８を通過することによって減圧され気液２相の点Ｄの状態になり、温度が低下する。第１電子膨張弁８を通過して温度が低下した熱媒体は、車室内熱交換器６に入り、車室内の空気から熱を吸収する。これにより、車室内の空気は冷却され、車室内熱交換器６内を流れる熱媒体は気化しながら、エンタルピｈが増大して点Ｅの気相状態となる。点Ｅの気相状態となった熱媒体は、流出入口４ｂから四方弁４に流入し、流出入口４ｃから流出する。四方弁４を通った熱媒体は、気液分離機１６に入り、液相の成分が除去される。気液分離機１６で液相の成分が除去された熱媒体は、内部熱交換器１０に流入する。前述のように、気液分離機１６から内部熱交換器１０に流入した点Ｅの状態の熱媒体は、第２電子膨張弁１２から内部熱交換器１０に流入した点Ｃ１の状態の熱媒体よりも温度が低いので、点Ｅの状態の熱媒体は、熱を吸収してエンタルピｈが増大し、点Ａの状態に戻り１回のサイクルが完了する。内部熱交換器１０において点Ｃ１の状態の熱媒体が失ったエンタルピｈは、内部熱交換器１０において点Ｅの状態の熱媒体が得たエンタルピｈとほぼ等しいので、点Ｃ１−Ｃ間の長さと点Ｅ−Ａ間の長さは、ほぼ等しくなる。

次に、第２電子膨張弁１２を絞り、第２電子膨張弁１２で減圧を行った場合の作用を説明する。第２電子膨張弁１２を絞った場合には、点Ａ１の状態の熱媒体が圧縮機２に吸入され、圧縮されて点Ｂ２の状態になる。四方弁４を通過して車室外熱交換器１４に入った熱媒体は、外気に熱を奪われて点Ｃ１の状態になる。点Ｃ１の状態の熱媒体は、第２電子膨張弁１２によって減圧されて点Ｃ２の状態になる。点Ｃ２の位置は第２電子膨張弁１２を絞るほど下に下がる、即ち、圧力Ｐが低下する。点Ｃ２の状態の熱媒体は内部熱交換器１０に入り、点Ｅの状態の熱媒体と熱交換し、点Ｃ３の状態になる。点Ｃ２における熱媒体の温度は、減圧により点Ｃ１における温度よりも低下しているので、点Ｅの状態の熱媒体との温度差が小さくなる。このため、内部熱交換器１０における熱交換量は、第２電子膨張弁１２を開放した場合よりも減少する。従って、点Ｃ２−Ｃ３間のエンタルピｈの差は、点Ｃ１−Ｃ間のエンタルピｈの差よりも小さくなる。このため、第２電子膨張弁１２を絞って減圧量を増大させるほど内部熱交換器１０における熱交換量が減少する。

点Ｃ３の状態の熱媒体は第１電子膨張弁８によって更に減圧され、点Ｄ２の状態になる。なお、点Ｃ３の状態の熱媒体を減圧して点Ｄ２の状態とするためには、第２電子膨張弁１２を開放した場合よりも第１電子膨張弁８を開き、減圧量を小さくする必要がある。点Ｄ２の状態の熱媒体は、車室内熱交換器６に入って熱を吸収し、点Ｅの状態になる。車室内熱交換器６によって熱交換された熱媒体は、気液分離機１６を経て内部熱交換器１０に入って熱交換し、点Ａ１の状態に戻って１サイクル終了する。ここで、点Ｅ−Ａ１間のエンタルピｈの差は、点Ｃ２−Ｃ３間のエンタルピｈの差とほぼ等しくなるので、点Ａ１におけるエンタルピｈは、点Ａにおけるエンタルピｈよりも低くなる。

次に、コントローラ２６による第１電子膨張弁８、第２電子膨張弁１２の制御を説明する。上述のように、第２電子膨張弁１２を調節することによって内部熱交換器１０における熱交換量（点Ｃ２−Ｃ３間のエンタルピｈの差）、車室内熱交換器６における吸熱量（点Ｄ２−Ｅ間のエンタルピｈの差）を変化させることができるので、第１電子膨張弁８、第２電子膨張弁１２を制御することによって、冷房能力や成績係数（ＣＯＰ）を変化させることができる。

図４に示すように、空気調和装置の冷房運転時の成績係数は、外気温度が約３０゜Ｃよりも低い場合には内部熱交換器１０による熱交換を行わない方が高く、外気温度が約３０゜Ｃよりも高い場合には内部熱交換器１０による熱交換を行った方が高くなる。また、図５に示すように、空気調和装置の冷房運転時の成績係数は、圧縮機２の吐出圧力が約８ＭＰａよりも低い場合には内部熱交換器１０による熱交換を行わない方が高く、吐出圧力が約８ＭＰａよりも高い場合には内部熱交換器１０による熱交換を行なった方が高くなる。コントローラ２６は、外気温センサ２２によって測定された外気温及び圧力センサ１８によって測定された吐出圧力に基づいて、成績係数が最大となるように第１電子膨張弁８、第２電子膨張弁１２を制御する。

また、図６に示すように、空気調和装置の冷房能力は、外気温度が約３８゜Ｃよりも低い場合には、内部熱交換器１０による熱交換を行わない方が高く、外気温度が約３８゜Ｃよりも高い場合には、内部熱交換器１０による熱交換を行った方が高くなる。コントローラ２６は、車室内の温度が設定温度まで下がらない場合等、冷房能力が不足している場合には、冷房能力を増大させるために、外気温センサ２２によって測定された外気温に基づいて、第１電子膨張弁８、第２電子膨張弁１２を制御する。また、逆に冷房能力が過大である場合には、コントローラ２６は、第２電子膨張弁１２の減圧量を減少させて、冷房能力を減少させる。

また、コントローラ２６は、吐出温度センサ２０によって測定された圧縮機２の吐出口における熱媒体の温度が所定温度を超えた場合には、圧縮機２を保護するために、第２電子膨張弁１２の減圧量を増大させて圧縮機２の吸入過熱度を低下させる。本実施形態においては、圧縮機２の吐出温度が１５０゜Ｃを超えたときに圧縮機２の吸入過熱度を低下させている。好ましくは、吐出温度が１３０゜Ｃ乃至１７０゜Ｃとなったときに吸入過熱度を低下させる。さらに、コントローラ２６は、圧縮機２への液バックを防止するために、吸入温度センサ２４によって測定された圧縮機２に吸入される熱媒体の温度に基づいて、圧縮機２の吸入過熱度が所定の温度範囲になるように、第２電子膨張弁１２の減圧量を調整する。本実施形態においては、吸入過熱度が２乃至７゜Ｃになるように第２電子膨張弁１２を調整している。
また、コントローラ２６は、車室外熱交換器温度センサ２３によって測定された熱媒体の温度に基づいて、成績係数が最大となるように第１電子膨張弁８、第２電子膨張弁１２を制御する。

次に、車両用空気調和装置１が暖房運転を行う場合の作用を説明する。暖房運転を行う場合には、四方弁４を、流出入口４ａと４ｂ、４ｃと４ｄが夫々連通するように切り換える。初めに、第１電子膨張弁８を開放し、第１電子膨張弁８で減圧を行わない場合の作用を説明する。車両用空気調和装置１を作動させると圧縮機２が回転し、図２の点Ａの状態の熱媒体が圧縮機２に吸入される。圧縮機２によって吸入された熱媒体の温度は吸入温度センサ２４によって測定され、コントローラ２６に送られる。圧縮機２によって圧縮された熱媒体は、圧力Ｐ、エンタルピｈが上昇し、超臨界状態である点Ｂの状態になる。圧縮機２から吐出された熱媒体の温度及び圧力は、吐出温度センサ２０及び圧力センサ１８によって夫々測定され、コントローラ２６に送られる。圧縮機２によって圧縮された熱媒体は、流出入口４ａから四方弁４に流入し、流出入口４ｂから流出する。四方弁４を通過した熱媒体は、車室内熱交換器６に流入し車室内の空気に熱を放出することによってエンタルピｈが減少し、点Ｃ１の状態になる。これにより、車室内の空気が暖められる。このとき、熱媒体は超臨界状態にあるため熱媒体の相変化はなく、熱媒体が熱を放出するにつれて熱媒体の温度は低下する。

車室内熱交換器６によって熱交換された熱媒体は第１電子膨張弁８に流入する。第１電子膨張弁８は開放されているので、第１電子膨張弁８を通過した熱媒体の圧力は変化せず、点Ｃ１の状態の熱媒体が内部熱交換器１０にそのまま流入する。内部熱交換器１０の他方の側を流れる熱媒体は点Ｅの状態にあり、点Ｃ１の状態の熱媒体よりも温度が低いので、内部熱交換器１０に流入した熱媒体は、熱を奪われエンタルピｈが減少して点Ｃの状態になる。内部熱交換器１０によって熱交換された熱媒体は、第２電子膨張弁１２を通過することによって減圧され気液２相の点Ｄの状態になり、温度が低下する。第２電子膨張弁１２を通過して温度が低下した熱媒体は、車室外熱交換器１４に入り、外気から熱を吸収する。これにより、車室外熱交換器１４内を流れる熱媒体は気化しながら、エンタルピｈが増大して点Ｅの気相状態となる。点Ｅの気相状態となった熱媒体は、流出入口４ｄから四方弁４に流入し、流出入口４ｃから流出する。四方弁４を通過した熱媒体は、気液分離機１６に入り、液相の成分が除去される。気液分離機１６で液相の成分が除去された熱媒体は、内部熱交換器１０に流入する。前述のように、気液分離機１６から内部熱交換器１０に流入した点Ｅの状態の熱媒体は、第１電子膨張弁８から内部熱交換器１０に流入した点Ｃ１の状態の熱媒体よりも温度が低いので、点Ｅの状態の熱媒体は、熱を吸収してエンタルピｈが増大し、点Ａの状態に戻り１回のサイクルが完了する。なお、点Ｃ１−Ｃ間の長さと点Ｅ−Ａ間の長さは、ほぼ等しくなる。

次に、第１電子膨張弁８を絞り、第１電子膨張弁８で減圧を行った場合の作用を説明する。第１電子膨張弁８を絞った場合には、点Ａ１の状態の熱媒体が圧縮機２に吸入され、圧縮されて点Ｂ２の状態になる。四方弁４を通過して車室内熱交換器６に入った熱媒体は、車室内の空気に熱を放出して点Ｃ１の状態になる。点Ｃ１の状態の熱媒体は、第１電子膨張弁８によって減圧されて点Ｃ２の状態になる。点Ｃ２の位置は第１電子膨張弁８を絞るほど下に下がる。点Ｃ２の状態の熱媒体は内部熱交換器１０に入り、点Ｅの状態の熱媒体と熱交換し、点Ｃ３の状態になる。内部熱交換器１０における熱交換量は、第２電子膨張弁１２を絞って減圧量を増大させるほど減少する。

点Ｃ３の状態の熱媒体は第２電子膨張弁１２によって更に減圧され、点Ｄ２の状態になる。なお、点Ｃ３の状態の熱媒体を減圧して点Ｄ２の状態とするためには、第１電子膨張弁８を開放した場合よりも第２電子膨張弁１２を開き、減圧量を小さくする必要がある。点Ｄ２の状態の熱媒体は、車室外熱交換器１４に入って熱を吸収し、点Ｅの状態になる。車室外熱交換器１４によって熱交換された熱媒体は、気液分離機１６を経て内部熱交換器１０に入って熱交換し、点Ａ１の状態に戻って１サイクル終了する。ここで、点Ｅ−Ａ１間のエンタルピｈの差は、点Ｃ２−Ｃ３間のエンタルピｈの差とほぼ等しくなるので、点Ａ１におけるエンタルピｈは、点Ａにおけるエンタルピｈよりも低くなる。

次に、コントローラ２６による第１電子膨張弁８、第２電子膨張弁１２の制御を説明する。上述のように、第１電子膨張弁８を調節することによって内部熱交換器１０における熱交換量を変化させることができるので、暖房時においても、第１電子膨張弁８、第２電子膨張弁１２を制御することによって、暖房能力や成績係数（ＣＯＰ）を変化させることができる。

図７に示すように、空気調和装置の暖房能力は、外気温度が約１０゜Ｃよりも低い場合には、内部熱交換器１０による熱交換を行わない方が高くなる。また、コントローラ２６は、車室内の温度が設定温度まで上がらない場合等、暖房能力が不足している場合には、第１電子膨張弁８の減圧量を増大させることによって内部熱交換器１０による熱交換量を減じ、第２電子膨張弁１２を調節することによって圧縮機２の吐出圧力を高くすることによって暖房能力を増大させる。

また、コントローラ２６は、吐出温度センサ２０によって測定された圧縮機２の吐出口における熱媒体の温度が所定温度を超えた場合には、圧縮機２を保護するために、第１電子膨張弁８の減圧量を増大させて圧縮機２の吐出温度を低下させる。さらに、コントローラ２６は、圧縮機２への液バックを防止するために、吸入温度センサ２４によって測定された圧縮機２に吸入される熱媒体の温度に基づいて、圧縮機２の吸入過熱度が所定の温度範囲になるように、第１電子膨張弁８の減圧量を調整する。本実施形態においては、吸入過熱度が２乃至７゜Ｃになるように第１電子膨張弁８を調整している。
また、コントローラ２６は、車室内熱交換器温度センサ２１によって測定された熱媒体の温度に基づいて、成績係数が最大となるように第１電子膨張弁８、第２電子膨張弁１２を制御する。

本発明の第１実施形態の車両用空気調和装置によれば、バイパス回路を使用することなく内部熱交換器の熱交換量を調整することができる。また、本実施形態の車両用空気調和装置によれば、第１電子膨張弁及び第２電子膨張弁を調整することにより、冷房及び暖房の成績係数を向上させることができる。
また、本実施形態の車両用空気調和装置によれば、暖房運転時に暖房能力が不足している場合に、第１電子膨張弁の減圧量を増大させて内部熱交換器の熱交換量を減じると共に、圧縮機の吐出圧力を高くすることによって暖房能力を増大させることができる。

さらに、本実施形態の車両用空気調和装置によれば、第１電子膨張弁又は第２電子膨張弁の減圧量を制御することにより、圧縮機の吐出温度が異常に上昇するのを防止することができる。また、本実施形態の車両用空気調和装置によれば、第１電子膨張弁又は第２電子膨張弁を調整することにより圧縮機の吸入過熱度を所定範囲に制御することができる。これにより、車両用空気調和装置の冷暖房能力を向上させると共に、圧縮機への液バックを防止して車両用空気調和装置の信頼性を向上させることができる。

さらに、本実施形態の車両用空気調和装置によれば、冷房運転時に冷房能力が過大であるときに、第２電子膨張弁の減圧量を減じることにより、冷房能力を減少させることができる。これにより、本実施形態のように、圧縮機の回転数がエンジン回転数と連動する開放圧縮機を使用している場合には、冷房能力を調整するために圧縮機とエンジンを連動させるクラッチをＯＮ／ＯＦＦする回数を減らすことができる。また、本発明を、圧縮機の回転数を任意に変更することができるモータ駆動式の圧縮機を使用した車両用空気調和装置に適用した場合には、モータをＯＮ／ＯＦＦする回数を減らすことができると共に、圧縮機の効率が悪い低回転数で圧縮機を使用することを回避することができる。或いは、本発明を、容量制御圧縮機を使用した車両用空気調和装置に適用した場合には、圧縮機の効率が悪い高容量制御状態で圧縮機を作動させる時間を減少させることができる。

また、上述した本発明の第１実施形態の車両用空気調和装置では、減圧手段として電子膨張弁を使用しているが、変形例として、電子膨張弁の代りに２段切換式の絞り弁や、バイパス通路付きの電磁弁を使用することができる。
図８は、２段切換式の絞り弁の構造の一例を示す概略図である。図８に示すように、２段切換式の絞り弁４０は、流出入管路４４、４６が連結された筐体４２と、筐体４２の内部に上下動可能に配置された円筒状の主弁体４８と、主弁体４８の内部に入れ子状に配置された隔壁５０と、隔壁５０に形成されたニードル弁座５０ａに挿入されるニードル５２と、を有する。また、主弁体４８は、バネ（図示せず）によって下方に付勢されている。図８（ａ）は２段切換式の絞り弁４０が開いた状態を示し、（ｂ）は弁４０が絞られた状態を示している。図８（ａ）に示すように、ニードル５２がニードル弁座５０ａから離れた状態では、流出入管路４４から流入した熱媒体は、主弁体４８を上方に押し上げ、主弁体４８と筐体４２の内部に形成された主弁座４２ａとの間を通って流出入管路４６から流出する。これと共に、熱媒体は、主弁体４８に設けられた穴４８ａを通って、主弁体４８の中に入る。穴４８ａを通って主弁体４８の中に入った熱媒体は、主弁体４８と隔壁５０の間の空間を通って、ニードル弁座５０ａに入り、筐体４２の中に設けられた通路４２ｂを通って流出入管路４６から流出する。次に、ニードル５２が押し下げられると、図８（ｂ）に示すように、ニードル５２とニードル弁座５０ａが接近するので、主弁体４８と隔壁５０の間の空間の圧力が高くなり、バネ（図示せず）による付勢に打ち勝って主弁体４８が押し下げられる。これにより、主弁座４２ａが主弁体４８によって閉鎖される。このため、流出入管路４４から流入した熱媒体は、穴４８ａ、ニードル５２とニードル弁座５０ａの間の隙間、通路４２ｂを通って流出入管路４６から流出するようになる。このような作動をするため、２段切換式の絞り弁の開度は、ニードル５２の移動に対して階段状に変化する。

次に、図９を参照して、バイパス通路付きの電磁弁を説明する。図９は、バイパス通路付きの電磁弁の構造の一例を示す概略図である。図９に示すように、バイパス通路付きの電磁弁６０は、流出入管路が接続される本体６２と、本体６２内に形成されたバイパス通路６２ｂを開閉するプランジャ６４と、プランジャ６４を移動させるためのコイル６６と、を有する。本体６２に接続された流出入管路は、本体内に形成された固定絞り６２ａ及びバイパス通路６２ｂによって連通されている。プランジャ６４にはバネ６４ａが取付けられ、バイパス通路６２ｂを塞ぐように、プランジャ６４を下方に付勢している。この状態では、流出入管路から流入した熱媒体は、固定絞り６２ａを通って流出する。コイル６６に通電されると、プランジャ６４が、バネ６４ａによる付勢に打ち勝って上方に移動される。プランジャ６４が上方に移動し、バイパス通路６２ｂが開くと、流出入管路から流入した熱媒体は、主にバイパス通路６２ｂを通って流出する。

次に、図１０を参照して、本発明の第２実施形態の車両用空気調和装置を説明する。本発明の第２実施形態の車両用空気調和装置は、暖房時にエンジンを冷却するためのクーラントの熱を車室内に導入する点が、第１実施形態とは異なる。従って、ここでは、第１実施形態と同様の構成要素には同一の参照番号を付し、第１実施形態と異なる点のみを説明する。
図１０に示すように、本発明の第２実施形態の車両用空気調和装置７０は、圧縮機２と、四方弁４と、車室内熱交換器６と、第１減圧手段である第１電子膨張弁８と、を有する。さらに、車両用空気調和装置７０は、内部熱交換器１０と、第２減圧手段である第２電子膨張弁１２と、車室外熱交換器１４と、気液分離機１６と、を有する。また、車両用空気調和装置７０は、その作動を制御するために、圧力センサと、吐出温度センサ２０と、外気温センサ２２と、吸入温度センサ２４と、コントローラ２６と（以上、図示せず）、を有する。

さらに、本実施形態の車両用空気調和装置７０は、エンジンＥＧを冷却するためのクーラントと熱媒体の間で熱交換する第２内部熱交換器７２と、クーラントの熱を車室内に放出する第２車室内熱交換器７４と、ブロワーＦからの気流を第２車室内熱交換器７４に選択的に流すダンパー７６と、クーラントの熱を外気に放出する第２車室外熱交換器７８と、温度に応じてクーラントの流れを切り換えるサーモスタット８０と、を有する。

第２内部熱交換器７２は、エンジンＥＧから流出したクーラントと、圧縮機２−四方弁４間を流れる熱媒体の間で熱交換するように配置されている。第２車室内熱交換器７４は、車室内の車室内熱交換器６の下流に配置され、車室内熱交換器６を通過したブロワーＦからの気流に熱を付与するように配置されている。ダンパー７６は、車室内熱交換器６と第２車室内熱交換器７４の間に開閉可能に配置されている。ダンパー７６を閉じた場合には、車室内熱交換器６を通過したブロワーＦからの気流は、第２車室内熱交換器７４を通過せずに車室内に入るので、第２車室内熱交換器７４での熱交換は殆ど行われない。また、ダンパー７６を開くと、車室内熱交換器６を通過した気流は、第２車室内熱交換器７４を通過して車室内に入るので、第２車室内熱交換器７４の中を流れるクーラントの熱が、車室内の空気に付与される。第２車室外熱交換器７８は、車室外に配置され、エンジンＥＧから流出したクーラントの熱を外気に放出する。サーモスタット８０は、エンジンＥＧから流出したクーラントの温度に応じてクーラントの流れを切り換えるように構成されている。クーラントの温度が所定温度以上になると、サーモスタット８０は、クーラントを第２車室外熱交換器７８にも流入させる。

次に、本発明の第２実施形態の車両用空気調和装置７０の作用を説明する。なお、車室内熱交換器６に熱媒体を流すことによって行う冷暖房については、第１実施形態と同様であるため説明を省略する。エンジンＥＧが始動されると、クーラントが、エンジンＥＧを冷却するために循環される。エンジンＥＧ始動時においてはクーラントの温度が低いために、サーモスタット８０は、第２内部熱交換器７２のみにクーラントを流すので、第２車室外熱交換器７８にはクーラントは流れない。サーモスタット８０から第２内部熱交換器７２に流入したクーラントは、圧縮機２から第２内部熱交換器７２に流入した熱媒体との間で熱交換を行う。クーラントは、圧縮機２から吐出した熱媒体よりも温度が低いので、クーラントは第２内部熱交換器７２において加熱される。第２内部熱交換器７２によって熱交換されたクーラントは、第２車室内熱交換器７４に流入する。ダンパー７６が開いている場合には、車室内熱交換器６を通過したブロワーＦからの気流は、第２車室内熱交換器７４を通るので、第２車室内熱交換器７４の中を流れるクーラントの熱が車室内の空気に付与される。第２車室内熱交換器７４を通過して温度の下がったクーラントは、エンジンＥＧに戻る。

エンジンＥＧの始動から時間が経過し、クーラントの温度が所定温度以上になると、サーモスタット８０はクーラントの流れを切り換え、エンジンＥＧの加熱を防止するために、第２車室外熱交換器７８にもクーラントを流す。第２車室外熱交換器７８を通過して温度が下がったクーラントはエンジンＥＧに戻る。
また、冷房時や、第２車室内熱交換器７４による暖房を必要としない場合には、ダンパー７６を閉じて、車室内熱交換器６を通過した気流が第２車室内熱交換器７４を通らずに車室内に入るようにし、第２車室内熱交換器７４で熱交換が殆ど行われないようにする。

さらに、車室内熱交換器６によって冷房を行い、冷却された空気を第２車室内熱交換器７４で再加熱することによって、車室内を除湿することができる。
本発明の第２実施形態の車両用空気調和装置によれば、車室内熱交換器６による暖房に加え、第２車室内熱交換器７４によって暖房することができるので、暖房能力を増大させることができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、上述した実施形態に変更を加えることができる。特に、上述した実施形態では、本発明を冷暖房切換式の空調装置に適用しているが、冷房専用又は暖房専用の空調装置に本発明を適用することもできる。その場合には、四方弁を省略した冷房用又は暖房用の回路を構成すれば良い。

本発明の第１実施形態の車両用空気調和装置を示す全体構成図である。 本発明の第１実施形態の車両用空気調和装置の作用を示すＰ−ｈ線図である。 電子膨張弁の一例を示す断面図である。 外気温度と、空気調和装置の冷房運転時の成績係数の関係を示すグラフである。 圧縮機の吐出圧力と、空気調和装置の冷房運転時の成績係数の関係を示すグラフである。 外気温度と、空気調和装置の冷房能力の関係を示すグラフである。 外気温度と、空気調和装置の暖房能力の関係を示すグラフである。 ２段切換式の絞り弁の構造の一例を示す断面図である。 バイパス通路付きの電磁弁の構造の一例を示す断面図である。 本発明の第２実施形態の車両用空気調和装置を示す全体構成図である。 従来の内部熱交換器を有する冷房用の車両用空気調和装置を示す全体構成図である。 従来の内部熱交換器を有する冷房用の車両用空気調和装置のＰ−ｈ線図である。

符号の説明

１ 本発明の第１実施形態の車両用空気調和装置
２ 圧縮機
４ 四方弁
６ 車室内熱交換器
８ 第１電子膨張弁
１０ 内部熱交換器
１２ 第２電子膨張弁
１４ 車室外熱交換器
１６ 気液分離機
１８ 圧力センサ
２０ 吐出温度センサ
２１ 車室内熱交換器温度センサ
２２ 外気温センサ
２３ 車室外熱交換器温度センサ
２４ 吸入温度センサ
２６ コントローラ
３０ 弁座部
３２ ニードルアセンブリ
３４ 磁石アセンブリ
３６ ハウジング
３８ コイル
４０ ２段切換式の絞り弁
４２ 筐体
４４ 流出入管路
４６ 流出入管路
４８ 主弁体
５０ 隔壁
５２ ニードル
６０ 電磁弁
６２ 本体
６４ プランジャ
６６ コイル
７０ 本発明の第２実施形態の車両用空気調和装置
７２ 第２内部熱交換器
７４ 第２車室内熱交換器
７６ ダンパー
７８ 第２車室外熱交換器
８０ サーモスタット

Claims (18)

1. 車室内を暖房する車両用空気調和装置であって、
   熱媒体を圧縮する圧縮機と、
   この圧縮機によって圧縮された熱媒体の熱を上記車室内に放出する、車室内と連通するように配置された車室内熱交換器と、
   この車室内熱交換器により熱交換された熱媒体の圧力を減圧する第１減圧手段と、
   この第１減圧手段により減圧された熱媒体の圧力をさらに減圧する第２減圧手段と、
   この第２減圧手段により減圧された熱媒体に上記車室外の熱を吸収させる、車室外に配置された車室外熱交換器と、
   この車室外熱交換器により熱交換された熱媒体を気相と液相に分離して気相の熱媒体を上記圧縮機に流出させる気液分離器と、
   上記第１減圧手段と上記第２減圧手段の間を流れる熱媒体の熱を、上記気液分離器と上記圧縮機の間を流れる熱媒体へ移動させる内部熱交換器と、を有し、
   上記第１減圧手段による減圧量を調節し、上記内部熱交換器における熱交換量を調整することを特徴とする車両用空気調和装置。
2. 更に、上記第１減圧手段及び／又は上記第２減圧手段の減圧量を制御する減圧量制御手段を有する請求項１記載の車両用空気調和装置。
3. 車室内を冷房する車両用空気調和装置であって、
   熱媒体を圧縮する圧縮機と、
   この圧縮機によって圧縮された熱媒体の熱を外気に放出する、車室外に配置された車室外熱交換器と、
   この車室外熱交換器によって熱交換された熱媒体の圧力を減圧する第２減圧手段と、
   この第２減圧手段によって減圧された熱媒体の圧力を減圧する第１減圧手段と、
   上記車室内の熱を、上記第１減圧手段によって減圧された熱媒体に吸収させる、車室内と連通するように配置された車室内熱交換器と、
   この車室内熱交換器によって熱交換された熱媒体を気相と液相に分離して気相の熱媒体を上記圧縮機に流出させる気液分離器と、
   上記第２減圧手段と上記第１減圧手段の間を流れる熱媒体の熱を、上記気液分離器と上記圧縮機の間を流れる熱媒体へ移動させる内部熱交換器と、を有し、
   上記第２減圧手段による減圧量を調節することによって、上記内部熱交換器における熱交換量を調整することを特徴とする車両用空気調和装置。
4. 更に、上記第１減圧手段及び／又は上記第２減圧手段の減圧量を制御する減圧量制御手段を有する請求項３記載の車両用空気調和装置。
5. 上記減圧量制御手段は、成績係数を最大にするように上記第１減圧手段及び上記第２減圧手段を制御する請求項２又は４記載の車両用空気調和装置。
6. 更に、外気温を測定する外気温センサを有し、上記減圧量制御手段は、上記外気温センサによって測定された外気温に基づいて成績係数を最大にするように上記第１減圧手段及び上記第２減圧手段を制御する請求項５記載の車両用空気調和装置。
7. 更に、上記車室外熱交換器から流出する熱媒体の温度を測定する車室外熱交換器温度センサを有し、上記減圧量制御手段は、冷房運転時において、上記車室外熱交換器温度センサによって測定された上記車室外熱交換器から流出する熱媒体の温度に基づいて成績係数を最大にするように上記第１減圧手段及び上記第２減圧手段を制御する請求項５記載の車両用空気調和装置。
8. 更に、上記車室内熱交換器から流出する熱媒体の温度を測定する車室内熱交換器温度センサを有し、上記減圧量制御手段は、暖房運転時において、上記車室内熱交換器温度センサによって測定された上記車室内熱交換器から流出する熱媒体の温度に基づいて成績係数を最大にするように上記第１減圧手段及び上記第２減圧手段を制御する請求項５記載の車両用空気調和装置。
9. 更に、上記圧縮機の吐出圧力を測定する圧力センサを有し、上記減圧量制御手段は、上記圧力センサによって測定された熱媒体の圧力に基づいて成績係数を最大にするように上記第１減圧手段及び上記第２減圧手段を制御する請求項５記載の車両用空気調和装置。
10. 更に、上記圧縮機の吐出温度を測定する吐出温度センサを有し、上記圧縮機の吐出温度が所定温度以上になったとき、上記減圧量制御手段は上記第１減圧手段の減圧量を増大させて、上記内部熱交換器における熱交換量を減じ、上記圧縮機の吐出温度を低下させる請求項２記載の車両用空気調和装置。
11. 更に、上記圧縮機の吐出温度を測定する吐出温度センサを有し、上記圧縮機の吐出温度が所定温度以上になったとき、上記減圧量制御手段は上記第２減圧手段の減圧量を増大させて、上記内部熱交換器における熱交換量を減じ、上記圧縮機の吐出温度を低下させる請求項４記載の車両用空気調和装置。
12. 上記減圧量制御手段は、上記圧縮機の吸入口における熱媒体の過熱度が所定範囲の温度になるように、上記第１減圧手段を制御する請求項２記載の車両用空気調和装置。
13. 上記減圧量制御手段は、上記圧縮機の吸入口における熱媒体の過熱度が所定範囲の温度になるように、上記第２減圧手段を制御する請求項４記載の車両用空気調和装置。
14. 上記減圧量制御手段は、暖房能力が不足しているとき、上記第１減圧手段の減圧量を増大させて上記内部熱交換器における熱交換量を減少させ、上記第２減圧手段を調整して上記圧縮機の吐出圧力を増大させることによって暖房能力を増大させる請求項２記載の車両用空気調和装置。
15. 上記減圧量制御手段は、冷房能力が過大であるとき、上記第２減圧手段の減圧量を減少させて上記内部熱交換器における熱交換量を減少させて冷房能力を減少させる請求項４記載の車両用空気調和装置。
16. 上記第１減圧手段又は上記第２減圧手段が、２段切換の絞り機構である請求項１乃至１５の何れか１項に記載の車両用空気調和装置。
17. 上記第１減圧手段又は上記第２減圧手段が、バイパス通路付き電磁弁である請求項１乃至１５の何れか１項に記載の車両用空気調和装置。
18. 上記第１減圧手段又は上記第２減圧手段が、電子膨張弁である請求項１乃至１５の何れか１項に記載の車両用空気調和装置。

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