JP2010125913A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空調ケース内の冷却用熱交換器を吸熱器として用いたヒートポンプにより原動機の冷却水を加熱する場合に、冷却用熱交換器通過後の冷風が車室内に供給されて室内の快適性が損なわれるのを回避する。
【解決手段】ヒートポンプ運転時では、通常空調時に使用される冷却用熱交換器１４を吸熱器として使用し、水−冷媒熱交換器を放熱器として使用することで、水−冷媒熱交換器で原動機の冷却水を加熱する。このとき、空調ユニット２０では、外気導入口２５とデフロスタ開口部２８とを開き、エアミックスドア２３を通常空調時の最大冷房位置として、送風機２２を逆回転させることで、通常空調時とは逆方向の空気流れを作り出す。これにより、デフロスタ開口部２８から空調ケース２１内に吸い込まれた車室内空気の全てが、冷却用熱交換器１４のみを通過して冷却された後、外気導入口２５から車外へ排出される。
【選択図】図３

Description

本発明は、原動機の冷却水をヒートポンプにより加熱する車両用空調装置に関するものである。

このような車両用空調装置として特許文献１に記載のものがある。これは、空調ケース内に収容される冷却用熱交換器と、車室外に配置される室外熱交換器と、原動機の冷却水と冷媒とを熱交換させる水−冷媒熱交換器と、冷媒流れ方向を変更させるための四方弁とを備え、この四方弁によって冷媒流れ方向を変更させることで、車室内に向かって流れる空気を冷却用熱交換器で冷却する冷却運転（冷房運転）と、原動機の冷却水を水−冷媒熱交換器で加熱するヒートポンプ運転とを切り替えている。

具体的には、冷却運転時では、室外熱交換器で冷媒を放熱させ、冷却用熱交換器で冷媒を吸熱させる冷媒流れとしており、ヒートポンプ運転時では、四方弁によって冷媒流れ方向を冷却運転時とは逆の方向に変更して、室外熱交換器で冷媒を吸熱させ、水−冷媒熱交換器で冷媒を放熱させる冷媒流れとしている。

ところで、室内に異臭を吹き出すことを防止した車両用空調装置が特許文献２に開示されている。これは、送風機および圧縮機の停止条件のときに、送風機を逆回転させることにより、吹出口から吸入した車室内空気をヒータコアで加熱し、加熱した空気を冷却用熱交換器としての蒸発器に送風し、蒸発器を通過した後の空気を外気吸込口から放出することで、蒸発器に付着した凝縮水から異臭が発生する前に、蒸発器を乾かすものである。
特開２００５−３０６３００号公報 特開２００２−６７６６８号公報

特許文献１に記載の車両用空調装置によれば、原動機の運転開始直後のように、原動機の温度が低い場合に、ヒートポンプ運転によって原動機の冷却水を早く暖めて、早期に原動機の温度をエネルギー効率が良い温度とすることが可能である。

しかし、この車両用空調装置では、ヒートポンプ運転時に、冷却運転時と異なり、冷却用熱交換器を吸熱器として使用せず、室外熱交換器を吸熱器として使用するために、冷媒流れ方向を冷却運転時とは逆の方向に変更するための四方弁が必要となり、冷媒回路の構成が複雑化するという問題がある。

この問題を回避する方法としては、ヒートポンプ運転時においても冷却運転時と同様に、冷却用熱交換器を吸熱器として使うことが考えられる。これによれば、ヒートポンプ運転時の冷媒流れ方向を冷却運転時と同じ方向にできるので、四方弁を用いる必要が無くなり、特許文献１と比較して、冷媒回路の構成の複雑化を抑制できる。

しかし、ヒートポンプ運転時に冷却用熱交換器を吸熱器として使う場合、別の問題が生じる。すなわち、この場合、送風機を作動させて冷却用熱交換器通過後の空気を車室内に供給すると、冷却用熱交換器通過後の空気は外気温以下の低い温度であるため、車室内の快適性が損なわれてしまう。

そこで、ヒートポンプ運転時に冷却用熱交換器を吸熱器として使う場合では、ヒートポンプ運転時に、特許文献２のように、送風機の送風方向を反転させ、冷却用熱交換器通過後の空気を外気吸込口から放出することが考えられる。

しかし、特許文献２のように、空気が冷却用熱交換器を通過する前に、ヒータコアを通過する構成では、空気がヒータコアを通過することで、水−冷媒熱交換器で加熱した冷却水の熱がヒータコアで奪われてしまうとともに、通風抵抗が増えて冷却用熱交換器の通過風量が減り、冷却用熱交換器の吸熱量が減ってしまう。このため、原動機の冷却水を早く暖めて、早期に原動機の温度をエネルギー効率が良い温度とするという目的を達成できない。

本発明は上記点に鑑みて、原動機を早期に暖めるために、空調ケース内の冷却用熱交換器を吸熱器として用いたヒートポンプにより原動機の冷却水を加熱する構成であって、車室内の快適性を損なわない車両用空調装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、送風機（２２）によって車室内に向かって流れる空気を冷却用熱交換器（１４）で冷却する冷却運転時では、室外熱交換器（１２）で圧縮機（１１）吐出後の冷媒を放熱させ、冷却用熱交換器（１４）で冷媒を吸熱させ、原動機（３）を暖めるために原動機（３）の冷却水を水−冷媒熱交換器（１５）で加熱するヒートポンプ運転時では、水−冷媒熱交換器（１５）で圧縮機（１１）吐出後の冷媒を放熱させ、冷却用熱交換器（１４）で吸熱させる車両用空調装置であって、
送風機（２２）は、送風方向を車室内に向かう方向とその逆の方向との間で変更可能なものであり、ヒートポンプ運転時では、送風機（２２）の送風方向を冷却運転時の送風方向とは逆の方向として送風機（２２）を作動させることにより、車室内連通口（２８、２９、３０、４０）から車室内空気を吸い込み、吸い込んだ空気の全てを冷却用熱交換器（１４）と加熱用熱交換器（１９）とのうち冷却用熱交換器（１４）のみ通過させ、冷却用熱交換器（１４）を通過した空気を外気導入口（２５）から車室外に放出するようになっていることを特徴としている。

このように、本発明では、ヒートポンプ運転時に、冷却用熱交換器（１４）を吸熱器として使用し、水−冷媒熱交換器（１５）を放熱器として使用することで、水−冷媒熱交換器（１５）で原動機（３）の冷却水を加熱する構成となっている。

そして、本発明では、このヒートポンプ運転時に、送風機（２２）の送風方向を冷却運転時と逆の方向として、冷却用熱交換器（１４）を通過した後の冷たい空気を外気導入口（２５）から車室外に放出しているので、車室内に冷たい空気が供給されることで車室内の快適性を損なうことを回避できる。

また、本発明では、車室内連通口（２８、２９、３０、４０）から吸い込んだ空気が、加熱用熱交換器（１９）を通過せず、冷却用熱交換器（１４）のみを通過するようにしているので、加熱用熱交換器（１９）を通過する場合と比較して、効率良く冷却水を加熱できる。この結果、原動機の冷却水を早く暖めることができ、早期に、原動機の温度をエネルギー効率が良い温度にすることができる。

請求項１に記載の発明においては、例えば、請求項２に記載の構成を採用できる。すなわち、ヒートポンプ運転時では、エアミックスドア（２３）の位置を冷却運転時の最大冷房位置とした状態で、複数の吹出開口部（２８、２９、３０）のいずれかから車室内空気を吸い込む構成を採用できる。

この構成では、エアミックスドア（２３）の位置を冷却運転時の最大冷房位置とすることで、加熱用熱交換器（１９）に空気を通過させずに、冷却用熱交換器（１４）のみに空気を通過させことができる。

さらに、請求項２に記載の発明では、例えば、請求項３に記載の構成を採用できる。すなわち、ヒートポンプ運転時では、デフロスタ開口部（２８）を開とし、デフロスタ開口部（２８）を除く複数の吹出開口部（２９、３０）を閉とした状態で、デフロスタ開口部（２８）から車室内空気を吸い込む構成を採用できる。

ここで、車室内の吹出口から吸い込まれる空気が乗員を通過すると、乗員が冷風感を感じてしまうが、本発明のように、乗員から最も離れた位置にあるデフロスタ吹出口と連通するデフロスタ開口部のみから吸い込むようにすることで、乗員が冷風感を感じ難くすることができる。

また、請求項１に記載の発明においては、例えば、請求項４に記載の構成を採用できる。すなわち、空調ケース（２１）は、冷却運転時に車室内に空気を吹き出すための吹出開口部（２８、２９、３０）と、車室内連通口として、冷却用熱交換器（１４）と加熱用熱交換器（１９）との間に設けられた内気吸込用開口部（４０）とを有し、冷却運転時では、内気吸込用開口部（４０）が閉じられ、ヒートポンプ運転時では、吹出開口部（２８、２９、３０）の全てが閉じた状態で、内気吸込用開口部（４０）から車室内空気を吸い込む構成を採用できる。

この構成では、空調ケースのうち冷却用熱交換器（１４）と加熱用熱交換器（１９）との間に設けられた開口部（４０）から車室内空気を吸い込むようにしているので、加熱用熱交換器（１９）を通過させずに、冷却用熱交換器（１４）に空気を通過させことができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
図１に、本発明の第１実施形態における車両用空調装置１の全体構成を示す。図１に示すように、車両用空調装置１は、蒸気圧縮式冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）を構成する冷媒回路２と、原動機としてのエンジン３を冷却する冷却水回路４とを備えている。

冷媒回路２は、圧縮機１１と、室外熱交換器１２と、第１の膨張弁１３と、蒸発器１４とが順に直列接続され、圧縮機１１と室外熱交換器１２との間に、水−冷媒熱交換器１５および第２の膨張弁１６が順に直列接続されている。さらに、冷媒回路２は、水−冷媒熱交換器１５および第２の膨張弁１６をバイパスして冷媒が流れるバイパス通路１７と、バイパス通路１７を開閉する開閉手段としての第１の電磁弁１８とを有している。

この冷媒回路２では、冷媒としてフロン系冷媒を採用しており、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成する。なお、冷凍サイクルを構成する各機能部１１〜１６は、冷媒配管等によって接続されている。

各機能部１１〜１６について説明すると、圧縮機１１は冷媒を圧縮して吐出するものであり、室外熱交換器１２は冷媒と車室外空気とを熱交換させる熱交換器であり、第１の膨張弁１３は、冷媒を減圧膨張させる第１の減圧手段である。

また、蒸発器１４は、冷媒と空気との熱交換により、液相の冷媒が吸熱して蒸発することで、空気を冷却する冷却用熱交換器（冷房用熱交換器）である。蒸発器１４は、車室内最前部の図示しない車両計器盤（インストルメントパネル）の内側に配置される空調ユニット２０の空調ケース２１の内部に収容されている。

水−冷媒熱交換器１５は、冷却水が流れる冷却水通路１５ａと、圧縮機１１から吐出された高温高圧冷媒が流れる冷媒通路１５ｂとを有し、冷却水と冷媒とを熱交換させて、冷媒から冷却水への放熱により、冷却水を加熱する熱交換器である。

第２の膨張弁１６は、冷媒を減圧膨張させる第２の減圧手段であり、後述するように、ヒートポンプ運転時に室外熱交換器１２を吸熱器として使用するために用いている。

一方、冷却水回路４は、エンジン３と、ヒータコア１９と、水−冷媒熱交換器１５とが接続されており、図示しないウォータポンプによって、エンジン３を冷却する冷却水が循環するように構成されている。

ヒータコア１９は、エンジンによって加熱された冷却水と空気とを熱交換させて、空気を加熱する加熱用熱交換器（暖房用熱交換器）である。ヒータコア１９は、空調ユニット２０の空調ケース２１の内部に収容されている。

本実施形態では、オートエアコン時に、図示しない制御装置（エアコンＥＣＵ）が第１の電磁弁１８の開閉を切り替えることで、冷凍サイクルの運転モードが、冷却運転とヒートポンプ運転との間で切り替えられるようになっている。

冷却運転は、送風機の作動によって車室内に向かって流れる空気を蒸発器１４で冷却することを目的とした運転モードであり、車室内の冷房、除湿、暖房を行う通常の空調時に実行される運転モードである。

この冷却運転時では、第１の電磁弁１８が開状態となることで、図１中の破線矢印で示すように、圧縮機１１→バイパス通路１７→室外熱交換器１２→第１の膨張弁１３→蒸発器１４→圧縮機１１の順に冷媒が循環する冷凍サイクルが構成される。

すなわち、圧縮機１１吐出後の高温高圧の冷媒は、室外熱交換器１２で車室外空気と熱交換することで放熱して凝縮し、第１の膨張弁１３で減圧膨張された後、蒸発器１４で車室内に向かって流れる空気から吸熱して蒸発する。これにより、蒸発器１４を通過する空気が冷却される。そして、蒸発器１４で吸熱した冷媒は、圧縮機１１に吸入されて圧縮される。

一方、ヒートポンプ運転は、冷却水を水−冷媒熱交換器１５で加熱することでエンジン３を早く暖めることを目的とした運転モードである。ただし、本実施形態のヒートポンプ運転は、車室内暖房を目的としたものではない。

なお、運転モードの切替は、冷却水温度を検出する図示しない水温センサからの入力結果に基づいて、制御装置が実行するようになっている。例えば、冷却水の温度が６０℃以下のとき、ヒートポンプ運転が実行される。

このヒートポンプ運転時では、第１の電磁弁１８が閉状態となることで、図１中の実線矢印で示すように、圧縮機１１→水−冷媒熱交換器１５→第２の膨張弁１６→室外熱交換器１２→第１の膨張弁１３→蒸発器１４→圧縮機１１の順に冷媒が循環する冷凍サイクルが構成される。

すなわち、圧縮機１１吐出後の高温高圧の冷媒が、水−冷媒熱交換器１５で冷却水と熱交換して放熱することで、冷却水が加熱される。そして、水−冷媒熱交換器１５を通過した冷媒は、第２の膨張弁１６で減圧膨張された後、室外熱交換器１２で車室外空気から吸熱する。さらに、室外熱交換器１２を通過した冷媒は、第１の膨張弁１３で減圧膨張された後、蒸発器１４で車室内に向かって流れる空気から吸熱して蒸発する。これにより、蒸発器１４を通過する空気が冷却される。そして、蒸発器１４で吸熱した冷媒は、圧縮機１１に吸入されて圧縮される。

このように、本実施形態では、冷却運転では、室外熱交換器１２を放熱器として使用し、蒸発器１４を吸熱器として使用しているのに対して、ヒートポンプ運転では、室外熱交換器１２および蒸発器１４を吸熱器として使用し、水−冷媒熱交換器１５を放熱器として使用している。

そして、本実施形態では、ヒートポンプ運転時に、室外熱交換器１２と蒸発器１４の２つを吸熱器として使用することで、蒸発器１４のみを吸熱器として使用する場合と比較して、冷媒の吸熱量を増大させることを図っている。

次に、空調ユニット２０について説明する。図２、３に、空調ユニット２０の断面図を示す。図２は、冷凍サイクルの運転モードが冷却運転の場合を示しており、図３は、冷凍サイクルの運転モードがヒートポンプ運転の場合を示している。なお、図２、３の上下方向が空調ユニット２０の車両搭載状態での上下方向である。

図２に示すように、空調ユニット２０は空調ケース２１を備えており、この空調ケース２１の内部には、冷却運転時の空気流れ（空調風流れ）の上流側から順に、送風機２２、蒸発器１４、エアミックスドア２３、ヒータコア１９が配置されている。

空調ケース２１は、冷却運転時に車室内に向かって空気が流れる空気通路を内部に形成するものであり、樹脂製である。空調ケース２１は、図２、３では区別していないが、送風機２２を収容する送風機ユニットケース部と、蒸発器１４およびヒータコア１９を収容する空調本体ケース部とを有している。空調本体ケース部では、蒸発器１４、エアミックスドア２３およびヒータコア１９は、例えば、車両搭載状態で、車両の前から後に向かって順に並んで配置される。

エアミックスドア２３は、冷却運転時に蒸発器１４を通過する空気量とヒータコア１９を通過する空気量とを調整するものであり、板ドアによって構成される。なお、エアミックスドア２３をスライドドア等の他のドアによって構成しても良い。

また、図２、３では区別していないが、空調ケース２１は、蒸発器１４およびヒータコア１９よりも空調風流れ上流側に内外気切替部を有しており、この内外気切替部には、車室内空気（内気）を吸い込むための内気吸込口２４と、車室外空気（外気）を吸い込むための外気吸込口２５と、これらの両吸込口２４、２５を開閉する開閉ドア２６、２７とが設けられている。

また、空調ケース２１は、蒸発器１４およびヒータコア１９よりも空調風流れ下流側に、複数の吹出開口部２８、２９、３０と、これらを選択して開閉する吹出モードドア３１、３２、３３とを有している。複数の吹出開口部２８、２９、３０は、車室内に空調風を吹き出すための開口部であり、それぞれ、車室内に設けられている各吹出口と連通している。複数の吹出開口部は、例えば、デフロスタ開口部２８、フェイス開口部２９およびフット開口部３０であり、それぞれに、吹出モードドアとして、デフロスタ用ドア３１、フェイス用ドア３２およびフット用ドア３３が設けられている。

本実施形態の送風機２２は、送風方向を正方向（内気導入口２４もしくは外気導入口２５から複数の吹出開口部２８、２９、３０に向かう方向）とその逆の方向との間で変更可能なものであり、例えば、正回転と逆回転との切替が可能な軸流ファンが用いられている。

そして、冷却運転時（空調時）では、図示しない制御装置が、図２に示すように、送風機２２を正回転で作動させることで、一般的な空調時と同様に、空調ケース２１内に車室内に向かう空気流れが作り出される。

このとき、図示しない制御装置によって、外気導入口２５の開閉ドア２７の位置と、内気導入口２４の開閉ドア２６の位置とが所望の空気導入モードに応じた位置とされ、吹出モードドア３１、３２、３３の位置が所望の吹出モードに応じた位置とされる。例えば、空気導入モードが外気導入モードでの最大暖房時では、図２中の矢印のように、外気導入口２５から導入された空気は、蒸発器１４を通過した後、ヒータコア１９を通過することで所望温度の空調風となって、デフロスタ開口部２８およびフット開口部３０から車室内に吹き出される。

一方、ヒートポンプ運転時では、図示しない制御装置が、図３に示すように、送風機２２を逆回転で作動させることで、冷却運転時とは逆の方向の空気流れが作り出される。このとき、制御装置によって、内気導入口２４の開閉ドア２６は閉の位置とされ、外気導入口２５の開閉ドア２７は開の位置とされ、エアミックスドア２３は冷却運転時の最大冷房位置とされ、デフロスタ用ドア３１は開の位置とされ、フェイス用ドア３２およびフット用ドア３３は閉の位置とされる。

これにより、図３中の矢印のように、送風機２２と蒸発器１４の両方の車両後方側に位置するデフロスタ開口部２８から空調ケース２１内に吸い込まれた車室内空気は、蒸発器１４を通過して冷却された後、外気導入口２５から車外へ排出される。このとき、吹出開口部の１つであるデフロスタ開口部２８から内気を吸入しており、フェイス用ドア３２およびフット用ドア３３は閉の位置であるため、車室内への送風は無い。

このように、本実施形態では、ヒートポンプ運転時に、送風機２２による送風方向を冷却運転時と逆の方向として、デフロスタ開口部２８から内気を吸い込み、吸い込んだ空気の全てを蒸発器１４を通過させ、蒸発器１４を通過した後の冷風を外気導入口２５から車室外に放出しているので、車室内に冷風が供給されることで車室内の快適性を損なうことを回避できる。

また、本実施形態では、このヒートポンプ運転時に、エアミックスドア２３の位置を最大冷房位置としているので、デフロスタ開口部２８から吸い込んだ空気は、ヒータコア１９を通過せず、蒸発器１４のみを通過する。

ここで、本実施形態と異なり、デフロスタ開口部２８から吸い込んだ空気がヒータコア１９を通過した後に、蒸発器１４を通過する場合では水−冷媒熱交換器１５で加熱した冷却水の熱が奪われたり、通風抵抗が増えて蒸発器１４の通過風量が減って蒸発器１４の吸熱量が減少したりしてしまう。

これに対して、本実施形態では、デフロスタ開口部２８から吸い込んだ空気はヒータコア１９を通過しないので、空気がヒータコア１９を通過する場合と比較して、効率良く冷却水を加熱できるので、温水を早く温めてエンジン効率を上げることができる。

また、車室内の吹出口から車室内空気を吸い込む場合では、乗員の周囲に風が生じることで乗員が冷風感を感じてしまうが、本実施形態では、複数の吹出開口部２８、２９、３０のうち、乗員から最も離れているデフロスタ吹出口と連通するデフロスタ開口部２８のみから吸い込むようにしているので、乗員が冷風感を感じ難くすることができる。

また、本実施形態の冷媒回路２は、圧縮機１１、水−冷媒熱交換器１５、第２の膨張弁１６、室外熱交換器１２、第１の膨張弁１３、蒸発器１４の順に直列接続される冷媒回路に対して、水−冷媒熱交換器１５、第２の膨張弁１６をバイパスするバイパス通路１７と、バイパス通路１７を開閉する第１の電磁弁１８とを設けた簡素な構成である。そして、冷却運転時とヒートポンプ運転時では、ともに、圧縮機１１→・・・→室外熱交換器１２→第１の膨張弁１３→蒸発器１４→圧縮機１１の順に冷媒が流れるようになっている。

このように、本実施形態では、ヒートポンプ運転時に蒸発器１４を吸熱器として使用することから、冷媒回路２の冷媒流れ方向を冷却運転時と同じ方向にすることができる。この結果、本実施形態によれば、特許文献１に記載の冷媒流れを反転させるための四方弁が不要となり、特許文献１に記載の冷媒回路と比較して、回路構成を簡略化できる。

（第２実施形態）
図４、５に、本実施形態における空調ユニット２０の断面図を示す。図４は、冷凍サイクルの運転モードが冷却運転の場合を示しており、図５は、冷凍サイクルの運転モードがヒートポンプ運転の場合を示している。なお、図４、５では、図２、３と同一の構成部に同一の符号を付している。

図４、５に示すように、本実施形態では、空調ケース２１に、ヒートポンプ運転時に車室内空気を吸い込むための内気吸込用開口部４０と、この内気吸込用開口部４０を開閉する開閉ドア４１とが設けられている。

この内気吸込用開口部４０は、内気導入口２４、外気導入口２５および複数の吹出開口部２８、２９、３０とは別に設けられており、蒸発器１４とヒータコア１９との間に配置されている。なお、蒸発器１４とヒータコア１９との間とは、冷却運転時の空気流れ方向での間であり、空調ユニット２０の車両搭載状態では車両前後方向での間である。

そして、冷却運転時（空調時）では、図示しない制御装置によって、図４に示すように、内気吸込用開口部４０の開閉ドア４１は閉の位置とされ、送風機２２が正回転で作動することで、空調ケース２１内に車室内に向かう空気流れが作り出される。このとき、図示しない制御装置によって、外気導入口２５の開閉ドア２７の位置と、内気導入口２４の開閉ドア２６の位置とが所望の空気導入モードに応じた位置とされ、吹出モードドア３１、３２、３３の位置が所望の吹出モードに応じた位置とされる。

例えば、空気導入モードが外気導入モードでの最大暖房時では、図４中の矢印のように、外気導入口２５から導入された空気は、蒸発器１４を通過した後、ヒータコア１９を通過することで所望温度の空調風となって、デフロスタ開口部２８およびフット開口部３０から車室内に吹き出される。

一方、ヒートポンプ運転時では、図示しない制御装置によって、図５に示すように、内気吸込用開口部４０のドア４１および外気導入口２５の開閉ドア２７は開の位置とされ、送風機２２が逆回転で作動することで、冷却運転時（空調時）とは逆方向の空気流れが作り出される。このとき、図示しない制御装置によって、内気導入口２４の開閉ドア２６は閉の位置とされ、エアミックスドア２３は冷却運転時（空調時）の最大暖房位置とされ、デフロスタ用ドア３１、フェイス用ドア３２およびフット用ドア３３は閉の位置とされる。

これにより、図５中の矢印のように、内気吸込用開口部４０から車室内空気が吸い込まれ、吸い込まれた車室内空気の全てが、蒸発器１４を通過して冷却された後、外気導入口２５から車外へ排出される。

このように、本実施形態では、ヒートポンプ運転時では、複数の吹出開口部２８、２９、３０を閉じた状態で、蒸発器１４とヒータコア１９との間に設けられた内気吸込用開口部４０から車室内空気を吸い込むようにしているので、ヒータコア１９を通過させずに、蒸発器１４のみに空気を通過させことができる。

このため、本実施形態によれば、第１実施形態のように、エアミックスドア２３の位置を最大冷房位置に設定する必要が無いので、エアミックスドア２３の位置を最大暖房位置に設定することが可能となり、このようにエアミックスドア２３の位置を最大暖房位置に設定しておくことで、ヒートポンプ運転の終了後、すぐに車室内暖房へ移行することができる。

また、本実施形態によれば、内気吸込用開口部４０から車両計器盤（インストルメントパネル）の内側の車室内空気を吸い込むようにしており、乗員が存在する空間と車両計器盤で隔てられた空間の空気を吸い込むので、乗員が存在する空間の空気をデフロスタ開口部２８から直接吸い込む第１実施形態と比較して、乗員が感じる冷風感をより抑制できる。

また、本実施形態によれば、デフロスタ開口部２８よりも蒸発器１４に近い内気吸込用開口部４０から空気を吸い込むようにすることで、第１実施形態と比較して、空調ケース２１内を流れる空気の距離を短くでき、通風抵抗を減少させることができるので、蒸発器１４の吸熱量を増加させることができ、冷却水を早く暖めることができる。

（第３実施形態）
図６に、本実施形態における車両用空調装置１の全体構成を示す。図６では、図１と同一の構成部に同一の符号を付している。

本実施形態では、図１に示される冷媒回路２に対して、第２の膨張弁１６、バイパス通路１７および第１の電磁弁１８を省略している。このため、本実施形態の冷媒回路２は、圧縮機１１、水−冷媒熱交換器１５、室外熱交換器１２、第１の膨張弁１３、蒸発器１４の順に直列接続された構成であり、第１実施形態と比較してより簡素な構成となっている。

そして、冷却運転時では、図６中の破線矢印で示すように、圧縮機１１→水−冷媒熱交換器１５→室外熱交換器１２→第１の膨張弁１３→蒸発器１４→圧縮機１１の順に冷媒が循環する冷凍サイクルが構成される。

一方、ヒートポンプ運転時では、図６中の実線矢印で示すように、圧縮機１１→水−冷媒熱交換器１５→室外熱交換器１２→第１の膨張弁１３→蒸発器１４→圧縮機１１の順に冷媒が循環する冷凍サイクルが構成される。本実施形態では、第１実施形態と異なり、室外熱交換器１２と蒸発器１４のうち蒸発器１４のみを吸熱器として使用している。

（第４実施形態）
図７に、本実施形態における車両用空調装置１の全体構成を示す。図７では、図１と同一の構成部に同一の符号を付している。

本実施形態の冷媒回路２は、図６の冷媒回路２に対して圧縮機１１の冷媒吐出側である圧縮機１１と第１の膨張弁１３との間の接続関係を変更したものである。具体的には、圧縮機１１と第１の膨張弁１３との間に、室外熱交換器１２と水−冷媒熱交換器１５とを並列に接続している。そして、室外熱交換器１２を流れる冷媒の通路を開閉する第２の電磁弁５１と、水−冷媒熱交換器１５を流れる冷媒の通路を開閉する第３の電磁弁５２とを設けている。

本実施形態では、冷却運転時では、第２の電磁弁５１が開状態となり、第３の電磁弁５２が閉状態となることで、図７中の破線矢印で示すように、圧縮機１１→室外熱交換器１２→第１の膨張弁１３→蒸発器１４→圧縮機１１の順に冷媒が循環する冷凍サイクルが構成される。

一方、ヒートポンプ運転時では、第２の電磁弁５１が閉状態となり、第３の電磁弁５２が開状態となることで、図７中の実線矢印で示すように、圧縮機１１→水−冷媒熱交換器１５→第１の膨張弁１３→蒸発器１４→圧縮機１１の順に冷媒が循環する冷凍サイクルが構成される。

（他の実施形態）
（１）第１実施形態では、送風機２２の位置を、蒸発器１４よりも冷却運転時における空気流れの上流側の位置としたが、蒸発器１４とヒータコア１９との間の位置や、ヒータコア１９よりも下流側の位置等に変更しても良い。

同様に、第２実施形態では、送風機２２の位置を、蒸発器１４よりも冷却運転時における空気流れの上流側の位置としたが、内気吸込用開口部４０から外気導入口２５までの範囲内であれば、他の位置に変更しても良い。

（２）第１実施形態では、ヒートポンプ運転時に、複数の吹出開口部２８、２９、３０のうちデフロスタ開口部２８のみから吸い込むようにしていたが、蒸発器１４を通過した空気を車外に排出するという観点では、複数の吹出開口部２８、２９、３０のいずれか１つもしくは複数から吸い込むようにしても良い。

（３）上述の各実施形態では、エアミックスドア２３の位置を、ヒータコア１９よりも冷却運転時における空気流れの上流側の位置としたが、ヒータコア１９の下流側の位置としても良い。

（４）上述の各実施形態では、空調ケース２１は、送風機２２を収容する送風機ユニットケース部と、蒸発器１４およびヒータコア１９を収容する空調本体ケース部とを有していたが、１つの空調ケースの内部に送風機２２、蒸発器１４およびヒータコア１９を収容する構成としても良い。

（５）上述の各実施形態では、原動機がエンジンである場合を説明したが、原動機は、例えば、燃料電池等のエンジン以外のものでも良い。

（６）上述の各実施形態では、フロン系冷媒を用いていたが、他の冷媒を用いても良く、二酸化炭素（ＣＯ２）のように高圧圧力が臨界圧力を超える冷媒を用いても良い。

（７）上述の各実施形態を組み合わせ可能な範囲で任意に組み合わせても良い。

本発明の第１実施形態における車両用空調装置１の全体構成を示す図である。 冷却運転時の図１中の空調ユニット２０の断面図である。 ヒートポンプ運転時の図１中の空調ユニット２０の断面図である。 冷却運転時の第２実施形態の空調ユニット２０の断面図である。 ヒートポンプ運転時の第２実施形態の空調ユニット２０の断面図である。 第３実施形態における車両用空調装置１の全体構成を示す図である。 第４実施形態における車両用空調装置１の全体構成を示す図である。

符号の説明

３ エンジン
１１ 圧縮機
１２ 室外熱交換器
１４ 冷却用熱交換器
１５ 水−冷媒熱交換器
１９ ヒータコア
２１ 空調ケース
２２ 送風機
２３ エアミックスドア
２８ デフロスタ開口部
２９ フェイス開口部
３０ フット開口部
４０ 内気吸込用開口部

Claims (4)

1. 冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１）と、
   冷媒と車室外空気とを熱交換させる室外熱交換器（１２）と、
   冷媒と空気とを熱交換させて、空気を冷却する冷却用熱交換器（１４）と、
   冷媒と原動機（３）を冷却する冷却水とを熱交換させて、冷却水を加熱する水−冷媒熱交換器（１５）と、
   車室内に向かって空気が流れる空気通路を内部に形成するとともに、前記冷却用熱交換器（１４）を収容する空調ケース（２１）と、
   前記空調ケース（２１）に収容され、車室内に向かって送風する送風機（２２）と、
   前記空調ケース（２１）の前記冷却用熱交換器（１４）よりも車室内に向かう空気流れ下流側に収容され、前記原動機（３）の冷却水と空気との熱交換により、前記冷却用熱交換器（１４）を通過した空気を加熱する加熱用熱交換器（１９）とを備え、
   前記送風機（２２）によって車室内に向かって流れる空気を前記冷却用熱交換器（１４）で冷却する冷却運転時では、前記室外熱交換器（１２）で前記圧縮機（１１）吐出後の冷媒を放熱させ、前記冷却用熱交換器（１４）で冷媒を吸熱させ、
   前記原動機（３）を暖めるために、前記原動機（３）の冷却水を前記水−冷媒熱交換器（１５）で加熱するヒートポンプ運転時では、前記水−冷媒熱交換器（１５）で前記圧縮機（１１）吐出後の冷媒を放熱させ、前記冷却用熱交換器（１４）で吸熱させる車両用空調装置であって、
   前記送風機（２２）は、送風方向を車室内に向かう方向とその逆の方向との間で変更可能なものであり、
   前記空調ケース（２１）は、前記冷却運転時に車室外空気を吸い込むための外気導入口（２５）と、前記冷却用熱交換器（１４）を挟んだ前記前記外気導入口（２５）の反対側で車室内と連通する車室内連通口（２８、２９、３０、４０）とを有し、
   前記ヒートポンプ運転時では、前記送風機（２２）の送風方向を前記冷却運転時の送風方向とは逆の方向として前記送風機（２２）を作動させることにより、前記車室内連通口（２８、２９、３０、４０）から車室内空気を吸い込み、吸い込んだ空気の全てを前記冷却用熱交換器（１４）と前記加熱用熱交換器（１９）とのうち前記冷却用熱交換器（１４）のみ通過させ、前記冷却用熱交換器（１４）を通過した空気を前記外気導入口（２５）から車室外に放出するようになっていることを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記空調ケース（２１）は、前記車室内連通口として、前記冷却運転時に車室内に空気を吹き出すための複数の吹出開口部（２８、２９、３０）を有し、
   前記空調ケース（２１）の内部に、前記冷却運転時に前記冷却用熱交換器（１４）を通過する空気量と前記加熱用熱交換器（１９）を通過する空気量とを調整するエアミックスドア（２３）が設けられており、
   前記ヒートポンプ運転時では、前記エアミックスドア（２３）の位置を前記冷却運転時の最大冷房位置とした状態で、前記複数の吹出開口部（２８、２９、３０）のいずれかから車室内空気を吸い込むようになっ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。
3. 前記ヒートポンプ運転時では、前記複数の吹出開口部のうちデフロスタ開口部（２８）を開とし、前記デフロスタ開口部（２８）を除く前記複数の吹出開口部（２９、３０）を閉とした状態で、前記デフロスタ開口部（２８）から車室内空気を吸い込むようになっていることを特徴とする請求項２に記載の車両用空調装置。
4. 前記空調ケース（２１）は、
   前記冷却運転時に車室内に空気を吹き出すための吹出開口部（２８、２９、３０）と、
   前記車室内連通口として、前記冷却用熱交換器（１４）と前記加熱用熱交換器（１９）との間に設けられた内気吸込用開口部（４０）とを有し、
   前記冷却運転時では、前記内気吸込用開口部（４０）は閉じた状態とされ、
   前記ヒートポンプ運転時では、前記吹出開口部（２８、２９、３０）の全てが閉じた状態で、前記内気吸込用開口部（４０）から車室内空気を吸い込むようになっ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。
   

Images