JP2011195021A - 車両用ヒートポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、デフロスト時でも暖房を継続することができ、かつハイブリッド車や電気自動車のように十分なエンジン廃熱を得られない車両でも、確実にデフロストすることができる車両用ヒートポンプ装置を提供する。
【解決手段】冷媒が外気から吸熱することで熱交換を行う第１室外熱交換器と第２室外熱交換器とを備え、暖房運転時には、室内熱交換器から流出した高温・高圧の冷媒を、低温・低圧の冷媒として第１室外熱交換器へ流入させて、第１室外熱交換器を用いて熱交換を行い、デフロスト運転時には、室内熱交換器から流出した高温・高圧の冷媒を、そのまま第１室外熱交換器へ流入させて、第１室外熱交換器のデフロストを行うとともに、室内熱交換器から流出した高温・高圧の冷媒を、低温・低圧の冷媒として第２室外熱交換器へ流入させて、第２室外熱交換器を用いて熱交換を行い、暖房を継続することを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両用ヒートポンプ装置に関し、特に車両用ヒートポンプ装置における室外熱交換器の除霜に関するものである。

例えば、電気自動車等に搭載されて室内の空調を行うヒートポンプ装置では、暖房運転時に室外熱交換器（コンデンサ）を蒸発器として作用させ、室外熱交換器に低圧・低温の冷媒を循環させて大気から熱を吸収（吸熱）している。このとき、室外熱交換器の温度が非常に低くなるため、室外熱交換器の表面に霜が付着する（いわゆる、フロスト）。室外熱交換器に着霜すると、吸熱量が低下し暖房性能が低下する。したがって、暖房性能の確保のために室外熱交換器の除霜（いわゆる、デフロスト）が必要となる。

ヒートポンプ装置におけるデフロスト運転の方法としては、例えば以下のようなものが挙げられる。
・霜が融けるまで室外熱交換器への冷媒供給を停止する（特許文献１参照）。
・冷媒を逆方向（通常の冷凍サイクル方向）に循環させて、高温・高圧の冷媒により霜を融かす（特許文献２参照）。

しかし、上述の方法では、以下のような問題がある。
・デフロスト運転中に暖房を行うことができない。
・デフロスト運転中は、周知のＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient：正温度係数）ヒータなどの補助暖房により暖房を行うこともできるが、別の装置や動力源が必要になり、コストもかかる。
・冷媒の流れの方向を逆転させる方法の場合、弁の切り替えにともないタイムロスが生じたり、異音が発生するなどの問題もある。

前述の問題点を受けて、２つの室外熱交換器を設け、暖房時には通常一方の室外熱交換器により吸熱を行い、フロストした場合にはもう一方の室外熱交換器により吸熱を行うことで暖房を継続する温流体製造装置が考案されている（特許文献３，４参照）。この構成によると、常にいずれかの室外熱交換器により吸熱を行うことができ、デフロスト運転時でも暖房を行うことができる。また、特許文献３の構成では、フロストした室外熱交換器に温水を供給することで、外気温が低い環境下でもデフロストすることができる。

特表２００４−５２１０１８号公報 特開２００９−１５４８６８号公報 特開昭５７−７０３６８号公報 特開２００１−２４６９３０号公報

特許文献３の構成によるデフロスト運転では、ハイブリッド車や電気自動車など、十分な廃熱が得られない車では、デフロストの効率が低下するという問題がある。

また、特許文献４の構成では、２つの室外熱交換器の取り付け位置関係や車両の走行状態によって、いずれの室外熱交換器にどのような冷媒を流入させるかを制御しており、デフロストの効率は低下しないものの制御が複雑になるという問題がある。

上記問題点を背景として、本発明の課題は、簡易な構成で、デフロスト時でも暖房が継続することができ、かつハイブリッド車や電気自動車のように十分なエンジン廃熱を得られない車両でも、確実にデフロストすることができる車両用ヒートポンプ装置を提供することにある。

課題を解決するための手段および発明の効果

上記課題を解決するための車両用ヒートポンプ装置は、
冷媒が外気から吸熱することで熱交換を行う第１室外熱交換器と、第１室外熱交換器から流出した低温・低圧の冷媒を圧縮するコンプレッサと、コンプレッサから吐出された高温・高圧の冷媒が流入し、その冷媒が放熱することで熱交換を行う室内熱交換器と、室内熱交換器から流出した高温・高圧の冷媒を、低温・低圧の冷媒として第１室外熱交換器へ流入させる第１暖房用固定絞りと、が冷媒流路により連結され、暖房運転を実施する車両用ヒートポンプ装置において、
第１暖房用固定絞りを迂回する冷媒流路である第１迂回流路と、その第１迂回流路の開閉を行う第１電磁弁と、第１室外熱交換器からコンプレッサに至る冷媒流路に備えられるデフロスト用固定絞りと、デフロスト用固定絞りを迂回する冷媒流路である第３迂回流路と、その第３迂回流路の開閉を行う第３電磁弁と、暖房運転時には、第１電磁弁を閉状態、第３電磁弁を開状態として、冷媒が第１暖房用固定絞りおよび第３迂回流路を通過することで、第１室外熱交換器にて冷媒が吸熱を行い、予め定められたデフロスト運転実行条件が成立したときに行われるデフロスト運転時には、第１電磁弁を開状態として高温・高圧の冷媒を第１迂回流路を通過して第１室外熱交換器へ流入させることで第１室外熱交換器のデフロストを行い、第３電磁弁を閉状態として第１室外熱交換器から流出したデフロスト後の高温・高圧の冷媒をデフロスト用固定絞りを通過させることで、該デフロスト用固定絞りからコンプレッサに低温・低圧の冷媒を流入させる運転制御手段と、を備えることを特徴とする。

上記構成によって、デフロスト運転時も冷媒の流れの方向は暖房運転時と変わらず、冷媒の流れの方向を逆転させる必要はなく、弁の切り替えにともないタイムロスが生じたり、異音が発生することを防止できる。また、冷媒がデフロスト用固定絞りを通過することで、デフロスト用固定絞りからコンプレッサに低温・低圧の冷媒を流入させることも可能となるので、デフロスト運転中に暖房を全く行うことができない状態も回避できる。

また、本発明の車両用ヒートポンプ装置は、冷媒が外気から吸熱することで熱交換を行う第２室外熱交換器と、第２室外熱交換器と室内熱交換器とを連結する冷媒流路に設けられ、該室内熱交換器から流出した高温・高圧の冷媒を、低温・低圧の冷媒として第２室外熱交換器へ流入させるための、開閉を切り替え可能な第２暖房用固定絞りと、を備え、
運転制御手段は、暖房運転時には、第２暖房用固定絞りを閉状態として、第２室外熱交換器への冷媒の流入を遮断し、デフロスト運転時には、第１室外熱交換器のデフロストを行うとともに、第２暖房用固定絞りを開状態として、冷媒を第２室外熱交換器に流入させ、該第２室外熱交換器にて冷媒が吸熱を行い、吸熱後の低温・低圧の冷媒がコンプレッサにて圧縮され、該コンプレッサから吐出された高温・高圧の冷媒を室内熱交換器に流入させて熱交換を行うことで暖房運転を継続する。

上記構成によって、第１室外熱交換器のデフロスト運転中にも第２室外熱交換器を用いて、暖房運転を継続することが可能となる。さらに、ハイブリッド車や電気自動車のように十分なエンジン廃熱を得られない車両でも、確実にデフロストすることができる。また、上記構成においても、デフロスト運転時も冷媒の流れの方向は暖房運転時と変わらず、冷媒の流れの方向を逆転させる必要はなく、弁の切り替えにともないタイムロスが生じたり、異音が発生することを防止できる。

また、本発明の車両用ヒートポンプにおける運転制御手段は、暖房運転時には、第１電磁弁を閉状態、第３電磁弁を開状態として、冷媒が第１暖房用固定絞りおよび第３迂回流路を通過することで、第１室外熱交換器にて冷媒が吸熱を行うとともに、第２暖房用固定絞りを開状態として、冷媒を第２暖房用固定絞りを通過させることで、第２室外熱交換器にて冷媒が吸熱を行い、これら２つの室外熱交換器から流出した低温・低圧の冷媒をコンプレッサへ流入させ、これら２つの室外熱交換器を用いて暖房運転を行う。

上記構成によって、外気温がさほど低くなく、霜が付きにくい環境下においては、両方の室外熱交換器に対して冷媒を循環させ、吸熱効果（すなわち暖房効果）を高めることができる。また、始動直後など、霜が全く付いておらず、かつ暖房負荷が高い場合には、両方の室外熱交換器に対して冷媒を循環させることで、吸熱効果を高めることができる。

また、本発明の車両用ヒートポンプ装置は、デフロスト用固定絞りからコンプレッサに至る冷媒流路に、液相冷媒を分離し、気相冷媒のみを該コンプレッサに流出する気液分離器を備える。

コンプレッサに気化していない液相冷媒を流入させることはコンプレッサの動作に悪影響を及ぼすこともあるが、上記構成によって、デフロスト用固定絞りからコンプレッサに対して気相冷媒のみを流入させることができる。

また、本発明の車両用ヒートポンプ装置は、第２室外熱交換器と第２暖房用固定絞りとの間に、気液分離器で分離された液相冷媒を、第２室外熱交換器に流入させるための液相冷媒流路を備える。

上記構成によって、コンプレッサの上流に気液分離器を設け、コンプレッサに対して気相冷媒のみを流入させることができるとともに、液相冷媒を第２室外熱交換器に流入させることで吸熱に再利用することが可能となる。

車両用ヒートポンプ装置の暖房運転時の構成を示す図。 車両用ヒートポンプ装置の電気制御ブロック図。 空調制御処理を説明するフロー図。 車両用ヒートポンプ装置のデフロスト運転時の構成を示す図。 車両用ヒートポンプ装置の急速暖房運転時の構成を示す図。 車両用ヒートポンプ装置の冷房運転時の構成を示す図。

以下、本発明の車両用ヒートポンプ装置の一実施例を、図面を用いて説明する。図１に、本発明の一実施形態を電気自動車用空調装置に適用した場合の全体システム構成を示す。電気自動車用空調装置は車両用ヒートポンプ装置（以下、「ヒートポンプ装置」と略称）１００とエアコンユニットＵとを含んで構成される。

エアコンユニットＵは、いわゆるＨＶＡＣ（Heating, Ventilating and Air-Conditioning）ユニットで、空気通路を構成するダクト１，車内空気を循環させるための内気吸込口（図示せず）ないし車外の空気を取込む外気吸込口（図示せず）からの空気を吸い込んでダクト１内に送るブロワ２を備えている。

また、ダクト１内には、ブロワ２により吸い込まれた空気を冷却して冷気を発生させるためにブロワ２の下流側に配置されたエバポレータ３，エンジン（Ｅ／Ｇ）９で暖められた冷却水を、流路９ａ循環させて、冷却水の熱により送風空気を加熱するためにエバポレータ３の下流側に配置されたヒータコア１０，ヒータコア１０の下流側に配置された室内熱交換器４を備えている。

また、ダクト１内には、室内熱交換器４をバイパスして送風空気が流れるバイパス通路６，室内熱交換器４とバイパス通路６への空気の流れを切り替える通路切替ダンパー７，車室内への吹出口８を含んでいる。吹出口８は、例えば、複数の吹出口（フェイス吹出口，フット吹出口，およびデフロスタ吹出口：図示せず）が設けられ、吹出口切替用ダンパー（図示せず）により開閉される。

エバポレータ３は、ダクト１内においてブロワ２の下流側かつヒータコア１０の上流側に配置され、エバポレータ３に流入する冷媒と送風空気との間で熱交換を行う。

室内熱交換器４は、コンプレッサ５から吐出される冷媒と送風空気との間で熱交換を行う。

ヒートポンプ装置１００は、コンプレッサ５，第１暖房用固定絞り１１，第２暖房用固定絞り１２，デフロスト用固定絞り１３，第１電磁弁１４，第２電磁弁１５，第３電磁弁１６，周知の電動式三方弁である暖房三方弁１７，低圧電磁弁１８，電磁弁である熱交シャット弁１９，内部に流入した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する気液分離器２０，第１室外熱交換器２１，第２室外熱交換器２２，余剰冷媒を蓄えるタンク２３，冷房用エキスパンションバルブ（以下、「冷房用エキパン」と略称することもある）２５，高圧電磁弁２６，除湿電磁弁２７を含んで構成される。

コンプレッサ５は、低温・低圧の冷媒を吸入して圧縮，吐出するもので、駆動用電動モータＭと一体化された電動コンプレッサ５ａとから構成されている。

第１暖房用固定絞り１１，第２暖房用固定絞り１２，デフロスト用固定絞り１３，冷房用エキスパンションバルブ２５は、高温・高圧の液化した冷媒を急速に断熱膨張させるために絞り弁として圧力と温度を下げる周知の膨張弁である。第１暖房用固定絞り１１，デフロスト用固定絞り１３，冷房用エキスパンションバルブ２５は、例えば周知のキャピラリーチューブを用い、第２暖房用固定絞り１２は、冷媒流路の開度を電気制御により調整できる周知の電子膨張弁を用いる。

第２室外熱交換器２２は第１室外熱交換器２１の室外空気の送風方向Ａ（後述）に対して下流側に配置され、さらに第２室外熱交換器２２の下流側に室外送風機２８が配置される。そして、室外送風機２８を回転駆動することにより室外空気が矢印Ａ方向に送風される。

第１室外熱交換器２１の冷媒入口部２１ａは、第１暖房用固定絞り１１，熱交シャット弁１９，および暖房三方弁１７の暖房側出口部Ｈを経て室内熱交換器４の冷媒出口部に接続される。さらに、第１暖房用固定絞り１１の冷媒入口部１１ａと第１室外熱交換器２１の冷媒入口部２１ａとを接続し、第１暖房用固定絞り１１を迂回する冷媒流路である第１迂回路３１が形成されている。第１迂回路３１には、第１迂回路３１の開閉を行う第１電磁弁１４が備えられている。

また、第１室外熱交換器２１の冷媒出口部２１ｂは、デフロスト用固定絞り１３，気液分離器２０，低圧電磁弁１８，およびタンク２３を経てコンプレッサ５の吸入部に接続される。さらに、第１室外熱交換器２１の冷媒出口部２１ｂとデフロスト用固定絞り１３の出口部１３ｂとを接続し、デフロスト用固定絞り１３を迂回する冷媒流路である第３迂回路３３が形成されている。第３迂回路３３には、第３迂回路３３の開閉を行う第３電磁弁１６が備えられている。また、デフロスト用固定絞り１３の出口部１３ｂは、暖房三方弁１７の冷房側出口部Ｃにも接続されている。

第２室外熱交換器２２の冷媒入口部２２ａは、第２暖房用固定絞り１２，熱交シャット弁１９，および暖房三方弁１７の暖房側出口部Ｈを経て室内熱交換器４の冷媒出口部に接続される。さらに、第２暖房用固定絞り１２の冷媒入口部１２ａと第２室外熱交換器２２の冷媒入口部２２ａとを接続し、第２暖房用固定絞り１２を迂回する冷媒流路である第２迂回路３２が形成されている。第２迂回路３２には、第２迂回路３２の開閉を行う第２電磁弁１５が備えられている。

また、第２室外熱交換器２２の冷媒出口部２２ｂは、気液分離器２０，低圧電磁弁１８，およびタンク２３を経てコンプレッサ５の吸入部に接続される。また、第２室外熱交換器２２の冷媒出口部２２ｂは、暖房三方弁１７の冷房側出口部Ｃにも接続されている。

また、第１暖房用固定絞り１１の冷媒入口部１１ａおよび第２暖房用固定絞り１２の冷媒入口部１２ａは、高圧電磁弁２６を経て冷房用エキパン２５の入口部に接続されている。さらに、第１暖房用固定絞り１１の冷媒入口部１１ａおよび第２暖房用固定絞り１２の冷媒入口部１２ａは、熱交シャット弁１９および除湿電磁弁２７を経てエバポレータ３の入口部に接続されている。

また、気液分離器２０と、第２室外熱交換器２２の冷媒入口部２２ａとの間（３４ａ）には、気液分離器２０で分離された液相冷媒を第２室外熱交換器２２に流入させるための液相冷媒流路３４が設けられている。

図２に、本発明の車両用ヒートポンプ装置の電気制御ブロック図を示す。空調用電子制御装置（Ａ／Ｃ ＥＣＵ）４０はＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ（いずれも図示せず）等からなる周知のマイクロコンピュータと、その周辺回路にて構成される。この空調用電子制御装置４０には、着霜センサ３９，センサ群４２，および空調制御パネル４３からの信号が入力される。なお、空調用電子制御装置４０が本発明の運転制御手段に相当する。

着霜センサ３９は、第１室外熱交換器２１および第２室外熱交換器２２の着霜状態に応じた信号を検出する。この着霜センサ３９は、例えばサーミスタのような温度センサを用い、例えば上述した外気吸込口の近傍のような、エンジン９の熱の影響を受け難い箇所に取り付けられる。

センサ群４２は、空調制御のために必要な、内気温Ｔｒ、外気温Ｔａｍ等を検出する周知の温度センサを含んで構成される。

空調制御パネル４３は、乗員により手動操作されるもので、室内計器盤近傍に設置され、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ，風量切替スイッチ，温度設定スイッチ，吹出口切替スイッチ（ＭＯＤＥスイッチ），内外気切替スイッチ，デフロスタスイッチ，Ａ／Ｃスイッチ，独立／一括制御切替スイッチ（ＤＵＡＬスイッチ）といったスイッチを含んで構成される。これらのスイッチは、各々周知の押圧操作部やダイアル操作部として構成されている。また、空調制御パネル４３は、ＬＣＤ等で構成され電気自動車用空調装置の動作状態等を表示する表示部４４を備えている。

空調用電子制御装置４０には車載の低圧側バッテリ４５から電源が供給され、図１の第２暖房用固定絞り１２，第１〜第３電磁弁１４〜１６，ブロワ２のファン駆動用モータ（図２では「ブロワモータ」と表記）２ｂ，および室外送風機２８のファン駆動用モータ２８ｂ（図２では「室外ファンモータ」と表記）の作動を制御する。

また、空調用電子制御装置４０は、通路切替ダンパー７の駆動用サーボモータ（図２では「通路切替用サーボモータ」と表記）４６，内外気切替ダンパー（図示せず）の駆動用サーボモータ（図２では「内外気切替用サーボモータ」と表記）４７，および吹出口８の吹出口切替用ダンパー（図示せず）の駆動用サーボモータ（図２では「吹出口モード切替用サーボモータ」と表記）４８の作動も低圧側バッテリ４５からの電源供給により制御するようになっている。

コンプレッサ５の駆動用電動モータＭは、車載の高圧側バッテリ４９から交流インバータ５０を介して三相交流電源が供給されて作動するようになっている。そして、空調用電子制御装置４０により交流インバータ５０を制御することによりコンプレッサ５の駆動用電動モータＭに供給される三相交流の周波数を制御し、これにより、コンプレッサ５の回転数を必要冷暖房能力が得られるように調整する。

上述の構成により、空調用電子制御装置４０は、着霜センサ３９，センサ群４２の検出結果や空調制御パネル４３の操作状態に基づいて、各電磁弁，モータ等のアクチュエータを駆動制御することにより、吹出温度制御，風量制御，内気吸気・外気吸気切替制御，および吹出口切替制御等の周知の空調制御を実行する。これらの空調制御は、空調用電子制御装置４０のＣＰＵが自身のＲＯＭに格納される空調制御プログラムを実行する形で実行される。

例えば、車室内を空調制御パネル４３の設定操作による設定温度Ｔｓｅｔに維持するのに必要な、車室内への目標吹出温度ＴＡＯを、設定温度Ｔｓｅｔ、外気温Ｔａｍ、内気温Ｔｒ等に基づいて算出するとともに、目標吹出温度ＴＡＯと外気温Ｔａｍとを比較して、目標吹出温度ＴＡＯが外気温Ｔａｍより所定温度（例えば、５℃）以上高いときに、暖房運転を自動的に選択するようにしてもよい。

図３を用いて、空調用電子制御装置４０における空調制御処理について説明する。なお、本処理は、上述の空調制御プログラムに含まれ、空調制御プログラムに含まれる他の処理とともに予め定められたタイミングで繰り返し実行される。まず、空調制御パネル４３の操作状態（操作入力情報）を取得する（Ｓ１１）。次に、着霜センサ３９，センサ群４２の検出結果（センサ情報）を取得する（Ｓ１２）。

次に、取得した操作入力情報およびセンサ情報に基づいて、どのような空調制御を実行するかを決定する。例えば、上述のように暖房運転を選択するか否かを判定する。暖房運転を行わない場合（Ｓ１３：Ｎｏ）、第１室外熱交換器２１と第２室外熱交換器２２との両方あるいはいずれか一方を用いて冷媒の放熱を行うことで冷房運転を行う（Ｓ１９）。このとき、目標吹出温度ＴＡＯと外気温Ｔａｍとを比較して、目標吹出温度ＴＡＯが外気温Ｔａｍより所定温度（例えば、５℃）以上低いことを条件として、冷房運転を行うようにしてもよい。

一方、暖房運転を行う場合（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、除霜すなわちデフロスト運転を行う必要があるか否か、つまりデフロスト運転実行条件が成立したか否かを判定する。これは、着霜センサ３９の検知温度が、予めＲＯＭ（図示せず）に記憶された温度閾値を下回るか否かにより判定する。着霜センサ３９の検知温度が温度閾値を下回り、除霜を必要とする場合（Ｓ１４：Ｎｏ）、第１室外熱交換器２１のデフロストを行うとともに，第２室外熱交換器２２を用いて冷媒の吸熱を行うことで暖房運転を継続する（Ｓ１８）。

一方、除霜を必要としない場合（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、急速暖房が必要か否かを判定する。例えば、目標吹出温度ＴＡＯと外気温Ｔａｍとを比較して、目標吹出温度ＴＡＯが外気温Ｔａｍより例えば１０℃以上高いときに、急速暖房が必要であると判定する。また、イグニッションスイッチ５１（図２参照）のようなエンジン始動スイッチの状態に基づいてエンジンの状態を検出し、エンジンが始動状態となったことを検出したときに急速暖房が必要であると判定してもよい。急速暖房を必要としない場合（Ｓ１５：Ｎｏ）、第１室外熱交換器２１を用いて冷媒の吸熱を行うことで暖房運転を行う（通常暖房運転）。このとき、第２室外熱交換器２２では、冷媒の吸熱および放熱とも行わない（Ｓ１７）。

一方、急速暖房を必要とする場合（Ｓ１５：Ｙｅｓ）、第１室外熱交換器２１および第２室外熱交換器２２を用いて冷媒の吸熱を行うことで急速暖房運転を行う（Ｓ１６）。

図１を用いて、図３のステップＳ１７における通常暖房運転時の冷媒の流れについて説明する。暖房運転時には、第３電磁弁１６，低圧電磁弁１８，熱交シャット弁１９は開状態に、第２暖房用固定絞り１２，第１電磁弁１４，第２電磁弁１５，高圧電磁弁２６，除湿電磁弁２７は閉状態に、暖房三方弁１７は暖房側出口部Ｈ側に冷媒が流れるように、それぞれ空調用電子制御装置４０によって制御される。また、低温・低圧の冷媒の流れを破線で、高温・高圧の冷媒の流れを一点鎖線で示している（図４〜図６についても同様）。

コンプレッサ５で圧縮された高温・高圧の冷媒は、室内熱交換器４に流入する。そして、暖房運転時には通路切替ダンパー７がバイパス通路６を閉じる破線位置に操作されるので、ブロワ２の送風空気の全量が室内熱交換器４を通過して加熱され温風となり、吹出口８から車室内へ吹き出して車室内の暖房を行う。無論、内気温Ｔｒと目標吹出温度ＴＡＯとの状態に応じて、通路切替ダンパー７の開度を調節してもよい。

室内熱交換器４にて高温・高圧の冷媒は放熱して凝縮され、次に、この凝縮された冷媒が暖房三方弁１７および熱交シャット弁１９を経て、第１迂回路３１は閉じているので第１暖房用固定絞り１１を通過し、ここで減圧されて低温・低圧の気液２相状態となる。そして、この低温・低圧の冷媒は第１室外熱交換器２１に流入して室外送風機２８により送風される外気から吸熱して気化する。

第１室外熱交換器２１で気化した冷媒は、第３迂回路３３を通過して気液分離器２０に流入し、ここで、冷媒の気液分離が行われ、気相冷媒のみが低圧電磁弁１８を経てタンク２３に一時蓄えられ、その後コンプレッサ５に吸入され、再び圧縮、吐出される。

気液分離器２０を用いる代わりに、エンジン冷却水の流路９ａを、デフロスト用固定絞り１３の出口部１３ｂと低圧電磁弁１８との間の冷媒流路に近接して配置し、エンジン９の廃熱を利用することで冷媒を気化してもよい。また、該冷媒流路を低圧側バッテリ４５あるいは高圧側バッテリ４９に近接して配置し、これらバッテリの廃熱を利用することで冷媒を気化してもよい（図４，図５についても同様）。

図１の暖房運転時の構成では、第２暖房用固定絞り１２および第２電磁弁１５は閉状態となっているので、第２室外熱交換器２２では、冷媒の放熱・吸熱のいずれも行われない。また、第３迂回路３３は、第３暖房用固定絞り１３よりも冷媒が通過しやすい構造（例えば第３迂回路３３の内径が第３暖房用固定絞り１３よりも十分大きい）となっているため、第３暖房用固定絞り１３に電子膨張弁を用いる必要がなく、その分のコストを低減することができる。

図４を用いて、図３のステップＳ１８におけるデフロスト運転時の冷媒の流れについて説明する。なお、図１の構成と同様の部分については、ここでの詳細な説明は割愛する。暖房運転時には、第２暖房用固定絞り１２，第１電磁弁１４，低圧電磁弁１８，熱交シャット弁１９は開状態に、第２電磁弁１５，第３電磁弁１６，高圧電磁弁２６，除湿電磁弁２７は閉状態に、暖房三方弁１７は暖房側出口部Ｈ側に冷媒が流れるように、それぞれ空調用電子制御装置４０によって制御される。

室内熱交換器４にて高温・高圧の冷媒は放熱して凝縮され、次に、この凝縮された冷媒が暖房三方弁１７および熱交シャット弁１９を経て、その一部が第１迂回路３１を通過し、第１室外熱交換器２１に流入し放熱を行うことで第１室外熱交換器２１に付着した霜を溶解する。第１室外熱交換器２１を通過した冷媒は、デフロスト用固定絞り１３を通過し、ここで減圧されて低温・低圧の気液２相状態となる。

デフロスト用固定絞り１３を通過した冷媒は、気液分離器２０に流入し、ここで、冷媒の気液分離が行われ、気相冷媒のみが低圧電磁弁１８をへてタンク２３に一時蓄えられ、その後コンプレッサ５に吸入され、再び圧縮、吐出される。一方、液相冷媒は、液相冷媒流路３４を通過して第２室外熱交換器２２に流入する。

また、第１室外熱交換器２１に流入しなかった残余の冷媒は、第２迂回路３２は閉じているので第２暖房用固定絞り１２を通過し、ここで減圧されて低温・低圧の気液２相状態となる。そして、この低温・低圧の冷媒は、液相冷媒流路３４を通過した液相冷媒とともに第２室外熱交換器２２に流入して、室外送風機２８により送風される外気から吸熱して気化する。

第２室外熱交換器２２で気化した冷媒は、気液分離器２０に流入し、ここで、冷媒の気液分離が行われ、気相冷媒のみが低圧電磁弁１８を経てタンク２３に一時蓄えられ、その後コンプレッサ５に吸入され、再び圧縮、吐出される。

図４のデフロスト運転時の構成では、第１迂回路３１は、第１暖房用固定絞り１１よりも冷媒が通過しやすい構造（例えば第１迂回路３１の内径が第１暖房用固定絞り１１よりも十分大きい）となっているため、第１暖房用固定絞り１１に電子膨張弁を用いる必要がなく、その分のコストを低減することができる。また、通路切替ダンパー７の開度は、内気温Ｔｒと目標吹出温度ＴＡＯとの状態に応じて調節される。

図５を用いて、図３のステップＳ１６における急速暖房運転時の冷媒の流れについて説明する。なお、図１の構成と同様の部分については、ここでの詳細な説明は割愛する。急速暖房運転時には、第２暖房用固定絞り１２，第３電磁弁１６，低圧電磁弁１８，熱交シャット弁１９は開状態に、第１電磁弁１４，第２電磁弁１５，高圧電磁弁２６，除湿電磁弁２７は閉状態に、暖房三方弁１７は暖房側出口部Ｈ側に冷媒が流れるように、それぞれ空調用電子制御装置４０によって制御される。

室内熱交換器４にて高温・高圧の冷媒は放熱して凝縮され、次に、この凝縮された冷媒が暖房三方弁１７および熱交シャット弁１９を経て、その一部が第１迂回路３１は閉じているので第１暖房用固定絞り１１を通過し、ここで減圧されて低温・低圧の気液２相状態となる。そして、この低温・低圧の冷媒は第１室外熱交換器２１に流入して室外送風機２８により送風される外気から吸熱して気化する。

第１室外熱交換器２１で気化した冷媒は、第３迂回路３３を通過して気液分離器２０に流入し、ここで、冷媒の気液分離が行われ、気相冷媒のみが低圧電磁弁１８を経てタンク２３に一時蓄えられ、その後コンプレッサ５に吸入され、再び圧縮、吐出される。また、液相冷媒がある場合は、液相冷媒流路３４を通過して第２室外熱交換器２２に流入する（図４と同様）。

また、第１室外熱交換器２１に流入しなかった残余の冷媒は、第２迂回路３２は閉じているので第２暖房用固定絞り１２を通過し、ここで減圧されて低温・低圧の気液２相状態となる。そして、この低温・低圧の冷媒は第２室外熱交換器２２に流入して室外送風機２８により送風される外気から吸熱して気化する。

第２室外熱交換器２２で気化した冷媒は、気液分離器２０に流入し、ここで、冷媒の気液分離が行われ、気相冷媒のみが低圧電磁弁１８を経てタンク２３に一時蓄えられ、その後コンプレッサ５に吸入され、再び圧縮、吐出される。

図１の構成と同様に、第３迂回路３３は、第３暖房用固定絞り１３よりも冷媒が通過しやすい構造（例えば第３迂回路３３の内径が第３暖房用固定絞り１３よりも十分大きい）となっているため、第３暖房用固定絞り１３に電子膨張弁を用いる必要がなく、その分のコストを低減することができる。また、急速暖房運転時であるため、通路切替ダンパー７は、原則としてバイパス通路６を閉じる破線位置に操作される。また、冷媒の気液分離の際に液相冷媒がある場合は、液相冷媒流路３４を通過して第２室外熱交換器２２に流入する。

図６を用いて、図３のステップＳ１９における冷房運転時の冷媒の流れについて説明する。冷房運転時には、第１電磁弁１４，第２電磁弁１５，第３電磁弁１６，熱交シャット弁１９，高圧電磁弁２６は開状態に、第２暖房用固定絞り１２，低圧電磁弁１８，除湿電磁弁２７は閉状態に、暖房三方弁１７は冷房側出口部Ｃ側に冷媒が流れるように、それぞれ空調用電子制御装置４０によって制御される。

エバポレータ３に流入した低温・低圧の冷媒は、周囲の空気から吸熱して気化する。このとき、低温のエバポレータ３をブロワ２の送風空気が通過する際に、その通過した空気を冷やす。このとき、通過する空気は、エバポレータ３の温度と同程度まで冷やされるので、露点温度以下まで冷やされた空気中の水蒸気がエバポレータ３で結露し、除湿が行われる。

エバポレータ３から流出した低温・低圧の冷媒は、冷房用エキパン２５，およびタンク２３を経てコンプレッサ５に吸入され、圧縮、吐出され高温・高圧の冷媒となる。そして、室内熱交換器４を通過するときに、高温・高圧の冷媒が放熱してブロワ２から送風されてエバポレータ３で冷却された空気を加熱する。これにより、エバポレータ３で冷却された空気の一部は、ヒータコア１０から発生する熱および室内熱交換器４から発生する熱により加熱され（温風）、バイパス通路６を通過したエバポレータ３で冷却された空気（冷風）と混合され、吹出口８から車室内へ吹き出して車室内を冷房する。そして、通路切替ダンパー７の開度を調節することで、温風と冷風との混合比を変化させ、冷房温度の調節を行う。

室内熱交換器４から流出した高温・高圧の冷媒は、暖房三方弁１７の冷房側出口部Ｃから、その一部が第３迂回路３３を経て第１室外熱交換器２１に流入する。第１室外熱交換器２１は、高温・高圧の冷媒を凝縮させる凝縮器として作用し、その凝縮後の冷媒は第１迂回路３１，高圧電磁弁２６を通過して、冷房用エキパン２５で減圧され低温・低圧の冷媒となって、エバポレータ３に流入し、再びエバポレータ３で低温・低圧の冷媒がブロワ２の送風空気から吸熱して気化する。

また、第１室外熱交換器２１に流入しなかった残余の冷媒は、第２室外熱交換器２２に流入する。第２室外熱交換器２２は、高温・高圧の冷媒を凝縮させる凝縮器として作用し、その凝縮後の冷媒は第２迂回路３２，高圧電磁弁２６を通過して、冷房用エキパン２５で減圧され低温・低圧の冷媒となって、エバポレータ３に流入し、再びエバポレータ３で低温・低圧の冷媒がブロワ２の送風空気から吸熱して気化する。

図６の冷房運転時の構成では、第１迂回路３１，第２迂回路３２，第３迂回路３３は、それぞれ第１暖房用固定絞り１１，第２暖房用固定絞り１２，第３暖房用固定絞り１３よりも冷媒が通過しやすい構造（冷媒が各暖房用固定絞り内を圧縮方向へ進まなければならないため）となっているため、各暖房用固定絞りを閉状態とする必要はない。また、熱交シャット弁１９は、その接続先の暖房三方弁１７は暖房側出口部Ｈおよび除湿電磁弁２７が閉じているため、開状態のままでもよい。

図６の構成において、第２電磁弁１５を閉状態として第１室外熱交換器２１のみに冷媒を通過させるようにしてもよいし、第３電磁弁１６を閉状態として第２室外熱交換器２２のみに冷媒を通過させるようにしてもよい。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、これらはあくまで例示にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づく種々の変更が可能である。

３ エバポレータ
４ 室内熱交換器
５ コンプレッサ
１１ 第１暖房用固定絞り
１２ 第２暖房用固定絞り
１３ デフロスト用固定絞り
１４ 第１電磁弁
１５ 第２電磁弁
１６ 第３電磁弁
２０ 気液分離器
２１ 第１室外熱交換器
２２ 第２室外熱交換器
３１ 第１迂回路
３２ 第２迂回路
３３ 第３迂回路
３４ 液相冷媒流路
３９ 着霜センサ
４０ 空調用電子制御装置（運転制御手段）
１００ 車両用ヒートポンプ装置
Ｕ エアコンユニット

Claims (5)

1. 冷媒が外気から吸熱することで熱交換を行う第１室外熱交換器と、
   前記第１室外熱交換器から流出した低温・低圧の冷媒を圧縮するコンプレッサと、
   前記コンプレッサから吐出された高温・高圧の冷媒が流入し、その冷媒が放熱することで熱交換を行う室内熱交換器と、
   前記室内熱交換器から流出した高温・高圧の冷媒を、低温・低圧の冷媒として前記第１室外熱交換器へ流入させる第１暖房用固定絞りと、
   が冷媒流路により連結され、暖房運転を実施する車両用ヒートポンプ装置において、
   前記第１暖房用固定絞りを迂回する冷媒流路である第１迂回流路と、その第１迂回流路の開閉を行う第１電磁弁と、
   前記第１室外熱交換器から前記コンプレッサに至る冷媒流路に備えられるデフロスト用固定絞りと、
   前記デフロスト用固定絞りを迂回する冷媒流路である第３迂回流路と、
   前記第３迂回流路の開閉を行う第３電磁弁と、
   前記暖房運転時には、前記第１電磁弁を閉状態、前記第３電磁弁を開状態として、冷媒が前記第１暖房用固定絞りおよび前記第３迂回流路を通過することで、前記第１室外熱交換器にて冷媒が吸熱を行い、
   予め定められたデフロスト運転実行条件が成立したときに行われるデフロスト運転時には、前記第１電磁弁を開状態として高温・高圧の冷媒を前記第１迂回流路を通過して前記第１室外熱交換器へ流入させることで前記第１室外熱交換器のデフロストを行い、前記第３電磁弁を閉状態として前記第１室外熱交換器から流出したデフロスト後の高温・高圧の冷媒を前記デフロスト用固定絞りを通過させることで、該デフロスト用固定絞りから前記コンプレッサに低温・低圧の冷媒を流入させる運転制御手段と、
   を備えることを特徴とする車両用ヒートポンプ装置。
2. 冷媒が外気から吸熱することで熱交換を行う第２室外熱交換器と、
   前記第２室外熱交換器と前記室内熱交換器とを連結する冷媒流路に設けられ、該室内熱交換器から流出した高温・高圧の冷媒を、低温・低圧の冷媒として前記第２室外熱交換器へ流入させるための、開閉を切り替え可能な第２暖房用固定絞りと、
   を備え、
   前記運転制御手段は、前記暖房運転時には、前記第２暖房用固定絞りを閉状態として、前記第２室外熱交換器への冷媒の流入を遮断し、
   前記デフロスト運転時には、前記第１室外熱交換器のデフロストを行うとともに、前記第２暖房用固定絞りを開状態として、冷媒を前記第２室外熱交換器に流入させ、該第２室外熱交換器にて冷媒が吸熱を行い、吸熱後の低温・低圧の冷媒が前記コンプレッサにて圧縮され、該コンプレッサから吐出された高温・高圧の冷媒を前記室内熱交換器に流入させて熱交換を行うことで暖房運転を継続する請求項１に記載の車両用ヒートポンプ装置。
3. 前記運転制御手段は、前記暖房運転時には、前記第１電磁弁を閉状態、前記第３電磁弁を開状態として、冷媒が前記第１暖房用固定絞りおよび前記第３迂回流路を通過することで、前記第１室外熱交換器にて冷媒が吸熱を行うとともに、
   前記第２暖房用固定絞りを開状態として、冷媒を前記第２暖房用固定絞りを通過させることで、前記第２室外熱交換器にて冷媒が吸熱を行い、
   これら２つの室外熱交換器から流出した低温・低圧の冷媒を前記コンプレッサへ流入させ、これら２つの室外熱交換器を用いて前記暖房運転を行う請求項２に記載の車両用ヒートポンプ装置。
4. 前記デフロスト用固定絞りから前記コンプレッサに至る冷媒流路に、液相冷媒を分離し、気相冷媒のみを該コンプレッサに流出する気液分離器を備える請求項２または請求項３に記載の車両用ヒートポンプ装置。
5. 前記第２室外熱交換器と前記第２暖房用固定絞りとの間に、前記気液分離器で分離された前記液相冷媒を、該第２室外熱交換器に流入させるための液相冷媒流路を備える請求項４に記載の車両用ヒートポンプ装置。

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