JP2012144177A - 車両用空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電気自動車に搭載され、車室外の温度が低温時に室外熱交換器に着霜し難い車両用空気調和装置を提供する。
【解決手段】車両用空気調和装置１は、第１熱交換媒体を圧縮して吐出する圧縮機２１と、第１熱交換媒体を放熱させる第１室内放熱器１５と、第１熱交換媒体を吸熱させる室外熱交換器２２と、第２熱交換媒体を加熱する加熱ヒータ７０と、加熱ヒータ７０で加熱された第２熱交換媒体を放熱させる第２室内放熱器６１を備え、圧縮機２１で吐出された第１熱交換媒体を第１室内放熱器１５で放熱させ、この第１熱交換媒体を室外熱交換器２２で吸熱させ、加熱ヒータ７０で加熱された第２熱交換媒体を第２室内放熱器６１で放熱させる暖房運転を行う。室外熱交換器２２の車室側に室外送風機３０を設け、室外熱交換器２２と室外送風機３０との間に加熱ヒータ７０を設け、暖房運転時に室外送風機３０から送られて加熱ヒータ７０から放出される熱で暖められた空気を室外熱交換器２２に送る。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両用空気調和装置に関し、特に、電気自動車に適用可能な車両用空気調和装置に関するものである。

従来、エンジン駆動式の自動車に搭載される車両用空気調和装置は、冷房運転を圧縮機、室内熱交換器、室外熱交換器を有するヒートポンプシステムで行い、暖房運転をエンジンの廃熱を利用して行うように構成されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

このエンジン駆動式の車両用空気調和装置を電気自動車に適用すると、電気自動車にはエンジンが搭載されていないので、従来の車両用空気調和装置では暖房運転を行うことができない。

そこで、電気自動車における車両用空気調和装置では、圧縮機から吐出された冷媒を、室内熱交換器において放熱させ、室外熱交換器において吸熱させることで暖房運転を行っている。

平成１１−５４３９号公報（図４）

しかしながら、このヒートポンプシステムでは、暖房運転時に、室内熱交換器において放出する熱量を室外熱交換器において車室外の空気から吸熱している。このため、車室外の温度が低温の環境下になると、室外熱交換器における冷媒の蒸発温度が低くなり、室外熱交換器に着霜するおそれが生じ、車室内の温度制御が困難となる問題が発生する。

本発明の目的とするところは、エンジンを搭載しない電気自動車において、車室外の温度が低温の環境下においても、室外熱交換器に着霜が生じ難い車両用空気調和装置を提供することにある。

本発明は、前記目的を達成するために、第１熱交換媒体を圧縮して吐出する圧縮機と、第１熱交換媒体を放熱させる第１放熱器（実施形態における第１室内放熱器１５、内部熱交換器６３）と、第１熱交換媒体を吸熱させる吸熱器（実施形態における室外熱交換器２２）と、第２熱交換媒体を加熱する加熱ヒータと、加熱ヒータ及び第１放熱器のうち少なくとも該加熱ヒータによって加熱された第２熱交換媒体を放熱させる第２放熱器（実施形態における第２室内放熱器６１、第１室内放熱器１５）とを備え、圧縮機によって吐出された第１熱交換媒体を第１放熱器において放熱させ、該第１放熱器において放熱させた第１熱交換媒体を吸熱器において吸熱させるとともに、加熱ヒータ及び第１放熱器のうち少なくとも該加熱ヒータによって加熱された第２熱交換媒体を第２放熱器において放熱させる暖房運転を行う車両用空気調和装置であって、吸熱器を流通する第１熱交換媒体と熱交換する空気を流通させる室外送風機が設けられ、加熱ヒータは、吸熱器の空気の流通方向上流側に設けられ、暖房運転時に、室外送風機によって吸熱器に向かって送られる空気を、加熱ヒータのヒータ本体部から放出される熱によって加熱し、この加熱された空気を吸熱器に流通させることを特徴とする（請求項１）。

これにより、暖房時には、室外送風機によって吸熱器に向かって送られる空気は、加熱ヒータのヒータ本体部から放出される熱によって加熱され、この加熱された空気が吸熱器に流通するので、車室外の温度が低温になって、吸熱器における第１熱交換媒体の蒸発温度が低くなり、吸熱器に着霜するおそれが生じても、吸熱器に着霜が発生する事態を防止することができ、また吸熱器に着いた霜を除くことができる。

本発明の「加熱ヒータは、吸熱器の空気の流通方向上流側に設けられ」とは、具体的には、室外送風機が吸熱器の空気の流通方向上流側に設けられる場合には、加熱ヒータは室外送風機と吸熱器との間に設けられ、一方、室外送風機が吸熱器の空気の流通方向下流側に設けられる場合には、加熱ヒータは吸熱器に対して室外送風機と反対側に設けられることをいう。なお、室外送風機が吸熱器の空気の流通方向上流側に設けられる場合には、室外送風機から吸熱器側に向かって流れる空気が吸熱器を流通する。一方、室外送風機が吸熱器の空気の流通方向下流側に設けられる場合には、室外送風機によって吸引されて室外送風機側に向かって流れる空気が吸熱器を流通する。

本発明の「前記室外送風機によって前記吸熱器に向かって送られる空気を、前記加熱ヒータのヒータ本体部から放出される熱によって加熱」することにより、空気を暖める直接の熱源はヒータ本体部から放出される熱であり、加熱ヒータではない。従って、放出される熱の温度が所定温度に達すれば加熱ヒータをオフ状態にすることができ、加熱ヒータによる電力消費の増大を抑制することができる。また、吸熱器に向かって送られる空気を、加熱ヒータのヒータ本体部から放出される熱によって加熱するので、ヒータ本体部と空気との間で熱交換を行う熱交換器が不要であり、コストの増大を抑制することができる。

ここで、加熱ヒータが空気の流通方向に対して略直交する方向に延びる平面状の面部を有したものである場合、室外送風機から加熱ヒータ側に流れる空気が加熱ヒータの面部で受けるように加熱ヒータを配設すると、加熱ヒータで暖められた空気は、面部に当たった後に向きを変えて面部に沿って移動する。このため、暖められた空気が吸熱器側に流れ難くなる。

そこで、加熱ヒータは、室外送風機から送られる空気を吸熱器側に向かって流通させる貫通孔を有し、室外送風機によって送られる空気は、貫通孔を流れる際にヒータ本体部から放出される熱により加熱されて吸熱器に流通するようにしてもよい（請求項２）。

これにより、室外送風機によって送られる空気が加熱ヒータに当たって向きを変えて吸熱器側へ流れ難くなる事態を確実に防止することができ、ヒータ本体部から放出される熱によって暖められた空気を確実に吸熱器に送ることができる。

本発明の「貫通孔」は、室外送風機から送られる空気を流通させる際にヒータ本体部から放出される熱を空気に伝達させるためのものである。このため、空気が貫通孔を流通する際に、貫通孔の内面に空気が接触し易いように貫通孔の内面を形成することが好ましい。具体的には、貫通孔の内面が吸熱器側に進むに従って孔の開口面積が小さくなるように形成したり、貫通孔の内面の表面積を増大させるために内面に凹凸を設けたりしてもよい。

また、本発明の加熱ヒータは、内部が中空なケース内に収容され、ケースは、室外送風機側に面する側面に開口して室外送風機から送られる空気をケース内に導入して加熱ヒータに当てる導入孔と、ケース内に収容された加熱ヒータとケースとの間に形成されて、導入孔から加熱ヒータに沿って延びて該導入孔に導入された空気を吸熱器側に面する側面側へ流す内部流路と、吸熱器側に面する側面に設けられ、ヒータ本体部から放出される熱によって暖められて内部流路を流れる空気を吸熱器側に放出する放出孔とを有するようにしてもよい（請求項３）。

これにより、室外送風機から送られる空気は、導入孔を通って内部流路に流入し、内部流路を流れる空気は加熱ヒータに沿って流れてヒータ本体部から放出される熱により暖められる。従って、暖められた空気は放出孔から放出されて吸熱器に送られる。このため、室外送風機から送られる空気を確実に暖めることができるとともに、暖められた空気を吸熱器に送ることができる。

本発明「導入孔」は、室外送風機から送られる空気を導入するものであるが、室外送風機から送られる空気の殆どを導入孔に導入できれば、放出孔から放出されて暖められた空気の量を増大させることができ、吸熱器の着霜をより確実に防止することが可能になる。このため、導入孔は、送風機から送られる空気の束に近似する大きさに形成されることが好ましい。

また本発明の加熱ヒータは、その表面に凹凸が形成されてもよい（請求項４）。

これにより、加熱ヒータの表面積を増大させることができ、室外送風機から送られる空気をより効果的に暖めることができる。

本発明の車両用空気調和装置によれば、室外吸熱器を流通する第１熱交換媒体と熱交換する空気を流通させる室外送風機を設け、加熱ヒータを吸熱器の空気の流通方向上流側に設け、暖房運転時に、室外送風機によって吸熱器に向かって送られる空気を、加熱ヒータのヒータ本体部から放出される熱によって加熱し、この加熱された空気を吸熱器に流通させることで、暖房時にヒータ本体部から放出される熱によって暖められた空気が吸熱器に送られるので、車室外の温度が低温になって、吸熱器における第１熱交換媒体の蒸発温度が低くなり、吸熱器に着霜する虞が生じても、吸熱器に送られる暖められた空気によって吸熱器の着霜を防止することができる。このため、エンジンを搭載しない電気自動車において、車室外の温度が低温の環境下においても、吸熱器に着霜が生じ難い車両用空気調和装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態を示す車両用空気調和装置の暖房運転時の概略構成図である。 この車両用空気調和装置の加熱ヒータの概略説明図であり、同図（ａ）は加熱ヒータの平面視における概略断面図を示し、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ矢視に相当する加熱ヒータの概略断面図を示す。 この車両用空気調和装置の主要部の概略構成図であり、同図（ａ）は主要部の平面視における概略構成図を示し、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ矢視に相当する加熱ヒータの概略正面図を示す。 この車両用空気調和装置の除湿暖房運転時の概略構成図である。 本発明の第２実施形態に係わる車両用空気調和装置の主要部の概略構成図であり、同図（ａ）は主要部の平面視における概略構成図を示し、同図（ｂ）は同図（ａ）のＢ矢視に相当する加熱ヒータの概略正面図を示し、同図（ｃ）は同図（ａ）のＣ矢視に相当する加熱ヒータの概略裏面図を示す。 本発明の第３実施形態に係わる車両用空気調和装置の主要部の概略構成図である。 本発明の第４実施形態に係わる車両用空気調和装置の概略構成図である。

以下、本発明に係わる車両用空気調和装置の好ましい実施形態を図１から図７に基づいて説明する。図１〜図４は、本発明の第１実施形態を示すものである。

本発明の車両用空気調和装置１は、図１に示すように、車室内に設けられた空調ユニット１０と、車室内および車室外に亘って構成された冷媒回路２０と、車室内および車室外に亘って構成された補助加熱回路６０と、を備えている。

空調ユニット１０は、車室内に供給する空気を流通させるための空気流通路１１を有している。空気流通路１１の一端側には、車室外の空気を空気流通路１１に流入させるための外気吸入口１１ａと、車室内の空気を空気流通路１１に流入させるための内気吸入口１１ｂと、が設けられている。また、空気流通路１１の他端側には、空気流通路１１を流通する空気を車室内の搭乗者の足元に向かって吹き出させるフット吹出口１１ｃと、空気流通路１１を流通する空気を車室内の搭乗者の上半身に向かって吹き出させるベント吹出口１１ｄと、空気流通路１１を流通する空気を車両のフロントガラスの車室内側の面に向かって吹き出させるデフ吹出口１１ｅと、が設けられている。

空気流通路１１の一端側には、空気を空気流通路１１の一端側から他端側に向かって流通させるためのシロッコファン等の室内送風機１２が設けられている。この室内送風機１２は電動モータ１２ａによって駆動される。

空気流通路１１の一端側には、外気吸入口１１ａ及び内気吸入口１１ｂの一方を開放して他方を閉鎖することが可能な吸入口切換えダンパ１３が設けられている。この吸入口切換えダンパ１３は図示しない電動モータによって駆動される。吸入口切換えダンパ１３によって内気吸入口１１ｂが閉鎖されて外気吸入口１１ａが開放されると、外気吸入口１１ａから空気が空気流通路１１に流入する外気供給モードとなる。

また、吸入口切換えダンパ１３によって外気吸入口１１ａが閉鎖されて内気吸入口１１ｂが開放されると、内気吸入口１１ｂから空気が空気流通路１１に流入する内気循環モードとなる。さらに、吸入口切換えダンパ１３が外気吸入口１１ａと内気吸入口１１ｂとの間に位置し、外気吸入口１１ａと内気吸入口１１ｂがそれぞれ開放されると、吸入口切換えダンパ１３による外気吸入口１１ａ及び内気吸入口１１ｂのそれぞれの開口率に応じた割合で、外気吸入口１１ａと内気吸入口１１ｂとから空気が空気流通路１１に流入する外内気吸入モードとなる。

空気流通路１１の他端側のフット吹出口１１ｃ、ベント吹出口１１ｄ及びデフ吹出口１１ｅのそれぞれには、各吹出口１１ｃ，１１ｄ，１１ｅを開閉するための吹出口切換えダンパ１３ｂ，１３ｃ，１３ｄが設けられている。これらの吹出口切換えダンパ１３ｂ，１３ｃ，１３ｄは、図示しないリンク機構によって連動するように構成され、電動モータによってそれぞれ開閉される。

ここで、吹出口切換えダンパ１３ｂ，１３ｃ，１３ｄによってフット吹出口１１ｃが開放されてベント吹出口１１ｄが閉鎖され、デフ吹出口１１ｅが僅かに開放されると、空気流通路１１を流通する空気の大部分がフット吹出口１１ｃから吹き出されると共に残りの空気がデフ吹出口１１ｅから吹き出されるフットモードとなる。また、吹出口切換えダンパ１３ｂ，１３ｃ，１３ｄによってフット吹出口１１ｃ及びデフ吹出口１１ｅが閉鎖されてベント吹出口１１ｄが開放されると、空気流通路１１を流通する空気の全てがベント吹出口１１ｄから吹き出されるベントモードとなる。

さらに、吹出口切換えダンパ１３ｂ，１３ｃ，１３ｄによってフット吹出口１１ｃ及びベント吹出口１１ｄが開放されてデフ吹出口１１ｅが閉鎖されると、空気流通路１１を流通する空気がフット吹出口１１ｃ及びベント吹出口１１ｄから吹き出されるバイレベルモードとなる。また、吹出口切換えダンパ１３ｂ，１３ｃ，１３ｄによってフット吹出口１１ｃ及びベント吹出口１１ｄが閉鎖されてデフ吹出口１１ｅが開放されると、空気流通路１１を流通する空気がデフ吹出口１１ｅから吹き出されるデフモードとなる。また、吹出口切換えダンパ１３ｂ，１３ｃ，１３ｄによってベント吹出口１１ｄが閉鎖されてフット吹出口１１ｃ及びデフ吹出口１１ｅが開放されると、空気流通路１１を流通する空気がフット吹出口１１ｃ及びデフ吹出口１１ｅから吹き出されるデフフットモードとなる。

尚、バイレベルモードにおいては、フット吹出口１１ｃから吹き出される空気の温度がベント吹出口１１ｄから吹き出される空気の温度よりも高温となる温度差が生じるような、空気流通路１１、フット吹出口１１ｃ、ベント吹出口１１ｄ、後述する吸熱器及び放熱器の互いの位置関係や構造となっている。

室内送風機１２の空気流通方向下流側の空気流通路１１には、空気流通路１１を流通する空気を冷却及び除湿するための吸熱器１４が設けられている。また、吸熱器１４の空気流通方向下流側の空気流通路１１には、空気流通路１１を流通する空気を加熱するための第１室内放熱器１５が設けられている。吸熱器１４、第１室内放熱器１５は、それぞれ冷媒と空気流通路１１を流通する空気とを熱交換させるためのフィンとチューブ等からなる熱交換器である。

吸熱器１４と第１室内放熱器１５との間の空気流通路１１には、空気流通路１１を流通する空気の第１室内放熱器１５において加熱される割合を調整するためのエアミックスダンパ１６が設けられている。エアミックスダンパ１６は電動モータによって駆動される。エアミックスダンパ１６は、空気流通路１１の第１室内放熱器１５の上流側に位置することによって、第１室内放熱器１５において熱交換する空気の割合が減少し、空気流通路１１の第１室内放熱器１５以外の部分側に移動させることによって、第１室内放熱器１５において熱交換する空気の割合が増加する。

エアミックスダンパ１６は、空気流通路１１の第１室内放熱器１５の上流側を閉鎖して第１室内放熱器１５以外の部分を開放した状態で開度が０％となり、空気流通路１１の第１室内放熱器１５の上流側を開放し、第１室内放熱器１５以外の部分を閉鎖した状態で開度が１００％となる。

冷媒回路２０は、前記吸熱器１４、前記第１室内放熱器１５、第１熱交換媒体（例えば、ハイドロフルオロカーボン）を圧縮するための圧縮機２１、第１熱交換媒体と車室外の空気とを熱交換するための室外熱交換器２２、第１室内放熱器１５から流出する第１熱交換媒体と吸熱器１４から流出する第１熱交換媒体とを熱交換させるための内部熱交換器２３、第１熱交換媒体の流路を切換えるための電動式の三方弁２４、第１〜第４電磁弁２５ａ〜２５ｄ及び第１〜第２逆止弁２６ａ，２６ｂ、流通する第１熱交換媒体を減圧するための第１及び第２膨張弁２７ａ，２７ｂ、余剰となる第１熱交換媒体を貯留するためのレシーバタンク２８、気体の第１熱交換媒体と液体の第１熱交換媒体を分離して液冷媒が圧縮機２１に吸入されることを防止するためのアキュムレータ２９を有し、これらは銅管やアルミニウム管によって接続されている。

圧縮機２１、室外熱交換器２２は車室外に配置されている。また、圧縮機２１は電動モータによって駆動される。室外熱交換器２２には、車両の停止時に車室外の空気と第１熱交換媒体とを熱交換させるための室外送風機３０が設けられている。室外送風機３０は、室外熱交換器２２よりも車室側に配設されている。室外送風機３０は、電動モータ３０ａによって駆動される。なお、室外送風機３０は、二点鎖線で示すように室外熱交換器２２よりも車室から離反する側に配設されてもよい。

また、圧縮機２１の冷媒吐出側と第１室内放熱器１５の冷媒流入側とが冷媒流通路２０ａを介して接続され、第１室内放熱器１５の冷媒流出側と室外熱交換器２２の冷媒流入側とが冷媒流通路２０ｂを介して接続されている。冷媒流通路２０ｂには、三方弁２４が設けられ、三方弁２４の一方の冷媒流出側と他方の冷媒流出側が互いに並列に室外熱交換器２２の冷媒流入側に冷媒流通路２０ｃ，２０ｄを介して接続されている。

冷媒流通路２０ｄには、冷媒流通方向の上流側から順に、レシーバタンク２８、第１膨張弁２７ａ、第１逆止弁２６ａが設けられている。室外熱交換器２２の冷媒流出側と圧縮機２１の冷媒吸入側とが冷媒流通路２０ｅを介して接続され、また室外熱交換器２２の冷媒流出側と、冷媒流通路２０ｄの三方弁２４とレシーバタンク２８との間とが、冷媒流通路２０ｆを介して接続されている。

冷媒流通路２０ｅには、冷媒流通方向の上流側から順に、第１電磁弁２５ａ、アキュムレータ２９が設けられている。また、冷媒流通路２０ｆには、冷媒流通方向の上流側から順に、第２電磁弁２５ｂ、第２逆止弁２６ｂが設けられている。また、冷媒流通路２０ｄのレシーバタンク２８と第１膨張弁２７ａとの間と、内部熱交換器２３の高圧冷媒流入側とが冷媒流通路２０ｇを介して接続されている。冷媒流通路２０ｇには、第３電磁弁２５ｃが設けられている。

内部熱交換器２３の高圧冷媒流出側と吸熱器１４の冷媒流入側とが冷媒流通路２０ｈを介して接続されている。冷媒流通路２０ｈには、第２膨張弁２７ｂが設けられている。吸熱器１４の冷媒流出側と内部熱交換器２３の低圧冷媒流入側と冷媒流通路２０ｉを介して接続されている。また内部熱交換器２３の低圧冷媒流出側と、冷媒流通路２０ｅの第１電磁弁２５ａとアキュムレータ２９との間とが冷媒流通路２０ｊを介して接続されている。冷媒流通路２０ａと室外熱交換器２２の冷媒流入側とが冷媒流通路２０ｋを介して接続されている。この冷媒流通路２０ｋには、第４電磁弁２５ｄが設けられている。

補助加熱回路６０は、空気流通路１１を流通する空気を加熱するための第２室内放熱器６１と、第２室内放熱器６１から流出する第２熱交換媒体（例えば、水）を加熱するための加熱ヒータ７０を有し、これらは銅管やアルミニウム管によって接続されている。第２室内放熱器６１は、第１室内放熱器１５の空気流通方向下流側の空気流通路１１に設けられている。

加熱ヒータ７０は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、電熱線を備えるヒータ７１と、ヒータ７１から出る熱で加熱される第２熱交換媒体を流通する冷媒流路７２と、ヒータ７１及び冷媒流路７２が設けられたヒータ本体部７３とを有してなる。加熱ヒータ７０は、車室外に配置されている。加熱ヒータ７０の設置位置の詳細は後述する。ヒータ本体部７３は直方体状に形成され、ヒータ本体部７３の内側にヒータ本体部７３一端から他端に亘って貫通する貫通孔７３ａが設けられている。

ヒータ７１はバッテリ等の電源に電気的に接続されて発熱が可能である。ヒータ７１は、貫通孔７３ａの周方向外側の貫通孔７３ａ長手方向一方側から他方側に沿って延びるとともに、他方側で屈曲して貫通孔７３ａの長手方向一方側に向かって延びるように配設されている。

このため、冷媒流路７２を流通する第２熱交換媒体はヒータ７１によって加熱されて、ヒータ本体部７３の略全体を昇温させる。

加熱ヒータ７０は、図３（ａ）に示すように、ヒータ本体部７３の一方側の側面が室外熱交換器２２に面するように、室外熱交換器２２と室外送風機３０との間に配設されている。加熱ヒータ７０のヒータ本体部７３には、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、ヒータ本体部７３の一方側の側面から他方側の側面を貫通する貫通孔７３ａが設けられているが、この貫通孔７３ａは、室外送風機３０から送られる空気がヒータ本体部７３の室外送風機３０側の側面に当たって向きを変えて室外熱交換器２２側へ流れ難くなるのを防止するとともに、加熱ヒータ７０による空気の加熱を容易にするためのものである。

このため、貫通孔７３ａはヒータ本体部７３の室外送風機３０側の側面に開口するとともに、室外熱交換器２２側の側面に開口するようにヒータ本体部７３内を貫通している。貫通孔７３ａの室外送風機３０側に開口する開口部７３ｂは、室外送風機３０から送られる空気の束を導入しやすい形状（図面では楕円形状）に形成されている。なお、開口部７３ｂは、室外送風機３０から送られる空気の束の形状に応じて、楕円形状の他に、円形状、多角形状等でもよい。従って、室外送風機３０から送られる空気は、貫通孔７３ａ内を流通して室外熱交換器２２側に排出されるとともに、貫通孔７３ａを流通する際に加熱ヒータ７０により加熱される。

加熱ヒータ７０は、図１に示すように、その冷媒吐出側と第２室内放熱器６１の冷媒流入側とが冷媒流通路６０ａを介して接続され、また加熱ヒータ７０の冷媒流入側と第２室内放熱器６１の冷媒吐出側とが冷媒流通路６０ｂを介して接続されている。冷媒流通路６０ｂにはポンプＰが設けられ、このポンプＰによって第２室内放熱器６１から吐出する第２熱交換媒体が加熱ヒータ７０に送られる。

このように構成された車両用空気調和装置１では、冷房運転、除湿冷房運転、暖房運転、除湿暖房運転、除霜運転が行われる。運転モードが冷房運転、除湿冷房運転、暖房運転、除湿暖房運転、除霜運転の場合におけるそれぞれの冷媒回路２０の経路を表１に示す。

運転モードが暖房運転では、冷媒回路２０は、三方弁２４の流路が冷媒流通路２０ｄ側に設定され、第１電磁弁２５ａが開放されるとともに、第２〜第４電磁弁２５ｂ〜２５ｄが閉鎖されて、圧縮機２１が運転される。

これにより、圧縮機２１から吐出された第１熱交換媒体は、図１に示すように、冷媒流通路２０ａ、第１室内放熱器１５、冷媒流通路２０ｂ、２０ｄ、室外熱交換器２２、冷媒流通路２２ｅの順に流通して圧縮機２１に吸入される。冷媒回路２０を流通する第１熱交換媒体は、第１室内放熱器１５において放熱し、室外熱交換器２２において吸熱する。

このとき、空調ユニット１０において、室内送風機１２を運転することによって空気流通路１１を流通する空気は、吸熱器１４において第１熱交換媒体と熱交換することなく、第１室内放熱器１５において第１熱交換媒体と熱交換して加熱されて車室内に吹き出される。

運転モードが除湿暖房運転では、冷媒回路２０は、三方弁２４の流路が冷媒流通路２０ｄ側に設定され、第１及び第３電磁弁２５ａ，２５ｃが開放されるとともに、第２及び第４電磁弁２５ｂ，２５ｄが閉鎖されて、圧縮機２１が運転される。

これにより、圧縮機２１から吐出された第１熱交換媒体は、図４に示すように、冷媒流通路２０ａ、第１室内放熱器１５、冷媒流通路２０ｂ，２０ｄを順に流通する。冷媒流通路２０ｄを流通する冷媒の一部は、室外熱交換器２２、冷媒流通路２０ｅの順に流通して圧縮機２１に吸入される。また、冷媒流通路２０ｄを流通するその他の第１熱交換媒体は、冷媒流通路２０ｇ、内部熱交換器２３の高圧側、冷媒流通路２０ｈ、吸熱器１４、冷媒流通路２０ｉ、内部熱交換器２３の低圧側、冷媒流通路２０ｊ，２０ｅの順に流通して圧縮機２１に吸入される。冷媒回路２０を流通する第１熱交換媒体は、第１室内放熱器１５において放熱し、吸熱器１４において吸熱する。

この除湿暖房運転時には、空調ユニット１０において、室内送風機１２を運転することによって空気流通路１１を流通する空気は、吸熱器１４において冷媒と熱交換して冷却されることにより除湿される。また吸熱器１４において除湿された空気は、一部の空気が第１室内放熱器１５において第１熱交換媒体と熱交換することによって加熱されて車室内に吹き出される。

ここで、暖房運転時及び除湿暖房時には、第１室内放熱器１５において放出する熱量を室外熱交換器２２において車室外の空気から吸熱している。このため、車室外の温度が低温の環境下になると、室外熱交換器２２の冷媒の蒸発温度が低くなり、室外熱交換器２２に着霜する虞が生じる。

しかしながら、本発明の車両用空気調和装置１では、図１及び図４に示すように、室外熱交換器２２と室外送風機３０との間に加熱ヒータ７０が設けられ、暖房運転時及び除湿暖房時に、室外送風機３０が駆動するとともに加熱ヒータ７０が作動して、室外送風機３０によって室外熱交換器２２に向かって送られた空気を、加熱ヒータ７０で加熱された第２熱交換媒体が流通する加熱ヒータ７０のヒータ本体部７３から放出される熱によって加熱し、この加熱された空気を室外熱交換器２２に流通させる。従って、室外熱交換器２２の周囲温度が上昇されるので、室外熱交換器２２が着霜する虞を防止することができる。

また、室外熱交換器２２に着霜して第１室内放熱器１５の放熱機能が低下しても、補助加熱回路６０の第２室内放熱器６１における放熱によって空気流通路１１を流通する空気が暖められるので、暖房機能の低下を防止することができる。

図５（ａ）、図５（ｂ）及び図５（ｃ）は、本発明の第２実施形態を示すものである。なお、前述した第１実施形態と同様の構成部分については同一の符号を付してその説明を省略する。

第２実施形態の加熱ヒータ７０は、図５（ａ）、図５（ｂ）及び図５（ｃ）に示すように、加熱ヒータ７０のヒータ本体部７３には前述した貫通孔７３ａ（図２（ｂ）参照）が設けられていない。この加熱ヒータ７０は、内部が中空なケース８０内に収容されている。

ケース８０は、内部が中空で加熱ヒータ７０を収容可能な箱状に形成されている。室外送風機３０側に面するケース８０の側面８０ａには、室外送風機３０から送られる空気をケース８０内に導入して加熱ヒータ７０側に流す導入孔８０ｂが設けられ、室外熱交換器２２側に面するケース８０の側面８０ｃには、加熱ヒータ７０によって暖められた空気を室外熱交換器２２側に放出する放出孔８０ｄが設けられている。導入孔８０ｂは、室外送風機３０から送られる空気の束を導入しやすい形状（図面では楕円形状）に形成されている。なお、導入孔８０ｂは、室外送風機３０から送られる空気の束の形状に応じて、楕円形状の他に、円形状、多角形状等でもよい。

放出孔８０ｄは、これから放出されて暖められた空気が室外熱交換器２２に当たるように開口している。放出孔８０ｄは、図面では楕円状に形成されている。なお、放出孔８０ｄはこれから放出される空気が室外熱交換器２２側に向くように形成され、楕円形状の他に、円形状、多角形状等でもよい。加熱ヒータ７０はケース８０内の中央部に位置するように配置されている。このため、加熱ヒータ７０の外側とケース８０の内面との間には、導入孔８０ｂ及び放出孔８０ｄに連通する内部流路８０ｅが形成されている。この内部流路８０ｅは、導入孔８０ｂから加熱ヒータ７０の外側に沿って延びて放出孔８０ｄに連通している。このため、導入孔８０ｂに導入された空気は内部流路８０ｅを流通して放出孔８０ｄから放出される。

内部流路８０ｅを流通する空気は加熱ヒータ７０の外側面に沿って流れるので、加熱ヒータ７０から放出される熱によって暖められて放出孔８０ｄから放出される。従って、暖められた空気は室外熱交換器２２に送られるので、室外熱交換器２２が着霜する虞を防止することができ、また室外熱交換器２２に着霜しても、除霜することができる。さらにケース８０内に流入した空気の殆どが加熱ヒータ７０によって暖められるので、空気を効率的に暖めることができる。

図６は、本発明の第３実施形態を示すものである。なお、前述した第１実施形態と同様の構成部分については同一の符号を付してその説明を省略する。

加熱ヒータ７０のヒータ本体部７３には前述した貫通孔７３ａ（図２（ａ）参照）が設けられていない。ヒータ本体部７３の外側面の全体に凹凸７４に形成されている。この凹凸７４によって加熱ヒータ７０の表面積を増大させることができる。従って、室外送風機３０から送られる空気がヒータ本体部７３の外側面に接触する面積が増大して、より効果的に空気を暖めることができる。

なお、前述した実施形態では、加熱ヒータ７０に貫通孔７３ａを設けたもの（第１実施形態）、加熱ヒータ７０がケース８０内に収容されたもの（第２実施形態）、加熱ヒータ７０の外面に凹凸７４が設けられたもの（第３実施形態）を示したが、加熱ヒータ７０はこれらを組み合わせて構成されてもよい。

即ち、加熱ヒータ７０は、（１）加熱ヒータ７０に貫通孔７３ａを設け、この加熱ヒータ７０をケース８０内に収容したもの、（２）加熱ヒータ７０に貫通孔７３ａを設けるとともに、加熱ヒータ７０の外面に凹凸７４を設けたもの、（３）加熱ヒータ７０をケース８０内に収容するとともに、この加熱ヒータ７０の外面に凹凸７４を設けたもの、（４）加熱ヒータ７０に貫通孔７３ａを設け、この加熱ヒータ７０をケース８０内に収容し、加熱ヒータ７０の外面に凹凸７４を設けたもののいずれでもよい。

このようにすると、室外送風機３０から送られる空気をより確実に暖めることができ、室外熱交換器２２に着霜が発生する事態をより確実に防止することができる。また室外熱交換器２２に着霜が生じても確実に除霜することができる。

図７は、本発明の第４実施形態を示すものである。なお、前述した第１実施形態と同様の構成部分については同一の符号を付してその説明を省略する。この第４実施形態の車両用空気調和装置１は、補助加熱回路６０と冷媒回路２０との間に、圧縮機２１から吐出する第１熱交換媒体と加熱ヒータ７０から流出する第２熱交換媒体とを熱交換させる内部熱交換器６３が設けられている。この車両用空気調和装置１は、室外熱交換器２２に着霜が発生して内部熱交換器６３の熱交換機能が低下して第１室内放熱器１５の暖房能力が低下すると、加熱ヒータ７０が作動して暖房機能を上げるように構成されている。

図７に示す冷媒回路２０は、圧縮機２１の冷媒吐出側と内部熱交換器６３の一方の冷媒流入側とが冷媒流通路２０ｍを介して接続され、内部熱交換器６３の一方の冷媒流出側と三方弁２４の冷媒流入側とが冷媒流通路２０ｎを介して接続されている。また加熱ヒータ４０の冷媒流入側と第１室内放熱器１５の冷媒流出側とが冷媒流通路６０ｂを介して接続されている。また加熱ヒータ４０の冷媒吐出側と内部熱交換器６３の他方の冷媒流入側とが冷媒流通路６０ａを介して接続され、内部熱交換器６３の他方の冷媒流出側と第１室内放熱器１５の冷媒流入側とが冷媒流通路６０ｃを介して接続されている。この冷媒流通路６０ｃにはポンプＰが設けられ、このポンプＰによって内部熱交換器６３及び加熱ヒータ７０で加熱された第２熱交換媒体が第１室内放熱器１５に送られる。

このように構成された図７に示す車両用空気調和装置１では、暖房運転時に室外熱交換器２２に着霜が発生すると、第１室内放熱器１５において放熱された第２熱交換媒体は、加熱ヒータ４０によって一次加熱され、さらに内部熱交換器６３で二次加熱されて、第１室内放熱器１５において放熱される。このため、室外熱交換器２２に着霜が発生して内部熱交換器６３の熱交換機能が低下しても、第２熱交換媒体は加熱ヒータ７０によって加熱されるので、内部熱交換器６３の熱交換機能の低下を補うことができ、暖房機能の低下を防止することができる。

また、前述したように、暖房運転時には室外送風機３０によって室外熱交換器２２側に向かって送られる空気が、加熱ヒータ７０のヒータ本体部７３から放出される熱によって加熱され、この加熱された空気が室外熱交換器２２を流通する
ので、室外熱交換器２２に着霜する虞を防止することができ、また、室外熱交換器２２に着霜しても除霜することができる。

なお、暖房運転時に室外熱交換器２２に着霜が発生して内部熱交換器６３の熱交換機能が殆ど無くなった場合には、第２熱交換媒体は加熱ヒータ４０のみによって加熱される。

１ 車両用空気調和装置
１５ 第１室内放熱器（第１放熱器、第２放熱器）
２１ 圧縮機
２２ 室外熱交換器（吸熱器）
３０ 室外送風機
６１ 第２室内放熱器（第２放熱器）
６３ 内部熱交換器（第１放熱器）
７０ 加熱ヒータ
７３ ヒータ本体部
７３ａ 貫通孔
７４ 凹凸
８０ ケース
８０ｂ 導入孔
８０ｄ 放出孔
８０ｅ 内部流路

Claims (4)

1. 第１熱交換媒体を圧縮して吐出する圧縮機と、前記第１熱交換媒体を放熱させる第１放熱器と、前記第１熱交換媒体を吸熱させる吸熱器と、第２熱交換媒体を加熱する加熱ヒータと、前記加熱ヒータ及び前記第１放熱器のうち少なくとも該加熱ヒータによって加熱された第２熱交換媒体を放熱させる第２放熱器とを備え、
   前記圧縮機によって吐出された第１熱交換媒体を前記第１放熱器において放熱させ、該第１放熱器において放熱させた第１熱交換媒体を前記吸熱器において吸熱させるとともに、前記加熱ヒータ及び前記第１放熱器のうち少なくとも該加熱ヒータによって加熱された前記第２熱交換媒体を前記第２放熱器において放熱させる暖房運転を行う車両用空気調和装置であって、
   前記吸熱器を流通する前記第１熱交換媒体と熱交換する空気を流通させる室外送風機が設けられ、
   前記加熱ヒータは、前記吸熱器の空気の流通方向上流側に設けられ、
   前記暖房運転時に、前記室外送風機によって前記吸熱器に向かって送られる空気を、前記加熱ヒータのヒータ本体部から放出される熱によって加熱し、この加熱された空気を前記吸熱器に流通させることを特徴とする車両用空気調和装置。
2. 前記加熱ヒータは、前記室外送風機から送られる空気を前記吸熱器側に向かって流通させる貫通孔を有し、
   前記室外送風機によって送られる空気は、前記貫通孔を流れる際に前記ヒータ本体部から放出される熱により加熱されて前記吸熱器に流通することを特徴とする請求項１に記載の車両用空気調和装置。
3. 前記加熱ヒータは、内部が中空なケース内に収容され、
   前記ケースは、前記室外送風機側に面する側面に開口して前記室外送風機から送られる空気を前記ケース内に導入して前記加熱ヒータに当てる導入孔と、前記ケース内に収容された加熱ヒータと前記ケースとの間に形成されて、前記導入孔から前記加熱ヒータに沿って延びて該導入孔に導入された空気を前記吸熱器側に面する側面側へ流す内部流路と、前記吸熱器側に面する側面に設けられ、前記ヒータ本体部から放出される熱によって暖められて前記内部流路を流れる空気を吸熱器側に放出する放出孔とを有することを特徴とする請求項１に記載の車両用空気調和装置。
4. 前記加熱ヒータは、その表面に凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の車両用空気調和装置。