JP2013107612A

JP2013107612A - 車両用空調装置

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Publication number: JP2013107612A
Application number: JP2011267596A
Authority: JP
Inventors: Yasufumi Takahashi; 康文高橋
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2011-10-26
Filing date: 2011-12-07
Publication date: 2013-06-06
Anticipated expiration: 2031-12-07
Also published as: JP5884080B2

Abstract

【課題】再加熱除湿運転時に室内凝縮器の能力を制御できる車両用空調装置を提供する。
【解決手段】車両用空調装置１Ａは、圧縮機２１、室内凝縮器２２、第１膨張機構２３および室内蒸発器２５を含む室内熱交換回路２と、室外熱交換器３１および第２膨張機構３２を含む室外熱交換路３を備える。室内熱交換回路２には、室内蒸発器２５の上流側または下流側に開閉弁２４が設けられている。室外熱交換路３の一端３ａは、第１膨張機構２３と室内蒸発器２５の間で室内熱交換回路２に接続され、他端３ｂは、第１連絡路４Ａおよび第２連絡路４Ｂを介して、圧縮機２１と室内凝縮器２２の間および室内蒸発器２５と圧縮機２１の間で室内熱交換回路２に接続されている。流路選択手段４１は、第１連絡路４Ａと第２連絡路４Ｂのどちらに冷媒を流すかを決定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用空調装置に関する。

従来、例えばガソリンエンジンを備える自動車では、冷房にヒートポンプが用いられる一方、暖房にエンジンの廃熱が利用されていた。近年では、エンジンの廃熱量が少ないハイブリッド車、およびエンジンの廃熱が利用できない電気自動車が普及してきており、これに合わせて冷房だけでなく暖房にもヒートポンプを用いるようにした車両用空調装置が開発されてきている。例えば、特許文献１には、図９（ａ）および（ｂ）に示すような車両用空調装置１００が開示されている。

この車両用空調装置１００は、冷房運転、再加熱除湿運転およびこれらと同じ流路で冷媒を循環させる除霜運転、ならびに２つの除湿暖房運転を切り替え可能なものである。具体的に、車両用空調装置１００は、圧縮機１１１、第１室内熱交換器１１２、第１膨張弁１１３および第２室内熱交換器１１４がこの順に接続された主回路１１０を備えている。第１室内熱交換器１１２と第２室内熱交換器１１４は、ダクト１５０内に第２室内熱交換器１１４が風上側に位置し第１室内熱交換器１１２が風下側に位置するように配置されている。

主回路１１０には、圧縮機１１１と第１室内熱交換器１１２の間に第１開閉弁１１５が設けられており、第１室内熱交換器１１２と第１膨張弁１１３の間に逆止弁１１６が設けられている。また、逆止弁１１６と第１膨張弁１１３の間には受液器１１７が配置されており、第２室内熱交換器１１４と圧縮機１１１の間にはアキュムレータ１１８が配置されている。

また、車両用空調装置１００は、冷房運転時に第１室内熱交換器１１２をバイパスして冷媒を流すための、室外熱交換器１２１を含むバイパス路１２０を備えている。バイパス路１２０は、圧縮機１１１と第１開閉弁１１５の間で主回路１１０から分岐して逆止弁１１６と受液器１１７の間で主回路１１０につながっている。バイパス路１２０には、室外熱交換器１２１の上流側に第２開閉弁１２５が設けられ、室外熱交換器１２１の下流側に逆止弁１２２が設けられている。

さらに、車両用空調装置１００は、受液器１１７と第１膨張弁１１３の間で主回路１１０から分岐して室外熱交換器１２１と逆止弁１２２の間でバイパス路１２０につながる第１暖房専用路１４０と、第２開閉弁１２５と室外熱交換器１２１の間でバイパス路１２０から分岐して第２室内熱交換器１１４とアキュムレータ１１８の間で主回路１１０につながる第２暖房専用路１３０を備えている。第１暖房専用路１４０には第２膨張弁１４１が設けられており、第２暖房専用路１３０には第３開閉弁１３５が設けられている。

冷房運転時は、第１開閉弁１１５および第３開閉弁１３５が閉じられ、第２開閉弁１２５が開かれる。これにより、縮機１１１から吐出された冷媒は、図９（ａ）中に実線矢印で示すように、室外熱交換器１２１、第１膨張弁１１３および第２室内熱交換器１１４をこの順に直列に通過する。再加熱除湿運転時は、冷房運転時の状態から第１開閉弁１１５が開かれる。これにより、冷媒は、図９（ａ）中に破線矢印で示すように、室外熱交換器１２１と第１室内熱交換器１１２を並列に流れる。

一方、第１除湿暖房運転時は、第１開閉弁１１５が開かれ、第２開閉弁１２５および第
３開閉弁１３５が閉じられる。これにより、圧縮機１１１から吐出された冷媒は、図９（ｂ）中に破線矢印で示すように、第１室内熱交換器１１２、第１膨張弁１１３および第２室内熱交換器１１４をこの順に直列に通過する。第２除湿暖房運転時は、第１除湿暖房運転時の状態から第３開閉弁１３５が開かれる。これにより、冷媒は、図９（ｂ）中に実線矢印で示すように、第１膨張弁１１３および第１室内熱交換器１１２と第２膨張弁１４１および室外熱交換器１２１を並列に流れる。

特開平７−２３２５４７号公報

しかしながら、図９（ａ）および（ｂ）に示す車両用空調装置１００では、再加熱除湿運転時に室外熱交換器１２１と第１室内熱交換器１１２に流れる冷媒量を調整する手段がなく、凝縮器として機能する第１室内熱交換器１１２の能力を制御することができない。

本発明は、このような事情に鑑み、再加熱除湿運転時に室内凝縮器の能力を制御できる車両用空調装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の車両用空調装置は、暖房運転、冷房運転および再加熱除湿運転を切り替え可能な車両用空調装置であって、圧縮機、室内凝縮器、第１膨張機構および室内蒸発器がこの順に接続された室内熱交換回路と、外気導入口および内気導入口ならびに車室内への吹出口を有し、内部に前記室内凝縮器および前記室内蒸発器が、前記室内蒸発器を通過した空気が前記室内凝縮器を通過し得るように配置されたダクトと、室外熱交換器および第２膨張機構を含み、前記第２膨張機構側の一端が前記第１膨張機構と前記室内蒸発器の間で前記室内熱交換回路に接続された室外熱交換路と、前記圧縮機と前記室内凝縮器の間で前記室内熱交換回路から分岐して前記室外熱交換路の前記室外熱交換器側の他端につながる第１連絡路と、前記室内蒸発器と前記圧縮機の間で前記室内熱交換回路から分岐して前記室外熱交換路の他端につながる第２連絡路と、前記室内熱交換回路において前記室外熱交換路の一端が接続された位置と前記第２連絡路が分岐する位置との間に配置された開閉弁と、前記冷房運転および前記再加熱除湿運転時に前記室外熱交換路の他端を前記第１連絡路を通じて前記室内熱交換回路に連通させる第１状態に切り換えられ、前記暖房運転時に前記室外熱交換路の他端を前記第２連絡路を通じて前記室内熱交換回路に連通させる第２状態に切り換えられる流路選択手段と、を備えた、ことを特徴とする。

上記の構成によれば、暖房運転時に開閉弁が閉じられると、圧縮機から吐出された冷媒が室内凝縮器、第１膨張機構、第２膨張機構および室外熱交換器をこの順に通過して圧縮機に再度吸入される。開閉弁が開かれると、第１膨張機構を通過した冷媒が室内蒸発器にも導かれるため、ダクト内に流れる空気を除湿することができる。一方、冷房運転および再加熱除湿運転時には、圧縮機から吐出された冷媒を室外熱交換器と室内凝縮器に並列に流すことができる。このとき、室外熱交換器を通過した冷媒および室内凝縮器を通過した冷媒は別々の膨張機構を経て合流するため、それらの膨張機構により室内凝縮器の能力を制御することができる。

本発明の第１実施形態に係る車両用空調装置の概略構成図であり、暖房運転時の冷媒の流れを示す。本発明の第１実施形態に係る車両用空調装置の概略構成図であり、冷房運転および再加熱除湿運転時の冷媒の流れを示す。第１実施形態の変形例の車両用空調装置の概略構成図本発明の第２実施形態に係る車両用空調装置の概略構成図であり、暖房運転時の冷媒の流れを示す。本発明の第３実施形態に係る車両用空調装置の概略構成図であり、暖房運転時の冷媒の流れを示す。本発明の第３実施形態に係る車両用空調装置の概略構成図であり、冷房運転および再加熱除湿運転時の冷媒の流れを示す。（ａ）および（ｂ）は外気導入口および内気導入口を分割した例を示す図である。第３実施形態の変形例の車両用空調装置の概略構成図従来の車両用空調装置の概略構成図であり、（ａ）は冷房運転および再加熱除湿運転ならびに除霜運転時の冷媒の流れを示し、（ｂ）は除湿暖房運転時の冷媒の流れを示す。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明は本発明の一例に関するものであり、本発明はこれらによって限定されるものではない。

（第１実施形態）
図１および図２に、本発明の第１実施形態に係る車両用空調装置１Ａを示す。この車両用空調装置１Ａは、暖房運転、冷房運転および再加熱除湿運転を切り替え可能なものであり、車室内に外気を取り込んだり内気を循環したりするためのダクト５と、冷媒を循環させるヒートポンプ回路１０と、制御装置７（図１では図面の簡略化のために信号線の一部のみを作図）とを備えている。なお、図１および図２はダクト５の形状を模式的に表すものであり、ダクト５の実際の形状は、当該ダクト５が設置されるスペースに合わせて膨らんでいたりうねっていたりしていてもよい。

ダクト５は、一方の端部に、ダクト５内に外気を導入するための外気導入口５ａとダクト５内に内気を導入するための内気導入口５ｂとを有しており、他方の端部に、温度調整された空気を車室内に吹き出すための吹出口５ｃを有している。なお、図示は省略するが、外気導入口５ａおよび内気導入口５ｂの近傍には、外気導入口５ａからダクト５内に導入される外気の量と内気導入口５ｂからダクト５内に導入される内気の量の比率を調整する吸気ダンパが配置されている。また、吹出口５ｃは、デフロスタ吹出口、フェイス吹出口およびフット吹出口など複数に分岐していてもよい。

ダクト５内には、当該ダクト５の一方の端部から他方の端部に向かう空気の流れを生じさせる送風機５１が配置されている。送風機５１は、ブロワであってもよいしファンであってもよい。また、送風機５１は、外気導入口５ａおよび内気導入口５ｂの近くではなく、吹出口５ｃの近くに配置することも可能である。

ヒートポンプ回路１０は、ループ状の室内熱交換回路２と、３つの線状の流路である室外熱交換路３、第１連絡路４Ａ、第２連絡路４Ｂを含む。ヒートポンプ回路１０に循環する冷媒としては、Ｒ１３４ａ、Ｒ４１０Ａ、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ、ＨＦＯ−１２３４ｚｅ、ＣＯ₂などに加え、他のＨＦＣ系、ＨＣ系などが利用できる。

室内熱交換回路２は、圧縮機２１、室内凝縮器２２、第１膨張弁２３および室内蒸発器２５を含み、これらは冷媒配管によりこの順に接続されている。また、室内熱交換回路２には、第１膨張弁２３と室内蒸発器２５の間に開閉弁２４が設けられており、室内蒸発器２５と圧縮機２１の間にアキュムレータ２７が設けられている。

圧縮機２１は、図略の電動モータにより駆動され、吸入口から吸入した冷媒を圧縮して吐出口から吐出する。電動モータは、圧縮機２１の内部に配置されていてもよいし、外部に配置されていてもよい。例えば電気自動車では、電動モータが車両走行用のモータであってもよい。

室内凝縮器２２および室内蒸発器２５は、ダクト５内に室内蒸発器２５を通過した空気が室内凝縮器２２を通過し得るように配置されている。そして、室内蒸発器２５および室内凝縮器２２は、送風機５１により供給される内気および／または外気と冷媒との間で熱交換を行う。

本実施形態では、室内蒸発器２５が、ダクト５内で当該室内蒸発器２５を経由する第１風路５Ａと当該室内蒸発器２５を経由しない第２風路５Ｂとが層をなすように配置されている。同様に、室内凝縮器２２も、ダクト５内で当該室内凝縮器２２を経由する第３風路５Ｃと当該室内凝縮器２２を経由しない第４風路５Ｄとが層をなすように配置されている。また、ダクト５内には、第１風路５Ａと第２風路５Ｂとを仕切る第１仕切り板５２と、第３風路５Ｃと第４風路５Ｄとを仕切る第２仕切り板５３とが配設されている。なお、室内蒸発器２５および室内凝縮器２２は、第１仕切り板５２および第２仕切り板５３を挟んで互いに反対側に位置していてもよいし、同じ側に位置していてもよい。

さらに、ダクト５内には、第１風路５Ａを流れる風量と第２風路５Ｂを流れる風量の比率を調整する第１調整ダンパ６１と、第３風路５Ｃを流れる風量と第４風路５Ｄを流れる風量の比率を調整する第２調整ダンパ６２とが配設されている。本実施形態では、第２調整ダンパ６２が第１仕切り板５２と第２仕切り板５３の間に配置され、第１調整ダンパ６１が第１仕切り板５２の風上側に配置されている。すなわち、第１調整ダンパ６１の揺動軸が第１仕切り板５２の風上側の端部に取り付けられ、第２調整ダンパ６２の揺動軸が第２仕切り板５３の風上側の端部に取り付けられている。ただし、第１調整ダンパ６１が第１仕切り板５２と第２仕切り板５３の間に逆向きで配置され、第２調整ダンパ６２が第２仕切り板５３の風下側に逆向きで配置されていてもよい。

第１調整ダンパ６１は、第１風路５Ａを遮断する熱交換器側遮断位置と第２風路５Ｂを遮断するバイパス側遮断位置との間で揺動し、第２調整ダンパ６２は、第３風路５Ｃを遮断する熱交換器側遮断位置と第４風路５Ｄを遮断するバイパス側遮断位置との間で揺動する。なお、以下では、説明の簡略化のために、第１調整ダンパ６１については、第１風路５Ａを流れる風量と第２風路５Ｂを流れる風量とが等しくなる位置を均等位置、均等位置とバイパス側遮断位置の間の中間位置をバイパス側抑制位置、均等位置と熱交換器側遮断位置の間の中間位置を熱交換器側抑制位置という。一方、第２調整ダンパ６２については、第１仕切り板４１の風下側の端部と第２仕切り板４２の風上側の端部とを結ぶ線上に位置する位置を均等位置、均等位置とバイパス側遮断位置の間の中間位置をバイパス側抑制位置、均等位置と熱交換器側遮断位置の間の中間位置を熱交換器側抑制位置という。

第１膨張弁２３は、冷媒を膨張させる膨張機構の一例である。なお、膨張機構としては、膨張する冷媒から動力を回収する容積型の膨張機等を採用してもよい。また、膨張弁には開度変化する弁を用いる事が出来、電動膨張弁、開度が２段階以上に変化する弁や、温度式膨張弁などを採用してもよい。

開閉弁２４は、暖房運転として２つのモードを選択できるようにするためのものである。すなわち、暖房運転は、開閉弁２４が閉じられる第１暖房運転と開閉弁２４が開かれる第２暖房運転を含む。なお、開閉弁２４は、室内蒸発器２５の下流側に配置されていてもよいが、本実施形態のように室内蒸発器２５の上流側に配置されていることが好ましい。
室内蒸発器２５を使用しないときに、室内蒸発器２５に低温の冷媒が流入することを防ぐためである。

室外熱交換路３は、室外熱交換器３１および第２膨張弁３２を含む。室外熱交換路３の第２膨張弁３２側の一端３ａは、第１膨張機構２３と開閉弁２４の間で室内熱交換回路２に接続されている。

室外熱交換器３１は、例えば自動車のフロントに配置され、車両の走行およびファン３３により供給される外気と冷媒との間で熱交換を行う。室外熱交換器３１は、冷房運転および再加熱除湿運転時に凝縮器として機能し、暖房運転時に蒸発器として機能する。第２膨張弁３２は、第１膨張弁２３と同様に、冷媒を膨張させる膨張機構の一例である。

第１連絡路４Ａは、圧縮機２１と室内凝縮器２２の間で室内熱交換回路２から分岐し、室外熱交換路３の室外熱交換器３１側の他端３ｂにつながっている。第２連絡路４Ｂは、室内蒸発器２５とアキュムレータ２７の間で室内熱交換回路２から分岐し、室外熱交換路３の他端３ｂにつながっている。本実施形態では、第１連絡路４Ａおよび第２連絡路４Ｂが室外熱交換路３の他端３ｂとつながる箇所に三方弁４１が設けられている。

三方弁４１は、本発明の流路選択手段の一例であり、冷房運転および再加熱除湿運転時に第１状態（図２に示す状態）に切り換えられ、暖房運転時に第２状態（図１に示す状態）に切り換えられる。三方弁４１は、第１状態では室外熱交換路３の他端３ｂを第１連絡路４Ａを通じて室内熱交換回路２に連通させ、第２状態では室外熱交換路３の他端３ｂを第２連絡路４Ｂを通じて室内熱交換回路２に連通させる。なお、本発明の流路選択手段としては、三方弁４１の代わりに、第１連絡路４Ａおよび第２連絡路４Ｂのそれぞれに設けられた開閉弁を用いることも可能である。

上述した圧縮機２１および各種の弁２３，２４，３２，４１、ならびに第１調整ダンパ６１および第２調整ダンパ６２は、制御装置７により制御される。制御装置６は、車室内に配置された操作パネル（図示せず）と接続されており、暖房運転、冷房運転および再加熱除湿運転を実行する。以下、各運転時の車両用空調装置１Ａの動作を説明する。

＜暖房運転＞
暖房運転時、制御装置７は三方弁４１を第２状態に切り換える。これにより、第１連絡路４Ａを通じた冷媒の流通が禁止され、第２連絡路４Ｂを通じた冷媒の流通が許可される。

上述したように、暖房運転は、開閉弁２４が閉じられる第１暖房運転と、開閉弁２４が開かれる第２暖房運転とを含む。なお、開閉弁２４が閉じられるのは第１暖房運転のときのみである。

（１）第１暖房運転
第１暖房運転は、例えば起動時などの除湿が必要でないときに行われる。第１暖房運転時、圧縮機２１から吐出された冷媒は、図１中に実線矢印で示すように、室内凝縮器２２、第１膨張弁２３、第２膨張弁３２および室外熱交換器３１をこの順に直列に通過し、再度圧縮機２１に吸入される。

第１暖房運転では、第１膨張弁２３と第２膨張弁３２の一方が全開または一定開度にされ、他方が圧縮機２１に吸入される冷媒が所定の過熱状態となるように調整される。具体的には、圧縮機２１に吸入される冷媒の温度を温度センサ８で検出し、検出された温度と低圧側の飽和温度との温度差が所定値となるように膨張弁の調整が行われる。

ダクト５内の風量調整については、第２調整ダンパ６２がバイパス側遮断位置にセットされる。第１調整ダンパ６１は熱交換器側遮断位置にセットされるが、室内蒸発器２５が結露水などで濡れていない場合には冷媒が流れないために、どの位置にセットされてもよい。

（２）第２暖房運転
第２暖房運転は、本実施形態では、除湿が必要なときに行われる。第２暖房運転時、圧縮機２１から吐出された冷媒は、図１中に破線矢印で示すように、室内凝縮器２２および第１膨張弁２３を通過した後に２つの支流に分かれる。それらの支流は、第２膨張弁３２および室外熱交換器３１と室内蒸発器２５を別々に通過した後に合流し、再度圧縮機２１に吸入される。

第１膨張弁２３は、圧縮機２１に吸入される冷媒が所定の過熱状態となるように調整される。一方、第２膨張弁３２は、室内蒸発器２５に流れる冷媒量と室外熱交換器３１に流れる冷媒量の比率が適切になるように調整される。例えば、一般に室外熱交換器３１は室内蒸発器２５に比べて大きなサイズを有するため、そのサイズの違いに応じて冷媒の分配率を決定してもよい。

ダクト５内の風量調整については、第２調整ダンパ６２がバイパス側遮断位置にセットされ、第１調整ダンパ６１が例えば熱交換器側抑制位置または均等位置にセットされる。これにより、ダクト５内を流れる空気が室内蒸発器２５で除湿された後に室内凝縮器２２で加熱される。

（３）除霜運転
暖房運転中に室外熱交換器３１に霜が付着した場合または所定のインターバルで、制御装置７は暖房運転から除湿運転に移行する。具体的に、制御装置７は、三方弁４１を第１状態に切り換え、第１膨張弁２３を全閉または低開度に制御する。これにより、圧縮機２１から吐出された高温の冷媒を室外熱交換器３１に導いて室外熱交換器３１に付着した霜を溶かすことができる。

除霜運転時、第２膨張弁３２が圧縮機２１に吸入される冷媒が所定の過熱状態となるように調整される。

なお、外気温度が０℃以上であれば、三方弁４１を第２状態に切り換えたままで第２膨張弁３２を全閉に制御し、さらにガス冷媒のみが室内蒸発器２５を経て圧縮機５に戻るように第１膨張弁２３および／または第２調整ダンパ６２を調整することにより、圧縮機５の入力に相当する熱量で暖房を行いながら、０℃以上の外気を利用して除霜を行うことができる。

＜冷房運転＞
冷房運転時、制御装置７は三方弁４１を第１状態に切り換える。これにより、第１連絡路４Ａを通じた冷媒の流通が許可され、第２連絡路４Ｂを通じた冷媒の流通が禁止される。

さらに、制御装置７は、第１膨張弁２３を全閉または低開度に制御する。これにより、圧縮機２１から吐出された冷媒の全量または殆どは、図２中に実線矢印で示すように、室外熱交換器３１、第２膨張弁３２および室内蒸発器２５をこの順に直列に通過し、再度圧縮機２１に吸入される。

第２膨張弁３２は、圧縮機２１に吸入される冷媒が所定の過熱状態となるように調整される。ダクト５内の風量調整については、第１調整ダンパ６１がバイパス側遮断位置にセットされ、第２調整ダンパ６２が例えば熱交換器側遮断位置にセットされる。

なお、第１膨張弁２３を全閉にする場合は、室内凝縮器２２と第１膨張弁２３の間で室内熱交換回路２から分岐して室外熱交換器３１よりも他端３ｂ側で室外熱交換路３につながる逃がし路（図示せず）を設けておき、この逃がし路を通じて室内凝縮器２２に溜まる冷媒やオイルを逃がすことが好ましい。

＜再加熱除湿運転＞
再加熱除湿運転時、制御装置７は三方弁４１を第１状態に切り換える。これにより、第１連絡路４Ａを通じた冷媒の流通が許可され、第２連絡路４Ｂを通じた冷媒の流通が禁止される。

再加熱除湿運転時、第１膨張弁２３および第２膨張弁３２の双方によって冷媒が膨張される。すなわち、圧縮機２１から吐出された冷媒は、図２中に破線矢印で示すように、まず２つの支流に分かれる。一方の支流は、室外熱交換器３１および第２膨張弁３２を通過し、他方の支流は、室内凝縮器２２および第１膨張弁２３を通過する。その後、それらの支流が合流する。合流後の冷媒は、室内蒸発器２５を通過した後に再度圧縮機２１に吸入される。

このように、室外熱交換器３１を通過した冷媒および室内凝縮器２２を通過した冷媒は別々の膨張弁を経て合流するため、それらの膨張弁により室内凝縮器２２の能力を制御することができる。

第２膨張弁３２は、圧縮機２１に吸入される冷媒が所定の過熱状態となるように調整される。一方、第１膨張弁２３は、室内凝縮器２２から流出する冷媒が所定の過冷却状態となるように調整される。

ダクト５内の風量調整については、第１調整ダンパ６１がバイパス側遮断位置にセットされ、第２調整ダンパ６２が例えば熱交換器側抑制位置または均等位置にセットされる。これにより、ダクト５内を流れる空気が室内蒸発器２５で除湿された後に室内凝縮器２２で加熱される。

＜変形例＞
ダクト５内に導入される外気を、換気のために車室外に排出される内気を利用して加熱または冷却することも可能である。これを実現するには、例えば図３に示すように、ダクト５内の外気導入口５ａおよび内気導入口５ｂの直ぐ下流側に、車室外に排出される内気がダクト５を横断して流れる流路を形成するように熱交換器９を配置してもよい。熱交換器９は、全熱交換器であっても顕熱交換器であってもよい。熱交換器９には公知のものを用いることができ、その一例としては特開２０１０−７６５０６号公報の図２に示す構造の熱交換器（波方向が直交する波板が平板を挟んで交互に積層されたもの）が挙げられる。

（第２実施形態）
図４に、本発明の第２実施形態に係る車両用空調装置１Ｂを示す。なお、本実施形態では、第１実施形態と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略することがある。この点は、後述する第３実施形態でも同様である。

本実施形態の車両用空調装置１Ｂでは、室内熱交換回路２の室内蒸発器２５と第２連絡路４Ｂが分岐する位置との間に電磁弁２６が設けられている。この電磁弁２６は、室内蒸発器２５から流出した冷媒を所定の圧力まで減圧する減圧状態と、そのまま通過させる非減圧状態とに切り換え可能なものであり、本発明の減圧機構に相当する。

電磁弁２６は、冷房運転および再加熱除湿運転時に非減圧状態に切り換えられる。一方、開閉弁２４が開かれる第２暖房運転時には、電磁弁２６が、室内蒸発器２５に氷が付着したときあるいは室内蒸発器２５に氷が付着し得る条件下で減圧状態に切り換えられる。なお、第１暖房運転時には、室内蒸発器２５に冷媒が流れないために、電磁弁２６が非減圧状態と減圧状態のどちらに切り換えられてもよい。

室内蒸発器２５に氷が付着したことは、例えば、室内蒸発器２５の風下側に風量計を設置し、この風量計が風量低下を検知することによって知ることができる。または、室内蒸発器２５に温度センサを設け、室内蒸発器２５の温度低下が検知されたときに室内蒸発器２５に氷が付着したと判定してもよい。室内蒸発器２５に氷が付着し得る条件とは、例えば室内蒸発器２５に供給される空気の温度が所定温度（例えば、５℃）以下のときである。あるいは、開閉弁２４を開くことを室内蒸発器２５に氷が付着し得る条件としてもよい。

第２暖房運転時には、図４中に破線矢印で示すように、圧縮機２１から吐出された冷媒が室内凝縮器２２および第１膨張弁２３を通過した後に２つの支流に分かれる。それらの支流は、第２膨張弁３２および室外熱交換器３１と室内蒸発器２５および電磁弁２６を別々に通過した後に合流し、再度圧縮機２１に吸入される。このとき、第２膨張弁３２は、室外熱交換器３１から流出する合流前の冷媒が所定の過熱状態となるように調整される。

室内蒸発器２５の下流側には電磁弁２６が配置されているため、この電磁弁２６を減圧状態に切り換えれば、室内蒸発器２５の冷媒の温度を室外熱交換器３１の冷媒の温度よりも高くすることができる。これにより、室内蒸発器２５に付着した氷を溶かしたり、室内蒸発器２５への氷の付着を未然に防いだりすることができる。

＜変形例＞
前記実施形態では、本発明の減圧機構として減圧状態と非減圧状態とに切り換え可能な電磁弁２６が採用されていた。しかし、減圧機構としては、減圧状態と非減圧状態だけでなく、冷媒の流通を禁止する閉止状態にも切り換え可能な電磁弁や膨張弁を採用してもよい。この場合には、電磁弁が開閉弁の機能も兼ねるため、開閉弁２４を省略することができる。あるいは、減圧機構は、オリフィスやキャピラリーチューブなどの固定絞りとこれをバイパスする開閉弁付のバイパス路で構成されていてもよい。

（第３実施形態）
図５および図６に、本発明の第３実施形態に係る車両用空調装置１Ｃを示す。本実施形態の車両用空調装置１Ｃでは、ダクト５に暖房用排気口５４および冷房用排気口５６が設けられている。また、本実施形態では、室内蒸発器２５および室内凝縮器２２は、第１風路５Ａが第４風路５Ｄと連続し、第２風路５Ｂが第３風路５Ｃと連続するように、第１仕切り板５２および第２仕切り板５３を挟んで互いに反対側に位置している。

本実施形態では、室内蒸発器２５と室内凝縮器２２のそれぞれに、外気導入口５ａからの外気と内気導入口５ｂからの内気の混合気だけでなく、外気と内気の一方を選択的に供給可能となっている。これを実現するには、例えば、図７（ａ）および（ｂ）に示すように、外気導入口５ａおよび内気導入口５ｂを断面Ｌ字状に構成し、それらを分割板５８で分割するとともに、分割板５８を挟んで一対の吸気ダンパ５９を配設すればよい。

上記の暖房用排気口５４は、開閉弁２４が開かれる第２暖房運転時に室内蒸発器２５で冷却された空気を車室外に排出するためのものである。ダクト５には、暖房用排気口５４を開閉する暖房用排出ダンパ５５が取り付けられている。

暖房用排出ダンパ５５は、暖房用排気口５４の風下側に揺動軸を有しており、暖房用排気口５４を閉じる閉じ位置からダクト５の内側に揺動して暖房用排気口５４を開く。すなわち、暖房用排出ダンパ５５は、暖房用排気口５４を開いたときに、室内蒸発器２５を通過した空気を暖房用排気口５４に導く。本実施形態では、暖房用排出ダンパ５５が、暖房用排気口５４を閉じる閉じ位置と、当該暖房用排出ダンパ５５の先端が第１仕切り板５２に近接または当接して第１風路５Ａを遮断する遮断位置との間で揺動可能となっている。

上記の冷房用排気口５６は、冷房運転時に室内凝縮器２２で加熱された空気を車室外に排出するためのものである。ダクト５には、冷房用排気口５６を開閉する冷房用排出ダンパ５７が取り付けられている。

冷房用排出ダンパ５７は、冷房用排気口５６の風下側に揺動軸を有しており、冷房用排気口５６を閉じる閉じ位置からダクト５の内側に揺動して冷房用排気口５６を開く。すなわち、冷房用排出ダンパ５７は、冷房用排気口５６を開いたときに、室内凝縮器２２を通過した空気を冷房用排気口５６に導く。本実施形態では、冷房用排出ダンパ５７が、冷房用排気口５６を閉じる閉じ位置と、当該冷房用排出ダンパ５７の先端が第２仕切り板５３に近接または当接して第３風路５Ｃを遮断する遮断位置との間で揺動可能となっている。

暖房用排出ダンパ５５は第２暖房運転時に操作され、冷房用排出ダンパ５７は冷房運転時に操作される。また、暖房用排出ダンパ５５は除霜運転時にも操作され得る。

（１）第２暖房運転
まず、暖房用排出ダンパ５５が遮断位置にセットされる場合について説明する。この場合、室内蒸発器２５には外気と内気の一方が選択的に供給されてもよいし、外気と内気の混合気が供給されてもよい。外気が室内蒸発器２５に供給される場合、室内蒸発器２５がもう１つの室外熱交換器として働くため、車両用空調装置１Ｃの性能を向上させることができる。一方、内気は暖房によって既に温度が調整されたものであるので、内気を別の開口を通じて外部に排出すると、その内気の温度を調整するのに要したエネルギーが無駄になる。これに対し、内気を室内蒸発器２５に供給して内気から熱を奪った後に排出すれば、エネルギーを効率的に活用することができる。

暖房用排出ダンパ５５が遮断位置以外にセットされて暖房用排気口５４が開かれる場合は、上述した第２暖房運転と第１実施形態で説明した第２暖房運転の組み合わせとなる。

（２）除霜運転
本実施形態では、第１実施形態で説明した除霜運転の他に、次のような除霜運転を行うことができる。

まず、第１実施形態で説明した外気温度が０℃以上の除霜運転を行うときに、室内蒸発器２５に外気または外気と内気の混合気を供給し、暖房用排出ダンパ５５によって暖房用排気口５４を開けば、室内熱交換回路２では通常の冷凍サイクルを実現することができる。

また、三方弁４１を第１状態に切り換え、第２膨張弁３２を圧縮機２１に吸入される冷媒が所定の過熱状態となるように調整し、第１膨張弁２３を室外熱交換器３１から流出する冷媒が所定の過熱状態となるように調整する。その上で、室内蒸発器２５に外気または外気と内気の混合気を供給し、暖房用排出ダンパ５５によって暖房用排気口５４を開けば、除霜しながら暖房を行うことができる。

さらに、第１実施形態で説明した三方弁４１を第１状態に切り換えるとともに第１膨張弁２３を全閉または低開度に制御する除霜運転を行うときは、暖房用排出ダンパ５５によって暖房用排気口５４を開いてもよい。

（３）冷房運転
冷房用排気口５６が開かれるときの冷房運転では、再加熱除湿運転と同様に各種弁の制御が行われる。すなわち、第１膨張弁２３は、全閉または低開度に制御されるのではなく
、室内凝縮器２２から流出する冷媒が所定の過冷却状態となるように調整される。一方、第２膨張弁３２は、圧縮機２１に吸入される冷媒が所定の過熱状態となるように調整される。

まず、冷房用排出ダンパ５７が遮断位置にセットされる場合について説明する。この場合、室内凝縮器２２には外気と内気の一方が選択的に供給されてもよいし、外気と内気の混合気が供給されてもよい。外気が室内凝縮器２２に供給される場合、室内凝縮器２２がもう１つの室外熱交換器として働くため、車両用空調装置１Ｃの性能を向上させることができる。一方、内気は冷房によって既に温度が調整されたものであるので、内気を別の開口を通じて外部に排出すると、その内気の温度を調整するのに要したエネルギーが無駄になる。これに対し、内気を室内凝縮器２２に供給して内気に熱を与えた後に排出すれば、エネルギーを効率的に活用することができる。

冷房用排出ダンパ５７が遮断位置以外にセットされて冷房用排気口５６が開かれる場合は、上述した冷房運転と第１実施形態で説明した冷房運転の組み合わせとなる。

なお、冷房用排出ダンパ５７を閉じ位置にセットした状態で第１膨張弁２３を全閉または低開度に制御すれば、第１実施形態で説明した冷房運転を実行することもできる。

＜変形例＞
前記実施形態では、ダクト５に暖房用排気口５４と冷房用排気口５６の双方が設けられていたが、それらのどちらか一方だけがダクト５に設けられていてもよい。

また、室内熱交換回路２には、第２実施形態で説明した減圧状態と非減圧状態とに切り換え可能な電磁弁２６が設けられていてもよく、開閉弁２４を省略して減圧状態と非減圧状態と閉止状態とに切り換え可能な電磁弁や膨張弁が設けられていてもよい。

さらに、ダクト５内に導入される外気を、換気のために車室外に排出される内気を利用して加熱または冷却することも可能である。これを実現するには、例えば図８に示すように、ダクト５内の外気導入口５ａおよび内気導入口５ｂの直ぐ下流側に、車室外に排出される内気がダクト５を横断して流れる流路を形成するように熱交換器９を配置してもよい。なお、熱交換器９については、第１実施形態の変形例で説明したとおりである。

１Ａ〜１Ｃ車両用空調装置
２室内熱交換回路
２１圧縮機
２２室内凝縮器
２３第１膨張弁（第１膨張機構）
２４開閉弁
２５室内蒸発器
２６電磁弁（減圧機構）
３室外熱交換路
３ａ一端
３ｂ他端
３１室外熱交換器
３２第２膨張弁（第２膨張機構）
４Ａ第１連絡路
４Ｂ第２連絡路
４１三方弁（流路選択手段）
５ダクト
５ａ外気導入口
５ｂ内気導入口
５ｃ吹出口
５４暖房用排気口
５５暖房用排出ダンパ
５６冷房用排気口
５７冷房用排出ダンパ

Claims

暖房運転、冷房運転および再加熱除湿運転を切り替え可能な車両用空調装置であって、
圧縮機、室内凝縮器、第１膨張機構および室内蒸発器がこの順に接続された室内熱交換回路と、
外気導入口および内気導入口ならびに車室内への吹出口を有し、内部に前記室内凝縮器および前記室内蒸発器が、前記室内蒸発器を通過した空気が前記室内凝縮器を通過し得るように配置されたダクトと、
室外熱交換器および第２膨張機構を含み、前記第２膨張機構側の一端が前記第１膨張機構と前記室内蒸発器の間で前記室内熱交換回路に接続された室外熱交換路と、
前記圧縮機と前記室内凝縮器の間で前記室内熱交換回路から分岐して前記室外熱交換路の前記室外熱交換器側の他端につながる第１連絡路と、
前記室内蒸発器と前記圧縮機の間で前記室内熱交換回路から分岐して前記室外熱交換路の他端につながる第２連絡路と、
前記室内熱交換回路において前記室外熱交換路の一端が接続された位置と前記第２連絡路が分岐する位置との間に配置された開閉弁と、
前記冷房運転および前記再加熱除湿運転時に前記室外熱交換路の他端を前記第１連絡路を通じて前記室内熱交換回路に連通させる第１状態に切り換えられ、前記暖房運転時に前記室外熱交換路の他端を前記第２連絡路を通じて前記室内熱交換回路に連通させる第２状態に切り換えられる流路選択手段と、
を備えた、車両用空調装置。
前記開閉弁は、前記室外熱交換路の一端が接続された位置と前記室内蒸発器の間に配置されている、請求項１に記載の車両用空調装置。
前記室内熱交換回路において前記室内蒸発器と前記第２連絡路が分岐する位置との間に配置された、減圧状態と非減圧状態とに切り換え可能な減圧機構をさらに備える、請求項２に記載の車両用空調装置。
前記開閉弁は、前記室内熱交換回路において前記室内蒸発器と前記第１連絡路が分岐する位置との間に配置された、減圧状態と非減圧状態と閉止状態とに切り換え可能な減圧機構で構成されている、請求項１に記載の車両用空調装置。
前記減圧機構は、前記冷房運転および前記再加熱除湿運転時に非減圧状態に切り換えられ、前記暖房運転時の前記室内蒸発器に氷が付着したときあるいは前記室内蒸発器に氷が付着し得る条件下で減圧状態に切り換えられる、請求項３または４に記載の車両用空調装置。
前記暖房運転は、前記開閉弁が閉じられる第１暖房運転と、前記開閉弁が開かれる第２暖房運転とを含み、
前記第２暖房運転時に、前記圧縮機に吸入される冷媒が所定の過熱状態となるように前記第１膨張機構が調整される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の車両用空調装置。
前記ダクトには、前記第２暖房運転時に前記室内蒸発器で冷却された空気を車室外に排出するための暖房用排気口が設けられており、
前記暖房用排気口を開閉する暖房用排出ダンパであって、前記暖房用排気口を開いたときには前記室内蒸発器を通過した空気を前記暖房用排気口に導く暖房用排出ダンパをさらに備える、請求項６に記載の車両用空調装置。
前記冷房運転および前記再加熱除湿運転時に、前記圧縮機に吸入される冷媒が所定の過
熱状態となるように前記第２膨張機構が調整される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の車両用空調装置。
前記冷房運転および前記再加熱除湿運転時に、前記室内凝縮器から流出する冷媒が所定の過冷却度となるように前記第１膨張機構が調整される、請求項８に記載の車両用空調装置。
前記ダクトには、前記冷房運転時に前記室内凝縮器で加熱された空気を車室外に排出するための冷房用排気口が設けられており、
前記冷房用排気口を開閉する冷房用排出ダンパであって、前記冷房用排気口を開いたときには前記室内凝縮器を通過した空気を前記冷房用排気口に導く冷房用排出ダンパをさらに備える、請求項１〜９のいずれか一項に記載の車両用空調装置。