JP2014008857A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機を用いた冷媒回路のヒートポンプ運転により車室内を暖房する車両用空調装置における、特に低外気温時の暖房能力の改善を図る。
【解決手段】暖房時に圧縮機２から吐出された冷媒を放熱器４にて車室内に放熱させ、この放熱器で放熱した後、減圧された冷媒を車室外熱交換器７及び／又は換気熱交換器２４にて蒸発させ、冷房時には圧縮機から吐出された冷媒を車室外熱交換器にて放熱させ、この車室外熱交換器で放熱した後、減圧された冷媒を車室内熱交換器９にて蒸発させて車室内から吸熱する。圧縮機から吐出された冷媒の一部を減圧して車室内熱交換器に流し、車室内に放熱させるホットガスサイクル回路３１を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧縮機や放熱器、車室内外の熱交換器から構成された冷媒回路から成るヒートポンプを用い、車両の車室内を空調する車両用空調装置に関するものである。

従来よりエンジン（内燃機関）により走行する車両においては、エンジンにより駆動される圧縮機を備えて冷媒回路が構成された空調装置により、車室内の冷房や除湿を行うと共に、車室内の暖房はエンジン廃熱を利用して行われている。

また、近年では地球環境問題の解消に寄与する目的から、電動モータで走行する電気自動車やエンジンに電動モータを組み合わせたハイブリッド自動車が実用化されている。このような自動車では、バッテリに充電された電力で空調装置の冷媒回路を構成する電動圧縮機を駆動し、車室内の冷房や除湿を行うことになる。

また、車室内の暖房については、ハイブリッド自動車ではエンジン廃熱を利用できるものの、純粋な電気自動車の場合には、それも利用できないため、空調装置によりヒートポンプ運転を行って外気中の熱を汲み上げ、車室内を暖めるか、或いは、電気ヒータを用いる以外に無い。しかしながら、電気ヒータの場合にはＣＯＰ（成績係数）が最大１であるため、バッテリに蓄えられた電力の消費量が大きくなり、電気自動車の航続距離が短くなってしまう。

一方、電動圧縮機を駆動して車室外熱交換器により外気中の熱を汲み上げるヒートポンプ運転により車室内を暖房すれば、ＣＯＰを１以上とすることが可能であるが、真冬などの低外気温環境下では、汲み上げる温度差が大きくなり、圧縮機の圧縮比も高くなるため、暖房能力や効率が低下してしまう問題がある。

そこで、換気のために車室内から排出される空気中の熱を回収する換気熱交換器を設け、外気からのヒートポンプに加えて換気される空気中の熱も回収し、車室内の暖房を行う空調装置を先に開発した（特許文献１参照）。

特開２０１１−１５２８０８号公報 特開平５−２２３３５７号公報

しかしながら、低外気温時に車室外熱交換器における冷媒の蒸発温度が０℃以下になると、車室外熱交換器には着霜が成長して目詰まりを起こすようになる。そのような状態に陥ると外気との熱交換性能が悪化するため、ヒートポンプの性能は著しく低下してしまう。そのため、車室外熱交換器への冷媒循環を停止して外気を通風し、或いは、霜取りヒータに通電して霜取りを行わなければならないが、換気熱交換器を用いたヒートポンプを行ったとしても、霜取り中は車室内の暖房能力が著しく低下してしまう。

また、車室外熱交換器の霜取りも、外気が氷点下となる状況では通風による融解は困難となる。更に、霜取りヒータを用いる場合には、バッテリの電力を消費してしまい、航続距離を一層縮めてしまうことになる。

一方、エンジン廃熱を利用した暖房を行う車両用の空調装置においては、常には冷房のために使用する冷媒回路の蒸発器に、圧縮機から吐出された高温冷媒を流して放熱させ、暖房の補助を行う技術も開発されている（例えば、特許文献２参照）。

本発明は、係る従来の状況に鑑みてなされたものであり、圧縮機を用いた冷媒回路のヒートポンプ運転により車室内を暖房する車両用空調装置における、特に低外気温時の暖房能力の改善を図ることを目的とする。

請求項１の発明の車両用空調装置は、圧縮機と、放熱器と、車室外熱交換器と、車室内熱交換器と、車室内から車室外に排出される空気から吸熱するための換気熱交換器とから冷媒回路が構成され、暖房時に圧縮機から吐出された冷媒を放熱器にて車室内に放熱させ、この放熱器で放熱した後、減圧された冷媒を車室外熱交換器及び／又は換気熱交換器にて蒸発させ、冷房時には圧縮機から吐出された冷媒を車室外熱交換器にて放熱させ、この車室外熱交換器で放熱した後、減圧された冷媒を車室内熱交換器にて蒸発させて車室内から吸熱するものであって、圧縮機から吐出された冷媒の一部を減圧して車室内熱交換器に流し、車室内に放熱させるホットガスサイクル回路を備えたことを特徴とする。

請求項２の発明の車両用空調装置は、上記発明において暖房時に車室外熱交換器の霜取りを行う場合、及び／又は、外気温度が所定の低い値である場合、車室外熱交換器には冷媒を流さず、放熱器で放熱した冷媒を減圧して換気熱交換器に流すと共に、圧縮機から吐出された冷媒の一部をホットガスサイクル回路に流すことを特徴とする。

請求項３の発明の車両用空調装置は、上記発明において車室外熱交換器で蒸発した冷媒、又は、ホットガスサイクル回路を経て車室内熱交換器で放熱した冷媒を圧縮機の低圧部に吸引させると共に、換気熱交換器で蒸発した冷媒は圧縮機の中間圧部に戻すことを特徴とする。

請求項４の発明の車両用空調装置は、上記発明において車室外熱交換器、及び、ホットガスサイクル回路に冷媒を流さない場合、又は、車室内温度が所定の低い値である場合、換気熱交換器で蒸発した冷媒を圧縮機の低圧部に戻すことを特徴とする。

請求項５の発明の車両用空調装置は、請求項２乃至請求項４の発明において、暖房時に車室外熱交換器と換気熱交換器への冷媒の流入を交互に停止した状態で各熱交換器の霜取りの必要性を判断すると共に、換気熱交換器の霜取りを行う場合には、当該換気熱交換器に冷媒を流さないことを特徴とする。

請求項６の発明の車両用空調装置は、請求項２乃至請求項５の発明において、暖房時に車室外熱交換器の霜取りが終了した場合、ホットガスサイクル回路に冷媒を流さず、車室外熱交換器に冷媒を流す状態に復帰すると共に、車室外の温度が氷点下である場合、車室外熱交換器の霜取りが終了したか否かの判断を行わないことを特徴とする。

請求項７の発明の車両用空調装置は、上記各発明において換気熱交換器における冷媒の蒸発温度が氷点下に下がることを防止する蒸発圧力調整弁を設けたことを特徴とする。

請求項８の発明の車両用空調装置は、上記各発明において換気熱交換器を経た車室内の空気を、車室外熱交換器に流通させることを特徴とする。

請求項９の発明の車両用空調装置は、上記発明において車室外熱交換器に外気を流通させるダクトを備え、車室外熱交換器より上流側におけるダクトに換気熱交換器を経た車室内の空気を流入させると共に、この車室内空気の流入部の開口を狭めたことを特徴とする。

請求項１０の発明の車両用空調装置は、上記発明においてダクトにおける車室内空気の流入部の開口量を調整するダンパを備えたことを特徴とする。

請求項１１の発明の車両用空調装置は、上記各発明において暖房時に車室内を暖める電気ヒータを設けたことを特徴とする。

請求項１２の発明の車両用空調装置は、圧縮機と、放熱器と、車室外熱交換器と、車室内熱交換器と、車室内から車室外に排出される空気から吸熱するための換気熱交換器とから冷媒回路が構成され、暖房時に圧縮機から吐出された冷媒を放熱器にて車室内に放熱させ、この放熱器で放熱した後、減圧された冷媒を車室外熱交換器及び／又は換気熱交換器にて蒸発させ、冷房時には圧縮機から吐出された冷媒を車室外熱交換器にて放熱させ、この車室外熱交換器で放熱した後、減圧された冷媒を車室内熱交換器にて蒸発させて車室内から吸熱するものであって、電気ヒータを設け、暖房時に車室外熱交換器の霜取りを行う場合、車室外熱交換器には冷媒を流さず、放熱器で放熱した冷媒を減圧して換気熱交換器に流すと共に、電気ヒータにより車室内を暖めることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、圧縮機と、放熱器と、車室外熱交換器と、車室内熱交換器と、車室内から車室外に排出される空気から吸熱するための換気熱交換器とから冷媒回路が構成され、暖房時に圧縮機から吐出された冷媒を放熱器にて車室内に放熱させ、この放熱器で放熱した後、減圧された冷媒を車室外熱交換器及び／又は換気熱交換器にて蒸発させ、冷房時には圧縮機から吐出された冷媒を車室外熱交換器にて放熱させ、この車室外熱交換器で放熱した後、減圧された冷媒を車室内熱交換器にて蒸発させて車室内から吸熱する車両用空調装置において、圧縮機から吐出された冷媒の一部を減圧して車室内熱交換器に流し、車室内に放熱させるホットガスサイクル回路を設けたので、このホットガスサイクル回路に圧縮機から吐出された高温の冷媒の一部を流すことにより、放熱器による暖房に加えて、車室内熱交換器においても車室内に放熱させ、暖房することができるようになる。

従って、例えば請求項２の発明の如く暖房時に車室外熱交換器の霜取りを行う場合や外気温度が所定の低い値であって、外気からの熱の汲み上げができず、或いは、困難な状況となった場合に、車室外熱交換器に冷媒を流さず、放熱器で放熱した冷媒を減圧して換気熱交換器に流し、圧縮機から吐出された冷媒の一部をホットガスサイクル回路に流すことにより、放熱器と車室内熱交換器で車室内の暖房を行いながら、換気熱交換器で外部に排出される車室内の空気中から熱を汲み上げ、回収することができるようになる。

これにより、低外気温環境下におけるヒートポンプ運転による車室内暖房を極めて効果的、且つ、効率的に行うことができるようになると共に、外気温度が氷点より高い状況では外気の通風による車室外熱交換器の霜取りも同時に進行させることが可能となり、特にバッテリで圧縮機を駆動する電気自動車において、極めて好適な車室内空調を実現し、その航続距離の低下も防止することが可能となるものである。

また、請求項３の発明の如く車室外熱交換器で蒸発した冷媒、又は、ホットガスサイクル回路を経て車室内熱交換器で放熱した冷媒を圧縮機の低圧部に吸引させると共に、換気熱交換器で蒸発した冷媒は圧縮機の中間圧部に戻すようにすれば、放熱器の冷媒循環量を増やして放熱能力を増加させることができると共に、圧縮機における圧縮仕事も減少させ、効率の改善を図ることができるようになる。

この場合、請求項４の発明の如く車室外熱交換器、及び、ホットガスサイクル回路に冷媒を流さない場合、換気熱交換器で蒸発した冷媒を圧縮機の低圧部に戻すように切り換えれば、換気熱交換器からのみ圧縮機に冷媒が戻る状況下においても、圧縮機における圧縮仕事を支障なく行わせることが可能となる。

また、車室内温度が所定の低い値である場合にも、換気熱交換器で蒸発した冷媒を圧縮機の低圧部に戻すようにすれば、換気熱交換器における冷媒温度が低く、圧縮機の中間圧部以下の圧力となる状況下においても、換気熱交換器を経た冷媒を支障なく圧縮機に吸い込ませることが可能となるものである。

また、請求項５の発明の如く暖房時に車室外熱交換器と換気熱交換器への冷媒の流入を交互に停止した状態で各熱交換器の霜取りの必要性を判断するようにすれば、車室外熱交換器及び換気熱交換器が着霜により目詰まりを起こし、霜取りが必要となっているか否かを的確に判断することが可能となる。そして、換気熱交換器が着霜による目詰まりを起こしている場合には、当該換気熱交換器に冷媒を流さないようにすれば、比較的温度の高い車室内の空気により、換気熱交換器を円滑に霜取りすることができるようになるものである。

そして、請求項６の発明の如く暖房時に車室外熱交換器の霜取りが終了した場合、ホットガスサイクル回路に冷媒を流さず、車室外熱交換器に冷媒を流す状態に復帰することにより、外気中の熱を汲み上げることによるヒートポンプ運転に支障なく復帰することができる。

この場合、車室外の温度が氷点下である場合、車室外熱交換器の霜取りが終了したか否かの判断を行わないようにすれば、外気による車室外熱交換器の霜取りが困難な状況下における無駄な霜取り終了判断を回避し、制御を簡素化することが可能となる。

また、請求項７の発明の如く換気熱交換器における冷媒の蒸発温度が氷点下に下がることを防止する蒸発圧力調整弁を設ければ、換気熱交換器については着霜が生じない状態に維持することができるようになり、霜取りに伴う換気熱交換器の機能停止を回避することが可能となる。

更に、請求項８の発明の如く換気熱交換器を経た車室内の空気を、車室外熱交換器に流通させれば、暖房時に換気熱交換器を経ても未だ外気より温度の高い車室内の空気を車室外熱交換器に流して当該車室外熱交換器に通風される外気温度を上げ、蒸発温度を上げて圧縮機動力の低減を図ることが可能となる。

一方、冷房時には外気より温度の低い車室内の空気を車室外熱交換器に流して当該車室外熱交換器に通風される外気温度を下げ、凝縮温度を下げて同様に圧縮機動力の低減を図ることが可能となるものである。

特に、請求項９の発明の如く車室外熱交換器に外気を流通させるダクトを設け、車室外熱交換器より上流側におけるダクトに換気熱交換器を経た車室内の空気を流入させることにより、換気熱交換器を経た車室内の空気を円滑に車室外熱交換器に導くことができるようになると共に、この車室内空気の流入部の開口を狭めることにより、ベンチュリ効果で吸い出される車室内の空気量が増えすぎる不都合も解消することが可能となる。

この場合、請求項１０の発明の如くダクトにおける車室内空気の流入部の開口量を調整するダンパを設ければ、このダンパにより吸い出される車室内の空気量を調整することができるようになり、例えば、車速や車室外熱交換器用の送風機の回転数の変化等により、車室外熱交換器に通風される外気量が変化しても、車室内からの換気量を一定に保つことが可能となる。

そして、請求項１１の発明の如く暖房時に車室内を暖める電気ヒータを設ければ、バッテリの許される範囲で電気自動車の車室内の暖房能力を電気ヒータにより補完し、より快適な車室内環境を実現することが可能となる。

請求項１２の発明によれば、圧縮機と、放熱器と、車室外熱交換器と、車室内熱交換器と、車室内から車室外に排出される空気から吸熱するための換気熱交換器とから冷媒回路が構成され、暖房時に圧縮機から吐出された冷媒を放熱器にて車室内に放熱させ、この放熱器で放熱した後、減圧された冷媒を車室外熱交換器及び／又は換気熱交換器にて蒸発させ、冷房時には圧縮機から吐出された冷媒を車室外熱交換器にて放熱させ、この車室外熱交換器で放熱した後、減圧された冷媒を車室内熱交換器にて蒸発させて車室内から吸熱する車両用空調装置において、電気ヒータを設け、暖房時に車室外熱交換器の霜取りを行う場合、車室外熱交換器には冷媒を流さず、放熱器で放熱した冷媒を減圧して換気熱交換器に流すと共に、電気ヒータにより車室内を暖めるようにしたので、放熱器からの放熱による暖房に加えて、電気ヒータにより車室内を暖房し、更に換気熱交換器にて車室外に排出される車室内の空気中の熱を回収することができるようになる。

これにより、暖房中の車室外熱交換器の霜取りを行うためにヒートポンプ運転による外気からの熱の汲み上げができなくなった場合に、放熱器による暖房を電気ヒータにて補完し、低外気温時にも快適な車室内暖房を実現しながら、換気熱交換器で車室外に廃棄される熱も回収し、効率の悪化を最小限に抑制することが可能となる。従って、特にバッテリで圧縮機を駆動する電気自動車において、その航続距離の低下も最小限に抑制することが可能となる。一方、外気温度が氷点より高ければ、外気の通風による車室外熱交換器の霜取りも同時に進行させることができるようになるものである。

本発明を適用した一実施例の車両用空調装置の暖房時の状態を説明する構成図である（実施例１）。 図１の車両用空調装置の車室外熱交換器の霜取り時の状態を説明する構成図である。 図１の車両用空調装置の換気熱交換器の霜取り時の状態を説明する構成図である。 図１の車両用空調装置の車室外熱交換器の霜取りを行いながら車室内熱交換器を用いた暖房を行う状態を説明する構成図である。 図４の場合の車両用空調装置のｐ−ｈ線図である。 図１の車両用空調装置の除湿暖房時の状態を説明する構成図である。 図１の車両用空調装置の冷房時の状態を説明する構成図である。 本発明を適用した他の実施例の車両用空調装置の暖房時の状態を説明する構成図である（実施例２）。 本発明を適用した更に他の実施例の車両用空調装置の冷房時の状態を説明する構成図である（実施例３）。 本発明を適用した更に他の実施例の車両用空調装置の冷房時の状態を説明する構成図である（実施例４）。 本発明を適用した更に他の実施例の車両用空調装置の暖房時の状態を説明する構成図である（実施例５）。 本発明を適用した更に他の実施例の車両用空調装置の暖房時の状態を説明する構成図である（実施例６）。 図１２の車両用空調装置の車室外熱交換器の霜取り時の状態を説明する構成図である。 図１２の車両用空調装置の車室外熱交換器の霜取りを行いながら車室内熱交換器を用いた暖房を行う状態を説明する構成図である。 図１４の場合の車両用空調装置のｐ−ｈ線図である。 本発明を適用した更に他の実施例の車両用空調装置の暖房時の状態を説明する構成図である（実施例７）。 図１６の車両用空調装置の車室外熱交換器の霜取り時の状態を説明する構成図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。

図１乃至図７は本発明の実施例１に係る車両用空調装置１の構成図を示している。この場合、本発明を適用する実施例の車両は、エンジン（内燃機関）を有さない電気自動車（ＥＶ）であって、バッテリに充電された電力で走行用の電動モータを駆動して走行するものであり（何れも図示せず）、本発明の車両用空調装置１も、バッテリの電力で駆動されるものである。

即ち、実施例の車両用空調装置１は、エンジン廃熱による暖房ができない電気自動車において、冷媒回路を用いたヒートポンプ運転により暖房を行い、更に、除湿暖房や冷房を選択的に実行するものである。尚、車両として電気自動車に限らず、エンジンと走行用の電動モータを供用する所謂ハイブリッド自動車にも本発明は有効である。

実施例の車両用空調装置１は、電気自動車の車室内の暖房、換気、及び、空調を行うものであり、冷媒を圧縮して昇圧する電動式の圧縮機２と、車室内空気が通気循環されるＨＶＡＣユニット１０の通気ダクト３内に設けられて圧縮機２から吐出された高温高圧の冷媒を車室内に放熱させる放熱器４と、暖房時に冷媒を減圧膨張させる電動式の第１の膨張弁６と、冷房時には放熱器として機能し、暖房時には蒸発器として機能すべく冷媒と外気との間で熱交換を行わせる車室外熱交換器７と、冷媒を減圧膨張させる電動式の第２の膨張弁８と、通気ダクト３内に設けられて冷房時及び除湿暖房時に車室内外から冷媒に吸熱する車室内熱交換器９とが冷媒配管１１により順次接続され、冷媒回路Ｒが構成されている。

また、膨張弁６をバイパスするバイパス路１２が接続され、膨張弁６と車室外熱交換器７をバイパスするバイパス路１３が接続されると共に、膨張弁８及び車室内熱交換器９をバイパスするバイパス路１４が接続されている。更に、バイパス路１２には冷房時に連通して膨張弁６を迂回させて冷媒を流す電磁弁１６が介設され、バイパス路１３には除湿暖房時に連通して冷媒の一部を、膨張弁６及び車室外熱交換器７を迂回させて流す電磁弁１７が介設され、バイパス路１４には暖房時及び除湿暖房時に連通して冷媒を、膨張弁８及び車室内熱交換器９を迂回させて流す電磁弁１８が介設されている。また、バイパス路１３の車室外熱交換器７側の分岐部とバイパス路１４の車室外熱交換器７側の分岐部間の冷媒配管１１には、冷房時に連通して冷媒を膨張弁８及び車室内熱交換器９に流す電磁弁１９が介設されている。

更に、放熱器４と膨張弁６の間の冷媒配管１１からは分岐して換気熱交換器用回路２１が設けられており、この換気熱交換器用回路２１は圧縮機２の中間圧部に接続されている。この換気熱交換器用回路２１には、上流側から順に暖房時及び除湿暖房時に開放される電動式の第３の膨張弁２２と、車室内の空気を車室外に排出して換気するための換気ダクト２３内を通って車室外に流出する車室内の空気中から暖房時及び除湿暖房時に冷媒に吸熱させる換気熱交換器２４及び逆止弁２６が接続されている。尚、逆止弁２６は圧縮機２方向を順方向とされている。また、車室内の空気は車室外におけるベンチュリ効果や圧力差によって換気ダクト２３から流出するものであるが、換気用送風機を設けて強制的に排出するようにしてもよい。

この換気熱交換器用回路２１は圧縮機２のインジェクション回路を構成している。そして、この換気熱交換器２４を含む換気熱交換器用回路２１は、車両用空調装置１のヒートポンプ運転時のＣＯＰ（成績係数）向上に寄与する。また、換気熱交換器２４の冷媒入口と出口には、それぞれサーミスタから成る温度センサ２７、２８が取り付けられて冷媒の温度を検出できるように構成されている。

また、圧縮機２の吐出側（高圧部）からはホットガスサイクル回路３１が分岐し、膨張弁８の冷媒入口側の冷媒配管１１に接続されており、このホットガスサイクル回路３１には車室外熱交換器７が目詰まりして霜取りする際に車室内熱交換器９にて暖房を行わせるときに開放される電磁弁３２が介設されている。

また、換気熱交換器用回路２１の逆止弁２６の上流側と圧縮機２の低圧部（吸込側）間にはバイパス路３３が接続されており、このバイパス路３３には換気熱交換器２４からの冷媒を圧縮機２の低圧部（吸込側）に吸い込ませるときに開放される電磁弁３４が介設されている。

更に、通気ダクト３には車室内に導入する空気を車室内の空気である内気と、車室外の空気である外気とに切り換える内外気切換ダンパ３６が設けられており、導入した内気や外気を通気ダクト３に送給するための通気用送風機３７も設けられている。また、通気ダクト３には、内気や外気の放熱器４への流通度合いを調整するエアミックスダンパ３８が設けられている。更に、放熱器４の通風空気の下流側における通気ダクト３内には、電気ヒータ４４が配置されている。

また、圧縮機２の低圧部（吸込側）には圧力センサ３９が設けられ、この圧力センサ３９は圧縮機２の吸込圧力を検出する。また、車室外熱交換器７には外気を当該車室外熱交換器７に通風する車室外熱交換器用送風機４１が設けられると共に、外気温度を検出する温度センサ４２も設けられている。

そして、４３はマイクロコンピュータから構成されたコントローラ（ＥＣＵ）であり、このコントローラには各温度センサ２７、２８、４２や圧力センサ３９の出力が入力されると共に、圧縮機２、通気用送風機３７等の起動操作を行う空調起動スイッチ（図示せず）等の各種スイッチが接続されている。尚、図示しないが車室外熱交換器７と換気熱交換器２４には、当該熱交換器の表面温度を検出する図示しない温度センサが取り付けられており、各温度センサもコントローラ４３の入力に接続されているものとする。また、出力には前記圧縮機２や各膨張弁６、８、２２、各電磁弁１６、１７、１９、３２、３４、内外気切換ダンパ３６、通気用送風機３７、エアミックスダンパ３８、車室外熱交換器用送風機４１、電気ヒータ４４等の機器が接続されている。

以上の構成で、次にコントローラ４３による実施例の車両用空調装置１の動作を説明する。尚、各図において白抜きで示す弁は開いており、黒ずみで示す弁は閉じているものとする。また、白抜きで示す電気ヒータ４４は非通電、黒ずみで示す電気ヒータ４４は通電された状態を示すものとする。
（暖房時）
図１は暖房時の状態を示している。車室内の暖房を行う場合、コントローラ４３は圧縮機２、通気用送風機３７及び室外熱交換器用送風機４１を運転し、電磁弁１８を開き、電磁弁１６、１７、１９、３２、３４は閉じる。また、膨張弁６及び２２により冷媒を減圧する制御を実行すると共に、エアミックスダンパ３８は放熱器４以外の通気ダクト３を閉じる。これにより、冷媒は図１中太線で示す如く圧縮機２、放熱器４、膨張弁６、車室外熱交換器７に流れた後、電磁弁１８、バイパス路１４を通って圧縮機２の低圧部に吸い込まれると共に、換気熱交換器用回路２１にも循環され、放熱器４による車室内の暖房が行われる。

この場合、放熱器４を経た冷媒の一部は換気熱交換器用回路２１に流入し、膨張弁２２で減圧されて換気熱交換器２４で蒸発するので、換気ダクト２３を経て車室外に流出する車室内の暖かい空気から冷媒への吸熱が行われる。換気熱交換器２４に流入した液状或いは気液二相状態の冷媒は車室内の空気により加熱されて気化される。コントローラ４３は温度センサ２７及び２８が検出する流入冷媒と流出冷媒の温度差に基づいて膨張弁２２の弁開度を制御するので、換気熱交換器用回路２１を経た冷媒は略完全に気化されて圧縮機２の中間圧部に流入することになる。即ち、コントローラ４３は圧縮機２の中間圧部に供給される冷媒が過熱状態となるように膨張弁２２の弁開度を調整する。

これにより、車室外へ排出される車室内の空気中から熱を汲み上げ、回収しながら換気熱交換器２４において冷媒を気化させ、この十分に気化した状態の冷媒を圧縮機２の中間圧部に供給することができるようになり、暖房能力の向上を図り、ＣＯＰの更なる向上を図ることが可能となる。この換気熱交換器２４で回収される熱量には、車窓から入射する太陽光等の熱量も含まれるので、暖房効果は一層向上する。従って、車両が電気自動車（ＥＶ）であっても、車両用空調装置１によるバッテリの電力消費を抑制して車両の航続距離の低下を効果的に防止することができるようになる。尚、車室内から排出される空気の温度が所定温度（氷点下）の場合、膨張弁２２を全閉として換気熱交換器用回路２１を機能させないようにしてもよい。

ここで、車室内温度（車室内の空気の温度）が低い場合、換気熱交換器２４における冷媒温度が低くなり、圧縮機２の中間圧部以下の圧力となる危険性がある。そこで、車両の始動時など、車室内空気温度が例えば氷点下（０℃以下）等の極めて低い値である場合、コントローラ４３はバイパス路３３の電磁弁３４を開いて換気熱交換器２４からの冷媒を圧縮機２の低圧部に吸い込ませるようにする。これにより、係る状況下においても、換気熱交換器２４を経た冷媒を支障なく圧縮機２に吸い込ませることが可能となる。

（車室外熱交換器７及び換気熱交換器２４の霜取りの必要性判断）
ここで、暖房時に冷媒が蒸発して低温となる車室外熱交換器７や換気熱交換器２４には外気や車室内空気中の水分が霜となって付着するようになる。この着霜が成長して目詰まりが発生すると、空気との熱交換ができなくなるため、熱の汲み上げ（ヒートポンプ）が困難となる。そこで、コントローラ４３は定期的（所定時間毎）に車室外熱交換器７と換気熱交換器２４の霜取りの必要性を判断している。

この場合、コントローラ４３は膨張弁６と膨張弁２２を交互に全閉とすることにより、車室外熱交換器７と換気熱交換器２４へ流入する冷媒を交互に（択一的に）停止した状態で、圧力センサ３９により圧縮機２の吸込圧力（低圧部の圧力）を検出する。尚、車室外熱交換器７の霜取りの必要性判断時に車室外熱交換器７及びホットガスサイクル回路３１に冷媒を流さず、換気熱交換器２４のみに冷媒を流す場合も、コントローラ４３はバイパス路３３の電磁弁３４を開き、換気熱交換器２４で蒸発した冷媒を圧縮機２の中間圧部では無く、低圧部に流す状態に切り換える。これにより、圧縮機２では支障なく圧縮仕事を行うことが可能となる。

ここで、各熱交換器７、２４が着霜による目詰まりを起こしている場合、空気との熱交換が行われなくなるために蒸発温度が低下する。そこで、コントローラ４３は圧力センサ３９が検出する吸込圧力から換算される温度が、所定の低い温度（例えば、−１０℃）である状態が所定時間（例えば、１０分以上）継続した場合に、各熱交換器７、２４の霜取りが必要であるものと判断する。

例えば、車室外熱交換器７の霜取りの必要性を判断する場合には膨張弁２２を閉じ、換気熱交換器２４に冷媒を流さない状態で圧力センサ３９により車室外熱交換器７が着霜により目詰まりしているか否かを判断し、換気熱交換器２４の霜取りの必要性を判断する場合には膨張弁６を閉じ、車室外熱交換器７に冷媒を流さない状態で圧力センサ３９により換気熱交換器２４が着霜により目詰まりしているか否かを判断する。これにより、一つの圧力センサ３９を用いて各熱交換器７、２４が着霜により目詰まりを起こして霜取りが必要となっているか否かを的確に判断できるようになる。

尚、各熱交換器７、２４の霜取り必要性は、これに限らず、各熱交換器７、２４の表面温度が低下したことを直接検出して判断してもよく、空気温度（外気温度や車室内の空気温度）と蒸発温度の差が開いたことや、各熱交換器７、２４を通過する風速を風速センサで検出し、それが低下したことで判断するようにしてもよい。

（車室外熱交換器７の霜取り）
そして、車室外熱交換器７が着霜により目詰まりを起こしており、霜取りが必要であると判断した場合、コントローラ４３は図１の状態から図２に示すように膨張弁６を全閉として車室外熱交換器７に冷媒を流さないようにすると共に、電磁弁３４を開く（電磁弁３２は閉じている）。これにより、車室外熱交換器７での冷媒の蒸発は無くなるので、車室外熱交換器７の着霜は通風される外気により融解され、除去されていくようになる。

尚、係る車室外熱交換器７の霜取り中は、圧縮機２から吐出された高温冷媒が放熱器４で放熱し、換気熱交換器２４で蒸発した後、電磁弁３４を経て圧縮機２の低圧部に吸い込まれる状態となる。従って、車室内は換気熱交換器２４で汲み上げた熱を放熱器４で放出することで引き続き暖房される。また、電磁弁３２も閉じており、ホットガスサイクル回路３１にも冷媒が流れないため、換気熱交換器２４のみに冷媒を流す状態となるが、この場合もコントローラ４３はバイパス路３３の電磁弁３４を開き、換気熱交換器２４で蒸発した冷媒を圧縮機２の中間圧部では無く、低圧部に流す状態に切り換えているので、同様に圧縮機２では支障なく圧縮仕事を行うことが可能となる。

そして、車室外熱交換器７の表面温度を検出する前記温度センサが、氷点より高い所定の温度、例えば＋３℃を一定時間以上検出した場合、コントローラ４３は車室外熱交換器７の霜取りが終了したものと判断して図１の状態に復帰する。

（換気熱交換器２４の霜取り）
また、換気熱交換器２４が着霜により目詰まりを起こしていると判断した場合、コントローラ４３は図１の状態から図３に示すように膨張弁２２を全閉として換気熱交換器２４に冷媒を流さないようにする。これにより、換気熱交換器２４での冷媒の蒸発は無くなるので、換気熱交換器２４の着霜は通風される車室内の空気により融解され、除去されていくようになる。

尚、係る換気熱交換器２４の霜取り中は、車室内の空気からの熱の回収は停止されることになる。そして、換気熱交換器２４の表面温度を検出する前記温度センサが、氷点より高い所定の温度、例えば＋３℃を一定時間以上検出した場合、コントローラ４３は換気熱交換器２４の霜取りが終了したものと判断して図１の状態に復帰する。

また、上記車室外熱交換器７及び換気熱交換器２４の双方が霜取り必要と判断された場合には、コントローラ４３は一方の霜取りを実行してから他方の霜取りを実行するようにする。例えば、暖房機能の要となる車室外熱交換器７の霜取りを先ず実行し、その霜取りが終了してから換気熱交換器２４の霜取りを実行する。

（暖房時の車室外熱交換器７の霜取りと車室内熱交換器９を用いた暖房）
ここで、外気温度が氷点下等の極めて低い外気温環境下では、膨張弁６を全閉として車室外熱交換器７に冷媒を流さないようにしても、外気の通風による着霜の融解は期待できない。従って、回路を図２の状態に切り換えても、図１の状態に復帰することができなくなり、或いは、復帰するまでに極めて長時間を要するようになる。そして、その間は前述したように換気熱交換器２４で汲み上げた熱を放熱器４で放出するのみになるので、暖房能力が低下した状態が長く継続されることになる。

そこで、前述同様に車室外熱交換器７が着霜により目詰まりを起こし、霜取りが必要と判断した場合であって、且つ、温度センサ４２が検出する外気温度が例えば氷点下（０℃以下）等の所定の低い値である場合、コントローラ４３は図１（又は図２）の状態から図４に示す状態に回路を切り換える。即ち、図４でコントローラ４３は膨張弁６を全閉として車室外熱交換器７に冷媒を流さないようにすると共に、電磁弁３４を閉じ、電磁弁３２を開放する。

この電磁弁３２が開放されると、圧縮機２から吐出された高温冷媒の一部がホットガスサイクル回路３１に流入し、膨張弁８で減圧された後、車室内熱交換器９に流入して放熱し、圧縮機２の低圧部に吸い込まれるようになる。また、圧縮機２から吐出された残りの高温冷媒は、図１と同様に放熱器４で放熱し、換気熱交換器２４で蒸発した後、逆止弁２６を経て圧縮機２の中間圧部に吸い込まれる状態となる。

これにより、車室内は放熱器４からの放熱に加えて、ホットガスサイクル回路３１を経て高温冷媒が循環される車室内熱交換器９からの放熱によっても暖房されることになる。この状態を図５のｐ−ｈ線図で説明する。図５と図４で同一符号で示すものは同一のものである。圧縮機２で圧縮され昇圧された高温冷媒は、放熱器４で放熱する。図５の右上から左に向かう上辺がこの放熱器４における放熱である。その後、膨張弁２２で減圧されて圧力が中圧まで下がる。図５の上から下に向かう左辺が膨張弁２２における減圧を示している。そして、換気熱交換器２４に流入して蒸発し、圧縮機２の中間圧部に吸い込まれる。図５の左下から右に向かう左下辺が換気熱交換器２４の吸熱である。

一方、圧縮機２で昇圧された高温冷媒の一部は、ホットガスサイクル回路３１に流入し、膨張弁８で減圧されて圧力が低圧まで下がる。図５の右上から下に下がる右辺が膨張弁８における減圧を示している。そして、車室内熱交換器９に流入して蒸発し、圧縮機２の低圧部に吸い込まれる。図５の右下から左に向かう右下辺が車室内熱交換器９における放熱である。従って、図５の上辺に右下辺を加えた放熱（実際には流量が乗算される）が暖房能力となるので、図２のような放熱器４のみ（図５の上辺のみ）の場合に比して暖房能力が高くなることが分かる。

このように、放熱器４による暖房に加えて、車室内熱交換器９においても車室内に放熱させ、暖房することができるようになるので、放熱器４と車室内熱交換器９で車室内の暖房を行いながら、換気熱交換器２４で外部に排出される車室内の空気中から熱を汲み上げ、回収することができるようになる。これにより、低外気温環境下におけるヒートポンプ運転による車室内暖房を極めて効果的、且つ、効率的に行うことができるようになり、特にバッテリで圧縮機２を駆動する電気自動車において、極めて好適な車室内空調を実現し、その航続距離の低下も防止することが可能となる。

そして、前述同様に車室外熱交換器７の表面温度を検出する前記温度センサが、氷点より高い所定の温度、例えば＋３℃を一定時間以上検出した場合、コントローラ４３は車室外熱交換器７の霜取りが終了したものと判断して図１の状態に復帰するものであるが、外気温度が氷点下（０℃以下）の場合には、外気の通風による車室外熱交換器７の着霜の融解は期待できない。そこで、コントローラ４３は温度センサ４２が検出する外気温度が氷点下である場合、上記車室外熱交換器７の霜取り終了判断そのものを実行しない。これにより、外気による車室外熱交換器７の霜取りが困難な状況下における無駄な霜取り終了判断を回避し、コントローラ４３による制御動作を簡素化することが可能となる。

尚、上記実施例では車室外熱交換器７の霜取りを行う場合で、且つ、外気温度が低いときにホットガスサイクル回路３１に高温冷媒を流すようにしたが、それに限らず、車室外熱交換器７の霜取りを行う場合には、常に図４の如くホットガスサイクル回路３１に高温冷媒を流すようにしてもよい。その場合は、外気温度が氷点より高い状況で外気の通風による車室外熱交換器の霜取りも同時に進行させることが可能となる。

また、外気温度が氷点下等の所定の低い値に低下した場合は、車室外熱交換器７における熱の汲み上げも困難となると考えられるので、そのような低外気温環境下では、車室外熱交換器７の霜取りの必要性に拘わらず、図１の状態から図４の状態に回路を切り換えるようにしてもよい。

（電気ヒータ４４による暖房補助）
ここで、上記の如き放熱器４や車室内熱交換器９からの放熱による暖房を行っても車室内の温度が低い場合、コントローラ４３は電気ヒータ４４に通電して発熱させ、車室内の暖房補助を行う。例えば、上記暖房時の運転が所定時間継続しても車室内温度が設定温度に上昇しない場合、コントローラ４３は電気ヒータ４４を発熱させ、上昇した時点で通電を停止する制御を実行する。これにより、車室内の暖房能力を電気ヒータ４４により補完し、より快適な車室内環境を実現することが可能となる。但し、電気ヒータ４４の通電は電気自動車のバッテリの許される範囲内で実行されるものとする。

（除湿暖房時）
次に、図６は除湿暖房時の状態を示している。気温の低い梅雨時や車窓が曇ったとき等に車室内の除湿暖房を行う場合、コントローラ４３は圧縮機２、通気用送風機３７及び室外熱交換器用送風機４１を運転し、電磁弁１７、１８を開き、電磁弁１６、１９、３２、３４は閉じる。また、膨張弁６、８、２２により冷媒を減圧する制御を実行すると共に、エアミックスダンパ３８は放熱器４以外の通気ダクト３を閉じるようにする。これにより、冷媒は図６中太線で示す如く圧縮機２、放熱器４、膨張弁６、車室外熱交換器７に流れた後、電磁弁１８、バイパス路１４を通って圧縮機２の低圧部に吸い込まれる。また、放熱器４を経た一部の冷媒は電磁弁１７を経てバイパス路１３を通り、膨張弁８を経て車室内熱交換器９に流れ、圧縮機２の低圧部に吸い込まれ、更に放熱器４を経た残りの冷媒は膨張弁２２を経て換気熱交換器２４に流入し、圧縮機２の中間圧部に戻るようになる。これにより、車室内は車室内熱交換器９による冷房（除湿）と放熱器４による暖房の双方を受けて除湿暖房されることになる。また、換気熱交換器２４による車室内空気からの熱の回収も同様に実行される。

（冷房時）
次に、図７は冷房時の状態を示している。車室内の冷房を行う場合、コントローラ４３は圧縮機２、通気用送風機３７及び室外熱交換器用送風機４１を運転し、電磁弁１６、１９を開き、電磁弁１７、１８、３２、３４は閉じる。また、膨張弁２２を全閉とし、膨張弁８により冷媒を減圧する制御を実行すると共に、エアミックスダンパ３８は放熱器４の上流側を閉じて車室内空気が放熱器４以外の通気ダクト３を通過するようにする。これにより、冷媒は図７中太線で示す如く圧縮機２、放熱器４、電磁弁１６、車室外熱交換器７に流れた後、電磁弁１９を通って膨張弁８にて減圧され、車室内熱交換器９に流入して蒸発した後、圧縮機２の低圧部に吸い込まれるようになる。このときの車室内熱交換器９による吸熱作用で車室内の冷房が行われる。この場合、換気熱交換器２４は機能しない。

次に、図８は本発明を適用した他の実施例の車両用空調装置１の暖房時の状態を示している。尚、この図において図１と同一符号で示すものは同一のものとする。この実施例２の場合、換気熱交換器２４を経た後、圧縮機２に至る以前（実際には逆止弁２６及び電磁弁３４の手前）の換気熱交換器用回路２１に、蒸発圧力調整弁（ＥＰＲ）４６が介設されている。

この蒸発圧力調整弁４６は、換気熱交換器２４における冷媒の蒸発温度が氷点下（０℃以下）に下がらないように換気熱交換器２４内の蒸発圧力を調整する弁装置であり、このように蒸発圧力調整弁４６を設けることにより、換気熱交換器２４については着霜が生じない状態に維持することができるようになる。これにより、霜取りに伴う前述の如き換気熱交換器２４の機能停止を回避し、常時車室内空気からの熱の回収を行わせることができるようになる。

次に、図９は本発明を適用した更に他の実施例の車両用空調装置１の冷房時の状態を示している。尚、この図において図１、図７と同一符号で示すものは同一のものとする。この実施例３の場合、車室外熱交換器７が外気が流通する車室外の外気ダクト４７に設けられており、換気ダクト２３の出口２３Ａがこの車室外熱交換器７に流入する外気の上流側において外気ダクト４７に連通されている。

このように換気ダクト２３の出口２３Ａを外気ダクト４７の連通させることにより、車室内の空気は外気ダクト４７を流通する外気のベンチュリ効果により吸い出されることになるので、換気ダクト２３内に換気用の送風機を別途設ける必要がなくなる。また、換気熱交換器２４を経た車室内の空気を円滑に車室外熱交換器７に導くことができるようになる。この場合、換気熱交換器２４を経た車室内の空気は車室外熱交換器７より上流側で外気に混ざり、車室外熱交換器７に流通することになるので、暖房時に換気熱交換器２４を経ても未だ外気より温度の高い車室内の空気を車室外熱交換器７に流し、当該車室外熱交換器７に通風される外気温度を上げることができるようになる。これにより、車室外熱交換器７における冷媒の蒸発温度を上げて圧縮機２の動力の低減を図ることが可能となる。

一方、冷房時には外気より温度の低い車室内の空気を車室外熱交換器７に流すことができるようになるので、当該車室外熱交換器７に通風される外気温度を下げ、凝縮温度を下げて同様に圧縮機２の動力の低減を図ることが可能となる。

次に、図１０は本発明を適用した更に他の実施例の車両用空調装置１の冷房時の状態を示している。尚、この図において図９と同一符号で示すものは同一のものとする。この実施例４の場合も車室外熱交換器７は当該車室外熱交換器７に外気を流通させる外気ダクト４７内に設けられており、換気ダクト２３の出口２３Ａは車室外熱交換器７より上流側において外気ダクト４７に連通されている。従って、この出口２３Ａが車室内空気の流入部となるが、この実施例の場合には流入部となる出口２３Ａに電動のダンパ４８が取り付けられている。

コントローラ４３はこのダンパ４８を制御することにより、出口２３Ａの開口量をリニアに調整する。例えば、ダンパ４８により出口２３Ａ（流入部）の開口を狭くすることにより、ベンチュリ効果で吸い出される車室内の空気量が増えすぎる不都合を解消することが可能となる。また、例えば、コントローラ４３は車速及び車室外熱交換器用送風機４１の回転数から車室外熱交換器７に通風される外気量（速度）を演算する。そして、車室外熱交換器７に通風される外気量が多い場合、ダンパ４８により出口２３Ａの開口を閉め気味として狭くし、逆に通風される外気量が少ない場合は開口を広く開放する。これにより、車速や車室外熱交換器用送風機４１の回転数の変化等によって車室外熱交換器７に通風される外気量が変化しても、車室内からの換気量を一定に保つことが可能となる。

次に、図１１は本発明を適用した更に他の実施例の車両用空調装置１の暖房時の状態を示している。尚、この図において図１と同一符号で示すものは同一若しくは同様の機能を奏するものとする。この実施例５の場合は圧縮機２Ａ、２Ｂが二台使用され、車室外熱交換器７又は車室内熱交換器９を経た冷媒を低段圧縮機２Ａの吸込側（低圧部）に吸い込み、この低段圧縮機２Ａで中間圧まで圧縮し、この中間圧の冷媒を高段圧縮機２Ｂに吸い込み、この高段圧縮機２Ｂで圧縮された高温冷媒を放熱器４に吐出する構成としている。

このような二段圧縮式の車両用空調装置１では、換気熱交換器２４を経た冷媒は逆止弁２６を経て中間圧である高段圧縮機２Ｂの吸込側に吸い込ませることになる。但し、前述のように車室外熱交換器７及び車室内熱交換器９の何れにも冷媒を流さない場合には、低段圧縮機２Ａを停止させるか、或いはバイパス路と電磁弁を逆止弁２６の上流側から低段圧縮機２Ａの吸込側に接続し、電磁弁を開いて換気熱交換器２４からの冷媒を低段圧縮機２Ａに吸い込ませるようにしてもよい。

次に、図１２〜図１５は本発明を適用した更に他の実施例の車両用空調装置１の構成図を示している。図１２は実施例６の車両用空調装置１の暖房時、図１３は車室外熱交換器７の霜取り時、図１４は車室外熱交換器の霜取りを行いながら車室内熱交換器９を用いた暖房を行う時、図１５はその場合のｐ−ｈ線図を示しており、それぞれ実施例１における図１、図２、図４、図５に対応している。そして、各図中において図１、図２、図４、図５と同一符号で示すものは同一とする。

この場合、換気熱交換器用回路２１は圧縮機２の中間圧部に接続されておらず、圧縮機２の低圧部に接続され、実施例１における逆止弁２６や電磁弁３４も削除されている。従って、膨張弁２２では冷媒は低圧まで減圧され、その後、換気熱交換器２４で蒸発した冷媒は、車室外熱交換器７や車室内熱交換器９からの冷媒に合流して圧縮機２の吸込側（低圧部）に吸い込まれることになる。

このような構成とした場合、実施例１の場合に比して換気熱交換器２４を経た冷媒を圧縮機２の中間圧部に戻すインジェクション効果は得られないものの、逆止弁２６やバイパス路３３、電磁弁３４が不要となるため、回路構成が簡素化される。その一方で換気熱交換器２４による熱の回収や車室内熱交換器９による暖房効果は同様に得られるので、コスト的にはこちらの方が有利なものとなる。

次に、図１６及び図１７は本発明を適用した更に他の実施例の車両用空調装置１の構成図を示している。図１６は実施例７の車両用空調装置１の暖房時、図１７は車室外熱交換器７の霜取り時を示しており、それぞれ実施例１における図１、図２に対応している。そして、各図中において図１、図２と同一符号で示すものは同一若しくは同様の機能を奏するとする。

この場合、実施例１におけるホットガスサイクル回路３１及び電磁弁３２は設けられていない。また、換気熱交換器用回路２１は圧縮機２の中間圧部に接続されておらず、圧縮機２の低圧部に接続され、実施例１における逆止弁２６や電磁弁３４も削除されている。従って、膨張弁２２では冷媒は低圧まで減圧され、その後、換気熱交換器２４で蒸発した冷媒は、車室外熱交換器７からの冷媒に合流して圧縮機２の吸込側（低圧部）に吸い込まれることになる。それ以外の冷媒の流れは実施例１の図１と同様である。

即ち、車室内の暖房を行う場合、コントローラ４３は圧縮機２、通気用送風機３７及び室外熱交換器用送風機４１を運転し、電磁弁１８を開き、電磁弁１６、１７、１９は閉じる。また、膨張弁６及び２２により冷媒を減圧する制御を実行すると共に、エアミックスダンパ３８は放熱器４以外の通気ダクト３を閉じる。これにより、冷媒は図１６中太線で示す如く圧縮機２、放熱器４、膨張弁６、車室外熱交換器７に流れた後、電磁弁１８、バイパス路１４を通って圧縮機２の低圧部に吸い込まれると共に、換気熱交換器用回路２１にも循環され、放熱器４による車室内の暖房が行われる。

この場合も放熱器４を経た冷媒の一部は換気熱交換器用回路２１に流入し、膨張弁２２で減圧されて換気熱交換器２４で蒸発するので、換気ダクト２３を経て車室外に流出する車室内の暖かい空気から冷媒への吸熱が行われる。

一方、車室外熱交換器７の霜取り時には、コントローラ４３は図１６状態から図１７に示すように膨張弁６を全閉として車室外熱交換器７に冷媒を流さないようにする。これにより、車室外熱交換器７での冷媒の蒸発は無くなるので、車室外熱交換器７の着霜は通風される外気により融解され、除去されていくようになる。しかしながら、ホットガスサイクル回路３１が設けられていないので、外気温度の状況に拘わらず実施例１の如く車室内熱交換器９に高温冷媒を流して放熱させることはできない。

そこで、この実施例の場合コントローラ４３は、車室外熱交換器７の霜取りを実行する場合、電気ヒータ４４に通電して発熱させる。このように暖房時に車室外熱交換器７の霜取りを行う場合、車室外熱交換器７には冷媒を流さず、放熱器４で放熱した冷媒を減圧して換気熱交換器２４に流すと共に、電気ヒータ４４により車室内を暖めるようにすれば、放熱器４からの放熱による暖房に加えて、電気ヒータ４４により車室内を暖房し、更に換気熱交換器２４にて車室外に排出される車室内の空気中の熱を回収することができるようになる。

これにより、暖房中の車室外熱交換器７の霜取りを行うためにヒートポンプ運転による外気からの熱の汲み上げができなくなった場合に、放熱器４による暖房を電気ヒータ４４にて補完し、低外気温時にも快適な車室内暖房を実現しながら、換気熱交換器２４で車室外に廃棄される熱も回収し、効率の悪化を最小限に抑制することが可能となる。従って、特にバッテリで圧縮機２を駆動する電気自動車において、その航続距離の低下も最小限に抑制することが可能となる。一方、外気温度が氷点より高い環境下では、外気の通風による車室外熱交換器７の霜取りも同時に進行させることができるようになる。

Ｒ 冷媒回路
１ 車両用空調装置
２、２Ａ、２Ｂ 圧縮機
３ 通気ダクト
４ 放熱器
６、８、２２ 膨張弁
７ 車室外熱交換器
９ 車室内熱交換器
１６、１７、１８、１９、３２、３４ 電磁弁
２１ 換気熱交換器用回路
２３ 換気ダクト
２４ 換気熱交換器
２６ 逆止弁
２７、２８、４２ 温度センサ
３１ ホットガスサイクル回路
３９ 圧力センサ
４３ コントローラ
４４ 電気ヒータ
４６ 蒸発圧力調整弁
４７ 外気ダクト
４８ ダンパ

Claims (12)

1. 圧縮機と、放熱器と、車室外熱交換器と、車室内熱交換器と、車室内から車室外に排出される空気から吸熱するための換気熱交換器とから冷媒回路が構成され、暖房時に前記圧縮機から吐出された冷媒を前記放熱器にて前記車室内に放熱させ、該放熱器で放熱した後、減圧された冷媒を前記車室外熱交換器及び／又は前記換気熱交換器にて蒸発させ、冷房時には前記圧縮機から吐出された冷媒を前記車室外熱交換器にて放熱させ、該車室外熱交換器で放熱した後、減圧された冷媒を前記車室内熱交換器にて蒸発させて前記車室内から吸熱する車両用空調装置において、
   前記圧縮機から吐出された冷媒の一部を減圧して前記車室内熱交換器に流し、前記車室内に放熱させるホットガスサイクル回路を備えたことを特徴とする車両用空調装置。
2. 暖房時に前記車室外熱交換器の霜取りを行う場合、及び／又は、外気温度が所定の低い値である場合、前記車室外熱交換器には冷媒を流さず、前記放熱器で放熱した冷媒を減圧して前記換気熱交換器に流すと共に、前記圧縮機から吐出された冷媒の一部を前記ホットガスサイクル回路に流すことを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 前記車室外熱交換器で蒸発した冷媒、又は、前記ホットガスサイクル回路を経て前記車室内熱交換器で放熱した冷媒を前記圧縮機の低圧部に吸引させると共に、前記換気熱交換器で蒸発した冷媒は前記圧縮機の中間圧部に戻すことを特徴とする請求項２に記載の車両用空調装置。
4. 前記車室外熱交換器、及び、前記ホットガスサイクル回路に冷媒を流さない場合、又は、車室内温度が所定の低い値である場合、前記換気熱交換器で蒸発した冷媒を前記圧縮機の低圧部に戻すことを特徴とする請求項３に記載の車両用空調装置。
5. 暖房時に前記車室外熱交換器と前記換気熱交換器への冷媒の流入を交互に停止した状態で各熱交換器の霜取りの必要性を判断すると共に、前記換気熱交換器の霜取りを行う場合には、当該換気熱交換器に冷媒を流さないことを特徴とする請求項２乃至請求項４のうちの何れかに記載の車両用空調装置。
6. 暖房時に前記車室外熱交換器の霜取りが終了した場合、前記ホットガスサイクル回路に冷媒を流さず、前記車室外熱交換器に冷媒を流す状態に復帰すると共に、車室外の温度が氷点下である場合、前記車室外熱交換器の霜取りが終了したか否かの判断を行わないことを特徴とする請求項２乃至請求項５のうちの何れかに記載の車両用空調装置。
7. 前記換気熱交換器における冷媒の蒸発温度が氷点下に下がることを防止する蒸発圧力調整弁を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のうちの何れかに記載の車両用空調装置。
8. 前記換気熱交換器を経た車室内の空気を、前記車室外熱交換器に流通させることを特徴とする請求項１乃至請求項７のうちの何れかに記載の車両用空調装置。
9. 前記車室外熱交換器に外気を流通させるダクトを備え、前記車室外熱交換器より上流側における前記ダクトに前記換気熱交換器を経た車室内の空気を流入させると共に、該車室内空気の流入部の開口を狭めたことを特徴とする請求項８に記載の車両用空調装置。
10. 前記ダクトにおける前記車室内空気の流入部の開口量を調整するダンパを備えたことを特徴とする請求項９に記載の車両用空調装置。
11. 暖房時に車室内を暖める電気ヒータを設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のうちの何れかに記載の車両用空調装置。
12. 圧縮機と、放熱器と、車室外熱交換器と、車室内熱交換器と、車室内から車室外に排出される空気から吸熱するための換気熱交換器とから冷媒回路が構成され、暖房時に前記圧縮機から吐出された冷媒を前記放熱器にて前記車室内に放熱させ、該放熱器で放熱した後、減圧された冷媒を前記車室外熱交換器及び／又は前記換気熱交換器にて蒸発させ、冷房時には前記圧縮機から吐出された冷媒を前記車室外熱交換器にて放熱させ、該車室外熱交換器で放熱した後、減圧された冷媒を前記車室内熱交換器にて蒸発させて前記車室内から吸熱する車両用空調装置において、
    電気ヒータを設け、暖房時に前記車室外熱交換器の霜取りを行う場合、前記車室外熱交換器には冷媒を流さず、前記放熱器で放熱した冷媒を減圧して前記換気熱交換器に流すと共に、前記電気ヒータにより前記車室内を暖めることを特徴とする車両用空調装置。

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