JP2014046897A - 車両用ヒートポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、構成のコンパクト化、組立工程の簡易化、冷媒の使用量の低減、および、熱損失の低減を図れる車両用ヒートポンプ装置を提供すること。
【解決手段】この車両用ヒートポンプ装置は、冷媒を圧縮する圧縮機構、圧縮機構を駆動する電動モータ、および、圧縮機構および電動モータを収容するシェルを有する電動圧縮機と、車両用ヒートポンプ装置の外部から導入された第１冷却液と圧縮機構により圧縮された冷媒との間で熱交換を行う第１水冷媒熱交換器と、を具備し、第１水冷媒熱交換器（１１１）は、圧縮機構（１１２ｂ）から吐出された冷媒が、シェル（１０９）内で、かつ、電動モータ（１１２ａ）の周囲を移動する空間にて、第１冷却液へ放熱を行う熱交換部（１１１ａ，１１１ｂ）を有する、構成を採る。
【選択図】図６

Description

本発明は、車両用ヒートポンプ装置に関する。

以前より、ヒートポンプを備え冷媒と冷却液との間で熱交換をおこなう車両用ヒートポンプ装置が知られている。非特許文献１には、車両用ヒートポンプ装置（ＨＰＡＣ：Heat Pump Air Conditioner）を備え、車両用ヒートポンプ装置が導出した冷却液を用いて車室内の冷暖房を行う車両の温度調整システムが開示されている。この車両用ヒートポンプ装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒から冷却液へ放熱を行うコンデンサと、冷却液を冷媒で冷やす冷却器と、コンデンサへ冷却液を送出するコンデンサポンプと、冷却器へ冷却液を送出する冷却器ポンプとを備えている。

Kowsky et al., "Unitary HPAC System", SAE International J. Passeng. Cars - Mech. Syst., 2012, doi:10.4271/2012-01-1050.

しかしながら、非特許文献１に記載された従来の車両用ヒートポンプ装置は、圧縮機およびコンデンサなどの各要素部材が個別に配置されて、各要素部材の間を配管で結んでいる。そのため、装置全体が大型化し、車両用ヒートポンプ装置を搭載するために車両に大きな設置スペースが必要となるという課題があった。

また、上記従来の車両用ヒートポンプ装置では、各要素部材が配管で結ばれているため、冷媒が漏洩しないよう高強度の接続構造を要する配管の接続部が多くなり、その分、組立工程が煩雑になるという課題があった。また、冷媒の通路が長くなることで冷媒の使用量が増大するという課題があった。

また、上記従来の車両用ヒートポンプ装置では、各要素部材が個別に構成されているため、例えば、電動圧縮機の廃熱が利用されずに廃棄され、また、配管から漏洩熱が発生するなど、熱損失が多くなるという課題があった。

本発明は、構成のコンパクト化、組立工程の簡易化、冷媒の使用量の低減、および、熱損失の低減を図れる車両用ヒートポンプ装置を提供することである。

本発明の一態様に係る車両用ヒートポンプ装置は、冷媒を圧縮する圧縮機構、前記圧縮機構を駆動する電動モータ、および、前記圧縮機構および前記電動モータを収容するシェルを有する電動圧縮機と、前記車両用ヒートポンプ装置の外部から導入された第１冷却液と前記圧縮機構により圧縮された冷媒との間で熱交換を行う第１水冷媒熱交換器と、を具備し、前記第１水冷媒熱交換器は、前記圧縮機構から吐出された冷媒が、前記シェル内で、かつ、前記電動モータの周囲を移動する空間にて、前記第１冷却液へ放熱を行う熱交換部を有する、構成を採る。

本発明によれば、電動圧縮機と第１水冷媒熱交換器との冷媒の通路が共通化されて、車両用ヒートポンプ装置の全体構成のコンパクト化、および、冷媒の使用量の低減が図れる。また、電動モータの周囲に第１水冷媒熱交換器の熱交換部が配置されるので、電動圧縮機の廃熱吸収が図れる。さらに、電動圧縮機と第１水冷媒熱交換器とをつなぐ冷媒配管が削減できるので、配管の組立工程の簡易化および冷媒配管からの熱漏洩の削減が図れる。

本発明の実施の形態に係る車両用ヒートポンプ装置を示す斜視図 実施の形態１の車両用ヒートポンプ装置を示す一部破断図 実施の形態１の車両用ヒートポンプ装置の冷媒および冷却液の流れについて説明する図 車両用ヒートポンプ装置を用いた車両温度調整システムについて説明する図 車両用ヒートポンプ装置を用いた車両温度調整システムについて説明する図 車両用ヒートポンプ装置のコンプレッサ筐体側の構成を示す一部破断の斜視図 コンプレッサ筐体側における冷媒および冷却液の流れを説明する縦断面図 実施の形態２の車両用ヒートポンプ装置におけるコンプレッサ筐体側の構成を示す一部破断の斜視図 実施の形態３の車両用ヒートポンプ装置におけるコンプレッサ筐体側の構成を示す一部破断の斜視図 図９の構成から電動圧縮機および内面側の通路蓋を外した状態を示す斜視図 図１０の構成から外シェルを外した状態を示す斜視図

以下、本発明の各実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、実施の形態において、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は重複するので省略する。

（実施の形態１）
＜車両用ヒートポンプ装置の構成＞
まず、本発明の実施の形態１における各構成について、図１および図２を用いて説明する。図１および図２は、本実施の形態１に係る車両用ヒートポンプ装置の構成を示す図である。

車両用ヒートポンプ装置１は、車両に搭載される装置であり、低温側水冷媒熱交換器１１０と、高温側水冷媒熱交換器１１１と、冷媒を圧縮する電動圧縮機１１２と、電動圧縮機１１２のシェルであるコンプレッサ筐体１０９とを備える。ここで、車両とは、例えば、電気自動車である。電気自動車とは、例えば、ＥＶ（Electric Vehicle）、ＰＨＥＶ（Plug-in Hybrid Electric Vehicle）、またはＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）等、車両に搭載されている蓄電池を用いて走行する車両である。

車両用ヒートポンプ装置１は、その内部にヒートポンプを有し、ヒートポンプの冷媒と低温側の冷却液（第２冷却液に相当）および高温側の冷却液（第１冷却液に相当）との間で熱交換を行う。低温側の冷却液と高温側の冷却液とは、車両用ヒートポンプ装置１の外部から導入される。

冷媒は、例えば、二酸化炭素（ＣＯ_２）など、電気自動車に要求される極低温の環境下でもヒートポンプサイクルの効率を向上できる一方、作動圧力が高くなるものが採用される。

冷却液は、例えば、エチレングリコール水溶液などの液体である。冷却液は、不凍液であれば良く、エチレングリコール水溶液以外にプロピレングリコール水溶液を用いることも可能である。

高温側の冷却液は、高温側導入管１０４を介してコンプレッサ筐体１０９の外部から導入される（図１の矢印Ｂ）。この導入された冷却液は、高温側水冷媒熱交換器１１１にて加熱され、高温側導出管１０５から導出される（図１の矢印Ｂ）。冷却液は、高温側ウォータポンプ１０１が備える電力モータの駆動力にて輸送される。

高温側水冷媒熱交換器１１１は、冷媒が流れる通路と高温側の冷却液が流れる通路とを備え、これら通路の間で熱を移動させるように構成されている。

低温側の冷却液は、低温側導入管１０６を介して車両用ヒートポンプ装置１の外部から導入される（図１の矢印Ａ）。導入された冷却液は、低温側水冷媒熱交換器１１０にて冷却され、低温側導出管１０７から導出される（図１の矢印Ａ）。冷却液は、低温側ウォータポンプ１０２が備える電力モータの駆動力にて輸送される。

低温側水冷媒熱交換器１１０は、冷媒が流れる通路と低温側の冷却液が流れる通路とを備え、これらの通路の間で熱を移動させるように構成されている。低温側水冷媒熱交換器１１０は低温側ウォータポンプ１０２と配管等を介して連結され、低温側水冷媒熱交換器１１０で冷却された冷却液はこの配管等を介して低温側ウォータポンプ１０２へ送られる。

電動圧縮機１１２は、電動モータ１１２ａと圧縮機構１１２ｂとコンプレッサ筐体１０９とにより構成される。圧縮機構１１２ｂは電動モータ１１２ａが発生する駆動力により冷媒を圧縮する機構である。圧縮機構１１２ｂは、例えば、スクロール型を用いることができる。電動モータ１１２ａは、インバータ（駆動回路に相当）１１３により電気的に駆動される。インバータ１１３は電力用半導体（例えばＩＧＢＴ：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）を有しており、３相交流電力を発生し、電動モータ１１２ａへ供給する。電力用半導体は、パワー半導体、パワーデバイスとも呼ばれる。

また、車両用ヒートポンプ装置１は、電動圧縮機１１２の冷媒の入口の上流にアキュムレータ１０８を備える。アキュムレータ１０８は、冷媒を気体と液体に分離させることで、電動圧縮機１１２へ気体の冷媒のみを供給する役割をなす。電動圧縮機１１２の破壊を防止するためである。

また、車両用ヒートポンプ装置１は、低温側水冷媒熱交換器１１０の冷媒の入口の上流に膨張弁１１４を備える。膨張弁１１４は、熱量を変化させずに高圧の冷媒を低圧にすることで、冷媒を低温にして低温側水冷媒熱交換器１１０へ送る。

また、車両用ヒートポンプ装置１は、車両用ヒートポンプ装置１の外部から電源供給を受けるための給電部１０３を備える。給電部１０３は、コンプレッサ筐体１０９の外壁に備える。給電部１０３へ供給された電気エネルギーは、電動圧縮機１１２、高温側ウォータポンプ１０１、および、低温側ウォータポンプ１０２のそれぞれが備える電動モータの駆動に用いられる。

低温側水冷媒熱交換器１１０は、高圧の冷媒を封入するために高い強度で枠体１１０ａ（図１）に保持されている。枠体１１０ａの代わりに、筐体が低温側水冷媒熱交換器１１０の全体を覆う構成を採用してもよい。枠体１１０ａは、締結部１１０ｂを介してコンプレッサ筐体１０９に締結されている。

＜車両用ヒートポンプ装置の動作＞
次に、図３を用いて車両用ヒートポンプ装置１の冷媒と冷却液の流れについて説明する。

始めに、冷媒の流れを説明する。図３の矢印Ｃは冷媒の流れる方向を示している。冷媒は、アキュムレータ１０８、電動圧縮機１１２、高温側水冷媒熱交換器１１１、膨張弁１１４、低温側水冷媒熱交換器１１０を、この順で循環して流れる。この冷媒の流れにより、ヒートポンプサイクルが構成される。

電動圧縮機１１２で圧縮された高温高圧の冷媒は、高温側水冷媒熱交換器１１１にて熱を放出して液体となる。液体となった冷媒は、膨張弁１１４にて急激に膨張され、低温低圧の冷媒となる。この低温低圧の冷媒は、低温側水冷媒熱交換器１１０にて熱を吸収して蒸発する。続いて、冷媒はアキュムレータ１０８にて気液分離される。このとき、冷媒はインバータ１１３を冷却する。アキュムレータ１０８で分離された気相の冷媒は、電動圧縮機１１２にて再度、圧縮される。

続いて、冷却液の流れを説明する。高温側導入管１０４を介してコンプレッサ筐体１０９の外部から導入された冷却液は、高温側水冷媒熱交換器１１１にて高温の冷媒と熱交換を行って加熱される。加熱された冷却液は、高温側導出管１０５から導出される。

低温側導入管１０６を介して車両用ヒートポンプ装置１の外部から導入された冷却液は、低温側水冷媒熱交換器１１０にて低温の冷媒と熱交換を行って冷却され、低温側導出管１０７から導出される。

このように、実施の形態１の車両用ヒートポンプ装置１では、装置内だけで冷媒を循環させてヒートポンプサイクルを実現している。さらに、高温側水冷媒熱交換器１１１および低温側水冷媒熱交換器１１０は、空気ではなく液体（冷却液）と冷媒との間で熱交換を行う。この構成により、車両用ヒートポンプ装置１は、低温側の冷却液を介して車両用ヒートポンプ装置１から離れた箇所から熱を吸収し、高温側の冷却液を介して車両用ヒートポンプ装置１から離れた箇所へ熱を放出することができる。

＜車両温度調整システム＞
次に、図４および図５を用いて、車両用ヒートポンプ装置１を用いた車両温度調整システムについて説明する。図４は車両温度調整システムの暖房運転時の説明図、図５は車両温度調整システムの冷房運転時の説明図である。

高温側導出管１０５から導出した加熱された冷却液、および、低温側導出管１０７から導出した冷却された冷却液は車両用空調装置２へ導入され、冷房もしくは暖房に用いられる。車両用空調装置２は、ファイアウォール７の車室側に配置され、車室内の空調を行う装置である。車両用ヒートポンプ装置１は、ファイアウォール７の車室外の側に配置される。

車両用空調装置２は、冷房用空気冷媒熱交換器２００、暖房用空気冷媒熱交換器２０１、ブロワファン２０２、および、切換ドア２０３を備える。

冷房用空気冷媒熱交換器２００は、ブロワファン２０２により送風された空気と、低温側導出管１０７から導出した冷却された冷却液との間で熱交換を行い、空気を冷却するものである。冷却された空気は車室内へ導かれ、車室内の冷房に用いられる。

冷房用空気冷媒熱交換器２００にて加熱された冷却液は、低温側導入管１０６を介して、再度、車両用ヒートポンプ装置１へ導入される。

暖房用空気冷媒熱交換器２０１は、ブロワファン２０２により送風された空気と、高温側導出管１０５から導出した加熱された冷却液との間で熱交換を行い、空気を加熱するものである。加熱された空気は車室内へ導かれ、車室内の暖房に用いられる。

暖房用空気冷媒熱交換器２０１にて冷却された冷却液は、高温側導入管１０４を介して、再度、車両用ヒートポンプ装置１へ導入される。なお、第１のラジエータ５は、冷房時の冷却液の放熱に用いられる。

車両用ヒートポンプ装置１が導出する冷却液は、発熱体３の冷却に用いることも可能である。ここで、発熱体３とは、例えば、電気自動車に用いられる走行用モータ、走行用モータを駆動するためのインバータ、走行用モータへ電気エネルギーを供給するための蓄電池、車両外部から蓄電池を充電するための充電器、蓄電池の電圧変換を行うためのＤＣ−ＤＣ変換器などの、発熱部材である。これら発熱部材は電気自動車の走行中等に冷却を必要とする。

発熱体３から放出される熱は、冷却液に吸熱させる。すなわち、冷却液は加熱される。この加熱された冷却液は、低温側導入管１０６へ導かれ、車両用ヒートポンプ装置１にて冷却される。この加熱された冷却液は、第２のラジエータ６で放熱させることで、冷却することもできる。

車両用空調装置２を車室内の暖房に用いる場合は、発熱体３から放出された熱を、冷却液に吸熱させる。すなわち、冷却液は加熱される。この加熱された冷却液は、低温側導入管１０６へ導かれ、低温側水冷媒熱交換器１１０にて冷却される。

この際、冷媒に回収（吸熱）された熱を、高温側水冷媒熱交換器１１１にて高温側の冷却液に回収（吸熱）させ、この冷却液を高温側導出管１０５から導出させ、暖房用空気冷媒熱交換器２０１に導くことで、車室内の空気の加熱に利用する事も可能である。

車両温度調整システムでは、図４と図５とに示すように、複数の三方弁Ｔによる冷却液の経路の切り替え、ならびに、切換ドア２０３による車室内へ向かう空気の経路の切り替えにより、車室内の暖房および冷房等の切り替えを行うことができる。

＜高温側水冷媒熱交換器の詳細＞
次に、実施の形態の車両用ヒートポンプ装置１における高温側水冷媒熱交換器１１１の構成を詳細に説明する。

図６は、車両用ヒートポンプ装置のコンプレッサ筐体側の構成を示す一部破断の斜視図である。図７は、コンプレッサ筐体側における冷媒および冷却液の流れを説明する模式図である。

本実施の形態の車両用ヒートポンプ装置１のコンプレッサ筐体１０９は、内シェル１０９ａと、外シェル１０９ｂと、蓋シェル１０９ｃ（図２を参照）とを有している。

以下では、電動圧縮機１１２における圧縮機構１１２ｂのある側を一端側、逆側を他端側と呼ぶ。また、電動モータ１１２ａおよび圧縮機構１１２ｂを、中心軸Ｘが一端側から他端側へかけ伸びる円柱形状とみなしたときの円柱面（外周の曲面）に相当する面を周面と呼ぶ。

内シェル１０９ａは、電動モータ１１２ａおよび圧縮機構１１２ｂの周面を主に覆っている。内シェル１０９ａと電動モータ１１２ａとの間には、冷媒が流れる空間が設けられている。

外シェル１０９ｂは、内シェル１０９ａの外周と、電動モータ１１２ａの他端側とを覆っている。外シェル１０９ｂは、内シェル１０９ａの周面に外側から嵌合した状態で、内シェル１０９ａに接合されている。外シェル１０９ｂの他端側には、冷媒の吐出通路が設けられている。

蓋シェル１０９ｃは、圧縮機構１１２ｂの一端側を覆って、内シェル１０９ａに接合されている。蓋シェル１０９ｃには、圧縮機構１１２ｂの冷媒吸入口に連通する冷媒の吸入通路が設けられている。

高温側水冷媒熱交換器１１１は、内シェル１０９ａおよび外シェル１０９ｂにより構成されている。高温側水冷媒熱交換器１１１は、複数の吸熱フィン１１１ａと、水通路１１１ｂとを有している。

複数の吸熱フィン１１１ａは、例えばアルミなど熱伝導の高い部材により構成され、内シェル１０９ａの内側に張り出し、且つ、内シェル１０９ａの内壁に熱伝導性を有する状態に接合されている。複数の吸熱フィン１１１ａは、特に制限されないが、各々が一端側から他端側へ伸びる板状であり、内シェル１０９ａの周方向（図６のＲ方向）に分散して配置されている。吸熱フィン１１１ａは、波状に曲がった形状としてもよい。また、吸熱フィン１１１ａは、内シェル１０９ａの中心軸Ｘを中心に螺旋状に伸びるように配置されてもよい。

水通路１１１ｂは、高温側の冷却液が流れる通路であり、内シェル１０９ａと外シェル１０９ｂとの間に空隙として設けられている。水通路１１１ｂの一端は高温側導出管１０５に連通し、水通路１１１ｂの他端は高温側ウォータポンプ１０１を介して高温側導入管１０４に連通している。なお、コンプレッサ筐体１０９は、内シェル１０９ａと外シェル１０９ｂとに分離する構成としなくてもよい。この場合、水通路１１１ｂは、コンプレッサ筐体１０９の外周面に溝として設け、溝の外周側を別の部材で覆って構成してもよい。

水通路１１１ｂは、例えば、内シェル１０９ａの外面に形成された溝と、外シェル１０９ｂの内面とに囲まれた空間である。水通路１１１ｂは、特に制限されないが、内シェル１０９ａの周面に沿って周方向（図６のＲ方向）に周りながら中心軸Ｘの方向へ進む螺旋状の通路になっている。さらに、水通路１１１ｂの中には、冷却液の接触面積を広げるためのフィンＦが設けられている。

上記構造の高温側水冷媒熱交換器１１１においては、図７のように冷媒と冷却液とが流れて、これらの間で熱交換が行われる。すなわち、圧縮機構１１２ｂで圧縮された冷媒は、圧縮機構１１２ｂおよび電動モータ１１２ａの周囲を一端側から他端側へ移動する。この移動の間、高温高圧の冷媒は、より高温になった電動モータ１１２ａを冷却するとともに、内シェル１０９ａの吸熱フィン１１１ａに放熱を行って冷却される。また、冷却液は、水通路１１１ｂを流れて冷媒の熱を吸収して加熱される。

＜受液器の構造＞
本実施の形態１の車両用ヒートポンプ装置１は、図６に示すように、コンプレッサ筐体１０９に受液器（受液部に相当）１１５が設けられている。受液器１１５は、リザーブタンクとも呼ばれる。

受液器１１５は、液相の冷媒を溜めて、冷媒の作動量を調整できる容器であり、例えば、外シェル１０９ｂの他端側で、且つ、重力方向の下方に、容器状の空間として設けられている。受液器１１５は、上端が外シェル１０９ｂの冷媒の通路に開口し、底に近い箇所に冷媒を導出する導出管１１５ｂが設けられている。導出管１１５ｂは、膨張弁１１４へと連通する。

＜実施の形態１の効果＞
以上のように、実施の形態１の車両用ヒートポンプ装置１によれば、高温側水冷媒熱交換器１１１がコンプレッサ筐体１０９に設けられ、電動圧縮機１１２と一体化されている。よって、車両用ヒートポンプ装置１は、コンパクトな構成となり、車両への設置も容易となる。

さらに、高温側水冷媒熱交換器１１１は、電動モータ１１２ａおよび圧縮機構１１２ｂの周囲を囲って設けられているので、電動圧縮機１１２で発生した熱が冷媒を介して冷却液に吸収される。よって、電動圧縮機１１２の廃熱の有効利用が図れる。さらに、電動圧縮機１１２と高温側水冷媒熱交換器１１１とを結ぶ配管が不要なので、車両用ヒートポンプ装置１の配管接続の組立工程が簡易になり、また、配管を介した漏洩熱が低減される。

また、高温側水冷媒熱交換器１１１は、冷媒が圧縮機構１１２ｂと電動モータ１１２ａとの周囲を移動する区間に、熱交換部（吸熱フィン１１１ａおよび水通路１１１ｂ）を有する。よって、電動圧縮機１１２および高温側水冷媒熱交換器１１１を通過する冷媒の通路が非常に短くなる。よって、車両用ヒートポンプ装置１の冷媒の使用量の低減が図れる。

さらに、実施の形態１の車両用ヒートポンプ装置１によれば、受液器１１５が電動圧縮機１１２と高温側水冷媒熱交換器１１１と一体的に設けられている。従って、受液器１１５を別体に設ける場合と比較して、車両用ヒートポンプ装置１のコンパクト化が図れ、さらに、各要素部材間を結ぶ冷媒の配管および配管接続部を削減できる。

（実施の形態２）
図８は、実施の形態２の車両用ヒートポンプ装置１におけるコンプレッサ筐体１０９側の構成を示す一部破断の斜視図である。

実施の形態２の車両用ヒートポンプ装置１は、コンプレッサ筐体１０９に受液器が無い点が、実施の形態１と異なる。

実施の形態２の車両用ヒートポンプ装置１は、外シェル１０９ｂの他端側の底近くに冷媒の導出管１０９ｄが設けられている。この導出管１０９ｄは、外シェル１０９ｂ内の冷媒の通路に開口し、配管を介して膨張弁１１４へ連通される。なお、導出管１０９ｄと膨張弁１１４との間に冷媒のリザーブタンクを設けてもよい。

＜実施の形態２の効果＞
実施の形態２の車両用ヒートポンプ装置１によれば、電動圧縮機１１２と高温側水冷媒熱交換器１１１とを一体化した効果が、実施の形態１と同様に得られる。

また、実施の形態２の車両用ヒートポンプ装置１によれば、コンプレッサ筐体１０９の冷媒の導出管１０９ｄが、外シェル１０９ｂの底近くに配置されている。よって、高温側水冷媒熱交換器１１１で冷却されて液相になった冷媒を効率的に導出することができる。

（実施の形態３）
図９には、実施の形態３の車両用ヒートポンプ装置におけるコンプレッサ筐体側の構成を示す一部破断の斜視図である。図１０は、図９の構成から電動圧縮機および内面側の通路蓋を外した状態を示す斜視図である。図１１は、図１０の構成から外シェルを外した状態を示す斜視図である。

実施の形態３の車両用ヒートポンプ装置１は、高温側水冷媒熱交換器１１１の冷媒の通路の構造と、冷媒の導出管１０９ｄの配置とが、実施の形態１と異なる。

実施の形態３のコンプレッサ筐体１０９は、内シェル１０９ａ、外シェル１０９ｂおよび蓋シェル１０９ｃに加えて、内シェル１０９ａの内面に嵌合される通路蓋１０９ｅ（図９参照）を備えている。

実施の形態３の高温側水冷媒熱交換器１１１は、実施の形態１の吸熱フィン１１１ａの代わりに、内シェル１０９ａの内面側に冷媒通路１１１ｃを備えている。冷媒通路１１１ｃは、内シェル１０９ａの内面に形成された溝と、通路蓋１０９ｅとに囲まれた空隙として設けられている（図１０および図１１を参照）。

冷媒通路１１１ｃは、内シェル１０９ａの内側の周面に沿って周方向（図９のＲ方向）に周りながら中心軸Ｘの方向へ進む螺旋状の通路である。さらに、冷媒通路１１１ｃの中には、冷媒の接触面積を広げるためのフィンＦが設けられている。冷媒通路１１１ｃは、水通路１１１ｂに対向し隣接する配置で、水通路１１１ｂに沿って設けられている（図９および図１１参照）。

通路蓋１０９ｅは、冷媒通路１１１ｃの一端と他端とを内シェル１０９ａの内側で露出させ、冷媒通路１１１ｃの中程で通路の片側の壁となる。通路蓋１０９ｅは、電動モータ１１２ａの周囲に冷媒が直接に流れないように、電動モータ１１２ａの周囲の空隙を仕切るように構成するとよい。

上記構成の高温側水冷媒熱交換器１１１によれば、冷媒通路１１１ｃには、圧縮された冷媒が電動モータ１１２ａの一端側から他端側へ進み、水通路１１１ｂには、冷却液が電動圧縮機１１２の他端側から一端側へ進む。そして、これらの間で熱交換が行われる。

実施の形態３の車両用ヒートポンプ装置では、図９に示すように、冷媒の導出管１０９ｄがコンプレッサ筐体１０９の上方に配置されている。導出管１０９ｄへ連通される外シェル１０９ｂの開口１０９ｆは、外シェル１０９ｂの他端側の上部に設けられている。

なお、実施の形態３の車両用ヒートポンプ装置１に、実施の形態１の導出管１１５ｂおよび受液器１１５の構成、または、実施の形態２の導出管１０９ｄの配置を適用してもよい。

＜実施の形態３の効果＞
以上のように、実施の形態３の車両用ヒートポンプ装置１によれば、実施の形態１の効果に加えて、高温側水冷媒熱交換器１１１における冷媒と冷却液との熱交換効率を向上させることができる。よって、高温側水冷媒熱交換器１１１において高温高圧の冷媒を十分に凝縮することができる。

以上、本発明の各実施の形態について説明した。

なお、上記実施の形態では、冷媒として二酸化炭素を用いた構成を例にとって説明したが、その他の様々な冷媒を用いてもよい。また、高温側水冷媒熱交換器および低温側水冷媒熱交換器は、図示された具体的な構成に制限されるものではない。

また、上記実施の形態では、冷温側の冷却液と高温側の冷却液とは、車両用ヒートポンプ装置１の外でも交わらない構成を例にとって説明した。しかしながら、システム構成によっては、冷温側の冷却液の通路と高温側の冷却液の通路とが車両用ヒートポンプ装置１の外で１本につながる構成としてもよい。

また、上記実施の形態では、冷却液のポンプが車両用ヒートポンプ装置に備わる構成を例にとって説明したが、冷却液のポンプは車両温度調整システムに設けて、車両用ヒートポンプ装置から省いてもよい。

本発明にかかる車両用ヒートポンプ装置は、車両内の各部の温度を調整するシステム等に用いるのに好適である。

１ 車両用ヒートポンプ装置
１０１ 高温側ウォータポンプ
１０２ 低温側ウォータポンプ
１０３ 給電部
１０４ 高温側導入管
１０５ 高温側導出管
１０６ 低温側導入管
１０７ 低温側導出管
１０８ アキュムレータ
１０９ コンプレッサ筐体
１０９ａ 内シェル
１０９ｂ 外シェル
１０９ｃ 蓋シェル
１０９ｄ 導出管
１０９ｅ 通路蓋
１０９ｆ 開口
１１０ 低温側水冷媒熱交換器
１１１ 高温側水冷媒熱交換器
１１１ａ 吸熱フィン
１１１ｂ 水通路
１１１ｃ 冷媒通路
Ｆ フィン
１１２ 電動圧縮機
１１２ａ 電動モータ
１１２ｂ 圧縮機構
１１３ インバータ
１１４ 膨張弁
１１５ 受液器
２ 車両用空調装置
２００ 冷房用空気冷媒熱交換器
２０１ 暖房用空気冷媒熱交換器
２０２ ブロワファン
３ 発熱体
５ 第１のラジエータ
６ 第２のラジエータ
７ ファイアウォール

Claims (6)

1. 車両用ヒートポンプ装置であって、
   冷媒を圧縮する圧縮機構、前記圧縮機構を駆動する電動モータ、および、前記圧縮機構および前記電動モータを収容するシェルを有する電動圧縮機と、
   前記車両用ヒートポンプ装置の外部から導入された第１冷却液と前記圧縮機構により圧縮された冷媒との間で熱交換を行う第１水冷媒熱交換器と、
   を具備し、
   前記第１水冷媒熱交換器は、前記圧縮機構から吐出された冷媒が、前記シェル内で、かつ、前記電動モータの周囲を移動する空間にて、前記第１冷却液へ放熱を行う熱交換部を有する、
   車両用ヒートポンプ装置。
2. 前記熱交換部は、
   前記シェルの内面に設けられた吸熱フィンと、
   前記シェルの外面または壁内に形成された前記第１冷却液の通路と、
   を有する、
   請求項１記載の車両用ヒートポンプ装置。
3. 前記熱交換部は、
   前記シェルの内面に設けられ、前記電動モータの周囲を回りながら前記圧縮機構側から前記電動モータ側へ進む前記冷媒の螺旋通路と、
   前記シェルの外面または壁内に形成された前記第１冷却液の螺旋通路と、
   を有する、
   請求項１記載の車両用ヒートポンプ装置。
4. 前記第１冷却液の螺旋通路は、前記冷媒の螺旋通路に隣接して形成され、
   前記第１冷却液の螺旋通路には、前記電動モータ側から前記圧縮機構側へ前記第１冷却液が流れる、
   請求項３記載の車両用ヒートポンプ装置。
5. 前記シェルには、前記熱交換部を通過した液相の前記冷媒を溜める受液部が設けられている、
   請求項１記載の車両用ヒートポンプ装置。
6. 前記受液部は、前記シェルの重力方向の下方に容器状に形成され、前記圧縮機構から吐出された冷媒が前記電動モータの周囲を移動する空間に連通している、
   請求項５記載の車両用ヒートポンプ装置。

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