JP2016060288A - 車両用冷暖房システム - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの排熱を有効に利用して冷房要求にも暖房要求にも対応することが可能な車両用冷暖房システムを提供する。
【解決手段】この車両用冷暖房システム１００は、吸収液（ＬｉＢｒ水溶液）を用いるとともに車両９０の排気ガスの排熱を熱源に利用して冷熱を発生させる（冷却水４５をつくる）吸収式ヒートポンプ装置２０と、冷媒（Ｒ１３４ａ）を用いて車両９０の冷房を行う圧縮式冷凍機１０と、エンジン９１を冷却するエンジン冷却水５５が流れる循環経路５７に接続可能に配置され、車両９０を暖房するためのヒータコア５４と、循環経路５７における経路５７ａと、吸収式ヒートポンプ装置２０の経路２８ａとに跨るように配置され、経路５７ａと経路２８ａとの間で熱の受け渡しを行う冷却水熱回収器５８とを備える。そして、暖房時には、車両９０の排熱から回収した吸収式ヒートポンプ装置２０の吸収液の熱を冷却水熱回収器５８を介してエンジン冷却水５５に付与することにより、ヒータコア５４に熱を付与する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用冷暖房システムに関し、吸収式ヒートポンプ装置と、圧縮式冷凍機とを備えた車両用冷暖房システムに関する。

従来、吸収式ヒートポンプ装置と圧縮式冷凍機とを備えた冷房システムが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、圧縮式冷房システム（圧縮式冷凍機）と、第１の吸収式冷房システム（吸収式ヒートポンプ装置）と、第２の吸収式冷房システム（吸収式ヒートポンプ装置）とを組み合わせた複合式冷房装置（冷房システム）が開示されている。この特許文献１に記載の複合式冷房装置では、都市ガスを燃料とするガスエンジンを利用して圧縮機を駆動して室内冷房を行うように構成されている。また、ガスエンジンの冷却水排熱を熱源として第１の吸収式冷房システムを運転するとともに、ガスエンジンの排気排熱を熱源として第２の吸収式冷房システムを運転するように構成されている。そして、第１および第２の吸収式冷房システムにおいて各々の蒸発器（吸収式用蒸発器）内で蒸発する冷媒（吸収式用冷媒）の気化熱を利用して、圧縮式冷房システムにおける凝縮器（圧縮式用凝縮器）を通過した後の液冷媒（圧縮式用冷媒）が過冷却されるように構成されている。これにより、冷房時の成績係数（省エネルギー性能）の向上が図られている。

特開２００３−７５０１６号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された複合式冷房装置では、凝縮器を通過した後の液冷媒を過冷却することによって冷房時の省エネルギー性能が向上される一方、このような複合式冷房装置は、夏季などの冷房要求時にのみ使用が限られる。すなわち、ガスエンジンの排熱（熱源）があるにもかかわらず、冷房要求と暖房要求との両方に対応することができないという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、エンジンの排熱を有効に利用して冷房要求にも暖房要求にも対応することが可能な車両用冷暖房システムを提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の一の局面における車両用冷暖房システムは、吸収液を用いるとともに車両の排熱を利用して吸収式用冷媒により冷却を行う吸収式ヒートポンプ装置と、圧縮式用冷媒を用いて車両の冷房を行う圧縮式冷凍機と、エンジンを冷却するエンジン冷却水が流れるエンジン冷却水通路に接続可能に配置され、車両を暖房するためのヒータコアと、エンジン冷却水通路と、吸収式ヒートポンプ装置の吸収式冷媒循環経路とに跨るように配置され、エンジン冷却水通路と吸収式冷媒循環経路との間で熱の受け渡しを行う冷却水熱回収器と、を備え、暖房時には、車両の排熱から回収した吸収式ヒートポンプ装置の吸収液の熱を、冷却水熱回収器を介してエンジン冷却水に付与することにより、ヒータコアに熱を付与するように構成されている。

この発明の一の局面による車両用冷暖房システムでは、上記のように、車両の排熱を利用して吸収式用冷媒により冷却を行う吸収式ヒートポンプ装置と、エンジン冷却水が流れるエンジン冷却水通路に接続可能に配置されたヒータコアと、エンジン冷却水通路と吸収式冷媒循環経路との間で熱の受け渡しを行う冷却水熱回収器とを備える。そして、暖房時には、車両の排熱から回収した吸収式ヒートポンプ装置の吸収液の熱を、冷却水熱回収器を介してエンジン冷却水に付与することによりヒータコアに熱を付与するように構成する。これにより、冷房要求時には、圧縮式冷凍機により車両の冷房を行うことが可能であるとともに、暖房要求時には、車両の排熱を冷却水熱回収器を介してエンジン冷却水に受け渡してヒータコアにより車両の暖房を行うことが可能になる。したがって、エンジンの排熱を有効に利用して冷房要求にも暖房要求にも対応することができる。

上記一の局面による車両用冷暖房システムにおいて、好ましくは、吸収式ヒートポンプ装置は、車両の排熱により吸収式用冷媒を含む吸収液を加熱する加熱部と、加熱部により加熱された吸収液から吸収式用冷媒蒸気を分離する気液分離部と、気液分離部により分離された吸収式用冷媒蒸気を凝縮して液化するとともに液化した吸収式用冷媒を貯留する吸収式用凝縮器と、吸収式用凝縮器により液化された吸収式用冷媒を蒸発させる吸収式用蒸発器と、吸収式用蒸発器により蒸発させた吸収式用冷媒を吸収液に吸収させる吸収器と、を含み、車両の暖房時には、加熱部と気液分離部との間を循環する第１循環経路に吸収式用冷媒を含む吸収液を循環させるとともに、車両の排熱から回収した吸収式ヒートポンプ装置の吸収液の熱を、冷却水熱回収器を介してエンジン冷却水に付与することによって、ヒータコアに熱を付与するように構成されている。このように構成すれば、所定の熱容量を有する吸収式用凝縮器、吸収式用蒸発器および吸収器を介在させることなく、加熱部と気液分離部との間を循環する小規模な第１循環経路にのみ吸収式用冷媒を含む吸収液を循環させて車両の排熱を迅速に吸収液に回収することができる。そして、車両の排熱から回収した吸収液の熱を冷却水熱回収器を介してエンジン冷却水に迅速に受け渡すことができる。したがって、ヒータコアからより短時間で温風を発生させることができるので、暖房時の応答性を向上させることができる。

上記車両の暖房時に加熱部と気液分離部との間を循環する第１循環経路に吸収式用冷媒を含む吸収液を循環させる構成において、好ましくは、エンジンの冷間始動時には、第１循環経路に吸収液を循環させるとともに、吸収式用凝縮器に貯留された液化した吸収式用冷媒を気液分離部の吸収液に供給して吸収させることにより吸収熱を発生させ、発生した吸収熱を、冷却水熱回収器を介してエンジン冷却水に付与するように構成されている。このように構成すれば、エンジンの冷間始動時などエンジンからの排熱を十分に得ることができない場合においても、液化した吸収式用冷媒を気液分離部の吸収液に吸収させる際の吸収熱を利用して第１循環経路を循環する吸収式用冷媒を含む吸収液を早期に昇温させることができる。このように、吸収熱を吸収液の加熱補助に利用することができるので、冷間始動後にヒータコアからより短時間で温風を発生させることができる。

上記一の局面による車両用冷暖房システムにおいて、好ましくは、車両の冷房時には、エンジン冷却水通路からヒータコアを切り離すとともに、エンジン冷却水通路の熱を、冷却水熱回収器を介して吸収式ヒートポンプ装置に付与することにより、吸収式ヒートポンプ装置の熱源にするように構成されている。このように構成すれば、エンジンの排熱によって温められたエンジン冷却水をヒータコアに無用に流通させることなく冷却水熱回収器に導入して吸収式用冷媒を含む吸収液の加熱時の熱源として有効に利用することができる。したがって、エンジン冷却水を熱源として吸収式ヒートポンプ装置を駆動して吸収式ヒートポンプ装置による冷熱を冷房に有効に利用することができる。また、年間を通じて、暖房のみならず冷房でも冷却水熱回収器を有効に使用することができる。

上記車両の暖房時に加熱部と気液分離部との間を循環する第１循環経路に吸収式用冷媒を含む吸収液を循環させる構成において、好ましくは、車両の冷房時には、加熱部と、気液分離部と、吸収式用凝縮器と、吸収式用蒸発器と、吸収器との間を循環する第２循環経路に切り替えるとともに、第２循環経路に吸収式用冷媒を含む吸収液を循環させることにより発生させた冷熱によって、圧縮式冷凍機の圧縮式用冷媒の過冷却を行うように構成されている。このように構成すれば、冷房時は、吸収式ヒートポンプ装置の冷熱により過冷却された圧縮式用冷媒を用いて所定の冷房能力が得られる分、圧縮式冷凍機における圧縮機を駆動するための入力（機械的入力または電気入力）量を低減することができる。さらには、圧縮機への入力量が低減される分、圧縮式用冷媒を凝縮させる際の凝縮圧力（凝縮温度）をより低くすることができる。すなわち、エンジン直動型または電動式の冷却用ファン（ラジエター用ファン）の稼働率（運転時間）を低減させることができるので、エンジンの燃費（燃料消費率）を向上させることができる。

なお、本発明における「過冷却」とは、圧縮式冷凍機において高温高圧のガス冷媒が所定の凝縮圧力のもとで凝縮（液化）されて飽和液になった後、この飽和液からさらに熱が奪われて温度を低下させることを意味する。また、冷媒（圧縮式用冷媒）の飽和液温と過冷却状態となった液温との差は、一般的に、過冷却度（サブクール）と呼ばれる。

上記一の局面による車両用冷暖房システムにおいて、好ましくは、吸収式ヒートポンプ装置は、車両を駆動するエンジンの排気ガスの排熱を利用して圧縮式用冷媒の冷却を行うように構成されている。このように構成すれば、車両の排熱のうち、混合気の燃焼とともに発生する高温の排気ガスの排熱を回収して吸収式ヒートポンプ装置の熱源（吸収液加熱時の熱源）に有効に用いることができる。すなわち、エンジンの排熱を効率よく回収して車両の冷房能力向上に寄与することができる点で、本発明の車両用冷暖房システムは、利用価値が高い。

なお、本出願では、上記一の局面による車両用冷暖房システムとは別に、以下のような構成も考えられる。

（付記項１）
すなわち、上記車両の暖房時に第１循環経路に吸収液を循環させる車両用冷暖房システムにおいて、車両の暖房時には、エンジン冷却水通路からラジエターコアを切り離すとともに、加熱部と気液分離部との間を循環する第１循環経路に吸収式用冷媒を含む吸収液を循環させて、車両の排熱から回収した吸収式ヒートポンプ装置の吸収液の熱を、冷却水熱回収器を介してエンジン冷却水に付与するように構成されている。

（付記項２）
また、上記一の局面による車両用冷暖房システムにおいて、冷却水熱回収器は、吸収式冷媒循環経路における加熱部よりも下流側に配置されており、車両の暖房時に、加熱部を介して吸収液に回収した車両の排熱を、加熱部の下流側の冷却水熱回収器を介してエンジン冷却水に付与するように構成されている。

本発明によれば、上記のように、エンジンの排熱を有効に利用して冷房要求にも暖房要求にも対応することが可能な車両用冷暖房システムを提供することができる。

本発明の一実施形態による車両用冷暖房システムの全体構成を示した図である。 本発明の一実施形態による車両用冷暖房システムにおける冷房運転の始動時の動作を説明するための図である。 本発明の一実施形態による車両用冷暖房システムにおける冷房運転の吸収液昇温後の通常運転時（冷房時）の動作を説明するための図である。 本発明の一実施形態による車両用冷暖房システムにおける暖房時の動作を説明するための図である。 本発明の一実施形態による車両用冷暖房システムにおける暖房運転に関するエンジンの冷間始動時の動作を説明するための図である。 本発明の一実施形態の第１変形例による車両用冷暖房システムの全体構成を示した図である。 本発明の一実施形態の第２変形例による車両用冷暖房システムの全体構成を示した図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

まず、図１を参照して、本発明の一実施形態による車両用冷暖房システム１００の構成について説明する。

本実施形態による車両用冷暖房システム１００は、図１に示すように、エンジン９１を備えた乗用車、バスおよびトラックなどの車両９０の車内空間９５の空調（冷房および暖房）に適用される。具体的には、車両用冷暖房システム１００は、圧縮式冷凍機１０（二点鎖線枠内）と単一の吸収式ヒートポンプ装置２０（二点鎖線枠内）とを備えている。また、圧縮式冷凍機１０および吸収式ヒートポンプ装置２０は、各々が車両９０に搭載可能であるように後述する配管類および機器配置のレイアウトが構成されている。

まず、圧縮式冷凍機１０について説明する。圧縮式冷凍機１０には、冷媒としてＲ１３４ａが用いられている。また、圧縮式冷凍機１０は、圧縮機１１と、凝縮器１２と、受液器１３と、膨張弁１４と、蒸発器１５と、これらを順次接続する吐出管１６ａ〜吸入管１６ｄからなる冷媒配管とを備えている。なお、圧縮式冷凍機１０における冷媒（Ｒ１３４ａ）は、本発明の「圧縮式用冷媒」の一例である。

圧縮機１１は、吸入された冷媒（Ｒ１３４ａ）を圧縮して吐出管１６ａに吐出する役割を有する。また、圧縮機１１には、可変容量型の圧縮機が用いられている。すなわち、圧縮機１１は、エンジン９１の駆動力が伝達される際、圧縮機１１内部の冷媒を圧縮するピストンのストロークが機械的に調整されることにより吐出容量が制御される。

空気熱交換器からなる凝縮器１２は、内部を流通する高温高圧（絶対圧力で約１１００ｋＰａ以上）のガス冷媒を冷却用ファン６１により強制的に吸い込まれた外気または車両９０の走行風を用いて冷却（液化）する機能を有する。なお、冷却用ファン６１は電動式であり、詳細については後述する。また、凝縮器１２内で凝縮（液化）された冷媒は、受液器１３に一時的に貯留されて冷媒量が調整される。そして、液冷媒は、液管１６ｂを矢印Ａ方向に流通して膨張弁１４に流入される。

膨張弁１４は、凝縮器１２で冷却（液化）され受液器１３に貯留された液冷媒を絞り膨張させて蒸発器１５に供給する役割を有する。また、空気熱交換器からなる蒸発器１５は、膨張弁１４から接続配管１６ｃを介して供給された冷媒を気液二相状態で蒸発させる機能を有する。すなわち、ブロアファン６２により車内空間９５から還流され蒸発器１５の外表面を通過する空気から熱が奪われるとともに、蒸発器１５内を流通する気液二相冷媒は蒸発潜熱（気化熱）を得る。また、蒸発器１５で冷却された冷気は、ブロアファン６２により車内空間９５に吹き出される。蒸発後の冷媒（低温低圧のガス冷媒）は、吸入管１６ｄに流通されて圧縮機１１の吸入部に戻される。

次に、吸収式ヒートポンプ装置２０について説明する。吸収式ヒートポンプ装置２０には、冷媒として水が用いられるとともに、吸収液として臭化リチウム（ＬｉＢｒ）水溶液が用いられる。また、吸収式ヒートポンプ装置２０は、図１に示すように、加熱部２１および気液分離部２２を含む再生器２３（二点鎖線枠内）と、凝縮器２４と、蒸発器２５と、吸収器２６と、液−液熱交換器２７と、これらを接続する経路２８ａ〜２８ｇとを備えている。なお、凝縮器２４および蒸発器２５は、それぞれ、本発明の「吸収式用凝縮器」および「吸収式用蒸発器」の一例である。また、吸収式ヒートポンプ装置２０における冷媒としての水は、本発明の「吸収式用冷媒」の一例である。なお、臭化リチウム（ＬｉＢｒ）水溶液は、本発明の「吸収液」の一例である。

加熱部２１は、プレート式熱交換器であり、冷媒（水）がＬｉＢｒ水溶液（濃液）に吸収されて希釈された吸収液（希液）を加熱する役割を有する。より具体的には、加熱部２１において、車両９０のエンジン９１に接続された排気ガス管９２を流通する高温（約３００℃〜約４００℃）の排気ガスと、経路２８ａを流通（循環）する吸収液（希液）とが熱交換されるように構成されている。また、気液分離部２２は、加熱部２１により加熱された吸収液から、冷媒蒸気（高温水蒸気）を分離する機能を有する。したがって、気液分離部２２には冷媒蒸気が分離された後の吸収液（濃液）が貯留される。なお、エンジン９１の排気ガスの排熱は、本発明の「車両の排熱」の一例である。また、冷媒蒸気（高温水蒸気）は、本発明の「吸収式用冷媒蒸気」の一例である。

凝縮器２４は、気液分離部２２で分離され経路２８ｂを介して供給された冷媒蒸気を凝縮して液化させる役割を有する。この場合、凝縮器２４は、容器内部に熱交換部２４ａが設けられており、高温水蒸気が熱交換部２４ａの外表面に直接的に晒される。また、熱交換部２４ａの内部には冷却水３５が流通される。これにより、冷媒蒸気は冷却水３５により冷やされて凝縮水（冷媒）になる一方、冷却水３５は凝縮熱を得て温められる。また、凝縮器２４には、凝縮水が所定量貯留されるように構成されている。

蒸発器２５は、経路２８ｃを介して供給された凝縮水（冷媒）を低温低圧（絶対圧力で約１ｋＰａ以下の真空状態）の条件下で蒸発（気化）させる役割を有する。この場合、蒸発器２５は、容器内部に熱交換部２５ａが設けられており、凝縮水（冷媒）が熱交換部２５ａの外表面に直接的に晒される。また、熱交換部２５ａの内部には冷却水４５が流通される。これにより、冷媒（凝縮水）は蒸発潜熱を得ながら蒸発して冷媒蒸気（低温水蒸気）になる一方、冷却水４５は、熱を奪われて冷やされる。なお、冷却水４５は水であってもよいしクーラント（不凍液）であってもよい。

吸収器２６は、気液分離部２２に貯留され経路２８ｄを介して供給された吸収液（濃液）に、蒸発器２５で蒸発（気化）するとともに経路２８ｅを介して吸引された冷媒蒸気（低温水蒸気）を吸収させる役割を有する。この場合、吸収器２６は、容器内部に熱交換部２６ａが設けられており、吸収液（濃液）および低温水蒸気が熱交換部２６ａの外表面に直接的に晒された状態で、吸収液（濃液）に冷媒（低温水蒸気）が吸収される。また、熱交換部２６ａの内部には冷却水３５が流通される。これにより、冷媒（低温水蒸気）が吸収された吸収液（希液）は、冷却水３５により冷やされる一方、冷却水３５は、吸収熱を得て温められる。また、吸収器２６には、吸収液（希液）が貯留される。

なお、経路２８ｄには、気液分離部２２に貯留された濃液を吸引して吸収器２６に供給する送液ポンプ２９ａが設けられている。また、経路２８ｆには、吸収器２６に貯留された希液を吸引して加熱部２１（経路２８ａ）に供給する送液ポンプ２９ｂが設けられている。また、気液分離部２２と送液ポンプ２９ａとの間には、気液分離部２２に貯留された吸収液が吸収器２６に流入するのを遮断する弁３ａが設けられている。また、経路２８ｆには、吸収器２６に貯留された吸収液（希液）が経路２８ａに流入するのを遮断する弁３ｂが設けられている。なお、弁３ａおよび弁３ｂは、電磁開閉弁である。

液−液熱交換器２７は、経路２８ｄを流通する吸収液（濃液）と、経路２８ｆを流通する吸収液（希液）との熱交換を行う役割を有する。液−液熱交換器２７は、プレート式熱交換器であり、液−液熱交換器２７においては気液分離部２２から吸収器２６に向かって流れる濃液の熱が吸収器２６から経路２８ａに向かって流れる希液に付与される。これにより、気液分離部２２から吸収器２６へ流れる濃液の温度は低下されるとともに、吸収器２６から経路２８ａへ流れる希液の温度は上昇される。また、気液分離部２２を出た直後の経路２８ｄと、液−液熱交換器２７を出た直後の経路２８ｆとを接続する経路２８ｇが設けられている。そして、経路２８ｇには、気液分離部２２に貯留された吸収液（濃液）を吸引して経路２８ａおよび２８ｇ内を循環させる送液ポンプ２９ｃが設けられている。

ここで、経路２８ａおよび２８ｇによって、加熱部２１と気液分離部２２との間を吸収液が矢印Ｐ１方向に循環することが可能な「第１循環経路」が構成されている。また、経路２８ａ、２８ｄおよび２８ｆによって加熱部２１と気液分離部２２と吸収器２６との間を吸収液が矢印Ｐ２方向に循環するとともに、経路２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｅおよび２８ｆによって加熱部２１と気液分離部２２と凝縮器２４と蒸発器２５と吸収器２６との間を冷媒（水）が循環することが可能な「第２循環経路」が構成されている。そして、吸収式ヒートポンプ装置２０では、第１循環経路と第２循環経路とが切り替え可能に構成されている。ここで、第２循環経路は、吸収式ヒートポンプ装置２０が通常の冷房モード（図３参照）で運転される際の吸収式冷媒循環経路である。なお、上記した第１循環経路と第２循環経路との切り替え動作の詳細については、図２および図３を参照しながら後述する。なお、経路２８ａ〜２８ｆは、本発明の「吸収式冷媒循環経路」の一例である。

また、吸収式ヒートポンプ装置２０は、図１に示すように、冷却水３５が矢印Ｂ方向に循環される冷却水冷却装置３０を備えている。また、冷却水冷却装置３０は、冷却水３５が流通する循環経路３１と、循環経路３１内に設けられた冷却水３５を循環させるための送水ポンプ３２と、凝縮器２４および吸収器２６で温められた冷却水３５を冷却するための冷却器３３とを含む。すなわち、冷却水冷却装置３０は、凝縮器２４内における冷媒蒸気（高温水蒸気）の冷却（液化）と、吸収器２６における冷媒（低温水蒸気）の吸収液（ＬｉＢｒ濃液）への吸収時に発生する吸収熱の冷却（除熱）とを、冷却器３３における空気（外気）との熱交換により行う機能を有する。なお、冷却水３５は水であってもよいしクーラントであってもよい。

また、車両９０には、エンジン冷却水（クーラント）５５が循環されるエンジン冷却装置５０が設けられている。エンジン冷却装置５０は、ラジエターコア５１と、サーモスタット５２と、送水ポンプ５３と、ヒータコア５４とを主に備えている。また、各構成要素が水配管により順次接続されることにより、エンジン冷却装置５０には、エンジン冷却水５５が矢印Ｃ１方向に循環される循環経路５６と、エンジン冷却水５５が矢印Ｃ２方向に循環される循環経路５７とが形成されている。なお、循環経路５７は、本発明の「エンジン冷却水通路」の一例である。

ラジエターコア５１は、エンジン９１におけるウォータジャケット９３（破線で示す）内を循環して高温になったエンジン冷却水５５を、車両９０の前方側から取り込まれた外気により強制的に冷やす役割を有する。また、サーモスタット５２は、エンジン冷却水５５の温度を制御する役割を有する。すなわち、エンジン９１の暖機運転が十分でない時にはラジエターコア５１への循環経路５６を閉じてエンジン９１の暖機運転に伴いエンジン冷却水５５を迅速に昇温するとともに、エンジン冷却水５５の昇温後は、ラジエターコア５１へ流通させる冷却水流量を制御してエンジン冷却水５５を適切な温度範囲に保つ機能を有する。

ヒータコア５４は、車内空間９５を暖房する際に使用される。すなわち、車内空間９５の暖房要求時には、循環経路５７が開かれる。そして、エンジン９１で温められたエンジン冷却水５５がヒータコア５４内部の伝熱管（コルゲートチューブ）を通る際に、ブロアファン６２により車内空間９５から還流された空気との熱交換が行われる。これにより、車内空間９５に温風が吹き出される。また、熱交換後のエンジン冷却水５５は、エンジン９１に戻される。エンジン冷却装置５０では、循環するエンジン冷却水５５の温度によって、循環経路５６と循環経路５７とを流通されるエンジン冷却水５５の冷却水流量の割合がサーモスタット５２の動作によって調整されるように構成されている。

ここで、本実施形態では、圧縮式冷凍機１０および吸収式ヒートポンプ装置２０に加えて、エンジン冷却装置５０も車両用冷暖房システム１００の一部を構成している。

詳細に説明すると、車両用冷暖房システム１００は、冷却水熱回収器５８を備えている。冷却水熱回収器５８は、循環経路５７における経路５７ａと、吸収式ヒートポンプ装置２０における経路２８ａとに跨るように配置されている。そして、冷却水熱回収器５８は、経路５７ａと経路２８ａとの間で熱の受け渡しを行う機能を有している。また、経路５７ａにおける冷却水熱回収器５８とヒータコア５４との間には、三方弁５ａが設けられている。そして、ヒータコア５４をバイパスするようにバイパス経路５７ｂが設けられている。バイパス経路５７ｂは、一方端が三方弁５ａに接続され、他方端がヒータコア５４の下流における循環経路５７との合流部分に接続されている。

これにより、本実施形態では、車両９０の暖房時には、加熱部２１と気液分離部２２との間を循環する第１循環経路（経路２８ａおよび２８ｇ）に吸収式用冷媒を含む吸収液を循環させる動作が行われる。そして、車両９０の排気ガスの排熱から回収した吸収式ヒートポンプ装置２０の吸収液の熱を、冷却水熱回収器５８を介してエンジン冷却水５５に付与することにより、ヒータコア５４に熱を付与するように構成されている。すなわち、車両用冷暖房システム１００では、排気ガスの排熱を加熱部２１を介して回収するとともに吸収液を加熱し、加熱された吸収液の熱を冷却水熱回収器５８を介してエンジン冷却水５５を加熱してヒータコア５４に流通させるように構成されている。したがって、ヒータコア５４から吹き出される温風は、ウォータジャケット９３によりエンジン冷却水５５が得たエンジン排熱に加えて、排気ガスの排熱も利用されるように構成されている。

一例を挙げると、約３５０℃の排気ガスが加熱部２１に流通された際、吸収液は約１００℃まで加熱される。そして、約１００℃の吸収液が冷却水熱回収器５８に流通されることによって、約８５℃〜約９０℃のエンジン冷却水５５が得られる。なお、暖房時には、ラジエターコア５１への循環経路５６が閉じられて、エンジン冷却水５５は、エンジン９１と、冷却水熱回収器５８と、ヒータコア５４とを間を循環する循環経路５７にのみ流通される。

また、本実施形態では、低外気温度の環境下でエンジン９１が始動（冷間始動）された場合にも、吸収液を早期に昇温させることが可能に構成されている。すなわち、エンジン９１の冷間始動時には、吸収式ヒートポンプ装置２０の第１循環経路（経路２８ａおよび２８ｇ）にのみ吸収液を循環させる（弁３ａおよび３ｂは閉弁される）とともに、凝縮器２４に貯留された液化した冷媒（凝縮水）を気液分離部２２の吸収液（濃液）に供給するように構成されている。具体的には、凝縮器２４と気液分離部２２とを直接的に接続する経路２８ｈが設けられている。また、経路２８ｈには、送液ポンプ２９ｄおよび弁３ｃが設けられている。

これにより、冷間始動時には、弁３ｃが開かれるとともに送液ポンプ２９ｄが駆動されることにより、凝縮器２４に貯留された液化した冷媒（凝縮水）が気液分離部２２の吸収液（濃液）に供給される。そして、気液分離部２２において冷媒（凝縮水）が吸収液（濃液）に吸収されることにより吸収熱が発生し吸収液は温められる。この意味で、吸収式ヒートポンプ装置２０は蓄熱機能を有している。車両用冷暖房システム１００では、この吸収液中に発生した吸収熱を冷却水熱回収器５８を介してエンジン冷却水５５に付与するように構成されている。

したがって、冷間始動時などエンジン９１からの排気ガスの排熱を十分に得ることができない場合においても、吸収式ヒートポンプ装置２０の第１循環経路を循環する冷媒（水）を含む吸収液が吸収熱を利用して早期に昇温される。これにより、暖房要求時には、冷間始動直後であっても、吸収液中に発生させた吸収熱を適切に利用してヒータコア５４からより短時間で温風を発生させることが可能とされている。

また、冷却水熱回収器５８の熱回収機能は、冷房時にも利用される。具体的には、本実施形態では、車両９０の冷房時には、三方弁５ａがバイパス経路５７ｂにエンジン冷却水５５を流通させる状態に切り替えられて、循環経路５７からヒータコア５４が切り離される。そして、循環経路５７の熱を冷却水熱回収器５８を介して吸収式ヒートポンプ装置２０に付与することにより、吸収式ヒートポンプ装置２０の熱源にするように構成されている。すなわち、エンジン９１を冷却することによって温められたエンジン冷却水５５の熱（エンジン排熱）を、冷却水熱回収器５８を介して経路２８ａを流通する吸収液（希液）に付与することにより、吸収液の加熱補助が行われるように構成されている。これにより、吸収式ヒートポンプ装置２０では、排気ガス管９２および加熱部２１を流通する高温の排気ガスの排熱と、循環経路５７（経路５７ａ）および冷却水熱回収器５８を流通するエンジン冷却水５５の熱とが、吸収液（希液）を加熱するための熱源として利用される。

また、車両用冷暖房システム１００では、冷房時に、吸収式ヒートポンプ装置２０による冷熱により、圧縮式冷凍機１０の冷媒（Ｒ１３４ａ）が過冷却されるように構成されている。具体的には、圧縮式冷凍機１０は、過冷却器１７をさらに備えている。

過冷却器１７は、凝縮器１２の下流に配置された受液器１３と、蒸発器１５の上流側に配置された膨張弁１４との間の液管１６ｂに配置されている。また、過冷却器１７は、受液器１３に貯留された液冷媒（Ｒ１３４ａ）が流通される冷媒通路部１７ａ（液管１６ｂ）と、熱交換流体としての冷却水４５が流通される冷却水通路部１７ｂとが、互いに熱交換可能に構成されている。なお、冷却水４５は水であってもよいしクーラントであってもよい。そして、吸収式ヒートポンプ装置２０における蒸発器２５の熱交換部２５ａと、過冷却器１７の冷却水通路部１７ｂとが、循環経路４１により順次接続されて閉じた冷却水循環回路を構成している。また、循環経路４１には、冷却水４５を矢印Ｒ方向に循環させるための送水ポンプ４２が設けられている。

そして、本実施形態では、車両９０の冷房時には、吸収式ヒートポンプ装置２０における加熱部２１と気液分離部２２と吸収器２６との間に吸収液を循環させるとともに、加熱部２１と気液分離部２２と凝縮器２４と蒸発器２５と吸収器２６との間に冷媒（水）を循環させる第２循環経路に切り替えられる。そして、第２循環経路に吸収式用冷媒を含む吸収液を循環させることにより、蒸発器２５における冷媒（凝縮水）の蒸発潜熱を利用して冷却水４５が冷やされる。さらに、過冷却器１７と蒸発器２５との間で冷却水４５が矢印Ｒ方向に循環されることにより、吸収式ヒートポンプ装置２０の蒸発器２５において冷却された冷却水４５と、圧縮式冷凍機１０の過冷却器１７を流通する液冷媒（Ｒ１３４ａ）との間で熱交換が行われる。また、これにより、液冷媒（Ｒ１３４ａ）が飽和液状態からさらに熱が奪われ温度が低下された過冷却状態になるように構成されている。

一例を挙げると、約１５℃の冷却水４５と約５０℃の液冷媒（Ｒ１３４ａ）とが過冷却器１７において熱交換された場合、液冷媒は、約２０℃まで過冷却される。この場合、過冷却度（サブクール）は、約３０Ｋ（ケルビン）になる。したがって、冷房時は、吸収式ヒートポンプ装置２０の冷熱により過冷却された冷媒を用いて蒸発器１５に所定の冷房能力が得られる分、圧縮機１１の機械的入力量が低減されてエンジン負荷が低減される。また、圧縮機１１への入力量が低減される分、凝縮器１２における凝縮圧力（凝縮温度）はより低くなり、冷却用ファン６１の運転時間が低減される方向に発停制御される。

なお、本実施形態では、蒸発器２５においてつくられた冷却水４５と、圧縮式冷凍機１０の液冷媒（Ｒ１３４ａ）との間で熱交換を行うことにより、液冷媒（Ｒ１３４ａ）の過冷却を行う過冷却器１７を設けている。これにより、過冷却器１７を別途設けて液冷媒を過冷却することができるので、圧縮式冷凍機１０および吸収式ヒートポンプ装置２０を車両９０に搭載する際のレイアウト上の制約が厳しい中でも搭載レイアウトの自由度が確保される。また、蒸発器２５と過冷却器１７との間に循環経路４１を介在させることによって、内部が高圧になる冷媒通路部１７ａ（液管１６ｂ）と内部が真空状態になる蒸発器２５との間で直接的な熱交換を行わせる熱交換器を単体設計する場合と異なり、冷却水４５の流れる冷却水通路部１７ｂが熱交換に介在する過冷却器１７および冷却水４５の流れる熱交換部２５ａが熱交換に介在する蒸発器２５を、各々の耐圧基準で設計すればよい。したがって、高圧の液冷媒（Ｒ１３４ａ）と真空状態で蒸発する冷媒（水）とを伝熱壁を介して直接的に熱交換させるために厳格な耐圧基準が要求される熱交換器を特別に設計することを必要とせずに車両用冷暖房システム１００を構成することが可能になる。

また、図１に示すように、圧縮式冷凍機１０の凝縮器１２と吸収式ヒートポンプ装置２０の冷却器３３とが、車両９０の前方側（図示しないフロントバンパーの内側）に左右に並べられて配置されている。また、凝縮器１２および冷却器３３の後方に近接する（重なる）ようにしてラジエターコア５１が平行に配置されている。そして、ラジエターコア５１の後方には、図示しないファンシュラウドを介して１台の冷却用ファン６１が配置されている。これにより、凝縮器１２を流通するガス冷媒（Ｒ１３４ａ）および冷却器３３を流通する冷却水３５は、共通の冷却用ファン６１を用いて吸い込まれた外気との熱交換によって冷却されるように構成されている。

なお、凝縮器１２、冷却器３３およびラジエターコア５１に外気を強制的に吸い込む冷却用ファン６１は、種々の条件によって始動および停止が制御される。すなわち、車両９０には制御部（図示せず）が搭載されており、制御部（ＥＣＵ）によって圧縮式冷凍機１０側の負荷（凝縮器１２に要求される排熱量）、吸収式ヒートポンプ装置２０側の負荷（冷却器３３に要求される冷却量）、エンジン冷却装置５０側の負荷（ラジエターコア５１に要求される冷却量）および車両９０の車速などに応じて冷却用ファン６１の動作制御が行われるように構成されている。ここで、車両９０では、エンジン９１の駆動力を用いて図示しないオルタネータ（発電機）により発電された電力が、図示しないバッテリ（蓄電池）に蓄電される。そして、バッテリの蓄電電力またはオルタネータの発電電力を利用して冷却用ファン６１が駆動されるように構成されている。

したがって、冷房時は、吸収式ヒートポンプ装置２０の冷熱により冷媒を過冷却して凝縮器１２の凝縮温度をより低く抑えることができる分、凝縮器１２を通過して後方のラジエターコア５１に吸い込まれる空気温度をより低く抑えることができる。これにより、ラジエターコア５１を流通するエンジン冷却水５５は、より低い空気温度との間で熱交換されるので、効果的に冷却される。また、車両９０が走行中の場合には、走行風のみによって凝縮器１２の冷媒を凝縮させるとともにエンジン冷却水５５を冷やす時間的割合も増加される。したがって、冷却用ファン６１の運転時間は低減される。すなわち、オルタネータ（図示せず）の発電電力を利用して冷却用ファン６１を駆動する時間が削減される分、エンジン負荷は減らされる。また、エンジン９１が低負荷状態であれば、エンジン冷却水５５の温度上昇も抑制されてエンジン冷却水５５の冷却負荷も下げられる。

上記のように、冷房時に液冷媒を過冷却して圧縮式冷凍機１０を機能させることによって、同じ冷房負荷を得るための圧縮機１１および冷却用ファン６１の入力量を共に低減することができる。そして、冷却水４５を得るための吸収式ヒートポンプ装置２０の熱源に排気ガスの排熱が利用される。また、暖房時に排気ガスの排熱を吸収液に一旦回収し、加熱された吸収液の熱をエンジン冷却水５５に受け渡してヒータコア５４の熱源にすることによって、エンジン９１の排熱（排気ガスの排熱およびエンジン冷却水５５の熱）の効率的な利用が図られる。さらには、冷間始動時においても吸収式ヒートポンプ装置２０の蓄熱（吸収熱）を一時的に利用して暖房の熱源が確保される。したがって、車両用冷暖房システム１００が適用された車両９０は、省エネルギー性に優れる。このようにして、車両用冷暖房システム１００は構成されている。

［冷房時の動作］
次に、図２および図３を参照して、本発明の一実施形態による車両用冷暖房システム１００を用いて車両９０に対する冷房時の動作の詳細について説明する。

（エンジン駆動時）
まず、図２に示すように、エンジン９１の駆動中においては、送水ポンプ５３の駆動とともにエンジン冷却水５５が循環経路５６または循環経路５７に流通されることにより、エンジン９１が冷却されて一定の温度範囲に保たれる。車内空間９５の暖房要求がない場合には、エンジン冷却水５５は、循環経路５６のみを流通されてラジエターコア５１で冷却される。なお、冷却用ファン６１は、車両９０の走行状態に応じて回転される。したがって、走行中、エンジン負荷が小さい場合には、冷却用ファン６１が回転されずに車両９０が走行することによる走行風がラジエターコア５１を通過してエンジン冷却水５５が冷却される。なお、車内空間９５に暖房要求が生じた場合には、エンジン冷却水５５は、循環経路５７にも流通され、ブロアファン６２の回転とともにヒータコア５４から車内空間９５に向けて温風が供給される。なお、循環経路５６と循環経路５７との流量割合は、サーモスタット５２により調整される。

そして、車内空間９５に冷房要求が生じた場合、エンジン冷却水５５は、循環経路５６の流通に切り替えられる。また、三方弁５ａがバイパス経路５７ｂにエンジン冷却水５５を流通させる状態に切り替えられることにより循環経路５７からヒータコア５４が切り離されて、エンジン冷却水５５は、ヒータコア５４には流通されなくなる。また、エンジン９１の駆動力により圧縮機１１が駆動されて圧縮式冷凍機１０が冷却機能を発揮し始める。すなわち、走行風または冷却用ファン６１により、凝縮器１２において冷媒（Ｒ１３４ａ）は凝縮するとともに、蒸発器１５において冷媒は蒸発する。そして、ブロアファン６２の回転とともに蒸発器１５から車内空間９５に向けて冷風が供給される。

また、車両用冷暖房システム１００では、圧縮式冷凍機１０の始動とともに、吸収式ヒートポンプ装置２０も始動される。また、エンジン９１の駆動とともにエンジン９１から排出される高温（約３００℃〜約４００℃）の排気ガスが、排気ガス管９２を流通する。ここで、吸収式ヒートポンプ装置２０は、以下の二段階の動作ステップを経ることによって、冷熱を発生させるための蒸発器２５が実際に機能し始める。

まず、第１の運転動作として、図２に示すように、吸収式ヒートポンプ装置２０の始動時には、弁３ａおよび弁３ｂが閉じられるとともに送液ポンプ２９ｃが始動されて気液分離部２２に貯留された吸収液が経路２８ａおよび２８ｇ（第１循環経路）を循環するとともに、吸収液は、冷却水熱回収器５８でエンジン冷却水５５の熱を得て加熱（昇温）される。さらに、吸収液は、加熱部２１で排気ガスの排熱を得て加熱（昇温）される。なお、吸収液が経路２８ａおよび２８ｇ（第１循環経路）を循環されるので吸収液は早期に昇温される。これにより、約１００℃付近の温度を有する高温の冷媒蒸気が短時間で発生して気液分離部２２に充満する。気液分離部２２では、ＬｉＢｒ濃度が高められた吸収液（濃液）と冷媒蒸気（水蒸気）とが互いに分離される。高温の冷媒蒸気は、運転開始とともに経路２８ｂを介して直ちに凝縮器２４に供給され始める。

その後、経路２８ａ内を循環する吸収液の温度が約１００℃付近に達した際、第２の運転動作に切り替わる。具体的には、図３に示すように、吸収液が経路２８ａおよび２８ｇのみの第１循環経路を循環されていたのが、経路２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２８ｅおよび２８ｆ（第２循環経路）にも循環されるように状態が切り替えられる。すなわち、送液ポンプ２９ｃの運転に加えて、弁３ａおよび弁３ｂが開かれて送液ポンプ２９ａおよび２９ｂが始動される。また、冷却水冷却装置３０の送水ポンプ３２も始動されて冷却水３５が循環される。これにより、経路２８ａおよび２８ｇのみを循環していた吸収液の一部（気液分離部２２に貯留されたＬｉＢｒ濃液）が、気液分離部２２と吸収器２６と加熱部２１との間を循環される。また、気液分離部２２で分離された冷媒蒸気は、凝縮器２４における冷却水３５との熱交換により液化されるとともに、液化（凝縮）された冷媒（凝縮水）は経路２８ｃを介して蒸発器２５に供給される。

蒸発器２５では、冷媒（水）は低温低圧の条件下で蒸発（気化）して冷媒蒸気（低温水蒸気）になる。この際、冷媒の蒸発熱（気化熱）によって熱交換部２５ａを通過する冷却水４５が冷却される。一方、低温の冷媒蒸気は、経路２８ｅを通過して、蒸発器２５よりも圧力の低い吸収器２６へと差圧吸引される。

ここで、本実施形態では、送水ポンプ４２が始動されることにより、循環経路４１中を冷却水４５が矢印Ｒ方向に循環される。そして、蒸発器２５における熱交換部２５ａにおいて冷やされた冷却水４５が過冷却器１７の冷却水通路部１７ｂを流通される際、圧縮式冷凍機１０の受液器１３から出た液冷媒（Ｒ１３４ａ）との熱交換が行われる。すなわち、熱交換部２５ａから過冷却器１７に向かって流れる冷却水４５の熱（冷熱）が、受液器１３から膨張弁１４に向かって流れる液冷媒（Ｒ１３４ａ）に付与される。これにより、熱交換部２５ａから過冷却器１７に向かって流れる冷却水４５の温度は上昇されるとともに、受液器１３から膨張弁１４に向かって流れるＲ１３４ａ冷媒の温度は低下されて過冷却度（サブクール）が確保される。

また、液−液熱交換器２７においては、気液分離部２２から吸収器２６に向かって経路２８ｄを流れる吸収液（ＬｉＢｒ濃液）の熱が、吸収器２６から経路２８ａに向かって経路２８ｆを流れる吸収液（希液）に付与される。これにより、気液分離部２２からの吸収液（濃液）は温度が低下した状態で吸収器２６に流入するとともに、吸収器２６からの吸収液（希液）は温度を上昇した状態で経路２８ａに流入する。したがって、吸収器２６には、より低温の吸収液（濃液）が供給されて吸収器２６内の圧力がより低い圧力状態に維持される。反対に、吸収器２６から経路２８ａに流入する吸収液（希液）は、経路２８ａを循環する吸収液の温度により近付けられた状態で経路２８ａに流入される。

また、吸収器２６では、気液分離部２２から経路２８ｄを介して供給された吸収液（濃液）が噴射される。そして、蒸発器２５から吸引された冷媒蒸気（低温水蒸気）と噴射された吸収液とが吸収器２６内で混ざり合って希液状態の吸収液となって貯留される。なお、吸収液に冷媒蒸気が吸収される際の吸収熱は、熱交換部２６ａを流通する冷却水３５によって取り除かれる。

また、送液ポンプ２９ｂにより経路２８ｆを介して経路２８ａに戻された吸収液（希液）は、送液ポンプ２９ｃにより気液分離部２２から吸引され経路２８ａおよび２８ｇを流通する吸収液（濃液）とも混合されて、再び加熱部２１で加熱（昇温）されて気液分離部２２へと送られる。この際、吸収液中の冷媒が高温の水蒸気となって再生される。

吸収式ヒートポンプ装置２０は、上記した第１および第２の運転動作を経て定常状態となって冷熱（冷却水４５）をつくり続ける。そして、圧縮式冷凍機１０は、冷却水４５による冷媒の過冷却により圧縮機１１の電気入力量が低減された状態で、冷房能力を発揮し続ける。この際、凝縮器１２の凝縮温度が低く抑えられるので、凝縮器１２から吹き出されたより低い空気温度によりラジエターコア５１を流通するエンジン冷却水５５も冷却される。また、エンジン冷却水５５の温度は早期に低下するので、冷却用ファン６１の運転時間も短い。車両用冷暖房システム１００では、エンジン駆動時に冷房要求が生じた場合には、上記のように運転されて車内空間９５の冷房が行われる。

［暖房時の動作］
次に、図４および図５を参照して、本発明の一実施形態による車両用冷暖房システム１００を用いて車両９０に対する暖房時の動作の詳細について説明する。

（エンジン駆動時）
まず、図４に示すように、エンジン９１の駆動中においては、送水ポンプ５３の駆動とともにエンジン冷却水５５が循環経路５６または循環経路５７に流通されることにより、エンジン９１が冷却されて一定の温度範囲に保たれる。そして、車内空間９５に暖房要求が生じた場合には、エンジン冷却水５５は、循環経路５７の流通に切り替えられる。すなわち、エンジン冷却水５５は、ラジエターコア５１には流通されなくなる。

また、吸収式ヒートポンプ装置２０も始動される。すなわち、弁３ａおよび弁３ｂが閉じられるとともに送液ポンプ２９ｃが始動される。これにより、気液分離部２２に貯留された冷媒（水）を含む吸収液が第１循環経路（経路２８ａおよび２８ｇ）を循環するとともに、加熱部２１で排気ガスの排熱を得て加熱（昇温）される。

そして、本実施形態では、車両９０の排気ガスの排熱から回収した吸収液の熱は、冷却水熱回収器５８を介してエンジン冷却水５５に付与される。また、エンジン冷却水５５は、ヒータコア５４に流通される。そして、ブロアファン６２の回転とともにヒータコア５４から車内空間９５に向けて温風が供給される。したがって、ヒータコア５４から吹き出される温風は、ウォータジャケット９３によりエンジン冷却水５５が得た熱に加えて、排気ガスの排熱も利用される。車両用冷暖房システム１００では、エンジン駆動時に暖房要求が生じた場合には、上記のように運転されて車内空間９５の暖房が行われる。

（エンジンの冷間始動時）
また、本実施形態では、低外気温度の条件下でエンジン９１が始動（冷間始動）された場合にも、吸収式ヒートポンプ装置２０は機能される。具体的には、図５に示すように、低外気温度の条件下でエンジン９１が始動（冷間始動）された場合、送液ポンプ２９ｃが始動されて第１循環経路（経路２８ａおよび２８ｇ）にのみ吸収液を循環させる。この場合も、弁３ａおよび弁３ｂは閉じられる。これとともに、弁３ｃが開かれるとともに送液ポンプ２９ｄが駆動される。これにより、凝縮器２４に貯留された液化した冷媒（凝縮水）が気液分離部２２の吸収液（濃液）に供給される。そして、気液分離部２２において冷媒（凝縮水）が吸収液（濃液）に吸収されることにより、吸収液中に吸収熱を発生させる。そして、吸収液中に発生した吸収熱は、吸収液の循環に伴って冷却水熱回収器５８を介してエンジン冷却水５５に付与される。

本実施形態では、冷間始動時などエンジン９１からの排気ガスの排熱を十分に得ることができない場合においても、第１循環経路（経路２８ａおよび２８ｇ）を循環する冷媒（水）を含む吸収液が早期に昇温される。そして、ウォータジャケット９３によりエンジン冷却水５５が得た熱に加えて、吸収液中に発生した吸収熱も利用して、冷間始動後には、ヒータコア５４からより短時間で温風が発生させることが可能になる。車両用冷暖房システム１００では、冷間始動時に暖房要求が生じた場合には、上記のように運転されて車内空間９５の暖房が行われる。そして、エンジン９１の暖機運転が完了すると、排気ガスの排熱が加熱部２１において吸収液に回収されるとともに冷却水熱回収器５８においてエンジン冷却水５５に付与されて、車内空間９５の暖房が継続される。

本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

本実施形態では、上記のように、吸収液（ＬｉＢｒ水溶液）を用いるとともに車両９０の排気ガスの排熱を熱源に利用して冷熱を発生させる（冷却水４５をつくる）吸収式ヒートポンプ装置２０と、エンジン冷却水５５が流れる循環経路５７に接続可能に配置されたヒータコア５４と、循環経路５７における経路５７ａと吸収式ヒートポンプ装置２０の経路２８ａとの間で熱の受け渡しを行う冷却水熱回収器５８とを備える。そして、暖房時には、車両９０の排熱（排気ガスの排熱）から回収した吸収式ヒートポンプ装置２０の吸収液の熱を、冷却水熱回収器５８を介してエンジン冷却水５５に付与することによりヒータコア５４に熱を付与するように構成する。これにより、冷房要求時には、圧縮式冷凍機１０により車両９０の冷房を行うことが可能であるとともに、暖房要求時には、車両９０の排熱を冷却水熱回収器５８を介してエンジン冷却水５５に受け渡してヒータコア５４により車両９０の暖房を行うことが可能になる。したがって、エンジン９１の排熱を有効に利用して冷房要求にも暖房要求にも対応することができる。

また、本実施形態では、車両９０の暖房時には、吸収式ヒートポンプ装置２０における加熱部２１と気液分離部２２との間を循環する第１循環経路（経路２８ａおよび２８ｇ）に冷媒（水）を含む吸収液を循環させる。そして、車両９０の排熱から回収した吸収式ヒートポンプ装置２０の吸収液の熱を、冷却水熱回収器５８を介してエンジン冷却水５５に付与することによって、ヒータコア５４に熱を付与するように構成する。これにより、所定の熱容量を有する凝縮器２４、蒸発器２５および吸収器２６を介在させることなく、加熱部２１と気液分離部２２との間を循環する小規模な第１循環経路（経路２８ａおよび２８ｇ）にのみ冷媒（水）を含む吸収液を循環させて車両９０の排熱を迅速に吸収液に回収することができる。そして、車両９０の排熱から回収した吸収液の熱を冷却水熱回収器５８を介してエンジン冷却水５５に迅速に受け渡すことができる。したがって、ヒータコア５４からより短時間で温風を発生させることができるので、暖房時の応答性を向上させることができる。

また、本実施形態では、エンジン９１の冷間始動時には、第１循環経路（経路２８ａおよび２８ｇ）に吸収液を循環させるとともに、凝縮器２４に貯留された液化した冷媒（水）を気液分離部２２の吸収液（濃液）に供給して吸収（希釈）させることにより吸収熱を発生させる。そして、発生した吸収熱を、冷却水熱回収器５８を介してエンジン冷却水５５に付与するように構成する。これにより、エンジン９１の冷間始動時などエンジン９１からの排熱を十分に得ることができない場合においても、液化した冷媒（水）を気液分離部２２の吸収液に吸収させる際の吸収熱を利用して第１循環経路（経路２８ａおよび２８ｇ）を循環する冷媒（水）を含む吸収液を早期に昇温させることができる。このように、吸収熱を吸収液の加熱補助に利用することができるので、冷間始動後にヒータコア５４からより短時間で温風を発生させることができる。

また、本実施形態では、車両９０の冷房時には、循環経路５７からヒータコア５４を切り離すとともに、循環経路５７の熱を、冷却水熱回収器５８を介して吸収式ヒートポンプ装置２０に付与することにより、吸収式ヒートポンプ装置２０の熱源にするように構成する。これにより、エンジン９１の排熱によって温められたエンジン冷却水５５をヒータコア５４に無用に流通させることなく冷却水熱回収器５８に導入して吸収式用冷媒を含む吸収液の加熱時の熱源として有効に利用することができる。したがって、エンジン冷却水５５を熱源として吸収式ヒートポンプ装置２０を駆動して吸収式ヒートポンプ装置２０による冷熱を冷房に有効に利用することができる。また、年間を通じて、暖房のみならず冷房でも冷却水熱回収器５８を有効に使用することができる。

また、本実施形態では、車両９０の冷房時には、吸収式ヒートポンプ装置２０における加熱部２１と、気液分離部２２と、凝縮器２４と、蒸発器２５と、吸収器２６との間を循環する第２循環経路（経路２８ａ〜２８ｆ）に切り替える。そして、第２循環経路（経路２８ａ〜２８ｆ）に冷媒（水）を含む吸収液を循環させることにより発生させた冷熱によって、圧縮式冷凍機１０の液冷媒（Ｒ１３４ａ）の過冷却を行うように構成する。これにより、冷房時は、吸収式ヒートポンプ装置２０の冷熱により過冷却された液冷媒（Ｒ１３４ａ）を用いて所定の冷房能力が得られる分、圧縮式冷凍機１０における圧縮機１１を駆動するための機械的入力量を低減することができる。さらには、圧縮機１１への入力量が低減される分、冷媒を凝縮させる際の凝縮圧力（凝縮温度）をより低くすることができる。すなわち、電動式の冷却用ファン６１の稼働率（運転時間）を低減させることができるので、エンジン９１の燃費（燃料消費率）を向上させることができる。

また、本実施形態では、車両９０を駆動するエンジン９１の排気ガスの排熱を利用して液冷媒（Ｒ１３４ａ）の冷却を行うように吸収式ヒートポンプ装置２０を構成する。これにより、車両９０の排熱のうち、混合気の燃焼とともに発生する高温の排気ガスの排熱を回収して吸収式ヒートポンプ装置２０の熱源（吸収液加熱時の熱源）に有効に用いることができる。すなわち、エンジン９１の排熱を効率よく回収して車両９０の冷房能力向上に寄与することができる点で、車両用冷暖房システム１００は、利用価値が高い。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、第１循環経路（経路２８ａおよび２８ｇ）における吸収液の流通方向（矢印Ｐ１方向）の上流側に冷却水熱回収器５８を配置するとともに、その下流側に加熱部２１を配置するように構成した例について示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図６に示す第１変形例のように、第１循環経路（経路２８ａおよび２８ｇ）における吸収液の流通方向（矢印Ｐ１方向）の上流側に加熱部２１を配置するとともに加熱部２１よりも下流側に冷却水熱回収器５８を直列的に配置してもよい。この第１変形例のように車両用冷暖房システム１０５を構成した場合、暖房時においては、加熱部２１において排気ガスの排熱を得た吸収液を下流側の冷却水熱回収器５８に迅速に流通させることができる。したがって、第１循環経路（経路２８ａおよび２８ｇ）および気液分離部２２への熱リークを極力抑制した状態で、排気ガスの排熱をエンジン冷却水５５に受け渡すことができる分、ヒータコア５４による暖房能力を向上させることができる。

また、上記実施形態では、第１循環経路（経路２８ａおよび２８ｇ）において冷却水熱回収器５８と加熱部２１とを直列的に配置した例について示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図７に示す第２変形例のように、加熱部２１と冷却水熱回収器５８とを並列的に配置してもよい。すなわち、経路２８ａの一部を互いに並列な経路２８ｊおよび２８ｋに分割して、経路２８ｊに加熱部２１を配置するとともに経路２８ｋに冷却水熱回収器５８を配置して車両用冷暖房システム１１０を構成してもよい。これにより、第１循環経路（経路２８ａおよび２８ｇ）を循環する吸収液の流通抵抗を低減することができる。

また、上記実施形態では、冷間始動時に、凝縮器２４の凝縮水を気液分離部２２の吸収液に供給して吸収熱により昇温された吸収液を加熱部２１および冷却水熱回収器５８を含む第１循環経路（経路２８ａおよび２８ｇ）に循環させた例について示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、この動作時には第１循環経路から加熱部２１を一時的に切り離した状態で吸収液を冷却水熱回収器５８のみを含む第１循環経路に循環させてもよい。すなわち、加熱部２１をバイパスして冷却水熱回収器５８と気液分離部２２とを直接的に接続する経路を設けてもよい。これにより、十分に温まっていない排気ガス管９２側に吸収液の熱量（吸収熱）が奪われるのを防止することができる。

また、上記実施形態では、エンジン冷却装置５０のラジエターコア５１の後方に１台の冷却用ファン６１を配置するように構成した例について示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、圧縮式冷凍機１０の凝縮器１２、吸収式ヒートポンプ装置２０の冷却器３３およびラジエターコア５１に共通に用いられるのであれば、ラジエターコア５１の後方に複数台の冷却用ファン６１を配置していてもよい。

また、上記実施形態では、圧縮式冷凍機１０の凝縮器１２と吸収式ヒートポンプ装置２０の冷却器３３とを車両９０の前方側（フロントバンパーの内側）に左右に並べて配置した例について示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、凝縮器１２と冷却器３３とをフロントバンパーの内側に上下（垂直方向）に並べて配置していてもよい。

また、上記実施形態では、圧縮式冷凍機１０の凝縮器１２と吸収式ヒートポンプ装置２０の冷却器３３とを車両９０の前方側（フロントバンパーの内側）に左右に並べて配置した例について示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、凝縮器１２を車両９０の前方側に配置するとともに、凝縮器１２の後方に近接する（重なる）ようにしてエンジン冷却装置５０のラジエターコア５１と吸収式ヒートポンプ装置２０の冷却器３３とを並べて配置して車両用冷暖房システムを構成してもよい。

また、上記実施形態では、エンジン９１の駆動力（回転力）を電磁クラッチなどを介して駆動される圧縮機１１を用いて圧縮式冷凍機１０を構成した例について示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、車両９０に搭載されたバッテリ（蓄電池）などに蓄電された電力およびオルタネータ（発電機）により発電された電力を利用して駆動される電動式圧縮機を用いて圧縮式冷凍機１０を構成してもよい。バッテリやオルタネータの電力を利用して電動式圧縮機が駆動される場合には、吸収式ヒートポンプ装置２０の冷熱により過冷却された液冷媒を用いて圧縮式冷凍機１０に所定の冷房能力が得られる分、電動式圧縮機を駆動するための電気入力量を低減することができる。特にオルタネータの電力が直接的に電動式圧縮機に投入される場合、電気入力量が低減される分、エンジン負荷を低減することができて、エンジン９１の燃費（燃料消費率）を向上させることができる。

また、電動式圧縮機の場合には、エンジン９１が一時的に停止して車両９０の排熱（排気ガスの排熱）が吸収式ヒートポンプ装置２０の熱源として得られない場合であっても、冷房要求時に電動式圧縮機が駆動されて車両９０の冷房を行う際に、吸収式ヒートポンプ装置２０に蓄熱された熱エネルギー（冷媒（水）および吸収液（ＬｉＢｒ濃液）の貯留容量分の冷熱を用いて一定期間の間だけ冷却された冷却水４５）を用いて圧縮式冷凍機１０の液冷媒を過冷却することが可能である。すなわち、エンジン９１が停止され、かつ、冷却用ファン６１が停止されて凝縮器１２がほとんど機能しない場合であっても、電動式圧縮機を低回転数（低負荷）で駆動して冷媒（Ｒ１３４ａ）を循環させることにより、過冷却器１７において冷却（過冷却）された液冷媒を膨張弁１４および蒸発器１５を流通させて車内空間９５の冷房を行うことが可能である。

また、上記実施形態では、過冷却器１７と蒸発器２５との間で冷却水４５が循環されることにより、吸収式ヒートポンプ装置２０の蒸発器２５で冷却された冷却水４５と、圧縮式冷凍機１０の過冷却器１７を流通する液冷媒（Ｒ１３４ａ）との間で熱交換を行うように構成した例について示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、過冷却器１７と蒸発器２５とを近接配置するレイアウト構成が実現可能であるならば、蒸発器２５に液管１６ｂを直接的に導入して冷媒（水）の蒸発潜熱によって液管１６ｂを流通する液冷媒を過冷却するように構成してもよい。すなわち、本発明の「吸収式用蒸発器」の一部が「冷媒冷却用熱交換器」を兼ねていてもよい。

また、上記実施形態では、冷房運転を開始した後、経路２８ａおよび２８ｇを循環する吸収液（ＬｉＢｒ水溶液）の温度が約１００℃付近に達したことに基づいて弁３ａおよび弁３ｂを開いて吸収器２６を用いた通常の冷房運転に移行した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、吸収液が経路２８ａおよび２８ｇを循環する際の気液分離部２２の冷媒蒸気の圧力が所定の基準値（たとえば、絶対圧力で１０ｋＰａ付近）に達したことに基づいて、弁３ａおよび弁３ｂを開いて通常の冷房運転に移行してもよい。

また、上記実施形態では、駆動中のエンジン９１の排気ガスの排熱を利用して冷熱（冷却水４５）をつくり液冷媒（Ｒ１３４ａ）を過冷却するように構成した例について示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、エンジン９１の駆動が一時的に停止された場合であっても、駆動停止直後の冷え切らないエンジン冷却水５５の熱を冷却水熱回収器５８を介して経路２８ａを流通する吸収液（希液）に付与してもよい。これにより、吸収式ヒートポンプ装置２０を駆動して冷却水４５をつくり液冷媒（Ｒ１３４ａ）を過冷却することが可能である。なお、この場合には、圧縮式冷凍機１０には電動式圧縮機を適用する必要がある。

あるいは、エンジン９１が停止されて加熱部２１に熱源（高温の排気ガス）が存在しない場合であっても、凝縮器２４の凝縮水（冷媒）を経路２８ｃを介して蒸発器２５（真空状態）に差圧吸引しながら移動させるとともに、気液分離部２２の濃液を経路２８ｄを介して吸収器２６（真空状態）に差圧吸引しながら移動させてもよい。これにより、吸収器２６においては冷媒蒸気（低温水蒸気）の吸収液（濃液）への吸収反応が進行され、蒸発器２５においては冷媒（凝縮水）の蒸発が進行される。したがって、熱交換部２５ａを流通する冷却水４５を、一定期間の間、蒸発器２５における冷媒（凝縮水）の蒸発潜熱を利用して冷却することができるので、過冷却器１７を用いて液冷媒（Ｒ１３４ａ）を過冷却することが可能である。なお、この場合も、圧縮式冷凍機１０には電動式圧縮機を適用する必要がある。

また、上記実施形態では、吸収式ヒートポンプ装置２０を運転するための冷媒および吸収液として、それぞれ、水および臭化リチウム水溶液を用いた例について示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、冷媒および吸収液として、それぞれ、アンモニアおよび水を用いた吸収式ヒートポンプ装置２０を用いて車両用冷却システム１００を適用してもよい。この場合、冷房時に吸収液を経路２８ａおよび２８ｇのみを循環させて加熱した状態から吸収器２６を用いる通常運転に移行する際の条件（吸収液の温度条件）は、アンモニア−水系の熱物性値によって適宜決定される。

また、上記実施形態では、圧縮式冷凍機１０に冷媒としてＲ１３４ａを用いた例について示したが、本発明はこれに限られない。圧縮式用冷媒としてＲ１３４ａ以外の他の代替フロン冷媒を用いてもよいし、代替フロン冷媒以外の自然冷媒を用いてもよい。

また、上記実施形態では、冷却水３５を循環させて凝縮器２４における冷媒（水）および吸収器２６における吸収液（希液）の熱を冷却器３３から放熱させた例について示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、冷却水３５を介在させることなく、走行風または冷却用ファン６１により直接的に凝縮器２４および吸収器２６を冷却するように構成してもよい。

また、上記実施形態では、プレート式熱交換器を用いて加熱部２１および液−液熱交換器２７を構成した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、プレート式熱交換器以外のたとえば、二重管式熱交換器を用いて加熱部２１および液−液熱交換器２７を構成してもよいし、円管の外壁同士が管軸方向に沿って接合された状態で円管（楕円管）または扁平管が螺旋状に巻き回されたスパイラル熱交換器などを用いて加熱部２１および液−液熱交換器２７を構成してもよい。

また、上記実施形態では、エンジン９１を備えた乗用車、バスおよびトラックなどの車両９０の冷暖房システムに本発明の「吸収式ヒートポンプ装置」を適用する例について示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ディーゼルエンジンを備えた列車や船舶などの冷暖房システムに適用してもよい。

また、上記実施形態では、車両９０の排熱としてエンジン９１の排気ガスの排熱を吸収液に一時的に回収してエンジン冷却水５５を加熱してヒータコア５４の熱源とした例について示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、排気ガスの排熱に加えて、オートマチックトランスミッション内のＡＴフルードの熱を回収してヒータコア５４の熱源にしてもよい。さらには、車両制動時のブレーキ熱（ブレーキパッドの摩擦熱）なども車両９０の排熱に含まれるため、このブレーキ熱（ブレーキパッドの摩擦熱）を回収してヒータコア５４の熱源にしてもよい。また、エンジン（内燃機関）９１を備えた車両９０のみならず、エンジン駆動および電動モータ駆動を併用して走行するハイブリッド自動車が有する排熱（バッテリや電動モータの排熱）や、燃料電池システムを備えた燃料電池自動車が有する排熱（燃料電池における発電時の排熱）を吸収液に一時的に回収してヒータコア５４の熱源として利用してもよい。また、冷房時には、これらの車両９０の排熱を利用して吸収液を加熱して、吸収式ヒートポンプ装置２０を駆動するとともに、吸収式ヒートポンプ装置２０による冷熱により圧縮式冷凍機１０の冷媒を過冷却するように構成してもよい。

１０ 圧縮式冷凍機
１１ 電動式圧縮機（圧縮機）
１２ 凝縮器（圧縮式用凝縮器）
１５ 蒸発器（圧縮式用蒸発器）
１７ 過冷却器（冷媒冷却用熱交換器）
１７ｂ 冷却水通路部
２０ 吸収式ヒートポンプ装置
２１ 加熱部
２２ 気液分離部
２４ 凝縮器（吸収式用凝縮器）
２５ 蒸発器（吸収式用蒸発器）
２５ａ 熱交換部
２６ 吸収器
２８ａ〜２８ｆ、２８ｊ、２８ｋ 経路（吸収式冷媒循環経路）
３０ 冷却水冷却装置
３３ 冷却器
３５、４５ 冷却水
４１ 循環経路
４２ 送水ポンプ
５０ エンジン冷却装置
５１ ラジエターコア
５４ ヒータコア
５５ エンジン冷却水
５７ 循環経路（エンジン冷却水通路）
５８ 冷却水熱回収器
６１ 冷却用ファン
６２ ブロアファン
９０ 車両
９１ エンジン
９２ 排気ガス管
９５ 車内空間
１００、１０５、１１０ 車両用冷暖房システム

Claims (6)

1. 吸収液を用いるとともに車両の排熱を利用して吸収式用冷媒により冷却を行う吸収式ヒートポンプ装置と、
   圧縮式用冷媒を用いて前記車両の冷房を行う圧縮式冷凍機と、
   エンジンを冷却するエンジン冷却水が流れるエンジン冷却水通路に接続可能に配置され、前記車両を暖房するためのヒータコアと、
   前記エンジン冷却水通路と、前記吸収式ヒートポンプ装置の吸収式冷媒循環経路とに跨るように配置され、前記エンジン冷却水通路と前記吸収式冷媒循環経路との間で熱の受け渡しを行う冷却水熱回収器と、を備え、
   暖房時には、前記車両の排熱から回収した前記吸収式ヒートポンプ装置の吸収液の熱を、前記冷却水熱回収器を介して前記エンジン冷却水に付与することにより、前記ヒータコアに熱を付与するように構成されている、車両用冷暖房システム。
2. 前記吸収式ヒートポンプ装置は、
   前記車両の排熱により吸収式用冷媒を含む吸収液を加熱する加熱部と、
   前記加熱部により加熱された吸収液から吸収式用冷媒蒸気を分離する気液分離部と、
   前記気液分離部により分離された吸収式用冷媒蒸気を凝縮して液化するとともに液化した吸収式用冷媒を貯留する吸収式用凝縮器と、
   前記吸収式用凝縮器により液化された吸収式用冷媒を蒸発させる吸収式用蒸発器と、
   前記吸収式用蒸発器により蒸発させた吸収式用冷媒を吸収液に吸収させる吸収器と、を含み、
   前記車両の暖房時には、前記加熱部と前記気液分離部との間を循環する第１循環経路に吸収式用冷媒を含む吸収液を循環させるとともに、前記車両の排熱から回収した前記吸収式ヒートポンプ装置の吸収液の熱を、前記冷却水熱回収器を介して前記エンジン冷却水に付与することによって、前記ヒータコアに熱を付与するように構成されている、請求項１に記載の車両用冷暖房システム。
3. 前記エンジンの冷間始動時には、前記第１循環経路に吸収液を循環させるとともに、前記吸収式用凝縮器に貯留された液化した吸収式用冷媒を前記気液分離部の吸収液に供給して吸収させることにより吸収熱を発生させ、発生した吸収熱を、前記冷却水熱回収器を介して前記エンジン冷却水に付与するように構成されている、請求項２に記載の車両用冷暖房システム。
4. 前記車両の冷房時には、前記エンジン冷却水通路から前記ヒータコアを切り離すとともに、前記エンジン冷却水通路の熱を、前記冷却水熱回収器を介して前記吸収式ヒートポンプ装置に付与することにより、前記吸収式ヒートポンプ装置の熱源にするように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用冷暖房システム。
5. 前記車両の冷房時には、前記加熱部と、前記気液分離部と、前記吸収式用凝縮器と、前記吸収式用蒸発器と、前記吸収器との間を循環する第２循環経路に切り替えるとともに、前記第２循環経路に吸収式用冷媒を含む吸収液を循環させることにより発生させた冷熱によって、前記圧縮式冷凍機の圧縮式用冷媒の過冷却を行うように構成されている、請求項２または３に記載の車両用冷暖房システム。
6. 前記吸収式ヒートポンプ装置は、前記車両を駆動する前記エンジンの排気ガスの排熱を利用して圧縮式用冷媒の冷却を行うように構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両用冷暖房システム。

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