JP4311115B2

JP4311115B2 - 空調装置

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Publication number: JP4311115B2
Application number: JP2003276654A
Authority: JP
Inventors: 功治伊藤; 寛英進藤; 佳彦奥村; 孝宏徳永; 芳幸山内
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-09-17
Filing date: 2003-07-18
Publication date: 2009-08-12
Anticipated expiration: 2023-07-18
Also published as: US6904766B2; US20040060316A1; JP2004131058A

Description

本発明は、空調装置用加熱器を備える空調装置に関するもので、車両用に適用して有効である。

従来の車両用空調装置では、蒸気圧縮式冷凍機を循環する冷媒と室内に吹き出す空気とを熱交換する第１、２熱交換器、及びエンジン冷却水を熱源として室内に吹き出す空気を加熱するヒータを１つの空調ケーシング内に収納している（例えば、特許文献１参照）。

また、他の車両用空調装置では、空調ケーシング内に圧縮機から吐出した高圧冷媒と室内に吹き出す空気とを熱交換するサブコンデンサと、エンジン冷却水を熱源として室内に吹き出す空気を加熱するヒータとを室内に吹き出す空気流れに対して直列に配置している（例えば、特許文献２参照）。
特許第３２６７１４７号公報特開平１１−１１５４６６号公報

しかし、特許文献１に記載の発明では、３つの熱交換器を１つの空調ケーシング内に収納しているので、空調装置が大型化してしまう。このため、特許文献１に記載の発明は、空調装置の車両への搭載性が悪いという問題を有している。

また、特許文献２に記載の発明では、サブコンデンサとヒータとを室内に吹き出す空気流れに対して直列に配置しているので、サブコンデンサおよびヒータからなる空調装置用加熱器の外形寸法のうち、室内に吹き出す空気流れ方向と平行な部位の寸法が増大してしまう。

さらに、特許文献２に記載の発明では、空気の流通方向に２つの熱交換器が空気流れに対して直列に配置されているので、空気が流通する際の圧力損失が増大してしまう。

本発明は、上記点に鑑み、第１には、従来と異なる新規な空調装置用加熱器を備える空調装置を提供し、第２には、空気が流通する際の圧力損失が増大してしまうことを抑制しながら、空調装置の小型化を可能にすることを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、
廃熱源（２０）により加熱された流体及び蒸気圧縮式冷凍機の高圧側冷媒を熱源として室内の暖房を行う空調装置であって、
室内に吹き出す空気が流れる空調ケーシング（７）と、
空調ケーシング（７）内に配置された空調装置用加熱器（１）とを備え、
空調装置用加熱器（１）は、室内に吹き出す空気中にさらされ、廃熱源（２０）により加熱された流体が流れる流体チューブ（２）と、
室内に吹き出す空気中にさらされ、高圧側冷媒が流れる冷媒チューブ（３）とを備え、
流体チューブ（２）と冷媒チューブ（３）とは、室内に吹き出す空気の流れに対して並列に並んでおり、
室内に吹き出す空気を加熱する場合であって、廃熱源（２０）から流出する流体の温度が所定温度未満のときには、廃熱源（２０）を流出した流体が空調装置用加熱器（１）に流れ込むことを停止させた状態で空調装置用加熱器（１）に流体を循環させつつ、冷媒チューブ（３）に高圧冷媒を循環させることを特徴とする。

これにより、本発明では、廃熱源（２０）により加熱された流体を熱源として室内に吹き出す空気を加熱するヒータ機能と高圧冷媒を熱源とするヒータ機能とが１つの熱交換器となるので、空調装置の小型化が可能となる。
そして、室内に吹き出す空気を加熱する場合であって、廃熱源（２０）から流出する流体の温度が所定温度未満のときには、廃熱源（２０）を流出した流体が空調装置用加熱器（１）に流れ込むことを停止させるから、高圧冷媒の熱が廃熱源（２０）側に逃げてしまうことを抑制しつつ、室内に吹き出す空気を高圧冷媒にて効果的に加熱することができる。
しかも、高圧冷媒により室内吹出空気を加熱する際に、廃熱源（２０）と空調装置用加熱器（１）との間での流体流れを停止させた状態にて空調装置用加熱器（１）内に流体を循環させるので、冷媒温度が高い入口側の流体に移動した熱が、流体を介して冷媒温度が低い出口側に与えられ得る。したがって、空調装置用加熱器（１）の部位によって発生する表面温度の差を緩和することができるので、空調装置用加熱器（１）を通過した空気の温度を均一にすることが可能となる。

また、流体チューブ（２）と冷媒チューブ（３）とは、室内に吹き出す空気の流れに対して並列に並んでいるので、空気の流通方向に２つの熱交換器が空気流れに対して直列に配置されている特許文献２に記載の発明に比べて、室内に吹き出す空気流れ方向と平行な部位の寸法を小さくすることができるとともに、空気が流通する際の圧力損失を低減することができる。

請求項２に記載の発明では、流体チューブ（２）と冷媒チューブ（３）とは、室内に吹き出す空気の流れに対して並列に並んだ状態で、室内に吹き出す空気の流れと略直交する方向に交互に並んでいることを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明では、流体チューブ（２）と冷媒チューブ（３）とは、流体と高圧側冷媒との間で熱交換ができるように配置されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明では、流体チューブ（２）と冷媒チューブ（３）とは、直接接触した状態で配置されていることを特徴とするものである。

請求項５に記載の発明では、流体チューブ（２）と冷媒チューブ（３）とは、その長手
方向が略平行となるように配置されており、流体チューブ（２）の長手方向一端側には
、複数本の流体チューブ（２）に連通する流体タンク（４）が設けられ、流体チューブ（
２）の長手方向他端側となる冷媒チューブ（３）の長手方向一端側には、複数本の冷媒チ
ューブ（３）に連通する冷媒タンク（５）が設けられ、流体チューブ（２）は、その長手
方向他端側にて、内部を流れる流体の流通方向が略１８０°転向するように構成されてお
り、さらに、冷媒チューブ（３）は、その長手方向他端側にて、内部を流れる冷媒の流通
方向が略１８０°転向するように構成されていることを特徴とするものである。

請求項６に記載の発明では、流体チューブ（２）と冷媒チューブ（３）とに接触するフィン（６）を有することを特徴とする。

これにより、流体チューブ（２）のフィンと冷媒チューブ（３）のフィンとを共用化することができるので、空調装置用加熱器の製造原価を低減することができる。

請求項７に記載の発明では、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の空調装置において、廃熱源（２０）を流出した流体が空調装置用加熱器（１）に流れ込むことを停止させるバルブ（２４）と、
廃熱源（２０）を流出した流体が空調装置用加熱器（１）に流れ込むことを停止させた状態で空調装置用加熱器（１）に流体を循環させるポンプ（２６）とを備えることを特徴とする。

因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

（第１実施形態）
本実施形態は、本発明に係る空調装置を車両用空調装置に適用したもので、図１は本実施形態に係る空調装置用加熱器１を用いた車両用空調装置の模式図であり、図２は加熱器１の模式図であり、図３は図２のＡ−Ａ断面図である。

加熱器１は、図２、３に示すように、走行用エンジン２０（図１参照）内を循環してエンジン２０の廃熱を回収したエンジン冷却水が流れる複数本の冷却水チューブ２、及び蒸気圧縮式冷凍機３０（図１参照）で生成された高圧・高温冷媒が流れる複数本の冷媒チューブ３等から構成されたものである。

そして、冷却水チューブ２と冷媒チューブ３とは、その長手方向が略平行となるように配置された状態で、室内に吹き出す空気の流れに対して並列に並んでいる。

なお、蒸気圧縮式冷凍機３０は、低温側の熱を高温側に移動させる冷凍機であり、詳細は後述する。

冷却水チューブ２内は、その長手方向（図３の紙面垂直方向）に延びる複数本（本実施形態では、２本）の冷却水通路２ａ、２ｂに区画されており（図３参照）、この２本の冷却水通路２ａ、２ｂは、冷却水チューブ２の長手方向端部のうち冷却水タンク４（図２参照）と反対側端部にて互いに連通している。

冷却水タンク４は、冷却水チューブ２の長手方向一端側に配置されて複数本の冷却水チューブ２と連通しているとともに、内部はその長手方向に延びる２本の空間に区画されている。

このため、冷却水タンク４内の区画された２本の空間のうち、一方の空間に流入した冷却水は、冷却水タンク４内の一方の空間にて複数本の冷却水チューブ２の一方の冷却水通路２ａに分配供給された後、冷却水タンク４と反対側端部にて流通方向を１８０°転向させて他方の冷却水通路２ｂを流れ、冷却水タンク４内の他方の空間に集められて空調装置用加熱器１外に流出する。

また、冷媒チューブ３内は、その長手方向（図３の紙面垂直方向）に延びる複数本（本実施形態では、８本）の冷媒通路に区画されており（図３参照）、これら複数本の冷媒通路は、大きく分けて２本の冷媒通路３ａ、３ｂに分類され、冷媒通路３ａ、３ｂは、その長手方向端部のうち冷媒タンク５と反対側端部、つまり冷却水タンク４側にて連通している。

冷媒タンク５は、冷却水チューブ２の長手方向他端側となる冷媒チューブ３の長手方向一端側であって、冷却水タンク４と反対側に配置されて複数本の冷媒チューブ３と連通しているとともに（図２参照）、その内部は、冷媒通路３ａ、３ｂに対応するように長手方向に延びる２本の空間に区画されている。

このため、冷媒タンク５内の区画された２本の空間のうち、一方の空間に流入した冷媒は、冷媒タンク５内の一方の空間にて複数本の冷媒チューブ３の一方の冷媒通路３ａに分配供給された後、冷媒タンク５と反対側端部にて流通方向を１８０°転向させて他方の冷媒通路３ｂを流れ、冷媒タンク５内の他方の空間に集められて空調装置用加熱器１外に流出する。

また、冷却水チューブ２と冷媒チューブ３とは、互いにろう接されて２本１組として、室内に吹き出す空気の流れと略直交する方向に交互に並んでおり、この組を成すチューブ間には、空気との伝熱面積を増大させるフィン６がろう接されている。このため、フィン６を挟んで一方側には冷却水チューブ２が位置し、他方側には冷媒チューブ３が位置することとなる。

ここで、「ろう接」とは、例えば「接続・接合技術」（東京電機大学出版局）に記載されているように、ろう材やはんだを用いて母材を溶融させないように接合する技術を言う。

そして、融点が４５０℃以上の溶加材を用いて接合するときをろう付けと言い、その際の溶加材をろう材と呼び、融点が４５０℃以下の溶加材を用いて接合するときをはんだ付けと言い、その際の溶加材をはんだと呼ぶ。

因みに、本実施形態では、冷却水チューブ２、冷媒チューブ３及びフィン６をアルミニウム合金とするとともに、溶加材として融点が４５０℃以上ものを使用している。
なお、本実施形態では、フィン６として波状のコルゲートフィンを採用しているが本発明はこれに限定されるものではない。

そして、両チューブ２、３及びフィン６等からなるコア部は、室内に吹き出す空気中にさらされてコア部を通過する空気を加熱する。

次に、蒸気圧縮式冷凍機３０について述べる（図１参照）。
圧縮機３１は走行用のエンジン２０から動力を得て冷媒を吸入圧縮するもので、室外熱交換器３２は冷媒と室外空気とを熱交換するもので、室内熱交換器３３は室内に吹き出す空気と冷媒とを熱交換するもので、この室内熱交換器３３は、室内に吹き出す空気の通路を構成する空調ケーシング７内において、空調装置用加熱器１より空気流れ上流側に配置されている。

なお、エアミックスドア８は空調装置用加熱器１を通過する風量と空調装置用加熱器１を迂回してバイパス通路９を流れる風量とを調節するもので、本実施形態では、エアミックスドア８の開度を調節することにより室内に吹き出す空気の温度を調節している。
エジェクタ３４は冷却された高圧冷媒を減圧膨張させて蒸発した気相冷媒を吸引するとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して圧縮機３１の吸入圧を上昇させるものである。

なお、エジェクタ３４は、流入する高圧冷媒の圧力エネルギーを速度エネルギーに変換して冷媒を等エントロピ的に減圧膨張させるノズル、ノズルから噴射する高い速度の冷媒流の巻き込み作用により低圧側で蒸発した気相冷媒を吸引しながら、この吸引した気相冷媒流とノズルから噴射する冷媒流とを混合する混合部、及びノズルから噴射する冷媒と吸引した気相冷媒とを混合させながら速度エネルギーを圧力エネルギーに変換して冷媒の圧力を昇圧させるディフューザ等からなるものである。

このとき、混合部においては、ノズルから噴射する駆動流の運動量と吸引された吸引流の運動量との和が保存されるように駆動流と吸引流とが混合するので、混合部においても冷媒の圧力が（静圧）が上昇する。

一方、ディフューザにおいては、通路断面積を徐々に拡大することにより、冷媒の速度エネルギ（動圧）を圧力エネルギ（静圧）に変換するので、エジェクタにおいては、混合部及びディフューザの両者にて冷媒圧力を昇圧する。そこで、混合部とディフューザとを総称して昇圧部と呼ぶ。

因みに、本実施形態では、ノズルから噴出する冷媒の速度を音速以上まで加速するために、通路途中に通路面積が最も縮小した喉部を有するラバールノズル（流体工学（東京大学出版会）参照）を採用しているが、勿論、先細ノズルを採用してもよいことは言うまでもない。

アキュムレータ３５はエジェクタ３４から流出した冷媒が流入するとともに、その流入した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄える気液分離器であり、アキュムレータ３５の気相冷媒流出口は圧縮機３１の吸引側に接続され、液相冷媒流出口は室内熱交換器３３側に接続されている。

因みに、アキュムレータ３５内に設けられた気相冷媒抽出用のＪ型配管の最下部には、アキュムレータ３５にて分離された冷凍機油を圧縮機３１の吸入側に戻すためのオイル戻し穴が設けられている。

減圧器３６は高圧冷媒を等エンタルピ的に減圧膨脹させる膨脹弁であり、内部熱交換器３７は減圧される前の高圧冷媒と圧縮機３１に吸入される低圧冷媒とを熱交換するものである。

なお、開閉弁３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄは冷媒通路を開閉する電磁弁であり、逆止弁３９は冷媒が一方向にのみ流れることを許容するバルブである。
次に、エンジン冷却水系について述べる（図１参照）。

ラジエータ２１はエンジン冷却水と外気とを熱交換してエンジン２０から流出したエンジン冷却水を冷却するものであり、サーモスタット２２は、ラジエータ２１に循環させるエンジン冷却水量とエンジン２０から流出したエンジン冷却水をラジエータ２１を迂回させてエンジン２０に戻すエンジン冷却水量とを調節することによりエンジン２０の温度を所定範囲にための流量調節バルブである。

また、バイパス通路２３は空調装置用加熱器１を流出したエンジン冷却水をエンジン２０を迂回させて空調装置用加熱器１に戻すための冷却水回路であり、切替弁２４はエンジン２０と空調装置用加熱器１との間でエンジン冷却水を循環させる場合と、空調装置用加熱器１内のみ、つまり空調装置用加熱器１とバイパス通路２３との間でエンジン冷却水を循環させる場合とを切り替えるバルブである。

なお、ポンプ２５はエンジン２０から動力を得てエンジン冷却水を循環させるもので、ポンプ２６は電動式のポンプである。

次に、本実施形態に係る車両用空調装置の特徴的作動を述べる。

１．冷房及び温度調整運転モード（図４参照）
この運転モードは、夏場ごとく主に冷房運転を行う時期、または春及び秋のごとく、エンジン冷却水にて加熱された温風またはバイパス通路９を通過する加熱されていない冷風のみでは、車室内に吹き出す空気の温度を所望の温度にすることができず、エアミックスドア８にて冷風と温風とを混合して吹出空気の温度を調節する必要がある時期に実行されるモードである。

具体的には、室内熱交換器３３にて室内熱交換器３３を通過する空気から吸熱して冷媒を蒸発させて室内熱交換器３３を通過する空気を冷却するとともに、エンジン２０と空調装置用加熱器１との間でエンジン冷却水を循環させて空調装置用加熱器１を通過する空気を加熱するものである。

なお、吹出空気温度は、エアミックスドア８の開度、つまりバイパス通路９を通過する冷風量と空調装置用加熱器１を通過する温風量とを調節することにより行うが、最大冷房運転時、つまり空調装置用加熱器１側の空気通路を閉じる場合には、空調装置用加熱器１へのエンジン冷却水の供給を停止してもよい。

ところで、蒸気圧縮式冷凍機３０の作動の概略は以下のようなものである。すなわち、圧縮機３１が稼働することにより、アキュムレータ３５から気相冷媒が圧縮機３１に吸入され、圧縮された冷媒が室外熱交換器３２に吐出される。そして、室外熱交換器３２にて冷却された冷媒は、エジェクタ３４のノズルにて減圧膨張して室内熱交換器３３内の冷媒を吸引する。

なお、本実施形態では、冷媒を二酸化炭素として高圧側冷媒圧力、つまり圧縮機３１の吐出圧を冷媒の臨界圧力以上としているので、高圧側熱交換器となる室外熱交換器３２では、冷媒は凝縮することなく温度を低下させながらエンタルピを低下させる。

そして、室内熱交換器３３から吸引された冷媒とノズルから吹き出す冷媒とは、混合部にて混合しながらディフューザにてその動圧が静圧に変換されてアキュムレータ３５に戻る。

一方、エジェクタ３４にて室内熱交換器３３内の冷媒が吸引されるため、室内熱交換器３３にはアキュムレータ３５から液相冷媒が流入し、その流入した冷媒は、室内に吹き出す空気から吸熱して蒸発する。なお、本実施形態では、室内熱交換器３３を通過した直後の空気温度が略３℃〜４℃となるように運転される。

２．急速暖房運転モード（図５参照）
この運転モードは、エンジン始動直後等のエンジン冷却水温度が低く（例えば、４０℃未満）、エンジン冷却水のみでは十分な暖房能力を得ることができない場合に実施されるモードである。

具体的には、エンジン冷却水をバイパス通路２３と空調装置用加熱器１との間で循環させながら、圧縮機３１から流出した高温・高圧の冷媒を空調装置用加熱器１に供給して高温の冷媒にて室内に吹き出す空気を加熱するものである。

そして、空調装置用加熱器１にて冷却された高圧冷媒は、減圧器３６にて減圧された後、室外熱交換器３２にて室外空気から吸熱して蒸発し、アキュムレータ３５を経由して圧縮機３１に吸引される。

なお、本モードにおいても高圧側冷媒圧力を臨界圧力以上としているので、高圧側熱交換器となる空調装置用加熱器１では、冷媒は凝縮することなく温度を低下させながらエンタルピを低下させる。

３．急速暖房＆除湿運転モード（図６参照）
この運転モードは、エンジン始動直後等のエンジン冷却水温度が低い（例えば、４０℃未満）状態で、室内を除湿しながら暖房を行うモードである。

具体的には、エンジン冷却水をバイパス通路２３と空調装置用加熱器１との間で循環させながら、圧縮機３１から流出した高温・高圧の冷媒を空調装置用加熱器１に供給して高温の冷媒にて室内に吹き出す空気を加熱しつつ、室内熱交換器３３にて冷媒を蒸発させて室内に吹き出す空気を除湿冷却するものである。

なお、このモードでは、アキュムレータ５０から圧縮機３１に吸引された気相冷媒は、圧縮機３１にて圧縮されて高温、高圧状態になった後に空調装置用加熱器１に流入する。そして、空調装置用加熱器１にて冷却された高圧冷媒は、エジェクタ３４のノズルにて減圧膨張して室内熱交換器３３内の冷媒を吸引し、この吸引された冷媒とノズルから吹き出す冷媒とは、混合部にて混合しながらディフューザにてその動圧が静圧に変換されてアキュムレータ３５に戻る。

一方、エジェクタ３４にて室内熱交換器３３内の冷媒が吸引されるため、室内熱交換器３３にはアキュムレータ３５から液相冷媒が流入し、その流入した冷媒は、室内に吹き出す空気から吸熱して蒸発する。

因みに、本モードにおいても高圧側冷媒圧力を臨界圧力以上としているので、高圧側熱交換器となる空調装置用加熱器１では、冷媒は凝縮することなく温度を低下させながらエンタルピを低下させる。

４．暖房運転モード（図７参照）
この運転モードは、エンジン冷却水温度が室内に吹き出す空気を加熱するに十分な温度（例えば、４０℃以上）となったときに実施されるモードである。

具体的には、エンジン冷却水をエンジン２０と空調装置用加熱器１との間で循環させたながら、圧縮機３１から流出した高温・高圧の冷媒を空調装置用加熱器１に供給して高温の冷媒及びエンジン冷却水にて室内に吹き出す空気を加熱するものである。

因みに、蒸気圧縮式冷凍機３０の作動状態は急速暖房運転モードと同じであるが、エンジン冷却水温度が上昇しているため、高圧側冷媒圧力を臨界圧力未満としてもよい。
そして、エンジン冷却水の温度が十分に上昇したとき（例えば、暖機運転終了温度である８０℃以上となったとき）には、圧縮機３１を停止してエンジン冷却水のみで室内に吹き出す空気を加熱する。

次に、本実施形態の作用効果を述べる。

本実施形態では、エンジン冷却水を熱源として室内に吹き出す空気を加熱するヒータ機能と高圧冷媒を熱源とするヒータ機能とが１つの熱交換器（空調装置用加熱器１）となっているので、空調装置が大型化してしまうことを防止でき、空調装置の車両への搭載性を向上させることができる。

また、冷却水チューブ２と冷媒チューブ３とは、室内に吹き出す空気の流れに対して並列に並んでいるので、空気の流通方向に２つの熱交換器が空気流れに対して直列に配置されている特許文献２に記載の発明に比べて、室内に吹き出す空気流れ方向と平行な部位の寸法を小さくすることができるとともに、空気が流通する際の圧力損失を低減することができる。

また、急速暖房時には、バイパス通路２３と空調装置用加熱器１との間でエンジン冷却水を循環させてエンジン２０を流出したエンジン冷却水が空調装置用加熱器１に流れ込むことを停止させた状態で空調装置用加熱器１に高圧冷媒を循環させるので、高圧冷媒の熱がエンジン２０側に逃げてしまうことを抑制しつつ、室内に吹き出す空気を加熱することができる。

ところで、空調装置用加熱器１内で冷媒は、温度を低下させながら入口側から出口側に流れるので、空調装置用加熱器１の部位によって空調装置用加熱器１の表面温度が相違し、空調装置用加熱器１を通過した空気の温度が均一にならない。

しかし、本実施形態では、空調装置用加熱器１内でエンジン冷却水を循環させているので、冷媒温度が高い入口側のエンジン冷却水に移動した熱が、エンジン冷却水を介して冷媒温度が低い出口側に与えられ得る。したがって、空調装置用加熱器１の部位によって発生する表面温度の差を緩和することができるので、空調装置用加熱器１を通過した空気の温度を均一にすることが可能となる。

また、暖房運転時には、高圧冷媒の熱は、室内に吹き出す空気は勿論のこと、エンジン冷却水にも与えられので、エンジン冷却水の温度を早期に上昇させることができるので、早期に蒸気圧縮式冷凍機３０による暖房運転を停止させて蒸気圧縮式冷凍機３０の消費動力、つまり圧縮機３１の消費動力を低減することができるとともに、暖機運転を早期に完了させて暖機運転中に排出される有害物質の総排出量を低減することができる。

因みに、図８は、エンジン冷却水温度及び室内に吹き出す空気の温度の変化を示すものであり、本実施形態によれば、吹出空気の温度を暖房開始直後からエンジン冷却水温以上とすることができることが解る。

（第２実施形態）
上述の実施形態では、蒸気圧縮式冷凍機３０は、室内に吹き出す空気を冷却しながら加熱することができるものであったが、本実施形態は、図９に示すように、蒸気圧縮式冷凍機３０は加熱及び冷却のいずれか一方のみ可能とし、かつ、バイパス通路２３及び切替弁２４を廃止したものである。

（その他の実施形態）
上述の実施形態（図２）では、チューブ２、３の長手方向は上下方向に一致していたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばチューブ２、３の長手方向を水平方向に一致させてもよい。

また、上述の実施形態では、室内に吹き出す空気を加熱する場合には、バイパス通路２３と空調装置用加熱器１との間でエンジン冷却水を循環させてエンジン２０を流出したエンジン冷却水が空調装置用加熱器１に流れ込むことを停止させた状態で空調装置用加熱器１にエンジン冷却水を循環させつつ、冷媒チューブ３に高圧冷媒を循環させたが、空調装置用加熱器１にエンジン冷却水を循環させることなく、冷媒チューブ３に高圧冷媒を循環させてもよい。

また、上述の実施形態では、エジェクタ３４にて冷媒を減圧したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばタービン等の膨脹機または等エンタルピ減圧する膨脹弁を用いてもよい。

また、上述の実施形態では、本発明に係る空調装置を車両用に適用し、かつ、廃熱源をエンジン２０としたが、本発明はこれに限定されるものではない。

また、上述の実施形態では、急速暖房時等には、外気から吸熱しながら空調装置用加熱器１に高温冷媒を供給したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば外気から吸熱することなく、高温冷媒を空調装置用加熱器１に供給してもよい。

また、上述の実施形態では、冷却水チューブ２と冷媒チューブ３とをろう付けして２本１組として、この組みを成すチューブを空気流れに対して直交する方向に並べたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば冷却水チューブ２と冷媒チューブ３とをろう付けすることなく、両チューブ２、３間にフィン６を配置して空気流れに対して直交する方向に両チューブ２、３を交互に並べてもよい。

また、上述の実施形態では、冷媒を二酸化炭素として高圧側の冷媒圧力を臨界圧力以上としたが、本発明はこれに限定されるものではない。

また、上述の実施形態では、冷却水チューブ２と冷媒チューブ３とは、直接接触した状態で配置されていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば冷却水チューブ２と冷媒チューブ３とを銅箔等の熱伝導率の高い金属を介して間接的に接触させてもよい。

また、本発明は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものではればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。

本発明の第１実施形態に係る空調装置の模式図である。本発明の第１実施形態に係る空調装置用加熱器の模式図である。本発明の第１実施形態に係る空調装置の作動説明図である。本発明の第１実施形態に係る空調装置の作動説明図である。本発明の第１実施形態に係る空調装置の作動説明図である。本発明の第１実施形態に係る空調装置の作動説明図である。本発明の第１実施形態に係る空調装置の作動説明図である。本発明の第１実施形態に係る空調装置の作動説明図である。本発明の第２実施形態に係る空調装置の模式図である。

符号の説明

１…空調装置用加熱器、２０…エンジン、３１…圧縮機、
３２…室外熱交換器、３３…室内熱交換器、３４…エジェクタ、
３５…アキュムレータ、３６…減圧器、３７…内部熱交換器。

Claims

廃熱源（２０）により加熱された流体及び蒸気圧縮式冷凍機の高圧側冷媒を熱源として室内の暖房を行う空調装置であって、
室内に吹き出す空気が流れる空調ケーシング（７）と、
前記空調ケーシング（７）内に配置された空調装置用加熱器（１）とを備え、
前記空調装置用加熱器（１）は、室内に吹き出す空気中にさらされ、前記廃熱源（２０）により加熱された流体が流れる流体チューブ（２）と、
室内に吹き出す空気中にさらされ、前記高圧側冷媒が流れる冷媒チューブ（３）とを備え、
前記流体チューブ（２）と前記冷媒チューブ（３）とは、室内に吹き出す空気の流れに対して並列に並んでおり、
室内に吹き出す空気を加熱する場合であって、前記廃熱源（２０）から流出する流体の温度が所定温度未満のときには、前記廃熱源（２０）を流出した流体が前記空調装置用加熱器（１）に流れ込むことを停止させた状態で前記空調装置用加熱器（１）に流体を循環させつつ、前記冷媒チューブ（３）に前記高圧冷媒を循環させることを特徴とする空調装置。
前記流体チューブ（２）と前記冷媒チューブ（３）とは、室内に吹き出す空気の流れに対して並列に並んだ状態で、室内に吹き出す空気の流れと略直交する方向に交互に並んでいることを特徴とする請求項１に記載の空調装置。
前記流体チューブ（２）と前記冷媒チューブ（３）とは、前記流体と前記高圧側冷媒との間で熱交換ができるように配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の空調装置。
前記流体チューブ（２）と前記冷媒チューブ（３）とは、直接接触した状態で配置されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の空調装置。
前記流体チューブ（２）と前記冷媒チューブ（３）とは、その長手方向が略平行となるように配置されており、
前記流体チューブ（２）の長手方向一端側には、複数本の前記流体チューブ（２）に連通する流体タンク（４）が設けられ、
前記流体チューブ（２）の長手方向他端側となる前記冷媒チューブ（３）の長手方向一端側には、複数本の前記冷媒チューブ（３）に連通する冷媒タンク（５）が設けられ、
前記流体チューブ（２）は、その長手方向他端側にて、内部を流れる流体の流通方向が略１８０°転向するように構成されており、
さらに、前記冷媒チューブ（３）は、その長手方向他端側にて、内部を流れる冷媒の流通方向が略１８０°転向するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の空調装置。
前記流体チューブ（２）と前記冷媒チューブ（３）とに接触するフィン（６）を有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の空調装置。
前記廃熱源（２０）を流出した流体が前記空調装置用加熱器（１）に流れ込むことを停止させるバルブ（２４）と、
前記廃熱源（２０）を流出した流体が前記空調装置用加熱器（１）に流れ込むことを停止させた状態で前記空調装置用加熱器（１）に流体を循環させるポンプ（２６）とを備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の空調装置。