JP6298537B2 - 車両用のヒートポンプシステム - Google Patents

Description

本発明は、車両用のヒートポンプシステムに係り、より詳しくは、空調ケース内の冷風通路に蒸発器を配設し、温風通路には凝縮器を設けたシステムにおいて、前記空調ケースの冷風通路の入口側に第１ブロワを配設し、前記温風通路の入口側に第２ブロワを配設し、前記第１及び第２ブロワの間には一つの取り込みダクトを配設して、第１及び第２ブロワにそれぞれ内気及び外気を供給するようにした車両用のヒートポンプシステムに関する。

図１は、車両用のエアコンシステムの冷凍サイクルを示す構成図である。
図１に示すように、通常の車両用のエアコンシステムは、冷媒を圧縮して送出する圧縮機１と、圧縮機１から送出される高圧の冷媒を凝縮する凝縮器２と、凝縮器２において凝縮されて液化された冷媒を膨張させる、例えば、膨張弁３と、前記膨張弁３により膨張された低圧の液相冷媒を、車両室内に向かって送風される空気と熱交換させて蒸発させることにより冷媒の気化潜熱による吸熱作用により室内に吐き出される空気を冷却させる蒸発器４と、が冷媒パイプにより接続される冷凍サイクルにより構成され、下記のような冷媒循環過程によって自動車の室内を冷房する。

エアコンシステムの冷房スイッチ（図示せず）がオンになると、まず、圧縮機１がエンジン又はモータの動力により駆動されながら低温低圧の気相冷媒を吸い込み、且つ、圧縮して高温高圧のガス状態で凝縮器２に送出し、凝縮器２はその気相冷媒を外気と熱交換させて高温高圧の液体に凝縮する。次いで、凝縮器２から高温高圧の状態で送出された液相冷媒は、膨張弁３により急速に膨張されて低温低圧の気液平衡状態で蒸発器４に送られ、蒸発器４は、その冷媒をブロワ（図示せず）が車両の室内に送風する空気と熱交換させる。このため、冷媒は、蒸発器４において蒸発されて低温低圧のガス状態で排出され、再び圧縮機１に吸い込まれて上述の冷凍サイクルを再循環する。

蒸発器は、車両の室内側に配設された空調ケースの内部に配設されて冷却装置の役割を果たす。即ち、ブロワ（図示せず）から送風される空気が、前記蒸発器４を通過しながら蒸発器４内を循環する液相冷媒の蒸発潜熱により冷却された状態で車両の室内に吐き出される。
また、車両の室内の暖房は、前記空調ケースの内部に配設されてエンジン冷却水が循環するヒータコア（図示せず）を用いて行うか、又は、前記空調ケースの内部に配設される電気加熱式ヒータ（図示せず）を用いて行う。
一方凝縮器２は、車両の前方側に配設されて空気との熱交換を行いながら放熱を行う。

近年は、冷凍サイクルのみを用いて冷暖房を行うヒートポンプシステムが開発されているが、図２に示すように、同ヒートポンプシステムは、一つの空調ケース１０の内部に冷風通路１１及び温風通路１２が仕切られるように形成され、冷風通路１１には、冷房のための蒸発器４が配設され、温風通路１２には、暖房のための凝縮器２が配設された構造を有する。

このとき、空調ケース１０の出口側には、車室内に空気を供給する空気吐出口１５と、車室外に空気を放出する空気放出口１６と、が形成される。
また、前記冷風通路１１及び温風通路１２それぞれの入口側には、各々が独立して作動するブロワ２０が配設される。

このため、冷房モード時には、冷風通路１１の蒸発器４を通過しながら冷却された空気が、空気吐出口１５を介して車室内に吐出されて冷房を行い、このとき、前記温風通路１２の凝縮器２を通過しながら加熱された温風は、空気放出口１６を介して車室外に排出される。
暖房モード時には、温風通路１２の凝縮器２を通過しながら加熱された温風が、前記空気吐出口１５を介して車室内に吐出されて暖房を行い、このとき、前記冷風通路１１の蒸発器４を通過しながら冷却された冷風は、空気放出口１６を介して車室外に排出される。

しかしながら、前記の従来技術によれば、冷風通路１１及び温風風路１２の入口側にそれぞれブロワ２０が配設されるが、このとき、前記各ブロワ２０には、内気及び外気を供給するための取り込みダクト（図示せず）が各ブロワ２０に配設されるため、換言すれば、２つのブロワ２０に２つの取り込みダクトが配設されるため、広い配設空間を占め、これは、システムの大型化及びコストアップの原因になるという問題がある。

本発明は上記の問題を解決するためになされたものであって、その目的は、空調ケース内の冷風通路に蒸発器を設け、温風通路には凝縮器を設けた空調システムにおいて、空調ケースの冷風通路の入口側に第１ブロワを配設し、前記温風通路の入口側に第２ブロワを配設し、前記第１ブロワ及び第２ブロワの間に一つの吸入ダクトを配設して、第１及び第２ブロワそれぞれに内気及び外気を供給し、２つのブロワを用いるシステムにおいて一つの吸入ダクトを用いることによって空間効率を向上させて、システムのコンパクト化及びコストが削減された車両用のヒートポンプシステムを提供することにある。

上述した目的を達成するために案出された本発明による車両用のヒートポンプシステムは、圧縮機と、凝縮器と、膨張手段と、蒸発器と、が冷媒循環ラインにより連結されてなる車両用のヒートポンプシステムにおいて、冷風通路及び温風通路が内部を仕切る仕切り壁により仕切られて形成され、前記冷風通路には前記蒸発器が配設され、前記温風通路には前記凝縮器が配設された空調ケースと、前記空調ケースの冷風通路の入口側に配設されて冷風通路に向かって空気を送風する第１ブロワと、前記空調ケースの温風通路の入口側に配設されて温風通路に向かって空気を送風する第２ブロワと、前記第１ブロワと前記第２ブロワとの間に連通するように配設されて前記第１及び第２ブロワにそれぞれ内気及び外気を供給する取り込みダクトと、を備えることを特徴とする。

本発明は、空調ケース内の冷風通路に蒸発器を配設し、温風通路には凝縮器を設けたシステムにおいて、前記空調ケースの冷風通路の入口側に第１ブロワを配設し、前記温風通路の入口側に第２ブロワを配設し、前記第１及び第２ブロワの間には一つの取り込みダクトを配設して、第１及び第２ブロワにそれぞれ内気及び外気を供給することにより、２つのブロワを用いるシステムにおいて一つの取り込みダクトを用いることによって、空間効率が向上し、その結果、システムのコンパクト化及びコストの削減が図れる。

また、冷風通路と温風通路との間にバイパス扉を配設して凝縮器を通過しながら加熱された空気の一部を冷風通路の蒸発器に向かってバイパスさせることにより、蒸発器に向かって流入する風量を増大させ、超低温の環境下でも蒸発器に流入する空気の温度が上がって蒸発器において円滑に吸熱され、これにより、システム内の冷媒の温度及び圧力が上がって車室内に吐出される空気の温度が高くなるり、その結果、暖房性能が向上する。

更に、第１ブロワの吐出口及び第２ブロワの吐出口を互い違いに配置することによって、第１ブロワ及び第２ブロワの配置構造により冷風通路の蒸発器及び温風通路の凝縮器を上下に配置することができ、システムが小型化し易くなると共に、２つのブロワを共用することによって、空間効率が向上し、システムのコンパクト化し、コストが削減された。

車両用のエアコンシステムの冷凍サイクルを示す構成図である。 従来の車両用のヒートポンプシステムを示す図である。 本発明による車両用のヒートポンプシステムを示す斜視図である。 図３における第１及び第２ブロワ側を示す部分斜視図である。 図３のＡ側から眺めた側面図である。 図３のＢ側から眺めた側面図である。 図４の正面図でありる。 図７における外気流入モードを示す断面図である。 図７における内気流入モードを示す断面図である。 本発明による車両用のヒートポンプシステムの冷房モードを示す図である。 本発明による車両用のヒートポンプシステムの暖房モードを示す図である。 本発明による車両用のヒートポンプシステムの外気温度が低い条件下での暖房モードを示す図である。 本発明による車両用のヒートポンプシステムの他の実施形態を示す斜視図である。 図１３の側面図である。 図１４のＣ−Ｃ線断面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明による車両用のヒートポンプシステムについて詳細に述べる。
本発明による車両用のヒートポンプシステムは、圧縮機１０１→凝縮器１０２→膨張手段及び蒸発器１０４を冷媒循環ラインＰを用いて接続して、蒸発器１０４を用いて冷房を行い、凝縮器１０２を用いて暖房を行うものである。

まず、圧縮機１０１は、動力供給源（エンジン又はモータなど）から動力を受け取って駆動されながら、蒸発器１０４から吐出された低温低圧の気相冷媒を吸い込み、圧縮して高温高圧のガス状態で吐出する。
凝縮器１０２は、圧縮機１０１から吐出されて凝縮器１０２の内部を流動する高温高圧の気相冷媒と凝縮器１０２を通過する空気とを相互に熱交換させ、この過程において冷媒は凝縮されて液体に変化し、空気は加熱されて温風に変化する。

このような凝縮器１０２は、冷媒循環ラインＰ（冷媒パイプ）を千鳥状に形成した後、放熱フィン（図示せず）を設けたような構造を有するか、又は、複数のチューブ（図示せず）を積み重ね、各チューブの間に放熱フィンを設けたような構造を有する。
このため、圧縮機１０１から排出された高温高圧の気相冷媒が前記千鳥状の冷媒循環ライン又は複数のチューブに沿って流動しながら空気と熱交換されて凝縮され、このとき、凝縮器１０２を通過する空気は加熱されて温風に変化する。

また、膨張手段（図示せず）は、凝縮器１０２から排出されて流動する液相冷媒を、断熱膨張作用を用いて急速膨張させて低温低圧の気液平衡状態で蒸発器１０４に送る。
膨張手段としては、膨張弁又はオリフィス構造が用いられる。
蒸発器１０４は、膨張手段から排出されて流動する低圧の液相冷媒を空調ケース１１０内の空気と熱交換させて蒸発させることにより、冷媒の蒸発潜熱による吸熱作用を用いて空気を冷却する。

次いで、蒸発器１０４において蒸発して排出された低温低圧の気相冷媒は、再び圧縮機に吸い込まれて、上述したサイクルを再循環する。
また、上記した冷媒循環過程において、車両の室内の冷房は、送風装置１３０から送風される空気が空調ケース１１０内に流入して蒸発器１０４を通過しながら蒸発器１０４の内部を循環する液相冷媒の蒸発潜熱により冷却されて冷たくなった状態で車両の室内に吐き出されることにより行われ、
車両の室内の暖房は、送風装置１３０から送風される空気が空調ケース１１０内に流入して凝縮器１０２を通過しながら凝縮器１０２の内部を循環する高温高圧の気相冷媒の放熱により加熱されて熱くなった状態で車両の室内に吐き出されることにより行われる。

更に、空調ケース１１０は、内部に冷風通路１１１及び温風通路１１２が形成されるが、即ち、空調ケース１１０の内部を仕切る仕切壁１１３により冷風通路１１１及び温風通路１１２が仕切られて形成される。
即ち、仕切り壁１１３は、空調ケース１１０の内部を上下に仕切るように形成される。

これにより、冷風通路１１１は、仕切り壁１１３を基準として上方に配置され、温風通路１１２は、仕切り壁１１３を基準として下方に配置される。
更にまた、冷風通路１１１には蒸発器１０４が配設され、温風通路１１２には凝縮器１０２が配設されるが、冷風通路１１１及び温風通路１１２の上下の配置構造により、蒸発器１０４及び凝縮器１０２も上下に配置される。

換言すると、第１ブロワ１３０ａ及び第２ブロワ１３０ｂのモータ１３３、１３７の回転軸が向く軸方向に対して直角方向に蒸発器１０４及び凝縮器１０２が配置される。
一方、冷風通路１１１に配設される蒸発器１０４及び温風通路１１２に配設される凝縮器１０２は、それぞれ水平に横たわるように配設されるが、このとき、蒸発器１０４及び凝縮器１０２は、仕切り壁１１３と平行に配設されてもよいが、同図に示すように、仕切り壁１１３に対して所定の角度だけ傾くように配設されることが好ましい。

また、仕切り壁１１３には、温風通路１１２内の凝縮器１０２を通過した温風の一部を冷風通路１１１に向かってバイパスさせるバイパス通路１１４が貫設される。
このとき、バイパス通路１１４の一方の側には、バイパス通路１１４を開閉するバイパス扉１１５が配設される。

バイパス扉１１５は、冷房モード時にバイパス通路１１４を閉じ、暖房モード時にはバイパス通路１１４を選択的に開閉する。
このため、バイパス扉１１５がバイパス通路１１４を閉じた状態で、冷房モード時には、冷風通路１１１を流動しながら蒸発器１０４により冷却された冷風が車室内に供給されて冷房を行い、暖房モード時には、温風通路１１２を流動しながら凝縮器１０２により加熱された温風が車室内に供給されて暖房を行う。

更に、暖房モード時に、バイパス扉１１５がバイパス通路１１４を開いた場合には、温風通路１１２を流動しながら凝縮器１０２により加熱された温風の一部がバイパス通路１１４を介して冷風通路１１１に向かってバイパスされて蒸発器１０４に供給されることにより、蒸発器１０４に向かって流入する風量を増大させ、超低温の環境下でも蒸発器１０４に流入する空気の温度が上がって蒸発器１０４が円滑に吸熱され、これにより、システム内の冷媒の温度及び圧力が上がって、車室内に吐き出される空気の温度が高くなる結果、暖房性能が向上する。

加えて、凝縮器１０２により加熱された温風の一部を蒸発器１０４に向かって供給することにより、蒸発器１０４の着氷も防がれる。
また、凝縮器１０２は、温風通路１１２内の空気の流動方向に、且つバイパス通路１１４よりも上流側に配設される。これにより、凝縮器１０２を通過しながら加熱された温風がバイパス通路１１４を介して蒸発器１０４に向かって供給される。

一方、蒸発器１０４は、冷風通路１１１内における空気の流動方向に、且つ、バイパス通路１１４よりも下流側に配設される。これにより、バイパス通路１１４を介してバイパスされる温風が蒸発器１０４を通過することになる。
更に、空調ケース１１０の入口側には、冷風通路１１１及び温風通路１１２に空気を送風する送風装置１３０が配設される。

送風装置１３０は、空調ケース１１０の冷風通路１１１の入口１１１ａ側に吐出口１３４が連絡されて冷風通路１１１に向かって空気を送風する第１ブロワ１３０ａと、空調ケース１１０の温風通路１１２の入口１１２ａ側に吐出口１３８が連絡されて温風通路１１２に向かって空気を送風する第２ブロワ１３０ｂと、を備える。

送風装置１３０は、空調ケース１１０の冷風通路１１１の入口１１１ａ側に吐出口１３４が連絡されて冷風通路１１１に向かって空気を送風する第１ブロワ１３０ａと、空調ケース１１０の温風通路１１２の入口１１２ａ側に吐出口１３８が連絡されて温風通路１１２に向かって空気を送風する第２ブロワ１３０ｂと、を備える。
第１ブロワ１３０ａ及び第２ブロワ１３０ｂは、車両の幅方向に互いに離隔されて向かい合うように配置される。

第１ブロワ１３０ａは、空調ケース１１０の冷風通路１１１の入口１１１ａ側につながるように吐出口１３４を有するスクロールケース１３１と、スクロールケース１３１の内部に回転自在に配設される送風ファン１３２と、スクロールケース１３１の一方の面に形成されて内外気が流入するインレットリング１３１ａと、スクロールケース１３１の他方の面に配設されて送風ファン１３２を回転させるモータ１３３と、を備える。

前記インレットリング１３１ａは、スクロールケース１３１において取り込みダクト１４０が取り付けられる側の一方の面に形成される。
第２ブロワ１３０ｂは、空調ケース１１０の温風通路１１２の入口１１２ａ側につながるように吐出口１３８を有するスクロールケース１３５と、スクロールケース１３５の内部に回転自在に配設される送風ファン１３６と、スクロールケース１３５の一方の面に形成されて内外気が流入するインレットリング１３５ａと、スクロールケース１３５の他方の面に配設されて送風ファン１３６を回転させるモータ１３７と、を備える。

インレットリング１３５ａは、スクロールケース１３５において取り込みダクト１４０が取り付けられる側の一方の面に形成される。
第１ブロワ１３０ａ及び第２ブロワ１３０ｂは、それぞれのモータ１３３、１３７の回転軸が同じ方向になるように配設される。
また、第１ブロワ１３０ａのインレットリング１３１ａ、及び第２ブロワ１３０ｂのインレットリング１３５ａは、向かい合うように形成される。

一方、第１及び第２ブロワ１３０ａ、１３０ｂのスクロールケース１３１、１３５は、それぞれ内部に配設された送風ファン１３２、１３６を中心としてスクロール状に形成される。このため、スクロールケース１３１、１３５の内部における送風ファン１３２、１３６の周りの空気通路は、スクロールの開始点から終止点に進むにつれてその断面積が次第に大きくなる。

更に、第２ブロワ１３０ｂのモータ１３７の容量は、第１ブロワ１３０ａのモータ１３３の容量よりも大きい。
即ち、冷風通路１１１内の蒸発器１０４に比べて温風通路１１２内の凝縮器１０２の放熱容量の方が大きいため、温風通路１１２に向かって空気を供給する第２ブロワ１３０ｂのモータ１３７の容量を、第１ブロワ１３０ａのモータ１３３の容量よりも大きくすることが好ましい。

更にまた、第１及び第２ブロワ１３０ａ、１３０ｂの吐出口１３４、１３８は、スクロールケース１３１、１３５のスクロール状の終止点から延設されて冷風通路１１１及び温風通路１１２と連絡される。
加えて、第１ブロワ１３０ａ及び第２ブロワ１３０ｂは、第１ブロワ１３０ａの吐出口１３４及び第２ブロワ１３０ｂの吐出口１３８が互い違いに配置される。
このとき、第１ブロワ１３０ａの吐出口１３４及び第２ブロワ１３０ｂの吐出口１３８は、上下に互い違いに配置される。

即ち、第１ブロワ１３０ａ及び第２ブロワ１３０ｂが車幅方向に並ぶように配置された状態で、第１ブロワ１３０ａの吐出口１３４及び第２ブロワ１３０ｂの吐出口１３８が上下に互い違いに配置され、第１及び第２ブロワ１３０ａ、１３０ｂのこのような配置構造により、冷風通路１１１の蒸発器１０４及び温風通路１１２の凝縮器１０２を上下に配置することができて、システムを小型化し易くなり、その結果、システムのコンパクト化及びコストの削減が図れる。

換言すると、上下に配置された冷風通路１１１及び温風通路１０２にそれぞれ空気を送風するように第１ブロワ１３０ａの吐出口１３４及び第２ブロワ１３０ｂの吐出口１３８を上下に互い違いに配置して、第１ブロワ１３０ａの吐出口１３４は冷風通路１１１に連絡させ、第２ブロワ１３０ｂの吐出口１３８は温風通路１１２に連絡させる。
また、第１ブロワ１３０ａの吐出口１３４及び第２ブロワ１３０ｂの吐出口１３８が上下に互い違いに配置された場合、第１ブロワ１３０ａ及び第２ブロワ１３０ｂはそれぞれのスクロールケース１３１、１３５のスクロールの方向が反対になるように配設される。

即ち、図４を参照すると、第１ブロワ１３０ａのスクロールケース１３１は、スクロールの方向が時計回り方向に形成されてスクロールケース１３１内においても時計回り方向に空気が流動した後に冷風通路１１１に送風される。
更に、第２ブロワ１３０ｂのスクロールケース１３５は、スクロールの方向が反時計回り方向に形成されてスクロールケース１３５内においても反時計回り方向に空気が流動した後に温風通路１１２に送風される。

このように、第１及び第２ブロワ１３０ａ、１３０ｂの各スクロールケース１３１、１３５のスクロールの方向が反対になるように形成されることにより、第１ブロワ１３０ａの吐出口１３４及び第２ブロワ１３０ｂの吐出口１３８が上下に互い違いに配置され、このような配置構造により、第１及び第２ブロワ１３０ａ、１３０ｂを共用することができ、即ち、第１及び第２ブロワ１３０ａ、１３０ｂに配設された２つのモータ１３３、１３７を共用することができて、パッケージの構成の最小化及び空間効率の極大化が図れる。

更にまた、第１ブロワ１３０ａと第２ブロワ１３０ｂとの間には、第１及び第２ブロワ１３０ａ、１３０ｂにそれぞれ内外気を供給するように第１及び第２ブロワ１３０ａ、１３０ｂと連通される取り込みダクト１４０が配設される。
即ち、取り込みダクト１４０は、第１ブロワ１３０ａと第２ブロワ１３０ｂとの間に一つのみが配設され、第１及び第２ブロワ１３０ａ、１３０ｂが一つの取り込みダクト１４０を共用する。

このように、取り込みダクト１４０を第１ブロワ１３０ａと第２ブロワ１３０ｂとの間に配設することにより、それぞれ独立に作動する２つのブロワ１３０ａ、１３０ｂを用いるシステムにおいて一つの取り込みダクト１４０を共用することから、空間効率が向上し、その結果、システムのコンパクト化及びコストの削減が図れる。

取り込みダクト１４０は、外気を流入させる外気流入口１４１と、内気を流入させる内気流入口１４２と、内気流入口１４２と外気流入口１４１との間にそれぞれ配設され、第１ブロワ１３０ａに対して内外気流入口１４１、１４２を選択的に開く第１内外気切換え扉１４７及び第２ブロワ１３０ｂに対して内外気流入口１４１、１４２を選択的に開く第２内外気切換え扉１４８を備える。

同図に示すように、外気流入口１４１は取り込みダクト１４０の上部に形成され、内気流入口１４２は取り込みダクト１４０の下部に形成されることが好ましいが、その位置は変更可能である。
第１内外気切換え扉１４７はドーム状に第１ブロワ１３０ａの一方の側に配置され、第２内外気切換え扉１４８もドーム状に第２ブロワ１３０ｂの一方の側に配置される。

このとき、第１内外気切換え扉１４７の回転軸は、第１ブロワ１３０ａモータ１３３の回転軸と直角の方向に配置され、第２内外気切換え扉１４８の回転軸は、第２ブロワ１３０ｂモータ１３７の回転軸と直角の方向に配置される。
第１内外気切換え扉１４７及び第２内外気切換え扉１４８としては、ドーム状扉に加えて、フラット扉（センターピボットフラット扉若しくはエンドピボットフラット扉）、引き違い扉など種々の扉が挙げられる。

一方、取り込みダクト１４０の外側面には、第１内外気切換え扉１４７及び第２内外気切換え扉１４８を駆動するためのアクチュエータが配設される。
また、取り込みダクト１４０の内部には、外気流入口１４１と第１ブロワ１３０ａとを連通させる第１外気流入通路１４３及び内気流入口１４２と第１ブロワ１３０ａとを連通させる第１内気流入通路１４４と、外気流入口１４１と第２ブロワ１３０ｂとを連通させる第２外気流入通路１４５及び内気流入口１４２と第２ブロワ１３０ｂとを連通させる第２内気流入通路１４６が形成される。

このとき、第１内外気切換え扉１４７は、第１外気流入通路１４３及び第１内気流入通路１４４を開閉するように配設され、第２内外気切換え扉１４８は、第２外気流入通路１４５及び第２内気流入通路１４６を開閉するように配設される。

このように、一つの取り込みダクト１４０を第１及び第２ブロワ１３０ａ、１３０ｂの間に配設し、取り込みダクト１４０の内部には２つの内外気切換え扉１４７、１４８を配設して、取り込みダクト１４０の内外気流入口１４１、１４２に流入する内外気を第１及び第２ブロワ１３０ａ、１３０ｂに選択的に供給することができる。

即ち、図８に示すように、第１及び第２内外気切換え扉１４７、１４８を制御して第１及び第２ブロワ１３０ａ、１３０ｂに向かって同時に外気を供給してもよく、図９に示すように、第１及び第２ブロワ１３０ａ、１３０ｂに向かって同時に内気を供給してもよい。

もちろん、図示はしないが、 第１及び第２内外気切換え扉１４７、１４８を制御して第１ブロワ１３０ａに向かって内気を供給し、第２ブロワ１３０ｂに向かって外気を供給してもよく、その反対にしてもよい。
一方、取り込みダクト１４０の外気流入口１４１は車両の外部と連通され、取り込みダクト１４０の内気流入口１４２は車両の室内と連通される。

このとき、空調ケース１１０には、取り込みダクト１４０の内気流入口１４２と車両室内とを連絡させる内気流入ダクト１４２ａが配設される。
また、外気流入口１４１及び内気流入口１４２には、それぞれエアフィルタ１４１ａ、１４２ａが配設されて、外気流入口１４１及び内気流入口１４２に流入する空気中に含まれている不純物を取り除く。

更に、空調ケース１１０の冷風通路１１１の出口側には、蒸発器１０４を通過した冷風を車室内に吐き出す冷風吐出口１１１ｂ及び車室外に放出する冷風放出口１１９ａと、冷風吐出口１１１ｂ及び冷風放出口１１９ａを開閉する冷風モード扉１２０と、が配設される。

更にまた、空調ケース１１０の温風通路１１２の出口側には、凝縮器１０２を通過した温風を車室内に吐き出す温風吐出口１１２ｂ及び車室外に放出する温風放出口１１９ｂと、温風吐出口１１２ｂ及び温風放出口１１９ｂを開閉する温風モード扉１２１と、が配設される。
冷風モード扉１２０及び温風モード扉１２１は、ドーム状に形成される。一方、図１５に示す実施形態においては、冷風モード扉１２０及び温風モード扉１２１が引き違い扉である。

このため、冷房モード時には、図１０に示すように、冷風吐出口１１１ｂ及び温風放出口１１９ｂが開かれて、冷風通路１１１を流動する空気は、蒸発器１０４を通過しながら冷却された後に冷風吐出口１１１ｂを介して車室内に吐き出されて冷房を行い、このとき、温風通路１１２を流動する空気は、凝縮器１０２を通過しながら加熱された後に温風放出口１１９ｂを介して車室外に排出される。

暖房モード時には、図１１に示すように、温風吐出口１１２ｂ及び冷風放出口１１９ａが開かれて、温風通路１１２を流動する空気は、凝縮器１０２を通過しながら加熱された後に温風吐出口１１２ｂを介して車室内に吐き出されて暖房を行い、このとき、冷風通路１１１を流動する空気は、蒸発器１０４を通過しながら冷却された後に冷風放出口１１９ａを介して車室外に排出される。

図１３は、本発明による車両用のヒートポンプシステムの他の実施形態を示す斜視図であり、図１４は、図１３の側面図であり、図１５は、図１４のＣ−Ｃ線断面図であり、上述したヒートポンプシステムとは異なる部分についてのみ説明する。
車両用のヒートポンプシステムの他の実施形態において、冷風通路１１１及び温風通路１１２は、空調ケース１１０の内部に、且つ、車両の幅方向（左右方向）に配置される。即ち、第１及び第２ブロワ１３０ａ、１３０ｂの送風ファン１３２、１３６の軸方向に冷風通路１１１及び温風通路１１２が配置される。

また、凝縮器１０２は２つが配設されるが、即ち、温風通路１１２内における空気の流動方向に、且つ、バイパス通路１１４よりも下流側に配設される第１凝縮器１０２ａと、バイパス通路１１４よりも上流側に配設される第２凝縮器１０２ｂと、を備える。
このため、圧縮機１０１から排出された気相冷媒が第１凝縮器１０２ａにおいて凝縮された後、第２凝縮器１０２ｂにおいて再び凝縮される。

このとき、圧縮機１０１の出口側の冷媒循環ラインＰに第１凝縮器１０２ａ及び第２凝縮器１０２ｂがこの順に連結され、このとき、第１凝縮器１０２ａの放熱容量が第２凝縮器１０２ｂの放熱容量よりも大きい。
また、第１凝縮器１０２ａ及び第２凝縮器１０２ｂは、バイパス通路１１４を間に挟んで所定の角度だけ拡開されるように配設されて、第２凝縮器１０２ｂを通過しながら加熱された温風の一部がバイパス通路１１４に流動し、残りの温風は第１凝縮器１０２ａに流動する。

更に、空調ケース１１０の冷風吐出口１１１ｂ及び温風吐出口１１２ｂ側には、冷風吐出口１１１ｂを通過した冷風及び温風吐出口１１２ｂを通過した温風が合流される合流空間部１１６が形成される。
合流空間部１１６は、冷風吐出口１１１ｂと温風吐出口１１２ｂとを連通するように形成されて、冷風吐出口１１１ｂを通過した冷風及び温風吐出口１１２ｂを通過した温風が合流されるため、車室内に吐き出される空気の温度が適切に調節される。

合流空間部１１６の一方の側には、合流空間部１１６内の空気を車室内に吐き出す複数の空気吐出口が形成され、合流空間部１１６の内側には、複数空気吐出口の開度を調節する吐出モード扉１１８が配設される。
吐出モード扉１１８は、引き違い扉であり、円弧状の扉プレート１１８ａと、扉プレート１１８ａと歯合されて扉プレート１１８ａをスライドさせるギアシャフト（図示せず）と、を備える。

扉プレート１１８ａには、特定の空気吐出口を開く開放部１１８ｂが形成される。
複数の空気吐出口は、車両の前面ガラス窓に向かって風を吐き出すデフロストベント１１７ａと、搭乗者の顔に向かって風を吐き出すフェースベント１１７ｂと、搭乗者の足に向かって風を吐き出すフロアベント１１７ｃと、を備える。

以下、本発明による車両用のヒートポンプシステムの冷媒の流動過程について説明する。
まず、圧縮機１０１において圧縮されて排出される高温高圧の気相冷媒は、凝縮器１０２に流入する。

凝縮器１０２に流入した気相冷媒は、凝縮器１０２を通過する空気と熱交換され、この過程において冷媒が冷却されて液相に変化する。
凝縮器１０２から排出された液相冷媒は、前記膨張手段に流入して断熱膨張される。

前記膨張手段において断熱膨張された冷媒は、低温低圧の霧状になって蒸発器１０４に流入し、蒸発器１０４に流入した冷媒は、蒸発器１０４を通過する空気と熱交換して蒸発する。
次いで、蒸発器１０４から排出された低温低圧の冷媒は、圧縮機１０１に流入した後に、上述した冷凍サイクルを再循環する。

以下、図１０乃至図１２に基づき、冷房モードと、暖房モード及び外気の温度が低い条件下での暖房モード時の空気の流動過程について説明する。
イ．冷房モード
図１０に示すように、冷房モード時には、冷風モード扉１２０が冷風吐出口１１１ｂを開くように作動し、温風モード扉１２１は、温風放出口１１９ｂを開くように作動する。

また、内気流入モード又は外気流入モードに応じて、第１及び第２内外気切換え扉１４７、１４８が作動して第１及び第２ブロワ１３０ａ、１３０ｂに向かって内気や外気を選択的に供給する。
このため、第１及び第２ブロワ１３０ａ、１３０ｂが作動すると、取り込みダクト１４０に流入する内気又は外気が第１又は第２ブロワ１３０ａ、１３０ｂに吸い込まれた後、冷風通路１１１又は温風通路１１２にそれぞれ供給される。

冷風通路１１１に供給される空気は、蒸発器１０４を通過しながら冷却された後、冷風吐出口１１１ｂを介して車室内に吐き出されて冷房を行う。
このとき、温風通路１１２に供給された空気は、凝縮器１０２を通過しながら加熱された後に温風放出口１１９ｂを介して車室外に排出される。
一方、図１３乃至図１５に示すように、合流空間部１１６及び複数の空気吐出口が配設された場合には、吐出モード扉１１８を用いて種々の空気吐出モードを実現して車室内の特定の位置に空気を供給する。

ロ．暖房モード
図１１に示すように、暖房モード時には、温風モード扉１２１が温風吐出口１１２ｂを開くように作動し、冷風モード扉１２０は冷風放出口１１９ａを開くように作動する。
また、内気流入モード又は外気流入モードに応じて第１及び第２内外気切換え扉１４７、１４８が作動して第１及び第２ブロワ１３０ａ、１３０ｂに向かって内気や外気を選択的に供給する。

このため、第１及び第２ブロワ１３０ａ、１３０ｂが作動すると、取り込みダクト１４０に流入する内気又は外気が前記第１及び第２のブロワ１３０ａ、１３０ｂに吸い込まれた後、冷風通路１１１及び温風通路１１２にそれぞれ供給される。
温風通路１１２に供給される空気は、凝縮器１０２を通過しながら加熱された後、温風吐出口１１２ｂを介して車室内に吐き出されて暖房を行う。

このとき、冷風通路１１１に供給された空気は、蒸発器１０４を通過しながら冷却された後、冷風放出口１１９ａを介して車室外に排出される。
一方、図１３乃至図１５に示すように、合流空間部１１６及び複数の空気吐出口が配設された場合には、吐出モード扉１１８を用いて種々の空気吐出モードを実現して車室内の特定の位置に空気を供給する。

ハ．外気の温度が低い条件下での暖房モード
図１２に示すように、極低温環境のように外気の温度が低い条件下での暖房モード時には、温風モード扉１２１が温風吐出口１１２ｂを開くように作動し、冷風モード扉１２０は冷風放出口１１９ａを開くように作動する。
また、バイパス扉１１５がバイパス通路１１４を開くように作動する。
更に、内気流入モード又は外気流入モードに応じて第１及び第２内外気切換え扉１４７、１４８が作動して第１及び第２ブロワ１３０ａ、１３０ｂに向かって内気や外気を選択的に供給する。

このため、第１及び第２ブロワ１３０ａ、１３０ｂが作動すると、取り込みダクト１４０に流入する内気又は外気が第１及び第２ブロワ１３０ａ、１３０ｂに吸い込まれた後、冷風通路１１１及び温風通路１１２にそれぞれ供給される。
温風通路１１２に供給される空気は、凝縮器１０２を通過しながら加熱された後、温風吐出口１１２ｂを介して車室内に吐き出されて暖房を行う。

このとき、冷風通路１１１に供給される空気は、蒸発器１０４を通過しながら蒸発器１０４の吸熱により冷却された後、冷風放出口１１９ａを介して車室外に排出される。
また、温風通路１１２の凝縮器１０２を通過しながら加熱された温風の一部は、バイパス通路１１４を介して冷風通路１１１に向かってバイパスされて蒸発器１０４に向かって供給されることにより、蒸発器１０４に向かって流入する風量を増大させ、超低温の環境下でも蒸発器１０４に流入する空気の温度が上がり、これにより、システム内の冷媒の温度及び圧力が上がって車室内に吐き出される空気の温度が高くなる結果、暖房性能が向上する。

Claims (16)

1. 圧縮機と、凝縮器（１０２）と、膨張手段と、蒸発器（１０４）と、が冷媒循環ラインにより連結されてなる車両用のヒートポンプシステムにおいて、
   冷風通路（１１１）及び温風通路（１１２）が内部を仕切る仕切り壁（１１３）により仕切られて形成され、前記冷風通路（１１１）には前記蒸発器（１０４）が配設され、前記温風通路（１１２）には前記凝縮器（１０２）が配設された空調ケース（１１０）と、
   前記空調ケース（１１０）の冷風通路（１１１）の入口（１１１ａ）側に配設されて前記冷風通路（１１１）に向かって空気を送風する第１ブロワ（１３０ａ）と、
   前記空調ケース（１１０）の温風通路（１１２）の入口（１１２ａ）側に配設されて前記温風通路（１１２）に向かって空気を送風する第２ブロワ（１３０ｂ）と、
   前記第１ブロワ（１３０ａ）と前記第２ブロワ（１３０ｂ）との間に連通するように配設されて、前記第１及び第２ブロワ（１３０ａ、１３０ｂ）にそれぞれに内気及び外気を供給する取り込みダクト（１４０）と、を備え、
   前記第１ブロワ（１３０ａ）及び前記第２ブロワ（１３０ｂ）は、相互に離隔し対向するように車幅方向に配置され、
   前記取り込みダクト（１４０）は、前記第１ブロワ（１３０ａ）と前記第２ブロワ（１３０ｂ）との間に一つが配設されて、前記第１ブロワ（１３０ａ）と前記第２ブロワ（１３０ｂ）とが一つの前記取り込みダクト（１４０）を共用するようにしたことを特徴とする車両用のヒートポンプシステム。
2. 圧縮機と、凝縮器（１０２）と、膨張手段と、蒸発器（１０４）と、が冷媒循環ラインにより連結されてなる車両用のヒートポンプシステムにおいて、
   冷風通路（１１１）及び温風通路（１１２）が内部を仕切る仕切り壁（１１３）により仕切られて形成され、前記冷風通路（１１１）には前記蒸発器（１０４）が配設され、前記温風通路（１１２）には前記凝縮器（１０２）が配設された空調ケース（１１０）と、
   前記空調ケース（１１０）の冷風通路（１１１）の入口（１１１ａ）側に配設されて前記冷風通路（１１１）に向かって空気を送風する第１ブロワ（１３０ａ）と、
   前記空調ケース（１１０）の温風通路（１１２）の入口（１１２ａ）側に配設されて前記温風通路（１１２）に向かって空気を送風する第２ブロワ（１３０ｂ）と、
   前記第１ブロワ（１３０ａ）と前記第２ブロワ（１３０ｂ）との間に連通するように配設されて、前記第１及び第２ブロワ（１３０ａ、１３０ｂ）にそれぞれに内気及び外気を供給する取り込みダクト（１４０）と、を備え、
   前記仕切り壁（１１３）には、前記温風通路（１１２）内の凝縮器（１０２）を通過した温風の一部を前記冷風通路（１１１）側にバイパスさせるバイパス通路（１１４）が貫設され、
   前記バイパス通路（１１４）の一方の側には、前記バイパス通路（１１４）を開閉するバイパス扉（１１５）が配設されることを特徴とする車両用のヒートポンプシステム。
3. 圧縮機と、凝縮器（１０２）と、膨張手段と、蒸発器（１０４）と、が冷媒循環ラインにより連結されてなる車両用のヒートポンプシステムにおいて、
   冷風通路（１１１）及び温風通路（１１２）が内部を仕切る仕切り壁（１１３）により仕切られて形成され、前記冷風通路（１１１）には前記蒸発器（１０４）が配設され、前記温風通路（１１２）には前記凝縮器（１０２）が配設された空調ケース（１１０）と、
   前記空調ケース（１１０）の冷風通路（１１１）の入口（１１１ａ）側に配設されて前記冷風通路（１１１）に向かって空気を送風する第１ブロワ（１３０ａ）と、
   前記空調ケース（１１０）の温風通路（１１２）の入口（１１２ａ）側に配設されて前記温風通路（１１２）に向かって空気を送風する第２ブロワ（１３０ｂ）と、
   前記第１ブロワ（１３０ａ）と前記第２ブロワ（１３０ｂ）との間に連通するように配設されて、前記第１及び第２ブロワ（１３０ａ、１３０ｂ）にそれぞれに内気及び外気を供給する取り込みダクト（１４０）と、を備え、
   前記空調ケース（１１０）の冷風通路（１１１）の出口側には、前記蒸発器（１０４）を通過した冷風を車室内に吐き出す冷風吐出口（１１１ｂ）及び車室外に放出する冷風放出口（１１９ａ）と、前記冷風吐出口（１１１ｂ）及び前記冷風放出口（１１９ａ）を開閉する冷風モード扉（１２０）と、が配設され、
   前記空調ケース（１１０）の温風通路（１１２）の出口側には、前記凝縮器（１０２）を通過した温風を車室内に吐き出す温風吐出口（１１２ｂ）及び車室外に放出する温風放出口（１１９ｂ）と、前記温風吐出口（１１２ｂ）及び前記温風放出口（１１９ｂ）を開閉する温風モード扉（１２１）と、が配設されることを特徴とする車両用のヒートポンプシステム。
4. 圧縮機と、凝縮器（１０２）と、膨張手段と、蒸発器（１０４）と、が冷媒循環ラインにより連結されてなる車両用のヒートポンプシステムにおいて、
   冷風通路（１１１）及び温風通路（１１２）が内部を仕切る仕切り壁（１１３）により仕切られて形成され、前記冷風通路（１１１）には前記蒸発器（１０４）が配設され、前記温風通路（１１２）には前記凝縮器（１０２）が配設された空調ケース（１１０）と、
   前記空調ケース（１１０）の冷風通路（１１１）の入口（１１１ａ）側に配設されて前記冷風通路（１１１）に向かって空気を送風する第１ブロワ（１３０ａ）と、
   前記空調ケース（１１０）の温風通路（１１２）の入口（１１２ａ）側に配設されて前記温風通路（１１２）に向かって空気を送風する第２ブロワ（１３０ｂ）と、
   前記第１ブロワ（１３０ａ）と前記第２ブロワ（１３０ｂ）との間に連通するように配設されて、前記第１及び第２ブロワ（１３０ａ、１３０ｂ）にそれぞれに内気及び外気を供給する取り込みダクト（１４０）と、を備え、
   前記第１ブロワ（１３０ａ）及び前記第２ブロワ（１３０ｂ）は、前記空調ケース（１１０）の冷風通路（１１１）の入口（１１１ａ）側に連絡される第１ブロワ（１３０ａ）の吐出口（１３４）と、前記空調ケース（１１０）の温風通路（１１２）の入口（１１２ａ）側に連絡される前記第２ブロワ（１３０ｂ）の吐出口（１３８）と、が互い違いに配置されることを特徴とする車両用のヒートポンプシステム。
5. 前記取り込みダクト（１４０）は、
   外気を流入させる外気流入口（１４１）と、
   内気を流入させる内気流入口（１４２）と、
   前記内気流入口（１４２）と前記外気流入口（１４１）との間にそれぞれ配設され、前記第１ブロワ（１３０ａ）に対して前記内気流入口（１４２）及び前記外気流入口（１４１）を選択的に開く第１内外気切換え扉（１４７）と、
   前記第２ブロワ（１３０ｂ）に対して前記内気流入口（１４２）及び前記外気流入口（１４１）を選択的に開く第２内外気切換え扉（１４８）と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の車両用のヒートポンプシステム。
6. 前記取り込みダクト（１４０）の内部には、前記外気流入口（１４１）と前記第１ブロワ（１３０ａ）とを連通させる第１外気流入通路（１４３）及び前記内気流入口（１４２）と前記第１ブロワ（１３０ａ）とを連通させる第１内気流入通路（１４４）、前記外気流入口（１４１）と前記第２ブロワ（１３０ｂ）とを連通させる第２外気流入通路（１４５）、及び前記内気流入口（１４２）と前記第２ブロワ（１３０ｂ）とを連通させる第２内気流入通路（１４６）が形成され、
   前記第１内外気切換え扉（１４７）は、前記第１外気流入通路（１４３）及び前記第１内気流入通路（１４４）を開閉するように配設され、
   前記第２内外気切換え扉（１４８）は、前記第２外気流入通路（１４５）及び前記第２内気流入通路（１４６）を開閉するように配設されることを特徴とする請求項５に記載の車両用のヒートポンプシステム。
7. 前記空調ケース（１１０）には、前記取り込みダクト（１４０）の内気流入口（１４２）及び車両の室内を連絡させる内気流入ダクト（１４２ａ）が配設されることを特徴とする請求項５に記載の車両用のヒートポンプシステム。
8. 前記第１ブロワ（１３０ａ）は、前記空調ケース（１１０）の冷風通路（１１１）の入口（１１１ａ）側につながるスクロールケース（１３１）と、前記スクロールケース（１３１）の内部に回転自在に配設される送風ファン（１３２）と、前記スクロールケース（１３１）の一方の面に形成されて取り込みダクト（１４０）から内外気が流入するインレットリング（１３１ａ）と、前記スクロールケース（１３１）の他方の面に配設されて前記送風ファン（１３２）を回転させるモータ（１３３）と、を備え、
   前記第２ブロワ（１３０ｂ）は、前記空調ケース（１１０）の温風通路（１１２）の入口（１１２ａ）側につながるスクロールケース（１３５）と、前記スクロールケース（１３５）の内部に回転自在に配設される送風ファン（１３６）と、前記スクロールケース（１３５）の一方の面に形成されて取り込みダクト（１４０）から内外気が流入するインレットリング（１３５ａ）と、前記スクロールケース（１３５）の他方の面に配設されて前記送風ファン（１３６）を回転させるモータ（１３７）と、を備えることを特徴とする請求項５に記載の車両用のヒートポンプシステム。
9. 前記第２ブロワ（１３０ｂ）のモータ（１３７）の容量は、前記第１ブロワ（１３０ａ）のモータ（１３３）容量よりも大きいことを特徴とする請求項８に記載の車両用のヒートポンプシステム。
10. 前記第１内外気切換え扉（１４７）の回転軸は、前記第１ブロワ（１３０ａ）のモータ（１３３）の回転軸と直角の方向に配置され、前記第２内外気切換え扉（１４８）の回転軸は、前記第２ブロワ（１３０ｂ）のモータ（１３７）の回転軸と直角の方向に配置されることを特徴とする請求項８に記載の車両用のヒートポンプシステム。
11. 前記第１ブロワ（１３０ａ）及び前記第２ブロワ（１３０ｂ）は、それぞれのスクロールケース（１３１、１３５）のスクロール方向が反対になるように配設されることを特徴とする請求項８に記載の車両用のヒートポンプシステム。
12. 前記凝縮器（１０２）は、前記温風通路（１１２）内における空気の流動方向に、且つ、前記バイパス通路（１１４）よりも下流側に配設される第１凝縮器（１０２ａ）と、前記バイパス通路（１１４）よりも上流側に配設される第２凝縮器（１０２ｂ）と、を備えることを特徴とする請求項２に記載の車両用のヒートポンプシステム。
13. 前記空調ケース（１１０）の冷風吐出口（１１１ｂ）及び温風吐出口（１１２ｂ）側には、前記冷風吐出口（１１１ｂ）を通過した冷風及び前記温風吐出口（１１２ｂ）を通過した温風が合流される合流空間部（１１６）が形成され、
    前記合流空間部（１１６）の一方の側には、前記合流空間部（１１６）内の空気を車室内に吐き出す複数の空気吐出口及び複数の前記空気吐出口の開度を調節する吐出モード扉（１１８）が配設されることを特徴とする請求項３に記載の車両用のヒートポンプシステム。
14. 前記第１ブロワ（１３０ａ）及び前記第２ブロワ（１３０ｂ）は、車両の幅方向に配置され、
    前記仕切り壁（１１３）は、前記空調ケース（１１０）の内部を上下に仕切り、
    前記冷風通路（１１１）は、前記仕切り壁（１１３）を基準として上方に配置され、前記温風通路（１１２）は、前記仕切り壁（１１３）を基準として下方に配置されることを特徴とする請求項４に記載の車両用のヒートポンプシステム。
15. 前記第１ブロワ（１３０ａ）の吐出口（１３４）及び前記第２ブロワ（１３０ｂ）の吐出口（１３８）は、上下に互い違いに配置されることを特徴とする請求項１４に記載の車両用のヒートポンプシステム。
16. 前記外気流入口（１４１）及び前記内気流入口（１４２）には、それぞれエアフィルタ（１４１ａ、１４２ａ）が配設されることを特徴とする請求項５に記載の車両用のヒートポンプシステム。
    

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