JP6361029B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用空調装置に関する。

特許文献１には、既存の温水式ヒータを基本としつつ、ヒートポンプを利用して、温水式ヒータの冷却水を加熱する構成を付加することで、既存のものより暖房性能を向上することのできる車両用の空調装置が開示されている。

特開平１０−７６８３７号公報

車両には車載電池など、温度調節を要する部品が搭載される。車両における温度調節を要する部品と熱交換可能に冷却液を流す部品温調通路を、特許文献１に記載のヒートポンプのエバポレータを経由させ、温度調節を要する部品を冷却することも考えられる。

しかし、特許文献１の車両用の空調装置は、エバポレータに単純に部品温調通路を経由させると、温度調節を要する部品を十分に冷却できないという問題があった。エバポレータには高温のエンジン冷却水も経由するからである。

本発明の目的は、ヒートポンプを利用して温水式ヒータの冷却水を加熱する構成を維持するともに、温度調節を要する部品を十分に冷却することができる車両用の空調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空調装置は、車両における温度調節を要する部品と熱交換可能に冷却液を流す部品温調通路と、エンジンを冷却するエンジン冷却液を流すエンジン冷却液通路と、前記エンジン冷却液通路を流れる前記エンジン冷却液が流されて車室内へ送られる空気を加熱可能なヒーターコアと、前記ヒートポンプの低温低圧の冷媒と、前記部品温調通路へ送られる冷却液、および、前記エンジン冷却液通路を流れる前記エンジン冷却液とを互いに熱交換させる第１水冷媒熱交換器と、前記ヒートポンプの高温高圧の冷媒と前記エンジン冷却液通路を流れる前記エンジン冷却液とを互いに熱交換させる第２水冷媒熱交換器と、前記エンジン冷却液通路を流れる前記エンジン冷却液を、前記第１水冷媒熱交換器に流す状態と、前記第１水冷媒熱交換器をバイパスする状態とを切り替え可能な第１切換手段とを具備する構成を採る。

本発明によれば、ヒートポンプ式冷房装置の構成を基本としつつ、第１切換手段によりエンジン冷却液をバイパス可能とすることで、温度調節を要する部品を十分に冷却することができる。

本発明の実施の形態の車両用空調装置を示す構成図 冷房モードの動作を説明する図 本発明の実施の形態の車両用空調装置の変形例を示す構成図

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。

図１は、本発明の実施の形態の車両用空調装置を示す構成図である。

本発明の実施形態の車両用空調装置１は、発熱部品としてのエンジン（内燃機関）を有する車両に搭載されて、車室内の空気調整を行う装置である。

実施形態の車両用空調装置１は、構成ユニット１０、コンプレッサ（圧縮機）３８、エンジン冷却部４０、ヒーターコア４４、エバポレータ４８、膨張弁３７、室外コンデンサ３９、逆止弁１５、三方弁１８（第１切換手段に相当）、車載電池２０、ポンプ２１、および、これらの間を結ぶ冷却液の配管および冷媒配管等を具備する。ヒーターコア４４と、エバポレータ４８とは、ＨＶＡＣ（Heating, Ventilation, and Air Conditioning）７０の吸気通路内に配置される。ＨＶＡＣ７０には、吸気を流すファンＦ１が設けられている。

コンプレッサ３８は、エンジンの動力または電気により駆動して、吸入した冷媒を高温高圧に圧縮して吐出する。圧縮された冷媒は、構成ユニット１０へ送られる。低圧の冷媒は、構成ユニット１０の第１水冷媒熱交換器１１、又は、エバポレータ４８から、合流管を介してコンプレッサ３８へ吸入される。

エンジン冷却部４０は、エンジンの周囲に冷却液を流すウォータジャケットと、ウォータジャケットに冷却液を流すポンプとを具備し、ウォータジャケットに流れる冷却液へエンジンから熱を放出させる。ポンプは、例えば、エンジンの動力により回転する。エンジン冷却部４０には、エンジンの排熱の量が多くなった場合に、熱を外気に放出するラジエータが備わっていてもよい。エンジン冷却部４０の冷却液の通路（エンジン冷却液通路１９）は、構成ユニット１０を通ってヒーターコア４４と連通されている。

エンジン冷却液は、例えばＬＬＣ（Long Life Coolant）などの不凍液であり、熱を輸送するための液体である。

エンジン冷却液を移送する構成は、エンジン冷却部４０のポンプのみとすることもできる。これにより、装置のコストの低減および装置の設置スペースの縮小を図ることができる。エンジン冷却液の移送能力を高めるために、冷却液配管の他の箇所にポンプを追加してもよい。

ヒーターコア４４は、エンジン冷却液と空気との間で熱交換を行う機器であり、車室内へ空気を供給するＨＶＡＣ７０の吸気通路内に配置される。ヒーターコア４４には、加熱されたエンジン冷却液が供給され、暖房運転時に車室内へ送られる吸気（車室内への送風）に熱を放出する。ヒーターコア４４は、ドア４４ａの開度により通過する空気の量を調整可能になっている。ドア４４ａは、電気的な制御で開閉可能である。ドア４４ａは、ミックスドアとも呼ばれる。

エバポレータ４８は、低温低圧の冷媒と、空気との間で熱交換を行う機器であり、ＨＶＡＣ７０の吸気通路内に配置される。エバポレータ４８には、冷房運転時または除湿運転時に低温低圧の冷媒が流され、車室内へ供給される吸気（車室内への送風）を冷却する。

膨張弁３７は、高圧の冷媒を低温低圧に膨張して、エバポレータ４８に吐出する。膨張弁３７は、エバポレータ４８に近接して配置されている。膨張弁３７は、エバポレータ４８から送出される冷媒の温度により吐出する冷媒量を自動的に調整する機能を有してもよい。

室外コンデンサ３９は、冷媒を流す通路と、空気を流す通路とを有し、例えばエンジンルーム内の車両の先頭付近に配置されて、冷媒と外気との間で熱交換を行う。室外コンデンサ３９には、冷房モードおよび除湿モードのときに、高温高圧の冷媒が流されて、冷媒から外気へ熱を排出させる。室外コンデンサ３９には、例えば、ファンにより外気が吹き付けられる。室外コンデンサ３９の冷媒の送出側にはリザーバタンク３９ａを設けてもよい。

室外コンデンサ３９を通過した冷媒は、膨張弁３７を介してエバポレータ４８へ導入されると共に、分岐され構成ユニット１０へも導入される。

エンジン冷却部４０から導出されたエンジン冷却液は、エンジン冷却液通路１９を通過し構成ユニット１０へ導入される。構成ユニット１０を経由したエンジン冷却液は、ヒーターコア４４を経由して、三方弁１８へ導入される。

三方弁１８は、ヒーターコア４４から導出されたエンジン冷却液通路１９を流れるエンジン冷却液を、後述する構成ユニット１０が備える第１水冷媒熱交換器１１に流す状態と、第１水冷媒熱交換器１１をバイパスする状態とを切り替える。

車載電池２０は、例えば、電気自動車、ハイブリッド車における走行用モータの駆動現となる電気エネルギーを蓄積する二次電池である。車載電池２０は、冷却など温度調節を要する部品である。車載電池２０の温度調節には、ＬＬＣなどの不凍液である冷却液が用いられる。この冷却液は、部品温調通路２２を通過し、構成ユニット１０へ導入される。構成ユニット１０にて冷却された冷却液は、部品温調通路２２を通過して再び車載電池２０へ導入される。部品温調通路２２の冷却液の循環にはポンプ２１が用いられる。部品温調通路２２と、エンジン冷却液通路１９とは、それぞれ独立した通路である。

構成ユニット１０は、単体で工場生産される一体化された構成であり、車両の組み立て工程において、車両用空調装置１の他の構成と配管接続される。構成ユニット１０は、１個の筐体に各構成要素が収容されて一体化されていてもよいし、各構成要素が接合されることで一体化されていてもよい。

構成ユニット１０には、第１水冷媒熱交換器１１と、第２水冷媒熱交換器１２と、開閉弁（第２切換手段に相当）１３と、膨張弁１４と、開閉弁１６（第２切換手段に相当）と、開閉弁１７（第２切換手段に相当）とが含まれる。

第１水冷媒熱交換器１１（蒸発器）は、低温低圧の冷媒を流す通路と、複数の冷却液を流す通路とを有し、冷媒と冷却液との間で熱交換を行う。第１水冷媒熱交換器１１には、所定の運転モードのときに、膨張弁１４から低温低圧の冷媒が吐出されて、冷却液から低温低圧冷媒へ熱を移動させる。これにより、第１水冷媒熱交換器１１は低温低圧の冷媒を気化させる。

第１水冷媒熱交換器１１の冷却液の導入口の１つは、三方弁１８を介してヒーターコア４４に連通され、冷却液の送出口の１つは、エンジン冷却液通路１９を介してエンジン冷却部４０の導入口に連通されている。

第１水冷媒熱交換器１１の冷却液の導入口の１つは、部品温調通路２２を介して車載電池２０の冷却液の導出口に連通される。第１水冷媒熱交換器１１の冷却液の送出口の１つは、部品温調通路２２を介して車載電池２０の冷却液の導入口に連通されている。

第１水冷媒熱交換器１１の冷媒の導入口は、配管を介して膨張弁１４に連通され、冷媒の送出口は、コンプレッサ３８の吸入口へ合流する配管に連通されている。

第２水冷媒熱交換器１２（凝縮器）は、高温高圧の冷媒を流す通路と、冷却液を流す通路とを有し、冷媒と冷却液との間で熱交換を行う。第２水冷媒熱交換器１２には、エンジン冷却水の温度が低い運転モードのときに、コンプレッサ３８から高温高圧の冷媒が送られて、高温高圧冷媒から冷却液へ熱を放出させる。冷却水の温度が低いとき、第２水冷媒熱交換器１２は、高温高圧の冷媒を凝縮させる。

第２水冷媒熱交換器１２の冷却液の導入口は、エンジン冷却液通路１９を介してエンジン冷却部４０の導出口に連通される。第２水冷媒熱交換器１２の冷却液の送出口は、エンジン冷却液通路１９を介してヒーターコア４４の導入口に連通されている。第２水冷媒熱交換器１２の冷媒の導入口は、配管を介してコンプレッサ３８の吐出口へ連通される。第２水冷媒熱交換器１２の冷媒の送出口は、分岐配管を介して開閉弁１７と膨張弁１４とに連通されるとともに、分岐配管および開閉弁１３を介して室外コンデンサ３９に連通される。

また、室外コンデンサ３９を通過し構成ユニット１０へ導入された冷媒は、開閉弁１６を介して膨張弁１４に連通される。

開閉弁１３、開閉弁１６、および、開閉弁１７は、例えば電気的な制御により、冷媒配管の開閉を切り替える弁である。開閉弁１３、開閉弁１６、および、開閉弁１７は例えば電磁弁である。開閉弁１３、開閉弁１６、および、開閉弁１７は第２切換手段に相当し、第２水冷媒熱交換器１２から導出された冷媒を、エバポレータ４８および第１水冷媒熱交換器１１のうち、エバポレータ４８のみに流す状態と、エバポレータ４８および第１水冷媒熱交換器１１の両者に流す状態とに切り替える。

開閉弁１３を開き、開閉弁１６および開閉弁１７を閉じるとエバポレータ４８のみに流す状態となる。また、開閉弁１７を閉じ、開閉弁１３および開閉弁１６を開くとエバポレータ４８および第１水冷媒熱交換器１１の両者に流す状態となる。

膨張弁１４は、高圧の冷媒を低温低圧に膨張させる膨張弁として機能する弁である。

逆止弁１５は、コンプレッサ３８とエバポレータ４８との間に設けられ、室外コンデンサ３９およびエバポレータ４８に冷媒が流されない運転モードのときに、冷媒の逆流を防ぐ弁である。ここで、開閉弁１３および開閉弁１６が閉じられ、かつ、開閉弁１７が開かれ、第１水冷媒熱交換器１１と第２水冷媒熱交換器１２とを通る冷媒回路に冷媒が流される運転モードを考察する。この運転モードでは、開閉弁１３が閉じられていることで、室外コンデンサ３９とエバポレータ４８とを通る冷媒回路は遮断される。しかしながら、この場合でも、外気が低いと、室外コンデンサ３９およびエバポレータ４８における冷媒圧力が低くなることがある。そして、この圧力低下があると、第１水冷媒熱交換器１１および第２水冷媒熱交換器１２の冷媒回路に流れている冷媒が、エバポレータ４８側の冷媒回路へ逆流してしまう。この結果、第１水冷媒熱交換器１１と第２水冷媒熱交換器１２とを通る冷媒回路の冷媒量が最適な範囲から逸脱してしまい、このヒートポンプサイクルの効率が低下してしまう。しかしながら、逆止弁１５があることで、このような不都合を回避することができる。

次に、車両用空調装置１の動作について説明する。

車両用空調装置１では、温水式暖房モード、ヒートポンプ式暖房モード、温調モード、および、冷房モードなど、いくつかの動作モードに切り換えられて動作する。温水式暖房モードは、ヒートポンプを作動させずに車室内を暖房するモードである。ヒートポンプ式暖房モードは、ヒートポンプを作動させて車室内を暖房するモードである。冷房モードはヒートポンプの作用により車室内を冷房するモードである。また、低温冷媒による空気の冷却および除湿と高温の冷却液による空気の加熱とを適宜合わせて空気の温度および湿度の調整を行う温調モードも選択できる。以下では、冷房モードを代表例として説明する。

［冷房モード］
図２は、冷房モードの動作を説明する図である。

冷房モードでは、図２に示すように、開閉弁１３が開、開閉弁１６が開、開閉弁１７が閉に切り換えられる。また、ヒーターコア４４のドア４４ａは、全閉される。

コンプレッサ３８が作動することで、冷媒は、第２水冷媒熱交換器１２、室外コンデンサ３９、膨張弁３７、エバポレータ４８、および、コンプレッサ３８を、この順で循環的に流れる。さらに、コンプレッサ３８が吐出した冷媒は、第２水冷媒熱交換器１２、室外コンデンサ３９、開閉弁１６、膨張弁１４、第１水冷媒熱交換器１１、および、コンプレッサ３８を、この順で循環的に流れる。

冷房モードでは、ヒーターコア４４から導出されたエンジン冷却液通路１９を流れるエンジン冷却液が第１水冷媒熱交換器１１をバイパスする状態となるように、三方弁１８（第１切換手段）を切り替える。

三方弁１８をバイパスする状態とすることで、第１水冷媒熱交換器１１には車載電池２０から導出された冷却液のみが通過する。この冷却液は、第１水冷媒熱交換器１１を通過することで冷却される。

エンジン冷却液通路１９を流れるエンジン冷却液はバイパスされ、冷却されないため、比較的に温度は高くなる。冷却液の放熱は、主に、エンジン冷却部４０のラジエータで行われる。エンジンは非常に高温になるので、外気温が高くても、ラジエータによる放熱により適宜な冷却を行うことができる。ここで、冷却液を流す構成は、ラジエータ側に冷却液を多く流して、ヒーターコア４４側の流れを低下させてもよい。

このように第２水冷媒熱交換器１２の冷却液の温度は高くなるため、第２水冷媒熱交換器１２おいて高温高圧冷媒の放熱量は大きくないが、高温高圧冷媒は続いて室外コンデンサ３９へ送られて、空気に放熱を行うことで凝縮する。

凝縮された冷媒は、エバポレータ４８側へ送られて、先ず、膨張弁３７により膨張されて低温低圧冷媒となり、エバポレータ４８にて車室内への送風を冷却する。この熱交換により冷媒は気化する。気化した低圧冷媒は、コンプレッサ３８に吸引されて圧縮される。

第２水冷媒熱交換器１２、ヒーターコア４４、および、第１水冷媒熱交換器１１を流れる冷却液は、高温となるが、ヒーターコア４４のドア４４ａの開度の調整により、車室内へ送られる吸気への放熱量は小さく調整される。

このような動作により、車室内の十分な冷房を行うことができる。

以上のように、本実施の形態の車両用空調装置１は、エンジン冷却液をヒーターコア４４に流して暖房に利用する温水式ヒータの構成と、ヒートポンプの低温低圧冷媒を利用して冷房を行うヒートポンプ冷房装置の構成とを、基本構成としてあわせ持つ。そして、この基本構成に構成ユニット１０が追加されて、ヒートポンプを利用した車室内の暖房が可能な構成となっている。このような構成により、エンジンが低温なときでも、ヒートポンプの作用により、少ないエネルギーで速やかに車室内の暖房を行うことが可能となる。

本実施の形態によれば、従来の車両で採用されているような温水式ヒータ、並びに、従来の車両で採用されているようなヒートポンプ式冷房装置の構成を基本としつつ、三方弁（第１切換手段）１８によりエンジン冷却液をバイパス可能とすることで、温度調節を要する部品（車載電池２０）を十分に冷却することができる。

［ヒートポンプ式暖房モード］
次に、ヒートポンプ式暖房モードの動作を説明する。

ヒートポンプ式暖房モードでは、開閉弁１３が閉、開閉弁１６が閉、開閉弁１７が開に切り換えられる。また、ヒーターコア４４のドア４４ａは開かれる（例えば全開）。

開閉弁１３（第２切換手段）は、第２水冷媒熱交換器１２から送出された冷媒が、エバポレータ４８側へ送られる状態と、エバポレータ４８側へ送られない状態とに切り換え可能であり、開閉弁１７（第２切換手段）は、第２水冷媒熱交換器１２から送出された冷媒が、第１水冷媒熱交換器１１へ送られる状態と、第１水冷媒熱交換器１１へ送られない状態とに切り換え可能である。

コンプレッサ３８が作動することで、コンプレッサ３８の吐出冷媒は、第２水冷媒熱交換器１２、膨張弁１４、第１水冷媒熱交換器１１、および、コンプレッサ３８を、この順で循環的に流れる。

このように、開閉弁１３、開閉弁１６、および、開閉弁１７（第２切換手段）は、第２水冷媒熱交換器１２、室外コンデンサ３９、エバポレータ４８、および、コンプレッサ３８を含む循環経路に冷媒が流れ、且つ、第１水冷媒熱交換器１１へ冷媒が流れない冷房モードの状態と、第２水冷媒熱交換器１２、第１水冷媒熱交換器１１、および、コンプレッサ３８を含む循環経路に冷媒が流れるヒートポンプ式暖房モードの状態と、に少なくとも切り換え可能である。

開閉弁１３、開閉弁１６、および、開閉弁１７がヒートポンプ式暖房モードの状態に切り替えられた際、第１水冷媒熱交換器１１にエンジン冷却液を流す状態（バイパスしない状態）に三方弁１８（第１切換手段）を切り替えることが可能である。これにより、エンジン冷却液通路１９を流れるエンジン冷却液、および、部品温調通路２２を流れる冷却液の両者の冷却液から吸熱し暖房を実現することが可能となる。

［変形例］
図３は、本発明の実施の形態の車両用空調装置の変形例を示す構成図である。

この変形例は、図１の実施の形態に、冷媒経路の変更を加えたものである。図１と同様の構成は、同一符号を付して詳細な室外コンデンサ３９説明を省略する。

図１においては、開閉弁１３、開閉弁１６、および、開閉弁１７により、第２水冷媒熱交換器１２から送出された冷媒を、エバポレータ４８および第１水冷媒熱交換器１１のうち、エバポレータ４８のみに流す状態と、両者に流す状態とを切り替えを行った。これに対し、変形例の車両用空調装置１Ａは、開閉弁２３、開閉弁２４、および、開閉弁２５（第２切換手段）により、コンプレッサ３８が吐出し第２水冷媒熱交換器１２へ導入される冷媒を分岐させた冷媒を、エバポレータ４８および第１水冷媒熱交換器１１のうち、エバポレータ４８のみに流す状態と、両者に流す状態とを切り替え可能としている。

具体的には、コンプレッサ３８の吐出口は分岐配管を介して開閉弁２３と、開閉弁２４とに連通される。第２水冷媒熱交換器１２の冷媒の導入口は、開閉弁２４を介してコンプレッサ３８の吐出口と連通する。第２水冷媒熱交換器１２の冷媒の送出口は、膨張弁１４を介して第１水冷媒熱交換器１１の冷媒の導入口と連通する。第１水冷媒熱交換器１１の冷媒の送出口は、コンプレッサ３８の吸入口へ合流する配管に連通されている。開閉弁２５は図１の開閉弁１６と同様の役割をなす。

また、コンプレッサ３８の吐出口は分岐配管および開閉弁２３をこの順で介して、室外コンデンサ３９の冷媒の導入口と連通する。このように、第２水冷媒熱交換器１２から第１水冷媒熱交換器１１へ至る冷媒通路と、室外コンデンサ３９からエバポレータ４８へ至る冷媒通路とは異なる冷媒通路となっている。

図３に示すように、冷房モードでは、開閉弁２３が開、開閉弁２４が閉、開閉弁２５が開に切り換えられる。また、ヒーターコア４４のドア４４ａは、全閉される。

コンプレッサ３８が作動することで、冷媒は、室外コンデンサ３９、膨張弁３７、エバポレータ４８、および、コンプレッサ３８を、この順で循環的に流れる。さらに、コンプレッサ３８が吐出した冷媒は、室外コンデンサ３９、開閉弁２５、膨張弁１４、第１水冷媒熱交換器１１、および、コンプレッサ３８を、この順で循環的に流れる。

冷房モードでは、ヒーターコア４４から導出されたエンジン冷却液通路１９を流れるエンジン冷却液が第１水冷媒熱交換器１１をバイパスする状態となるように、三方弁１８（第１切換手段）を切り替える。

このように、図１と同様に、図３の変形例においても、ヒートポンプの冷媒をエバポレータ４８および第１水冷媒熱交換器１１の両者に流す状態に切り替えられた際、三方弁１８を、エンジン冷却液が第１水冷媒熱交換器１１をバイパスする状態に切り替えることが可能である。

また、ヒートポンプ式暖房モードでは、開閉弁２３が閉、開閉弁２４が開、開閉弁２５が閉に切り換えられる。また、ヒーターコア４４のドア４４ａは開かれる（例えば全開）。

コンプレッサ３８が作動することで、コンプレッサ３８の吐出冷媒は、第２水冷媒熱交換器１２、膨張弁１４、第１水冷媒熱交換器１１、および、コンプレッサ３８を、この順で循環的に流れる。

開閉弁２３、開閉弁２４、および、開閉弁２５（第２切換手段）がヒートポンプ式暖房モードの状態に切り替えられた際、第１水冷媒熱交換器１１にエンジン冷却液を流す状態（バイパスしない状態）に三方弁１８（第１切換手段）を切り替えることが可能である。これにより、エンジン冷却液通路１９を流れるエンジン冷却液、および、部品温調通路２２を流れる冷却液の両者の冷却液から吸熱し暖房を実現することが可能となる。

このように、開閉弁２３、開閉弁２４、および、開閉弁２５（第２切換手段）により、
コンプレッサ３８、第２水冷媒熱交換器１２、および、第１水冷媒熱交換器１１を含む冷媒回路に冷媒が流れる状態に切り換え可能である。このとき、第２水冷媒熱交換器１２から第１水冷媒熱交換器１１へ至る冷媒通路と、室外コンデンサ３９からエバポレータ４８へ至る冷媒通路とは異なる冷媒通路となっている。

以上のように、変形例の車両用空調装置１Ａは、開閉弁２３、開閉弁２４、および、開閉弁２５（第２切換手段）により、コンプレッサ３８、第２水冷媒熱交換器１２、および、第１水冷媒熱交換器１１を含む冷媒回路に冷媒が流れる状態と、コンプレッサ３８、室外コンデンサ３９、および、エバポレータ４８を含む冷媒回路に冷媒が流れる状態とに切換え可能である。また、変形例の車両用空調装置１Ａは、第２水冷媒熱交換器１２から第１水冷媒熱交換器１１へ至る冷媒通路と、室外コンデンサ３９からエバポレータ４８へ至る冷媒通路とは異なる冷媒通路である。

また、開閉弁２３、開閉弁２４、および、開閉弁２５は、ヒートポンプ式暖房モード時に、コンプレッサ３８、第２水冷媒熱交換器１２、および、第１水冷媒熱交換器１１を含む冷媒回路に冷媒が流れる状態へ切り換え、冷房モード時に、コンプレッサ３８、室外コンデンサ３９、および、エバポレータ４８を含む冷媒回路に冷媒が流れる状態へ切り換える。

図３のような構成とすることで、以下の効果を奏する。第２水冷媒熱交換器１２から第１水冷媒熱交換器１１へ至る冷媒通路と、室外コンデンサ３９からエバポレータ４８へ至る冷媒通路とが異なるので、冷媒通路を、複数の動作モード（例えば冷房モードとヒートポンプ式暖房モード）に合うように、複数の動作モードで異ならせてチューニングすることができる。また、変形例の車両用空調装置１Ａによれば、第１水冷媒熱交換器１１の前で冷媒を膨張させる膨張弁１４と、エバポレータ４８の前で冷媒を膨張させる膨張弁３７とを有しているので、膨張弁を、複数の動作モードに合うように、複数の動作モードで異ならせてチューニングすることができる。

本変形例では、冷房モードでは空気と冷媒とを熱交換させ、ヒートポンプ式暖房モードでは冷却液と冷媒とを熱交換させるが、複数の動作モードに合せてチューニングができることから、各動作モードに特化した動作性能を発揮させることが可能となる。また、動作モードをスムースに切り換えることが可能となる。また、第２水冷媒熱交換器１２から第１水冷媒熱交換器１１へ至る冷媒通路と、室外コンデンサ３９からエバポレータ４８へ至る冷媒通路との一部が共通だと、動作モードの切り替え時に、室外コンデンサ３９に冷媒が貯まって回収困難となり、冷媒量が不安定になるという課題が考えられる。しかし、本変形例の車両用空調装置１Ａでは、このような課題が生じ難い。

以上、本発明の各実施の形態について説明した。

また、上記実施の形態では、第１切換手段として、三方弁１８を採用した構成を例にとって説明した。しかしながら、三方弁１８の機能を冷媒配管の分岐部に配置された複数の開閉弁で実現することも可能である。

上記実施の形態では、三方弁１８を構成ユニット１０の外に設けた構成を例にとって説明したが、三方弁１８を構成ユニット１０の中に設けてもよい。

また、上記実施の形態では、第２切換手段として、開閉弁１３と、開閉弁１６と、開閉弁１７とを採用した構成を例にとって説明した。しかしながら、冷媒配管の分岐部に配置された三方弁で実現することも可能である。

また、上記実施の形態では、車両の温度調節を要する部品として車載電池を例にとって説明した。しかしながら、車両の温度調節を要する部品としては、電気自動車における走行用の電気モータなど、様々な温度調節を要する部品を採用してもよい。

２０１３年７月２６日出願の特願２０１３−１５５１８４の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。

本発明は、エンジン車、電気自動車、或いは、ＨＥＶ車など温度調節を要する部品を搭載する各種車両に搭載される車両用空調装置に利用できる。

１、１Ａ 車両用空調装置
１０ 構成ユニット
１１ 第１水冷媒熱交換器
１２ 第２水冷媒熱交換器
１３ 開閉弁（第２切換手段）
１４ 膨張弁（第１膨張手段）
１５ 逆止弁
１６ 開閉弁（第２切換手段）
１７ 開閉弁（第２切換手段）
１８ 三方弁（第１切換手段）
１９ エンジン冷却液通路
２０ 車載電池
２１ ポンプ
２２ 部品温調通路
２３ 開閉弁（第２切換手段）
２４ 開閉弁（第２切換手段）
２５ 開閉弁（第２切換手段）
３７ 膨張弁（第２膨張手段）
３８ コンプレッサ
３９ 室外コンデンサ（コンデンサ）
４０ エンジン冷却部
４４ ヒーターコア
４４ａ ドア
４８ エバポレータ
７０ ＨＶＡＣ

Claims (15)

1. 車両における温度調節を要する部品と熱交換可能に冷却液を流す部品温調通路と、
   エンジンを冷却するエンジン冷却部から導出されたエンジン冷却液を流すエンジン冷却液通路と、
   前記エンジン冷却液通路を流れる前記エンジン冷却液が流されて車室内へ送られる空気を加熱可能なヒーターコアと、
   ヒートポンプの低温低圧の冷媒と、前記部品温調通路を流れる冷却液との間、および、前記ヒートポンプの低温低圧の前記冷媒と、前記エンジン冷却液通路を流れる前記エンジン冷却液との間で互いに熱交換させる第１水冷媒熱交換器と、
   前記ヒートポンプの高温高圧の冷媒と前記エンジン冷却液通路を流れる前記エンジン冷却液とを互いに熱交換させる第２水冷媒熱交換器と、
   を備え、
   前記エンジン冷却液通路は、前記エンジン冷却部から導出されたエンジン冷却液が、前記第２水冷媒熱交換器、前記ヒーターコア、および、前記第１水冷媒熱交換器をこの順に経由して、前記エンジン冷却部に戻るように構成されており、
   前記エンジン冷却液通路を流れる前記エンジン冷却液を、前記第１水冷媒熱交換器に流す状態と、前記第１水冷媒熱交換器をバイパスする状態とを切り替え可能な第１切換手段と、
   をさらに具備する、
   車両用空調装置。
2. 前記部品温調通路と、前記エンジン冷却液通路とは、それぞれ独立した通路である、
   請求項１記載の車両用空調装置。
3. 前記ヒートポンプの冷媒が流されて車室内へ送られる空気を冷却可能なエバポレータをさらに具備し、
   前記ヒートポンプの冷媒を、前記エバポレータおよび前記第１水冷媒熱交換器のうち、
   前記エバポレータのみに流す状態と、両者に流す状態とを切り替え可能な第２切換手段とをさらに具備する、
   請求項１または請求項２に記載の車両用空調装置。
4. 前記第２切換手段が、前記ヒートポンプの冷媒を前記エバポレータおよび前記第１水冷媒熱交換器の両者に流す状態に切り替えられた際、
   前記第１切換手段を、前記エンジン冷却液が前記第１水冷媒熱交換器をバイパスする状態に切り替える、
   請求項３に記載の車両用空調装置。
5. 前記第２切換手段は、
   前記第２水冷媒熱交換器から送出された冷媒が、前記エバポレータ側へ送られる状態と、前記エバポレータ側へ送られない状態とに切り換え可能であり、かつ、前記第２水冷媒熱交換器から送出された冷媒が、前記第１水冷媒熱交換器へ送られる状態と、前記第１水冷媒熱交換器へ送られない状態とに切り換え可能である、
   請求項３または請求項４に記載の車両用空調装置。
6. 前記第２切換手段は、
   前記第２水冷媒熱交換器、高温高圧の冷媒から外気へ放熱させ冷媒を凝縮させるコンデンサ、前記エバポレータ、および、冷媒を圧縮するコンプレッサを含む循環経路に冷媒が流れ、且つ、前記第１水冷媒熱交換器へ冷媒が流れない冷房モードの状態と、
   前記第２水冷媒熱交換器、前記第１水冷媒熱交換器、および、前記コンプレッサを含む循環経路に冷媒が流れるヒートポンプ式暖房モードの状態と、
   に少なくとも切り換え可能である、
   請求項５記載の車両用空調装置。
7. 前記第２切換手段がヒートポンプ式暖房モードの状態に切り替えられた際、前記第１水冷媒熱交換器に前記エンジン冷却液を流す状態に前記第１切換手段を切り替える、
   請求項６記載の車両用空調装置。
8. 前記エバポレータから、前記コンプレッサへ冷媒を流す通路に配置された逆止弁をさらに具備する、
   請求項６または請求項７に記載の車両用空調装置。
9. 前記第２水冷媒熱交換器から送出された冷媒を膨張して前記第１水冷媒熱交換器へ送る第１膨張手段と、
   前記コンデンサにより凝縮されたれた冷媒を低温低圧に膨張して前記エバポレータへ吐出する第２膨張手段と、をさらに具備する、
   請求項６〜請求項８の何れか一項に記載の車両用空調装置。
10. 前記第２切換手段は、
    冷媒を圧縮するコンプレッサ、前記第２水冷媒熱交換器、および、前記第１水冷媒熱交換器を含む冷媒回路に冷媒が流れる状態と、前記コンプレッサ、高温高圧の冷媒から外気へ放熱させ冷媒を凝縮させるコンデンサ、および、前記エバポレータを含む冷媒回路に冷媒が流れる状態とに切換え可能であり、
    前記第２水冷媒熱交換器から前記第１水冷媒熱交換器へ至る冷媒通路と、前記コンデンサから前記エバポレータへ至る冷媒通路とは異なる冷媒通路である、
    請求項３または請求項４に記載の車両用空調装置。
11. 前記第２切換手段は、
    ヒートポンプ式暖房モード時に、前記コンプレッサ、前記第２水冷媒熱交換器、および、前記第１水冷媒熱交換器を含む冷媒回路に冷媒が流れる状態へ切り換え、
    冷房モード時に、前記コンプレッサ、前記コンデンサ、および、前記エバポレータを含
    む冷媒回路に冷媒が流れる状態へ切り換える、
    請求項１０記載の車両用空調装置。
12. 前記第２切換手段がヒートポンプ式暖房モードの状態に切り替えられた際、前記第１水冷媒熱交換器に前記エンジン冷却液を流す状態に前記第１切換手段を切り替える、
    請求項１１記載の車両用空調装置。
13. 前記エバポレータから、前記コンプレッサへ冷媒を流す通路に配置された逆止弁をさらに具備する、
    請求項１１または請求項１２に記載の車両用空調装置。
14. 前記第２水冷媒熱交換器から送出された冷媒を膨張して前記第１水冷媒熱交換器へ送る第１膨張手段と、
    前記コンデンサにより凝縮されたれた冷媒を低温低圧に膨張して前記エバポレータへ吐出する第２膨張手段と、
    をさらに具備する、
    請求項１１〜請求項１３の何れか一項に記載の車両用空調装置。
15. 前記第１切換手段が前記エンジン冷却液を前記第１水冷媒熱交換器に流す状態であるとき、
    前記エンジン冷却液は、前記エンジン冷却部、前記第２水冷媒熱交換器、前記ヒーターコア、前記第１切換手段、および、前記第１水冷媒熱交換器をこの順に経由して、前記エンジン冷却部へ戻るように流れ、
    前記第１切換手段が前記バイパスする状態であるとき、
    前記エンジン冷却液は、前記エンジン冷却部、前記第２水冷媒熱交換器、前記ヒーターコア、および、前記第１切換手段をこの順に経由して、前記エンジン冷却部へ戻るように流れる、
    請求項１〜請求項１４の何れか一項に記載の車両用空調装置。

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