JP6387532B2 - 車両用空調装置およびその構成ユニット - Google Patents

Description

本発明は、車両用空調装置および車両用空調装置の構成ユニットに関する。

従来の車両用の暖房装置としては、高温になったエンジン冷却液を利用して車室内を暖房する温水式ヒータが多く採用されている。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液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。特許文献１の車両用空調装置は、エンジンを冷却する冷却液が、コンデンサ、ヒーターコア、エバポレータをこの順で直列に経由し、再びエンジンへ導入される構成である。特許文献１の車両用空調装置は、コンデンサにおいて、コンプレッサから吐出された冷媒でエンジン冷却液をさらに加熱することで暖房性能を向上させている。

特開平１０−７６８３７号公報

本発明の一態様に係る車両用空調装置は、車室内への送風を加熱するヒーターコアと、発熱部品と、この発熱部品の冷却用通路とを有する車両に搭載される。この車両用空調装置は、第１水冷媒熱交換器と、第２水冷媒熱交換器とを有する。第１水冷媒熱交換器は低温低圧の冷媒と冷却液との間で熱交換させて冷媒を気化させる。第２水冷媒熱交換器は冷媒を圧縮するコンプレッサが吐出した高温高圧の冷媒と冷却液との間で熱交換させて冷媒を凝縮させる。冷却液は、第１水冷媒熱交換器および第２水冷媒熱交換器のうちの一方、第１水冷媒熱交換器および第２水冷媒熱交換器のうちの他方、発熱部品の冷却用通路、ヒーターコアの順に循環する。

この構成では、ヒーターコアと、第１水冷媒熱交換器および第２水冷媒熱交換器のうちの一方を経由した後の温度が低下した冷却液を、第１水冷媒熱交換器および第２水冷媒熱交換器のうちの他方に導入している。このように、温度が低下した冷却液を導入することで、第１水冷媒熱交換器および第２水冷媒熱交換器のうちの他方にて冷却液に十分に熱量を与えることができる。そのため、暖房性能が高い。

本発明の実施の形態１の車両用空調装置を示す構成図 本発明の実施の形態１の車両用空調装置の制御構成を示すブロック図 図１に示す車両用空調装置におけるヒートポンプ式暖房モードの動作を説明する図 図１に示す車両用空調装置における冷房モードの動作を説明する図 本発明の実施の形態１の車両用空調装置の変形例を示す構成図 本発明の実施の形態２の車両用空調装置を示す構成図 図６に示す車両用空調装置における第１の切換状態を示す説明図 図６に示す車両用空調装置における第２の切換状態を示す説明図 本発明の実施の形態２の車両用空調装置におけるヒートポンプ暖房制御部の動作を説明するフローチャート 本発明の実施の形態２の車両用空調装置におけるヒートポンプ暖房制御部の動作の変形例を説明するフローチャート 本発明の実施の形態２の車両用空調装置の冷却液の低温時の経路の変形例を説明するブロック図 本発明の実施の形態２の車両用空調装置の冷却液の高温時の経路の変形例を説明するブロック図 本発明の実施の形態２の車両用空調装置の冷却液の高温時の経路の変形例を説明するブロック図

本発明の実施の形態の説明に先立ち、従来の車両用空調装置における課題を説明する。通常の車両用空調装置は、コンプレッサが吐出する冷媒の圧力（吐出圧力）が所定の圧力以上まで上昇した場合、コンプレッサのＯＮ／ＯＦＦ制御を行い、吐出圧力の上昇を抑制している。この制御によりコンプレッサを保護している。コンデンサを経由する冷却液の温度と、コンプレッサの吐出圧力には相関性がある。すなわち、コンデンサを経由する冷却液の温度が高くなるほど、コンプレッサの吐出圧力は上昇する。

特許文献１の車両用空調装置では、コンデンサに直接、高温となるエンジン冷却液が導入される。そのため、コンデンサで冷却液に十分に熱量を与えられないまま、コンプレッサの吐出圧力が所定の圧力まで上昇してしまう場合がある。この結果、従来の車両用空調装置では、暖房性能に限界が発生する。

以下、コンデンサにて冷却液に与える熱量を増加させ、暖房性能を向上できる本発明の実施の形態による車両用空調装置について説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１の車両用空調装置を示す構成図である。

本発明の実施の形態１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。

実施の形態１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、第２膨張部である膨張弁３７、室外コンデンサ３９、逆止弁１５、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。高温高圧の冷媒は、第２水冷媒熱交換器１２または室外コンデンサ３９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の冷却液の通路は、ヒーターコア４４と連通されている。

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。

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。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、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、除湿運転時、または温調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する温度式膨張弁（ＴＸＶ：ｔｈｅｒｍａｌ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｖａｌｖｅ）であってもよい。

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。

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、第１開閉弁１３と、第２開閉弁１４と、第１膨張部である膨張弁１６とが含まれる。さらに、構成ユニット１０は、冷却液導入配管１８と、冷却液配管１９と、冷却液導出配管２０とを備えている。冷却液導入配管１８と、冷却液導出配管２０とは、構成ユニット１０の筐体の外部に一端が露出し、車両用空調装置の冷却液の配管と連結される。冷却液導入配管１８および冷却液導出配管２０の一端には、配管連結用のコネクタまたはソケットが設けられていてもよい。

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、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１６から低温低圧の冷媒が導入されて、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の冷却液の導入口は、冷却液導入配管１８を介してヒーターコア４４に連通され、冷却液の送出口は、冷却液配管１９を介して第２水冷媒熱交換器１２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１６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、所定の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。これにより、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、冷却液配管１９を介して第１水冷媒熱交換器１１に連通され、冷却液の送出口は、冷却液導出配管２０を介してエンジン冷却部４０に連通されている。冷却液配管１９は、第１水冷媒熱交換器１１と、第２水冷媒熱交換器１２とともに構成ユニット１０に含まれ、一体化されている。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、冷媒の送出口は、膨張弁１６に連通されている。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である。

第１開閉弁１３および第２開閉弁１４は、例えば電気的な制御により、冷媒配管の開閉を切り換える弁であり、例えば電磁弁を採用できる。第１開閉弁１３は、コンプレッサ３８吐出側の冷媒通路の分岐部と、室外コンデンサ３９の冷媒導入口との間の冷媒通路を開閉する。第２開閉弁１４は、上記分岐部と第２水冷媒熱交換器１２の冷媒導入口との間の冷媒通路を開閉する。

膨張弁１６は、高圧の冷媒を低温低圧に膨張して、第１水冷媒熱交換器１１に吐出する。膨張弁１６は、第１水冷媒熱交換器１１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する温度式膨張弁（ＴＸＶ）であってもよい。

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、第１開閉弁１３が閉じられて、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、第１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。

図２は、本発明の実施の形態１の車両用空調装置の制御構成を示すブロック図である。車両用空調装置１は、制御系の構成として、車両制御部５１（第１制御部に相当）と、ＨＶＡＣ制御部７１と、ヒートポンプ暖房制御部（第２制御部に相当）５２と、ヒートポンプ暖房スイッチ５５とを備えている。

車両制御部５１は、マイクロコンピュータ、入出力インターフェイス（Ｉ／Ｏ）、制御プログラムを格納したプログラムメモリ、作業用のメモリ等を備え、マイクロコンピュータが制御プログラムに従って空調の自動制御を行う構成である。車両制御部５１には、ユーザー設定情報と環境情報とが入力される。

ユーザー設定情報は、例えばインパネ（Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｐａｎｅｌ）の操作部を介してユーザーにより設定される空調に関する情報である。ユーザー設定情報には、例えば、主に冷房又は除湿のためにヒートポンプの作動を指示するための空調（Ａ／Ｃ）スイッチ情報、設定温度情報、設定送風量情報などが含まれる。

環境情報は、車両又は車両用空調装置１に設けられた各種センサから得られる情報である。環境情報には、例えば、外気温度情報、車室内温度情報、コンプレッサ３８の吐出圧力情報、ドア４４ａの開度情報などが含まれる。

車両制御部５１は、コンプレッサ３８を起動する制御を行う。コンプレッサ３８の起動制御は、コンプレッサ３８がエンジン動力により駆動するタイプの場合には、エンジン動力を導くクラッチの状態を切り換えるコンプレッサ起動信号を出力して実現される。また、コンプレッサ３８の駆動制御は、コンプレッサ３８が電動タイプの場合には、駆動電力の供給をオン・オフするコンプレッサ起動信号を出力して実現される。

また、車両制御部５１は、ＨＶＡＣ制御部７１へ指令（ドア制御などの空調制御信号）を送って、ヒーターコア４４のドア４４ａの開閉、その他、ＨＶＡＣ７０の各ドアの開閉、および、ファンＦ１の駆動等の各制御を行う。ＨＶＡＣ制御部７１は、車両制御部５１からの指令に基づき、ＨＶＡＣ７０の各駆動部の制御を統括的に行う構成である。

車両制御部５１は、また、ヒートポンプ暖房制御部５２との間で所定の情報を送受信可能な通信手段を備えている。この通信手段は、例えば、シリアルバス、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、であってもよく、専用の信号線を介した通信手段であってもよい。ＣＡＮ通信またはシリアルバス通信など既存の通信手段を利用することで、車両制御部５１として、従前の空調用制御ユニットを、制御プログラムのみ僅かに改変して流用することができる。或いは、予備の入出力ポートを用いた通信手段を利用することで、車両制御部５１として、従前の空調用制御ユニットを、制御プログラムのみ僅かに改変して流用することができる。

ヒートポンプ暖房制御部５２は、マイクロコンピュータまたはシーケンサーから構成することがでる。ヒートポンプ暖房制御部５２は、第１開閉弁１３と第２開閉弁１４との開閉制御を行って、主に、ヒートポンプ式暖房モードの切換制御を行う。

ヒートポンプ暖房制御部５２は、構成ユニット１０と一体化された制御ボックスに収容される。なお、この制御ボックスは、構成ユニット１０の機械系の構成とは別体にしてもよい。

ヒートポンプ暖房制御部５２には、ヒートポンプ式暖房モードの要否を判別するための情報が入力される。具体的には、この情報は、ヒートポンプ暖房スイッチ５５のオン・オフを示すスイッチ情報（ヒートポンプ暖房起動信号）である。ヒートポンプ暖房スイッチ５５は、ユーザーが操作可能な操作スイッチである。ヒートポンプ暖房制御部５２は、ユーザーがヒートポンプ暖房スイッチ５５をオン操作してヒートポンプ暖房起動信号が入力された場合に、ヒートポンプ式暖房モードへの移行が必要であると判別することができる。

ヒートポンプ暖房制御部５２には、ヒートポンプ式暖房モードの要否を判別するための情報として、外気温度情報、車室内温度情報、および、冷却液温度情報などの環境情報、並びに、車室内温度の設定情報などが入力されてもよい。また、ヒートポンプ式暖房モードの要否を判別するための情報として、ドア４４ａの開度情報など車両用空調装置１の状態情報が含まれてもよい。これら全ての情報が入力される必要はなく、幾つかの情報のみが入力されてもよい。これらの情報に基づいて、ヒートポンプ暖房制御部５２は、暖房用にエンジン排熱等の熱が不足していることを検知して、ヒートポンプ式暖房モードへの移行が必要であると判別することができる。

ヒートポンプ暖房制御部５２は、車両制御部５１との間で所定の情報を送受信可能な通信手段を備えている。通信線は、特に制限されないが、コネクタＣＮ１（接続部に相当）を介してヒートポンプ暖房制御部５２に接続される。

ヒートポンプ暖房制御部５２と車両制御部５１との間の通信では、少なくとも、後者から前者へＡ／Ｃスイッチ情報（空調スイッチ情報に相当）が送られ、前者から後者へコンプレッサ起動要求信号が送信される。

Ａ／Ｃスイッチ情報は、例えばインパネ（Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｐａｎｅｌ）の操作部に設けられたＡ／Ｃ（Ａｉｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ）スイッチのオン・オフ情報である。Ａ／Ｃ（Ａｉｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ）スイッチは、主に冷房又は除湿のためにユーザーがコンプレッサ３８の起動を指示する操作スイッチである。

コンプレッサ起動要求信号は、コンプレッサ３８の起動を要求する信号であり、この信号により、Ａ／Ｃスイッチがオフであっても、ヒートポンプ暖房制御部５２からコンプレッサ３８を起動することが可能となる。

ヒートポンプ暖房制御部５２は、ヒートポンプ式暖房モードへの移行が必要であると判別した場合、車両制御部５１からの情報により、コンプレッサ３８が駆動しているか判別し、駆動していなければコンプレッサ起動要求信号を車両制御部５１へ送る。車両制御部５１は、Ａ／Ｃスイッチがオフであっても、コンプレッサ起動要求信号により、コンプレッサ３８を駆動させる。さらに、ヒートポンプ暖房制御部５２は、第１開閉弁１３および第２開閉弁１４の開閉制御を行って、ヒートポンプ式暖房モードへ移行する制御を行う。

なお、車両制御部５１とヒートポンプ暖房制御部５２とで通信される情報には、現在の車両用空調装置の運転モードを示す情報、および、ＨＶＡＣ７０の各ドアの開度情報等が含まれてもよい。

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。温調モードは、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組み合わせて、空気の温度および湿度の調整を行うモードである。以下では、ヒートポンプ式暖房モードおよび冷房モードを代表例として説明する。

［ヒートポンプ式の暖房モード］
図３は、ヒートポンプ式暖房モードの動作を説明する図である。ヒートポンプ式暖房モードでは、図３に示すように、第１開閉弁１３が閉、第２開閉弁１４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）。

ヒートポンプ式暖房モードでは、さらに、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、膨張弁１６、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。

コンプレッサ３８により圧縮された高温高圧冷媒は、第２水冷媒熱交換器１２にて冷却液へ放熱して凝縮する。凝縮された冷媒は、膨張弁１６により膨張されて低温低圧冷媒となり、第１水冷媒熱交換器１１に送られる。低温低圧冷媒は、第１水冷媒熱交換器１１にて冷却液から熱を吸収して気化する。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。

冷却液は、エンジン冷却部４０、ヒーターコア４４、第１水冷媒熱交換器１１、および、第２水冷媒熱交換器１２を、この順で循環的に流れる。

ここで、第２水冷媒熱交換器１２で加熱された冷却液は、さらにエンジン冷却部４０でエンジンから熱を吸収し、ヒーターコア４４に送られる。高温になった冷却液は、ヒーターコア４４で車室内へ送られる吸気を十分に加熱することができる。

ヒーターコア４４を通過した冷却液は、外気より温度が高く、第１水冷媒熱交換器１１にて冷媒に放熱を行って冷媒を気化させることができる。第１水冷媒熱交換器１１にて冷却された冷却液は、第２水冷媒熱交換器１２で加熱され、エンジン冷却部４０へ送られてエンジンの熱でさらに加熱される。このような動作により、車室内の暖房能力を確保することができる。

［冷房モード］
図４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４に示すように、第１開閉弁１３が開、第２開閉弁１４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。

冷房モードでは、さらに、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。

コンプレッサ３８により圧縮された高温高圧冷媒は、室外コンデンサ３９にて空気へ放熱して凝縮する。凝縮された冷媒は、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へ送られる。低温低圧冷媒は、エバポレータ４８にて、車室内へ送られる吸気を冷却して気化する。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。

冷却液は、エンジン冷却部４０、第１水冷媒熱交換器１１、ヒーターコア４４、および、第２水冷媒熱交換器１２を流れる。冷却液は、ヒーターコア４４、第１水冷媒熱交換器１１、および、第２水冷媒熱交換器１２を通過する際、冷媒又は空気との間でほとんど熱交換されない。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、エンジン冷却部４０から導出された高温となる冷却液を、直接、第２水冷媒熱交換器１２に導入せず、ヒーターコア４４、および、第１水冷媒熱交換器１１を経由した後の温度が低下した冷却液を第２水冷媒熱交換器１２に導入している。

温度が低下した冷却液を第２水冷媒熱交換器１２に導入することで、第２水冷媒熱交換器１２にて冷却液に十分に熱量を与えることができる。この結果、本実施の形態の車両用空調装置１は、暖房運転時にヒーターコア４４にて車室内へ送られる空気の温度を上昇させることができる。以上により、本実施の形態の車両用空調装置１は、暖房性能を向上させることができるという効果を奏する。

さらに、本実施の形態の車両用空調装置１は、第２水冷媒熱交換器１２で加熱された冷却液を、エンジン冷却部４０へ導入している。この構成により、エンジン冷却部４０内のエンジンを早期に暖めることが可能となり、エンジン効率を向上させることができる。

また、本実施の形態の車両用空調装置１は、冷却液配管１９を構成ユニット１０に含み、一体化している。これにより、従前の車両用空調装置が採用されている車両に対して、マイナーチェンジまたはオプション変更により、ヒートポンプサイクルによる暖房運転が可能な車両用空調装置を搭載する場合に、本実施の形態は特に有効になる。

例えば、冷却液を、エンジン冷却部４０、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、この順で循環的に流した場合、構成ユニット１０は、外部の冷却液配管との接続部を４つ備える必要がある。この４つは、エンジン冷却部４０からの導入部、ヒーターコア４４への導出部、ヒーターコア４４からの導入部、および、エンジン冷却部４０への導出部である。

一方、本実施の形態の車両用空調装置１は、第１水冷媒熱交換器１１と第２水冷媒熱交換器１２とを冷却液配管１９にて構成ユニット１０内で接続するため、冷却液配管との接続部を、冷却液導入配管１８と、冷却液導出配管２０との２つに減らすことができる。以上により、本実施の形態の車両用空調装置１は、従前の車両用空調装置の構成要素の間に容易に配置可能となるという効果を奏する。

さらに、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。

すなわち、本実施の形態の車両用空調装置１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およびヒートポンプ式冷房装置の構成を基本としつつ、冷房時と暖房時とで共通のコンプレッサおよび冷媒を利用して暖房性能を向上することができる。

また、従来の車両で採用されているような車両用空調装置を基本としつつ、ヒートポンプ式暖房機能を付加する場合、なんら工夫がないと、空調装置の制御系の構成を全体的に作り変える必要が生じる。しかし、本実施の形態の車両用空調装置１は、ＨＶＡＣ７０およびコンプレッサ３８の制御を行う車両制御部５１と、構成ユニット１０の動作部（第１開閉弁１３および第２開閉弁１４）の制御を行うヒートポンプ暖房制御部５２とが、別体に構成されている。その上で、車両制御部５１とヒートポンプ暖房制御部５２とが通信可能に接続されている。これにより、従前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制御系の構成を基本としつつ、構成ユニット１０のヒートポンプ暖房制御部５２の付加的な制御によって、車両用空調装置１の動作モードをヒートポンプ式暖房モードへ切り換え、且つ、ヒートポンプ式暖房モードの運転を制御することが可能になっている。

以上、本発明の実施の形態１について説明した。なお、上記実施の形態では、冷媒の流れを切り換える切換部として、第１開閉弁１３と第２開閉弁１４とを用いた構成を例にとって説明した。しかし、切換部は、図５の三方弁１７から構成してもよい。

図５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。

三方弁１７は、コンプレッサ３８の吐出口からの冷媒通路が、第２水冷媒熱交換器１２の冷媒導入側と室外コンデンサ３９の冷媒導入側とへ分岐する部位に配置されている。三方弁１７は、電気的な制御により、コンプレッサ３８の吐出口から導入された冷媒の流れを、一方の側と他方の側とに切り換え可能な弁である。

三方弁１７は、構成ユニット１０に含まれて、構成ユニット１０の他の構成と一体化された構成としてもよい。

なお、上記実施の形態では、第１開閉弁１３と第２開閉弁１４とが構成ユニット１０に含まれる構成を例にとって説明した。しかしながら、第１開閉弁１３と第２開閉弁１４との一方または両方は、構成ユニット１０の外に個別に設けてもよい。

また、上記実施の形態では、車両制御部５１とヒートポンプ暖房制御部５２とに、様々な信号および情報が入力される構成を例にとって説明した。しかしながら、これらの信号および情報は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜省略または変更することができる。例えば、車両制御部５１が出力すると記載した空調制御信号を、ヒートポンプ暖房制御部５２がＨＶＡＣ制御部７１へ出力するようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、車両制御部５１とヒートポンプ暖房制御部５２とを別体に構成して、互いに通信可能に接続した構成を例にとって説明した。しかしながら、ヒートポンプ暖房制御部５２の機能を、車両制御部５１に追加し、ヒートポンプ暖房制御部５２を省略する構成を採用することもできる。すなわち、コンプレッサ３８の起動制御ならびに第１開閉弁１３および第２開閉弁１４の切換制御を１つの制御部が行う構成を採用してもよい。

（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２の車両用空調装置を示す構成図である。実施の形態２の車両用空調装置１Ａは、一部の構成要素が、実施の形態１の車両用空調装置１と共通である。共通の構成要素については、同一符号を付して、詳細な説明を省略する。

車両用空調装置１Ａは、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、および、逆止弁１５、を備えている。車両用空調装置１Ａは、さらに、第１水冷媒熱交換器１１、第２水冷媒熱交換器１２、第１開閉弁１３、第２開閉弁１４、膨張弁１６、圧力センサ８１、および、温度センサ８２を備えている。

車両用空調装置１Ａは、さらに、冷却液の経路（以下、水回路とも呼ぶ）を切り換える構成として、水路切換弁６１、６２、６３（水路切換部に相当）と、冷却液の分岐配管６４、６５、６６とを備えている。

水路切換弁６１、６２、６３は、例えば三方弁であり、三方の水回路の中から、冷却液が流れる水回路を選択的に切り換える。水路切換弁６１、６２、６３は、電気的或いは機械的な制御によって冷却液が流れる水回路を切り換える。一つの三方弁は、二つの開閉弁に置き換えてもよい。

水路切換弁６１は、冷却液が、第１水冷媒熱交換器１１からエンジン冷却部４０へ、又は、第１水冷媒熱交換器１１から第２水冷媒熱交換器１２へ、流れるように、選択的に水回路を切り換え可能である。水路切換弁６２は、冷却液が、エンジン冷却部４０から第２水冷媒熱交換器１２へ、又は、エンジン冷却部４０からヒーターコア４４へ、流れるように、選択的に水回路を切り換え可能である。水路切換弁６３は、冷却液が、第２水冷媒熱交換器１２からエンジン冷却部４０へ、又は、第２水冷媒熱交換器１２からヒーターコア４４へ、流れるように、選択的に水回路を切り換え可能である。

冷却液の配管は、上述の水回路の切り換えが可能なように設けられている。例えば、分岐配管６４は、第２水冷媒熱交換器１２の冷却液の送出側と、エンジン冷却部４０の冷却液の導入側とを連結する。分岐配管６５は、第１水冷媒熱交換器１１の冷却液の送出側と、第２水冷媒熱交換器１２の冷却液の導入側とを連結する。分岐配管６６は、エンジン冷却部４０の冷却液の送出側と、ヒーターコア４４の冷却液の導入側とを連結する。

温度センサ８２は、冷却液の温度（水温とも呼ぶ）を検出し、水温を示す水温信号を出力する。温度センサ８２は、例えば、第２水冷媒熱交換器１２の冷却液の出口温度を検出する。温度センサ８２は、エンジン冷却部４０の出口温度など、第２水冷媒熱交換器１２に流れる冷却液の温度が推定できれば、他の箇所の冷却液の温度を検出してもよい。

圧力センサ８１は、コンプレッサ３８の冷媒の吐出圧力を検出し、圧力を示す冷媒圧力信号を出力する。圧力センサ８１は、冷媒の吐出圧力を推測できる圧力であれば、他の箇所の冷媒の圧力を検出してもよい。

実施の形態２の構成ユニット１０Ａは、上記の構成のうち、第１水冷媒熱交換器１１、第２水冷媒熱交換器１２、第１開閉弁１３、第２開閉弁１４、膨張弁１６、水路切換弁６１、６２、６３、および、分岐配管６５等が、一体化された構成である。

構成ユニット１０Ａは、単体で工場生産され、車両又は車両用空調装置１Ａの組み立て工程において、構成ユニット１０Ａの配管と、構成ユニット１０Ａの外部の配管とが連結される。配管の連結は、配管連結用のコネクタまたはソケットを介して行われる構成としてもよい。構成ユニット１０Ａ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。

なお、水路切換弁６１、６２、６３の何れか又は全部は、構成ユニット１０Ａに含まれず、構成ユニット１０Ａの外部に配置される構成としてもよい。また、分岐配管６５は、構成ユニット１０Ａに含まれず、構成ユニット１０Ａの外部に配置される構成としてもよい。また、分岐配管６４は、構成ユニット１０Ａの外部に配置される構成とせず、構成ユニット１０Ａに含まれる構成としてもよい。

ヒートポンプ暖房制御部５２Ａは、実施の形態１のヒートポンプ暖房制御部５２の制御に加えて、さらに、水回路の切換制御を行う。すなわち、実施の形態２において、ヒートポンプ暖房制御部５２Ａは、水路制御部に相当する。

ヒートポンプ暖房制御部５２Ａは、実施の形態１のヒートポンプ暖房制御部５２と同様の入力信号に加えて、温度センサ８２の水温信号と、圧力センサ８１の冷媒圧力信号とを入力する。

ヒートポンプ暖房制御部５２Ａは、実施の形態１のヒートポンプ暖房制御部５２と同様の制御信号に加えて、水路切換弁６１、６２、６３の水回路を切り換える水路切換制御信号を出力する。

次に、ヒートポンプ暖房制御部５２Ａによる冷却液の経路の切り換え制御について説明する。ヒートポンプ暖房制御部５２Ａは、冷却液の経路を、第１の切換状態と、第２の切換状態とに切り換え可能である。第１の切換状態の経路を水回路Ｃ１、第２の切換状態の経路を水回路Ｃ２と呼ぶ。

［水回路Ｃ１］
図７は、実施の形態２の車両用空調装置において第１の切換状態を示す説明図である。

第１の切換状態では、水路切換弁６１、６２、６３の切り換えにより、エンジン冷却部４０、第２水冷媒熱交換器１２、ヒーターコア４４、第１水冷媒熱交換器１１の順で、冷却液が循環する水回路Ｃ１が構成される。

水回路Ｃ１では、エンジン冷却部４０から送出される冷却液の温度が低い場合に、この冷却液を第２水冷媒熱交換器１２で加熱し、加熱された高温の冷却液をヒーターコア４４に流すことができる。

［水回路Ｃ２］
図８は、実施の形態２の車両用空調装置において第２の切換状態を示す説明図である。

第２の切換状態では、水路切換弁６１、６２、６３の切り換えにより、エンジン冷却部４０、ヒーターコア４４、第１水冷媒熱交換器１１、第２水冷媒熱交換器１２の順で、冷却液が循環する水回路Ｃ２が構成される。

水回路Ｃ２では、エンジン冷却部４０から送出される冷却液が高温である場合に、冷却液をヒーターコア４４と第１水冷媒熱交換器１１で低温にしてから、冷却液を第２水冷媒熱交換器１２へ流すことができる。これにより、エンジン冷却部４０から送出される冷却液が非常に高温である場合でも、第２水冷媒熱交換器１２での冷媒の凝縮を低い温度で行えて、ヒートポンプサイクルの冷媒の温度水準を上限より低く抑えられる。これにより、コンプレッサ３８の吐出圧力を上限値より低く抑えることができ、コンプレッサ３８の稼働を継続させて、高い暖房性能を維持することができる。

［ヒートポンプ式の暖房モード時における水路の切換制御］
図９は、実施の形態２のヒートポンプ暖房制御部の動作を説明するフローチャートである。

ヒートポンプ暖房制御部５２Ａは、ヒートポンプ式の暖房モード時において、図９の制御を実行（図９のスタート）する。

ヒートポンプ式の暖房モードになると、ヒートポンプ暖房制御部５２Ａは、先ず、水路切換弁６１、６２、６３を制御して、冷却液の経路を、図７の水回路Ｃ１に切り換える（ステップＳＴ１）。元々、水回路Ｃ１になっている場合には、そのままとする。

次いで、ヒートポンプ暖房制御部５２Ａは、ステップＳＴ２〜ＳＴ６のループ処理を繰り返し実行する。

ステップＳＴ２では、ヒートポンプ暖房制御部５２Ａは、温度センサ８２の出力を取り込んで、水温の情報を取得する。

ステップＳＴ３、ＳＴ５では、ヒートポンプ暖房制御部５２Ａは、水温が閾値Ｔ１を越えているか、或いは、水温が閾値Ｔ２を下回っているか判別する。

ここで、閾値Ｔ１は、閾値Ｔ２以上の値である。閾値Ｔ１は、第２水冷媒熱交換器１２の冷却液の温度が高くて、冷媒から冷却液に与えられる熱量が少なくなるような温度に設定される。閾値Ｔ２は、第２水冷媒熱交換器１２の冷却液の温度が低くて、ヒーターコア４４から車室内へ送られる空気に与えられる熱量が少なくなるような温度に設定される。

上記の比較の結果、水温が閾値Ｔ１を越えていれば、ヒートポンプ暖房制御部５２Ａは、水路切換弁６１、６２、６３を制御して、冷却液の経路を、図８の水回路Ｃ２に切り換える（ステップＳＴ４）。元々、水回路Ｃ２になっている場合には、そのままとする。

一方、水温が閾値Ｔ２を下回っていれば、ヒートポンプ暖房制御部５２Ａは、水路切換弁６１、６２、６３を制御して、冷却液の経路を、図７の水回路Ｃ１に切り換える（ステップＳＴ６）。元々、水回路Ｃ１になっている場合には、そのままとする。

また、水温が閾値Ｔ１と閾値Ｔ２との間であれば、ステップＳＴ３、ＳＴ５で「ＮＯ」の判定となって、現状の水回路のまま、ループ処理を継続する。

なお、閾値Ｔ１と閾値Ｔ２とを同じ値に設定してもよい。この場合でも、ヒートポンプ暖房制御部５２Ａは、図９と同様の処理により、低温用の水回路Ｃ１と高温用の水回路Ｃ２との切り換えを行うことができる。この場合、ヒートポンプ暖房制御部５２Ａは、水温が所定の温度閾値である閾値Ｔ１（＝閾値Ｔ２）より高いとき（ステップＳＴ３でＹＥＳ）、水路切換弁６１、６２、６３を制御して、冷却液の経路を、図８の水回路Ｃ２に切り換える（ステップＳＴ４）。

また、ヒートポンプ暖房制御部５２Ａは、水温が閾値Ｔ２（＝閾値Ｔ１）より低いとき（ステップＳＴ５でＹＥＳ）、水路切換弁６１、６２、６３を制御して、冷却液の経路を、図７の水回路Ｃ１に切り換える（ステップＳＴ６）。ヒートポンプ暖房制御部５２Ａは、水温が閾値Ｔ１（＝閾値Ｔ２）と同じである場合、元々、水回路Ｃ１になっている場合には、水回路Ｃ１のままとし、水回路Ｃ２になっている場合には、水回路Ｃ２のままとする。

このような制御により、第２水冷媒熱交換器１２の冷却液の温度が低くなってきたら、水回路Ｃ１に切り換えられて、水温が高い状態でヒートポンプ動作が継続される。また、第２水冷媒熱交換器１２の冷却液の温度が高くなってきたら、水回路Ｃ２に切り換えられて、水温が高温になり過ぎずにヒートポンプ動作が継続される。このような切り換えにより、エンジン冷却部４０から送出された冷却水の温度に依らずに、ヒートポンプ動作を継続させて高い暖房性能を発揮することができる。

［水路の切換制御の変形例］
図１０は、実施の形態２のヒートポンプ暖房制御部の動作の変形例を説明するフローチャートである。

ヒートポンプ暖房制御部５２Ａは、ヒートポンプ式の暖房モード時において、図１０の制御を実行してもよい。

この制御では、ヒートポンプ暖房制御部５２Ａは、先ず、水路切換弁６１、６２、６３を制御して、冷却液の経路を、図７の水回路Ｃ１に切り換える（ステップＳＴ１０）。元々、水回路Ｃ１になっている場合には、そのままとする。

次いで、ヒートポンプ暖房制御部５２Ａは、ステップＳＴ１１〜ＳＴ１９のループ処理を繰り返し実行する。

ステップＳＴ１１では、ヒートポンプ暖房制御部５２Ａは、圧力センサ８１の出力を取り込んで、冷媒の圧力の情報（例えばコンプレッサ３８の吐出圧力）を取得する。

ステップＳＴ１２、ＳＴ１４、ＳＴ１７では、冷媒圧力が閾値Ｐ１を越えているか、閾値Ｐ２と閾値Ｐ３との間か、或いは、閾値Ｐ４を下回っているかを判別する。

ここで、閾値Ｐ１、閾値Ｐ２、閾値Ｐ３、閾値Ｐ４は、この順番で徐々に小さくなる値に設定されている。また、閾値Ｐ１と閾値Ｐ２とは同じ値でもよい。また、閾値Ｐ３と閾値Ｐ４とは同じ値でもよい。すなわち、閾値Ｐ１≧閾値Ｐ２＞閾値Ｐ３≧閾値Ｐ４の関係にあればよい。

閾値Ｐ１は、冷媒圧力の上限近傍であり、コンプレッサ３８を停止させる値に設定されている。閾値Ｐ２は、停止させたコンプレッサ３８を再駆動できる値に設定されている。閾値Ｐ３は、第２水冷媒熱交換器１２にて冷媒から冷却液に与えられる熱量が少なくて、ヒートポンプサイクルの冷媒の圧力レベルが高くなる値に設定される。閾値Ｐ４は、第２水冷媒熱交換器１２にて冷媒が冷却液により過剰に冷却されて、ヒートポンプサイクルの冷媒の圧力レベルが低くなる値に設定される。

比較の結果、冷媒圧力が閾値Ｐ１を越えていれば、ヒートポンプ暖房制御部５２Ａは、コンプレッサ３８を停止させる指令を出力する（ステップＳＴ１３）。元々、コンプレッサ３８が停止している場合には、そのままとする。

一方、冷媒圧力が閾値Ｐ１と閾値Ｐ２との間であれば、ステップＳＴ１２、ＳＴ１４、ＳＴ１７で、「ＮＯ」の判定となって、現状のまま、このループ処理を継続する。

また、冷媒圧力が閾値Ｐ２と閾値Ｐ３との間であれば、ヒートポンプ暖房制御部５２Ａは、コンプレッサ３８を駆動する指令を出力する（ステップＳＴ１５）。元々、コンプレッサ３８が駆動している場合には、そのままとする。さらに、ヒートポンプ暖房制御部５２Ａは、水路切換弁６１、６２、６３を制御して、冷却液の経路を、図８の水回路Ｃ２に切り換える（ステップＳＴ１６）。元々、水回路Ｃ２になっている場合には、そのままとする。

また、冷媒圧力が閾値Ｐ３と閾値Ｐ４との間であれば、ステップＳＴ１２、ＳＴ１４、ＳＴ１７で、「ＮＯ」の判定となって、現状のまま、このループ処理を継続する。

また、冷媒圧力が閾値Ｐ４を下回っていれば、ヒートポンプ暖房制御部５２Ａは、コンプレッサ３８を駆動する指令を出力する（ステップＳＴ１８）。元々、コンプレッサ３８が駆動している場合には、そのままとする。さらに、水路切換弁６１、６２、６３を制御して、冷却液の経路を、図７の水回路Ｃ１に切り換える（ステップＳＴ１９）。元々、水回路Ｃ１になっている場合には、そのままとする。

なお、閾値Ｐ１と閾値Ｐ２とを同じ値に、閾値Ｐ３と閾値Ｐ４とを同じ値に設定した場合でも、ヒートポンプ暖房制御部５２Ａは、図１０と同様の処理により、低温用水回路Ｃ１と、高温用水回路Ｃ２との切り換えを行うことができる。この場合、ヒートポンプ暖房制御部５２Ａは、冷媒圧力が閾値Ｐ１（＝閾値Ｐ２）より高いとき（ステップＳＴ１２でＹＥＳ）、コンプレッサ３８を停止させる指令を出力する（ステップＳＴ１３）。

また、ヒートポンプ暖房制御部５２Ａは、冷媒圧力が閾値Ｐ２（＝閾値Ｐ１）より低く、かつ、所定の圧力閾値である閾値Ｐ３（＝閾値Ｐ４）より高いとき（ステップＳＴ１４でＹＥＳ）、コンプレッサ３８を駆動する指令を出力（ステップＳＴ１５）した後、冷却液の経路を図８の水回路Ｃ２に切り換える（ステップＳＴ１６）。

また、ヒートポンプ暖房制御部５２Ａは、冷媒圧力が閾値Ｐ４（＝閾値Ｐ３）より低いとき（ステップＳＴ１７でＹＥＳ）、コンプレッサ３８を駆動する指令を出力（ステップＳＴ１８）した後、水路切換弁６１、６２、６３を制御して、冷却液の経路を、図７の水回路Ｃ１に切り換える（ステップＳＴ１９）。

冷媒圧力が閾値Ｐ４（＝閾値Ｐ３）と同じである場合、ヒートポンプ暖房制御部５２Ａは、元々、水回路Ｃ１になっている場合には、水回路Ｃ１のままとし、水回路Ｃ２になっている場合には、水回路Ｃ２のままとする。

このような制御により、エンジン冷却部４０から送出される冷却液の非常に高温になり、ヒートポンプサイクルの冷媒圧力が上限に近づいてきたら、コンプレッサ３８が停止する。一方、エンジン冷却部４０から送出される冷却液の温度が高温で、ヒートポンプサイクルの冷媒圧力が高い値になるような状況では、水回路Ｃ２に切り換えられて、冷媒圧力が低減されて、ヒートポンプ動作が継続される。また、エンジン冷却部４０から送出される冷却液の温度が低温で、ヒートポンプサイクルの冷媒圧力が低い値になるような状況では、水回路Ｃ１に切り換えられて、冷媒圧力が増加されて、ヒートポンプ動作が継続される。このような切り換えにより、エンジン冷却部４０から送出された冷却水の温度に依らずに、ヒートポンプ動作を継続させて高い暖房性能を発揮することができる。

［高温時の水回路の変形例］
図１１Ａ〜図１１Ｃは、実施の形態２の車両用空調装置の冷却液の経路の変形例を説明するブロック図である。図１１Ａは、第１切換状態である図７に示した水回路Ｃ１を示している。図１１Ｂは、第２切換状態である図８に示した水回路Ｃ２を示している。図１１Ｃは、高温時の冷却液の経路である第２切換状態の変形例である水回路Ｃ２ａを示している。

図７〜図１０では、低温時用の冷却液の経路として図１１Ａの水回路Ｃ１を適用し、高温時用の冷却液の経路として図１１Ｂの水回路Ｃ２を適用した例を示した。

しかし、高温時用の冷却液の経路としては、図１１Ｃの水回路Ｃ２ａを適用してもよい。水回路Ｃ２ａは、エンジン冷却部４０、ヒーターコア４４、第２水冷媒熱交換器１２、第１水冷媒熱交換器１１の順に、冷却液を流す回路である。

水回路Ｃ２ａは、冷却液の配管の追加および配置の変更と、複数の経路を切り換える水路切換弁等の切換部の追加および配置の変更により、容易に実現可能である。

このような水回路Ｃ２ａとしても、エンジン冷却部４０から送出される冷却液の温度が高いとき、ヒーターコア４４で温度を低下させた冷却液を、第２水冷媒熱交換器１２へ送ることができる。これにより、冷却液の温度が高いときでも、ヒートポンプサイクルの冷媒の圧力レベルが過大にならないように調整されて、ヒートポンプ動作を継続させることができる。よって、高い暖房能力を発揮することができる。

以上、本発明の実施の形態２について説明した。なお、上記実施の形態２では、水回路Ｃ１と水回路Ｃ２とを実現する具体的な冷却液の配管および水路切換弁の一例を示したが、水回路Ｃ１〜Ｃ３の切り換えを実現する配管および水路切換部の構成は、様々に変形可能である。例えば、水路を切り換える構成として、水路切換弁を採用した例を示したが、弁は三方弁であっても、四方弁であっても、開閉弁の組合せであってもよい。また、水路を切り換える構成としては、冷却液の配管の各部にウォーターポンプを配置し、このウォーターポンプのオン・オフにより、冷却液が流れる配管の経路を変更するようにしてもよい。

また、水回路を切り換える条件として、第２水冷媒熱交換器１２の出口水温に基づく条件、又は、コンプレッサ３８の吐出圧力に基づく条件を例示したが、検出する水温の場所、検出する冷媒圧力の場所は、その他の場所としてもよい。また、水回路を切り換える水温の閾値、又は、冷媒圧力の閾値は、実験等により適宜な値を選定すればよい。

また、水回路を切り換える条件として、エンジン始動時からの時間、または、暖房運転の始動時からの時間を、適用してもよい。

その他、実施の形態１で説明した、冷媒回路および制御回路構成における変形例は、実施の形態２についても同様に適用可能である。

また、上記実施の形態１および実施の形態２では、冷媒が循環して流れる冷媒回路を、第１の冷媒回路と第２の冷媒回路とに切り換えられる構成を示した。第１の冷媒回路としては、冷媒が、コンプレッサ３８、第２水冷媒熱交換器１２、第１水冷媒熱交換器１１と循環して、再びコンプレッサ３８へ戻る回路を示した。第２の冷媒回路としては、冷媒が、コンプレッサ３８、室外コンデンサ３９、エバポレータ４８と循環して、再びコンプレッサ３８へ戻る回路を示した。しかしながら、第２の冷媒回路は、冷媒が、コンプレッサ３８、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と循環して、再びコンプレッサ３８へ戻る回路としてもよい。

また、上記実施の形態１および実施の形態２では、車両の加熱部品としてエンジンを例にとって説明した。しかしながら、車両の加熱部品は、電気自動車における走行用の電気モータ、走行用の電力を供給する二次電池など、様々な加熱部品を採用してもよい。

本発明は、エンジン車、電気自動車、或いは、ＨＥＶ車など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
１０，１０Ａ 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 第１開閉弁
１４ 第２開閉弁
１５ 逆止弁
１６ 膨張弁
１７ 三方弁
１８ 冷却液導入配管
１９ 冷却液配管
２０ 冷却液導出配管
３７ 膨張弁
３８ コンプレッサ
３９ 室外コンデンサ
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
５１ 車両制御部
５２，５２Ａ ヒートポンプ暖房制御部
５５ ヒートポンプ暖房スイッチ
６１，６２，６３ 水路切換弁
６４，６５，６６ 分岐配管
７０ ＨＶＡＣ
７１ ＨＶＡＣ制御部
８１ 圧力センサ
８２ 温度センサ
ＣＮ１ コネクタ

Claims (7)

1. 車室内への送風を加熱するヒーターコアと、発熱部品と、前記発熱部品の冷却用通路とを有する車両に搭載される車両用空調装置であって、
   低温低圧の冷媒と冷却液との間で熱交換させて前記冷媒を気化させる第１水冷媒熱交換器と、
   冷媒を圧縮するコンプレッサが吐出した高温高圧の前記冷媒と前記冷却液との間で熱交換させて前記冷媒を凝縮させる第２水冷媒熱交換器と、
   前記冷却液が流れる経路を切り換える水路切換部と、
   を具備し、
   前記水路切換部が第１切換状態のときに、前記第２水冷媒熱交換器、前記ヒーターコア、前記第１水冷媒熱交換器、前記発熱部品の冷却用通路の順に、前記冷却液が循環し、
   前記水路切換部が第２切換状態のときに、前記第１水冷媒熱交換器、前記第２水冷媒熱交換器、前記発熱部品の前記冷却用通路、前記ヒーターコアの順に、前記冷却液が循環する、
   車両用空調装置。
2. 前記冷媒を圧縮するコンプレッサと、
   低温低圧の冷媒と前記車室内へ送られる吸気との間で熱交換を行うエバポレータと、
   高温高圧の前記冷媒から放熱させ前記冷媒を凝縮させるコンデンサと、
   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み、この順序で冷媒回路に冷媒が流れる状態と、前記エバポレータ、前記コンプレッサ、および、前記コンデンサを含み、この順序で冷媒回路に冷媒が流れる状態とに切換え可能な切換部と、をさらに具備し、
   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、
   請求項１記載の車両用空調装置。
3. 前記第２水冷媒熱交換器から送出された前記冷媒を膨張して前記第１水冷媒熱交換器へ送る第１膨張部と、
   前記コンデンサにより凝縮された前記冷媒を膨張して前記エバポレータへ吐出する第２膨張部と、をさらに具備した、
   請求項２記載の車両用空調装置。
4. 前記切替部は、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み、この順序で冷媒回路に冷媒が流れる状態と、前記エバポレータ、前記コンプレッサ、前記第２水冷媒熱交換器、および、前記コンデンサを含み、この順序で冷媒回路に冷媒が流れる状態とに切換え可能である、
   請求項２または３記載の車両用空調装置。
5. 前記水路切換部を制御する水路制御部をさらに備え、
   前記水路制御部は、前記冷却液の温度または前記冷媒の圧力に基づいて、前記水路切換部を制御する、
   請求項１〜４の何れか一項に記載の車両用空調装置。
6. 前記水路制御部は、前記冷却液の温度が温度閾値より高い場合に、前記水路切換部を前記第２切換状態となるように制御する、
   請求項５記載の車両用空調装置。
7. 前記水路制御部は、前記冷媒の圧力が圧力閾値より高い場合に、前記水路切換部を前記第２切換状態となるように制御する、
   請求項５記載の車両用空調装置。

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