JPH09254639A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷凍サイクルを構成する車外側熱交換器とし
てエンジン冷却水を用いた水冷式のものを採用した車両
用空調装置において、車外側熱交換器へ供給されるエン
ジン冷却水温度を低く抑え得る構成として、車外側熱交
換器での放熱能力を十分に確保し得るようにする。 【解決手段】 冷媒圧縮用の圧縮機１と、エンジン冷却
水を熱源とする車外側熱交換器２と、通過する空気に利
用熱を与える車内側熱交換器４と、該車内側熱交換器４
への冷媒を減圧する減圧手段３とを備えた冷凍サイクル
Ａを具備した車両用空調装置において、エンジン冷却水
の保有する熱を放熱するラジエータ１２よりも下流側で
あって該ラジエータ１２を通過したエンジン冷却水の流
量を制御する流量制御手段（サーモスタット１３）より
も上流側から前記車外側熱交換器２を経てエンジン本体
８へ還流する第１の冷却水通路１５を付設して、車外側
熱交換器２へ供給されるエンジン冷却水温度を低く抑え
得るようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、車両用空調装置
に関し、さらに詳しくはエンジン冷却水を熱源とする車
外側熱交換器を備えた車両用空調装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】車両用空調装置としては、冷房時には冷
凍サイクルを循環する冷媒の蒸発器における相変化時の
蒸発潜熱を利用し、暖房時にはエンジン冷却水からヒー
タコアにおいて放熱される熱を利用するものが従来から
よく知られているが、上記冷凍サイクルにおける排熱は
空冷式の車外側熱交換器（即ち、凝縮器）により行われ
ていた。

【０００３】また、ヒートポンプ式空調装置において、
暖房時にエンジン冷却水から冷媒に吸熱させる熱交換器
を設けて、従来のヒータコアと併用することにより暖房
能力を高めるようにしたものも提案されている（例え
ば、特開昭６０ー２３６８２１号公報参照）。

【０００４】上記のいずれのものにおいても、エンジン
冷却水を冷却するためのラジエータとは、別に空冷式車
外側熱交換器が必要となり、自動車の前部にラジエータ
と空冷式車外側熱交換器とを併設しなければならず、自
動車のデザイン、空力特性、エンジン設計、コスト等を
考える上での大きな制約となっていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、電気自動車
などの例外を除けば、自動車にはエンジン冷却水を冷却
するためのラジエータが搭載されている。このラジエー
タの放熱面積は、一般に自動車の空調（例えば、冷房）
を行うために装備される空冷式の車外側熱交換器（即
ち、凝縮器）の放熱面積よりも遥かに大きい。従って、
空調装置から発生する排熱の放熱手段としてラジエータ
を利用し、空調装置の放熱系を簡素化することによっ
て、軽量化、省電力化、低価格化、省空間化を図ること
が考えられる。

【０００６】単純に考えるならば、空調装置の放熱手段
としてラジエータを利用するためには、冷媒と外気との
間で熱交換を行う方式（即ち、空冷式）の車外側熱交換
器の代わりに、冷媒とエンジン冷却水との間で熱交換を
行う方式（即ち、水冷式）の車外側熱交換器を採用する
ことによって、冷媒からエンジン冷却水へ放熱させた後
にラジエータを利用してエンジン冷却水から外気へ放熱
させればよい。

【０００７】しかしながら、ラジエータを含むエンジン
冷却水回路には、通常ラジエータを通過するエンジン冷
却水の流量を制御する流量制御手段（例えば、サーモス
タット）が設けられており、エンジン本体に入る冷却水
の温度が８０℃前後になるように流量制御されている。
このため、単純に空冷式の車外側熱交換器を水冷式の車
外側熱交換器に置き換えたのでは、冷媒からエンジン冷
却水へ放熱する温度が８０℃以上となって、放熱能力が
空冷式の車外側熱交換器を用いた場合に比べて大幅に悪
化するおそれがある。

【０００８】本願発明は、上記の点に鑑みてなされたも
ので、冷凍サイクルを構成する車外側熱交換器としてエ
ンジン冷却水を用いた水冷式のものを採用した車両用空
調装置において、車外側熱交換器へ供給されるエンジン
冷却水温度を低く抑え得る構成として、車外側熱交換器
での放熱能力を十分に確保し得るようにすることを目的
とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願発明の基本構成で
は、上記課題を解決するための手段として、冷媒圧縮用
の圧縮機と、エンジン冷却水を熱源とする車外側熱交換
器と、通過する空気に利用熱を与える車内側熱交換器
と、該車内側熱交換器への冷媒を減圧する減圧手段とを
備えた冷凍サイクルを具備した車両用空調装置におい
て、エンジン冷却水の保有する熱を放熱するラジエータ
よりも下流側であって該ラジエータを通過したエンジン
冷却水の流量を制御する流量制御手段よりも上流側から
前記車外側熱交換器を経てエンジン本体へ還流する第１
の冷却水通路を付設して、車外側熱交換器へ供給される
エンジン冷却水温度を低く抑え得るようにしている。

【００１０】本願発明の基本構成において、前記第１の
冷却水通路の出口を、前記流量制御手段に接続した場
合、第１の冷却水通路を流れるエンジン冷却水の温度が
高くなり過ぎることがなくなる点で好ましい。

【００１１】また、前記ラジエータと並列に接続され、
エンジン冷却水の保有する熱を放熱する空気加熱器を付
設した場合、エンジン冷却水の保有する熱を暖房熱源と
して利用できるとともに、車内側熱交換器との併用によ
り除湿暖房も可能となる点で好ましく、その場合におい
て、前記空気加熱器を、前記エンジン本体と前記第１の
冷却水通路における復路部との間に接続される第２の冷
却水通路に介設すれば、通路構成が簡素化できる点でよ
り好ましい。

【００１２】また、冷房運転時には前記第１の冷却水通
路を導通し、暖房運転時には前記分第２の却水通路を導
通し、除湿暖房運転時には前記第１および第２の冷却水
通路の両方を導通する通路切換手段を付設した場合、冷
暖房および除湿暖房が通路の切換により得られる点で好
ましい。

【００１３】また、前記冷凍サイクルにおける圧縮機の
吐出側に四路切換弁を設けて、該四路切換弁の切換操作
により冷凍サイクルにおける冷媒循環方向を切り換え得
るように構成した場合、ヒートポンプによる冷暖房およ
び除湿暖房が可能となり、空調能力の向上を図り得る点
で好ましい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して、本
願発明の幾つかの好適な実施の形態について詳述する。

【００１５】第１の実施の形態 図１には、本願発明の第１の実施の形態にかかる車両用
空調装置における冷媒回路とエンジン冷却水回路とが示
されている。

【００１６】この車両用空調装置は、冷媒圧縮用の圧縮
機１と、エンジン冷却水を熱源とする車外側熱交換器２
と、減圧手段３と、通過する空気に利用熱（即ち、冷
熱）を与える（換言すれば、空気を冷却する）車内側熱
交換器４と、アキュムレータ５とを冷媒配管６により順
次接続してなる冷凍サイクルＡを備えている。

【００１７】前記圧縮機１、車外側熱交換器２およびア
キュムレータ５はエンジンルーム内に配設され、前記減
圧手段３はエンジンルーム内あるいは車内に配設され、
前記車内側熱交換器４は車内側にとなる空調ユニットケ
ース（図示省略）の空調空気通路７内に配設されてい
る。なお、前記圧縮機１は、エンジン本体８により駆動
されることとなっている。符号９はエンジン本体８側の
プーリ、１０は圧縮機１側のプーリ、１１はプーリ９，
１０を連結するＶベルトである。

【００１８】また、エンジン冷却水回路Ｂは、エンジン
本体８（即ち、図示しないウォータジャケット）、ラジ
エータ１２、流量制御手段として作用するサーモスタッ
ト１３を冷却水配管１４により順次接続して構成されて
いる。この冷却水配管１４は、エンジン本体８からラジ
エータ１２に至る高温配管部１４ａと、ラジエータ１２
からサーモスタット１３に至る低温配管部１４ｂと、サ
ーモスタット１３からエンジン本体８に至る出口配管部
１４ｃとからなっている。

【００１９】前記エンジン本体８、ラジエータ１２およ
びサーモスタット１３はエンジンルーム内に配設されて
いる。なお、エンジン冷却水の循環は、エンジン本体８
内に内蔵されているウォータポンプ（図示省略）により
行われることとなっている。

【００２０】そして、前記冷却水配管１４において前記
ラジエータ１２よりも下流側であって前記サーモスタッ
ト１３よりも上流側（即ち、低温配管部１４ｂ）から前
記車外側熱交換器２を経てエンジン本体８へ還流する第
１の冷却水通路１５が付設されている。本実施の形態に
おいては、前記第１の冷却水通路１５の出口は、前記サ
ーモスタット１３に接続されている。この第１の冷却水
通路１５は、前記冷却水配管１４から分岐して前記車外
側熱交換器２に至る往路部１５ａと、該車外側熱交換器
２から前記サーモスタット１３に至る復路部１５ｂとか
らなっている。

【００２１】前記サーモスタット１３は、前記冷却水配
管１４の出口配管部（即ち、エンジン本体８への入口）
１４ｃを通過するエンジン冷却水の温度が設定温度（例
えば、８０℃）以下である場合には前記第１の冷却水通
路１５における復路部１５ｂと前記出口配管部１４ｃと
だけを連通させ、前記出口配管部１４ｃを通過するエン
ジン冷却水の温度が設定温度（例えば、８０℃）を超え
る場合には前記第１の冷却水通路１５における復路部１
５ｂと前記出口配管部１４ｃを連通させるだけでなく、
前記出口配管部１４ｃを通過するエンジン冷却水の温度
に応じた流路断面積で、前記冷却水配管１４における低
温配管部１４ｂと冷却水配管１４における出口配管部１
４ｃとを連通させるように動作することとなっている。

【００２２】また、前記エンジン本体８と前記第１の冷
却水通路１５における復路部１５ｂとの間には、前記エ
ンジン冷却水回路Ｂと並列状態で第２の冷却水通路１６
が接続されており、該第２の冷却水通路１６には、エン
ジン冷却水の保有する熱を放熱する空気加熱器として作
用するヒータコア１７が介設されている。該ヒータコア
１７は、前記空調空気通路７において前記車外側熱交換
器２の下流側に配設されている。

【００２３】上記第２の冷却水通路１６は、エンジン本
体８からヒータコア１７に至る入口側配管部１６ａと、
ヒータコア１７から前記第１の冷却水通路１５における
復路部１５ｂに至る出口側配管部１６ｂとからなってお
り、該出口側配管部１６ｂと前記冷却水通路復路部１５
ｂとは三方弁１８を介して接続されている。該三方弁１
８は、冷房運転時には前記第１の冷却水通路１５を導通
し、暖房運転時には前記第２の冷却水通路１６を導通す
る通路切換手段として作用する。

【００２４】上記したように、本願発明においては、従
来の空冷式車外側熱交換器に代えて、エンジン冷却水を
熱源とする車外側熱交換器を採用するようにしているの
で、車両前部の構造が簡素化されることとなり、自動車
のデザイン、空力特性、エンジン設計、コスト等を考え
る上で極めて有利となる。

【００２５】上記構成の車両用空調装置の作用について
以下に詳述する。

【００２６】（Ｉ） 冷房運転時 冷凍サイクルＡにおける冷媒の循環方向は、実線矢印で
示すように、圧縮機１→車外側熱交換器２→減圧手段３
→車内側熱交換器４→アキュムレータ５→圧縮機１の順
とされる。

【００２７】一方、三方弁１８は、第１の冷却水通路１
５を導通するように切り換えられており、エンジン冷却
水の循環方向は、実線矢印で示すように、エンジン本体
８→ラジエータ１２→車外側熱交換器２→三方弁１８→
サーモスタット１３→エンジン本体８の順とされる。

【００２８】従って、車外側熱交換器２においては、ラ
ジエータ１２を通過した後エンジン本体８により加熱さ
れていない状態のエンジン冷却水と圧縮機１から吐出さ
れたガス冷媒とが熱交換し、ガス冷媒は凝縮液化される
一方、エンジン冷却水は加熱されてエンジン本体８に還
流される。

【００２９】車外側熱交換器２において凝縮液化された
液冷媒は、減圧手段３で減圧された後、車内側熱交換器
４において蒸発気化し、そのときに生ずる蒸発潜熱によ
り空調空気通路７を流れる空気が冷却されて冷風とな
り、該冷風によって車室内の冷房が行われる。

【００３０】ところで、エンジン本体８を始動した直後
には冷却水配管１４の出口配管部１４ｃを通過するエン
ジン冷却水の温度は設定温度（例えば、８０℃）以下で
あるので、サーモスタット１３は第１の冷却水通路１５
における復路部１５ｂと前記出口配管部１４ｃとだけを
連通させている。そのため、ラジエータ１２を通って冷
却水配管１４の低温配管部１４ｂに入ったエンジン冷却
水は、サーモスタット１３を通過することができず、車
外側熱交換器２に入って冷媒を冷却した後、サーモスタ
ット１３を通ってエンジン本体８へ還流する。もしも、
冷却水配管１４の出口配管部１４ｃを通過するエンジン
冷却水の温度が設定温度（例えば、８０℃）を超えた場
合には、サーモスタット１３は、冷却水配管１４の低温
配管部１４ｂと出口配管部１４ｃとをも連通させるの
で、該低温配管部１４ｂから第１の冷却水通路１５（換
言すれば、車外側熱交換器２）に流れていたエンジン冷
却水の一部はサーモスタット１３を通ってエンジン本体
８へ還流する。

【００３１】従って、冷却水配管１４の出口配管部１４
ｃを通過するエンジン冷却水の温度が設定温度（例え
ば、８０℃）以下でもエンジン冷却水はラジエータ１２
を通り、なお且つラジエータ１２を出たエンジン冷却水
はエンジン本体８に加熱されることなく直接車外側熱交
換器２に供給されることとなる。その結果、日常のほと
んどの車両運転条件において、車外側熱交換器２に供給
されるエンジン冷却水の温度は設定温度（例えば、８０
℃）よりも大幅に低く維持され、冷媒の凝縮温度並の６
０℃前後、あるいはそれ以下となり、日常のほとんどの
車両運転条件において、従来の空冷式の車外側熱交換器
を用いた場合と同等あるいはそれ以上の冷房能力を発揮
することができるのである。

【００３２】（ＩＩ） 暖房運転時 冷凍サイクルＡにおける圧縮機１は運転停止され、三方
弁１８は、第２の冷却水通路１６を導通するように切り
換えられる。そのため、冷却水通路１５の復路部１５ｂ
は出口を塞がれるので、エンジン冷却水は車外側熱交換
器２に入ることができない。また、エンジン本体８を始
動した直後には冷却水配管１４の出口配管部１４ｃを通
過するエンジン冷却水の温度は設定温度（例えば、８０
℃）以下であるので、サーモスタット１３は第１の冷却
水通路１５における復路部１５ｂと前記出口配管部１４
ｃとだけを連通させている。そのため、ラジエータ１２
を通って冷却水配管１４の低温配管部１４ｂに入ったエ
ンジン冷却水は、サーモスタット１３を通過することが
できず、前記出口配管部１４ｃには入れない。

【００３３】従って、エンジン本体８の冷却水は、点線
矢印で示すように、第２の冷却水通路１６の入口側配管
部１６ａに入り、ヒータコア１７で空調空気通路７を流
れる空気と熱交換して冷却された後、第２の冷却水通路
１６の出口側配管部１６ｂ、三方弁１８、第１の冷却水
通路１５の復路部１５ｂ、サーモスタット１３および冷
却水配管１４の出口配管部１４ｃを経てエンジン本体８
に還流する。そして、ヒータコア１７を通過する際にエ
ンジン冷却水により加熱された空気は、温風となって車
室内を暖房する。もしも、冷却水配管１４の出口配管部
１４ｃを通過するエンジン冷却水の温度が設定温度（例
えば、８０℃）を超えた場合には、サーモスタット１３
は、冷却水配管１４の低温配管部１４ｂと出口配管部１
４ｃとをも連通させるので、該エンジン本体８からのエ
ンジン冷却水の一部はラジエータ１２を通過した後サー
モスタット１３を通ってエンジン本体８へ還流する。

【００３４】上記したように、冷却水配管１４の出口配
管部１４ｃを通過するエンジン冷却水の温度が設定温度
（例えば、８０℃）を超えないかぎり、エンジン冷却水
はラジエータ１２を通らないので、暖房に支障を生じる
ことはない。

【００３５】第２の実施の形態 図２には、本願発明の第２の実施の形態にかかる車両用
空調装置における冷媒回路とエンジン冷却水回路とが示
されている。

【００３６】この場合、第１の実施の形態における三方
弁１８を廃止して、第１の冷却水通路１５における往路
部１５ａに開閉弁１９を介設している。該開閉弁１９
は、冷房運転時および除湿暖房運転時には前記第１の冷
却水通路１５を導通し、暖房運転時には前記第１の冷却
水通路１５を非導通とする通路切換手段として作用する
こととなっている。その他の構成は第１の実施の形態と
同様なので説明を省略する。

【００３７】上記のように構成された車両用空調装置に
おいては、冷房運転時には開閉弁１９が開作動され、エ
ンジン冷却水は、実線矢印で示すように、大部分がエン
ジン本体８→ラジエータ１２→開閉弁１９→車外側熱交
換器２→サーモスタット１３→エンジン本体８と循環す
るとともに、一部がエンジン本体８→ヒータコア１７→
サーモスタット１３→エンジン本体８と循環する。とこ
ろで、ヒータコア１７を通るエンジン冷却水の流量は、
ラジエータ１２および車外側熱交換器２を通るエンジン
冷却水の流量よりも大幅に少ない。その理由は、ヒータ
コア１７の通水抵抗係数がラジエータ１２および車外側
熱交換器２の通水抵抗係数と比較して遥かに大きいから
である。

【００３８】従って、冷房運転時においては、車内側熱
交換器４とヒータコア１７との間にダンパ（図示省略）
を設けておき、該ダンパにより空調空気通路７における
車室内熱交換器４とヒータコア１７との間を閉止して車
内側熱交換器４を通過した冷風をヒータコア１７を通さ
ずに車室内に供給するようにすれば、良好な冷房運転が
行える。また、前記ダンパを開作動させて、空調空気通
路７を流れる空気が車内側熱交換器４を通過した後ヒー
タコア１７を通過するようにすれば、除湿暖房が行え
る。なお、開閉弁１９に代えて絞り弁を用いれば、気温
等の環境条件に応じて絞り弁の流路断面積を調節するこ
とにより、ヒータコア１７を通るエンジン冷却水の流量
と、ラジエータ１２および車外側熱交換器２を通るエン
ジン冷却水の流量との比率を調節できるので、除湿暖房
を行う際にもきめ細かな室温制御が可能となる。その他
の作用効果は暖房は第１の実施の形態におけると同様な
ので説明を省略する。

【００３９】第３の実施の形態 図３には、本願発明の第３の実施の形態にかかる車両用
空調装置における冷媒回路とエンジン冷却水回路とが示
されている。

【００４０】この場合、冷凍サイクルＡにおける圧縮機
１の吐出側に四路切換弁２０を設けて、該四路切換弁２
０の切換作動により、前記冷凍サイクルＡを循環する冷
媒の循環方向を変更（即ち、冷房運転時および除湿暖房
運転時には圧縮機１の吐出側を車外側熱交換器２に、吸
入側を車内側熱交換器４に連通させる一方、暖房運転時
には圧縮機１の吐出側を車内側熱交換器４に、吸入側を
車外側熱交換器２に連通させるように変更）して、前記
車内側熱交換器４での冷媒状態を変化させることによ
り、該車内側熱交換器４を通過する空気に利用熱（即
ち、温熱あるいは冷熱）を与えて加熱あるいは冷却する
ように構成されている。

【００４１】一方、第１の冷却水通路１５の往路部１５
ａは、冷却水配管１４の低温配管部１４ｂにおけるサー
モスタット１３の上流側から分岐して第２の冷却水通路
１６の入口側配管部１６ａに至る第１往路部１５ａ
₁と、第２の冷却水通路１６の入口側配管部１６ａにお
ける前記第１往路部１５ａ₁の下流側から車外側熱交換
器２に至る第２往路部１５ａ₂とからなっており、前記
第１往路部１５ａ₁と第２の冷却水通路１６の入口側配
管部１６ａとは三方弁２１を介して接続されている。従
って、三方弁１８，２１が、冷房運転時には前記第１の
冷却水通路１５を導通し、暖房運転時には前記第２の冷
却水通路１６を導通し、除湿暖房運転時には前記第１お
よび第２の冷却水通路１５，１６の両方を導通する通路
切換手段として作用することとなっている。その他の構
成は第１の実施の形態におけると同様なので説明を省略
する。

【００４２】上記構成の車両用空調装置の作用について
以下に詳述する。

【００４３】（Ｉ） 冷房運転時 冷凍サイクルＡにおける冷媒の循環方向は、実線矢印で
示すように、圧縮機１四路切換弁２０→→車外側熱交換
器２→減圧手段３→車内側熱交換器４→アキュムレータ
５→四路切換弁２０→圧縮機１の順とされる。

【００４４】一方、三方弁１８は、第１の冷却水通路１
５を導通するように切り換えられるとともに、三方弁２
１は、第１の冷却水通路１５の第１往路部１５ａ₁と第
２の冷却水通路１６の入口側配管部１６ａとを連通する
ように切り換えられており、エンジン冷却水の循環方向
は、実線矢印で示すように、エンジン本体８→ラジエー
タ１２→三方弁２１→車外側熱交換器２→三方弁１８→
サーモスタット１３→エンジン本体８の順とされる。

【００４５】従って、車外側熱交換器２においては、ラ
ジエータ１２を通過した後エンジン本体８により加熱さ
れていない状態のエンジン冷却水と圧縮機１から吐出さ
れたガス冷媒とが熱交換し、ガス冷媒は凝縮液化される
一方、エンジン冷却水は加熱されてエンジン本体８に還
流される。

【００４６】車外側熱交換器２において凝縮液化された
液冷媒は、減圧手段３で減圧された後、車内側熱交換器
４において蒸発気化し、そのときに生ずる蒸発潜熱によ
り空調空気通路７を流れる空気が冷却されて冷風とな
り、該冷風によって車室内の冷房が行われる。冷房運転
時におけるその他の作用効果は第１の実施の形態におけ
ると同様なので説明を省略する。

【００４７】（ＩＩ） ヒートポンプ暖房運転時 冷凍サイクルＡにおける冷媒の循環方向は、点線矢印で
示すように、圧縮機１四路切換弁２０→→車内側熱交換
器４→減圧手段３→車外側熱交換器２→アキュムレータ
５→四路切換弁２０→圧縮機１の順とされる。

【００４８】一方、三方弁１８は、第１の冷却水通路１
５を導通するように切り換えられるとともに、三方弁２
１は、第２の冷却水通路１６の入口側配管部１６ａを導
通するように切り換えられており、エンジン冷却水の循
環方向は、点線矢印で示すように、エンジン本体８→三
方弁２１→車外側熱交換器２→三方弁１８→サーモスタ
ット１３→エンジン本体８の順とされる。

【００４９】従って、冷却水配管１４の出口配管部１４
ｃを通過するエンジン冷却水の温度が設定温度（例え
ば、８０℃）に達するまでの間は、エンジン本体８から
出たエンジン冷却水は車外側熱交換器２に供給され、該
車外側熱交換器２において冷媒を加熱した後サーモスタ
ット１３を経てエンジン本体８に還流する。

【００５０】車外側熱交換器２において加熱された冷媒
は、蒸発気化した後、圧縮機１に吸入されるが、圧縮機
１から吐出されて車内側熱交換器４に供給されたガス冷
媒は、空調空気通路７を流れる空気に冷却されて凝縮液
化する。その際に生ずる凝縮潜熱により空気は加熱され
て温風となり、該温風によって車室内の暖房が行われ
る。

【００５１】上記したように、エンジン冷却水は、冷却
水配管１４の出口配管部１４ｃを通過するエンジン冷却
水の温度が設定温度（例えば、８０℃）を超えないかぎ
り、ラジエータ１２やヒータコア１７を通過することな
く、エンジン本体８を出て車外側熱交換器２のみを通っ
てエンジン本体８に還流される。このため、エンジン冷
却水の保有する熱は、外気に放出されることなく冷媒に
吸熱されるし、車内側熱交換器４によって冷却水温度以
上に加熱された空気がヒータコア１７を通過する際に再
冷却されることもない。従って、極めて効率の良いヒー
トポンプ暖房が行えるのである。

【００５２】（ＩＩＩ） ヒータコア暖房運転時 冷凍サイクルＡにおける圧縮機１は運転停止され、三方
弁１８，２１は、第２の冷却水通路１６を導通するよう
に切り換えられる。なお、エンジン冷却水の循環方向
は、１点鎖線矢印で示すようになる。そのため、冷却水
通路１５の復路部１５ｂは出口を塞がれるので、エンジ
ン冷却水は車外側熱交換器２に入ることができない。ヒ
ータコア暖房運転時におけるその他の作用効果は第１の
実施の形態におけると同様なので説明を省略する。

【００５３】第４の実施の形態 図４には、本願発明の第４の実施の形態にかかる車両用
空調装置における冷媒回路とエンジン冷却水回路とが示
されている。

【００５４】この場合、第１の冷却水通路１５における
往路部１５ａと第２の冷却水通路１６における入口側配
管部１６ａとをバイパス通路２２で接続するとともに、
三方弁１８，２１を廃止し、第１の冷却水通路１５にお
ける往路部１５ａにおいて前記バイパス通路２２の接続
部より上流側となる位置と、前記バイパス通路２２およ
び第２の冷却水通路１６における出口側配管部１６ｂと
にそれぞれ開閉弁２３，２４，２５を設けた点が第３の
実施の形態と相異しているのみであり、その他の構成は
第３の実施の形態と同様である。

【００５５】上記構成の車両用空調装置の作用について
以下に詳述する。

【００５６】（Ｉ） 冷房運転時 冷凍サイクルＡにおける冷媒の循環方向は、実線矢印で
示すように、圧縮機１四路切換弁２０→→車外側熱交換
器２→減圧手段３→車内側熱交換器４→アキュムレータ
５→四路切換弁２０→圧縮機１の順とされる。

【００５７】一方、開閉弁２３は開作動され、開閉弁２
４，２５は閉作動されており、エンジン冷却水の循環方
向は、実線矢印で示すように、エンジン本体８→ラジエ
ータ１２→開閉弁２３→車外側熱交換器２→サーモスタ
ット１３→エンジン本体８の順とされる。

【００５８】従って、車外側熱交換器２においては、ラ
ジエータ１２を通過した後エンジン本体８により加熱さ
れていない状態のエンジン冷却水と圧縮機１から吐出さ
れたガス冷媒とが熱交換し、ガス冷媒は凝縮液化される
一方、エンジン冷却水は加熱されてエンジン本体８に還
流される。

【００５９】車外側熱交換器２において凝縮液化された
液冷媒は、減圧手段３で減圧された後、車内側熱交換器
４において蒸発気化し、そのときに生ずる蒸発潜熱によ
り空調空気通路７を流れる空気が冷却されて冷風とな
り、該冷風によって車室内の冷房が行われる。冷房運転
時におけるその他の作用効果は第３の実施の形態におけ
ると同様なので説明を省略する。

【００６０】（ＩＩ） ヒートポンプ暖房運転時 冷凍サイクルＡにおける冷媒の循環方向は、点線矢印で
示すように、圧縮機１四路切換弁２０→→車内側熱交換
器４→減圧手段３→車外側熱交換器２→アキュムレータ
５→四路切換弁２０→圧縮機１の順とされる。

【００６１】一方、開閉弁２４は開作動され、開閉弁２
３，２５は閉作動されており、エンジン冷却水の循環方
向は、点線矢印で示すように、エンジン本体８→開閉弁
２４→車外側熱交換器２→サーモスタット１３→エンジ
ン本体８の順とされる。

【００６２】従って、冷却水配管１４の出口配管部１４
ｃを通過するエンジン冷却水の温度が設定温度（例え
ば、８０℃）に達するまでの間は、エンジン本体８から
出たエンジン冷却水は車外側熱交換器２に供給され、該
車外側熱交換器２において冷媒を加熱した後サーモスタ
ット１３を経てエンジン本体８に還流する。ヒートポン
プ暖房運転時におけるその他の作用効果は第３の実施の
形態におけると同様なので説明を省略する。

【００６３】（ＩＩＩ） 除湿暖房運転時 冷凍サイクルＡにおける冷媒の循環方向は、実線矢印で
示すように、圧縮機１四路切換弁２０→→車外側熱交換
器２→減圧手段３→車内側熱交換器４→アキュムレータ
５→四路切換弁２０→圧縮機１の順とされる。

【００６４】一方、開閉弁２３，２５は開作動され、開
閉弁２４は閉作動されており、エンジン冷却水は、２点
鎖線矢印で示すように、大部分がエンジン本体８→ラジ
エータ１２→開閉弁２３→車外側熱交換器２→サーモス
タット１３→エンジン本体８と循環するとともに、一部
がエンジン本体８→ヒータコア１７→開閉弁２５→サー
モスタット１３→エンジン本体８と循環する。

【００６５】従って、車内側熱交換器４において冷却除
湿された空気が、ヒータコア１７において加熱されて除
湿温風となり、該除湿温風により車室内が暖房されるこ
ととなる。

【００６６】なお、開閉弁２３に代えて絞り弁を用いれ
ば、気温等の環境条件に応じて絞り弁の流路断面積を調
節することにより、ヒータコア１７を通るエンジン冷却
水の流量と、ラジエータ１２および車外側熱交換器２を
通るエンジン冷却水の流量との比率を調節できるので、
除湿暖房を行う際にもきめ細かな室温制御が可能とな
る。その他の作用効果は暖房は第３の実施の形態におけ
ると同様なので説明を省略する。

【００６７】（ＩＶ） ヒータコア暖房運転時 冷凍サイクルＡにおける圧縮機１は運転停止され、開閉
弁２３，２４は閉差動され、開閉弁２５は開作動され
る。なお、エンジン冷却水の循環方向は、１点鎖線矢印
で示すようになる。そのため、冷却水通路１５の往路部
１５ａは開閉弁２３により出口を塞がれるので、エンジ
ン冷却水は車外側熱交換器２に入ることができない。ヒ
ータコア暖房運転時におけるその他の作用効果は第１の
実施の形態におけると同様なので説明を省略する。

【００６８】

【発明の効果】本願発明によれば、空冷式の車外側熱交
換器に代えてエンジン冷却水を熱源とする車外側熱交換
器を採用した車両用空調装置において、エンジン冷却水
の保有する熱を放熱するラジエータよりも下流側であっ
て該ラジエータを通過したエンジン冷却水の流量を制御
する流量制御手段よりも上流側から前記車外側熱交換器
を経てエンジン本体へ還流する第１の冷却水通路を付設
して、車外側熱交換器へ供給されるエンジン冷却水温度
を低く抑え得るようにしたので、日常のほとんどの車両
運転条件において、従来の空冷式の車外側熱交換器を用
いた場合と同等あるいはそれ以上の冷房能力を発揮する
ことができるとともに、車両前部の構造が簡素化される
こととなって、自動車のデザイン、空力特性、エンジン
設計、コスト等を考える上で極めて有利となるという優
れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の第１の実施の形態にかかる車両用空
調装置における冷媒回路およびエンジン冷却水回路を示
す回路構成図である。

【図２】本願発明の第２の実施の形態にかかる車両用空
調装置における冷媒回路およびエンジン冷却水回路を示
す回路構成図である。

【図３】本願発明の第３の実施の形態にかかる車両用空
調装置における冷媒回路およびエンジン冷却水回路を示
す回路構成図である。

【図４】本願発明の第４の実施の形態にかかる車両用空
調装置における冷媒回路およびエンジン冷却水回路を示
す回路構成図である。

【符号の説明】

１は圧縮機、２は車外側熱交換器、３は減圧手段、４は
車内側熱交換器、８はエンジン本体、１２はラジエー
タ、１３は流量制御手段（サーモスタット）、１４は冷
却水配管、１５は第１の冷却水通路、１６は第２の冷却
水通路、１７は空気加熱器（ヒータコア）、１８は通路
切換手段（三方弁）、１９は通路切換手段（開閉弁）、
２０は四路切換弁、２１は通路切換手段（三方弁）、２
３，２４，２５は通路切換手段（開閉弁）、Ａは冷凍サ
イクル。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒圧縮用の圧縮機と、エンジン冷却水
   を熱源とする車外側熱交換器と、通過する空気に利用熱
   を与える車内側熱交換器と、該車内側熱交換器への冷媒
   を減圧する減圧手段とを備えた冷凍サイクルを具備した
   車両用空調装置であって、エンジン冷却水の保有する熱
   を放熱するラジエータよりも下流側であって該ラジエー
   タを通過したエンジン冷却水の流量を制御する流量制御
   手段よりも上流側から前記車外側熱交換器を経てエンジ
   ン本体へ還流する第１の冷却水通路を付設したことを特
   徴とする車両用空調装置。
2. 【請求項２】 前記第１の冷却水通路の出口は、前記流
   量制御手段に接続されていることを特徴とする前記請求
   項１記載の車両用空調装置。
3. 【請求項３】 前記ラジエータと並列に接続され、エン
   ジン冷却水の保有する熱を放熱する空気加熱器を付設し
   たことを特徴とする前記請求項１および請求項２のいず
   れか一項記載の車両用空調装置。
4. 【請求項４】 前記空気加熱器は、前記エンジン本体と
   前記第１の冷却水通路における復路部との間に接続され
   る第２の冷却水通路に介設されていることを特徴とする
   前記請求項３記載の車両用空調装置。
5. 【請求項５】 冷房運転時には前記第１の冷却水通路を
   導通し、暖房運転時には前記第２の冷却水通路を導通
   し、除湿暖房運転時には前記第１および第２の冷却水通
   路の両方を導通する通路切換手段が付設されていること
   を特徴とする前記請求項４記載の車両用空調装置。
6. 【請求項６】 前記冷凍サイクルにおける圧縮機の吐出
   側に四路切換弁を設けて、該四路切換弁の切換操作によ
   り冷凍サイクルにおける冷媒循環方向を切り換え得るよ
   うに構成したことを特徴とする前記請求項１ないし請求
   項５のいずれか一項記載の車両用空調装置。