JPH09290622A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両搭載の発熱部品３０ａ、３０ｂからの廃
熱を回収して、ガスインジョクション用の冷媒に吸熱さ
せることにより、低外気温時における暖房能力を、消費
電力の増大を抑制しつつ、効果的に向上させる。 【解決手段】 暖房時には、圧縮機２０、室内熱交換器
２２、減圧器２５、および室外熱交換器２３からなる閉
回路で冷媒を循環するとともに、室内熱交換器２２で凝
縮した冷媒を減圧器（温度式膨張弁）２７ａ、２７ｂで
中間圧まで減圧して、熱交換器２８ａ、２８ｂに流入さ
せる。この熱交換器２８ａ、２８ｂにおいて冷媒は車両
側発熱部品３０ａ、３０ｂから吸熱して蒸発し、この蒸
発後の冷媒は蒸発圧力調整弁２９ａ、２９ｂを通して、
ガスインジョクション通路２０ｄより圧縮機２０のガス
インジェクションポート２０ｃに導入される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、走行用機器等の発
熱部品の廃熱を回収する機能を持った車両用空調装置に
関するもので、寒冷地向け電気自動車、あるいは車両駆
動源として電気モータと内燃機関の双方を備えたハイブ
リッド車の空調用ヒートポンプシステムとして好適なも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電気自動車のように、暖房熱源を
持たない車両においては、空調装置として、ヒートポン
プシステムを採用したものが多く提案（例えば、特開平
５ー３１９０７７号公報等）されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来装置では、使用環境の外気温度が低くなると、暖房時
に蒸発器として作用する室外熱交換器での吸熱量が減少
して圧縮機吸入圧力が低下するため、冷媒比容積が大き
くなり、冷媒循環量が減少する結果、暖房能力が低下す
るという問題があった。

【０００４】また、圧縮機吸入圧力が低下すると、冷媒
圧縮比が大きくなり、冷媒吐出温度が上昇するので、圧
縮機保護のため、圧縮機を最大能力（最大回転数）で使
用できないので、より一層暖房能力が低下するという問
題があった。以上の理由から、上記従来装置では、外気
温度が−１０°Ｃ以下となるような寒冷地では、車室の
暖房能力が不足してしまう。

【０００５】また、冷媒圧縮比の増大により圧縮効率も
悪化し、圧縮機の消費電力が増加するため、車両の１充
電当たりの走行距離の低下につながるという問題を引き
起こす。なお、特開昭５４−１４０２７号公報では、低
外気温時の暖房能力向上の対策として、中間圧まで減圧
された冷媒の気液を分離する気液分離器を設け、この気
液分離器で分離されたガス冷媒を圧縮機の圧縮過程にイ
ンジョクションするガスインジョクション方式のヒート
ポンプを構成するとともに、気液分離器の上流側に空気
で冷媒を加熱する補助熱交換器を設けた空調装置が提案
されている。

【０００６】しかし、この従来のものは空気熱源の補助
熱交換器にて冷媒に吸熱させるようにしているので、低
外気温時には冷媒への吸熱効果を発揮できない場合が生
じ、十分な暖房能力を期待できない。また，電気自動車
においては、車両搭載の発熱部品、例えば、車両走行用
電気モータの回転数制御用インバータの半導体スイッチ
素子等を冷却するために、一般に、発熱部品の廃熱を冷
却水に吸熱させ、そして、この冷却水を水ポンプにて放
熱器（ラジエータ）に循環し、この放熱器にて大気中に
放熱するという冷却システムを採用しているが、このシ
ステムでは冷却水の循環による放熱を行うため、構成が
煩雑であり、かつ車両搭載スペースも増大し、搭載スペ
ースの確保に苦慮する。

【０００７】本発明は上記点に鑑みてなされたもので、
低外気温時における暖房能力を、消費電力を抑制しつ
つ、効果的に向上できる車両用空調装置を提供すること
を目的とする。本発明の他の目的は、車両搭載の発熱部
品の冷却を簡素な構成で達成できる車両用空調装置を提
供することを目的とする。

【０００８】本発明のさらに他の目的は、低外気温時に
おける暖房能力を向上できるとともに、車両搭載発熱部
品の冷却システムを簡素化できる車両用空調装置を提供
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために案出されたものであり、第１には、車両搭載
の発熱部品（例えば、車両走行用電気モータの回転数制
御用インバータの半導体スイッチ素子等）からの廃熱に
注目し、この廃熱を直接、ガスインジョクション用の中
間圧冷媒に回収、吸熱させることにより、低外気温時に
おける暖房能力を向上させることを特徴としている。

【００１０】また、第２には、車両搭載の発熱部品から
の廃熱を直接、冷媒に回収、吸熱させる熱交換器を有す
るサイクル構成とすることにより、車両搭載の発熱部品
の冷却を簡素な構成で達成できるようにしたことを特徴
としている。本発明では、これら第１、第２の特徴に基
づく技術的手段を以下の通り採用している。

【００１１】すなわち、請求項１〜４記載の発明では、
圧縮機（２０）に、冷凍サイクル低圧側の冷媒を吸入す
る吸入ポート（２０ｂ）、冷凍サイクル中間圧のガス冷
媒を導入するガスインジェクションポート（２０ｃ）、
および圧縮された冷媒を吐出する吐出ポート（２０ａ）
を備えるとともに、室内熱交換器（２２、２２ａ、２２
ｂ）と室外熱交換器（２３）との間に、冷媒を減圧する
第１減圧器（２５）を配置し、冷凍サイクル高圧側の凝
縮後の冷媒を第２減圧器（２７、２７ａ〜２７ｃ）によ
り中間圧に減圧し、この中間圧の冷媒を熱交換器（２
８、２８ａ〜２８ｃ）にて車両搭載の発熱部品（３０、
３０ａ〜３０ｂ）から吸熱して蒸発させ、この熱交換器
（２８、２８ａ〜２８ｃ）で蒸発したガス冷媒をガスイ
ンジェクション通路（２０ｄ）によりガスインジェクシ
ョンポート（２０ｃ）に導入するよにうしたことを特徴
としている。

【００１２】請求項１〜４記載の発明によれば、暖房時
に、圧縮機（２０）の圧縮過程途中にガスインジェクシ
ョンしているので、ガスインジェクションされた冷媒流
量が圧縮機（２０）の吸入冷媒流量に加わり、室内熱交
換器（凝縮器）（２２）への冷媒流量が増加するととも
に、熱交換器（２８、２８ａ〜２８ｃ）において各発熱
部品（３０、３０ａ〜３０ｂ）の廃熱を中間圧の液冷媒
中に回収（吸熱）して、中間圧の冷媒を蒸発させて、圧
縮機（２０）にガスインジェクションしているので、室
内熱交換器（凝縮器）（２２）での冷媒放熱量を増加さ
せて、暖房能力を増加させることが可能である。

【００１３】しかも、中間圧の冷媒を各発熱部品（３
０、３０ａ〜３０ｂ）の廃熱で蒸発させて、圧縮機（２
０）にガスインジェクションすることにより、ガスイン
ジェクション分の冷媒について圧縮機（２０）は中間圧
から吐出圧まで圧縮するだけでよく、従来の通常のサイ
クルのように吸入圧から吐出圧まで圧縮する必要がな
い。それ故、圧縮機（２０）での平均吸入圧力が上昇し
て、圧縮比を低減できるため、圧縮動力を押さえること
ができ、成績係数が増大する。従って、暖房能力の向上
と同時に、サイクルの効率も向上でき、消費電力を抑制
できる。

【００１４】さらに、冷房、暖房いずれのモードでも、
熱交換器（２８、２８ａ〜２８ｃ）において冷媒により
各発熱部品（３０、３０ａ〜３０ｂ）を直接冷却できる
ため、従来技術のような冷却水循環回路を持った冷却シ
ステムに比して、構成を大幅に簡素化できる。また、特
に請求項３記載の発明によれば、発熱部品（３０、３０
ａ〜３０ｂ）が複数個搭載されている車両において、熱
交換器（２８、２８ａ〜２８ｃ）を発熱部品（３０、３
０ａ〜３０ｂ）に対応して複数個設け、この複数個の熱
交換器（２８、２８ａ〜２８ｃ）出口側に、冷媒の蒸発
温度を制御する絞り手段（２９ａ、２９ｂ、２９ｃ）を
設けているから、複数個の各熱交換器による冷却温度を
複数個の発熱部品にそれぞれ適合した温度に設定でき
る。

【００１５】請求項５記載の発明では、冷凍サイクル高
圧側の凝縮後の冷媒を第１減圧器（３１）により中間圧
まで減圧し、この中間圧冷媒の気液を気液分離器（２４
０）により分離し、この気液分離器（２４０）で分離さ
れたガス冷媒を第２減圧器（３２）を介して第１ガスイ
ンジェクション通路（２０ｅ）により圧縮機（２０）の
ガスインジェクションポート（２０ｃ）に導入する。

【００１６】また、気液分離器（２４０）で分離された
液冷媒を第３減圧器（２５）により減圧して室内熱交換
器（２２、２２ａ、２２ｂ）または室外熱交換器（２
３）に供給するとともに、気液分離器（２４０）で分離
された液冷媒を第４減圧器（２７、２７ａ〜２７ｃ）に
より減圧して熱交換器（２８、２８ａ〜２８ｃ）に供給
し、この熱交換器では、冷媒が車両搭載の発熱部品（３
０、３０ａ〜３０ｃ）から吸熱して蒸発し、この熱交換
器（２８、２８ａ〜２８ｃ）で蒸発したガス冷媒を第２
ガスインジェクション通路（２０ｄ）によりガスインジ
ェクションポート（２０ｃ）に導入することを特徴とし
ている。

【００１７】これにより、請求項１に記載の発明と同様
に、暖房能力を効果的に向上できるとともに、発熱部品
冷却システムの構成を大幅に簡素化できる。さらに、こ
れに加え、気液分離器（２４０）で分離されたガス冷媒
も第１ガスインジェクション通路（２０ｅ）により直接
ガスインジェクションすることにより、発熱部品冷却用
の熱交換器および室内熱交換器を流れる冷媒のエンタル
ピ差を拡大（図６（ｂ）参照）できるので、サイクル効
率をより一層向上できる。

【００１８】また、請求項６記載の発明によれば、空調
空気通路（２）の上流側の冷房用蒸発器（１１）と、下
流側の暖房用凝縮器（１２）への冷媒流れを切り替える
ことにより、暖房、冷房、除湿の３つの運転モードを良
好に実現できるとともに、暖房時には、圧縮機（２２）
の圧縮過程途中にガスインジェクションするとともに、
発熱部品（３３）からの廃熱回収による中間圧冷媒の吸
熱により、暖房能力を効果的に向上できる。

【００１９】また、請求項７記載の発明によれば、 冷
凍サイクル高圧側の凝縮後の冷媒を第１減圧器（３１）
により中間圧まで減圧し、この中間圧冷媒を熱交換器
（２８、２８ａ〜２８ｃ）に流入させ、この熱交換器で
は冷媒が車両搭載の発熱部品（３０、３０ａ〜３０ｃ）
から吸熱するようになっており、この熱交換器（２８、
２８ａ〜２８ｃ）で吸熱した冷媒の気液を気液分離器
（２４０）にて分離し、ここで分離された液冷媒を第３
減圧器（２５）により減圧して室内熱交換器（２２、２
２ａ、２２ｂ）または室外熱交換器（２３）に供給する
とともに、気液分離器（２４０）で分離されたガス冷媒
を第２減圧器（３２）を介してガスインジェクション通
路（２０ｅ）により圧縮機（２０）のガスインジェクシ
ョンポート（２０ｃ）に導入することを特徴としてい
る。

【００２０】これにより、請求項１、５に記載の発明と
同様に、暖房能力を効果的に向上できるとともに、発熱
部品冷却システムの構成を大幅に簡素化できる。また、
請求項８に記載の発明では、空調空気通路（２）に、空
気を冷却する蒸発器（２２）を設置するとともに、空調
空気通路（２）の外部に、外気と熱交換して冷媒を凝縮
させる凝縮器（２３）を設置した冷房用の冷凍サイクル
において、中間圧の冷媒を熱交換器（２８、２８ａ〜２
８ｃ）において車両搭載の発熱部品（３０、３０ａ〜３
０ｂ）から吸熱して蒸発させ、この蒸発後のガス冷媒を
ガスインジェクション通路（２０ｄ）によりガスインジ
ェクションポート（２０ｃ）に導入することを特徴とし
ており、これにより、冷房用の冷凍サイクルを利用して
発熱部品の冷却を良好に行うことができ、発熱部品冷却
システムの構成を大幅に簡素化できる。

【００２１】さらに、請求項１０に記載の発明では、請
求項８または９に記載の冷房用の冷凍サイクルにおい
て、熱交換器（２８、２８ａ〜２８ｃ）の出口側を吸入
ポート（２０ｂ）に連通させる連通路（３４）を、ガス
インジェクション通路（２０ｄ）と並列的に設けるとと
もに、この連通路（３４）および蒸発器（２２）への冷
媒通路に、冷媒流れを断続する弁手段（３３ｃ、３３
ｄ）を設け、冷房モード未使用時には、連通路（３４）
を弁手段（３３ｄ）により開放するとともに、蒸発器
（２２）への冷媒通路を弁手段（３３ｃ）により閉塞す
ることにより、熱交換器（２８、２８ａ〜２８ｃ）にて
発熱部品（３０、３０ａ〜３０ｂ）を冷却することを特
徴としている。

【００２２】これにより、冷房モード時および冷房モー
ド未使用時の双方において、冷房用の冷凍サイクルを利
用して発熱部品の冷却を良好に行うことができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図に基
づいて説明する。 （第１実施形態）図１は本発明を電気自動車用空調装置
に適用した第１実施形態を示すもので、空調ユニット１
は電気自動車の車室内に設置される室内ユニットであ
り、その空調ダクト２は、車室内に空調空気を導く空調
空気通路を構成するものである。この空調ダクト２の一
端側に内外気を吸入する吸入口４、５が設けられてい
る。内気吸入口４と外気吸入口５は、内外気切替ドア６
により切替開閉される。

【００２４】上記吸入口４、５に隣接して、空調ダクト
２内に空気を送風する送風機３が設置されており、この
送風機３はモータ３ａとこのモータ３ａにより駆動され
る遠心ファン３ｂとにより構成されている。一方、空調
ダクト２の他端側には車室内へ通ずる複数の吹出口、す
なわち車室内乗員の上半身に向かって空調空気を吹き出
すフェイス吹出口７、車室内乗員の足元部に向かって空
調空気を吹き出すフット吹出口８、および車両フロント
ガラスの内面に空調空気を吹き出すデフロスタ吹出口９
が形成されている。これらの吹出口７、８、９の空気流
路はドア１０〜１２によりそれぞれ開閉される。

【００２５】また、送風機３よりも空気下流側における
空調ダクト２内には冷凍サイクルの室内熱交換器２２が
設けられている。この室内熱交換器２２は、冷凍サイク
ルの冷媒と空気との熱交換を行って、空気を冷却または
加熱するものである。ところで、図１の冷凍サイクル
は、上記室内熱交換器２２により車室内の冷房および暖
房を行うヒートポンプ式冷凍サイクルとして構成されて
おり、上記室内熱交換器２２の他に以下の機器を備えて
いる。

【００２６】すなわち、冷凍サイクルには、冷媒圧縮機
２０、冷房時と暖房時とで冷媒の流れを切り替える電磁
式四方弁２１、電動室外ファン２３ａにより送風される
外気と熱交換を行う室外熱交換器２３、冷媒の気液を分
離するとともに液冷媒を溜める機能を果たすアキューム
レータ２４、冷媒の減圧膨張を行う減圧器２５、逆止弁
２６ａ〜２６ｃ、車両搭載の発熱部品３０ａ、３０ｂを
冷却する冷却器をなす熱交換器２８ａ、２８ｂ、この熱
交換器２８ａ、２８ｂに流入する冷媒を減圧、膨張させ
る減圧器２７ａ、２７ｂ、および熱交換器２８ａ、２８
ｂの冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）を調整する蒸発圧力
調整弁（絞り手段）２９ａ、２９ｂがさらに備えられて
いる。

【００２７】上記発熱部品３０ａ、３０ｂとしては、例
えば、電気自動車走行用交流モータ（図示せず）の回転
速度制御用インバータの半導体スイッチ素子（パワート
ランジスタ）、車載の電池類等であり、図２は熱交換器
２８ａ、２８ｂの具体的構造の一例を示す。図２に示す
ように、熱交換器２８ａ、２８ｂは冷媒通路を構成する
箱状の本体ケース２８０を有し、この本体ケース２８０
の対角線上の位置に冷媒入口２８１および冷媒出口２８
２が設けてあり、冷媒入口２８１には減圧器２７ａ、２
７ｂで減圧膨張した冷媒が流入する。また、冷媒出口２
８２から流出した冷媒は蒸発圧力調整弁２９ａ、２９ｂ
に流入する。

【００２８】本体ケース２８０の上蓋２８３はアルミニ
ュウム等の熱伝導性の良好な金属で形成して、上蓋２８
３に伝熱促進用のフィン２８４が一体成形されている。
このフィン２８４は、本体ケース２８０内部の冷媒通路
を図２（ｃ）に示すように、蛇行状に仕切る仕切り部材
の役割を兼ねている。本体ケース２８０もアルミニュウ
ム等の金属で形成することにより、本体ケース２８０と
上蓋２８３はろう付け等の接合手段にて気密に接合され
ている。

【００２９】また、上蓋２８３には発熱部品３０ａ、３
０ｂがネジ止め等の締結手段にて密着固定されている。
従って、発熱部品３０ａ、３０ｂの熱は、上蓋２８３か
らフィン２８４を通して本体ケース２８０内を蛇行状に
流れる冷媒中に良好に伝達できる。減圧器２７ａ、２７
ｂは、図１の例では、熱交換器２８ａ、２８ｂ出口側通
路における冷媒の過熱度を所定値に調整する温度作動式
膨張弁を使用しており、２７ａ′、２７ｂ′は、この膨
張弁の感温筒である。また、蒸発圧力調整弁２９ａ、２
９ｂは、熱交換器２８ａ、２８ｂの冷媒蒸発圧力を調整
して、冷媒蒸発温度が、発熱部品３０ａ、３０ｂの種類
（発熱温度の高低）に適合したそれぞれ異なる所定値に
なるように調整するものであって、蒸発圧力に応動する
弁部材にて冷媒通路の開度を調整する周知のものであ
る。

【００３０】ところで、上記冷媒圧縮機２０は、電動式
圧縮機であって、図示しない交流モータを一体に密封ケ
ース内に内蔵し、このモータにより駆動されて冷媒の吸
入、圧縮、吐出を行う。また、冷媒圧縮機２０には圧縮
した冷媒を吐出する吐出ポート２０ａ、サイクル低圧側
の冷媒を吸入する吸入ポート２０ｂ、および中間圧のガ
ス冷媒を圧縮過程の途中にインジェションするガスイン
ジェションポート２０ｃが備えられている。このガスイ
ンジェションポート２０ｃは、逆止弁２６ｃを有するガ
スインジェクション用通路２０ｄを介して、蒸発圧力調
整弁２９ａ、２９ｂの下流側に連通している。

【００３１】また、冷媒圧縮機２０の交流モータにはイ
ンバータ４０により交流電圧が印加され、このインバー
タ４０により交流電圧の周波数を調整することによって
モータ回転速度を連続的に変化させるようになってい
る。このインバータ４０には、車載バッテリ４１からの
直流電圧が印加される。また、インバータ４０は、空調
用制御装置４２によって通電制御されるようになってお
り、この空調用制御装置４２はマイクロコンピータとそ
の周辺回路にて構成される電子制御装置であって、四方
弁２１の切替、送風機３の回転数等も制御するものであ
る。

【００３２】空調用制御装置４２には、外気温度を検出
する外気温センサ、冷房用蒸発器１１の吹出直後の空気
温度を検出する蒸発器温度センサ、圧縮機２１の吐出冷
媒圧力（サイクル高圧圧力）を検出する吐出圧センサ等
を含む空調用センサ群４３からセンサ信号が入力される
ようになっている。また、車室内運転席近傍に設けられ
た空調コントロールパネルの各レバー、スイッチ群４４
からの空調操作信号も制御装置４２に入力される。

【００３３】次に、上記構成において作動を説明する。
いま、空調コントロールパネルからの空調操作信号によ
り暖房モードが設定されると、制御装置４２により圧縮
機２０が起動されるとともに、四方弁２１により図１の
冷凍サイクルにおいて、冷媒が実線矢印に示す経路で流
れる。すなわち、圧縮機２０から吐出されたガス冷媒
は、四方弁２１を通って、室内熱交換器２２に流入し、
ここで送風機３により送風される空気と熱交換（放熱）
してガス冷媒が凝縮、液化する。ガス冷媒の放熱により
加熱された温風は主にフット吹出口８から車室内へ吹出
し、車室内の暖房を行う。

【００３４】そして、室内熱交換器２２から流出した液
冷媒の一部は、減圧器２５で減圧、膨張して、気液２相
状態となり、室外熱交換器２３に流入する。この室外熱
交換器２３で液冷媒が室外ファン２３ａの送風空気（外
気）から吸熱して蒸発し、ガス冷媒となる。このガス冷
媒は、四方弁２１およびアキュームレータ２４を通っ
て、圧縮機２０の吸入ポート２０ｂに吸入される。

【００３５】また、室内熱交換器２２から流出した液冷
媒の残りは、逆止弁２６ａを通り、減圧器２７ａ、２７
ｂで中間圧まで減圧されて、気液２相状態となった後
に、２つの熱交換器２８ａ、２８ｂに分配される。この
中間圧の気液２相冷媒は熱交換器２８ａ、２８ｂ内にお
いて各発熱部品３０ａ、３０ｂから吸熱して蒸発すると
同時に、各発熱部品３０ａ、３０ｂを冷却する。

【００３６】熱交換器２８ａ、２８ｂ内において蒸発し
たガス冷媒は、蒸発圧力調整弁２９ａ、２９ｂを通過し
た後、逆止弁２６ｃを有するガスインジェクション用通
路２０ｄを通過して、ガスインジェクションポート２０
ｃから圧縮機２０内に吸入される。ここで、温度式膨張
弁からなる減圧器２７ａ、２７ｂにて、熱交換器２８
ａ、２８ｂ出口冷媒が所定の過熱度を持つように、熱交
換器２８ａ、２８ｂへの冷媒流量が調整されるため、ガ
スインジェクションポート２０ｃから圧縮機２０の圧縮
過程途中にガス冷媒のみを吸入（インジェクショッン）
することができる。また、蒸発圧力調整弁２９ａ、２９
ｂにより熱交換器２８ａ、２８ｂの冷媒蒸発温度をそれ
ぞれ各発熱部品３０ａ、３０ｂの種類（発熱温度の高
低）に適合した所定温度に独立に設定できる。

【００３７】従って、発熱部品３０ａ、３０ｂが過度に
冷却されて、その表面に結露を生じ、発熱部品３０ａ、
３０ｂの故障を誘発するといった不具合の発生を未然に
防止できる。第１実施形態では暖房時に上記した作動を
行うものであるため、熱交換器２８ａ、２８ｂにおいて
液冷媒により各発熱部品３０ａ、３０ｂを直接冷却で
き、そのため従来技術のような冷却水循環回路を持った
冷却システムに比して、構成を大幅に簡素化できる。こ
れと同時に、暖房能力も効果的に向上できる。

【００３８】この暖房能力の向上効果について図３に基
づいて詳述すると、図３（ａ）は従来の通常の冷凍サイ
クルのモリエル線図で、図３（ｂ）は本発明による熱交
換器２８ａ、２８ｂをガスインジェクションポート２０
ｃに通ずるガスインジェクション用通路２０ｄの上流に
設けた冷凍サイクルのモリエル線図を示す。従来の通常
の冷凍サイクルのように室外熱交換器（蒸発器）だけ
で、外気より吸熱するタイプのものでは、暖房時に外気
温度が低くなると、吸入圧力が低下して冷媒比容積が大
きくなるため、圧縮機２０で吸入する冷媒循環量Ｇ１が
減少し、暖房能力が低下する。また、吸入圧力の低下に
より圧縮比が大きくなるため、圧縮動力の増加も招く。

【００３９】これに対し、本実施形態では、ガスインジ
ェクションされた冷媒流量Ｇｉｎが圧縮機２０の吸入冷
媒流量Ｇ１に加わり、室内熱交換器（凝縮器）２２への
冷媒流量が増加するとともに、熱交換器２８ａ、２８ｂ
において各発熱部品３０ａ、３０ｂの廃熱を中間圧の液
冷媒中に回収（吸熱）して、中間圧の冷媒を蒸発させ
て、圧縮機２０にガスインジェクションしているので、
室内熱交換器（凝縮器）２２での冷媒放熱量を増加させ
て、暖房能力を増加させることが可能である。

【００４０】しかも、中間圧の冷媒を各発熱部品３０
ａ、３０ｂの廃熱で蒸発させて、圧縮機２０にガスイン
ジェクションすることにより、ガスインジェクション分
の冷媒について圧縮機２０は中間圧から吐出圧まで圧縮
するだけでよく、従来の通常のサイクルのように吸入圧
から吐出圧まで圧縮する必要がない。さらに、各発熱部
品３０ａ、３０ｂからの吸熱により、ガスインジェクシ
ョンされるガス冷媒量を一層増大できる。

【００４１】それ故、圧縮機２０での平均吸入圧力が上
昇して、圧縮比を低減できるため、圧縮動力を押さえる
ことができ、成績係数が増大する。従って、暖房能力の
向上と同時に、サイクルの効率も向上でき、消費電力を
抑制できる。この圧縮機２０での消費電力の抑制は、電
気自動車の１充電当たりの走行距離延長に貢献でき、そ
の実用上の効果は大である。

【００４２】次に、空調コントロールパネルからの空調
操作信号により冷房モードが設定されると、四方弁２１
により図１の冷凍サイクルにおいて、冷媒が破線矢印に
示す経路で流れる。すなわち、圧縮機２０から吐出され
た高温高圧の過熱ガス冷媒は、四方弁２１を通って、室
外熱交換器２３に流入し、ここで室外ファン２３ａによ
り送風される外気と熱交換してガス冷媒が凝縮、液化す
る。この液冷媒の一部は、減圧器２５で減圧、膨張さ
れ、次に、室内熱交換器２２に流入する。この室内熱交
換器２２で冷媒が送風機３の送風空気から吸熱して蒸発
する。この吸熱により冷却された冷風は、通常、フェイ
ス吹出口７から車室内へ吹き出して車室内を冷房する。
室内熱交換器２２から流出したガス冷媒は、四方弁２１
およびアキュームレータ２４を通って、圧縮機２０に吸
入される。

【００４３】一方、室外熱交換器２３で液化した液冷媒
の残りは、逆止弁２６ｂを通り、減圧器２７ａ、２７ｂ
で中間圧まで減圧されて、気液２相状態となった後に、
２つの熱交換器２８ａ、２８ｂに分配される。この中間
圧の気液２相冷媒は熱交換器２８ａ、２８ｂ内において
各発熱部品３０ａ、３０ｂから吸熱して蒸発すると同時
に、各発熱部品３０ａ、３０ｂを冷却する。

【００４４】従って、冷房時においても、発熱部品３０
ａ、３０ｂを冷却することができ、発熱部品３０ａ、３
０ｂを常に冷媒のみで冷却することが可能であるため、
発熱部品３０ａ、３０ｂの冷却のための冷却水循環シス
テムを廃止できる。 （第２実施形態）図４は第２実施形態を示すもので、第
１実施形態では２つの熱交換器２８ａ、２８ｂを冷媒通
路に対して並列に設けたが、第２実施形態では２つの熱
交換器２８ａ、２８ｂを冷媒通路に対して直列に設けて
いる。これにより、減圧器（温度式膨張弁）２７として
直列回路の入口に１つのみ設けて、下流側の熱交換器２
８ｂ出口の冷媒が所定の過熱度を持つように冷媒流量を
減圧器２７により調整する。

【００４５】一方、蒸発圧力調整弁２９ａ、２９ｂは２
つの熱交換器２８ａ、２８ｂの下流側にそれぞれ設け
て、熱交換器２８ａ、２８ｂの冷媒蒸発温度をそれぞれ
独立に設定している。但し、本例では、２つの熱交換器
２８ａ、２８ｂのうち、上流側の熱交換器２８ａの冷媒
蒸発温度が下流側の熱交換器２８ｂに比して必然的に高
くなるので、上流側の熱交換器２８ａにより必要冷却温
度の高い発熱部品３０ａを冷却し、下流側の熱交換器２
８ｂにより必要冷却温度の低い発熱部品３０ｂを冷却す
るようにしてある。２７′は減圧器（温度式膨張弁）２
７の感温筒である。他の点は第１実施形態と同じであ
る。なお、第１、第２実施形態のいずれの場合でも、蒸
発圧力調整弁２９ａ、２９ｂの代わりに、外部から冷媒
通路の開度（絞り量）を調整可能な可変絞り装置（流量
制御弁）を用い、この可変絞り装置にて、発熱部品３０
ａ、３０ｂの発熱温度（発熱量）に応じて熱交換器２８
ａ、２８ｂの冷媒蒸発温度（冷却温度）を調整するよう
にしてもよい。 （第３実施形態）図５は第３実施形態を示すもので、第
３実施形態では第１、第２実施形態における圧縮機吸入
側に位置するアキュームレータ２４を廃止し、その代わ
りに冷媒の気液を分離し、液冷媒を溜めるレシーバ（気
液分離器）２４０をサイクル高圧側に設置した、いわゆ
るレシーバサイクルを構成している。

【００４６】このレシーバ２４０からの液冷媒が流れる
通路に温度式膨張弁からなる減圧器２５を設けている。
この減圧器（温度式膨張弁）２５は、圧縮機２０の吸入
配管に感温筒２５ａを有し、圧縮機２０の吸入冷媒が所
定の過熱度を持つように冷媒流量を調整する。また、減
圧器２５の出口側の通路は、逆止弁２６ｄ、２６ｅによ
り分岐され、その一方は室内熱交換器２２に接続され、
他方は室外熱交換器２３に接続されている。

【００４７】第３実施形態の作動を説明すると、暖房モ
ードが設定されると、図５の冷凍サイクルにおいて、四
方弁２１により冷媒が実線矢印に示す経路で流れる。す
なわち、圧縮機２０から吐出されたガス冷媒は、四方弁
２１を通って、室内熱交換器２２に流入し、ここで送風
機３の送風空気と熱交換（放熱）して凝縮、液化する。
この冷媒の放熱により加熱された温風は主にフット吹出
口８から車室内へ吹出し、車室内の暖房を行う。

【００４８】そして、室内熱交換器２２から流出した冷
媒は、逆止弁２６ａを通って、レシーバ２４０に流入す
る。ここで、冷媒は気液分離され、レシーバ２４０から
出た液冷媒の一部は減圧器２５で減圧、膨張し、気液２
相状態となる。この減圧後の冷媒は逆止弁２６ｄを通過
した後に、室外熱交換器２３に流入する。この室外熱交
換器２３で冷媒が外気から吸熱して蒸発する。

【００４９】室外熱交換器２３で蒸発したガス冷媒は、
四方弁２１を通って、圧縮機２０の吸入ポート２０ｂに
吸入される。一方、レシーバ２４０から出た液冷媒の残
りは、減圧器２７ａ、２７ｂで中間圧まで減圧されて、
気液２相状態となった後に、２つの熱交換器２８ａ、２
８ｂに分配される。この中間圧の気液２相冷媒は熱交換
器２８ａ、２８ｂ内において各発熱部品３０ａ、３０ｂ
から吸熱して蒸発すると同時に、各発熱部品３０ａ、３
０ｂを冷却する。

【００５０】熱交換器２８ａ、２８ｂ内において蒸発し
たガス冷媒は、蒸発圧力調整弁２９ａ、２９ｂを通過し
た後、逆止弁２６ｃを有するガスインジェクション用通
路２０ｄを通過して、ガスインジェクションポート２０
ｃから圧縮機２０内に吸入される。ここで、第３実施形
態においても、温度式膨張弁からなる減圧器２７ａ、２
７ｂにて、熱交換器２８ａ、２８ｂ出口冷媒が所定の過
熱度を持つように、冷媒流量を調整するため、ガスイン
ジェクションポート２０ｃにガス冷媒のみを吸入（イン
ジェクショッン）させることができる。また、蒸発圧力
調整弁２９ａ、２９ｂにより熱交換器２８ａ、２８ｂの
冷媒蒸発温度をそれぞれ各発熱部品３０ａ、３０ｂの種
類（発熱温度の高低）に適合した所定温度に独立に設定
できる。

【００５１】次に、冷房モードが設定されると、図５の
冷凍サイクルにおいて、四方弁２１により冷媒が破線矢
印に示す経路で流れる。すなわち、圧縮機２０から吐出
されたガス冷媒は、四方弁２１を通って、 室外熱交換
器２３に流入し、ここで外気と熱交換してガス冷媒が凝
縮、液化する。この液冷媒は逆止弁２６ｂを通り、レシ
ーバ２４０に流入する。そして、レシーバ２４０から出
た液冷媒の一部は減圧器２５で減圧、膨張し、気液２相
状態となる。この減圧後の冷媒は逆止弁２６ｅを通過し
た後に、室内熱交換器２２に流入する。

【００５２】この室内熱交換器２２で冷媒が送風機３の
送風空気から吸熱して蒸発する。この吸熱により冷却さ
れた冷風は、通常、フェイス吹出口７から車室内へ吹き
出して車室内を冷房する。室内熱交換器２２で蒸発した
ガス冷媒は、四方弁２１を通って、圧縮機２０の吸入ポ
ート２０ｂに吸入される。一方、レシーバ２４０から出
た液冷媒の残りは、減圧器２７ａ、２７ｂで中間圧まで
減圧されて、気液２相状態となった後に、２つの熱交換
器２８ａ、２８ｂに分配される。この中間圧の気液２相
冷媒は熱交換器２８ａ、２８ｂ内において各発熱部品３
０ａ、３０ｂから吸熱して蒸発すると同時に、各発熱部
品３０ａ、３０ｂを冷却する。従って、冷房時において
も、発熱部品３０ａ、３０ｂを冷却することができ、発
熱部品３０ａ、３０ｂを常に冷媒のみで冷却することが
可能である。 （第４実施形態）図６は第４実施形態を示すもので、上
記第３実施形態によるレシーバサイクルを変形したもの
であり、レシーバ２４０の冷媒入口部に減圧器３１を設
けて、中間圧まで減圧し、この中間圧の冷媒をレシーバ
２４０内で気液分離し、ここで発生したガス冷媒は減圧
器３２を有するガスインジェクション通路２０ｅより逆
止弁２６ｃを介してガスインジェクションポート２０ｃ
に吸入させる。

【００５３】また、レシーバ２４０内で気液分離された
液冷媒の一部は、減圧器２５によりさらに減圧された後
に、暖房時は逆止弁２６ｄを介して室外熱交換器２３側
へ、また冷房時は逆止弁２６ｅを介して室内熱交換器２
２側へ流れるとともに、液冷媒の残りは減圧器２７を介
して熱交換器２８に流入し、発熱部品３０を冷却する。

【００５４】ところで、ガスインジェクション通路２０
ｅの減圧器３２は、適宜の絞り手段から構成され、レシ
ーバ２４０からのガス冷媒通路を絞ることにより、並列
接続された２つのガスインジェクション通路２０ｄ、２
０ｅ間の圧力バランスをとるものである。第４実施形態
によれば、レシーバ２４０内のガス冷媒をも直接ガスイ
ンジェクションすることにより、発熱部品冷却用の熱交
換器２８および室内熱交換器２２を流れる冷媒のエンタ
ルピ差を拡大（図６（ｂ）参照）できるので、サイクル
効率をより一層向上できる。 （第５実施形態）図７は第５実施形態を示すもので、第
４実施形態による図６（ａ）のレシーバサイクルにおい
て、減圧器３１の出口側とレシーバ２４０の冷媒入口部
との間に、発熱部品３０の熱交換器２８と蒸発圧力調整
弁２９とを直列に挿入したものである。

【００５５】これにより、減圧器３１により中間圧に減
圧された冷媒にて発熱部品３０の冷却を行うことができ
る。発熱部品３０を冷却した後に、冷媒は蒸発圧力調整
弁２９を通り、レシーバ２４０内に流入し、ここで冷媒
の気液分離が行われる。ガス冷媒は逆止弁２６ｃを有す
るガスインジェクション通路２０ｅよりガスインジェク
ションポート２０ｃに吸入される。

【００５６】発熱部品３０の熱交換器２８下流側の蒸発
圧力調整弁２９は、熱交換器２８内の冷媒圧力を調整し
て、熱交換器２８内の冷媒蒸発温度を調整するものであ
る。 （第６実施形態）図８は第６実施形態を示すもので、冷
凍サイクルを除湿暖房可能なヒートポンプサイクルとし
て構成するとともに、空調ユニット１の構成も変更して
いる。

【００５７】以下、この変更部分を重点的に説明する
と、空調ユニット１の空調ダクト２の一端側に内気吸入
口４と外気吸入口５と、これらを切替開閉する内外気切
替ドア６と、常時開口している内気吸入口４ａとが設け
られている。。送風機３にはモータ３ａにより駆動され
る２つの遠心ファン３ｂ、３ｂが設けられている。送風
機３よりも空気下流側における空調ダクト２内には冷房
用蒸発器２２ａが設けられている。この冷房用蒸発器２
２ａは、冷凍サイクルの一部を構成する室内熱交換器で
あり、冷房運転および除湿運転モード時に、内部を流れ
る冷媒の吸熱作用によって、空調ダクト２内の空気を除
湿、冷却する熱交換器として機能する。

【００５８】また、冷房用蒸発器２２ａよりも空気下流
側における空調ダクト２内には暖房用凝縮器２２ｂが設
けられている。この暖房用凝縮器２２ｂは、冷凍サイク
ル２１の一部を構成する室内熱交換器であり、暖房運転
および除湿運転モード時に、内部を流れる冷媒の放熱作
用によって、空調ダクト２内の空気を加熱する加熱器と
して機能する。

【００５９】また、空調ダクト２内の空気流路は、仕切
り壁２ａによりフット吹出口８側の第１空気流路２ｂ
と、フェイス吹出口９およびデフロスタ吹出口１０側の
第２空気流路２ｃとに分離されており、この空気流路２
ｂ、２ｃの２分割は、冬季にフット吹出口８側の空気流
路２ｂには内気吸入口４ａから温度の高い内気を吸入し
て足元へ温風を吹き出すことにより暖房負荷を軽減する
と同時に、デフロスタ吹出口１０側の空気流路２ｃには
外気吸入口５から湿度の低い外気を吸入して、フロント
ウインドの曇りを確実に防止するために行っている。

【００６０】ドア２ｄは第２空気流路２ｃを開閉するも
ので、ドア２ｅは第１、第２空気流路２ｂ、２ｃ間の仕
切り部分を開閉するものである。一方、冷凍サイクル
は、冷房用の蒸発器２２ａと暖房用の凝縮器２２ｂとで
車室内の冷房、暖房および除湿を行うヒートポンプ式冷
凍サイクルとして構成されているため、上述した第１〜
第５実施形態とは以下の点で構成を異にしている。

【００６１】すなわち、逆止弁２６ｄ、２６ｅの出口側
を合流させて、室外熱交換器２３の冷媒入口側に接続し
ており、またヒートポンプの運転モード切替のための電
磁弁３３ａ、３３ｂを追加設置している。冷凍サイクル
として、他の点は、図６に示す第４実施形態と同じであ
り、従って、冷凍サイクルの基本的作動は図６（ｂ）の
モリエル線図で表すことができる。

【００６２】次に、本実施形態の各運転モード毎の作動
を概略的に説明すると、冷房モードでは、四方弁２１お
よび電磁弁３３ａ、３３ｂが制御装置４２により図９の
冷房モードの状態に設定されるので、図８の冷凍サイク
ルにおいて、冷媒が破線矢印に示す経路で流れる。すな
わち、圧縮機２０から吐出された高温高圧の過熱ガス冷
媒は、四方弁２１、逆止弁２６ｄを通って、室外熱交換
器２３に流入し、ここで外気と熱交換してガス冷媒が凝
縮する。次に、室外熱交換器２３から流出した冷媒は、
電磁弁３３ａが閉じているため、逆止弁２６ｂを通っ
て、減圧器（固定絞り）３１で減圧され、中間圧の気液
２相状態となる。

【００６３】この中間圧の気液２相冷媒はレシーバ２４
０内に流入し、ここで冷媒は飽和ガス冷媒と飽和液冷媒
とに分離される。ガス冷媒はレシーバ２４０上部のガス
冷媒出口から減圧器（固定絞り）３２を通り、ここで再
度減圧された後に、逆止弁２６ｃを有するガスインジェ
ション通路２０ｅを通って、ガスインジェションポート
２０ｃに吸入される。

【００６４】一方、レシーバ２４０内の液冷媒の一部
は、レシーバ２４０底部近くに開口している液冷媒出口
より流出して減圧器（温度作動式膨張弁）２５で減圧さ
れ、電磁弁３３ｂを通過した後に、蒸発器２２ａに流入
する。この蒸発器２２ａで冷媒が送風機３の送風空気か
ら吸熱して蒸発する。この蒸発器２２ａで吸熱されて冷
却された冷風は、通常フェイス吹出口７から車室内へ吹
き出して車室内を冷房する。

【００６５】蒸発器２２ａで蒸発したガス冷媒は、圧縮
機２０の吸入ポート２０ｂに吸入される。このとき、圧
縮機２０の冷媒吸入通路に設置された感温筒２５ａによ
り圧縮機吸入冷媒の温度が感知され、減圧器（温度作動
式膨張弁）２５に伝達されるので、減圧器２５は圧縮機
吸入冷媒が所定の過熱度を持つように蒸発器２２ａへの
流入冷媒の流量を調整する。

【００６６】また、レシーバ２４０内の液冷媒の残り
は、減圧器（温度作動式膨張弁）２７を通って熱交換器
２８内に流入し、発熱部品３０から吸熱して蒸発する。
これにより、発熱部品３０の冷却が行われる。次に、暖
房モードでは、四方弁２１および電磁弁３３ａ、３３ｂ
が制御装置４２により図９の暖房モードの状態に設定さ
れるので、図８の冷凍サイクルにおいて、冷媒が実線矢
印に示す経路で流れる。

【００６７】すなわち、圧縮機２０から吐出されたガス
冷媒は、四方弁２１を通って、室内側の凝縮器２２ｂに
流入し、ここで送風機３の送風空気と熱交換（放熱）し
てガス冷媒が凝縮する。ガス冷媒の放熱により加熱され
た温風は主にフット吹出口８から車室内へ吹出し、車室
内の暖房を行う。そして、凝縮器２２ｂから流出した冷
媒は、逆止弁２６ａを通って、減圧器３１で減圧され、
中間圧の気液２相状態となる。

【００６８】この中間圧の気液２相冷媒はレシーバ２４
０内に流入し、ここで分離されたガス冷媒はレシーバ２
４０上部のガス冷媒出口から減圧器３２を通り、ここで
再度減圧された後に、逆止弁２６ｃを有するガスインジ
ェション通路２０ｅを通って、ガスインジェションポー
ト２０ｃに吸入される。一方、レシーバ２４０内の液冷
媒の一部は、液冷媒出口より流出して減圧器（温度作動
式膨張弁）２５で減圧され、逆止弁２６ｅを通過した後
に、室外熱交換器２３に流入する。この室外熱交換器２
３で冷媒が外気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器２
３で蒸発したガス冷媒は、電磁弁３３ａを通って、圧縮
機２０の吸入ポート２０ｂに吸入される。

【００６９】また、レシーバ２４０内の液冷媒の残り
は、減圧器（温度作動式膨張弁）２７を通って熱交換器
２８内に流入し、発熱部品３０から吸熱して蒸発する。
これにより、発熱部品３０の冷却が行われる。次に、除
湿モードでは、四方弁２１および電磁弁３３ａ、３３ｂ
が制御装置４２により図９の除湿モードの状態に設定さ
れるので、図８の冷凍サイクルにおいて、冷媒が一点鎖
線矢印に示す経路で流れる。

【００７０】すなわち、圧縮機２０から吐出されたガス
冷媒は、四方弁２１を通って、室内側の凝縮器２２ｂに
流入し、ここで送風機３の送風空気と熱交換（放熱）し
てガス冷媒が凝縮する。そして、凝縮器２２ｂから流出
した冷媒は、逆止弁２６ａを通って、減圧器３１で減圧
され、中間圧の気液２相状態となる。この中間圧の気液
２相冷媒はレシーバ２４０内に流入し、ここで分離され
たガス冷媒はレシーバ２４０上部のガス冷媒出口から減
圧器３２を通り、ここで再度減圧された後に、逆止弁２
６ｃを有するガスインジェション通路２０ｅを通って、
ガスインジェションポート２０ｃに吸入される。

【００７１】一方、レシーバ２４０内の液冷媒の一部
は、レシーバ２４０の液冷媒出口より流出して減圧器
（温度作動式膨張弁）２５で減圧された後、開弁してい
る電磁弁３３ｂを通って、蒸発器２２ａに流入する。こ
のとき、電磁弁３３ａが閉弁しているので、減圧器（温
度作動式膨張弁）２５で減圧された冷媒が室外熱交換器
２３側へ流れることはない。

【００７２】蒸発器２２ａに流入した冷媒は送風機３の
送風空気から吸熱して蒸発した後に、圧縮機２０に吸入
される。上述したように、除湿時では、室内空調ユニッ
ト１内に設置された蒸発器２２ａおよび凝縮器２２ｂの
いずれにも冷媒が流れて、送風機７の送風空気はまず蒸
発器２２ａで冷却、除湿され、その後に凝縮器２２ｂに
て再加熱される。ここで、凝縮器２２ｂでの冷媒放熱量
は、蒸発器２２ａでの吸熱量に圧縮機２０の消費電力を
加えたものであるため、凝縮器２２ｂ吹出側の空気温度
は、吸入口４、４ａ、５からの吸入空気温度より高くな
る。従って、除湿を行いながら、暖房を行うことが可能
となる。

【００７３】発熱部品３０の冷却および暖房効果の向上
に関しては、第１〜第５実施形態と同じである。 （第７実施形態）図１０は第７実施形態を示しており、
第１〜第６実施形態では冷房、暖房の両モードに切替可
能なヒートポンプサイクルについて述べたが、第７実施
形態では、暖房モードへの切替を行わない、冷房専用の
冷凍サイクルに本発明を適用している。

【００７４】第７実施形態では、室外熱交換器である凝
縮器２３の下流側に、減圧器（温度式膨張弁）２７ａ、
２７ｂ、２７ｃを介して発熱部品３０ａ、３０ｂ、３０
ｃの冷却器である熱交換器２８ａ、２８ｂ、２８ｃを並
列接続し、熱交換器２８ｂ、２８ｃの下流側には蒸発圧
力調整弁２９ｂ、２９ｃを設けて、これらの下流側をＺ
点にて合流させている。

【００７５】そして、この合流点Ｚを、逆止弁２６ｃを
有するガスインジェクション通路２０ｄに接続してい
る。また、合流点Ｚは連通路３４を介してアキュームレ
ータ２４の冷媒入口に接続されている。従って、ガスイ
ンジェクション通路２０ｄと連通路３４とは並列的にな
っており、この連通路３４には冷媒流れを断続する電磁
弁（弁手段）３３ｄが設けてある。

【００７６】一方、凝縮器２３の下流側は、上記熱交換
器２８ａ、２８ｂ、２８ｃの冷媒通路と並列に、電磁弁
（弁手段）３３ｃおよび減圧器（温度式膨張弁）２５を
介して室内熱交換器である蒸発器２２に接続されてい
る。この蒸発器２２は、図１０では図示を省略したが、
図１等に示す空調ユニット１の空調ダクト２内に設置さ
れるものであって、送風機３の送風空気を冷却して車室
内を冷房するものである。蒸発器２２の冷媒下流側は前
記した電磁弁３３ｄの下流側と合流してアキュームレー
タ２４の冷媒入口に接続されている。他の冷凍サイクル
構成は図１〜図３の第１実施形態と同じである。

【００７７】次に、第７実施形態の作動を説明すると、
冷房モードが設定されると、空調用制御装置４２により
電磁弁３３ｃが開弁され、電磁弁３３ｄが閉弁される。
このため、図１０の冷凍サイクルにおいて、冷媒が実線
矢印に示す経路で流れる。すなわち、圧縮機２０から吐
出された高温高圧の過熱ガス冷媒は、凝縮器２３に流入
し、ここで室外ファン２３ａにより送風される外気と熱
交換してガス冷媒が凝縮、液化する。

【００７８】この液冷媒の一部は、開弁状態にある電磁
弁３３ｃを通って、減圧器２５で低圧まで減圧され、次
に、蒸発器２２に流入する。この蒸発器２２で冷媒が空
調ダクト２（図１参照）内の送風空気から吸熱して蒸発
する。この吸熱により冷却された冷風は、通常、フェイ
ス吹出口７（図１参照）から車室内へ吹き出して車室内
を冷房する。

【００７９】そして、蒸発器２２から流出したガス冷媒
は、アキュームレータ２４を通って、圧縮機２０の吸入
ポート２０ｂに吸入される。一方、凝縮器２３で液化し
た液冷媒の残りは、減圧器２７ａ、２７ｂ、２７ｃで中
間圧まで減圧されて、気液２相状態となった後に、複数
の熱交換器２８ａ、２８ｂ、２８ｃに分配される。この
中間圧の気液２相冷媒は熱交換器２８ａ、２８ｂ、２８
ｃ内においてそれぞれ発熱部品３０ａ、３０ｂ、３０ｃ
から吸熱して蒸発すると同時に、それぞれ発熱部品３０
ａ、３０ｂ、３０ｃを冷却する。

【００８０】複数の熱交換器２８ａ、２８ｂ、２８ｃで
蒸発したガス冷媒は、蒸発圧力調整弁２９ｂ、２９ｃを
通過した後、合流点Ｚで合流する。このとき、電磁弁３
３ｄが閉弁しているので、ガス冷媒は合流点Ｚから逆止
弁２６ｃを通り、ガスインジェクション通路２０ｄを経
て圧縮機２０のガスインジェクションポート２０ｃに吸
入される。

【００８１】図１０（ｂ）は上記冷凍サイクルの作動を
示すモリエル線図であり、図３（ｂ）の第１実施形態と
基本的に同じであるので、詳細な説明は省略する。ま
た、冬季のように，冷房を必要としない場合において
も、発熱部品３０ａ、３０ｂ、３０ｃの冷却を行うこと
ができる。すなわち、冷房モードの未使用時には、空調
用制御装置４２により電磁弁３３ｃが閉弁され、電磁弁
３３ｄが開弁される。このため、図１０の冷凍サイクル
において、冷媒が破線矢印に示す経路で流れる。

【００８２】すなわち、圧縮機２０から吐出された高温
高圧の過熱ガス冷媒は、凝縮器２３に流入し、ここで室
外ファン２３ａにより送風される外気と熱交換してガス
冷媒が凝縮、液化する。この液冷媒は、電磁弁３３ｃが
閉弁しているため、すべて減圧器２７ａ、２７ｂ、２７
ｃで減圧されて、気液２相状態となった後に、複数の熱
交換器２８ａ、２８ｂ、２８ｃに分配される。この気液
２相冷媒は上述したように、熱交換器２８ａ、２８ｂ、
２８ｃ内で、それぞれ発熱部品３０ａ、３０ｂ、３０ｃ
から吸熱して蒸発し、発熱部品３０ａ、３０ｂ、３０ｃ
を冷却する。 複数の熱交換器２８ａ、２８ｂ、２８ｃ
で蒸発したガス冷媒は、蒸発圧力調整弁２９ｂ、２９ｃ
を通過した後、合流点Ｚで合流し、このとき、電磁弁３
３ｄが開弁しているので、ガス冷媒は合流点Ｚから連通
路３４を通り、アキュームレータ２４を通って、圧縮機
２０の吸入ポート２０ｂに吸入される。このようにし
て、冷房モードの未使用時においても、発熱部品３０
ａ、３０ｂ、３０ｃを確実に冷却することができる。

【００８３】従って、図１０に示す冷房専用サイクルに
おいても、発熱部品３０ａ、３０ｂ、３０ｃを常に冷媒
のみで冷却することが可能であるため、発熱部品３０
ａ、３０ｂ、３０ｃの冷却のための冷却水循環システム
を廃止できる。その他の構成、作用効果はすべて第１実
施形態と同じである。 （第８実施形態）図１１は第８実施形態を示しており、
第７実施形態に対して、圧縮機吸入側に位置するアキュ
ームレータ２４を廃止し、その代わりに冷媒の気液を分
離し、液冷媒を溜めるレシーバ２４０を凝縮器２３の下
流側（サイクル高圧側）に設置した、いわゆるレシーバ
サイクルを構成している。その他の構成、作用効果はす
べて第７実施形態と同じである。 （第９実施形態）図１２は第９実施形態を示しており、
第８実施形態をさらに変形したものであり、凝縮器２３
の下流側とレシーバ２４０の上流側との間に固定絞りか
らなる減圧器３１を設置して、レシーバ２４０内が中間
圧となるようにしてある。そして、レシーバ２４０内で
気液分離されたガス冷媒を導出するガスインジェクショ
ン通路２０ｅを設けるとともに、このガスインジェクシ
ョン通路２０ｅに減圧器３２（図６、８の減圧器３２と
同じもの）を設け、このガスインジェクション通路２０
ｅを、発熱部品冷却用熱交換器２８ａ〜２８ｃの下流側
に設けられたガスインジェクション通路２０ｄと合流さ
せて、逆止弁２６ｃを介してガスインジェクションポー
ト２０ｃに連通させている。

【００８４】従って、第９実施形態では、冷房モード時
には、上記の両ガスインジェクション通路２０ｄ、２０
ｅからのガス冷媒を合流させて、圧縮機２０にガスイン
ジェクションすることになる。第９実施形態によれば、
レシーバ２４０内のガス冷媒をも直接ガスインジェクシ
ョンすることにより、発熱部品冷却用の熱交換器２８ａ
〜２８ｃおよび蒸発器２２を流れる冷媒のエンタルピ差
を拡大（図６（ｂ）参照）できるので、サイクル効率を
より一層向上できる。その他の構成、作用効果は第８実
施形態と同じである。 （他の実施形態）なお、上記の各実施形態では、複数の
発熱部品３０ａ〜３０ｃに対応してそれぞれ冷却用の熱
交換器２８ａ〜２８ｃを設置する場合について述べた
が、複数の発熱部品３０ａ〜３０ｃの発熱温度が近似し
ている場合は、複数の発熱部品３０ａ〜３０ｃを一体的
に集結しても支障がないので、この一体的に集結した複
数の発熱部品３０ａ〜３０ｃを１つの冷却用熱交換器に
て冷却するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示す冷凍サイクル図で
ある。

【図２】（ａ）は第１実施形態で使用する発熱部品冷却
用熱交換器の一部断面正面図、（ｂ）は同熱交換器の斜
視図、（ｃ）は同熱交換器の横断面図である。

【図３】（ａ）は従来装置の作動を示すモリエル線図、
（ｂ）は第１実施形態の作動を示すモリエル線図であ
る。

【図４】（ａ）は本発明の第２実施形態を示す冷凍サイ
クル図、（ｂ）は第２実施形態の作動を示すモリエル線
図である。

【図５】（ａ）は本発明の第３実施形態を示す冷凍サイ
クル図、（ｂ）は第３実施形態の作動を示すモリエル線
図である。

【図６】（ａ）は本発明の第４実施形態を示す冷凍サイ
クル図、（ｂ）は第４実施形態の作動を示すモリエル線
図である。

【図７】（ａ）は本発明の第５実施形態を示す冷凍サイ
クル図、（ｂ）は第５実施形態の作動を示すモリエル線
図である。

【図８】本発明の第６実施形態を示す冷凍サイクル図で
ある。

【図９】第６実施形態における弁の作動状態を示す図表
である。

【図１０】（ａ）は本発明の第７実施形態を示す冷凍サ
イクル図、（ｂ）は第７実施形態の作動を示すモリエル
線図である。

【図１１】本発明の第８実施形態を示す冷凍サイクル図
である。

【図１２】本発明の第９実施形態を示す冷凍サイクル図
である。

【符号の説明】 ２…空調ダクト、２０…圧縮機、２０ｃ…ガスインジェ
クションポート、２０ｄ、２０ｅ…ガスインジェクショ
ン通路、２２…室内熱交換器、２３…室外熱交換器、２
５、２７、２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、３１、３２…減圧
器、２４０…レシーバ（気液分離器）、２８ａ、２８
ｂ、２８ｃ…熱交換器、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ…発熱
部品。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石井 勝也 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 伴在 慶一郎 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端側に空気の吸入口（４、４ａ、５）
   を有し、他端側に車室内への吹出口（７、８、９）を有
   する空調空気通路（２）と、 この空調空気通路（２）に設置され、この空調空気通路
   （２）を通して空気を前記吸入口（４、４ａ、５）側か
   ら前記吹出口（７、８、９）側へ送風する送風機（３）
   と、 前記空調空気通路（２）に設置され、前記空気と熱交換
   を行う室内熱交換器（２２、２２ａ、２２ｂ）と、 前記空調空気通路（２）の外部に設置され、外気と冷媒
   との間で熱交換を行う室外熱交換器（２３）と、 前記室内熱交換器（２２、２２ａ、２２ｂ）と前記室外
   熱交換器（２３）との間に配置され、冷媒を減圧する第
   １減圧器（２５）と、 冷凍サイクル低圧側の冷媒を吸入する吸入ポート（２０
   ｂ）、冷凍サイクル中間圧のガス冷媒を導入するガスイ
   ンジェクションポート（２０ｃ）、および圧縮された冷
   媒を吐出する吐出ポート（２０ａ）を有する圧縮機（２
   ０）と、 冷凍サイクル高圧側の凝縮後の冷媒を中間圧に減圧する
   第２減圧器（２７、２７ａ〜２７ｃ）と、 この中間圧の冷媒が流入するとともに、この中間圧の冷
   媒が車両搭載の発熱部品（３０、３０ａ〜３０ｂ）から
   吸熱して蒸発するように構成された熱交換器（２８、２
   ８ａ〜２８ｃ）と、 この熱交換器（２８、２８ａ〜２８ｃ）で蒸発したガス
   冷媒を前記ガスインジェクションポート（２０ｃ）に導
   くガスインジェクション通路（２０ｄ）とを備え、 少なくとも、前記室内熱交換器（２２、２２ａ、２２
   ｂ）が凝縮器として作用する暖房モードと、前記室内熱
   交換器（２２、２２ａ、２２ｂ）が蒸発器として作用す
   る冷房モードとが設定可能に構成されていることを特徴
   とする車両用空調装置。
2. 【請求項２】 前記第２減圧器（２７、２７ａ〜２７
   ｃ）は、前記熱交換器（２８、２８ａ〜２８ｃ）出口で
   冷媒が蒸発を完了するように冷媒流量を制御する膨張弁
   であることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装
   置。
3. 【請求項３】 前記発熱部品（３０、３０ａ〜３０ｂ）
   が複数個搭載されている車両において、 前記熱交換器（２８、２８ａ〜２８ｃ）を前記発熱部品
   （３０、３０ａ〜３０ｂ）に対応して複数個設け、 この複数個の熱交換器（２８、２８ａ〜２８ｃ）出口側
   に、冷媒の蒸発温度を制御する絞り手段（２９ａ、２９
   ｂ、２９ｃ）を設けることを特徴とする請求項１または
   ２に記載の車両用空調装置。
4. 【請求項４】 冷凍サイクル高圧側の凝縮後の冷媒が導
   入され、この冷媒の気液を分離する気液分離器（２４
   ０）を有し、 この気液分離器（２４０）で分離された液冷媒の一部を
   前記第１減圧器（２５）に流入させるとともに、この液
   冷媒の一部を前記第２減圧器（２７、２７ａ〜２７ｃ）
   に流入させることを特徴とする請求項１ないし３のいず
   れか１つに記載の車両用空調装置。
5. 【請求項５】 一端側に空気の吸入口（４、４ａ、５）
   を有し、他端側に車室内への吹出口（７、８、９）を有
   する空調空気通路（２）と、 この空調空気通路（２）に設置され、この空調空気通路
   （２）を通して空気を前記吸入口（４、４ａ、５）側か
   ら前記吹出口（７、８、９）側へ送風する送風機（３）
   と、 前記空調空気通路（２）に設置され、前記空気と熱交換
   を行う室内熱交換器（２２、２２ａ、２２ｂ）と、 前記空調空気通路（２）の外部に設置され、外気と冷媒
   との間で熱交換を行う室外熱交換器（２３）と、 冷凍サイクル低圧側の冷媒を吸入する吸入ポート（２０
   ｂ）、冷凍サイクル中間圧のガス冷媒を導入するガスイ
   ンジェクションポート（２０ｃ）、および圧縮された冷
   媒を吐出する吐出ポート（２０ａ）を有する圧縮機（２
   ０）と、 冷凍サイクル高圧側の凝縮後の冷媒を中間圧まで減圧す
   る第１減圧器（３１）と、 この第１減圧器（３１）で減圧された中間圧冷媒の気液
   を分離する気液分離器（２４０）と、 この気液分離器（２４０）で分離されたガス冷媒を第２
   減圧器（３２）を介して前記ガスインジェクションポー
   ト（２０ｃ）に導く第１ガスインジェクション通路（２
   ０ｅ）と、 前記気液分離器（２４０）で分離された液冷媒を減圧し
   て前記室内熱交換器（２２、２２ａ、２２ｂ）または前
   記室外熱交換器（２３）に供給する第３減圧器（２５）
   と、 前記気液分離器（２４０）で分離された液冷媒を減圧す
   る第４減圧器（２７、２７ａ〜２７ｃ）と、 この第４減圧器（２７、２７ａ〜２７ｃ）で減圧された
   冷媒が流入するとともに、この冷媒が車両搭載の発熱部
   品（３０、３０ａ〜３０ｃ）から吸熱して蒸発するよう
   に構成された熱交換器（２８、２８ａ〜２８ｃ）と、 この熱交換器（２８、２８ａ〜２８ｃ）で蒸発したガス
   冷媒を前記ガスインジェクションポート（２０ｃ）に導
   く第２ガスインジェクション通路（２０ｄ）と を備え、少なくとも、前記室内熱交換器（２２、２２
   ａ、２２ｂ）が凝縮器として作用する暖房モードと、前
   記室内熱交換器（２２、２２ａ、２２ｂ）が蒸発器とし
   て作用する冷房モードとが設定可能に構成されているこ
   とを特徴とする車両用空調装置。
6. 【請求項６】 前記室内熱交換器として、前記空調空気
   通路（２）に設置され、前記空気を冷却する蒸発器（２
   ２ａ）と、前記空調空気通路（２）において前記蒸発器
   （２２ａ）の下流側に設置され、前記空気を加熱する凝
   縮器（２２ｂ）とを備え、 暖房時には、前記圧縮機（２０）、前記凝縮器（２２
   ｂ）、前記第１減圧器（３１）、前記気液分離器（２４
   ０）、前記第３減圧器（２５）、および前記室外熱交換
   器（２３）の順に冷媒が循環し、 冷房時には、前記圧縮機（２０）、前記室外熱交換器
   （２３）、前記第１減圧器（３１）、前記気液分離器
   （２４０）、前記第３減圧器（２５）、および前記蒸発
   器（２２ａ）の順に冷媒が循環し、 除湿時には、前記圧縮機（２０）、前記凝縮器（２２
   ｂ）、前記第１減圧器（３１）、前記気液分離器（２４
   ０）、前記第３減圧器（２５）、および前記蒸発器（２
   ２ａ）の順に冷媒が循環し、 暖房時、冷房時、および除湿時のいずれにおいても、前
   記気液分離器（２４０）で分離されたガス冷媒を前記第
   ２減圧器（３２）を介して前記第１ガスインジェクショ
   ン通路（２２ｅ）により前記ガスインジェクションポー
   ト（２２ｃ）に導入し、 かつ、前記気液分離器（２４０）で分離された液冷媒の
   一部を前記第４減圧器（２７、２７ａ〜２７ｃ）で減圧
   した後、前記熱交換器（２８、２８ａ〜２８ｃ）で蒸発
   させ、この蒸発したガス冷媒を前記第２ガスインジェク
   ション通路（２２ｄ）により前記ガスインジェクション
   ポート（２２ｃ）に導入することを特徴とする請求項５
   に記載の車両用空調装置。
7. 【請求項７】 一端側に空気の吸入口（４、４ａ、５）
   を有し、他端側に車室内への吹出口（７、８、９）を有
   する空調空気通路（２）と、 この空調空気通路（２）に設置され、この空調空気通路
   （２）を通して空気を前記吸入口（４、４ａ、５）側か
   ら前記吹出口（７、８、９）側へ送風する送風機（３）
   と、 前記空調空気通路（２）に設置され、前記空気と熱交換
   を行う室内熱交換器（２２、２２ａ、２２ｂ）と、 前記空調空気通路（２）の外部に設置され、外気と冷媒
   との間で熱交換を行う室外熱交換器（２３）と、 冷凍サイクル低圧側の冷媒を吸入する吸入ポート（２０
   ｂ）、冷凍サイクル中間圧のガス冷媒を導入するガスイ
   ンジェクションポート（２０ｃ）、および圧縮された冷
   媒を吐出する吐出ポート（２０ａ）を有する圧縮機（２
   ０）と、 冷凍サイクル高圧側の凝縮後の冷媒を中間圧まで減圧す
   る第１減圧器（３１）と、 この第１減圧器（３１）で減圧された中間圧冷媒が流入
   するとともに、この中間圧冷媒が車両搭載の発熱部品
   （３０、３０ａ〜３０ｃ）から吸熱するように構成され
   た熱交換器（２８、２８ａ〜２８ｃ）と、 この熱交換器（２８、２８ａ〜２８ｃ）で吸熱した冷媒
   の気液を分離する気液分離器（２４０）と、 この気液分離器（２４０）で分離された液冷媒を減圧し
   て前記室内熱交換器（２２、２２ａ、２２ｂ）または前
   記室外熱交換器（２３）に供給する第３減圧器（２５）
   と、 前記気液分離器（２４０）で分離されたガス冷媒を第２
   減圧器（３２）を介して前記ガスインジェクションポー
   ト（２０ｃ）に導くガスインジェクション通路（２０
   ｅ）とを備え、 少なくとも、前記室内熱交換器（２２、２２ａ、２２
   ｂ）が凝縮器として作用する暖房モードと、前記室内熱
   交換器（２２、２２ａ、２２ｂ）が蒸発器として作用す
   る冷房モードとが設定可能に構成されていることを特徴
   とする車両用空調装置。
8. 【請求項８】 一端側に空気の吸入口（４、４ａ、５）
   を有し、他端側に車室内への吹出口（７、８、９）を有
   する空調空気通路（２）と、 この空調空気通路（２）に設置され、この空調空気通路
   （２）を通して空気を前記吸入口（４、４ａ、５）側か
   ら前記吹出口（７、８、９）側へ送風する送風機（３）
   と、 前記空調空気通路（２）に設置され、前記空気を冷却す
   る蒸発器（２２）と、 前記空調空気通路（２）の外部に設置され、外気との間
   で熱交換を行って冷媒を凝縮する凝縮器（２３）と、 前記凝縮器（２３）と前記蒸発器（２２）との間に配置
   され、冷媒を減圧する第１減圧器（２５）と、 冷凍サイクル低圧側の冷媒を吸入する吸入ポート（２０
   ｂ）、冷凍サイクル中間圧のガス冷媒を導入するガスイ
   ンジェクションポート（２０ｃ）、および圧縮された冷
   媒を吐出する吐出ポート（２０ａ）を有する圧縮機（２
   ０）と、 前記凝縮器（２３）で凝縮した高圧側冷媒を中間圧に減
   圧する第２減圧器（２７、２７ａ〜２７ｃ）と、 この中間圧の冷媒が流入するとともに、この中間圧の冷
   媒が車両搭載の発熱部品（３０、３０ａ〜３０ｂ）から
   吸熱して蒸発するように構成された熱交換器（２８、２
   ８ａ〜２８ｃ）と、 この熱交換器（２８、２８ａ〜２８ｃ）で蒸発したガス
   冷媒を前記ガスインジェクションポート（２０ｃ）に導
   くガスインジェクション通路（２０ｄ）とを備えること
   を特徴とする車両用空調装置。
9. 【請求項９】 前記凝縮器（２３）の出口側に、冷媒の
   気液を分離する気液分離器（２４０）を有し、 この気液分離器（２４０）で分離された液冷媒の一部を
   前記第１減圧器（２５）に流入させるとともに、この液
   冷媒の一部を前記第２減圧器（２７、２７ａ〜２７ｃ）
   に流入させることを特徴とする請求項８に記載の車両用
   空調装置。
10. 【請求項１０】 前記熱交換器（２８、２８ａ〜２８
    ｃ）の出口側を前記吸入ポート（２０ｂ）に連通させる
    連通路（３４）を、前記ガスインジェクション通路（２
    ０ｄ）と並列的に設けるとともに、 この連通路（３４）および前記蒸発器（２２）への冷媒
    通路に、冷媒流れを断続する弁手段（３３ｃ、３３ｄ）
    を設け、 冷房モード未使用時には、前記連通路（３４）を前記弁
    手段（３３ｄ）により開放するとともに、前記蒸発器
    （２２）への冷媒通路を前記弁手段（３３ｃ）により閉
    塞することにより、前記熱交換器（２８、２８ａ〜２８
    ｃ）にて前記発熱部品（３０、３０ａ〜３０ｂ）を冷却
    することを特徴とする請求項８または９に記載の車両用
    空調装置。