JPH10297270A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 温水を加熱するホットガスヒータサイクルの
運転を、凝縮器１２への冷媒の寝込み現象をおこすこと
なく簡単な構成で良好に実施できるようにする。 【解決手段】 暖房用ヒータコア４に循環する温水を圧
縮機吐出ガス冷媒により加熱する水−冷媒熱交換器１１
を設置し、この熱交換器１１の下流側に凝縮器１２、受
液器１３を接続し、この受液器１３で分離されたガス冷
媒を圧縮機吸入側に直接バイパスするバイパス回路１８
を設け、このバイパス回路１８に絞り付きの電磁弁１９
を備える。暖房時に、温水の温度が設定温度より低いと
きは、圧縮機１０を作動させ、凝縮器用ファン２０を停
止し、かつ電磁弁１９を開弁してバイパス回路１８を開
通させる第１作動モードを設定する。この第１作動モー
ドの実行により圧縮機吐出側冷媒圧力が設定値以上に上
昇すると、凝縮器用冷却ファン２０を作動状態とする第
２作動モードを設定し、高圧上昇を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は冷凍サイクルの圧縮
機の吐出ガス冷媒により温水を加温するホットガスヒー
タサイクルと温水回路とを併用するようにした車両用空
調装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のホットガスヒータサイク
ルと温水回路とを併用するようにした車両用空調装置は
特開平６−２６２９３５号公報において提案されてお
り、この従来装置では、空調用冷凍サイクルの圧縮機吐
出ガス冷媒を、三方弁を介して温水（エンジン冷却水）
加熱用の水−冷媒熱交換器に送り込み、この熱交換器に
おいて温水を加熱して、ヒータ性能を早期に立ち上がら
せるようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来装置で
は、温水を加熱するホットガスヒータサイクル時には、
冷凍サイクルの圧縮機吐出側の冷媒回路を三方弁により
切り替えて、凝縮器への冷媒の流通を阻止して、その代
わりに水−冷媒熱交換器に圧縮機吐出ガス冷媒を流す構
成となっている。ここで、凝縮器は車室外に設置されて
いるので、冬期には凝縮器は外気温と同程度の低温にな
っている。そのため、凝縮器における冷媒飽和圧力が低
下して、凝縮器に冷媒が溜まるという現象（冷媒の寝込
み現象）が発生し、循環冷媒流量の低下による能力低下
を招くという不具合がある。

【０００４】また、これに伴って、ホットガスヒータサ
イクル時に冷凍サイクル中の潤滑オイルが凝縮器に滞留
して、圧縮機の潤滑不足を起こしやすいという不具合が
ある。さらに、ホットガスヒータサイクル時に圧縮機吐
出ガス冷媒の流れを切り替えるために、上記三方弁を含
む複数の冷媒回路切替用電磁弁が必要となるとともに、
高圧の上昇防止のために電子制御の絞り弁が必要となる
ので、サイクル構成が複雑であり、製品コストの上昇、
設置スペースの増大等の問題がある。

【０００５】本発明は上記点に鑑みてなされたもので、
温水を加熱するホットガスヒータサイクルの運転を、凝
縮器への冷媒の寝込み現象を起こすことなく、簡単な構
成で良好に実施できるようにすることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明では、水冷式エンジン（５）に
て加熱された温水が循環する温水回路（３）に、温水と
空気とを熱交換して空気を加熱するヒータコア（４）を
設置し、冷凍サイクル（８）の圧縮機（１０）の吐出側
に、前記温水回路（３）の温水と前記圧縮機（１０）の
吐出ガス冷媒とを熱交換して温水を加熱する水−冷媒熱
交換器（１１）を設置し、この水−冷媒熱交換器（１
１）の下流側に凝縮器（１２）を接続し、この凝縮器
（１２）の下流側に、冷媒の気液を分離して液冷媒を蓄
える受液器（１３）を接続し、この受液器（１３）で分
離されたガス冷媒を圧縮機の吸入側に直接バイパスする
バイパス回路（１８）を設け、このバイパス回路（１
８）に開閉手段（１９）を備え、暖房時に、温水の温度
が設定温度より低いときは、圧縮機（１０）を作動さ
せ、凝縮器用ファン（２０）を停止し、かつ開閉手段
（１９）によりバイパス回路（１８）を開通させる第１
作動モードを設定し、この第１作動モードでは前記水−
冷媒熱交換器（１１）で温水を加熱するとともに、受液
器（１３）で分離されたガス冷媒をバイパス回路（１
８）で減圧した後に圧縮機（１０）の吸入側に直接吸入
させ、この第１作動モードの実行により圧縮機（１０）
吐出側冷媒圧力が設定値以上に上昇すると、凝縮器用冷
却ファン（２０）を作動状態とする第２作動モードを設
定することを特徴としている。

【０００７】これによると、上記第１作動モード時に
は、水−冷媒熱交換器（１１）において、圧縮機（１
０）の吐出ガス冷媒により温水回路（３）の温水を加熱
して、温水温度を高め、この温水をヒータコア（４）に
循環して空調空気を加熱して車室内の暖房を行うことが
できる。そして、圧縮機（１０）の吐出圧力（高圧）Ｐ
ｈが所定の設定圧力Ｐ₀ に上昇すると、第２作動モード
を設定する。この第２作動モードでは、第１作動モード
で停止していた凝縮器用冷却ファン（２０）を作動させ
るから、冷凍サイクル（８）の高圧側において圧縮機吐
出冷媒ガスの放熱能力が増加し、この放熱能力の増加に
見合った分だけ、圧縮機（１０）の吐出圧力（高圧）Ｐ
ｈが低下する。

【０００８】このように、凝縮器用冷却ファン（２０）
の作動により高圧上昇を抑制することができる。しか
も、上記第１作動モードおよび第２作動モードのいずれ
でも、水−冷媒熱交換器（１１）と凝縮器（１２）の直
列回路を冷媒が常時流れているので、凝縮器（１２）の
温度は水−冷媒熱交換器（１１）に近似した温度とな
る。従って、凝縮器（１２）が外気温と同程度の低温に
なって、凝縮器（１２）に冷媒が滞留するという不具合
が発生することがない。そのため、ホットガスヒータサ
イクルの運転時にも圧縮機（１０）への潤滑油の還流を
比較的良好に行うことができる。

【０００９】また、冷凍サイクルの回路構成として、通
常のサイクルに対して開閉手段（１９）を持ったバイパ
ス回路（１８）を追加するだけでよく、サイクル構成も
従来装置に比して大幅に簡素化できる。請求項２記載の
発明では、受液器（１３）で分離された液冷媒を過冷却
する過冷却器（１４）を備えるとともに、受液器（１
３）で分離されたガス冷媒を過冷却器（１４）の下流側
に直接バイパスするバイパス回路（１８ａ）を備え、さ
らに、このバイパス回路（１８ａ）および過冷却器（１
４）への冷媒流れを断続する開閉手段（１９ａ、１９
ｂ）を備えて、暖房時に、温水回路（３）の温水の温度
が設定温度より低いときは、圧縮機（１０）を作動さ
せ、凝縮器用ファン（２０）を停止し、かつ開閉手段
（１９ａ、１９ｂ）により過冷却器（１４）への冷媒流
れを遮断してバイパス回路（１８ａ）に冷媒を流す第１
作動モードを設定し、この第１作動モードでは水−冷媒
熱交換器（１１）において圧縮機（１０）の吐出ガス冷
媒により温水を加熱するとともに、受液器（１３）で分
離されたガス冷媒をバイパス回路（１８ａ）および減圧
手段（１５）を通して圧縮機（１０）の吸入側に吸入さ
せ、この第１作動モードの実行により圧縮機（１０）吐
出側冷媒圧力が設定値以上に上昇すると、凝縮器用冷却
ファン（２０）を作動状態とする第２作動モードを設定
することを特徴としている。

【００１０】これによると、請求項１記載の発明と同様
の作用効果を発揮できるとともに、バイパス回路（１８
ａ）を過冷却器（１４）をバイパスするだけの短いもの
にすることができる。このように、バイパス回路（１８
ａ）の長さが短くなることにより、空調装置の車両への
架装作業が容易となり、実用上極めて有利である。請求
項３記載の発明のように、温水回路（３）の温水の温度
が設定温度より高くなると、圧縮機（１０）および凝縮
器用ファン（２０）を停止する第３作動モードを設定す
ることにより、冷凍サイクルの不要な運転を自動的に停
止できる。

【００１１】請求項４記載の発明では、受液器（１３）
内部のガス冷媒をバイパス回路（１８、１８ａ）に導入
するバイパスパイプ（１３ｅ）を有し、このバイパスパ
イプ（１３ｅ）に受液器（１３）内部の底部近傍に開口
する油戻し穴（１３ｇ）を備えたことを特徴としてい
る。これにより、バイパス回路（１８、１８ａ）を開通
してホットガスヒータサイクルの運転を行うときに、受
液器（１３）内部の液冷媒中に混じっている潤滑油を油
戻し穴（１３ｇ）から吸入して圧縮機（１０）吸入側に
戻すことができ、圧縮機（１０）の潤滑をより一層良好
にすることができる。

【００１２】請求項５記載の発明では、水−冷媒熱交換
器（１１）と凝縮器（１２）との間に、開度が調整可能
な絞り手段（３１）を設置し、圧縮機（１０）の吐出冷
媒圧力に関連する物理量が所定値に低下すると、絞り手
段（３１）の開度を絞るようにしたことを特徴としてい
る。これにより、低外気温時に、圧縮機（１０）の吐出
冷媒圧力が低下すると、絞り手段（３１）の絞り作用に
て凝縮器（１２）に流入する冷媒温度を低下させて、凝
縮器（１２）での放熱量を減らすことができる。そのた
め、圧縮機（１０）の吐出冷媒圧力が上昇し、水−冷媒
熱交換器（１１）での水と冷媒との温度差を拡大できる
ので、冷媒による温水加熱効果を増大でき、低外気温時
の暖房能力を向上できる。

【００１３】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。

【００１４】

【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は本発明を適用した車両用空調装
置の第１実施形態を示すものであり、空調装置は、車室
内の暖房を行うためのヒータユニット１を有し、このヒ
ータユニット１はその内部に空調空気（内気または外
気）を送風する電動送風機２と、温水回路３の暖房用ヒ
ータコア４が備えられており、ヒータコア４で加熱され
た温風を車室内に吹き出すようになっている。

【００１５】温水回路３は車両走行用水冷式エンジン５
で加熱された温水（エンジン冷却水）がウォータポンプ
６により循環する。このウォータポンプ６はエンジン５
により駆動される機械駆動式、またはモータにより駆動
される電動駆動式のいずれでもよい。また、温水回路３
には、図示しないが周知のサーモスタットを介して温水
の冷却を行うラジエータ等が備えられている。

【００１６】暖房用のヒータコア４に循環する温水流量
は流量制御弁７にて調整可能になっており、また、夏期
のように暖房不要時には流量制御弁９を完全閉とするこ
とにより、ヒータコア４への温水循環が停止される。一
方、冷凍サイクル８は、夏期には車室内冷房用の通常サ
イクルとして運転され、冬期には上記温水回路３の温水
を加熱するホットガスヒータサイクルとして運転される
ものであって、本例では、電磁クラッチ９を有する圧縮
機１０、水−冷媒熱交換器１１、凝縮器１２、受液器１
３、過冷却器１４、温度式膨張弁（減圧手段）１５、蒸
発器１６、逆止弁１７を順次接続した閉回路を有してい
る。

【００１７】そして、受液器１３内の上方空間のガス冷
媒部と、逆止弁１７の下流側とを直接結合するバイパス
回路１８を有し、このバイパス回路１８に電磁弁（開閉
手段）１９が設置されている。この電磁弁１９は、その
開弁時にバイパス回路１８を流れる冷媒を所定圧力まで
減圧する減圧手段として作用するために絞り（図示せ
ず）を有している。

【００１８】圧縮機１０は電磁クラッチ９が接続状態に
なるとエンジン５の動力が伝達されて作動する。水−冷
媒熱交換器１１は車室外に設置され、冬期の暖房時に、
圧縮機１０の吐出ガス冷媒により温水回路３の温水を加
熱する。受液器１３は凝縮器１２の出口側に設置され、
冷媒の気液を分離する。過冷却器１４は受液器１３で分
離された液冷媒を過冷却するもので、凝縮器１２の冷却
空気の上流側に配置され、この両者１２、１４は共通の
冷却ファン２０により冷却される。。

【００１９】また、温度式膨張弁１５で減圧された冷媒
が流入する蒸発器１６はクーラユニット２１内に設置さ
れて、電動送風機２２により送風される空調空気（内気
または外気）を冷却し、その冷風を車室内に吹出して、
夏期の冷房作用を行う。２３はエンジン５の温水出口部
（水−冷媒熱交換器１１の温水入口部）の温水温度を検
出する水温センサ、２４は圧縮機１０の吐出ガス冷媒の
圧力を検出する冷媒圧力センサである。

【００２０】図２は本実施形態の電気制御ブロック図を
示すものであり、空調用の制御装置２６は、マイクロコ
ンピータ等から構成され、これには、上記センサ２３、
２４の他に、内気温を検出する内気温センサ２７、外気
温を検出する外気温センサ２８、乗員の操作する温度設
定器２９、空調作動スイッチ３０等から信号が入力され
る。そして、制御装置２６はこれらの入力信号に基づい
て、予め設定されたプログラムにより所定の演算を行っ
て、上記した各機器（２、９、１９、２０、２２）の作
動を制御する。

【００２１】次に、上記構成において本実施形態の作動
を図３に基づいて説明する。図３は制御装置２６によっ
て実行される制御ルーチンのフローチャートであり、い
ま、温度設定器２９および空調作動スイッチ３０の操作
によって暖房運転が設定されると、図３の制御ルーチン
がスタートし、まず、最初のステップＳ１にてセンサ信
号等の入力信号が読み込まれ、次のステップＳ２にて水
温センサ２３の検出する水温Ｔｗが所定の設定温度Ｔ₀
（例えば、８５°Ｃ）より高いか判定する。エンジン５
の始動直後のように、水温Ｔｗが設定温度Ｔ₀ より低い
と、ステップＳ３に進み、冷凍サイクル８の第１作動モ
ードを設定する。

【００２２】すなわち、第１作動モードでは、圧縮機１
０：ＯＮ（電磁クラッチ９：ＯＮ）、凝縮器用冷却ファ
ン２０：ＯＦＦ、電磁弁１９：ＯＮとする。冷凍サイク
ル８では、第１作動モードの設定により圧縮機１０→水
−冷媒熱交換器１１→凝縮器１２→受液器１３→バイパ
ス回路１８→絞り付きの電磁弁１９→圧縮機１０という
閉回路が構成される。そのため、圧縮機１０の吐出した
高温高圧の過熱ガス冷媒が水−冷媒熱交換器１１におい
て温水回路３の温水と熱交換して温水を加熱する。

【００２３】このとき、凝縮器用冷却ファン２０が停止
しているので、凝縮器１２は単なる冷媒通路として機能
するだけであり、冷媒の凝縮作用を果たさない。そのた
め、水−冷媒熱交換器１１で放熱したガス冷媒はほとん
ど凝縮することなく、受液器１３に流入し、受液器１３
内の上部空間からガス冷媒がバイパス回路１８に流入
し、そして、バイパス回路１８途中の絞り付きの電磁弁
１９においてガス冷媒が減圧されて低圧状態になった後
に、この低圧ガス冷媒が圧縮機１０吸入側に吸入され
る。

【００２４】上記第１作動モードの設定時には、凝縮器
１２での放熱を回避して、圧縮機１０吐出側の過熱ガス
冷媒の熱を水−冷媒熱交換器１１で温水に対して効果的
に放熱できるので、エンジン始動後に温水温度を速やか
に高めることができる。なお、図４（ａ）は上記第１作
動モードによる冷凍サイクル８の挙動を示すモリエル線
図である。

【００２５】一方，このとき、温水回路３側では、流量
制御弁７を開弁することにより、ウォータポンプ６の作
動によって温水がヒータコア４に循環するので、暖房用
送風機２を作動させると、その送風空気がヒータコア４
で加熱されて温風となり、温風が車室内に吹き出され、
車室内の暖房を行う。そして、上記第１作動モードは冷
媒圧力センサ２４により検出される圧縮機１０の吐出圧
力（高圧）Ｐｈが所定の設定圧力Ｐ₀ （例えば、２ＭＰ
ａ）に上昇するまでの間、継続される。上記第１作動モ
ードの実行、およびエンジン５からの吸熱により水−冷
媒熱交換器１１に流入する温水の温度が上昇すると、圧
縮機１０の吐出ガス冷媒から水−冷媒熱交換器１１への
放熱量が減少するので、サイクルバランス上、圧縮機１
０の吐出圧力（高圧）Ｐｈが図４（ａ）の矢印Ａのごと
く上昇していく。

【００２６】そして、圧縮機１０の吐出圧力（高圧）Ｐ
ｈが設定圧力Ｐ₀ より高くなると、ステップＳ４からス
テップＳ５に進み、第２作動モードを設定する。この第
２作動モードでは、圧縮機１０：ＯＮ、凝縮器用冷却フ
ァン２０：ＯＮ、電磁弁１９：ＯＮとする。つまり、第
１作動モードでは停止していた凝縮器用冷却ファン２０
を作動させる。

【００２７】この結果、水−冷媒熱交換器１１を通過し
た冷媒が凝縮器１２にて冷却され放熱するので、冷凍サ
イクル８の高圧側において圧縮機吐出冷媒ガスの放熱能
力が増加し、この放熱能力の増加に見合った分だけ、圧
縮機１０の吐出圧力（高圧）Ｐｈが図４（ｂ）の矢印Ｂ
のごとく低下する。この第２作動モードは、水温センサ
２３の検出する水温Ｔｗが設定温度Ｔ₀ よりも低い間は
継続される。しかし、第２作動モードの実行により、温
水温度Ｔｗが上昇して設定温度Ｔ₀ より高くなると、ス
テップＳ６からステップＳ７に進み、圧縮機１０、凝縮
器用冷却ファン２０、および電磁弁１９をすべてＯＦＦ
し、第３作動モード（ホットガスヒータサイクルの停止
状態）とする。これ以後は第３作動モードによりホット
ガスヒータサイクルによる温水加熱作用なしで、暖房作
用が行われる。

【００２８】また、ヒータユニット１においては暖房用
送風機２の回転数を例えば、内気温センサ２７の検出す
る内気温（車室温度）に応じて変えることにより暖房能
力を制御できる。つまり、内気温度が高くなるに従っ
て、暖房用送風機２の風量を小さくして、車室内の過度
な温度上昇を防止できる。また、ヒータコア４の温水入
口部に配設した流量制御弁７の開度を、内気温センサ２
７、外気温センサ２８、温度設定器２９からの入力信号
に応じて、周知の制御方法にて制御して、ヒータコア４
の吹出空気温度を制御してもよい。

【００２９】ところで、前述したステップＳ３の第１作
動モードおよびステップＳ５の第２作動モードにより、
ホットガスヒータサイクルを運転しているときに、水−
冷媒熱交換器１１と凝縮器１２の直列回路を冷媒が常時
流れているので、凝縮器１２の温度は水−冷媒熱交換器
１１に近似した温度である。従って、凝縮器１２が外気
温と同程度の低温になって、凝縮器１２に冷媒が滞留す
るという不具合が発生することがない。そのため、ホッ
トガスヒータサイクルの運転時にも圧縮機１０への潤滑
油の還流が比較的良好に行われる。

【００３０】冷凍サイクル８の低圧側においても、逆止
弁１７を設置しているだけであるから、蒸発器１６内に
滞留している冷媒や潤滑油を逆止弁１７を通して圧縮機
１０吸入側に吸引することができる。そして、一旦吸引
した冷媒、潤滑油は、受液器１３内の液面変動により受
液器１３内に蓄えられ、サイクル循環冷媒量は受液器１
３の自己調整作用にて適正量に維持されるので、冷媒過
多による高圧上昇が発生することもない。

【００３１】また、第２作動モードにおいて、凝縮器用
冷却ファン２０の回転数を一定回転数とせずに、圧縮機
１０の吐出圧力（高圧）Ｐｈの上昇に従って凝縮器用冷
却ファン２０の回転数を上昇させてもよい。なお、ホッ
トガスヒータサイクルの運転時にクーラユニット２１の
冷房用送風機２２が常時停止していることはもちろんで
ある。

【００３２】一方、夏期の冷房モード時には、流量制御
弁７の閉弁、ウォータポンプ６の作動停止等により水−
冷媒熱交換器１１への温水循環を停止し、かつ電磁弁１
９によりバイパス回路１８を閉塞した状態で、圧縮機１
０を作動させる。これにより、冷凍サイクル８では、圧
縮機１０→水−冷媒熱交換器１１→凝縮器１２→受液器
１３→過冷却器１４→温度式膨張弁１５→蒸発器１６→
逆止弁１７→圧縮機１０という閉回路が構成され、通常
のサイクルにて冷媒が循環して、蒸発器１６の冷却作用
により冷房用送風機２２の送風空気を冷却して車室内を
冷房できる。

【００３３】（第２実施形態）図５は第２実施形態によ
る受液器１３を示すものであり、密閉円筒状の耐圧容器
構造からなる金属製ハウジング１３ａを有し、このハウ
ジング１３ａの上下方向の略中間位置に冷媒の泡立ち防
止用のバッフルプレート１３ｂが配設されている。凝縮
器１２の出口に接続された入口パイプ１３ｃは、ハウジ
ング１３ａの頂部からハウジング１３ａの内部に挿入さ
れ、バッフルプレート１３ｂ直下の位置で開口してい
る。

【００３４】また、過冷却器１４の入口に接続される出
口パイプ１３ｄはハウジング１３ａの底部に開口して、
ハウジング１３ａ内部で分離された液冷媒を受け入れる
ようになっている。一方、バイパス回路１８の入口に接
続されるバイパスパイプ１３ｅはハウジング１３ａの内
部においてＵ形状に曲げられた曲げ部１３ｆを有し、こ
の曲げ部１３ｆの先端をバッフルプレート１３ｂの上方
空間に開口させ、この先端開口部からバッフルプレート
１３ｂの上方のガス冷媒を吸入する。また、曲げ部１３
ｆの底部はハウジング１３ａの底部近傍に配設されてお
り、曲げ部１３ｆの底部にはハウジング１３ａの底部近
傍から潤滑油を吸入する油戻し穴１３ｇが開口してい
る。

【００３５】第２実施形態では、受液器１３を以上のよ
うに構成しているため、ホットガスヒータサイクルの運
転時に、受液器１３内の下部に溜められている液冷媒中
に混ざっている潤滑油を油戻し穴１３ｇからバイパスパ
イプ１３ｅ内へ吸入できるので、圧縮機１０への潤滑油
の還流をより一層改善できる。また、第２実施形態によ
る受液器１３を設けた冷凍サイクル８では、夏期の冷房
運転時においても、圧縮機１０の起動時に電磁弁１９を
開弁することにより、圧縮機１０への潤滑油の還流を改
善して、オイル不足による圧縮機１０の起動時ロックを
未然に防止できる。

【００３６】（第３実施形態）図６は第３実施形態を示
すもので、第１実施形態との相違点について説明する
と、第１実施形態では受液器１３から圧縮機１０の吸入
側配管に結合するバイパス回路１８が必要となり、車両
の形式、例えば、バス車両等では、受液器１３と圧縮機
１０が遠く離れた別の場所に設置される場合がある。こ
の場合には、バイパス回路１８の実際の架装上の長さが
非常に長くなって、冷凍サイクル部分の車両への架装作
業が煩雑となる。

【００３７】そこで、第３実施形態では上記バイパス回
路１８を廃止するものであって、その代わりに、受液器
１３内で分離されたガス冷媒を直接、過冷却器１４の出
口側に導くバイパス回路１８ａを設け、このバイパス回
路１８ａに電磁弁１９ａを設けるとともに、過冷却器１
４の入口部に電磁弁１９ｂを設け、この両電磁弁（開閉
手段）１９ａ、１９ｂを制御装置２６により連動して開
閉するようにしてある。本例の電磁弁１９ａ、１９ｂは
絞りのない通常の電磁弁でよい。

【００３８】第３実施形態では、第１実施形態の第１作
動モードに相当する条件のときは、圧縮機１０：ＯＮ、
凝縮器用冷却ファン２０：ＯＦＦ、電磁弁１９ａ：Ｏ
Ｎ、電磁弁１９ｂ：ＯＦＦとする。また、このときヒー
タユニット１においては暖房用送風機２を運転し、一
方、クーラユニット２１の冷房用送風機２２は停止して
いる。

【００３９】従って、冷凍サイクル８では、圧縮機１０
→水−冷媒熱交換器１１→凝縮器１２→受液器１３→バ
イパス回路１８ａ→電磁弁１９ａ→温度式膨張弁１５→
蒸発器１６→圧縮機１０という閉回路が構成される。そ
のため、圧縮機１０の吐出した高温高圧の過熱ガス冷媒
が水−冷媒熱交換器１１において温水回路３の温水と熱
交換して温水を加熱する。

【００４０】この水−冷媒熱交換器１１にて放熱した冷
媒は、凝縮器１２を通って受液器１３に流入する。そし
て、受液器１３内のガス冷媒がバイパス回路１８ａを通
って温度式膨張弁１５で減圧された後、蒸発器１６を経
て圧縮機１０に吸入される。次に、圧縮機１０の吐出圧
力（高圧）Ｐｈが設定圧力Ｐ₀ より高くなって、第２作
動モードが設定されたときは、第１作動モードでは停止
していた凝縮器用冷却ファン２０を作動させることによ
り、第１実施形態と同様に圧縮機１０の吐出圧力（高
圧）Ｐｈを低下させることができる。

【００４１】そして、温水温度Ｔｗが上昇して設定温度
Ｔ₀ より高くなると、第３作動モードとなり、圧縮機１
０が停止される。なお、第３実施形態の受液器１３とし
て、図４に示す第２実施形態の受液器１３を使用しても
よいことはいうまでもない。 （第４実施形態）図７は第４実施形態を示すもので、上
記第３実施形態を改良したものである。上記第３実施形
態における、ホットガスヒータサイクルの運転時におい
て、特に外気温が低いときには凝縮器冷却用ファン２０
が停止していても凝縮器１２からの放熱量が大きいた
め、冷凍サイクルの圧縮機１０の吐出圧力（高圧）Ｐｈ
が上昇せず、圧縮機吐出冷媒ガスの温度が低下してしま
う。このため、水−冷媒熱交換器１１において圧縮機吐
出冷媒ガスと温水回路３の温水との温度差がとれず、温
水を十分加熱できず、暖房能力の低下を起こす場合があ
る。

【００４２】第４実施形態は上記の不具合を解消するた
めのもので、図７に示すように、水−冷媒熱交換器１１
と凝縮器１２との間に、開度が調整可能な絞り弁（絞り
手段）３１を設けている。この絞り弁３１の具体例とし
ては、絞り付きの電磁弁、電気アクチュエータ（ステッ
プモータ等）により開度が調整可能な流量調整弁（例え
ば、電気膨張弁）等を使用できる。

【００４３】この絞り弁３１は、図２の制御装置２６に
より全開状態から冷媒流路の絞り状態まで開度が連続的
に制御される。絞り弁３１は、通常、制御装置２６によ
り全開状態にされるが、ホットガスヒータサイクルの運
転時において、外気温の低下により圧縮機１０の吐出圧
力（高圧）Ｐｈが低下すると、この圧縮機吐出圧力の低
下が冷媒圧力センサ２４により検出され、制御装置２６
に入力される。これに基づいて、絞り弁３１の開度が制
御装置２６により絞られる。

【００４４】この結果、水−冷媒熱交換器１１の高温高
圧の冷媒が絞り弁３１の絞り作用により減圧されて、低
温低圧になった後に、凝縮器１２に流入する。そのた
め、凝縮器１２における冷媒の放熱量を大幅に減少させ
ることができるので、冷凍サイクルの放熱量と吸熱量と
のバランスから、圧縮機吐出圧力が上昇して、圧縮機吐
出冷媒温度が上昇する。従って、低外気温時でも、水−
冷媒熱交換器１１での冷媒側と温水側との温度差を増大
でき、暖房能力を向上できる。

【００４５】なお、外気温が高くなって、圧縮機吐出圧
力が上昇すれば、絞り弁３１は、制御装置２６により全
開状態に復帰する。 （第５実施形態）図８は第５実施形態を示すもので、前
述の第１実施形態の冷凍サイクルにおいて、水−冷媒熱
交換器１１と凝縮器１２との間に、電気的に制御可能な
絞り弁３１を追加し、この絞り弁３１を上記第４実施形
態と同様に制御して、低外気温時に絞り状態とすること
により、低外気温時における暖房能力の向上を図るもの
である。

【００４６】（他の実施形態）なお、圧縮機１０の吐出
側に吐出冷媒ガスの温度を検出する冷媒温度センサを設
置して、吐出冷媒ガスの温度よりも温水温度Ｔｗの方が
高くなったときは、ホットガスヒータサイクルを直ちに
停止することにより、温水回路３の温水の熱が冷媒に吸
熱されることを防止するようにしてもよい。

【００４７】また、図７の第４実施形態および図８の第
５実施形態において、圧縮機吐出圧力に応じて絞り弁３
１の開度を制御しているが、圧縮機吐出圧力は外気温に
応じて変動するので、外気温に応じて絞り弁３１の開度
を制御するようにしてもよい。要は、圧縮機吐出圧力に
関連する物理量に応じて絞り弁３１の開度を制御すれば
よい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示す全体構成図であ
る。

【図２】第１実施形態の電気制御のブロック図である。

【図３】第１実施形態のホットガスヒータサイクル制御
のフローチャートである。

【図４】第１実施形態の作動説明用のモリエル線図であ
る。

【図５】本発明の第２実施形態を示す受液器の縦断面図
である。

【図６】本発明の第３実施形態を示す全体構成図であ
る。

【図７】本発明の第４実施形態を示す全体構成図であ
る。

【図８】本発明の第５実施形態を示す全体構成図であ
る。

【符号の説明】

１…ヒータユニット、３…温水回路、４…ヒータコア、
５…エンジン、８…冷凍サイクル、１０…圧縮機、１１
…水−冷媒熱交換器、１２…凝縮器、１３…受液器、１
３ｅ…バイパスパイプ、１３ｇ…油戻し穴、１４…過冷
却器、１５…温度式膨張弁、１６…蒸発器、１８、１８
ａ…バイパス回路、１９、１９ａ、１９ｂ…電磁弁、２
０…凝縮器冷却用ファン、３１…絞り弁。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水冷式エンジン（５）にて加熱された温
   水が循環する温水回路（３）に設置され、温水と空気と
   を熱交換して空気を加熱するヒータコア（４）と、 前記水冷式エンジン（５）にて駆動される冷凍サイクル
   （８）の圧縮機（１０）と、 この圧縮機（１０）の吐出側に設置され、前記温水回路
   （３）の温水と前記圧縮機（１０）の吐出ガス冷媒とを
   熱交換して温水を加熱する水−冷媒熱交換器（１１）
   と、 この水−冷媒熱交換器（１１）の下流側に接続され、前
   記圧縮機（１０）の吐出ガス冷媒を冷却して凝縮させる
   凝縮器（１２）と、 この凝縮器（１２）に冷却空気を送風する凝縮器用冷却
   ファン（２０）と、 前記凝縮器（１２）の下流側に接続され、冷媒の気液を
   分離するとともに、液冷媒を蓄える受液器（１３）と、 この受液器（１３）で分離されたガス冷媒を前記圧縮機
   の吸入側に直接バイパスするバイパス回路（１８）と、 このバイパス回路（１８）に設置され、このバイパス回
   路（１８）を開閉する開閉手段（１９）とを備え、 暖房時に、前記温水の温度が設定温度より低いときは、
   前記圧縮機（１０）を作動させ、前記凝縮器用ファン
   （２０）を停止し、かつ前記開閉手段（１９）により前
   記バイパス回路（１８）を開通させる第１作動モードを
   設定し、この第１作動モードでは前記水−冷媒熱交換器
   （１１）で温水を加熱するとともに、前記受液器（１
   ３）で分離されたガス冷媒を前記バイパス回路（１８）
   で減圧した後に前記圧縮機（１０）の吸入側に直接吸入
   させ、 この第１作動モードの実行により前記圧縮機（１０）吐
   出側冷媒圧力が設定値以上に上昇すると、前記凝縮器用
   冷却ファン（２０）を作動状態とする第２作動モードを
   設定することを特徴とする車両用空調装置。
2. 【請求項２】 水冷式エンジン（５）にて加熱された温
   水が循環する温水回路（３）に設置され、温水と空気と
   を熱交換して空気を加熱するヒータコア（４）と、 前記水冷式エンジン（５）にて駆動される冷凍サイクル
   （８）の圧縮機（１０）と、 この圧縮機（１０）の吐出側に設置され、前記温水回路
   （３）の温水と前記圧縮機（１０）の吐出ガス冷媒とを
   熱交換して温水を加熱する水−冷媒熱交換器（１１）
   と、 この水−冷媒熱交換器（１１）の下流側に直列に接続さ
   れ、前記圧縮機（１０）の吐出ガス冷媒を冷却して凝縮
   させる凝縮器（１２）と、 前記凝縮器（１２）の下流側に接続され、冷媒の気液を
   分離するとともに、液冷媒を蓄える受液器（１３）と、 この受液器（１３）で分離された液冷媒を過冷却する過
   冷却器（１４）と、 前記凝縮器（１２）および前記過冷却器（１４）に冷却
   空気を送風する凝縮器用冷却ファン（２０）と、 前記受液器（１３）で分離されたガス冷媒を前記過冷却
   器（１４）の下流側に直接バイパスするバイパス回路
   （１８ａ）と、 このバイパス回路（１８ａ）および前記過冷却器（１
   ４）への冷媒流れを断続する開閉手段（１９ａ、１９
   ｂ）と、 前記過冷却器（１４）および前記バイパス回路（１８
   ａ）からの冷媒を減圧する減圧手段（１５）とを備え、 暖房時に、前記温水の温度が設定温度より低いときは、
   前記圧縮機（１０）を作動させ、前記凝縮器用ファン
   （２０）を停止し、かつ前記開閉手段（１９ａ、１９
   ｂ）により前記過冷却器（１４）への冷媒流れを遮断し
   て前記バイパス回路（１８ａ）に冷媒を流す第１作動モ
   ードを設定し、この第１作動モードでは前記水−冷媒熱
   交換器（１１）で温水を加熱するとともに、前記受液器
   （１３）で分離されたガス冷媒を前記バイパス回路（１
   ８ａ）および前記減圧手段（１５）を通して前記圧縮機
   （１０）の吸入側に吸入させ、 この第１作動モードの実行により前記圧縮機（１０）吐
   出側冷媒圧力が設定値以上に上昇すると、前記凝縮器用
   冷却ファン（２０）を作動状態とする第２作動モードを
   設定することを特徴とする車両用空調装置。
3. 【請求項３】 前記温水の温度が設定温度より高くなる
   と、前記圧縮機（１０）および前記凝縮器用ファン（２
   ０）を停止する第３作動モードを設定することを特徴と
   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】 前記受液器（１３）内部のガス冷媒を前
   記バイパス回路（１８、１８ａ）に導入するバイパスパ
   イプ（１３ｅ）を有し、 このバイパスパイプ（１３ｅ）に前記受液器（１３）内
   部の底部近傍に開口する油戻し穴（１３ｇ）を備えたこ
   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】 前記水−冷媒熱交換器（１１）と前記凝
   縮器（１２）との間に設置され、開度が調整可能な絞り
   手段（３１）を有し、 前記圧縮機（１０）の吐出冷媒圧力に関連する物理量が
   所定値に低下すると、前記絞り手段（３１）の開度を絞
   るようにしたことを特徴とする請求項１ないし４のいず
   れか１つに記載の車両用空調装置