JPH1086649A

JPH1086649A - 自動車用空気調和装置

Info

Publication number: JPH1086649A
Application number: JP24826196A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Kaitani; 雄一回谷; Toshio Ohashi; 利男大橋; Kaoru Kamiyama; 薫神山; Tadayoshi Tajima; 唯好田島
Original assignee: Calsonic Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 1996-09-19
Filing date: 1996-09-19
Publication date: 1998-04-07

Abstract

(57)【要約】【課題】暖房性能と即暖性を共に向上させたヒートポン
プ式の「自動車用空気調和装置」を提供する。【解決手段】冷媒流路の低圧部にサブエバポレータ３０
を設けて排気流路４１（マフラー４２）内に設置し、サ
ブエバポレータ３０にて排気熱を冷媒により回収して暖
房を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷媒の熱を利用し
て車室内の暖房を行ういわゆるヒートポンプ式自動車用
空気調和装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、最近の一部の高級車や比較的
車室内空間が大きいワンボックスカー等には、車室内全
体について快適な空調状態が得られるよう、車室内の前
方領域（たとえば、前席部分）はフロントユニットによ
り、後方領域（たとえば、第２席、第３席等の後席部
分）はリヤユニットによりそれぞれ独立に空気調和す
る、通常デュアルエアコンと称される自動車用空気調和
装置が搭載されている。

【０００３】この種の自動車用空気調和装置として、た
とえば、フロントユニットはエンジンの冷却水を利用
し、リヤユニットはコンプレッサで圧縮された高温高圧
の冷媒を利用してそれぞれ車室内の暖房を行うようにし
たシステムがある。このようなシステムは、冷媒の循環
過程（冷凍サイクル）において低温の外部空気から熱を
汲み上げて車室内を暖房することから、ヒートポンプ式
の自動車用空気調和装置と称されている。

【０００４】図１２は従来のヒートポンプ式自動車用空
気調和装置の一例を示す概略構成図である。この装置
は、デュアルタイプのものであって、車室内空気（内
気）と車室外空気（外気）を選択的に取り入れ、これを
空気調和して車室内の前席に向かって吹き出すフロント
ユニット１０と、車室内の後席に向かって吹き出すリヤ
ユニット２０とを有している。

【０００５】フロントユニット１０は、その空気流路１
１内に、熱交換器として、空気の流れ方向の下流側から
順に、エンジン１の冷却水（温水）を利用して空気を加
熱するヒータコア１２と、コンプレッサ２、メインコン
デンサ３、第１リキッドタンク１４、および第１膨脹弁
１５と共に冷凍サイクルを構成するフロントエバポレー
タ１３とを有している。また、図示しないが、ヒータコ
ア１２の前面には、ヒータコア１２を通過した空気（温
風）とこれを迂回した空気（冷風）の割合を調節するエ
アミックスドアが設けられている。暖房時には、第１開
閉弁（電磁弁）１６を閉にしてフロントエバポレータ１
３への冷媒の流れを阻止した状態で、ヒータコア１２に
より取り入れ空気を加熱する。これにより、フロントユ
ニット１０内に取り込まれた空気は、ヒータコア１２で
加熱され、温風となって所定の吹出口から車室内の前席
に向かって吹き出される。

【０００６】一方、リヤユニット２０は、その空気流路
２１内に、熱交換器として、空気の流れ方向の下流側か
ら順に、サブコンデンサ２２およびリヤエバポレータ２
３を有している。サブコンデンサ２２とリヤエバポレー
タ２３は相互に直列に接続された状態でフロントエバポ
レータ１３と並列に接続されている。サブコンデンサ２
２の前面にはエアミックスドア２７が設けられている。
暖房時、コンプレッサ２から吐出された冷媒は、四方弁
４→バイパス通路５→第１リキッドタンク１４→第２開
閉弁（電磁弁）２６→サブコンデンサ２２→第２リキッ
ドタンク２４→第２膨脹弁２５→リヤエバポレータ２３
と流れて、コンプレッサ２に帰還する。この循環過程に
おいて冷媒はサブコンデンサ２２で放熱して空気を加熱
し、リヤエバポレータ２３で吸熱して空気を除湿、冷却
する。これにより、リヤユニット２０内に取り込まれた
空気は、リヤエバポレータ２３で除湿され、さらにサブ
コンデンサ２２で加熱された後、流下し、所定の吹出口
から車室内に吹き出されることになり、除湿した空気を
加熱する除湿暖房が実現される。

【０００７】このようにして、当該システムでは、車室
内の前席（フロント）側は温水によって暖房され（フロ
ントヒータ）、後席（リヤ）側は冷媒によって暖房され
ることになる（リヤヒータ）。

【０００８】なお、同図中、６は冷媒回収通路、７は第
３開閉弁（電磁弁）、８、９はそれぞれ逆止弁である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の自動車用空気調和装置にあっては、フロント
ヒータは、温水を利用して、つまりエンジン１を冷却す
ることにより得られる熱のみによって暖房を行い、リヤ
ヒータは、冷媒を利用して、つまりコンプレッサ２で冷
媒を圧縮することにより得られる熱とエバポレータ２３
で空気を冷却することにより得られる熱のみによって暖
房を行うため、たとえば、冬季の朝のように外気温度が
低いときには、エンジン始動時（特にアイドリング時）
に、エンジン冷却水温の上昇に時間がかかり、また、冷
媒の温度上昇も俊敏ではないため、暖房運転開始と同時
に暖かい空気が吹き出されるような状態になりにくく、
いわゆる即暖性が不十分となり、また、暖房性能も不足
気味となるおそれがある。すなわち、即暖性について
は、フィーリング上の快適性の目安となるヒータ吹出口
温度５０℃に到達するまでの暖房立ち上がりが遅くなる
ことがある。特に、ディーゼルエンジンを搭載した車室
内空間の大きいワンボックスカーでは、通常のガソリン
エンジン車と比べてエンジン冷却水の温度上昇が遅く、
しかも広い空間を暖房しなければならないため、即暖
性、暖房性能共に不足する傾向がある。

【００１０】本発明は、ヒートポンプ式の自動車用空気
調和装置における上記課題に着目してなされたものであ
り、暖房性能および即暖性の向上を共に図ることができ
るヒートポンプ式の自動車用空気調和装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１１】

【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記載の発明は、冷凍サイクル内を状態変化
しながら循環する冷媒の熱を利用して車室内の暖房を行
うヒートポンプ式の自動車用空気調和装置において、空
気を取り入れ車室内に向かって流通させる通風ユニット
の空気流路内に、コンプレッサから吐出された高温高圧
の冷媒との熱交換により空気を加熱する室内コンデンサ
を設け、エンジンから排出される排気を流通させる排気
管の排気流路内に、前記排気の熱を回収して前記コンプ
レッサに吸入される冷媒を加熱する室外熱交換器を設け
たことを特徴とする。

【００１２】この発明にあっては、室外熱交換器に流入
した冷媒は、エンジンから排出される排気の熱（排気
熱）によって加熱され、より高温となってコンプレッサ
に吸入され、再度圧縮される。これにより、コンプレッ
サに帰還し再度圧縮された冷媒は、エンタルピーが増加
して（つまり、サイクルバランスが上昇して）より高温
高圧となって吐出され、室内コンデンサに供給される。
こうして、室内コンデンサにはより高温の冷媒が流通す
ることになり、室内コンデンサの放熱性能が高まること
から、室内コンデンサにおいて冷媒との熱交換により加
熱された空気はより高温となり、より高い暖房性能が発
揮されることになる。また、このような傾向は時間の経
過につれて増幅されることから、エンジンの始動直後か
らこうした排気熱を利用できることと相俟って、サイク
ル温度（たとえば、コンプレッサ吐出温度）はより早く
効率的に上昇することになり、いわゆる即暖性も向上す
ることになる。この発明の適用例として、最も単純に
は、たとえば、前席の暖房（除湿なし）のみを行う暖房
システムがある。

【００１３】請求項２記載の発明は、上記請求項１記載
の発明において、前記通風ユニット内の前記室内コンデ
ンサの上流に、低温低圧の冷媒との熱交換により空気を
冷却するエバポレータを設け、当該エバポレータの出口
と前記コンプレッサの入口の間に前記室外熱交換器を配
置し、前記通風ユニットの外部に室外コンデンサを設
け、前記コンプレッサから吐出された冷媒を回路切換手
段により前記室外コンデンサへ導く冷房運転用冷媒回路
と、前記冷媒を前記回路切換手段により前記室外コンデ
ンサをバイパスさせて直接前記室内コンデンサへ導く暖
房運転用冷媒回路とを設けたことを特徴とする。

【００１４】この発明にあっては、暖房時、回路切換手
段は冷媒回路を暖房運転用に設定する。これにより、コ
ンプレッサから吐出された冷媒は室外コンデンサをバイ
パスして直接室内コンデンサへ導かれる。このとき、通
風ユニット内に取り込まれた空気は、まずエバポレータ
で除湿され、さらに室内コンデンサで加熱されて、車室
内に吹き出されることになり、除湿暖房が行われる。そ
の際、室外熱交換器で排気熱を冷媒により回収し、加熱
された冷媒により暖房を行うため、暖房性能および即暖
性の向上が図られる。この発明の適用例としては、たと
えば、前席のみの暖房（除湿あり）を行う冷暖房システ
ムがある。

【００１５】請求項３記載の発明は、上記請求項１記載
の発明において、第１通風ユニットの空気流路内に、下
流側から順に、エンジンの冷却水を利用して空気を加熱
するヒータコアと、低温低圧の冷媒との熱交換により空
気を冷却する第１エバポレータとを配設し、第２通風ユ
ニットの空気流路内に、下流側から順に、前記第１エバ
ポレータと並列に接続されかつ相互に直列に接続された
前記室内コンデンサおよび第２エバポレータを配設し、
当該第２エバポレータの出口と前記コンプレッサの入口
の間に前記室外熱交換器を配置し、前記通風ユニットの
外部に室外コンデンサを設け、前記コンプレッサから吐
出された冷媒を回路切換手段により前記室外コンデンサ
へ導く冷房運転用冷媒回路と、前記冷媒を前記回路切換
手段により前記室外コンデンサをバイパスさせて直接前
記室内コンデンサへ導く暖房運転用冷媒回路とを設けた
ことを特徴とする。

【００１６】この発明にあっては、暖房時、回路切換手
段は冷媒回路を暖房運転用に設定する。これにより、コ
ンプレッサから吐出された冷媒は室外コンデンサをバイ
パスして直接第２通風ユニット内の室内コンデンサへ導
かれる。このとき、第２通風ユニット内に取り込まれた
空気は、まず第２エバポレータで除湿され、さらに室内
コンデンサで加熱されて、車室内に吹き出されることに
なり、除湿暖房が行われる。その際、室外熱交換器で排
気熱を冷媒により回収し、加熱された冷媒により暖房を
行うため、暖房性能および即暖性の向上が図られる。ま
た、第１通風ユニット内に取り込まれた空気は、ヒータ
コアで加熱されて、車室内に吹き出される。すなわち、
第１通風ユニットはエンジンの冷却水（温水）により暖
房を行い、第２通風ユニットは排気熱を冷媒により回収
して暖房を行う。この発明の適用例としては、たとえ
ば、前席を温水で暖房し、後席を排気熱利用の冷媒で暖
房（除湿あり）するデュアルタイプの冷暖房システムが
ある。

【００１７】請求項４記載の発明は、上記請求項１記載
の発明において、第１通風ユニットの空気流路内に、下
流側から順に、エンジンの冷却水を利用して空気を加熱
するヒータコアと、低温低圧の冷媒との熱交換により空
気を冷却するエバポレータとを配設し、第２通風ユニッ
トの空気流路内に、前記第１エバポレータと並列に接続
された前記室内コンデンサを配設し、当該室内コンデン
サの出口と前記コンプレッサの入口の間に前記室外熱交
換器を配置し、前記通風ユニットの外部に室外コンデン
サを設け、前記コンプレッサから吐出された冷媒を回路
切換手段により前記室外コンデンサへ導く冷房運転用冷
媒回路と、前記冷媒を前記回路切換手段により前記室外
コンデンサをバイパスさせて直接前記室内コンデンサへ
導く暖房運転用冷媒回路とを設けたことを特徴とする。

【００１８】この発明にあっては、暖房時、回路切換手
段は冷媒回路を暖房運転用に設定する。これにより、コ
ンプレッサから吐出された冷媒は室外コンデンサをバイ
パスして直接第２通風ユニット内の室内コンデンサへ導
かれる。このとき、第２通風ユニット内に取り込まれた
空気は、室内コンデンサで加熱されて、車室内に吹き出
される。その際、室外熱交換器で排気熱を冷媒により回
収し、加熱された冷媒により暖房を行うため、暖房性能
および即暖性の向上が図られる。また、第１通風ユニッ
ト内に取り込まれた空気は、ヒータコアで加熱されて、
車室内に吹き出される。すなわち、第１通風ユニットは
エンジンの冷却水（温水）により暖房を行い、第２通風
ユニットは排気熱を冷媒により回収して暖房を行う。こ
の発明の適用例としては、たとえば、前席を温水で暖房
し、後席を排気熱利用の冷媒で暖房（除湿なし）するデ
ュアルタイプの冷暖房システムがある。

【００１９】請求項５記載の発明は、上記請求項１記載
の発明において、第１通風ユニットの空気流路内に、下
流側から順に、相互に直列に接続された第１室内コンデ
ンサおよび第１エバポレータを配設し、第２通風ユニッ
トの空気流路内に、下流側から順に、前記第１室内コン
デンサおよび前記第１エバポレータと並列に接続されか
つ相互に直列に接続された第２室内コンデンサおよび第
２エバポレータを配設し、前記第１エバポレータおよび
前記第２エバポレータのうち少なくともどちらか一方の
出口と前記コンプレッサの入口の間に前記室外熱交換器
を配置し、前記通風ユニットの外部に室外コンデンサを
設け、前記コンプレッサから吐出された冷媒を回路切換
手段により前記室外コンデンサへ導く冷房運転用冷媒回
路と、前記冷媒を前記回路切換手段により前記室外コン
デンサをバイパスさせて直接前記室内コンデンサへ導く
暖房運転用冷媒回路とを設けたことを特徴とする。

【００２０】この発明にあっては、暖房時、回路切換手
段は冷媒回路を暖房運転用に設定する。これにより、コ
ンプレッサから吐出された冷媒は室外コンデンサをバイ
パスして直接第１通風ユニット内の第１室内コンデンサ
および第２通風ユニット内の第２室内コンデンサへ導か
れる。このとき、第１および第２通風ユニット内に取り
込まれた空気は、それぞれ、まず第１および第２エバポ
レータで除湿され、さらに第１および第２室内コンデン
サで加熱されて、車室内に吹き出されることになり、共
に除湿暖房が行われる。その際、室外熱交換器で排気熱
を冷媒により回収し、加熱された冷媒により暖房を行う
ため、暖房性能および即暖性の向上が図られる。すなわ
ち、第１通風ユニット、第２通風ユニット共に、排気熱
を冷媒により回収して暖房を行う。この発明の適用例と
しては、たとえば、前席および後席を共に排気熱利用の
冷媒で暖房（除湿あり）するデュアルタイプの冷暖房シ
ステムがある。

【００２１】請求項６記載の発明は、上記請求項１記載
の発明において、第１通風ユニットの空気流路内に、下
流側から順に、相互に直列に接続された第１室内コンデ
ンサおよび第１エバポレータを配設し、第２通風ユニッ
トの空気流路内に、前記第１室内コンデンサおよび前記
第１エバポレータと並列に接続された第２室内コンデン
サを配設し、当該第２室内コンデンサの出口と前記コン
プレッサの入口の間に前記室外熱交換器を配置し、前記
通風ユニットの外部に室外コンデンサを設け、前記コン
プレッサから吐出された冷媒を回路切換手段により前記
室外コンデンサへ導く冷房運転用冷媒回路と、前記冷媒
を前記回路切換手段により前記室外コンデンサをバイパ
スさせて直接前記室内コンデンサへ導く暖房運転用冷媒
回路とを設けたことを特徴とする。

【００２２】この発明にあっては、暖房時、回路切換手
段は冷媒回路を暖房運転用に設定する。これにより、コ
ンプレッサから吐出された冷媒は室外コンデンサをバイ
パスして直接第１通風ユニット内の第１室内コンデンサ
および第２通風ユニット内の第２室内コンデンサへ導か
れる。このとき、第１通風ユニット内に取り込まれた空
気は、まず第１エバポレータで除湿され、さらに第１室
内コンデンサで加熱されて、車室内に吹き出されること
になり、除湿暖房が行われる。また、第２通風ユニット
内に取り込まれた空気は、第２室内コンデンサで加熱さ
れて、車室内に吹き出される。いずれの側においても、
室外熱交換器で排気熱を冷媒により回収し、加熱された
冷媒により暖房を行うため、暖房性能および即暖性の向
上が図られる。すなわち、第１通風ユニット、第２通風
ユニット共に、排気熱を冷媒により回収して暖房を行
う。この発明の適用例としては、たとえば、前席は排気
熱利用の冷媒で暖房（除湿あり）し、後席は排気熱利用
の冷媒で暖房（除湿なし）するデュアルタイプの冷暖房
システムがある。

【００２３】請求項７記載の発明は、上記請求項２〜６
のいずれか１つに記載の発明において、冷房運転時に前
記室外熱交換器への冷媒の流れを阻止する冷媒導入阻止
手段を有することを特徴とする。

【００２４】この発明にあっては、冷媒導入阻止手段
は、冷房運転時に、室外熱交換器への冷媒の流れを阻止
する。これにより、冷房時において、排気熱の冷媒への
伝達が阻止され、冷媒の過度の温度上昇が防止されるた
め、冷房性能の低下を来すことはない。

【００２５】請求項８記載の発明は、上記請求項１〜７
のいずれか１つに記載の発明において、前記排気管内の
前記室外熱交換器の上流側に、前記室外熱交換器を通過
する排気と通過しない排気の割合を制御する排気流量制
御手段を設けたことを特徴とする。

【００２６】この発明にあっては、排気流量制御手段は
室外熱交換器を通過する排気と通過しない排気の割合を
制御する。これにより、室外熱交換器で回収される排気
熱の量の制御が可能となり、必要に応じて必要な量だけ
の排気熱を利用できるようになる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、図面を使って、本発明の実
施の形態を説明する。

【００２８】実施形態１図１、図２は本発明に係る自動車用空気調和装置の一実
施形態を示す概略構成図であり、図１は暖房運転時の状
態、図２は冷房運転時の状態をそれぞれ示している。な
お、図１２と共通する部材には一部同じ符号を付してあ
る。

【００２９】この自動車用空気調和装置は、図１２に示
す従来のシステムと同様に、車室内の前席（フロント）
側は温水を利用して暖房を行い、後席（リヤ）側は冷媒
を利用して暖房を行う（ヒートポンプ式）ものである
が、ここではさらに、このヒートポンプ式システムに排
気熱回収機能を付加したシステムとなっている。

【００３０】この装置は、インテークユニット（図示せ
ず）で内外気を選択的に取り入れ、クーリングユニット
およびヒータユニット（共に図示せず）で取り入れ空気
を空気調和して車室内の前席に向かって吹き出すフロン
トユニット（第１通風ユニット）１１０と、車室内の後
席に向かって吹き出すリヤユニット（第２通風ユニッ
ト）１２０とを有している。

【００３１】フロントユニット１１０は、その空気流路
１１１内に、熱交換器として、空気の流れ方向の下流側
から順に、エンジン１の冷却水（温水）を利用して空気
を加熱するヒータコア１１２と、コンプレッサ２、メイ
ンコンデンサ３、第１リキッドタンク１１４、および第
１膨脹弁１１５と共に冷凍サイクルを構成するフロント
エバポレータ１１３とを有している。また、図示しない
が、ヒータコア１１２の前面には、ヒータコア１１２を
通過した空気（温風）とこれを迂回した空気（冷風）の
割合を調節するエアミックスドアが設けられ、また、ヒ
ータコア１１２の下流には、車室内の前席への各種吹出
口が形成されている。なお、インテークユニットにはイ
ンテークドアと送風機、クーリングユニットにはフロン
トエバポレータ１１３、ヒータユニットにはエアミック
スドアとヒータコア１１２がそれぞれ配置されている。

【００３２】一方、リヤユニット１２０は、その空気流
路１２１内に、熱交換器として、空気の流れ方向の下流
側から順に、サブコンデンサ（室内コンデンサ）１２２
およびリヤエバポレータ１２３を有している。サブコン
デンサ１２２とリヤエバポレータ１２３は相互に直列に
接続された状態でフロントエバポレータ１１３と並列に
接続されている。サブコンデンサ１２２の前面にはエア
ミックスドア１２７が設けられ、また、サブコンデンサ
１２２の下流には、車室内の後席への各種吹出口が形成
されている。なお、インテークユニットにはインテーク
ドアと送風機、クーリングユニットにはリヤエバポレー
タ１２３、ヒータユニットにはエアミックスドアとサブ
コンデンサ１２２がそれぞれ配置されている。

【００３３】これら両ユニット１１０、１２０の外部に
は、エンジン１によって回転駆動されるコンプレッサ２
と、室外コンデンサとして機能するメインコンデンサ３
とが配設されている。冷凍サイクルは、これらコンプレ
ッサ２、メインコンデンサ３、フロントエバポレータ１
１３、サブコンデンサ１２２、リヤエバポレータ１２３
を、配管により、第１リキッドタンク１１４、フロント
エバポレータ１１３用の第１膨脹弁１１５、第２リキッ
ドタンク１２４、およびリヤエバポレータ１２３用の第
２膨脹弁１２５と連結して構成されている。

【００３４】メインコンデンサ３の入口側には四方弁
（回路切換手段）４が設けられている。この四方弁４
は、密閉ケースに１つの入口ポートと３つの出口ポート
を設けるとともに、同ケース内に前記３つの出口ポート
のうち２つの出口ポートを連通するスライド部材を設
け、このスライド部材によって選択された出口ポート以
外の出口ポートが入口ポートと連通するように構成され
ている。したがって、スライド部材の位置によって入口
ポートと連通される出口ポートが選択されることにな
る。ここでは、四方弁４の入口ポートはコンプレッサ２
の吐出側と接続され、四方弁４の３つの出力ポートは、
それぞれ、メインコンデンサ３の入口、コンプレッサ２
の吸入側（冷媒回収通路６）、メインコンデンサ３の出
口（バイパス通路５）と接続されている。この四方弁４
により、コンプレッサ２から吐出された冷媒をメインコ
ンデンサ３に導く冷房運転用冷媒回路（以下単に「冷房
用回路」という）と、コンプレッサ２から吐出された冷
媒をメインコンデンサ３のバイパス通路５に導く暖房運
転用冷媒回路（以下単に「暖房用回路」という）とが切
り換えられる。これら冷房用回路および暖房用回路の詳
細は後で説明する。

【００３５】本案では、ヒートポンプによる暖房性能を
高めるため、コンプレッサ２の吸入側とリヤエバポレー
タ１２３の出口の間の低圧側冷媒通路に、室外熱交換器
として機能するサブエバポレータ３０を設けている。こ
のサブエバポレータ３０は、排気熱を回収利用して内部
を流通する冷媒を加熱するものであって、排気管４０の
排気流路４１の途中、たとえば、マフラー４２の内部に
設置されている。

【００３６】図３はそのような排気熱回収部の概略図で
ある。マフラー４２の内部は仕切板４３により第１排気
流路と第２排気流路に分離されており、サブエバポ
レータ３０は仕切板４３の片側の第２排気流路に設置
されている。仕切板４３の上流側には、排気流量制御手
段として機能する排気流量制御弁４４が回動自在に設置
されている。排気流量制御弁４４は、たとえば、いわゆ
るバタフライ弁で構成されている。Ａ点を支点として排
気流量制御弁４４を回転させることによって、第１排気
流路と第２排気流路をそれぞれ流れる排気の割合、
換言すれば、サブエバポレータ３０をバイパスする排気
と通過する排気の割合が変化し、サブエバポレータ３０
での排気と冷媒との間の熱交換量を調整することができ
る。排気流量制御弁４４は、同図（ａ）に示すように、
アクチュエータ４５（たとえば、モータアクチュエー
タ）によって回動駆動される。なお、アクチュエータ４
５は、熱の影響を避けるため、マフラー４２の外部に設
置されている。

【００３７】また、たとえば冷房時などにおいてサブエ
バポレータ３０で不必要に冷媒を加熱しないようにする
ため、サブエバポレータ３０の入口と出口を直結するバ
イパス通路３１を設け、このバイパス通路３１に第４開
閉弁（電磁弁）３２を設けるとともに、サブエバポレー
タ３０の入口に第５開閉弁（電磁弁）３３を設けてい
る。冷媒導入阻止手段は電磁弁３３によって構成されて
いる。なお、図中、３４は逆止弁である。

【００３８】この場合、好ましくは第２膨脹弁１２５の
感熱部（図示せず）は、後述する理由により、サブエバ
ポレータ３０の出口（より詳細にはバイパス通路３１と
の接続点よりも下流側）に取り付けられている。

【００３９】このようなサブエバポレータ３０を設けた
場合には、サブエバポレータ３０に流入した冷媒は、排
気熱によって加熱され、より高温となってコンプレッサ
２に吸入され、再度圧縮されるため、コンプレッサ２に
帰還し再度圧縮された冷媒は、エンタルピーが増加して
（つまり、サイクルバランスが上昇して）より高温高圧
となって吐出され、サブコンデンサ１２２に供給され
る。これにより、サブコンデンサ１２２にはより高温の
冷媒が流通することになり、サブコンデンサ１２２の放
熱性能が高まることから、サブコンデンサ１２２を通過
する際に冷媒により加熱された空気はより高温となって
車室内に吹き出され、より高い暖房性能が発揮されるこ
とになる。いわば、冷媒によって排気熱がサブエバポレ
ータ３０を通して回収され、回収した熱がリヤ側のサブ
コンデンサ１２２を通して車室内へ伝達されることにな
る。一般に知られているように、エンジンで発生した熱
エネルギーのうち出力に変換されるのはわずか２５〜３
０％であり、残りは各種の損失として失われているが、
その損失のうち排気損失は３０〜３５％もあることか
ら、本発明のように、排気熱をヒートポンプシステムに
有効に回収することで、暖房性能のさらなる向上が可能
となっている。しかも、本案のように第２膨脹弁１２５
の感熱部をサブエバポレータ３０の出口に設けた場合に
は、サブエバポレータ３０で加熱された後の冷媒の温度
によって冷媒の流量が調整されるため、サブエバポレー
タ３０の作動時にはより多量の冷媒が回路内を循環する
ようになり、より一層の暖房性能アップが図られること
になる。また、このような傾向は時間の経過につれて増
幅されることから、サイクル温度（たとえば、コンプレ
ッサ吐出温度）がより早く効率的に上昇することにな
り、いわゆる即暖性も向上することになる。

【００４０】なお、サブエバポレータ３０の冷媒通路上
の設置位置については、図１、２に示す位置に限定され
るわけではなく、さらにコンプレッサ２の吸入側とフロ
ントエバポレータ１１３の出口との間の位置に設置する
ことも可能である。

【００４１】暖房運転時、コンプレッサ２から吐出され
た冷媒は、下記の回路（暖房用回路）を通ってリヤユニ
ット１２０側にのみ流れ、フロントユニット１１０側に
は流れない。このとき、第１電磁弁１１６は閉じ、第２
電磁弁１２６は開いている。すなわち、暖房時、コンプ
レッサ２から出た冷媒は、図１の矢印で示すように、四
方弁４→バイパス通路５→第１リキッドタンク１１４→
第２電磁弁１２６→サブコンデンサ１２２→第２リキッ
ドタンク１２４→第２膨脹弁１２５→リヤエバポレータ
１２３→サブエバポレータ３０（第４電磁弁３２は閉、
第５電磁弁３３は開）と流れて、コンプレッサ２に帰還
する。

【００４２】なお、ヒータコア１１２にはウォータコッ
ク（図示せず）が設けられており、このウォータコック
を開くことによって、エンジン１から流出した温水がヒ
ータコア１１２へ導入されるようになっている。

【００４３】一方、冷房運転時、コンプレッサ２から吐
出された冷媒は、下記の回路（冷房用回路）を通ってフ
ロントユニット１１０側とリヤユニット１２０側の双方
に流れる。このとき、第１電磁弁１１６と第２電磁弁１
２６は共に開いている。すなわち、冷房時、コンプレッ
サ２から出た冷媒は、図２に示すように、四方弁４→メ
インコンデンサ３→第１リキッドタンク１１４と流れ
て、ここからフロントユニット１１０側とリヤユニット
１２０側とに分岐して流れた後、合流して、コンプレッ
サ２に帰還する。より具体的には、前者においては、第
１リキッドタンク１１４を出た冷媒は、第１電磁弁１１
６→第１膨脹弁１１５→フロントエバポレータ１１３と
流れた後、コンプレッサ２に帰還し、また、後者におい
ては、第１リキッドタンク１１４を出た冷媒は、第２電
磁弁１２６→サブコンデンサ１２２→第２リキッドタン
ク１２４→第２膨脹弁１２５→リヤエバポレータ１２３
と流れた後、サブエバポレータ３０をバイパスして（第
４電磁弁３２は開、第５電磁弁３３は閉）、コンプレッ
サ２に帰還する。

【００４４】なお、上記したように、四方弁４の出口側
（出口ポートの１つ）とコンプレッサ２の吸入側との間
には冷媒回収通路６が設けられているが、この冷媒回収
通路６は、低外気温時に、メインコンデンサ３等に滞留
しているいわゆる寝込み冷媒をコンプレッサ２に戻し、
多量の冷媒を用いて性能の高い暖房ができるようにする
ためのものである。

【００４５】また、図１、図２では明示していないが、
好ましくはコンプレッサ２の吸入側にアキュムレータが
設けられている。アキュムレータは、冷媒を貯溜する比
較的容量のある容器であるため、仮に冷媒が液状体で帰
還してきても、これを気化してコンプレッサ２に戻すこ
とができ、液圧縮によるコンプレッサ２の破損を防止す
ることができる。

【００４６】次に、作用を説明する。（暖房初期時）暖房運転開始時に外気温度が低いときに
は、温水の温度も低く、これをただちに暖房用として使
用することはできない（ヒータコア１１２の場合）。ま
た、冷媒もメインコンデンサ３等の内部に寝込んでお
り、コンプレッサ２にはあまり存在していない。この状
態で後席を暖房する場合には、第１電磁弁（以下「フロ
ント電磁弁」ともいう）１１６を閉（ＯＦＦ）に、第２
電磁弁（以下「リヤ電磁弁」ともいう）１２６を開（Ｏ
Ｎ）に、第４電磁弁３２を閉（ＯＦＦ）に、第５電磁弁
３３を開（ＯＮ）に、排気流量制御弁（以下「排気バル
ブ」ともいう）４４を全開（ＯＮ）に、四方弁４を図１
に示す状態にそれぞれ設定する。なお、実際には、後述
するように、リヤ電磁弁１２６は起動後所定時間経過後
にＯＮするのが好ましい。

【００４７】この状態で第３電磁弁（以下「回収電磁
弁」ともいう）７を開（ＯＮ）にしコンプレッサ２をＯ
Ｎすると、主としてメインコンデンサ３等の内部に寝込
んでいる冷媒が、四方弁４および冷媒回収通路６を通っ
てコンプレッサ２の吸入側に導かれ、回収される。な
お、ある程度冷媒の回収が終了した時点（実際には起動
後所定時間経過後）で回収電磁弁７は閉（ＯＦＦ）に戻
しておく。

【００４８】これにより、コンプレッサ２は多量の冷媒
を吐出しうる運転状態となり、コンプレッサ２から吐出
された高温高圧の冷媒は、フロントユニット１１０側に
は流れず、四方弁４→バイパス通路５→第１リキッドタ
ンク１１４→リヤ電磁弁１２６→サブコンデンサ１２２
→第２リキッドタンク１２４→第２膨脹弁１２５→リヤ
エバポレータ１２３→第５電磁弁３３→サブエバポレー
タ３０と、リヤユニット１２０側のみを流れて、コンプ
レッサ２に帰還する。この循環過程において、サブエバ
ポレータ３０に流入した低温低圧の冷媒は、エンジン１
から排出される排気との熱交換により加熱され、より高
温となってコンプレッサ２に吸入され、再度圧縮され
る。これにより、コンプレッサ２に帰還し再度圧縮され
た冷媒は、エンタルピーが増加して（つまり、サイクル
バランスが上昇して）より高温高圧となって吐出される
ことになる。しかも、ここでは、第２膨脹弁１２５の開
度（つまり、冷媒の流量）が図示しない前記感熱部によ
り検知されるサブエバポレータ３０出口の冷媒温度によ
って調整されるため、上記のようにサブエバポレータ３
０出口の冷媒温度が排気熱の回収により上昇すると、第
２膨脹弁１２５の開度が大きくなり、より多量の冷媒が
循環するようになる。サブコンデンサ１２２の暖房能力
（放熱性能）は冷媒の温度と流量に関係するため、この
ように吐出冷媒の温度が上昇しかつ流量も増加すること
で、より高い暖房性能が発揮されることになる。また、
このような傾向は時間の経過につれて増幅されることか
ら、本案のように排気熱の回収をいわばトリガーとする
ことで冷媒温度（さらには冷媒流量）の迅速かつ効率的
な上昇が可能となり、いわゆる即暖性も大幅に向上する
ことになる。

【００４９】このとき、リヤユニット１２０内に取り込
まれた空気は、リヤエバポレータ１２３において除湿冷
却され、さらにサブコンデンサ１２２において加熱され
た後、流下し、所定の吹出口から車室内に吹き出され
る。これにより、除湿した空気を加熱する除湿暖房が実
現される。エアミックスドア１２７は、図１に示す全開
位置に設定しておく。ただし、場合によっては、吹出風
温度がある程度高くなるまでエアミックスドア１２７を
閉じて空気がサブコンデンサ１２２を通過しないように
する制御を加えることも可能である。

【００５０】以上は、後席の暖房についてであるが、前
席については、専らエンジン冷却水を利用して暖房が行
われる。そのため、エンジン１の始動後にエンジン冷却
水が暖房用として使用できる程度に上昇するまで、エア
ミックスドア（図示せず）を閉じて空気がヒータコア１
１２を通過しないようにする制御を行うことが好まし
い。

【００５１】（暖房安定時）車室内の温度がある程度上
昇し安定した場合には、特に後席の暖房について排気熱
の必要量が減少することになるため、車両の熱負荷状態
に応じて、所定の暖房性能が得られるよう、アクチュエ
ータ４５により排気バルブ４４の開度を制御して第２排
気流路内のサブエバポレータ３０を通過する排気量を
調節し、もってサブエバポレータ３０での排気熱の回収
量を調整する。

【００５２】図４は暖房運転時における本システムの制
御の一例を示すフローチャートである。システムスイッ
チをＯＮにすると（ステップＳ１）、エアコンスイッチ
がＯＦＦで、かつ、コンプレッサ吐出圧力（Ｐｄ）が２
３kg/cm²Ｇより低く、コンプレッサ吐出温度（Ｔｄ）が
１２０℃より低いことを確認した後（ステップＳ２、ス
テップＳ３、ステップＳ４）、それぞれ回収電磁弁７を
開に、コンプレッサ２をＯＮにしてメインコンデンサ３
やフロントエバポレータ１１３付近に溜まっている冷媒
をコンプレッサ２に回収するとともに、排気バルブ４４
を図１に示す全開位置（ＯＮ）にしてエンジン１からの
排気をサブエバポレータ３０に通すようにする（ステッ
プＳ５）。ここで、システムスイッチとは、本案に係る
排気熱回収機能を持った暖房システムを作動させるため
の操作スイッチであり、エアコンスイッチとは、上記排
気熱回収機能を享受しない通常のシステムとして作動さ
せるための操作スイッチである。

【００５３】ステップＳ５の設定と同時に５０秒タイマ
が起動し、５０秒経過後に（ステップＳ６）、それぞれ
回収電磁弁７を閉に、リヤ電磁弁１２６を開に（および
第５電磁弁３３は開に）して排気熱回収による暖房シス
テムを始動させる（ステップＳ７）。なお、このとき、
フロント電磁弁１１６と第４電磁弁３２は共に閉のまま
である。

【００５４】ステップＳ１〜ステップＳ７の起動制御が
終了すると、次にステップＳ８〜ステップＳ１１の運転
制御を行う。

【００５５】この運転制御では、主にコンプレッサ２の
吐出圧力（温度）が上昇したときの保護対策として、コ
ンプレッサ２のＯＮ／ＯＦＦ制御（ステップＳ８）と排
気バルブ４４のＯＮ／ＯＦＦ制御（ステップＳ９）が行
われる。

【００５６】コンプレッサ２のＯＮ／ＯＦＦ制御は、た
とえば、図５の制御特性図に基づいて行われる。すなわ
ち、コンプレッサ２は、ＯＮ状態において吐出圧力（Ｐ
ｄ）が２３kg/cm²Ｇ以上に上昇するかまたは吐出温度
（Ｔｄ）が１２０℃以上に上がるとＯＦＦになり、ＯＦ
Ｆ状態において吐出圧力（Ｐｄ）が２０kg/cm²Ｇ以下に
下降するかまたは吐出温度（Ｔｄ）が８０℃以下に下が
るとＯＮに戻る。

【００５７】排気バルブ４４のＯＮ／ＯＦＦ制御は、た
とえば、図６の制御特性図に基づいて行われる。すなわ
ち、排気バルブ４４は、全開（ＯＮ）状態において吐出
圧力（Ｐｄ）が２０kg/cm²Ｇ以上に上昇するかまたは吐
出温度（Ｔｄ）が１００℃以上に上がると全閉（ＯＦ
Ｆ）になり、全閉状態において吐出圧力（Ｐｄ）が１７
kg/cm²Ｇ以下に下降するかまたは吐出温度（Ｔｄ）が８
０℃以下に下がると全開に戻る。排気バルブ４４を閉じ
るとサブエバポレータ３０での排気熱の回収がなくなる
ため、コンプレッサ２に吸入される冷媒の温度が下が
り、コンプレッサ２の吐出圧力（Ｐｄ）と吐出温度（Ｔ
ｄ）が低下することになる。なお、ここでは、排気バル
ブ４４のＯＮ／ＯＦＦ制御を、コンプレッサ２のＯＮ／
ＯＦＦ制御を行う前の段階でするようにしているが、こ
れは、コンプレッサ２のＯＮ／ＯＦＦの頻度を少なくし
てコンプレッサ２のＯＮ／ＯＦＦによるドライバビリテ
ィーの低下などを防止するためである。

【００５８】この運転制御の過程における本システムの
作用については、すでに暖房初期時および暖房安定時と
して述べたとおりである。

【００５９】上記の運転制御は、システムスイッチがＯ
ＮでかつエアコンスイッチがＯＦＦであれば（ステップ
Ｓ１０、ステップＳ１１）、ステップＳ８に戻って、継
続されるが、システムスイッチがＯＦＦにされ（ステッ
プＳ１０）またはエアコンスイッチがＯＮにされた場合
（ステップＳ１１）には、次のステップＳ１２の停止制
御に移行する。

【００６０】この停止制御では、コンプレッサ２を停止
（ＯＦＦ）し、排気バルブ４４を全閉位置（ＯＦＦ）に
するとともに５秒タイマを起動し、５秒経過後にリヤ電
磁弁１２６（および第５電磁弁３３）を閉にする（ステ
ップＳ１２）。

【００６１】（冷房時）前席と後席を共に冷房する場合
には、第１電磁弁１１６および第２電磁弁１２６をそれ
ぞれ開（ＯＮ）にし、四方弁４を図２に示す状態に設定
する。また、排気流量制御弁４４を図２に示す全閉位置
に設定して、エンジン１からの排気をサブエバポレータ
３０に通さない、つまり冷媒に排気熱を伝えないように
して、冷媒の過剰な温度上昇を防ぐ。さらには、冷媒へ
の排気熱の伝達を完全に遮断するため、第４電磁弁３２
を開（ＯＮ）に、第５電磁弁３３を閉（ＯＦＦ）にし
て、リヤエバポレータ１２３から出てコンプレッサ２に
帰還する冷媒をすべてバイパス通路３１の側に流して、
サブエバポレータ３０に流さないようにする。

【００６２】この状態でコンプレッサ２をＯＮすると、
コンプレッサ２から吐出された冷媒は、フロントユニッ
ト１１０側とリヤユニット１２０側の双方に流れる。す
なわち、コンプレッサ２から出た冷媒は、図２に示すよ
うに、四方弁４→メインコンデンサ３→第１リキッドタ
ンク１１４と流れて、ここからフロントユニット１１０
側とリヤユニット１２０側とに分岐して流れた後、合流
して、コンプレッサ２に帰還する。より具体的には、前
者においては、第１リキッドタンク１１４を出た冷媒
は、第１電磁弁１１６→第１膨脹弁１１５→フロントエ
バポレータ１１３と流れた後、コンプレッサ２に帰還
し、また、後者においては、第１リキッドタンク１１４
を出た冷媒は、第２電磁弁１２６→サブコンデンサ１２
２→第２リキッドタンク１２４→第２膨脹弁１２５→リ
ヤエバポレータ１２３と流れた後、サブエバポレータ３
０を通らずに、コンプレッサ２に帰還する。なお、この
とき、上記のように冷媒への排気熱の伝達を完全に遮断
して排気熱の影響を一切受けないようにしているため、
低圧側の温度上昇が防止され、冷房性能が損われること
はない。

【００６３】これにより、前席においては、フロントユ
ニット１１０内に取り込まれた空気は、フロントエバポ
レータ１１３において冷媒との熱交換により冷却、除湿
されて冷風となった後、所定の吹出口から車室内に吹き
出される。このとき、エアミックスドア（図示せず）
は、ヒータコア１１２での熱交換を防ぐため、ヒータコ
ア１１２に空気を通さないよう全閉位置に切り替えてお
く。

【００６４】また、後席においては、リヤユニット１２
０内に取り込まれた空気は、リヤエバポレータ１２３に
おいて冷媒との熱交換により冷却、除湿されて冷風とな
った後、所定の吹出口から車室内に吹き出される。この
とき、エアミックスドア１２７は、フロント側と同様、
サブコンデンサ１２２での熱交換を防ぐため、サブコン
デンサ１２２に空気を通さないよう図２に示す全閉位置
に切り替えておく。

【００６５】なお、前席のみを冷房する場合には第１電
磁弁１１６のみを開け、後席のみを冷房する場合には第
２電磁弁１２６のみを開ければよい。

【００６６】したがって、本実施形態によれば、冷媒流
路の低圧部にサブエバポレータ３０を設けて排気流路４
１（マフラー４２）内に設置したため、従来車外に排出
していた排気からサブエバポレータ３０を介して熱を吸
収できるようになり（排気熱の再利用）、その分最大暖
房能力の向上を図ることができる。

【００６７】また、エンジン１の始動直後から排気熱を
利用できることから、フィーリング上快適とされる条件
（吹出口温度５０℃、車室内温度２８℃以上）に到達す
る時間が大幅に短縮され、いわゆる即暖性の向上も図ら
れる。

【００６８】また、サブエバポレータ３０が排気の流通
の抵抗となるため、いわゆる排気シャッター効果（排気
圧が高くなると、エンストを防ぐため燃料の供給量が増
加し、発熱量が大きくなること）が生じ、エンジン１の
冷却水および排気の温度が上昇し、前席、後席共に暖房
性能がさらに向上する。

【００６９】さらに、マフラー４２内のサブエバポレー
タ３０の上流側に、サブエバポレータ３０を通過する排
気量の制御を可能とする排気流量制御弁４４を設置した
ので、排気流量制御弁４４の開度を変えることにより、
任意に必要なだけの排気熱を取り出すことができる。

【００７０】なお、本実施形態では、四方弁４と冷媒回
収通路６を設けて寝込み冷媒をコンプレッサ２に戻すよ
うにしているが、これに限られるわけではなく、寝込み
冷媒をコンプレッサ２に戻すことなく暖房運転を行うよ
うにしてもよい。この場合には、四方弁４の代わりに、
たとえば、２つの開閉弁等をそれぞれメインコンデンサ
３の入口とバイパス通路５に設けるとよい。

【００７１】また、本実施形態では、図１２に示すヒー
トポンプシステムに排気熱回収システムを付加した場合
について説明したが、これに限定されないことはもちろ
んである。上記の排気熱回収システムは、いろいろなタ
イプのヒートポンプシステムに適用可能であり、ヒート
ポンプを使用したいろいろなシステムにおいて排気熱の
回収を可能として暖房性能と即暖性の向上を共に図るこ
とができる。

【００７２】以下、上記の排気熱回収システムを適用し
た他のいくつかの実施の形態（実施形態２〜６）につい
て順次説明するが、これらにおいては、ヒートポンプシ
ステムと排気熱回収システムの基本構成自体に何ら差異
はないため、共通する機能や作用、効果等の説明は一部
省略し、主にシステム全体の構成を簡単に説明するにと
どめる。なお、図１、図２と共通する部材には一部同じ
符号を付してある。

【００７３】実施形態２図７は本発明に係る自動車用空気調和装置の他の一実施
形態を示す概略構成図であって、暖房運転時の状態を示
したものである。

【００７４】この自動車用空気調和装置は、前席（フロ
ント）側にヒートポンプを使用したシングルタイプのエ
アコンシステムに排気熱回収システムを付加したもので
ある。この装置は、フロントユニット（通風ユニット）
２１０の空気流路２１１内に、熱交換器として、下流側
から順にサブコンデンサ（室内コンデンサ）２１２とエ
バポレータ２１３を配設し、また、ユニット２１０外に
メインコンデンサ（室外コンデンサ）３を配設して構成
されている。サブコンデンサ２１２の前面にはエアミッ
クスドア２１７が回動自在に設けられている。冷凍サイ
クルは、コンプレッサ２、メインコンデンサ３、サブコ
ンデンサ２１２、リキッドタンク２１４、膨脹弁２１
５、エバポレータ２１３などを配管で接続して構成され
ている。また、暖房時と冷房時とで冷媒回路を切り替え
るため、メインコンデンサ３の入口に四方弁（回路切換
手段）４が設けられている。さらに、コンプレッサ２の
吸入側とエバポレータ２１３の出口の間の低圧側冷媒通
路にサブエバポレータ（室外熱交換器）３０を設けて排
気流路４１（マフラー４２）内に設置してある。その他
の構成は、図１、図２に示す実施形態１と同様である。

【００７５】暖房時、四方弁４は図７に示す状態に設定
されているため、コンプレッサ２から吐出された冷媒は
メインコンデンサ３をバイパスするバイパス通路５を通
って直接サブコンデンサ２１２へ導かれる。このとき、
ユニット２１０内に取り込まれた空気は、まずエバポレ
ータ２１３で除湿され、さらにサブコンデンサ２１２で
加熱されて、車室内に吹き出されることになり、除湿暖
房が行われる。その際、サブエバポレータ３０で排気熱
を冷媒により回収し、加熱された冷媒により暖房を行う
ため、暖房性能および即暖性の向上が図られる。

【００７６】実施形態３図８は本発明に係る自動車用空気調和装置のさらに他の
一実施形態を示す概略構成図である。

【００７７】この自動車用空気調和装置は、前席（フロ
ント）側にヒートポンプを使用した暖房のみ（除湿な
し）のシングルタイプのシステムに排気熱回収システム
を付加したものである。この装置は、フロントユニット
（通風ユニット）３１０の空気流路３１１内に、熱交換
器として、サブコンデンサ（室内コンデンサ）３１２を
配設し、ユニット３１０外の排気流路４１（マフラー４
２）内にサブエバポレータ（室外熱交換器）３０を配設
して構成されている。サブコンデンサ３１２の前面には
エアミックスドア３１７が回動自在に設けられている。
冷凍サイクルは、コンプレッサ２、サブコンデンサ３１
２、リキッドタンク３１４、膨脹弁３１５、サブエバポ
レータ３０などを配管で接続して構成されている。この
システムは、いわば、ヒートポンプシステムに排気熱回
収システムを付加したもののうちで最も単純な構成をし
たものとなっている。

【００７８】作動時（暖房時）、コンプレッサ２から吐
出された高温高圧の冷媒はサブコンデンサ３１２におい
て熱交換により凝縮液化され、ユニット３１０内に取り
込まれた空気を加熱する。サブコンデンサ３１２から流
出した冷媒は、サブエバポレータ３０において排気との
熱交換により蒸発し加熱され、コンプレッサ２に吸入さ
れる。このとき、サブエバポレータ３０で排気熱を冷媒
により回収し、加熱された冷媒により暖房を行うため、
暖房性能および即暖性の向上が図られる。

【００７９】実施形態４図９は本発明に係る自動車用空気調和装置のさらに他の
一実施形態を示す概略構成図であって、暖房運転時の状
態を示したものである。

【００８０】この自動車用空気調和装置は、図１、図２
に示す実施形態１のシステムに対し、リヤユニット４２
０内からエバポレータを削除して後席（リヤ）側につい
て暖房のみ（除湿なし）としたシステムである。リヤユ
ニット４２０内にエバポレータを有しない点を除き、そ
れ以外の構成は実施形態１のシステムと全く同様であ
る。つまり、このシステムでは、暖房時、前席（フロン
ト）側は温水により暖房を行い、後席（リヤ）側は排気
熱を冷媒により回収して暖房（除湿なし）を行うことに
なる。

【００８１】実施形態５図１０は本発明に係る自動車用空気調和装置のさらに他
の一実施形態を示す概略構成図であって、暖房運転時の
状態を示したものである。

【００８２】この自動車用空気調和装置は、図１、図２
に示す実施形態１のシステムに対し、フロントユニット
５１０側についても温水による暖房ではなくヒートポン
プを採用したシステムである。フロントユニット５１０
内のフロントエバポレータ５１３の下流側にヒータコア
に代えてフロントサブコンデンサ５１２を設けた点を除
き、それ以外の構成は実施形態１のシステムと全く同様
である。つまり、このシステムでは、暖房時、前席（フ
ロント）、後席（リヤ）側共に排気熱を冷媒により回収
して暖房（除湿あり）を行うことになる。

【００８３】実施形態６図１１は本発明に係る自動車用空気調和装置のさらに他
の一実施形態を示す概略構成図であって、暖房運転時の
状態を示したものである。

【００８４】この自動車用空気調和装置は、図１０に示
す実施形態５のシステムに対し、リヤユニット６２０内
からエバポレータを削除して後席（リヤ）側について暖
房のみ（除湿なし）としたシステムである。リヤユニッ
ト６２０内にエバポレータを有しない点を除き、それ以
外の構成は実施形態５のシステムと全く同様である。つ
まり、このシステムでは、暖房時、前席（フロント）側
は排気熱を冷媒により回収して暖房（除湿あり）を行
い、後席（リヤ）側は排気熱を冷媒により回収して暖房
（除湿なし）を行うことになる。

【００８５】

【発明の効果】以上述べたように、請求項１記載の発明
によれば、冷媒の低圧側通路に室外熱交換器を設けて排
気管の排気流路内に設置したので、排気熱を冷媒により
回収して車室内へ伝達することが可能となり、暖房性能
の向上を図ることができる。また、エンジンの始動直後
から排気熱を利用できるため、いわゆる即暖性も向上す
ることになる。

【００８６】請求項２〜６記載の発明によれば、上記請
求項１記載の発明の効果に加え、冷媒を利用して暖房を
行ういろいろなシステムにおいて排気熱の回収が可能と
なり、暖房性能および即暖性の向上を共に享受できるよ
うになる。

【００８７】請求項７記載の発明によれば、上記請求項
２〜６の発明の効果に加え、冷媒導入阻止手段を設けて
冷房運転時に室外熱交換器への冷媒の流れを阻止するよ
うにしたので、冷房時において冷媒の過度の温度上昇が
防止され、所望の冷房性能を確保することができる。

【００８８】請求項８記載の発明によれば、上記請求項
１〜７の発明の効果に加え、排気流量制御手段を設けて
室外熱交換器を通過する排気と通過しない排気の割合を
制御するようにしたので、室外熱交換器で回収される排
気熱の量の制御が可能となり、任意に必要に応じて必要
な量だけの排気熱を利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る自動車用空気調和装置の一実施形
態の暖房運転時の状態を示す概略構成図である。

【図２】同装置の冷房運転時の状態を示す概略構成図で
ある。

【図３】同装置の排気熱回収部の概略図である。

【図４】暖房運転時における本システムの制御の一例を
示すフローチャートである。

【図５】図４のコンプレッサＯＮ／ＯＦＦ制御の制御特
性図である。

【図６】図４の排気バルブＯＮ／ＯＦＦ制御の制御特性
図である。

【図７】本発明に係る自動車用空気調和装置の他の一実
施形態の暖房運転時の状態を示す概略構成図である。

【図８】本発明に係る自動車用空気調和装置のさらに他
の一実施形態の作動時の状態を示す概略構成図である。

【図９】本発明に係る自動車用空気調和装置のさらに他
の一実施形態の暖房運転時の状態を示す概略構成図であ
る。

【図１０】本発明に係る自動車用空気調和装置のさらに
他の一実施形態の暖房運転時の状態を示す概略構成図で
ある。

【図１１】本発明に係る自動車用空気調和装置のさらに
他の一実施形態の暖房運転時の状態を示す概略構成図で
ある。

【図１２】従来のヒートポンプ式自動車用空気調和装置
の一例を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１…エンジン２…コンプレッサ３…メインコンデンサ（室外コンデンサ）４…四方弁（回路切換手段）３０…サブエバポレータ（室外熱交換器）３３…電磁弁（冷媒導入阻止手段）４０…排気管４１…排気流路４２…マフラー４４…排気流量制御弁（排気流量制御手段）１１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０…フ
ロントユニット（通風ユニット）１２０、４２０、５２０、６２０…リヤユニット（通風
ユニット）１１１、１２１、２１１、３１１、４１１、４２１、５
１１、５２１、６１１、６２１…空気流路１１２、４１２…ヒータコア１１３、１２３、２１３、４１３、５１３、５２３、６
１３…エバポレータ１２２、２１２、３１２、４２２、５１２、５２２、６
１２、６２２…サブコンデンサ（室内コンデンサ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田島唯好東京都中野区南台５丁目24番15号カルソニック株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冷凍サイクル内を状態変化しながら循環す
る冷媒の熱を利用して車室内の暖房を行うヒートポンプ
式の自動車用空気調和装置において、空気を取り入れ車室内に向かって流通させる通風ユニッ
ト（１２０、２１０、３１０、４２０、５１０、５２
０、６１０、６２０）の空気流路（１２１、２１１、３
１１、４２１、５１１、５２１、６１１、６２１）内
に、コンプレッサ（２）から吐出された高温高圧の冷媒
との熱交換により空気を加熱する室内コンデンサ（１２
２、２１２、３１２、４２２、５１２、５２２、６１
２、６２２）を設け、エンジン（１）から排出される排気を流通させる排気管
（４０）の排気流路（４１）内に、前記排気の熱を回収
して前記コンプレッサ（２）に吸入される冷媒を加熱す
る室外熱交換器（３０）を設けたことを特徴とする自動
車用空気調和装置。
【請求項２】前記通風ユニット（２１０）内の前記室内
コンデンサ（２１２）の上流に、低温低圧の冷媒との熱
交換により空気を冷却するエバポレータ（２１３）を設
け、当該エバポレータ（２１３）の出口と前記コンプレ
ッサ（２）の入口の間に前記室外熱交換器（３０）を配
置し、前記通風ユニット（２１０）の外部に室外コンデ
ンサ（３）を設け、前記コンプレッサ（２）から吐出さ
れた冷媒を回路切換手段（４）により前記室外コンデン
サ（３）へ導く冷房運転用冷媒回路と、前記冷媒を前記
回路切換手段（４）により前記室外コンデンサ（３）を
バイパスさせて直接前記室内コンデンサ（２１２）へ導
く暖房運転用冷媒回路とを設けたことを特徴とする請求
項１記載の自動車用空気調和装置。
【請求項３】第１通風ユニット（１１０）の空気流路
（１１１）内に、下流側から順に、エンジンの冷却水を
利用して空気を加熱するヒータコア（１１２）と、低温
低圧の冷媒との熱交換により空気を冷却する第１エバポ
レータ（１１３）とを配設し、第２通風ユニット（１２
０）の空気流路（１２１）内に、下流側から順に、前記
第１エバポレータ（１１３）と並列に接続されかつ相互
に直列に接続された前記室内コンデンサ（１２２）およ
び第２エバポレータ（１２３）を配設し、当該第２エバ
ポレータ（１２３）の出口と前記コンプレッサ（２）の
入口の間に前記室外熱交換器（３０）を配置し、前記通
風ユニット（１１０、１２０）の外部に室外コンデンサ
（３）を設け、前記コンプレッサ（２）から吐出された
冷媒を回路切換手段（４）により前記室外コンデンサ
（３）へ導く冷房運転用冷媒回路と、前記冷媒を前記回
路切換手段（４）により前記室外コンデンサ（３）をバ
イパスさせて直接前記室内コンデンサ（１２２）へ導く
暖房運転用冷媒回路とを設けたことを特徴とする請求項
１記載の自動車用空気調和装置。
【請求項４】第１通風ユニット（４１０）の空気流路
（４１１）内に、下流側から順に、エンジンの冷却水を
利用して空気を加熱するヒータコア（４１２）と、低温
低圧の冷媒との熱交換により空気を冷却するエバポレー
タ（４１３）とを配設し、第２通風ユニット（４２０）
の空気流路（４２１）内に、前記第１エバポレータ（４
１３）と並列に接続された前記室内コンデンサ（４２
２）を配設し、当該室内コンデンサ（４２２）の出口と
前記コンプレッサ（２）の入口の間に前記室外熱交換器
（３０）を配置し、前記通風ユニット（４１０、４２
０）の外部に室外コンデンサ（３）を設け、前記コンプ
レッサ（２）から吐出された冷媒を回路切換手段（４）
により前記室外コンデンサ（３）へ導く冷房運転用冷媒
回路と、前記冷媒を前記回路切換手段（４）により前記
室外コンデンサ（３）をバイパスさせて直接前記室内コ
ンデンサ（４２２）へ導く暖房運転用冷媒回路とを設け
たことを特徴とする請求項１記載の自動車用空気調和装
置。
【請求項５】第１通風ユニット（５１０）の空気流路
（５１１）内に、下流側から順に、相互に直列に接続さ
れた第１室内コンデンサ（５１２）および第１エバポレ
ータ（５１３）を配設し、第２通風ユニット（５２０）
の空気流路（５２１）内に、下流側から順に、前記第１
室内コンデンサ（５１２）および前記第１エバポレータ
（５１３）と並列に接続されかつ相互に直列に接続され
た第２室内コンデンサ（５２２）および第２エバポレー
タ（５２３）を配設し、前記第１エバポレータ（５１
３）および前記第２エバポレータ（５２３）のうち少な
くともどちらか一方の出口と前記コンプレッサ（２）の
入口の間に前記室外熱交換器（３０）を配置し、前記通
風ユニット（５１０、５２０）の外部に室外コンデンサ
（３）を設け、前記コンプレッサ（２）から吐出された
冷媒を回路切換手段（４）により前記室外コンデンサ
（３）へ導く冷房運転用冷媒回路と、前記冷媒を前記回
路切換手段（４）により前記室外コンデンサ（３）をバ
イパスさせて直接前記室内コンデンサ（５１２、５２
２）へ導く暖房運転用冷媒回路とを設けたことを特徴と
する請求項１記載の自動車用空気調和装置。
【請求項６】第１通風ユニット（６１０）の空気流路
（６１１）内に、下流側から順に、相互に直列に接続さ
れた第１室内コンデンサ（６１２）および第１エバポレ
ータ（６１３）を配設し、第２通風ユニット（６２０）
の空気流路（６２１）内に、前記第１室内コンデンサ
（６１２）および前記第１エバポレータ（６１３）と並
列に接続された第２室内コンデンサ（６２２）を配設
し、当該第２室内コンデンサ（６２２）の出口と前記コ
ンプレッサ（２）の入口の間に前記室外熱交換器（３
０）を配置し、前記通風ユニット（６１０、６２０）の
外部に室外コンデンサ（３）を設け、前記コンプレッサ
（２）から吐出された冷媒を回路切換手段（４）により
前記室外コンデンサ（３）へ導く冷房運転用冷媒回路
と、前記冷媒を前記回路切換手段（４）により前記室外
コンデンサ（３）をバイパスさせて直接前記室内コンデ
ンサ（６１２、６２２）へ導く暖房運転用冷媒回路とを
設けたことを特徴とする請求項１記載の自動車用空気調
和装置。
【請求項７】冷房運転時に前記室外熱交換器（３０）へ
の冷媒の流れを阻止する冷媒導入阻止手段（３３）を有
することを特徴とする請求項２〜６のいずれか１つに記
載の自動車用空気調和装置。
【請求項８】前記排気管（４０）内の前記室外熱交換器
（３０）の上流側に、前記室外熱交換器（３０）を通過
する排気と通過しない排気の割合を制御する排気流量制
御手段（４４）を設けたことを特徴とする請求項１〜７
のいずれか１つに記載の自動車用空気調和装置。