WO2013035130A1 - 車両用空調装置 - Google Patents

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WO2013035130A1
WO2013035130A1 PCT/JP2011/004981 JP2011004981W WO2013035130A1 WO 2013035130 A1 WO2013035130 A1 WO 2013035130A1 JP 2011004981 W JP2011004981 W JP 2011004981W WO 2013035130 A1 WO2013035130 A1 WO 2013035130A1
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refrigerant
heat exchanger
control unit
flow path
refrigerant control
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PCT/JP2011/004981
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English (en)
French (fr)
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反田　清
井田　博之
Original Assignee
株式会社ヴァレオジャパン
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/20—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves
    • F25B41/24—Arrangement of shut-off valves for disconnecting a part of the refrigerant cycle, e.g. an outdoor part
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00735—Control systems or circuits characterised by their input, i.e. by the detection, measurement or calculation of particular conditions, e.g. signal treatment, dynamic models
    • B60H1/00785—Control systems or circuits characterised by their input, i.e. by the detection, measurement or calculation of particular conditions, e.g. signal treatment, dynamic models by the detection of humidity or frost
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H1/00899—Controlling the flow of liquid in a heat pump system
    • B60H1/00921—Controlling the flow of liquid in a heat pump system where the flow direction of the refrigerant does not change and there is an extra subcondenser, e.g. in an air duct
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/25—Control of valves
    • F25B2600/2501—Bypass valves

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle air conditioner having a function of dehumidifying heating, and more particularly to a vehicle air conditioner capable of ensuring a dehumidifying capacity during a dehumidifying heating operation regardless of fluctuations in heat load.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 6-341732
  • FIG. 8 this is because the first heat exchanger 2 in which the air flow rate is adjusted by the damper 5 in the air conditioning unit 1 and the first heat exchanger 2 arranged upstream of the first heat exchanger 2.
  • the second expansion device 41, the second heat exchanger 3, and the accumulator 10 are connected in this order to form a closed loop between the inflow side and the outflow side of the first expansion device 7.
  • the outflow side of the first heat exchanger 2 and the inflow side of the second expansion device 41 are opened and closed by on-off valves V1, V3 and V4, respectively, to control the on-off of the on-off valves V1 to V4 and the opening of the damper 5. It is, in which to be able to switch the operating mode cooling operation mode, heating operation mode, and the dehumidification heating operation mode.
  • V1 is opened, V2 is opened, V3 is closed, V4 is closed, and the first heat exchanger 2 is passed through the second heat exchanger with no air flow.
  • the damper 5 is set at the full cool position so that all of the air is bypassed by the first heat exchanger 2, and the refrigerant compressed by the compressor 6 is allowed to pass through the first heat exchanger 2 and then heat exchange outside the vehicle interior.
  • the heat is radiated by the vessel 4, the pressure is reduced by the second expansion device 41, the heat is absorbed by the second heat exchanger 3, and then returned to the compressor 6 via the accumulator 10.
  • V1 is closed, V2 is closed, V3 is closed, and V4 is opened so that all the air that has passed through the second heat exchanger 3 passes through the first heat exchanger 2.
  • the damper 5 is set to the full hot position, the refrigerant compressed by the compressor 6 is radiated by the first heat exchanger 2, and then the pressure is reduced by the first expansion device 7 and the heat is absorbed by the vehicle exterior heat exchanger 4. After that, it is returned to the compressor 6 through the accumulator 10.
  • V1 is closed, V2 is closed, V3 is opened, V4 is opened, and the damper is set to a full hot position or an intermediate position, and as shown in FIG.
  • the compressed refrigerant is dissipated by the first heat exchanger 2, and then a part of the refrigerant is decompressed by the second expansion device 41 and absorbed by the second heat exchanger 3, and the remaining refrigerant is removed.
  • the pressure is reduced by the first expansion device 7 and absorbed by the vehicle exterior heat exchanger 4 and then returned to the compressor 6 via the accumulator 10.
  • the dehumidifying capacity in the dehumidifying and heating operation mode varies depending on the temperature of the outside air, and during the intermediate heat load where the outside air temperature is 15 to 25 ° C., the outside air temperature is low and the low heat load ( There is a concern that the dehumidifying ability is lower than that of 5 to 15 ° C.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and provides a vehicle air conditioner capable of ensuring a dehumidifying capacity even during a medium heat load in which the outside air temperature becomes high during dehumidifying heating operation.
  • the main issue is to ensure a dehumidifying capacity even during a medium heat load in which the outside air temperature becomes high during dehumidifying heating operation.
  • a vehicle air conditioner includes a compressor, a first heat exchanger that is disposed in an air conditioning unit and has an air flow rate adjusted by a damper, and the air conditioning unit.
  • a second heat exchanger that is disposed upstream of the first heat exchanger in the air flow direction in the air conditioning unit, a vehicle exterior heat exchanger that can exchange heat with the outside air, and a refrigerant flow
  • a first refrigerant control unit capable of restricting the passage
  • a second refrigerant control unit capable of restricting and closing the refrigerant flow path
  • a third refrigerant capable of restricting and closing the refrigerant flow path.
  • a refrigerant control unit, and a fourth refrigerant control unit capable of closing the refrigerant flow path, the compressor, the first heat exchanger, the first refrigerant control unit, and the vehicle exterior heat.
  • the exchanger, the second refrigerant control unit, and the second heat exchanger are routed at least in this order.
  • the first refrigerant control unit capable of restricting the refrigerant flow path for using the vehicle exterior heat exchanger as the heat absorber and the vehicle exterior heat exchanger as the heat radiator are used.
  • a second refrigerant control unit capable of restricting a refrigerant flow path for using the heat exchanger of No. 2 as a heat absorber, and a third refrigerant control capable of restricting a refrigerant flow path used during dehumidifying heating operation
  • the second and fourth refrigerant control units can each close the refrigerant flow path, so that the second heat can be switched by switching the flow of the refrigerant that has passed through the vehicle exterior heat exchanger. It is possible to ensure the dehumidifying ability even during a medium heat load where the outside air temperature is relatively high by appropriately suppressing the increase in the evaporation pressure of the exchanger.
  • the refrigerant flow path is throttled by the first control unit, and the refrigerant flow path is closed by the second refrigerant control unit.
  • the third refrigerant control unit throttles the refrigerant flow path, and the fourth refrigerant control unit does not close the refrigerant flow path, and the refrigerant discharged from the compressor is supplied to the first heat exchanger, the first 1 refrigerant control unit, the vehicle exterior heat exchanger, the fourth refrigerant control unit, and the compressor circulate in the order of the compressor, the first heat exchanger, the third refrigerant control unit, Circulating the refrigerant in the order of the second heat exchanger and the compressor;
  • the first refrigerant control unit throttles the refrigerant flow path
  • the second refrigerant control unit throttles the refrigerant flow path
  • the third refrigerant The control unit narrows the refrigerant flow path
  • the fourth refrigerant control unit closes the refrigerant flow path, and discharges the refrigerant discharged from the compressor to the first heat exchanger, the first refrigerant control unit, While circulating
  • the compressor and the first heat exchanger are routed through the heat absorption path via the vehicle exterior heat exchanger and the second heat exchanger.
  • the heat absorption paths in parallel with each other, it becomes possible to have the same function as the conventional one in which the air is dehumidified by the second heat exchanger and the air is heated by the first heat exchanger.
  • the refrigerant flowing out of the heat exchanger outside the passenger compartment is returned directly to the suction side of the compressor, the pressure on the suction side of the compressor rises, and the second As the evaporating pressure of the heat exchanger increases, the refrigerant that has passed through the outside heat exchanger is adiabatically expanded again by the second refrigerant control unit, and the adiabatic expanded refrigerant is adiabatically expanded by the third refrigerant control unit.
  • the second heat exchanger is made to absorb heat in the second heat exchanger together with the cooled refrigerant. Evaporation pressure of no longer be affected by the outlet pressure of the outer heat exchanger, even when the thermal load in the outside air temperature is relatively high, it is possible to ensure the dehumidification capacity.
  • the outside air temperature changes from a relatively high medium heat load state to a relatively low low heat load state, and the condition where the heat load exceeds a predetermined value is not exceeded. If it changes, it is determined that the thermal load does not exceed the predetermined value. Therefore, the thermal load exceeds the predetermined value from the refrigerant circulation state when it is determined that the thermal load exceeds the predetermined value as described above. It can be changed to the refrigerant circulation state when it is determined that the refrigerant is not present.
  • the heat absorbed by the exterior heat exchanger 4 is adiabatically expanded by the second refrigerant control unit, and the heat load of the blown air is low even though it absorbs heat again by the second heat exchanger. Since the amount of heat absorption cannot be obtained and the refrigerant is returned to the compressor 6 in a state where the temperature and pressure are relatively low, the temperature of the refrigerant discharged from the compressor 6 is not increased, and sufficient heating capacity cannot be secured.
  • each stage area has a dehumidifying heating operation mode.
  • the relationship of A ⁇ C is established.
  • a ⁇ C ⁇ B is satisfied. It is desirable that the relationship is controlled or set so that the relationship is established.
  • the restriction of the refrigerant flow path in the first refrigerant controller is determined from the viewpoint of securing the heating capacity, that is, in order to increase the refrigerant temperature of the first heat exchanger.
  • the refrigerant control unit it is preferable to keep the refrigerant pressure of the first heat exchanger high by narrowing the cross-sectional area of the refrigerant flow path relatively small.
  • the second refrigerant control unit restricts the refrigerant flow path from the viewpoint of securing the cooling capacity, that is, in order to obtain an endothermic amount in the second heat exchanger.
  • the third refrigerant control unit determines the degree of throttling from the viewpoint of securing the dehumidifying heating capacity, that is, there is a request for securing the heating capacity of the first heat exchanger, while the cooling of the second heat exchanger is performed.
  • the second refrigerant Since the refrigerant also flows through the control unit, it is desirable to define the magnitude relationship with respect to the cross-sectional area of the refrigerant flow path controlled or set by the second refrigerant control unit.
  • the first refrigerant control unit includes a first expansion device and a first on-off valve connected in parallel
  • the second refrigerant control unit includes the second expansion device and a second opening / closing.
  • the third refrigerant control unit is formed by connecting a third expansion device and a third on-off valve in series
  • the fourth refrigerant control unit is a fourth unit. It may comprise so that it may consist of an on-off valve (claim 4).
  • the first expansion device, the second expansion device, and the third expansion device described above may be configured by fixed orifices (Claim 5), but the third expansion device is configured to meet the outside air condition. You may make it comprise with a variable type expansion valve so that setting conditions can be changed (Claim 6).
  • the configuration is simpler than the expansion valve that controls the opening degree of the expansion valve, and the cost can be further reduced.
  • the third expansion device is constituted by a variable expansion valve, the refrigerant flow rate of the first bypass passage can be changed according to the heat load condition of the outside air, and the controllability of the dehumidifying heating capacity can be improved.
  • the second on-off valve and the fourth on-off valve may be replaced with one three-way valve since the other is opened when one is closed (Claim 7). The number of parts can be reduced.
  • the first refrigerant control unit is a variable expansion valve capable of restricting or not restricting the refrigerant flow path (Claim 8), and the second refrigerant control unit and / or the third refrigerant control unit is provided.
  • a variable expansion valve that can throttle and close the refrigerant flow path may be used.
  • the air conditioning control can be performed more finely by reducing the number of parts of the refrigerant control unit and controlling the throttle of the refrigerant flow path.
  • the refrigerant is circulated through the first heat exchanger disposed in the air conditioning unit.
  • the refrigerant is disposed in the air conditioning unit, the amount of ventilation is adjusted by the damper, and the liquid heat A third heat exchanger in which the medium circulates; a pump that pumps the liquid heat medium; a fourth heat exchanger that exchanges heat between the liquid heat medium and the refrigerant discharged from the compressor;
  • a hot water cycle configured by connecting pipes to replace the first heat exchanger with the hot water cycle (claim 10).
  • the above-described configuration can be realized using an existing hot water heater unit, and the conventional air conditioning unit that is mounted on a vehicle equipped with an internal combustion engine and performs heating by a hot water cycle is provided. It can be used.
  • an internal heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant on the suction side of the compressor and the refrigerant on the outflow side of the first heat exchanger may be provided. .
  • the amount of heat released from the first heat exchanger can be increased.
  • the first refrigerant control unit capable of restricting the refrigerant flow path when performing the heating operation using the vehicle exterior heat exchanger as the heat sink, and the vehicle exterior heat exchange.
  • a second refrigerant control unit capable of restricting the refrigerant flow path when performing a cooling operation using the second heat exchanger as a heat sink and a second heat exchanger as a heat sink, and a refrigerant when performing a dehumidifying heating operation
  • a third refrigerant control unit capable of restricting the flow path, and switching the flow of the refrigerant that has passed through the heat exchanger outside the passenger compartment, thereby making it possible to adjust the dehumidifying capacity of the second heat exchanger.
  • a vehicle air conditioner capable of ensuring the dehumidifying ability even when the outside air temperature varies from the low heat load to the medium heat load during the dehumidifying heating operation.
  • the refrigerant after absorbing heat by the vehicle exterior heat exchanger is further depressurized by the second refrigerant control unit so as to flow into the second heat exchanger. It is possible to prevent the evaporation pressure of the exterior heat exchanger from propagating to the second heat exchanger, thereby suppressing the increase in the evaporation pressure of the second heat exchanger and ensuring the dehumidifying capacity. It becomes possible.
  • a possible vehicle air conditioner can be obtained. That is, when the outside air load becomes low, the refrigerant after absorbing heat by the vehicle exterior heat exchanger is returned to the compressor without adiabatic expansion by the second refrigerant control unit, thereby Energy absorbed by the exchanger can be supplied to the first heat exchanger via the compressor, and heating capacity can be ensured.
  • FIG. 1 shows a vehicle air conditioner according to the present invention
  • FIG. 1 (a) is an overall configuration diagram thereof
  • FIG. 1 (b) is a table showing operation modes, states of on-off valves and dampers.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the flow of the refrigerant in the cooling operation mode of the vehicle air conditioner according to the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the flow of the refrigerant in the heating operation mode of the vehicle air conditioner according to the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the flow of refrigerant during the dehumidifying and heating operation mode of the vehicle air conditioner according to the present invention.
  • FIG. 4 (a) shows a low heat load when the outside air load is low (outside air temperature: 5 to 15 ° C.).
  • FIG. 5 is a view showing a modification of the vehicle air conditioner according to the present invention (an example in which the second on-off valve and the fourth on-off valve are replaced with one three-way valve), and FIG. It is the whole block diagram, FIG.5 (b) is a table
  • FIG. 6 shows a first heat exchanger of the vehicle air conditioner shown in FIG. 1A, a third heat exchanger that circulates hot water, and a fourth heat exchanger that exchanges heat between the hot water and the refrigerant.
  • FIG. 7 shows a configuration example in which an internal heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant on the compressor inflow side and the refrigerant on the outflow side of the first heat exchanger of the vehicle air conditioner shown in FIG.
  • FIG. 8 shows a conventional vehicle air conditioner
  • FIG. 8 (a) is an overall configuration diagram thereof
  • FIG. 8 (b) is a table showing an operation mode and states of on-off valves and dampers.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the refrigerant flow in the dehumidifying and heating operation mode in the conventional vehicle air conditioner.
  • FIG. 1 a vehicle air conditioner according to the present invention is shown.
  • the vehicle air conditioner is mounted on, for example, an automobile, and includes first and second heat exchangers 2 disposed in an air conditioning unit 1. 3 and a vehicle exterior heat exchanger 4 which is disposed outside the air conditioning unit 1 and can exchange heat with the outside air.
  • An inside / outside air switching device (not shown) is provided on the most upstream side of the air conditioning unit 1, and the inside air inlet and the outside air inlet are selectively opened by an intake door.
  • the inside air or the outside air selectively introduced into the air conditioning unit 1 is sucked by the rotation of the blower 20 and is sent to the first and second heat exchangers 2 and 3 where heat is exchanged therefor and a desired outlet. Is supplied to the passenger compartment.
  • the first heat exchanger 2 is disposed downstream of the second heat exchanger 3 in the air flow direction in the air conditioning unit, and on the upstream side of the first heat exchanger 2 in the air flow direction, A damper 5 is provided.
  • the damper 5 can be varied from a position (full hot position: 100% opening) to a position (full cool position: 0% opening) where the air flow rate of the first heat exchanger 2 is maximized.
  • the ratio between the air passing through the first heat exchanger 2 and the bypassing air can be adjusted by adjusting the opening degree.
  • the inflow side 2 a of the first heat exchanger 2 is connected to the discharge side A of the compressor 6, and the outflow side 2 b of the first heat exchanger 2 is connected to the first expansion device (O-1) 7 and the first heat exchanger 2.
  • One on-off valve (V-1) 8 is connected to the inflow side 9a of the first refrigerant control unit 9 configured to be connected in parallel.
  • the outflow side 3 b of the second heat exchanger 3 is connected to the suction side B of the compressor 6 via the accumulator 10.
  • the outflow side 9b of the first refrigerant control unit 9 is connected to the inflow side 4a of the vehicle exterior heat exchanger 4, and the outflow side 4b of the vehicle exterior heat exchanger 4 is connected to the second on-off valve (V-2). ) 11 and the second expansion device (O-2) 12 are connected to the inflow side 3a of the second heat exchanger 3 via the second refrigerant control unit 13 configured to be connected in series. Yes. Therefore, the compressor 6, the first heat exchanger 2, the first refrigerant control unit 9, the vehicle exterior heat exchanger 4, the second refrigerant control unit 13, the second heat exchanger 3, the accumulator 10, and the compressor A refrigerant circulation cycle connected in a loop in the order of 6 is formed.
  • the second on-off valve (V-2) 11 and the expansion device (O-2) 12 only need to be connected in series, and which one is arranged upstream in the refrigerant flow direction (on the downstream side). There is no restriction on whether or not to place them.
  • a refrigerant flow path between the inflow side 3a of the exchanger 3 includes a third refrigerant control unit 16 including a third on-off valve (V-3) 14 and a third expansion device (O-3) 15.
  • the refrigerant flow path between the outflow side 4b of the vehicle exterior heat exchanger 4 and the inflow side 13a of the second refrigerant control unit 13 and the second heat exchanger 3 are connected by a first bypass flow path 21 having The refrigerant flow path between the outflow side 3b of the compressor and the suction side B of the compressor 6 (between the inflow side 10a of the accumulator 10) is opened and closed by a fourth on-off valve (V-4) 17.
  • the two bypass flow paths 22 are connected.
  • the third on-off valve (V-3) 14 and the third expansion device (O-3) 15 only need to be connected in series, and which is arranged upstream in the refrigerant flow direction. There is no restriction on whether it is arranged on the downstream side.
  • the on-off valve (V-4) 17 is arranged as a fourth refrigerant control unit.
  • the first to third expansion devices 7, 12, and 15 are configured by fixed orifices, and the passage cross section of the throttle portion of the first expansion device 7 has a viewpoint of increasing the heating capacity.
  • the passage section of the throttle portion of the second expansion device 12 is set to be relatively large from the viewpoint of ensuring the cooling capacity, that is, from the viewpoint of increasing the refrigerant supply amount while reducing the refrigerant pressure.
  • the passage section of the throttle portion of the third expansion device 15 is set to be equal to or larger than the passage section of the first expansion device 7 because it is necessary to ensure the dehumidifying capacity and the heating capacity to some extent.
  • the passage section of the second expansion device 12 is preferably set smaller. That is, assuming that the cross-sectional areas of the throttle portions of the first expansion device 7, the second expansion device 12, and the third expansion device 15 are A, B, and C, a relationship of A ⁇ C ⁇ B is set. Has been.
  • the ratio of the refrigerant passing through the first bypass passage 21 provided with the third expansion device 15 becomes too small, and most of the refrigerant circulation amount is outside the passenger compartment. Since it passes through the heat exchanger 4, even if the dehumidifying and heating operation is performed at a low heat load as shown in FIG. 4A, the dehumidifying capacity is insufficient because the refrigerant flowing through the second heat exchanger is small. There is a fear. Also, if B ⁇ C, the ratio of the refrigerant passing through the first bypass passage 21 provided with the third expansion device 15 becomes too large, and most of the refrigerant circulation amount is outside the vehicle compartment heat.
  • This control unit 23 is a publicly known unit having an input circuit including an A / D converter and a multiplexer, an arithmetic processing circuit including a ROM, a RAM, and a CPU, and an output circuit including a drive circuit.
  • An outside air temperature signal from the outside air temperature sensor 24 and various signals for setting the operation mode are inputted, and these signals are processed in accordance with a predetermined program.
  • the mode of dehumidifying and heating is switched according to the outside air temperature. If the outside air temperature is in the range of 5 to 15 ° C. (when the outside air load is low and the heat load is low) If it is set to the dehumidifying and heating operation mode for low heat load described later and the outside air temperature is in the range of 15 to 25 ° C. (if the outside air load is relatively high during medium heat load), The dehumidifying heating operation mode for heat load is set.
  • the control unit 23 opens the first and second on-off valves 8, 11 as shown in FIG.
  • the on-off valves 14 and 17 are closed, and the damper 5 is set to the full cool position (position where the opening is 0%).
  • the compressed refrigerant discharged from the discharge side A of the compressor 6 passes through the first on-off valve 8 without passing through the first heat exchanger 2 because there is no air passing through the first heat exchanger 2.
  • the second expansion device 12 After entering into the vehicle exterior heat exchanger 4 where heat is dissipated (condensed and liquefied), it reaches the second expansion device 12 via the second on-off valve 11 and is depressurized by the second expansion device 12 to be second.
  • the heat exchanger 3 is then absorbed, and after being absorbed (evaporated and vaporized), it is returned to the compressor 6 via the accumulator 10. For this reason, the air sent from the upstream of the air conditioning unit 1 is cooled by the second heat exchanger 3, bypasses the first heat exchanger 2, and is supplied as it is to the vehicle interior as cold air.
  • the control unit 23 closes the first and second on-off valves 8 and 11 and closes the third on-off valve 14 as shown in FIG. Then, the fourth on-off valve 17 is opened, and the damper 5 is set to the full hot position (position of 100% opening). Then, the compressed refrigerant discharged from the discharge side A of the compressor 6 dissipates heat (condensates and liquefies) in the first heat exchanger 2, is decompressed by the first expansion device 7, and reaches the vehicle exterior heat exchanger 4. Then, after the heat absorption (vaporization and vaporization), it passes through the fourth on-off valve 17 and is returned to the compressor 6 through the accumulator 10. For this reason, the air sent from the upstream of the air conditioning unit 1 passes through the second heat exchanger 3 but is not heat-exchanged, and is all guided to the first heat exchanger 2 to be heated, as hot air. Supplied in the passenger compartment.
  • the dehumidifying heating operation mode when the outside air temperature is 5 to 15 ° C., as shown in FIG. 4 (a), the dehumidifying heating operation mode for low heat load is set,
  • the control unit 23 closes the first and second on-off valves 8 and 11, opens the first and fourth on-off valves 14 and 17, and sets the opening of the damper 5 to the full hot position or an arbitrary intermediate position. Set. For this reason, the compressed refrigerant discharged from the discharge side A of the compressor 6 is radiated (condensed and liquefied) by the first heat exchanger 2, depressurized by the first expansion device 7, and then transferred to the vehicle exterior heat exchanger 4.
  • the heat is absorbed (evaporated and vaporized) and then returned to the compressor 6 through the fourth on-off valve 17 and the accumulator 10.
  • the refrigerant that has passed through the first heat exchanger 2 is depressurized by the third expansion device 15 and reaches the second heat exchanger 3, where it is absorbed (evaporated and vaporized) and then passed through the accumulator 10. And returned to the compressor 6.
  • the air sent from the upstream of the air conditioning unit 1 is dehumidified by the second heat exchanger 3, heated when passing through the first heat exchanger 2, and dried as warm air in the vehicle interior. To be supplied.
  • the dehumidifying and heating operation mode for the intermediate heat load is set.
  • the control unit 23 closes the first on-off valve 8, opens the second on-off valve 11, opens the third on-off valve 14, closes the fourth on-off valve 17, and opens the damper 5. Set the degree to the full hot position or any intermediate position. Then, the compressed refrigerant discharged from the discharge side A of the compressor 6 is radiated (condensed and liquefied) by the first heat exchanger 2, is decompressed by the first expansion device 7, and reaches the exterior heat exchanger 4.
  • the pressure is reduced by the second expansion device 12 through the second on-off valve 11 and supplied to the second heat exchanger 3.
  • the heat is returned to the compressor 6 through the accumulator 10.
  • the refrigerant that has passed through the first heat exchanger 2 is decompressed by the third expansion device 15 and enters the second heat exchanger 3, where it is absorbed (evaporated and vaporized), and then passed through the accumulator 10. And returned to the compressor 6.
  • the air sent from the upstream of the air conditioning unit 1 is dehumidified by the second heat exchanger 3, heated when passing through the first heat exchanger 2, and dried as warm air in the vehicle interior. To be supplied.
  • the evaporation pressure of the refrigerant that has passed through the vehicle exterior heat exchanger 4 is high during an intermediate heat load, but the refrigerant that has passed through the vehicle exterior heat exchanger 4 may be directly guided to the accumulator 10. Therefore, the evaporating pressure of the second heat exchanger 3 is not increased by the propagation of the evaporating pressure of the vehicle exterior heat exchanger 4, and the third pressure after the pressure is reduced via the second expansion device 12. Since it is led to the second heat exchanger 3 together with the refrigerant adiabatically expanded via the expansion device 15, it is possible to increase the heat absorption capability in the second heat exchanger 3, and to ensure sufficient dehumidification capability. Is possible.
  • V-2) 11 and V-4 on-off valve (V-4) 17 are selectively opened with respect to the cycle configuration described above. As shown in FIG. 4, these may be combined and constituted by one three-way valve 25.
  • the first to third expansion devices 7, 12, and 15 are configured by fixed orifices.
  • the first expansion device 7 and the second expansion device 12 have heating capacity and Although the passage cross section of the throttle portion is determined almost uniquely from the viewpoint of determining the cooling capacity, in the dehumidifying and heating operation, the third expansion device 15 can be varied to finely adjust the ratio between the dehumidifying capacity and the heating capacity. It may be replaced with a type expansion valve.
  • the heat dissipation amount of the first heat exchanger 2 can be increased by setting the throttle of the variable expansion valve to be narrow when the dehumidifying and heating operation is performed at a low heat load where it is desired to ensure the heating capacity. It is possible to increase the heating capacity, and when the dehumidifying and heating operation is performed at a medium heat load where it is desired to ensure the dehumidifying capacity, the throttle of the variable expansion valve is set open to make the first bypass flow path open. It is possible to increase the circulation amount of the refrigerant that passes through, that is, the refrigerant that does not absorb heat from the air outside the passenger compartment without passing through the heat exchanger outside the passenger compartment, thereby increasing the dehumidifying capacity of the second heat exchanger 3.
  • variable expansion valve By introducing such a variable expansion valve, it is possible to finely adjust the ratio between the dehumidifying capacity and the heating capacity in each dehumidifying and heating operation at the time of low heat load and medium heat load.
  • the variable expansion valve At the time of low heat load, when the outside air temperature is much lower, the variable expansion valve is throttled to increase the heating capacity at the time of extremely low heat load, and at other low heat loads, the variable expansion valve The heating capacity is set to be relatively low by setting the throttle of the expansion valve to be relatively open, and the throttle of the variable expansion valve is also adjusted at the time of medium to low heat load when the heat load is relatively low even at medium heat load. It is possible to perform control such that the throttle of the variable expansion valve is slightly opened when the heat load is somewhat higher than when the heat load is medium and low.
  • the hot water type heat exchanger used conventionally is used as it is. Although it cannot be used, when the existing hot water heat exchanger is used, the configuration shown in FIG. 6 may be adopted.
  • a known liquid heat medium such as water or coolant is used as a working fluid
  • a third heat exchanger 26 that exchanges heat between the liquid heat medium and air
  • a pump 27 that pumps the liquid heat medium
  • a water heater 30 that heats the liquid heat medium
  • a hot water cycle 30 that is configured by sequentially pipe-connecting a liquid heat medium and a fourth heat exchanger 29 that exchanges heat between the liquid heat medium and the refrigerant discharged from the compressor 6.
  • a third heat exchanger 26 is disposed in place of the first heat exchanger 2, and the ventilation amount of the third heat exchanger 26 is adjusted by the damper 5.
  • a fourth heat exchanger 29 is interposed between the discharge side of the compressor 6 and the portion where the first bypass passage 21 is connected, and the fourth heat exchanger 29 discharges from the compressor 6.
  • Heat exchange between the refrigerant and the liquid heat medium of the hot water cycle 30, The liquid heat medium third by heat exchanger 26 may be come heat exchange with the air sent from the upstream of the air conditioning unit 1.
  • the refrigerant on the suction side of the compressor 6 for example, the outflow side 10a of the accumulator 10
  • the first An internal heat exchanger (IHX) 31 that exchanges heat with the refrigerant on the discharge side of the one heat exchanger 2 may be further provided. That is, the refrigerant flowing into the compressor 6 passes through the low pressure side passage 31a of the internal heat exchanger 31 (the inflow side of the low pressure side passage 31a is connected to the outflow side 10a of the accumulator, and the outflow side of the low pressure side passage 31a is compressed.
  • the refrigerant flowing out from the first heat exchanger 2 is allowed to pass through the high-pressure side passage 31b of the internal heat exchanger 31 (the high-pressure side passage 31b is connected to the first heat exchanger 2). It may be configured to be interposed in a portion on the outflow side and upstream of the portion where the first bypass passage 21 is connected in the refrigerant flow direction. Further, in order to be able to select whether or not to exchange heat with the internal heat exchanger 31, a third bypass passage 32 that bypasses the high-pressure side passage 31b or the low-pressure side passage 31a is provided (in this example, a high-pressure passage 31).
  • a passage that bypasses the side passage 31b is provided), and the third bypass passage 32 may be switched to the high-pressure side passage 31b by the three-way valve 33.
  • the first heat exchanger can be controlled by switching the three-way valve 33. 2 is adjusted, the pressure of the refrigerant flowing into the compressor 6 is prevented from becoming too high, and the driving power of the compressor is prevented from being excessive, and the pressure of the refrigerant compressed by the compressor 6 is increased. It becomes possible to prevent the compressor 6 from becoming too high and failing.
  • the form for implementing this invention has been demonstrated, of course, it can change suitably in the range which does not deviate from the objective of this invention.
  • the dehumidifying and heating operation mode it is described that the outside air temperature is used as an index to determine whether the heat load is low or medium heat load.
  • the second heat exchanger is directly connected to the second heat exchanger.
  • a cooling temperature detection unit may be provided downstream, a predetermined cooling temperature may be set, and the determination may be made based on whether or not the temperature detected by the cooling temperature detection unit exceeds the predetermined cooling temperature.
  • a heating temperature detecting means is provided directly or downstream in the first heat exchanger and a predetermined heating temperature is set, and it is determined whether or not the temperature detected by the heating temperature detecting means exceeds the predetermined heating temperature. May be. Further, in the process in which the load of the outside air rises from the low heat load to the medium heat load, it is determined whether the refrigerant flow is switched from the cooling temperature detecting means and the predetermined cooling temperature, and the temperature falls from the medium heat load to the low heat load. In the process, it may be determined whether the refrigerant flow is switched from the heating temperature detecting means and the predetermined heating temperature. In this way, it is possible to reliably prevent shortage of the dehumidifying capacity and the heating capacity regardless of how the outside air load fluctuates in the dehumidifying and heating operation mode.
  • the first refrigerant control unit, the second refrigerant control unit, and the third refrigerant control unit each include an expansion device and an on-off valve, and any or all of the refrigerant control units are provided with variable expansion. You may concentrate on a valve. Even if it is a variable expansion valve, the first refrigerant control unit selects whether or not the refrigerant is adiabatically expanded, and the second and third refrigerant control units select whether the refrigerant is adiabatically expanded or whether the refrigerant flow is stopped. You can make a choice. And since a number of parts can be reduced, the productivity of the said vehicle air conditioner and the freedom degree at the time of vehicle arrangement
  • finer air conditioning control can be performed.
  • the second refrigerant control unit controls the degree of throttling so that the refrigerant on the outflow side 3b of the second heat exchanger 3 has a certain degree of superheat (superheat).
  • the temperature of the cold air can be stabilized by adjusting the flow rate of the refrigerant to make the temperature of the second heat exchanger 3 constant.
  • the temperature of the hot air is appropriately changed by adjusting the refrigerant pressure of the first heat exchanger by controlling the degree of throttling by the first refrigerant controller, and this is changed by the damper 5.

Abstract

【課題】除湿暖房運転時において、外気温が高くなる中熱負荷時においても除湿能力を確保することが可能な車両用空調装置を提供する。 【解決手段】車両用空調装置は、圧縮機６、第１の熱交換器２、第１の膨張装置７と第１の開閉弁８とを並列接続した第１の冷媒制御部９、車室外熱交換器４、第２の膨張装置１２と第２の開閉弁１１とを直列接続した第２の冷媒制御部１３、及び第２の熱交換器３を少なくともこの順でループ状に接続し、第１の熱交換器２と第１の冷媒制御部９との間の冷媒流路と第２の冷媒制御部１３と第２の熱交換器３との間の冷媒流路とを、第３の膨張装置１５と第３の開閉弁１４とを直列接続した第３の冷媒制御部１６を有する第１のバイパス流路２１にて接続し、車室外熱交換器４と第２の冷媒制御部１３との間の冷媒流路と第２の熱交換器３と圧縮機６との間の冷媒流路とを、第４の開閉弁１７にて開閉される第２のバイパス流路２２にて接続する。

Description

車両用空調装置
　この発明は、除湿暖房の機能を有する車両用空調装置に関し、特に、除湿暖房運転時における除湿能力を熱負荷の変動に拘わらず確保することが可能な車両用空調装置に関する。
　従来、除湿暖房機能を有する車両用空調装置として、下記する特許文献１（特開平６－３４１７３２号）に示される構成が公知となっている。
　これは、図８に示されるように、空調ユニット１内にダンパ５で通風量が調整される第１の熱交換器２と、この第１の熱交換器２より上流側に配置された第２の熱交換器３とを備え、圧縮機６と、第１の熱交換器２と、第１の膨張装置７と、空調ユニット外に配置された車室外熱交換器４と、開閉弁Ｖ２と、第２の膨張装置４１と、第２の熱交換器３と、アキュムレータ１０とをこの順で配管接続して閉ループを形成し、第１の膨張装置７の流入側と流出側との間、第１の熱交換器２の流出側と第２の膨張装置４１の流入側との間、及び車室外熱交換器４の流出側と圧縮機６の吸入側（アキュムレータ１０の流入側）との間にそれぞれ開閉弁Ｖ１、Ｖ３，Ｖ４にて開閉される通路を設け、各開閉弁Ｖ１～Ｖ４の開閉とダンパ５の開度を制御することで、運転モードを冷房運転モード、暖房運転モード、及び除湿暖房運転モードに切り換えることができるようにしたものである。
　具体的には、冷房運転モードにおいては、Ｖ１を開、Ｖ２を開、Ｖ３を閉、Ｖ４を閉とし、第１の熱交換器２の通風量を無くして第２の熱交換器を通過した空気の全てを第１の熱交換器２をバイパスさせるようダンパ５をフルクール位置に設定し、圧縮機６で圧縮された冷媒を第１の熱交換器２を通過させた後に車室外熱交換器４で放熱させ、第２の膨張装置４１により減圧して第２の熱交換器３で吸熱させ、しかる後にアキュムレータ１０を介して圧縮機６に戻すようにしている。
　また、暖房運転モードにおいては、Ｖ１を閉、Ｖ２を閉、Ｖ３を閉、Ｖ４を開とし、第２の熱交換器３を通過した空気の全てを第１の熱交換器２に通過させるようダンパ５をフルホット位置に設定し、圧縮機６で圧縮された冷媒を第１の熱交換器２で放熱させ、その後、第１の膨張装置７で減圧して車室外熱交換器４で吸熱させ、しかる後にアキュムレータ１０を介して圧縮機６に戻すようにしている。
　さらに、除湿暖房運転モードにおいては、Ｖ１を閉、Ｖ２を閉、Ｖ３を開、Ｖ４を開とし、ダンパの位置をフルホット位置又は中間位置とし、図９に示されるように、圧縮機６で圧縮された冷媒を第１の熱交換器２で放熱させ、その後、冷媒の一部を第２の膨張装置４１で減圧して第２の熱交換器３で吸熱させ、また、残りの冷媒を第１の膨張装置７で減圧して車室外熱交換器４で吸熱させ、しかる後にアキュムレータ１０を介して圧縮機６へ戻すようにしている。
特開平６－３４１７３２号公報
　しかしながら、上述の技術においては、除湿暖房運転モードでの除湿能力が外気の温度に応じて変動し、外気温が１５～２５℃となる中熱負荷時においては、外気温が低い低熱負荷時（５～１５℃）に比べて除湿能力が低下するという不具合が懸念される。
　即ち、外気温が低い低熱負荷時においては、第１の熱交換器２でのみ放熱され、また、第１の熱交換器２で放熱された冷媒は、その全てが第２の膨張装置４１で減圧されて第２の熱交換器３で吸熱されるわけではないため、第１の熱交換器２による放熱量を確保しつつ第２の熱交換器３の凍結を防止できる利点はあるが、外気温が比較的高くなる中熱負荷時においては、車室外熱交換器４での吸熱量が多くなるため、この車室外熱交換器の流出側と直結している圧縮機６の吸入側（アキュムレータ１０の流入側）において冷媒圧力が上昇し、その結果、第２の熱交換器３での蒸発圧力が上昇してここでの吸熱量が減少し、第２の熱交換器３において十分な除湿能力を確保できなくなる不都合が懸念される。
　本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、除湿暖房運転時において、外気温が高くなる中熱負荷時においても除湿能力を確保することが可能な車両用空調装置を提供することを主たる課題としている。
　上記課題を解決するために、本発明に係る車両用空調装置は、圧縮機と、空調ユニット内に配置されてダンパにより通風量が調整される第１の熱交換器と、前記空調ユニット内に配置されて前記第１の熱交換器よりも前記空調ユニット内の空気流れ方向上流側に配置された第２の熱交換器と、外気と熱交換が可能な車室外熱交換器と、冷媒流路を絞ることが可能な第１の冷媒制御部と、冷媒流路を絞ること及び閉じることが可能な第２の冷媒制御部と、冷媒流路を絞ること及び閉じることが可能な第３の冷媒制御部と、冷媒流路を閉じることが可能な第４の冷媒制御部と、を有し、前記圧縮機、前記第１の熱交換器、前記第１の冷媒制御部、前記車室外熱交換器、前記第２の冷媒制御部、及び前記第２の熱交換器を少なくともこの順でループ状に接続し、前記第１の熱交換器と前記第１の冷媒制御部との間の冷媒流路と前記第２の冷媒制御部と前記第２の熱交換器との間の冷媒流路とを、前記第３の冷媒制御部を備えた第１のバイパス流路にて接続し、前記車室外熱交換器と前記第２の冷媒制御部との間の冷媒流路と前記第２の熱交換器と前記圧縮機との間の冷媒流路とを、前記第４の冷媒制御部を備えた第２のバイパス流路にて接続したことを特徴としている（請求項１）。
　このような構成においては、車室外熱交換器を吸熱器として使用するための冷媒流路を絞ることが可能な第１の冷媒制御部と、車室外熱交換器を放熱器として使用しつつ第２の熱交換器を吸熱器として使用するための冷媒流路を絞ることが可能な第２の冷媒制御部と、除湿暖房運転時に利用する冷媒流路を絞ることが可能な第３の冷媒制御部とを設けると共に、第２、第４の冷媒制御部ではそれぞれ冷媒流路を閉じることが可能であるので、車室外熱交換器を通過した冷媒の流れ方を切り換えることで、第２の熱交換器の蒸発圧力の上昇を適切に抑えて外気温が比較的高くなる中熱負荷時においても除湿能力を確保することが可能となる。
　即ち、除湿暖房運転モードにおいて、熱負荷が所定値を超えていないと判定された場合に、前記第１の制御部で冷媒流路を絞り、前記第２の冷媒制御部で冷媒流路を閉じ、前記第３の冷媒制御部で冷媒流路を絞り、前記第４の冷媒制御部で冷媒流路を閉じないで、前記圧縮機から吐出した冷媒を、前記第１の熱交換器、前記第１の冷媒制御部、前記車室外熱交換器、前記第４の冷媒制御部、及び前記圧縮機の順で冷媒を循環させると共に、前記第１の熱交換器、前記第３の冷媒制御部、前記第２の熱交換器、及び前記圧縮機の順で冷媒を循環させ、
　前記熱負荷が所定値を超えていると判定された場合に、前記第１の冷媒制御部で冷媒流路を絞り、前記第２の冷媒制御部で冷媒流路を絞り、前記第３の冷媒制御部で冷媒流路を絞り、前記第４の冷媒制御部で冷媒流路を閉じて、前記圧縮機から吐出した冷媒を、前記第１の熱交換器、前記第１の冷媒制御部、前記車室外熱交換器、前記第２の冷媒制御部、前記第２の熱交換器、及び前記圧縮機の順で冷媒を循環させると共に、前記第１の熱交換器、前記第３の冷媒制御部、前記第２の熱交換器、及び前記圧縮機の順で冷媒を循環させるとよい（請求項２）。
　このような構成によれば、外気温が比較的低い低熱負荷時には、圧縮機および第１の熱交換器に対して、車室外熱交換器を経由する吸熱経路と第２の熱交換器を経由する吸熱経路とを並列的に形成することで、第２の熱交換器で空気を除湿し、第１の熱交換器で空気を加熱する従来と同様の機能を持たせることが可能となり、また、外気温が比較的高くなる中熱負荷時には、車室外熱交換器から流出した冷媒を圧縮機の吸入側に直接戻したのでは圧縮機の吸入側の圧力が上昇し、延いては第２の熱交換器の蒸発圧力が上昇するので、車室外熱交換器を通過した冷媒を第２の冷媒制御部で再び断熱膨張し、この断熱膨張された冷媒を第３の冷媒制御部で断熱膨張された冷媒と共に第２の熱交換器で吸熱させるようにすることで、第２の熱交換器の蒸発圧力が車室外熱交換器の出口側圧力に影響されることがなくなり、外気温が比較的高くなる中熱負荷時においても、除湿能力を確保することが可能となる。
　さらに、このような構成とすることで、外気温が比較的高い中熱負荷状態から比較的低い低熱負荷状態へと変化し、熱負荷が所定値を超えている条件から超えていない条件へと変化すると、熱負荷が所定値を超えていないと判定されるから、前述したような熱負荷が所定値を超えていると判定された場合の冷媒の循環状態から、熱負荷が所定値を超えていないと判定された場合の冷媒の循環状態へと変更することができる。
　即ち、外気の熱負荷が低くなっても熱負荷が所定値を超えていると判定された場合の冷媒の循環状態を継続してしまうと、暖房性能の発揮がより求められる環境であるにも関わらず、せっかく車室外熱交換器４で吸熱した冷媒が第２の冷媒制御部で断熱膨張され、第２の熱交換器で再び吸熱するにせよ送風される空気の熱負荷が低いので多くの吸熱量は得られず、温度や圧力が比較的低い状態で冷媒が圧縮機６に戻されることになるから、圧縮機６から吐出される冷媒の温度上昇につながらず、暖房能力を十分確保できないおそれがあったが、このような構成とすることで、外気温が低負荷時には車室外熱交換器で吸熱した冷媒を断熱膨張せずに圧縮機６に戻すことができるので、外気温が比較的高い中熱負荷時から比較的低い低熱負荷時へと変化しても、暖房能力を確保することが可能となる。
[規則91に基づく訂正 07.09.2011]　
　ここで、第１の冷媒制御部、第２の冷媒制御部、及び第３の冷媒制御部のそれぞれの絞り部分の断面積をＡ，Ｂ，Ｃとすると、各段面積は、除湿暖房運転モードにおいて、熱負荷が所定値を超えていないと判定された場合にはＡ≦Ｃの関係となるように、熱負荷が所定値を超えていると判定された場合にはＡ≦Ｃ＜Ｂの関係となるように、制御もしくは設定されていることが望ましい（請求項３）。
　これは、第１の冷媒制御部での冷媒流路の絞りは、暖房能力を確保する観点から絞り具合が決定されるため、即ち第１の熱交換器の冷媒温度を高くするため、第１の冷媒制御部では冷媒流路の断面積を相対的に小さめに絞って第１の熱交換器の冷媒圧力を高く維持することが好ましく、
　また第２の冷媒制御部での冷媒流路の絞りは、冷房能力を確保する観点から絞り具合が決定されるため、即ち第２の熱交換器での吸熱量を得るため、第２の冷媒制御部では冷媒流路の断面積を相対的に大きめに絞って適切な冷媒循環量を確保することが好ましく、
　第３の冷媒制御部は、除湿暖房能力を確保する観点から絞り具合が決定されるため、即ち第１の熱交換器の暖房能力を確保する要請がある一方、第２の熱交換器の冷房能力も得るために一定の冷媒流量を確保する要請もあることから、第１の冷媒制御部の冷媒流路の断面積と同等以上であり、且つ、第２の冷媒制御部の冷媒流路の断面積よりも小さくしておくことが望ましいためである。
　そして、熱負荷が所定値を超えていないと判定された場合には、第２の冷媒制御部には冷媒が流れないので、第１の冷媒制御部で制御もしくは設定される冷媒流路の断面積と、第３の冷媒制御部で制御もしくは設定される冷媒流路の断面積との大小関係を規定し、熱負荷が所定値を超えていると判定された場合には、第２の冷媒制御部にも冷媒が流れるので、第２の冷媒制御部で制御もしくは設定される冷媒流路の断面積についても、大小関係を規定することが望ましい。
　ここで、前記第１の冷媒制御部は第１の膨張装置と第１の開閉弁とを並列的に接続してなり、前記第２の冷媒制御部は第２の膨張装置と第２の開閉弁とを直列的に接続してなり、前記第３の冷媒制御部は第３の膨張装置と第３の開閉弁とを直列的に接続してなり、前記第４の冷媒制御部は第４の開閉弁よりなるよう構成してもよい（請求項４）。膨張機能を持つ膨張装置と開閉機能を持つ開閉弁とに構成を分けることで、車両用空調装置を安価な部品で構成することができる。
　そして、上述した第１の膨張装置、第２の膨張装置、第３の膨張装置は、固定オリフィスで構成（請求項５）してもよいが、第３の膨張装置は、外気条件に対して設定条件を可変できるように可変式膨張弁で構成（請求項６）するようにしてもよい。第１、第２、第３すべての膨張装置を固定オリフィスで構成した場合、膨張弁の開度を制御する膨張弁に比べて構成が簡素であり、コストをより低減することができる。また、第３の膨張装置を可変式膨張弁で構成した場合、外気の熱負荷条件に応じて第１のパイパス流路の冷媒流量を変更でき、除湿暖房能力の制御性を向上できる。
　また、上述の構成において、第２の開閉弁と第４の開閉弁は、一方が閉であるとき他方が開となるので、１つの三方弁で置き換えるようにしてもよい（請求項７）。部品点数を削減できる。
　また、第１の冷媒制御部を、冷媒流路を絞ること及び絞らないことが可能な可変式膨張弁とし（請求項８）、第２の冷媒制御部および／または第３の冷媒制御部を、冷媒流路を絞ること及び閉じることが可能な可変式膨張弁としてもよい（請求項９）。冷媒制御部の部品点数を削減するとともに、冷媒流路の絞りを制御することで、よりきめ細かく空調制御を行うことができる。　
　さらに、上述の構成においては、空調ユニット内に配された第１の熱交換器に冷媒を循環させる構成であるが、空調ユニット内に配置されてダンパにより通風量が調整されると共に液体状熱媒体が内部を循環する第３の熱交換器と、前記液体状熱媒体を圧送するポンプと、前記液体状熱媒体と前記圧縮機から吐出した冷媒とを熱交換させる第４の熱交換器とを配管接続して構成された温水サイクルを設け、前記第１の熱交換器を前記温水サイクルで置き換えるようにしてもよい（請求項１０）。このような構成によれば、既存の温水ヒータユニットを利用して、上述した構成を実現することが可能となり、内燃機関を備えた車両に搭載され、温水サイクルにより暖房を行う従来の空調ユニットを利用することが可能となる。
　さらに、上述の構成においては、前記圧縮機の吸入側の冷媒と前記第１の熱交換器の流出側の冷媒とを熱交換させる内部熱交換器を設けるようにしてもよい（請求項１１）。第１の熱交換器の放熱量を増大させることができる。
　以上述べたように、本発明によれば、車室外熱交換器を吸熱器として用いて暖房運転を行う場合に冷媒流路を絞ることが可能な第１の冷媒制御部と、車室外熱交換器を放熱器として用いると共に第２の熱交換器を吸熱器として用いて冷房運転を行う場合に冷媒流路を絞ることが可能な第２の冷媒制御部と、除湿暖房運転を行う場合に冷媒流路を絞ることが可能な第３の冷媒制御部とを設けると共に、車室外熱交換器を通過した冷媒の流れ方を切り換えることで、第２の熱交換器の除湿能力を調整可能としたので、除湿暖房運転時において、外気温が低熱負荷時から中熱負荷時へと変動しても除湿能力を確保することが可能な車両用空調装置を得ることが可能となる。
　即ち、外気負荷が高くなってきた場合には、車室外熱交換器で吸熱した後の冷媒を第２の冷媒制御部でさらに減圧して第２の熱交換器に流入させるようにすることで、車室外熱交換器の蒸発圧力が第２の熱交換器に伝搬しないようにすることが可能となり、これにより第２の熱交換器の蒸発圧力の上昇を抑え、除湿能力を確保することが可能となる。
　さらには、車室外熱交換器を通過した冷媒の流れ方を切り換えることで、除湿暖房運転時において、外気温が中熱負荷時から低熱負荷時へと変動しても暖房能力を確保することが可能な車両用空調装置を得ることが可能となる。
　即ち、外気負荷が低くなってきた場合には、車室外熱交換器で吸熱した後の冷媒を第２の冷媒制御部で断熱膨張することなく圧縮機に戻すようにすることで、車室外熱交換器で吸熱したエネルギーを圧縮機を介して第１の熱交換器に供給でき、暖房能力を確保することが可能となる。
図１は、本発明に係る車両用空調装置を表し、図１（ａ）はその全体構成図であり、図１（ｂ）は、運転モードと開閉弁及びダンパの状態を示す表である。 図２は、本発明に係る車両用空調装置の冷房運転モード時における冷媒の流れを説明する図である。 図３は、本発明に係る車両用空調装置の暖房運転モード時における冷媒の流れを説明する図である。 図４は、本発明に係る車両用空調装置の除湿暖房運転モード時における冷媒の流れを説明する図であり、（ａ）は外気負荷が低い低熱負荷時（外気温：５～１５℃）での除湿暖房運転モードを示し、（ｂ）は外気負荷が比較的高い中熱負荷時（外気温：１５～２５℃）での除湿暖房運転モードを示す。 図５は、本発明に係る車両用空調装置の変形例（第２の開閉弁と第４の開閉弁とを１つの三方弁で置き換えた例）を示す図であり、図５（ａ）はその全体構成図であり、図５（ｂ）は、運転モードと各弁及びダンパの状態を示す表である。 図６は、図１（ａ）で示す車両用空調装置の第１の熱交換器を、温水を流通させる第３の熱交換器と温水と冷媒とを熱交換する第４の熱交換器を含む温水サイクルで置き換えた例を示す図である。 図７は、図１（ａ）で示す車両用空調装置の圧縮機流入側の冷媒と第１の熱交換器の流出側との冷媒とを熱交換する内部熱交換器を付加した構成例を示す図である。 図８は、従来の車両用空調装置を表し、図８（ａ）はその全体構成図であり、図８（ｂ）は、運転モードと開閉弁及びダンパの状態を示す表である。 図９は、従来の車両用空調装置において、除湿暖房運転モード時の冷媒の流れを説明する図である。
　以下、本発明に係る車両用空調装置の実施例を図面により説明する。
　図１において、この発明に係る車両用空調装置が示され、車両用空調装置は、例えば自動車に搭載されるもので、空調ユニット１内に配置された第１及び第２の熱交換器２，３と、空調ユニット１外に配置され、外気と熱交換可能な車室外熱交換器４とを備えている。
　空調ユニット１の最上流側には図示しない内外気切換装置が設けられ、内気入口と外気入口とがインテークドアによって選択的に開口されるようになっている。この空調ユニット１に選択的に導入される内気または外気は、送風機２０の回転により吸引され、第１及び第２の熱交換器２，３に送られ、ここで熱交換されて所望の吹き出し口から車室内に供給されるようになっている。
　第１の熱交換器２は、第２の熱交換器３よりも空調ユニット内の空気流れ方向下流側に配置されており、この第１の熱交換器２の空気流れ方向上流側には、ダンパ５が設けられている。ダンパ５は、第１の熱交換器２の通過風量が最大となる位置（フルホット位置：開度１００％）から最小となる位置（フルクール位置：開度０％）まで可変できるようになっており、開度を調整することにより、第１の熱交換器２を通過する空気とバイパスする空気との割合を調整できるようになっている。
　第１の熱交換器２の流入側２ａは、圧縮機６の吐出側Ａに接続され、第１の熱交換器２の流出側２ｂは、第１の膨張装置（Ｏ－１）７と第１の開閉弁（Ｖ－１）８が並列的に接続されて構成される第１の冷媒制御部９の流入側９ａに接続されている。また、第２の熱交換器３の流出側３ｂは、アキュムレータ１０を介して圧縮機６の吸入側Ｂに接続されている。
　前記第１の冷媒制御部９の流出側９ｂは、車室外熱交換器４の流入側４ａに接続され、この車室外熱交換器４の流出側４ｂは、第２の開閉弁（Ｖ－２）１１と第２の膨張装置（Ｏ－２）１２とが直列的に接続されて構成された第２の冷媒制御部１３を介して第２の熱交換器３の流入側３ａに接続されている。したがって、圧縮機６、第１の熱交換器２、第１の冷媒制御部９、車室外熱交換器４、第２の冷媒制御部１３、第２の熱交換器３、アキュムレータ１０、圧縮機６の順でループ状に接続された冷媒循環サイクルが形成されている。　なお、第２の開閉弁（Ｖ－２）１１と膨張装置（Ｏ－２）１２とは直列的に接続されていればよく、どちらを冷媒流れ方向の上流側に配置するか（下流側に配置するか）は制限されない。
　また、第１の熱交換器２の流出側２ｂと第１の冷媒制御部９の流入側９ａとの間の冷媒流路と、第２の冷媒制御部１３の流出側１３ｂと第２の熱交換器３の流入側３ａとの間の冷媒流路とが、第３の開閉弁（Ｖ－３）１４と第３の膨張装置（Ｏ－３）１５とからなる第３の冷媒制御部１６を有する第１のパイパス流路２１によって接続され、車室外熱交換器４の流出側４ｂと第２の冷媒制御部１３の流入側１３ａとの間の冷媒流路と第２の熱交換器３の流出側３ｂと圧縮機６の吸入側Ｂとの間（アキュムレータ１０の流入側１０ａとの間）の冷媒流路とが、第４の開閉弁（Ｖ－４）１７にて開閉される第２のパイパス流路２２によって接続されている。ここでも、第３の開閉弁（Ｖ－３）１４と第３の膨張装置（Ｏ－３）１５とは直列的に接続されていればよく、どちらを冷媒流れ方向の上流側に配置するか（下流側に配置するか）は制限されない。なお、開閉弁（Ｖ－４）１７は、第４の冷媒制御部として配置される。
　尚、上述の構成例において、第１乃至第３の膨張装置７，１２，１５は、固定オリフィスによって構成されており、第１の膨張装置７の絞り部分の通路断面は、暖房能力を高める観点からできるだけ絞り気味に設定され、第２の膨張装置１２の絞り部分の通路断面は、冷房能力を確保する観点、即ち、冷媒を減圧しつつも冷媒供給量を多くする観点から相対的に大きく設定され、第３の膨張装置１５の絞り部分の通路断面は、除湿能力を確保すると共に暖房能力もある程度確保する必要から、第１膨張装置７の通路断面と同等かそれよりも大きく設定され、且つ、第２の膨張装置１２の通路断面よりも小さく設定されることが好ましい。即ち、第１の膨張装置７、第２の膨張装置１２、及び第３の膨張装置１５のそれぞれの絞り部分の通路断面積をＡ，Ｂ，Ｃとすると、Ａ≦Ｃ＜Ｂの関係に設定されている。
　ここで、仮にＣ＜Ａの関係であると、第３の膨張装置１５が設けられる第１のパイパス流路２１を通過する冷媒の割合が小さくなりすぎて、冷媒循環量の大部分が車室外熱交換器４を通過することになるから、図４（ａ）のように低熱負荷時に除湿暖房運転を行っても、第２の熱交換器を流通する冷媒が少ないので、除湿能力が不足するおそれがある。また、仮にＢ＜Ｃの関係にあると、第３の膨張装置１５が設けられる第１のパイパス流路２１を通過する冷媒の割合が大きくなりすぎて、冷媒循環量の大部分が車室外熱交換器４を経由しないことになるから、図４（ａ）のように低熱負荷時の除湿暖房運転を行っても、車室外熱交換器での吸熱量が少ないので、第１の熱交換器での放熱量が不足するおそれがあるうえ、図４（ａ）（ｂ）いずれのような除湿暖房運転を行っても、第２の熱交換器を流通する冷媒量が多いので凍結する不具合につながるおそれもある。なお、仮にＢ＝Ｃの関係にあっても、Ｂ＜Ｃの関係にある場合と同様な態様となる。即ち、Ｂ＝Ｃの場合には第２の膨張装置と第３の膨張装置の通路抵抗はほぼ同等であるものの、除湿暖房モードの場合で見ると、図４から判るように第２の膨張装置の上流には車室外熱交換器と第１の膨張装置が存在し、それぞれ通路抵抗となるために、結局第１のパイパス流路の通路抵抗が相対的に低いこととなって通過する冷媒の割合が多くなる。
　上記開閉弁８，１１，１４，１７の開閉、及びダンパ５の開度は、コントロールユニット２３からの制御信号で制御されるようになっている。このコントロールユニット２３は、Ａ／Ｄ変換器やマルチプレクサ等を含む入力回路、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵ等を含む演算処理回路、駆動回路等を含む出力回路を備えたそれ自体公知のもので、外気温を検出する外気温度センサ２４からの外気温信号や運転モードを設定する各種信号が入力され、これらの信号を予め定められた所定のプログラムに沿って処理するようになっている。
　特に、除湿暖房運転モードに設定された場合においては、外気温度により除湿暖房の態様が切り替えられるようになっており、外気温度が５～１５℃の範囲であれば（外気負荷が低い低熱負荷時であれば）、後述する低熱負荷用の除湿暖房運転モードに設定され、外気温度が１５～２５℃の範囲であれば（外気負荷が比較的高い中熱負荷時であれば）、後述する中熱負荷用の除湿暖房運転モードに設定される。
　次に、コントロールユニット２３による制御動作のうち、開閉弁８，１１，１４，１７とダンパ５の具体的制御動作例を運転モード毎に説明する。
　先ず、運転モードが冷房運転モードに設定される場合には、コントロールユニット２３は、図２にも示されるように、第１及び第２の開閉弁８，１１を開、第１及び第４の開閉弁１４，１７を閉とし、またダンパ５をフルクール位置（開度０％の位置）に設定する。すると、圧縮機６の吐出側Ａから吐出された圧縮冷媒は、第１の熱交換器２を通過する空気が無いことからここで放熱することなく通過し、第１の開閉弁８を介して車室外熱交換器４に入り、ここで放熱（凝縮液化）された後に第２の開閉弁１１を介して第２の膨張装置１２に至り、この第２の膨張装置１２で減圧されて第２の熱交換器３に入り、ここで吸熱（蒸発気化）された後にアキュムレータ１０を介して圧縮機６に戻される。このため、空調ユニット１の上流から送られてきた空気は、第２の熱交換器３で冷却され、第１の熱交換器２をバイパスしてそのまま冷風として車室内に供給される。
　運転モードが暖房運転モードに設定される場合には、図３にも示されるように、コントロールユニット２３は、第１及び第２の開閉弁８，１１を閉、第３の開閉弁１４を閉、第４の開閉弁１７を開とし、またダンパ５をフルホット位置（開度１００％の位置）に設定する。すると、圧縮機６の吐出側Ａから吐出された圧縮冷媒は、第１の熱交換器２で放熱（凝縮液化）し、第１の膨張装置７で減圧されて車室外熱交換器４に至り、ここで吸熱（蒸発気化）された後に第４の開閉弁１７を通って、アキュムレータ１０を介して圧縮機６に戻される。このため、空調ユニット１の上流から送られてきた空気は、第２の熱交換器３を通過するものの熱交換されず、第１の熱交換器２に全て導かれて加熱され、温風として車室内に供給される。
　運転モードが除湿暖房運転モードに設定される場合において、外気温が５～１５℃である場合には、図４（ａ）に示されるように、低熱負荷用の除湿暖房運転モードに設定され、コントロールユニット２３は、第１及び第２の開閉弁８，１１を閉、第１及び第４の開閉弁１４，１７を開とし、またダンパ５の開度をフルホット位置か任意の中間位置に設定する。このため、圧縮機６の吐出側Ａから吐出された圧縮冷媒は、第１の熱交換器２で放熱（凝縮液化）され、第１の膨張装置７で減圧されて車室外熱交換器４に至り、ここで吸熱（蒸発気化）された後に第４の開閉弁１７を通って、アキュムレータ１０を介して圧縮機６に戻される。それと同時に、第１の熱交換器２を通過した冷媒は、第３の膨張装置１５で減圧されて第２の熱交換器３に至り、ここで吸熱（蒸発気化）された後にアキュムレータ１０を介して圧縮機６に戻される。このため、空調ユニット１の上流から送られてきた空気は、第２の熱交換器３によって除湿され、第１の熱交換器２を通過する際に加熱されて、乾燥した温風として車室内に供給される。
　また、運転モードが除湿暖房運転モードに設定される場合において、外気温が１５～２５℃である場合には、図４（ｂ）に示されるように、中熱負荷用の除湿暖房運転モードに設定され、コントロールユニット２３は、第１の開閉弁８を閉、第２の開閉弁１１を開、第３の開閉弁１４を開、第４の開閉弁１７を閉とし、またダンパ５の開度をフルホット位置か任意の中間位置に設定する。すると、圧縮機６の吐出側Ａから吐出された圧縮冷媒は、第１の熱交換器２で放熱（凝縮液化）され、第１の膨張装置７で減圧されて車室外熱交換器４に至り、ここで吸熱（蒸発気化）された後に第２の開閉弁１１を通って第２の膨張装置１２で減圧され、第２の熱交換器３に供給される。そして、この第２の熱交換器３で吸熱した後にアキュムレータ１０を介して圧縮機６に戻される。それと同時に、第１の熱交換器２を通過した冷媒は、第３の膨張装置１５で減圧されて第２の熱交換器３に入り、ここで吸熱（蒸発気化）された後にアキュムレータ１０を介して圧縮機６に戻される。このため、空調ユニット１の上流から送られてきた空気は、第２の熱交換器３によって除湿され、第１の熱交換器２を通過する際に加熱されて、乾燥した温風として車室内に供給される。
　しかも、中熱負荷時においては、車室外熱交換器４を通過した冷媒の蒸発圧力が高くなっているが、この車室外熱交換器４を通過した冷媒は、アキュムレータ１０に直接導かれることがないため、第２の熱交換器３の蒸発圧力が車室外熱交換器４の蒸発圧力の伝搬によって高められることはなく、また、第２の膨張装置１２を介して減圧された後に第３の膨張装置１５を介して断熱膨張された冷媒と共に第２の熱交換器３に導かれるので、第２の熱交換器３での吸熱能力も高めることが可能となり、十分な除湿能力を確保することが可能となる。
　尚、上述したサイクル構成に対して、第２の開閉弁（Ｖ－２）１１と第４の開閉弁（Ｖ－４）１７とは、選択的に開状態が形成されることから、図５に示されるように、これらをまとめて、１つの三方弁２５によって構成するようにしてもよい。
　また、上述の構成においては、第１乃至第３の膨張装置７，１２，１５を固定オリフィスによって構成した例について述べたが、第１の膨張装置７と第２の膨張装置１２は暖房能力および冷房能力を決定する観点からほぼ一義的に絞り部分の通路断面が決定されるものの、除湿暖房運転においては、除湿能力と暖房能力との割合を微調整するために第３の膨張装置１５を可変式膨張弁で置き換えてもよい。
　このような構成とすれば、暖房能力を確保したい低熱負荷時の除湿暖房運転時において、可変式膨張弁の絞りを絞り気味に設定することで、第１の熱交換器２の放熱量を高めて暖房能力を高めることが可能となり、また、除湿能力を確保したい中熱負荷時の除湿暖房運転時において、可変式膨張弁の絞りを開き気味に設定することで、第１のパイパス流路を通過する冷媒、即ち車室外熱交換器を通過せずに車室外の空気から吸熱していない冷媒の循環量を増やし、第２の熱交換器３の除湿能力を高めることが可能となる。
　また、このような可変式膨張弁の導入により、低熱負荷時や中熱負荷時のそれぞれの除湿暖房運転において、除湿能力と暖房能力との比率を微調整することが可能となる。即ち、低熱負荷時において、外気温が一層低い極低熱負荷時においては、可変式膨張弁の絞りを絞り気味に設定して暖房能力を一層高め、それ以外の低熱負荷時には、可変式膨張弁の絞りを相対的に開き気味に設定して暖房能力を相対的に低くするようにし、また、中熱負荷時においても、熱負荷が比較的に低い中低熱負荷時には、可変式膨張弁の絞りを幾分絞り気味とし、熱負荷が中低熱負荷時と比べて幾分高い中高熱負荷時には、可変式膨張弁の絞りを幾分開き気味とする制御を行うことが可能となる。
　尚、上述の構成においては、第１の熱交換器２に圧縮機６から吐出された冷媒を供給するサイクル構成を採用しているので、従来より用いられていた温水式の熱交換器をそのまま用いることはできないが、既設の温水式の熱交換器を用いる場合には、図６に示される構成を採用してもよい。
　即ち、作動流体として水やクーラントといった周知の液体状熱媒体が用いられ、液体状熱媒体と空気とを熱交換する第３の熱交換器２６と、液体状熱媒体を圧送するポンプ２７と、液体状熱媒体を加熱する水ヒータ２８と、液体状熱媒体と前記圧縮機６から吐出した冷媒とを熱交換させる第４の熱交換器２９とを順次配管接続して構成された温水サイクル３０を設け、空調ユニット１内に、前記第１の熱交換器２に代えて第３の熱交換器２６を配置し、この第３の熱交換器２６をダンパ５で通風量が調整される構成とし、圧縮機６の吐出側と前記第１のパイパス流路２１が接続する部位との間に第４の熱交換器２９を介在させ、この第４の熱交換器２９によって圧縮機６から吐出した冷媒と温水サイクル３０の液体状熱媒体とを熱交換し、その液体状熱媒体を第３の熱交換器２６によって空調ユニット１の上流から送られてくる空気と熱交換するようにしてもよい。
　このような構成によれば、熱負荷によって切り替えられる除湿暖房運転モードを備えた上述した車両用空調装置を既設の温水式熱交換器を用いて構築することが可能となる。
　さらに、上述した構成において、第１の熱交換器２の放熱能力を高めるために、図７に示されるように、圧縮機６の吸入側（例えば、アキュムレータ１０の流出側１０ａ）の冷媒と第１の熱交換器２の吐出側の冷媒とを熱交換させる内部熱交換器（ＩＨＸ）３１を更に設けるようにしてもよい。
　即ち、圧縮機６に流入する冷媒を内部熱交換器３１の低圧側通路３１ａを通過させ（低圧側通路３１ａの流入側をアキュムレータの流出側１０ａに接続し、低圧側通路３１ａの流出側を圧縮機６の吸入側Ｂに接続し）、第１の熱交換器２から流出した冷媒を内部熱交換器３１の高圧側通路３１ｂを通過させる（高圧側通路３１ｂを第１の熱交換器２の流出側であって第１のパイパス流路２１が接続する部位よりも冷媒流れ方向上流の部分に介在させる）構成としてもよい。
　また、内部熱交換器３１で熱交換させるか否かを選択できるようにするために、高圧側通路３１ｂまたは低圧側通路３１ａをバイパスする第３のパイパス流路３２を設け（この例では、高圧側通路３１ｂをバイパスする通路を設け）、この第３のパイパス流路３２を三方弁３３により、高圧側通路３１ｂと切換え可能としてもよい。
　このような構成とすれば、内部熱交換器３１により第１の熱交換器２の放熱量を増大させることが可能となり、また、三方弁３３を切換え制御することにより、第１の熱交換器２の放熱能力を調整することや、圧縮機６に流入する冷媒の圧力が高くなりすぎて圧縮機の駆動動力が過多になるのを防止すること、圧縮機６で圧縮される冷媒の圧力が高くなりすぎて圧縮機６が故障するのを防止することが可能となる。
　以上、発明を実施するための形態を説明してきたが、本発明の目的を逸脱しない範囲で適宜変更できることはもちろんである。例えば、除湿暖房運転モードに設定された場合に外気温度を指標として低熱負荷時なのか中熱負荷時なのかを判定することを述べたが、これに変えて、第２の熱交換器に直接、または下流に冷却温度検出手段を設けるとともに所定冷却温度を設定し、この冷却温度検知手段で検知された温度が所定冷却温度を越えているか否かにより判定してもよい。また、第１の熱交換器に直接、または下流に加熱温度検知手段を設けるとともに所定加熱温度を設定し、この加熱温度検知手段で検知された温度が所定加熱温度を超えているか否かにより判定してもよい。さらには、外気の負荷が低熱負荷時から中熱負荷時に上昇する過程では冷却温度検知手段と所定冷却温度とから冷媒の流れ方を切換えるか判定し、中熱負荷時から低熱負荷時へ下降する過程では加熱温度検知手段と所定加熱温度とから冷媒の流れ方を切り換えるか判定してもよい。このようにすれば、除湿暖房運転モードにおいて外気負荷がどのように変動しても、除湿能力および暖房能力の不足を確実に防止することができる。
　また、第１の冷媒制御部、第２の冷媒制御部、第３の冷媒制御部はそれぞれ膨張装置と開閉弁とを備えているところ、いずれか、あるいはすべての冷媒制御部を、可変式膨張弁に集約してもよい。可変式膨張弁であっても、第１の冷媒制御部では冷媒を断熱膨張するのかしないかの選択を、第２及び第３の冷媒制御部では冷媒を断熱膨張するのか冷媒の流れを止めるかの選択をすることができる。そして、部品点数を削減できるので、当該車両用空調装置の生産性や、車両配置時の自由度を向上することができる。さらに可変式膨張弁とすることで、よりきめ細かな空調制御を行うことができる。
　例えば冷房運転モードにあっては、第２の冷媒制御部にて絞り具合を制御することで、第２の熱交換器３の流出側３ｂの冷媒が一定の過熱度（スーパーヒート）を持つように冷媒の流量を調整し、第２の熱交換器３の温度を一定化させて、冷風の温度を安定化することができる。暖房運転モードにあっては、第１の冷媒制御部にて絞り具合を制御することで、第１の熱交換器の冷媒圧力の調整を通じて温風の温度を適宜変化させ、これをダンパ５による第１の熱交換器２を通過する空気とバイパスする空気との割合の調整に加えることで、暖房量の制御性を向上することができる。
　１　空調ユニット
　２　第１の熱交換器
　３　第２の熱交換器
　４　車室外熱交換器
　５　ダンパ
　６　圧縮機
　７　第１の膨張装置
　８　第１の開閉弁
　９　第１の冷媒制御部
　１０　アキュムレータ
　１１　第２の開閉弁
　１２　第２の膨張装置
　１３　第２の冷媒制御部
　１４　第３の開閉弁
　１５　第３の膨張装置
　１６　第３の冷媒制御部
　１７　第４の開閉弁（第４の冷媒制御部）
　２１　第１のパイパス流路
　２２　第２のパイパス流路
　２５　三方弁
　２６　第３の熱交換器
　２７　ポンプ
　２９　第４の熱交換器
　３０　温水サイクル
　３１　内部熱交換器

Claims (11)

  1. 　圧縮機と、空調ユニット内に配置されてダンパにより通風量が調整される第１の熱交換器と、前記空調ユニット内に配置されて前記第１の熱交換器よりも前記空調ユニット内の空気流れ方向上流側に配置された第２の熱交換器と、外気と熱交換が可能な車室外熱交換器と、冷媒流路を絞ることが可能な第１の冷媒制御部と、冷媒流路を絞ること及び閉じることが可能な第２の冷媒制御部と、冷媒流路を絞ること及び閉じることが可能な第３の冷媒制御部と、冷媒流路を閉じることが可能な第４の冷媒制御部と、を有し、
    　前記圧縮機、前記第１の熱交換器、前記第１の冷媒制御部、前記車室外熱交換器、前記第２の冷媒制御部、及び前記第２の熱交換器を少なくともこの順でループ状に接続し、
    　前記第１の熱交換器と前記第１の冷媒制御部との間の冷媒流路と前記第２の冷媒制御部と前記第２の熱交換器との間の冷媒流路とを、前記第３の冷媒制御部を備えた第１のバイパス流路にて接続し、
    　前記車室外熱交換器と前記第２の冷媒制御部との間の冷媒流路と前記第２の熱交換器と前記圧縮機との間の冷媒流路とを、前記第４の冷媒制御部を備えた第２のバイパス流路にて接続した
    ことを特徴とする車両用空調装置。
  2. 　除湿暖房運転モードにおいて、熱負荷が所定値を超えていないと判定された場合に、前記第１の冷媒制御部で冷媒流路を絞り、前記第２の冷媒制御部で冷媒流路を閉じ、前記第３の冷媒制御部で冷媒流路を絞り、前記第４の冷媒制御部で冷媒流路を閉じないで、前記圧縮機から吐出した冷媒を、前記第１の熱交換器、前記第１の冷媒制御部、前記車室外熱交換器、前記第４の冷媒制御部、及び前記圧縮機の順で冷媒を循環させると共に、前記第１の熱交換器、前記第３の冷媒制御部、前記第２の熱交換器、及び前記圧縮機の順で冷媒を循環させ、
    　前記熱負荷が所定の値を超えていると判定された場合に、前記第１の冷媒制御部で冷媒流路を絞り、前記第２の冷媒制御部で冷媒流路を絞り、前記第３の冷媒制御部で冷媒流路を絞り、前記第４の冷媒制御部で冷媒流路を閉じて、前記圧縮機から吐出した冷媒を、前記第１の熱交換器、前記第１の冷媒制御部、前記車室外熱交換器、前記第２の冷媒制御部、前記第２の熱交換器、及び前記圧縮機の順で冷媒を循環させると共に、前記第１の熱交換器、前記第３の冷媒制御部、前記第２の熱交換器、及び前記圧縮機の順で冷媒を循環させる
    ことを特徴とする請求項１記載の車両用空調装置。
  3. [規則91に基づく訂正 07.09.2011]　
    　前記第１の冷媒制御部、前記第２の冷媒制御部、及び前記第３の冷媒制御部のそれぞれの絞り部分の断面積をＡ，Ｂ，Ｃとすると、各断面積は、除湿暖房運転モードにおいて、
    　熱負荷が所定値を超えていないと判定された場合には、
    　Ａ≦Ｃ
    　の関係となるように、
    　熱負荷が所定値を超えていると判定された場合には、
    　Ａ≦Ｃ＜Ｂ
    　の関係となるように、制御もしくは設定されていることを特徴とする請求項１又は２記載の車両用空調装置。
  4. 　前記第１の冷媒制御部は第１の膨張装置と第１の開閉弁とを並列的に接続してなり、前記第２の冷媒制御部は第２の膨張装置と第２の開閉弁とを直列的に接続してなり、前記第３の冷媒制御部は第３の膨張装置と第３の開閉弁とを直列的に接続してなり、前記第４の冷媒制御部は第４の開閉弁よりなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の車両用空調装置。
  5. 　前記第１の膨張装置、前記第２の膨張装置、及び前記第３の膨張装置は、固定オリフィスであることを特徴とする請求項４記載の車両用空調装置。
  6. 　前記第３の膨張装置は、可変式膨張弁であることを特徴とする請求項４記載の車両用空調装置。
  7. 　前記第２の開閉弁と前記第４の開閉弁とを１つの三方弁で置き換えたことを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載の車両用空調装置。
  8. 　前記第１の冷媒制御部は、冷媒流路を絞ること及び絞らないことが可能な可変式膨張弁によりなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の車両用空調装置。
  9. 　前記第２の冷媒制御部および／または前記第３の冷媒制御部は、冷媒流路を絞ること及び閉じることが可能な可変式膨張弁によりなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の車両用空調装置。
  10. 　前記空調ユニット内に配置されてダンパにより通風量が調整されると共に液体状熱媒体が内部を循環する第３の熱交換器と、前記液体状熱媒体を圧送するポンプと、前記液体状熱媒体と前記圧縮機から吐出した冷媒とを熱交換させる第４の熱交換器とを配管接続して構成された温水サイクルを備え、
    　前記第１の熱交換器を前記温水サイクルに置き換えたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の車両用空調装置。
  11. 　前記圧縮機の吸入側の冷媒と前記第１の熱交換器の流出側の冷媒とを熱交換させる内部熱交換器を更に設けたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の車両用空調装置。
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