ヒートポンプシステム
【課題】ヒートポンプシステムの既存のエネルギーとしてコンプレッサから発する熱に着目して、コンプレッサから発する熱をコンプレッサの周囲の空気に蓄熱し、ひいてはコンプレッサから室内熱交換器に流れる熱交換媒体の温度を上昇するヒートポンプシステムを提供する。
【解決手段】ヒートポンプシステム２を構成するコンプレッサ２３を、コンプレッサ収納用構造体３０に収納する。コンプレッサ収納用構造体３０は、開閉手段３５、３６を利用して一時的に密封可能な構造とし、コンプレッサ２３の周囲の空気をコンプレッサ収納用構造体３０内に滞留させることにより、コンプレッサ２３の発した熱がコンプレッサ２３の周囲の空気に伝播・蓄熱されるようにする。これにより、コンプレッサ２３の周囲の空気でコンプレッサ２３を保温し、コンプレッサ２３から吐出される熱交換媒体の温度を上昇させる。
【解決手段】ヒートポンプシステム２を構成するコンプレッサ２３を、コンプレッサ収納用構造体３０に収納する。コンプレッサ収納用構造体３０は、開閉手段３５、３６を利用して一時的に密封可能な構造とし、コンプレッサ２３の周囲の空気をコンプレッサ収納用構造体３０内に滞留させることにより、コンプレッサ２３の発した熱がコンプレッサ２３の周囲の空気に伝播・蓄熱されるようにする。これにより、コンプレッサ２３の周囲の空気でコンプレッサ２３を保温し、コンプレッサ２３から吐出される熱交換媒体の温度を上昇させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、熱交換媒体が循環する熱交換媒体循環経路を有すると共にこの熱交換媒体を圧縮するコンプレッサをその熱交換媒体循環経路上に備えたヒートポンプシステムで、特に車両用とするのに好適なものに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の車室内空間を暖房する暖房装置としては、例えば車両推進用の内燃機関の廃熱によって加熱された温水を熱源として利用する加熱用熱交換器（例えば特許文献１。）を空気通路内に備えたものや、電力による発熱を直接に利用して空気通路内を流れる空気を加熱する加熱用熱交換器（例えば特許文献２。）を空気通路内に備えたものの他に、例えば特許文献３に示されるようなヒートポンプシステムを備えたものも近年において用いられるようになってきている。
【０００３】
この特許文献３に示されるヒートポンプシステムは、コンプレッサと、車室外域に配置されるメインコンデンサと、ＨＶＡＣユニットの空気通路内に配置される暖房用のサブコンデンサと、膨張弁と、ＨＶＡＣユニットの空気通路内に配置されるエバポレータとを配管により適宜接合すると共に、前記コンプレッサから吐出された熱交換媒体を、冷房運転時には前記メインコンデンサに送り、暖房運転時には前記サブコンデンサに送るための三方弁を有する構成となっている。
このような特許文献３に示されるヒートポンプシステムは、内燃機関を備えない電気自動車や、内燃機関からの廃熱量が相対的に少ないハイブリッド型の自動車及びディーゼルエンジンの自動車でも利用可能であるという利点と、ガソリン等の化石燃料を燃焼させないので環境への負荷が小さいという利点とを有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２４０５４４号公報
【特許文献２】特開２０１０−１３２０８０号公報
【特許文献３】特開平８−２３８９２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献３に示されるヒートポンプシステムを利用した暖房方法では、圧縮機の稼動により高温高圧化された熱交換媒体が前記暖房用のサブコンデンサ等の室内熱交換器を通過する際に、この熱交換媒体の熱を、空気通路内を流れる空気に放熱することにより、当該空気通路内を流れる空気を暖めるものとなっている。
【０００６】
この場合に、室内熱交換器を通過する空気の暖房能力を向上させるには、室内熱交換器を通過する熱交換媒体に対し、より多くのエネルギーを投入すれば良いので、室内熱交換器を通過する前の熱交換媒体を何らかの手段により加温する手法等が考えられるが、この手法では熱交換媒体の加温のための新たなエネルギーが必要となるので、近年における車両の省動力化の要請に反するという不具合が生ずる。
【０００７】
そこで、本発明は、ヒートポンプシステムの既存のエネルギーとして暖房運転時にコンプレッサから発する熱に着目して、コンプレッサから発する熱を逃がさないことで熱交換媒体により多くのエネルギーを投入し、暖房能力を向上することができるヒートポンプシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係るヒートポンプシステムは、少なくとも、熱交換媒体を吸引して圧縮して吐出するコンプレッサと、人が在居可能な室内空間に配置された空気通路内に収納される室内熱交換器と、前記室内空間以外の領域に配置される室外熱交換器と、膨張装置とを適宜配管接合すると共に、前記コンプレッサから吐出された相対的に高温の熱交換媒体を、暖房運転時には前記室内熱交換器に送り、冷房運転時には前記室外熱交換器に送るように、熱交換媒体の流方向を切換可能な切換手段を有するヒートポンプシステムにおいて、前記コンプレッサを、断熱性を有するコンプレッサ収納用構造体に収納し、このコンプレッサ収納用構造体を一時的に密封状態として、前記コンプレッサの周囲の空気を前記コンプレッサ収納用構造体内に滞留可能とすることにより、前記コンプレッサの発した熱が前記コンプレッサの周囲の空気に蓄熱されるようにしたことを特徴としている（請求項１）。人が在居可能な室内空間とは、例えば本発明が車両用のヒートポンプシステムにあっては車室内空間を言う。また、室内空間以外の領域とは、例えば本発明が車両用のヒートポンプシステムにあっては車室外域を言う。この車室外域は内燃機関を有する車両のエンジンルームの領域、或いは車両外部領域に相当する。熱交換媒体とは、例えばフロン系冷媒やＣＯ２冷媒等の冷媒を言う。切換手段とは、例えば方向切換弁を言う。
【０００９】
これにより、暖房運転時においては、コンプレッサを、断熱性を有するコンプレッサ収納用構造体で密封状態とすることにより、コンプレッサの周囲の空気は、コンプレッサ収納用構造体内、より具体的には、コンプレッサとコンプレッサ収納用構造体との間の空間に滞在するので、コンプレッサの表面から発する熱がコンプレッサから離れる方向に逃げずにコンプレッサの周囲の空気に蓄熱され、このコンプレッサの周囲の空気の温度が相対的に高くなることで、コンプレッサの表面が保温されて、コンプレッサから吐出される熱交換媒体の温度が相対的に上昇することとなる。
【００１０】
そして、この発明に係るヒートポンプシステムにあっては、前記コンプレッサ収納用構造体は、このコンプレッサ収納用構造体内に空気を流入させるための空気吸込用開口部と、前記コンプレッサ収納用構造体内から空気を流出させるための空気吐出用開口部とを有すると共に、前記空気吸込用開口部と前記空気吐出用開口部とを開閉する開閉手段を備え、これらの開閉手段で前記空気吸込用開口部と前記空気吐出用開口部との双方を閉塞することにより、前記コンプレッサ収納用構造体を密封状態とすることを特徴としている（請求項２）。開閉手段としては、例えばバタフライ型のドアや、複数の回転可能なブレードが一列に並んだシャッター等が挙げられる。
【００１１】
これにより、開閉手段により暖房運転時にはコンプレッサ収納用構造体の開口部を密閉すると共にそれ以外の運転時（例えば冷房運転時）にはコンプレッサ収納用構造体の開口部を開放してこのコンプレッサ収納用構造体に収納されたコンプレッサに対してコンプレッサ収納用構造体を通過する空気により冷却する等の運用も可能となる。
【００１２】
更に、この発明に係るヒートポンプシステムにあっては、前記ヒートポンプシステムは更に室内冷却用熱交換器を備え、この室内冷却用熱交換器は、インペラと共に前記空気通路内に収納されると共に前記インペラよりも前記空気通路の風下側に配置され、前記空気吐出用開口部は、前記空気通路の前記インペラよりも風上側と接続される第１の開口部と、前記室内空間以外の領域に開口する第２の開口部とから成っており、前記第１の開口部を開閉する開閉手段と、前記第２の開口部を開閉する開閉手段とは、個別に開口部を開閉することが可能であることを特徴としている（請求項３）。
【００１３】
これにより、暖房運転の初期時においては、コンプレッサ収納用構造体内のコンプレッサで加温された空気を空気吐出用開口部の第１の開口部からＨＶＡＣユニットの空気通路に送り込み、ＨＶＡＣユニットの暖房能力を向上させることができると共に、冷却用熱交換器に加温された空気が送り込まれることで、室内冷却用熱交換器の凍結を防止し、ヒートポンプシステム自体が停止するのを防止することができる。更に、冷房運転時においては、コンプレッサ収納用構造体内のコンプレッサで加温された空気を空気吐出用開口部の第２の開口部から室内空間以外の領域に排出することで、ＨＶＡＣユニットへの熱の流入を防止し、冷房能力の低下を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、この発明によれば、暖房運転時においては、断熱性を有するコンプレッサ収納用構造体でコンプレッサを密封状態とすることにより、コンプレッサの周囲の空気がコンプレッサとコンプレッサ収納用構造体との間の空間に滞在するので、コンプレッサの表面から発する熱が外部に逃げずにコンプレッサの周囲の空気に蓄熱され、これに伴い、コンプレッサの周囲の空気の温度が相対的に高くなることで、コンプレッサの表面が保温されて、このコンプレッサから吐出される熱交換媒体の温度も相対的に高めることが可能となる。
これにより、暖房運転時に熱交換媒体を加温するための新たなエネルギーの投入をしなくても、暖房能力を向上することができる。
【００１５】
特に請求項２に記載の発明によれば、暖房運転時には開閉手段により空気吸込用吸引開口部と空気吐出用開口部との双方を確実に閉塞して、コンプレッサ収納用構造体を密閉する一方で、暖房運転以外の運転時（例えば冷房運転時）にはコンプレッサ収納用構造体の空気吸込用吸引開口部と空気吐出用開口部の双方を開放することによって、コンプレッサ収納用構造体に収納されたコンプレッサに対してコンプレッサ収納用構造体を通過する空気により冷却することが可能となるので、コンプレッサ収納用構造体を備えても冷房能力が低下することがない。
【００１６】
特に請求項３に記載の発明によれば、暖房運転の初期時においては、コンプレッサ収納用構造体内のコンプレッサで加温された空気をＨＶＡＣユニットに送り込み、ＨＶＡＣユニットの暖房運転初期時の暖房能力を向上させることができると共に、室内冷却用熱交換器が凍結するのをコンプレッサから発する空気を暖めて成る暖気で防止することができる。そして、冷房運転時においては、コンプレッサ収納用構造体内のコンプレッサで加温された空気を排気用開口部から室内空間以外の領域に排出することにより、ＨＶＡＣユニットの空気通路に温風が混入することによる冷房能力の低下を抑制することができる。よって、ＨＶＡＣユニットの空調性能とヒートポンプサイクルの稼動安定性とを向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、この発明に係るヒートポンプシステムの一例、このヒートポンプシステムを構成するコンプレッサを収納するコンプレッサ収納用構造体の構成、及びこのヒートポンプシステムを構成する切換弁や開閉手段の制御を行うコントロールユニットの態様を示す説明図である。
【図２】図２は、同上のヒートポンプシステムにおいて、暖房運転時における第１の熱交換媒体循環経路での熱交換媒体の流れとコンプレッサ収納用構造体の密封状態とを示す説明図である。
【図３】図３は、同上のヒートポンプシステムにおいて、冷房運転時における第２の熱交換媒体循環経路での熱交換媒体の流れとコンプレッサ収納用構造体の開放状態とを示す説明図である。
【図４】図４は、２つの室内熱交換器を採用した点等で図１とは異なるヒートポンプシステムの例を示すもので、このヒートポンプシステムを構成するコンプレッサを収納するコンプレッサ収納用構造体の構成、及びこのヒートポンプシステムを構成する切換弁や開閉手段の制御を行うコントロールユニットの態様を示す説明図である。
【図５】図５は、同上のヒートポンプシステムにおいて、暖房運転時における第１の熱交換媒体循環経路での熱交換媒体の流れとコンプレッサ収納用構造体の密封状態とを示す説明図である。
【図６】図６は、同上のヒートポンプシステムにおいて、冷房運転時における第２の熱交換媒体循環経路での熱交換媒体の流れとコンプレッサ収納用構造体の開放状態とを示す説明図である。
【図７】図７は、コンプレッサで保温された空気がＨＶＡＣユニットに供給されうる点で図１、図４とは異なるヒートポンプシステムの例を示すもので、このヒートポンプシステムを構成するコンプレッサを収納するコンプレッサ収納用構造体の構成、及びこのヒートポンプシステムを構成する切換弁や開閉手段の制御を行うコントロールユニットの態様を示す説明図である。
【図８】図８は、同上のヒートポンプシステムにおいて、暖房運転の初期時における第１の熱交換媒体循環経路での熱交換媒体の流れ、コンプレッサ収納用構造体の空気吸込用開口部の開放状態、並びに、空気吐出用開口部のうちのＨＶＡＣユニット側開口部とＨＶＡＣユニットの空気通路との連通状態を示す説明図である。
【図９】図９は、同上のヒートポンプシステムにおいて、暖房運転の安定時における第１の熱交換媒体循環経路での熱交換媒体の流れ、コンプレッサ収納用構造体の空気吸込用開口、並びに、双方の空気吐出用開口部の閉塞状態を示す説明図である。
【図１０】図１０は、同上のヒートポンプシステムにおいて、冷房運転時における第２の熱交換媒体循環経路での熱交換媒体の流れ、及びコンプレッサ収納用構造体の空気吸込用開口部の開放状態、空気吐出用開口部のうちの排気用開口部の開放状態を示す説明図である。
【図１１】図１１は、ヒートポンプシステムを構成するコンプレッサを、断熱性を有する部材で密封してコンプレッサ保温ありとした場合と、このようなコンプレッサの密封を行わずにコンプレッサ保温なしとした場合とで、フット開口部からの吹き出し空気温度を縦軸とし、コンプレッサの消費電力を横軸として示した特性線図である。外気温度条件は０℃で、内気循環モードでの特性値である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、この発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１から図３において、ＨＶＡＣユニット３とヒートポンプシステム２とを備えた空調装置１の実施例の一例（実施例１）が示されている。
【００２０】
この空調装置１は、例えば電気自動車、ハイブリッド型の自動車等に用いられるもので、ＨＶＡＣユニット３は、車室外域と車室内空間とを仕切るファイヤーボード（図示せず。）よりも車室内空間側に配されており、内部に空気通路４が形成されたケース５に、後述するヒートポンプシステム２の一部を構成する室内熱交換器６が立設して収納され、室内熱交換器６に対して空気通路４の空気の上流側に送風機７が配されている。この送風機７は、インペラ８とこれを駆動するファンモータ９とで構成されている。
【００２１】
そして、送風機７よりも更に空気通路４の空気の上流側にインテーク装置１１が配置されており、このインテーク装置１１は、送風機７の回転により、インテーク装置１１のインテークドア１２の位置（開度）に応じて内気又は外気が外気導入口１３又は内気導入口１４から導入されるようになっている。
【００２２】
また、空気通路４の最下流側には、図示しないフロントガラスに向けて空気を吹き出すデフロスト開口部１５、車室内空間の上方へ空気を吹き出すベント開口部１６、車室内空間の下方へ空気を吹き出すフット開口部１７が形成されており、それぞれの開口部１５、１６、１７の開度は、対応する開口部１５、１６、１７の手前側に設けられたモードドア１８、１９、２０によって調節される。すなわち、デフロスト開口部１５のみが開放されるデフロストモード、ベント開口部１６のみが開放されるベントモード、フット開口部１７のみが開放されるフットモード、デフロスト開口部１５とフット開口部１７とが開放されるデフフットモード、ベント開口部１６とフット開口部１７とが開放されるバイレベルモードとの切り換えが行われる。
【００２３】
この実施例１に係るヒートポンプシステム２は、室内熱交換器６によって車室内空間の冷房と暖房との双方を行うもので、ＨＶＡＣユニット３の空気通路４内に配置された室内熱交換器６の他に、室外熱交換器２２、コンプレッサ２３、膨張装置２４、及び熱交換媒体の流れる方向を切り換える方向切換弁２５を有して構成されていると共に、室内熱交換器６、室外熱交換器２２、コンプレッサ２３、膨張装置２４及び方向切換弁２５は、配管２６に適宜に接合連結されて、フロン系冷媒やＣＯ２冷媒等の熱交換媒体が後述する暖房運転時における第１の熱交換媒体循環経路又は冷房運転時における第２の熱交換媒体循環経路で巡るようになっている。
【００２４】
室外熱交換器２２は、車室外域に配置されて、車室外域の空気（大気）と熱交換媒体との熱交換を行うもので、モータとこのモータに回転軸で回動自在に連結されたインペラとから成る室外送風機２８を有していると共に車両の走行時に車両前方から送られて来る風の当たる位置に設置されている。
また、コンプレッサ２３も、車室外域に配置されているもので、図示しない電気モータにより駆動して熱交換媒体を吸引し、圧縮して、吐出するようになっている。但し、コンプレッサ２３は、ハイブリッド型の自動車では、車両エンジン等の内燃機関を動力源とするものであっても良い。
更に、膨張装置２４は、室内熱交換器６と室外熱交換器２２との間に配置されて、一方の熱交換器から他方の熱交換器に送られる熱交換媒体を減圧膨張させるためのもので、その構成としては、室内熱交換器６と一体に連結されたブロック型の膨張弁や、キャピラリーチューブ等が挙げられる。
そして、方向切換弁２５は、この実施例１では、図２及び図３に示されるように、室外熱交換器２２からコンプレッサ２３に直接的に熱交換媒体が流れ、コンプレッサ２３から室内熱交換器６に直接的に熱交換媒体が流れる第１の熱交換媒体循環経路と、室内熱交換器６からコンプレッサ２３に直接的に熱交換媒体が流れ、コンプレッサ２３から室外熱交換器２２に直接的に熱交換媒体が流れる第２の熱交換媒体循環経路との切り換えを可能とするものである。そして、この方向切換弁２５の切換は、図１に示されるアクチュエータ２９により行われる。
【００２５】
このような構成のヒートポンプシステム２とすることにより、暖房運転時には、方向切換弁２５に対し図２に示されるように第１の熱交換媒体循環経路となる設定がなされ、コンプレッサ２３から吐出された高温高圧の熱交換媒体は、まず室内熱交換器６に流れることにより室内熱交換器６を加熱器として機能させ、空気通路４を流れる空気と熱交換を行って空気を加熱した後、膨張装置２４、室外熱交換器２２、方向切換弁２５、コンプレッサ２３の順に流れる。また、冷房運転時には、方向切換弁２５に対し図３に示されるように第２の熱交換媒体循環経路となる設定がなされ、コンプレッサ２３から吐出された熱交換媒体は、まず室外熱交換器２２に流れることにより室外熱交換器２２で冷却されてから、膨張装置２４を経て室内熱交換器６に送られることで、室内熱交換器６を冷却器として機能させ、空気通路４を流れる空気と熱交換を行って空気を冷却した後、方向切換弁２５、コンプレッサ２３の順に流れる。
【００２６】
ところで、この実施例１に係るヒートポンプシステム２は、コンプレッサ収納用構造体３０内にコンプレッサ２３が収納されており、コンプレッサ収納用構造体３０は、車室外域から空気を吸い込むための空気吸込用開口部３１と空気を車室外域に吐出するための空気吐出用開口部３２とを有している。この空気吸込用開口部３１は、室外熱交換器２２の空気の下流側に開口しており、自動車が走行していなくても、室外熱交換器２２に併設された室外送風機２８の駆動により空気吸込用開口部３１からコンプレッサ収納用構造体３０内への空気の取り込みを可能としている。尚、コンプレッサ収納用構造体３０の内部形状及びその容積は、コンプレッサ２３とその内壁との間隔が相対的に小さくなるものであれば特に限定されない。また、コンプレッサ収納用構造体３０の素材は、断熱性が高い材料（熱伝導性が低い材料）が望ましいが、車両用部品として要求される耐熱性、耐振性、強度、規制材料でないこと、コスト等を同時に満たす必要性から、適宜選択されるものであってもよい。例えば、コンプレッサ収納用構造体３０の素材として、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂などが挙げられる。そして、コンプレッサ収納用構造体３０として断熱性を備えるようにするにあたっては、素材の厚さや形状を工夫する、さらには断熱素材（例えば発泡ウレタン）を組み合わせるなど、適宜に設計をすればよい。このようなコンプレッサ収納用構造体３０の素材や断熱性については後述する実施例２、３でも同様である。
【００２７】
そして、空気吸込用開口部３１は、コンプレッサ用開閉ドア３３により開閉されるようになっていると共に、空気吐出用開口部３２はコンプレッサ用開閉ドア３４により開閉されるようになっている。コンプレッサ用開閉ドア３３、３４は、この実施例１ではバタフライ型のドアとして示されていると共にアクチュエータ３５、３６によって開閉制御されている。もっとも、コンプレッサ用開閉ドア３３、３４の構造はかかるバタフライ型のドアに限定されず、図示しないが、複数のブレードを開口部３１、３２の径方向に並べて各ブレードが回転することにより、開口部３１、３２を開閉するシャッター型でも良く、更には片持ち型のドアやスライドドアであっても良い。
【００２８】
コンプレッサ収納用構造体３０の開口部３１、３２がコンプレッサ用開閉ドア３３、３４により閉塞された際には、コンプレッサ収納用構造体３０は密封状態となり、コンプレッサ収納用構造体３０内のコンプレッサ２３の周りの空気はコンプレッサ収納用構造体３０の外部に逃げずにコンプレッサ収納用構造体３０内に留まることとなる。
【００２９】
更に、この実施例１では、車室等の室内温度を検出するための室内温度センサ３８が、ケース５の外部、例えばインストルメントパネルやダッシュボード等の車室内に配置されている。
【００３０】
更にまた、実施例１の空調装置１は、図１に示されるように、コントロールユニット４０を有している。このコントロールユニット４０は、種々の入力信号を受けて、種々の構成要素を制御するものである。このコントロールユニット４０の概要について説明すると、入力信号としては、室内温度センサ３８からの室内温度についての入力信号、コントロールパネル４１からの設定温度の入力信号や、図示しないが外気温度についての入力信号、乗員センサからの乗員の着座状況についての入力信号、その他の各種信号が挙げられる。
そして、コントロールユニット４０は、上記入力信号に基づいて、ファンモータ９、コンプレッサ用開閉ドア３３、３４のアクチュエータ３５、３６、方向切換弁２５のアクチュエータ２９に制御信号を出力して、ファンモータ９の回転数の制御、コンプレッサ用開閉ドア３３、３４の開閉の制御、方向切換弁２５の切り換えを行うと共に、インテーク装置１１のインテークアクチュエータ４２、モードドア１８、１９、２０のモードアクチュエータ４３に制御信号を出力して、内外気導入口１３、１４の切り換え、各種吹出モードの選択を行うものとなっている。
【００３１】
これにより、暖房運転時では、ヒートポンプシステム２にあっては、コントロールユニット４０から方向切換弁２５への制御信号により、図２に示されるように、方向切換弁２５を前記第１の熱交換媒体循環経路となるように設定し、ＨＶＡＣユニット３にあっては、コントロールユニット４０からモードアクチュエータ４３への制御信号により、図２に示されるように、前記フットモードの選択が行われると共に、コントロールユニット４０からコンプレッサ用開閉ドア３３、３４のアクチュエータ３５、３６への制御信号により、コンプレッサ用開閉ドア３３、３４がコンプレッサ収納用構造体３０の双方の開口部３１、３２を閉塞することが行われる。
【００３２】
しかるに、コンプレッサ２３は、コンプレッサ収納用構造体３０内に閉じ込められた当該コンプレッサ２３の周囲の空気を加温して蓄熱させ、この温度が上昇したコンプレッサ収納用構造体３０内の空気でコンプレッサ２３を保温するので、コンプレッサ２３から室内熱交換器６に送られる熱交換媒体の温度も相対的に上昇する。このため、室内熱交換器６は空気通路４を通過する空気を加熱する加熱器としての性能が向上し、十分な温度の吹出空気をフット開口部１７から車室内空間に吹き出させることができる。
【００３３】
一方、冷房運転時では、ヒートポンプシステム２にあっては、コントロールユニット４０から方向切換弁２５への制御信号により、図３に示されるように、方向切換弁２５を前記第２１の熱交換媒体循環経路となるように設定し、ＨＶＡＣユニット３にあっては、コントロールユニット４０からモードアクチュエータ４３への制御信号により、図３に示されるように、前記ベントモードの選択が行われると共に、コントロールユニット４０からコンプレッサ用開閉ドア３３、３４のアクチュエータ３５、３６への制御信号により、コンプレッサ用開閉ドア３３、３４がコンプレッサ収納用構造体３０の双方の開口部３１、３２を開放することが可能となる。
【００３４】
しかるに、コンプレッサ２３は、空気吸込用開口部３１からコンプレッサ収納用構造体３０内に吸込まれた後、空気吐出用開口部３２から車室外域に吐出されるかたちで流れる空気により冷却されて、不必要に高温の熱交換媒体がヒートポンプシステム２を循環するのを抑制することができる。
【００３５】
尚、暖房運転時においても、室内温度センサ３８から送られてくる検出された温度の値に基づいて、コントロールユニット４０からコンプレッサ用開閉ドア３３、３４のアクチュエータ３５、３６に制御信号を送って、コンプレッサ用開閉ドア３３、３４の開閉を細やかに行うようにしても良い。
【実施例２】
【００３６】
図４から図６において、ＨＶＡＣユニット３とヒートポンプシステム２とを備えた空調装置１の実施例の他の例（実施例２）が示されている。
【００３７】
この空調装置１も、実施例１と同様に、例えば電気自動車、ハイブリッド型の自動車等に用いられるものであり、ＨＶＡＣユニット３は、車室外域と車室内空間とを仕切るファイヤーボード（図示せず）よりも車室内空間側に配されているもので、内部に空気通路４が形成されたケース５に、ヒートポンプシステム２の一部を構成するエバポレータ等の室内冷却用熱交換器４５、同じくヒートポンプシステム２の一部を構成する室内暖房用熱交換器４６が車両の前後方向に並んだかたちでそれぞれ立設して収納され、室内冷却用熱交換器４５に対し空気通路４の空気の上流側に送風機７が配されている。
【００３８】
この送風機７に対して更に空気の上流側には、インテーク装置１１が設けられていると共に、このインテーク装置１１は、送風機７の回転により、インテーク装置１１のインテークドア１２の位置（開度）に応じて内気又は外気が外気導入口１３又は内気導入口１４から導入されるようになっている。
【００３９】
ケース５内には、室内冷却用熱交換器４５を通過して冷却・除湿された空気について室内暖房用熱交換器４６をバイパスして空気通路４の空気の下流側へ導く冷風通路４８と、室内暖房用熱交換器４６を通過した空気を空気通路４の空気の下流側へ導く温風通路４９とが当該空気通路４の一部として形成されている。そして、これらの冷風通路４８を通過する空気と温風通路４９とを通過する空気の割合は、室内冷却用熱交換器４５と室内暖房用熱交換器４６との間に設けられたエアミックスドア４７によって調節された後、冷風通路４８から流れてきた空気と温風通路４９とから流れてきた空気とが空気通路４のエアミックスドア４７よりも下流側で適宜混合されて温調されるようになっている。
【００４０】
空気通路４の最下流側には、図示しないフロントガラスに向けて空気を吹き出すデフロスト開口部１５、車室内空間の上方へ空気を吹き出すベント開口部１６、車室内空間の下方へ空気を吹き出すフット開口部１７が形成されており、それぞれの開口部１５、１６、１７の開度は、対応する開口部１５、１６、１７の手前側に設けられたモードドア１８、１９、２０によって調節される。すなわち、デフロスト開口部１５のみが開放されるデフロストモード、ベント開口部１６のみが開放されるベントモード、フット開口部１７のみが開放されるフットモード、デフロスト開口部１５とフット開口部１７とが開放されるデフフットモード、ベント開口部１６とフット開口部１７とが開放されるバイレベルモードとの切り換えが行われる。
【００４１】
ヒートポンプシステム２は、前記した室内冷却用熱交換器４５と室内暖房用熱交換器４６とによって車室内空間の冷房と暖房とを行うもので、これらのＨＶＡＣユニット３の空気通路４内に配置された熱交換器４５、４６の他に、室外熱交換器２２、コンプレッサ２３、膨張装置２４、及び熱交換媒体の流れる方向を切り換える方向切換弁２５、熱交換媒体が逆方向に流れるのを防止する逆止弁５１を有して構成されている。
【００４２】
そして、これらの室内冷却用熱交換器４５、室内暖房用熱交換器４６、室外熱交換器２２、コンプレッサ２３、膨張装置２４、方向切換弁２５及び逆止弁５１は、配管２６により適宜接合されて、フロン系冷媒やＣＯ２冷媒等の熱交換媒体が、後述する暖房運転時における第１の熱交換媒体循環経路又は冷房運転時における第２の熱交換媒体循環経路で巡るようになっている。そして、図４から図６中の配管２６においてＵ１として指標される点は、配管２６同士が相互に連通しつつ交差する部位を示している。
【００４３】
室外熱交換器２２とコンプレッサ２３とは、先述の実施例１と同様であり、室外熱交換器２２は、車室外域に配置されて、車室外域の空気（大気）と熱交換媒体との熱交換を行うもので、室外送風機２８を有していると共に車両の走行時に車両前方から送られて来る風の当たる位置に設置されている。コンプレッサ２３は、室外熱交換器２２と同様に車室外域に配置されているもので、図示しない電気モータにより駆動して熱交換媒体を吸引し、圧縮して、吐出するようになっている。尚、コンプレッサ２３について、ハイブリッド型の自動車では車両エンジンを動力源とするものであっても良いことは、実施例１と同様である。
一方で、膨張装置２４は、室内冷却用熱交換器４５と室内暖房用熱交換器４６との間に配置されて、室内暖房用熱交換器４６から室内冷却用熱交換器４５に送られる熱交換媒体を減圧膨張させるためのもので、その構成としては、熱交換器４５又は４６と一体に連結されたブロック型の膨張弁や、キャピラリーチューブ等が挙げられる。
また、方向切換弁２５は、この実施例２では、図５に示されるように、コンプレッサ２３から室内暖房用熱交換器４６に直接的に熱交換媒体が流れる第１の熱交換媒体循環経路と、図６に示されるようにコンプレッサ２３から室外熱交換器２２に熱交換媒体が流れた後、この室外熱交換器２２から室内暖房用熱交換器４６に熱交換媒体が流れる第２の熱交換媒体循環経路との切り換えを可能とするものである。そして、この方向切換弁２５の切換は、図４に示されるアクチュエータ２９により行われる。
【００４４】
このような構成のヒートポンプシステム２とすることにより、暖房運転時には、方向切換弁２５に対し図５に示されるように第１の熱交換媒体循環経路となる設定がなされ、コンプレッサ２３から吐出された高温高圧の熱交換媒体は、まず方向切換弁２５を経由して室内暖房用熱交換器４６に流れることにより室内暖房用熱交換器４６を加熱器として機能させ、空気通路４内の空気と熱交換を行って空気を加熱した後、膨張装置２４で減圧膨張され、室内冷却用熱交換器４５に流れて、空気通路４内の空気と熱交換を行って空気を除湿・冷却し、コンプレッサ２３に戻されるように流れる。このとき、エアミックスドア４７は、室内暖房用熱交換器４６の風上側通風面を所定の開度にて開放するように駆動される。
【００４５】
そして、冷房運転時には、方向切換弁２５に対し図６に示されるように第２の熱交換媒体循環経路となる設定がなされ、コンプレッサ２３から吐出された高温高圧の熱交換媒体は、まず方向切換弁２５を経由して室外熱交換器２２に流れることにより、室外熱交換器２２で冷却されて、相対的に低温化した熱交換媒体が室内暖房用熱交換器４６を通過した後、膨張装置２４で減圧膨張され、室内冷却用熱交換器４５に流れて、空気通路４内の空気と熱交換を行って空気を除湿・冷却して、コンプレッサ２３に戻されるように流れる。このとき、エアミックスドア４７は、室内暖房用熱交換器４６の風上側通風面を全て閉塞するように駆動され、空気通路４内の空気が加熱されることを防止する。
【００４６】
ところで、この実施例２に係るヒートポンプシステム２も、コンプレッサ収納用構造体３０内にコンプレッサ２３が収納されており、このコンプレッサ収納用構造体３０は、車室外域から空気を吸い込むための空気吸込用開口部３１と空気を車室外域に吐出するための空気吐出用開口部３２とを有している。空気吸込用開口部３１は、実施例１と同様に、室外熱交換器２２の空気の下流側に開口しており、自動車が走行していなくても、室外熱交換器２２に併設された室外送風機２８の駆動により空気吸込用開口部３１からコンプレッサ収納用構造体３０内への空気の取り込みを可能としている。そして、コンプレッサ収納用構造体３０の内部形状及びその容積について、コンプレッサ２３とその内壁との間隔が相対的に小さくなるものであれば特に限定されないことも実施例１と同様である。
【００４７】
空気吸込用開口部３１は、実施例１と同様に、コンプレッサ用開閉ドア３３により開閉されるようになっている。空気吐出用開口部３２も、実施例１と同様に、コンプレッサ用開閉ドア３４により開閉されるようになっている。そして、コンプレッサ用開閉ドア３３、３４は、この実施例２ではバタフライ型のドアとして示されていると共にアクチュエータ３５、３６によって開閉制御されている。もっとも、コンプレッサ用開閉ドア３３、３４の構造は、かかるバタフライ型のドアに限定されず、実施例１と同様に、図示しないが、複数のブレードを開口部３１、３２の径方向に並べて各ブレードが回転することにより、開口部３１、３２を開閉するシャッター型でも良く、更には片持ち型のドアやスライドドアであっても良い。
【００４８】
コンプレッサ収納用構造体３０の開口部３１、３２の全てがコンプレッサ用開閉ドア３３、３４により閉塞された際には、コンプレッサ収納用構造体３０は密封状態となり、コンプレッサ収納用構造体３０内のコンプレッサ２３の周りの空気はコンプレッサ収納用構造体３０の外部に逃げずにコンプレッサ収納用構造体３０内に留まることとなる。
【００４９】
更に、この実施例２でも、車室内空間等の室内温度を検出するための室内温度センサ３８が、ケース５の外部、例えばインストルメントパネルやダッシュボード等の車室内に配置されている。
【００５０】
更にまた、この実施例２の空調装置１においても、図４に示されるように、種々の入力信号を受けて、種々の構成要素を制御するコントロールユニット４０を有している。このコントロールユニット４０の概要について説明すると、入力信号としては、室内温度センサ３８からの室内温度についての入力信号、コントロールパネル４１からの設定温度の入力信号や、図示しないが外気温度についての入力信号、乗員センサからの乗員の着座状況についての入力信号、その他の各種信号が挙げられる。そして、コントロールユニット４０は、上記入力信号に基づいて、ファンモータ９、コンプレッサ用開閉ドア３３、３４のアクチュエータ３５、３６、方向切換弁２５のアクチュエータ２９に制御信号を出力して、ファンモータ９の回転数の制御、コンプレッサ用開閉ドア３３、３４の開閉の制御、方向切換弁２５の切り換えを行うと共に、インテーク装置１１のインテークアクチュエータ４２、エアミックスドア４７のアクチュエータ５４、モードドア１８、１９、２０のモードアクチュエータ４３に制御信号を出力して、内外気導入口１３、１４の切り換え、エアミックスドア４７の開度の制御、各種吹出モードの選択を行うものとなっている。
【００５１】
これにより、暖房運転時では、ヒートポンプシステム２にあっては、コントロールユニット４０から方向切換弁２５への制御信号により、図５に示されるように、方向切換弁２５を前記第１の熱交換媒体循環経路となるように設定し、ＨＶＡＣユニット３にあっては、コントロールユニット４０からモードアクチュエータ４３への制御信号により、図５に示されるように、前記フットモードの選択が行われると共に、コントロールユニット４０からコンプレッサ用開閉ドア３３、３４のアクチュエータ３５、３６への制御信号により、コンプレッサ用開閉ドア３３がコンプレッサ収納用構造体３０の空気吸込用開口部３１を閉塞し、コンプレッサ用開閉ドア３４がコンプレッサ収納用構造体３０の空気吐出用開口部３２を閉塞することが行われる。
【００５２】
しかるに、コンプレッサ２３は、コンプレッサ収納用構造体３０内に閉じ込められた当該コンプレッサ２３の周囲の空気を加温して蓄熱させ、この温度が上昇したコンプレッサ収納用構造体３０内の空気でコンプレッサ２３を保温するので、コンプレッサ２３から室内暖房用熱交換器４６に送られる熱交換媒体の温度も相対的に上昇する。このため、室内暖房用熱交換器４６は空気通路４を通過する空気を加熱する加熱器としての性能が向上し、十分な温度の吹出空気をフット開口部１７から車室内空間に吹き出させることができる。
【００５３】
一方、冷房運転時では、ヒートポンプシステム２にあっては、コントロールユニット４０から方向切換弁２５への制御信号により、図６に示されるように、方向切換弁２５を前記第２の熱交換媒体循環経路となるように設定し、ＨＶＡＣユニット３にあっては、コントロールユニット４０からモードアクチュエータ４３への制御信号により、図６に示されるように、前記ベントモードの選択が行われると共に、コントロールユニット４０からコンプレッサ用開閉ドア３３、３４のアクチュエータ３５、３６への制御信号により、コンプレッサ用開閉ドア３３、３４がコンプレッサ収納用構造体３０の双方の開口部３１、３２を開放することが可能となる。
【００５４】
しかるに、コンプレッサ２３は、空気吸込用開口部３１からコンプレッサ収納用構造体３０内に吸込まれた後、空気吐出用開口部３２から車室外域に吐出されるかたちで流れる空気により冷却されて、不必要に高温の熱交換媒体がヒートポンプシステム２を循環するのを抑制することができる。
【００５５】
尚、暖房運転時においても、室内温度センサ３８から送られてくる検出された温度の値に基づいて、コントロールユニット４０からコンプレッサ用開閉ドア３３、３４のアクチュエータ３５、３６に制御信号を送って、コンプレッサ用開閉ドア３３、３４の開閉を細やかに行うようにしても良いことは、実施例２でも同様である。
【実施例３】
【００５６】
図７から図１０において、ＨＶＡＣユニット３とヒートポンプシステム２とを備えた空調装置１の実施例の更なる他の例（実施例３）が示されている。
【００５７】
この空調装置１も、前記実施例１、２と同様に、例えば電気自動車、ハイブリッド型の自動車等に用いられるものであり、ＨＶＡＣユニット３は、車室外域と車室内空間とを仕切るファイヤーボード（図示せず）よりも車室内空間側に配されているもので、内部に空気通路４が形成されたケース５に、ヒートポンプシステム２の一部を構成するエバポレータ等の室内冷却用熱交換器４５、同じくヒートポンプシステム２の一部を構成する室内暖房用熱交換器４６が車両の前後方向に並んだかたちでそれぞれ立設して収納され、室内冷却用熱交換器４５に対し空気通路４の空気の上流側に送風機７が配されている。
【００５８】
この送風機７に対して更に空気の上流側には、インテーク装置１１が設けられていると共に、このインテーク装置１１は、送風機７の回転により、インテーク装置１１のインテークドア１２の位置（開度）に応じて内気又は外気が外気導入口１３又は内気導入口１４から導入されるようになっている。
【００５９】
ケース５内には、室内冷却用熱交換器４５を通過して冷却・除湿された空気について室内暖房用熱交換器４６をバイパスして空気通路４の空気の下流側へ導く冷風通路４８と、室内暖房用熱交換器４６を通過した空気を空気通路４の空気の下流側へ導く温風通路４９とが当該空気通路４の一部として形成されている。そして、これらの冷風通路４８を通過する空気と温風通路４９とを通過する空気の割合は、室内冷却用熱交換器４５と室内暖房用熱交換器４６との間に設けられたエアミックスドア４７によって調節された後、冷風通路４８から流れてきた空気と温風通路４９とから流れてきた空気とが空気通路４のエアミックスドア４７よりも下流側で適宜混合されて温調されるようになっている。
【００６０】
空気通路４の最下流側には、図示しないフロントガラスに向けて空気を吹き出すデフロスト開口部１５、車室内空間の上方へ空気を吹き出すベント開口部１６、車室内空間の下方へ空気を吹き出すフット開口部１７が形成されており、それぞれの開口部１５、１６、１７の開度は、対応する開口部１５、１６、１７の手前側に設けられたモードドア１８、１９、２０によって調節される。すなわち、デフロスト開口部１５のみが開放されるデフロストモード、ベント開口部１６のみが開放されるベントモード、フット開口部１７のみが開放されるフットモード、デフロスト開口部１５とフット開口部１７とが開放されるデフフットモード、ベント開口部１６とフット開口部１７とが開放されるバイレベルモードとの切り換えが行われる。
【００６１】
ヒートポンプシステム２は、前記した室内冷却用熱交換器４５と室内暖房用熱交換器４６とによって車室内空間の冷房と暖房とを行うもので、これらのＨＶＡＣユニット３の空気通路４内に配置された熱交換器４５、４６の他に、室外熱交換器２２、コンプレッサ２３、膨張装置２４、及び熱交換媒体の流れる方向を切り換える方向切換弁２５、熱交換媒体が逆方向に流れるのを防止する逆止弁５１を有して構成されている。
【００６２】
そして、これらの室内冷却用熱交換器４５、室内暖房用熱交換器４６、室外熱交換器２２、コンプレッサ２３、膨張装置２４、方向切換弁２５及び逆止弁５１は、配管２６により適宜接合されて、フロン系冷媒やＣＯ２冷媒等の熱交換媒体が、後述する暖房運転時における第１の熱交換媒体循環経路又は冷房運転時における第２の熱交換媒体循環経路で巡るようになっている。そして、図７から図１０中の配管２６においてＵ１として指標される点は、配管２６同士が相互に連通しつつ交差する部位を示している。
【００６３】
室外熱交換器２２とコンプレッサ２３とは、先述の実施例１、２と同様であり、室外熱交換器２２と膨張装置２４とは、先述の実施例２と同様である。尚、コンプレッサ２３について、ハイブリッド型の自動車では車両エンジンを動力源とするものであっても良いことも、実施例１、２と同様である。
また、方向切換弁２５は、この実施例３でも、図８及び図９に示されるように、コンプレッサ２３から室内暖房用熱交換器４６に直接的に熱交換媒体が流れる第１の熱交換媒体循環経路と、図１０に示されるようにコンプレッサ２３から室外熱交換器２２に熱交換媒体が流れた後、この室外熱交換器２２から室内暖房用熱交換器４６に熱交換媒体が流れる第２の熱交換媒体循環経路との切り換えを可能とするものである。そして、この方向切換弁２５の切換も、実施例２と同様に、図７に示されるアクチュエータ２９により行われる。
【００６４】
このような構成のヒートポンプシステム２とすることにより、暖房運転時には、方向切換弁２５に対し図８及び図９に示されるように第１の熱交換媒体循環経路となる設定がなされ、コンプレッサ２３から吐出された高温高圧の熱交換媒体は、まず方向切換弁２５を経由して室内暖房用熱交換器４６に流れることにより室内暖房用熱交換器４６を加熱器として機能させ、空気通路４内の空気と熱交換を行って空気を加熱した後、膨張装置２４で減圧膨張され、室内冷却用熱交換器４５に流れて、空気通路４内の空気と熱交換を行って空気を除湿・冷却し、コンプレッサ２３に戻されるように流れる。このとき、エアミックスドア４７は、室内暖房用熱交換器４６の風上側通風面を所定の開度にて開放するように駆動される。
【００６５】
そして、冷房運転時には、方向切換弁２５に対し図１０に示されるように第２の熱交換媒体循環経路となる設定がなされ、コンプレッサ２３から吐出された高温高圧の熱交換媒体は、まず方向切換弁２５を経由して室外熱交換器２２に流れることにより、室外熱交換器２２で冷却されて、相対的に低温化した熱交換媒体が室内暖房用熱交換器４６を通過した後、膨張装置２４で減圧膨張され、室内冷却用熱交換器４５に流れて、空気通路４内の空気と熱交換を行って空気を除湿・冷却して、コンプレッサ２３に戻されるように流れる。このとき、エアミックスドア４７は、室内暖房用熱交換器４６の風上側通風面を全て閉塞するように駆動され、空気通路４内の空気が加熱されることを防止する。
【００６６】
ところで、この実施例３に係るヒートポンプシステム２も、実施例１、２と同様に、コンプレッサ収納用構造体３０内にコンプレッサ２３が収納されている一方で、この実施例３のコンプレッサ収納用構造体３０では、車室外域から空気を吸い込むための空気吸込用開口部３１、空気を空気通路４のインテーク装置１１と送風機７との間に吐出するための空気吐出用開口部３２ａ、及び、空気を車室外域に吐出するための空気吐出用開口部３２ｂを有している。空気吸込用開口部３１は、実施例１、２と同様に、室外熱交換器２２の空気の下流側に開口しており、自動車が走行していなくても、室外熱交換器２２に併設された室外送風機２８の駆動により空気吸込用開口部３１からコンプレッサ収納用構造体３０内への空気の取り込みを可能としている。そして、コンプレッサ収納用構造体３０の内部形状及びその容積について、コンプレッサ２３とその内壁との間隔が相対的に小さくなるものであれば特に限定されないことも実施例１、実施例２と同様である。
【００６７】
空気吸込用開口部３１は、実施例１と同様にコンプレッサ用開閉ドア３３により開閉されるようになっている。空気吐出用開口部３２ａ、３２ｂはそれぞれコンプレッサ用開閉ドア３４ａ、３４ｂにより開閉されるようになっている。そして、コンプレッサ用開閉ドア３３、３４ａ、３４ｂは、この実施例３ではバタフライ型のドアとして示されていると共にアクチュエータ３５、３６によって開閉制御されている。もっとも、コンプレッサ用開閉ドア３３、３４ａ、３４ｂの構造は、かかるバタフライ型のドアに限定されず、図示しないが、複数のブレードを開口部３１、３２ａ、３２ｂの径方向に並べて各ブレードが回転することにより、開口部３１、３２ａ、３２ｂを開閉するシャッター型でも良く、更には片持ち型のドアやスライドドアであっても良い。また、アクチュエータ３６によるコンプレッサ用開閉ドア３４ａ、３４ｂの制御は、図８に示されるように空気吐出用開口部３２ａのみがコンプレッサ用開閉ドア３４ａで閉塞される態様と、図１０に示されるように空気吐出用開口部３２ｂのみがコンプレッサ用開閉ドア３４ｂで閉塞される態様と、図９に示されるように空気吐出用開口部３２ａ、３２ｂの双方がコンプレッサ用開閉ドア３４ａ、３４ｂで閉塞される態様とがある。
【００６８】
コンプレッサ収納用構造体３０の開口部３１、３２ａ、３２ｂの全てがコンプレッサ用開閉ドア３３、３４ａ、３４ｂにより閉塞された際には、コンプレッサ収納用構造体３０は密封状態となり、コンプレッサ収納用構造体３０内のコンプレッサ２３の周りの空気はコンプレッサ収納用構造体３０の外部に逃げずにコンプレッサ収納用構造体３０内に留まることとなる。
【００６９】
更に、この実施例３でも、車室内空間等の室内温度を検出するための室内温度センサ３８が、ケース５の外部、例えばインストルメントパネルやダッシュボード等の車室内に配置されている。
【００７０】
この実施例３の空調装置１においても、図７に示されるように、種々の入力信号を受けて、種々の構成要素を制御するコントロールユニット４０を有している。このコントロールユニット４０の概要について説明すると、入力信号としては、室内温度センサ３８からの室内温度についての入力信号、暖房運転開始時からの時間を計測するタイマ５３からの入力信号、コントロールパネル４１からの設定温度の入力信号や、図示しないが外気温度についての入力信号、乗員センサからの乗員の着座状況についての入力信号、その他の各種信号が挙げられる。そして、コントロールユニット４０は、上記入力信号に基づいて、ファンモータ９、コンプレッサ用開閉ドア３３、３４のアクチュエータ３５、３６、方向切換弁２５のアクチュエータ２９に制御信号を出力して、ファンモータ９の回転数の制御、コンプレッサ用開閉ドア３３、３４の開閉の制御、方向切換弁２５の切り換えを行うと共に、インテーク装置１１のインテークアクチュエータ４２、エアミックスドア４７のアクチュエータ５４、モードドア１８、１９、２０のモードアクチュエータ４３に制御信号を出力して、内外気導入口１３、１４の切り換え、エアミックスドア４７の開度の制御、各種吹出モードの選択を行うものとなっている。
【００７１】
これにより、暖房運転の初期時では、ヒートポンプシステム２にあっては、コントロールユニット４０から方向切換弁２５への制御信号により、図８に示されるように、方向切換弁２５を前記第１の熱交換媒体循環経路となるように設定し、ＨＶＡＣユニット３にあっては、コントロールユニット４０からモードアクチュエータ４３への制御信号により、図８に示されるように、前記フットモードの選択が行われると共に、コントロールユニット４０からコンプレッサ用開閉ドア３３、３４ａ、３４ｂのアクチュエータ３５、３６への制御信号により、コンプレッサ用開閉ドア３３がコンプレッサ収納用構造体３０の空気吸込用開口部３１を閉塞し、コンプレッサ用開閉ドア３４ｂがコンプレッサ収納用構造体３０の空気吐出用開口部３２ｂを閉塞し、コンプレッサ用開閉ドア３４ａがコンプレッサ収納用構造体３０の空気吐出用開口部３２ａを開放することが行われる。
【００７２】
しかるに、空気吸込用開口部３１からコンプレッサ収納用構造体３０内に吸引された車室外域の空気は、コンプレッサ３３の周囲を通過する際に加温された後、空気吐出用開口部３２ａから送風機７に向けて送られ、内外気導入口１３、１４から導入された空気と混合されるので、相対的に低温の外気等のみで室内暖房用熱交換器４６で加熱する場合に比し、フット開口部１７から吹き出させる空気の温度を初期段階から高めることが可能となる。また、室内冷却用熱交換器４５に導入される空気の温度も高めることができるため、室内冷却用熱交換器４５の凍結を防止することが可能となるので、ヒートポンプサイクル自体が停止することを防止することができる。
【００７３】
ところで、このような暖房運転の初期時の動作のままだと、空気吸込用開口部３１からコンプレッサ収納用構造体３０に吸引された車室外域の空気は、空気吐出用開口部３２ａから送風気７へ送られる間にダクトを介して放熱し、暖房性能を向上させるという効果が十分に得られないおそれがある。そこで、暖房運転が安定したとき、すなわち室内冷却用熱交換器４５の凍結のおそれが十分になくなったときに、次のように動作して、より確実に暖房性能を向上させるようになっている。
【００７４】
すなわち、暖房運転の安定時では、ヒートポンプシステム２にあっては、コントロールユニット４０から方向切換弁２５への制御信号により、図９に示されるように、方向切換弁２５を前記第１の熱交換媒体循環経路となるように設定し、ＨＶＡＣユニット３にあっては、コントロールユニット４０からモードアクチュエータ４３への制御信号により、図９に示されるように、前記フットモードの選択が行われると共に、コントロールユニット４０からコンプレッサ用開閉ドア３３、３４ａ、３４ｂのアクチュエータ３５、３６への制御信号により、コンプレッサ用開閉ドア３３がコンプレッサ収納用構造体３０の空気吸込用開口部３１を閉塞し、コンプレッサ用開閉ドア３４ａがコンプレッサ収納用構造体３０の空気吐出用開口部３２ａを閉塞し、コンプレッサ用開閉ドア３４ｂがコンプレッサ収納用構造体３０の空気吐出用開口部３２ｂを閉塞することが行われる。
【００７５】
しかるに、コンプレッサ２３は、コンプレッサ収納用構造体３０内に閉じ込められた当該コンプレッサ２３の周囲の空気を加温して蓄熱させ、この温度が上昇したコンプレッサ収納用構造体３０内の空気でコンプレッサ２３を保温するので、コンプレッサ２３から室内暖房用熱交換器４６に送られる熱交換媒体の温度も相対的に上昇する。このため、室内暖房用熱交換器４６の性能が向上し、十分な温度の吹出空気をフット開口部１７から車室内空間に吹き出させることができる。
【００７６】
この暖房運転の初期時のモードから暖房運転の安定時のモードへの移行は、例えば、室内温度センサ３８から入力される検出温度やタイマ５３から入力される暖房運転の開始した時点からの経過時間に基づいて行われる。
【００７７】
これに対し、冷房運転時では、ヒートポンプシステム２にあっては、コントロールユニット４０から方向切換弁２５への制御信号により、図１０に示されるように、方向切換弁２５を前記第２の熱交換媒体循環経路となるように設定し、ＨＶＡＣユニット３にあっては、コントロールユニット４０からモードアクチュエータ４３への制御信号により、図１０に示されるように、前記ベントモードの選択が行われると共に、コントロールユニット４０からコンプレッサ用開閉ドア３３、３４ａ、３４ｂのアクチュエータ３５、３６への制御信号により、コンプレッサ用開閉ドア３３がコンプレッサ収納用構造体３０の空気吸込用開口部３１を開放し、コンプレッサ用開閉ドア３４ａがコンプレッサ収納用構造体３０の空気吐出用開口部３２ａを閉塞し、コンプレッサ用開閉ドア３４ｂがコンプレッサ収納用構造体３０の空気吐出用開口部３２ｂを開放することが行われる。
【００７８】
しかるに、コンプレッサ２３は、空気吸込用開口部３１からコンプレッサ収納用構造体３０内に吸込まれた後、空気吐出用開口部３２ｂから車室外域に吐出されるかたちで流れる空気により冷却されて、不必要に高温の熱交換媒体がヒートポンプシステム２を循環するのを抑制することができる。
【００７９】
そして、コンプレッサ２３をコンプレッサ収納用構造体３０内に収納して密封することでコンプレッサ３３を保温した状態（以下、「コンプレッサ保温あり」と称する。）と、コンプレッサ３３をコンプレッサ収納用構造体３０に収納しない状態、すなわち、コンプレッサ３３を保温しない状態（以下、「コンプレッサ保温なし」と称する。）とを対比した場合には、図１１に示されるように、コンプレッサ保温ありの方がコンプレッサ保温なしよりも、暖房運転時において、相対的に少ないコンプレッサ３３の消費電力でフット開口部１７から相対的に高い温度での吹き出し空気を得ることができている。
【００８０】
より具体的には、コンプレッサ保温なしの場合では、コンプレッサ３３の消費電力が１．２ｋｗでは、暖房運転時のフット開口部１７からの吹出し空気の温度が約２１℃から２２℃くらいであるのに対し、コンプレッサ保温ありの場合では、コンプレッサ３３の消費電力が同じ１．２ｋｗであっても、暖房運転時のフット開口部１７からの吹出し空気の温度を約２５℃とすることができる。また、コンプレッサ保温なしの場合では、コンプレッサ３３の消費電力が１．６ｋｗでは、暖房運転時のフット開口部１７からの吹出し空気の温度が約２５℃であるのに対し、コンプレッサ保温ありの場合では、コンプレッサ３３の消費電力が同じ１．６ｋｗであっても、暖房運転時のフット開口部１７からの吹出し空気の温度を約２７℃から２８℃とすることができる。すなわち、房運転時のフット開口部１７からの吹出し空気の温度を約２５℃とするには、コンプレッサ保温なしの場合では、コンプレッサ３３の消費電力として１．６ｋｗほど必要であるのに対し、コンプレッサ保温ありの場合では、コンプレッサ３３の消費電力として１．２ｋｗで足りるので、コンプレッサ３３の消費電力の低減を図ることが可能である。
【産業上の利用分野】
【００８１】
この発明に係るヒートポンプシステム２は、電気自動車用又はハイブリッド型の自動車用のものとして説明したが、ガソリンエンジンなどの内燃機関のみを有する従来の自動車用として用いることも可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１ 空調装置
２ ヒートポンプシステム
３ ＨＶＡＣユニット
４ 空気通路
５ ケース
６ 室内熱交換器
１５ デフロスト開口部
１６ ベント開口部
１７ フット開口部
１８、１９、２０ インテークドア
２２ 室外熱交換器
２３ コンプレッサ
２４ 膨張弁
２５ 方向切換弁
２６ 配管
２９ 方向切換弁のアクチュエータ
３０ コンプレッサ収納用構造体
３１ 空気吸込用開口部
３２ 空気吐出用開口部
３３ コンプレッサ用開閉ドア
３４ コンプレッサ用開閉ドア
３５ コンプレッサ用開閉ドアのアクチュエータ
３６ コンプレッサ用開閉ドアのアクチュエータ
３８ 室内温度センサ
４０ コントロールユニット
４１ コントロールパネル
４２ インテークアクチュエータ
４３ モードアクチュエータ
４５ 室内冷却用熱交換器
４６ 室内暖房用熱交換器（室内熱交換器）
４７ エアミックスドア
４８ 冷風通路
４９ 温風通路
５３ タイマ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、熱交換媒体が循環する熱交換媒体循環経路を有すると共にこの熱交換媒体を圧縮するコンプレッサをその熱交換媒体循環経路上に備えたヒートポンプシステムで、特に車両用とするのに好適なものに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の車室内空間を暖房する暖房装置としては、例えば車両推進用の内燃機関の廃熱によって加熱された温水を熱源として利用する加熱用熱交換器（例えば特許文献１。）を空気通路内に備えたものや、電力による発熱を直接に利用して空気通路内を流れる空気を加熱する加熱用熱交換器（例えば特許文献２。）を空気通路内に備えたものの他に、例えば特許文献３に示されるようなヒートポンプシステムを備えたものも近年において用いられるようになってきている。
【０００３】
この特許文献３に示されるヒートポンプシステムは、コンプレッサと、車室外域に配置されるメインコンデンサと、ＨＶＡＣユニットの空気通路内に配置される暖房用のサブコンデンサと、膨張弁と、ＨＶＡＣユニットの空気通路内に配置されるエバポレータとを配管により適宜接合すると共に、前記コンプレッサから吐出された熱交換媒体を、冷房運転時には前記メインコンデンサに送り、暖房運転時には前記サブコンデンサに送るための三方弁を有する構成となっている。
このような特許文献３に示されるヒートポンプシステムは、内燃機関を備えない電気自動車や、内燃機関からの廃熱量が相対的に少ないハイブリッド型の自動車及びディーゼルエンジンの自動車でも利用可能であるという利点と、ガソリン等の化石燃料を燃焼させないので環境への負荷が小さいという利点とを有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２４０５４４号公報
【特許文献２】特開２０１０−１３２０８０号公報
【特許文献３】特開平８−２３８９２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献３に示されるヒートポンプシステムを利用した暖房方法では、圧縮機の稼動により高温高圧化された熱交換媒体が前記暖房用のサブコンデンサ等の室内熱交換器を通過する際に、この熱交換媒体の熱を、空気通路内を流れる空気に放熱することにより、当該空気通路内を流れる空気を暖めるものとなっている。
【０００６】
この場合に、室内熱交換器を通過する空気の暖房能力を向上させるには、室内熱交換器を通過する熱交換媒体に対し、より多くのエネルギーを投入すれば良いので、室内熱交換器を通過する前の熱交換媒体を何らかの手段により加温する手法等が考えられるが、この手法では熱交換媒体の加温のための新たなエネルギーが必要となるので、近年における車両の省動力化の要請に反するという不具合が生ずる。
【０００７】
そこで、本発明は、ヒートポンプシステムの既存のエネルギーとして暖房運転時にコンプレッサから発する熱に着目して、コンプレッサから発する熱を逃がさないことで熱交換媒体により多くのエネルギーを投入し、暖房能力を向上することができるヒートポンプシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係るヒートポンプシステムは、少なくとも、熱交換媒体を吸引して圧縮して吐出するコンプレッサと、人が在居可能な室内空間に配置された空気通路内に収納される室内熱交換器と、前記室内空間以外の領域に配置される室外熱交換器と、膨張装置とを適宜配管接合すると共に、前記コンプレッサから吐出された相対的に高温の熱交換媒体を、暖房運転時には前記室内熱交換器に送り、冷房運転時には前記室外熱交換器に送るように、熱交換媒体の流方向を切換可能な切換手段を有するヒートポンプシステムにおいて、前記コンプレッサを、断熱性を有するコンプレッサ収納用構造体に収納し、このコンプレッサ収納用構造体を一時的に密封状態として、前記コンプレッサの周囲の空気を前記コンプレッサ収納用構造体内に滞留可能とすることにより、前記コンプレッサの発した熱が前記コンプレッサの周囲の空気に蓄熱されるようにしたことを特徴としている（請求項１）。人が在居可能な室内空間とは、例えば本発明が車両用のヒートポンプシステムにあっては車室内空間を言う。また、室内空間以外の領域とは、例えば本発明が車両用のヒートポンプシステムにあっては車室外域を言う。この車室外域は内燃機関を有する車両のエンジンルームの領域、或いは車両外部領域に相当する。熱交換媒体とは、例えばフロン系冷媒やＣＯ２冷媒等の冷媒を言う。切換手段とは、例えば方向切換弁を言う。
【０００９】
これにより、暖房運転時においては、コンプレッサを、断熱性を有するコンプレッサ収納用構造体で密封状態とすることにより、コンプレッサの周囲の空気は、コンプレッサ収納用構造体内、より具体的には、コンプレッサとコンプレッサ収納用構造体との間の空間に滞在するので、コンプレッサの表面から発する熱がコンプレッサから離れる方向に逃げずにコンプレッサの周囲の空気に蓄熱され、このコンプレッサの周囲の空気の温度が相対的に高くなることで、コンプレッサの表面が保温されて、コンプレッサから吐出される熱交換媒体の温度が相対的に上昇することとなる。
【００１０】
そして、この発明に係るヒートポンプシステムにあっては、前記コンプレッサ収納用構造体は、このコンプレッサ収納用構造体内に空気を流入させるための空気吸込用開口部と、前記コンプレッサ収納用構造体内から空気を流出させるための空気吐出用開口部とを有すると共に、前記空気吸込用開口部と前記空気吐出用開口部とを開閉する開閉手段を備え、これらの開閉手段で前記空気吸込用開口部と前記空気吐出用開口部との双方を閉塞することにより、前記コンプレッサ収納用構造体を密封状態とすることを特徴としている（請求項２）。開閉手段としては、例えばバタフライ型のドアや、複数の回転可能なブレードが一列に並んだシャッター等が挙げられる。
【００１１】
これにより、開閉手段により暖房運転時にはコンプレッサ収納用構造体の開口部を密閉すると共にそれ以外の運転時（例えば冷房運転時）にはコンプレッサ収納用構造体の開口部を開放してこのコンプレッサ収納用構造体に収納されたコンプレッサに対してコンプレッサ収納用構造体を通過する空気により冷却する等の運用も可能となる。
【００１２】
更に、この発明に係るヒートポンプシステムにあっては、前記ヒートポンプシステムは更に室内冷却用熱交換器を備え、この室内冷却用熱交換器は、インペラと共に前記空気通路内に収納されると共に前記インペラよりも前記空気通路の風下側に配置され、前記空気吐出用開口部は、前記空気通路の前記インペラよりも風上側と接続される第１の開口部と、前記室内空間以外の領域に開口する第２の開口部とから成っており、前記第１の開口部を開閉する開閉手段と、前記第２の開口部を開閉する開閉手段とは、個別に開口部を開閉することが可能であることを特徴としている（請求項３）。
【００１３】
これにより、暖房運転の初期時においては、コンプレッサ収納用構造体内のコンプレッサで加温された空気を空気吐出用開口部の第１の開口部からＨＶＡＣユニットの空気通路に送り込み、ＨＶＡＣユニットの暖房能力を向上させることができると共に、冷却用熱交換器に加温された空気が送り込まれることで、室内冷却用熱交換器の凍結を防止し、ヒートポンプシステム自体が停止するのを防止することができる。更に、冷房運転時においては、コンプレッサ収納用構造体内のコンプレッサで加温された空気を空気吐出用開口部の第２の開口部から室内空間以外の領域に排出することで、ＨＶＡＣユニットへの熱の流入を防止し、冷房能力の低下を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、この発明によれば、暖房運転時においては、断熱性を有するコンプレッサ収納用構造体でコンプレッサを密封状態とすることにより、コンプレッサの周囲の空気がコンプレッサとコンプレッサ収納用構造体との間の空間に滞在するので、コンプレッサの表面から発する熱が外部に逃げずにコンプレッサの周囲の空気に蓄熱され、これに伴い、コンプレッサの周囲の空気の温度が相対的に高くなることで、コンプレッサの表面が保温されて、このコンプレッサから吐出される熱交換媒体の温度も相対的に高めることが可能となる。
これにより、暖房運転時に熱交換媒体を加温するための新たなエネルギーの投入をしなくても、暖房能力を向上することができる。
【００１５】
特に請求項２に記載の発明によれば、暖房運転時には開閉手段により空気吸込用吸引開口部と空気吐出用開口部との双方を確実に閉塞して、コンプレッサ収納用構造体を密閉する一方で、暖房運転以外の運転時（例えば冷房運転時）にはコンプレッサ収納用構造体の空気吸込用吸引開口部と空気吐出用開口部の双方を開放することによって、コンプレッサ収納用構造体に収納されたコンプレッサに対してコンプレッサ収納用構造体を通過する空気により冷却することが可能となるので、コンプレッサ収納用構造体を備えても冷房能力が低下することがない。
【００１６】
特に請求項３に記載の発明によれば、暖房運転の初期時においては、コンプレッサ収納用構造体内のコンプレッサで加温された空気をＨＶＡＣユニットに送り込み、ＨＶＡＣユニットの暖房運転初期時の暖房能力を向上させることができると共に、室内冷却用熱交換器が凍結するのをコンプレッサから発する空気を暖めて成る暖気で防止することができる。そして、冷房運転時においては、コンプレッサ収納用構造体内のコンプレッサで加温された空気を排気用開口部から室内空間以外の領域に排出することにより、ＨＶＡＣユニットの空気通路に温風が混入することによる冷房能力の低下を抑制することができる。よって、ＨＶＡＣユニットの空調性能とヒートポンプサイクルの稼動安定性とを向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、この発明に係るヒートポンプシステムの一例、このヒートポンプシステムを構成するコンプレッサを収納するコンプレッサ収納用構造体の構成、及びこのヒートポンプシステムを構成する切換弁や開閉手段の制御を行うコントロールユニットの態様を示す説明図である。
【図２】図２は、同上のヒートポンプシステムにおいて、暖房運転時における第１の熱交換媒体循環経路での熱交換媒体の流れとコンプレッサ収納用構造体の密封状態とを示す説明図である。
【図３】図３は、同上のヒートポンプシステムにおいて、冷房運転時における第２の熱交換媒体循環経路での熱交換媒体の流れとコンプレッサ収納用構造体の開放状態とを示す説明図である。
【図４】図４は、２つの室内熱交換器を採用した点等で図１とは異なるヒートポンプシステムの例を示すもので、このヒートポンプシステムを構成するコンプレッサを収納するコンプレッサ収納用構造体の構成、及びこのヒートポンプシステムを構成する切換弁や開閉手段の制御を行うコントロールユニットの態様を示す説明図である。
【図５】図５は、同上のヒートポンプシステムにおいて、暖房運転時における第１の熱交換媒体循環経路での熱交換媒体の流れとコンプレッサ収納用構造体の密封状態とを示す説明図である。
【図６】図６は、同上のヒートポンプシステムにおいて、冷房運転時における第２の熱交換媒体循環経路での熱交換媒体の流れとコンプレッサ収納用構造体の開放状態とを示す説明図である。
【図７】図７は、コンプレッサで保温された空気がＨＶＡＣユニットに供給されうる点で図１、図４とは異なるヒートポンプシステムの例を示すもので、このヒートポンプシステムを構成するコンプレッサを収納するコンプレッサ収納用構造体の構成、及びこのヒートポンプシステムを構成する切換弁や開閉手段の制御を行うコントロールユニットの態様を示す説明図である。
【図８】図８は、同上のヒートポンプシステムにおいて、暖房運転の初期時における第１の熱交換媒体循環経路での熱交換媒体の流れ、コンプレッサ収納用構造体の空気吸込用開口部の開放状態、並びに、空気吐出用開口部のうちのＨＶＡＣユニット側開口部とＨＶＡＣユニットの空気通路との連通状態を示す説明図である。
【図９】図９は、同上のヒートポンプシステムにおいて、暖房運転の安定時における第１の熱交換媒体循環経路での熱交換媒体の流れ、コンプレッサ収納用構造体の空気吸込用開口、並びに、双方の空気吐出用開口部の閉塞状態を示す説明図である。
【図１０】図１０は、同上のヒートポンプシステムにおいて、冷房運転時における第２の熱交換媒体循環経路での熱交換媒体の流れ、及びコンプレッサ収納用構造体の空気吸込用開口部の開放状態、空気吐出用開口部のうちの排気用開口部の開放状態を示す説明図である。
【図１１】図１１は、ヒートポンプシステムを構成するコンプレッサを、断熱性を有する部材で密封してコンプレッサ保温ありとした場合と、このようなコンプレッサの密封を行わずにコンプレッサ保温なしとした場合とで、フット開口部からの吹き出し空気温度を縦軸とし、コンプレッサの消費電力を横軸として示した特性線図である。外気温度条件は０℃で、内気循環モードでの特性値である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、この発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１から図３において、ＨＶＡＣユニット３とヒートポンプシステム２とを備えた空調装置１の実施例の一例（実施例１）が示されている。
【００２０】
この空調装置１は、例えば電気自動車、ハイブリッド型の自動車等に用いられるもので、ＨＶＡＣユニット３は、車室外域と車室内空間とを仕切るファイヤーボード（図示せず。）よりも車室内空間側に配されており、内部に空気通路４が形成されたケース５に、後述するヒートポンプシステム２の一部を構成する室内熱交換器６が立設して収納され、室内熱交換器６に対して空気通路４の空気の上流側に送風機７が配されている。この送風機７は、インペラ８とこれを駆動するファンモータ９とで構成されている。
【００２１】
そして、送風機７よりも更に空気通路４の空気の上流側にインテーク装置１１が配置されており、このインテーク装置１１は、送風機７の回転により、インテーク装置１１のインテークドア１２の位置（開度）に応じて内気又は外気が外気導入口１３又は内気導入口１４から導入されるようになっている。
【００２２】
また、空気通路４の最下流側には、図示しないフロントガラスに向けて空気を吹き出すデフロスト開口部１５、車室内空間の上方へ空気を吹き出すベント開口部１６、車室内空間の下方へ空気を吹き出すフット開口部１７が形成されており、それぞれの開口部１５、１６、１７の開度は、対応する開口部１５、１６、１７の手前側に設けられたモードドア１８、１９、２０によって調節される。すなわち、デフロスト開口部１５のみが開放されるデフロストモード、ベント開口部１６のみが開放されるベントモード、フット開口部１７のみが開放されるフットモード、デフロスト開口部１５とフット開口部１７とが開放されるデフフットモード、ベント開口部１６とフット開口部１７とが開放されるバイレベルモードとの切り換えが行われる。
【００２３】
この実施例１に係るヒートポンプシステム２は、室内熱交換器６によって車室内空間の冷房と暖房との双方を行うもので、ＨＶＡＣユニット３の空気通路４内に配置された室内熱交換器６の他に、室外熱交換器２２、コンプレッサ２３、膨張装置２４、及び熱交換媒体の流れる方向を切り換える方向切換弁２５を有して構成されていると共に、室内熱交換器６、室外熱交換器２２、コンプレッサ２３、膨張装置２４及び方向切換弁２５は、配管２６に適宜に接合連結されて、フロン系冷媒やＣＯ２冷媒等の熱交換媒体が後述する暖房運転時における第１の熱交換媒体循環経路又は冷房運転時における第２の熱交換媒体循環経路で巡るようになっている。
【００２４】
室外熱交換器２２は、車室外域に配置されて、車室外域の空気（大気）と熱交換媒体との熱交換を行うもので、モータとこのモータに回転軸で回動自在に連結されたインペラとから成る室外送風機２８を有していると共に車両の走行時に車両前方から送られて来る風の当たる位置に設置されている。
また、コンプレッサ２３も、車室外域に配置されているもので、図示しない電気モータにより駆動して熱交換媒体を吸引し、圧縮して、吐出するようになっている。但し、コンプレッサ２３は、ハイブリッド型の自動車では、車両エンジン等の内燃機関を動力源とするものであっても良い。
更に、膨張装置２４は、室内熱交換器６と室外熱交換器２２との間に配置されて、一方の熱交換器から他方の熱交換器に送られる熱交換媒体を減圧膨張させるためのもので、その構成としては、室内熱交換器６と一体に連結されたブロック型の膨張弁や、キャピラリーチューブ等が挙げられる。
そして、方向切換弁２５は、この実施例１では、図２及び図３に示されるように、室外熱交換器２２からコンプレッサ２３に直接的に熱交換媒体が流れ、コンプレッサ２３から室内熱交換器６に直接的に熱交換媒体が流れる第１の熱交換媒体循環経路と、室内熱交換器６からコンプレッサ２３に直接的に熱交換媒体が流れ、コンプレッサ２３から室外熱交換器２２に直接的に熱交換媒体が流れる第２の熱交換媒体循環経路との切り換えを可能とするものである。そして、この方向切換弁２５の切換は、図１に示されるアクチュエータ２９により行われる。
【００２５】
このような構成のヒートポンプシステム２とすることにより、暖房運転時には、方向切換弁２５に対し図２に示されるように第１の熱交換媒体循環経路となる設定がなされ、コンプレッサ２３から吐出された高温高圧の熱交換媒体は、まず室内熱交換器６に流れることにより室内熱交換器６を加熱器として機能させ、空気通路４を流れる空気と熱交換を行って空気を加熱した後、膨張装置２４、室外熱交換器２２、方向切換弁２５、コンプレッサ２３の順に流れる。また、冷房運転時には、方向切換弁２５に対し図３に示されるように第２の熱交換媒体循環経路となる設定がなされ、コンプレッサ２３から吐出された熱交換媒体は、まず室外熱交換器２２に流れることにより室外熱交換器２２で冷却されてから、膨張装置２４を経て室内熱交換器６に送られることで、室内熱交換器６を冷却器として機能させ、空気通路４を流れる空気と熱交換を行って空気を冷却した後、方向切換弁２５、コンプレッサ２３の順に流れる。
【００２６】
ところで、この実施例１に係るヒートポンプシステム２は、コンプレッサ収納用構造体３０内にコンプレッサ２３が収納されており、コンプレッサ収納用構造体３０は、車室外域から空気を吸い込むための空気吸込用開口部３１と空気を車室外域に吐出するための空気吐出用開口部３２とを有している。この空気吸込用開口部３１は、室外熱交換器２２の空気の下流側に開口しており、自動車が走行していなくても、室外熱交換器２２に併設された室外送風機２８の駆動により空気吸込用開口部３１からコンプレッサ収納用構造体３０内への空気の取り込みを可能としている。尚、コンプレッサ収納用構造体３０の内部形状及びその容積は、コンプレッサ２３とその内壁との間隔が相対的に小さくなるものであれば特に限定されない。また、コンプレッサ収納用構造体３０の素材は、断熱性が高い材料（熱伝導性が低い材料）が望ましいが、車両用部品として要求される耐熱性、耐振性、強度、規制材料でないこと、コスト等を同時に満たす必要性から、適宜選択されるものであってもよい。例えば、コンプレッサ収納用構造体３０の素材として、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂などが挙げられる。そして、コンプレッサ収納用構造体３０として断熱性を備えるようにするにあたっては、素材の厚さや形状を工夫する、さらには断熱素材（例えば発泡ウレタン）を組み合わせるなど、適宜に設計をすればよい。このようなコンプレッサ収納用構造体３０の素材や断熱性については後述する実施例２、３でも同様である。
【００２７】
そして、空気吸込用開口部３１は、コンプレッサ用開閉ドア３３により開閉されるようになっていると共に、空気吐出用開口部３２はコンプレッサ用開閉ドア３４により開閉されるようになっている。コンプレッサ用開閉ドア３３、３４は、この実施例１ではバタフライ型のドアとして示されていると共にアクチュエータ３５、３６によって開閉制御されている。もっとも、コンプレッサ用開閉ドア３３、３４の構造はかかるバタフライ型のドアに限定されず、図示しないが、複数のブレードを開口部３１、３２の径方向に並べて各ブレードが回転することにより、開口部３１、３２を開閉するシャッター型でも良く、更には片持ち型のドアやスライドドアであっても良い。
【００２８】
コンプレッサ収納用構造体３０の開口部３１、３２がコンプレッサ用開閉ドア３３、３４により閉塞された際には、コンプレッサ収納用構造体３０は密封状態となり、コンプレッサ収納用構造体３０内のコンプレッサ２３の周りの空気はコンプレッサ収納用構造体３０の外部に逃げずにコンプレッサ収納用構造体３０内に留まることとなる。
【００２９】
更に、この実施例１では、車室等の室内温度を検出するための室内温度センサ３８が、ケース５の外部、例えばインストルメントパネルやダッシュボード等の車室内に配置されている。
【００３０】
更にまた、実施例１の空調装置１は、図１に示されるように、コントロールユニット４０を有している。このコントロールユニット４０は、種々の入力信号を受けて、種々の構成要素を制御するものである。このコントロールユニット４０の概要について説明すると、入力信号としては、室内温度センサ３８からの室内温度についての入力信号、コントロールパネル４１からの設定温度の入力信号や、図示しないが外気温度についての入力信号、乗員センサからの乗員の着座状況についての入力信号、その他の各種信号が挙げられる。
そして、コントロールユニット４０は、上記入力信号に基づいて、ファンモータ９、コンプレッサ用開閉ドア３３、３４のアクチュエータ３５、３６、方向切換弁２５のアクチュエータ２９に制御信号を出力して、ファンモータ９の回転数の制御、コンプレッサ用開閉ドア３３、３４の開閉の制御、方向切換弁２５の切り換えを行うと共に、インテーク装置１１のインテークアクチュエータ４２、モードドア１８、１９、２０のモードアクチュエータ４３に制御信号を出力して、内外気導入口１３、１４の切り換え、各種吹出モードの選択を行うものとなっている。
【００３１】
これにより、暖房運転時では、ヒートポンプシステム２にあっては、コントロールユニット４０から方向切換弁２５への制御信号により、図２に示されるように、方向切換弁２５を前記第１の熱交換媒体循環経路となるように設定し、ＨＶＡＣユニット３にあっては、コントロールユニット４０からモードアクチュエータ４３への制御信号により、図２に示されるように、前記フットモードの選択が行われると共に、コントロールユニット４０からコンプレッサ用開閉ドア３３、３４のアクチュエータ３５、３６への制御信号により、コンプレッサ用開閉ドア３３、３４がコンプレッサ収納用構造体３０の双方の開口部３１、３２を閉塞することが行われる。
【００３２】
しかるに、コンプレッサ２３は、コンプレッサ収納用構造体３０内に閉じ込められた当該コンプレッサ２３の周囲の空気を加温して蓄熱させ、この温度が上昇したコンプレッサ収納用構造体３０内の空気でコンプレッサ２３を保温するので、コンプレッサ２３から室内熱交換器６に送られる熱交換媒体の温度も相対的に上昇する。このため、室内熱交換器６は空気通路４を通過する空気を加熱する加熱器としての性能が向上し、十分な温度の吹出空気をフット開口部１７から車室内空間に吹き出させることができる。
【００３３】
一方、冷房運転時では、ヒートポンプシステム２にあっては、コントロールユニット４０から方向切換弁２５への制御信号により、図３に示されるように、方向切換弁２５を前記第２１の熱交換媒体循環経路となるように設定し、ＨＶＡＣユニット３にあっては、コントロールユニット４０からモードアクチュエータ４３への制御信号により、図３に示されるように、前記ベントモードの選択が行われると共に、コントロールユニット４０からコンプレッサ用開閉ドア３３、３４のアクチュエータ３５、３６への制御信号により、コンプレッサ用開閉ドア３３、３４がコンプレッサ収納用構造体３０の双方の開口部３１、３２を開放することが可能となる。
【００３４】
しかるに、コンプレッサ２３は、空気吸込用開口部３１からコンプレッサ収納用構造体３０内に吸込まれた後、空気吐出用開口部３２から車室外域に吐出されるかたちで流れる空気により冷却されて、不必要に高温の熱交換媒体がヒートポンプシステム２を循環するのを抑制することができる。
【００３５】
尚、暖房運転時においても、室内温度センサ３８から送られてくる検出された温度の値に基づいて、コントロールユニット４０からコンプレッサ用開閉ドア３３、３４のアクチュエータ３５、３６に制御信号を送って、コンプレッサ用開閉ドア３３、３４の開閉を細やかに行うようにしても良い。
【実施例２】
【００３６】
図４から図６において、ＨＶＡＣユニット３とヒートポンプシステム２とを備えた空調装置１の実施例の他の例（実施例２）が示されている。
【００３７】
この空調装置１も、実施例１と同様に、例えば電気自動車、ハイブリッド型の自動車等に用いられるものであり、ＨＶＡＣユニット３は、車室外域と車室内空間とを仕切るファイヤーボード（図示せず）よりも車室内空間側に配されているもので、内部に空気通路４が形成されたケース５に、ヒートポンプシステム２の一部を構成するエバポレータ等の室内冷却用熱交換器４５、同じくヒートポンプシステム２の一部を構成する室内暖房用熱交換器４６が車両の前後方向に並んだかたちでそれぞれ立設して収納され、室内冷却用熱交換器４５に対し空気通路４の空気の上流側に送風機７が配されている。
【００３８】
この送風機７に対して更に空気の上流側には、インテーク装置１１が設けられていると共に、このインテーク装置１１は、送風機７の回転により、インテーク装置１１のインテークドア１２の位置（開度）に応じて内気又は外気が外気導入口１３又は内気導入口１４から導入されるようになっている。
【００３９】
ケース５内には、室内冷却用熱交換器４５を通過して冷却・除湿された空気について室内暖房用熱交換器４６をバイパスして空気通路４の空気の下流側へ導く冷風通路４８と、室内暖房用熱交換器４６を通過した空気を空気通路４の空気の下流側へ導く温風通路４９とが当該空気通路４の一部として形成されている。そして、これらの冷風通路４８を通過する空気と温風通路４９とを通過する空気の割合は、室内冷却用熱交換器４５と室内暖房用熱交換器４６との間に設けられたエアミックスドア４７によって調節された後、冷風通路４８から流れてきた空気と温風通路４９とから流れてきた空気とが空気通路４のエアミックスドア４７よりも下流側で適宜混合されて温調されるようになっている。
【００４０】
空気通路４の最下流側には、図示しないフロントガラスに向けて空気を吹き出すデフロスト開口部１５、車室内空間の上方へ空気を吹き出すベント開口部１６、車室内空間の下方へ空気を吹き出すフット開口部１７が形成されており、それぞれの開口部１５、１６、１７の開度は、対応する開口部１５、１６、１７の手前側に設けられたモードドア１８、１９、２０によって調節される。すなわち、デフロスト開口部１５のみが開放されるデフロストモード、ベント開口部１６のみが開放されるベントモード、フット開口部１７のみが開放されるフットモード、デフロスト開口部１５とフット開口部１７とが開放されるデフフットモード、ベント開口部１６とフット開口部１７とが開放されるバイレベルモードとの切り換えが行われる。
【００４１】
ヒートポンプシステム２は、前記した室内冷却用熱交換器４５と室内暖房用熱交換器４６とによって車室内空間の冷房と暖房とを行うもので、これらのＨＶＡＣユニット３の空気通路４内に配置された熱交換器４５、４６の他に、室外熱交換器２２、コンプレッサ２３、膨張装置２４、及び熱交換媒体の流れる方向を切り換える方向切換弁２５、熱交換媒体が逆方向に流れるのを防止する逆止弁５１を有して構成されている。
【００４２】
そして、これらの室内冷却用熱交換器４５、室内暖房用熱交換器４６、室外熱交換器２２、コンプレッサ２３、膨張装置２４、方向切換弁２５及び逆止弁５１は、配管２６により適宜接合されて、フロン系冷媒やＣＯ２冷媒等の熱交換媒体が、後述する暖房運転時における第１の熱交換媒体循環経路又は冷房運転時における第２の熱交換媒体循環経路で巡るようになっている。そして、図４から図６中の配管２６においてＵ１として指標される点は、配管２６同士が相互に連通しつつ交差する部位を示している。
【００４３】
室外熱交換器２２とコンプレッサ２３とは、先述の実施例１と同様であり、室外熱交換器２２は、車室外域に配置されて、車室外域の空気（大気）と熱交換媒体との熱交換を行うもので、室外送風機２８を有していると共に車両の走行時に車両前方から送られて来る風の当たる位置に設置されている。コンプレッサ２３は、室外熱交換器２２と同様に車室外域に配置されているもので、図示しない電気モータにより駆動して熱交換媒体を吸引し、圧縮して、吐出するようになっている。尚、コンプレッサ２３について、ハイブリッド型の自動車では車両エンジンを動力源とするものであっても良いことは、実施例１と同様である。
一方で、膨張装置２４は、室内冷却用熱交換器４５と室内暖房用熱交換器４６との間に配置されて、室内暖房用熱交換器４６から室内冷却用熱交換器４５に送られる熱交換媒体を減圧膨張させるためのもので、その構成としては、熱交換器４５又は４６と一体に連結されたブロック型の膨張弁や、キャピラリーチューブ等が挙げられる。
また、方向切換弁２５は、この実施例２では、図５に示されるように、コンプレッサ２３から室内暖房用熱交換器４６に直接的に熱交換媒体が流れる第１の熱交換媒体循環経路と、図６に示されるようにコンプレッサ２３から室外熱交換器２２に熱交換媒体が流れた後、この室外熱交換器２２から室内暖房用熱交換器４６に熱交換媒体が流れる第２の熱交換媒体循環経路との切り換えを可能とするものである。そして、この方向切換弁２５の切換は、図４に示されるアクチュエータ２９により行われる。
【００４４】
このような構成のヒートポンプシステム２とすることにより、暖房運転時には、方向切換弁２５に対し図５に示されるように第１の熱交換媒体循環経路となる設定がなされ、コンプレッサ２３から吐出された高温高圧の熱交換媒体は、まず方向切換弁２５を経由して室内暖房用熱交換器４６に流れることにより室内暖房用熱交換器４６を加熱器として機能させ、空気通路４内の空気と熱交換を行って空気を加熱した後、膨張装置２４で減圧膨張され、室内冷却用熱交換器４５に流れて、空気通路４内の空気と熱交換を行って空気を除湿・冷却し、コンプレッサ２３に戻されるように流れる。このとき、エアミックスドア４７は、室内暖房用熱交換器４６の風上側通風面を所定の開度にて開放するように駆動される。
【００４５】
そして、冷房運転時には、方向切換弁２５に対し図６に示されるように第２の熱交換媒体循環経路となる設定がなされ、コンプレッサ２３から吐出された高温高圧の熱交換媒体は、まず方向切換弁２５を経由して室外熱交換器２２に流れることにより、室外熱交換器２２で冷却されて、相対的に低温化した熱交換媒体が室内暖房用熱交換器４６を通過した後、膨張装置２４で減圧膨張され、室内冷却用熱交換器４５に流れて、空気通路４内の空気と熱交換を行って空気を除湿・冷却して、コンプレッサ２３に戻されるように流れる。このとき、エアミックスドア４７は、室内暖房用熱交換器４６の風上側通風面を全て閉塞するように駆動され、空気通路４内の空気が加熱されることを防止する。
【００４６】
ところで、この実施例２に係るヒートポンプシステム２も、コンプレッサ収納用構造体３０内にコンプレッサ２３が収納されており、このコンプレッサ収納用構造体３０は、車室外域から空気を吸い込むための空気吸込用開口部３１と空気を車室外域に吐出するための空気吐出用開口部３２とを有している。空気吸込用開口部３１は、実施例１と同様に、室外熱交換器２２の空気の下流側に開口しており、自動車が走行していなくても、室外熱交換器２２に併設された室外送風機２８の駆動により空気吸込用開口部３１からコンプレッサ収納用構造体３０内への空気の取り込みを可能としている。そして、コンプレッサ収納用構造体３０の内部形状及びその容積について、コンプレッサ２３とその内壁との間隔が相対的に小さくなるものであれば特に限定されないことも実施例１と同様である。
【００４７】
空気吸込用開口部３１は、実施例１と同様に、コンプレッサ用開閉ドア３３により開閉されるようになっている。空気吐出用開口部３２も、実施例１と同様に、コンプレッサ用開閉ドア３４により開閉されるようになっている。そして、コンプレッサ用開閉ドア３３、３４は、この実施例２ではバタフライ型のドアとして示されていると共にアクチュエータ３５、３６によって開閉制御されている。もっとも、コンプレッサ用開閉ドア３３、３４の構造は、かかるバタフライ型のドアに限定されず、実施例１と同様に、図示しないが、複数のブレードを開口部３１、３２の径方向に並べて各ブレードが回転することにより、開口部３１、３２を開閉するシャッター型でも良く、更には片持ち型のドアやスライドドアであっても良い。
【００４８】
コンプレッサ収納用構造体３０の開口部３１、３２の全てがコンプレッサ用開閉ドア３３、３４により閉塞された際には、コンプレッサ収納用構造体３０は密封状態となり、コンプレッサ収納用構造体３０内のコンプレッサ２３の周りの空気はコンプレッサ収納用構造体３０の外部に逃げずにコンプレッサ収納用構造体３０内に留まることとなる。
【００４９】
更に、この実施例２でも、車室内空間等の室内温度を検出するための室内温度センサ３８が、ケース５の外部、例えばインストルメントパネルやダッシュボード等の車室内に配置されている。
【００５０】
更にまた、この実施例２の空調装置１においても、図４に示されるように、種々の入力信号を受けて、種々の構成要素を制御するコントロールユニット４０を有している。このコントロールユニット４０の概要について説明すると、入力信号としては、室内温度センサ３８からの室内温度についての入力信号、コントロールパネル４１からの設定温度の入力信号や、図示しないが外気温度についての入力信号、乗員センサからの乗員の着座状況についての入力信号、その他の各種信号が挙げられる。そして、コントロールユニット４０は、上記入力信号に基づいて、ファンモータ９、コンプレッサ用開閉ドア３３、３４のアクチュエータ３５、３６、方向切換弁２５のアクチュエータ２９に制御信号を出力して、ファンモータ９の回転数の制御、コンプレッサ用開閉ドア３３、３４の開閉の制御、方向切換弁２５の切り換えを行うと共に、インテーク装置１１のインテークアクチュエータ４２、エアミックスドア４７のアクチュエータ５４、モードドア１８、１９、２０のモードアクチュエータ４３に制御信号を出力して、内外気導入口１３、１４の切り換え、エアミックスドア４７の開度の制御、各種吹出モードの選択を行うものとなっている。
【００５１】
これにより、暖房運転時では、ヒートポンプシステム２にあっては、コントロールユニット４０から方向切換弁２５への制御信号により、図５に示されるように、方向切換弁２５を前記第１の熱交換媒体循環経路となるように設定し、ＨＶＡＣユニット３にあっては、コントロールユニット４０からモードアクチュエータ４３への制御信号により、図５に示されるように、前記フットモードの選択が行われると共に、コントロールユニット４０からコンプレッサ用開閉ドア３３、３４のアクチュエータ３５、３６への制御信号により、コンプレッサ用開閉ドア３３がコンプレッサ収納用構造体３０の空気吸込用開口部３１を閉塞し、コンプレッサ用開閉ドア３４がコンプレッサ収納用構造体３０の空気吐出用開口部３２を閉塞することが行われる。
【００５２】
しかるに、コンプレッサ２３は、コンプレッサ収納用構造体３０内に閉じ込められた当該コンプレッサ２３の周囲の空気を加温して蓄熱させ、この温度が上昇したコンプレッサ収納用構造体３０内の空気でコンプレッサ２３を保温するので、コンプレッサ２３から室内暖房用熱交換器４６に送られる熱交換媒体の温度も相対的に上昇する。このため、室内暖房用熱交換器４６は空気通路４を通過する空気を加熱する加熱器としての性能が向上し、十分な温度の吹出空気をフット開口部１７から車室内空間に吹き出させることができる。
【００５３】
一方、冷房運転時では、ヒートポンプシステム２にあっては、コントロールユニット４０から方向切換弁２５への制御信号により、図６に示されるように、方向切換弁２５を前記第２の熱交換媒体循環経路となるように設定し、ＨＶＡＣユニット３にあっては、コントロールユニット４０からモードアクチュエータ４３への制御信号により、図６に示されるように、前記ベントモードの選択が行われると共に、コントロールユニット４０からコンプレッサ用開閉ドア３３、３４のアクチュエータ３５、３６への制御信号により、コンプレッサ用開閉ドア３３、３４がコンプレッサ収納用構造体３０の双方の開口部３１、３２を開放することが可能となる。
【００５４】
しかるに、コンプレッサ２３は、空気吸込用開口部３１からコンプレッサ収納用構造体３０内に吸込まれた後、空気吐出用開口部３２から車室外域に吐出されるかたちで流れる空気により冷却されて、不必要に高温の熱交換媒体がヒートポンプシステム２を循環するのを抑制することができる。
【００５５】
尚、暖房運転時においても、室内温度センサ３８から送られてくる検出された温度の値に基づいて、コントロールユニット４０からコンプレッサ用開閉ドア３３、３４のアクチュエータ３５、３６に制御信号を送って、コンプレッサ用開閉ドア３３、３４の開閉を細やかに行うようにしても良いことは、実施例２でも同様である。
【実施例３】
【００５６】
図７から図１０において、ＨＶＡＣユニット３とヒートポンプシステム２とを備えた空調装置１の実施例の更なる他の例（実施例３）が示されている。
【００５７】
この空調装置１も、前記実施例１、２と同様に、例えば電気自動車、ハイブリッド型の自動車等に用いられるものであり、ＨＶＡＣユニット３は、車室外域と車室内空間とを仕切るファイヤーボード（図示せず）よりも車室内空間側に配されているもので、内部に空気通路４が形成されたケース５に、ヒートポンプシステム２の一部を構成するエバポレータ等の室内冷却用熱交換器４５、同じくヒートポンプシステム２の一部を構成する室内暖房用熱交換器４６が車両の前後方向に並んだかたちでそれぞれ立設して収納され、室内冷却用熱交換器４５に対し空気通路４の空気の上流側に送風機７が配されている。
【００５８】
この送風機７に対して更に空気の上流側には、インテーク装置１１が設けられていると共に、このインテーク装置１１は、送風機７の回転により、インテーク装置１１のインテークドア１２の位置（開度）に応じて内気又は外気が外気導入口１３又は内気導入口１４から導入されるようになっている。
【００５９】
ケース５内には、室内冷却用熱交換器４５を通過して冷却・除湿された空気について室内暖房用熱交換器４６をバイパスして空気通路４の空気の下流側へ導く冷風通路４８と、室内暖房用熱交換器４６を通過した空気を空気通路４の空気の下流側へ導く温風通路４９とが当該空気通路４の一部として形成されている。そして、これらの冷風通路４８を通過する空気と温風通路４９とを通過する空気の割合は、室内冷却用熱交換器４５と室内暖房用熱交換器４６との間に設けられたエアミックスドア４７によって調節された後、冷風通路４８から流れてきた空気と温風通路４９とから流れてきた空気とが空気通路４のエアミックスドア４７よりも下流側で適宜混合されて温調されるようになっている。
【００６０】
空気通路４の最下流側には、図示しないフロントガラスに向けて空気を吹き出すデフロスト開口部１５、車室内空間の上方へ空気を吹き出すベント開口部１６、車室内空間の下方へ空気を吹き出すフット開口部１７が形成されており、それぞれの開口部１５、１６、１７の開度は、対応する開口部１５、１６、１７の手前側に設けられたモードドア１８、１９、２０によって調節される。すなわち、デフロスト開口部１５のみが開放されるデフロストモード、ベント開口部１６のみが開放されるベントモード、フット開口部１７のみが開放されるフットモード、デフロスト開口部１５とフット開口部１７とが開放されるデフフットモード、ベント開口部１６とフット開口部１７とが開放されるバイレベルモードとの切り換えが行われる。
【００６１】
ヒートポンプシステム２は、前記した室内冷却用熱交換器４５と室内暖房用熱交換器４６とによって車室内空間の冷房と暖房とを行うもので、これらのＨＶＡＣユニット３の空気通路４内に配置された熱交換器４５、４６の他に、室外熱交換器２２、コンプレッサ２３、膨張装置２４、及び熱交換媒体の流れる方向を切り換える方向切換弁２５、熱交換媒体が逆方向に流れるのを防止する逆止弁５１を有して構成されている。
【００６２】
そして、これらの室内冷却用熱交換器４５、室内暖房用熱交換器４６、室外熱交換器２２、コンプレッサ２３、膨張装置２４、方向切換弁２５及び逆止弁５１は、配管２６により適宜接合されて、フロン系冷媒やＣＯ２冷媒等の熱交換媒体が、後述する暖房運転時における第１の熱交換媒体循環経路又は冷房運転時における第２の熱交換媒体循環経路で巡るようになっている。そして、図７から図１０中の配管２６においてＵ１として指標される点は、配管２６同士が相互に連通しつつ交差する部位を示している。
【００６３】
室外熱交換器２２とコンプレッサ２３とは、先述の実施例１、２と同様であり、室外熱交換器２２と膨張装置２４とは、先述の実施例２と同様である。尚、コンプレッサ２３について、ハイブリッド型の自動車では車両エンジンを動力源とするものであっても良いことも、実施例１、２と同様である。
また、方向切換弁２５は、この実施例３でも、図８及び図９に示されるように、コンプレッサ２３から室内暖房用熱交換器４６に直接的に熱交換媒体が流れる第１の熱交換媒体循環経路と、図１０に示されるようにコンプレッサ２３から室外熱交換器２２に熱交換媒体が流れた後、この室外熱交換器２２から室内暖房用熱交換器４６に熱交換媒体が流れる第２の熱交換媒体循環経路との切り換えを可能とするものである。そして、この方向切換弁２５の切換も、実施例２と同様に、図７に示されるアクチュエータ２９により行われる。
【００６４】
このような構成のヒートポンプシステム２とすることにより、暖房運転時には、方向切換弁２５に対し図８及び図９に示されるように第１の熱交換媒体循環経路となる設定がなされ、コンプレッサ２３から吐出された高温高圧の熱交換媒体は、まず方向切換弁２５を経由して室内暖房用熱交換器４６に流れることにより室内暖房用熱交換器４６を加熱器として機能させ、空気通路４内の空気と熱交換を行って空気を加熱した後、膨張装置２４で減圧膨張され、室内冷却用熱交換器４５に流れて、空気通路４内の空気と熱交換を行って空気を除湿・冷却し、コンプレッサ２３に戻されるように流れる。このとき、エアミックスドア４７は、室内暖房用熱交換器４６の風上側通風面を所定の開度にて開放するように駆動される。
【００６５】
そして、冷房運転時には、方向切換弁２５に対し図１０に示されるように第２の熱交換媒体循環経路となる設定がなされ、コンプレッサ２３から吐出された高温高圧の熱交換媒体は、まず方向切換弁２５を経由して室外熱交換器２２に流れることにより、室外熱交換器２２で冷却されて、相対的に低温化した熱交換媒体が室内暖房用熱交換器４６を通過した後、膨張装置２４で減圧膨張され、室内冷却用熱交換器４５に流れて、空気通路４内の空気と熱交換を行って空気を除湿・冷却して、コンプレッサ２３に戻されるように流れる。このとき、エアミックスドア４７は、室内暖房用熱交換器４６の風上側通風面を全て閉塞するように駆動され、空気通路４内の空気が加熱されることを防止する。
【００６６】
ところで、この実施例３に係るヒートポンプシステム２も、実施例１、２と同様に、コンプレッサ収納用構造体３０内にコンプレッサ２３が収納されている一方で、この実施例３のコンプレッサ収納用構造体３０では、車室外域から空気を吸い込むための空気吸込用開口部３１、空気を空気通路４のインテーク装置１１と送風機７との間に吐出するための空気吐出用開口部３２ａ、及び、空気を車室外域に吐出するための空気吐出用開口部３２ｂを有している。空気吸込用開口部３１は、実施例１、２と同様に、室外熱交換器２２の空気の下流側に開口しており、自動車が走行していなくても、室外熱交換器２２に併設された室外送風機２８の駆動により空気吸込用開口部３１からコンプレッサ収納用構造体３０内への空気の取り込みを可能としている。そして、コンプレッサ収納用構造体３０の内部形状及びその容積について、コンプレッサ２３とその内壁との間隔が相対的に小さくなるものであれば特に限定されないことも実施例１、実施例２と同様である。
【００６７】
空気吸込用開口部３１は、実施例１と同様にコンプレッサ用開閉ドア３３により開閉されるようになっている。空気吐出用開口部３２ａ、３２ｂはそれぞれコンプレッサ用開閉ドア３４ａ、３４ｂにより開閉されるようになっている。そして、コンプレッサ用開閉ドア３３、３４ａ、３４ｂは、この実施例３ではバタフライ型のドアとして示されていると共にアクチュエータ３５、３６によって開閉制御されている。もっとも、コンプレッサ用開閉ドア３３、３４ａ、３４ｂの構造は、かかるバタフライ型のドアに限定されず、図示しないが、複数のブレードを開口部３１、３２ａ、３２ｂの径方向に並べて各ブレードが回転することにより、開口部３１、３２ａ、３２ｂを開閉するシャッター型でも良く、更には片持ち型のドアやスライドドアであっても良い。また、アクチュエータ３６によるコンプレッサ用開閉ドア３４ａ、３４ｂの制御は、図８に示されるように空気吐出用開口部３２ａのみがコンプレッサ用開閉ドア３４ａで閉塞される態様と、図１０に示されるように空気吐出用開口部３２ｂのみがコンプレッサ用開閉ドア３４ｂで閉塞される態様と、図９に示されるように空気吐出用開口部３２ａ、３２ｂの双方がコンプレッサ用開閉ドア３４ａ、３４ｂで閉塞される態様とがある。
【００６８】
コンプレッサ収納用構造体３０の開口部３１、３２ａ、３２ｂの全てがコンプレッサ用開閉ドア３３、３４ａ、３４ｂにより閉塞された際には、コンプレッサ収納用構造体３０は密封状態となり、コンプレッサ収納用構造体３０内のコンプレッサ２３の周りの空気はコンプレッサ収納用構造体３０の外部に逃げずにコンプレッサ収納用構造体３０内に留まることとなる。
【００６９】
更に、この実施例３でも、車室内空間等の室内温度を検出するための室内温度センサ３８が、ケース５の外部、例えばインストルメントパネルやダッシュボード等の車室内に配置されている。
【００７０】
この実施例３の空調装置１においても、図７に示されるように、種々の入力信号を受けて、種々の構成要素を制御するコントロールユニット４０を有している。このコントロールユニット４０の概要について説明すると、入力信号としては、室内温度センサ３８からの室内温度についての入力信号、暖房運転開始時からの時間を計測するタイマ５３からの入力信号、コントロールパネル４１からの設定温度の入力信号や、図示しないが外気温度についての入力信号、乗員センサからの乗員の着座状況についての入力信号、その他の各種信号が挙げられる。そして、コントロールユニット４０は、上記入力信号に基づいて、ファンモータ９、コンプレッサ用開閉ドア３３、３４のアクチュエータ３５、３６、方向切換弁２５のアクチュエータ２９に制御信号を出力して、ファンモータ９の回転数の制御、コンプレッサ用開閉ドア３３、３４の開閉の制御、方向切換弁２５の切り換えを行うと共に、インテーク装置１１のインテークアクチュエータ４２、エアミックスドア４７のアクチュエータ５４、モードドア１８、１９、２０のモードアクチュエータ４３に制御信号を出力して、内外気導入口１３、１４の切り換え、エアミックスドア４７の開度の制御、各種吹出モードの選択を行うものとなっている。
【００７１】
これにより、暖房運転の初期時では、ヒートポンプシステム２にあっては、コントロールユニット４０から方向切換弁２５への制御信号により、図８に示されるように、方向切換弁２５を前記第１の熱交換媒体循環経路となるように設定し、ＨＶＡＣユニット３にあっては、コントロールユニット４０からモードアクチュエータ４３への制御信号により、図８に示されるように、前記フットモードの選択が行われると共に、コントロールユニット４０からコンプレッサ用開閉ドア３３、３４ａ、３４ｂのアクチュエータ３５、３６への制御信号により、コンプレッサ用開閉ドア３３がコンプレッサ収納用構造体３０の空気吸込用開口部３１を閉塞し、コンプレッサ用開閉ドア３４ｂがコンプレッサ収納用構造体３０の空気吐出用開口部３２ｂを閉塞し、コンプレッサ用開閉ドア３４ａがコンプレッサ収納用構造体３０の空気吐出用開口部３２ａを開放することが行われる。
【００７２】
しかるに、空気吸込用開口部３１からコンプレッサ収納用構造体３０内に吸引された車室外域の空気は、コンプレッサ３３の周囲を通過する際に加温された後、空気吐出用開口部３２ａから送風機７に向けて送られ、内外気導入口１３、１４から導入された空気と混合されるので、相対的に低温の外気等のみで室内暖房用熱交換器４６で加熱する場合に比し、フット開口部１７から吹き出させる空気の温度を初期段階から高めることが可能となる。また、室内冷却用熱交換器４５に導入される空気の温度も高めることができるため、室内冷却用熱交換器４５の凍結を防止することが可能となるので、ヒートポンプサイクル自体が停止することを防止することができる。
【００７３】
ところで、このような暖房運転の初期時の動作のままだと、空気吸込用開口部３１からコンプレッサ収納用構造体３０に吸引された車室外域の空気は、空気吐出用開口部３２ａから送風気７へ送られる間にダクトを介して放熱し、暖房性能を向上させるという効果が十分に得られないおそれがある。そこで、暖房運転が安定したとき、すなわち室内冷却用熱交換器４５の凍結のおそれが十分になくなったときに、次のように動作して、より確実に暖房性能を向上させるようになっている。
【００７４】
すなわち、暖房運転の安定時では、ヒートポンプシステム２にあっては、コントロールユニット４０から方向切換弁２５への制御信号により、図９に示されるように、方向切換弁２５を前記第１の熱交換媒体循環経路となるように設定し、ＨＶＡＣユニット３にあっては、コントロールユニット４０からモードアクチュエータ４３への制御信号により、図９に示されるように、前記フットモードの選択が行われると共に、コントロールユニット４０からコンプレッサ用開閉ドア３３、３４ａ、３４ｂのアクチュエータ３５、３６への制御信号により、コンプレッサ用開閉ドア３３がコンプレッサ収納用構造体３０の空気吸込用開口部３１を閉塞し、コンプレッサ用開閉ドア３４ａがコンプレッサ収納用構造体３０の空気吐出用開口部３２ａを閉塞し、コンプレッサ用開閉ドア３４ｂがコンプレッサ収納用構造体３０の空気吐出用開口部３２ｂを閉塞することが行われる。
【００７５】
しかるに、コンプレッサ２３は、コンプレッサ収納用構造体３０内に閉じ込められた当該コンプレッサ２３の周囲の空気を加温して蓄熱させ、この温度が上昇したコンプレッサ収納用構造体３０内の空気でコンプレッサ２３を保温するので、コンプレッサ２３から室内暖房用熱交換器４６に送られる熱交換媒体の温度も相対的に上昇する。このため、室内暖房用熱交換器４６の性能が向上し、十分な温度の吹出空気をフット開口部１７から車室内空間に吹き出させることができる。
【００７６】
この暖房運転の初期時のモードから暖房運転の安定時のモードへの移行は、例えば、室内温度センサ３８から入力される検出温度やタイマ５３から入力される暖房運転の開始した時点からの経過時間に基づいて行われる。
【００７７】
これに対し、冷房運転時では、ヒートポンプシステム２にあっては、コントロールユニット４０から方向切換弁２５への制御信号により、図１０に示されるように、方向切換弁２５を前記第２の熱交換媒体循環経路となるように設定し、ＨＶＡＣユニット３にあっては、コントロールユニット４０からモードアクチュエータ４３への制御信号により、図１０に示されるように、前記ベントモードの選択が行われると共に、コントロールユニット４０からコンプレッサ用開閉ドア３３、３４ａ、３４ｂのアクチュエータ３５、３６への制御信号により、コンプレッサ用開閉ドア３３がコンプレッサ収納用構造体３０の空気吸込用開口部３１を開放し、コンプレッサ用開閉ドア３４ａがコンプレッサ収納用構造体３０の空気吐出用開口部３２ａを閉塞し、コンプレッサ用開閉ドア３４ｂがコンプレッサ収納用構造体３０の空気吐出用開口部３２ｂを開放することが行われる。
【００７８】
しかるに、コンプレッサ２３は、空気吸込用開口部３１からコンプレッサ収納用構造体３０内に吸込まれた後、空気吐出用開口部３２ｂから車室外域に吐出されるかたちで流れる空気により冷却されて、不必要に高温の熱交換媒体がヒートポンプシステム２を循環するのを抑制することができる。
【００７９】
そして、コンプレッサ２３をコンプレッサ収納用構造体３０内に収納して密封することでコンプレッサ３３を保温した状態（以下、「コンプレッサ保温あり」と称する。）と、コンプレッサ３３をコンプレッサ収納用構造体３０に収納しない状態、すなわち、コンプレッサ３３を保温しない状態（以下、「コンプレッサ保温なし」と称する。）とを対比した場合には、図１１に示されるように、コンプレッサ保温ありの方がコンプレッサ保温なしよりも、暖房運転時において、相対的に少ないコンプレッサ３３の消費電力でフット開口部１７から相対的に高い温度での吹き出し空気を得ることができている。
【００８０】
より具体的には、コンプレッサ保温なしの場合では、コンプレッサ３３の消費電力が１．２ｋｗでは、暖房運転時のフット開口部１７からの吹出し空気の温度が約２１℃から２２℃くらいであるのに対し、コンプレッサ保温ありの場合では、コンプレッサ３３の消費電力が同じ１．２ｋｗであっても、暖房運転時のフット開口部１７からの吹出し空気の温度を約２５℃とすることができる。また、コンプレッサ保温なしの場合では、コンプレッサ３３の消費電力が１．６ｋｗでは、暖房運転時のフット開口部１７からの吹出し空気の温度が約２５℃であるのに対し、コンプレッサ保温ありの場合では、コンプレッサ３３の消費電力が同じ１．６ｋｗであっても、暖房運転時のフット開口部１７からの吹出し空気の温度を約２７℃から２８℃とすることができる。すなわち、房運転時のフット開口部１７からの吹出し空気の温度を約２５℃とするには、コンプレッサ保温なしの場合では、コンプレッサ３３の消費電力として１．６ｋｗほど必要であるのに対し、コンプレッサ保温ありの場合では、コンプレッサ３３の消費電力として１．２ｋｗで足りるので、コンプレッサ３３の消費電力の低減を図ることが可能である。
【産業上の利用分野】
【００８１】
この発明に係るヒートポンプシステム２は、電気自動車用又はハイブリッド型の自動車用のものとして説明したが、ガソリンエンジンなどの内燃機関のみを有する従来の自動車用として用いることも可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１ 空調装置
２ ヒートポンプシステム
３ ＨＶＡＣユニット
４ 空気通路
５ ケース
６ 室内熱交換器
１５ デフロスト開口部
１６ ベント開口部
１７ フット開口部
１８、１９、２０ インテークドア
２２ 室外熱交換器
２３ コンプレッサ
２４ 膨張弁
２５ 方向切換弁
２６ 配管
２９ 方向切換弁のアクチュエータ
３０ コンプレッサ収納用構造体
３１ 空気吸込用開口部
３２ 空気吐出用開口部
３３ コンプレッサ用開閉ドア
３４ コンプレッサ用開閉ドア
３５ コンプレッサ用開閉ドアのアクチュエータ
３６ コンプレッサ用開閉ドアのアクチュエータ
３８ 室内温度センサ
４０ コントロールユニット
４１ コントロールパネル
４２ インテークアクチュエータ
４３ モードアクチュエータ
４５ 室内冷却用熱交換器
４６ 室内暖房用熱交換器（室内熱交換器）
４７ エアミックスドア
４８ 冷風通路
４９ 温風通路
５３ タイマ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、熱交換媒体を吸引して圧縮して吐出するコンプレッサと、人が在居可能な室内空間に配置された空気通路内に収納される室内熱交換器と、前記室内空間以外の領域に配置される室外熱交換器と、膨張装置とを適宜配管接合すると共に、前記コンプレッサから吐出された相対的に高温の熱交換媒体を、暖房運転時には前記室内熱交換器に送り、冷房運転時には前記室外熱交換器に送るように、熱交換媒体の流方向を切換可能な切換手段を有するヒートポンプシステムにおいて、
前記コンプレッサを、断熱性を有するコンプレッサ収納用構造体に収納し、このコンプレッサ収納用構造体を一時的に密封状態として、前記コンプレッサの周囲の空気を前記コンプレッサ収納用構造体内に滞留可能とすることにより、前記コンプレッサの発した熱が前記コンプレッサの周囲の空気に蓄熱されるようにしたことを特徴とするヒートポンプシステム。
【請求項２】
前記コンプレッサ収納用構造体は、このコンプレッサ収納用構造体内に空気を流入させるための空気吸込用開口部と、前記コンプレッサ収納用構造体内から空気を流出させるための空気吐出用開口部とを有すると共に、前記空気吸込用開口部と前記空気吐出用開口部とを開閉する開閉手段を備え、これらの開閉手段で前記空気吸込用開口部と前記空気吐出用開口部との双方を閉塞することにより、前記コンプレッサ収納用構造体を密封状態とすることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプシステム。
【請求項３】
前記ヒートポンプシステムは更に室内冷却用熱交換器を備え、この室内冷却用熱交換器は、インペラと共に前記空気通路内に収納されると共に前記インペラよりも前記空気通路の風下側に配置され、
前記空気吐出用開口部は、前記空気通路の前記インペラよりも風上側と接続される第１の開口部と、前記室内空間以外の領域に開口する第２の開口部とから成っており、
前記第１の開口部を開閉する開閉手段と、前記第２の開口部を開閉する開閉手段とは、個別に開口部を開閉することが可能であることを特徴とする請求項２に記載のヒートポンプシステム。
【請求項１】
少なくとも、熱交換媒体を吸引して圧縮して吐出するコンプレッサと、人が在居可能な室内空間に配置された空気通路内に収納される室内熱交換器と、前記室内空間以外の領域に配置される室外熱交換器と、膨張装置とを適宜配管接合すると共に、前記コンプレッサから吐出された相対的に高温の熱交換媒体を、暖房運転時には前記室内熱交換器に送り、冷房運転時には前記室外熱交換器に送るように、熱交換媒体の流方向を切換可能な切換手段を有するヒートポンプシステムにおいて、
前記コンプレッサを、断熱性を有するコンプレッサ収納用構造体に収納し、このコンプレッサ収納用構造体を一時的に密封状態として、前記コンプレッサの周囲の空気を前記コンプレッサ収納用構造体内に滞留可能とすることにより、前記コンプレッサの発した熱が前記コンプレッサの周囲の空気に蓄熱されるようにしたことを特徴とするヒートポンプシステム。
【請求項２】
前記コンプレッサ収納用構造体は、このコンプレッサ収納用構造体内に空気を流入させるための空気吸込用開口部と、前記コンプレッサ収納用構造体内から空気を流出させるための空気吐出用開口部とを有すると共に、前記空気吸込用開口部と前記空気吐出用開口部とを開閉する開閉手段を備え、これらの開閉手段で前記空気吸込用開口部と前記空気吐出用開口部との双方を閉塞することにより、前記コンプレッサ収納用構造体を密封状態とすることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプシステム。
【請求項３】
前記ヒートポンプシステムは更に室内冷却用熱交換器を備え、この室内冷却用熱交換器は、インペラと共に前記空気通路内に収納されると共に前記インペラよりも前記空気通路の風下側に配置され、
前記空気吐出用開口部は、前記空気通路の前記インペラよりも風上側と接続される第１の開口部と、前記室内空間以外の領域に開口する第２の開口部とから成っており、
前記第１の開口部を開閉する開閉手段と、前記第２の開口部を開閉する開閉手段とは、個別に開口部を開閉することが可能であることを特徴とする請求項２に記載のヒートポンプシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−６２０３３（Ｐ２０１２−６２０３３Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１０２８７（Ｐ２０１０−２１０２８７）
【出願日】平成２２年９月２０日（２０１０．９．２０）
【出願人】（５００３０９１２６）株式会社ヴァレオジャパン (282)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２０日（２０１０．９．２０）
【出願人】（５００３０９１２６）株式会社ヴァレオジャパン (282)
【Ｆターム（参考）】
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