車両用空調装置
【課題】十分な暖房機能を発揮できるだけの熱源を確実に確保すると共に、排気熱を効率良く利用できる車両用空調装置を提供することを目的とする
【解決手段】圧縮後の冷媒を第１の熱交換媒体と熱交換させ凝縮させるサブコンデンサ４０、膨張後の冷媒を第２の熱交換媒体と熱交換させ蒸発させるサブエバポレータ４２、車室内から排出される空気と前記第２の熱交換媒体とを熱交換させる排気熱交換器２１、前記冷媒の流通経路を変更させる流路変更手段、前記第１の熱交換媒体を前記サブコンデンサ４０からヒータコア１３へ流通させるヒータコア加熱サイクル６、前記第２の熱交換媒体を前記排気熱交換器２１から前記サブエバポレータ４２へ流通させる排熱回収サイクル７を具備する。
【解決手段】圧縮後の冷媒を第１の熱交換媒体と熱交換させ凝縮させるサブコンデンサ４０、膨張後の冷媒を第２の熱交換媒体と熱交換させ蒸発させるサブエバポレータ４２、車室内から排出される空気と前記第２の熱交換媒体とを熱交換させる排気熱交換器２１、前記冷媒の流通経路を変更させる流路変更手段、前記第１の熱交換媒体を前記サブコンデンサ４０からヒータコア１３へ流通させるヒータコア加熱サイクル６、前記第２の熱交換媒体を前記排気熱交換器２１から前記サブエバポレータ４２へ流通させる排熱回収サイクル７を具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に用いられる空調装置に関し、特に電気自動車等の暖房用熱源が不足しがちな車両において適用される技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車、ハイブリッド自動車の開発、又エンジンの高効率化等が盛んに行われているが、このような車両においては、従来のエンジン走行車のようにエンジン冷却水を暖房の熱源として用いることができない、又は困難であるため、十分な暖房機能を得るための熱源の確保が模索されている。
【０００３】
このような状況の下、ヒートポンプで冷暖房を行う車両用ヒートポンプ式空調装置において、車室外からの導入空気と、車室内から車室外への排気空気とを熱交換させる排気熱回収用熱交換器を備え、これにより冷房時には車室外空気よりも冷たい空気を、暖房時には車室空気よりも暖かい空気を導入できるとされるものが開示されている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、別の従来技術として、冷媒を圧縮する圧縮機、圧縮後の冷媒を外気と熱交換させる室外熱交換器、圧縮後の冷媒を他の熱交換媒体と熱交換させる媒体間熱交換器、冷媒を減圧する減圧手段、減圧後の冷媒を車内へ吹き出される空気と熱交換させる蒸発器、減圧後の冷媒を車内から排出される空気と熱交換させる排気熱交換器、前記他の熱交換媒体を車内へ吹き出される空気と熱交換させるヒータ用放熱器、所定の条件に基づいて冷媒の循環経路を変更する冷媒バイパス手段を具備して構成され、これにより媒体間熱交換器が凝縮器として機能し、この媒体間熱交換器において冷媒の熱が他の熱交換媒体に伝導し、他の熱交換媒体の熱がヒータ用放熱器によって放熱されるので、エンジン冷却水を熱源としなくても、十分な暖房機能を発揮することができ、また排気熱交換器が蒸発器として機能することにより、外気よりも高温の車内空気から吸熱することができるので、ＣＯＰを向上させることができるものが開示されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平６−２０６４３３号公報
【特許文献２】特開２００６−１８２３４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に開示されるものについては、暖房起動直後は車室内温度が低く、車室外空気と車室内空気との熱交換を行っても、暖房性能の向上は少ない。また、ヒートポンプ式であることから、暖房時には車室外空気から吸熱する構成となるため、低気温時には着霜の問題が生じる。
【０００６】
着霜の問題は、上記特許文献１に記載の構成のようなエバポレータ（蒸発器）の下流側にヒータコア（ヒータ用熱交換器）が配置されるＨＶＡＣにおいてはほとんど生じることはないが、このような構成においては、暖房起動直後等ヒータコア温度が十分に上昇するまでの間は、乗員に不快感を与えないために、ＨＶＡＣからの吹出風量を少なくする等の処置がとられていた。しかし、上記特許文献２に開示されるような排気熱から冷媒蒸発のための吸熱を行うシステムにおいては、ＨＶＡＣからの吹出風量の減少が、排気熱回収の効果を損なうこととなるため、ヒータコア温度の不足時あっても、できるだけ車室内空気を排気熱交換器へ流すことが、ＣＯＰ向上のために必要になってくる。このような点で、改善の余地が残されていた。
【０００７】
そこで、本発明は、十分な暖房機能を発揮できるだけの熱源を確実に確保すると共に、排気熱を効率良く利用できる車両用空調装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的の達成を図る本発明の車両用空調装置は、冷媒を圧縮するコンプレッサ、圧縮後の冷媒を外気と熱交換させ凝縮させるコンデンサ、圧縮後の冷媒を第１の熱交換媒体と熱交換させ凝縮させるサブコンデンサ、凝縮後の冷媒を膨張させる膨張手段、膨張後の冷媒をＨＶＡＣ内の空気と熱交換させ蒸発させるエバポレータ、膨張後の冷媒を第２の熱交換媒体と熱交換させ蒸発させるサブエバポレータ、車室内から車室外へ排出される空気と前記第２の熱交換媒体とを熱交換させる排気熱交換器、前記冷媒の流通経路を変更させる流路変更手段、前記第１の熱交換媒体を、少なくとも前記サブコンデンサと、ＨＶＡＣ内の前記エバポレータの下流側に配置されるヒータコアとを流通させるヒータコア加熱サイクル、前記第２の熱交換媒体を、少なくとも前記排気熱交換器と、前記サブエバポレータとを循環させる排熱回収サイクルを具備することを特徴とするものである（請求項１）。
【０００９】
上記構成によれば、圧縮後の冷媒をサブコンデンサに流すことで、ヒータコアを流通する第１の熱交換媒体（水等）を加熱することができる。排気熱交換器によって回収された車室内からの排気熱は、サブエバポレータにおいて冷媒の吸熱に利用されるので、ＣＯＰを向上させることができる。これにより、エンジン冷却水等による熱源がなくても、効率の良い暖房を行うことができる。
【００１０】
また、上記請求項１記載の構成において、前記ヒータコア加熱サイクルには、電熱線により前記第１の熱交換媒体を加熱可能な加熱器が接続されていることが好ましい（請求項２）。
【００１１】
これにより、必要に応じて暖房力を強化することができる。
【００１２】
また、上記請求項１又は２記載の構成において、前記排熱回収サイクルには、車載発熱体の熱を前記第２の熱交換媒体に伝導させる熱交換器が接続されていることが好ましい（請求項３）。
【００１３】
上記車載発熱体としては、バッテリ、インバータ、走行用モータ等が挙げられる。これにより、排熱回収の効果をより大きくすることができる。
【００１４】
また、上記請求項１〜３のいずれか１つに記載の構成において、前記ヒータコアによる加熱が必要であり、且つ前記エバポレータによる冷却が不要な場合において、前記流路変更手段は、前記コンプレッサ→前記サブコンデンサ→前記膨張手段→前記サブエバポレータ→前記コンプレッサの順で冷媒を流通させ、前記ヒータコア加熱サイクルを駆動させ、前記排熱回収サイクルを駆動させることが好ましい（請求項４）。
【００１５】
この状況は、例えば室内設定温度が高い場合や、除湿が不要である場合の暖房時であり、このような場合には、ＨＶＡＣ内のエバポレータを機能させる必要がないので、膨張後の冷媒をサブエバポレータに流し、排熱回収サイクルによって車室内等の排熱をサブエバポレータでの吸熱に利用する。これにより、高効率な暖房を行うことができる。
【００１６】
また、上記請求項１〜４のいずれか１つに記載の構成において、前記ヒータコアによる加熱及び前記エバポレータによる冷却の両方が必要な場合において、前記流路変更手段は、前記コンプレッサ→前記サブコンデンサ→前記膨張手段→前記エバポレータ→前記コンプレッサの順で冷媒を流通させ、前記ヒータコア加熱サイクルの前記第１のポンプを駆動させることが好ましい（請求項５）。
【００１７】
この状況は、例えば室内温度と設定温度が近い場合や、除湿が必要な場合であり、このような場合には、膨張後の冷媒を通常のエバポレータに流すことによって、所望の機能を得ることができる。
【００１８】
また、上記請求項１〜５のいずれか１つに記載の構成において、前記ＨＶＡＣ内の前記ヒータコアの下流側の空気を、乗員を回避するように前記排気熱交換器へ送る排気熱交換器配風手段を具備することが好ましい（請求項６）。
【００１９】
排熱を回収してＣＯＰを向上させるには、排気熱交換器によく風を通し、ここでの熱交換が活発に行われるようにする必要がある。しかし、暖房要求時であってヒータコアが所定温度に達していない場合、ＨＶＡＣからの送風が乗員に当たると乗員に不快感を与えてしまう。そこで、ＨＶＡＣから乗員を回避するように排気熱交換器へ送風できるようにすることによって、乗員に不快感を与えることなく、排熱回収によるＣＯＰの向上を図ることができる。
【００２０】
また、上記請求項６記載の構成において、前記排気熱交換器配風手段は、暖房時において前記ヒータコアが目標温度に到達するまで作動することが好ましい（請求項７）。
【００２１】
ヒータコアが目標温度まで到達した後には、ＨＶＡＣの通常の吹出口から送風しても、乗員に不快感を与えることはない。
【００２２】
また、上記請求項６又は７記載の構成において、乗員を回避するように送風する方法としては、前記ＨＶＡＣ内と前記排気熱交換器が収納されるユニットケース内とを連通させる配管を車両の座席下に配設したり（請求項８）、前記ＨＶＡＣ内の空気を車室の天井に沿って前記排気熱交換器が配置される車両後方部まで送るための上方吹出口を設けたり（請求項９）、車両の後方部に開口部と、該開口部を開閉する開閉手段とを設けたりすることが好ましい（請求項１０）。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明によれば、圧縮後の冷媒をサブコンデンサに流すことで、ヒータコアを流通する第１の熱交換媒体（水等）を加熱することができ、また排気熱交換器によって回収された車室内からの排気熱を、サブエバポレータにおいて冷媒の吸熱に利用するので、ＣＯＰを向上させることができる。これにより、エンジン冷却水等による熱源がなくても、十分な暖房性能を獲得することができる。また、ＨＶＡＣ内のヒータコアの下流側の空気を、乗員を回避するように排気熱交換器へ送る排気熱交換器配風手段を具備することによって、乗員に不快感を与えることなく、ＣＯＰを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、添付した図面を参照して本発明の実施例を説明する。尚、異なる実施例において、同一又は同様の作用効果を奏する箇所についてはその説明を省略する。
【実施例１】
【００２５】
本実施例に係る車両用空調装置１は、ＨＶＡＣ２、ドラフタ３、冷凍サイクル４、サブ冷凍サイクル５、ヒータコア加熱サイクル６、排熱回収サイクル７を有して構成されている。
【００２６】
ＨＶＡＣ２は、温度や湿度を調整した空気を車室８内に送り出す装置であり、ユニットケース９内に外気又は内気を選択的に取り込むインテーク部１０、空気流を発生させるＨＶＡＣファン１１、冷凍サイクル４を循環する冷媒の気化熱を利用して周辺空気を冷却するエバポレータ１２、後述するヒータコア加熱サイクル６を循環する熱交換媒体の放熱により周辺空気を加熱するヒータコア１３、エバポレータ１２を通過した空気のヒータコア１３への通過量を調節するためのエアミックス手段１４、エバポレータ１２及びヒータコア１３により調整された空気を車室８内へ吹き出す吹出口を切り替える吹出口切替手段１５を有して構成される。
【００２７】
ドラフタ３は、車室８内の空気を車外に排出するための装置であり、車室８と連通する吸入口１７及び車外と連通する排気口１８を有するユニットケース１９、ユニットケース１９内に配置され空気流を発生させるドラフタファン２０、ユニットケース１９内の空気と後述する排熱回収サイクル７を循環する熱交換媒体とを熱交換させる排気熱交換器２１を有して構成される。
【００２８】
冷凍サイクル４は、Ｒ１３４ａ等の冷媒を圧縮するコンプレッサ３０、圧縮後の冷媒を外気との熱交換により冷却し凝縮させるコンデンサ３１、凝縮後の冷媒を膨張（減圧）させる第１の膨張弁３２、膨張後の冷媒をユニットケース９内の空気からの吸熱により蒸発させるエバポレータ１２、蒸発後の冷媒を気液分離し気相のみをコンプレッサ３０へ送るアキュムレータ３３を有して構成される。
【００２９】
サブ冷凍サイクル５は、前記冷凍サイクル４と同一の冷媒を循環させるものであり、コンプレッサ３０、サブコンデンサ４０、第２の膨張弁４１、サブエバポレータ４２を有して構成される。サブコンデンサ４０は、コンプレッサ３０により圧縮された冷媒と、後述するヒータコア加熱サイクル６を循環する熱交換媒体とを熱交換させるものであり、この熱交換により冷媒が凝縮され、ヒータコア加熱サイクル６を循環する熱交換媒体が加熱される。第２の膨張弁４１は、サブコンデンサ４０により凝縮された冷媒を膨張させる。サブエバポレータ４２は、第２の膨張弁４１により膨張された冷媒と、後述する排熱回収サイクル７を循環する熱交換媒体とを熱交換させるものであり、この熱交換により冷媒が蒸発し、排熱回収サイクル７を循環する熱交換媒体が冷却される。
【００３０】
また、上記冷凍サイクル４及びサブ冷凍サイクル５には、冷媒の流通経路を変更させる手段が設けられており、この手段は、コンプレッサ３０から圧送された冷媒の流通経路を２方向に分岐する第１の分岐点５５、第１の分岐路５５とコンデンサ３１との間に配された第１の開閉弁５６、コンデンサ３１の下流部に配された第１の逆止弁５７、第１の逆止弁５７と第１の膨張弁３２との間に配される合流点５８、エバポレータ１２とアキュムレータ３３との間に配される第２の合流点５９、第１の分岐点５５とサブコンデンサ４０との間に配された第２の開閉弁６３、サブコンデンサ４０と第２の膨張弁４１との間に配される第２の分岐点６４、第２の分岐点６４と第１の合流点５８とを結ぶバイパス路６８、バイパス路６８中に上流側から順に配される第３の開閉弁６５及び第２の逆止弁６６から構成される。この構成により、第１の開閉弁５６、第２の開閉弁６３、第３の開閉弁６５を制御することにより、冷媒の流通経路を適宜変更することができる（流通経路のバリエーションについては後述する）。
【００３１】
ヒータコア加熱サイクル６は、水等の熱交換媒体が循環され、前記サブコンデンサ４０、熱交換媒体に流れを発生させる第１のポンプ４５、熱交換媒体を貯蔵可能であると共に車載バッテリを電源とする電熱線等により該熱交換媒体を加熱可能な電熱加熱器４６、前記ヒータコア１３を有して構成される。このサイクルにより、サブコンデンサ４０及び電熱加熱器４６により加熱された熱交換媒体の熱をヒータコア１３で放熱させることができる。また、ハイブリッド車等のエンジンを備える車両にあっては、ヒータコア加熱サイクル６の熱交換媒体がエンジン冷却用のラジエータを経由するようにすることが好ましい。
【００３２】
排熱回収サイクル７は、水等の熱交換媒体が循環され、前記サブエバポレータ、熱交換媒体に流れを発生させる第２のポンプ４５、前記ドラフタ３内に設置された排気熱交換器２１、バッテリ、インバータ等の発熱体５１と熱交換が可能な熱交換器が流路に接続されて構成される。このサイクルによれば、本来車外に排出される車室８内空気の熱が排気熱交換器２１により熱交換媒体に吸収されると共に、発熱体５１の熱により熱交換媒体が加熱され、この熱がサブエバポレータ４２においてサブ冷凍サイクル５及び冷凍サイクル４を流通する冷媒の気化熱として利用されるので、冷凍サイクル４（サブ冷凍サイクル５）のＣＯＰを向上させることができる。
【００３３】
上記構成の車両用空調装置１において、暖房時（エバポレータ１２により冷気を生成させる必要のない時）には、図２に示すように、コンプレッサ３０を駆動させ、第１の開閉弁５６を閉鎖し、第２の開閉弁６３を開放し、第３の開閉弁６５を閉鎖することによって、図２中太線で示すように、コンプレッサ３０→サブコンデンサ４０→第２の膨張弁４１→サブエバポレータ４２→アキュムレータ３３→コンプレッサ３０の冷媒サイクルを構成する。そして、ヒータコア加熱サイクル６及び排熱回収サイクル７を機能させるために、第１のポンプ４５及び第２のポンプ５０、また必要に応じて電熱加熱器４６を作動させる。
【００３４】
これにより、ヒータコア加熱サイクル６の熱交換媒体を、サブコンデンサ４０及び必要に応じて作動する電熱加熱器４６により加熱した後にヒータコア１３に流入させることができる。そして、排熱回収サイクル７を循環する熱交換媒体は、排気熱交換器２１において車室８内から排出される空気の熱を吸収すると共に、発熱体５１の熱を吸収し、サブエバポレータ４２において膨張後の冷媒に吸熱される。この排熱回収サイクル７による排熱の利用により、サブ冷凍サイクル５のＣＯＰは、通常の冷凍サイクル４を利用した場合よりも良くなる。
【００３５】
図３に示すのは、中間温度設定時や除湿モード時（エバポレータ１２及びヒータコア１３の両方を機能させる必要がある場合）における状態である。この場合、コンプレッサ３０を駆動させ、第１の開閉弁５６を閉鎖し、第２の開閉弁６３を開放し、第３の開閉弁６５を開放することによって、図３中太線で示すように、コンプレッサ３０→サブコンデンサ４０→第１の膨張弁３２→エバポレータ１２→アキュムレータ３３→コンプレッサ３０の冷媒サイクルを構成する。そして、ヒータコア加熱サイクル６を機能させるために、第１のポンプ４５、及び必要に応じて電熱加熱器４６を作動させる。
【００３６】
これにより、サブコンデンサ４０によって凝縮された冷媒がバイパス路６８を通って第１の膨張弁３２及びエバポレータ１２に流入するので、エバポレータ１２に冷却又は除湿の機能を持たせることができる。また、ヒータコア加熱サイクル６の熱交換媒体がサブコンデンサ４０及び必要に応じて作動する電熱加熱器４６により加熱された後ヒータコア１３に流入するので、ヒータコア１３を空気の加熱器として機能させることができる。
【００３７】
以上のように、本構成の車両用空調装置１によれば、コンプレッサ３０から吐出された高圧冷媒とヒータコア加熱サイクル６を循環する熱交換媒体との間で熱交換させるサブコンデンサ４０、及び電熱加熱器４６を具備することによって、エンジンによる発熱が少なくても（若しくは全くなくても）、暖房のための熱源を確実に確保することができる。また、ドラフタ３に設けられた排気熱交換器２１や発熱体５１を冷却する機構を有して構成される排熱回収サイクル７によって、通常排気される熱をサブエバポレータ４２における冷媒の吸熱に利用することができるので、エネルギー利用の効率化を図ることができる。
【００３８】
更に、本構成の車両用空調装置１は、図４に示すように、ドラフタ３へ空気を積極的に送るドラフタ配風手段７０を具備している。このドラフタ配風手段７０は、ＨＶＡＣ２内のヒータコア１３下流側の部分とドラフタ３の吸入口１７とを連通させる風路７１を有して構成される。この風路７１は、車両の座席の下に配設されており、その入口部分に開閉ドア７２が設けられている。この構成により、ＨＶＡＣ２駆動時に、開閉ドア７２を開放すると共にドラフタファン２０を駆動させることにより、ＨＶＡＣ２内の空気が直接、即ち乗員に当たることなくドラフタ３に送られる。
【００３９】
上記ドラフタ配風手段７０は、初期の暖房起動時等において、車室８内の排熱を積極的に回収して利用することにより、冷凍サイクルの高効率化を図り、サブコンデンサ４０での発熱量を増加させ、ヒータコア加熱サイクル６を介してのヒータコア１３の加熱を促進させることを目的とするものである。暖房起動直後は、ＨＶＡＣ２内のヒータコア１３下流側の空気は低温である場合が多く、この空気が乗員に当たることは快適性を損なうこととなるので、乗員を回避可能なドラフタ３までの配風路が必要であり、本実施例においては、風路７１をフロア下に配置することによりこれを達成している。このドラフタ配風手段７０により、エネルギー利用の高効率化が図られ、暖房の立ち上がり性能を向上させることができる。
【００４０】
図５において、ドラフタ配風手段７０の制御例が示されている。図５（ａ）は、排気熱回収のために循環される空気の総風量の経時的変化を示すものである。風量の調節は、ＨＶＡＣファン１１、ドラフタファン２０、及び開閉ドア７２を制御することによりなされる。線Ａは排気熱交換器２１を通過する風量を示し、線Ｂはヒータコア１３を通過する風量を示す。線Ａが示すように、始めは排気熱交換器２１を通過する風量が総風量の目標値よりも大きくなるようにし、次いで線Ｂが示すように、ヒータコア１３を通過する風量を目標値まで増加させ、その後排気熱交換器２１を通過する風量を目標値まで下げるようにして制御される。
【００４１】
また、図５（ｂ）は、ヒータコア１３温度の経時的変化を示すものである。先ず、エリアＣで示すように、ヒータコア１３の温度を仮の目標温度としての４５℃にされる。これはヒータコア１３を通過する風量の調節によってなされる。次いで、コンプレッサ３０の回転数（吐出量）の制御によって、エリアＤで示す最終的な目標値までヒータコア１３温度が上げられる。
【実施例２】
【００４２】
以下、ドラフタ配風手段のバリエーションを挙げる。図６において、本実施例に係るドラフタ配風手段８０が示されており、このドラフタ配風手段８０は、天井に向けて送風する上方吹出口８１を備えている。この上方吹出口８１から吹き出された空気は、車室８の天井に沿って乗員の頭上を超え、ドラフタ３が配置される車両後部まで達する。このような構成によっても、初期の暖房起動時等において、乗員に風を当てることなく、積極的に排気熱交換器２１に空気を送ることができるので、上記実施例１に係るドラフタ配風手段７０と同様に、エネルギー利用の高効率化が図られ、暖房の立ち上がり性能を向上させることができる。
【実施例３】
【００４３】
図７において、本実施例に係るドラフタ配風手段９０が示されており、このドラフタ配風手段９０は、車両後部のボディに設けられた開口部９１及び開閉ドア９２を有して構成される。これら開口部９１及び開閉ドア９２は、ドラフタ３の吸入口１７に比較的近い場所に設けられている。この開閉ドア９２を開放しドラフタファン２０を駆動させることによって、外気が導入された空気が排気熱交換器２１に積極的に導かれるので、上記実施例１又は２と同様に、エネルギー利用の高効率化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る車両用空調装置の構成を示す図である。
【図２】本発明に係る車両用空調装置において暖房時の状態を示す図である。
【図３】本発明に係る車両用空調装置において中間温度設定時又は除湿モード時の状態を示す図である。
【図４】本発明の実施例１に係る車両用空調装置のドラフタ配風手段の構成を示す図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
【図５】ドラフタ配風手段の制御例を示す図であり、（ａ）は風量と時間との関係を示すものであり、（ｂ）はヒータコア温度と時間との関係を示す図である。
【図６】本発明の実施例２に係る車両用空調装置のドラフタ配風手段の構成を示す図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
【図７】本発明の実施例３に係る車両用空調装置のドラフタ配風手段の構成を示す図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１ 車両用空調装置
２ ＨＶＡＣ
３ ドラフタ
４ 冷凍サイクル
５ サブ冷凍サイクル
６ ヒータコア加熱サイクル
７ 排熱回収サイクル
８ 車室
１１ ＨＶＡＣファン
１２ エバポレータ
１３ ヒータコア
２０ ドラフタファン
２１ 排気熱交換器
３０ コンプレッサ
３１ コンデンサ
３２ 第１の膨張弁
４０ サブコンデンサ
４１ 第２の膨張弁
４２ サブエバポレータ
４５ 第１のポンプ
４６ 電熱加熱器
５０ 第２のポンプ
５１ 発熱体
５６ 第１の開閉弁
５７ 第１の逆止弁
６３ 第２の開閉弁
６５ 第３の開閉弁
６６ 第２の逆止弁
６８ バイパス路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に用いられる空調装置に関し、特に電気自動車等の暖房用熱源が不足しがちな車両において適用される技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車、ハイブリッド自動車の開発、又エンジンの高効率化等が盛んに行われているが、このような車両においては、従来のエンジン走行車のようにエンジン冷却水を暖房の熱源として用いることができない、又は困難であるため、十分な暖房機能を得るための熱源の確保が模索されている。
【０００３】
このような状況の下、ヒートポンプで冷暖房を行う車両用ヒートポンプ式空調装置において、車室外からの導入空気と、車室内から車室外への排気空気とを熱交換させる排気熱回収用熱交換器を備え、これにより冷房時には車室外空気よりも冷たい空気を、暖房時には車室空気よりも暖かい空気を導入できるとされるものが開示されている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、別の従来技術として、冷媒を圧縮する圧縮機、圧縮後の冷媒を外気と熱交換させる室外熱交換器、圧縮後の冷媒を他の熱交換媒体と熱交換させる媒体間熱交換器、冷媒を減圧する減圧手段、減圧後の冷媒を車内へ吹き出される空気と熱交換させる蒸発器、減圧後の冷媒を車内から排出される空気と熱交換させる排気熱交換器、前記他の熱交換媒体を車内へ吹き出される空気と熱交換させるヒータ用放熱器、所定の条件に基づいて冷媒の循環経路を変更する冷媒バイパス手段を具備して構成され、これにより媒体間熱交換器が凝縮器として機能し、この媒体間熱交換器において冷媒の熱が他の熱交換媒体に伝導し、他の熱交換媒体の熱がヒータ用放熱器によって放熱されるので、エンジン冷却水を熱源としなくても、十分な暖房機能を発揮することができ、また排気熱交換器が蒸発器として機能することにより、外気よりも高温の車内空気から吸熱することができるので、ＣＯＰを向上させることができるものが開示されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平６−２０６４３３号公報
【特許文献２】特開２００６−１８２３４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に開示されるものについては、暖房起動直後は車室内温度が低く、車室外空気と車室内空気との熱交換を行っても、暖房性能の向上は少ない。また、ヒートポンプ式であることから、暖房時には車室外空気から吸熱する構成となるため、低気温時には着霜の問題が生じる。
【０００６】
着霜の問題は、上記特許文献１に記載の構成のようなエバポレータ（蒸発器）の下流側にヒータコア（ヒータ用熱交換器）が配置されるＨＶＡＣにおいてはほとんど生じることはないが、このような構成においては、暖房起動直後等ヒータコア温度が十分に上昇するまでの間は、乗員に不快感を与えないために、ＨＶＡＣからの吹出風量を少なくする等の処置がとられていた。しかし、上記特許文献２に開示されるような排気熱から冷媒蒸発のための吸熱を行うシステムにおいては、ＨＶＡＣからの吹出風量の減少が、排気熱回収の効果を損なうこととなるため、ヒータコア温度の不足時あっても、できるだけ車室内空気を排気熱交換器へ流すことが、ＣＯＰ向上のために必要になってくる。このような点で、改善の余地が残されていた。
【０００７】
そこで、本発明は、十分な暖房機能を発揮できるだけの熱源を確実に確保すると共に、排気熱を効率良く利用できる車両用空調装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的の達成を図る本発明の車両用空調装置は、冷媒を圧縮するコンプレッサ、圧縮後の冷媒を外気と熱交換させ凝縮させるコンデンサ、圧縮後の冷媒を第１の熱交換媒体と熱交換させ凝縮させるサブコンデンサ、凝縮後の冷媒を膨張させる膨張手段、膨張後の冷媒をＨＶＡＣ内の空気と熱交換させ蒸発させるエバポレータ、膨張後の冷媒を第２の熱交換媒体と熱交換させ蒸発させるサブエバポレータ、車室内から車室外へ排出される空気と前記第２の熱交換媒体とを熱交換させる排気熱交換器、前記冷媒の流通経路を変更させる流路変更手段、前記第１の熱交換媒体を、少なくとも前記サブコンデンサと、ＨＶＡＣ内の前記エバポレータの下流側に配置されるヒータコアとを流通させるヒータコア加熱サイクル、前記第２の熱交換媒体を、少なくとも前記排気熱交換器と、前記サブエバポレータとを循環させる排熱回収サイクルを具備することを特徴とするものである（請求項１）。
【０００９】
上記構成によれば、圧縮後の冷媒をサブコンデンサに流すことで、ヒータコアを流通する第１の熱交換媒体（水等）を加熱することができる。排気熱交換器によって回収された車室内からの排気熱は、サブエバポレータにおいて冷媒の吸熱に利用されるので、ＣＯＰを向上させることができる。これにより、エンジン冷却水等による熱源がなくても、効率の良い暖房を行うことができる。
【００１０】
また、上記請求項１記載の構成において、前記ヒータコア加熱サイクルには、電熱線により前記第１の熱交換媒体を加熱可能な加熱器が接続されていることが好ましい（請求項２）。
【００１１】
これにより、必要に応じて暖房力を強化することができる。
【００１２】
また、上記請求項１又は２記載の構成において、前記排熱回収サイクルには、車載発熱体の熱を前記第２の熱交換媒体に伝導させる熱交換器が接続されていることが好ましい（請求項３）。
【００１３】
上記車載発熱体としては、バッテリ、インバータ、走行用モータ等が挙げられる。これにより、排熱回収の効果をより大きくすることができる。
【００１４】
また、上記請求項１〜３のいずれか１つに記載の構成において、前記ヒータコアによる加熱が必要であり、且つ前記エバポレータによる冷却が不要な場合において、前記流路変更手段は、前記コンプレッサ→前記サブコンデンサ→前記膨張手段→前記サブエバポレータ→前記コンプレッサの順で冷媒を流通させ、前記ヒータコア加熱サイクルを駆動させ、前記排熱回収サイクルを駆動させることが好ましい（請求項４）。
【００１５】
この状況は、例えば室内設定温度が高い場合や、除湿が不要である場合の暖房時であり、このような場合には、ＨＶＡＣ内のエバポレータを機能させる必要がないので、膨張後の冷媒をサブエバポレータに流し、排熱回収サイクルによって車室内等の排熱をサブエバポレータでの吸熱に利用する。これにより、高効率な暖房を行うことができる。
【００１６】
また、上記請求項１〜４のいずれか１つに記載の構成において、前記ヒータコアによる加熱及び前記エバポレータによる冷却の両方が必要な場合において、前記流路変更手段は、前記コンプレッサ→前記サブコンデンサ→前記膨張手段→前記エバポレータ→前記コンプレッサの順で冷媒を流通させ、前記ヒータコア加熱サイクルの前記第１のポンプを駆動させることが好ましい（請求項５）。
【００１７】
この状況は、例えば室内温度と設定温度が近い場合や、除湿が必要な場合であり、このような場合には、膨張後の冷媒を通常のエバポレータに流すことによって、所望の機能を得ることができる。
【００１８】
また、上記請求項１〜５のいずれか１つに記載の構成において、前記ＨＶＡＣ内の前記ヒータコアの下流側の空気を、乗員を回避するように前記排気熱交換器へ送る排気熱交換器配風手段を具備することが好ましい（請求項６）。
【００１９】
排熱を回収してＣＯＰを向上させるには、排気熱交換器によく風を通し、ここでの熱交換が活発に行われるようにする必要がある。しかし、暖房要求時であってヒータコアが所定温度に達していない場合、ＨＶＡＣからの送風が乗員に当たると乗員に不快感を与えてしまう。そこで、ＨＶＡＣから乗員を回避するように排気熱交換器へ送風できるようにすることによって、乗員に不快感を与えることなく、排熱回収によるＣＯＰの向上を図ることができる。
【００２０】
また、上記請求項６記載の構成において、前記排気熱交換器配風手段は、暖房時において前記ヒータコアが目標温度に到達するまで作動することが好ましい（請求項７）。
【００２１】
ヒータコアが目標温度まで到達した後には、ＨＶＡＣの通常の吹出口から送風しても、乗員に不快感を与えることはない。
【００２２】
また、上記請求項６又は７記載の構成において、乗員を回避するように送風する方法としては、前記ＨＶＡＣ内と前記排気熱交換器が収納されるユニットケース内とを連通させる配管を車両の座席下に配設したり（請求項８）、前記ＨＶＡＣ内の空気を車室の天井に沿って前記排気熱交換器が配置される車両後方部まで送るための上方吹出口を設けたり（請求項９）、車両の後方部に開口部と、該開口部を開閉する開閉手段とを設けたりすることが好ましい（請求項１０）。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明によれば、圧縮後の冷媒をサブコンデンサに流すことで、ヒータコアを流通する第１の熱交換媒体（水等）を加熱することができ、また排気熱交換器によって回収された車室内からの排気熱を、サブエバポレータにおいて冷媒の吸熱に利用するので、ＣＯＰを向上させることができる。これにより、エンジン冷却水等による熱源がなくても、十分な暖房性能を獲得することができる。また、ＨＶＡＣ内のヒータコアの下流側の空気を、乗員を回避するように排気熱交換器へ送る排気熱交換器配風手段を具備することによって、乗員に不快感を与えることなく、ＣＯＰを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、添付した図面を参照して本発明の実施例を説明する。尚、異なる実施例において、同一又は同様の作用効果を奏する箇所についてはその説明を省略する。
【実施例１】
【００２５】
本実施例に係る車両用空調装置１は、ＨＶＡＣ２、ドラフタ３、冷凍サイクル４、サブ冷凍サイクル５、ヒータコア加熱サイクル６、排熱回収サイクル７を有して構成されている。
【００２６】
ＨＶＡＣ２は、温度や湿度を調整した空気を車室８内に送り出す装置であり、ユニットケース９内に外気又は内気を選択的に取り込むインテーク部１０、空気流を発生させるＨＶＡＣファン１１、冷凍サイクル４を循環する冷媒の気化熱を利用して周辺空気を冷却するエバポレータ１２、後述するヒータコア加熱サイクル６を循環する熱交換媒体の放熱により周辺空気を加熱するヒータコア１３、エバポレータ１２を通過した空気のヒータコア１３への通過量を調節するためのエアミックス手段１４、エバポレータ１２及びヒータコア１３により調整された空気を車室８内へ吹き出す吹出口を切り替える吹出口切替手段１５を有して構成される。
【００２７】
ドラフタ３は、車室８内の空気を車外に排出するための装置であり、車室８と連通する吸入口１７及び車外と連通する排気口１８を有するユニットケース１９、ユニットケース１９内に配置され空気流を発生させるドラフタファン２０、ユニットケース１９内の空気と後述する排熱回収サイクル７を循環する熱交換媒体とを熱交換させる排気熱交換器２１を有して構成される。
【００２８】
冷凍サイクル４は、Ｒ１３４ａ等の冷媒を圧縮するコンプレッサ３０、圧縮後の冷媒を外気との熱交換により冷却し凝縮させるコンデンサ３１、凝縮後の冷媒を膨張（減圧）させる第１の膨張弁３２、膨張後の冷媒をユニットケース９内の空気からの吸熱により蒸発させるエバポレータ１２、蒸発後の冷媒を気液分離し気相のみをコンプレッサ３０へ送るアキュムレータ３３を有して構成される。
【００２９】
サブ冷凍サイクル５は、前記冷凍サイクル４と同一の冷媒を循環させるものであり、コンプレッサ３０、サブコンデンサ４０、第２の膨張弁４１、サブエバポレータ４２を有して構成される。サブコンデンサ４０は、コンプレッサ３０により圧縮された冷媒と、後述するヒータコア加熱サイクル６を循環する熱交換媒体とを熱交換させるものであり、この熱交換により冷媒が凝縮され、ヒータコア加熱サイクル６を循環する熱交換媒体が加熱される。第２の膨張弁４１は、サブコンデンサ４０により凝縮された冷媒を膨張させる。サブエバポレータ４２は、第２の膨張弁４１により膨張された冷媒と、後述する排熱回収サイクル７を循環する熱交換媒体とを熱交換させるものであり、この熱交換により冷媒が蒸発し、排熱回収サイクル７を循環する熱交換媒体が冷却される。
【００３０】
また、上記冷凍サイクル４及びサブ冷凍サイクル５には、冷媒の流通経路を変更させる手段が設けられており、この手段は、コンプレッサ３０から圧送された冷媒の流通経路を２方向に分岐する第１の分岐点５５、第１の分岐路５５とコンデンサ３１との間に配された第１の開閉弁５６、コンデンサ３１の下流部に配された第１の逆止弁５７、第１の逆止弁５７と第１の膨張弁３２との間に配される合流点５８、エバポレータ１２とアキュムレータ３３との間に配される第２の合流点５９、第１の分岐点５５とサブコンデンサ４０との間に配された第２の開閉弁６３、サブコンデンサ４０と第２の膨張弁４１との間に配される第２の分岐点６４、第２の分岐点６４と第１の合流点５８とを結ぶバイパス路６８、バイパス路６８中に上流側から順に配される第３の開閉弁６５及び第２の逆止弁６６から構成される。この構成により、第１の開閉弁５６、第２の開閉弁６３、第３の開閉弁６５を制御することにより、冷媒の流通経路を適宜変更することができる（流通経路のバリエーションについては後述する）。
【００３１】
ヒータコア加熱サイクル６は、水等の熱交換媒体が循環され、前記サブコンデンサ４０、熱交換媒体に流れを発生させる第１のポンプ４５、熱交換媒体を貯蔵可能であると共に車載バッテリを電源とする電熱線等により該熱交換媒体を加熱可能な電熱加熱器４６、前記ヒータコア１３を有して構成される。このサイクルにより、サブコンデンサ４０及び電熱加熱器４６により加熱された熱交換媒体の熱をヒータコア１３で放熱させることができる。また、ハイブリッド車等のエンジンを備える車両にあっては、ヒータコア加熱サイクル６の熱交換媒体がエンジン冷却用のラジエータを経由するようにすることが好ましい。
【００３２】
排熱回収サイクル７は、水等の熱交換媒体が循環され、前記サブエバポレータ、熱交換媒体に流れを発生させる第２のポンプ４５、前記ドラフタ３内に設置された排気熱交換器２１、バッテリ、インバータ等の発熱体５１と熱交換が可能な熱交換器が流路に接続されて構成される。このサイクルによれば、本来車外に排出される車室８内空気の熱が排気熱交換器２１により熱交換媒体に吸収されると共に、発熱体５１の熱により熱交換媒体が加熱され、この熱がサブエバポレータ４２においてサブ冷凍サイクル５及び冷凍サイクル４を流通する冷媒の気化熱として利用されるので、冷凍サイクル４（サブ冷凍サイクル５）のＣＯＰを向上させることができる。
【００３３】
上記構成の車両用空調装置１において、暖房時（エバポレータ１２により冷気を生成させる必要のない時）には、図２に示すように、コンプレッサ３０を駆動させ、第１の開閉弁５６を閉鎖し、第２の開閉弁６３を開放し、第３の開閉弁６５を閉鎖することによって、図２中太線で示すように、コンプレッサ３０→サブコンデンサ４０→第２の膨張弁４１→サブエバポレータ４２→アキュムレータ３３→コンプレッサ３０の冷媒サイクルを構成する。そして、ヒータコア加熱サイクル６及び排熱回収サイクル７を機能させるために、第１のポンプ４５及び第２のポンプ５０、また必要に応じて電熱加熱器４６を作動させる。
【００３４】
これにより、ヒータコア加熱サイクル６の熱交換媒体を、サブコンデンサ４０及び必要に応じて作動する電熱加熱器４６により加熱した後にヒータコア１３に流入させることができる。そして、排熱回収サイクル７を循環する熱交換媒体は、排気熱交換器２１において車室８内から排出される空気の熱を吸収すると共に、発熱体５１の熱を吸収し、サブエバポレータ４２において膨張後の冷媒に吸熱される。この排熱回収サイクル７による排熱の利用により、サブ冷凍サイクル５のＣＯＰは、通常の冷凍サイクル４を利用した場合よりも良くなる。
【００３５】
図３に示すのは、中間温度設定時や除湿モード時（エバポレータ１２及びヒータコア１３の両方を機能させる必要がある場合）における状態である。この場合、コンプレッサ３０を駆動させ、第１の開閉弁５６を閉鎖し、第２の開閉弁６３を開放し、第３の開閉弁６５を開放することによって、図３中太線で示すように、コンプレッサ３０→サブコンデンサ４０→第１の膨張弁３２→エバポレータ１２→アキュムレータ３３→コンプレッサ３０の冷媒サイクルを構成する。そして、ヒータコア加熱サイクル６を機能させるために、第１のポンプ４５、及び必要に応じて電熱加熱器４６を作動させる。
【００３６】
これにより、サブコンデンサ４０によって凝縮された冷媒がバイパス路６８を通って第１の膨張弁３２及びエバポレータ１２に流入するので、エバポレータ１２に冷却又は除湿の機能を持たせることができる。また、ヒータコア加熱サイクル６の熱交換媒体がサブコンデンサ４０及び必要に応じて作動する電熱加熱器４６により加熱された後ヒータコア１３に流入するので、ヒータコア１３を空気の加熱器として機能させることができる。
【００３７】
以上のように、本構成の車両用空調装置１によれば、コンプレッサ３０から吐出された高圧冷媒とヒータコア加熱サイクル６を循環する熱交換媒体との間で熱交換させるサブコンデンサ４０、及び電熱加熱器４６を具備することによって、エンジンによる発熱が少なくても（若しくは全くなくても）、暖房のための熱源を確実に確保することができる。また、ドラフタ３に設けられた排気熱交換器２１や発熱体５１を冷却する機構を有して構成される排熱回収サイクル７によって、通常排気される熱をサブエバポレータ４２における冷媒の吸熱に利用することができるので、エネルギー利用の効率化を図ることができる。
【００３８】
更に、本構成の車両用空調装置１は、図４に示すように、ドラフタ３へ空気を積極的に送るドラフタ配風手段７０を具備している。このドラフタ配風手段７０は、ＨＶＡＣ２内のヒータコア１３下流側の部分とドラフタ３の吸入口１７とを連通させる風路７１を有して構成される。この風路７１は、車両の座席の下に配設されており、その入口部分に開閉ドア７２が設けられている。この構成により、ＨＶＡＣ２駆動時に、開閉ドア７２を開放すると共にドラフタファン２０を駆動させることにより、ＨＶＡＣ２内の空気が直接、即ち乗員に当たることなくドラフタ３に送られる。
【００３９】
上記ドラフタ配風手段７０は、初期の暖房起動時等において、車室８内の排熱を積極的に回収して利用することにより、冷凍サイクルの高効率化を図り、サブコンデンサ４０での発熱量を増加させ、ヒータコア加熱サイクル６を介してのヒータコア１３の加熱を促進させることを目的とするものである。暖房起動直後は、ＨＶＡＣ２内のヒータコア１３下流側の空気は低温である場合が多く、この空気が乗員に当たることは快適性を損なうこととなるので、乗員を回避可能なドラフタ３までの配風路が必要であり、本実施例においては、風路７１をフロア下に配置することによりこれを達成している。このドラフタ配風手段７０により、エネルギー利用の高効率化が図られ、暖房の立ち上がり性能を向上させることができる。
【００４０】
図５において、ドラフタ配風手段７０の制御例が示されている。図５（ａ）は、排気熱回収のために循環される空気の総風量の経時的変化を示すものである。風量の調節は、ＨＶＡＣファン１１、ドラフタファン２０、及び開閉ドア７２を制御することによりなされる。線Ａは排気熱交換器２１を通過する風量を示し、線Ｂはヒータコア１３を通過する風量を示す。線Ａが示すように、始めは排気熱交換器２１を通過する風量が総風量の目標値よりも大きくなるようにし、次いで線Ｂが示すように、ヒータコア１３を通過する風量を目標値まで増加させ、その後排気熱交換器２１を通過する風量を目標値まで下げるようにして制御される。
【００４１】
また、図５（ｂ）は、ヒータコア１３温度の経時的変化を示すものである。先ず、エリアＣで示すように、ヒータコア１３の温度を仮の目標温度としての４５℃にされる。これはヒータコア１３を通過する風量の調節によってなされる。次いで、コンプレッサ３０の回転数（吐出量）の制御によって、エリアＤで示す最終的な目標値までヒータコア１３温度が上げられる。
【実施例２】
【００４２】
以下、ドラフタ配風手段のバリエーションを挙げる。図６において、本実施例に係るドラフタ配風手段８０が示されており、このドラフタ配風手段８０は、天井に向けて送風する上方吹出口８１を備えている。この上方吹出口８１から吹き出された空気は、車室８の天井に沿って乗員の頭上を超え、ドラフタ３が配置される車両後部まで達する。このような構成によっても、初期の暖房起動時等において、乗員に風を当てることなく、積極的に排気熱交換器２１に空気を送ることができるので、上記実施例１に係るドラフタ配風手段７０と同様に、エネルギー利用の高効率化が図られ、暖房の立ち上がり性能を向上させることができる。
【実施例３】
【００４３】
図７において、本実施例に係るドラフタ配風手段９０が示されており、このドラフタ配風手段９０は、車両後部のボディに設けられた開口部９１及び開閉ドア９２を有して構成される。これら開口部９１及び開閉ドア９２は、ドラフタ３の吸入口１７に比較的近い場所に設けられている。この開閉ドア９２を開放しドラフタファン２０を駆動させることによって、外気が導入された空気が排気熱交換器２１に積極的に導かれるので、上記実施例１又は２と同様に、エネルギー利用の高効率化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る車両用空調装置の構成を示す図である。
【図２】本発明に係る車両用空調装置において暖房時の状態を示す図である。
【図３】本発明に係る車両用空調装置において中間温度設定時又は除湿モード時の状態を示す図である。
【図４】本発明の実施例１に係る車両用空調装置のドラフタ配風手段の構成を示す図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
【図５】ドラフタ配風手段の制御例を示す図であり、（ａ）は風量と時間との関係を示すものであり、（ｂ）はヒータコア温度と時間との関係を示す図である。
【図６】本発明の実施例２に係る車両用空調装置のドラフタ配風手段の構成を示す図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
【図７】本発明の実施例３に係る車両用空調装置のドラフタ配風手段の構成を示す図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１ 車両用空調装置
２ ＨＶＡＣ
３ ドラフタ
４ 冷凍サイクル
５ サブ冷凍サイクル
６ ヒータコア加熱サイクル
７ 排熱回収サイクル
８ 車室
１１ ＨＶＡＣファン
１２ エバポレータ
１３ ヒータコア
２０ ドラフタファン
２１ 排気熱交換器
３０ コンプレッサ
３１ コンデンサ
３２ 第１の膨張弁
４０ サブコンデンサ
４１ 第２の膨張弁
４２ サブエバポレータ
４５ 第１のポンプ
４６ 電熱加熱器
５０ 第２のポンプ
５１ 発熱体
５６ 第１の開閉弁
５７ 第１の逆止弁
６３ 第２の開閉弁
６５ 第３の開閉弁
６６ 第２の逆止弁
６８ バイパス路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮するコンプレッサ、
圧縮後の冷媒を外気と熱交換させ凝縮させるコンデンサ、
圧縮後の冷媒を第１の熱交換媒体と熱交換させ凝縮させるサブコンデンサ、
凝縮後の冷媒を膨張させる膨張手段、
膨張後の冷媒をＨＶＡＣ内の空気と熱交換させ蒸発させるエバポレータ、
膨張後の冷媒を第２の熱交換媒体と熱交換させ蒸発させるサブエバポレータ、
車室内から車室外へ排出される空気と前記第２の熱交換媒体とを熱交換させる排気熱交換器、
前記冷媒の流通経路を変更させる流路変更手段、
前記第１の熱交換媒体を、少なくとも前記サブコンデンサと、ＨＶＡＣ内の前記エバポレータの下流側に配置されるヒータコアとを流通させるヒータコア加熱サイクル、
前記第２の熱交換媒体を、少なくとも前記排気熱交換器と、前記サブエバポレータとを循環させる排熱回収サイクル、
を具備することを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記ヒータコア加熱サイクルには、電熱線により前記第１の熱交換媒体を加熱可能な加熱器が接続されていることを特徴とする請求項１記載の車両用空調装置。
【請求項３】
前記排熱回収サイクルには、車載発熱体の熱を前記第２の熱交換媒体に伝導させる熱交換器が接続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。
【請求項４】
前記ヒータコアによる加熱が必要であり、且つ前記エバポレータによる冷却が不要な場合において、
前記流路変更手段は、前記コンプレッサ→前記サブコンデンサ→前記膨張手段→前記サブエバポレータ→前記コンプレッサの順で冷媒を流通させ、
前記ヒータコア加熱サイクルの前記第１のポンプを駆動させ、
前記排熱回収サイクルを駆動させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
【請求項５】
前記ヒータコアによる加熱及び前記エバポレータによる冷却の両方が必要な場合において、
前記流路変更手段は、前記コンプレッサ→前記サブコンデンサ→前記膨張手段→前記エバポレータ→前記コンプレッサの順で冷媒を流通させ、
前記ヒータコア加熱サイクルを駆動させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
【請求項６】
前記ＨＶＡＣ内の前記ヒータコアの下流側の空気を、乗員を回避するように前記排気熱交換器へ送る排気熱交換器配風手段を具備することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
【請求項７】
前記排気熱交換器配風手段は、暖房時において前記ヒータコアが目標温度に到達するまで作動することを特徴とする請求項６記載の車両用空調装置。
【請求項８】
前記排気熱交換器配風手段は、前記ＨＶＡＣ内と前記排気熱交換器が収納されるユニットケース内とを連通させ、車両の座席下に配設された配管を有して構成されることを特徴とする請求項６又は７記載の車両用空調装置。
【請求項９】
前記排気熱交換器配風手段は、前記ＨＶＡＣ内の空気を車室の天井に沿って前記排気熱交換器が配置される車両後方部まで送るための上方吹出口を有して構成されることを特徴とする請求項６又は７記載の車両用空調装置。
【請求項１０】
前記排気熱交換器配風手段は、車両の後方部に形成された開口部と、該開口部を開閉する開閉手段とを有して構成されることを特徴とする請求項６又は７記載の車両用空調装置。
【請求項１】
冷媒を圧縮するコンプレッサ、
圧縮後の冷媒を外気と熱交換させ凝縮させるコンデンサ、
圧縮後の冷媒を第１の熱交換媒体と熱交換させ凝縮させるサブコンデンサ、
凝縮後の冷媒を膨張させる膨張手段、
膨張後の冷媒をＨＶＡＣ内の空気と熱交換させ蒸発させるエバポレータ、
膨張後の冷媒を第２の熱交換媒体と熱交換させ蒸発させるサブエバポレータ、
車室内から車室外へ排出される空気と前記第２の熱交換媒体とを熱交換させる排気熱交換器、
前記冷媒の流通経路を変更させる流路変更手段、
前記第１の熱交換媒体を、少なくとも前記サブコンデンサと、ＨＶＡＣ内の前記エバポレータの下流側に配置されるヒータコアとを流通させるヒータコア加熱サイクル、
前記第２の熱交換媒体を、少なくとも前記排気熱交換器と、前記サブエバポレータとを循環させる排熱回収サイクル、
を具備することを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記ヒータコア加熱サイクルには、電熱線により前記第１の熱交換媒体を加熱可能な加熱器が接続されていることを特徴とする請求項１記載の車両用空調装置。
【請求項３】
前記排熱回収サイクルには、車載発熱体の熱を前記第２の熱交換媒体に伝導させる熱交換器が接続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。
【請求項４】
前記ヒータコアによる加熱が必要であり、且つ前記エバポレータによる冷却が不要な場合において、
前記流路変更手段は、前記コンプレッサ→前記サブコンデンサ→前記膨張手段→前記サブエバポレータ→前記コンプレッサの順で冷媒を流通させ、
前記ヒータコア加熱サイクルの前記第１のポンプを駆動させ、
前記排熱回収サイクルを駆動させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
【請求項５】
前記ヒータコアによる加熱及び前記エバポレータによる冷却の両方が必要な場合において、
前記流路変更手段は、前記コンプレッサ→前記サブコンデンサ→前記膨張手段→前記エバポレータ→前記コンプレッサの順で冷媒を流通させ、
前記ヒータコア加熱サイクルを駆動させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
【請求項６】
前記ＨＶＡＣ内の前記ヒータコアの下流側の空気を、乗員を回避するように前記排気熱交換器へ送る排気熱交換器配風手段を具備することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の車両用空調装置。
【請求項７】
前記排気熱交換器配風手段は、暖房時において前記ヒータコアが目標温度に到達するまで作動することを特徴とする請求項６記載の車両用空調装置。
【請求項８】
前記排気熱交換器配風手段は、前記ＨＶＡＣ内と前記排気熱交換器が収納されるユニットケース内とを連通させ、車両の座席下に配設された配管を有して構成されることを特徴とする請求項６又は７記載の車両用空調装置。
【請求項９】
前記排気熱交換器配風手段は、前記ＨＶＡＣ内の空気を車室の天井に沿って前記排気熱交換器が配置される車両後方部まで送るための上方吹出口を有して構成されることを特徴とする請求項６又は７記載の車両用空調装置。
【請求項１０】
前記排気熱交換器配風手段は、車両の後方部に形成された開口部と、該開口部を開閉する開閉手段とを有して構成されることを特徴とする請求項６又は７記載の車両用空調装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−２３３７３（Ｐ２００９−２３３７３Ａ）
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１８５２２９（Ｐ２００７−１８５２２９）
【出願日】平成１９年７月１７日（２００７．７．１７）
【出願人】（５００３０９１２６）株式会社ヴァレオサーマルシステムズ (282)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月１７日（２００７．７．１７）
【出願人】（５００３０９１２６）株式会社ヴァレオサーマルシステムズ (282)
【Ｆターム（参考）】
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