JP2006232145A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 暖房効率を向上させ、安定した暖房運転が行え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】 吐出側で超臨界となる冷媒を圧縮する圧縮機７、圧縮機７の吐出側に接続され、冷媒を凝縮させる室外熱交換器９および圧縮機７の吸入側に接続され、凝縮冷媒を蒸発させる室内熱交換器１１を有する冷媒回路３と、エンジン冷却水を循環させる冷却水回路１９および冷却水回路１９に配置されたヒータコア２１を有する熱媒体回路５と、を備えた車両用空調装置１において、冷媒回路３には、室外熱交換器９の上流側に、熱媒体回路５との間で熱交換するクーラント熱交換器２３が備えられ、クーラント熱交換器２３を通過した吐出冷媒を絞り２９によって減圧して圧縮機７の吸入側に吸引させるバイパス回路２５が備えられていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両用空調装置に関するものである。

車輌用駆動装置，例えばエンジン起動時あるいは外気温度が極低温の場合等におけるエンジン冷却水による暖房では暖房能力が不十分である場合に、圧縮機からのホットガスを補助加熱源とする車両用空調装置として、例えば、特許文献１に示されるものがある。
これは、冷凍サイクル中に、暖房用ヒータコアに循環するエンジン冷却水を圧縮機吐出ガス冷媒によって加熱する熱交換器を設置し、この熱交換器の下流側に凝縮器、受液器を接続し、この受液器で分離されたガス冷媒を圧縮機吸入側に直接バイパスするバイパス回路を設け、このバイパス回路に電磁弁を備えているものである。
暖房時に、温水の温度が設定温度より低いときは、圧縮機を作動させ、凝縮器用ファンを停止し、かつ電磁弁を開弁してバイパス回路を開通させ、熱交換器でエンジン冷却水を圧縮機からのホットガスによって加熱して、エンジン冷却水の温度を高めてヒータコアによる暖房能力を向上させるものである。

特開平１０−２９７２７０号公報（段落［００１４］〜［００２１］，及び図１）

しかしながら、特許文献１に示されるものは、エンジン冷却水を加熱した圧縮機吐出ガス冷媒が凝縮器を通過するため、冷媒は略外気温度まで冷えた凝縮器でさらに冷却されることになる。このため、バイパス回路を通って圧縮機の吸入側に吸入されるガス冷媒の温度が徐々に低下することになるので、圧縮機で加圧されても吐出ガス冷媒の温度が十分に上昇しないこととなる。したがって、吐出ガス冷媒によるエンジン冷却水の加温が不十分となり、かつ徐々に低下するので、暖房効率が低下するし、安定的な暖房運転が行えないという問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑み、暖房効率を向上させ、安定した暖房運転が行える車両用空調装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる車両用空調装置は、吐出側で超臨界となる冷媒を圧縮する圧縮機、該圧縮機の吐出側に接続され、吐出冷媒を冷却する室外熱交換器および前記圧縮機の吸入側と該室外熱交換器との間に配置され、前記冷却冷媒を蒸発させる第一室内熱交換器を有する冷媒回路と、熱媒体を循環させる循環路および該循環路に配置された第二室内熱交換器を有する熱媒体回路と、を備え、前記第一室内熱交換器および前記第二室内熱交換器が車室内への通気部に設置された車両用空調装置において、前記冷媒回路には、前記室外熱交換器の上流側に、前記熱媒体回路との間で熱交換する熱交換器が備えられ、該熱交換器を通過した前記吐出冷媒を絞り手段によって減圧して前記圧縮機の吸入側に吸引させるバイパス回路が備えられていることを特徴とする。

本発明によれば、暖房運転を行う場合、圧縮機からの吐出冷媒がバイパス回路を通るようにし、かつ熱媒体回路の熱媒体を循環させる。熱交換器において、熱媒体回路を循環する熱媒体は圧縮機から吐出される高温、高圧の超臨界状態にある吐出冷媒によって加熱され、第二室内熱交換器に供給される。第二室内熱交換器の周囲を通過する通気が暖められ車室内に送られるので、車室内は暖房されることとなる。
このように、熱媒体回路を循環する熱媒体は、超臨界状態にある圧縮機の吐出冷媒によって加熱されるので、多量の熱量を得ることができる。このため、効率的な暖房を行うことができる。

そして、熱交換器で熱交換され、低温となった吐出冷媒は、バイパス回路を通り、絞り手段によって減圧される。減圧され、低温低圧となったガス冷媒は、圧縮機の吸入側に吸入される。すなわち、冷媒は、圧縮機によって圧縮され超臨界状態の高温高圧になり、熱交換器によって熱量を放出し低温となり、絞り手段で減圧され低圧のガス冷媒となる暖房サイクルを繰り返すことになる。
また、圧縮機の吸入側にアキュムレータを備えることにより、暖房サイクルにおける冷媒は、圧縮機に吸入される低圧側で飽和蒸気線上に位置するようにできるので、超臨界状態で吐出される冷媒であっても確実にガス冷媒を圧縮機に吸入させることができる。このため、圧縮機に液冷媒が吸入されることはないので、圧縮機の信頼性を低下させることを防止できる。

また、バイパス回路には、室外熱交換器の上流側に位置する熱交換器を通過した吐出冷媒が流れるので、暖房時には冷媒は室外熱交換器を通過しないことになる。このため、室外気温が低い場合でも、冷媒が室外熱交換器によって冷やされることがないので、圧縮機に吸入される冷媒の温度および圧力が低下して圧縮機からの吐出冷媒の温度および圧力が低下する恐れがない。
したがって、熱交換器によって熱媒体へ供給される熱量を維持することができるので、安定した暖房運転を行うことができる。また、圧縮機へ吸入される冷媒の圧力も低下する恐れもないので、圧縮機の信頼性を低下させることを防止できる。
なお、冷媒回路が冷房運転中においても、吐出冷媒は熱媒体回路の熱媒体へ熱量を受け渡すことができるので、熱交換器と室外熱交換器を直列に放熱器として使用することができ、冷房効率を向上させることができる。

また、上記発明においては、前記冷媒回路には、前記バイパス回路が分岐される分岐位置に、前記吐出冷媒の流れ方向を選択的に変更可能な切替手段が備えられていることが好ましい。

また、本発明にかかる車両用空調装置は、吐出側で超臨界となる冷媒を圧縮する圧縮機、該圧縮機の吐出側に接続され、吐出冷媒を冷却する室外熱交換器および前記圧縮機の吸入側と該室外熱交換器との間に配置され、前記冷却冷媒を蒸発させる第一室内熱交換器を有する冷媒回路と、熱媒体を循環させる循環路と、該循環路に配置された第二室内熱交換器と、を有する熱媒体回路と、を備え、前記第一室内熱交換器および前記第二室内熱交換器が車室内への通気部に設置された車両用空調装置において、前記冷媒回路には、前記圧縮機と前記室外熱交換器との間に設置され、前記熱媒体回路との間で熱交換する熱交換器と、該熱交換器と前記室外熱交換器との間の分岐位置と前記圧縮機の吸入側とを連結するバイパス回路と、前記分岐位置における冷媒の流れの方向を選択的に変更可能な切替手段と、前記バイパス回路に設けられた絞り手段と、が備えられていることを特徴とする。

本発明によれば、暖房運転を行う場合、切替手段によって圧縮機からの冷媒がバイパス回路を通るようにし、かつ熱媒体回路の熱媒体を循環させる。熱交換器において、熱媒体回路を循環する熱媒体は圧縮機から吐出される高温、高圧の超臨界状態にある吐出冷媒によって加熱され、第二室内熱交換器に供給される。第二室内熱交換器の周囲を通過する通気が暖められ車室内に送られる。
このように、熱媒体回路を循環する熱媒体は、超臨界状態にある圧縮機の吐出冷媒によって加熱されるので、多量の熱量を得ることができる。このため、効率的な暖房を行うことができる。

そして、熱交換器で熱交換され、低温となった吐出冷媒は、バイパス回路を通り、絞り手段によって減圧される。減圧され、低温低圧となったガス冷媒は、圧縮機の吸入側に吸入される。すなわち、冷媒は、圧縮機によって圧縮され超臨界状態の高温高圧になり、熱交換器によって熱量を放出し低温となり、絞り手段で減圧され低圧のガス冷媒となる暖房サイクルを繰り返すことになる。
また、圧縮機の吸入側にアキュムレータを備えることにより、暖房サイクルにおける冷媒は、圧縮機に吸入される低圧側で飽和蒸気線上に位置するようにできるので、超臨界状態で吐出される冷媒であっても確実にガス冷媒を圧縮機に吸入させることができる。このため、圧縮機に液冷媒が吸入されることはないので、圧縮機の信頼性を低下させることを防止できる。
なお、これは、圧縮機の吸入側にアキュムレータを備えればより確実に簡単に行なわれることができる。

また、バイパス回路の分岐位置が室外熱交換器の上流側にあるので、暖房時には冷媒は室外熱交換器を通過しないことになる。このため、室外気温が低い場合でも、冷媒が室外熱交換器によって冷やされることがないので、圧縮機に吸入される冷媒の温度および圧力が低下して圧縮機からの吐出冷媒の温度および圧力が低下する恐れがない。
したがって、熱交換器によって熱媒体へ供給される熱量を維持することができるので、安定した暖房運転を行うことができる。また、圧縮機へ吸入される冷媒の圧力も低下する恐れもないので、圧縮機の信頼性を低下させることを防止できる。
なお、冷媒回路が冷房運転中においても、吐出冷媒は熱媒体回路の熱媒体へ熱量を受け渡すことができるので、熱交換器と室外熱交換器を直列に放熱器として使用することができ、冷房効率を向上させることができる。

また、本発明にかかる車両用空調装置は、前記熱交換器と前記分岐位置との間に、オイルセパレータを配置していることを特徴とする。

このように、熱交換器と分岐位置との間に、オイルセパレータを配置しているので、吐出冷媒に含まれる潤滑油の熱量も熱交換器で有効に活用できる。
また、吐出冷媒に含まれる潤滑油はオイルセパレータによって回収できるので、冷房運転時に室外熱交換器等へ循環される潤滑油量を減少させることができる。このため、暖房運転に切り替えた場合に起きる室外熱交換器等への潤滑油の溜り込み量を少量に抑えることができるので、暖房運転時に潤滑油が不足して圧縮機の運転に支障をきたすことを防止できる。

また、本発明にかかる車両用空調装置は、前記分岐位置にオイルセパレータを配置し、前記絞り手段として電磁弁を用い、前記切替手段として暖房運転時に前記オイルセパレータから室外熱交換器への冷媒の流れを規制する規制弁を用いたことを特徴とする。

本発明によれば、冷房運転時には、規制弁を開けて冷媒が室外熱交換器へ流れるようにし、一方、電磁弁は小さく開放してオイルセパレータで分離された潤滑油がバイパス回路を通って圧縮機の吸入側に流れるようにする。
そして、暖房運転時には規制弁を閉じ、電磁弁を開き気味にしゆるい絞りが作用するようにする。こうすることによって、冷媒は、潤滑油とともにバイパス回路を流れ、電磁弁によって絞られ低圧にされる。
このように、バイパス回路をオイルセパレータで回収された潤滑油の回収に活用できるので、回路構成が簡素化され、装置を安価とすることができる。

また、本発明にかかる車両用空調装置では、前記熱媒体は、車両駆動用装置の冷却水であることを特徴とする。

車両用駆動装置がエンジンの場合、エンジンが十分に温まると、エンジン冷却水は十分な高温となるので、エンジン冷却水の温度が所定の温度を越えると、圧縮機の運転を停止させることができる。
このように、エンジン起動時、あるいは外気温が著しい低温時等で、エンジン冷却水のみを用いた暖房では暖房能力が不足している場合に、冷媒回路での暖房運転は用いられるので、エンジン駆動力の低下を大きくしないで、暖房能力を維持することができる。

本発明によれば、暖房運転時、超臨界状態にある吐出冷媒によって熱媒体回路の熱媒体を加熱し、かつ、加熱後の冷媒が室外熱交換器を通過しないで圧縮機の吸入側に戻るようにしたので、暖房効率が向上し、安定した暖房運転を行うことができる。

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第一実施形態］
図１には、本実施形態にかかる車両用空調装置１の概略が示されている。
車両用空調装置１には、冷房運転を行う冷媒回路３と、暖房運転を行う熱媒体回路５とが備えられている。
冷媒回路３には、冷媒を圧縮する圧縮機７と、室外熱交換器９と、膨張弁１１と、室内熱交換器（第一室内熱交換器）１３と、アキュムレータ１５とが主として備えられている。

圧縮機３は、図示しないクラッチを介してエンジン１７によって駆動され、冷媒である二酸化炭素を圧縮し、例えばスクロール型コンプレッサが用いられる。
室外熱交換器９は、圧縮機７の吐出側に接続され、外気と熱交換し、冷房運転時に放熱器として動作する。
膨張弁１１は、高圧冷媒を減圧して低温低圧の冷媒とするものである。膨張弁１１は、例えば、電子作動式であり、高圧側冷媒圧力が所定値に維持されるように冷媒流量が調整されるものである。
室内熱交換器１３は、ガス状冷媒と車室内へ送風される空気との間で熱交換し、冷風を車室内へ供給するものである。
アキュムレータ１５は、冷媒から湿分を回収し、ガス状冷媒を圧縮機７の吸入側へ供給するものである。

熱媒体回路５には、エンジン１７のエンジン冷却水を循環させる冷却水回路（循環路）１９と、エンジン冷却水と車室内の空気とを熱交換させるヒータコア（第二室内熱交換器）２１とが備えられている。
冷却水回路１９は、エンジン１７の発熱により温められたエンジン冷却水を図示しないポンプにより循環させるものであり、その循環量は図示しない流量調節弁により調整されるように構成されている。
ヒータコア２１は、エンジン冷却水と車室内へ送風される空気との間で熱交換し、暖風を車室内へ供給するものである。

冷媒回路３には、圧縮機７の吐出側にクーラント熱交換器（熱交換器）２３が設けられている。クーラント熱交換器２３は、エンジン１７のエンジン冷却水と圧縮後の冷媒とを熱交換するものである。
熱媒体回路５において、クーラント熱交換器２３は、冷却水回路１９におけるエンジン冷却水がヒータコア２１へ流入する側に配置されている。
冷媒回路３には、クーラント熱交換器２３の下流側で、かつ室外熱交換器９の上流側に位置する位置Ａと、室内熱交換器１３とアキュムレータ１５との間に位置する位置Ｂとを結ぶバイパス回路２５が備えられている。位置Ａには、圧縮機９からの冷媒を冷媒回路３の室外熱交換器９側へ送るか、あるいは、バイパス回路２５へ送るかを切り替える三方弁（切替手段）２７が備えられている。
バイパス回路２７には、絞り（絞り手段）２９が設けられている。絞り２９は、圧縮機７からの冷媒を減圧するもので、状況により液・ガス混合の冷媒となる。

室内熱交換器１３およびヒータコア２１は、ＨＶＡＣユニット（Heating,
Ventilating and Air-Conditioning）３１内に設けられている。ＨＶＡＣユニット３１は、車室内に供給される空気（外気または車室内空気）の温度調節を行うものであり、上流側（図において下方）から、ブロア３３、室内熱交換器１３およびヒータコア２１が順次、すなわち直列に設けられている。ヒータコア２１の上流側には、エアミックスダンパ３５が設けられている。このエアミックスダンパ３５の開度を調節することにより、室内熱交換器１３を通過した冷風がヒータコア２１を流れる流量を調節する。

上記構成の車両用空調装置１は、次のように動作する。
冷房時（図１の点線参照）には、圧縮機３によって圧縮された冷媒は、クーラント熱交換器２３によって冷却された後、三方弁２７を通り室外熱交換器９へと流される。圧縮後の冷媒は、冷媒として二酸化炭素が用いられているので、超臨界状態となっている。
室外熱交換器９では、外気との間で熱交換され、高圧冷媒は冷却される。
室外熱交換器９で放熱された高圧冷媒は、膨張弁１１で絞られて減圧させられる。膨張弁１１によって減圧された冷媒は低圧冷媒となり、室内熱交換器１３へと導かれる。

室内熱交換器１３では、ブロワ３３から導かれる空気（外気または車室内空気）と低圧冷媒との間で熱交換が行われ、低圧冷媒が蒸発する。低圧冷媒の蒸発潜熱によって熱量を奪われて空気は冷却され、下流のヒータコア２１へと導かれる。
室内熱交換器１３で蒸発した冷媒は低圧ガス冷媒となり、アキュムレータ１５へと導かれる。低圧ガス冷媒は、アキュムレータ１５で湿分が取り除かれた後に、圧縮機３の吸入側へと導かれる。

ＨＶＡＣユニット３１では、ブロワ３３から導入される空気（外気または車室内空気）が室内熱交換器１３によって冷却された後、エンジン冷却水が導入されるヒータコア２１によって暖められ、車室内へと導かれる。ヒータコア２１には、圧縮機３からの吐出ガスを冷却した冷却水が導かれるようになっており、吐出ガスから奪った熱量をヒータコア１６で有効に回収できるようになっている。ヒータコア２１によって空気に与えられる加熱量は、エアミックスダンパ３５によって調整される。

暖房時（図１の実線および破線参照）には、図示しない流量調節弁を開放してエンジン冷却水が冷却水回路１９を流下可能とする。そして、図示しないポンプを駆動し、エンジンの発熱により温められたエンジン冷却水を冷却水回路１９に循環させる。この循環される暖かいエンジン冷却水が、ヒータコア２１を通過することによりＨＶＡＣユニット３１内を通過する空気と接触し、空気はエンジン冷却水から放熱されて暖かい空気にされ車室内に送られる。

例えば、エンジン１７始動時あるいは外気温度が非常に低い時等で、エンジン冷却水のみを用いたヒータコア２１による暖房では暖房能力が不足している場合には、圧縮機９からの冷媒を補助加熱源として活用する。
すなわち、図示しないクラッチを接続してエンジン１７により圧縮機７を駆動し、三方弁を切り替えバイパス回路２５と連通させる。これにより、圧縮機７、クーラント熱交換器２３、絞り２９およびアキュムレータ１５によって暖房サイクルが形成される。この暖房サイクルの挙動を図２に示すモリエール線図により説明する。
アキュムレータ１５によって気液分離され圧縮機７に吸入される冷媒は飽和蒸気の状態であるので、飽和蒸気線上の点Ｘに位置する。
この冷媒が圧縮機７によって圧縮され、超臨界状態の高温高圧の冷媒とされ（点Ｙ）、吐出される。

この圧縮機７から吐出された冷媒はクーラント熱交換器２３において冷却水回路１９を流れるエンジン冷却水に熱量を与えて冷却される（点Ｚ）。これにより、冷却水回路１９を流れるエンジン冷却水は、クーラント熱交換器２３において圧縮機７からの冷媒によって熱量が供給され、冷却水温度が上昇させられる。この冷却水温度が上昇されられた冷却水が、ヒータコア２１に流入されるので、ヒータコア２１での熱供給量が増加し、暖房能力を向上できる。
そして、冷却され低温とされた冷媒は、三方弁２７を通り、バイパス回路２５へと導かれる。このバイパス回路２５へ導入された冷媒は、絞り２９によって絞られて減圧され（点Ａ）、アキュムレータ１５に流入される。アキュムレータ１５によって湿分が回収された冷媒は、圧縮機９の吸入側に吸入される。
そして、例えばエンジン１７が十分に温まると、エンジン冷却水は十分に高温となるので、例えば、エンジン冷却水の温度を測定するようにしておき、その温度が所定温度以上となったときに圧縮機７の運転を停止する。

本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
エンジン１７起動時あるいは外気温度が著しく低温時等で、エンジン冷却水のみでは暖房能力が不足する場合には、三方弁２７によって圧縮機７からの冷媒がバイパス回路２５を通るようにし、かつ熱媒体回路５にエンジン冷却水を循環させる。クーラント熱交換器２３において、熱媒体回路５を循環するエンジン冷却水は圧縮機７から吐出される高温、高圧の超臨界状態にある冷媒によって加熱され、ヒータコア２１に供給される。ブロア３３によってヒータコアの周囲を通過する空気が暖められ車室内に送られる。
このように、熱媒体回路５を循環するエンジン冷却水は、超臨界状態にある圧縮機７からの冷媒によって加熱されるので、多量の熱量を得ることができる。このため、エンジン１７始動時あるいは外気温度が非常に低い時等で、エンジン冷却水のみを用いたヒータコア２１による暖房では暖房能力が不足している場合にも、早急に熱量を補強することができるので、効率的に十分な暖房を行うことができる。

クーラント熱交換器２３で冷却水に熱量を与えて冷却された冷媒は、バイパス回路２５を通り、絞り２９によって減圧される。減圧された冷媒は、アキュムレータ１５によって湿分が回収された後、圧縮機７の吸入側に吸入される。すなわち、冷媒は、圧縮機７によって圧縮され高温高圧になり、クーラント熱交換器２３によって熱量を放出し低温となり、絞り２９で減圧され低圧となる暖房サイクルを繰り返すことになる。
したがって、暖房サイクルにおける冷媒は、アキュムレータ１５によって気液分離され、ガス冷媒として圧縮機７に吸入されるので、超臨界状態で吐出される冷媒であっても確実にガス冷媒を圧縮機７に吸入させることができる。このため、圧縮機７に液冷媒が吸入されることはないので、圧縮機７の信頼性を低下させることを防止できる。

また、バイパス回路２５の分岐位置Aが室外熱交換器９の上流側にあるので、暖房時に冷媒は室外熱交換器９を通過しない。このため、室外気温が低い場合でも、冷媒が室外熱交換器９によって冷やされることがないので、圧縮機７に吸入される冷媒の温度が低下して圧縮機７からの吐出冷媒の温度が低下する恐れがない。
したがって、クーラント熱交換器２３によって熱媒体へ供給される熱量を維持することができるので、安定した暖房運転を行うことができる。
また、圧縮機７へ吸入される冷媒の圧力も低下する恐れもないので、圧縮機７の信頼性を低下させることを防止できる。
なお、冷媒回路３が冷房運転中においても、吐出冷媒は熱媒体回路５の熱媒体へ熱量を受け渡すことができるので、クーラント熱交換器２３と室外熱交換器９を直列に放熱器として使用することができ、冷房効率を向上させることができる。

なお、本実施形態において、冷媒を二酸化炭素としたが、本発明に用いられる冷媒はこれに限定されるものではなく、圧縮後に超臨界状態となりうる他の冷媒（例えばエタン）としても良い。
また、本実施形態において、車輌用駆動装置をエンジンとしたが，本発明に用いられる車輌用駆動装置はこれに限定されるものではなく、燃料電池、モータとしても良い。
また、本実施形態において、圧縮機をエンジン駆動としたが，本発明に用いられる圧縮機はこれに限定されるものではなく、電気駆動としても良い。

また、図３に示されるように、室外熱交換器９の下流側と圧縮機７の吸入側との間に、内部熱交換器３７を設けるようにしてもよい。
このようにすると、内部熱交換器２０によって、高圧側の冷媒と圧縮機７の吸入側の低圧冷媒とは熱交換させられ、冷房時に室外熱交換器９を通過した高圧冷媒が過冷却を与えられて室内熱交換器１３入口の冷媒の乾き度を下げることができる。一方、圧縮機７に吸入される冷媒は、温度が上昇させられるため冷凍サイクルの効率を向上させることができる。

さらに、図４に示されるように、冷媒回路３におけるクーラント熱交換器２３と三方弁２７との間に、オイルセパレータ３９を設けるようにしてもよい。
このようにすると、圧縮機７からの潤滑油を含む冷媒は、クーラント熱交換器２３によって冷却され、オイルセパレータ３９に導入される。オイルセパレータ３９では、冷媒に含まれる潤滑油が分離され、圧縮機７に戻されることになる。
このように、クーラント熱交換器２３と三方弁２７（分岐位置A）との間に、オイルセパレータ３９を配置しているので、冷媒に含まれる潤滑油の熱量もクーラント熱交換器２３で有効に活用できる。
また、冷媒に含まれる潤滑油はオイルセパレータ３９によって回収できるので、冷房運転時に室外熱交換器９等へ循環される潤滑油量を減少させることができる。このため、暖房運転に切り替えた場合に起きる室外熱交換器９等への潤滑油の溜り込み量を少量に抑えることができるので、暖房運転時に潤滑油が不足して圧縮機７の運転に支障をきたすことを防止できる。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について、図５を用いて説明する。
本実施形態では、冷媒回路３における暖房運転に関連する部分の構成が前述した第一実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した第一実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、前述した第一実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。

すなわち、本実施形態では、分岐位置Aにオイルセパレータ４１が設置されている。
冷媒回路３のオイルセパレータ４１の下流側に電磁弁（切替手段としての規制弁）４３が設けられている。電磁弁４３は、冷媒回路３が暖房運転する場合には、閉じられて室外熱交換器９への冷媒の流れを遮断し、冷房運転する場合には開かれるように構成されている。
バイパス回路２５のオイルセパレータ４１側には、バイパスポート付きの電磁弁（絞り手段）４５が設けられている。

このように構成された本実施形態にかかる車両用空調装置１は、次のように動作する。
冷房運転時、電磁弁４５は開度を小さく（きつい絞りと）して置く。こうすることにより、オイルセパレータ４１で分離された潤滑油のみがバイパス回路２５を通り、圧縮機７の吸入側に戻されることになる。
その他の動作については、第一実施形態と同様であるので、ここでは重複した説明を省略する。

暖房時に、補助加熱源として冷媒回路３のクーラント熱交換器２３を活用する場合には、電磁弁４３を閉じ、圧縮機７からの冷媒が室外熱交換器９へ導入されないようにする。また、電磁弁４５の開度を大きく（ゆるい絞りと）し、オイルセパレータ４１で分離される潤滑油とともに冷媒がバイパス回路２５を通れるようにする。
この状態で、図示しないクラッチを接続してエンジン１７により圧縮機７を駆動する。圧縮機７からの冷媒はクーラント熱交換器２３を経由してオイルセパレータ４１へ導入される。
冷却水回路１９を流れるエンジン冷却水は、クーラント熱交換器２３において圧縮機７からの冷媒によって熱量が供給され、冷却水温度が上昇させられる。この冷却水温度が上昇されられた冷却水が、ヒータコア２１に流入されるので、ヒータコア２１での熱供給量が増加し、暖房能力を向上できる。

オイルセパレータ４１からバイパス回路２５へ導入された冷媒は、電磁弁４５によって絞られて減圧され、アキュムレータ１５に流入され、アキュムレータ１５によって湿分が回収された後、圧縮機９の吸入側に吸入される。
そして、例えばエンジン１７が十分に温まると、エンジン冷却水は十分に高温となるので、例えば、エンジン冷却水の温度を測定するようにしておき、その温度が所定温度異常となったときに圧縮機７の運転を停止する。

このように、電磁弁４３は、冷・暖房運転時の切替えに活用でき、かつ、バイパス回路２５は、冷房運転時の潤滑油回収に活用できるので、多様な機能を有するにも拘わらず回路構成が簡素化され、安価に製造することができる。

なお、本実施形態においても、図３に示されるように、室外熱交換器９の下流側と圧縮機７の吸入側との間に、内部熱交換器３７を設けるようにしてもよい。
このようにすると、内部熱交換器２０によって、高圧側の冷媒と圧縮機７の吸入側の低圧冷媒とは熱交換させられ、冷房時に室外熱交換器９を通過した高圧冷媒が過冷却を与えられて室内熱交換器１３入口の冷媒の乾き度を下げることができる。一方、圧縮機７に吸入される冷媒は、温度が上昇させられる。

また、本実施形態において、冷媒を二酸化炭素としたが、本発明に用いられる冷媒はこれに限定されるものではなく、圧縮後に超臨界状態となりうる他の冷媒（例えばエタン）としても良い。
また、本実施形態において、車輌用駆動装置をエンジンとしたが，本発明に用いられる車輌用駆動装置はこれに限定されるものではなく、燃料電池、モータとしても良い。
また、本実施形態において、圧縮機をエンジン駆動としたが，本発明に用いられる圧縮機はこれに限定されるものではなく、電気駆動としても良い。

本発明の第一実施形態にかかる車両用空調装置の全体概略構成を示すブロック図である。 第一実施形態の暖房サイクルの挙動を示すモリエル線図である。 第一実施形態の別の実施形態を示すブロック図である。 第一実施形態のさらに別の実施形態を示すブロック図である。 本発明の第二実施形態にかかる車両用空調装置の全体概略構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 車両用空調装置
３ 冷媒回路
５ 熱媒体回路
７ 圧縮機
９ 室外熱交換器
１３ 室内熱交換器
１９ 冷却水回路
２１ ヒータコア
２３ クーラント熱交換器
２５ バイパス回路
２７ 三方弁
２９ 絞り
３１ ＨＶＡＣユニット
４３ 電磁弁
４５ 電磁弁
A 分岐位置

Claims (6)

1. 吐出側で超臨界となる冷媒を圧縮する圧縮機、該圧縮機の吐出側に接続され、吐出冷媒を冷却する室外熱交換器および前記圧縮機の吸入側と該室外熱交換器との間に配置され、前記冷却冷媒を蒸発させる第一室内熱交換器を有する冷媒回路と、
   熱媒体を循環させる循環路および該循環路に配置された第二室内熱交換器を有する熱媒体回路と、を備え、
   前記第一室内熱交換器および前記第二室内熱交換器が車室内への通気部に設置された車両用空調装置において、
   前記冷媒回路には、
   前記室外熱交換器の上流側に、前記熱媒体回路との間で熱交換する熱交換器が備えられ、
   該熱交換器を通過した前記吐出冷媒を絞り手段によって減圧して前記圧縮機の吸入側に吸引させるバイパス回路が備えられていることを特徴とする車両用空調装置。
   
2. 前記冷媒回路には、前記バイパス回路が分岐される分岐位置に、前記吐出冷媒の流れ方向を選択的に変更可能な切替手段が備えられていることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 吐出側で超臨界となる冷媒を圧縮する圧縮機、該圧縮機の吐出側に接続され、吐出冷媒を冷却する室外熱交換器および前記圧縮機の吸入側と該室外熱交換器との間に配置され、前記冷却冷媒を蒸発させる第一室内熱交換器を有する冷媒回路と、
   熱媒体を循環させる循環路および該循環路に配置された第二室内熱交換器を有する熱媒体回路と、を備え、
   前記第一室内熱交換器および前記第二室内熱交換器が車室内への通気部に設置された車両用空調装置において、
   前記冷媒回路には、
   前記圧縮機と前記室外熱交換器との間に設置され、前記熱媒体回路との間で熱交換する熱交換器と、
   該熱交換器と前記室外熱交換器との間の分岐位置と前記圧縮機の吸入側とを連結するバイパス回路と、
   前記分岐位置における冷媒の流れの方向を選択的に変更可能な切替手段と、
   前記バイパス回路に設けられた絞り手段と、が備えられていることを特徴とする車両用空調装置。
4. 前記熱交換器と前記分岐位置との間に、オイルセパレータを配置していることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の車両用空調装置。
5. 前記分岐位置にオイルセパレータを配置し、
   前記絞り手段として電磁弁を用い、
   前記切替手段として暖房運転時に前記オイルセパレータから室外熱交換器への冷媒の流れを規制する規制弁を用いたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の車両用空調装置。
6. 前記熱媒体は、車輌用駆動装置の冷却水であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の車両用空調装置。
   

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