JP2018171984A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷房時と暖房時とで共通の冷媒を利用する、改善された車両用空調装置を提供する。【解決手段】車両用空調装置１Ａは、冷媒を循環させる冷媒流路を備え、第１のヒートポンプサイクルを形成する第１の冷媒回路と、冷媒を循環させる冷媒流路を備え、第１のヒートポンプサイクルと異なる第２のヒートポンプサイクルを形成し、第１の冷媒回路と一部の冷媒流路を共用する第２の冷媒回路と、第２の冷媒回路から一部の冷媒流路を除いた部分に設けられ、冷媒の圧力を感知し、温度および圧力に応じて、第２の冷媒回路を循環する冷媒の流量を調整する第１の膨張弁１６と、を備え、第１の膨張弁１６は、一部の冷媒流路に設けられ、冷媒の温度を感知する感温部１６Ａを備え、冷媒が第１の冷媒回路を循環するときの冷媒の温度および圧力に応じて、第２の冷媒回路を循環する冷媒を遮断する。【選択図】図１

Description

本開示は、車両用空調装置に関する。

従来の車両用の暖房装置としては、高温になったエンジン冷却水を利用して車室内を暖房する温水式ヒータが多く採用されている。また、従来の車両用の冷房装置としては、車室内へ送られる空気をヒートポンプの低温冷媒により冷却するヒートポンプ式の冷房装置が一般に採用されている。

特許文献１には、既存の温水式ヒータを基本としつつ、ヒートポンプを利用して、温水式ヒータの冷却水を加熱する構成を付加することで、既存のものより暖房性能を向上することのできる車両用の空調装置が開示されている。

特開平１０−７６８３７号公報

特許文献１の車両用の空調装置は、ヒートポンプの構成を暖房にのみ利用する構成であり、冷房時の動作については検討されていなかった。すなわち、特許文献１の暖房装置に冷房機能を付加する場合、ヒートポンプの構成を暖房用と冷房用とでどのように兼用させ、どのように切り換えて利用すればよいか検討されていなかった。

本開示の目的は、冷房時と暖房時とで共通の冷媒を利用する、改善された車両用空調装置を提供することである。

本開示の一態様に係る車両用空調装置は、冷媒を循環させる冷媒流路を備え、第１のヒートポンプサイクルを形成する第１の冷媒回路と、冷媒を循環させる冷媒流路を備え、第１のヒートポンプサイクルと異なる第２のヒートポンプサイクルを形成し、第１の冷媒回路と一部の冷媒流路を共用する第２の冷媒回路と、第２の冷媒回路から一部の冷媒流路を除いた部分に設けられ、冷媒の圧力を感知し、冷媒の温度および圧力に応じて、第２の冷媒回路を循環する冷媒の流量を調整する第１の膨張弁と、を備え、第１の膨張弁は、一部の冷媒流路に設けられ、温度を感知する感温部を備え、冷媒が第１の冷媒回路を循環するときの冷媒の温度および圧力に応じて、第２の冷媒回路を循環する冷媒を遮断する、構成を採る。

本開示によれば、冷房時と暖房時とで共通の冷媒を利用する、改善された車両用空調装置を提供することができる。

第１の実施の形態に係る車両用空調装置の構成図である。 第１の膨張弁の説明図である。 第２の膨張弁の説明図である。 第２の膨張弁の動作特性を示すグラフである。 第１の膨張弁および第２の膨張弁の動作特性を示すグラフである。 第１の実施の形態に係る車両用空調装置の冷房モードの説明図である 第１の実施の形態に係る車両用空調装置のヒートポンプ式暖房モードの説明図である。 第２の実施の形態に係る車両用空調装置の冷房モードの説明図である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る車両用空調装置１Ａの構成図である。図２は、第１の膨張弁１６の説明図である。車両用空調装置１Ａは、発熱部品としてのエンジン（内燃機関）を有する車両に搭載されて、車室内の空気調整を行う装置である。

車両用空調装置１Ａは、第１の水冷媒熱交換器１１、第２の水冷媒熱交換器１２、開閉弁１３、第１の膨張弁１６、コンプレッサ（圧縮機）３８、エバポレータ４８、第２の膨張弁３７、室外コンデンサ３９、および、逆止弁１５を備える。車両用空調装置１Ａは、さらに、これらの構成要素を接続する冷媒配管を備える。

車両用空調装置１Ａは、さらに、エンジン冷却部４０およびヒーターコア４４を備える。車両用空調装置１Ａは、さらに、これらの構成要素、第１の水冷媒熱交換器１１、および、第２の水冷媒熱交換器１２を接続する冷却液配管を備える。

第１の水冷媒熱交換器１１（凝縮器）は、高温高圧の冷媒を流す通路と、冷却液を流す通路とを有し、冷媒と冷却液との間で熱交換を行う。第１の水冷媒熱交換器１１には、所定の運転モードのときに、コンプレッサ３８から高温高圧の冷媒が送られて、高温高圧の冷媒から冷却液へ熱を放出させる。これにより、第１の水冷媒熱交換器１１は、高温高圧の冷媒を凝縮させる。

第１の水冷媒熱交換器１１の冷却液導入口は、冷却液配管を介してエンジン冷却部４０の冷却液送出口に連通される。エンジン冷却部４０の冷却液導入口は、冷却液配管を介してヒーターコア４４に連通されている。第１の水冷媒熱交換器１１の冷媒導入口は、冷媒配管を介してコンプレッサ３８の冷媒送出口へ連通され、第１の水冷媒熱交換器１１の冷媒送出口は、第１の膨張弁１６に連通されている。

第２の水冷媒熱交換器１２（蒸発器）は、低温低圧の冷媒を流す通路と、冷却液を流す通路とを有し、冷媒と冷却液との間で熱交換を行う。第２の水冷媒熱交換器１２には、所定の運転モードのときに、第１の膨張弁１６から低温低圧の冷媒が導入されて、冷却液から低温低圧の冷媒へ熱を移動させる。これにより、第２の水冷媒熱交換器１２は低温低圧の冷媒を気化させる。

第２の水冷媒熱交換器１２の冷却液導入口は、冷却液配管を介してエンジン冷却部４０の冷却液送出口に連通され、第２の水冷媒熱交換器１２の冷却液送出口は、冷却液配管を介してエンジン冷却部４０の冷却液導入口に連通されている。第２の水冷媒熱交換器１２の冷媒導入口は、冷媒配管を介して第１の膨張弁１６に連通され、冷媒送出口は、コンプレッサ３８の冷媒導入口へ合流する冷媒配管に連通されている。

このように、冷却液流路に関して、車両用空調装置１Ａの第１の水冷媒熱交換器１１と第２の水冷媒熱交換器１２とが、エンジン冷却部４０に対して並列に連通することにより、直列に連通する場合と比較して、冷却液を圧送するためのポンプを小型化することができる。

開閉弁１３は、例えば電気的な制御により、冷媒流路の開閉を調整する弁である。開閉弁１３は、コンプレッサ３８の冷媒送出口側における冷媒流路の分岐部Ｂと、室外コンデンサ３９の冷媒導入口との間の冷媒流路を開閉する。

第１の膨張弁１６は、高圧の冷媒を低温低圧に膨張して送出する。送出された低温低圧の冷媒は、第２の水冷媒熱交換器１２に送出される。第１の膨張弁１６は、感温部１６Ａ、接続部１６Ｂ、および本体部（感圧調整部）１６Ｃを備え、感温部１６Ａが感知した冷媒の温度と、本体部１６Ｃが感知した圧力に応じて、送出する冷媒の流量を自動的に調整する機能を有する、感温部別体型の温度式膨張弁（ＴＸＶ：thermal expansion valve）である。

感温部１６Ａは、冷媒の温度を感知する。一例において、感温部１６Ａは、コンプレッサ３８の冷媒導入口の近傍において、冷媒配管の表面に取り付けられた感温筒である。感温筒には、熱伝導性の部材で形成された冷媒配管の壁を介して伝わる冷媒の温度に応じて膨張する媒体が充填される。他の一例において、感温部１６Ａは、コンプレッサ３８の冷媒導入口の近傍において、冷媒配管の内部に取り付けられた感温筒である。

接続部１６Ｂは、感温部１６Ａが感知した温度に応じて本体部１６Ｃが動作することができるように、感温部１６Ａと本体部１６Ｃとを接続する。一例において、接続部１６Ｂは、感温部１６Ａに充填された媒体の一部を本体部１６Ｃに移送するキャピラリチューブである。感温部１６Ａが感知した温度が高いほど、接続部１６Ｂが移送する媒体の量が多くなる。

図２に示すように、本体部１６Ｃは、媒体受容部１６ａ、接続ロッド１６ｂ、付勢部１６ｃ、冷媒導入口１６ｄ、隘路部１６ｅ、冷媒送出口１６ｆ、および弁体１６ｇを備える。本体部１６Ｃは、感温部１６Ａが感知した温度と、弁体１６ｇが感知した冷媒送出口１６ｆ（送出口側）の冷媒からの圧力に応じて、送出する冷媒の流量を自動的に調整する。

媒体受容部１６ａは、感温部１６Ａおよび接続部１６Ｂと連通し、感温部１６Ａから接続部１６Ｂを介して移送された媒体を受容する。媒体は、感温部１６Ａ、接続部１６Ｂ、および媒体受容部１６ａの間で封止されている。受容された媒体の量が多いほど、媒体受容部１６ａ内部の圧力が高くなる。

接続ロッド１６ｂは、媒体受容部１６ａおよび弁体１６ｇを接続する。接続ロッド１６ｂの上端部は媒体受容部１６ａの内壁の一部を形成し、媒体受容部１６ａ内部の圧力が、接続ロッド１６ｂを、図２において下方に押し下げる力として接続ロッド１６ｂに作用する。

付勢部１６ｃは、弁体１６ｇを図２において上方に付勢する。一例において、付勢部１６ｃは、コイルバネである。

冷媒導入口１６ｄは、第１の水冷媒熱交換器１１から送出される高温高圧の冷媒を導入する。導入される冷媒の流れは、図２において矢印Ａ１で示されている。

隘路部１６ｅは、冷媒導入口１６ｄおよび冷媒送出口１６ｆを連通させ、冷媒導入口１６ｄに導入された高温高圧の冷媒を断熱膨張する。断熱膨張された冷媒は、低温低圧の冷媒となって冷媒送出口１６ｆに送出される。

冷媒送出口１６ｆは、低温低圧の冷媒を送出する。送出された冷媒の流れは、図２において矢印Ａ２で示されている。送出された冷媒は、第２の水冷熱交換器１２に送出される。

弁体１６ｇは、隘路部１６ｅの開度を調節する。図２において、弁体１６ｇには、付勢部１６ｃから受ける力と、冷媒送出口１６ｆの冷媒から受ける圧力とが、上向きの力として作用し、冷媒導入口１６ｄの冷媒から受ける圧力と接続ロッド１６ｂから受ける力とが下向きの力として作用する。下向きの力が上向きの力より小さい場合、弁体１６ｇは、隘路部１６ｅを閉塞する。下向きの力が上向きの力より大きくなるにつれて、弁体１６ｇは図２において下方に押し下げられ、隘路部１６ｅの開度が大きくなる。

再度、図１を参照する。コンプレッサ３８は、エンジンの動力または電気により駆動して、導入した冷媒を高温高圧に圧縮して送出する。送出された高温高圧の冷媒は、第１の水冷媒熱交換器１１または室外コンデンサ３９に送出される。低圧の冷媒は、第２の水冷媒熱交換器１２またはエバポレータ４８から、合流管を介してコンプレッサ３８へ導入される。

エバポレータ４８は、低温低圧の冷媒と、空気との間で熱交換を行う機器である。エバポレータ４８には、冷房運転時、除湿運転時、または温調運転時に低温低圧の冷媒が流され、車室内へ供給される吸気（車室内への送風）を冷却する。

第２の膨張弁３７は、高圧の冷媒を低温低圧に膨張して送出する。送出された低温低圧の冷媒は、エバポレータ４８に送出される。第２の膨張弁３７は、エバポレータ４８に近接して配置されている。第２の膨張弁３７は、エバポレータ４８から送出される冷媒の温度により、送出する冷媒量を自動的に調整する機能を有する温度式膨張弁（ＴＸＶ）であってもよい。

図３に示されるように、第２の膨張弁３７は、媒体封入部３７ａ、接続ロッド３７ｂ、付勢部３７ｃ、冷媒導入口３７ｄ、隘路部３７ｅ、冷媒送出口３７ｆ、弁体３７ｇ、および冷媒流路３７ｈを備える。これらの構成要素のうち、付勢部３７ｃ、隘路部３７ｅ、および弁体３７ｇは、それぞれ、第１の膨張弁１６が備える付勢部１６ｃ、隘路部１６ｅ、および弁体１６ｇと略同様であるので、説明を省略する。

媒体封入部３７ａは、接続ロッド３７ｂの上端部の温度に応じて膨張する媒体が充填され封止されている。接続ロッド３７ｂの上端部の温度が高いほど、媒体封入部３７ａ内部の圧力が高くなる。

接続ロッド３７ｂは、媒体封入部３７ａおよび弁体３７ｇを接続する。接続ロッド３７ｂは、その一部が冷媒流路３７ｈ内に露出している。接続ロッド３７ｂは、熱伝導性の部材で形成され、冷媒流路３７ｈを流れる冷媒の温度を、接続ロッド３７ｂの上端部を介して、媒体封入部３７ａに伝える。このように、接続ロッド３７ｂは、冷媒流路３７ｈを流れる冷媒の温度を感知する感温部として機能する。

接続ロッド３７ｂの上端部は、媒体封入部３７ａの内壁の一部を形成する。媒体封入部３７ａ内部の圧力が、接続ロッド３７ｂを、図３において下方に押し下げる力として接続ロッド３７ｂに作用する。

冷媒導入口３７ｄは、室外コンデンサ３９から送出される高圧の冷媒を導入する。導入される冷媒の流れは、図３において矢印Ａ１で示されている。

冷媒送出口３７ｆは、低温低圧の冷媒を送出する。送出された冷媒の流れは、図３において矢印Ａ２で示されている。送出された冷媒は、エバポレータ４８に送出される。

エバポレータ４８から送出された低圧の冷媒は、冷媒流路３７ｈを流れて、コンプレッサ３８に導入される。冷媒流路３７ｈを流れる冷媒の流れは、図３において矢印Ａ３，Ａ４で示されている。

再度、図１を参照する。室外コンデンサ３９は、冷媒を流す通路と、空気を流す通路とを有し、例えばエンジンルーム内の車両の先頭付近に配置されて、冷媒と外気との間で熱交換を行う。室外コンデンサ３９には、冷房モードおよび除湿モードのときに、高温高圧の冷媒が流されて、冷媒から外気へ熱を排出させる。室外コンデンサ３９には、例えば、ファンにより外気が吹き付けられる。室外コンデンサ３９の冷媒の送出側にはリザーバタンク（図示せず）を設けてもよい。

逆止弁１５は、コンプレッサ３８とエバポレータ４８との間の冷媒流路に設けられ、室外コンデンサ３９およびエバポレータ４８に冷媒が流れない運転モードのときに、冷媒の逆流を防ぐ弁である。ここで、開閉弁１３が閉じられて、第２の水冷媒熱交換器１２と第１の水冷媒熱交換器１１とを通る冷媒回路に冷媒が流される運転モードを考察する。この運転モードでは、開閉弁１３が閉じられていることで、室外コンデンサ３９とエバポレータ４８とを通る冷媒回路は遮断される。しかしながら、この場合でも、外気の温度が低いと、室外コンデンサ３９およびエバポレータ４８における冷媒圧力が低くなることがある。そして、この圧力低下があると、第２の水冷媒熱交換器１２および第１の水冷媒熱交換器１１の冷媒回路に流れている冷媒が、エバポレータ４８側の冷媒回路へ逆流してしまう。この結果、第２の水冷媒熱交換器１２と第１の水冷媒熱交換器１１とを通る冷媒回路の冷媒量が最適な範囲から逸脱してしまい、このヒートポンプサイクルの効率が低下してしまう。しかしながら、逆止弁１５があることで、このような不都合を回避することができる。

エンジン冷却部４０は、エンジン（発熱部材）の周囲に冷却液を流すウォータジャケットと、ウォータジャケットに冷却液を流すポンプとを具備し、ウォータジャケットに流れる冷却液へエンジンから熱を放出させる。ポンプは、例えば、エンジンの動力により回転する。エンジン冷却部４０には、エンジンの排熱の量が多くなった場合に、熱を外気に放出するラジエータが備わっていてもよい。エンジン冷却部４０の冷却液の通路は、第１の水冷媒熱交換器１１を通ってヒーターコア４４と連通されている。

冷却液は、例えばＬＬＣ（Long Life Coolant）などの不凍液であり、熱を輸送するための液体である。

冷却液を移送する構成は、エンジン冷却部４０のポンプのみとすることもできる。これにより、装置のコストの低減および装置の設置スペースの縮小を図ることができる。冷却液の移送能力を高めるために、冷却液配管の他の箇所にポンプを追加してもよい。

ヒーターコア４４は、冷却液と空気との間で熱交換を行う機器である。ヒーターコア４４には、加熱された冷却液が供給され、暖房運転時に車室内へ送出される吸気（車室内への送風）に熱を放出する。ヒーターコア４４は、ドア４４ａの開度により通過する空気の量を調整可能になっている。ドア４４ａは、電気的な制御で開閉可能である。ドア４４ａは、ミックスドアとも呼ばれる。

ヒーターコア４４と、エバポレータ４８とは、車室内へ空気を供給するＨＶＡＣ（Heating, Ventilation, and Air Conditioning）７０の吸気通路内に配置される。ＨＶＡＣ７０には、吸気を流すファンＦ１が設けられている。

次に、第１の膨張弁１６および第２の膨張弁３７の動作特性について説明する。

図４は、第２の膨張弁３７の動作特性を示すグラフである。図４に示されるグラフにおいて、横軸および縦軸は、それぞれ、接続ロッド３７ｂの温度および冷媒流路３７ｈの圧力であり、第２の膨張弁３７の開放開始曲線がプロットされている。第２の膨張弁３７の開放開始曲線を跨いで温度が上がるまたは圧力が下がると、弁体３７ｇが隘路部３７ｅを開き始める、即ち、第２の膨張弁３７が開き始める。

逆に、第２の膨張弁３７の開放開始曲線を跨いで温度が下がるまたは圧力が上がると、弁体３７ｇが隘路部３７ｅを閉じる、即ち、第２の膨張弁３７が閉じる。即ち、図４に示されるグラフにおいて、第２の膨張弁３７の開放開始曲線の上側（左側）においては、第２の膨張弁３７は、閉じている。

換言すると、開放開始曲線は、与えられた圧力に対し、第２の膨張弁３７が開く温度の下限値がプロットされた曲線である。

ここで、以下の説明においては、簡単のために、エバポレータ４８の冷媒送出口からコンプレッサ３８までにおける冷媒の圧力損失を無視して、コンプレッサ３８に導入される冷媒の圧力が冷媒流路３７ｈの圧力と等しいものとする。さらに、簡単のために、エバポレータ４８の冷媒送出口からコンプレッサ３８までにおける冷媒の温度変化を無視して、コンプレッサ３８に導入される冷媒の温度が接続ロッド３７ｂの温度と等しいものとする。必要に応じて、圧力損失および温度変化を考慮して、図４に示される関係を補正してもよい。

なお、接続ロッド３７ｂの温度を、コンプレッサ３８に導入される冷媒の温度に近づけるためには、第２の膨張弁３７からコンプレッサ３８までの冷媒配管の長さを、可能な限り短くするのが好ましい。

図４に示されるように、冷媒流路３７ｈを流れる冷媒の飽和曲線（作動冷媒飽和曲線）の圧力値は、０℃以上の温度において、第２の膨張弁３７の開放開始曲線の圧力値より大きい。このことは、コンプレッサ３８に導入される冷媒が液化（飽和）する前に弁体３７ｇが隘路部３７ｅを閉じることを意味する。即ち、図４に示されるように第２の膨張弁３７の開放開始曲線を設定することによって、コンプレッサ３８に導入される冷媒が液化することを防ぐことができ、コンプレッサ３８が液化した冷媒を導入して損傷することを防ぐことができる。

また、コンプレッサ３８に導入される冷媒の状態を示す点がグラフにおいて第２の膨張弁３７の開放開始曲線の右側（下側）にあるときは、第２の膨張弁３７が開いているので、高圧の冷媒が室外コンデンサ３９からエバポレータ４８に送出される。したがって、コンプレッサ３８に導入される冷媒は、その圧力が上がり、過熱度が下がる。このように、第２の膨張弁３７は、コンプレッサ３８に導入される冷媒の過熱度を調整する役割を担う。

一例において、第２の膨張弁３７の動作特性は、それぞれ、接続ロッド３７ｂの温度（冷媒の温度）が０℃および１０℃のときに、第２の膨張弁３７が開き始める圧力である、０℃セット値Ｐ１および１０℃セット値Ｐ２によって設定される。

図５は、第１の膨張弁１６および第２の膨張弁３７の動作特性を示すグラフである。図５に示されるグラフにおいて、横軸および縦軸は、それぞれ、感温部１６Ａまたは接続ロッド３７ｂの温度、および、冷媒送出口１６ｆまたは冷媒流路３７ｈの圧力であり、第１の膨張弁１６および第２の膨張弁３７の開放開始曲線がプロットされている。第２の膨張弁３７の開放開始曲線と同様、第１の膨張弁１６の開放開始曲線は、与えられた圧力に対し、第１の膨張弁１６が開く温度の下限値がプロットされた曲線である。

なお、冷媒送出口１６ｆおよび冷媒流路３７ｈの圧力を同じ軸にとるためには、第２の膨張弁３７からコンプレッサ３８までの冷媒配管の長さに加えて、第１の膨張弁１６からコンプレッサ３８までの冷媒配管の長さも可能である限り短くするのが好ましい。

第１の膨張弁１６の動作特性も、第２の膨張弁３７の動作特性と同様に、それぞれ、感温部１６Ａの温度（冷媒の温度）が０℃および１０℃のときに、弁体１６ｇが隘路部１６ｅを開き始める圧力である、０℃セット値Ｐ３および１０℃セット値Ｐ４によって設定される。

第１の所定値以下の圧力の値に対して、第１の膨張弁１６が開く温度の下限値は、第２の膨張弁３７が開く温度の下限値より大きい。例えば、図５に示されるグラフのように、第１の膨張弁１６の０℃セット値Ｐ３を、第２の膨張弁３７の０℃セット値Ｐ１よりも低くする。こうすると、第１の膨張弁１６が閉じているが、第２の膨張弁３７が開いている領域Ｒが作成される。

第１の所定値は、例えば、後述の冷房モードにおける冷媒の圧力の最大値であり、例えば０．２５ＭＰａＧである。こうすると、冷房モードにおいて、第１の膨張弁１６が閉じているが、第２の膨張弁３７が開いている領域Ｒが作成される。

第１の膨張弁１６の開放開始曲線と第２の膨張弁３７の開放開始曲線とは、同じ温度における傾きが異なる。例えば、同じ温度において、第１の膨張弁１６の開放開始曲線の傾きは、第２の膨張弁３７の開放開始曲線の傾きよりも小さい。例えば、第２の膨張弁３７の開放開始曲線を、傾きを大きくして作動冷媒飽和曲線に近づけることにより、後述のヒートポンプ式暖房モードにおいて、コンプレッサ３８の効率を改善することができる。なお、第１の膨張弁１６または第２の膨張弁３７の開放開始曲線の傾きを変化させるためには、感温部１６Ａまたは媒体封入部３７ａに充填される媒体の種類を変更すればよい。

第１の膨張弁１６の０℃セット値Ｐ３は、冷媒の０℃における飽和圧力から０．１４０ＭＰａＧを減じた値に等しく、第１の膨張弁１６の１０℃セット値Ｐ４は、冷媒の１０℃における飽和圧力から０．１９０ＭＰａＧを減じた値に等しい。また、一例において、第２の膨張弁３７の０℃セット値Ｐ１は、冷媒の０℃における飽和圧力から０．０１０ＭＰａＧを減じた値に等しく、第２の膨張弁３７の１０℃セット値Ｐ２は、冷媒の１０℃における飽和圧力から０．０８０ＭＰａＧを減じた値に等しい。

感温部１６Ａに充填される媒体および付勢部１６ｃは、第１の膨張弁１６が上記の性質を満たすように選択される。また、媒体封入部３７ａに充填される媒体および付勢部３７ｃも、第２の膨張弁３７が上記の性質を満たすように選択される。媒体は、例えば、Ｒ−４０４Ａ、Ｒ−４１０Ａ、Ｒ−１３４ａ、Ｒ−３２、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ、またはそれらの混合物である。

次に、車両用空調装置１Ａの動作について説明する。

車両用空調装置１Ａは、温水式暖房モード、ヒートポンプ式暖房モード、温調モード、および、冷房モードなど、いくつかの動作モードに切り換えられて動作する。温水式暖房モードは、ヒートポンプを作動させずに車室内を暖房するモードである。ヒートポンプ式暖房モードは、ヒートポンプを作動させて車室内を暖房するモードである。冷房モードはヒートポンプの作用により車室内を冷房するモードである。温調モードは、低温冷媒による空気の冷却および除湿と、高温の冷却液による空気の加熱とを適宜組み合わせて、空気の温度および湿度の調整を行うモードである。以下では、ヒートポンプ式暖房モードおよび冷房モードを代表例として説明する。

［冷房モード］
図６は、第１の実施の形態に係る車両用空調装置１Ａの冷房モードの説明図である。冷房モードでは、図６に示すように、開閉弁１３が開けられる。また、ヒーターコア４４のドア４４ａは、全閉される。

冷房モードでは、さらに、コンプレッサ３８が作動することで、冷媒は、室外コンデンサ３９、第２の膨張弁３７、エバポレータ４８、第２の膨張弁３７、および、コンプレッサ３８を、この順で循環的に流れる。以下、冷媒をこの順に循環させる冷媒流路を、冷房冷媒回路（第１の冷媒回路）と呼ぶ。

コンプレッサ３８により圧縮された高温高圧の冷媒は、室外コンデンサ３９にて空気へ放熱して凝縮する。凝縮された冷媒は、第２の膨張弁３７により膨張されて低温低圧の冷媒となり、エバポレータ４８へ送られる。低温低圧の冷媒は、エバポレータ４８にて、車室内へ送られる吸気を冷却して気化する。気化した低圧冷媒は、コンプレッサ３８に導入されて圧縮される。このように、冷房冷媒回路も、低温部から高温部（エバポレータ４８から室外コンデンサ３９）に熱を運ぶヒートポンプサイクル（第１のヒートポンプサイクル）を形成する。

図５を参照して上述したように、冷房モードにおいて、第１の膨張弁１６が閉じているが、第２の膨張弁３７が開いている領域Ｒが作成されている。したがって、冷房モードにおいて、コンプレッサ３８に導入される冷媒の温度および圧力が領域Ｒに留まる限り、第１の膨張弁１６は閉じている。即ち、第１の膨張弁１６が備える感温部１６Ａおよび本体部１６Ｃが、冷房モードにおいて冷房冷媒回路を循環するときの冷媒の温度および圧力に応じて、本体部１６Ｃが図７を参照して後述される暖房冷媒回路を循環する冷媒を遮断する。

本開示によれば、分岐部Ｂと第１の水冷媒熱交換器１１の冷媒導入口との間の冷媒流路を開閉する開閉弁を別途設けなくても、冷房モードにおいて、図７を参照して後述される暖房冷媒回路を循環する冷媒を遮断することができる。したがって、開閉弁のコストを削減することができる。

なお、第１の膨張弁１６が閉じている場合、分岐部Ｂと第１の膨張弁１６との間に設けられた第１の水冷媒熱交換器１１まで冷媒が到達することも考えられる。その場合であっても、第１の水冷媒熱交換器１１によって冷媒が加熱されることにより、分岐部Ｂと第１の水冷媒熱交換器１１との間において、冷媒の寝込みは発生しない。

なお、車両用空調装置１Ａの動作開始時においては、外気温等によって冷媒の温度が高くなっている場合がある。また、運転状態の急変により、冷媒の温度が一時的に高くなる場合もある。これらの場合において、コンプレッサ３８に導入される冷媒の温度および圧力が、例えば、図５に示される点Ｐ５のように、第１の膨張弁１６の開放開始曲線の下側にあることがある。すると、第１の膨張弁１６が開くので、車両用空調装置１Ａが冷房モードにおいて動作している場合であっても、図７を参照して後述される暖房冷媒回路を冷媒が循環する。

そのような場合であっても、車両用空調装置１Ａが冷房モードにおいて動作する間に、冷媒の温度が下がる。したがって、コンプレッサ３８に導入される冷媒の温度および圧力が、例えば、図５に示される点Ｐ６のように、第１の膨張弁１６の開放開始曲線の上側（左側）に変化し、第１の膨張弁１６が閉じることにより、図７を参照して後述される暖房冷媒回路を循環する冷媒を遮断することができる。

一方、冷却液は、エンジン冷却部４０、第１の水冷媒熱交換器１１、およびヒーターコア４４を流れるとともに、これと並列して、エンジン冷却部４０および第２の水冷媒熱交換器１２を流れる。冷却液は、第１の水冷媒熱交換器１１、第２の水冷媒熱交換器１２、およびヒーターコア４４を通過する際、冷媒又は空気との間でほとんど熱交換されない。冷却液の放熱は、主に、エンジン冷却部４０のラジエータで行われる。エンジンは非常に高温になるので、外気温が高くても、ラジエータによる放熱により適宜な冷却を行うことができる。ここで、冷却液を流す構成は、ラジエータ側に冷却液を多く流して、ヒーターコア４４側の流れを低下させてもよい。

このような動作により、車室内の十分な冷房を行うことができる。

［ヒートポンプ式暖房モード］
図７は、第１の実施の形態に係る車両用空調装置１Ａのヒートポンプ式暖房モードの説明図である。ヒートポンプ式暖房モードでは、図７に示すように、開閉弁１３が閉じられる。また、ヒーターコア４４のドア４４ａは開かれる（例えば、全開）。

ヒートポンプ式暖房モードでは、さらに、コンプレッサ３８が作動することで、冷媒は、第１の水冷媒熱交換器１１、第１の膨張弁１６、第２の水冷媒熱交換器１２、および、コンプレッサ３８を、この順で循環的に流れる。以下、冷媒をこの順に循環させる冷媒流路を、暖房冷媒回路（第２の冷媒回路）と呼ぶ。

コンプレッサ３８により圧縮された高温高圧の冷媒は、第１の水冷媒熱交換器１１にて冷却液へ放熱して凝縮する。凝縮された冷媒は、第１の膨張弁１６により膨張されて低温低圧の冷媒となり、第２の水冷媒熱交換器１２に送られる。低温低圧の冷媒は、第２の水冷媒熱交換器１２にて冷却液から吸熱して気化する。気化した低圧冷媒は、コンプレッサ３８に導入されて圧縮される。このように、暖房冷媒回路は、低温部から高温部（第２の水冷媒熱交換器１２から第１の水冷媒熱交換器１１）に熱を運ぶヒートポンプサイクル（第２のヒートポンプサイクル）を形成する。

図６および図７に示されるように、暖房冷媒回路は、冷房冷媒回路と一部の冷媒流路を共用する。そして、感温部１６Ａは、共用される一部の冷媒流路に設けられる。したがって、ヒートポンプ式暖房モードにおいても、感温部１６Ａは、共用される一部の冷媒流路を流れる冷媒の温度を感知することができる。即ち、ヒートポンプ式暖房モードにおいても、コンプレッサ３８に導入される冷媒の温度に応じて、第１の膨張弁１６を動作させることができる。

冷却液は、エンジン冷却部４０を通過した後、一部は、第１の水冷媒熱交換器１１、ヒーターコア４４、および、第２の水冷媒熱交換器１２を、この順で循環的に流れる。

ここで、エンジン冷却部４０でエンジンから熱を吸収した冷却液は、さらに第１の水冷媒熱交換器１１で加熱されてヒーターコア４４に送られる。高温になった冷却液は、ヒーターコア４４で車室内へ送られる吸気を十分に加熱することができる。

ヒーターコア４４を通過した冷却液は、外気より温度が高く、第２の水冷媒熱交換器１２にて冷媒に放熱を行って冷媒を気化させることができる。第２の水冷媒熱交換器１２にて冷却された冷却液は、エンジン冷却部４０へ送られてエンジンを十分に冷却することができる。

このような動作により、車室内の十分な暖房を行うことができる。

（第２の実施の形態）
図８は、第２の実施の形態に係る車両用空調装置１Ｂの冷房モードの説明図である。図８においても、図２に示される構成要素と同一の構成要素については、同一の符号が付されている。

第２の実施の形態は、第１の水冷媒熱交換器１１の冷却液導入口が冷却液配管を介してヒーターコア４４に連通され、冷却液送出口が冷却液配管を介してエンジン冷却部４０に連通されている点を除いて、第１の実施の形態と同様である。第２の実施の形態においては、冷却液は、エンジン冷却部４０を通過した後、分岐せずに、第１の水冷媒熱交換器１１、ヒーターコア４４、および、第２の水冷媒熱交換器１２を、この順で循環的に流れる。

一方、第２の実施の形態における暖房冷媒回路および冷房冷媒回路は、それぞれ、第１の実施の形態における暖房冷媒回路および冷房冷媒回路と構成が同様である。したがって、第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。

本開示に係る車両用空調装置は、車両に適用されるのに好適である。

１Ａ，１Ｂ 車両用空調装置
１１ 第１の水冷媒熱交換器
１２ 第２の水冷媒熱交換器
１３ 開閉弁
１５ 逆止弁
１６ 第１の膨張弁
１６Ａ 感温部
１６Ｂ 接続部
１６Ｃ 本体部
３７ 第２の膨張弁
３８ コンプレッサ
３９ 室外コンデンサ
４０ エンジン冷却部
４４ ヒーターコア
４４ａ ドア
４８ エバポレータ
７０ ＨＶＡＣ
Ｆ１ ファン

Claims (4)

1. 冷媒を循環させる冷媒流路を備え、第１のヒートポンプサイクルを形成する第１の冷媒回路と、
   前記冷媒を循環させる冷媒流路を備え、前記第１のヒートポンプサイクルと異なる第２のヒートポンプサイクルを形成し、前記第１の冷媒回路と一部の冷媒流路を共用する第２の冷媒回路と、
   前記第２の冷媒回路から前記一部の冷媒流路を除いた部分に設けられ、前記冷媒の圧力を感知し、前記冷媒の温度および前記圧力に応じて、前記第２の冷媒回路を循環する前記冷媒の流量を調整する第１の膨張弁と、
   を備え、
   前記第１の膨張弁は、前記一部の冷媒流路に設けられ、前記温度を感知する感温部を備え、前記冷媒が前記第１の冷媒回路を循環するときの前記冷媒の温度および圧力に応じて、前記第２の冷媒回路を循環する前記冷媒を遮断する、
   車両用空調装置。
2. 前記一部の冷媒流路に設けられ、前記冷媒を圧縮するコンプレッサをさらに備え、
   前記感温部は、前記コンプレッサが導入する冷媒の温度を感知する、
   請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 前記第１の冷媒回路に設けられ、導入された前記冷媒を膨張させて送出する第２の膨張弁をさらに備え、
   所定の値よりも小さい圧力の値に対して、前記第１の膨張弁が開く温度の下限値が、前記第２の膨張弁が開く温度の下限値よりも大きい、
   請求項２に記載の車両用空調装置。
4. 前記第１の膨張弁の０℃セット値は、前記第２の膨張弁の０℃セット値よりも小さく、かつ前記第１の膨張弁の１０℃セット値は、前記第２の膨張弁の１０℃セット値よりも小さい、
   請求項３に記載の車両用空調装置。

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