JP5421937B2

JP5421937B2 - 車両用空気調和装置

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Publication number: JP5421937B2
Application number: JP2011009873A
Authority: JP
Inventors: 真治河野; 祐介飯野
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Holdings Corp
Priority date: 2011-01-20
Filing date: 2011-01-20
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2031-01-20
Also published as: JP2012148709A

Description

従来、エンジン駆動式の自動車に搭載される車両用空気調和装置は、冷房運転を圧縮機、室内熱交換器、室外熱交換器を有するヒートポンプシステムで行い、暖房運転をエンジンの廃熱を利用して行うように構成されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

このエンジン駆動式の車両用空気調和装置を電気自動車に適用すると、電気自動車にはエンジンが搭載されていないので、従来の車両用空気調和装置では暖房運転を行うことができない。

そこで、電気自動車における車両用空気調和装置では、圧縮機から吐出された冷媒を、室内熱交換器において放熱させ、室外熱交換器において吸熱させることで暖房運転を行っている。

平成１１−５４３９号公報（図４）

しかしながら、このヒートポンプシステムでは、暖房運転時に、室内熱交換器において放出する熱量を室外熱交換器において車室外の空気から吸熱している。このため、車室外の温度が低温の環境下になると、室外熱交換器における冷媒の蒸発温度が低くなり、室外熱交換器に着霜するおそれが生じ、車室内の温度制御が困難となる問題が発生する。

本発明の目的とするところは、エンジンを搭載しない電気自動車において、車室外の温度が低温の環境下においても、室外熱交換器に着霜が生じ難い車両用空気調和装置を提供することにある。

本発明は、前記目的を達成するために、第１熱交換媒体を圧縮して吐出する圧縮機と、第１熱交換媒体を放熱させる第１放熱器（実施形態における第１室内放熱器１５）と、第１熱交換媒体を吸熱させる吸熱器（実施形態における室外熱交換器２２）と、第２熱交換媒体を加熱する加熱ヒータと、加熱ヒータ及び第１放熱器のうち少なくとも該加熱ヒータによって加熱された第２熱交換媒体を放熱させる第２放熱器（実施形態における第１室内放熱器１５，第２室内放熱器６１）とを備え、圧縮機によって吐出された第１熱交換媒体を第１放熱器において放熱させ、該第１放熱器において放熱させた第１熱交換媒体を吸熱器において吸熱させるとともに、加熱ヒータ及び第１放熱器のうち少なくとも該加熱ヒータによって加熱された第２熱交換媒体を第２放熱器において放熱させる暖房運転を行う車両用空気調和装置であって、加熱ヒータと吸熱器との間には、加熱ヒータから放出される熱を第１熱交換媒体に伝達可能な熱伝達部（実施形態における熱伝達部８０）が設けられ、熱伝達部は、吸熱器の加熱ヒータ側に配置されて第１熱交換媒体を貯留しながら流通させるタンクと、加熱ヒータ内で第２熱交換媒体を流通させるヒータ本体部とを有し、タンク及びヒータ本体部が一体的に形成されていることを特徴とする（請求項１）。

これにより、加熱ヒータから放出される熱によって吸熱器を流通する第１熱交換媒体が加熱されるので、暖房運転時に車室外の温度が低温になって、吸熱器における第１熱交換媒体の蒸発温度が低くなり、吸熱器に着霜するおそれが生じても、吸熱器に着霜が発生する事態を防止することができ、また吸熱器に着いた霜を除くことができる。

本発明の「前記加熱ヒータから放出される熱を第１熱交換媒体に伝達可能」とは、加熱ヒータから放出される熱が直接に第１熱交換媒体に伝達される場合や、加熱ヒータから放出される熱が第２熱交換媒体を介して第１熱交換媒体に伝達される場合を含む。

特に、熱伝達部が、吸熱器の加熱ヒータ側に配置されて第１熱交換媒体を貯留しながら流通させるタンクと、加熱ヒータ内で第２熱交換媒体を流通させるヒータ本体部とを有し、タンク及びヒータ本体部が一体的に形成されていることにより、加熱ヒータで暖められた第２熱交換媒体から放熱される熱はヒータ本体部及びタンクを介して第１熱交換媒体に伝達されて、第１熱交換媒体を加熱することができる。このため、吸熱器に着霜が発生する事態を防止することができ、また吸熱器に着いた霜を除くことができる。さらに熱伝達部のタンクとヒータ本体部は一体的に形成されているので、熱伝達部を加熱ヒータ及び吸熱器の共通部品として使用することができ、加熱ヒータ及び吸熱器に熱伝達部を設ける場合のコストの増大を抑制することができる。

また本発明の熱伝達部は、吸熱器の加熱ヒータ側に配置されて第１熱交換媒体を貯留しながら流通させ加熱ヒータ側に第１平面部（実施形態における側面部２２ｂ）が設けられたタンクと、加熱ヒータ内で第２熱交換媒体を流通させ吸熱器側に第２平面部（実施形態における側面部７３ｃ）が設けられたヒータ本体部とを有し、タンク及びヒータ本体部は、第１平面部と第２平面部とが接触した状態で結合されていることを特徴とする（請求項２）。

これにより、既存の加熱ヒータ及び吸熱器に平面部を設けるだけで、タンク及びヒータ本体部を接触させた状態にすることができる。このため、加熱ヒータ及び吸熱器に熱伝達部を設ける場合のコストの増大をより抑制することができる。

ここで、本発明の「接触させた状態」とは、第１平面部及び第２平面部の少なくとも一部同士が接触した状態をいい、具体的には、第１平面部が第１熱交換媒体の流れる方向に延設され、第２平面部が第２熱交換媒体の流れる方向に延設されて、第１平面部と第２平面部とを対向して同一方向に延びた状態で接触させる。

また本発明の「結合される」とは、第１平面部と第２平面部を接触させた状態でタンクとヒータ本体部とが結合されることをいう。具体的には、タンクとヒータ本体部に環状の止め輪を装着し、またタンクとヒータ本体部に一対のフランジを設け、これらのフランジ間にボルト等の締結部材を挿通させて締結する。

本発明の車両用空気調和装置によれば、加熱ヒータと吸熱器との間に、加熱ヒータから放出される熱を第１熱交換媒体に伝達可能な熱伝達部を設けることで、加熱ヒータから放出される熱によって吸熱器を流通する第１熱交換媒体が加熱されるので、暖房運転時に車室外の温度が低温になって、吸熱器における第１熱交換媒体の蒸発温度が低くなり、吸熱器に着霜するおそれが生じても、吸熱器に着霜が発生する事態を防止することができ、また吸熱器に着いた霜を除くことができる。このため、エンジンを搭載しない電気自動車において、車室外の温度が低温の環境下においても、吸熱器に着霜が生じ難い車両用空気調和装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態を示す車両用空気調和装置の暖房運転時の概略構成図である。この車両用空気調和装置の主要部の概略側面図である。この車両用空気調和装置の主要部を示し、図３（ａ）は図２のＡ矢視に相当する止め輪の平面図であり、図３（ｂ）は図２のＢ−Ｂ矢視に相当する熱伝達部の断面図であり、図３（ｃ）は図２のＣ−Ｃ矢視に相当する加熱ヒータのヒータ本体部の概略断面図である。この車両用空気調和装置の除湿暖房運転時の概略構成図である。本発明の第２実施形態の車両用空気調和装置の主要部の概略側面図である。この車両用空気調和装置の主要部の概略断面図を示し、同図（ａ）は図５のＢ−Ｂ矢視に相当する加熱ヒータのヒータ本体部の概略断面図であり、同図（ｂ）は図５のＡ−Ａ矢視に相当する熱伝達部の断面図である。本発明の第３実施形態に係わる車両用空気調和装置の暖房運転時の概略構成図である。

以下、本発明に係わる車両用空気調和装置の好ましい実施形態を図１から図７に基づいて説明する。図１〜図４は、本発明の第１実施形態を示すものである。

本発明の車両用空気調和装置１は、図１に示すように、車室内に設けられた空調ユニット１０と、車室内および車室外に亘って構成された冷媒回路２０と、車室内および車室外に亘って構成された補助加熱回路６０と、を備えている。

空調ユニット１０は、車室内に供給する空気を流通させるための空気流通路１１を有している。空気流通路１１の一端側には、車室外の空気を空気流通路１１に流入させるための外気吸入口１１ａと、車室内の空気を空気流通路１１に流入させるための内気吸入口１１ｂと、が設けられている。また、空気流通路１１の他端側には、空気流通路１１を流通する空気を車室内の搭乗者の足元に向かって吹き出させるフット吹出口１１ｃと、空気流通路１１を流通する空気を車室内の搭乗者の上半身に向かって吹き出させるベント吹出口１１ｄと、空気流通路１１を流通する空気を車両のフロントガラスの車室内側の面に向かって吹き出させるデフ吹出口１１ｅと、が設けられている。

空気流通路１１の一端側には、空気を空気流通路１１の一端側から他端側に向かって流通させるためのシロッコファン等の室内送風機１２が設けられている。この室内送風機１２は電動モータ１２ａによって駆動される。

空気流通路１１の一端側には、外気吸入口１１ａ及び内気吸入口１１ｂの一方を開放して他方を閉鎖することが可能な吸入口切換えダンパ１３が設けられている。この吸入口切換えダンパ１３は図示しない電動モータによって駆動される。吸入口切換えダンパ１３によって内気吸入口１１ｂが閉鎖されて外気吸入口１１ａが開放されると、外気吸入口１１ａから空気が空気流通路１１に流入する外気供給モードとなる。

また、吸入口切換えダンパ１３によって外気吸入口１１ａが閉鎖されて内気吸入口１１ｂが開放されると、内気吸入口１１ｂから空気が空気流通路１１に流入する内気循環モードとなる。さらに、吸入口切換えダンパ１３が外気吸入口１１ａと内気吸入口１１ｂとの間に位置し、外気吸入口１１ａと内気吸入口１１ｂがそれぞれ開放されると、吸入口切換えダンパ１３による外気吸入口１１ａ及び内気吸入口１１ｂのそれぞれの開口率に応じた割合で、外気吸入口１１ａと内気吸入口１１ｂとから空気が空気流通路１１に流入する外内気吸入モードとなる。

空気流通路１１の他端側のフット吹出口１１ｃ、ベント吹出口１１ｄ及びデフ吹出口１１ｅのそれぞれには、各吹出口１１ｃ，１１ｄ，１１ｅを開閉するための吹出口切換えダンパ１３ｂ，１３ｃ，１３ｄが設けられている。これらの吹出口切換えダンパ１３ｂ，１３ｃ，１３ｄは、図示しないリンク機構によって連動するように構成され、電動モータによってそれぞれ開閉される。

ここで、吹出口切換えダンパ１３ｂ，１３ｃ，１３ｄによってフット吹出口１１ｃが開放されてベント吹出口１１ｄが閉鎖され、デフ吹出口１１ｅが僅かに開放されると、空気流通路１１を流通する空気の大部分がフット吹出口１１ｃから吹き出されると共に残りの空気がデフ吹出口１１ｅから吹き出されるフットモードとなる。また、吹出口切換えダンパ１３ｂ，１３ｃ，１３ｄによってフット吹出口１１ｃ及びデフ吹出口１１ｅが閉鎖されてベント吹出口１１ｄが開放されると、空気流通路１１を流通する空気の全てがベント吹出口１１ｄから吹き出されるベントモードとなる。

さらに、吹出口切換えダンパ１３ｂ，１３ｃ，１３ｄによってフット吹出口１１ｃ及びベント吹出口１１ｄが開放されてデフ吹出口１１ｅが閉鎖されると、空気流通路１１を流通する空気がフット吹出口１１ｃ及びベント吹出口１１ｄから吹き出されるバイレベルモードとなる。また、吹出口切換えダンパ１３ｂ，１３ｃ，１３ｄによってフット吹出口１１ｃ及びベント吹出口１１ｄが閉鎖されてデフ吹出口１１ｅが開放されると、空気流通路１１を流通する空気がデフ吹出口１１ｅから吹き出されるデフモードとなる。また、吹出口切換えダンパ１３ｂ，１３ｃ，１３ｄによってベント吹出口１１ｄが閉鎖されてフット吹出口１１ｃ及びデフ吹出口１１ｅが開放されると、空気流通路１１を流通する空気がフット吹出口１１ｃ及びデフ吹出口１１ｅから吹き出されるデフフットモードとなる。

尚、バイレベルモードにおいては、フット吹出口１１ｃから吹き出される空気の温度がベント吹出口１１ｄから吹き出される空気の温度よりも高温となる温度差が生じるような、空気流通路１１、フット吹出口１１ｃ、ベント吹出口１１ｄ、後述する吸熱器及び放熱器の互いの位置関係や構造となっている。

室内送風機１２の空気流通方向下流側の空気流通路１１には、空気流通路１１を流通する空気を冷却及び除湿するための室内吸熱器１４が設けられている。また、室内吸熱器１４の空気流通方向下流側の空気流通路１１には、空気流通路１１を流通する空気を加熱するための第１室内放熱器１５が設けられている。室内吸熱器１４、第１室内放熱器１５は、それぞれ冷媒と空気流通路１１を流通する空気とを熱交換させるためのフィンとチューブ等からなる熱交換器である。

室内吸熱器１４と第１室内放熱器１５との間の空気流通路１１には、空気流通路１１を流通する空気の第１室内放熱器１５において加熱される割合を調整するためのエアミックスダンパ１６が設けられている。エアミックスダンパ１６は電動モータによって駆動される。エアミックスダンパ１６は、空気流通路１１の第１室内放熱器１５の上流側に位置することによって、第１室内放熱器１５において熱交換する空気の割合が減少し、空気流通路１１の第１室内放熱器１５以外の部分側に移動させることによって、第１室内放熱器１５において熱交換する空気の割合が増加する。

エアミックスダンパ１６は、空気流通路１１の第１室内放熱器１５の上流側を閉鎖して第１室内放熱器１５以外の部分を開放した状態で開度が０％となり、空気流通路１１の第１室内放熱器１５の上流側を開放し、第１室内放熱器１５以外の部分を閉鎖した状態で開度が１００％となる。

冷媒回路２０は、前記室内吸熱器１４、前記第１室内放熱器１５、第１熱交換媒体（例えば、ハイドロフルオロカーボン）を圧縮するための圧縮機２１、第１熱交換媒体と車室外の空気とを熱交換するための室外熱交換器２２、第１室内放熱器１５から流出する第１熱交換媒体と室内吸熱器１４から流出する第１熱交換媒体とを熱交換させるための内部熱交換器２３、第１熱交換媒体の流路を切換えるための電動式の三方弁２４、第１〜第４電磁弁２５ａ〜２５ｄ及び第１〜第２逆止弁２６ａ，２６ｂ、流通する第１熱交換媒体を減圧するための第１及び第２膨張弁２７ａ，２７ｂ、余剰となる第１熱交換媒体を貯留するためのレシーバタンク２８、気体の第１熱交換媒体と液体の第１熱交換媒体を分離して液冷媒が圧縮機２１に吸入されることを防止するためのアキュムレータ２９を有し、これらは銅管やアルミニウム管によって接続されている。

圧縮機２１、室外熱交換器２２は車室外に配置されている。また、圧縮機２１は電動モータによって駆動される。室外熱交換器２２には、車両の停止時に車室外の空気と第１熱交換媒体とを熱交換させるための室外送風機３０が設けられている。室外送風機３０は、室外熱交換器２２よりも車室側に配設されている。室外送風機３０は、電動モータ３０ａによって駆動される。

また、圧縮機２１の冷媒吐出側と第１室内放熱器１５の冷媒流入側とが冷媒流通路２０ａを介して接続され、第１室内放熱器１５の冷媒流出側と室外熱交換器２２の冷媒流入側とが冷媒流通路２０ｂを介して接続されている。冷媒流通路２０ｂには、三方弁２４が設けられ、三方弁２４の一方の冷媒流出側と他方の冷媒流出側が互いに並列に室外熱交換器２２の冷媒流入側に冷媒流通路２０ｃ，２０ｄを介して接続されている。

冷媒流通路２０ｄには、冷媒流通方向の上流側から順に、レシーバタンク２８、第１膨張弁２７ａ、第１逆止弁２６ａが設けられている。室外熱交換器２２の冷媒流出側と圧縮機２１の冷媒吸入側とが冷媒流通路２０ｅを介して接続され、また室外熱交換器２２の冷媒流出側と、冷媒流通路２０ｄの三方弁２４とレシーバタンク２８との間とが、冷媒流通路２０ｆを介して接続されている。

冷媒流通路２０ｅには、冷媒流通方向の上流側から順に、第１電磁弁２５ａ、アキュムレータ２９が設けられている。また、冷媒流通路２０ｆには、冷媒流通方向の上流側から順に、第２電磁弁２５ｂ、第２逆止弁２６ｂが設けられている。また、冷媒流通路２０ｄのレシーバタンク２８と第１膨張弁２７ａとの間と、内部熱交換器２３の高圧冷媒流入側とが冷媒流通路２０ｇを介して接続されている。冷媒流通路２０ｇには、第３電磁弁２５ｃが設けられている。

内部熱交換器２３の高圧冷媒流出側と室内吸熱器１４の冷媒流入側とが冷媒流通路２０ｈを介して接続されている。冷媒流通路２０ｈには、第２膨張弁２７ｂが設けられている。室内吸熱器１４の冷媒流出側と内部熱交換器２３の低圧冷媒流入側と冷媒流通路２０ｉを介して接続されている。また内部熱交換器２３の低圧冷媒流出側と、冷媒流通路２０ｅの第１電磁弁２５ａとアキュムレータ２９との間とが冷媒流通路２０ｊを介して接続されている。冷媒流通路２０ａと室外熱交換器２２の冷媒流入側とが冷媒流通路２０ｋを介して接続されている。この冷媒流通路２０ｋには、第４電磁弁２５ｄが設けられている。

補助加熱回路６０は、空気流通路１１を流通する空気を加熱するための第２室内放熱器６１と、第２室内放熱器６１から流出する第２熱交換媒体（例えば、水）を加熱するための加熱ヒータ７０とを有してなる。加熱ヒータ７０は室外熱交換器２２に設けられたタンク２２ｂ（図２参照）に接触した状態で結合されている。

加熱ヒータ７０を説明する前に、室外熱交換器２２について説明する。室外熱交換器２２は、図２に示すように、幅方向両端部に設けられた一対のタンク２２ａ、２２ｂと、これらのタンク２２ａ、２２ｂに連通して上下方向に所定の間隔を有して配設された多数のチューブ２２ｃとを有し、これらのチューブ２２ｃに第１熱交換媒体が同時に流れるマルチフロータイプであり、上下に隣接するチューブ２２ｃ間にコルゲートフィン２２ｄが接合されて構成されている。

一方側のタンク２２ａは、その内部が仕切り板２２ｅによって仕切られて、タンク２２ａの下側に下側空間部２２ｆが形成され、タンク２２ａの上側に上側空間部２２ｇが形成されている。この下側空間部２２ｆを形成するタンク２２ａに冷媒流入口２２ｈが設けられ、上側空間部２２ｇを形成するタンク２２ａの上部に冷媒流出口２２ｉが設けられている。

一対のタンク２２ａ、２２ｂの下側間には、一方側のタンク２２ａの下側空間部２２ｆに流入した第１熱交換媒体を他方側のタンク２２ｂに流すための冷媒流路となる複数のチューブ２２ｊが設けられている。

このように構成された室外熱交換器２２の冷媒流入口２２ｈに流入した第１熱交換媒体は、一方側のタンク２２ａの下側空間部２２ｆ内に流入し、複数のチューブ２２ｊ、他方側のタンク２２ｂ、多数のチューブ２２ｃ、一方側のタンク２２ａを流通して、冷媒流出口２２ｉから流出する。

他方側のタンク２２ｂは、図３（ｂ）に示すように、熱伝導性を有した材料（例えば、金属材料）で形成され、断面視において一方側が湾曲形成された曲面部２２ｂ１と、他方側に平面状に形成された側面部２２ｂ２とを有して、上下方向（図６の紙面に対して直交する方向）に延びる。このタンク２２ｂ内に第１熱交換媒体を貯留可能な貯留部２２ｂ３が形成されている。貯留部２２ｂ３は、側面部２２ｂ２に沿ってタンク２２ｂの下部から上部に亘って延びて、多数のチューブ２２ｃ（図２参照）に連通している。このタンク２２ｂの側面部２２ｂ２に加熱ヒータ７０が接触した状態で結合される。

加熱ヒータ７０は、図２及び図３（ｃ）に示すように、電熱線を備えるヒータ７１と、ヒータ７１から出る熱で加熱される第２熱交換媒体を流通する冷媒流路７２と、ヒータ７１を挿着し冷媒流路７２を形成するヒータ本体部７３とを有してなる。

ヒータ本体部７３は、熱伝導性を有した材料（例えば、金属材料）で形成され、ヒータ本体部７３の上端から下端に亘って貫通する貫通孔７３ａが設けられている。この貫通孔７３ａの上端部及び下端部には、上下方向に延びるヒータ７１が挿着され、これらのヒータ７１によって貫通孔７３ａの上下両端部が塞がれて、ヒータ本体部７３内に冷媒流路７２が形成されている。この冷媒流路７２の一方側の上部には、冷媒流路７２と連通する冷媒流通路６０ｂが接続され、冷媒流路７２の一方側の下部には、冷媒流路７２と連通する冷媒流通路６０ａが接続されている。このため、冷媒流通路６０ｂを流れる第２熱交換媒体は、冷媒流路７２の上部から冷媒流路７２内に流入して冷媒流路下側へ流れ、冷媒流路７２の下部から流出して冷媒流通路６０ａに流入する。

ヒータ７１は電熱線７１ａを金属やセラミック等で覆ったヒータ部７１ｂと、ヒータ部７１ｂの長手方向一端部に設けられて貫通孔７３ａに挿着される基部７１ｃとを有してなる。ヒータ部７１ｂの表面は絶縁材料で覆われて、ヒータ部７１ｂ及び電熱線７１ａは第２熱交換媒体と電気的に絶縁された状態になっている。

ヒータ部７１ｂは、この基部７１ｃが貫通孔７３ａの端部に挿着されると、ヒータ部７１ｂが冷媒流通路６０ａ、６０ｂのヒータ本体部７３側に開口する開口部６０ｄ、６０ｅに対向配置されるように構成されている。このため、冷媒流通路６０ｂを流れて冷媒流路７２内に流入した第２熱交換媒体は、貫通孔７３ａの上部に配設されたヒータ７１によって加熱されて冷媒流路７２を下向きに流れ、貫通孔７３ａの下部に配設されたヒータ７１で再加熱されて冷媒流通路６０ａに向かって流出する。

ヒータ本体部７３は、断面視において他方側が湾曲形成された曲面部７３ｂと、一方側が平面状に形成された側面部７３ｃとを有して、上下方向（図３の紙面に対して直交する方向）に延びる。ヒータ本体部７３と前述したタンク２２ｂは略同一形状をなし、ヒータ本体部７３の側面部７３ｃとタンク２２ｂの側面部２２ｂ２を対向して接触させると、貯留部２２ｂ３と冷媒流路７２とが共に沿って近接配置されるとともに、ヒータ本体部７３及びタンク２２ｂの外側形状が断面視において長孔状に形成される。接触状態にされたヒータ本体部７３及びタンク２２ｂの上下両端部には止め輪８１が装着されて、ヒータ本体部７３及びタンク２２ｂが結合されている。

止め輪８１は、図２及び図３（ａ）に示すように、金属材料で形成されて側面部同士を対向して接触させたヒータ本体部７３及びタンク２２ｂの外側に嵌合可能な大きさを有した孔部８１ａを備えた薄肉の環状に形成されている。

このように、ヒータ本体部７３は、熱伝導性を有するとともに、第１熱交換媒体を貯留するタンク２２ｂに接触した状態で結合されるので、冷媒流路７２を流通して加熱された第２熱交換媒体の熱や加熱ヒータ７０からの熱を、タンク２２ｂの貯留部２２ｂ３内に貯留する第１熱交換媒体に伝達することができる。以下、ヒータ本体部７３、冷媒流路７２、側面部７３ｃ、タンク２２ｂ、貯留部２２ｂ３、側面部２２ｂ２を合わせて熱伝達部８０と記す。

またヒータ本体部７３及びタンク２２ｂは、これらを接触させて止め輪８１で固定するだけで、熱伝達部８０を構成することができる。このため、加熱ヒータ７０及び室外熱交換器２２に熱伝達部を設ける場合のコストの増大を抑制することができる。

このように構成された車両用空気調和装置１では、冷房運転、除湿冷房運転、暖房運転、除湿暖房運転、除霜運転が行われる。運転モードが冷房運転、除湿冷房運転、暖房運転、除湿暖房運転、除霜運転の場合におけるそれぞれの冷媒回路２０の経路を表１に示す。

運転モードが暖房運転では、冷媒回路２０は、三方弁２４の流路が冷媒流通路２０ｄ側に設定され、第１電磁弁２５ａが開放されるとともに、第２〜第４電磁弁２５ｂ〜２５ｄが閉鎖されて、圧縮機２１が運転される。

これにより、圧縮機２１から吐出された第１熱交換媒体は、図１に示すように、冷媒流通路２０ａ、第１室内放熱器１５、冷媒流通路２０ｂ、２０ｄ、室外熱交換器２２、冷媒流通路２０ｅの順に流通して圧縮機２１に吸入される。冷媒回路２０を流通する第１熱交換媒体は、第１室内放熱器１５において放熱し、室外熱交換器２２において吸熱する。

このとき、空調ユニット１０において、室内送風機１２を運転することによって空気流通路１１を流通する空気は、室内吸熱器１４において第１熱交換媒体と熱交換することなく、第１室内放熱器１５において第１熱交換媒体と熱交換して加熱されて車室内に吹き出される。

運転モードが除湿暖房運転では、冷媒回路２０は、三方弁２４の流路が冷媒流通路２０ｄ側に設定され、第１及び第３電磁弁２５ａ，２５ｃが開放されるとともに、第２及び第４電磁弁２５ｂ，２５ｄが閉鎖されて、圧縮機２１が運転される。

これにより、圧縮機２１から吐出された第１熱交換媒体は、図４に示すように、冷媒流通路２０ａ、第１室内放熱器１５、冷媒流通路２０ｂ，２０ｄを順に流通する。冷媒流通路２０ｄを流通する冷媒の一部は、室外熱交換器２２、冷媒流通路２０ｅの順に流通して圧縮機２１に吸入される。また、冷媒流通路２０ｄを流通するその他の第１熱交換媒体は、冷媒流通路２０ｇ、内部熱交換器２３の高圧側、冷媒流通路２０ｈ、室内吸熱器１４、冷媒流通路２０ｉ、内部熱交換器２３の低圧側、冷媒流通路２０ｊ，２０ｅの順に流通して圧縮機２１に吸入される。冷媒回路２０を流通する第１熱交換媒体は、第１室内放熱器１５において放熱し、室内吸熱器１４において吸熱する。

この除湿暖房運転時には、空調ユニット１０において、室内送風機１２を運転することによって空気流通路１１を流通する空気は、室内吸熱器１４において冷媒と熱交換して冷却されることにより除湿される。また室内吸熱器１４において除湿された空気は、一部の空気が第１室内放熱器１５において第１熱交換媒体と熱交換することによって加熱されて車室内に吹き出される。

ここで、暖房運転時及び除湿暖房時には、第１室内放熱器１５において放出する熱量を室外熱交換器２２において車室外の空気から吸熱している。このため、車室外の温度が低温の環境下になると、室外熱交換器２２の冷媒の蒸発温度が低くなり、室外熱交換器２２に着霜する虞が生じる。

しかしながら、本発明の車両用空気調和装置１では、図２に示すように、加熱ヒータ７０のヒータ本体部７３と室外熱交換器２２のタンク２２ｂとが接触した状態でヒータ本体部７３とタンク２２ｂが結合されている。このため、加熱ヒータ７０から放出される熱をタンク２２ｂ内に貯留する第１熱交換媒体に伝達することができる。従って、暖房運転時及び除湿暖房時に、加熱ヒータ７０から放出される熱で暖められた第２熱交換媒体の熱や加熱ヒータ７０の熱によって、室外熱交換器２２を流通する第１熱交換媒体を加熱することができる。従って、室外熱交換器２２の温度が上昇されるので、室外熱交換器２２が着霜する虞を防止することができ、また室外熱交換器２２に霜が着いてもこれを除霜することができる。

また、図１に示すように、室外熱交換器２２に着霜して第１室内放熱器１５の放熱機能が低下しても、補助加熱回路６０の第２室内放熱器６１における放熱によって空気流通路１１を流通する空気が暖められるので、暖房機能の低下を防止することができる。

図５は、本発明の第２実施形態を示すものである。なお、前述した第１実施形態と同様の構成部分については同一の符号を付してその説明を省略する。

熱伝達部８０の一部を構成するヒータ本体部７３とタンク２２ｂとは、図５及び図６（ｂ）に示すように、一体的に構成されている。ヒータ本体部７３は、冷媒流通路６０ａ、６０ｂに繋がれ、タンク２２ｂはチューブ２２ｊ、２２ｃに繋がれる。つまり、一体的に形成されたヒータ本体部７３及びタンク２２ｂは冷媒流通路６０ａ、６０ｂ及びチューブ２２ｊ、２２ｃに繋がれる。なお、熱伝達部８０のヒータ本体部７３には、図６（ａ）に示すように、貫通孔７３ａの上下両端部にヒータ７１が装着されている。

このように、ヒータ本体部７３及びタンク２２ｂを一体的に構成することで、加熱ヒータ７０で暖められた第２熱交換媒体から放熱される熱はヒータ本体部７３及びタンク２２ｂを介して貯留部２２ｂ３に貯留する第１熱交換媒体に伝達されて、第１熱交換媒体を加熱することができる。このため、室外熱交換器２２に着霜が発生する事態を防止することができ、また室外熱交換器２２に着いた霜を除くことができる。さらに熱伝達部８０は、タンク２２ｂとヒータ本体部７３とを一体的に形成してなるので、熱伝達部を加熱ヒータ７０及び室外熱交換器２２の共通部品として使用することができ、加熱ヒータ７０及び室外熱交換器２２に熱伝達部を設ける場合のコストの増大を抑制することができる。

図７は、本発明の第３実施形態を示すものである。なお、前述した第１実施形態と同様の構成部分については同一の符号を付してその説明を省略する。この第４実施形態の車両用空気調和装置１は、図７に示すように、補助加熱回路６０と冷媒回路２０との間に、圧縮機２１から吐出する第１熱交換媒体と加熱ヒータ７０から流出する第２熱交換媒体とを熱交換させる内部熱交換器６３が設けられている。この車両用空気調和装置１は、室外熱交換器２２に着霜が発生して内部熱交換器６３の熱交換機能が低下して第１室内放熱器１５の暖房能力が低下すると、加熱ヒータ７０が作動して暖房機能を上げるように構成されている。

図７に示す冷媒回路２０は、圧縮機２１の冷媒吐出側と内部熱交換器６３の一方の冷媒流入側とが冷媒流通路２０ｍを介して接続され、内部熱交換器６３の一方の冷媒流出側と三方弁２４の冷媒流入側とが冷媒流通路２０ｎを介して接続されている。また加熱ヒータ７０の冷媒流入側と第１室内放熱器１５の冷媒流出側とが冷媒流通路６０ｂを介して接続されている。また加熱ヒータ７０の冷媒吐出側と内部熱交換器６３の他方の冷媒流入側とが冷媒流通路６０ａを介して接続され、内部熱交換器６３の他方の冷媒流出側と第１室内放熱器１５の冷媒流入側とが冷媒流通路６０ｃを介して接続されている。この冷媒流通路６０ｃにはポンプＰが設けられ、このポンプＰによって内部熱交換器６３及び加熱ヒータ７０で加熱された第２熱交換媒体が第１室内放熱器１５に送られる。

このように構成された図７に示す車両用空気調和装置１では、暖房運転時に室外熱交換器２２に着霜が発生すると、加熱ヒータ７０において加熱された第２熱交換媒体の熱によって室外熱交換器２２を流通する第１熱交換媒体が加熱される。このため、加熱された第１熱交換媒体が室外熱交換器２２内を流通することで、室外熱交換器２２に着霜する虞を防止することができ、また、室外熱交換器２２に霜が着いても除くことができる。

また、室外熱交換器２２に着霜が発生して内部熱交換器６３の熱交換機能が低下しても、第２熱交換媒体は加熱ヒータ７０によって加熱されるので、内部熱交換器６３の熱交換機能の低下を補うことができ、暖房機能の低下を防止することができる。

なお、暖房運転時に室外熱交換器２２に着霜が発生して内部熱交換器６３の熱交換機能が殆ど無くなった場合には、第２熱交換媒体は加熱ヒータ７０のみによって加熱される。

１車両用空気調和装置
１５第１室内放熱器（第１放熱器、第２放熱器）
２１圧縮機
２２室外熱交換器（吸熱器）
２２ｂタンク
２２ｂ２側面部（第１平面部）
６１第２室内放熱器（第２放熱器）
６３内部熱交換器（第１放熱器）
７０加熱ヒータ
７３ヒータ本体部
７３ｃ側面部（第２平面部）
８０熱伝達部

Claims

第１熱交換媒体を圧縮して吐出する圧縮機と、前記第１熱交換媒体を放熱させる第１放熱器と、前記第１熱交換媒体を吸熱させる吸熱器と、第２熱交換媒体を加熱する加熱ヒータと、前記加熱ヒータ及び前記第１放熱器のうち少なくとも該加熱ヒータによって加熱された第２熱交換媒体を放熱させる第２放熱器とを備え、
前記圧縮機によって吐出された第１熱交換媒体を前記第１放熱器において放熱させ、該第１放熱器において放熱させた第１熱交換媒体を前記吸熱器において吸熱させるとともに、前記加熱ヒータ及び前記第１放熱器のうち少なくとも該加熱ヒータによって加熱された前記第２熱交換媒体を前記第２放熱器において放熱させる暖房運転を行う車両用空気調和装置であって、
前記加熱ヒータと前記吸熱器との間には、前記加熱ヒータから放出される熱を第１熱交換媒体に伝達可能な熱伝達部が設けられ、
前記熱伝達部は、前記吸熱器の加熱ヒータ側に配置されて前記第１熱交換媒体を貯留しながら流通させるタンクと、前記加熱ヒータ内で前記第２熱交換媒体を流通させるヒータ本体部とを有し、前記タンク及び前記ヒータ本体部が一体的に形成されていることを特徴とする車両用空気調和装置。
第１熱交換媒体を圧縮して吐出する圧縮機と、前記第１熱交換媒体を放熱させる第１放熱器と、前記第１熱交換媒体を吸熱させる吸熱器と、第２熱交換媒体を加熱する加熱ヒータと、前記加熱ヒータ及び前記第１放熱器のうち少なくとも該加熱ヒータによって加熱された第２熱交換媒体を放熱させる第２放熱器とを備え、
前記圧縮機によって吐出された第１熱交換媒体を前記第１放熱器において放熱させ、該第１放熱器において放熱させた第１熱交換媒体を前記吸熱器において吸熱させるとともに、前記加熱ヒータ及び前記第１放熱器のうち少なくとも該加熱ヒータによって加熱された前記第２熱交換媒体を前記第２放熱器において放熱させる暖房運転を行う車両用空気調和装置であって、
前記加熱ヒータと前記吸熱器との間には、前記加熱ヒータから放出される熱を第１熱交換媒体に伝達可能な熱伝達部が設けられ、
前記熱伝達部は、前記吸熱器の加熱ヒータ側に配置されて前記第１熱交換媒体を貯留しながら流通させ加熱ヒータ側に第１平面部が設けられたタンクと、前記加熱ヒータ内で前記第２熱交換媒体を流通させ吸熱器側に第２平面部が設けられたヒータ本体部とを有し、前記タンク及び前記ヒータ本体部は、前記第１平面部と前記第２平面部とが接触した状態で結合されていることを特徴とする車両用空気調和装置。