Vehicular air conditioning apparatus

本発明は、例えば、電気自動車に適用可能な車両用空気調和装置に関するものである。

従来、この種の車両用空気調和装置では、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、冷媒を放熱させる放熱器と、冷媒を吸熱させる吸熱器と、冷媒を放熱または吸熱させる室外熱交換器と、を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

前記車両用空気調和装置では、圧縮機が吐出した冷媒を放熱器に流入させて放熱させ、放熱器を流通した冷媒を第１膨張弁を介して室外熱交換器に流入させて吸熱させ、室外熱交換器を流通した冷媒を圧縮機に吸入させることによって暖房運転を行っている。

また、前記車両用空気調和装置において、圧縮機が吐出した冷媒を放熱器に流入させて放熱させ、放熱器を流通した冷媒の一部を第１膨張弁を介して室外熱交換器に流入させて吸熱させ、放熱器を流通したその他の冷媒を第２膨張弁を介して吸熱器に流入させて吸熱させ、室外熱交換器および吸熱器を流通した冷媒を圧縮機に吸入させることによって除湿暖房運転を行うものがある。

前記車両用空気調和装置では、外気温が低温の環境下において暖房運転や除湿暖房運転を行うと、室外熱交換器を流通する冷媒が外気から吸熱し難くなり、室外熱交換器における吸熱量が不足する場合がある。 前記車両用空気調和装置では、室外熱交換器における吸熱量が不足した状態で圧縮機の運転を行うと、冷媒回路の冷媒の循環量が減少して放熱器からの放熱量が低下し、必要な暖房能力を得ることが困難となる場合がある。

本発明の目的とするところは、低外気温の環境下における圧縮機からの冷媒吐出量の低下を防止して、暖房運転時に必要な暖房能力を得ることができ、除湿暖房運転時に暖房能力を低下させることなく除湿することのできる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、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、冷媒を放熱させる放熱器と、冷媒を吸熱させる吸熱器と、冷媒を放熱または吸熱させる室外熱交換器と、室外熱交換器に流入する冷媒を減圧する第１膨張弁と、吸熱器に流入する冷媒を減圧する第２膨張弁と、圧縮機の冷媒吸入側の冷媒流路に設けられ、冷媒を気体と液体に分離して気体の冷媒を圧縮機に吸入させるアキュムレータと、圧縮機が吐出した冷媒を放熱器に流入させて放熱させ、放熱器を流通した冷媒を第１膨張弁を介して室外熱交換器に流入させて吸熱させ、室外熱交換器を流通した冷媒をアキュムレータを介して圧縮機に吸入させる暖房用冷媒回路と、圧縮機が吐出した冷媒を放熱器に流入させて放熱させ、放熱器を流通した冷媒の一部を第１膨張弁を介して室外熱交換器に流入させて吸熱させ、放熱器から流出したその他の冷媒を第２膨張弁を介して吸熱器に流入させて吸熱させ、室外熱交換器および吸熱器を流通した冷媒をアキュムレータを介して圧縮機に吸入させる除湿暖房用冷媒回路と、暖房用冷媒回路および除湿暖房用冷媒回路において放熱器から流出した冷媒を減圧する第３膨張弁と、第３膨張弁において減圧した冷媒を流入させることで、気体の冷媒と液体の冷媒とに分離する気液分離器と、気液分離器において分離された少なくとも気体の冷媒の一部を圧縮機の圧縮途中の冷媒が流通する部分に吸入させるバイパス回路と、を備えている。

これにより、気液分離器において分離された少なくとも気体の冷媒の一部が圧縮機の圧縮途中の冷媒が流通する部分に吸入されることから、圧縮機の冷媒吐出量を増加させることで、放熱器における放熱量を増加させることが可能となる。

本発明によれば、圧縮機の冷媒吐出量を増加させることで、放熱器における放熱量を増加させることができるので、暖房運転時において暖房能力を向上させることができ、除湿暖房運転時において暖房能力を低下させることなく除湿が可能となる。 また、暖房運転時および除湿暖房時には、アキュムレータを介して冷媒が圧縮機に吸入されるので、冷媒循環量が低下した状態でも、圧縮機への潤滑油の戻り量の不足を防止することが可能となる。

本発明の第１実施形態を示す車両用空気調和装置の概略構成図である。

冷房運転および除湿冷房運転を示す車両用空気調和装置の概略構成図である。

暖房運転を示す車両用空気調和装置の概略構成図である。

第１除湿暖房運転を示す車両用空気調和装置の概略構成図である。

第２除湿暖房運転を示す車両用空気調和装置の概略構成図である。

暖房運転中に第４電磁弁を開放した状態を示す車両用空気調和装置の概略構成図である。

本発明の第２実施形態を示す車両用空気調和装置の概略構成図である。

本発明の第３実施形態を示す車両用空気調和装置の概略構成図である。

電気ヒータの取付位置の他の例を示す車両用空気調和装置の概略構成図である。

本発明の第４実施形態を示す車両用空気調和装置の概略構成図である。

本発明の第５実施形態の冷房運転を示す車両用空気調和装置の概略構成図である。

暖房運転中に第４電磁弁を開放した状態を示す車両用空気調和装置の概略構成図である。

図１乃至図６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、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内の一端側には、空気流通路１１の一端側から他端側に向かって空気を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。

空気流通路１１の一端側には、外気吸入口１１ａおよび内気吸入口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。 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および内気吸入口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に流入する内外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およびデフ吹出口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ている。 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およびデフ吹出口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およびベント吹出口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およびベント吹出口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およびベント吹出口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およびデフ吹出口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およびデフ吹出口１１ｅから吹き出されるデフフットモードとなる。 尚、空気流通路１１、フット吹出口１１ｃ、ベント吹出口１１ｄ、後述する吸熱器および放熱器は、バイレベルモードにおいて、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を生じさせるような、互いの位置関係および構造となっている。

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および除湿するための吸熱器１４が設けられている。 また、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放熱器１５が設けられている。 吸熱器１４および放熱器１５は、それぞれ内部を流通する冷媒と空気流通路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。

吸熱器１４と放熱器１５との間の空気流通路１１には、空気流通路１１を流通する空気の放熱器１５によっ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、空気流通路１１の放熱器１５の上流側を閉鎖する方向に移動させることによって、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の放熱器１５以外の部分側に移動させることによって、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の放熱器１５の上流側を閉鎖して放熱器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の放熱器１５の上流側を開放し、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、前記吸熱器１４、前記放熱器１５、冷媒を圧縮するための圧縮機２１、冷媒と車室外の空気とを熱交換するための室外熱交換器２２、放熱器１５および室外熱交換器２２の少なくとも放熱器１５から流出する冷媒と吸熱器１４から流出する冷媒とを熱交換させるための内部熱交換器２３、第１膨張弁としての膨張手段と凝縮圧力調整手段とを有し、膨張手段側または凝縮圧力調整手段側に冷媒流路を切換え可能な制御弁２４、放熱器１５から流出する冷媒を減圧するための第３膨張弁としての放熱冷媒膨張弁２５、第１〜第４電磁弁２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ（以降、２６ａ〜２６ｄと記載する）、第１〜第２逆止弁２７ａ，２７ｂ、吸熱器１４に流入する冷媒を減圧するための第２膨張弁としての吸熱器用膨張弁２８、放熱冷媒膨張弁２５によって減圧された冷媒を気体と液体とに分離するための気液分離器２９と、気体の冷媒と液体の冷媒を分離して気体の冷媒を圧縮機２１に吸入させるためのアキュムレータ３０、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。

具体的には、圧縮機２１の冷媒吐出側に放熱器１５の冷媒流入側が接続されることによって、冷媒流通路２０ａが設けられている。 また、放熱器１５の冷媒流出側には、制御弁２４の冷媒流入側が接続されることによって、冷媒流通路２０ｂが設けられている。 冷媒流通路２０ｂには、冷媒流通方向の上流側から順に、放熱冷媒膨張弁２５、気液分離器２９が設けられている。 制御弁２４の膨張手段側の冷媒流出側には、室外熱交換器２２の一端側が接続されることによって、冷媒流通路２０ｃが設けられている。 冷媒流通路２０ｃには、第１逆止弁２７ａが設けられている。 また、制御弁２４の凝縮圧力調整手段側の冷媒流出側には、室外熱交換器２２の他端側が接続されることによって、冷媒流通路２０ｄが設けられている。 室外熱交換器２２の他端側には、冷媒流通路２０ｄと並列に、圧縮機２１の冷媒吸入側が接続されることによって、冷媒流通路２０ｅが設けられている。 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２６ａ、アキュムレータ３０が設けられている。 冷媒流通路２０ｂには、内部熱交換器２３の高圧冷媒流入側が接続されることによって冷媒流通路２０ｆが設けられている。 冷媒流通路２０ｆには、第２電磁弁２６ｂが設けられている。 内部熱交換器２３の高圧冷媒流出側には、吸熱器１４の冷媒流入側が接続されることによって、冷媒流通路２０ｇが設けられている。 冷媒流通路２０ｇには、吸熱器用膨張弁２８が設けられている。 吸熱器１４の冷媒流出側には、内部熱交換器２３の低圧冷媒流入側が接続されることによって、冷媒流通路２０ｈが設けられている。 内部熱交換器２３の低圧冷媒流出側には、冷媒流通路２０ｅの第１電磁弁２６ａとアキュムレータ３０との間が接続されることによって、冷媒流通路２０ｉが設けられている。 室外熱交換器２２の一端側には、冷媒流通路２０ｃと並列に、冷媒流通路２０ｆの第２電磁弁２６ｂの冷媒流通方向の下流側が接続されることによって、冷媒流通路２０ｊが設けられている。 冷媒流通路２０ｊには、冷媒流通方向の上流側から順に、第３電磁弁２６ｃ、第２逆止弁２７ｂが設けられている。 気液分離器２９には、圧縮機２１の冷媒吸入側が接続されることによって、バイパス回路としての冷媒流通路２０ｋが設けられている。 冷媒流通路２０ｋには、第４電磁弁２６ｄが設けられている。

圧縮機２１および室外熱交換器２２は、車室外のエンジンルーム内に配置されている。

圧縮機２１は、一対の冷媒吸入口が設けられ、一方の冷媒吸入口に冷媒流通路２０ｅが接続され、他方の冷媒吸入口に冷媒流通路２０ｋが接続されている。 冷媒流通路２０ｋが接続された他方の冷媒吸入口は、圧縮途中の冷媒が流通する部分に連通している。 圧縮機２１は、電動モータによって駆動され、インバータ制御によって回転数の調整が可能である。

室外熱交換器２２は、内部を流通する冷媒と車室外の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。 室外熱交換器２２は、吸熱器として機能する場合に冷媒流路の一端側から冷媒が流入し、放熱器として機能する場合に冷媒流路の他端側から冷媒が流入する。 室外熱交換器２２の冷媒流路の一端側には、放熱器として機能する場合に液体の冷媒を貯留可能な気液分離部２２ａと、気液分離部２２ａから流出する液体の冷媒を過冷却の状態とするための過冷却部２２ｂと、が設けられている。 また、室外熱交換器２２には、車両の停止時に車室外の空気と冷媒とを熱交換させるための室外送風機２２ｃが設けられている。

内部熱交換器２３は、例えば、二重管式や積層式の熱交換器であり、冷媒と冷媒とを熱交換させるものである。

制御弁２４は、膨張手段側において暖房運転および第１除湿暖房運転時に室外熱交換器２２に流入する冷媒を減圧する。 また、制御弁２４は、凝縮圧力調整手段側において除湿冷房運転時に放熱器１５における冷媒の凝縮圧力を制御する。 制御弁２４は、冷媒流路を膨張手段側または凝縮圧力調整手段側に切換えるとともに、それぞれの冷媒流路の開度を調整するためのステッピングモータを有している。

吸熱器用膨張弁２８は、吸熱器１４から流出する冷媒の温度に応じて弁開度を調整可能な温度膨張弁である。 温度膨張弁としては、例えば、吸熱器から流出する冷媒が流通する流出冷媒流路と、流出冷媒流路を流通する温度を検出する感温棒と、弁体を移動させるためのダイヤフラムと、を一体に形成したボックス型の温度膨張弁が用いられる。

気液分離器２９は、内部に冷媒が貯留可能に設けられ、放熱冷媒膨張弁２５によって減圧された冷媒が流入して気体の冷媒と液体の冷媒に分離される。 気液分離器２９の下部側には、冷媒流通路２０ｂが接続されており、室外熱交換器２２および吸熱器１４の一方または両方に主に液体の冷媒を流通させることが可能である。 また、気液分離器２９の上部側には、冷媒流通路２０ｋが接続されており、主に気体の冷媒を圧縮機２１の圧縮途中の冷媒が流通する部分に吸入させることが可能である。

以上のように構成された車両用空気調和装置では、冷房運転、除湿冷房運転、暖房運転、第１除湿暖房運転、第２除湿暖房運転が行われる。 以下、それぞれの運転について説明する。

冷房運転および除湿冷房運転において、冷媒回路２０では、制御弁２４の冷媒流路を凝縮圧力調整手段側に設定し、第３電磁弁２６ｃを開放するとともに、第１、第２および第４電磁弁２６ａ，２６ｂ，２６ｄを閉鎖して圧縮機２１を運転する。
これにより、圧縮機２１から吐出された冷媒は、図２に示すように、冷媒流通路２０ａ、放熱器１５、冷媒流通路２０ｂ，２０ｄ、室外熱交換器２２、冷媒流通路２０ｊ，２０ｆ、内部熱交換器２３の高圧側、冷媒流通路２０ｇ、吸熱器１４、冷媒流通路２０ｈ、内部熱交換器２３の低圧側、冷媒流通路２０ｉ，２０ｅの順に流通して圧縮機２１に吸入される。 冷媒回路２０を流通する冷媒は、冷房運転において、室外熱交換器２２において放熱して吸熱器１４において吸熱する。 また、除湿冷房運転として、図２の一点鎖線に示すように、エアミックスダンパ１６を開放すると、冷媒回路２０を流通する冷媒は放熱器１５においても放熱する。 また、室外熱交換器２２を流通する冷媒は、気液分離部２２ａにおいて気体の冷媒と液体の冷媒に分離され、過冷却部２２ｂにおいて液体の冷媒が冷却されて過冷却の状態となる。 このため、室外熱交換器２２から流出する冷媒は、過冷却された液体の状態である。
冷房運転および除湿冷房運転では、吸熱器用膨張弁２８の弁開度の制御によって吸熱器１４から流出する冷媒が所定の過熱度に調整される。 このため、アキュムレータ３０に流入する冷媒は、全てが気体の状態となり、液体の冷媒がアキュムレータ３０内に蓄えられることなく圧縮機２１に吸入される。

このとき、冷房運転中の空調ユニット１０において、室内送風機１２を運転することによって流通する空気流通路１１の空気は、吸熱器１４において冷媒と熱交換して冷却され、車室内の温度を目標設定温度Ｔｓｅｔとするために吹出口１１ｃ，１１ｄ，１１ｅから吹き出すべき空気の温度である目標吹出温度ＴＡＯとなって車室内に吹き出される。

目標吹出温度ＴＡＯは、車室外の温度Ｔａｍ、車室内の温度Ｔｒ、日射量Ｔｓ等の環境条件を検出し、検出された環境条件と目標設定温度Ｔｓｅｔに基づいて算出されるものである。

また、除湿冷房運転中の空調ユニット１０において、室内送風機１２を運転することによって流通する空気流通路１１の空気は、吸熱器１４において吸熱する冷媒と熱交換して冷却されることによって除湿される。 吸熱器１４において除湿された空気は、放熱器１５おいて放熱する冷媒と熱交換して加熱され、目標吹出温度ＴＡＯの空気となって車室内に吹き出される。

暖房運転において、冷媒回路２０では、制御弁２４の冷媒流路を膨張手段側に設定し、第１電磁弁２６ａを開放するとともに、第２、第３および第４電磁弁２６ｂ，２６ｃ，２６ｄを閉鎖して圧縮機２１を運転する。
これにより、圧縮機２１から吐出された冷媒は、図３に示すように、冷媒流通路２０ａ、放熱器１５、冷媒流通路２０ｂ、冷媒流通路２０ｃ、室外熱交換器２２、冷媒流通路２０ｄ，２０ｅの順に流通して圧縮機２１に吸入される。 冷媒回路２０を流通する冷媒は、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。
暖房運転では、放熱冷媒膨張弁２５の弁開度の制御によって放熱器１５を流通する冷媒が所定の過冷却度に調整される。 放熱器１５から流出した冷媒は、放熱冷媒膨張弁２５および制御弁２４の膨張手段側によって減圧されて室外熱交換器２２に流入する。 室外熱交換器２２から流出した冷媒は、アキュムレータ３０において液体の冷媒と気体冷媒とに分離され、気体の冷媒のみが圧縮機２１に吸入される。

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流通する空気流通路１１の空気は、吸熱器１４において冷媒と熱交換することなく、放熱器１５において冷媒と熱交換して加熱され、目標吹出温度ＴＡＯの空気となって車室内に吹き出される。

第１除湿暖房運転において、冷媒回路２０では、制御弁２４の冷媒流路を膨張手段側に設定し、第１および第２電磁弁２６ａ，２６ｂを開放するとともに、第３および第４電磁弁２６ｃ，２６ｄを閉鎖して圧縮機２１を運転する。
これにより、圧縮機２１から吐出された冷媒は、図４に示すように、冷媒流通路２０ａ、放熱器１５、冷媒流通路２０ｂを順に流通する。 冷媒流通路２０ｂを流通する冷媒の一部は、冷媒流通路２０ｃ、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２０ｂを流通するその他の冷媒は、冷媒流通路２０ｆ、内部熱交換器２３の高圧側、冷媒流通路２０ｇ、吸熱器１４、冷媒流通路２０ｈ、内部熱交換器２３の低圧側、冷媒流通路２０ｉ，２０ｅ、の順に流通して圧縮機２１に吸入される。 冷媒回路２０を流通する冷媒は、放熱器１５において放熱し、吸熱器１４および室外熱交換器２２において吸熱する。
第１除湿暖房運転では、放熱冷媒膨張弁２５の弁開度の制御によって放熱器１５を流通する冷媒が所定の過冷却度に調整される。 また、放熱器１５から流出した冷媒は、一部が放熱冷媒膨張弁２５および制御弁２４の膨張手段側によって減圧されて室外熱交換器２２に流入し、その他の冷媒が放熱冷媒膨張弁２５および吸熱器用膨張弁２８によって減圧されて吸熱器１４に流入する。 吸熱器１４および室外熱交換器２２から流出した冷媒は、アキュムレータ３０において液体の冷媒と気体冷媒とに分離され、気体の冷媒のみが圧縮機２１に吸入される。

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流通する空気流通路１１の空気は、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。 吸熱器１４において除湿された空気は、少なくとも一部の空気が放熱器１５において冷媒と熱交換することによって加熱され、目標吹出温度ＴＡＯの空気となって車室内に吹き出される。

第２除湿暖房運転において、冷媒回路２０では、制御弁２４の冷媒流路を閉鎖し、第２電磁弁２６ｂを開放するとともに、第１、第３および第４電磁弁２６ａ，２６ｃ，２６ｄを閉鎖して圧縮機２１を運転する。
これにより、圧縮機２１から吐出された冷媒は、図５に示すように、冷媒流通路２０ａ、放熱器１５、冷媒流通路２０ｂ，２０ｆ、内部熱交換器２３の高圧側、冷媒流通路２０ｇ、吸熱器１４、冷媒流通路２０ｈ、内部熱交換器２３の低圧側、冷媒流通路２０ｉ，２０ｅの順に流通して圧縮機２１に吸入される。 冷媒回路２０を流通する冷媒は、放熱器１５において放熱し、吸熱器１４において吸熱する。
第２除湿暖房運転では、放熱冷媒膨張弁２５の弁開度の制御によって放熱器１５を流通する冷媒が所定の過冷却度に調整される。 また、放熱器１５から流出した冷媒は、放熱冷媒膨張弁２５および吸熱器用膨張弁２８によって減圧されて吸熱器１４に流入する。 吸熱器１４から流出した冷媒は、アキュムレータ３０において液体の冷媒と気体の冷媒とに分離され、気体の冷媒のみが圧縮機２１に吸入される。

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流通する空気流通路１１の空気は、前記第１除湿暖房運転と同様に、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。 吸熱器１４において除湿された空気は、少なくとも一部の空気が放熱器１５において冷媒と熱交換することによって加熱され、目標吹出温度ＴＡＯとなって車室内に吹き出される。

オートエアコンスイッチがオンの状態に設定されている場合には、冷房運転、除湿冷房運転、暖房運転、第１除湿暖房運転、第２除湿暖房運転が、車室外の温度Ｔａｍ、車室内の温度Ｔｒ、車室外の湿度、車室内の湿度Ｔｈ、日射量Ｔｓ等の環境条件に基づいて切換えられる。

また、吹出口１１ｃ，１１ｄ，１１ｅのモードが、吹出口切換えダンパ１３ｂ，１３ｃ，１３ｄによって切換えられる。 エアミックスダンパ１６の開度は、吹出口１１ｃ，１１ｄ，１１ｅから吹出される空気の温度が目標吹出温度ＴＡＯとなるように調整される。

また、各運転において、フットモード、ベントモード、バイレベルモードの切り替えが、目標吹出温度ＴＡＯに応じて行われる。 具体的には、目標吹出温度ＴＡＯが例えば４０℃以上など、高温となる場合にフットモードに設定される。 また、目標吹出温度ＴＡＯが例えば２５℃未満など、低温となる場合にベントモードが設定される。 さらに、目標吹出温度ＴＡＯが、フットモードが設定される目標吹出温度ＴＡＯとベントモードが設定される目標吹出温度ＴＡＯとの間の温度の場合にバイレベルモードに設定される。

また、暖房運転中や第１除湿暖房運転中において、車室外の空気の温度が低くなると、室外熱交換器２２を流通する冷媒が吸熱し難くなる。 暖房運転中や第１除湿暖房運転中において、室外熱交換器２２における吸熱量が不足すると、冷媒回路２０の冷媒の循環量が減少して放熱器１５からの放熱量が減少し、暖房能力が不足する場合がある。

このため、暖房運転中や第１除湿暖房運転中に車室外の空気の温度が低くなる場合には、放熱器１５における放熱量を増加させるために、第４電磁弁２６ｄを開放する。

暖房運転中や第１除湿暖房運転中に第４電磁弁２６ｄを開放すると、図６（図６では暖房運転を示す）に示すように、気液分離器２９に流入した冷媒の一部が冷媒流通路２０ｋを流通して圧縮機２１の圧縮途中の冷媒が流通する部分に吸入される。 このとき、圧縮機２１に吸入される冷媒は、気液分離器２９の上部側から流出する主に気体の冷媒であるが、運転状態によっては気液２相状態の冷媒が吸入される場合がある。 また、冷媒流通路２０ｋを介して圧縮機２１に吸入される冷媒量は、制御弁２４の膨張手段側の開度を制御することによって所定の冷媒量に調整される。

これにより、圧縮機２１は、圧縮途中の冷媒が流通する部分に主に気体の冷媒を吸入することから、室外熱交換器２２における吸熱量が小さく冷媒回路２０の冷媒の循環量が減少したときでも、圧縮機２１の冷媒の吐出量を増加させることが可能である。 放熱器１５においては、圧縮機２１の冷媒の吐出量を増加させることによって、放熱量を増加させることが可能である。

また、圧縮機２１には、アキュムレータ３０を介して冷媒を吸入させることによって、圧縮機２１の潤滑に必要な潤滑油の戻り量を確保することが可能である。

このように、本実施形態の車両用空気調和装置によれば、暖房運転および第１除湿暖房運転において放熱器１５から流出した冷媒を減圧する放熱冷媒膨張弁２５と、放熱冷媒膨張弁２５において減圧した冷媒を流入させることで、気体の冷媒と液体の冷媒とに分離する気液分離器２９と、気液分離器２９において分離された少なくとも気体の冷媒の一部を圧縮機２１の圧縮途中の冷媒が流通する部分に吸入させるバイパス回路としての冷媒流通路２０ｋと、を備えている。 これにより、暖房運転中や第１除湿暖房運転中に車室外の空気の温度が低くなる場合には、圧縮機２１の冷媒吐出量を増加させることで、放熱器１５における放熱量を増加させることができる。 このため、暖房運転時においては、暖房能力を向上させることができ、除湿暖房運転時においては、暖房能力を低下させることなく除湿が可能となる。 また、暖房運転時および除湿暖房時には、アキュムレータ３０を介して冷媒が圧縮機２１に吸入されるので、冷媒循環量が低下した状態でも、圧縮機２１への潤滑油の戻り量の不足を防止することが可能となる。

また、暖房運転中や第１除湿暖房運転中において、放熱器１５における冷媒の過冷却度が所定の過冷却度となるように、放熱冷媒膨張弁２５の弁開度を制御するとともに、冷媒流通路２０ｋを流通する冷媒の流量が所定の流量となるように、制御弁２４の膨張手段側の弁開度を制御するようにしている。 これにより、放熱器１５における放熱量を必要な放熱量とすることができるので、車室内の温度を目的の温度とする制御性能を向上させることが可能となる。

図７は、本発明の第２実施形態を示すものである。 尚、前記実施形態と同様の構成部分には同一の符号を付して示す。

この車両用空気調和装置は、図７に示すように、前記第１実施形態の第４電磁弁２６ｄの代わりとして、冷媒流通路２０ｋに開度が可変の電子膨張弁からなるバイパス膨張弁３１が設けられている。

以上ように構成された車両用空気調和装置では、暖房運転中や第１除湿暖房運転中に車室外の空気の温度が低くなる場合に、放熱器１５における放熱量を増加させるために、バイパス膨張弁３１を開放する。

暖房運転中や第１除湿暖房運転中にバイパス膨張弁３１を開放すると、図７（図７では暖房運転を示す）に示すように、気液分離器２９を流通する冷媒の一部が冷媒流通路２０ｋを流通して圧縮機２１の圧縮途中の冷媒が流通する部分に吸入される。 このとき、圧縮機２１に吸入される冷媒は、気液分離器２９の上部側から流出する主に気体の冷媒であるが、運転状態によっては気液２相状態の冷媒が吸入される場合がある。 また、冷媒流通路２０ｋを介して圧縮機２１に吸入される冷媒量は、制御弁２４の膨張手段側の開度を固定した状態で、バイパス膨張弁３１の弁開度を制御することによって所定の流量に調整される。

これにより、圧縮機２１は、圧縮途中の冷媒が流通する部分に主に気体の冷媒を吸入することから、室外熱交換器２２における吸熱量が小さく冷媒回路２０の冷媒の循環量が減少したときでも、圧縮機２１の冷媒の吐出量を増加させることが可能である。 放熱器１５においては、圧縮機２１の冷媒の吐出量を増加させることによって、放熱量を増加させることが可能である。

また、圧縮機２１には、アキュムレータ３０を介して冷媒を吸入させることによって、圧縮機２１の潤滑に必要な潤滑油の戻り量を確保することが可能となる。

このように、本実施形態の車両用空気調和装置によれば、前記実施形態と同様に、暖房運転中や第１除湿暖房運転中に車室外の空気の温度が低くなる場合には、圧縮機２１の冷媒吐出量を増加させることで、放熱器１５における放熱量を増加させることができる。 このため、暖房運転時においては、暖房能力を向上させることができ、除湿暖房運転時においては、暖房能力を低下させることなく除湿が可能となる。 また、暖房運転時および除湿暖房時には、アキュムレータ３０を介して冷媒が圧縮機２１に吸入されるので、冷媒循環量が低下した状態でも、圧縮機２１への潤滑油の戻り量の不足を防止することが可能となる。

また、暖房運転中や第１除湿暖房運転中において、放熱器１５における冷媒の過冷却度が所定の過冷却度となるように、放熱冷媒膨張弁２５の弁開度を制御するとともに、冷媒流通路２０ｋを流通する冷媒の流量が所定の流量となるように、バイパス膨張弁３１の弁開度を制御するようにしている。 これにより、放熱器１５における放熱量を必要な放熱量とすることができるので、車室内の温度を目的の温度とする制御性能を向上させることが可能となる。

図８は、本発明の第３実施形態を示すものである。 尚、前記実施形態と同様の構成部分には同一の符号を付して示す。

この車両用空気調和装置は、前記第１実施形態の放熱器１５の代わりとして、図８に示すように、熱媒体としての水と冷媒とを熱交換させる放熱器としての冷媒放熱器３３が空気流通路１１外に設けられている。

冷媒放熱器３３の水を冷媒と熱交換させるための熱交換部３３ａには、水が流通する熱媒体回路としての水回路４０が接続されている。 水回路４０には、水を吐出する水ポンプ４１と、空気流通路１１を流通する空気と水を熱交換させるための熱媒体放熱器としてのヒータコア４２と、車両走行用のエンジンが排出する熱を水に吸熱させるための排出熱吸熱部としてのラジエータ４３と、水を加熱するための電気ヒータ４４と、が接続されている。

以上のように構成された車両用空気調和装置において、冷媒回路２０では、前記第１実施形態と同様に冷媒を流通させることが可能であり、冷媒流通路２０ｋを介して気液分離器２９内の主に気相状態の冷媒を圧縮機２１に吸入させることが可能である。

また、水回路４０では、除湿冷房運転、暖房運転、第１除湿暖房運転および第２除湿暖房運転の際に水ポンプ４１を運転して水を流通させる。

水回路４０を流通する水は、冷媒放熱器３３において冷媒から吸熱し、ヒータコア４２において空気流通路１１を流通する空気と熱交換して放熱する。 水回路４０を流通する水は、冷媒放熱器３３において加熱される以外に、ラジエータ４３においてエンジンの排出する熱によって加熱される。 また、空気流通路１１を流通する空気の加熱量が不足する場合には、電気ヒータ４４によって水回路４０を流通する水を加熱することによって、不足する加熱量を補うことが可能である。

このように、本実施形態の車両用空気調和装置では、前記第１実施形態と同様に、暖房運転中や第１除湿暖房運転中に車室外の空気の温度が低くなる場合には、圧縮機２１の冷媒吐出量を増加させることで、冷媒放熱器３３における放熱量を増加させることができる。 このため、暖房運転時においては、暖房能力を向上させることができ、除湿暖房運転時においては、暖房能力を低下させることなく除湿が可能となる。 また、暖房運転時および除湿暖房時には、アキュムレータ３０を介して冷媒が圧縮機２１に吸入されるので、冷媒循環量が低下した状態でも、圧縮機２１への潤滑油の戻り量の不足を防止することが可能となる。

また、エンジンの排出する熱によって水回路４０を流通する水を加熱するためのラジエータ４３が水回路４０に接続されている。 これにより、水回路４０の水をエンジンの排出する熱によって加熱することによって、暖房運転や第１除湿暖房運転を行うことができるので、エンジンの排出熱を有効に利用してエネルギーの消費量を低減することが可能となる。

また、水回路４０を流通する水を加熱するための電気ヒータ４４を備えている。 これにより、暖房運転時や第１除湿暖房運転時における暖房能力の不足熱量を補うことが可能となるので、車室内を要求される温度に維持することが可能となる。

尚、前記第３実施形態では、暖房運転時や第１除湿暖房運転時における暖房能力の不足熱量を電気ヒータ４４によって水回路４０を流通する水を加熱するようにしたものを示したが、これに限られるものではない。 例えば、図９に示すように、冷媒流通路２０ｆのアキュムレータ３０と圧縮機２１との間に電気ヒータ４４を設け、電気ヒータ４４によって冷媒回路２０を流通する冷媒を加熱するようにしてもよい。 また、冷媒回路２０に対する電気ヒータ４４の取り付け位置としては、アキュムレータ３０と圧縮機２１との間に限られない。 例えば、電気ヒータ４４を、冷媒流通路２０ｋに設けてもよいし、圧縮機２１の吐出側と冷媒放熱器３３との間に設けてもよい。 また、水回路４０および冷媒回路２０のそれぞれに電気ヒータ４４を設け、水回路４０を流通する水と冷媒回路２０を流通する冷媒を同時に電気ヒータ４４によって加熱するようにしてもよい。

また、前記第３実施形態では、熱媒体として水を流通させる水回路４０を示したが、これに限られるものではなく、例えばエチレングリコールを主成分とする不凍液を熱媒体として用いることも可能である。

また、前記第３実施形態では、水回路４０に、エンジンの排出する熱を水に吸熱させるためのラジエータ４３を接続したものを示したが、これに限られるものではない。 例えば、車両に設けられた電動モータやバッテリから排出される熱等、車両の走行時に排出される熱を、水回路４０を流通する水に吸熱させるようにしてもよい。

図１０は、本発明の第４実施形態を示すものである。 尚、前記実施形態と同様の構成部分には同一の符号を付して示す。

この車両用空気調和装置の冷媒回路２０は、図１０に示すように、第１実施形態における制御弁２４の代わりに、冷媒流入口および冷媒流出口がそれぞれ１つずつ設けられ、減圧領域と凝縮圧力調整領域のそれぞれの範囲で弁開度を調整可能な制御弁３４を備えている。

具体的には、圧縮機２１の冷媒吐出側に放熱器１５の冷媒流入側が接続されることによって、冷媒流通路２０ａが設けられている。 また、放熱器１５の冷媒流出側には、制御弁３４の冷媒流入側が接続されることによって、冷媒流通路２０ｂが設けられている。 冷媒流通路２０ｂには、冷媒流通方向の上流側から順に、放熱冷媒膨張弁２５、気液分離器２９が設けられている。 制御弁３４の冷媒流出側には、室外熱交換器２２の冷媒流入側が接続されることによって、冷媒流通路２０ｃが設けられている。 また、室外熱交換器２２の冷媒流出側には、圧縮機２１の冷媒吸入側が接続されることによって、冷媒流通路２０ｄが設けられている。 冷媒流通路２０ｄには、冷媒流通方向の上流側から順に、第１電磁弁２６ａ、アキュムレータ３０が設けられている。 冷媒流通路２０ｂには、内部熱交換器２３の高圧冷媒流入側が接続されることによって、冷媒流通路２０ｅが設けられている。 冷媒流通路２０ｅには、冷媒流通方向の上流側から順に、第２電磁弁２６ｂ、第１逆止弁２７ａが設けられている。 内部熱交換器２３の高圧冷媒流出側には、吸熱器１４の冷媒流入側が接続されることによって、冷媒流通路２０ｆが設けられている。 冷媒流通路２０ｆには、吸熱器用膨張弁２８が設けられている。 吸熱器１４の冷媒流出側には、内部熱交換器２３の低圧冷媒流入側が接続されることによって、冷媒流通路２０ｇが設けられている。 内部熱交換器２３の低圧冷媒流出側には、冷媒流通路２０ｄの第１電磁弁２６ａとアキュムレータ３０との間が接続されることによって、冷媒流通路２０ｈが設けられている。 室外熱交換器２２の冷媒流出側には、冷媒流通路２０ｄと並列に、気液分離部２２ａの冷媒流入側が接続されることによって、冷媒流通路２０ｉが設けられている。 冷媒流通路２０ｉには、第３電磁弁２６ｃが設けられている。 気液分離部２２ａの冷媒流出側には、過冷却部２２ｂを介して冷媒流通路２０ｅの第１逆止弁２７ａの冷媒流通方向下流側が接続されることによって、冷媒流通路２０ｊが設けられている。 冷媒流通路２０ｊには、第２逆止弁２７ｂが設けられている。 また、気液分離器２９には、圧縮機２１の冷媒吸入側が接続されることによって、バイパス回路としての冷媒流通路２０ｋが設けられている。 冷媒流通路２０ｋには、第４電磁弁２６ｄが設けられている。

以上のように構成された車両用空気調和装置の暖房運転において、冷媒回路２０では、制御弁３４の冷媒流路を膨張手段側に設定し、第１電磁弁２６ａを開放するとともに、第２〜第４電磁弁２６ｂ，２６ｃ，２６ｄを閉鎖して圧縮機２１を運転する。
これにより、圧縮機２１から吐出された冷媒は、冷媒流通路２０ａ、放熱器１５、冷媒流通路２０ｂ，２０ｃ、室外熱交換器２２、冷媒流通路２０ｄの順に流通して圧縮機２１に吸入される。 冷媒回路２０を流通する冷媒は、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。

また、第１除湿暖房運転において、冷媒回路２０では、制御弁３４の冷媒流路を膨張手段側に設定し、第１および第２電磁弁２６ａ，２６ｂを開放するとともに、第３および第４電磁弁２６ｃ，２６ｄを閉鎖して圧縮機２１を運転する。
これにより、圧縮機２１から吐出された冷媒は、冷媒流通路２０ａ、放熱器１５、冷媒流通路２０ｂを順に流通する。 冷媒流通路２０ｂを流通する冷媒の一部は、冷媒流通路２０ｃ、室外熱交換器２２、冷媒流通路２０ｄの順に流通して圧縮機２１に吸入される。 また、冷媒流通路２０ｂを流通するその他の冷媒は、冷媒流通路２０ｅ、内部熱交換器２３の高圧側、冷媒流通路２０ｆ、吸熱器１４、冷媒流通路２０ｇ、内部熱交換器２３の低圧側、冷媒流通路２０ｈ，２０ｄ、の順に流通して圧縮機２１に吸入される。 冷媒回路２０を流通する冷媒は、放熱器１５において放熱し、吸熱器１４および室外熱交換器２２において吸熱する。

暖房運転中や第１除湿暖房運転中に第４電磁弁２６ｄを開放すると、放熱器１５から流出する冷媒は、第１実施形態と同様に、気液分離器２９を流通する冷媒の一部が冷媒流通路２０ｋを流通して圧縮機２１の圧縮途中の冷媒が流通する部分に吸入される。

このように、本実施形態の車両用空気調和装置によれば、前記実施形態と同様に、暖房運転中や第１除湿暖房運転中に車室外の空気の温度が低くなる場合には、圧縮機２１の冷媒吐出量を増加させることで、放熱器１５における放熱量を増加させることができる。 このため、暖房運転時においては、暖房能力を向上させることができ、除湿暖房運転時においては、暖房能力を低下させることなく除湿が可能となる。 また、暖房運転時および除湿暖房時には、アキュムレータ３０を介して冷媒が圧縮機２１に吸入されるので、冷媒循環量が低下した状態でも、圧縮機２１への潤滑油の戻り量の不足を防止することが可能となる。

尚、前記第４実施形態の冷媒回路２０は、前記第３実施形態の水回路４０を備えたものに対しても適用可能である。

図１１および図１２は、本発明の第５実施形態を示すものである。 尚、前記実施形態と同様の構成部分には同一の符号を付して示す。

この車両用空気調和装置の冷媒回路２０は、第４実施形態と同様の冷媒流通路において、気液分離部２２ａおよび過冷却部２２ｂを有していないものである。

以上のように構成された車両用空気調和装置の冷房運転および除湿冷房運転において、冷媒回路２０では、制御弁３４の冷媒流路を凝縮圧力調整手段側に設定し、第３電磁弁２６ｃを開放するとともに、第１、第２および第４電磁弁２６ａ，２６ｂ，２６ｄを閉鎖して圧縮機２１を運転する。
これにより、圧縮機２１から吐出された冷媒は、図１１に示すように、冷媒流通路２０ａ、放熱器１５、冷媒流通路２０ｂ，２０ｃ、室外熱交換器２２、冷媒流通路２０ｉ，２０ｅ、内部熱交換器２３の高圧側、冷媒流通路２０ｆ、吸熱器１４、冷媒流通路２０ｇ、内部熱交換器２３の低圧側、冷媒流通路２０ｈ，２０ｄの順に流通して圧縮機２１に吸入される。 冷媒回路２０を流通する冷媒は、冷房運転において、室外熱交換器２２において放熱して吸熱器１４において吸熱する。 また、除湿冷房運転として、エアミックスダンパ１６を開放すると、冷媒回路２０を流通する冷媒は放熱器１５においても放熱する。
本実施形態における冷房運転および除湿冷房運転では、気体の冷媒と液体の冷媒がアキュムレータ３０に流入するため、液体の冷媒がアキュムレータ３０内に蓄えられ、気体の冷媒が圧縮機２１に吸入される。

また、暖房運転および第１除湿暖房運転において、冷媒回路２０では、第４実施形態と同様に、冷媒が流通する。

また、暖房運転中や第１除湿暖房運転中に第４電磁弁２６ｄを開放すると、放熱器１５から流出する冷媒は、図１２（図１２では暖房運転を示す）に示すように、気液分離器２９を流通する冷媒の一部が冷媒流通路２０ｋを流通して圧縮機２１の圧縮途中の冷媒が流通する部分に吸入される。

このように、本実施形態の車両用空気調和装置によれば、前記実施形態と同様に、暖房運転中や第１除湿暖房運転中に車室外の空気の温度が低くなる場合には、圧縮機２１の冷媒吐出量を増加させることで、放熱器１５における放熱量を増加させることができる。 このため、暖房運転時においては、暖房能力を向上させることができ、除湿暖房運転時においては、暖房能力を低下させることなく除湿が可能となる。 また、暖房運転時および除湿暖房時には、アキュムレータ３０を介して冷媒が圧縮機２１に吸入されるので、冷媒循環量が低下した状態でも、圧縮機２１への潤滑油の戻り量の不足を防止することが可能となる。

尚、前記実施形態では、暖房運転および第１除湿暖房運転時に室外熱交換器２２に流入する冷媒を減圧するための膨張手段と除湿冷房運転時に放熱器１５における冷媒の凝縮圧力を制御するための凝縮圧力調整手段とを有する制御弁２４，３４を示したが、これに限られるものではない。 例えば、冷媒回路２０に、制御弁２４，３４の代わりに開度が可変の膨張手段と凝縮圧力調整手段とを別々に構成するようにしてもよい。

また、前記実施形態では、一対の冷媒吸入口が設けられた圧縮機２１の圧縮途中の冷媒が流通する部分に連通する冷媒吸入口に冷媒流通路２０ｋを接続するようにしたものを示したがこれに限られるものではない。 例えば、圧縮機２１が二段圧縮機の場合に、一段目と二段目との間の冷媒流通路に冷媒流通路２０ｋを接続するようにしてもよい。

１０…空調ユニット、１４…吸熱器、１５…放熱器、２０…冷媒回路、２０ｋ…冷媒流通路、２１…圧縮機、２２…室外熱交換器、２４…制御弁、２５…放熱冷媒膨張弁、２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ…第１〜第４電磁弁、２８…吸熱器用膨張弁、２９…気液分離器、３０…アキュムレータ、３３…冷媒放熱器、３３ａ…熱交換部、３４…制御弁、４０…水回路、４１…水ポンプ、４２…ヒータコア、４３…ラジエータ、４４…電気ヒータ。