JP2020019439A - 車両用の空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮器３１に吸引される熱媒体Ｒ１の液化を防止する。【解決手段】空調装置１は、ヒートポンプシステム２と、液化防止部５と、を有している。ヒートポンプシステム２では、熱媒体Ｒ１の循環路２０に沿って、熱媒体Ｒ１の圧縮器３１と、圧縮器３１で圧縮された熱媒体Ｒ１のインターナルコンデンサ３２（放熱器）と、インターナルコンデンサ３２で放熱した熱媒体Ｒ１の膨張装置（膨張弁１１、１２）と、蒸発器３６１と、が設けられている。蒸発器３６１は、循環路２０での熱媒体Ｒ１の通流方向における圧縮器３１よりも上流側に設けられている。蒸発器３６１では、圧縮器３１に吸引される熱媒体Ｒ１が、外気よりも高温度の熱媒体との間での熱交換により加熱されて蒸発する。液化防止部５は、蒸発器３６１で加熱されて気体状態になった熱媒体Ｒ１が通流する流路２４に設けられており、圧縮器３１に吸引される熱媒体Ｒ１の液化を防止する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両用の空調装置に関する。

特許文献１には、暖房モードと冷房モードとを有するヒートポンプ式の空調装置が開示されている。

特表２０１３−５３５３７２号公報

この空調装置では、暖房モードでの動作時に、圧縮器で圧縮された冷媒が、内部熱交換器（凝縮器）での熱交換により空調空気を加熱する。
内部熱交換器での熱交換により冷却された冷媒は、第１の膨張装置と、外部熱交換器と、受け入れ装置（気液分離装置）とを経たのち、圧縮器で再び圧縮される。

外部熱交換機において冷媒は、外気との間での熱交換により熱量を受け取って暖められる。しかしながら、空調装置が暖房モードで動作する冬季の場合、外気の温度が低いことが多いので、冷媒は、外部熱交換器で多くの熱量を受け取ることができない。

そこで、外気よりも温度が高い熱源との熱交換で冷媒を暖めることが考えられる。
この場合、例えば、外部熱交換器（または受け入れ装置）と圧縮器とを繋ぐ配管の途中に、外気よりも温度が高い熱源との熱交換器を設けて、圧縮器に供給される冷媒を暖めることになる。

しかしながら、配管における熱交換器と圧縮器の間の領域が外気で冷やされると、外気よりも温度が高い熱源との熱交換で暖められた冷媒が、冷却されて再液化する可能性がある。かかる場合、圧縮器に液冷媒が吸入されてしまう。

そこで、圧縮器に吸引される冷媒が再液化しないようにすることが求められている。

本発明は、
冷媒の循環路に沿って、冷媒の圧縮器と、前記圧縮器で圧縮された冷媒の放熱器と、前記放熱器で放熱した冷媒の膨張装置と、前記圧縮器に吸引される冷媒を、外気よりも高温度の熱媒体との熱交換で蒸発させる蒸発器と、が設けられたヒートポンプシステムと、
前記循環路における前記蒸発器と前記圧縮器との間の領域に設けられて、前記圧縮器に吸引される冷媒の液化を防止する液化防止部と、を有する構成の車両用の空調装置とした。

本発明によれば、圧縮器に吸引される冷媒が、外気により冷やされて液化することを好適に防止できる。

車両用の空調装置の概略構成図であって、空調装置の動作モードが、暖房運転である場合を説明する図である。 車両用の空調装置のブロック図である。 液化防止部の構成例を説明する図である。 車両用の空調装置の動作モードが、冷房運転である場合を説明する図である。 車両用の空調装置の動作モードが、除湿暖房運転である場合を説明する図である。 車両用の空調装置の変形例を説明する図である。 車両用の空調装置の変形例を説明する図である。

以下、本発明の実施形態を、ヒートポンプシステム２を備える車両用の空調装置１を例に挙げて説明する。
図１は、実施の形態に係る車両用の空調装置１の概略構成図であって、空調装置１の動作モードが暖房運転である場合の熱媒体Ｒ１、Ｒ２の通流経路を示した図である。
図２は、車両用の空調装置１のブロック図である。この図２では、空調装置１が備える制御装置１０と、制御装置１０による制御対象との関係が示されている。

車両用の空調装置１は、ヒートポンプシステム２と、ヒートパイプシステム４と、を有している。
空調装置１は、ヒートポンプシステム２を用いて、車室内に供給する空気Ａｉｒを加熱／冷却して、車室内を空調する一方で、ヒートパイプシステム４を用いて回収したエンジンＥＮＧの排熱を、暖房時の熱源の一部として利用する。

空調装置１には、「暖房運転」、「冷房運転」、「除湿暖房運転」の３つの動作モード（運転モード）が用意されている。
エンジンＥＮＧの排熱の回収は、空調装置１の動作モードが「暖房運転」または「除湿暖房」である場合に実施される。

ヒートポンプシステム２では、熱媒体Ｒ１（冷媒）の循環路２０に沿って、熱媒体Ｒ１の圧縮器３１と、インターナルコンデンサ３２（放熱器）と、外部熱交換器３３と、リキッドタンク３４と、膨張装置（膨張弁１１、１２）と、蒸発器３６１と、エバポレータ３５（蒸発器）と、が設けられている。

圧縮器３１は、熱媒体Ｒ１を高温高圧に圧縮し、高温高圧に圧縮された熱媒体Ｒ１は、流路２５を介して、インターナルコンデンサ３２に送出される。

インターナルコンデンサ３２は、空調装置１における空気の流路１１０内に設置されている。
インターナルコンデンサ３２では、圧縮器３１から送出された高温高圧の熱媒体Ｒ１が、空気Ａｉｒとの熱交換により凝縮する。この際に空気Ａｉｒが、熱媒体Ｒ１との熱交換で加熱される。

外部熱交換器３３は、循環路２０での熱媒体Ｒ１の移動方向において、インターナルコンデンサ３２の下流側に位置している。
外部熱交換器３３では、空調装置１の冷房運転時に、熱媒体Ｒ１が外気との熱交換で冷却される。

循環路２０には、外部熱交換器３３側の流路２１を迂回するバイパス路２７が設けられている。
バイパス路２７は、循環路２０（流路２１）における外部熱交換器３３の上流側と下流側に接続されている。バイパス路２７における外部熱交換器３３の上流側との接続部には、三方弁Ｖ１が設けられている。

三方弁Ｖ１は、制御装置１０（図２参照）により制御される。
制御装置１０は、三方弁Ｖ１を駆動して、熱媒体Ｒ１の供給先を、外部熱交換器３３側の流路２１とバイパス路２７との間で切り替える。

制御装置１０は、後記するヒートパイプシステム４を用いて回収したエンジンＥＮＧの排熱を熱源として利用する場合、すなわち、空調装置１の暖房運転時または除湿暖房時に、熱媒体Ｒ１の供給先をバイパス路２７に設定する。
また、制御装置１０は、空調装置１の冷房運転時に、三方弁Ｖ１を駆動して、熱媒体Ｒ１の供給先を、外部熱交換器３３側の流路２１に設定する。

熱媒体Ｒ１の供給先がバイパス路２７に設定されると、インターナルコンデンサ３２側から供給された熱媒体Ｒ１は、外部熱交換器３３を迂回してリキッドタンク３４側に供給される。

リキッドタンク３４は、循環路２０での熱媒体Ｒ１の移動方向において、外部熱交換器３３の下流側に位置している。
リキッドタンク３４は、流路２２を介して供給された熱媒体Ｒ１を気液に分離する。

循環路２０においてエバポレータ３５は、流路２３を介してリキッドタンク３４に接続されていると共に、流路２４を介して圧縮器３１に接続されている。
これら流路２３、２４には、後記する蒸発器３６１が接続路２８、２９を介して接続されている。
循環路２０では、エバポレータ３５と蒸発器３６１とが、循環路２０上で並列に配置されている。

エバポレータ３５には、空調装置１の冷房運転時または除湿暖房運転時に、流路２３を通流する液体状の熱媒体Ｒ１が、膨張弁１１を介して供給される、エバポレータ３５は、リキッドタンク３４側から供給された熱媒体Ｒ１を蒸発させる。

蒸発器３６１には、空調装置１の暖房運転時または除湿暖房運転時に、流路２３から接続路２８に流入した液体状の熱媒体Ｒ１が、膨張弁１２を介して供給される。
蒸発器３６１は、リキッドタンク３４側から供給された熱媒体Ｒ１を蒸発させる。

圧縮器３１は、空調装置１の冷房運転時または除湿暖房運転時に、エバポレータ３５で蒸発した熱媒体Ｒ１を、流路２４を介して吸引する。
圧縮器３１は、空調装置１の暖房運転時または除湿暖房運転時に、蒸発器３６１で蒸発した熱媒体Ｒ１を、流路２４、接続路２９を介して吸引する。

圧縮器３１は、吸引した熱媒体Ｒ１を高温高圧に圧縮したのち、流路２５を介して、インターナルコンデンサ３２に再び送出する。

このように、複数の流路２１〜２６と、バイパス路２７と、接続路２８、２９により、熱媒体Ｒ１が循環する循環路２０が形成されており、熱媒体Ｒ１が、循環路２０内を気化、液化しつつ移動することで、空調装置１のヒートポンプシステム２が稼動される。

循環路２０では、エバポレータ３５の入口（流路２３）と出口（流路２４）とに跨がって、熱媒体Ｒ１を減圧膨張させる膨張弁１１が設けられている。
膨張弁１１は、開閉弁としての機能を有しており、エバポレータ３５側への熱媒体Ｒ１の流入／非流入の切り替えが可能である。

膨張弁１１は、エバポレータ３５の出口側に取り付けられた感温筒部（図示せず）を有している。膨張弁１１では、エバポレータ３５の出口側における熱媒体Ｒ１の過熱度が所定値に維持されるように、開度が自動的に調整される。

エバポレータ３５は、空調装置１における空気の通流路１００内に設置されている。そのため、熱媒体Ｒ１が蒸発する際の蒸発熱で、エバポレータ３５を通過する空調用の空気Ａｉｒが冷却される。

車両用の空調装置１では、通流路１００での空気Ａｉｒの通流方向におけるインターナルコンデンサ３２（ヒータコア）の上流側に、エバポレータ３５が設けられている。
エバポレータ３５とインターナルコンデンサ３２との間には、ミックスドア１０１が設けられている。

ここで、空調用の空気Ａｉｒが通流する通流路１００は、ミックスドア１０１の部分で、インターナルコンデンサ３２が設けられた流路１１０と、設けられていない流路１２０とに分岐している。
制御装置１０（図２参照）は、ミックスドア１０１を駆動して、エバポレータ３５を通過する際に冷却された空気Ａｉｒを、流路１１０と流路１２０との間で分配する。

インターナルコンデンサ３２の下流側では、流路１１０を通過する際にインターナルコンデンサ３２で暖められた空気Ａｉｒと、エバポレータ３５で冷却されたのちに流路１２０を通過した空気Ａｉｒとが混合される。そして、混合された空気Ａｉｒが、車室内に供給される。

制御装置１０（図２参照）は、ミックスドア１０１を駆動して、インターナルコンデンサ３２側の流路１１０（図１参照）を通過する空気Ａｉｒの流量と、インターナルコンデンサ３２が設けられていない流路１２０を通過する空気Ａｉｒの流量を調節する。これにより、混合後に車室内に供給される空気の温度が調節される。

ヒートポンプシステム２は、圧縮器３１側に吸引される熱媒体Ｒ１との熱交換を行う熱交換部３６（車内熱交換部）を有している。

熱交換部３６は、熱媒体Ｒ１を蒸発させる蒸発器３６１を有している。蒸発器３６１は、接続路２８、２９を介して、循環路２０側の流路２３、２４に接続されている。
接続路２８は、蒸発器３６１の入口に接続されており、接続路２９は、蒸発器３６１の出口に接続されている。

接続路２８は、循環路２０での熱媒体Ｒ１の通流方向において、エバポレータ３５の上流側で、循環路２０（流路２３）に接続されている。
接続路２９は、循環路２０での熱媒体Ｒ１の通流方向において、エバポレータ３５の下流側で、循環路２０（流路２４）に接続されている。

熱交換部３６では、蒸発器３６１の入口（接続路２８）と出口（接続路２９）とに跨がって、熱媒体Ｒ１を減圧膨張させる膨張弁１２が設けられている。
膨張弁１２は、開閉弁としての機能を有しており、蒸発器３６１側への熱媒体Ｒ１の流入／非流入の切り替えが可能である。
膨張弁１２は、蒸発器３６１の出口側に取り付けられた感温筒部（図示せず）を有している。膨張弁１２では、蒸発器３６１の出口側における熱媒体Ｒ１の過熱度が所定値に維持されるように、開度が自動的に調整される。

熱交換部３６では、ヒートパイプシステム４側の放熱部４２が、蒸発器３６１と熱交換可能に設けられている。
ヒートパイプシステム４は、熱媒体Ｒ２が循環するヒートパイプ４０を有している。ヒートパイプ４０は、金属材料からなる筒状管を環状に配置して、内部に熱媒体Ｒ２を減圧封入したものである。

金属材料は、熱伝導率の高い銅やアルミ合金や耐熱性に優れたステンレス等とすることができる。熱媒体Ｒ２は、例えば、ＨＦＣ−１３４ａ、水等を用いることができる。

ヒートパイプ４０では、排熱回収器１６に熱的に接続した吸熱部４１と、ヒートポンプシステム２側の蒸発器３６１に熱的に接続した放熱部４２と、を有している。
排熱回収器１６は、エンジンＥＮＧの排気ガスＧが通流する排気ガス管１５で、触媒の下流側に設けられている。

吸熱部４１では、排熱回収器１６で回収した排気ガスＧの熱との熱交換で、熱媒体Ｒ２を蒸発させる。蒸発して気体状態になった熱媒体Ｒ２は、ヒートパイプ４０内を放熱部４２が設けられた熱交換部３６に向けて移動する。

熱交換部３６では、放熱部４２を通過する高温の熱媒体Ｒ２と、蒸発器３６１を通過する熱媒体Ｒ１との熱交換により、ヒートパイプ４０側の熱媒体Ｒ２が冷却されて凝縮する。
なお、凝縮して液体状態になった熱媒体Ｒ２は、ヒートパイプ４０を通って吸熱部４１に向けて自重で移動する。吸熱部４１に到達した液体状態の熱媒体Ｒ２は、排気ガスＧから回収した熱で再び加熱されて蒸発する。
これにより、ヒートパイプシステム４では、熱媒体Ｒ２が、吸熱部４１と放熱部４２との間を循環する。

一方、熱交換部３６では、放熱部４２を通過する高温の熱媒体Ｒ２と、蒸発器３６１を通過する熱媒体Ｒ１との熱交換により、ヒートポンプシステム２側の熱媒体Ｒ１が加熱されて蒸発する。
蒸発して気体状態になった熱媒体Ｒ１は、接続路２９を介して、循環路２０側の流路２４に流入し、流路２４を通って圧縮器３１側に吸引される。
そのため、圧縮器３１には、高い温度の熱媒体Ｒ１が供給される。

ここで、冬季における空調装置１の暖房運転時や除湿暖房運転時には、ヒートパイプ４０で回収した熱で加熱されて気化した熱媒体Ｒ１が、圧縮器３１側に吸引されて流路２４を通流する。
空調装置１において流路２４が、外気との熱交換が可能な位置に設けられていると、流路２４を通流する気体状態の熱媒体Ｒ１が、流路２４の周壁を介した外気との熱交換で冷却されて凝縮する可能性がある。

圧縮器３１は、気体状態の熱媒体Ｒ１を吸引して圧縮するので、凝縮して液体状態になった熱媒体Ｒ１が圧縮器３１に供給されると、圧縮器３１の稼動に支障がある。

そのため、本実施形態では、循環路２０における流路２４の部分に、圧縮器３１側に吸引される熱媒体Ｒ１の液化を防止する液化防止部５が設けられている。
液化防止部５は、流路２３を通流する気体状態の熱媒体Ｒ１を、加熱および／または断熱することで、熱媒体Ｒ１の液化を防止する。

具体的には、循環路２０において液化防止部５は、流路２３と流路２４とに跨がって設けられている。液化防止部５は、流路２４を通流する気体状態の熱媒体Ｒ１を、流路２３内を通流する液体状態の熱媒体Ｒ１との熱交換により加熱して、流路２４を通流する気体状態の熱媒体Ｒ１の温度低下による液化（凝縮）を防いでいる。

流路２３内を通流する液体状態の熱媒体Ｒ１は、流路２４内を通流する気体状態の熱媒体Ｒ１よりも温度が高い。そのため、流路２４内を通流する気体状態の熱媒体Ｒ１と、流路２３内を通流する液体状態の熱媒体Ｒ１との間で熱交換を行うと、流路２４を通流する気体状態の熱媒体Ｒ１が加熱されることになるからである。

図３は、液化防止部５の構成例を説明する図である。図３の（ａ）は、液化防止部５の部分における流路２３、２４との配置関係を説明する模式図である。図３の（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿って切断した断面を模式的に示した図である。
なお、図３では、液化防止部５の内部空間５０内を満たす熱媒体Ｒ１を、仮想線のハッチングで示している。

液化防止部５では、流路２４を通流する気体状態の熱媒体Ｒ１を断熱しつつ、熱交換で加熱するために、二重管構造が採用されている。

液化防止部５は、流路２３の途中に設けられた大径部であり、筒状の基部５１と、基部５１の長手方向の一端と他端を封止する底壁部５２、５３を有している。
一方の底壁部５２と他方の底壁部５３には、流路２３が接続されており、流路２３と、液化防止部５の内部空間５０とが互いに連通している。

液化防止部５には、リキッドタンク３４側から液体状態の熱媒体Ｒ１が流入するようになっており、液化防止部５の内部空間５０は、液体状態の熱媒体Ｒ１で満たされている。
気体状態の熱媒体Ｒ１が通流する流路２４は、液化防止部５を長手方向（図２の（ａ）における上下方向）に貫通している。

流路２４は、接続路２９との接続口よりも下流側（図２の（ａ）における上側）の領域が、流路２３に沿って設けられている。流路２４は、液化防止部５の底壁部５２、５３を、流路２３に沿う方向に貫通している。
流路２４における液化防止部５内に位置する領域は、内部空間５０に貯留された液体状態の熱媒体Ｒ１により取り囲まれている。
そのため、流路２４における液化防止部５内に位置する領域は、空調装置１の外部に露出しておらず、外気との直接接触が阻止されている。
よって、流路２４における液化防止部５内に位置する領域は、外気から断熱されている。

この状態において、流路２４内を通流する気体状態の熱媒体Ｒ１は、流路２４の周壁を介して、液体状態の熱媒体Ｒ１と熱交換可能である。
そして、前記したように、流路２３内を通流する液体状態の熱媒体Ｒ１は、流路２４内を通流する気体状態の熱媒体Ｒ１よりも温度が高い。そのため、流路２４を通流する気体状態の熱媒体Ｒ１は、流路２３内を通流する液体状態の熱媒体Ｒ１との間での熱交換により加熱される。

なお、液化防止部５における液体状態の熱媒体Ｒ１の移動方向と、気体状態の熱媒体Ｒ１の移動方向が逆であるので、移動方向が同じである場合よりも液体状態の熱媒体Ｒ１と気体状態の熱媒体Ｒ１との接触時間（有効な熱交換時間）が長くなる。
これにより、移動方向が同じである場合に比べて、気体状態の熱媒体Ｒ１を、より高い温度まで加熱できる。

なお、気体状態の熱媒体Ｒ１と液体状態の熱媒体Ｒ１との間での熱交換の効率を高めるために、流路２４における液化防止部５内に位置する領域の外周に、伝熱フィン２４１（図３の（ｃ）、（ｄ）参照）を設けた構成の液化防止部５Ａを採用しても良い。

また、流路２４における内部空間５０内に位置する領域を、例えば湾曲させて設けて、流路２４における内部空間５０内に位置する領域の道のりを長くすることで、気体状態の熱媒体Ｒ１がより高い温度まで加熱されるようにしても良い。

かかる構成の空調装置１の動作を説明する。
［暖房運転］
図１に示すように、暖房運転時には、制御装置１０が三方弁Ｖ１を駆動して、熱媒体Ｒ１が、外部熱交換器３３を迂回するバイパス路２７側を通流するようにする。
さらに、制御装置１０が、膨張弁１１に一体になった開閉弁を閉じてエバポレータ３５への熱媒体Ｒ１の流入を阻止する一方で、膨張弁１２に一体になった開閉弁を制御して、流路２３内の熱媒体Ｒ１が、熱交換部３６側を通流するようにする。

また、制御装置１０が、排熱回収器１６の開閉弁（図示せず）を駆動して、排熱回収器１６で排気ガスＧの熱を回収できるようにする。さらに、制御装置１０が、ミックスドア１０１を駆動して、エバポレータ３５を通過した空気Ａｉｒが、インターナルコンデンサ３２側の流路１１０を通過するようにする。

ヒートポンプシステム２側では、圧縮器３１が熱媒体Ｒ１を高温高圧に圧縮してインターナルコンデンサ３２に送出する。
インターナルコンデンサ３２では、圧縮器３１から送出された高温高圧の熱媒体Ｒ１と、空気Ａｉｒとの熱交換が行われて、空気Ａｉｒが熱媒体Ｒ１との熱交換で加熱される。これにより、車室内には熱媒体Ｒ１との熱交換で加熱された空気Ａｉｒが供給される。

一方、熱媒体Ｒ１は、空気Ａｉｒとの熱交換により熱が奪われて凝縮する。
凝縮した熱媒体Ｒ１は、流路２６とバイパス路２７とを通ってリキッドタンク３４に到達する。熱媒体Ｒ１は、リキッドタンク３４において気液に分離されたのち、リキッドタンク３４とエバポレータ３５とを接続する流路２３に供給される。

流路２３に供給された液体状態の熱媒体Ｒ１は、接続路２８を通過する際に、膨張弁１２で減圧されたのちに熱交換部３６の蒸発器３６１に供給される。熱交換部３６では、ヒートパイプシステム４側の放熱部４２が、蒸発器３６１と熱交換可能に設けられている。放熱部４２には、吸熱部４１での排気ガスＧとの熱交換で加熱されて気体状態になった熱媒体Ｒ２が供給される。

そのため、熱交換部３６では、放熱部４２を通過する高温の熱媒体Ｒ２と、蒸発器３６１を通過する熱媒体Ｒ１との熱交換により、ヒートポンプシステム２側の熱媒体Ｒ１が加熱されて蒸発する。
蒸発して気体状態になった熱媒体Ｒ１は、接続路２９を介して、循環路２０側の流路２４に流入し、流路２４を通って圧縮器３１側に吸引される。

前記したように、流路２４には、圧縮器３１側に吸引される熱媒体Ｒ１の液化を防止する液化防止部５が設けられている。
液化防止部５では、流路２４を通流する気体状態の熱媒体Ｒ１を断熱しつつ、熱交換で加熱するために、二重管構造が採用されている（図３参照）。

そのため、流路２４を通流する気体状態の熱媒体Ｒ１は、流路２３を通流する液体状態の熱媒体Ｒ１により外気から断熱された状態で、液体状態の熱媒体Ｒ１との熱交換により加熱される。
よって、流路２４を通流する気体状態の熱媒体Ｒ１が、圧縮器３１に到達する前に、冷やされて凝縮しないようになっている。

よって、圧縮器３１には、高い温度の熱媒体Ｒ１が供給されるので、圧縮器３１で熱媒体Ｒ１を圧縮する際の熱効率が改善する。
さらに、液体状態の熱媒体Ｒ１が、圧縮器３１に供給されないので、凝縮して液体状態になった熱媒体Ｒ１が圧縮器３１に供給される場合のように、圧縮器３１の稼動に支障が生じない。

［冷房運転］
図４は、空調装置１の動作モードが冷房運転である場合の熱媒体Ｒ１、Ｒ２の通流経路を示した図である。
図４に示すように、冷房運転時には、制御装置１０が三方弁Ｖ１を駆動して、熱媒体Ｒ１が、外部熱交換器３３が設けられた流路２１側を通流するようにする。
さらに、制御装置１０が、膨張弁１２に一体になった開閉弁を閉じて熱交換部３６側への熱媒体Ｒ１の流入を阻止する一方で、膨張弁１１に一体になった開閉弁を制御して、流路２３内の熱媒体Ｒ１が、エバポレータ３５側を通流するようにする。

また、制御装置１０が、排熱回収器１６の開閉弁（図示せず）を駆動して、排熱回収器１６での排気ガスＧの熱回収をできないようにする。
これにより、ヒートパイプ４０内を熱媒体Ｒ２が循環しないので、ヒートパイプシステム４による熱回収が休止状態になる。

さらに、制御装置１０が、ミックスドア１０１を駆動して、エバポレータ３５を通過した空気Ａｉｒが、インターナルコンデンサ３２が設けられていない側の流路１２０を通過するようにする。

ヒートポンプシステム２側では、圧縮器３１が熱媒体Ｒ１を高温高圧に圧縮してインターナルコンデンサ３２に送出する。
空調装置１の動作モードが冷房モードである場合には、インターナルコンデンサ３２が設けられた流路１２０内を空気Ａｉｒが通流しない。

そのため、インターナルコンデンサ３２に供給された熱媒体Ｒ１は、流路２６、２１を通って外部熱交換器３３に供給される。
外部熱交換器３３では、インターナルコンデンサ３２側から供給された熱媒体Ｒ１が、車外の空気Ａｉｒとの熱交換で冷却されて凝縮する。

凝縮した熱媒体Ｒ１は、流路２２を通ってリキッドタンク３４に到達する。熱媒体Ｒ１は、リキッドタンク３４において気液に分離されたのち、リキッドタンク３４とエバポレータ３５とを接続する流路２３に供給される。

流路２３に供給された液体状態の熱媒体Ｒ１は、エバポレータ３５内で蒸発して気体状態の熱媒体Ｒ１になる。エバポレータ３５で蒸発した熱媒体Ｒ１は、流路２４を通って圧縮器３１側に吸引される。
エバポレータ３５では、蒸発した熱媒体Ｒ１と、空気Ａｉｒとの熱交換が行われて、空気Ａｉｒが熱媒体Ｒ１との熱交換で冷却される。

エバポレータ３５を通過する際に熱媒体Ｒ１との熱交換で冷却された空気Ａｉｒは、ミックスドア１０１により流路１２０側に誘導されたのち、車室内に供給される。
これにより、車室内には、エバポレータ３５での熱交換で冷却された空気Ａｉｒが供給される。

［除湿暖房］
図５は、空調装置１の動作モードが除湿暖房運転である場合の熱媒体Ｒ１、Ｒ２の通流経路を示した図である。
図５に示すように、除湿暖房運転時には、循環路２０を通流する熱媒体Ｒ１が、熱交換部３６だけではなく、エバポレータ３５にも供給される。

そのため、通流路１００を通流する空気Ａｉｒは、エバポレータ３５で冷却されつつ除湿される。
制御装置１０は、ミックスドア１０１を駆動して、エバポレータ３５を通過した空気Ａｉｒを、流路１１０と流路１２０の間で分配する。分配比は、目的とする空調空気の温度および湿度に応じて決定される。
これにより、目的の温度および除湿に調整された空気Ａｉｒが車室内に供給される。

このように、本実施形態にかかる空調装置１では、冬季における暖房運転時や除湿暖房運転時に、ヒートパイプ４０で回収した熱で加熱されて気化した熱媒体Ｒ１が、流路２４を通って圧縮器３１側に吸引される。
そして、流路２４には、圧縮器３１側に吸引される熱媒体Ｒ１の液化を防止する液化防止部５が設けられている。そのため、流路２４を通流する気体状態の熱媒体Ｒ１は、流路２３を通流する液体状態の熱媒体Ｒ１により外気から断熱された状態で、液体状態の熱媒体Ｒ１との熱交換により加熱される。
これにより、圧縮器３１には、高い温度の熱媒体Ｒ１が供給されるので、圧縮器３１で熱媒体Ｒ１を圧縮する際の熱効率が改善する。

流路２４を通流する気体状態の熱媒体Ｒ１が、圧縮器３１に到達する前に、冷やされて凝縮しないようになっている。これにより、液体状態の熱媒体Ｒ１が、圧縮器３１に供給されないので、凝縮して液体状態になった熱媒体Ｒ１が圧縮器３１に供給される場合のように、圧縮器３１の稼動に支障が生じない。

以上の通り、本実施形態にかかる車両用の空調装置１は、以下の構成を有している。
（１）空調装置１は、ヒートポンプシステム２と、液化防止部５と、を有している。
ヒートポンプシステム２では、熱媒体Ｒ１（冷媒）の循環路２０に沿って、熱媒体Ｒ１の圧縮器３１と、圧縮器３１で圧縮された熱媒体Ｒ１の放熱器であるインターナルコンデンサ３２と、インターナルコンデンサ３２で放熱した熱媒体Ｒ１の膨張装置（膨張弁１１、１２）と、蒸発器３６１と、が設けられている。
蒸発器３６１は、循環路２０での熱媒体Ｒ１の通流方向における圧縮器３１よりも上流側に設けられている。
蒸発器３６１では、圧縮器３１に吸引される熱媒体Ｒ１が、外気よりも高温度の熱媒体との間での熱交換により加熱されて蒸発する。
液化防止部５は、蒸発器３６１で加熱されて気体状態になった熱媒体Ｒ１が通流する流路２４に設けられており、圧縮器３１に吸引される熱媒体Ｒ１の液化を防止する。

このように構成すると、圧縮器３１に吸引される熱媒体Ｒ１が、外気により冷やされて再液化することを好適に防止できる。

本実施形態にかかる車両用の空調装置１は、以下の構成を有している。
（２）蒸発器３６１では、圧縮器３１に吸引される熱媒体Ｒ１が、エンジンＥＮＧの排熱（排気ガスＧ）との熱交換により加熱されて蒸発する。

エンジンＥＮＧの排気ガスは、外気よりも高温であり、外気との温度差が大きい。エンジンＥＮＧの排気ガスから回収される熱量は、外気から回収される熱量よりも多いので、圧縮器３１に吸引される熱媒体Ｒ１により多くの熱量を受け渡すことができる。

本実施形態にかかる車両用の空調装置１は、以下の構成を有している。
（３）エンジンＥＮＧの排熱は、エンジンＥＮＧの排気ガスＧの熱である。
蒸発器３６１では、ヒートパイプ４０を用いて回収した排気ガスＧの熱との熱交換により、圧縮器３１に吸引される熱媒体Ｒ１が加熱されて蒸発する。

ヒートパイプ４０で輸送することができる熱の温度の上限は、ヒートパイプ４０に封入された熱媒体Ｒ２の物性（気化温度、分解温度）に応じて決まる。
よって、熱輸送の温度域を考慮して適切な熱媒体Ｒ２を選択することで、種々温度域において、適切に熱輸送を行える。
また、水に代えて、水よりも沸点が高い熱媒体Ｒ２を選択すると、水の場合よりも高い温度域での熱輸送が可能になる。
また、ヒートパイプ４０での熱輸送に、ポンプなどの駆動装置を別途用意する必要がないので、ヒートパイプ４０を設けるために、空調装置１が必要以上に大型化することを好適に防止できる。

本実施形態にかかる車両用の空調装置１は、以下の構成を有している。
（４）液化防止部５は、循環路２０におけるインターナルコンデンサ３２と膨張弁１２（膨張装置）との間の領域にある流路２３と、循環路２０における蒸発器３６１と圧縮器３１との間の領域にある流路２４との間で熱交換を行う内部熱交換器である。

流路２３内を通流する液体状態の熱媒体Ｒ１は、流路２４内を通流する気体状態の熱媒体Ｒ１よりも温度が高い。そのため、流路２４内を通流する気体状態の熱媒体Ｒ１と、流路２３内を通流する液体状態の熱媒体Ｒ１との間で熱交換を行うと、流路２４を通流する気体状態の熱媒体Ｒ１が加熱される。
これにより、圧縮器３１に吸引される熱媒体Ｒ１を加熱して、熱媒体Ｒ１が圧縮器３１到達する前に液化することを好適に防止できる。

（５）液化防止部５では、気体状態の熱媒体Ｒ１が通流する流路２４が、液体状態の熱媒体Ｒ１が通流する流路２３の内側に収容された二重管構造で設けられている。

このように構成すると、流路２４を通流する気体状態の熱媒体Ｒ１が、流路２３を通流する液体状態の熱媒体Ｒ１により、外気との熱交換が阻止された状態で、液体状態の熱媒体Ｒ１との熱交換で加熱される。
これにより、圧縮器３１に吸引される熱媒体Ｒ１の液化をより確実に防止できる。

本実施形態にかかる車両用の空調装置１は、以下の構成を有している。
（６）蒸発器３６１とインターナルコンデンサ３２との間にリキッドタンク３４（気液分離器）が設けられている。
膨張弁１２（膨張装置）は、開閉弁付きの温度自動膨張弁である。

このように構成すると、膨張弁１２では、蒸発器３６１の出口側における熱媒体Ｒ１の過熱度が所定値に維持されるように、開度が自動的に調整される。
蒸発器３６１の出口側で過熱度を取ることができるので、圧縮器３１に吸引される熱媒体Ｒ１の液化をより確実に防止できる。
なお、膨張弁１２は、開閉弁の付いていない温度自動膨張弁であってもよい。この場合において、開閉弁は、接続路２８に設けられていることが好ましい。

［空調装置１Ａ］
前記した実施形態では、蒸発器３６１の入口（接続路２８）と出口（接続路２９）とに跨がって、熱媒体Ｒ１を減圧膨張させる膨張弁１２が設けられている場合を例示した。
膨張弁１２を、切替バルブ６１と、オリフィス６２と、気液分離装置６５（アキュームレータ）とに代替した構成の空調装置１Ａ（図６参照）としても良い。

始めに、図６に示す空調装置１Ａにおける前記した空調装置１（図１参照）との相違点を説明する。
（ａ）空調装置１Ａでは、外部熱交換器３３と液化防止部５との間に、リキッドタンク３４が設けられていない。
（ｂ）空調装置１Ａでは、エバポレータ３５の入口（流路２３）と出口（流路２４）とに跨がる膨張弁１１が設けられていない。代わりに、エバポレータ３５の入口側の流路２３に、切替バルブ６３（開閉弁）とオリフィス６４が設けられている。

（ｃ）空調装置１Ａでは、蒸発器３６１の入口（接続路２８）と出口（接続路２９）とに跨がる膨張弁１２が設けられていない。代わりに、蒸発器３６１の入口側の接続路２８に、切替バルブ６１（開閉弁）とオリフィス６２が設けられている。

（ｄ）空調装置１Ａでは、流路２４における液化防止部５と、蒸発器３６１およびエバポレータ３５との間の領域に、気液分離装置６５（アキュムレータ）が設けられている。
（ｅ）流路２４における液化防止部５とエバポレータ３５との間の領域は、気液分離装置６５から見てエバポレータ３５側の流路２４ａと、液化防止部５側の流路２４ｂとに分かれている。蒸発器３６１の出口から延びる接続路２９は、流路２４ａに接続されている。

空調装置１Ａでは、暖房運転時や除湿暖房運転時に、制御装置１０が、切替バルブ６１を開いて、流路２３内の液体状態の熱媒体Ｒ１を、蒸発器３６１側の接続路２８に流入させる。
なお、制御装置１０は、暖房運転時において、切替バルブ６３を閉じて、流路２３内の液体状態の熱媒体Ｒ１のエバポレータ３５側への流入を阻止し、除湿暖房運転時に、切替バルブ６３を開いて、流路２３内の液体状態の熱媒体Ｒ１のエバポレータ３５側への流入を許容する。

接続路２８では、切替バルブ６１と蒸発器３６１との間にオリフィス６２（膨張装置）が設けられており、液体状態の熱媒体Ｒ１は、オリフィス６２を通過する際に膨張して、蒸発器３６１での熱媒体Ｒ２との熱交換で加熱されて、蒸発する。

蒸発して気体状態になった熱媒体Ｒ１は、接続路２９を通って流路２４（流路２４ａ）に流入し、流路２４ａと流路２４ｂとの間に設けた気液分離装置６５で気液に分離される。そして、気体状態の熱媒体Ｒ１は、流路２４（流路２４ｂ）と液化防止部５を通って、圧縮器３１に吸引される。

この空調装置１Ａでも、流路２４と流路２３とに跨がって液化防止部５が設けられている。
そのため、流路２４を通流する気体状態の熱媒体Ｒ１が、流路２３を通流する液体状態の熱媒体Ｒ１との熱交換で加熱される。この際に、気体状態の熱媒体Ｒ１は、外気との熱交換が阻止された状態で、液体状態の熱媒体Ｒ１との間で熱交換が行われる。
これにより、圧縮器３１に吸引される熱媒体Ｒ１の液化をより確実に防止できる。

変形例にかかる空調装置１Ａは、以下の構成を有している。
（７）液化防止部５は、循環路２０におけるインターナルコンデンサ３２とオリフィス６２（膨張装置）との間の領域にある流路２３と、循環路２０における蒸発器３６１と圧縮器３１との間の領域にある流路２４との間で熱交換を行う内部熱交換器である。

このように構成することによっても、流路２４内を通流する気体状態の熱媒体Ｒ１と、流路２３内を通流する液体状態の熱媒体Ｒ１との間での熱交換により、流路２４を通流する気体状態の熱媒体Ｒ１が加熱される。
これにより、圧縮器３１に吸引される熱媒体Ｒ１を加熱して、熱媒体Ｒ１が圧縮器３１に到達する前に液化することを好適に防止できる。

変形例にかかる空調装置１Ａは、以下の構成を有している。
（８）膨張装置は、オリフィス６２である。
蒸発器３６１と圧縮器３１との間に気液分離装置６５が設けられている。
気液分離装置６５と圧縮器３１との間に液化防止部５が設けられている。

このように構成すると、オリフィス６２と圧縮器３１との間に気液分離装置６５が設けられており、気液分離装置６５と圧縮器３１との間の流路２４に、液化防止部５が設けられているので、圧縮器３１に吸引される熱媒体Ｒ１の液化をより確実に防止できる。
これにより、凝縮して液体状態になった熱媒体Ｒ１が圧縮器３１に供給されることを好適に防止できる。

［空調装置１Ｂ］
前記した実施形態では、ヒートパイプシステム４により回収したエンジンＥＮＧの排熱で、熱媒体Ｒ１を加熱、蒸発させる場合を例示した。
ヒートパイプシステム４に代えて、エンジンＥＮＧの冷却水回路７を用いて、熱媒体Ｒ１を加熱、蒸発させる構成の空調装置１Ｂとしても良い。

冷却水回路７は、エンジンＥＮＧの冷却水Ｗの循環路７０を有している。循環路７０には、ポンプＰと、放熱部４２とが設けられている。ポンプＰが駆動されると、循環路７０内の冷却水Ｗが、エンジンＥＮＧと放熱部４２との間を循環する。

冷却水Ｗは、エンジンＥＮＧを通過する際に加熱される。加熱された冷却水Ｗは、熱交換部３６の放熱部４２を通過する際に、蒸発器３６１を通過するヒートポンプシステム２側の熱媒体Ｒ１との熱交換で冷却される。
これにより、蒸発器３６１では、熱媒体Ｒ１が熱交換により加熱されて、気体状態の熱媒体Ｒ１になる。

冷却水回路７には、吸熱部４１が経路上に設けられた迂回路７１が、三方弁Ｖ２、Ｖ３を介して接続されている。
制御装置１０が、三方弁Ｖ２、Ｖ３を駆動して、冷却水Ｗの一部を迂回路７１側を通過させると、迂回路７１を通流する冷却水が、排熱回収器１６と熱交換可能に設けられた吸熱部４１で加熱される。
これにより、冷却水Ｗは、エンジンＥＮＧの排熱だけでなく、排気ガスＧの排熱を利用して加熱される。
始動直後の冷却水Ｗの温度が低い期間には、排気ガスから回収した熱で冷却水Ｗを加熱することで、ヒートポンプシステム２側の熱媒体Ｒ１を、より短時間で加熱、蒸発させることができる。

変形例にかかる空調装置１Ｂは、以下の構成を有している。
（９）蒸発器３６１では、圧縮器３１に吸引される熱媒体Ｒ１が、エンジンＥＮＧの冷却水Ｗとの熱交換により加熱される。

エンジンＥＮＧの冷却水Ｗは、外気よりも高温になるので、エンジンＥＮＧの冷却水Ｗは、外気との温度差が大きい。エンジンＥＮＧの冷却水Ｗから回収される熱量は、外気から回収される熱量よりも多いので、圧縮器３１に吸引される熱媒体Ｒ１により多くの熱量を受け渡すことができる。

以上の通り、本件発明の実施形態および変形例を説明した。本件発明は、上記した実施形態及び変形例にのみ限定されない。本件発明の技術的な思想の範囲内で適宜変更可能である。

１、１Ａ、１Ｂ 空調装置
２ ヒートポンプシステム
２０ 循環路
２１〜２６ 流路
２４１ 伝熱フィン
２７ バイパス路
２８、２９ ：接続路
３１ 圧縮器
３２ インターナルコンデンサ（ヒータコア）
３３ 外部熱交換器（ラジエータ）
３４ リキッドタンク（気液分離装置）
３５ エバポレータ（クーラコア）
３６ 熱交換部
３６１ 蒸発器
４ ヒートパイプシステム
４０ ヒートパイプ
４１ 吸熱部
４２ 放熱部
５、５Ａ 液化防止部
５０ 内部空間
５１ 基部
５２、５３ ：底壁部
６１、６３ 切替バルブ
６２、６４ オリフィス
６５ 気液分離装置（アキュムレータ）
７ 冷却水回路
７０ 循環路
７１ 迂回路
１０ 制御装置
１１、１２ 膨張弁
１５ 排気ガス管
１６ 排熱回収器
１００ 通流路
１０１ ミックスドア
１１０、１２０ ：流路
Ａｉｒ 空気
ＥＮＧ エンジン
Ｇ 排気ガス
Ｐ ポンプ
Ｒ１ 熱媒体（冷媒）
Ｒ２ 熱媒体
Ｖ１〜Ｖ３ 三方弁
Ｗ 冷却水

Claims (8)

1. 冷媒の循環路に沿って、冷媒の圧縮器と、前記圧縮器で圧縮された冷媒の放熱器と、前記放熱器で放熱した冷媒の膨張装置と、前記圧縮器に吸引される冷媒を、外気よりも高温度の熱媒体との熱交換で蒸発させる蒸発器と、が設けられたヒートポンプシステムと、
   前記循環路における前記蒸発器と前記圧縮器との間の領域に設けられて、前記圧縮器に吸引される冷媒の液化を防止する液化防止部と、を有することを特徴とする車両用の空調装置。
2. 前記蒸発器では、前記圧縮器に吸引される冷媒が、エンジンの排熱との熱交換により加熱されて蒸発することを特徴とする請求項１に記載の車両用の空調装置。
3. 前記排熱は、前記エンジンの排気ガスの熱であり、
   前記蒸発器では、ヒートパイプを用いて回収した前記排気ガスの熱との熱交換により、前記圧縮器に吸引される冷媒が加熱されて蒸発することを特徴とする請求項２に記載の車両用の空調装置。
4. 前記排熱は、前記エンジンの冷却水の熱であり、
   前記蒸発器では、前記エンジンの冷却水との熱交換により、前記圧縮器に吸引される冷媒が加熱されて蒸発することを特徴とする請求項２に記載の車両用の空調装置。
5. 前記液化防止部は、
   前記循環路における前記放熱器と前記膨張装置との間の領域と、前記循環路における前記蒸発器と前記圧縮器との間の領域との間で熱交換を行う内部熱交換器であることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の車両用の空調装置。
6. 前記液化防止部では、前記循環路における前記蒸発器と前記圧縮器との間の領域が、前記循環路における前記放熱器と前記膨張装置との間の領域内に収容された二重管構造で設けられていることを特徴とする請求項５に記載の車両用の空調装置。
7. 前記蒸発器と前記放熱器との間に気液分離装置が設けられており、
   前記膨張装置は、温度自動膨張弁であることを特徴とする請求項１に記載の車両用の空調装置。
8. 前記膨張装置は、オリフィスであり、
   前記蒸発器と前記圧縮器との間に気液分離装置が設けられており、
   前記気液分離装置と前記圧縮器との間に前記液化防止部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の車両用の空調装置。