以下、本発明の実施形態を図面に基づい� ��説明する。以下の図面の記載において、同� ��又は類似の部分には同一又は類似の符号を� ��している。但し、図面は模式的なものであ� ��、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの� ��率等は現実のものとは異なることに留意す� ��きである。

(第1実施形態)
 図1は本実施形態における車両用空調システ ムのシステム構成図である。本実施形態の車 両用空調システムは、ヒートポンプ式冷房装 置Aと暖房用循環装置Bとを組み合わせたもの� ��ある。

 ヒートポンプ式冷房装置Aは、第1の冷媒� �しての二酸化炭素が封入された第1循環経路1 を有し、この第1循環経路1中に、コンプレッ� ��2,コンデンサである水冷コンデンサ3、内部� ��交換器4,膨張手段である膨張弁5、エバポレ� ��タ6及びアキュームレータ7を順に備えて構� �される。

 コンプレッサ2は、吸入した比較的低温低 圧の第1の冷媒を圧縮して高温高圧の冷媒と� �て吐出する。

 水冷コンデンサ3は、下記する第2循環経� �8中の機器収容室15内に配置されており、コ� �プレッサ2から圧送された第1の冷媒を第2の� �媒によって冷却する。すなわち、水冷コン� �ンサ3において第1の冷媒と第2の冷媒との間� �熱交換が行われ、第2の冷媒は第1の冷媒によ って加熱される。

 内部熱交換器4は、水冷コンデンサ3から� �出された第1の冷媒とアキュームレータ7から 送出されたより冷温の第1の冷媒との間で熱� �換させ、水冷コンデンサ3から送出された第1 の冷媒はさらに冷却される。

 膨張弁5は、内部熱交換器4を通過した第1� ��冷媒を膨張(減圧)させて低温低圧のガスと� �てエバポレータ6へと送出する。

 エバポレータ6は、膨張弁5から送出され� �第1の冷媒とエバポレータ6と通過する空気と を熱交換させ、エバポレータ6を通過する空� �は第1の冷媒によって冷却される。

 アキュームレータ7は、エバポレータ6か� �送出された第1の冷媒を気液分離して気相状� ��の第1の冷媒のみを内部熱交換器4へと送出� �、液相状態の第1の冷媒を一時的に貯留する� ��

 暖房用循環装置Bは、第2の冷媒としての� �や不凍液などの液体が封入された第2循環経� ��8を有し、この第2循環経路8中に、ポンプ9、 放熱器10、機器収容室15及びヒータコア12が順 に設けられている。機器収容室15は、第2循環 経路8よりも大きな断面積を有するスペース� �あり、この内部に上記した水冷コンデンサ3� ��共にヒータである電気ヒータ11が収納され� �いる。

 ポンプ9は、第2の冷媒を第2循環経路8内に 循環させるため、吸入した第2の冷媒を加圧� �て圧送する。ポンプ9で圧送された液体の冷� ��は、相変化することなく液相のまま第2循環 経路8内を循環し、熱交換により顕熱変化す� �。

 放熱器10は、第2の冷媒の熱を外気に放熱� ��せるものであり、電動ファンや走行風によ� ��て外気が吹き付けられ、第2の冷媒と外気と の間で熱交換が行われる。

 電気ヒータ11は、水冷コンデンサ3の下流� ��に設けられ、通電することで発熱して第2の 冷媒を加熱する。

 ヒータコア12は、第2の冷媒とヒータコア1 2を通過する空気とを熱交換させることで、� �ータコア12を通過する空気を加熱する。

 第2循環経路8には、放熱器10をバイパスす る放熱器バイパス流路13が設けられ、放熱器� ��イパス流路13の上流側に設けられた流路切� �弁14を切り換えることで、第2の冷媒の流れ� �放熱器10側又は放熱器バイパス流路13側へと� ��り換えることができる。

 次に、第1実施形態における車両用空調シ ステムの暖房運転時及び冷房運転時における 動作について説明する。

 暖房運転時及び冷房運転時においてとも� ��ヒートポンプ式冷房装置Aは作動しており、 第1の冷媒が第1循環経路1を一定の経路で循環 し、水冷コンデンサ3を流れる高温の第1の冷� ��によって第2の冷媒は加熱される。

 暖房運転時は、水冷コンデンサ3によって 加熱されて高温となった第2の冷媒がヒータ� �ア12を流れることでヒータコア12を通過する� ��気が加熱され、車室内に温風を取り入れる� ��とができる。また、ヒータコア12で放熱し� �第2の冷媒からのさらなる放熱を防止するた� ��に、流路切換弁14を切り換えて第2の冷媒を� ��熱器バイパス流路13側へ流す。これにより� �2の冷媒は放熱器10において放熱することな� �、再度水冷コンデンサ3によって加熱される� ��

 この暖房運転時にあって、電気ヒータ11� �オンすれば、水冷コンデンサ3によって加熱� ��れた第2の冷媒が更に加熱されるため、強力 な暖房性能が得られる。エバポレータ6を通� �する空気は冷却されるので、車室内には流� �せずエンジンルームなどに排出する。

 冷房運転時は、電気ヒータ11をオフにす� �とともに、流路切換弁14を切り換えて第2の� �媒を放熱器10側へ流す。これにより、水冷コ ンデンサ3において吸熱した第2の冷媒を放熱� ��10において放熱させることができる。

 つまり、ヒートポンプ式冷房装置Aを作動 させることで冷房運転すると共に水冷コンデ ンサ3によって第2の冷媒を加熱し、空調シス� ��ムとしてヒータコア12による熱が必要なと� �にはヒータコア12を通過した温風を車室内に 取り入れ、空調システムとして第2の冷媒の� �が不要なときには放熱器10で放熱するように 流路切換弁14を切り換えれば良い。そして、� ��率的に最大能力の暖房を行うときには、流� ��切換弁14で第2の冷媒を放熱器10に流通させ� �、放熱器バイパス流路13に流通させるように すれば良い。

 次に、第1実施形態における車両用空調シ ステムの空調ダクト20の構成について図2、図 3を用いて説明する。図2、図3は空調ダクト20� ��構成を示す概略構成図であり、図2は暖房運 転時、図3は冷房運転時の構成を示す。

 空調ダクト20にはブロアファン21が設けら れ、内気又は外気を取り込んで空調ダクト20� ��ら車室内へと送風する。空調ダクト20内の� �部は、分離手段である仕切板22によって平行 する2つの流路23,24に分離され、一方の流路23� ��はエバポレータ6、他方の流路24にはヒータ� ��ア12が互いに並列に設けられている。これ� �より、空調ダクト20に吸入された空調風のう ち流路23へ流れる空調風はエバポレータ6によ って冷却され、流路24へ流れる空調風はヒー� ��コア12によって加熱される。

 混合手段であるミックスドア25は、仕切� �22の下流端に設けられている。ミックスドア 25は、エバポレータ6側の流路23又はヒータコ� ��側の流路24を閉塞可能な弁である。空調ダ� �ト20の側面の一部には、空調ダクト20と車室� ��、例えばエンジンルームとを連通させるバ� ��パスドア26が設けられ、ミックスドア25がエ バポレータ6側の流路23を閉塞するとき、バイ パスドア26が開いてエバポレータ6によって冷 却された空調風を車室外へ排出させる。空調 ダクト20の下流端には空調ダクト20と車室内� �を連通させる配風手段である複数のモード� �ア27が設けられ、開放するモードドア27の組� ��合わせを変えることで空調風を車室内の所� ��の位置へ送風することができる。

 次に、空調ダクト20の暖房運転時及び冷� �運転時における動作について説明する。

 図2に示すように暖房運転時は、ミックス ドア25によってエバポレータ6側の流路23が閉� ��され、バイパスドア26を開放することで、� �バポレータ6を通過した冷温の空調風を車室� ��へと排出する。さらに、モードドア27の少� �くとも1つを開放させてヒータコア12を通過� �た高温の空調風を車室内に送風する。

 図3に示すように冷房運転時は、ミックス ドア25によってヒータコア12側の流路24が閉塞 される。さらに、バイパスドア26は閉塞され� ��モードドア27の少なくとも1つを開放させて� ��バポレータ6を通過した低温の空調風を車室 内に送風する。

 また、暖房運転時及び冷房運転時におい� ��、ミックスドア25の開度を調節することで� �バポレータ6を通過した低温の空調風とヒー� ��コア12を通過した高温の空調風との混合割� �を変えて、空調風の車室内への吹き出し温� �を調節することができる。

 以上、第1実施形態では、ヒートポンプ式 冷房装置Aの第1の冷媒は、暖房運転と冷房運� ��に係わらず第1循環経路1を一定の経路で循� �させれば良いため、ヒートポンプ式冷房装� �Aの構成が簡単で良い。又、暖房用循環装置B も水冷コンデンサ3から熱を受ける第2の冷媒� ��ヒータコア12と放熱器10を通る経路で循環さ せる構成とすれば良い。そして、第1実施形� �のように、水冷コンデンサ3から受けた熱を� ��熱器10で車室外空気に放熱したり、水冷コ� �デンサ3から受けた熱をヒータコア12から車� �内に放熱したりすることにより、冷房と暖� �を兼用できる。以上より、ヒートポンプ式� �房装置Aを用いて暖房と冷房を行うシステム� ��あって、ヒートポンプ式冷房装置Aの構成を 簡略化できると共に空調システム全体として も簡単な構成で済む。

 また、第2循環経路8の冷媒が液体で相変� �せずに顕熱変化するものであるため、熱伝� �効率が良くより小型化が図れる。

 第1実施形態では、第2循環経路8には、放� ��器10をバイパスする放熱器バイパス流路13と 、第2の冷媒を放熱器10又は放熱器バイパス流 路13へと流すように流路を切り換える流路切� ��弁14とが設けられている。従って、放熱器10 を通過させるか否かの経路変更が行えるため 、暖房性能の悪化を防止できる。

 第1実施形態では、暖房運転時はヒートポ ンプ式冷房装置Aにおいて生じた熱と電気ヒ� �タ11によって発生させた熱とを併用して空調 風を加熱することができるため、エンジンな どの大きな熱源を持たない車両において、外 気温が極低温状態であっても十分な暖房性能 を発揮することができる。

 第1実施形態では、コンデンサ3は水冷式� �あるため、空冷式に比べて熱伝達効率が高� �ためにコンパクト化でき、第1の冷媒の通路� ��抗を減少させることができる。よって、通� ��抵抗が減少した分だけコンプレッサ2の所要 動力が小さくなり、コンプレッサ2の駆動力� �省力化できるとともにコンプレッサ2を小型� ��することができる。

 さらに、水冷コンデンサ3は電気ヒータ11� ��上流側に配置されるので、表面温度が電気� ��ータ11より低い水冷コンデンサ3が電気ヒー� ��11より先に第2の冷媒と熱交換を行うことと� ��り、水冷コンデンサ3と第2の冷媒との温度� �を極力大きくとることができ、水冷コンデ� �サ3における熱交換効率を向上させることが� ��きる。

 さらに、暖房運転時、ミックスドア25に� �ってエバポレータ6側の流路23を閉塞してバ� �パスドア26を開放することでエバポレータ6� �通過した空調風を空調ダクト20から車室外へ と排出するので、低温の空調風がヒータコア 12によって加熱された高温の空調風と混ざる� ��とを防止して暖房性能をさらに向上させる� ��とができる。

 さらに、エバポレータ6において冷却され た空調風とヒータコア12において加熱された� ��調風とをミックスドア25の開度を変えるこ� �で所定の割合で混合させるので、搭乗者の� �定温度や外気に基づいて空調風の吹き出し� �度を所望の温度に設定することができる。

 さらに、第1の冷媒として二酸化炭素を使 用するので、極低温状態でも飽和圧力が高く 、その分第1の冷媒の流量をより確実に確保� �ることができる。

(第2実施形態)
 第2実施形態では車両空調システムのうち、 ヒートポンプ式冷房装置Aと暖房用循環装置B� ��からなる構成は第1実施形態と同一であり、 空調ダクト20の構成が異なる。図4、図5は空� �ダクト20の構成を示す概略構成図であり、図 4は暖房運転時、図5は冷房運転時の構成を示� ��。

 第2実施形態の空調ダクト20にはブロアフ� ��ン30,31が2つ並列に設けられ、一方のブロア� ��ァン30はエバポレータ6側の流路23、他方の� �ロアファン31はヒータコア12側の流路24に送� �しやすいように設けられる。仕切板22の上流 端には、配風ドア32が設けられ、配風ドア32� �角度を変えることで一方のブロアファン30か らの風量と他方のブロアファン31からの風量� ��の配風比率を変更することができる。

 図4に示すように暖房運転時は、ミックス ドア25によってエバポレータ6側の流路23が閉� ��され、バイパスドア26を開放することで、� �バポレータ6を通過した冷温の空調風を車室� ��へと排出する。さらに、モードドア27の少� �くとも1つを開放させてヒータコア12を通過� �た高温の空調風を車室内に送風する。

 図5に示すように冷房運転時は、ミックス ドア25によってヒータコア12側の流路24が閉塞 される。さらに、バイパスドア26は閉塞され� ��モードドア27の少なくとも1つを開放させて� ��バポレータ6を通過した低温の空調風を車室 内に送風する。

 また、配風ドア32の角度を変えてエバポ� �ータ6側の流路23又はヒータコア12側の流路24� ��の配風比率を変化させることで、車室内へ� ��き込まれる温風又は冷風の風量を調整する� ��とができる。例えばフルクール時には、図5 に示すように配風ドア32によってヒータコア1 2側の流路24を完全に閉塞することで、ブロア ファン30,31の風量全てをエバポレータ6側へ送 風して車室内へ吹き出すことができる。

 また、2つのブロアファン30,31の出力を制� ��することで、エバポレータ6側からの冷風及 びヒータコア12側からの温風の風量を制御す� ��ことができ、これによっても車室内への吹� ��出し温度を調節して暖房性能及び冷房性能� ��制御することができる。

 第2実施形態では、空調ダクト20内にブロ� ��ファン30,31を2つ設け、一方のブロアファン3 0はエバポレータ6側に送風し、他方のブロア� ��ァン31はヒータコア12側に送風するので、2� �のブロアファン30,31の出力を制御することで 、暖房性能及び冷房性能を制御することがで きる。

 さらに、配風ドア32の角度を変えてエバ� �レータ6側の流路23又はヒータコア12側の流路 24への配風比率を変化させるので、車室内へ� ��き込まれる温風又は冷風の風量を調整する� ��とができ、暖房性能及び冷房性能をより細� ��く制御することができる。また、配風ドア3 2によってエバポレータ6側の流路23又はヒー� �コア12側の流路24を完全に閉塞してブロアフ� ��ン30,31を並列運転させることで、最大風量� �増大させることができる。

(第3実施形態)
 図6は第3実施形態における車両用空調シス� �ムのシステム構成図である。図6に示すよう� ��、第3実施形態と第1実施形態とを比較する� �、第3実施形態では膨張弁5とエバポレータ6� �の間に流路切換弁42が設けられている。流路 切換弁42によって第1の冷媒をモータ40やイン� ��ータ41を経由してからエバポレータ6に戻す� ��とができるようになっている。

 他の構成は、第1実施形態と同様であるた め、同一構成箇所には同一符号を付してその 説明を省略する。

 流路切換弁42を用いて、暖房運転時には� �張弁5を通過した第1の冷媒をモータ40やイン� ��ータ41を経由してからエバポレータ6へ送る� ��うに流路を切り換える。これにより、第2の 冷媒をモータ40やインバータ41において発生� �た熱によっても加熱することができるので� �暖房能力をさらに向上させることができる� �

(第4実施形態)
 図7は第4実施形態における車両用空調シス� �ムのシステム構成図である。図7に示すよう� ��、第4実施形態では、第2循環経路8中に、ヒ� ��タコア12をバイパスするヒータコアバイパ� �流路50と、第2の冷媒をヒータコア12又はヒー タコアバイパス流路50へと流すように流路を� ��り換える流路切換弁51とが設けられている� �そして、暖房運転時には、流路切換弁51の切 り換えによって第2の冷媒をヒータコア12へと 流し、冷房運転時には、流路切換弁51の切り� ��えによって第2の冷媒をヒータコアバイパス 流路50へと流すよう制御される。

 ポンプ9は、放熱器10の出口側で、且つ、� ��熱器バイパス流路13との合流点aと、水冷コ� ��デンサ3が配置された位置との間に設けられ ている。

 他の構成は、第1実施形態と同様であるた め、同一構成箇所には同一符号を付してその 説明を省略する。

 第4実施形態では、冷房運転時にあっては 、ヒータコア12で第2の冷媒が放熱するのを回 避できるため、エバポレータ6を通過した空� �風がヒータコア12内を通過するような構造で あってもエバポレータ6において冷却された� �調風がリヒートされることがない。

 第4実施形態では、暖房運転時に、流路切 換弁51の故障等によって第2の冷媒がヒータコ アバイパス流路50を通って流れた場合にも、� ��熱器バイパス流路13を流れ、その流通過程� �温度が低下された第2の冷媒をポンプ9が吸い 込むことになるため、電気ヒータ11で加熱さ� ��た直後の高温の第2の冷媒をポンプ9が吸い� �むことを防止できるため、ポンプ9の信頼性� ��耐久性が向上する。

 ポンプ9は、水冷コンデンサ3と電気ヒー� �11との間の位置に設けても良い。

(変形例)
 前記各実施形態では、ヒータとして電気ヒ� ��タ11を使用しているが、燃焼ヒータなどを� �いても同様の作用・効果を得ることができ� �。

 前記各実施形態では、第1の冷媒として二 酸化炭素を、第2の冷媒として水や不凍液な� �の液体をそれぞれ使用しているが、これら� �外を冷媒として使用しても良い。

 前記各実施形態では、空調ダクト20内の� �バポレータ6及びヒータコア12が並列に配置� �れているが、除湿暖房の効果をあげるため� �エバポレータ6を上流側とした直列配列にし� ��も良い。また、図示されていないが、ブロ� ��ファン21,30,31への導入空気は車室内、車室� �から適宜導入可能にしたもので、エバポレ� �タ6を通過し冷却された空気をエンジンルー� ��などに排出する場合は、排出に見合った車� ��からの空気導入をすることが望ましい。

 上記のように、本発明は実施形態によっ� ��記載したが、本発明はこれに限定されるも� ��ではなく、各部の構成は、同様の機能を有� ��る任意の構成のものに置き換えることがで� ��る。