JP2013139997A - 熱利用システム - Google Patents

Abstract

【課題】冷媒、空気、冷却水の間の熱交換器の新たな用途を提供する。
【解決手段】空調装置１は、冷媒回路１０と、冷却水回路４０とを備える。空調装置１は、室内熱交換器２０として機能する熱交換器７０を備える。熱交換器７０は、冷媒ＲＦと空気ＵＲとを熱交換させる冷媒熱交換器１６と、冷却水ＷＴと空気ＵＲとを熱交換させるラジエータ４３とを備える。冷媒熱交換器１６とラジエータ４３とは熱的に結合している。冷媒回路１０の運転により熱交換器７０は空気ＵＲを冷却する。冷却水回路４０の運転により熱交換器７０は空気ＵＲを冷却、または加熱する。さらに、冷媒回路１０と冷却水回路４０とが運転されるとき、熱交換器７０は、冷媒ＲＦによって冷却水ＷＴを冷却することができる。
【選択図】図１

Description

開示された発明は、冷熱および／または温熱を利用する熱利用システムに関する。開示された発明は、例えば、車両において冷熱と温熱とを供給する車両用熱利用システムに適用することができる。

特許文献１は、熱利用システムのひとつである車両用ヒートポンプサイクルと、その蒸発器の除霜制御を開示している。特許文献２−特許文献７は、複数の媒体を流すことができる熱交換器を開示している。

特開２００８−２２１９９７号公報 実開昭６３−１５４９６７号公報 特開平８−２５８５４８号 特開平１１−１５７３２６号 特開２０００−６２４４６号公報 特開２００１−５５０３６号公報 特許第４３１１１１５号

従来技術では、冷凍サイクルから供給される冷媒と、車両に搭載された発熱機器から供給される冷却水とを室外熱交換器に流している。このため、利用側熱交換器、例えば室内熱交換器に冷媒と冷却水との両方を流す場合について十分な配慮が払われていない。したがって、従来技術は、利用側熱交換器への適用における改良が必要であった。

開示された発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷凍サイクルから供給される冷媒と、補助媒体とを流すことができる熱交換器を利用した熱利用システムを提供することである。

開示された発明の他の目的は、利用される空気の温度調節を、冷凍サイクルから供給される冷媒と、補助媒体とによって実現できる熱利用システムを提供することである。

開示された発明の他の目的は、冷媒または補助媒体による冷却作用によって発生する凝縮水の排水が良好な熱利用システムを提供することである。

開示された発明のさらに他の目的は、発明者らが特願２０１１−１４５０１１号、特願２０１１−１２３１９９号、または特願２０１１−８２７６０号において提案した熱交換器の利用に適した熱利用システムを提供することである。

開示された発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。

請求項１に記載の発明は、低圧冷媒を吸入し、圧縮することにより、高圧冷媒を供給する圧縮機（１１）、および高圧冷媒を減圧し低圧冷媒を供給する減圧器（１９）を備える冷媒回路（１０）と、冷媒回路とは別に構成され、補助媒体が循環する補助媒体回路（４０、６０）と、発熱機器（ＨＳ、ＢＴ）の温度を調節するための補助媒体が循環する補助媒体回路（４０、６０）と、冷媒回路から供給される冷媒と利用空気（ＵＲ）とを熱交換させる複数の冷媒チューブ（１６ａ）、および補助媒体回路から供給される補助媒体と利用空気（ＵＲ）とを熱交換させる複数の補助媒体チューブ（４３ａ）を有する利用側熱交換器（７０、３７０、４７０）と、冷媒回路と補助媒体回路とを制御する制御装置（１００）とを備え、冷媒チューブ（１６ａ）と補助媒体チューブ（４３ａ）とは、利用空気（ＵＲ）の流れ方向（ＣＤ）に対して交差する方向（ＲＤ）に沿って列をなすように配置されているとともに、列の少なくとも一部において、冷媒チューブ（１６ａ）と補助媒体チューブ（４３ａ）とが熱伝達可能に配置されていることを特徴とする。

この構成によると、利用側熱交換器において、三者間の熱交換が提供される。ひとつは、冷媒チューブ内の冷媒と利用空気との間の熱交換である。ひとつは、補助媒体チューブ内の補助媒体と利用空気との間の熱交換である。さらに他のひとつは、補助媒体チューブ内の補助媒体と冷媒チューブ内の冷媒との間の熱交換である。この構成によると、利用される利用空気の温度調節を、冷媒回路から供給される冷媒と、補助媒体とによって実現できる。

請求項２に記載の発明は、補助媒体は、発熱機器（ＨＳ、ＢＴ）の温度を調節するための媒体であることを特徴とする。この構成によると、発熱機器の温度制御のための媒体を利用することができる。

請求項３に記載の発明は、利用側熱交換器は、冷媒チューブ（１６ａ）と補助媒体チューブ（４３ａ）との間に形成された空気通路（１６ｂ、４３ｂ）に配置されたフィン（５０）を備え、冷媒チューブ（１６ａ）と補助媒体チューブ（４３ａ）とは、フィンを介して熱伝達可能であることを特徴とする。この構成によると、フィンによって冷媒チューブと利用空気との熱交換を促進することができる。また、フィンによって補助媒体チューブと利用空気との熱交換を促進することができる。さらに、フィンを介した熱伝達によって冷媒と補助媒体との間の熱交換が可能とされる。 請求項４に記載の発明は、冷媒チューブの数は、補助媒体チューブの数より多いことを特徴とする。この構成によると、冷媒チューブによる熱交換性能が相対的に高い熱交換器が提供される。

請求項５に記載の発明は、冷媒チューブと補助媒体チューブとは、利用空気の流れ方向に関して少なくとも上流列と下流列とを構成するように配置されており、冷媒チューブは上流列における多数派であることを特徴とする。この構成によると、凝縮水の発生を上流列に偏らせることができる。

請求項６に記載の発明は、冷媒チューブと補助媒体チューブとは、利用空気の流れ方向に関して少なくとも上流列と下流列とを構成するように配置されており、冷媒チューブは下流列における多数派であることを特徴とする。この構成によると、凝縮水の発生を下流列に偏らせることができる。

請求項７に記載の発明は、制御装置は、冷媒によって補助媒体の温度を調節するように冷媒回路および補助媒体回路を制御することを特徴とする。この構成によると、冷媒と補助媒体との熱交換によって、補助媒体の温度が調節される。例えば、冷媒の温度が補助媒体の温度より低い場合、冷媒によって補助媒体を冷却できる。また、冷媒の温度が補助媒体の温度より高い場合、冷媒によって補助媒体を加熱できる。

請求項８に記載の発明は、さらに、冷媒と補助媒体との間の熱交換量を調節するために、利用空気の流量を調節する風量調節装置（３２、１００）を備えることを特徴とする。この構成によると、冷媒と補助媒体との間の熱交換量を利用空気の流量によって調節することができる。利用空気の流量を減少させることにより、冷媒による補助媒体の冷却量の増加、または冷媒による補助媒体の加熱量の増加を図ることができる。

請求項９に記載の発明は、制御装置は、補助媒体によって利用空気を冷却するように補助媒体回路を制御することを特徴とする。この構成によると、補助媒体によって利用空気を冷却することができる。この結果、冷媒回路だけに依存することなく、利用空気の冷却が可能となる。

請求項１０に記載の発明は、制御装置は、補助媒体から利用空気へ放熱するように補助媒体回路を制御することを特徴とする。この構成によると、補助媒体から利用空気への放熱によって補助媒体を冷却できる。冷却された補助媒体は、発熱機器に供給されるから、利用空気を使って発熱機器の冷却が可能となる。

請求項１１に記載の発明は、制御装置は、利用側熱交換器における霜の付着に応答して、冷媒の流量、または補助媒体の流量を制御することを特徴とする。この構成によると、利用側熱交換器における霜の付着に応答して、冷媒または補助媒体の流量が調節される。例えば、冷媒が利用空気を冷却している場合、制御装置は、霜の付着に応答して、冷媒流量を減少させる。補助媒体が冷却空気を冷却している場合、制御装置は、補助媒体の流量を減少させる。冷媒が利用空気を冷却し、補助媒体が利用空気を加熱している場合、制御装置は、補助媒体の流量を増加させる。冷媒が利用空気を加熱し、補助媒体が利用空気を冷却している場合、制御装置は、冷媒の流量を増加させる。

請求項１２に記載の発明は、冷媒回路は、低圧冷媒を冷媒チューブに供給することを特徴とする。この構成によると、低圧冷媒によって、利用空気の冷却と、補助媒体の冷却とを提供できる。 請求項１３に記載の発明は、補助媒体回路（４０）は、補助媒体を冷却する補助媒体熱交換器（２４３）を備え、補助媒体回路は、補助媒体熱交換器によって冷却された補助媒体を補助媒体チューブに供給することにより利用空気を冷却することを特徴とする。この構成によると、補助媒体によって利用空気を冷却することができる。

請求項１４に記載の発明は、冷媒回路は、非利用空気（ＡＲ）と低圧冷媒とを熱交換させ低圧冷媒に吸熱させる室外冷媒熱交換器（２１６）を備え、補助媒体熱交換器（２４３）は、室外冷媒熱交換器における低圧冷媒または非利用空気（ＡＲ）によって補助媒体を冷却することを特徴とする。この構成によると、冷媒回路により室外冷媒熱交換器に得られる低温、または非利用空気の低温によって補助媒体を冷却することができる。

請求項１５に記載の発明は、冷媒回路は、加熱用途と冷却用途とに流路を切換えるサイクル切換装置（１５ｂ、２１３）を備え、室外冷媒熱交換器（２１６）は、加熱用途において非利用空気（ＡＲ）と低圧冷媒とを熱交換させ低圧冷媒に吸熱させ、冷却用途において非利用空気（ＡＲ）と高圧冷媒とを熱交換させ高圧冷媒から放熱させることを特徴とする。この構成によると、冷媒回路は加熱用途と冷却用途とに切替えて利用することができる。室外冷媒熱交換器は、加熱用途において吸熱器として利用され、冷却用途において放熱器として利用される。

請求項１６に記載の発明は、制御装置は、室外冷媒熱交換器（２１６）における霜による性能低下に応じて補助媒体熱交換器（２４３）に流れる補助媒体の流量を増加させるか、または利用側熱交換器（７０、３７０、４７０）の熱負荷を増加させることにより補助媒体熱交換器に与えられる熱量を増加させることを特徴とする。この構成によると、室外冷媒熱交換器に付着する霜に起因する性能低下を補償することができる。 請求項１７に記載の発明は、さらに、利用側熱交換器における温度を検出する温度センサ（２３）を備え、制御装置は、温度センサの検出温度に基づいて冷却用途における冷媒回路を制御するとともに、温度センサの検出温度に基づいて冷却水回路を制御することを特徴とする。この構成によると、冷媒回路を制御するための温度センサを冷却水回路を制御するために利用することができる。

請求項１８に記載の発明は、さらに、非利用空気（ＡＲ）の流れ方向（ＣＤ）に対して交差する方向（ＲＤ）に沿って列をなすように配置された複数のチューブ（１６ａ、４３ａ）を有する非利用側熱交換器（２７０）を備え、チューブは、冷媒回路から供給される低圧冷媒と非利用空気（ＡＲ）とを熱交換させる複数の冷媒チューブ（１６ａ）、および補助媒体回路から供給される補助媒体と非利用空気（ＡＲ）とを熱交換させ、列の少なくとも一部において、冷媒チューブ（１６ａ）と熱伝達可能に配置された複数の補助媒体チューブ（４３ａ）を含むことを特徴とする。この構成によると、非利用側熱交換器にも、冷媒と補助媒体と非利用空気とを熱交換させる熱交換器が使用される。

請求項１９に記載の発明は、さらに、利用空気（ＵＲ）の流れ方向（ＣＤ）に対して交差する方向（ＲＤ）に沿って列をなすように配置された複数のチューブ（１６ａ、４３ａ）を有する高圧冷媒用の利用側熱交換器（３７０）を備え、チューブは、冷媒回路から供給される高圧冷媒と利用空気（ＵＲ）とを熱交換させる複数の冷媒チューブ（１６ａ）、および補助媒体回路から供給される補助媒体と利用空気（ＵＲ）とを熱交換させ、列の少なくとも一部において、冷媒チューブ（１６ａ）と熱伝達可能に配置された複数の補助媒体チューブ（４３ａ）を含むことを特徴とする。この構成によると、加熱用の利用側熱交換器にも、冷媒と補助媒体と利用空気とを熱交換させる熱交換器が使用される。

請求項２０に記載の発明は、冷媒回路は、高圧冷媒を冷媒チューブに供給することを特徴とする。この構成によると、高圧冷媒によって、利用空気の加熱と、補助媒体の加熱とを提供できる。

請求項２１に記載の発明は、利用空気は、空調のための空気であることを特徴とする。この構成によると、空調と、発熱機器の温度調節とを提供することができる。

請求項２２に記載の発明は、利用空気は、物品を収容できる庫内の空気であることを特徴とする。この構成によると、庫内の物品の温度調節と、発熱機器の温度調節とを提供することができる。 請求項２３に記載の発明は、制御装置は、動力が利用可能になった後に、利用側熱交換器（７０、３７０、４７０）による利用空気の温度制御に優先して補助媒体回路による発熱機器（ＨＳ、ＢＴ）の温度制御を実行することを特徴とする。この構成によると、発熱機器の温度制御が優先され、その後、利用空気の温度制御が実行される。

請求項２４に記載の発明は、利用機器は、外部電源によって充電される電池を含み、制御装置は、電池が充電されるときに利用側熱交換器（７０、３７０、４７０）による利用空気の温度制御に優先して補助媒体回路による電池の温度制御を実行することを特徴とする。この構成によると、電池の温度制御が優先され、その後、利用空気の温度制御が実行される。

なお、特許請求の範囲および上記手段の項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、開示された発明の技術的範囲を限定するものではない。

開示された発明の第１実施形態の空調装置を示すブロック図である。 第１実施形態の熱交換器の斜視図である。 第１実施形態の熱交換器の分解斜視図である。 図２のＩＶ−ＩＶ断面における熱交換器の部分断面図である。 第１実施形態の熱交換器の簡単化された分解斜視図である。 図２のＶＩ−ＶＩ断面における熱交換器の部分断面図である。 開示された発明の第２実施形態の熱交換器の分解斜視図である。 第２実施形態の熱交換器の部分断面図である。 開示された発明の第３実施形態の熱交換器の分解斜視図である。 開示された発明の第４実施形態の熱交換器の部分断面図である。 開示された発明の第５実施形態の熱交換器の部分断面図である。 開示された発明の第６実施形態の熱交換器の部分断面図である。 開示された発明の第７実施形態の熱交換器の部分断面図である。 開示された発明の第８実施形態の空調装置を示すブロック図である。 開示された発明の第９実施形態の空調装置を示すブロック図である。 開示された発明の第１０実施形態の空調装置を示すブロック図である。 開示された発明の第１１実施形態の空調装置を示すブロック図である。 開示された発明の第１２実施形態の空調装置を示すブロック図である。 開示された発明の第１３実施形態の熱交換器の部分断面図である。 図１９のＸＸ−ＸＸ断面における凝縮水の遷移図である。 図１９のＸＸＩ−ＸＸＩ断面における凝縮水の遷移図である。 比較例の熱交換器の部分断面図である。 図２２のＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ断面における凝縮水の遷移図である。 開示された発明の第１４実施形態のフローチャートである。 開示された発明の第１５実施形態のフローチャートである。

以下に、図面を参照しながら発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。また、後続の実施形態においては、先行する実施形態で説明した事項に対応する部分に百以上の位だけが異なる参照符号を付することにより対応関係を示し、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

（第１実施形態）
図１において、開示された発明のひとつの実施形態によって、車両用の熱利用システムの一例を示す車両用の空調装置１が提供される。空調装置１は、冷房のための冷凍サイクルを構成する冷媒回路１０を備える。空調装置１は、開示された発明を適用した熱交換器７０を備える。車両には、車両に搭載された熱源ＨＳの温度調節のための冷却水回路４０が搭載されている。冷媒回路１０と冷却水回路４０とは、熱交換器７０を介し熱的に関連している。

空調装置１は、走行用の動力を、内燃機関（エンジン）および電動発電機から得る、いわゆるハイブリッド車両に適合されている。空調装置１は、エンジンのみを動力源とする車両、ハイブリッド車両、および電動機のみを動力源とする車両のいずれかに利用することができる。

空調装置１は、冷媒回路２によって供給される冷熱によって冷房を提供する。空調装置１は、空調対象空間である車室内に向けて空気ＵＲを送風する空調ユニット３０を備える。この実施形態では、利用空気は、空調のための空気ＵＲである。空調装置１は、冷媒回路１０、冷却水回路４０、および空調ユニット３０を制御する制御装置（ＣＮＴＲ）１００を備える。

制御装置１００は、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を備えるマイクロコンピュータによって提供される。記憶媒体は、コンピュータによって読み取り可能なプログラムを非一時的に格納している。記憶媒体は、半導体メモリまたは磁気ディスクによって提供されうる。プログラムは、制御装置１００によって実行されることによって、制御装置１００をこの明細書に記載される装置として機能させ、この明細書に記載される制御方法を実行するように制御装置１００を機能させる。制御装置１００が提供する手段は、所定の機能を達成する機能的ブロック、またはモジュールとも呼ぶことができる。

制御装置１００は、機器１１、１７、４１の作動を制御する。制御装置１００と冷媒回路１０と冷却水回路４０とを制御する。制御装置１００には、複数のセンサが接続されている。制御装置１００は、冷媒回路１０に流れる冷媒量を制御する制御手段を提供する。冷媒量は、圧縮機１１の冷媒吐出能力を調節することによって制御される。また、制御装置１００は、冷却水回路における冷却水の流れ、および流路を制御する制御手段を提供する。冷却水の流れはポンプ４１を制御することによって制御される。制御装置１００は、冷却水ＷＴの温度が所定の上限温度を下回り、かつ、所定の下限温度を上回るように冷却水回路４０を制御する。

空調ユニット３０は、車室内に配置されている。空調ユニット３０は、車室に向けて送られる空気ＵＲのダクトを提供するケーシング３１を備える。空調ユニット３０は、ケーシング３１に、送風機３２、ヒータコア１２、室内熱交換器２０などの部品を配置して構成されている。ケーシング３１内の最上流部には、車室内の空気と、車室外の空気とを選択的に、または混合して導入する内外気切替装置３３が配置されている。内外気切替装置３３の下流側には、空気ＵＲを送風するための送風機３２が配置されている。

送風機３２の下流側には、室内熱交換器２０およびヒータコア１２が、空気ＵＲの流れに対して、この順に配置されている。室内熱交換器２０は、ヒータコア１２に対して、上流側に配置されている。室内熱交換器２０は、冷媒ＲＦと空気ＵＲとを熱交換させる冷媒熱交換器１６を含む。冷媒熱交換器１６は、蒸発器１６とも呼ぶことができる。冷媒熱交換器１６は、その内部を流通する冷媒ＲＦと空気ＵＲとを熱交換させることにより、空気ＵＲを冷却する冷却用熱交換器である。冷媒熱交換器１６は、冷媒回路１０を流れる冷媒ＲＦによって供給される冷熱を、空気ＵＲの冷却に利用するための低圧冷媒用の利用側熱交換器でもある。ヒータコア１２は、その内部を流れる冷却水ＷＴ、または電気ヒータによって空気ＵＲを加熱する加熱用熱交換器である。

室内熱交換器２０の下流側であって、かつ、ヒータコア１２の上流側には、エアミックスドア３４が配置されている。エアミックスドア３４は、室内熱交換器２０通過後の空気ＵＲのうち、ヒータコア１２を通過する割合を調整する。ヒータコア１２の下流側には、混合室３５が設けられている。混合室３５は、ヒータコア１２にて加熱された空気ＵＲと、ヒータコア１２を迂回して加熱されていない空気ＵＲとを混合させる。混合室３５の下流は、吹出口を介して車室内に連通している。

冷媒回路１０は、蒸気圧縮式冷凍サイクルによって提供される。冷媒回路１０は、空調装置１の冷房用の冷媒サイクルである。冷媒回路１０は、冷媒系統とも呼ばれる。冷媒回路１０は、後述する冷媒チューブ１６ａに冷媒ＲＦを流し、冷媒ＲＦの蒸発によって空気ＵＲまたは冷却水ＷＴから熱を奪う。冷媒回路１０は、低圧冷媒を冷媒チューブ１６ａに供給する。

圧縮機１１は、エンジンルーム内に配置されている。圧縮機１１は、冷媒回路１０において低圧冷媒を吸入し、圧縮することにより、高圧冷媒を供給する。圧縮機１１は、スクロール型、ベーン型などの圧縮機構部１１ａと、圧縮機構部１１ａを駆動する電動モータ１１ｂとを備える。電動モータ１１ｂは、制御装置１００によって制御される。

圧縮機１１の吐出側には、室外熱交換器２１が設けられている。室外熱交換器２１は、エンジンルーム内に配置されている。室外熱交換器２１は、高圧冷媒が供給され、高圧冷媒から空気ＡＲへ熱を放熱する。空気ＡＲは、室外の空気であり、非利用空気とも呼ばれる。室外熱交換器２１は、凝縮器とも呼ばれる。室外熱交換器２１の下流には、余剰冷媒を蓄えるためのレシーバタンク２２が設けられている。ファン１７は、電動式送風機である。ファン１７は、室外熱交換器２１に向けて空気ＡＲを送風する室外送風手段を提供している。

レシーバタンク２２の下流には、冷房用の膨張弁１９が設けられている。膨張弁１９は、減圧手段である。膨張弁１９は、高圧冷媒を減圧し低圧冷媒を供給する減圧器を提供する。減圧器は、オリフィス、キャピラリチューブなどによって提供することができる。膨張弁１９の下流には、室内熱交換器２０が設けられている。さらに、室内熱交換器２０の下流には、圧縮機１１が設けられている。

室外熱交換器２０、すなわち熱交換器７０の下流側、または熱交換器７０の表面には、室内熱交換器２０上における凍結の発生を検出するための温度センサ２３が設けられている。温度センサ２３の検出信号は、室内熱交換器２０、すなわち熱交換器７０の表面における霜に起因する冷却性能の低下を抑制するために利用される。例えば、温度センサ２３の検出温度が所定の閾値温度を下回ると、冷媒ＲＦの流量が減らされる。これにより、過剰な霜の付着が抑制される。この実施形態では、熱交換器７０上の霜の付着が、温度に表れやすい位置に温度センサ２３が設けられている。温度センサ２３は、熱交換器７０の近傍であって、空気ＵＲの下流側に設けることができる。

冷却水回路４０は、熱運搬媒体かつ蓄熱媒体として利用される冷却水ＷＴを流すことができる。熱源ＨＳとして、作動時に発熱を伴う車載機器の一つを利用することができる。熱源ＨＳは、ハイブリッド車両のエンジン、電動発電機、インバータ回路、電池、制御回路などの少なくともひとつによって提供される。熱源ＨＳは、冷却水ＷＴに熱を供給する。熱源ＨＳは、車両に搭載された発熱機器である。冷却水ＷＴは、熱源ＨＳの温度を調節するための補助媒体である。冷却水回路４０は、冷媒回路とは別に構成され、補助媒体が循環する補助媒体回路である。冷却水回路４０は、熱源ＨＳの温度を調節するための補助媒体が循環する補助媒体回路である。冷却水回路４０は、熱源ＨＳを冷却し、適正な温度に保つための冷却系統でもある。熱源ＨＳを含む冷却水回路４０は、水系統、または発熱機器系統と呼ばれる。冷却水回路４０は、熱源ＨＳに冷却水ＷＴを循環させて、熱源ＨＳを冷却する冷却媒体循環回路である。冷却水回路４０は、ポンプ４１、およびラジエータ４３などの部品を備える。

ポンプ４１は、冷却水回路４０に冷却水を圧送する電動式のポンプである。ラジエータ４３は、室内熱交換器２０とともに、ケーシング３１内に配置されている。ラジエータ４３は、冷却水ＷＴと空気ＵＲとを熱交換させる放熱用熱交換器である。ラジエータ４３は、熱源ＨＳのための冷却水ＷＴと空気ＵＲとを熱交換させる冷却水熱交換器４３とも呼ばれる。ポンプ４１は、ラジエータ４３に供給される冷却水ＷＴの流量を調節する流量調節器を提供する。

冷媒熱交換器１６とラジエータ４３とは、一体的に構成されて、熱交換器７０を構成している。熱交換器７０は、一体のユニットとして取り扱いが可能な熱交換器ユニットである。冷媒熱交換器１６とラジエータ４３とは、隣接して配置することができる。熱交換器７０において、冷媒熱交換器１６とラジエータ４３とは、熱的に結合されている。冷媒熱交換器１６とラジエータ４３とは、熱伝導に優れた部材を介して機械的にも熱的にも密接に結合して構成することができる。また、冷媒熱交換器１６とラジエータ４３とは、部材を介して機械的に結合されるが、熱的な観点では、空気ＵＲを介して間接的に弱く結合するように構成することができる。

空調装置１は、ヒータコア１２に温水を供給する冷却水回路６０を備える。冷却水回路６０は、エンジンなどの熱源ＨＳを冷却水などの媒体によって冷却する温度調節回路である。冷却水回路６０は、冷却水ＷＴを流すためのポンプ６１を備えることができる。

冷却水回路６０と冷却水回路４０とは、別々の熱源ＨＳを利用する独立した回路とすることができる。例えば、冷却水回路６０の熱源ＨＳをエンジンとし、冷却水回路４０の熱源ＨＳを電機機器とすることができる。冷却水回路６０と冷却水回路４０とは、共通の冷却水回路によって提供することができる。例えば、ラジエータ４３とヒータコア１２とは、冷却水回路４０内において並列に、または直列に配置することができる。

図２において、熱交換器７０は、いわゆるタンクアンドチューブ型の熱交換器である。熱交換器７０のコア部７１には、空気ＵＲが供給される。空気ＵＲは、コア部７１を貫通して流れる。コア部７１は、空気ＵＲの流れに関して、入口側としての上流面と、出口側としての下流面とを有する薄い板状に形成されている。熱交換器７０は、冷媒ＲＦ、冷却水ＷＴ、および空気ＵＲの三者間の熱交換を提供する。熱交換器７０は、冷媒ＲＦと冷却水ＷＴとの間、冷媒ＲＦと空気ＵＲとの間、および冷却水ＷＴと空気ＵＲとの間の熱交換を提供する。

冷媒チューブ１６ａと水チューブ４３ａとは、空気ＵＲの流れ方向ＣＤに対して交差する方向ＲＤに沿って列をなすように配置されている。さらに、列の少なくとも一部において、冷媒チューブ１６ａと水チューブ４３ａとが熱伝達可能に配置されている。複数のチューブ１６ａ、４３ａは、空気ＵＲの流れ方向と直交する方向に沿って列をなすように配置されている。図中には、列方向ＲＤ、行方向ＣＤ、およびチューブ１６ａ、４３ａの長さ方向ＬＤが図示されている。列方向ＲＤは、高さ方向、または幅方向とも呼ばれる。列方向ＲＤは、タンク部７２、７５の長さ方向でもある。行方向ＣＤは、奥行き方向、または厚さ方向とも呼ばれる。行方向ＣＤは、空気ＵＲの流れ方向でもある。

図２−図６において、熱交換器７０は、冷媒ＲＦを流通させる複数のチューブ１６ａ、冷却水ＷＴを流通させる複数のチューブ４３ａ、複数のチューブ１６ａ、４３ａの間の空気通路１６ｂ、４３ｂに配置された複数のフィン５０、複数のチューブの両端に配置された集合タンクおよび分配タンクなどの部品を有する。熱交換器７０は、冷媒熱交換器１６としての部品と、ラジエータ４３としての部品とを有している。それらの部品は、熱的に結合されている。

熱交換器７０は、コア部７１と、タンク部７２、７５とを備える。コア部７１では、複数のチューブ１６ａ、４３ａが空気ＵＲと熱交換可能に配置されている。複数のチューブ１６ａ、４３ａは、冷凍サイクルから供給される冷媒のための複数の冷媒チューブ１６ａを含む。さらに、複数のチューブ１６ａ、４３ａは、車両に搭載された熱源ＨＳの温度を調節するための冷却水ＷＴのための複数の水チューブ４３ａを含む。タンク部７２、７５は、コア部７１の両端に設けられている。タンク部７２、７５のそれぞれは、水タンク７３、７７、および冷媒タンク７４、７６を含む。水タンク７３と冷媒タンク７６とは、外側タンク７３、７６とも呼ばれる。冷媒タンク７４と水タンク７７とは、内側タンク７４、７７とも呼ばれる。水タンク７３、７７のそれぞれは、水チューブ４３ａの両端と連通するように接続されている。冷媒タンク７４、７６のそれぞれは、冷媒チューブ１６ａの両端と連通するように接続されている。複数の冷媒チューブ１６ａによって、冷凍サイクル蒸発器としての冷媒熱交換器１６が構成されている。複数の水チューブ４３ａによって、熱源放熱器としてのラジエータ４３が構成されている。

冷媒チューブ１６ａは、冷媒ＲＦが流される熱交換用のチューブである。冷媒チューブ１６ａは、長手方向に垂直な断面の形状が扁平形状の扁平チューブである。

水チューブ４３ａは、熱源ＨＳの温度調節のための媒体が流される熱交換用のチューブである。水チューブ４３ａは、長手方向に垂直な断面の形状が扁平形状の扁平チューブである。以下、冷媒チューブ１６ａと水チューブ４３ａとをチューブ１６ａ、４３ａと呼ぶ。

複数のチューブ１６ａ、４３ａは、それらの外表面の広い平坦面が、空気ＵＲの流れに対してほぼ平行となるように配置されている。複数のチューブ１６ａ、４３ａは、互いに所定の間隔を開けて配置されている。複数のチューブ１６ａ、４３ａの周囲には、空気ＵＲが流れるための空気通路１６ｂ、４３ｂが形成されている。空気通路１６ｂ、４３ｂは、放熱用空気通路として使われる。

空気通路１６ｂ、４３ｂには、フィン５０が配置されている。フィン５０は、チューブ１６ａ、４３ａと空気ＵＲとの熱交換を促進させるためのアウターフィンである。フィン５０は、列において隣接する２つのチューブ１６ａ、４３ａに接合されている。さらに、フィン５０は、空気ＵＲの流れ方向に位置する２つのチューブ１６ａ、４３ａに接合されている。よって、ひとつのフィン５０には、少なくとも４本のチューブ１６ａ、４３ａが接合されている。フィン５０は、冷媒熱交換器１６とラジエータ４３とを一体化している。フィン５０は、伝熱性に優れる金属の薄板により作られている。フィン５０は、薄板を波状に曲げ成形したコルゲートフィンである。フィン５０は、冷媒ＲＦと空気ＵＲとの熱交換を促進する。フィン５０は、冷却水ＷＴと空気ＵＲとの熱交換を促進する。少なくとも一部のフィン５０は、冷媒チューブ１６ａおよび水チューブ４３ａの双方に接合されている、よって、フィン５０は、冷媒チューブ１６ａと水チューブ４３ａとの間の熱移動を可能とする機能も果たす。冷媒チューブ１６ａと水チューブ４３ａとは、フィン５０を介して熱伝達可能である。複数のチューブ１６ａ、４３ａは、熱交換器７０の少なくとも一部において熱的に結合して配置されている。ひとつの冷媒チューブ１６ａの両側に配置された２つのフィン５０は、冷媒チューブ１６ａの両面に複数の山部を接合したコルゲートフィンである。

複数のチューブ１６ａ、４３ａと、複数のフィン５０とが積層され、接合されることによってコア部が形成されている。コア部７１は、冷媒ＲＦと、冷却水ＷＴと、空気ＵＲとを含む複数、例えば３つの流体の間の熱交換を提供している。コア部７１は、熱交換部とも呼ばれる。

タンク部７２、７５は、コア部７１の両端に配置されている。２つのタンク部７２、７５のそれぞれは、コア部７１から離れて位置する外側タンク７３、７６と、コア部７１に隣接する内側タンク７４、７７とを有する。内側タンク７４、７７は、外側タンク７３、７６とコア部７１との間に配置されている。外側タンク７３、７６と内側タンク７４、７７とは、コア部７１の端部において、コア部７１の端部のほぼ全体を覆うように広がっている。よって、コア部７１の一端には、外側タンク７３と内側タンク７４とが積層して配置されている。コア部７１の他端にも、外側タンク７６と内側タンク７７とが積層して配置されている。

この実施形態では、外側タンク７３は冷却水ＷＴのための分配タンクと集合タンクとを提供する。分配タンクは、冷却水ＷＴを複数の水チューブ４３ａに分配する。集合タンクは、複数の水チューブ４３ａから冷却水ＷＴを集める。

外側タンク７６は、冷媒ＲＦのための分配タンクと集合タンクとを提供する。分配タンクは、冷媒ＲＦを複数の冷媒チューブ１６ａに分配する。集合タンクは、複数の冷媒チューブ１６ａから冷媒ＲＦを集める。

コア部７１の一端には、冷却水ＷＴのための外側タンク７３と、冷媒ＲＦのための内側タンク７４とが配置されている。コア部７１の他端には、冷媒ＲＦのための外側タンク７３と、冷却水ＷＴのための内側タンク７４とが配置されている。すなわち、コア部７１の両端のそれぞれに、冷媒ＲＦのためのタンクと、冷却水ＷＴのためのタンクとが配置されている。

タンク部７２、７５は、チューブ１６ａ、４３ａの比較的自由な配置を可能とする。例えば、チューブ１６ａ、またはチューブ４３ａは、空気ＵＲの流れ方向に沿って上流列７１ｃと下流列７１ｄとに分散して配置されている。図示の例においては、下流列７１ｄは、その全体が冷媒チューブ１６ａによって占められている。上流列７１ｃは、冷媒チューブ１６ａと水チューブ４３ａとによって占められている。

冷媒熱交換器１６のタンクおよびラジエータ４３のタンクは、少なくとも部分的に、同一部材にて形成することができる。冷媒チューブ１６ａ、水チューブ４３ａ、タンク、およびフィン５０はアルミニウム合金で作られている。これらの部品は、ろう付け接合されている。

図２および図３に示すように、複数のチューブ１６ａ、チューブ４３ａの長手方向一端側、図中の下方には、冷媒および冷却水の集合または分配のための第１のタンク１６ｃが配置されている。第１のタンク１６ｃは、冷媒の受け入れと、冷媒の排出とを担うから、冷媒タンクとも呼ばれる。第１のタンク１６ｃは、冷却水をひとつの水チューブ４３ａから他の水チューブ４３ａへ案内する連結部も提供する。

第１のタンク１６ｃは、２列に配置された冷媒チューブ１６ａおよび水チューブ４３ａに接続される接続プレート部材１６１、接続プレート部材１６１に固定される中間プレート部材１６２、および、第１のタンク部材１６３を有する。接続プレート部材１６１には、複数のチューブ１６ａ、４３ａに対応する部位にはその表裏を貫通する貫通穴が設けられている。それらの貫通穴には、複数のチューブ１６ａ、１６ｂが貫通して配置され、固定されている。

中間プレート部材１６２の冷媒チューブ１６ａに対応する部位にはその表裏を貫通する貫通穴１６２ａが設けられている。貫通穴１６２ａには冷媒チューブ１６ａが貫通して配置されている。第１のタンク１６ｃでは、冷媒チューブ１６ａが水チューブ４３ａよりも、第１のタンク１６ｃ側へ突出している。第１のタンク部材１６３は、接続プレート部材１６１および中間プレート部材１６２に固定されることによって、その内部に冷媒の集合を行う集合室１６３ａおよび冷媒の分配を行う分配室１６３ｂを形成する。第１のタンク部材１６３は、平板金属にプレス加工を施すことにより、その長手方向から見たときに、Ｗ字状に形成されている。第１のタンク部材１６３の中央部は中間プレート部材１６２に接合されている。集合室１６３ａと分配室１６３ｂとは互いに独立の室として区画されている。空気ＵＲの上流側に集合室１６３ａが配置され、下流側に分配室１６３ｂが配置されている。

第１のタンク部材１６３の長手方向両端には、板状の蓋部材が固定されている。分配室１６３ｂの一端には、冷媒を流入させる入口配管１６４が接続されている。集合室１６３ａの一端には、冷媒を流出させる出口配管１６５が接続されている。

複数のチューブ１６ａ、４３ａの長手方向他端側、図中の上方には、冷媒および冷却水の集合または分配のための第２のタンク４３ｃが配置されている。第２のタンクは、冷却水の受け入れと、冷却水の排出とを担うから、水タンクとも呼ばれる。第２のタンクは、冷媒をひとつの冷媒チューブ１６ａから他の冷媒チューブ１６ａへ案内する連結部も提供する。

第２のタンク４３ｃは、基本的に第１のタンク１６ｃと同様の構成を備える。第２のタンク４３ｃは、接続プレート部材４３１、中間プレート部材４３２、および、第２のタンク部材４３３を備える。中間プレート部材４３２の水チューブ４３ａに対応する部位にはその表裏を貫通する貫通穴４３２ａが設けられている。貫通穴４３２ａには水チューブ４３ａが貫通して配置され、固定されている。第２のタンク４３ｃでは、水チューブ４３ａが冷媒チューブ１６ａよりも、第２のタンク４３ｃ側へ突出している。さらに、第２のタンク部材４３３は、空気ＵＲの流れ方向の上流に位置する上流の室４３３ｂと、室４３３ｂより空気ＵＲの流れ方向の下流に位置する下流の室４３３ａとを形成する。室４３３ａは、冷却水の分配を行うから、分配室４３３ａとも呼ばれる。室４３３ｂは、冷却水の集合を行うから、集合室４３３ｂとも呼ばれる。

第２のタンク部材４３３の長手方向両端には、板状の蓋部材が固定されている。分配室４３３ａの一端には、冷却水を流入させる入口配管４３５が接続されている。集合室４３３ｂの一端には、冷媒を流出させる出口配管４３４が接続されている。

冷媒ＲＦは入口配管１６４を介して第１のタンク１６ｃの分配室１６３ｂへ流入し、下流列の冷媒チューブ１６ａへ流入する。冷媒は、下流列の冷媒チューブ１６ａ内を、図中の下から上へ流れる。下流列の冷媒チューブ１６ａから流出した冷媒は、第２のタンク４３ｃの室を介して、上流列の冷媒チューブ１６ａへ流入する。冷媒は、上流列の冷媒チューブ１６ａを図中の上から下へ流れる。上流列の冷媒チューブ１６ａから流出した冷媒は、第１のタンク１６ｃの集合室１６３ａにて集合した後に、出口配管１６５から流出する。よって、熱交換器７０では、冷媒が、下流列から上流列へＵターン状に流れる。

冷却水ＷＴは入口配管４３５を介して第２のタンク４３ｃの分配室４３３ａへ流入し、下流列の水チューブ４３ａへ流入する。冷却水は、下流列の水チューブ４３ａ内を、図中の上から下へ流れる。下流列の水チューブ４３ａから流出した冷媒は、第１のタンク１６ｃの室を介して、上流列の水チューブ４３ａへ流入する。冷却水は、上流列の水チューブ４３ａを図中の下から上へ流れる。上流列の水チューブ４３ａから流出した冷却水は、第２のタンク４３ｃの集合室４３３ｂにて集合した後に、出口配管４３４から流出する。よって、熱交換器７０では、冷却水が、下流列から上流列へＵターン状に流れる。

図４は、第２のタンク４３ｃ、すなわちタンク部７２の断面を示している。第１のタンク１６ｃ、すなわちタンク部７５も同じ構造を有している。タンク部７２は、コア部７１に面する第１のタンク部材４３１と、外側に面する第２のタンク部材４３３とを有する。さらに、タンク部７２は、第１のタンク部材４３１と第２のタンク部材４３３との間に設けられた中間のプレート部材４３２を有する。これらの部材４３１、４３２、４３３は、それらの間に外側タンク７３と内側タンク７４とを区画するように接合されている。図示の例においては、第２のタンク部材４３３は、断面Ｗ字型の部材によって提供されている。第２のタンク部材４３３は、空気ＵＲの流れ方向に関して、上流側に位置し、室４３３ｂを提供する上流突条と、この上流突条より下流側に位置し、室４３３ａを提供する下流突条とを有している。第２のタンク部材４３３は、空気ＵＲの流れ方向に関して上流室ＵＰＣと下流室ＤＷＣとを形成しているともいえる。図示されるように、上流室ＵＰＣと下流室ＤＷＣとは、区画されている。よって、第２のタンク部材４３３は、２つの突条内に、列方向ＲＤに延びる上流室ＵＰＣと下流室ＤＷＣとを区画している。

タンク部７２、７５と、複数のチューブ１６ａ、４３ａとは、冷媒ＲＦおよび冷却水ＷＴを流すために接続されている。複数のチューブ１６ａ、４３ａの一部は、外側タンク７３、７６の内部と連通するように接続されている。複数のチューブ１６ａ、４３ａの残部は内側タンク７４、７７の内部と連通するように接続されている。上記一部のチューブ１６ａ、４３ａは、内側タンク７４、７７の壁、すなわち第１のタンク部材４３１を貫通し、さらに内側タンク７４、７７内を横切って延びた後に、外側タンク７３、７６の内部に挿入されている。

図示されるように、タンク部７２においては、水チューブ４３ａは、外側タンク７３の内部と連通するように接続されている。冷媒チューブ１６ａは内側タンク７４の内部と連通するように接続されている。水チューブ４３ａは、内側タンク７４の壁、すなわち第１のタンク部材４３１を貫通し、さらに内側タンク７４内を横切って延びた後に、外側タンク７３の内部に挿入されている。

図５において、実線の矢印は、冷媒ＲＦの流れを示す。破線の矢印は、冷却水ＷＴの流れを示す。熱交換器７０に供給された冷媒ＲＦは、下流列７１ｄの冷媒チューブ１６ａを流れた後に、上流列７１ｃの冷媒チューブ１６ａを流れる。このため、空気ＵＲと効率的に熱交換できる。冷媒熱交換器１６内においては、タンク７２、７５と複数の冷媒チューブ１６ａとによって提供される流路断面積が、冷媒ＲＦの流れの上流から下流に向けて連続的にまたは段階的に増加するように設定される。

また、熱交換器７０に供給された冷却水ＷＴは、下流列７１ｄの水チューブ４３ａを流れた後に、上流列７１ｃの水チューブ４３ａを流れる。このため、空気ＵＲと効率的に熱交換できる。また、冷却水ＷＴが低温であるとき、コア部７１の風下側が低温になりやすい。このため、コア部７１の風下側に配置された温度センサ２３によって、霜の発生を正確に検出することができる。

冷媒ＲＦと冷却水ＷＴとは、熱交換器７０内のほとんどの部分において対向流となって流れる。このため、冷媒ＲＦと冷却水ＷＴとの間においても、効率的な熱交換を提供できる。

図６に図示されるように、複数のチューブ１６ａ、４３ａは、空気ＵＲの流れに直交する方向に列をなすように配置されている。さらに、複数のチューブ１６ａ、４３ａは、空気ＵＲの流れ方向に沿って多列をなすように配置されている。複数のチューブ１６ａ、４３ａは、空気ＵＲの流れ方向に関して、少なくとも上流列７１ｃと下流列７１ｄとを含む複数の列を構成している。複数のチューブ１６ａ、４３ａは、二列をなすように配置することができる。複数のチューブ１６ａ、４３ａは、空気ＵＲの流れ方向の上流側に位置する上流列７１ｃと、上流列７１ｃより下流側に位置する下流列７１ｄとを形成するように配置されている。

冷媒チューブ１６ａおよび水チューブ４３ａは、上流列７１ｃおよび下流列７１ｄの両方において、交互に配置されている。従って、吸熱用の空気通路１６ｂと放熱用の空気通路４３ｂとは、共有されている。共通化された通路１６ｂ、４３ｂには、フィン５０が配置されている。

列においては、少なくとも一部において、冷媒チューブ１６ａと水チューブ４３ａとが隣接している。列においては、少なくとも一部において、冷媒チューブ１６ａの両側に水チューブ４３ａを位置させることができる。列においては、少なくとも一部において、水チューブ４３ａの両側に冷媒チューブ１６ａを位置させることができる。列においては、少なくとも一部において、冷媒チューブ１６ａと水チューブ４３ａとを交互に位置させることができる。少なくとも上流列７１ｃにおいて冷媒チューブ１６ａの両側に水チューブ４３ａが位置するように、冷媒チューブ１６ａと水チューブ４３ａとが交互に配置されている。つまり、熱交換器７０においては、空気ＵＲの流入側において、冷媒チューブ１６ａの両側に水チューブ４３ａを位置させて、それらが並んで配置されている。この構成によると、冷媒チューブ１６ａを広い範囲に分散させることができる。

冷媒チューブ１６ａと水チューブ４３ａとは、ひとつの冷媒チューブ１６ａの隣に、フィン５０を介してひとつの水チューブ４３ａが位置するように配置されている。熱交換器７０の上流列７１ｃの少なくとも一部分において、ひとつの冷媒チューブ１６ａを２つの水チューブ４３ａの間に配置している。また、熱交換器７０の上流列７１ｃの少なくとも一部分において、ひとつの水チューブ４３ａを２つの冷媒チューブ１６ａの間に配置している。言い換えると、冷媒チューブ１６ａと水チューブ４３ａとは、少なくとも上流列７１ｃにおいて、交互に配置されている。さらに、冷媒チューブ１６ａと水チューブ４３ａとは、下流列７１ｄにおいても、交互に配置することができる。

図示されるように、上流列７１ｃの少なくとも一部分においては、冷媒チューブ１６ａと水チューブ４３ａとが列方向ＲＤに並べて配置されている。また、上流列７１ｃの少なくとも一部分においては、冷媒チューブ１６ａと水チューブ４３ａとが列方向ＲＤに並べて配置されている。言い換えると、空気ＵＲの流れ方向に関して、同じ位置に、冷媒チューブ１６ａと水チューブ４３ａとが位置付けられている。

この実施形態では、下流列７１ｄの少なくとも一部おいて、冷媒チューブ１６ａと水チューブ４３ａとが列方向ＲＤに並んで配置される。この構成は、温度センサ２３によって、冷媒チューブ１６ａと水チューブ４３ａとの両方からの影響を検出するために有利である。例えば、冷媒チューブ１６ａと水チューブ４３ａとの両方によって空気ＵＲが冷却される場合、冷媒チューブ１６ａの低温、または水チューブ４３ａの低温のいずれかに偏ることなく平均的な温度を検出することができる。

熱交換器７０は、複数のチューブ１６ａ、４３ａの広い側面が重力方向の上下方向に沿って広がるように配置される。熱交換器７０に凝縮水が付着する場合、凝縮水は低温部分に発生する。熱交換器７０においては、冷媒ＲＦが低温媒体として機能する。冷媒チューブ１６ａの表面には、凝縮水が早期に付着する。また、冷媒チューブ１６ａの表面には、大量の凝縮水が発生する。凝縮水は冷媒チューブ１６ａの上において流れ、広がる。このため、冷媒チューブ１６ａの表面には、水膜が形成される。凝縮水は、この水膜に沿って、上から下へ流れて排出される。冷媒チューブ１６ａは、熱交換器７０における凝縮水の排水経路を提供する。一方、水チューブ４３ａは比較的高温である。このため、水チューブ４３ａの表面に発生する凝縮水は少ない。よって、水チューブ４３ａの表面には、凝縮水を流すための水膜が形成されにくい。熱交換器７０においては、すべての空気通路１６ｂ、４３ｂに隣接して冷媒チューブ１６３ａが配置されているから、良好な排水性が提供される。この実施形態では、上流列７１ｃと下流列７１ｄとの両方に冷媒チューブ１６ａが配置されている。よって、凝縮水のための排水経路が、上流列７１ｃと下流列７１ｄとの両方に形成されることにより、空気ＵＲの流れへの水滴の飛び出しが抑制される。

冷媒回路１０が運転されると、車室内の冷房が実行される。冷房運転は、車両の利用者によって操作されるスイッチによって起動される。冷媒回路１０には、実線矢印に示すように冷媒が流れる。圧縮機１１から吐出された高圧冷媒は、室外熱交換器２１へ流入する。室外熱交換器２１へ流入した高圧冷媒は、ファン１７によって送風された空気ＡＲに放熱する。室外熱交換器２１から流出した冷媒は、膨張弁１９にて減圧膨張される。膨張弁１９から流出した冷媒は、室内熱交換器２０へ流入して、空気ＵＲから吸熱して蒸発する。これにより、空気ＵＲが冷却される。室内熱交換器２０から流出した冷媒は、圧縮機１１に吸入されて再び圧縮される。

制御装置１００は、冷房運転を提供するために、冷媒回路１０を運転する。冷媒回路１０が運転されるとき、冷媒熱交換器１６において冷媒が蒸発する。この蒸発冷媒によって空気ＵＲが冷却される。この結果、車室内の冷房が提供される。このとき、温度センサ２３によって検出された温度に基づいて、圧縮機１１の運転が制御され、熱交換器７０における霜の発生が抑制される。

制御装置１００は、熱源ＨＳの温度を望ましい温度範囲に維持するように冷却水回路４０を運転する。冷却水回路４０が運転されると、冷却水回路４０には冷却水ＷＴが循環する。ひとつの態様では、制御装置１００は、冷却水ＷＴの温度を基準温度の近傍に維持するように冷却水回路４０を制御する。冷却水ＷＴは、ラジエータ４３において空気ＵＲと熱交換する。ラジエータ４３は、冷却水ＷＴの温度に応じて、空気ＵＲを冷却する冷却器、または空気ＵＲを加熱する加熱器として機能する。また、冷却水ＷＴは、ラジエータ４３において、冷媒熱交換器１６、すなわち冷媒ＲＦとも熱交換する。ラジエータ４３は、冷媒ＲＦによって冷却水ＷＴを冷却する放熱器として機能する。

冷却水回路４０が運転されると、ラジエータ４３において、冷却水ＷＴは空気ＵＲと熱交換する。この結果、冷却水ＷＴを介して熱源ＨＳの温度が調節される。典型的な運転状態では、熱源ＨＳの冷却が提供される。このように、制御装置１００は、冷却水ＷＴから空気ＵＲへ放熱するように冷却水回路４０を制御するように構成することができる。この構成によると、冷却水ＷＴから空気ＵＲへの放熱によって冷却水ＷＴを冷却できる。冷却された冷却水ＷＴは、熱源ＨＳに供給されるから、空気ＵＲを使って熱源ＨＳの冷却が可能となる。

制御装置１００は、車両に利用者がいないときに、空調に配慮することなく、熱源ＨＳを冷却するように構成することができる。例えば、駐車中にバッテリを充電する場合に、送風機３２を利用して熱源ＨＳとしてのバッテリの温度を調節することができる。

制御装置１００は、冷却水ＷＴの温度を空気ＵＲの温度調節に利用するように冷却水回路４０を運転することができる。この場合、ラジエータ４３は、冷却水ＷＴの温度に応じて、空気ＵＲを冷却する冷却器、または空気ＵＲを加熱する加熱器として機能する。

制御装置１００は、冷却水ＷＴによって空気ＵＲを冷却するように冷却水回路４０を制御するように構成することができる。この構成によると、冷却水ＷＴによって空気ＵＲを冷却することができる。この結果、冷媒回路１０だけに依存することなく、空気ＵＲの冷却が可能となる。

制御装置１００は、温度センサ２３によって検出された温度に基づいて、ポンプ４１の回転数を調節することができる。例えば、制御装置１００は、熱交換器７０の温度が霜を生じるほどに低温になると、ポンプ４１の回転数を増加させることにより、熱源ＨＳからラジエータ４３への放熱量を増加させ、霜の付着、成長を抑制することができる。例えば、制御装置１００は、熱交換器７０の温度が過剰に高温になると、ポンプ４１の回転数を低下させることにより、熱源ＨＳからラジエータ４３への放熱量を抑制することができる。

この場合、空調装置１は、利用側熱交換器１６における温度を検出する温度センサ２３を備える。制御装置１００は、温度センサ２３の検出温度に基づいて冷却用途における冷媒回路１０を制御するとともに、温度センサ２３の検出温度に基づいて冷却水回路４０を制御する。この構成によると、冷媒回路１０を制御するための温度センサを冷却水回路４０を制御するために利用することができる。温度センサ２３によって熱交換器７０の下流における空気温度Ｔｅが検出される場合、冷却水回路４０の流量は、空気温度Ｔｅを目標温度に一致させるようにフィードバック制御される。

制御装置１００は、冷媒回路１０と冷却水回路４０との両方を運転することができる。この場合、冷媒熱交換器１６において蒸発する冷媒によって、空気ＵＲを冷却しながら、ラジエータ３４によって空気ＵＲを加熱または冷却することができる。さらに、冷媒熱交換器１６において蒸発する冷媒によって、ラジエータ４３の冷却水ＷＴを冷却することができる。この結果、冷媒回路１０と冷却水回路４０とによって熱源ＨＳを冷却することができる。

制御装置１００は、冷却水回路４０によるラジエータ４３への冷却水ＷＴの供給を停止し、冷媒回路１０のみを運転することができる。この場合、最大の冷却性能が発揮される。

制御装置１００は、冷媒ＲＦによって冷却水ＷＴの温度を調節するように冷媒回路１０および冷却水回路４０を制御するように構成することができる。この構成によると、冷媒ＲＦと冷却水ＷＴとの熱交換によって、冷却水ＷＴの温度が調節される。例えば、冷媒ＲＦの温度が冷却水ＷＴの温度より低い場合、冷媒ＲＦによって冷却水ＷＴを冷却できる。また、冷媒ＲＦの温度が冷却水ＷＴの温度より高い場合、冷媒ＲＦによって冷却水ＷＴを加熱できる。この場合、空気ＵＲの温度を調節することによる空調と、冷却水ＷＴの温度を調節することによる熱源ＨＳの温度制御とを同時に実行することができる。

制御装置１００は、熱交換器７０への霜の付着、および／または霜を除去するために、冷媒回路１０の運転中、および／または運転
の後に、冷却水回路４０を運転することができる。この場合、ラジエータ３４によって熱交換器７０が加熱される。この結果、熱交換器７０上への霜の付着、および成長を抑制することができる。

制御装置１００は、熱交換器７０における冷媒ＲＦと冷却水ＷＴとの熱交換を促進するために、空気ＵＲの流量を減少させるか、空気ＵＲの流れを停止させることができる。この場合、冷媒ＲＦと空気ＵＲとの熱交換と、冷却水ＷＴと空気ＵＲとの熱交換とが抑制され、冷媒ＲＦと空気ＵＲとの間の熱交換を増加させることができる。制御装置１００は、熱源ＨＳの冷却を促進するために、空気ＵＲの流量を、空調のために求められる流量より抑制する制御部を備えることができる。

空調装置１は、冷媒ＲＦと冷却水ＷＴとの間の熱交換量を調節するために、空気ＵＲの流量を調節する風量調節装置を備えることができる。風潮調節装置は、送風機３２と制御装置１００とによって提供することができる。この構成によると、冷媒ＲＦと冷却水ＷＴとの間の熱交換量を空気ＵＲの流量によって調節することができる。空気ＵＲの流量を減少させることにより、冷媒ＲＦによる冷却水ＷＴの冷却量の増加、または冷媒ＲＦによる冷却水ＷＴの加熱量の増加を図ることができる。

冷却水回路６０が運転されると、冷却水回路６０に冷却水が循環する。冷却水回路６０からヒータコア１２に供給される温水によってヒータコア１２は、空気ＵＲを加熱する。これにより、車室内の暖房が可能である。

制御装置１００は、熱交換器７０における霜の付着に応答して、冷媒ＲＦの流量、または冷却水ＷＴの流量を制御するように構成することができる。この構成によると、熱交換器７０における霜の付着に応答して、冷媒ＲＦまたは冷却水ＷＴの流量が調節される。例えば、冷媒ＲＦが空気ＵＲを冷却している場合、制御装置１００は、霜の付着に応答して、冷媒流量を減少させる。冷却水ＷＴが空気ＵＲを冷却している場合、制御装置１００は、冷却水ＷＴの流量を減少させる。冷媒ＲＦが空気ＵＲを冷却し、冷却水ＷＴが空気ＵＲを加熱している場合、制御装置１００は、冷却水ＷＴの流量を増加させる。冷媒ＲＦが空気ＵＲを加熱し、冷却水ＷＴが空気ＵＲを冷却している場合、制御装置１００は、冷媒ＲＦの流量を増加させる。

（第２実施形態）
以下の説明においては、先行する実施形態からの変更点、相違点を主として説明する。後続の実施形態は、先行する実施形態のいずれかを基礎的形態とする変形例である。上記実施形態の熱交換器７０では、上流列７１ｃと下流列７１ｄとの両方において冷媒チューブ１６ａと水チューブ４３ａとを交互に配置した。これに代えて、上流列７１ｃのみにおいて冷媒チューブ１６ａと水チューブ４３ａとを交互に配置してもよい。

この実施形態では、複数のチューブ１６ａ、４３ａとタンク部７２、７３とによって、図７および図８に図示されるような冷媒ＲＦと冷却水ＷＴとの流れ経路が提供される。

図７において、外側タンク７３の上流の室４３３ｂは、冷却水ＷＴの入口および出口を提供する。外側タンク７３の上流室４３３ｂ内には、仕切り７３ａが設けられる。仕切り７３ａは、熱交換器７０内を、左右に、すなわち列方向ＲＤにおいて分割する。外側タンク７７の上流の室１６３ａは、冷却水ＷＴをＵ字型に流すための連通部を提供する。この結果、冷却水ＷＴの流れ経路は、コア部７１を正面から見て、Ｕ字型を描く。

外側タンク７６の下流の室１６３ｂは、冷媒ＲＦの入口および出口を提供する。外側タンク７６の下流室１６３ｂ内には、仕切り７６ａが設けられる。仕切り７６ａは、熱交換器７０内を、左右に、すなわち列方向ＲＤにおいて分割する。外側タンク７３の下流の室４３３ａは、冷媒ＲＦをＵ字型に流すための連通部を提供する。この結果、冷媒ＲＦの流れ経路は、コア部７１を正面から見て、Ｕ字型を描く。

内側タンク７４は、外側タンク７３の下流の室４３３ａに連通している。内側タンク７７は、外側タンク７６の下流の室１６３ｂに連通している。内側タンク７４、７７は、空気ＵＲの流れ方向に沿って並ぶ２つの冷媒チューブ１６ａの両端において、それらを連通している。よって、内側タンク７４、７７は、行方向ＣＤに並ぶ２つの冷媒チューブ１６ａを並列接続している。

図８において、上流列７１ｃにおいては、冷媒チューブ１６ａと水チューブ４３ａとが交互に配置されている。下流列７１ｄにおいては、冷媒チューブ１６ａだけが配置されている。この構成では、冷媒チューブ１６ａの数は、水チューブ４３ａの数より多い。このため、冷媒ＲＦの総伝熱面積ＲＦＳは、冷却水ＷＴの総伝熱面積ＷＴＳより大きくなるように、すなわちＲＦＳ＞ＷＴＳとなるように、設定されている。この構成により、冷圧冷媒用の利用側熱交換器としての性能が優先的に提供される。

下流列７１ｄにおける冷媒チューブ１６ａの数は、下流列７１ｄにおける水チューブ４３ａの数より多い。下流列７１ｄにおける水チューブ４３ａの数は０である。冷媒チューブ１６ａは下流列７１ｄにおける多数派である。よって、凝縮水の発生を下流列７１ｄに偏らせることができる。凝縮水のための経路が、下流列７１ｄに、早期に、多く形成される。下流列７１ｄに排水経路が形成されることにより、空気ＵＲの流れへの水滴の飛び出しが抑制される。

図７に戻り、冷媒ＲＦは、下流の室１６３ｂと内側タンク７７とを経由して、コア部７１の図中右半部の複数の冷媒チューブ１６ａに流入する。このとき、ひとつの行においては、２つの冷媒チューブ１６ａに冷媒が供給される。さらに、上記行と隣接する行では、下流列７１ｄに位置するひとつの冷媒チューブ１６ａに冷媒が供給される。冷媒ＲＦは、コア部７１の右半部を流れた後、左半部を流れて、熱交換器７０から出てゆく。

冷却水ＷＴは、上流の室４３３ｂから、コア部７１の図中右半部の複数の水チューブ４３ａに流入する。冷却水ＷＴは、コア部７１の右半部を流れた後、左半部を流れて、熱交換器７０から出てゆく。

この構成によると、冷媒チューブ１６ａは、上流列７１ｃより下流列７１ｄに多く配置される。このため、空気ＵＲの冷却に好適である。また、水チューブ４３ａは、下流列７１ｄより上流列７１ｃに多く配置される。このため、コア部７１の上流端における過剰な温度低下を抑制することができる。この結果、コア部７１への霜の付着を抑制できる。

この実施形態では、図８に図示されるように上流列７１ｃに冷媒チューブ１６ａと水チューブ４３ａとを配置し、下流列７１ｄに冷媒チューブ１６ａだけを配置した。これに代えて、上流列７１ｃに冷媒チューブ１６ａだけを配置し、下流列７１ｄに冷媒チューブ１６ａと水チューブ４３ａとを配置してもよい。

（第３実施形態）
上記実施形態の熱交換器７０では、隣り合う冷媒チューブ１６ａと水チューブ４３ａとにおいて、冷媒ＲＦの流れ方向と冷却水ＷＴの流れ方向とを逆方向とした。これに代えて、この実施形態では、図９に図示されるように、冷媒ＲＦと冷却水ＷＴとの流れ方向を同じとする。冷却水ＷＴは、上流の室４３３ｂから、コア部７１の図中左半部の複数の水チューブ４３ａに流入する。冷却水ＷＴは、コア部７１の左半部を流れた後、右半部を流れて、熱交換器７０から出てゆく。

この構成によると、冷媒ＲＦと冷却水ＷＴとの間の熱交換が抑制される。この結果、冷媒ＲＦと空気ＵＲとの熱交換、および冷却水ＷＴと空気ＵＲとの熱交換が促進される。

（第４実施形態）
上記実施形態の熱交換器７０では、上流列７１ｃにおいて、冷媒チューブ１６ａと水チューブ４３ａとを交互に配置した。これに代えて、この実施形態では、図１０に図示されるように、複数の冷媒チューブ１６ａからなる冷媒チューブ群と、複数の水チューブ４３ａからなる水チューブ群とを交互に配置する。図示の例では、２つの冷媒チューブ１６ａからなる冷媒チューブ群と、３つの水チューブ４３ａからなる水チューブ群とを交互に並べている。この構成においても、コア部７１の少なくとも一部においては、冷媒チューブ１６ａと水チューブ４３ａとが列方向ＲＤに並ぶ。この構成によると、上流列７１ｃ内に温度分布を与えることができる。

図示の例に代えて、ひとつの冷媒チューブ１６ａと水チューブ群とを交互に配置してもよい。また、ひとつの水チューブ４３ａと冷媒チューブ群とを交互に配置してもよい。さらに、冷媒チューブ群に属する冷媒チューブ１６ａの数と、水チューブ群に属する水チューブ４３ａの数とを変動させてもよい。また、下流列７１ｄにおいても、上記に例示した構成のいずれかを採用することができる。さらに、上流列７１ｃと同様の配置構造を、下流列７１ｄにも採用してもよい。

（第５実施形態）
上記実施形態では、上流列７１ｃだけに、冷媒チューブ１６ａと水チューブ４３ａとの両方を配置した。これに代えて、この実施形態では、図１１に図示されるように、上流列７１ｃと下流列７１ｄとの両方に、冷媒チューブ１６ａと水チューブ４３ａとの両方を配置している。

上流列７１ｃには、冷媒チューブ１６ａと水チューブ４３ａとが隣接するように配置されている。さらに、下流列７１ｄにも、冷媒チューブ１６ａと水チューブ４３ａとが隣接するように配置されている。さらに、空気ＵＲの流れ方向に沿って、すなわち行方向ＣＤに沿って、冷媒チューブ１６ａと水チューブ４３ａとが並んで配置されている。

この構成によると、下流列７１ｄに冷媒チューブ１６ａと水チューブ４３ａとが配置されるから、熱交換器７０の下流において、冷媒チューブ１６ａの温度の影響と、水チューブ４３ａの温度の影響とが現れる。例えば、温度センサ２３によって冷媒ＲＦと冷却水ＷＴとの両方からの影響を検出することができる。

（第６実施形態）
上記実施形態では、複数の列を構成するように複数のチューブ１６ａ、４３ａを配置した。これに代えて、この実施形態では、図１２に図示されるように、冷媒チューブ１６ａと水チューブ４３ａとは、単列を構成するように配置されている。この構成においても、列方向ＲＤにおいて冷媒チューブ１６ａと水チューブ４３ａとが隣接して配置される。しかも、冷媒チューブ１６ａと水チューブ４３ａとの間には、フィン５０が配置される。

（第７実施形態）
上記実施形態に代えて、図１３に図示されるように、冷媒チューブ１６ａと水チューブ４３ａとを配置してもよい。この構成では、２つの冷媒チューブ１６ａと、ひとつの水チューブ４３ａとが交互に配置されている。

（第８実施形態）
上記実施形態では、冷媒ＲＦと冷却水ＷＴと空気ＵＲとを熱交換させる熱交換器７０を室内熱交換器２０だけに利用した。これに加えて、室外熱交換器２１にも同様の熱交換器７０（２７０）を採用することができる。以下の説明において、上述の熱交換器７０と同様の構成部品をもつ室外熱交換器２１を熱交換器２７０と呼ぶ。

図１４において、空調装置１は、開示された発明を適用したヒートポンプサイクル２を備える。ヒートポンプサイクル２は、開示された発明を適用した熱交換器２７０を備える。ヒートポンプサイクル２は、冷媒回路１０と、冷却水回路４０とを含む。この実施形態は、動力源からの廃熱を有効に利用して、室外熱交換器２１への霜の抑制、および／または除霜を実行できるヒートポンプサイクル２を提供する。

空調装置１は、ヒートポンプサイクル２によって空気から汲み上げられた熱を利用する機器である。室内熱交換器２０は、室内蒸発器２０とも呼ばれる。室内蒸発器２０は、上記熱交換器７０である。この実施形態では、ヒータコア１２は、室内凝縮器によって提供される。この実施形態において、ヒータコア１２は、室内凝縮器１２と呼ばれる。室内凝縮器１２は、その内部を流れる高温高圧冷媒と室内蒸発器２０通過後の空気ＵＲとを熱交換させる加熱用熱交換器である。

冷媒回路１０は、可逆運転可能な蒸気圧縮式冷凍サイクルによって提供される。冷媒回路１０は、空調装置１の暖房用の冷媒サイクルと、冷房用の冷凍サイクルとを兼ねている。冷媒回路１０は、車室外の空気ＡＲを熱源として利用する狭義のヒートポンプサイクルを提供する。冷媒回路１０は、後述する冷媒チューブ１６ａに冷媒ＲＦを流し、冷媒ＲＦに吸熱した熱を利用側熱交換器１２に供給する。冷媒回路１０に流れる冷媒ＲＦは、熱源から熱を汲み上げるための主媒体である。冷媒回路１０は、主媒体回路１０とも呼ばれる。

以下の説明において、冷媒回路１０の室外熱交換器２１、すなわち熱源側熱交換器における霜の付着を抑制すること、および付着した霜の成長を抑制することを霜の抑制と呼ぶ。また、室外熱交換器２１に付着した霜を融解させて除去することを除霜と呼ぶ。また、霜に起因する熱交換性能の低下に対抗する性能を耐着霜性能と呼ぶ。よって、耐着霜性能は、霜の抑制、および／または除霜によって提供される。

冷媒回路１０は、車室内へ送風される空気ＵＲを加熱、または冷却する。冷媒回路１０は、流路を切り替えることによって、空気ＵＲを加熱して車室内を暖房する暖房運転、および空気ＵＲを冷却して車室内を冷房する冷房運転を実行できる。冷媒回路１０は、暖房運転の間に室外熱交換器２１に着いた霜を融解させて取り除く除霜運転を実行できる。さらに、冷媒回路１０は、暖房運転の間に、熱源ＨＳの熱を冷媒に吸熱させる廃熱回収運転を実行することができる。複数の運転モードは、制御装置１００によって切換えられる。

圧縮機１１の吐出側には、室内凝縮器１２が設けられている。室内凝縮器１２は、高圧冷媒が供給され、高圧冷媒から熱が供給される利用側熱交換器を提供する。室内凝縮器１２の下流には、暖房用の膨張弁２１３が設けられている。膨張弁２１３は、暖房運転時に室内凝縮器１２から流出した冷媒を減圧膨張させる。膨張弁２１３は、暖房運転用の減圧手段である。膨張弁２１３は、高圧冷媒を減圧し低圧冷媒を供給する減圧器を提供する。膨張弁２１３は、冷媒回路１０が冷房運転されるとき、全開状態に駆動される。膨張弁２１３の下流には、室外熱交換器２１が設けられている。

室外熱交換器２１は、暖房運転時には、低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮する蒸発器として機能する。室外熱交換器２１は、空気ＡＲと低圧冷媒とを熱交換させ、低圧冷媒に吸熱させる吸熱熱交換器を提供する。室外熱交換器２１は、冷房運転時には、高圧冷媒を放熱させる放熱器として機能する。室外熱交換器２１は、一体のユニットとして取り扱いが可能な熱交換器ユニットとして構成された熱交換器２７０によって提供される。

熱交換器２７０は、冷媒熱交換器２１６と、ラジエータ２４３とを備える。冷媒熱交換器２１６は、室外熱交換器２１によって提供されている。ラジエータ２４３は、第２のラジエータ２４３とも呼ばれる。この場合、熱交換器７０のラジエータ４３が第１のラジエータ４３と呼ばれる。

熱交換器２７０は、図８または図１０に図示される構成を有することが望ましい。これらの構成においては、冷媒チューブ１６ａが熱交換器２７０の下流列７１ｄにおいて多数派を占める。よって、熱交換器２７０においては水チューブ４３ａにより提供されるラジエータ２４３は、冷媒チューブ１６ａによって提供される室外冷媒熱交換器２１６より上流側に配置されている。この構成によると、利用側熱交換器１６において冷却水ＷＴが獲得した熱を、熱交換器２７０において室外冷媒熱交換器２１６の低圧冷媒に与えることができる。

熱交換器２７０においては、冷媒チューブ１６ａと水チューブ４３ａとがフィンによって熱的に結合していることが望ましい。また、上流列または下流列の少なくとも一部において、冷媒チューブ１６ａと水チューブ４３ａとが隣接して配置されていることが望ましい。この構成によると、利用側熱交換器１６において冷却水ＷＴが獲得した熱を、熱交換器２７０において、フィンを経由して室外冷媒熱交換器２１６の低圧冷媒に与えることができる。

ラジエータ２４３には、冷却水ＷＴが流される。ラジエータ２４３は、冷却水回路４０の冷却水ＷＴと空気ＡＲとを熱交換させる。さらに、ラジエータ２４３は、冷却水ＷＴの熱を、室外熱交換器２１およびそれを含む熱交換器２７０に供給する。ラジエータ２４３は、熱を蓄え、蓄えた熱を吸熱熱交換器に供給する補助媒体、すなわち冷却水ＷＴを保持している。ラジエータ２４３は、室外熱交換器２１に隣接して配置された補助熱交換器を提供する。

室外熱交換器２１の下流には、電気式の三方弁１５ｂが接続されている。三方弁１５ｂは、制御装置１００によって制御される。三方弁１５ｂは、冷媒流路の切替手段を構成している。三方弁１５ｂは、暖房運転時には、室外熱交換器２１の出口とアキュムレータ１８の入口とを熱交換器を介することなく直接的に接続する。三方弁１５ｂは、冷房運転時には、室外熱交換器２１の出口と冷房用の膨張弁１９の入口とを接続する。 制御装置１００は、冷媒回路１０に流れる冷媒量、および流路を制御する制御手段を提供する。冷媒量は、圧縮機１１の冷媒吐出能力を調節することによって制御される。冷媒の流路は、膨張弁２１３および三方弁１５ｂを制御することによって切換制御される。この結果、ヒートポンプサイクル２は、加熱用途と冷却用途とに流路を切換えるサイクル切換装置２１３、１５ｂを備える。サイクル切換装置２１３、１５ｂは、暖房時には室外冷媒熱交換器２１６を吸熱熱交換器として機能させ、冷房時には室外冷媒熱交換器２１６を放熱熱交換器として機能させるように流路を制御する。暖房は、対象物を加熱する加熱用途である。冷房は、対象物を冷却する冷却用途である。冷媒回路１０は、加熱用途と冷却用途とのいずれかに切換え可能である。

また、制御装置１００は、冷却水回路における冷却水の流れ、および流路を制御する制御手段を提供する。冷却水はポンプ４１および流量調節弁４５を制御することによって制御される。

膨張弁１９の下流には、室内蒸発器２０が設けられている。室内蒸発器２０の下流には、アキュムレータ１８が設けられている。暖房運転時に三方弁１５ｂによって形成される、三方弁１５ｂからアキュムレータ１８に直接的に連通する流路は、室外熱交換器２１下流の冷媒を室内蒸発器２０を迂回させて流す通路２０ａを構成している。アキュムレータ１８は、その内部に流入した冷媒の気液を分離して、サイクル内の余剰冷媒を蓄える低圧冷媒用の気液分離器である。アキュムレータ１８の気相冷媒出口の下流には、圧縮機１１が設けられている。アキュムレータ１８は、圧縮機１１への液相冷媒の吸入を抑制することにより、圧縮機１１の液圧縮を防止する機能を果たす。

冷却水回路４０は、冷媒回路１０に熱を供給することがある。冷却水回路４０に流れる冷却水ＷＴは、主媒体回路１０による熱の汲み上げを補助するための補助媒体である。冷却水回路４０は、補助媒体回路４０とも呼ばれる。

冷却水回路４０は、霜を抑制するための熱を供給する熱源でもある。冷却水回路４０は、霜の抑制するための媒体を流すための霜抑制媒体回路４０とも呼ばれる。冷却水回路４０は、後述する水チューブ４３ａに霜の抑制するための冷却水ＷＴを流す。冷却水回路４０は、熱交換器７０に、除霜のための熱を供給する熱源でもある。冷却水回路４０は、除霜のための媒体を流すための除霜媒体回路４０とも呼ばれる。冷却水回路４０は、水チューブ４３ａに除霜のための冷却水ＷＴを流す。冷却水回路４０は、冷媒チューブ１６ａ内の冷媒が吸熱するときの温度より高い温度に、冷却水ＷＴの温度、および熱源ＨＳの温度を維持する。

冷却水回路４０は、ラジエータ４３を迂回させて冷却水を流すためのバイパス通路４４、および電気式の流量調節４５などの部品を備える。バイパス通路４４は、ラジエータ４３を迂回する流路を提供する。冷却水回路４０は、熱源ＨＳとラジエータ４３とを通る第１流路と、熱源ＨＳとバイパス通路４４とを通る第２流路とを提供する。流量調節弁４５は、バイパス通路４４を通る流量を調節する。バイパス通路４４および流量調節弁４５は、ラジエータ４３に供給される冷却水ＷＴの流量を調節する流量調節器を提供する。流量調節器は、ラジエータ４３を迂回して冷却水ＷＴを流すバイパス通路４４と、バイパス通路４４に冷却水ＷＴを流すことによりラジエータ４３に流れる流量を減少させる弁装置４５を備える。

熱交換器２７０は、冷媒ＲＦ、冷却水ＷＴ、および空気ＡＲの二者間の熱交換を提供する。熱交換器２７０は、冷媒ＲＦと冷却水ＷＴとの間、冷媒ＲＦと空気ＡＲとの間、および冷却水ＷＴと空気ＡＲとの間の熱交換を提供する。熱交換器２７０は、上述の熱交換器７０と同様の構成部品を有している。

この実施形態の空調装置１は、非利用の空気ＡＲの流れ方向ＣＤに対して交差する方向ＲＤに沿って列をなすように配置された複数のチューブ１６ａ、４３ａを有する非利用側熱交換器２７０を備える。複数のチューブは、複数の冷媒チューブ１６ａ、および複数の水チューブ４３ａを含む。冷媒チューブ１６ａは、冷媒回路１０から供給される低圧冷媒と空気ＡＲとを熱交換させる。水チューブ４３ａは、冷却水回路４０から供給される冷却水ＷＴと空気ＡＲとを熱交換させる。さらに、水チューブ４３ａは、列の少なくとも一部において、冷媒チューブ１６ａと熱伝達可能に配置されている。この構成によると、非利用側熱交換器にも、冷媒と冷却水と空気とを熱交換させる熱交換器が使用される。 この実施形態では、冷却水回路４０は補助媒体回路４０を提供する。冷却水ＷＴは、補助媒体である。補助媒体回路４０は、補助媒体を冷却する補助媒体熱交換器２４３を備える。補助媒体回路４０は、補助媒体熱交換器２４３によって冷却された補助媒体を、利用側熱交換器７０の補助媒体チューブ４３ａに供給することにより利用空気ＵＲを冷却することができる。冷媒回路１０は、非利用空気ＡＲと低圧冷媒とを熱交換させ低圧冷媒に吸熱させる室外冷媒熱交換器２１６を備える。補助媒体熱交換器２４３は、室外冷媒熱交換器２１６における低圧冷媒または非利用空気ＡＲによって補助媒体を冷却する。この構成によると、冷媒回路１０により室外冷媒熱交換器２１６に得られる低温、または非利用空気ＡＲの低温によって補助媒体を冷却することができる。

室外冷媒熱交換器２１６は、加熱用途において非利用空気ＡＲと低圧冷媒とを熱交換させ低圧冷媒に吸熱させる。室外冷媒熱交換器２１６は、冷却用途において非利用空気ＡＲと高圧冷媒とを熱交換させ高圧冷媒から放熱させる。この構成によると、冷媒回路１０は加熱用途と冷却用途とに切替えて利用することができる。室外冷媒熱交換器２１６は、加熱用途において吸熱器として利用され、冷却用途において放熱器として利用される。制御装置１００は、室外冷媒熱交換器２１６における霜による性能低下を補償するように空調装置１を制御する。制御装置１００は、補助媒体熱交換器２４３に流れる補助媒体の流量または温度を増加させる。補助媒体の温度は、利用側熱交換器７０の熱負荷を増加させることにより上昇させることができる。

制御装置１００は、熱交換器７０において冷媒ＲＦによって空気ＵＲを冷却するように、冷媒回路１０を冷房運転することができる。同時に、制御装置１００は、熱源ＨＳの温度を調節するように冷却水回路４０を運転することができる。さらに、制御装置１００は、熱交換器７０において冷却水ＷＴによって熱交換器７０を加熱するように冷却水回路４０を運転することができる。例えば、冷却水ＷＴは、熱交換器７０を除霜する。また、制御装置１００は、熱交換器２７０において冷媒ＲＦから冷却水ＷＴへ熱を奪うように冷却水回路４０を制御することができる。例えば、クールダウン性能の向上が図られる。

制御装置１００は、熱交換器７０において冷却水ＷＴによって空気ＵＲを冷却するように冷却水回路４０を制御することができる。この構成では、第２のラジエータ２４３は、車両の外の空気ＡＲと熱交換する。このため、冷却水ＷＴの温度は、外気温度と同程度になる場合がある。上記構成では、低温の冷却水ＷＴを第１のラジエータ４３に供給することができる。よって、空気ＵＲの温度が冷却水ＷＴの温度より高い場合、冷却水ＷＴによって空気ＵＲを冷却し、除湿することができる。

制御装置１００は、室内凝縮器１２によって空気ＵＲを加熱するように、冷媒回路１０を暖房運転することができる。同時に、制御装置１００は、熱源ＨＳの温度を調節するように冷却水回路４０を運転することができる。さらに、制御装置１００は、熱交換器２７０において冷却水ＷＴによって熱交換器２７０を加熱するように冷却水回路４０を運転することができる。例えば、冷却水ＷＴは、熱交換器２７０を除霜する。また、制御装置１００は、熱交換器７０において冷却水ＷＴによって空気ＵＲを加熱するように冷却水回路４０を制御することができる。この場合、熱源ＨＳの廃熱を暖房に利用することができる。

この実施形態では、制御装置１００は、室内凝縮器１２において冷媒ＲＦによって空気ＵＲを加熱するように冷媒回路１０を暖房運転するとともに、熱交換器７０において冷却水ＷＴによって空気ＵＲを冷却するように冷却水回路４０を運転することができる。

冷媒回路１０が暖房運転されることにより、熱交換器２７０には低温の冷媒ＲＦが供給されるから、第２のラジエータ２４３では冷却水ＷＴを空気ＡＲの温度より低く冷却することができる。この場合、第１のラジエータ４３に低温の冷却水ＷＴを供給することができる。この結果、第１のラジエータ４３において、空気ＵＲを低温に冷やすことができる。しかも、このとき、室内凝縮器１２は空気ＵＲを加熱することができるから、空気ＵＲを除湿しながら暖房することができる。さらに、第１のラジエータ４３において加熱された冷却水ＷＴは再び第１のラジエータ２４３に供給されるから、空気ＵＲから奪われた熱を、室外熱交換器２１において冷媒回路１０に回収できる。よって、効率的な除湿暖房を実行できる。

この場合、冷媒回路１０は加熱用途のために加熱運転されている。熱交換器２７０において冷媒ＲＦまたは外気によって冷やされた冷却水ＷＴ、すなわち補助媒体は、熱交換器７０に供給されることによって冷房、すなわち冷却作用を提供する。熱交換器７０においては、冷却水ＷＴ、すなわち補助媒体が低温媒体として機能する。低温媒体はラジエータ４３に供給される。このとき、凝縮水は水チューブ４３ａの上に発生し、成長する。低温媒体が流れる水チューブ４３ａの表面には、早期に、大量の凝縮水が発生する。このため、水チューブ４３ａは、熱交換器７０における凝縮水の排水経路を提供する。

（第９実施形態）
上記実施形態では、ヒータコア１２を冷媒回路１０の室内凝縮器によって提供した。これに代えて、図１５に図示されるように、冷却水ＷＴと熱交換する冷媒−水間熱交換器２４を設けてもよい。この構成では、冷却水回路６０の熱源として、冷媒回路１０の高圧冷媒が用いられる。

（第１０実施形態）
上記実施形態では、ヒートポンプサイクル２によって得られる熱を暖房のために利用した。これに代えて、図１６に図示されるように、冷媒回路１０の高圧冷媒によってバッテリＢＴなどの機器を暖めてもよい。この構成では、冷媒−水間熱交換器２４によって冷却水回路６５の冷却水ＷＴが加熱される。ポンプ６６によって冷却水ＷＴが循環される。冷却水ＷＴは、バッテリＢＴを加熱する。例えば、電動車両に搭載されるリチウムイオン電池などの大容量バッテリは、所定温度範囲において効率的に作動する。この構成によると、バッテリＢＴを暖めることができるから、バッテリＢＴの温度を望ましい温度範囲に調節することができる。

（第１１実施形態）
上記実施形態では、室内熱交換器２０を熱交換器７０によって提供し、室外熱交換器２１を熱交換器２７０によって提供した。これに加えて、この実施形態では、ヒータコア１２も、熱交換器７０と同様の熱交換器３７０によって提供する。熱交換器３７０は、空気ＵＲを加熱するための高圧冷媒用の利用側熱交換器である。

図１７において、ヒータコア１２は、熱交換器７０と同様の構成をもつ熱交換器３７０によって提供されている。熱交換器３７０は、冷媒回路１０の高圧冷媒ＲＦと空気ＵＲとを熱交換させる冷媒熱交換器３１６と、冷却水回路６０の冷却水ＷＴと空気ＵＲとを熱交換させる第３のラジエータ３４３とを備える。

この実施形態では、空調装置１は、空気ＵＲの流れ方向ＣＤに対して交差する方向ＲＤに沿って列をなすように配置された複数のチューブ１６ａ、４３ａを有する。これら複数のチューブは、複数の冷媒チューブ１６ａ、および複数の水チューブ４３ａを含む。複数の冷媒チューブ１６ａは、冷媒回路１０から供給される高圧冷媒と空気ＵＲとを熱交換させる。複数の水チューブ４３ａは、冷却水回路６０から供給される冷却水ＷＴと空気ＵＲとを熱交換させる。さらに、水チューブ４３ａは、列の少なくとも一部において、冷媒チューブ１６ａと熱伝達可能に配置されている。

すなわち、暖房運転されるときの冷媒回路１０は、利用側熱交換器１２と、熱源側熱交換器２１との両方に、熱交換器２７０、３７０を採用している。言い換えると、暖房運転されるときの冷媒回路１０は、高圧側熱交換器１２と低圧側熱交換器２１との両方に、熱交換器２７０、３７０を採用している。

この構成によると、冷媒回路１０は、高圧冷媒を利用側熱交換器１２の冷媒チューブ１６ａに供給する。この構成によると、高圧冷媒によって、空気ＵＲの加熱と、冷却水ＷＴの加熱とを提供できる。熱交換器３７０によって、冷媒回路１０による空気ＵＲの加熱が可能である。また、熱交換器３７０によって、冷却水回路６０の冷却水ＷＴによる空気ＵＲの加熱が可能である。また、冷媒回路１０から、熱交換器３７０を経由して冷却水回路６０の冷却水ＷＴおよび熱源ＨＳを加熱することができる。また、空気ＵＲによって冷却水回路６０の冷却水ＷＴおよび熱源ＨＳを加熱できる場合もある。

（第１２実施形態）
上記実施形態では、冷媒回路１０によって得られる冷熱を、空調のために利用した。これに代えて、冷媒回路１０によって得られる冷熱を、空調以外の冷却用途に利用してもよい。

図１８は、熱交換器７０と同様の構成をもつ熱交換器４７０を、車両用の冷温蔵庫８０に適用した実施形態を示す。冷温蔵庫８０は、車両に搭載され、飲料等の物品を冷却または加熱する小部屋をもつ。冷温蔵庫８０は、熱交換器４７０と、送風機８１と、減圧弁８２を備える。熱交換器４７０は、冷媒熱交換器４１６と、冷却水熱交換器４４３とを備える。冷媒熱交換器４１６は、冷媒回路１０から供給される冷媒と、庫内の空気とを熱交換させる。冷却水熱交換器４４３は、冷却水回路４０から供給される冷却水ＷＴと庫内の空気とを熱交換させる。さらに、冷媒熱交換器４１６と冷却水熱交換器４４３とは、フィン５０などの部材および庫内の空気を介して熱的に結合されている。よって、熱交換器４７０は、冷媒ＲＦと冷却水ＷＴとの間の熱交換も提供する。送風機８１は、庫内の空気が熱交換器４７０を通過するように送風する。減圧弁８２は、冷温蔵庫８０が冷却用途に使用されるときに開弁し、冷媒ＲＦを減圧して冷媒熱交換器４１６に供給する。減圧弁８２は、冷温蔵庫８０が冷却用途に使用されないときは閉弁する。

冷温蔵庫８０が冷却用途に使用されるとき、冷媒熱交換器４１６によって庫内の空気が冷却される。冷温蔵庫８０が加熱用途に使用されるとき、冷却水熱交換器４４３によって庫内の空気が加熱される。さらに、熱源ＨＳの冷却が必要とされるとき、冷媒熱交換器４１６によって冷却水ＷＴが冷却され、熱源ＨＳが冷却される。

この構成では、利用空気は、物品を収容できる庫内の空気である。この構成によると、庫内の物品の温度調節と、熱源ＨＳの温度調節とを提供することができる。熱交換器４７０を利用することにより、冷媒回路１０から得られる冷熱の空気冷却への利用、熱源ＨＳから得られる温熱の空気加熱への利用、さらには、冷媒回路１０から得られる冷熱の熱源ＨＳの冷却への利用を図ることができる
（第１３実施形態）
図１９は、この実施形態に係る熱交換器７０の一部を示す。図示された配置は、上述の熱交換器７０、２７０、４７０に適用可能である。複数のチューブ１６ａ、４３ａは、空気ＵＲの流れ方向と直交する方向に列を形成するように配列されている。複数のチューブ１６ａ、４３ａは、空気ＵＲの流れ方向の上流側に位置する上流列７１ｃと、この上流列７１ｃより下流側に位置する下流列７１ｄとを形成するように配列されている。

上流列７１ｃには、冷媒チューブ１６ａだけが配列されている。下流列７１ｄには、冷媒チューブ１６ａと水チューブ４３ａとが配列されている。下流列７１ｄの少なくとも一部において、冷媒チューブ１６ａと水チューブ４３ａとが隣接している。下流列７１ｄの全体にわたって、冷媒チューブ１６ａと水チューブ４３ａとは交互に配列されている。この実施形態では、２本の水チューブ４３ａが空気ＵＲの流れ方向と直交する方向に隣接することはない。上流列７１ｃにおいては、すべての空気通路１６ｂ、４３ｂに冷媒チューブ１６ａが隣接している。下流列７１ｄにおいても、すべての空気通路１６ｂ、４３ｂに冷媒チューブ１６ａが隣接している。よって、すべての列７１ｃ、７１ｄのすべての空気通路１６ｂ、４３ｂに冷媒チューブ１６ａが隣接している。

上流列７１ｃにおいて隣接する水チューブ４３ａは、フィン５０を介して熱的に結合している。下流列７１ｄにおいて隣接する冷媒チューブ１６ａと水チューブ４３ａとは、フィン５０を介して熱的に結合している。フィン５０は、上流列７１ｃと下流列７１ｄとの間にわたって延びている。フィン５０は、波板状に形成されたコルゲートフィンである。フィン５０は、空気ＵＲに対する熱交換を促進する。フィン５０には、スリット状の開口を有する複数のルーバ５０ａが形成されている。ルーバ５０ａは、フィン５０上に複数のスリット状の開口を形成する。ルーバ５０ａは、フィン５０上に多数の微細な隙間を形成する。ルーバ５０ａは空気ＵＲに対する熱交換を促進する。

熱交換器７０の全体において、冷媒チューブ１６ａの数は、水チューブ４３ａの数より多い。冷媒チューブ１６ａは上流列７１ｃにおける多数派である。上流列７１ｃにおける冷媒チューブ１６ａの数は、上流列７１ｃにおける水チューブ４３ａの数より多い。この構成によると、凝縮水の発生を上流列７１ｃに偏らせることができる。この実施形態では、上流列７１ｃにおける水チューブ４３ａの数は０である。熱交換器７０において複数の冷媒チューブ１６ａが提供する冷媒ＲＦのための流路断面積は、熱交換器７０において複数の水チューブ４３ａが提供する冷却水ＷＴのための流路断面積より大きい。冷却水ＷＴは、高温媒体である。冷媒ＲＦは、高温媒体より温度が低い低温媒体である。

図２０に図示されるように、ＸＸ−ＸＸ断面における凝縮水は、熱交換器７０が蒸発器として運転された後に徐々に変遷してゆく。図中の第１段階ＳＴ１、第２段階ＳＴ２、第３段階ＳＴ３は、冷媒チューブ１６ａに低温媒体が流れ始めた後の時間の経過に対応している。図示されるように、第１段階ＳＴ１では、冷媒チューブ１６ａの表面、およびフィン５０の表面に水滴ＤＲＰが発生する。水滴ＤＲＰの数は徐々に増加し、水滴ＤＲＰの大きさは徐々に大きくなる。

やがて、第２段階ＳＴ２では、冷媒チューブ１６ａの表面に付着した凝縮水が重力方向に流れる。凝縮水は、冷媒チューブ１６ａの表面に連続した水の膜ＦＬＭを形成する。このとき、凝縮水は流れるから、水の膜ＦＬＭの厚さは薄い。フィン５０の上では、水滴ＤＲＰがさらに成長する。第３段階ＳＴ３では、フィン５０上の水滴が、冷媒チューブ１６ａ上の膜ＦＬＭと合流して流れる。フィン５０上の水滴ＤＲＰは大きく成長する前に膜ＦＬＭに接触し、膜ＦＬＭに沿って流れ去る。冷媒チューブ１６ａに冷温媒体が供給される間中、第３段階ＳＴ３の状態が維持される。この結果、水滴ＤＲＰの過剰な成長による空気通路の閉塞が回避される。また、水滴ＤＲＰが空気ＵＲの流れに飛び出すことが回避される。

図２１に図示されるように、ＸＸＩ−ＸＸＩ断面における凝縮水は、熱交換器７０が蒸発器として運転された後に徐々に変遷してゆく。図示されるように、第１段階ＳＴ１では、冷媒チューブ１６ａの表面、およびフィン５０の表面に水滴ＤＲＰが発生する。一方、水チューブ４３ａには低温媒体は供給されない。このため、水チューブ４３ａは凝縮水を生じるほどの低温にならない。このため、水チューブ４３ａの表面には水滴ＤＲＰが発生しないか、または発生してもごく少量である。

やがて、第２段階ＳＴ２では、冷媒チューブ１６ａの表面に付着した凝縮水が重力方向に流れる。凝縮水は、冷媒チューブ１６ａの表面に連続した水の膜ＦＬＭを形成する。フィン５０の上では、水滴ＤＲＰがさらに成長する。同時に、水チューブ４３ａの表面にも、ごくわずかな水滴ＤＲＰが生じることがある。

第３段階ＳＴ３では、フィン５０上の水滴が、冷媒チューブ１６ａ上の膜ＦＬＭと合流して流れる。フィン５０上の水滴ＤＲＰは大きく成長する前に膜ＦＬＭに接触し、膜ＦＬＭに沿って流れ去る。水チューブ４３ａの表面には、ごくわずかの水滴ＤＲＰが残留することがある。冷媒チューブ１６ａに冷温媒体が供給される間中、第３段階ＳＴ３の状態が維持される。この結果、水滴ＤＲＰの過剰な成長による空気通路の閉塞が回避される。また、水滴ＤＲＰが空気ＵＲの流れに飛び出すことが回避される。

この実施形態によると、凝縮水の水滴ＤＲＰは、空気通路を閉塞するほどの大きさに成長する前に、冷媒チューブ１６ａの表面に形成された膜ＦＬＭに接触し、流れ去る。このため、熱交換器７０からの水滴ＤＲＰの飛び出しを抑制することができる。

図２２において、比較例の熱交換器ＣＭＰにおける複数のチューブ１６ａ、４３ａの配置が図示されている。比較例では、上流列７１ｃと下流列７１ｄとの一方は、複数の水チューブ４３ａだけを配列することによって提供されている。上流列７１ｃと下流列７１ｄとの他方は、複数の冷媒チューブ１６ａだけを配列することによって提供されている。図示の例では、上流列７１ｃには、複数の冷媒チューブ１６ａだけが配列されている。下流列７１ｄには、複数の水チューブ４３ａだけが配列されている。

図２２のＸＸ−ＸＸ断面における凝縮水は、図２０に図示され、説明されたように変遷する。図２３は、ＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ断面における凝縮水の変遷を示す。熱交換器ＣＭＰにおいては、上流列７１ｃに配置された冷媒チューブ１６ａによりフィン５０が冷却される。下流列７１ｄにおいては、フィン５０が最も低温になる。このため、第１段階ＳＴ１では、フィン５０の表面に水滴ＤＲＰが発生する。水滴ＤＲＰの数は徐々に増加し、水滴ＤＲＰの大きさは徐々に大きくなる。

やがて、第２段階ＳＴ２では、フィン５０上において水滴ＤＲＰがさらに成長する。水滴ＤＲＰは、上下方向に沿って流れないまま、大きく成長してゆく。第３段階ＳＴ３では、フィン５０上の水滴ＤＲＰが、フィン５０上の空気通路を閉塞するほどの大きさに到達する。水滴ＤＲＰが大きくなると、水滴ＤＲＰが水チューブ４３ａの表面に接触しても流れにくい。水チューブ４３ａの表面が連続的に濡れていないからである。この結果、水滴ＤＲＰの過剰な成長により空気通路が閉塞される。また、水滴ＤＲＰが空気ＵＲの流れに押されて、飛び出しやすい状態となる。

以上に述べたように、比較例の熱交換器ＣＭＰは、２本の水チューブ４３ａが隣接する部位を有する。この部位では、凝縮水が大きく成長しやすい。このため、水滴ＤＲＰによる空気通路１６ｂ、４３ｂの閉塞、または水滴ＤＲＰの飛散を生じるおそれがある。一方、この実施形態に係る熱交換器７０は、すべての空気通路１６ｂ、４３ｂに冷媒チューブ１６ａが隣接している。このため、すべての空気通路１６ｂ、４３ｂにおいて、冷媒チューブ１６ａの表面に沿って延びる凝縮水の排出経路が提供される。 （第１４実施形態）
図２４は、先行する実施形態のいずれかに適用可能な制御処理Ｓ１を示す。制御処理Ｓ２は、熱源ＨＳの温度を調節するための冷却水の流量Ｇｗを調節する冷却水制御を含む。制御処理Ｓ２は、利用される空気ＵＲの流量Ｇｕを調節する空調制御を含む。

ステップＳ１１では、制御装置１００は、空調装置１のための動力が利用可能であるか否かを判定する。この処理は、車両の電源スイッチまたはイグニッションスイッチがＯＮ位置にあるか、ＯＦＦ位置にあるかを判定することにより提供することができる。動力が利用不可能である場合、待機する。動力が利用可能になると、ステップＳ１２へ進む。

ステップＳ１２では、制御装置１００は、冷却水温Ｔｗが所定の閾値温度Ｔｔｈを上回るか否かを判定する。閾値温度Ｔｔｈは、動力が利用可能となった時において熱源ＨＳが異常な高温状態にあることを示す温度である。冷却水温Ｔｗは、熱源ＨＳの温度を正確に反映することが望ましい。例えば、熱源ＨＳへの入口、または熱源ＨＳの出口における冷却水の温度を利用することができる。冷却水温Ｔｗが閾値温度Ｔｔｈを上回らない場合（Ｔｗ＜ＴｔｈまたはＴｗ＝Ｔｔｈ）、ステップＳ１３へ進む。冷却水温Ｔｗが閾値温度Ｔｔｈを上回ると（Ｔｗ＞Ｔｔｈ）、ステップＳ１５へ進む。

例えば、車両が長時間にわたって炎天下に駐車されていた場合、熱源ＨＳは過剰な高温に到達することがある。また、熱源ＨＳを大きな負荷の下で運転した後に、冷却水ＷＴの流れが遮断された場合、熱源ＨＳは過剰な高温に到達することがある。このような過剰な高温状態の下で、熱源ＨＳを利用することは、熱源ＨＳの性能を長期間にわたって維持するために望ましくない。例えば、熱源ＨＳが電池である場合、過剰な高温状態の下での電池の充放電は望ましくない。

ステップＳ１３では、制御装置１００は、通常の冷却水の制御を実行する。ここでは、熱源ＨＳと熱交換器４３、２４３、４４３とを通過する冷却水ＷＴの流量Ｇｗが制御される。例えば、図示されるような所定の制御特性に基づいて流量Ｇｗが調節される。図示の例では、冷却水温Ｔｗに応じて流量Ｇｗが調節される。これにより、熱源ＨＳの温度を所定温度に維持するように流量Ｇｗが制御される。

ステップＳ１４では、制御装置１００は、通常の空調を開始する。ここでは、通常の風量の制御が実行され、利用側の空気ＵＲの風量Ｇｕが調節される。例えば、図示されるような所定の制御特性に基づいて風量Ｇｕが調節される。図示の例では、空調装置１の熱負荷Ｑａｃに応じて風量Ｇｕが調節される。風量は、冷房のための熱負荷Ｑａｃ、または暖房のための熱負荷Ｑａｃが大きくなるほど増加するように調節することができる。

ステップＳ１５では、制御装置１００は、熱源ＨＳが過剰な高温である場合に適合された冷却水制御を実行する。ステップＳ１５では、ステップＳ１３において与えられる流量Ｇｗより多くなるように増加された流量Ｇｗが与えられる。この結果、熱源ＨＳは、増加された流量Ｇｗによって冷却される。

ステップＳ１６では、制御装置１００は、通常の空調制御を保留する。ここでは、熱源ＨＳが過剰な高温である場合に適合された風量制御が実行される。ステップＳ１６では、ステップＳ１４において与えられる風量Ｇｕより少なくなるように抑制された風量Ｇｕが与えられる。風量Ｇｕは、ステップＳ１４における制御特性より少なく調節される。風量Ｇｕは、０に調節されてもよい。この結果、空調、例えば冷房は保留される。

この実施形態によると、熱源ＨＳの過剰高温を迅速に解消するように流量Ｇｗと風量Ｇｕとが制御される。動力が利用可能になった直後に熱源ＨＳが過剰な高温である場合、まずステップＳ１５、Ｓ１６が実行される。よって、通常時の制御特性より増加された流量Ｇｗが供給される。同時に、通常時の制御特性より抑制された風量Ｇｕが供給される。

やがて冷却水温Ｔｗが閾値温度Ｔｔｈを上回らなくなると、ステップＳ１３、Ｓ１４が実行される。よって、熱源ＨＳが過剰な高温状態から正常な温度域に冷却されると、流量Ｇｗは減少する。同時に、風量Ｇｕは増加する。

ステップＳ１７は、熱交換器２７０を備える実施形態において実行される。ステップＳ１７では、制御装置１００は、室外冷媒熱交換器２１６に付着する霜に起因する加熱運転の性能低下を補償するように空調装置１を制御する。制御装置１００は、室外冷媒熱交換器２１６における霜による性能低下に応じてラジエータ２４３、すなわち補助媒体熱交換器２４３に流れる補助媒体の流量を増加させる。これに代えて、または加えて、制御装置１００は、利用側熱交換器７０の熱負荷を増加させることにより補助媒体熱交換器２４３に与えられる熱量を増加させる。例えば、利用空気ＵＲの風量Ｇｕ、および／または導入空気の温度を上昇させることにより熱負荷を増加させることができる。熱負荷の増加により、ラジエータ４３において冷却水ＷＴに熱を与えることができる。この結果、冷却水回路４０を経由して補助媒体熱交換器２４３に熱を与え、室外冷媒熱交換器２１６における霜の抑制、除去が可能となる。

ステップＳ１７における処理は、室外冷媒熱交換器２１６に付着する霜に起因する性能低下を検出し、この性能低下量に応じて実行することができる。例えば、室外冷媒熱交換器２１６における冷媒の温度、または圧力に基づいて実行できる。この温度または圧力が所定の閾値となる前後において、冷却水ＷＴの流量の増加、または冷却水ＷＴの温度の上昇を実行することができる。

この実施形態によると、制御装置１００は、動力が利用可能になった後に、利用側熱交換器７０による利用空気の温度制御に優先して補助媒体回路４０による発熱機器ＨＳの温度制御を実行する。補助媒体のための回路４０に関連する温度、すなわち冷却水温Ｔｗが所定の閾値温度となる前後において流量Ｇｗが減少される。補助媒体のための回路４０に関連する温度、すなわち冷却水温Ｔｗが所定の閾値温度となる前後において風量Ｇｕが増加される。

この実施形態によると、熱源ＨＳが過剰な高温状態にある場合、空調を実質的に保留し、熱源ＨＳの温度制御が優先される。その後、熱源ＨＳの温度が低下すると、空調の保留が解除され、空調が実質的に開始される。このため、熱源ＨＳを保護することができる。また、空調が保留される期間中に冷媒回路１０を運転することで、空調のために必要な高圧と低圧とを発生させることができる。よって、空調の保留が解除された後は、急速な空調を提供できる。 （第１５実施形態）
図２５は、先行する実施形態のいずれかに適用可能な制御処理Ｓ２を示す。制御処理Ｓ２は、熱源ＨＳの温度を調節するための冷却水の流量Ｇｗを調節する冷却水制御を含む。制御処理Ｓ２は、利用される空気ＵＲの流量Ｇｕを調節する空調制御を含む。制御処理Ｓ２は、熱源ＨＳに外部電源によって充電可能な電池が含まれる場合に適用される。電池は、車両に搭載された発電機、または外部電源から充電される。外部電源は、例えば住宅または事業所において提供される商用電源または小規模発電施設である。例えば、熱源ＨＳとしての電池は、車両と外部電源とを接続するケーブルを経由して充電される。

ステップＳ２１では、制御装置１００は、電池が充電されているか否かを判定する。この処理は、ケーブルが車両と外部電源とを接続しているか否かを判定することにより提供することができる。ステップＳ２１における判定は、電池が急速充電されているか否かを判定する処理でもある。急速充電においては、高い充電電流が電池に流れるから、電池の温度は高くなりやすい。充電中ではない場合、ステップＳ１３へ進む。充電中である場合、ステップＳ２５へ進む。

ステップＳ１３では、制御装置１００は、上述の通常の冷却水の制御を実行する。ステップＳ１４では、制御装置１００は、上述の通常の空調を開始する。電池が充電中ではない場合、通常の冷却水制御によって電池の温度は望ましい温度に維持される。また、空調装置１は、利用者に快適な環境を提供するように制御される。

ステップＳ２５では、制御装置１００は、電池が急速充電中である場合に適合された冷却水制御を実行する。ステップＳ２５では、ステップＳ１３において与えられる流量Ｇｗより多くなるように増加された流量Ｇｗが与えられる。この結果、熱源ＨＳは、増加された流量Ｇｗによって冷却される。

流量Ｇｗの増加量＋Ｇｗは、電池の充電状態ＳＯＣ（State Of Charge）に基づいて設定することができる。充電状態ＳＯＣは、電池に充電されている充電量、すなわち残量を示す。増加量＋Ｇｗは、充電状態ＳＯＣが低い時、比較的大きい値に設定される。増加量＋Ｇｗは、充電状態ＳＯＣが高い時、比較的小さい値に設定される。増加量＋Ｇｗは、図示されるように、充電状態ＳＯＣが高くなるほど、徐々に小さくなるように設定することができる。また、増加量＋Ｇｗは、所定の閾値ＳＯＣ１においてステップ的に減少するように設定することができる。これらの場合、充電量が所定値ＳＯＣ１になる前後において流量Ｇｗが減少される。

ステップＳ２６では、制御装置１００は、通常の空調制御を保留する。ここでは、電池が急速充電中である場合に適合された風量制御が実行される。ステップＳ２６では、ステップＳ１４において与えられる風量Ｇｕより少なくなるように抑制された風量Ｇｕが与えられる。風量Ｇｕは、ステップＳ１４における制御特性より少なく調節される。風量Ｇｕは、０に調節されてもよい。この結果、空調、例えば冷房は保留される。

風量Ｇｕは、ステップＳ１４における制御特性に抑制係数Ｋｕｒを乗算することによって抑制することができる。抑制係数は、０．０から１．０の間で設定される。抑制係数Ｋｕｒは、充電状態ＳＯＣが低い時、比較的小さい値に設定される。抑制係数Ｋｕｒは、充電状態ＳＯＣが高い時、比較的大きい値に設定される。抑制係数Ｋｕｒは、図示されるように、充電状態ＳＯＣが高くなるほど、徐々に大きくなるように設定することができる。また、抑制係数Ｋｕｒは、所定の閾値ＳＯＣ２においてステップ的に増加するように設定することができる。これらの場合、充電量が所定値ＳＯＣ２になる前後において風量Ｇｕが増加される。

この実施形態によると、制御装置１００は、電池が充電されるときに利用側熱交換器７０による利用空気ＵＲの温度制御に優先して補助媒体回路４０による電池の温度制御を実行する。電池が充電されるときに電池の温度を望ましい温度に制御するように流量Ｇｗと風量Ｇｕとが制御される。電池が充電される場合、まずステップＳ２５、Ｓ２６が実行される。よって、通常時の制御特性より増加された流量Ｇｗが供給される。同時に、通常時の制御特性より抑制された風量Ｇｕが供給される。この結果、利用空気の温度制御が実行されているときに充電が開始されると、風量Ｇｕは直前よりも減少される。風量Ｇｕは、０に減少される場合がある。

やがて、充電が進行すると、充電状態ＳＯＣが上昇する。充電状態ＳＯＣが閾値ＳＯＣ１を上回る前後において、流量Ｇｗが減少される。また、充電状態ＳＯＣが閾値ＳＯＣ２を上回る前後において、風量Ｇｕが増加される。充電が完了すると、ステップＳ１３、Ｓ１４が実行される。よって、電池のための特別な温度管理が不要となると、流量Ｇｗは減少する。同時に、風量Ｇｕは増加する。

この実施形態によると、電池が充電されるとき、充電量、すなわち充電状態ＳＯＣが所定の閾値ＳＯＣ１となる前後において流量Ｇｗが減少される。電池が充電されるとき、充電量、すなわち充電状態ＳＯＣが所定の閾値ＳＯＣ２となる前後において風量Ｇｕが増加される。

この実施形態によると、電池が大電流によって充電される場合、空調を実質的に保留し、電池の温度制御が優先される。その後、電池の充電量が高くなると、空調の保留が解除され、空調が実質的に開始される。このため、充電時における電池の温度制御能力、特に冷却能力を高めることができる。また、空調が保留される期間中に冷媒回路１０を運転することで、空調のために必要な高圧と低圧とを発生させることができる。よって、空調の保留が解除された後は、急速な空調を提供できる。

（他の実施形態）
以上、発明の好ましい実施形態について説明したが、開示された発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、開示された発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、開示された発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。開示された発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。

例えば、制御装置が提供する手段と機能は、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、制御装置をアナログ回路によって構成してもよい。

上記実施形態では、補助媒体として、冷却水を利用した。これに代えて、熱運搬性に優れ、熱を蓄えることができる流体、例えば、冷媒、油、ガスなどを用いてもよい。

上記実施形態では、冷却水回路４０にラジエータ４３を設けた。これに加えて、冷却水ＷＴと空気ＡＲとの熱交換により冷却水ＷＴから放熱するための熱交換器を備えてもよい。例えば、ラジエータ４３および熱源ＨＳと並列となるように放熱用の熱交換器を設けることができる。

また、上記実施形態では、冷媒熱交換器１６とラジエータ４３との両方に空気通路１６ｂ、４３ｂを設けたが、ラジエータ４３に空気通路を設けない構成を採用してもよい。また、冷媒チューブ１６ａと水チューブ４３ａとは、熱交換器７０の全部または一部において交互に配置することができる。また、冷媒チューブ１６ａと水チューブ４３ａとは、熱交換器７０の上流列の全部または一部において交互に配置することができる。また、冷媒チューブ１６ａと、水チューブ４３ａとは、空気ＡＲの流れ方向に関して３列以上の列を構成するように配置されてもよい。

１ 空調装置、 ２ ヒートポンプサイクル、 １０ 冷媒回路、
１２ ヒータコア（室内凝縮器）、 ２１ 室外熱交換器、
１６ 冷媒熱交換器、 １６ａ 冷媒チューブ、
４３ ラジエータ（冷却水熱交換器）、 ４３ａ 水チューブ、
４０ 冷却水回路、 ５０ フィン、 ６０ 冷却水回路、
７０、４７０ 熱交換器（低圧冷媒用の利用側熱交換器）、
３７０ 熱交換器（高圧冷媒用の利用側熱交換器）、
２７０ 熱交換器（低圧冷媒用の非利用側熱交換器）、
ＵＲ 空気（利用空気）、 ＡＲ 空気（非利用空気）、
ＲＦ 冷媒、 ＷＴ 冷却水、 ＨＳ 熱源。

Claims (24)

1. 低圧冷媒を吸入し、圧縮することにより、高圧冷媒を供給する圧縮機（１１）、および前記高圧冷媒を減圧し前記低圧冷媒を供給する減圧器（１９）を備える冷媒回路（１０）と、
   前記冷媒回路とは別に構成され、補助媒体が循環する補助媒体回路（４０、６０）と、
   前記冷媒回路から供給される前記冷媒と前記利用空気（ＵＲ）とを熱交換させる複数の冷媒チューブ（１６ａ）、および前記補助媒体回路から供給される前記補助媒体と前記利用空気（ＵＲ）とを熱交換させる複数の補助媒体チューブ（４３ａ）を有する利用側熱交換器（７０、３７０、４７０）と、
   前記冷媒回路と前記補助媒体回路とを制御する制御装置（１００）とを備え、
   前記冷媒チューブ（１６ａ）と前記補助媒体チューブ（４３ａ）とは、
   前記利用空気（ＵＲ）の流れ方向（ＣＤ）に対して交差する方向（ＲＤ）に沿って列をなすように配置されているとともに、
   前記列の少なくとも一部において、前記冷媒チューブ（１６ａ）と前記補助媒体チューブ（４３ａ）とが熱伝達可能に配置されていることを特徴とする熱利用システム。
2. 前記補助媒体は、発熱機器（ＨＳ、ＢＴ）の温度を調節するための媒体であることを特徴とする請求項１に記載の熱利用システム。
3. 前記利用側熱交換器は、前記冷媒チューブ（１６ａ）と前記補助媒体チューブ（４３ａ）との間に形成された空気通路（１６ｂ、４３ｂ）に配置されたフィン（５０）を備え、
   前記冷媒チューブ（１６ａ）と前記補助媒体チューブ（４３ａ）とは、前記フィンを介して熱伝達可能であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱利用システム。
4. 前記冷媒チューブの数は、前記補助媒体チューブの数より多いことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のヒートポンプサイクル。
5. 前記冷媒チューブと前記補助媒体チューブとは、前記利用空気の流れ方向に関して少なくとも上流列と下流列とを構成するように配置されており、
   前記冷媒チューブは前記上流列における多数派であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のヒートポンプサイクル。
6. 前記冷媒チューブと前記補助媒体チューブとは、前記利用空気の流れ方向に関して少なくとも上流列と下流列とを構成するように配置されており、
   前記冷媒チューブは前記下流列における多数派であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のヒートポンプサイクル。
   
7. 前記制御装置は、前記冷媒によって前記補助媒体の温度を調節するように前記冷媒回路および前記補助媒体回路を制御することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の熱利用システム。
8. さらに、前記冷媒と前記補助媒体との間の熱交換量を調節するために、前記利用空気の流量を調節する風量調節装置（３２、１００）を備えることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の熱利用システム。
9. 前記制御装置は、前記補助媒体によって前記利用空気を冷却するように前記補助媒体回路を制御することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の熱利用システム。
10. 前記制御装置は、前記補助媒体から前記利用空気へ放熱するように前記補助媒体回路を制御することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の熱利用システム。
11. 前記制御装置は、前記利用側熱交換器における霜の付着に応答して、前記冷媒の流量、または前記補助媒体の流量を制御することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかに記載の熱利用システム。
12. 前記冷媒回路は、前記低圧冷媒を前記冷媒チューブに供給することを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれかに記載の熱利用システム。
13. 前記補助媒体回路（４０）は、前記補助媒体を冷却する補助媒体熱交換器（２４３）を備え、
    前記補助媒体回路は、前記補助媒体熱交換器によって冷却された前記補助媒体を前記補助媒体チューブに供給することにより前記利用空気を冷却することを特徴とする請求項１から請求項１２に記載の熱利用システム。
14. 前記冷媒回路は、非利用空気（ＡＲ）と前記低圧冷媒とを熱交換させ前記低圧冷媒に吸熱させる室外冷媒熱交換器（２１６）を備え、
    前記補助媒体熱交換器（２４３）は、前記室外冷媒熱交換器における前記低圧冷媒または前記非利用空気（ＡＲ）によって前記補助媒体を冷却することを特徴とする請求項１３に記載の熱利用システム。
15. 前記冷媒回路は、加熱用途と冷却用途とに流路を切換えるサイクル切換装置（１５ｂ、２１３）を備え、
    前記室外冷媒熱交換器（２１６）は、前記加熱用途において前記非利用空気（ＡＲ）と前記低圧冷媒とを熱交換させ前記低圧冷媒に吸熱させ、前記冷却用途において前記非利用空気（ＡＲ）と前記高圧冷媒とを熱交換させ前記高圧冷媒から放熱させることを特徴とする請求項１４に記載の熱利用システム。
16. 前記制御装置は、前記室外冷媒熱交換器（２１６）における霜による性能低下に応じて前記補助媒体熱交換器（２４３）に流れる前記補助媒体の流量を増加させるか、または前記利用側熱交換器（７０、３７０、４７０）の熱負荷を増加させることにより前記補助媒体熱交換器に与えられる熱量を増加させることを特徴とする請求項１４または請求項１５に記載の熱利用システム。
17. さらに、前記利用側熱交換器における温度を検出する温度センサ（２３）を備え、
    前記制御装置は、前記温度センサの検出温度に基づいて前記冷却用途における前記冷媒回路を制御するとともに、前記温度センサの検出温度に基づいて前記冷却水回路を制御することを特徴とする請求項１から請求項１６のいずれかに記載の熱利用システム。
18. さらに、
    非利用空気（ＡＲ）の流れ方向（ＣＤ）に対して交差する方向（ＲＤ）に沿って列をなすように配置された複数のチューブ（１６ａ、４３ａ）を有する非利用側熱交換器（２７０）を備え、
    前記チューブは、
    前記冷媒回路から供給される前記低圧冷媒と非利用空気（ＡＲ）とを熱交換させる複数の冷媒チューブ（１６ａ）、および
    前記補助媒体回路から供給される前記補助媒体と前記非利用空気（ＡＲ）とを熱交換させ、前記列の少なくとも一部において、前記冷媒チューブ（１６ａ）と熱伝達可能に配置された複数の補助媒体チューブ（４３ａ）を含むことを特徴とする請求項１から請求項１７のいずれかに記載の熱利用システム。
19. さらに、
    前記利用空気（ＵＲ）の流れ方向（ＣＤ）に対して交差する方向（ＲＤ）に沿って列をなすように配置された複数のチューブ（１６ａ、４３ａ）を有する高圧冷媒用の利用側熱交換器（３７０）を備え、
    前記チューブは、
    前記冷媒回路から供給される前記高圧冷媒と利用空気（ＵＲ）とを熱交換させる複数の冷媒チューブ（１６ａ）、および
    前記補助媒体回路から供給される前記補助媒体と前記利用空気（ＵＲ）とを熱交換させ、前記列の少なくとも一部において、前記冷媒チューブ（１６ａ）と熱伝達可能に配置された複数の補助媒体チューブ（４３ａ）を含むことを特徴とする請求項１８に記載の熱利用システム。
20. 前記冷媒回路は、前記高圧冷媒を前記冷媒チューブに供給することを特徴とする請求項１から請求項１９のいずれかに記載の熱利用システム。
21. 前記利用空気は、空調のための空気であることを特徴とする請求項１から請求項２０のいずれかに記載の熱利用システム。
22. 前記利用空気は、物品を収容できる庫内の空気であることを特徴とする請求項１から請求項２０のいずれかに記載の熱利用システム。
23. 前記制御装置は、動力が利用可能になった後に、前記利用側熱交換器（７０、３７０、４７０）による前記利用空気の温度制御に優先して前記補助媒体回路による前記発熱機器（ＨＳ、ＢＴ）の温度制御を実行することを特徴とする請求項２に記載の熱利用システム。
24. 前記利用機器は、外部電源によって充電される電池を含み、
    前記制御装置は、前記電池が充電されるときに前記利用側熱交換器（７０、３７０、４７０）による前記利用空気の温度制御に優先して前記補助媒体回路による前記電池の温度制御を実行することを特徴とする請求項２に記載の熱利用システム。

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