JP2016161224A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷媒と熱媒体とを熱交換させる冷媒熱媒体熱交換器の熱ロスによる性能低下や消費動力増大を抑制する。【解決手段】冷媒を吸入して吐出する圧縮機と、圧縮機から吐出された冷媒を放熱させる高圧側熱交換器１５と、高圧側熱交換器１５で放熱された冷媒を減圧させる減圧手段と、減圧手段で減圧された冷媒を吸熱させる低圧側熱交換器１４と、熱媒体が循環する熱媒体回路と、熱媒体を吸入して吐出するポンプと、車室内空間Ｓの空気と熱媒体とを熱交換させる熱媒体空気熱交換器１６、１７とを備え、高圧側熱交換器１５および低圧側熱交換器１４のうち一方の熱交換器は、冷媒と熱媒体とを熱交換させる冷媒熱媒体熱交換器であり、冷媒熱媒体熱交換器１４、１５および熱媒体空気熱交換器１６、１７はともに車室内空間Ｓに配置されている。【選択図】図３

Description

本発明は、冷媒と熱媒体とを熱交換させる冷媒熱媒体熱交換器を備える冷凍サイクル装置に関する。

従来、特許文献１には、ヒートポンプと二次冷却回路とを備える自動車温度調節装置が記載されている。この従来技術では、ヒートポンプは、低温源から熱を奪うとともに、その熱の少なくとも一部を高温源に伝達する圧縮式の主冷媒回路を備えている。二次冷却回路は、冷却剤液体を循環させるためのポンプを有している。

低温源および高温源は、コンプレッサおよび膨張弁によって互いに接続されている。冷媒は、低温源から熱を奪い気化する。コンプレッサは、気化した冷媒を吸い込んで高温源に送る。冷媒は、この高温源で凝縮して冷却される。膨張弁は、高温源で凝縮された冷媒を減圧する。膨張弁で減圧された冷媒は低温源へ送られる。

低温源は、主冷媒回路を第１の二次冷却回路に熱的に結合する第１の冷媒／冷却剤熱交換器を有している。第１の冷媒／冷却剤熱交換器は、主冷媒回路の冷媒と第１の二次冷却回路の冷却剤液体とを熱交換させる。

第１の二次冷却回路は、低温熱交換器に接続可能になっている。第１の二次冷却回路の冷却剤は、低温熱交換器によってキャビンから熱を奪って、この熱を第１の冷媒／冷却剤熱交換器の冷媒に伝えて冷媒を気化させる。

高温源は、主冷媒回路を第２の二次冷却回路に熱的に結合する第２の冷媒／冷却剤熱交換器を有している。第２の冷媒／冷却剤熱交換器は、主冷媒回路の冷媒と第２の二次冷却回路の冷却剤液体とを熱交換させる。

第２の二次冷却回路は、高温熱交換器に接続可能になっている。第２の二次冷却回路の冷却剤は、第２の冷媒／冷却剤熱交換器を介して冷媒から熱を奪って冷媒を凝縮させ、この熱を高温熱交換器を介してキャビンに伝える。

低温熱交換器および高温熱交換器（冷却剤／空気熱交換器）は、自動車のキャビン内に配置されている。第１の冷媒／冷却剤熱交換器および第２の冷媒／冷却剤熱交換器は、自動車のエンジンルーム内に配置されている。

特表２００４−５１５３９４号公報

上記従来技術では、第１の冷媒／冷却剤熱交換器が自動車のエンジンルーム内に配置されているので、第１の冷媒／冷却剤熱交換器の表面でエンジンルーム内の空気（外気）から吸熱するという熱ロスが発生する。

また、上記従来技術では、第２の冷媒／冷却剤熱交換器が自動車のエンジンルーム内に配置されているので、第２の冷媒／冷却剤熱交換器の表面でエンジンルーム内の空気（外気）に放熱するという熱ロスが発生する。

すなわち、冷媒／冷却剤熱交換器は、冷媒と冷却材とを熱交換させる熱交換器であるので、冷媒／冷却剤熱交換器の表面における空気との熱交換は熱ロス（熱損失）となる。

このような冷媒／冷却剤熱交換器の表面での熱ロスは、冷媒と冷却材との間の熱交換量の１０％程度まで大きくなることがあり、性能の低下や消費動力の増大を招いてしまう。この対策として、冷媒／冷却剤熱交換器の表面を断熱材で覆うことが考えられるが、冷媒／冷却剤熱交換器の表面を非常に分厚い断熱材で覆っても熱ロスを十分に低減するのは困難である。

本発明は上記点に鑑みて、冷媒と熱媒体とを熱交換させる冷媒熱媒体熱交換器の表面での熱ロスによる性能低下や消費動力増大を抑制することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、
冷媒を吸入して吐出する圧縮機（２１）と、
圧縮機（２１）から吐出された冷媒を放熱させる高圧側熱交換器（１５）と、
高圧側熱交換器（１５）で放熱された冷媒を減圧させる減圧手段（２２）と、
減圧手段（２２）で減圧された冷媒を吸熱させる低圧側熱交換器（１４）と、
熱媒体が循環する熱媒体回路（Ｃ１、Ｃ２）と、
熱媒体を吸入して吐出するポンプ（１１、１２）と、
熱利用空間（Ｓ）の空気と熱媒体とを熱交換させる熱媒体空気熱交換器（１６、１７）とを備え、
高圧側熱交換器（１５）および低圧側熱交換器（１４）のうち少なくとも一方の熱交換器は、冷媒と熱媒体とを熱交換させる冷媒熱媒体熱交換器であり、
冷媒熱媒体熱交換器（１４、１５）および熱媒体空気熱交換器（１６、１７）はともに熱利用空間（Ｓ）に配置されていることを特徴とする。

これによると、冷媒熱媒体熱交換器（１４、１５）の表面では、周囲の空気から吸熱または放熱するという熱ロスが発生する。冷媒熱媒体熱交換器（１４、１５）は熱媒体空気熱交換器（１６、１７）とともに熱利用空間（Ｓ）に配置されているので、冷媒熱媒体熱交換器（１４、１５）に吸熱または放熱された空気は、熱媒体空気熱交換器（１６、１７）で熱交換された空気とともに熱利用空間（Ｓ）で利用されることとなる。

したがって、冷媒熱媒体熱交換器（１４、１５）の表面の熱ロス分を熱利用空間（Ｓ）で有効利用できるので、冷媒熱媒体熱交換器（１４、１５）の熱ロスによる性能低下や消費動力増大を抑制できる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、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る。

第１実施形態における冷凍サイクル装置の全体構成図である。 第１実施形態における冷却水冷却用熱交換器の斜視図である。 第１実施形態における室内空調ユニットの断面図である。 第２実施形態における冷凍サイクル装置の全体構成図である。 第３実施形態における冷凍サイクル装置の全体構成図である。 第４実施形態における冷凍サイクル装置の全体構成図である。

以下、実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１に示す冷凍サイクル装置１０は、車室内空間を適切な温度に調整するために用いられる。本実施形態では、冷凍サイクル装置１０を、エンジン（内燃機関）および走行用電動モータから車両走行用の駆動力を得るハイブリッド自動車に適用している。

本実施形態のハイブリッド自動車は、車両停車時に外部電源（商用電源）から供給された電力を、車両に搭載された電池（車載バッテリ）に充電可能なプラグインハイブリッド自動車として構成されている。電池としては、例えばリチウムイオン電池を用いることができる。

エンジンから出力される駆動力は、車両走行用として用いられるのみならず、発電機を作動させるためにも用いられる。そして、発電機にて発電された電力および外部電源から供給された電力を電池に蓄わえることができ、電池に蓄えられた電力は、走行用電動モータのみならず、冷凍サイクル装置１０を構成する電動式構成機器をはじめとする各種車載機器に供給される。

冷凍サイクル装置１０は、低温側ポンプ１１、高温側ポンプ１２、室外熱交換器１３、冷却水冷却用熱交換器１４、冷却水加熱用熱交換器１５、クーラコア１６およびヒータコア１７を備えている。

低温側ポンプ１１および高温側ポンプ１２は、冷却水（熱媒体）を吸入して吐出する電動式のポンプである。冷却水は、熱媒体としての流体である。本実施形態では、冷却水として、少なくともエチレングリコール、ジメチルポリシロキサンもしくはナノ流体を含む液体、または不凍液体が用いられている。

室外熱交換器１３、冷却水冷却用熱交換器１４、冷却水加熱用熱交換器１５、クーラコア１６およびヒータコア１７は、冷却水が流通する冷却水流通機器（熱媒体流通機器）である。

室外熱交換器１３は、冷却水と外気（車室外空気）とを熱交換する冷却水外気熱交換器（熱媒体外気熱交換器）である。室外熱交換器１３は、車両の最前部に配置されている。室外熱交換器１３には、室外送風機１８によって外気が送風される。車両の走行時には室外熱交換器１３に走行風を当てることができるようになっている。

室外送風機１８は、室外熱交換器１３へ向けて外気を送風する送風手段である。室外送風機１８は、ファンを電動モータにて駆動する電動送風機である。

室外熱交換器１３を流通する冷却水の温度が外気の温度よりも低い場合、室外熱交換器１３は、外気の熱を冷却水に吸熱させる吸熱器として機能する。室外熱交換器１３を流通する冷却水の温度が外気の温度よりも高い場合、室外熱交換器１３は、冷却水の熱を外気に放熱させる放熱器として機能する。

冷却水冷却用熱交換器１４は、冷凍サイクル２０の低圧側冷媒と冷却水とを熱交換させることによって冷却水を冷却する低圧側熱交換器（熱媒体冷却用熱交換器、冷媒熱媒体熱交換器）である。冷却水冷却用熱交換器１４では冷却水を外気の温度よりも低温まで冷却することができる。

冷却水加熱用熱交換器１５は、冷凍サイクル２０の高圧側冷媒と冷却水とを熱交換させることによって冷却水を加熱する高圧側熱交換器（熱媒体加熱用熱交換器、冷媒熱媒体熱交換器）である。

冷凍サイクル２０は、圧縮機２１、冷却水加熱用熱交換器１５、膨張弁２２および冷却水冷却用熱交換器１４を備える蒸気圧縮式冷凍機である。本実施形態の冷凍サイクル２０では、冷媒としてフロン系冷媒を用いており、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成している。

圧縮機２１は、電池から供給される電力によって駆動される電動圧縮機、またはベルトによって駆動される可変容量圧縮機であり、冷凍サイクル２０の冷媒を吸入して圧縮して吐出する。冷却水加熱用熱交換器１５は、圧縮機２１から吐出された高圧側冷媒と冷却水とを熱交換させることによって高圧側冷媒を凝縮させる凝縮器である。

膨張弁２２は、冷却水加熱用熱交換器１５から流出した液相冷媒を減圧膨張させる減圧手段である。冷却水冷却用熱交換器１４は、膨張弁２２で減圧膨張された低圧冷媒と冷却水とを熱交換させることによって低圧冷媒を蒸発させる蒸発器である。冷却水冷却用熱交換器１４で蒸発した気相冷媒は圧縮機２１に吸入されて圧縮される。

クーラコア１６は、冷却水と車室内空間への送風空気とを熱交換させて車室内空間への送風空気を冷却する空気冷却用熱交換器（熱媒体空気熱交換器）である。クーラコア１６では、冷却水が顕熱変化にて送風空気から吸熱する。すなわち、クーラコア１６では、冷却水が送風空気から吸熱しても冷却水が液相のままで相変化しない。

ヒータコア１７は、冷却水と車室内空間への送風空気とを熱交換させて車室内空間への送風空気を加熱する空気加熱用熱交換器（熱媒体空気熱交換器）である。ヒータコア１７では、冷却水が顕熱変化にて送風空気に放熱する。すなわち、ヒータコア１７では、冷却水が送風空気に放熱しても冷却水が液相のままで相変化しない。

クーラコア１６およびヒータコア１７には、室内送風機２５によって内気、外気、または内気と外気との混合空気が送風される。

室内送風機２５は、車室内空間へ向けて送風される送風空気を発生する送風手段である。室内送風機２５は、遠心多翼ファン（シロッコファン）を電動モータ（ブロワモータ）にて駆動する電動送風機である。

低温側ポンプ１１、冷却水冷却用熱交換器１４、室外熱交換器１３およびクーラコア１６は、低温冷却水回路Ｃ１（低温熱媒体回路）に配置されている。低温冷却水回路Ｃ１は、低温の冷却水（低温熱媒体）が低温側ポンプ１１→冷却水冷却用熱交換器１４→室外熱交換器１３およびクーラコア１６→低温側ポンプ１１の順に循環するように構成された冷却水回路（熱媒体回路）である。低温冷却水回路Ｃ１の冷却水は、室外熱交換器１３およびクーラコア１６を並列に流れる。

高温側ポンプ１２、冷却水加熱用熱交換器１５およびヒータコア１７は、高温冷却水回路Ｃ２（高温熱媒体回路）に配置されている。高温冷却水回路Ｃ２は、高温の冷却水（高温熱媒体）が高温側ポンプ１２→ヒータコア１７→冷却水加熱用熱交換器１５→高温側ポンプ１２の順に循環するように構成された冷却水回路（熱媒体回路）である。

冷却水冷却用熱交換器１４、冷却水加熱用熱交換器１５、クーラコア１６およびヒータコア１７は、車両用空調装置の室内空調ユニット３０のケーシング３１に収容されている。ケーシング３１は、空気通路を形成する空気通路形成部材である。図１では、室内空調ユニット３０およびケーシング３１を破線で模式的に示している。

冷却水冷却用熱交換器１４は、ケーシング３１内の空気通路において、クーラコア１６の空気流れ上流側に配置されている。冷却水加熱用熱交換器１５は、ケーシング３１内の空気通路において、ヒータコア１７の空気流れ上流側に配置されている。

低温側ポンプ１１の少なくとも一部は、ケーシング３１内の空気通路に配置されている。低温側ポンプ１１の少なくとも一部は、ケーシング３１内の空気通路において、クーラコア１６の空気流れ上流側に配置されている。

高温側ポンプ１２の少なくとも一部は、ケーシング３１内の空気通路に配置されている。高温側ポンプ１２の少なくとも一部は、ケーシング３１内の空気通路において、ヒータコア１７の空気流れ上流側に配置されている。

冷却水冷却用熱交換器１４とクーラコア１６は、低温冷却水配管１４ａで接続されている。低温冷却水配管１４ａは、低温冷却水回路Ｃ１の冷却水が流れる配管部材（パイプやホース）である。

冷却水加熱用熱交換器１５とヒータコア１７は、高温冷却水配管１５ａで接続されている。高温冷却水配管１５ａは、高温冷却水回路Ｃ２の冷却水が流れる配管部材（パイプやホース）である。

低温冷却水配管１４ａの少なくとも一部もケーシング３１内の空気通路に配置されている。低温冷却水配管１４ａの少なくとも一部は、ケーシング３１内の空気通路において、クーラコア１６の空気流れ上流側に配置されている。

高温冷却水配管１５ａの少なくとも一部もケーシング３１内の空気通路に配置されている。高温冷却水配管１５ａの少なくとも一部は、ケーシング３１内の空気通路において、ヒータコア１７の空気流れ上流側に配置されている。

図２に示すように、冷却水冷却用熱交換器１４には、冷媒入口１４ａ、冷媒出口１４ｂ、冷却水入口１４ｃ、冷却水出口１４ｄが形成されている。

冷却水加熱用熱交換器１５の基本構成は冷却水冷却用熱交換器１４と同様である。したがって、図２では冷却水冷却用熱交換器１４を図示し、図２の括弧内に冷却水加熱用熱交換器１５に対応する符号を付して冷却水加熱用熱交換器１５の図示を省略している。

すなわち、冷却水加熱用熱交換器１５には、冷媒入口１５ａ、冷媒出口１５ｂ、冷却水入口１５ｃ、冷却水出口１５ｄが形成されている。

図３に示すように、室内空調ユニット３０は、車室内空間Ｓに配置されている。車室内空間Ｓは、室内空調ユニット３０から吹き出された空気の熱（温熱および冷熱）を利用する熱利用空間である。

車室内空間Ｓは、エンジンルームＥに対して隔壁Ｗによって仕切られている。エンジンルームＥは、エンジン（図示せず）を収容するエンジン収容空間である。エンジンルームＥの最前部には室外熱交換器１３および室外送風機１８が配置されている。

図３の上下、前後の各矢印は、室内空調ユニット３０の車両搭載状態における方向を示している。

室内空調ユニット３０は車室内空間Ｓ前部の計器盤（図示せず）内側のうち、車両幅方向の略中央部に配置される。室内空調ユニット３０には、送風機ユニット（図示せず）が接続されている。送風機ユニットは車室内空間Ｓ前部の計器盤内側のうち、車両幅方向の中央部から助手席側へオフセットして配置されている。

送風機ユニットは、内外気切替箱と室内送風機２５とを有している。内外気切替箱は、、外気（車室外空気）と内気（車室内空気）とを切替導入する内外気切替手段である。室内送風機２５は、内外気切替箱を通して空気を吸入して送風する。

室内空調ユニット３０のケーシング３１の内部には、空気が流れる空気通路が形成されている。

ケーシング３１の最も車両前方側部位には空気入口空間３２が形成され、この空気入口空間３２には、送風機ユニットの室内送風機２５によって送風された空気が流入する。空気入口空間３２の空気流れ下流側直後にはクーラコア１６が配置されている。

ケーシング３１のうちクーラコア１６の下方に位置する最低部には、ドレン排水口３１ａが開口している。ドレン排水口３１ａは、クーラコア１６で発生した凝縮水（ドレン水）を車外へ排出する凝縮水排出手段である。ドレン排水口３１ａには、凝縮水を車外へ導くドレンホース（図示せず）が接続されている。

クーラコア１６の空気流れ下流側（車両後方側）には、所定の間隔を開けてヒータコア１７が配置されている。

温風通路３３は、ヒータコア１７を通過した温風を混合空間３４に導く通路であり、ケーシング３１内においてヒータコア１７の空気流れ下流側に形成されている。

ケーシング３１内においてクーラコア１６の空気流れ下流側には、冷風バイパス通路３５が温風通路３３と並列に形成されている。冷風バイパス通路３５は、クーラコア１６通過後の冷風がヒータコア１７を迂回して流れる通路である。

冷風バイパス通路３５の下流側（車両上方側）には、冷風バイパス通路３５を通過した冷風とヒータコア１７を通過した温風とを混合する混合空間３４が形成されている。

クーラコア１６とヒータコア１７との間には、温度調整手段をなすエアミックスドア３６が配置されている。エアミックスドア３６は、冷風バイパス通路３５とヒータコア入口通風路３７の開度を調整することにより、温風通路３３に流入する冷風と冷風バイパス通路３５を通過する冷風との風量割合を調整する。

エアミックスドア３６は、ケーシング３１に対して回転可能に支持された回転軸と、回転軸に結合されたドア基板部とを有する回転式ドアである。

混合空間３４において、温風通路３３を通過した温風と冷風バイパス通路３５を通過した冷風とが混合されて混合空間３４から車室内空間Ｓに吹き出される空調風の温度調整がなされる。したがって、エアミックスドア３６の開度位置を調整することによって、空調風の温度を所望温度に調整できる。

ケーシング３１の空気流れ最下流部には、デフロスタ開口部３８、フェイス開口部３９、フット開口部４０およびリヤフット開口部４１が形成されている。

デフロスタ開口部３８は、デフロスタダクト（図示せず）を介して車室内空間Ｓに配置されたデフロスタ吹出口（図示せず）に接続され、デフロスタ吹出口から車両窓ガラスの内面に向けて空調風（主に温風）が吹き出される。

フェイス開口部３９は、フェイスダクト（図示せず）を介して車室内空間Ｓに配置されたフェイス吹出口（図示せず）に接続され、フェイス吹出口から乗員の上半身側に向けて空調風（主に冷風）が吹き出される。

フット開口部４０は、下方に向かって延びるフットダクト（図示せず）に接続され、フットダクトの先端部のフット吹出口から前席乗員の足元部に向けて空調風（主に温風）が吹き出される。

リヤフット開口部４１は、車両後方へ延びるリヤフットダクト（図示せず）に接続され、リヤフットダクトの先端部のリヤフット吹出口から後席乗員の足元部に向けて空調風（主に温風）が吹き出される。

デフロスタ開口部３８は、デフロスタドア４２によって開閉される。フェイス開口部２２、フット開口部４０およびリヤフット開口部４１は、フェイス・フットドア４３によって開閉される。

フェイス・フットドア４３は、フット通路入口部４４を開閉することによって、フット開口部４０およびリヤフット開口部４１を開閉する。フット通路入口部４４は、フット通路４５の入口部である。フット通路４５は、フェイス開口部２２近傍からフット開口部４０およびリヤフット開口部４１に至る空気通路である。

デフロスタドア４２およびフェイス・フットドア４３は、ケーシング３１に対して回転可能に支持された回転軸と、回転軸に結合されたドア基板部とを有する回転式ドアである。

クーラコア１６の空気流れ上流側には、冷却水冷却用熱交換器１４が配置されている。冷却水冷却用熱交換器１４は、ケーシング３１内の下方側に配置されている。冷却水冷却用熱交換器１４の表面で発生した凝縮水（ドレン水）は、ドレン排水口３１ａを通じて車外へ排水されるようになっている。

クーラコア１６の空気流れ上流側には、低温側ポンプ１１および低温冷却水配管１４ａのうち少なくとも一部が配置されている。低温側ポンプ１１および低温冷却水配管１４ａのうち少なくとも一部の表面で発生した凝縮水（ドレン水）は、ドレン排水口３１ａを通じて車外へ排水されるようになっている。

クーラコア１６とヒータコア１７との間には、冷却水加熱用熱交換器１５が配置されている。換言すれば、ヒータコア１７の空気流れ上流側には、冷却水加熱用熱交換器１５が配置されている。冷却水加熱用熱交換器１５は、エアミックスドア３６と干渉しないように、エアミックスドア３６の回転範囲から外れた位置に配置されている。

クーラコア１６とヒータコア１７との間には、高温側ポンプ１２および高温冷却水配管１５ａのうち少なくとも一部が配置されている。換言すれば、ヒータコア１７の空気流れ上流側には、高温側ポンプ１２および高温冷却水配管１５ａのうち少なくとも一部が配置されている。

次に、上記構成における作動を説明する。低温側ポンプ１１、高温側ポンプ１２および圧縮機２１を作動させると、冷凍サイクル２０に冷媒が循環し、低温冷却水回路Ｃ１および高温冷却水回路Ｃ２のそれぞれに冷却水が循環する。

冷却水冷却用熱交換器１４では、冷凍サイクル２０の冷媒が低温冷却水回路Ｃ１の冷却水から吸熱するので、低温冷却水回路Ｃ１の冷却水が冷却される。冷却水冷却用熱交換器１４で吸熱した冷媒は、冷却水加熱用熱交換器１５で高温冷却水回路Ｃ２の冷却水へ放熱する。これにより、高温冷却水回路Ｃ２の冷却水が加熱される。

冷却水冷却用熱交換器１４で冷却された低温冷却水回路Ｃ１の冷却水は、室外熱交換器１３において外気から吸熱する。

また、冷却水冷却用熱交換器１４で冷却された低温冷却水回路Ｃ１の冷却水は、クーラコア１６において、送風機２５から送風された送風空気から吸熱する。すなわち、送風機２５から送風された送風空気が、クーラコア１６にて冷却される。

そして、クーラコア１６にて冷却された冷風は、エアミックスドア３６の開度に応じて、温風通路３３および冷風バイパス通路３５へ流入する。

温風通路３３へ流入した冷風は、ヒータコア１６を通過する際に、冷却水加熱用熱交換器１５で加熱された高温冷却水回路Ｃ２の冷却水によって加熱されて、混合空間３４にて冷風バイパス通路を通過した冷風と混合される。

そして、混合空間３４にて温度調整された空調風が、混合空間３４から各吹出口３８、３９、４０、４１を介して車室内に吹き出される。

この車室内に吹き出される空調風によって車室内の内気温が外気温より低く冷やされる場合には、車室内の冷房が実現されており、一方、内気温が外気温より高く加熱される場合には、車室内の暖房が実現されることになる。

冷却水冷却用熱交換器１４の表面では、周囲の空気から吸熱するという熱ロスが発生する。すなわち、冷却水冷却用熱交換器１４は、冷媒と冷却水とを熱交換させる熱交換器であるので、冷却水冷却用熱交換器１４表面における空気との熱交換は熱ロス（熱損失）となる。

冷却水冷却用熱交換器１４はケーシング３１内の空気通路に配置されているので、冷却水冷却用熱交換器１４に吸熱された空気はクーラコア１６に流入する。したがって、冷却水冷却用熱交換器１４表面の熱ロス分を空気の冷却に有効利用できる。

冷却水加熱用熱交換器１５の表面では、周囲の空気に放熱するという熱ロスが発生する。すなわち、冷却水加熱用熱交換器１５は、冷媒と冷却水とを熱交換させる熱交換器であるので、冷却水加熱用熱交換器１５表面における空気との熱交換は熱ロス（熱損失）となる。

冷却水加熱用熱交換器１５はケーシング３１内の空気通路に配置されているので、冷却水加熱用熱交換器１５から放熱された空気はヒータコア１７に流入する。したがって、冷却水加熱用熱交換器１５表面の熱ロス分を空気の加熱に有効利用できる。

クーラコア１６、冷却水冷却用熱交換器１４、低温冷却水配管１４ａの少なくとも一部、および低温側ポンプ１１の少なくとも一部は、ケーシング３１内の空気通路に配置されている。

そのため、ケーシング３１内の空気通路において、クーラコア１６、冷却水冷却用熱交換器１４、低温冷却水配管１４ａおよび低温側ポンプ１１の表面で空気が露点以下に冷却されて凝縮水が発生する。この凝縮水は、図３の破線矢印に示すように、ケーシング３１のドレン排水口３１ａを通じて車外へ排出される。

本実施形態では、冷却水冷却用熱交換器１４およびクーラコア１６はともに車室内空間Ｓに配置されている。これによると、冷却水冷却用熱交換器１４に吸熱された空気は、クーラコア１６で熱交換された空気とともに車室内空間Ｓで利用されることとなる。

したがって、冷却水冷却用熱交換器１４の表面での熱ロス分を車室内空間Ｓで有効利用できるので、熱ロスによる性能低下や消費動力増大を抑制できる。

本実施形態では、冷却水加熱用熱交換器１５およびヒータコア１７はともに車室内空間Ｓに配置されている。これによると、冷却水加熱用熱交換器１５から放熱された空気は、ヒータコア１７で熱交換された空気とともに車室内空間Ｓで利用されることとなる。

したがって、冷却水加熱用熱交換器１５の表面での熱ロス分を車室内空間Ｓで有効利用できるので、熱ロスによる性能低下や消費動力増大を抑制できる。

本実施形態では、冷却水冷却用熱交換器１４およびクーラコア１６は、ケーシング３１内の空気通路に配置されており、冷却水冷却用熱交換器１４は、ケーシング３１内の空気通路において、クーラコア１６よりも空気の上流側に配置されている。

これによると、冷却水冷却用熱交換器１４に吸熱された空気はクーラコア１６に流入する。したがって、冷却水冷却用熱交換器１４の表面での熱ロス分を車室内空間Ｓで確実に有効利用できる。

本実施形態では、冷却水加熱用熱交換器１５およびヒータコア１６は、ケーシング３１内の空気通路に配置されており、冷却水加熱用熱交換器１５は、ケーシング３１内の空気通路において、ヒータコア１７よりも空気の上流側に配置されている。

これによると、冷却水加熱用熱交換器１５から放熱された空気はヒータコア１７に流入する。したがって、冷却水加熱用熱交換器１５の表面での熱ロス分を車室内空間Ｓで確実に有効利用できる。

本実施形態では、低温冷却水配管１４ａおよび高温冷却水配管１５ａのうち少なくとも一部は、ケーシング３１内の空気通路に配置されている。これにより、低温冷却水配管１４ａおよび高温冷却水配管１５ａのうち少なくとも一部の表面での熱ロス分を車室内空間Ｓで有効利用できる。

本実施形態では、低温側ポンプ１１および高温側ポンプ１２のうち少なくとも一部は、ケーシング３１内の空気通路に配置されている。これにより、低温側ポンプ１１および高温側ポンプ１２のうち少なくとも一部の表面での熱ロス分を車室内空間Ｓで有効利用できる。

本実施形態では、低温冷却水配管１４ａおよび低温側ポンプ１１のうち少なくとも一部は、ケーシング３１内の空気通路において、クーラコア１６よりも空気の上流側に配置されている。

これによると、低温冷却水配管１４ａおよび低温側ポンプ１１のうち少なくとも一部に吸熱された空気はクーラコア１６に流入する。したがって、低温冷却水配管１４ａおよび低温側ポンプ１１のうち少なくとも一部の表面での熱ロス分を車室内空間Ｓで確実に有効利用できる。

本実施形態では、高温冷却水配管１５ａおよび高温側ポンプ１２のうち少なくとも一部は、ケーシング３１内の空気通路において、ヒータコア１７よりも空気の上流側に配置されている。

これによると、高温冷却水配管１５ａおよび高温側ポンプ１２のうち少なくとも一部から放熱された空気はクーラコア１６およびヒータコア１７に流入する。したがって、低温冷却水配管１４ａおよび高温側ポンプ１２のうち少なくとも一部の表面での熱ロス分を車室内空間Ｓで確実に有効利用できる。

本実施形態では、ケーシング３１には、冷却水冷却用熱交換器１４の表面、ならびに低温冷却水配管１４ａおよび低温側ポンプ１１のうちケーシング３１内の空気通路に配置された部位の表面で発生した凝縮水を外部に排出するドレン排水口３１ａが形成されている。

これにより、冷却水冷却用熱交換器１４の表面、ならびに低温冷却水配管１４ａおよび低温側ポンプ１１のうちケーシング３１内の空気通路に配置された部位の表面で発生した凝縮水がケーシング３１の内部に溜まることを抑制できる。

本実施形態では、ドレン排水口３１ａは、クーラコア１６の表面で発生した凝縮水も外部に排出する。これによると、クーラコア１６の表面で発生した凝縮水と冷却水冷却用熱交換器１４等の表面で発生した凝縮水とを共通の排出口３１ａを通じてケーシング３１の外部に排出できるので、ケーシング３１の構成を簡素化できる。

（第２実施形態）
上記実施形態では、冷却水加熱用熱交換器１５で加熱された冷却水がヒータコア３６を流れて車室内空間への送風空気に放熱するが、図４に示すように、冷却水加熱用熱交換器１５で加熱された冷却水が室外熱交換器１３を流れて外気に放熱するようになっていてもよい。

（第３実施形態）
上記実施形態では、高圧側冷媒が冷却水加熱用熱交換器１５で冷却水に放熱するが、図５に示すように、高圧側冷媒がコンデンサ５０で外気に放熱するようになっていてもよい。

（第４実施形態）
上記第１実施形態では、低圧側冷媒が冷却水冷却用熱交換器１４で冷却水から吸熱するが、図６に示すように、低圧側冷媒がエバポレータ５１で車室内空間への送風空気から吸熱するようになっていてもよい。

（他の実施形態）
上記実施形態を適宜組み合わせ可能である。上記実施形態を例えば以下のように種々変形可能である。

（１）上記実施形態では、ケーシング３１内において、冷却水冷却用熱交換器１４はクーラコア１６の空気流れ上流側に配置されているが、冷却水冷却用熱交換器１４は、クーラコア１６とヒータコア１７との間に配置されていてもよい。すなわち、冷却水冷却用熱交換器１４はクーラコア１６の空気流れ下流側に配置されていてもよい。

（２）上記実施形態では、冷却水加熱用熱交換器１５がヒータコア１７の空気流れ上流側に配置されているが、冷却水加熱用熱交換器１５は、ヒータコア１７の空気流れ下流側に配置されていてもよい。

（３）上記実施形態では、冷却水冷却用熱交換器１４および冷却水加熱用熱交換器１５は、ケーシング３１内の空気通路に配置されているが、冷却水冷却用熱交換器１４および冷却水加熱用熱交換器１５のうち少なくとも一方の熱交換器は、車室内空間Ｓにおいてケーシング３１の外部に配置されていてもよい。

この実施形態においても、冷却水冷却用熱交換器１４および冷却水加熱用熱交換器１５のうち少なくとも一方の熱交換器に吸熱または放熱された空気は車室内空間Ｓで利用されることとなる。したがって、少なくとも一方の熱交換器の表面の熱ロス分を車室内空間Ｓで有効利用できる。

（４）上記実施形態において、低温冷却水回路Ｃ１および高温冷却水回路Ｃ２に、冷却水によって温度調整（冷却・加熱）される種々の温度調整対象機器（冷却対象機器・加熱対象機器）が配置されていてもよい。

さらに、低温冷却水回路Ｃ１および高温冷却水回路Ｃ２が切替弁を介して接続され、切替弁が、低温冷却水回路Ｃ１および高温冷却水回路Ｃ２に配置された複数個の温度調整対象機器のそれぞれに対して、低温側ポンプ１１によって吸入・吐出される冷却水が循環する場合と、高温側ポンプ１２によって吸入・吐出される冷却水が循環する場合とを切り替えるようにしてもよい。

（５）上記実施形態では、低温冷却水回路Ｃ１および高温冷却水回路Ｃ２を流れる熱媒体として冷却水を用いているが、油などの各種媒体を熱媒体として用いてもよい。熱媒体として、エチレングリコール系の不凍液、水、または一定の温度以上に維持された空気等を用いてもよい。

熱媒体として、ナノ流体を用いてもよい。ナノ流体とは、粒子径がナノメートルオーダーのナノ粒子が混入された流体のことである。ナノ粒子を熱媒体に混入させることで、エチレングリコールを用いた冷却水（いわゆる不凍液）のように凝固点を低下させる作用効果に加えて、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、特定の温度帯での熱伝導率を向上させる作用効果、熱媒体の熱容量を増加させる作用効果、金属配管の防食効果やゴム配管の劣化を防止する作用効果、および極低温での熱媒体の流動性を高める作用効果を得ることができる。

このような作用効果は、ナノ粒子の粒子構成、粒子形状、配合比率、付加物質によって様々に変化する。

これによると、熱伝導率を向上させることができるので、エチレングリコールを用いた冷却水と比較して少ない量の熱媒体であっても同等の冷却効率を得ることが可能になる。

また、熱媒体の熱容量を増加させることができるので、熱媒体自体の蓄冷熱量（顕熱による蓄冷熱）を増加させることができる。

蓄冷熱量を増加させることにより、圧縮機２１を作動させない状態であっても、ある程度の時間は蓄冷熱を利用した機器の冷却、加熱の温調が実施できるため、冷凍サイクル装置１０の省動力化が可能になる。

ナノ粒子のアスペクト比は５０以上であるのが好ましい。十分な熱伝導率を得ることができるからである。なお、アスペクト比は、ナノ粒子の縦×横の比率を表す形状指標である。

ナノ粒子としては、Ａｕ、Ａｇ、ＣｕおよびＣのいずれかを含むものを用いることができる。具体的には、ナノ粒子の構成原子として、Ａｕナノ粒子、Ａｇナノワイヤー、ＣＮＴ（カーボンナノチューブ）、グラフェン、グラファイトコアシェル型ナノ粒子（上記原子を囲むようにカーボンナノチューブ等の構造体があるような粒子体）、およびＡｕナノ粒子含有ＣＮＴなどを用いることができる。

（６）上記実施形態の冷凍サイクル２０では、冷媒としてフロン系冷媒を用いているが、冷媒の種類はこれに限定されるものではなく、二酸化炭素等の自然冷媒や炭化水素系冷
媒等を用いてもよい。

また、上記実施形態の冷凍サイクル２０は、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成しているが、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超える超臨界冷凍サイクルを構成していてもよい。

（７）上記実施形態では、冷凍サイクル装置１０をハイブリッド自動車に適用した例を示したが、エンジンを備えず走行用電動モータから車両走行用の駆動力を得る電気自動車等に冷凍サイクル装置１０を適用してもよい。

（８）上記実施形態では、冷凍サイクル装置１０は、車室内空間を適切な温度に調整するために用いられるが、冷凍サイクル装置１０は、各種車載機器を適切な温度に調整するために用いられてもよい。

例えば、冷凍サイクル装置１０は、車載電池を適切な温度に調整するために用いられてもよい。具体的には、電池ユニットのケーシング内に、車載電池、冷却水冷却用熱交換器１４、冷却水加熱用熱交換器１５、クーラコア１６およびヒータコア１７等が配置されていてもよい。

冷凍サイクル装置１０は、車載機器のみならず種々の機器（非車載機器）を適切な温度に調整するために用いられてもよい。

１１ 低温側ポンプ（ポンプ）
１２ 高温側ポンプ（ポンプ）
１４ 冷却水冷却用熱交換器（低圧側熱交換器、冷媒熱媒体熱交換器）
１５ 冷却水加熱用熱交換器（高圧側熱交換器、冷媒熱媒体熱交換器）
１６ クーラコア（熱媒体空気熱交換器）
１７ ヒータコア（熱媒体空気熱交換器）
２１ 圧縮機
３１ ケーシング（空気通路形成部材）
３２ 空気入口空間（空気通路）
３７ ヒータコア入口通風路（空気通路）
Ｃ１ 低温冷却水回路（熱媒体回路）
Ｃ２ 高温冷却水回路（熱媒体回路）
Ｓ 車室内空間（熱利用空間）

Claims (7)

1. 冷媒を吸入して吐出する圧縮機（２１）と、
   前記圧縮機（２１）から吐出された前記冷媒を放熱させる高圧側熱交換器（１５）と、
   前記高圧側熱交換器（１５）で放熱された前記冷媒を減圧させる減圧手段（２２）と、
   前記減圧手段（２２）で減圧された前記冷媒を吸熱させる低圧側熱交換器（１４）と、
   熱媒体が循環する熱媒体回路（Ｃ１、Ｃ２）と、
   前記熱媒体を吸入して吐出するポンプ（１１、１２）と、
   熱利用空間（Ｓ）の空気と前記熱媒体とを熱交換させる熱媒体空気熱交換器（１６、１７）とを備え、
   前記高圧側熱交換器（１５）および前記低圧側熱交換器（１４）のうち少なくとも一方の熱交換器は、前記冷媒と前記熱媒体とを熱交換させる冷媒熱媒体熱交換器であり、
   前記冷媒熱媒体熱交換器（１４、１５）および前記熱媒体空気熱交換器（１６、１７）はともに前記熱利用空間（Ｓ）に配置されていることを特徴とする冷凍サイクル装置。
2. 前記空気が流れる空気通路（３２、３７）を形成する空気通路形成部材（３１）を備え、
   前記冷媒熱媒体熱交換器（１４、１５）および前記熱媒体空気熱交換器（１６、１７）は、前記空気通路（３２、３７）に配置されており、
   前記冷媒熱媒体熱交換器（１４、１５）は、前記空気通路（３２、３７）において、前記熱媒体空気熱交換器（１６、１７）よりも前記空気の上流側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 前記冷媒熱媒体熱交換器（１４、１５）と前記熱媒体空気熱交換器（１６、１７）とを接続し、前記熱媒体が流れる配管部材（１４ａ、１５ａ）を備え、
   前記配管部材（１４ａ、１５ａ）の少なくとも一部は、前記空気通路（３２、３７）に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
4. 前記ポンプ（１１、１２）の少なくとも一部は、前記空気通路（３２、３７）に配置されていることを特徴とする請求項２または３に記載の冷凍サイクル装置。
5. 前記冷媒熱媒体熱交換器（１４、１５）と前記熱媒体空気熱交換器（１６、１７）とを接続し、前記熱媒体が流れる配管部材（１４ａ、１５ａ）を備え、
   前記配管部材（１４ａ、１５ａ）および前記ポンプ（１１、１２）のうち少なくとも一部は、前記空気通路（３２、３７）において、前記熱媒体空気熱交換器（１６、１７）よりも前記空気の上流側に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
6. 前記低圧側熱交換器（１４）は前記冷媒熱媒体熱交換器であり、
   前記熱媒体空気熱交換器（１６）は、前記低圧側熱交換器（１４）で熱交換された前記熱媒体と前記空気とを熱交換させるようになっており、
   前記低圧側熱交換器（１４）と前記熱媒体空気熱交換器（１６）とを接続し、前記熱媒体が流れる配管部材（１４ａ）を備え、
   前記配管部材（１４ａ）および前記ポンプ（１１）のうち少なくとも一部は、前記空気通路（３２）に配置されており、
   前記空気通路形成部材（３１）には、前記低圧側熱交換器（１４）の表面、ならびに前記配管部材（１４ａ）および前記ポンプ（１１）のうち前記空気通路（３２）に配置された部位の表面で発生した凝縮水を外部に排出する排出口（３１ａ）が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
7. 前記排出口（３１ａ）は、前記熱媒体空気熱交換器（１６）の表面で発生した凝縮水も外部に排出することを特徴とする請求項６に記載の冷凍サイクル装置。

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