JP6555112B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷凍サイクル装置に関する。

従来、特許文献１には、ホットガス加温サイクルを有する冷凍装置が記載されている。ホットガス加温サイクルとは、ホットガスを利用して蒸発器を加温するサイクルのことである。ホットガスとは、圧縮機で圧縮された冷媒のことである。

この従来技術では、ホットガス加温サイクルがデフロストサイクルに利用されている。デフロストサイクルとは、蒸発器に着霜した霜を加熱して溶かす除霜サイクルのことである。

特開２０１４−１６３５６４号公報

上記従来技術のデフロストサイクルでは、圧縮機の動力以上の除霜能力を得ることができない。そのため、除霜のために圧縮機で消費される動力が大きくなってしまうので、例えば駐車中のように使用可能な動力に制限がある状況下では除霜することが困難である。

本発明は上記点に鑑みて、消費動力を抑えつつ除霜を行うことのできる冷凍サイクル装置を提供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に記載の冷凍サイクル装置では、
冷媒を吸入して吐出する圧縮機（２２）と、
圧縮機から吐出された高圧の冷媒と熱媒体とを熱交換させる高圧側熱交換器（１５）と、
高圧側熱交換器で熱交換された冷媒を減圧させる減圧部（２４）と、
減圧部で減圧された低圧の冷媒と熱媒体とを熱交換させる低圧側熱交換器（１４）と、
低圧側熱交換器を循環する熱媒体を吸入して吐出する第１ポンプ（１１）と、
高圧側熱交換器を循環する熱媒体を吸入して吐出する第２ポンプ（１２）と、
熱媒体が循環し、熱媒体に熱を供給する車載機器（８１Ａ、８１Ｂ、８１Ｃ）と、
熱媒体と空気とを熱交換させる熱媒体空気熱交換器（１３）と、
車載機器および熱媒体空気熱交換器のそれぞれに対して、高圧側熱交換器との間で熱媒体が循環する状態と、低圧側熱交換器との間で熱媒体が循環する状態とを切り替える切替部（１８、１９）と、
熱媒体空気熱交換器に対して除霜を行う必要があると判定された場合、低圧側熱交換器と車載機器との間で熱媒体が循環し且つ高圧側熱交換器と熱媒体空気熱交換器との間で熱媒体が循環する除霜モードになるように切替部の作動を制御するとともに、圧縮機を駆動させる制御部（６０）と、
高圧側熱交換器を循環する熱媒体の温度（Ｔｈ）に関連する物理量を検出する検出部（６５）とを備え、
制御部は、
熱媒体空気熱交換器に対して除霜を行う必要があると判定された場合、検出部が検出した物理量に基づいて圧縮機の作動を制御し、
熱媒体空気熱交換器の除霜が必要であると判定されて除霜モードになった場合において、検出部が検出した物理量に基づいて、高圧側熱交換器を循環する熱媒体の温度が第３閾値（Ｔｈ３）を下回っていると判定した場合、検出部が検出した物理量に基づいて、高圧側熱交換器を循環する熱媒体の温度が第３閾値を上回っていると判定した場合と比較して、高圧側熱交換器から熱媒体空気熱交換器に供給される熱媒体の流量が少なくなるように除霜モードのままで第２ポンプの作動を制御する。
上記目的を達成するため、請求項３に記載の冷凍サイクル装置では、
冷媒を吸入して吐出する圧縮機（２２）と、
圧縮機から吐出された高圧の冷媒と熱媒体とを熱交換させる高圧側熱交換器（１５）と、
高圧側熱交換器で熱交換された冷媒を減圧させる減圧部（２４）と、
減圧部で減圧された低圧の冷媒と熱媒体とを熱交換させる低圧側熱交換器（１４）と、
低圧側熱交換器を循環する熱媒体を吸入して吐出する第１ポンプ（１１）と、
高圧側熱交換器を循環する熱媒体を吸入して吐出する第２ポンプ（１２）と、
熱媒体が循環し、熱媒体に熱を供給する車載機器（８１Ａ、８１Ｂ、８１Ｃ）と、
熱媒体と空気とを熱交換させる熱媒体空気熱交換器（１３）と、
車載機器および熱媒体空気熱交換器のそれぞれに対して、高圧側熱交換器との間で熱媒体が循環する状態と、低圧側熱交換器との間で熱媒体が循環する状態とを切り替える切替部（１８、１９）と、
熱媒体空気熱交換器に対して除霜を行う必要があると判定された場合、低圧側熱交換器と車載機器との間で熱媒体が循環し且つ高圧側熱交換器と熱媒体空気熱交換器との間で熱媒体が循環する除霜モードになるように切替部の作動を制御するとともに、圧縮機を駆動させる制御部（６０）と、
高圧側熱交換器を循環する熱媒体の温度（Ｔｈ）に関連する物理量を検出する検出部（６５）とを備え、
制御部は、
熱媒体空気熱交換器に対して除霜を行う必要があると判定された場合、検出部が検出した物理量に基づいて圧縮機の作動を制御し、
熱媒体空気熱交換器の除霜が必要であると判定された場合において、検出部が検出した物理量に基づいて、高圧側熱交換器を循環する熱媒体の温度が第１閾値（Ｔｈ１）を上回っていると判定した場合、圧縮機を停止させ、
熱媒体空気熱交換器の除霜が必要であると判定されて除霜モードになった場合において、検出部が検出した物理量に基づいて、高圧側熱交換器を循環する熱媒体の温度が第３閾値（Ｔｈ３）を下回っていると判定した場合、検出部が検出した物理量に基づいて、高圧側熱交換器を循環する熱媒体の温度が第３閾値を上回っていると判定した場合と比較して、高圧側熱交換器から熱媒体空気熱交換器に供給される熱媒体の流量が少なくなるように除霜モードのままで第２ポンプの作動を制御し、
第３閾値は第１閾値以下の値である。

請求項１、３に記載の冷凍サイクル装置によると、車載機器の熱を熱媒体を介して低圧側熱交換器側から高圧側熱交換器側に汲み上げ、さらに熱媒体を介して熱媒体空気熱交換器に放熱させることができるので、車載機器の熱を利用して熱媒体空気熱交換器を除霜できる。したがって、圧縮機で消費される動力を抑えつつ熱媒体空気熱交換器に対して除霜を行うことができる。

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。

一実施形態における車両用熱管理システムの全体構成図である。 一実施形態の車両用熱管理システムにおける電気制御部を示すブロック図である。 一実施形態における車両用熱管理システムの外気吸熱ヒートポンプモードを示す概略構成図である。 一実施形態における車両用熱管理システムのエンジン吸熱ヒートポンプモードを示す概略構成図である。 一実施形態における車両用熱管理システムのアシストヒートポンプモード等を示す概略構成図である。 一実施形態における車両用熱管理システムのエンジン廃熱直接利用モードを示す概略構成図である。 一実施形態における車両用熱管理システムの熱マス利用冷房モードを示す概略構成図である。 一実施形態の車両用熱管理システムにおける制御装置が実行する制御処理を示すフローチャートである。 一実施形態における車両用熱管理システムの除霜モードの例を示す全体構成図である。

以下、冷凍サイクル装置の実施形態について図に基づいて説明する。図１に示す車両用熱管理システム１０は、車両が備える各種機器や車室内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、熱管理システム１０を、エンジン（換言すれば内燃機関）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（換言すれば商用電源）から供給された電力を、車両に搭載された電池（換言すれば車載バッテリ）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、熱管理システム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。

図１に示すように、熱管理システム１０は、第１ポンプ１１、第２ポンプ１２、ラジエータ１３、冷却水冷却器１４、冷却水加熱器１５、クーラコア１６、ヒータコア１７、第１切替弁１８および第２切替弁１９を備えている。

第１ポンプ１１および第２ポンプ１２は、冷却水を吸入して吐出する電動ポンプである。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。

ラジエータ１３は、冷却水と車室外の空気（以下、外気と言う。）とを熱交換させる冷却水外気熱交換器である。ラジエータ１３では、冷却水と外気とが顕熱交換する。ラジエータ１３に外気温以上の温度の冷却水を流すことにより、冷却水から外気に放熱させることが可能である。ラジエータ１３に外気温以下の冷却水を流すことにより、外気から冷却水に吸熱させることが可能である。換言すれば、ラジエータ１３は、冷却水から外気に放熱させる放熱器としての機能、および外気から冷却水に吸熱させる吸熱器としての機能を発揮できる。

ラジエータ１３は、冷却水が流通する流路を有し、冷却水冷却器１４や冷却水加熱器１５で温度調整された冷却水との間で熱授受が行われる熱授受機器である。

室外送風機２０は、ラジエータ１３へ外気を送風する電動送風機である。ラジエータ１３および室外送風機２０は車両の最前部に配置されている。このため、車両の走行時にはラジエータ１３に走行風を当てることができる。

冷却水冷却器１４および冷却水加熱器１５は、冷却水を熱交換させて冷却水の温度を調整する冷却水温度調整用熱交換器である。冷却水冷却器１４は、冷却水を冷却する冷却水冷却用熱交換器である。冷却水加熱器１５は、冷却水を加熱する冷却水加熱用熱交換器である。

冷却水冷却器１４は、冷凍サイクル２１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から低圧側冷媒に吸熱させる低圧側熱交換器である。冷却水加熱器１５は、冷凍サイクル２１の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から冷却水に放熱させる高圧側熱交換器である。

冷凍サイクル２１は、圧縮機２２、冷却水加熱器１５、図示しないレシーバ、膨張弁２４、および冷却水冷却器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２１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２２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であり、冷凍サイクル２１の冷媒を吸入して圧縮して吐出する。冷却水加熱器１５は、圧縮機２２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。すなわち、冷却水加熱器１５では、高圧側冷媒が潜熱変化する。

図示しないレシーバは、冷却水加熱器１５から流出した気液二相冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して、分離された液相冷媒を膨張弁２４側に流出させる気液分離器である。膨張弁２４は、レシーバ２３から流出した液相冷媒を減圧膨張させる減圧部である。

膨張弁２４は、感温部２４ａを有している。感温部２４ａは、冷却水冷却器１４出口側冷媒の温度および圧力に基づいて冷却水冷却器１４出口側冷媒の過熱度を検出する。膨張弁２４は、温度式膨張弁である。温度式膨張弁は、冷却水冷却器１４出口側冷媒の過熱度が予め定めた所定範囲となるように機械的機構によって絞り通路面積を調整する。

感温部２４ａをサーミスタで構成し、冷却水冷却器１４出口側冷媒の過熱度が予め定めた所定範囲となるように電気的機構によって絞り通路面積を調整する電気式膨張弁を用いてもよい。

冷却水冷却器１４は、膨張弁２４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。すなわち、冷却水冷却器１４では、低圧冷媒が潜熱変化する。冷却水冷却器１４で蒸発した気相冷媒は圧縮機２２に吸入されて圧縮される。

ラジエータ１３では外気によって冷却水を冷却するのに対し、冷却水冷却器１４では冷凍サイクル２１の低圧冷媒によって冷却水を冷却する。このため、冷却水冷却器１４で冷却された冷却水の温度を、ラジエータ１３で冷却された冷却水の温度に比べて低くできる。具体的には、ラジエータ１３では冷却水を外気の温度よりも低い温度まで冷却できないのに対し、冷却水冷却器１４では冷却水を外気の温度よりも低温まで冷却できる。

クーラコア１６およびヒータコア１７は、冷却水冷却器１４および冷却水加熱器１５で温度調整された冷却水と車室内への送風空気とを熱交換させて送風空気の温度を調整する熱媒体空気熱交換器である。クーラコア１６およびヒータコア１７は、熱媒体が流通する熱媒体流通機器である。

クーラコア１６は、冷却水と車室内への送風空気とを熱交換させて車室内への送風空気を冷却する空気冷却用熱交換器である。クーラコア１６では、冷却水と車室内への送風空気とが顕熱交換する。ヒータコア１７は、車室内への送風空気と冷却水とを熱交換（顕熱交換）させて車室内への送風空気を加熱する空気加熱用熱交換器である。ヒータコア１７では、車室内への送風空気と冷却水とが顕熱交換する。

第１ポンプ１１は、第１ポンプ用流路３１に配置されている。第１ポンプ用流路３１において第１ポンプ１１の吐出側には、冷却水冷却器１４が配置されている。

第２ポンプ１２は、第２ポンプ用流路３２に配置されている。第２ポンプ用流路３２において第２ポンプ１２の吐出側には、冷却水加熱器１５が配置されている。

ラジエータ１３は、ラジエータ用流路３３に配置されている。クーラコア１６は、クーラコア用流路３６に配置されている。ヒータコア１７は、ヒータコア用流路３７に配置されている。

第１ポンプ用流路３１、第２ポンプ用流路３２およびラジエータ用流路３３は、第１切替弁１８および第２切替弁１９に接続されている。第１切替弁１８および第２切替弁１９は、冷却水の流れを切り替える切替部である。

第１切替弁１８は、冷却水の入口として第１入口１８ａおよび第２入口１８ｂを有している。第１切替弁１８は、冷却水の出口として第１出口１８ｃを有している。第２切替弁１９は、冷却水の出口として第１出口１９ａおよび第２出口１９ｂを有している。第２切替弁１９は、冷却水の入口として第１入口１９ｃを有している。

第１切替弁１８の第１入口１８ａには、第１ポンプ用流路３１の一端が接続されている。換言すれば、第１切替弁１８の第１入口１８ａには、冷却水冷却器１４の冷却水出口側が接続されている。

第１切替弁１８の第２入口１８ｂには、第２ポンプ用流路３２の一端が接続されている。換言すれば、第１切替弁１８の第２入口１８ｂには、冷却水加熱器１５の冷却水出口側が接続されている。

第１切替弁１８の第１出口１８ｃには、ラジエータ用流路３３の一端が接続されている。換言すれば、第１切替弁１８の第１出口１８ｃにはラジエータ１３の冷却水入口側が接続されている。

第２切替弁１９の第１出口１９ａには、第１ポンプ用流路３１の他端が接続されている。換言すれば、第２切替弁１９の第１出口１９ａには、第１ポンプ１１の冷却水吸入側が接続されている。

第２切替弁１９の第２出口１９ｂには、第２ポンプ用流路３２の他端が接続されている。換言すれば、第２切替弁１９の第２出口１９ｂには、第２ポンプ１２の冷却水吸入側が接続されている。

第２切替弁１９の第１入口１９ｃには、ラジエータ用流路３３の他端が接続されている。換言すれば、第２切替弁１９の第１入口１９ｃにはラジエータ１３の冷却水出口側が接続されている。

第１切替弁１８および第２切替弁１９は、各入口と各出口との連通状態を任意または選択的に切り替え可能な構造になっている。

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５０のケース５１に収容されている。

ケース５１は、車室内に送風される送風空気の空気通路を形成しており、ある程度の弾性を有し、強度的にも優れた樹脂（例えば、ポリプロピレン）にて成形されている。ケース５１内の空気流れ最上流側には、内外気切替箱５２が配置されている。内外気切替箱５２は、車室内の空気（以下、内気と言う。）と外気とを切替導入する内外気導入部である。

内外気切替箱５２には、ケース５１内に内気を導入させる内気吸込口５２ａおよび外気を導入させる外気吸込口５２ｂが形成されている。内外気切替箱５２の内部には、内外気切替ドア５３が配置されている。

内外気切替ドア５３は、ケース５１内に導入される内気の風量と外気の風量との風量割合を変化させる風量割合変更手段である。具体的には、内外気切替ドア５３は、内気吸込口５２ａおよび外気吸込口５２ｂの開口面積を連続的に調整して、内気の風量と外気の風量との風量割合を変化させる。内外気切替ドア５３は、図示しない電動アクチュエータによって駆動される。

内外気切替箱５２の空気流れ下流側には、室内送風機５４（換言すればブロワ）が配置されている。室内送風機５４は、内外気切替箱５２を介して吸入した空気（すなわち内気および外気）を車室内へ向けて送風する送風手段である。室内送風機５４は、遠心多翼ファン（例えばシロッコファン）を電動モータにて駆動する電動送風機である。

ケース５１内において室内送風機５４の空気流れ下流側には、クーラコア１６およびヒータコア１７が配置されている。

ケース５１の内部においてクーラコア１６の空気流れ下流側部位には、ヒータコアバイパス通路５１ａが形成されている。ヒータコアバイパス通路５１ａは、クーラコア１６を通過した空気を、ヒータコア１７を通過させずに流す空気通路である。

ケース５１の内部においてクーラコア１６とヒータコア１７との間には、エアミックスドア５５が配置されている。

エアミックスドア５５は、ヒータコア１７へ流入させる空気と、ヒータコアバイパス通路５１ａへ流入させる空気との風量割合を連続的に変化させる風量割合調整手段である。エアミックスドア５５は、回動可能な板状ドアや、スライド可能なドア等であり、図示しない電動アクチュエータによって駆動される。

ヒータコア１７を通過する空気とヒータコアバイパス通路５１ａを通過する空気との風量割合によって、車室内へ吹き出される吹出空気の温度が変化する。したがって、エアミックスドア５５は、車室内へ吹き出される吹出空気の温度を調整する温度調整手段である。

ケース５１の空気流れ最下流部には、空調対象空間である車室内へ送風空気を吹き出す吹出口５１ｂが配置されている。この吹出口５１ｂとしては、具体的には、デフロスタ吹出口、フェイス吹出口およびフット吹出口が設けられている。

デフロスタ吹出口は、車両前面窓ガラスの内側の面に向けて空調風を吹き出す。フェイス吹出口は、乗員の上半身に向けて空調風を吹き出す。フット吹出口は、乗員の足元に向けて空調風を吹き出す。

吹出口５１ｂの空気流れ上流側には、図示しない吹出口モードドアが配置されている。吹出口モードドアは、吹出口モードを切り替える吹出口モード切替手段である。吹出口モードドアは、図示しない電動アクチュエータによって駆動される。

吹出口モードドアによって切り替えられる吹出口モードとしては、例えば、フェイスモード、バイレベルモード、フットモードおよびフットデフロスタモードがある。

フェイスモードは、フェイス吹出口を全開してフェイス吹出口から車室内乗員の上半身に向けて空気を吹き出す吹出口モードである。バイレベルモードは、フェイス吹出口とフット吹出口の両方を開口して車室内乗員の上半身と足元に向けて空気を吹き出す吹出口モードである。

フットモードは、フット吹出口を全開するとともにデフロスタ吹出口を小開度だけ開口して、フット吹出口から主に空気を吹き出す吹出口モードである。フットデフロスタモードは、フット吹出口およびデフロスタ吹出口を同程度開口して、フット吹出口およびデフロスタ吹出口の双方から空気を吹き出す吹出口モードである。

熱管理システム１０は、さらに車載機器８１Ａ、８１Ｂ、８１Ｃを備えている。車載機器８１Ａ、８１Ｂ、８１Ｃは、電池温調用熱交換器８１Ａ、インバータ８１Ｂおよびエンジン冷却用熱交換器８１Ｃである。電池温調用熱交換器８１Ａ、インバータ８１Ｂおよびエンジン冷却用熱交換器８１Ｃは、冷却水が流通する流路を有し、冷却水との間で熱授受が行われる熱授受機器である。電池温調用熱交換器８１Ａ、インバータ８１Ｂおよびエンジン冷却用熱交換器８１Ｃは、作動に伴って発熱する発熱機器である。

電池温調用熱交換器８１Ａは、電池への送風経路に配置され、送風空気と冷却水とを熱交換する熱交換器である。電池温調用熱交換器８１Ａは、電池熱交換用流路８０Ａに配置されている。

電池熱交換用流路８０Ａの一端は、第１切替弁１８の電池熱交換用出口１８ｆに接続されている。電池熱交換用流路８０Ａの他端は、第２切替弁１９の電池熱交換用入口１９ｆに接続されている。

インバータ８１Ｂは、電池から供給された直流電力を交流電圧に変換して走行用電動モータに出力する電力変換装置である。インバータ８１Ｂは、インバータ用流路８０Ｂに配置されている。

インバータ用流路８０Ｂの一端は、第１切替弁１８のインバータ用出口１８ｇに接続されている。インバータ用流路８０Ｂの他端は、第２切替弁１９のインバータ用入口１９ｇに接続されている。

エンジン冷却用熱交換器８１Ｃは、熱管理システム１０の冷却水（すなわち第１ポンプ１１または第２ポンプ１２によって循環される冷却水）と、エンジン冷却回路９０の冷却水（換言すればエンジン用熱媒体）とを熱交換する熱交換器（換言すれば熱媒体熱媒体熱交換器）である。エンジン冷却用熱交換器８１Ｃは、熱交換器用流路８０Ｃに配置されている。

熱交換器用流路８０Ｃの一端は、第１切替弁１８の熱交換器用出口１８ｈに接続されている。熱交換器用流路８０Ｃの他端は、第２切替弁１９の熱交換器用入口１９ｈに接続されている。

本実施形態では、クーラコア用流路３６の一端は、第１切替弁１８のクーラコア用出口１８ｉに接続されている。クーラコア用流路３６の他端は、第２切替弁１９のクーラコア用入口１９ｉに接続されている。

ヒータコア用流路３７の一端は、第１切替弁１８のヒータコア用出口１８ｊに接続されている。ヒータコア用流路３６の他端は、第２切替弁１９のヒータコア用入口１９ｊに接続されている。

第１切替弁１８は、その出口側に接続された機器１３、１６、１７、８１Ａ、８１Ｂ、８１Ｃのそれぞれについて、第１ポンプ１１から吐出された冷却水が流入する状態と、第２ポンプ１２から吐出された冷却水が流入する状態と、第１ポンプ１１から吐出された冷却水および第２ポンプ１２から吐出された冷却水が流入しない状態とを切り替える。

第２切替弁１９は、その入口側に接続された機器１３、１６、１７、８１Ａ、８１Ｂ、８１Ｃのそれぞれについて、第１ポンプ１１へ冷却水が流出する状態と、第２ポンプ１２へ冷却水が流出する状態と、第１ポンプ１１および第２ポンプ１２へ冷却水が流出しない状態とを切り替える。

第１切替弁１８および第２切替弁１９は、弁開度を調整可能になっている。これにより、各機器１３、１６、１７、８１Ａ、８１Ｂ、８１Ｃを流れる冷却水の流量を調整できる。

第１切替弁１８および第２切替弁１９は、第１ポンプ１１から吐出された冷却水と、第２ポンプ１２から吐出された冷却水とを任意の流量割合で混合して各機器１３、１６、１７、８１Ａ、８１Ｂ、８１Ｃに流入させることが可能になっている。

エンジン冷却回路９０は、エンジン９１を冷却するための冷却水循環回路である。エンジン冷却回路９０は、冷却水が循環する循環流路９２を有している。循環流路９２には、エンジン９１、第３ポンプ９３、エンジン用ラジエータ９４およびエンジン冷却用熱交換器８１Ｃが配置されている。

第３ポンプ９３は、冷却水を吸入して吐出する電動ポンプである。第３ポンプ９３は、エンジン９１から出力される動力によって駆動される機械式ポンプであってもよい。

エンジン用ラジエータ９４は、冷却水と外気とを熱交換することによって冷却水の熱を外気に放熱させる放熱用の熱交換器である。

循環流路９２には、ラジエータバイパス流路９５が接続されている。ラジエータバイパス流路９５は、冷却水がエンジン用ラジエータ９４をバイパスして流れる流路である。

ラジエータバイパス流路９５と循環流路９２との接続部にはサーモスタット９６が配置されている。サーモスタット９６は、温度によって体積変化するサーモワックス（換言すれば感温部材）によって弁体を変位させて冷却水流路を開閉する機械的機構で構成される冷却水温度応動弁である。

具体的には、サーモスタット９６は、冷却水の温度が所定温度を上回っている場合（例えば８０℃以上）、ラジエータバイパス流路９５を閉じ、冷却水の温度が所定温度を下回っている場合（例えば８０℃未満）、ラジエータバイパス流路９５を開ける。

循環流路９２には、エンジン補機用流路９７が接続されている。エンジン補機用流路９７は、冷却水がエンジン冷却用熱交換器８１Ｃと並列に流れる流路である。エンジン補機用流路９７にはエンジン補機９８が配置されている。エンジン補機９８は、オイル熱交換器、ＥＧＲクーラ、スロットルクーラ、ターボクーラ、エンジン補助モータ等である。オイル熱交換器は、エンジンオイルまたはトランスミッションオイルと冷却水とを熱交換してオイルの温度を調整する熱交換器である。

ＥＧＲクーラは、エンジンの排気ガスの一部を吸気側に還流させてスロットルバルブで発生するポンピングロスを低減させるＥＧＲ装置（すなわち排気ガス再循環装置）を構成する熱交換器であって、還流ガスと冷却水とを熱交換させて還流ガスの温度を調整する熱交換器である。

スロットルクーラは、スロットルバルブを冷却するためにスロットル内部に設けたウォータジャケットである。

ターボクーラはターボチャージャで発生する熱と冷却水とを熱交換させてターボチャージャを冷却するための冷却器である。

エンジン補助モータは、エンジン停止中でもエンジンベルトを回せるようにするための大型モータであり、エンジンベルトで駆動される圧縮機やウォータポンプなどをエンジンの駆動力が無い状態でも作動させたり、エンジンの始動時に利用される。

エンジン用ラジエータ９４には第１リザーブタンク９９が接続されている。第１リザーブタンク９９は、冷却水を貯留する大気開放式の容器である。したがって、第１リザーブタンク９９に蓄えている冷却水の液面における圧力は大気圧になる。第１リザーブタンク９９は、第１リザーブタンク９９に蓄えている冷却水の液面における圧力が、大気圧とは異なる所定圧力になるように構成されていてもよい。

第１リザーブタンク９９に余剰冷却水を貯留しておくことによって、各流路を循環する冷却水の液量の低下を抑制することができる。第１リザーブタンク９９は、冷却水中に混入した気泡を気液分離する機能を有している。

ラジエータ用流路３３には第２リザーブタンク１００が接続されている。第２リザーブタンク１００の構造および機能は第１リザーブタンク９９と同様である。

車両用空調装置の室内空調ユニット５０のケース５１の内部においてヒータコア１７の空気流れ下流側部位には、補助ヒータ１０１が配置されている。補助ヒータ１０１は、ＰＴＣ素子（換言すれば正特性サーミスタ）を有し、このＰＴＣ素子に電力が供給されることによって発熱して空気を加熱するＰＴＣヒータ（換言すれば電気ヒータ）である。補助ヒータ１０１の作動（換言すれば発熱量）は、制御装置６０によって制御される。

冷凍サイクル２１は、内部熱交換器１０２を有している。内部熱交換器１０２は、冷却水加熱器１５から流出した冷媒と、冷却水冷却器１４から流出した冷媒とを熱交換させる熱交換器である。

次に、熱管理システム１０の電気制御部を図２に基づいて説明する。制御装置６０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成され、そのＲＯＭ内に記憶された空調制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、出力側に接続された各種制御対象機器の作動を制御する制御部である。

制御装置６０によって制御される制御対象機器は、第１ポンプ１１、第２ポンプ１２、第１切替弁１８、第２切替弁１９、室外送風機２０、圧縮機２２、室内送風機５４、ケース５１の内部に配置された各種ドア（例えば内外気切替ドア５３、エアミックスドア５５、吹出口モードドア等）を駆動する電動アクチュエータ等である。

制御装置６０は、その出力側に接続された各種制御対象機器を制御する制御部が一体化されたものである。制御装置６０のうち、それぞれの制御対象機器の作動を制御するハードウェアおよびソフトウェアが、それぞれの制御対象機器の作動を制御する制御部を構成している。

制御装置６０のうち第１ポンプ１１および第２ポンプ１２の作動を制御するハードウェアおよびソフトウェアは、ポンプ制御部６０ａである。ポンプ制御部６０ａは、ラジエータ１３を流れる冷却水の流量をを制御する流量制御部である。ポンプ制御部６０ａは、制御装置６０に対して別体で構成されていてもよい。

制御装置６０のうち第１切替弁１８および第２切替弁１９の作動を制御するハードウェアおよびソフトウェアは、切替弁制御部６０ｂである。切替弁制御部６０ｂは、ラジエータ１３を流れる冷却水の流量を調整する流量制御部である。切替弁制御部６０ｂは、制御装置６０に対して別体で構成されていてもよい。

制御装置６０のうち圧縮機２２の作動を制御するハードウェアおよびソフトウェアは、圧縮機制御部６０ｃである。圧縮機制御部６０ｃは、圧縮機２２から吐出される冷媒の流量を制御する冷媒流量調整部である。圧縮機制御部６０ｃは、制御装置６０に対して別体で構成されていてもよい。

制御装置６０の入力側には、内気センサ６１、外気センサ６２、日射センサ６３、第１水温センサ６４、第２水温センサ６５、クーラコア温度センサ６６、冷媒温度センサ６７、ラジエータ水温センサ１１１、電池温度センサ１１２、インバータ温度センサ１１３、エンジン水温センサ１１４、冷媒圧力センサ１１５等のセンサ群の検出信号が入力される。

内気センサ６１は、内気の温度を検出する内気温度検出部である。外気センサ６２は、外気の温度を検出する外気温度検出部である。日射センサ６３は、車室内の日射量を検出する日射量検出部である。

第１水温センサ６４は、第１ポンプ用流路３１を流れる冷却水の温度（例えば第１ポンプ１１に吸入される冷却水の温度）を検出する第１水温検出部である。

第２水温センサ６５は、第２ポンプ用流路３２を流れる冷却水の温度（例えば第２ポンプ１２に吸入される冷却水の温度）を検出する第２水温検出部である。第２水温センサ６５は、冷却水加熱器１５を循環する冷却水の温度Ｔｈに関連する物理量を検出する検出部である。

クーラコア温度センサ６６は、クーラコア１６の表面温度を検出するクーラコア温度検出部である。クーラコア温度センサ６６は、例えば、クーラコア１６の熱交換フィンの温度を検出するフィンサーミスタや、クーラコア１６を流れる冷却水の温度を検出する水温センサ等である。

冷媒温度センサ６７は、吐出側冷媒温度センサ６７Ａおよび吸入側冷媒温度センサ６７Ｂである。吐出側冷媒温度センサ６７Ａは、圧縮機２２から吐出された冷媒の温度を検出する冷媒温度検出部である。吸入側冷媒温度センサ６７Ｂは、圧縮機２２に吸入される冷媒の温度を検出する冷媒温度検出部である。

ラジエータ水温センサ１１１は、ラジエータ用流路３３を流れる冷却水の温度（例えばラジエータ１３から流出した冷却水の温度）を検出する水温検出部である。

電池温度センサ１１２は、電池熱交換用流路８０Ａを流れる冷却水の温度（例えば電池温調用熱交換器８１Ａに流入する冷却水の温度）を検出す電池温度検出部である。

インバータ温度センサ１１３は、インバータ用流路８０Ｂを流れる冷却水の温度（例えばインバータ８１Ｂから流出した冷却水の温度）を検出するインバータ温度検出部である。

エンジン水温センサ１１４は、エンジン冷却回路９０を循環する冷却水の温度（例えばエンジン９１の内部を流れる冷却水の温度）を検出する水温検出部である。

冷媒圧力センサ１１５Ｂは、吐出側冷媒圧力センサ１１５Ａおよび吸入側冷媒温度センサ１１５Ｂである。吐出側冷媒圧力センサ１１５Ａは、圧縮機２２から吐出された冷媒の圧力を検出する冷媒圧力検出部である。吸入側冷媒温度センサ１１５Ｂは、圧縮機２２に吸入される冷媒の圧力を検出する冷媒圧力検出部である。

制御装置６０の入力側には、車室内前部の計器盤付近に配置された操作パネル６９に設けられた各種空調操作スイッチからの操作信号が入力される。操作パネル６９に設けられた各種空調操作スイッチとしては、エアコンスイッチ、オートスイッチ、室内送風機５２の風量設定スイッチ、車室内温度設定スイッチ等が設けられている。

エアコンスイッチは、空調（すなわち冷房または暖房）の作動・停止（換言すればオン・オフ）を切り替えるスイッチである。オートスイッチは、空調の自動制御を設定または解除するスイッチである。車室内温度設定スイッチは、乗員の操作によって車室内目標温度を設定する目標温度設定手段である。

次に、上記構成における作動を説明する。制御装置６０は、第１切替弁１８および第２切替弁１９を操作して、冷却水流れのモードを、図３〜図７に示す各種モードに切り替える。理解を容易にするために、図３〜図７では熱管理システム１０を簡略化して図示している。

図３に示す外気吸熱ヒートポンプモードでは、ラジエータ１３を冷却水冷却器１４に接続し、ヒータコア１７を冷却水加熱器１５に接続し、エンジン冷却用熱交換器８１Ｃを冷却水冷却器１４および冷却水加熱器１５のいずれにも接続しない。

これにより、冷却水冷却器１４で冷却されて外気温度よりも低温になった冷却水がラジエータ１３を流れるので、ラジエータ１３で外気から冷却水に吸熱され、冷却水加熱器１５で加熱された冷却水がヒータコア１７を流れるので、ヒータコア１７で車室内への送風空気が加熱される。

すなわち、外気吸熱ヒートポンプモードでは、冷凍サイクル２１の冷媒は、ラジエータ１３にて外気から吸熱して、冷却水加熱器１５にて冷却水に放熱する。したがって、外気の熱を汲み上げるヒートポンプ運転を実現できる。

図４に示すエンジン吸熱ヒートポンプモードでは、エンジン冷却用熱交換器８１Ｃを冷却水冷却器１４に接続し、ヒータコア１７を冷却水加熱器１５に接続し、ラジエータ１３を冷却水冷却器１４および冷却水加熱器１５のいずれにも接続しない。

これにより、エンジン冷却用熱交換器８１Ｃで加熱された冷却水が冷却水冷却器１４を流れるので、冷却水冷却器１４で冷却水が冷媒に吸熱され、冷却水加熱器１５で加熱された冷却水がヒータコア１７を流れるので、ヒータコア１７で車室内への送風空気が加熱される。

すなわち、エンジン吸熱ヒートポンプモードでは、冷凍サイクル２１の冷媒は、エンジン冷却用熱交換器８１Ｃで加熱された冷却水から吸熱して、冷却水加熱器１５にて冷却水に放熱する。したがって、エンジン９１の熱を汲み上げるヒートポンプ運転を実現できる。

エンジン吸熱ヒートポンプモードにおいて、他の車載機器８１Ａ、８１Ｂを冷却水冷却器１４に接続すれば、他の車載機器の８１Ａ、８１Ｂの熱を汲み上げることができる。したがって、エンジン吸熱ヒートポンプモードを機器吸熱ヒートポンプモードと表現できる。

図５に示すアシストヒートポンプモード、エンジン加熱ヒートポンプモード、機器加熱モード、および熱マス利用暖房モードでは、エンジン冷却用熱交換器８１Ｃおよびヒータコア１７を冷却水加熱器１５に接続し、ラジエータ１３を冷却水冷却器１４に接続する。

これにより、エンジン冷却用熱交換器８１Ｃで加熱された冷却水がヒータコア１７を流れるので、ヒータコア１７で車室内への送風空気が加熱される。

さらに、冷却水冷却器１４で冷却された冷却水がラジエータ１３を流れるので、ラジエータ１３で外気から冷却水に吸熱され、冷却水加熱器１５で加熱された冷却水がヒータコア１７を流れるので、ヒータコア１７で車室内への送風空気が加熱される。

すなわち、アシストヒートポンプモード、エンジン加熱ヒートポンプモード、機器加熱モード、および熱マス利用暖房モードでは、冷凍サイクル２１の冷媒は、ラジエータ１３にて外気から吸熱して、冷却水加熱器１５にて冷却水に放熱する。したがって、外気の熱を汲み上げるヒートポンプ運転を実現できる。

したがって、エンジン９１の廃熱が暖房熱源として不足する場合、アシストヒートポンプモードを実行することによって、ヒートポンプ運転で暖房熱源を補うことができる。

また、エンジン９１暖機時は、エンジン加熱ヒートポンプモードを実行することによって、冷却水加熱器１５で加熱された冷却水がエンジン冷却用熱交換器８１Ｃを流れるので、冷却水加熱器１５で加熱された冷却水でエンジン９１を加熱できる。

エンジン加熱ヒートポンプモードにおいて、他の車載機器８１Ａ、８１Ｂを冷却水加熱器１５に接続すれば、冷却水加熱器１５で加熱された冷却水で他の車載機器８１Ａ、８１Ｂを加熱できる。したがって、エンジン加熱ヒートポンプモードを機器加熱ヒートポンプモードと表現できる。

また、機器加熱モードでは、エンジン９１の熱で、冷却水加熱器１５に接続された他の車載機器８１Ａ、８１Ｂを加熱できる。

また、熱マス利用暖房モードを実行することによって、冷却水加熱器１５で加熱された冷却水がエンジン冷却用熱交換器８１Ｃを流れるので、エンジン９１の熱マス（換言すれば熱容量）を利用して冷却水温度の変動を抑えることができる。

図６に示すエンジン廃熱直接利用モードでは、エンジン冷却用熱交換器８１Ｃおよびヒータコア１７を互いに接続し、冷却水冷却器１４および冷却水加熱器１５のいずれにも接続しない。

図示を省略しているが、エンジン冷却用熱交換器８１Ｃとヒータコア１７との間の冷却水流路には、冷却水を吸入して吐出する冷却水ポンプが配置されている。これにより、エンジン冷却用熱交換器８１Ｃで加熱された冷却水がヒータコア１７を流れるので、ヒータコア１７で車室内への送風空気が加熱される。

ヒータコア１７を流れる冷却水の温度が、車室内の暖房に必要な温度を超えている場合、エンジン冷却用熱交換器８１Ｃをヒータコア１７およびラジエータ１３に接続すれば、エンジン９１の余剰熱を外気に放熱できる。

エンジン廃熱直接利用モードにおいて、他の発熱機器（電池温調用熱交換器８１Ａ、インバータ８１Ｂ）をヒータコア１７に接続すれば、他の発熱機器の８１Ａ、８１Ｂで加熱された冷却水がヒータコア１７を流れるので、ヒータコア１７で車室内への送風空気を加熱できる。したがって、エンジン廃熱直接利用モードを機器廃熱直接利用モードと表現できる。

図７に示す熱マス利用冷房モードでは、エンジン冷却用熱交換器８１Ｃおよびラジエータ１３を冷却水加熱器１５に接続し、クーラコア１６を冷却水冷却器１４に接続する。

これにより、冷却水冷却器１４で冷却された冷却水がクーラコア１６を流れるので、クーラコア１６で車室内への送風空気が冷却され、冷却水加熱器１５で加熱された冷却水がラジエータ１３を流れるので、ラジエータ１３で冷却水から外気に放熱される。

また、冷却水加熱器１５で加熱された冷却水がエンジン９１を流れるので、エンジン９１の熱マスを利用して冷却水温度の変動を抑えることや、水温上昇を抑制して冷媒の高圧上昇を抑止することができるので、高効率な冷房を実現できる。

図示を省略しているが、制御装置６０は、第１切替弁１８および第２切替弁１９を操作して、冷却水流れのモードをエンジン独立モードにも切り替える。

エンジン独立モードでは、エンジン冷却用熱交換器８１Ｃを冷却水冷却器１４および冷却水加熱器１５のいずれにも接続しない。これにより、エンジン９１の廃熱が冷却水冷却器１４および冷却水加熱器１５に伝熱されなくなる。

例えば、エンジン独立モードは冷房運転時、エンジン水温センサ１１４が検出した温度、すなわちエンジン冷却回路９０を循環する冷却水の温度が予め設定された基準温度を超えている場合に実行される。これにより、エンジン９１の廃熱の影響で冷房性能が低下することを防止できる。

上述の各種モードにおいて、ラジエータ１３に供給される冷却水の温度が露点温度を下回ると、ラジエータ１３の凝縮水が凍結して着霜が生じる。ラジエータ１３に着霜が生じるとラジエータ１３における熱交換量が減少してしまうため、ラジエータ１３に対して除霜を行う必要がある。

そこで、制御装置６０は、図８のフローチャートに示す制御処理を実行する。図８のフローチャートに示す制御処理は、熱管理システム１０のメインルーチンに対するサブルーチンとして実行される。

ステップＳ１００では、ラジエータ１３に除霜が必要であるか否かを判定する。換言すれば、ラジエータ１３に霜が付着しているか否かを判定する。

例えば、ラジエータ１３に霜が付着しているか否かの判定は、車両の走行速度、冷却水冷却器１４で熱交換された冷却水の温度、冷凍サイクル２１の低圧側冷媒の圧力、車室内送風空気の目標吹出温度ＴＡＯと車室内送風空気の実際の吹出温度ＴＡＶとの乖離時間、冷却水加熱器１５で熱交換された冷却水の温度、車両のイグニッションスイッチのオン・オフ状態等のうち少なくとも１つに基づいて行われる。

車室内送風空気の目標吹出温度ＴＡＯは、例えば以下の数式を用いて算出される。
ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ−Ｋｒ×Ｔｒ−Ｋａｍ×Ｔａｍ−Ｋｓ×Ａｓ＋Ｃ
なお、Ｔｓｅｔは車室内温度設定スイッチによって設定された車室内設定温度、Ｔｒは内気センサによって検出された車室内温度（内気温）、Ｔａｍは外気センサによって検出された外気温、Ａｓは日射センサによって検出された日射量である。Ｋｓｅｔ、Ｋｒ、Ｋａｍ、Ｋｓは制御ゲインであり、Ｃは補正用の定数である。

車室内送風空気の実際の吹出温度ＴＡＶは、例えば、ヒータコア１７から流出した空気の温度や、エアミックスドア５５の開度等から算出される。車室内送風空気の実際の吹出温度ＴＡＶを検出する温度センサが設けられていてもよい。

ステップＳ１００にてラジエータ１３に除霜が必要であると判定した場合、ステップＳ１１０へ進み、車両が駐車中であるか否かを判定する。具体的には、車速センサやイグニッションスイッチに基づいて、車両が駐車中であるか否かを判定する。

ステップＳ１１０にて車両が駐車中であると判定した場合、ステップＳ１２０へ進み、図９に示す除霜モードの冷却水回路に切り替える。具体的には、図９の太実線に示すように冷却水加熱器１５とラジエータ１３との間で冷却水が循環し、図９の太一点鎖線に示すように冷却水冷却器１４と少なくとも１つの車載機器８１Ａ、８１Ｂ、８１Ｃとの間で冷却水が循環するように、第１切替弁１８および第２切替弁１９の作動を制御する。

以下では、冷却水加熱器１５とラジエータ１３との間で冷却水が循環する冷却水回路を高水温回路と言う。以下では冷却水冷却器１４と少なくとも１つの車載機器８１Ａ、８１Ｂ、８１Ｃとの間で冷却水が循環する冷却水回路を低水温回路と言う。

続くステップＳ１３０では、高水温回路の冷却水温度Ｔｈに基づいて圧縮機２２の作動を制御する。例えば、制御装置６０は、第２水温センサ６５が検出した冷却水の温度を、高水温回路の冷却水温度Ｔｈとして用いる。

具体的には、図８のステップＳ１３０の制御マップに示すように、冷却水温度Ｔｈの高温域では圧縮機２２を駆動させ、冷却水温度Ｔｈの低温域では圧縮機２２を停止させる。図８のステップＳ１３０の制御マップでは、制御ハンチング防止のためのヒステリシス幅が設定されている。

より具体的には、冷却水温度Ｔｈが低温域から高温域へ上昇している場合、冷却水温度Ｔｈが第１閾値Ｔｈ１を上回ると圧縮機２２を停止させる。冷却水温度Ｔｈが高温域から低温域へ低下している場合、冷却水温度Ｔｈが第２閾値Ｔｈ２を下回ると圧縮機２２を駆動させる。第１閾値Ｔｈ１および第２閾値Ｔｈ２は、予め制御装置６０に記憶されている。第２閾値Ｔｈ２は、第１閾値Ｔｈ１よりも小さい値である。本例では、第１閾値Ｔｈ１は、純水の凝固点（すなわち０℃）以上の値である。

これにより、冷却水温度Ｔｈが低い場合、圧縮機２２を駆動させて冷却水温度Ｔｈを上昇させることができる。すなわち、少なくとも１つの車載機器８１Ａ、８１Ｂ、８１Ｃの熱を低水温回路の冷却水を介して冷却水冷却器１４側から冷却水加熱器１５側に汲み上げて高水温回路の冷却水を介してラジエータ１３に放熱させることができるので、高水温回路の冷却水温度Ｔｈを上昇させることができる。

また、冷却水温度Ｔｈが高い場合、圧縮機２２を停止させるので、圧縮機２２を過剰に駆動させることを防止でき、ひいては圧縮機２２の消費動力を低減できる。

続くステップＳ１４０では、高水温回路の冷却水温度Ｔｈが第３閾値Ｔｈ３を上回っているか否かを判定する。第３閾値Ｔｈ３は、予め制御装置６０に記憶されている。本例では、第３閾値Ｔｈ３は、純水の凝固点（すなわち０℃）以上の値である。

ステップＳ１４０にて冷却水温度Ｔｈが第３閾値Ｔｈ３を上回っていると判定した場合、ステップＳ１５０へ進み、ラジエータ１３に冷却水が供給されるように第１切替弁１８および第２切替弁１９ならびに第２ポンプ１２のうち少なくとも１つの作動を制御する。

これにより、高水温回路の冷却水をラジエータ１３に供給してラジエータ１３を除霜できる。ステップＳ１３０にて圧縮機２２を停止させている場合、圧縮機２２で動力を消費することなくラジエータ１３を除霜できる。ステップＳ１３０にて圧縮機２２を駆動させている場合、少なくとも１つの車載機器８１Ａ、８１Ｂ、８１Ｃの熱を利用してラジエータ１３を除霜できるので、圧縮機２２で消費される動力を抑制できる。

一方、ステップＳ１４０にて冷却水温度Ｔｈが第３閾値Ｔｈ３を上回っていないと判定した場合、ステップＳ１６０へ進み、ラジエータ１３に冷却水が供給されないように第１切替弁１８および第２切替弁１９ならびに第２ポンプ１２のうち少なくとも１つの作動を制御する。

したがって、冷却水温度Ｔｈが第３閾値Ｔｈ３を下回っている場合、冷却水温度Ｔｈが第３閾値Ｔｈ３を上回っている場合よりも冷却水加熱器１５からラジエータ１３へ供給される冷却水の流量が少なくなる。

これにより、冷却水温度Ｔｈが低い場合、冷却水温度Ｔｈがある程度上昇するまでラジエータ１３への冷却水の供給が抑制されるので、冷却水温度Ｔｈを速やかに上昇させて除霜能力を速やかに高めることができる。

一方、ステップＳ１００にてラジエータ１３に除霜が必要でないと判定した場合、またはステップＳ１１０にて車両が駐車中でないと判定した場合、ステップＳ１７０へ進み、除霜モードの冷却水回路に切り替えることを禁止する。換言すれば、除霜モード以外の冷却水流れのモードに切り替える。したがって、ラジエータ１３に除霜が必要でない場合や車両走行中には、ラジエータ１３の除霜が行われない。

本実施形態では、ステップＳ１００、Ｓ１２０、Ｓ１３０で説明したように、制御装置６０は、ラジエータ１３に対して除霜を行う必要があると判定された場合、冷却水冷却器１４と車載機器８１Ａ、８１Ｂ、８１Ｃとの間で冷却水が循環し且つ冷却水加熱器１５とラジエータ１３との間で冷却水が循環する除霜モードになるように第１切替弁１８および第２切替弁１９の作動を制御するとともに、圧縮機２２を駆動させる。

これによると、車載機器８１Ａ、８１Ｂ、８１Ｃの熱を冷却水を介して冷却水冷却器１４側から冷却水加熱器１５側に汲み上げ、さらに冷却水を介してラジエータ１３に放熱させることができるので、車載機器８１Ａ、８１Ｂ、８１Ｃの熱を利用してラジエータ１３を除霜できる。したがって、圧縮機２２で消費される動力を抑えつつラジエータ１３に対して除霜を行うことができる。

本実施形態では、ステップＳ１２０で説明したように、制御装置６０は、ラジエータ１３に対して除霜を行う必要があると判定された場合、冷却水冷却器１４とクーラコア１６との間で冷却水が循環するように第１切替弁１８および第２切替弁１９の作動を制御する。

これにより、ラジエータ１３に対して除霜を行う熱源として車室内の余熱を用いることができる。また、除霜モードにおいて、車室内への送風空気を冷却して車室内を除湿できる。

本実施形態では、ステップＳ１２０で説明したように、制御装置６０は、ラジエータ１３に対して除霜を行う必要があると判定された場合、冷却水加熱器１５とヒータコア１７との間で冷却水が循環するように第１切替弁１８および第２切替弁１９の作動を制御する。

これにより、ラジエータ１３に対して除霜を行いつつ、冷却水加熱器１５で熱交換された冷却水によってヒータコア１７の温度を調整することができる。すなわち、ラジエータ１３に対して除霜を行いつつ、車室内を暖房できる。

本実施形態では、ステップＳ１３０で説明したように、制御装置６０は、ラジエータ１３に対して除霜を行う必要があると判定された場合、第２水温センサ６５が検出した冷却水温度に基づいて圧縮機２２の作動を制御する。

これにより、ラジエータ１３に供給される冷却水の温度に応じて圧縮機２２の作動を制御できるので、圧縮機２２で消費される動力を抑えつつラジエータ１３に対して除霜を行うことができる。

本実施形態では、ステップＳ１３０で説明したように、制御装置６０は、ラジエータ１３の除霜が必要であると判定された場合において、第２水温センサ６５が検出した冷却水温度に基づいて、冷却水加熱器１５を循環する冷却水の温度が第１閾値Ｔｈ１を上回っていると判定した場合、圧縮機２２を停止させる。

これによると、圧縮機２２を駆動させることなく、冷却水加熱器１５を循環する冷却水が持つ熱量を利用してラジエータ１３を除霜するので、圧縮機２２で消費される動力を一層抑えることができる。

本実施形態では、第１閾値Ｔｈ１は、純水の凝固点以上の値である。これによると、冷却水加熱器１５を循環する冷却水が持つ熱量を利用してラジエータ１３を確実に除霜できる。

本実施形態では、ステップＳ１３０で説明したように、制御装置６０は、第２水温センサ６５が検出した冷却水温度に基づいて、冷却水加熱器１５を循環する冷却水の温度が上昇して第１閾値Ｔｈ１を上回ったと判定した場合、圧縮機２２を停止させる。制御装置６０は、第２水温センサ６５が検出した冷却水温度に基づいて、冷却水加熱器１５を循環する冷却水の温度が低下して第２閾値Ｔｈ２を下回ったと判定した場合、圧縮機２２を駆動させる。

これによると、冷却水加熱器１５を循環する冷却水の温度が高い場合、圧縮機２２を駆動させることなく、冷却水加熱器１５を循環する冷却水が持つ熱量を利用してラジエータ１３を除霜できる。冷却水加熱器１５を循環する冷却水が持つ熱量が少なくなった場合、圧縮機２２を駆動して、車載機器８１Ａ、８１Ｂ、８１Ｃの熱を利用してラジエータ１３を除霜できる。

本実施形態では、ステップＳ１４０〜Ｓ１６０で説明したように、制御装置６０は、ラジエータ１３の除霜が必要であると判定された場合において、第２水温センサ６５が検出した冷却水温度に基づいて、冷却水加熱器１５を循環する冷却水の温度が第３閾値Ｔｈ３を下回っていると判定した場合、第２水温センサ６５が検出した冷却水温度に基づいて、冷却水加熱器１５を循環する冷却水の温度が第３閾値Ｔｈ３を上回っていると判定した場合と比較して、冷却水加熱器１５からラジエータ１３に供給される冷却水の流量が少なくなるように第１切替弁１８、第２切替弁１９および第２ポンプ１２のうち少なくとも１つの作動を制御する。

これによると、冷却水加熱器１５を循環する冷却水の温度Ｔｈが低いために除霜能力が低い場合にラジエータ１３での放熱を抑制するので、冷却水加熱器１５を循環する冷却水の温度Ｔｈを極力早期に高めて除霜能力を高めることができる。

本実施形態では、第３閾値Ｔｈ３は第１閾値以下の値である。これにより、冷却水加熱器１５を循環する冷却水の温度Ｔｈが高くなって除霜能力が高くなった後に圧縮機２２を停止させることができるので、圧縮機２２で消費される動力を抑えつつラジエータ１３に対して除霜を行うことが確実に実現できる。

第３閾値Ｔｈ３は第１閾値Ｔｈ１と等しい値であるのが好ましい。冷却水加熱器１５を循環する冷却水の温度Ｔｈが高くなって除霜能力が高くなると直ちに圧縮機２２を停止させることができるので、圧縮機２２で消費される動力を極力抑えつつラジエータ１３に対して除霜を行うことができるからである。

本実施形態では、ステップＳ１４０〜Ｓ１６０で説明したように、制御装置６０は、ラジエータ１３の除霜が必要であると判定された場合において、第２水温センサ６５が検出した冷却水温度に基づいて、冷却水加熱器１５を循環する冷却水の温度が第３閾値Ｔｈ３を下回っていると判定した場合、冷却水加熱器１５からラジエータ１３への冷却水の供給が停止されるように第１切替弁１８、第２切替弁１９および第２ポンプのうち少なくとも１つの作動を制御する。制御装置６０は、第２水温センサ６５が検出した冷却水温度に基づいて、冷却水加熱器１５を循環する冷却水の温度が第３閾値Ｔｈ３を上回っていると判定した場合、冷却水加熱器１５からラジエータ１３への冷却水の供給が行われるように第１切替弁１８、第２切替弁１９および第２ポンプのうち少なくとも１つの作動を制御する。

これによると、冷却水加熱器１５を循環する冷却水の温度Ｔｈが低いために除霜能力が低い場合にラジエータ１３での放熱を一層抑制するので、冷却水加熱器１５を循環する冷却水の温度Ｔｈを一層極力早期に高めて除霜能力を高めることができる。

本実施形態では、第３閾値Ｔｈ３は、純水の凝固点以上の値である。これにより、除霜が不可能な場合にラジエータ１３での放熱を抑制できる。

本実施形態では、車載機器８１Ａ、８１Ｂ、８１Ｃは、作動に伴って発熱する機器である。これによると、車載機器８１Ａ、８１Ｂ、８１Ｃの廃熱を有効利用してラジエータ１３を除霜できるので、圧縮機２２で消費される動力を抑えつつラジエータ１３に対する除霜能力を高めることができる。

本実施形態では、ステップＳ１１０、Ｓ１７０で説明したように、制御装置６０は、ラジエータ１３に対して除霜を行う必要があると判定された場合であっても、車両が走行中である場合は除霜モードの実行が禁止されるように第１切替弁１８および第２切替弁１９の作動を制御する。

これによると、走行中に除霜を行わないので、冷却水加熱器１５で生成された熱が、ラジエータ１３で走行風によって外部に放熱されてしまい、除霜性能が低下してしまうことを抑制できる。

（他の実施形態）
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、制御装置６０は、第２水温センサ６５が検出した冷却水の温度を、高水温回路の冷却水温度Ｔｈとして用いるが、制御装置６０は、冷却水加熱器１５を循環する冷却水の温度に関連する物理量に基づいて、高水温回路の冷却水温度Ｔｈを推定してもよい。

（２）上記実施形態では、制御装置６０は、ステップＳ１５０にてラジエータ１３に冷却水を供給し、ステップＳ１６０にてラジエータ１３に冷却水を供給しないようにするが、制御装置６０は、ステップＳ１５０にてラジエータ１３に供給される冷却水の流量を高流量にし、ステップＳ１６０にてラジエータ１３に供給される冷却水の流量を低流量にしてもよい。

（３）上記実施形態では、熱媒体流通機器としてクーラコア１６およびヒータコア１７が設けられているが、熱媒体流通機器として他の種々の車載機器が設けられていてもよい。この構成による除霜モードでは、ラジエータ１３に対して除霜を行いつつ、他の種々の車載機器の温度を管理できる。

（４）上記各実施形態では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、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のように凝固点を低下させて不凍液にす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、熱媒体自体の顕熱による蓄冷熱量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２２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、車両用熱管理装置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、グラフェン、グラファイトコアシェル型ナノ粒子、およびＡｕナノ粒子含有ＣＮＴなどを用いることができる。

ＣＮＴはカーボンナノチューブである。グラファイトコアシェル型ナノ粒子は、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である。

（５）上記各実施形態の冷凍サイクル２１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、上記各実施形態の冷凍サイクル２１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。

１１ 第１ポンプ
１２ 第２ポンプ
１３ ラジエータ（熱媒体空気熱交換器）
１４ 冷却水冷却器（低圧側熱交換器）
１５ 冷却水加熱器（高圧側熱交換器）
１６ クーラコア（熱媒体流通機器）
１７ ヒータコア（熱媒体流通機器）
１８ 第１切替弁（切替部）
１９ 第２切替弁（切替部）
２２ 圧縮機
２４ 膨張弁（減圧部）
６０ 制御装置（制御部）
６５ 第２水温センサ（検出部）
８１Ａ 電池温調用熱交換器（車載機器）
８１Ｂ インバータ（車載機器）
８１Ｃ エンジン冷却用熱交換器（車載機器）

Claims (13)

1. 冷媒を吸入して吐出する圧縮機（２２）と、
   前記圧縮機から吐出された高圧の前記冷媒と熱媒体とを熱交換させる高圧側熱交換器（１５）と、
   前記高圧側熱交換器で熱交換された前記冷媒を減圧させる減圧部（２４）と、
   前記減圧部で減圧された低圧の前記冷媒と前記熱媒体とを熱交換させる低圧側熱交換器（１４）と、
   前記低圧側熱交換器を循環する前記熱媒体を吸入して吐出する第１ポンプ（１１）と、
   前記高圧側熱交換器を循環する前記熱媒体を吸入して吐出する第２ポンプ（１２）と、
   前記熱媒体が循環し、前記熱媒体に熱を供給する車載機器（８１Ａ、８１Ｂ、８１Ｃ）と、
   前記熱媒体と空気とを熱交換させる熱媒体空気熱交換器（１３）と、
   前記車載機器および前記熱媒体空気熱交換器のそれぞれに対して、前記高圧側熱交換器との間で前記熱媒体が循環する状態と、前記低圧側熱交換器との間で前記熱媒体が循環する状態とを切り替える切替部（１８、１９）と、
   前記熱媒体空気熱交換器に対して除霜を行う必要があると判定された場合、前記低圧側熱交換器と前記車載機器との間で前記熱媒体が循環し且つ前記高圧側熱交換器と前記熱媒体空気熱交換器との間で前記熱媒体が循環する除霜モードになるように前記切替部の作動を制御するとともに、前記圧縮機を駆動させる制御部（６０）と、
   前記高圧側熱交換器を循環する前記熱媒体の温度（Ｔｈ）に関連する物理量を検出する検出部（６５）とを備え、
   前記制御部は、
   前記熱媒体空気熱交換器に対して除霜を行う必要があると判定された場合、前記検出部が検出した前記物理量に基づいて前記圧縮機の作動を制御し、
   前記熱媒体空気熱交換器の除霜が必要であると判定されて前記除霜モードになった場合において、前記検出部が検出した前記物理量に基づいて、前記高圧側熱交換器を循環する前記熱媒体の温度が第３閾値（Ｔｈ３）を下回っていると判定した場合、前記検出部が検出した前記物理量に基づいて、前記高圧側熱交換器を循環する前記熱媒体の温度が前記第３閾値を上回っていると判定した場合と比較して、前記高圧側熱交換器から前記熱媒体空気熱交換器に供給される前記熱媒体の流量が少なくなるように前記除霜モードのままで前記第２ポンプの作動を制御する冷凍サイクル装置。
2. 前記制御部は、前記熱媒体空気熱交換器の除霜が必要であると判定された場合において、前記検出部が検出した前記物理量に基づいて、前記高圧側熱交換器を循環する前記熱媒体の温度が第１閾値（Ｔｈ１）を上回っていると判定した場合、前記圧縮機を停止させる請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 冷媒を吸入して吐出する圧縮機（２２）と、
   前記圧縮機から吐出された高圧の前記冷媒と熱媒体とを熱交換させる高圧側熱交換器（１５）と、
   前記高圧側熱交換器で熱交換された前記冷媒を減圧させる減圧部（２４）と、
   前記減圧部で減圧された低圧の前記冷媒と前記熱媒体とを熱交換させる低圧側熱交換器（１４）と、
   前記低圧側熱交換器を循環する前記熱媒体を吸入して吐出する第１ポンプ（１１）と、
   前記高圧側熱交換器を循環する前記熱媒体を吸入して吐出する第２ポンプ（１２）と、
   前記熱媒体が循環し、前記熱媒体に熱を供給する車載機器（８１Ａ、８１Ｂ、８１Ｃ）と、
   前記熱媒体と空気とを熱交換させる熱媒体空気熱交換器（１３）と、
   前記車載機器および前記熱媒体空気熱交換器のそれぞれに対して、前記高圧側熱交換器との間で前記熱媒体が循環する状態と、前記低圧側熱交換器との間で前記熱媒体が循環する状態とを切り替える切替部（１８、１９）と、
   前記熱媒体空気熱交換器に対して除霜を行う必要があると判定された場合、前記低圧側熱交換器と前記車載機器との間で前記熱媒体が循環し且つ前記高圧側熱交換器と前記熱媒体空気熱交換器との間で前記熱媒体が循環する除霜モードになるように前記切替部の作動を制御するとともに、前記圧縮機を駆動させる制御部（６０）と、
   前記高圧側熱交換器を循環する前記熱媒体の温度（Ｔｈ）に関連する物理量を検出する検出部（６５）とを備え、
   前記制御部は、
   前記熱媒体空気熱交換器に対して除霜を行う必要があると判定された場合、前記検出部が検出した前記物理量に基づいて前記圧縮機の作動を制御し、
   前記熱媒体空気熱交換器の除霜が必要であると判定された場合において、前記検出部が検出した前記物理量に基づいて、前記高圧側熱交換器を循環する前記熱媒体の温度が第１閾値（Ｔｈ１）を上回っていると判定した場合、前記圧縮機を停止させ、
   前記熱媒体空気熱交換器の除霜が必要であると判定されて前記除霜モードになった場合において、前記検出部が検出した前記物理量に基づいて、前記高圧側熱交換器を循環する前記熱媒体の温度が第３閾値（Ｔｈ３）を下回っていると判定した場合、前記検出部が検出した前記物理量に基づいて、前記高圧側熱交換器を循環する前記熱媒体の温度が前記第３閾値を上回っていると判定した場合と比較して、前記高圧側熱交換器から前記熱媒体空気熱交換器に供給される前記熱媒体の流量が少なくなるように前記除霜モードのままで前記第２ポンプの作動を制御し、
   前記第３閾値は前記第１閾値以下の値である冷凍サイクル装置。
4. 前記第１閾値は、純水の凝固点以上の値である請求項２または３に記載の冷凍サイクル装置。
5. 前記制御部は、
   前記検出部が検出した前記物理量に基づいて、前記高圧側熱交換器を循環する前記熱媒体の温度が上昇して前記第１閾値を上回ったと判定した場合、前記圧縮機を停止させ、
   前記検出部が検出した前記物理量に基づいて、前記高圧側熱交換器を循環する前記熱媒体の温度が低下して第２閾値（Ｔｈ２）を下回ったと判定した場合、前記圧縮機を駆動させる請求項２または３に記載の冷凍サイクル装置。
6. 前記第３閾値は前記第１閾値と等しい値である請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
7. 前記制御部は、
   前記熱媒体空気熱交換器の除霜が必要であると判定された場合において、前記検出部が検出した前記物理量に基づいて、前記高圧側熱交換器を循環する前記熱媒体の温度が前記第３閾値を下回っていると判定した場合、前記高圧側熱交換器から前記熱媒体空気熱交換器への前記熱媒体の供給が停止されるように前記切替部および前記第２ポンプのうち少なくとも１つの作動を制御し、
   前記検出部が検出した前記物理量に基づいて、前記高圧側熱交換器を循環する前記熱媒体の温度が前記第３閾値を上回っていると判定した場合、前記高圧側熱交換器から前記熱媒体空気熱交換器への前記熱媒体の供給が行われるように前記切替部および前記第２ポンプのうち少なくとも１つの作動を制御する請求項１ないし６のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
8. 前記第３閾値は、純水の凝固点以上の値である請求項１ないし７のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
9. 前記車載機器は、作動に伴って発熱する機器である請求項１ないし８のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
10. 車両に適用される冷凍サイクル装置であって、
    前記制御部は、前記熱媒体空気熱交換器に対して除霜を行う必要があると判定された場合であっても、車両が走行中である場合は前記除霜モードの実行が禁止されるように前記切替部の作動を制御する請求項１ないし９のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
11. 前記熱媒体が循環する少なくとも１つの熱媒体流通機器（１６）を備え、
    前記切替部は、前記少なくとも１つの熱媒体流通機器に対して、前記低圧側熱交換器との間で前記熱媒体が循環する状態と、前記低圧側熱交換器との間で前記熱媒体が循環しない状態とを切り替えるようになっており、
    前記制御部は、前記熱媒体空気熱交換器に対して除霜を行う必要があると判定された場合、前記低圧側熱交換器と前記少なくとも１つの熱媒体流通機器との間で前記熱媒体が循環するように前記切替部の作動を制御する請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
12. 前記熱媒体が循環する少なくとも１つの熱媒体流通機器（１７）を備え、
    前記切替部は、前記少なくとも１つの熱媒体流通機器に対して、前記高圧側熱交換器との間で前記熱媒体が循環する状態と、前記高圧側熱交換器との間で前記熱媒体が循環しない状態とを切り替えるようになっており、
    前記制御部は、前記熱媒体空気熱交換器に対して除霜を行う必要があると判定された場合、前記高圧側熱交換器と前記少なくとも１つの熱媒体流通機器との間で前記熱媒体が循環するように前記切替部の作動を制御する請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
13. 前記少なくとも１つの熱媒体流通機器は、空調対象空間へ送風される空気と前記熱媒体とを熱交換させる熱交換器である請求項１１または１２に記載の冷凍サイクル装置。

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