JP7456724B2 - 空調システム - Google Patents

Description

本発明は、車両へ適用されるのが好適な空調システムに関する。

車両の電気駆動化により暖房熱源が不足するため、車両用空調装置のヒートポンプサイクル化が進められている。ヒートポンプサイクルの最大の課題は、よく知られているように、低外気温時や運転開始時における暖房立ち上がり時において、暖房が困難あるいは暖房能力が不足気味になるという点である。
そこで、特許文献１は、高効率でかつ必要な冷暖房能力を確保できる車両空調システムを提案している。特許文献１の空調システムは、ＨＶＡＣ（Heating, Ventilating, Air Conditioning:冷暖房空調設備）ユニットと、冷媒蒸発器、第２冷媒凝縮器で温調された空気を吹き出すＨＶＡＣユニット、ヒートポンプサイクルおよびクーラントサイクルを備えている。このクーラントサイクルは、換気排熱回収器、モータ／バッテリおよび電気ヒータを熱源として選択的に利用可能とされている。
特許文献１の空調システムによれば、ヒートポンプサイクルによるヒートポンプ暖房および除湿暖房時において、車室内の排出空気から回収された排熱を暖房用の熱源として有効利用することができる。これにより、低外気温時や暖房立ち上がり時には、電気ヒータによる熱を利用することによって必要な能力を確保し、安定した暖房あるいは除湿暖房を行うことができる。

特開２０１０－１１１２６９号公報

車室内に搭載されているＨＶＡＣは、車室スペースの拡大要求やインストゥルメントパネル内の機器設置スペース逼迫問題から、コンパクト化の要求が高まっている。
特許文献１に開示されるＨＶＡＣユニットは、空気冷却・除湿用の熱交換器（蒸発器）と空気加熱用の熱交換器（凝縮器）の２つの熱交換器を備えている。また、２つの熱交換器を備える場合には、加熱用熱の交換器に配分する風量を調整するエアミックダンパや熱交出口の空気を混合する領域を用いて空気の温度調整をしている。これらが要因となって、ＨＶＡＣユニットの小型化が妨げられている。

以上より、本発明は、ＨＶＡＣユニットに設けられる熱交換器を一つにできる空調システムを提供することを目的とする。

本発明の空調システムは、ヒートポンプ回路と、高温側クーラント回路と、低温側クーラント回路と、車室内熱交換器と、車室外熱交換器と、を備える。
ヒートポンプ回路は、圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器とをこの順に繋ぐ循環回路を備え、冷媒が圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器の順に循環される。
高温側クーラント回路は、凝縮器との間で高温側クーラントが熱交換される高温側熱交換器を有する。
低温側クーラント回路は、蒸発器との間で低温側クーラントが熱交換される低温側熱交換器を有する。
車室内熱交換器は、高温側クーラント回路において熱交換された高温側クーラントおよび低温側クーラント回路において熱交換された低温側クーラントの一方または双方が供給される。
車室外熱交換器は、高温側クーラント回路において熱交換された高温側クーラントおよび低温側クーラント回路において熱交換された低温側クーラントの一方または双方が供給される。

本発明の空調システムは、運転モードとして、好ましくは、強冷房モード、弱冷房モード、弱暖房モードおよび強暖房モードを備える。
強冷房モードは、低温側クーラント回路において熱交換された低温側クーラントだけが車室内熱交換器に供給され、高温側クーラント回路において熱交換された高温側クーラントだけが車室外熱交換器に供給される。

弱冷房モードは、高温側クーラント回路において熱交換された高温側クーラントおよび低温側クーラント回路において熱交換された低温側クーラントの双方が車室内熱交換器に供給され、車室内熱交換器に供給される低温側クーラントの方が高温側クーラントよりも供給量が多い。

弱暖房モードは、高温側クーラント回路において熱交換された高温側クーラントおよび低温側クーラント回路において熱交換された低温側クーラントの双方が車室内熱交換器に供給され、車室内熱交換器に供給される高温側クーラントの方が低温側クーラントよりも供給量が多い。

強暖房モードは、高温側クーラント回路において熱交換された高温側クーラントだけが車室内熱交換器に供給され、低温側クーラント回路において熱交換された低温側クーラントだけが車室外熱交換器に供給される。

本発明の空調システムは、好ましくは、第１流調弁と、第２流調弁と、第３流調弁と、を備える。
第１流調弁は、高温側クーラント回路おいて、熱交換された高温側クーラントを車室内熱交換器および車室外熱交換器の一方または双方に供給するのを制御する。
第２流調弁は、低温側クーラント回路において、熱交換された低温側クーラントを車室内熱交換器および車室外熱交換器の一方または双方に供給するのを制御する。
第３流調弁は、車室内熱交換器４１から流出した高温側クーラントおよび低温側クーラントの一方または双方を高温側クーラント回路および低温側クーラント回路の一方または双方に供給するのを制御する。

本発明の空調システムは、好ましくは、第３流調弁に替えてクーラントタンクを設けることができる。
クーラントタンク高温側クーラントおよび低温側クーラントの一方または双方を一時的に貯留する。
本発明の空調システムは、クーラントタンクに貯留された高温側クーラントおよび低温側クーラントの一方または双方は、高温側クーラント回路および低温側クーラント回路の一方または双方に供給するのを制御する制御弁を備える。

本発明における車室内熱交換器は、好ましくは、低温側クーラント回路において熱交換された低温側クーラントが、高温側クーラント回路において熱交換された高温側クーラントよりも、車室内熱交換器で熱交換される空気の流れる向きの、上流側を流れる。

この車室内熱交換器は、好ましくは、高温側クーラントと低温側クーラントが独立して流れる高温側クーラント流路と低温側クーラント流路を備え、低温側クーラント流路が高温側クーラント流路よりも、上流側に配置される。

本発明の好ましい空調システムは、高温側クーラント回路および低温側クーラント回路のそれぞれに対して車室内熱交換器を設けることができる。

本発明の空調システムによれば、高温側クーラント回路において熱交換された高温側クーラントおよび低温側クーラント回路において熱交換された低温側クーラントの一方または双方が車室内熱交換器に供給される。つまり、本発明の空調システムによれば、ＨＶＡＣユニットに車室内熱交換器が１つだけしか設けられていなくても、高温側クーラントだけを供給すれば暖房運転を行い、低温側クーラントだけを供給すれば冷房運転を行うことができる。
したがって、本発明の空調システムによれば、暖房運転および冷房運転を選択的に行うことができ、かつ、ＨＶＡＣユニットに設ける熱交換器を１つに抑えることができる。これにより、本発明の空調システムによれば、ＨＶＡＣユニットを小型化できる。

本発明の第１実施形態に係る車両用の空調システムの回路構成を示す図である。 第１実施形態に係る空調システムの運転モードごとの動作を示す図であり、上段は強冷房モードを示し、下段は弱冷房モードを示している。 第１実施形態に係る空調システムの運転モードごとの動作を示す図であり、上段は弱暖房／除湿暖房モードを示し、下段は強暖房モードを示している。 第１実施形態に係る空調システムの制御手順を示すフローチャートである。 第１実施形態に係る空調システムの温度目標値と運転モードの関係を示すグラフである。 第１実施形態に係る空調システムの省スペース効果を示す図である。 第１実施形態に係る空調システムの省スペース効果を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る車両用の空調システムにおける好ましい運転モードの切り替え手順を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係る車両用の空調システムの回路構成を示す図である。 第３実施形態に係る空調システムの運転モードごとの動作を示す図であり、上段は強冷房モードを示し、下段は弱冷房モードを示している。 第３実施形態に係る空調システムの運転モードごとの動作を示す図であり、上段は弱暖房／除湿暖房モードを示し、下段は強暖房モードを示している。 本発明の第４実施形態に係る車両用の空調システムの回路構成を示す図である。 第４実施形態に係る車両用の空調システムの車室内熱交換器の構成例を示す図である。 第４実施形態に係る空調システムの運転モードごとの動作を示す図であり、上段は強冷房モードを示し、下段は弱冷房モードを示している。 第４実施形態に係る空調システムの運転モードごとの動作を示す図であり、上段は弱暖房／除湿暖房モードを示し、下段は強暖房モードを示している。 本実施形態に係る車両用の空調システムの他の回路構成を示す図である。 本実施形態に係る車両用の空調システムのさらに他の回路構成を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
第１実施形態に係る車両用の空調システム１は、蒸気圧縮式冷凍サイクルの凝縮器１３と蒸発器１９のそれぞれがクーラントと熱交換する。空調システム１は、図１に示すように、ヒートポンプ回路１０と、高温側クーラント回路２０と、低温側クーラント回路３０と、ＨＶＡＣ（Heating, Ventilation, and Air Conditioning）ユニット４０とを備えている。また、空調システム１、その動作を制御するコントローラ７０を備えている。
高温側クーラント回路２０は、凝縮器１３で高温冷媒と熱交換された高温のクーラントを送液し、第１流調弁２５により車室外熱交換器５１と車室内熱交換器４１のそれぞれに送る流量の配分を、空調負荷に応じて調整する。
低温側クーラント回路３０は、蒸発器で低温冷媒と熱交換した低温のクーラントを送液し、第２流調弁３５により車室外熱交換器５１と車室内熱交換器４１の各々に送る流量の配分を、空調負荷に応じて調整する。

［空調システム１の各構成］
空調システム１は、以上の機能を実現するために、以下に説明する構成を備える。

［ヒートポンプ回路１０］
ヒートポンプ回路１０は、図１に示すように、車室外Ｏｕｔに設けられる。
ヒートポンプ回路１０は、冷媒を圧縮する圧縮機１１と、圧縮機１１で圧縮された高温・高圧のガス冷媒と高温側クーラント回路２０の高温側クーラントとの間の熱交換を行う熱交換器である凝縮器１３と、を備える。凝縮器１３では高温・高圧となったガス冷媒が高温側クーラントと熱交換され凝縮される。このとき、ガス冷媒は凝縮熱を放出するため、冷却に使われた高温側クーラントの温度が上昇する。この凝縮により冷媒は気体から液体に状態が変化し、高温・高圧の液体となる。この液冷媒は、受液器１５に流入する。

ヒートポンプ回路１０は、図１に示すように、受液器１５から流出する冷媒を減圧する膨張弁１７と、膨張弁１７で減圧された冷媒と低温側クーラント回路３０の低温側クーラントとの間の熱交換を行う熱交換器である蒸発器１９と、を備える。
膨張弁１７において、高温・高圧の液冷媒の流れを制限したのちに冷媒が開放されるため、冷媒の圧力が急激に下がる。このとき、一部の冷媒が蒸発し、その気化熱で残り大部分の液体の温度も低下する。こうして低温・低圧の液体へと状態が変化する冷媒は、蒸発器１９における蒸発が容易になる。この蒸発のときに、冷媒は低温側クーラントから蒸発熱を奪って蒸発する。このため、低温側クーラントの温度は低下する。このとき、冷媒は液体から気体に状態変化するため温度変化はなく、低温・低圧のガス冷媒となる。低温・低圧のガス冷媒は圧縮機１１に流入し、高温・高圧のガス冷媒に圧縮される。以後は、前述したのと同様に、凝縮器１３による凝縮、膨張弁１７による減圧、蒸発器１９による蒸発というサイクルが繰り返される。

空調システム１におけるヒートポンプ回路１０は、圧縮機１１、凝縮器１３、膨張弁１７および蒸発器１９からなる、コンパクトで簡易な構成を有している。
ヒートポンプ回路１０において、圧縮機１１は一例として電動モータを内蔵した電動圧縮機を用いることができる。また、膨張弁１７として電子膨張弁を用いることができる。

［高温側クーラント回路２０］
次に、高温側クーラント回路２０の構成について説明する。
高温側クーラント回路２０は、ヒートポンプ回路１０の凝縮器１３と併設され、凝縮器１３を流れる冷媒と高温側クーラントとの間で熱交換させる高温側熱交換器２１を備える。
高温側クーラント回路２０は、高温側クーラント回路２０で高温側クーラントを循環させるための高温側循環ポンプ２３を備える。
また、高温側クーラント回路２０は、高温側循環ポンプ２３から吐出される高温側クーラントを車室内熱交換器４１および車室外熱交換器５１のいずれか一方または双方に流れるのを調整する第１流調弁２５を備える。第１流調弁２５は、いわゆる三方弁から構成されるとともに、車室内熱交換器４１および車室外熱交換器５１の双方に流れる高温側クーラントの配分を調整できる。なお、流調弁とは、流量を調整できることを意図している。

また、高温側クーラント回路２０は、車室内熱交換器４１から流出されるクーラントを高温側クーラント回路２０および低温側クーラント回路３０のいずれか一方または双方に流れるのを調整する第３流調弁２７を備える。なお、ここでは第３流調弁２７を高温側クーラント回路２０の要素として説明したが、第３流調弁２７は低温側クーラント回路３０と共通の要素といえる。
さらに、高温側クーラント回路２０は、車室外熱交換器５１からの低温側クーラントの高温側熱交換器２１への流れを許容しまたは阻止する第１電磁弁２９を備えている。

以上の高温側クーラント回路２０における要素は、相互におよび空調システム１の他の要素と以下のように配置または接続されることで、高温側クーラントが流れる回路が形成される。
高温側循環ポンプ２３は、一端が高温側熱交換器２１の下流側に接続され他端が第１流調弁２５に接続される配管ＬＨ１の流路上に設けられる。なお、この下流とは高温側クーラントが高温側熱交換器２１を流れる向きを基準としている。この下流、上流の定義は以下も同様である。
第１流調弁２５には、配管ＬＨ２の一端および配管ＬＨ３の一端が接続されている。配管ＬＨ２の他端は、合流点Ｃ１を介して、車室外熱交換器５１に一端が接続される第３接続管５３に接続される。配管ＬＨ３の他端は、合流点Ｃ２を介して、車室内熱交換器４１に一端が接続される第１接続管４４に接続される。

高温側熱交換器２１の上流側には配管ＬＨ６の一端が接続されており、配管ＬＨ６の他端には合流点Ｃ３が設けられている。合流点Ｃ３には、配管ＬＨ４の一端および配管ＬＨ５の一端が接続されている。配管ＬＨ４の他端は、合流点Ｃ４を介して、車室外熱交換器５１に一端が接続される第４接続管５５および低温側クーラント回路３０における配管ＬＬ２に接続される。配管ＬＨ４の流路上には前述した第１電磁弁２９が設けられている。配管ＬＨ５の他端は、第３流調弁２７に接続される。第３流調弁２７には、車室内熱交換器４１に一端が接続される第２接続管４５の他端が接続される。

なお、図１において、配管ＬＨ１～配管ＬＨ６の末端に示される矢印は、高温側クーラントが流れる向きを示している。図1においては、配管ＬＨ１～配管ＬＨ６の全てについて高温側クーラントが流れる向きを示しているが、空調システム１の運転モードによっては、高温側クーラントが流れない配管ＬＨ１～配管ＬＨ６も存在する。後述する配管ＬＬ１～配管ＬＬ６も同様である。

［低温側クーラント回路３０］
次に、低温側クーラント回路３０の構成について説明する。
低温側クーラント回路３０は、ヒートポンプ回路１０の蒸発器１９と併設され、蒸発器１９を流れる冷媒と低温側クーラントとの間で熱交換させる低温側熱交換器３１を備える。
低温側クーラント回路３０は、低温側クーラント回路３０において低温側クーラントを循環させるための低温側循環ポンプ３３を備える。
また、低温側クーラント回路３０は、低温側循環ポンプ３３から吐出される低温側クーラントを車室内熱交換器４１および車室外熱交換器５１のいずれか一方または双方に流れるのを調整する第２流調弁３５を備える。第２流調弁３５は、いわゆる三方弁から構成されるとともに、車室内熱交換器４１および車室外熱交換器５１の双方に流れる低温側クーラントの配分を調整できる。

また、低温側クーラント回路３０は、車室内Ｉｎから外部に排出される空気から熱を回収する排熱回収器３７を備える。また、低温側クーラント回路３０は、車室外熱交換器５１からの低温側クーラントの排熱回収器３７への流れを許容しまたは阻止する第２電磁弁３９を備えている。第２電磁弁３９と低温冷媒側の低温側熱交換器３１の間に、排熱回収器３７に替えて、車両機器排熱や換気排熱を回収する熱交換器や、電気ヒータを設けてもよい。

以上の低温側クーラント回路３０における要素は、相互におよび空調システム１の他の要素と以下のように配置または接続されることで、低温側クーラントが流れる回路が形成される。
低温側循環ポンプ３３は、一端が低温側熱交換器３１の下流側に接続され他端が第２流調弁３５に接続される配管ＬＬ１の流路上に設けられる。
第２流調弁３５には、配管ＬＬ２の一端および配管ＬＬ３の一端が接続されている。配管ＬＬ２の他端は、合流点Ｃ４を介して、車室外熱交換器５１に一端が接続される第４接続管５５に接続される。配管ＬＬ３の他端は、合流点Ｃ２を介して、車室内熱交換器４１に一端が接続される第１接続管４４に接続される。

低温側熱交換器３１の上流側には配管ＬＬ６の一端が接続されており、配管ＬＬ６の他端には合流点Ｃ５が設けられている。合流点Ｃ５には、配管ＬＬ４の一端および配管ＬＬ５の一端が接続されている。配管ＬＬ４の他端は第３流調弁２７に接続される。また、配管ＬＬ５の他端は、合流点Ｃ１を介して、車室外熱交換器５１の第３接続管５３および高温側クーラント回路２０の配管ＬＨ２に接続される。配管ＬＬ５の流路上には、前述した排熱回収器３７および第２電磁弁３９が設けられている。

［ＨＶＡＣユニット４０］
次に、ＨＶＡＣユニット４０の構成について説明する。
ＨＶＡＣユニット４０は、図１に示すように、車室内Ｉｎに設けられる。ＨＶＡＣユニット４０は、通常、ダッシュボードの内部に配置される。
ＨＶＡＣユニット４０は、高温側クーラント回路２０および低温側クーラント回路３０から供給される高温側クーラントおよび低温側クーラントとＨＶＡＣユニット４０に吸い込まれた空気との間で熱交換する車室内熱交換器４１を備える。
ＨＶＡＣユニット４０は、吸込口４３Ａおよび吹出口４３Ｂを有するダクト４３を備え、このダクト４３の内部に車室内熱交換器４１が設けられる。ダクト４３の内部には、車室内熱交換器４１よりも上流にブロア４７が設けられる。ブロア４７が回転することにより、吸込口４３Ａから吸い込まれた空気Ａが、車室内熱交換器４１を通って吹出口４３Ｂから車室内の空間に向けて吹き出される。

［ヒートポンプ回路１０と高温側クーラント回路２０、低温側クーラント回路３０の関係］
空調システム１が運転している間、ヒートポンプ回路１０において、高温・高圧のガス冷媒と高温側クーラント回路２０の高温側クーラントとの間の熱交換が凝縮器１３と高温側熱交換器２１との間で継続して行われる。また、空調システム１が運転している間、ヒートポンプ回路１０において、膨張弁１７で減圧された冷媒と低温側クーラント回路３０の低温側クーラントとの間の熱交換が蒸発器１９と低温側熱交換器３１との間で継続して行われる。
空調システム１は、高温側クーラント回路２０において熱交換された高温側クーラントと低温側クーラント回路３０において熱交換された低温側クーラントとを、車室内熱交換器４１と車室外熱交換器５１に配分することにより、後述する運転モードを実現する。

［空調システム１の運転モード］
次に、運転モードごとの空調システム１における動作を図２および図３に基づいて説明する。
空調システム１は、図２に示すように強冷房モードおよび弱冷房モード、ならびに、図３に示すように弱暖房・除湿暖房モードおよび強暖房モードの４つのモードのいずれかで動作する。以下、この順に説明する。

［強冷房モード］
強冷房モードは、図２の上段に示すように、低温側クーラント回路３０において冷却された低温側クーラントだけが車室内熱交換器４１に送られ、高温側クーラント回路２０において加熱された高温側クーラントは高温側熱交換器２１と車室外熱交換器５１の間を循環する。強冷房モードを実行するために、第１流調弁２５、第３流調弁２７、第２流調弁３５、第１電磁弁２９および第２電磁弁３９は以下のように制御される。

第１流調弁２５：配管ＬＨ２への流路；ＯＮ 配管ＬＨ３への流路；ＯＦＦ
第３流調弁２７：配管ＬＨ５への流路；ＯＦＦ 配管ＬＬ４への流路；ＯＮ
第２流調弁３５：配管ＬＬ２への流路；ＯＦＦ 配管ＬＬ３への流路；ＯＮ
第１電磁弁２９：ＯＮ
第２電磁弁３９：ＯＦＦ
ＯＮ：流路が開いている ＯＦＦ：流路が閉じている

第１流調弁２５～第２電磁弁３９が以上のように制御されているので、高温側クーラント回路２０および低温側クーラント回路３０において、高温側クーラントおよび低温側クーラントは以下のように循環される。

高温側クーラント回路２０において、高温側クーラントは、高温側熱交換器２１、高温側循環ポンプ２３、第１流調弁２５および車室外熱交換器５１をこの順に通って、高温側熱交換器２１に戻る循環経路を流れる。この循環経路を配管の単位で示すと、高温側クーラントは、配管ＬＨ１、配管ＬＨ２、第３接続管５３、第４接続管５５、配管ＬＨ４および配管ＬＨ６をこの順に通って、配管ＬＨ１に戻る。

低温側クーラント回路３０において、低温側クーラントは、低温側熱交換器３１、低温側循環ポンプ３３、第２流調弁３５、車室内熱交換器４１および第３流調弁２７をこの順に通って、低温側熱交換器３１に戻る循環経路を流れる。この循環経路を配管の単位で示すと、低温側クーラントは、配管ＬＬ１、配管ＬＬ３、第１接続管４４、第２接続管４５、配管ＬＬ４および配管ＬＨ６をこの順に通って、配管ＬＬ１に戻る。

以上のように、強冷房モードにおいては、低温側クーラント回路３０において冷却された低温側クーラントだけが車室内熱交換器４１に送られ、車室内Ｉｎの冷房が実現される。一方、高温側クーラント回路２０において加熱された高温側クーラントは、車室内熱交換器４１に送られず、閉じた高温側クーラント回路２０を循環する。

［弱冷房モード］
弱冷房モードは、図２の下段に示すように、低温側クーラント回路３０において冷却された低温側クーラントが車室内熱交換器４１に送られるとともに、高温側クーラント回路２０において加熱された高温側クーラントの一部も車室内熱交換器４１に送られる。高温側クーラントは、車室内熱交換器４１に送られる分を除けば、車室外熱交換器５１に送られ、高温側熱交換器２１と車室外熱交換器５１の間を循環する。弱冷房モードを実行するために、第１流調弁２５、第３流調弁２７、第２流調弁３５、第１電磁弁２９および第２電磁弁３９は以下のように制御される。第１流調弁２５および第３流調弁２７におけるＯＮは、空気負荷に応じて流量の配分がなされていることを含んでいる。第３実施形態、第４実施形態における弱冷房モードにおいても同様である。

第１流調弁２５：配管ＬＨ２への流路；ＯＮ 配管ＬＨ３への流路；ＯＮ
第３流調弁２７：配管ＬＨ５への流路；ＯＮ 配管ＬＬ４への流路；ＯＮ
第２流調弁３５：配管ＬＬ２への流路；ＯＦＦ 配管ＬＬ３への流路；ＯＮ
第１電磁弁２９：ＯＮ
第２電磁弁３９：ＯＦＦ
ＯＮ：流路が開いている ＯＦＦ：流路が閉じている

第１流調弁２５～第２電磁弁３９が以上のように制御されているので、高温側クーラント回路２０および低温側クーラント回路３０において、高温側クーラントおよび低温側クーラントは以下のように循環される。

高温側クーラント回路２０において、高温側クーラントは、二つの循環経路を有する。一つ目の循環経路は、高温側熱交換器２１、高温側循環ポンプ２３、第１流調弁２５、車室内熱交換器４１および第３流調弁２７をこの順に通って、高温側熱交換器２１に戻る。二つ目の循環経路は、高温側熱交換器２１、高温側循環ポンプ２３、第１流調弁２５および車室外熱交換器５１をこの順に通って、高温側熱交換器２１に戻る。

一つ目の循環経路を配管の単位で示すと、高温側クーラントは、配管ＬＨ１、配管ＬＨ３、第１接続管４４、第２接続管４５、配管ＬＨ５および配管ＬＨ６をこの順に通って、配管ＬＨ１に戻る。
二つ目の循環経路を配管の単位で示すと、高温側クーラントは、配管ＬＨ１、配管ＬＨ２、第３接続管５３、第４接続管５５、配管ＬＨ４および配管ＬＨ６をこの順に通って、配管ＬＨ１に戻る。
一つ目の循環経路と二つ目の循環経路は、合流点Ｃ３において合流する。

低温側クーラント回路３０における低温側クーラントの循環経路は、強冷房モードと同じである。ただし、第２接続管４５から第３流調弁２７に流れる低温側クーラントの一部は高温側熱交換器２１に向かう。

以上のように、弱冷房モードにおいては、高温側クーラント回路２０において加熱された高温側クーラントと低温側クーラント回路３０において冷却された低温側クーラントが車室内熱交換器４１に送られる。ただし、加熱された高温側クーラントが車室内熱交換器４１に送られる分だけ、強冷房モードに比べると冷房の程度が劣る。一方、高温側クーラント回路２０において加熱された高温側クーラントの残部は、閉じた高温側クーラント回路２０を循環する。

［弱暖房／除湿暖房モード］
弱暖房／除湿暖房モードは、図３の上段に示すように、高温側クーラント回路２０において加熱された高温側クーラントが車室内熱交換器４１に送られるとともに、低温側クーラント回路３０において冷却された低温側クーラントの一部が車室内熱交換器４１に送られる。低温側クーラントは、車室内熱交換器４１に送られる分を除けば、車室外熱交換器５１に送られ、低温側熱交換器３１と車室外熱交換器５１の間を循環する。弱暖房／除湿暖房モードを実行するために、第１流調弁２５、第３流調弁２７、第２流調弁３５、第１電磁弁２９および第２電磁弁３９は以下のように制御される。第２流調弁３５および第３流調弁２７におけるＯＮは、空気負荷に応じて流量の配分がなされていることを含んでいる。第３実施形態、第４実施形態における弱暖房／除湿暖房モードにおいても同様である。

第１流調弁２５：配管ＬＨ２への流路；ＯＦＦ 配管ＬＨ３への流路；ＯＮ
第３流調弁２７：配管ＬＨ５への流路；ＯＮ 配管ＬＬ４への流路；ＯＮ
第２流調弁３５：配管ＬＬ２への流路；ＯＮ 配管ＬＬ３への流路；ＯＮ
第１電磁弁２９：ＯＦＦ
第２電磁弁３９：ＯＮ
ＯＮ：流路が開いている ＯＦＦ：流路が閉じている

第１流調弁２５～第２電磁弁３９が以上のように制御されているので、高温側クーラント回路２０および低温側クーラント回路３０において、高温側クーラントおよび低温側クーラントは以下のように循環される。

高温側クーラント回路２０において、高温側クーラントは、高温側熱交換器２１、高温側循環ポンプ２３、第１流調弁２５、車室内熱交換器４１および第３流調弁２７をこの順に通って、高温側熱交換器２１に戻る。
この循環経路を配管の単位で示すと、高温側クーラントは、配管ＬＨ１、配管ＬＨ３、第１接続管４４、第２接続管４５、配管ＬＨ５および配管ＬＨ６をこの順に通って、配管ＬＨ１に戻る。

低温側クーラント回路３０において、低温側クーラントは、二つの循環経路を有する。一つ目の循環経路は、低温側熱交換器３１、低温側循環ポンプ３３、第２流調弁３５、車室内熱交換器４１および第３流調弁２７をこの順に通って、低温側熱交換器３１に戻る。二つ目の循環経路は、低温側熱交換器３１、低温側循環ポンプ３３、第２流調弁３５、車室外熱交換器５１、および排熱回収器３７をこの順に通って、低温側熱交換器３１に戻る。

一つ目の循環経路を配管の単位で示すと、低温側クーラントは、配管ＬＬ１、配管ＬＬ３、第１接続管４４、第２接続管４５、配管ＬＬ４および配管ＬＬ６をこの順に通って、配管ＬＨ１に戻る。
二つ目の循環経路を配管の単位で示すと、低温側クーラントは、配管ＬＬ１、配管ＬＬ２、第４接続管５５、第３接続管５３、配管ＬＬ５および配管ＬＬ６をこの順に通って、配管ＬＬ１に戻る。
一つ目の循環経路と二つ目の循環経路は、合流点Ｃ５において合流する。

以上のように、弱暖房／除湿暖房モードにおいては、高温側クーラント回路２０において加熱された高温側クーラントと低温側クーラント回路３０において冷却された低温側クーラントが車室内熱交換器４１に送られる。ただし、冷却された低温側クーラントが車室内熱交換器４１に送られる分だけ、強暖房モードに比べると暖房の程度が劣る。一方、低温側クーラント回路３０において加熱された低温側クーラントの残部は、閉じた低温側クーラント回路３０を循環する。

［強暖房モード］
強暖房モードは、図３の下段に示すように、高温側クーラント回路２０において加熱された高温側クーラントだけが車室内熱交換器４１に送られ、低温側クーラント回路３０において冷却された低温側クーラントは低温側熱交換器３１と車室外熱交換器５１の間を循環する。強暖房モードを実行するために、第１流調弁２５、第３流調弁２７、第２流調弁３５、第１電磁弁２９および第２電磁弁３９は以下のように制御される。

第１流調弁２５：配管ＬＨ２への流路；ＯＦＦ 配管ＬＨ３への流路；ＯＮ
第３流調弁２７：配管ＬＨ５への流路；ＯＮ 配管ＬＬ４への流路；ＯＦＦ
第２流調弁３５：配管ＬＬ２への流路；ＯＮ 配管ＬＬ３への流路；ＯＦＦ
第１電磁弁２９：ＯＦＦ
第２電磁弁３９：ＯＮ
ＯＮ：流路が開いている ＯＦＦ：流路が閉じている

第１流調弁２５～第２電磁弁３９が以上のように制御されているので、高温側クーラント回路２０および低温側クーラント回路３０において、高温側クーラントおよび低温側クーラントは以下のように循環される。

高温側クーラント回路２０において、高温側クーラントは、高温側熱交換器２１、高温側循環ポンプ２３、第１流調弁２５、車室内熱交換器４１および第３流調弁２７をこの順に通って、高温側熱交換器２１に戻る循環経路を流れる。この循環経路を配管の単位で示すと、高温側クーラントは、配管ＬＨ１、配管ＬＨ３、第１接続管４４、第２接続管４５、配管ＬＨ５および配管ＬＨ６をこの順に通って、配管ＬＨ１に戻る。

低温側クーラント回路３０における低温側クーラントの循環経路は、弱暖房／除湿暖房モードにおける二つ目の循環経路と同じである。

以上のように、強暖房モードにおいては、高温側クーラント回路２０において加熱された高温側クーラントだけが車室内熱交換器４１に送られ、車室内Ｉｎの暖房が実現される。一方、低温側クーラント回路３０において加熱された低温側クーラントは、車室内熱交換器４１に送られず、閉じられた低温側クーラント回路３０を循環する。

［空調システム１の動作まとめ］
以上説明した空調システム１の動作をまとめると以下のとおりである。
蒸気圧縮式冷凍サイクルの凝縮器１３と蒸発器１９のそれぞれがクーラントと熱交換する。
凝縮器１３で高温の冷媒と熱交換した高温の高温側クーラントを高温側循環ポンプ２３で送液し、第１流調弁２５により車室内熱交換器４１と車室外熱交換器５１のそれぞれに送る流量配分を、空調負荷に応じて調整する。

蒸発器１９で低温冷媒と熱交換した低温の高温側クーラントを低温側循環ポンプ３３で送液し、第２流調弁３５により車室内熱交換器４１と車室外熱交換器５１のそれぞれに送る流量配分を、空調負荷に応じて調整する。
第３流調弁２７により、高温側クーラント回路２０へ戻る高温側クーラントの流量と低温側クーラント回路３０へ戻る低温側クーラントの流量とを空調負荷に応じて調整する。
高温側クーラントと低温側クーラントのいずれか一方を第１電磁弁２９および第２電磁弁３９により車室外熱交換器５１に選択的に流入させ、運転モードを切り替える。

［空調システム１の制御手順］
次に、図４および図５を参照して、空調システム１の制御手順を説明する。
本実施形態における制御手順は、図４に示すように、温調指令値の検出ステップ（Ｓ１０１）、温調負荷の検出ステップ（Ｓ１０３）、温調目標値の算出ステップ（Ｓ１０５）、現状状態の検出ステップ（Ｓ１０７）、機器動作設定値の算出ステップ（Ｓ１０９）、クーラント流路の切り替えステップ（Ｓ１１１）および機器動作指令ステップ（Ｓ１１３）が繰り返される。以下、各ステップについて説明する。なお、この制御手順は、コントローラ７０により実行される。

［温調指令値の検出ステップ（Ｓ１０１）］
コントローラ７０は、空調システム１の制御手順として、温調指令値の検出ステップから始まる。このステップは、ＨＶＡＣユニット４０のブロア４７に関するＯＮ信号の有無、および、バッテリの冷却に関するＯＮ信号の有無を検出する。双方のＯＮ信号を検出すれば、温度調整の指令があるものとみなして、温調負荷の検出ステップ（Ｓ１０３）以降の手順に進む。双方のＯＮ信号を検出しなければ、機器停止指令ステップ（Ｓ１１５）に進み、図４に示される各機器の動作の停止を指令する。

［温調負荷の検出ステップ（Ｓ１０３）］
次に、コントローラ７０は、温調負荷の検出を行う。温調負荷としては、図４に示される外気温度、日射量、…、車速、バッテリ温度が例示される。これらの温調負荷によって、次のステップにおける温調目標値が変動する。

［温調目標値の算出ステップ（Ｓ１０５）］
次に、コントローラ７０は、温調目標値を算出する。
温調目標値は、先に検出した温調負荷を考慮したうえで、温調指令値を達成するために算出される。温調目標値としては、図１に示すように、運転モードの選択、低温側クーラント目標温度、高温側クーラント目標温度および必要とされるクーラントの流量が例示される。クーラントの流量は、高温側循環ポンプ２３および低温側循環ポンプ３３の回転数と同義である。

次に、コントローラ７０は、現状状態を検出する。
現状状態は、温調目標値に対して各機器の動作設定値を算出する際に参照される。
現状状態としては、図１に示すように、低温側クーラント温度、高温側クーラント温度、冷媒の凝縮圧力、冷媒の蒸発温度が例示される。

［機器動作設定値の算出ステップ（Ｓ１０９）］
次に、コントローラ７０は、機器動作設定値を算出する。この算出に当たっては、算出された温調目標値、検出した現状状態が参照される。
算出される機器動作設定値としては、低温側クーラントと高温側クーラントの混合割合、圧縮機１１に必要とされる回転数およびファン５７の回転数である。

［クーラント流路の切り替えステップ（Ｓ１１１）］
次に、コントローラ７０は、選択された運転モードに応じて、高温側クーラント回路２０と低温側クーラント回路３０におけるクーラントの流路の切り替えを行う。この流路の切り替えは、第１電磁弁２９および第２電磁弁３９のＯＮ／ＯＦＦ、ならびに、第１流調弁２５、第２流調弁３５および第３流調弁２７のＯＮ／ＯＦＦを制御することにより行われる。

［機器動作指令ステップ（Ｓ１１３）］
次に、コントローラ７０は、算出された機器動作設定値に基づいて、高温側循環ポンプ２３、低温側循環ポンプ３３、ファン５７および圧縮機１１の運転を指示する。

空調システム１は、温調指令値の検出ステップ（Ｓ１０１）～機器動作指令ステップ（Ｓ１１３）の手順を繰り返しながら、要求される温度指令値に対応する運転モードで運転される。

次に、空調システム１は、図５に示すように、強冷房モード、弱冷房モード、弱暖房モードおよび強暖房モードの順に運転モードを変更し、逆に、強暖房モード、弱暖房モード、弱冷房モードおよび強冷房モードの順に運転モードを変更する。空調システム１は、このように運転モードを順番に変更するヒステリシス性を備えている。
また、空調システム１において図５に示すように、外温の高低、湿度の高低、日射の多少車、室内の寒暖などの、冷却要求、除湿要求および加熱要求によって運転モードが変更される。

［空調システム１の効果］
第１実施形態に係る空調システム１によれば、高温側クーラント回路２０において熱交換された高温側クーラントおよび低温側クーラント回路３０において熱交換された低温側クーラントの一方または双方が車室内熱交換器４１に供給される。つまり、本発明の空調システムによれば、ＨＶＡＣユニットに車室内熱交換器４１が１つだけしか設けられていなくても、高温側クーラントだけを供給すれば暖房運転を行い、低温側クーラントだけを供給すれば冷房運転を行うことができる。
したがって、空調システム１によれば、暖房運転および冷房運転を選択的に行うことができ、かつ、ＨＶＡＣユニットに設ける熱交換器を１つに抑えることができる。これにより、本発明の空調システムによれば、ＨＶＡＣユニットを小型化できる。

小型化のイメージが図６および図７に示されている。図６および図７において、（ａ）に２つの熱交換器ＨＥＸが設けられているＨＶＡＣが示され、（ｂ）に車室内熱交換器４１が１つだけ設けられているＨＶＡＣが示されている。図６（ｂ）および図７（ｂ）において、ハッチングが施されている部分は、容積を削減できる領域を示す。

空調システム１によれば、車室内熱交換器４１が１つだけであるから、エアミックスダンパを排除できる。これにより、以下の効果を奏する。
エアミックスダンパの開度が小さいときに風切音が生ずるが、風切音がなくなる。また、エアミックスダンパの駆動源が不要であり、また、エアミックスダンパの駆動のための可動部がなくなるので、ＨＶＡＣユニット４０における重量およびコストを低減できる。
また、車室内熱交換器４１が１つだけであって、かつ、エアミックスダンパがなくなれば、ダクト４３の内部の空気の流路、つまり風路となる容積を大きくとれるので、風路断面積を大きく確保できる。これにより、この風路を流れる空気が同じ流量であれば、その流速を下げることができるので、騒音を低減できる。
さらに、ＨＶＡＣユニット４０における車室内熱交換器４１が１つだけであれば、ＨＶＡＣ内の空気圧損が低減することでブロア４７の動力を低減できる。

また、空調システム１によれば、ヒートポンプ回路１０は冷媒の流れる向きが一定であるから、流路切替弁を設ける必要がない。したがって、この流路切替弁の冷媒圧損に起因する暖房性能低下や、弁通過時に発生する冷媒流動音の発生を回避できる。

また、空調システム１によれば、ヒートポンプ回路１０は車室外Ｏｕｔに設けられているので、車室内Ｉｎへの冷媒が漏洩するリスクが低い。したがって、冷媒漏洩を防止するべく、ヒートポンプ回路１０を構成する機器を大型化しなくても暖房大能力が得られる可燃性（Ｒ２９０等）、微燃性（Ｒ４５４Ｃ等）または高圧冷媒（ＣＯ_２等）を、乗員安全性を損なうことなく使用できる。

また、空調システム１によれば、外気温度が低く低温冷媒が０℃を下回る着霜発生条件においても、車室内熱交換器４１に流入する低温側クーラントの温度を高温クーラントとの混合により０℃以上に保つことができる。これにより、車室内熱交換器４１への着霜を防止できる。

さらに、空調システム１は排熱回収器３７を備えるが、省動力で暖房能力を増強できる。
さらにまた、空調システム１に電気ヒータを追設した場合、車室外熱交換器５１の着霜を電気ヒータのジュール熱で融解できるため、連続暖房運転が可能となる。電気ヒータがない場合には、一旦冷房モードに切り替えて除霜するため、車室内熱交換器４１の温度が下がり、暖房快適性が損なわれる。

さらにまた、空調システム１によれば、ヒートポンプ回路１０をコンパクトにできるので、上記代替冷媒を使用する場合に耐圧で問題となるゴムホースを使用しなくて済む。

〔第２実施形態〕
次に、本発明における第２実施形態について、図８を参照して説明する。
第２実施形態は、運転モードを切り替える際の好ましい手順を提供する。この手順は、運転モードを切り替える際、強冷房モード⇔弱冷房モード⇔弱暖房モード⇔強暖房モードの順で切り替える。つまり、強冷房モード→弱暖房モードのような瞬時の切り替えはしない。好ましい切り替え手順を実現するために、図８で示される制御手順が実行される。この制御手順は、コントローラ７０により実行される。

始めに、コントローラ７０は空調指令値（空調負荷）を算出し、次いで、運転モードを指令する（Ｓ２０１，Ｓ２０３）。ここでは、コントローラ７０は弱暖房モードを指令したものとする。なお、指令される運転モードはＸｏで表され、弱暖房モードはＸｏ＝３と定義される。

コントローラ７０は、運転モードを指令する一方、現在の運転モードを確認する（Ｓ２０５）。現在の運転モードはＸで表され、強冷房モード、弱冷房モード、弱暖房モードおよび強暖房モードはそれぞれ、Ｘ＝１、Ｘ＝２、Ｘ＝３、Ｘ＝４と定義される。

コントローラ７０は、現在の運転モードを確認すると、現在の運転モード（Ｘ）と指令された運転モード（Ｘｏ）との一致・不一致を判定する（Ｓ２０７）。
コントローラ７０は、現在の運転モード（Ｘ）と指令された運転モード（Ｘｏ）が一致していれば、運転モードの切り替え動作を指令しない（Ｓ２１５）。

コントローラ７０は、現在の運転モード（Ｘ）と指令された運転モード（Ｘｏ）が一致していなければ、次に、現在の運転モード（Ｘ）と指令された運転モード（Ｘｏ）の大小関係を判定する（Ｓ２０９）。
現在の運転モード（Ｘ）が指令された運転モード（Ｘｏ）より小さければ、現在の運転モード（Ｘ）より１つだけ大きい数値で特定される運転モードに切り替えられる（Ｓ２１１）。例えば、現在の運転モード（Ｘ）が強冷房（Ｘ＝１）であれば、運転モードは弱冷房（Ｘ＝２）に切り替えられる。運転モードが切り替えられた後には、空調指令値（空調負荷）の算出し、運転モードの指令（Ｓ２０１，Ｓ２０３）に戻る。

一方、現在の運転モード（Ｘ）が指令された運転モード（Ｘｏ）より大きければ、現在の運転モード（Ｘ）より１つだけ小さい数値で特定される運転モードに切り替えられる（Ｓ２１３）。例えば、現在の運転モード（Ｘ）が強暖房（Ｘ＝４）であれば、運転モードは弱暖房（Ｘ＝３）に切り替えられる。運転モードが切り替えられた後には、空調指令値（空調負荷）の算出し、運転モードの指令（Ｓ２０１，Ｓ２０３）に戻る。

［第２実施形態の効果］
第２実施形態によれば、第１実施形態に加えて、以下の効果を奏する。
図８に示される制御手順によれば、運転モードの切り替えが一段階ずつ行われる。これにより、運転モード切替にともなう第１流調弁２５、第２流調弁３５および第３流調弁２７ならびに第１電磁弁２９、第２電磁弁３９の動作でクーラント流路が閉塞した場合に起こり得る高温側循環ポンプ２３、低温側循環ポンプ３３の故障やクーラントの漏洩を防止できる。ここでいうポンプの故障とは、片側のクーラント回路にクーラントが集中してポンプエア噛み・空運転が発生したり、急激な圧力上昇に起因したりするものである。

〔第３実施形態〕
次に、本発明における第３実施形態について、図９～図１１を参照して説明する。
第３実施形態に係る空調システム３は、基本的な構成は第１実施形態に係る空調システム１と同じである。したがって、以下では空調システム１との相違点を中心に空調システム３について説明する。

［空調システム３の構成］
空調システム３は、図９に示すように、空調システム１の第３流調弁２７が設けられる位置に、クーラントタンク２８が設けられている。クーラントタンク２８の下部には高温側クーラント回路２０に接続される高温側流出口２８Ａと、低温側クーラント回路３０に接続される低温側流出口２８Ｂが設けられている。高温側流出口２８Ａは配管ＬＨ５に接続され、低温側流出口２８Ｂは配管ＬＬ４に接続される。
高温側流出口２８Ａに接続される配管ＬＨ５の流路上には第３電磁弁２６が設けられる。第３電磁弁２６は、強冷房モードのときに全閉（ＯＦＦ）とされる。
低温側流出口２８Ｂに接続される配管ＬＬ４には第４電磁弁３６が設けられる。第４電磁弁３６は強暖房モードのときに全閉（ＯＦＦ）とされる。

空調システム３は、図９に示すように、高温側クーラント回路２０にも排熱回収器２２が設けられている。また、空調システム３は、第１電磁弁２９および第２電磁弁３９が三方弁として示されている。

［空調システム３の動作］
次に、運転モードごとの空調システム３における動作を図１０および図１１に基づいて説明する。
空調システム３は、図１０に示すように強冷房モードおよび弱冷房モード、ならびに、図１１に示すように弱暖房・除湿暖房モードおよび強暖房モードの４つのモードのいずれかで動作する。空調システム３における強冷房モード、弱冷房モード、弱暖房・除湿暖房モードおよび強暖房モードは、空調システム１における強冷房モード、弱冷房モード、弱暖房・除湿暖房モードおよび強暖房モードと基本的な動作は同じである。そこで、以下ではクーラントタンク２８を設けることによる、空調システム１との相違点を中心に説明する。

［強冷房モード］
強冷房モードは、図１０の上段に示すように、第３電磁弁２６がＯＦＦ、第４電磁弁３６がＯＮされている。なお、第１流調弁２５、第３流調弁２７、第２流調弁３５、第１電磁弁２９および第２電磁弁３９は、空調システム１における強冷房モードと同じである。

以上の通りであるから、空調システム３における強冷房モードにおいても、低温側クーラント回路３０において冷却された低温側クーラントだけが車室内熱交換器４１に送られ、車室内Ｉｎの冷房が実現される。一方、高温側クーラント回路２０において加熱された高温側クーラントは、車室内熱交換器４１に送られず、閉じた高温側クーラント回路２０を循環する。

［弱冷房モード］
弱冷房モードは、図１０の下段に示すように、第３電磁弁２６および第４電磁弁３６の双方がＯＮされている。なお、第１流調弁２５、第３流調弁２７、第２流調弁３５、第１電磁弁２９および第２電磁弁３９は、空調システム１における弱冷房モードと同じである。

以上の通りであるから、弱冷房モードにおいては、高温側クーラント回路２０において加熱された高温側クーラントと低温側クーラント回路３０において冷却された低温側クーラントが車室内熱交換器４１に送られる。ただし、加熱された高温側クーラントが車室内熱交換器４１に送られる分だけ、強冷房モードに比べると冷房の程度が劣る。一方、高温側クーラント回路２０において加熱された高温側クーラントの残部は、閉じた高温側クーラント回路２０を循環する。

［弱暖房／除湿暖房モード］
弱暖房／除湿暖房モードは、図１１の上段に示すように、第３電磁弁２６および第４電磁弁３６の双方がＯＮされている。なお、第１流調弁２５、第３流調弁２７、第２流調弁３５、第１電磁弁２９および第２電磁弁３９は、空調システム１における弱暖房／除湿暖房モードと同じである。

以上の通りであるから、弱暖房／除湿暖房モードにおいては、高温側クーラント回路２０において加熱された高温側クーラントと低温側クーラント回路３０において冷却された低温側クーラントが車室内熱交換器４１に送られる。ただし、冷却された低温側クーラントが車室内熱交換器４１に送られる分だけ、強暖房モードに比べると暖房の程度が劣る。一方、低温側クーラント回路３０において加熱された低温側クーラントの残部は、閉じた低温側クーラント回路３０を循環する。

［強暖房モード］
強暖房モードは、図１１の下段に示すように、第３電磁弁２６がＯＮ、第４電磁弁３６がＯＦＦされている。なお、第１流調弁２５、第３流調弁２７、第２流調弁３５、第１電磁弁２９および第２電磁弁３９は、空調システム１における強暖房モードと同じである。

以上の通りであるから、強暖房モードにおいては、高温側クーラント回路２０において加熱された高温側クーラントだけが車室内熱交換器４１に送られ、車室内Ｉｎの暖房が実現される。一方、低温側クーラント回路３０において加熱された低温側クーラントは、車室内熱交換器４１に送られず、閉じられた低温側クーラント回路３０を循環する。

［空調システム３の効果］
第３実施形態によれば、第１実施形態に加えて、以下の効果を奏する。
高温側クーラント回路２０および低温側クーラント回路３０に設けられる第３流調弁２７に動作不良が起こった場合に、低温側クーラントと高温側クーラントの分配量が変動してしまう。そうすると、高温側循環ポンプ２３、低温側循環ポンプ３３にいわゆるエア噛みが発生する。ところが、第３実施形態によれば、第３流調弁２７の代替としてクーラントタンク２８、第３電磁弁２６および第４電磁弁３６を設けているので、高温側循環ポンプ２３、低温側循環ポンプ３３におけるエア噛みのおそれがない。

〔第４実施形態〕
次に、本発明における第４実施形態について、図１２～図１３を参照して説明する。
第４実施形態に係る空調システム４は、基本的な構成は第１実施形態に係る空調システム１と同じである。したがって、以下では空調システム１との相違点を中心に空調システム３について説明する。

［空調システム４の構成］
空調システム４は、図１２に示すように、車室内熱交換器４１に高温側クーラント回路２０と低温側クーラント回路３０がそれぞれ独立して接続される。しかも、低温側クーラントが流入する配管ＬＬ３はＨＶＡＣユニット４０における上流側に位置し、高温側クーラントが流入する配管ＬＨ３は、ＨＶＡＣユニット４０における下流側に位置する。
ここで、空調システム１においては、高温側クーラント回路２０の配管ＬＨ３と低温側クーラント回路３０の配管ＬＬ３が合流点Ｃ２で合流する。したがって、空調システム１においては、弱冷房モードおよび弱暖房モードにおいて、高温側クーラントと低温側クーラントが混合状態となって、車室内熱交換器４１に流入する。
また、空調システム４は、図１２に示すように、第１接続管４４が第１接続管４４Ａと第１接続管４４Ｂに区分されており、それぞれが低温側クーラントと高温側クーラントに対応している。
なお、図１２は、図１とブロア４７の位置が異なっており、ＨＶＡＣユニット４０の図中の上側が上流、下側が下流に該当する。

空調システム４における好ましい車室内熱交換器４１が、図１３に示されている。
車室内熱交換器４１は、冷媒が流通する複数のチューブ６２と複数のフィン６４を交互に積層してなるコア６１と、チューブ６２の一端が接続される入口ヘッダ６６およびチューブ６２の他端が接続される出口ヘッダ６８と、を備える。

チューブ６２は、その軸方向に貫通する冷媒の流路を備える扁平断面の部材である。チューブ６２は、熱伝導性に優れる銅又は銅合金、或いは、アルミニウム又はアルミニウム合金を押出し成形し、又は、板状素材をロール成形して作製される。
チューブ６２は、高さ方向Ｈの両端が入口ヘッダ６６および出口ヘッダ６８に、例えばろう付けにより接合される。チューブ６２は、高さ方向Ｈに沿って内部に形成される流路が入口ヘッダ６６および出口ヘッダ６８の流路と連通することで、チューブ６２と入口ヘッダ６６および出口ヘッダ６８のそれぞれの間の冷媒の流通が確保される。
チューブ６２は、高温側クーラントＨＣが流れる高温側流路６３Ｈが内部に形成される高温側チューブ６２Ｈと、低温側クーラントＬＣが流れる低温側流路６３Ｃが内部に形成される低温側チューブ６２Ｃと、からなる。高温側チューブ６２Ｈと低温側チューブ６２Ｃは、ダクト４３に流入する空気Ａの流れる向きを基準にして、低温側チューブ６２Ｃが上流側に配置され、高温側チューブ６２Ｈが下流側に配置される。

フィン６４は例えば山折りと谷折りを交互に繰り返して成形されたコルゲートタイプのフィンを用いることができる。フィン６４は、チューブ６２と同様の材料からなる板状素材を折り曲げ成形して一体的に成形される。

入口ヘッダ６６は、幅方向Ｗ に沿って冷媒流路が形成される部材である。入口ヘッダ６６は、高温側クーラントＨＣが流れる高温側流路６７Ｈと、低温側クーラントＬＣが流れる低温側流路６７Ｃと、を備えている。高温側流路６７Ｈと低温側流路６７Ｃとは、互いに独立して、高温側クーラントＨＣと低温側クーラントＬＣが流れる。
高温側流路６７Ｈは、高温側チューブ６２Ｈの高温側流路６３Ｈと連通し、低温側流路６７Ｃは、低温側チューブ６２Ｃの低温側流路６３Ｃと連通する。

出口ヘッダ６８は、入口ヘッダ６６と同様に、幅方向Ｗに沿って冷媒流路６９が形成される部材である。ただし、出口ヘッダ６８は一つの冷媒流路６９だけが形成されており、高温側チューブ６２Ｈの高温側流路６３Ｈと低温側チューブ６２Ｃの低温側流路６３Ｃの双方が冷媒流路６９に連通している。

以上のように構成される車室内熱交換器４１における、高温側クーラントＨＣと低温側クーラントＬＣの流れは以下の通りである。
配管ＬＨ３を介して入口ヘッダ６６の高温側流路６７Ｈに流入した高温側クーラントＨＣは、高温側流路６７Ｈに連通する複数の高温側流路６３Ｈを流れ、出口ヘッダ６８の冷媒流路６９に至る。
配管ＬＬ３を介して入口ヘッダ６６の低温側流路６７Ｃに流入した低温側クーラントＬＣは、低温側流路６７Ｃに連通する複数の低温側流路６３Ｃを流れ、出口ヘッダ６８の冷媒流路６９に至る。
冷媒流路６９に至った高温側クーラントＨＣと低温側クーラントＬＣは混合され、第２接続管４５から流出する。

［空調システム４の動作］
次に、運転モードごとの空調システム３における動作を図１４および図１５に基づいて説明する。
空調システム４においても、強冷房モード、弱冷房モード、弱暖房・除湿暖房モードおよび強暖房モードの４つのモードのいずれかで動作する。空調システム４における４つの運転モードは、空調システム１おける４つの運転モードと基本的な動作は同じである。そこで、以下では車室内熱交換器４１に高温側クーラント回路２０と低温側クーラント回路３０がそれぞれ独立して接続されることによる、空調システム１との相違点を中心に説明する。

［強冷房モード］
強冷房モードは、図１４の上段に示すように、第１流調弁２５、第３流調弁２７、第２流調弁３５、第１電磁弁２９および第２電磁弁３９は、空調システム１における強冷房モードと同じである。

以上の通りであるから、空調システムにおける強冷房モードにおいても、低温側クーラント回路３０において冷却された低温側クーラントだけが車室内熱交換器４１に送られ、車室内Ｉｎの冷房が実現される。一方、高温側クーラント回路２０において加熱された高温側クーラントは、車室内熱交換器４１に送られず、閉じた高温側クーラント回路２０を循環する。

［弱冷房モード］
弱冷房モードは、図１４の下段に示すように、第１流調弁２５、第３流調弁２７、第２流調弁３５、第１電磁弁２９および第２電磁弁３９は、空調システム１における弱冷房モードと同じである。

以上の通りであるから、弱冷房モードにおいては、高温側クーラント回路２０において加熱された高温側クーラントと低温側クーラント回路３０において冷却された低温側クーラントが車室内熱交換器４１に送られる。…であるから、車室内Ｉｎの冷房が実現される。ただし、加熱された高温側クーラントが車室内熱交換器４１に送られる分だけ、強冷房モードに比べると冷房の程度が劣る。一方、高温側クーラント回路２０において加熱された高温側クーラントの残部は、閉じた高温側クーラント回路２０を循環する。

［弱暖房／除湿暖房モード］
弱暖房／除湿暖房モードは、図１５の上段に示すように、第１流調弁２５、第３流調弁２７、第２流調弁３５、第１電磁弁２９および第２電磁弁３９は、空調システム１における弱暖房／除湿暖房モードと同じである。

以上の通りであるから、弱暖房／除湿暖房モードにおいては、高温側クーラント回路２０において加熱された高温側クーラントと低温側クーラント回路３０において冷却された低温側クーラントが車室内熱交換器４１に送られる。ただし、冷却された低温側クーラントが車室内熱交換器４１に送られる分だけ、強暖房モードに比べると暖房の程度が劣る。一方、低温側クーラント回路３０において加熱された低温側クーラントの残部は、閉じた低温側クーラント回路３０を循環する。

［強暖房モード］
強暖房モードは、図１５の下段に示すように、第１流調弁２５、第３流調弁２７、第２流調弁３５、第１電磁弁２９および第２電磁弁３９は、空調システム１における強冷房モードと同じである。

以上の通りであるから、強暖房モードにおいては、高温側クーラント回路２０において加熱された高温側クーラントだけが車室内熱交換器４１に送られ、車室内Ｉｎの暖房が実現される。一方、低温側クーラント回路３０において加熱された低温側クーラントは、車室内熱交換器４１に送られず、閉じられた低温側クーラント回路３０を循環する。

［空調システム４の効果］
第４実施形態の空調システム４によれば、車室内熱交換器４１に高温側クーラント回路２０と低温側クーラント回路３０がそれぞれ独立して接続される。しかも、空調システム４によれば、低温側クーラントＬＣが流入する第１接続管４４Ａは、ＨＶＡＣユニット４０における上流側に位置し、高温側クーラントＨＣが流入する第１接続管４４Ｂは、ＨＶＡＣユニット４０における下流側に位置する。したがって、空調システム４によれば、第１実施形態に加えて、以下の効果を奏する。
空調システム４によれば、ＨＶＡＣユニット４０において熱交換する空気Ａを昇温前に最大限除湿できる。したがって、空調システム４によれば、除湿された乾燥空気を快適な温度に加熱でき、車室内Ｉｎの快適性や窓曇り防止性が向上する。

［付記］
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれらの実施形態に限るものではない。
例えば、第１実施形態～第４実施形態は、ＨＶＡＣユニット４０を一つだけ備えている。しかし、本発明に係る空調システムは、図１６に示すように、高温側クーラント回路２０および低温側クーラント回路３０に対して複数、ここでは２つのＨＶＡＣユニット４０Ａ、４０Ｂを備える空調システム５とすることもできる。ＨＶＡＣユニット４０Ａは主に車両の前部座席の温調を担い、ＨＶＡＣユニット４０Ｂは主に車両の後部座席の温調を担う。

空調システム５は、空調システム１に対して後部座席用のＨＶＡＣユニット４０Ｂが追加されている。この追加に伴って、空調システム５は空調システム１に対して以下の要素が追加されている。
高温側クーラント回路２０においては、配管ＬＨ３の流路上に三方弁からなる第４流調弁２４が設けられる。また、第４流調弁２４には配管ＬＨ７の一端が接続され、この配管ＬＨ７の他端は合流点Ｃ６において低温側クーラント回路３０の配管ＬＬ７とＨＶＡＣユニット４０Ｂの第５接続管４８と合流する。
また、低温側クーラント回路３０においては、配管ＬＬ３の流路上に三方弁からなる第５流調弁３４が設けられる。また、第５流調弁３４には配管ＬＬ７の一端が接続され、この配管ＬＬ７の他端は合流点Ｃ６において高温側クーラント回路２０の配管ＬＨ７とＨＶＡＣユニット４０Ｂの第６接続管４８と合流する。
第６接続管４８は、一端がＨＶＡＣユニット４０Ｂの車室内熱交換器４１Ｂに接続され、他端が合流点Ｃ７において第２接続管４５と合流する。

また、図１７に示すように、車室内Ｉｎの左右を独立して温度調整する機能を有するように、２つのＨＶＡＣユニット４０Ａ，４０Ｂを備える空調システム６とすることもできる。ＨＶＡＣユニット４０Ａ，４０Ｂの他に空調システム６に追加される要素は、空調システム５と同様である

また、空調システムが、バッテリ冷却用ユニットを備える場合には、本発明の空調システムを用いることにより、冷却以外に、高温側クーラント回路２０による高温側クーラントを適用することにより、冬期の立ち上り時にバッテリを加熱できる。

１，３，４，５，６ 空調システム
１０ ヒートポンプ回路
１１ 圧縮機
１３ 凝縮器
１５ 受液器
１７ 膨張弁
１９ 蒸発器
２０ 高温側クーラント回路
２１ 高温側熱交換器
２２ 排熱回収器
２３ 高温側循環ポンプ
２４ 第４流調弁
２５ 第１流調弁
２６ 第３電磁弁
２７ 第３流調弁
２８ クーラントタンク
２８Ａ 高温側流出口
２８Ｂ 低温側流出口
２９ 第１電磁弁
３０ 低温側クーラント回路
３１ 低温側熱交換器
３３ 低温側循環ポンプ
３５ 第２流調弁
３６ 第４電磁弁
３７ 排熱回収器
３９ 第２電磁弁
４０，４０Ａ，４０Ｂ ＨＶＡＣユニット
４１ 車室内熱交換器
４３ ダクト
４３Ａ 吸込口
４３Ｂ 吹出口
４４ 第１接続管
４５ 第２接続管
４７ ブロア
５１ 車室外熱交換器
５３ 第３接続管
５５ 第４接続管
５７ ファン
７０ コントローラ
Ｏｕｔ 車室外
Ｉｎ 車室内

Claims (8)

1. 圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器とをこの順に繋ぐ循環回路を備え、冷媒が前記圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器の順に循環されるヒートポンプ回路と、
   前記凝縮器との間で高温側クーラントが熱交換される高温側熱交換器を有する高温側クーラント回路と、
   前記蒸発器との間で低温側クーラントが熱交換される低温側熱交換器を有する低温側クーラント回路と、
   前記高温側クーラント回路において熱交換された前記高温側クーラントおよび前記低温側クーラント回路において熱交換された前記低温側クーラントの一方または双方が供給される車室内熱交換器と、
   前記高温側クーラント回路において熱交換された前記高温側クーラントおよび前記低温側クーラント回路において熱交換された前記低温側クーラントの一方または双方が供給される車室外熱交換器と、を備えるとともに、
   運転モードとして、強冷房モード、弱冷房モード、弱暖房モードおよび強暖房モードを備え、
   前記弱冷房モードは、
   前記高温側クーラント回路において熱交換された前記高温側クーラントおよび前記低温側クーラント回路において熱交換された前記低温側クーラントの双方が前記車室内熱交換器に供給され、
   前記車室内熱交換器に供給される前記低温側クーラントの方が前記高温側クーラントよりも供給量が多く、
   前記車室内熱交換器は、
   共通する流路を、前記高温側クーラントおよび前記低温側クーラントの一方または前記高温側クーラントおよび前記低温側クーラントが混合された混合クーラントが流れる空調システム。
2. 前記強冷房モードは、
   前記低温側クーラント回路において熱交換された前記低温側クーラントだけが前記車室内熱交換器に供給され、
   前記高温側クーラント回路において熱交換された前記高温側クーラントだけが前記車室外熱交換器に供給される、
   請求項１に記載の空調システム。
3. 前記弱暖房モードは、
   前記高温側クーラント回路において熱交換された前記高温側クーラントおよび前記低温側クーラント回路において熱交換された前記低温側クーラントの双方が前記車室内熱交換器に供給され、
   前記車室内熱交換器に供給される前記高温側クーラントの方が前記低温側クーラントよりも供給量が多い、
   請求項１または請求項２に記載の空調システム。
4. 前記強暖房モードは、
   前記高温側クーラント回路において熱交換された前記高温側クーラントだけが前記車室内熱交換器に供給され、
   前記低温側クーラント回路において熱交換された前記低温側クーラントだけが前記車室外熱交換器に供給される、
   請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の空調システム。
5. 前記高温側クーラント回路おいて、熱交換された前記高温側クーラントを前記車室内熱交換器および前記車室外熱交換器の一方または双方に供給するのを制御する第１流調弁と、
   前記低温側クーラント回路において、熱交換された前記低温側クーラントを前記車室内熱交換器および前記車室外熱交換器の一方または双方に供給するのを制御する第２流調弁と、
   前記車室内熱交換器から流出した前記高温側クーラントおよび前記低温側クーラントの一方または双方を前記高温側クーラント回路および前記低温側クーラント回路の一方または双方に供給するのを制御する第３流調弁と、を備える、
   請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の空調システム。
6. 前記第３流調弁に替えて設けられる、前記高温側クーラントおよび前記低温側クーラントの一方または双方を一時的に貯留するクーラントタンクと、
   前記クーラントタンクに貯留された前記高温側クーラントおよび前記低温側クーラントの一方または双方は、前記高温側クーラント回路および前記低温側クーラント回路の一方または双方に供給するのを制御する制御弁と、を備える、
   請求項５に記載の空調システム。
7. 前記車室内熱交換器は、
   前記低温側クーラント回路において熱交換された前記低温側クーラントが、前記高温側クーラント回路において熱交換された前記高温側クーラントよりも、前記車室内熱交換器で熱交換される空気の流れる向きの、上流側を流れる、
   請求項１～請求項６のいずれ一項に記載の空調システム。
8. 前記車室内熱交換器は、
   前記高温側クーラントと前記低温側クーラントが独立して流れる高温側クーラント流路と低温側クーラント流路を備え、
   前記低温側クーラント流路が前記高温側クーラント流路よりも、前記上流側に配置される、
   請求項７に記載の空調システム。
   
   

Images