WO2013084465A1 - 熱交換システム - Google Patents

Abstract

　熱交換システムは、車両用空調装置における冷凍サイクルにおいて暖房時に冷媒が蒸発する室外蒸発器として吸熱動作を行う第１熱交換器（８１）と、前記第１熱交換器（８１）における第１冷却液（Ｙ１）との熱交換にて前記第１冷却液（Ｙ１）から失われた熱を、外気から吸熱して前記第１冷却液（Ｙ１）に供給するために外気環境下に配置された第２熱交換器（８２）とを備える。前記第１熱交換器（８１）は、前記第１冷却液（Ｙ１）との熱交換にて前記冷媒が吸熱をする液冷熱交換器からなる。前記第２熱交換器（８２）は、第２冷却液（Ｙ２）で熱源（５）を冷却する熱源冷却回路（２Ｒ）の放熱も行う。

Description

熱交換システム 関連出願の相互参照

　本開示は、２０１１年１２月５日に出願された日本出願番号２０１１－２６６１３８号と２０１２年１１月１３日に出願された日本出願番号２０１２－２４９５７９号に基づくもので、ここにそれらの記載内容を援用する。

　本開示は、暖房サイクルの熱交換器を、冷却液を利用して熱交換させる熱交換システムに関するものである。特に、車両用空調装置の液冷熱交換器が、車両内の機器を冷却する冷却回路の熱交換器に対して放熱または吸熱する熱交換システムに適用される。

　従来のヒートポンプサイクルでは、外気温の低下に伴う着霜にて、室外機性能が大幅に低下するため、着霜しても素早く、かつ効率よく除霜のできる除霜手段が要求されている。このため、一般には周知のホットガス除霜が提案されていた。

　しかし、ヒートポンプサイクルは、空気流より吸熱するため、着霜による性能低下が顕著である。そして、除霜を冷凍サイクルによるホットガスにて実施すると、伝熱性能が小さいため、除霜に時間がかかりすぎる。

　特許文献１は、自動車用空気調和装置に関し、低外気温の暖房運転時においても室外熱交換器への着霜を抑え、除霜時間を極力短く抑え、暖房能力の向上と圧縮機の信頼性と運転時の安全性を向上させ、室内の快適性を損なわず、省エネルギー運転を行うことを課題としている。

　そのために、流体ポンプにより、電気自動車用駆動モータなどの発熱部品を冷却する冷却液を循環させるサイクルを構成し、ヒートポンプサイクルタイプの冷凍サイクルの暖房運転において、冷媒と冷却液との熱交換を別々に、金属を媒体として効率的に行うために、冷却液の放熱を冷凍サイクルの室外熱交換器内で行うものである。

　特許文献２は、室外熱交換器に着霜があっても、暖房能力の制限を緩和可能な暖房運転が継続できる車両用空調装置を実現することを課題としている。そのために、車室外の空気流と冷却液とを熱交換するラジエータを有し、燃料電池を循環する冷却液をラジエータに流通させる冷却液循環回路と、室外熱交換器が暖房運転の着霜状態のときに、低圧側の冷媒と冷却液循環回路内を循環する冷却液とを熱交換する第１液冷熱交換器とを具備する。これにより、暖房能力の制限を緩和可能な暖房運転が継続できるものである。

特開平８－２５８５４８号公報 特開２００６－３２７４２８号公報

　また、発明者は、本開示の案出過程において、図１３の未公開の熱交換システムを開発した。図１３は、開発過程のヒートポンプサイクルと機器の冷却回路とを示す。図１３において、熱源５と成る電動発電機やエンジン等から三流体熱交換器８内の機器冷却用熱交換部に冷却液を供給している。

　ここで、本開示に言う三流体熱交換器について説明する。熱交換器は通常、空気流とか冷媒のような２つの媒体間の熱を交換するものである。しかし本開示に言う三流体熱交換器は、冷却液と空気流と冷媒（または冷却液）とのように、３つの媒体間において、実質同時に熱交換する熱交換器のことである。なお、媒体を冷却液や冷媒や空気流に限定するものではなく、これらを第１流体、第２流体、第３流体等と称する。

　また、三流体熱交換器８内には、冷却回路の機器冷却用熱交換部のほかに、車両用空調装置のヒートポンプサイクル１００ｃの室外熱交換部も内蔵されている。これらの室外熱交換部と前述の機器冷却用熱交換部とは共通のコア内においてアウターフィンを介して互いのチューブが機械的熱的に結合されている。そしてヒートポンプサイクルの室外熱交換部を成すチューブには冷媒が流れ、機器冷却用熱交換部を成すチューブには冷却液が流れる。

　この開発過程の技術によると、熱容量の大きな冷却液（水または不凍液、以下水またはＬＬＣとも言う）にて蓄熱しておいた熱量を、一気にヒートポンプサイクル１００ｃの室外熱交換部に作用にさせることで早急な除霜が可能となる。このことが可能となった要点は以下の通りである。

　第１に除霜用の熱量を蓄熱して増大させたこと、第２にガスを含む冷媒に対して伝熱良好な冷却液（水あるいはＬＬＣ）にて熱を室外熱交換器に供給したこと、第３に冷却液に蓄えられた熱量を冷媒や空気流等の別流体を介さずに霜に供給できる三流体熱交換器を利用したことである。こうして、冷却液に蓄えられた熱量を、機器冷却用熱交換部を成すチューブからアウターフィンを介して室外熱交換部を成すチューブ等に伝熱して、霜を加熱し大幅な着霜抑制効果が得られた。

　しかしながら、この図１３の構成では、三流体熱交換器に高圧な冷媒と比較的低圧な水あるいはＬＬＣを供給する必要がある。このようにガスを含む冷媒と冷却液という異種流体を扱う三流体熱交換器は、熱交換器の設計が難しくなる。この理由は、冷却液側は、内部腐食の問題があり、一方、冷媒側は高圧力容器の耐圧という問題がある。従って、双方の異なる問題からの要求があり、双方の最適化が難しい。また、冷却液と冷媒との内部リークに対する対策が要求されると言う問題も有り、この点でも最適設計が困難であった。

　以上のように図１３の開発過程における比較例としての三流体熱交換器８は、冷媒と、冷却液と、空気とに係る三流体熱交換器であり、この比較例の三流体熱交換器は、一つの熱交換器にて３つの異種流体を流すことが必要である。

　具体的には、特にヒートポンプサイクルの場合、三流体熱交換器８が、室外機として設置され凝縮器作動を行う時の高圧および高温に耐える構造が必要である。そして、内部流体のうち冷媒による腐食懸念はない。一方、冷却液は、耐圧設計はあまり必要ないものの、内部腐食設計が必要となる。また空気が介在することで、特に蒸発器作動時に凝縮水が溜まり、風雨による被水による腐食設計が必要となり、非常に煩雑な設計となる。

　そしてこのような問題をなくして、図１３の技術の長所を持つ熱交換システムが要求されるが、上記特許文献１および特許文献２には、解決すべき方策が開示されていない。

　本開示の目的は、機器の廃熱をヒートポンプサイクル側に供給可能な熱交換システムにおいて、機器の放熱を行う側の熱交換器でヒートポンプサイクル側との熱交換も行い、熱交換器内を流れる機器側とヒートポンプサイクル側との流体を液体に統一した熱交換システムを提供することにある。

　従来技術として列挙された特許文献の記載内容は、この明細書に記載された技術的要素の説明として、参照によって導入ないし援用することができる。

　本開示の一例によれば、車両用空調装置における冷凍サイクルにおいて暖房時に冷媒が蒸発する室外蒸発器として吸熱動作を行う第１熱交換器と、第１熱交換器における第１冷却液との熱交換にて第１冷却液から失われた熱を、外気から吸熱して第１冷却液に供給するために外気環境下に配置された第２熱交換器とを備え、第１熱交換器は、第１冷却液との熱交換にて冷媒が吸熱をする液冷熱交換器からなり、第２熱交換器は、第２冷却液で熱源を冷却する熱源冷却回路の放熱も行う。

　これによれば、車両用空調装置における冷凍サイクルにおいて、暖房時蒸発器として吸熱動作を行う第１熱交換器は、第１冷却液を介して外気から吸熱する液冷熱交換器として構成できる。また、第２冷却液で熱源を冷却する第２熱交換器を有する。この第２熱交換器は、液冷熱交換器における第１冷却液と冷媒との熱交換にて第１冷却液から失われた熱を、外気から吸熱する働きと、第２冷却液で熱源を冷却する熱源冷却回路に結合され熱源からの熱を放熱する働きとを行うことができる。また、第１冷却液と第２冷却液とを扱う第２熱交換器は、ガス冷媒と冷却液のような異種流体を扱う熱交換器ではないから異種流体を扱う熱交換器特有の問題を持つことが無い。

　換言すれば、第１熱交換器は、第１冷却液と冷媒という異種流体を扱う液冷熱交換器である。しかし、暖房運転時における第１熱交換器の吸熱作用があっても第１熱交換器は液冷熱交換器であるため、着霜することは無い。

　一方、外気から吸熱して第１冷却液に供給するために外気環境下に配置された第２熱交換器は、第２冷却液と、第１冷却液と外気（空気）とに係る三流体熱交換器であり、外気に晒されているで、表面に霜が付着することがあり、除霜運転が必要となることがある。しかし、この第２熱交換器をなす三流体熱交換器は、マクロ的には冷却液と空気との熱交換を行う一般的なラジエータと同一化することができた三流体熱交換器である。

　ここで比較例としての三流体熱交換器（図１３）として、冷媒と、冷却液と、空気とに係る三流体熱交換器を想定した場合、前述したように、冷却液による内部腐食設計が必要となり、空気が介在することで、特に蒸発器作動時に凝縮水が溜まり、風雨による被水による腐食設計が必要となり、非常に煩雑で困難な設計課題を有するものとなった。

　この点、上記構成においては、第１熱交換器は液冷熱交換器であるため、この第１熱交換器にて冷媒と冷却液のみを熱交換媒体として、空気側の課題を切り離すことで設計課題を簡略化できる。

　上記比較例の三流体熱交換器は、高圧および高温に耐える構造が必要であり、内部腐食設計が必要となり、かつ凝縮水や風雨による被水による腐食設計が必要となった。このために、本開示における三流体熱交換器としての第２熱交換器は、比較例の三流体熱交換器が抱える問題および役割を、第１熱交換器（液冷熱交換器）と、第２冷却液と第１冷却液と外気（空気）とに係る三流体熱交換器という２つの熱交換器に分散させることで、設計課題を簡略化および解決容易化させている。

　例えば、熱源から第２熱交換器を迂回する蓄熱用バイパス流路と開閉弁とを有し、開閉弁の第１作動によって、車両用空調装置の冷房時には第１交換器からの第１冷却液を第２熱交換器に流入させ、開閉弁の第２作動によって、熱源の熱を熱源冷却回路に蓄熱する蓄熱時には熱源からの第２冷却液を蓄熱用バイパス流路に流入させ、開閉弁の第３作動によって、車両用空調装置の除霜時には蓄熱された第２冷却液を第２熱交換器に流入させる。

　これによれば、開閉弁の第１作動によって、車両用空調装置の冷房時には第１交換器からの第１冷却液を第２熱交換器に流入させているから、凝縮器として作用する第１熱交換器の熱を第１冷却液に対して放熱させることができる。また、開閉弁の第２作動によって、熱源の熱を熱源冷却回路に蓄熱する蓄熱時には、熱源からの第２冷却液を蓄熱用バイパス流路に流入させているから、熱を効率よく蓄熱できる。更に、開閉弁の第３作動によって、車両用空調装置の除霜時には第２冷却液を第２熱交換器に流入させているから、除霜時に蓄熱された第２冷却液で第２熱交換器に対して短時間で除霜を完了させることができる。

　例えば、熱源は、エンジンであり、開閉弁の第３作動によって、車両用空調装置の除霜時に第２冷却液を第２熱交換器に流入させる場合には、エンジンを起動させる手段を制御装置に有する。

　これによれば、開閉弁の第３作動によって、車両用空調装置の除霜時に第２冷却液を第２熱交換器に流入させる場合には、エンジンを起動させるから、充分な熱で除霜することができる。

　例えば、蓄熱用バイパス流路内に熱源であるエンジンの熱を空気に対して放熱する第３熱交換器を有し、第３熱交換器は第２熱交換器の風下側に配置されている。

　これによれば、蓄熱用バイパス流路内にエンジンの熱を空気に対して放熱する第３熱交換器を有しているから、エンジンの最大発熱時の冷却性能保証が容易であり、かつ車両用空調装置の冷房時における第２冷却液の冷却に第３熱交換器が寄与するから、第２熱交換器の冷却性能確保も可能である。

　例えば、熱源はエンジンから成り、第１冷却液が流れる第１熱交換器と第２熱交換器とを含む流路内にエンジン以外の車載発熱機器を配置し、第２熱交換器にて車載発熱機器とエンジンからの熱を放熱させる。

　これによれば、車載発熱機器の発熱を、冷凍サイクルの暖房時に冷媒が蒸発する室外蒸発器として吸熱動作を行う第１熱交換器にて吸熱させることができる。従って、冷凍サイクルによる暖房運転時の暖房性能および成績係数（ＣＯＰ）を良好にすることができる。

　例えば、熱源は、エンジン以外の車載発熱機器から成り、車載発熱機器の発熱を第２冷却液が流れる第２熱交換器で放熱させる。

　これによれば、第２熱交換器には第１冷却液と第２冷却液との両方が流れるが、エンジン以外の車載発熱機器のエンジンに比較して低温の熱を第２冷却液に流すため、第１冷却液と第２冷却液の温度差が小さく、第２熱交換器に対する熱歪みに係るストレスを小さくすることができる。具体的には、例えば第１冷却液と第２冷却液とが夫々流れる第２熱交換器内のチューブの熱歪みにおけるストレスを小さくすることができ、特にチューブ同士を交互配置した場合に有効である。

　例えば、第２熱交換器は、第１熱交換器側から流れ込む第１冷却液と、熱源側から流れこむ第２冷却液と、空気流とから成る３つの媒体間において、同時に熱交換する三流体熱交換器から成る。そしてこの三流体熱交換器は、共通のアウターフィンを介して第１冷却液が流れるチューブと第２冷却液が流れるチューブとが機械的および熱的に結合されている。

　これによれば、第２熱交換器は、三流体熱交換器から成るから小型に構成できる。また、空気流以外は第１冷却液、第２冷却液共に液体であるから、三流体熱交換器の設計および製造が容易になる。また、共通のアウターフィンを介して第１冷却液と第２冷却液とが少ないスペースで熱交換し易い。また、第１冷却液および第２冷却液の温度を２種類にし易い。よって、このような三流体熱交換器を使用して、温度差が存在する場合であっても容易に熱交換システムを構築することができる。

　例えば、三流体熱交換器を成す第２熱交換器は、第１冷却液が流れるチューブと、第２冷却液が流れるチューブとを有し、これらのチューブがチューブ積層方向に交互に配置されている。また、第１冷却液が流れるチューブと、第２冷却液が流れるチューブとが共通のアウターフィンにて結合されている。

　これによれば、三流体熱交換器として第２熱交換器を容易に構成できる。また、冷却液は、第１冷却液と第２冷却液のように流路を分離することができる。

　例えば、第２熱交換器に熱源側から第２冷却液が流れ込む量を抑制し、かつ第２熱交換器に第１熱交換器側からの第１冷却液が流れこむように開閉弁を制御する手段を制御装置に有する。

　これによれば、第２熱交換器に熱源側から第２冷却液が流れ込む量を抑制し、かつ第２熱交換器に第１熱交換器側からの第１冷却液が流れこむようにすることによって、三流体熱交換器を成す第２熱交換器の熱交換面積が冷凍サイクルの冷媒と熱交換する第１冷却液側に使用され、冷凍サイクルの性能を向上させることができる。

　例えば、第１冷却液の流量を第２冷却液とは独立して制御する流量制御手段となるポンプまたは開閉弁を第１冷却液が流れる回路中および第２冷却液が流れる回路中に設ける。

　これによれば、第１冷却液の流量を第２冷却液とは独立して制御するから、三流体熱交換器の熱交換面積が冷凍サイクルの冷媒と熱交換する第１冷却液側に主として使用される程度を制御することができる。

　例えば、第１熱交換器が凝縮器として作動する場合に、第１冷却液の水温が所定温度以上になったときに、制御装置が、第２熱交換器に流れる第１冷却液の流量を多くするように制御する。

　これによれば、冷房時に第１熱交換器が凝縮器として作動する場合に、第１冷却液の高温化にともなう第１冷却液が流れる流路の保護または性能保証のため第２熱交換器に流入する第１冷却液の量を増加させ、充分に第２熱交換器にて第１冷却液の放熱を行うことができる。

　例えば、第１熱交換器が室外機として設置され、蒸発器として作動する場合に、第１冷却液の水温が所定水温以下、第１熱交換器内の冷媒圧力が所定圧力以下、および、第２熱交換器の温度が所定温度以下のいずれかと成った場合に、制御装置は、第２冷却液が第２熱交換器に流れ込む量を増加させるように制御する。

　これによれば、暖房運転時において、第１冷却液の水温が所定水温以下、および、第１熱交換器内の冷媒圧力が所定圧力以下、第２熱交換器の温度が所定温度以下のいずれかと成った場合に、熱交換性能回復の必要な着霜状態と判定し、第２冷却液が第２熱交換器に流れ込む量を増加させるようにして、暖房性能の確保および耐着霜性の向上を図ることができる。

　例えば、車両用空調装置が搭載された車両の走行速度が所定速度以下、または、エンジンの熱を放熱させる第２熱交換器に流れる空気流を阻止するようにラジエータシャッターが作動した場合に、室外機として設置された第２熱交換器内に流入される第２冷却液の温度を上昇させるかまたは流量を増加させる。

　これによれば、車両の走行速度が所定速度以下、または、エンジンの熱を放熱させる第２熱交換器に流れる空気流を阻止するようにラジエータシャッターが作動した場合には、第２熱交換器が空気と熱交換する作用が低下する。この場合を利用して、第２熱交換器内に流入される第２冷却液の温度を上昇させるか、または流量を増加させるから、第２熱交換器の除霜または耐着霜性の向上を速やかに行うことができる。

第１実施形態におけるヒートポンプサイクルと機器の冷却回路とを示す作動説明図である。 第２実施形態におけるヒートポンプサイクルとエンジンの冷却回路とを示す作動説明図である。 第３実施形態を示すヒートポンプサイクルとエンジンの冷却回路とを示す作動説明図である。 第４実施形態を示すヒートポンプサイクルとエンジンおよび機器の冷却回路とを示す作動説明図である。 第５実施形態を示すヒートポンプサイクルとエンジンの冷却回路とを示す作動説明図である。 第６実施形態を示すヒートポンプサイクルとエンジンの冷却回路とを示す作動説明図である。 他の実施形態における三流体熱交換器の構造例を示す模式構成図である。 他の実施形態における三流体熱交換器の別の構造例を示す模式構成図である。 他の実施形態を示す三流体熱交換器の外観斜視図である。 図９の熱交換器の分解斜視図である。 図９のＹ１１－Ｙ１１線に沿う断面図である。 図９の熱交換器における冷媒および冷却液の流れを説明する模式的な斜視図である。 関連技術（未公開）におけるヒートポンプサイクルと機器の冷却回路とを示す作動説明図である。

　以下に、図面を参照しながら本開示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。

　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、明示していなくても実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。

　（第１実施形態）
　以下、本開示の第１実施形態について説明する。図１は、本開示の第１実施形態を示す。この図１において、熱交換システム１００は、例えば走行用モータを走行用駆動源として備える電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＶ）、あるいはプラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）等の車両に搭載される。この熱交換システムは、機器５（インバータ、または電動発電機等のことであり、熱源５とも言う）の冷却を行うと共に、ヒートポンプサイクル１００ｃによる冷房暖房運転を可能としている。

　先ず、車両用空調装置のヒートポンプサイクル１００ｃの冷房サイクルについて説明する。冷房時には、圧縮機６から室内放熱器１１、電気式膨張弁（絞り）７、更に、室外の液冷熱交換器（冷房時は水冷凝縮器として機能する）８１、冷房絞り１４、蒸発器９、アキュムレータ１０、圧縮機６の順に冷媒が流れる。室内放熱器１１には、エアミックスドア１２が閉じられることで、空調風が与えられない。

　電気式膨張弁７は、絞り機能（絞り）と全開機能（開）をもつ電気式可変絞り弁であり、制御装置２０によって図示を省略した配線を介して制御される。なお、電気式膨張弁７は、後述するように、冷媒が流れる固定絞りとこの固定絞りに並列に接続された電磁弁で代用することもできる。

　暖房時においては、圧縮機６、室内放熱器１１、電気式膨張弁（開）７、液冷熱交換器（吸熱器）８１、電磁弁１３、アキュムレータ１０、圧縮機６のように冷媒が流れる。なお、除湿暖房時は、減圧弁１４、蒸発器９側にも冷媒が流入するように電磁弁１３の開度が調整される。

　次に、第２冷却液Ｙ２が流れる熱源５側の冷却回路について説明する。ヒートポンプサイクル１００ｃから成る車両用空調装置の暖房または冷房運転時においては、矢印Ｙ１にて示す第１冷却液Ｙ１による第１冷却回路１Ｒは、熱交換器側ポンプ４、第２開閉弁２、第１熱交換器（冷房時放熱作用、暖房時吸熱作用をなす液冷熱交換器）８１、第２熱交換器（冷房時放熱、暖房時吸熱作用をなす）８２のように第１冷却液Ｙ１が流れる。なお、第２熱交換器８２は、空気と後述する第１冷却液Ｙ１と第２冷却液Ｙ２とに係る三流体が流れる三流体熱交換器８２である。

　車両用空調装置の暖房運転時であって液冷熱交換器を成す第１熱交換器８１から吸熱するときは、熱源５、熱源側ポンプ３、第２熱交換器８２、熱交換器側ポンプ４、第１開閉弁１、熱源５と矢印Ｙ２で示す第２冷却液Ｙ２が第１冷却液温度とは別温度で流れる。これにより、熱源５側の熱を、第２熱交換器８２を介して第１冷却液Ｙ１側に熱を移動させ、第１熱交換器（液冷熱交換器）８１を介してヒートポンプサイクル１００ｃ側に吸熱させる。

　暖房運転時における第１熱交換器（液冷熱交換器）８１の吸熱作用があっても第１熱交換器８１は液冷熱交換器であるため、着霜することは無い。しかし、第１冷却液Ｙ１を介して第１熱交換器８１に吸熱される第２熱交換器８２は外気に晒されているで、表面に霜が付着することがあり、除霜運転が必要となることがある。この除霜運転時は、第２開閉弁２の開度を小（閉を含む）とし、第１冷却液Ｙ１が流れないか少量の流れとする。

　次に、矢印Ｙ２にて示す第２冷却液Ｙ２について説明する。熱源５を通る第２冷却液Ｙ２は、熱源５、熱源側ポンプ３、第２熱交換器（放熱作用を成す）８２、熱交換器側ポンプ４、第１開閉弁１、熱源５と流れる。

　除霜運転前の蓄熱時は、開閉弁１または２の開度を制御して、熱源５、熱源側ポンプ３、蓄熱用バイパス流路１５と熱源５を通るように第２冷却液Ｙ２が循環する。そして除霜時は、熱源５、熱源側ポンプ３、蓄熱用バイパス流路１５のように循環して蓄熱された第２冷却液Ｙ２が、霜が付着した第２熱交換器８２に流れこみ、短時間除霜が行われる。

　このように、第１実施形態においては、除霜用の熱量を蓄熱して増大させることができる。また、ガス冷媒に対して伝熱性能が良好な水またはＬＬＣからなる第２冷却液Ｙ２にて熱を室外器となる第２熱交換器に供給することができる。更に、蓄えられた第２冷却液Ｙ２の熱量を空気流のような別流体を介さずに第２熱交換器８２の金属から成るチューブやアウターフィンに供給し除霜できるという効果が得られ、大幅な着霜抑制効果ないし除霜効果が得られる。

　また、第２熱交換器８２は、送風機１６によって矢印Ｙ３のように流れる空気流Ｙ３と第１冷却液Ｙ１と第２冷却液Ｙ２とが流れる熱交換器として構成されている。この場合、この第２熱交換器８２は、空気流以外の流体が共に液体であるから、空気流以外の流体が液体とガス冷媒のように分かれる場合と比べると、ガス冷媒と冷却液との内部リークの問題や、冷媒と冷却液との耐久性能、耐圧性能の相違等から最適設計が困難であるという問題は解消される。

　以下、更に詳細に周知の構成も含めて説明する。この図１においては、冷凍サイクル１００ｃと熱の授受を行う第１流体回路１Ｒを有している。第２流体回路２Ｒは、熱源５、熱源側ポンプ３、第２熱交換器８２等にて冷却回路を形成している。また、図１の熱交換システムは、制御装置２０を備えている。室内放熱器１１、および蒸発器９によって、車両室内の空調（冷房運転、暖房運転）を行うユニットが、室内ユニット２１として設けられている。

　ヒートポンプサイクル１００ｃは、車室内の暖房あるいは冷房を行うための熱サイクルであり、圧縮機６、室内放熱器１１、電気式膨張弁７による暖房絞り、室外熱交換器となる第１熱交換器（液冷熱交換器）８１、およびアキュムレータ１０に加えて、電磁弁１３（周知のように三方弁を使用しても良い）から分岐する分岐流路に設けられた冷房絞り１４および蒸発器９を備えている。

　上記ヒートポンプサイクル１００ｃを構成する各機器のうち、室内放熱器１１、および蒸発器９は、室内ユニット２１の構成部品として車室内（インストルメントパネル内）の空調ケース内に配設され、圧縮機６、第１第２熱交換器８１、８２、送風機１６、熱源５等はエンジンルーム内に配設されている。

　圧縮機６は、図示しない電動モータによって駆動されて、冷媒を高温高圧に圧縮して吐出する電動式の流体機械であり、作動回転数によって冷媒の吐出量を調節可能としている。この圧縮機６は、制御装置２０によってその作動および冷媒吐出量が制御される。

　室内放熱器１１は、内部に冷媒流路が形成された放熱用の熱交換器であり、空調ケース内の空調用空気流の下流側に配設されている。室内放熱器１１内の冷媒流路には、圧縮機６から吐出された高温高圧の冷媒が流れ、室内放熱器１１は、空調ケース内を流通して、室内放熱器１１自身を通過する空調用空気流に放熱して、空調用空気流を加熱するようになっている。

　制御絞りを成す電気式膨張弁７による暖房絞りは、所定開度の絞りを構成し、室内放熱器１１から流出される冷媒を減圧する減圧手段である。なお、この電気式膨張弁７は、暖房絞りと、この暖房絞りをバイパスするように分岐された分岐流路に設けられた電磁弁とで代用することもできる。

　電気式膨張弁７または電磁弁７ｂの開閉動作は制御装置２０によって制御されるようになっている。電気式膨張弁７は、暖房運転時には暖房絞りとして流路を絞り、冷媒が減圧されて第１熱交換器８１から成る液冷熱交換器に流入するようになっている。また、電気式膨張弁７は、冷房運転時には開かれて、室内放熱器１１から流出される冷媒は、減圧を受けずに室外熱交換器を成す第１熱交換器８１に流入するようになっている。第１熱交換器８１は、冷媒と第１冷却液Ｙ１との間で熱交換する液冷熱交換器である。

　暖房運転時に電気式膨張弁７による暖房絞りから冷媒が流出される場合、冷媒は低温低圧に減圧されているので、第１熱交換器８１は空気流から吸熱する吸熱用熱交換器（吸熱器）として機能する。また、冷房運転時に、冷媒は減圧されずに高温高圧のままであるので、第１熱交換器８１は第１冷却液Ｙ１によって冷媒が冷却される液冷放熱器として機能する。

　第２熱交換器８２の車両後方側には、空気流Ｙ３を供給する送風機１６が設けられている。送風機１６は、制御装置２０によってファンの回転数が増減されることで、空気流Ｙ３の送風量が調節されるようになっている。なお、送風機１６は、第２熱交換器８２の車両前方側に設けられて、空気流Ｙ３を車両の前方側から後方側に供給する押し込み式の空気流供給手段としても良い。

　第２体熱交換器８２の流出側には、熱交換器側ポンプ４、第１開閉弁１、第２開閉弁２繋がる流路が設けられている。次に、電磁弁１３は、閉じることにより、冷媒が冷房絞り（減圧弁）１４側を流通する場合と、電磁弁１３を開くことにより冷媒を主としてアキュムレータ１０側に流通させる場合とに切替えることができる。この電磁弁１３は電気式膨張弁７と共に制御装置２０で制御される冷房暖房切替え手段を形成している。

　冷房絞り１４は、減圧手段であり、所定開度の絞りを備え、冷媒を減圧するようになっている。蒸発器９は、冷房絞り１４の下流側に設けられた熱交換器であり、冷房絞り１４で減圧された冷媒と空調ケース内を流通する空調用空気流との間で熱交換して、空調用空気流を冷却するようになっている。蒸発器９は、空調ケース内で流路全体を横断するように設けられている。蒸発器９は、空調ケース内で室内放熱器１１よりも空調用空気流の上流側に配設されている。

　アキュムレータ１０は、気液分離手段であり、電磁弁１３を介して第１熱交換器８１から流出された冷媒、あるいは冷房絞り１４を通り蒸発器９から流出された冷媒を受け入れ、冷媒の気液を分離して液冷媒を溜め、ガス冷媒および底部付近の少量の液冷媒（オイルが溶け込んでいる）を圧縮機６へ吸入させるようになっている。

　室内ユニット２１は、空調用空気流の温度を、乗員が設定する設定温度に調節して車室内に吹出すユニットであり、空調ケース内にブロワ２５、蒸発器９、室内放熱器１１、およびエアミックスドア１２等が設けられている。

　ブロワ２５は、内外気切替えドア２７の切替えによって車室内あるいは車室外から空調用空気流を空調用ケース内に取り入れて、最下流側となる各種吹出口から車室内へ吹出す送風手段である。ブロワ２５の作動回転数、即ち送風量は、制御装置２０によって制御されるようになっている。ブロワ２５の空調用空気流の下流側には、上記で説明した蒸発器９、および室内放熱器１１が配設されている。また、室内放熱器１１と空調ケースとの間には、空調用空気流が室内放熱器１１をバイパスして流通可能となるバイパス通路２６が形成されている。

　エアミックスドア１２は、室内放熱器１１、およびバイパス通路２６を通過する空調用空気流量を調節する調節手段である。エアミックスドア１２は、室内放熱器１１の空調用空気流通部、あるいはバイパス通路２６を開閉する回動式のドアである。エアミックスドア１２の開度に応じて、室内放熱器１１を流通する加熱空気流と、蒸発器９で冷却されてバイパス通路２６を流通する冷却空気流との流量割合が調節されて、室内放熱器１１の下流側の空調用空気温度が調節されるようになっている。

　エアミックスドア１２の開度は、制御装置２０によって制御されるようになっている。更に、制御装置２０は演算結果に基づいて、ポンプ３、４の作動制御、開閉弁１または２の開閉制御、圧縮機６の作動および吐出量制御、電磁弁１３の開閉制御、電気式膨張弁７の開度制御、送風機１６の作動および送風量制御、エアミックスドア１２の開度制御等を行うことで、機器５の冷却運転、車室内の冷房運転、暖房運転を行う。

　（除霜運転）
　暖房運転中においては、室外熱交換器となる第１熱交換器８１は、第１冷却液Ｙ１から冷媒に吸熱するので、第２熱交換器８２は第１冷却液Ｙ１との熱交換により温度低下する。冬場のように外気温度が低く、上記熱交換によって第２熱交換器８２の表面の温度が空気中に含まれる水蒸気の露点温度を下回ると、水蒸気は凝縮水となり、更に空気流の温度が低下して０℃以下となると、凝縮水は凍結して霜となって第２熱交換器８２の表面に付着してしまう。

　第２熱交換器８２の表面に霜が付着すると、熱交換器全体の通気抵抗が上昇すると共に、熱抵抗が増加するので、熱交換器と空気流との熱交換性能が低下してしまい、ひいては、室内放熱器１１の加熱性能が低下してしまう。除霜運転は、霜を融解させて除去するための運転として設定されている。

　除霜運転にあたって、まず、制御装置２０は、蓄熱用バイパス流路１５側に熱源５からの第２冷却液Ｙ２が流れるように第１開閉弁１、第２開閉弁２を実質的に閉じ（わずかに開いていても良い）、熱源側ポンプ３を作動させる。すると、冷却回路２Ｒ内の第２冷却液Ｙ２は蓄熱用バイパス流路１５側を通過して循環し、第２熱交換器８２および第１熱交換器８１による放熱を受けない形となる。よって、熱源５から発生する熱は、第２冷却回路２Ｒに充分蓄熱されていくことになる。

　そして、制御装置２０は、冷凍サイクル１００ｃの暖房運転中に除霜を行う際に、第１開閉弁１を開き、蓄熱された第２冷却液Ｙ２を第２熱交換器８２に流入させる。更に、送風機１６を作動状態とする。すると、冷却回路２Ｒ内の第２冷却液Ｙ２は、第２熱交換器８２内を通過して循環し、第２冷却液Ｙ２に蓄熱された熱は、第２熱交換器８２表面の除霜を行う。

　例えば、第２熱交換器８２に流入する前の空気流の温度を図示しないＴ１とすると、第２熱交換器８２を通過した後の空気流の温度（図示しない温度センサの検出温度）は、蓄熱した第２冷却液Ｙ２によって加熱されＴ２に上昇する。このとき、制御装置２０は、空気流の温度Ｔ２が、第２熱交換器８２の除霜に必要とされる所定の空気温度以上となるように、送風機１６の送風量を制御する。霜を融解させるための空気流の温度Ｔ２としては、０℃以上であることが必要であるため、所定の空気温度としては、ここでは０℃と設定している。

　第２冷却液Ｙ２から第２熱交換器８２を介して放出される放熱量は、空気流の風量と、（温度Ｔ２－温度Ｔ１）との積に比例する。よって、制御装置２０は、例えば熱交換用空気温度Ｔ２が、所定の空気温度よりも低い場合は、送風機１６の風量を低下させることで、空気流の温度Ｔ２を所定の空気温度以上に確保する。

　そして、温度Ｔ２に加熱された空気流が第２熱交換器８２から流出することになり、第２熱交換器８２の除霜が可能となる。このとき、ヒートポンプサイクル１００ｃにおいては、暖房運転時の作動条件がそのまま維持できる。

　以上のように、除霜運転において、除霜を行う前段階で、第２冷却液Ｙ２が蓄熱用バイパス流路１５を循環することで、熱源５から発生する熱を第２冷却液Ｙ２に蓄熱するようにしている。これにより、第２熱交換器８２における除霜のための熱を準備することができる。

　そして、予め第２冷却液Ｙ２に蓄熱した熱を、第２熱交換器８２に与えることができるので、即効性のある除霜が可能となる。また、従来技術においては、ホットガス除霜運転時に、送風機１６を停止させると共に、ヒートポンプサイクル１００ｃ内の圧縮機６を作動させる必要があった。しかしながら、この実施形態では、除霜時に送風機１６が作動を継続し、第１熱交換器８１は暖房運転時と同様に吸熱器としての作動を維持することができる。よって、ヒートポンプサイクル１００ｃにおいては、本来の暖房運転状態を維持したままで除霜することが可能となる。そして、除霜のために圧縮機６を作動させることがなく、圧縮機６の余分な動力を必要としない。

　また、上記第１実施形態においては、熱源５は、エンジン（内燃機関）以外の車載発熱機器５から成る。そして、車載発熱機器５の発熱を第２冷却液Ｙ２が流れる第２熱交換器８２で放熱させている。これによれば、第２熱交換器８２には第１冷却液Ｙ１と第２冷却液Ｙ２との両方が流れるが、エンジン以外の車載発熱機器５のエンジンに比較して低温の熱を第２冷却液Ｙ２に流すため、第１冷却液Ｙ１と第２冷却液Ｙ２の温度差が小さく、第２熱交換器８２に対する熱歪みに係るストレスを小さくすることができる。

　具体的には、例えば第１冷却液Ｙ１と第２冷却液Ｙ２とが夫々流れる第２熱交換器８２内のチューブの熱歪みにおけるストレスを小さくすることができ、特にチューブ同士を交互配置した場合に有効である。

　更に、上記第１実施形態においては、第２熱交換器８２に熱源５側から第２冷却液Ｙ２が流れ込む量を開閉弁１の制御によって抑制し、かつ第２熱交換器８２に第１熱交換器側８１からの第１冷却液Ｙ１が主としてまたは第１冷却液Ｙ１のみが流れこむように開閉弁１または２を制御する手段を制御装置２０に有する。

　これによれば、第２熱交換器８２に熱源５側から第２冷却液Ｙ２が流れ込む量を抑制し、かつ第２熱交換器８２に第１熱交換器側８１からの第１冷却液Ｙ１が流れこむようにすることによって、三流体熱交換器を成す第２熱交換器８２の熱交換面積が冷凍サイクルの冷媒と熱交換する第１冷却液側に使用され、冷凍サイクルの性能を向上させることができる。

　なお、第２熱交換器８２に熱源５によって加熱された第２冷却液Ｙ２と、第１熱交換器側８１からの第１冷却液Ｙ１との両方が共通ポンプ４を介して流れ込む。そして、共通ポンプ４と第２熱交換器８２とを通過して流れる第２冷却液Ｙ２が流れる流路内に開閉弁の一方の弁１が配置されている。また、共通ポンプ４と第２熱交換器８２とを通過して流れる第１冷却液Ｙ１が流れる流路内に開閉弁１、２の他方の弁２が配置されている。

　これによれば、第２熱交換器８２に第１熱交換器側８１からの第１冷却液Ｙ１のみが流れこむように開閉弁の他方の弁２を開き、開閉弁の一方の弁１を閉じることによって、三流体熱交換器の熱交換面積が冷凍サイクルの冷媒と熱交換する第１冷却液Ｙ１側のみに使用され、冷凍サイクルの性能を任意のタイミング（例えば真夏時のクールダウン時）において向上させることができる。

　（第２実施形態）
　次に、本開示の第２実施形態について説明する。なお、以降の各実施形態においては、上述した第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成および特徴について説明する。なお、第２実施形態以下については、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明が援用される。

　本開示の第２実施形態を示す図２の図１との相違点は、蓄熱用バイパス流路が存在しないことである。この場合においても、熱源側ポンプ３および熱交換器側ポンプ４を回転させ、熱源５となるエンジン（Ｅ／Ｇ）の高温廃熱で第２熱交換器８２の除霜が可能である。

　また、暖房時は車両用空調装置のヒートポンプサイクル１００ｃ側の要求によって制御装置２０を介して、エンジン１を起動し、吸熱暖房および除霜熱源の確保を可能としている。なお、車両用空調装置が搭載されている車両は、ガソリン車であっても良い。また、熱源５は、エンジン以外の高温の熱源５であってもよく、燃料電池自動車等に適用してもよい。

　（第３実施形態）
　次に、本開示の第３実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。図３は本開示の第３実施形態を示す。図３において、第２冷却液Ｙ２が第２熱交換器８２をバイパスする位置に第３熱交換器８３を有している。

　そして、第３熱交換器８３を流れる第２冷却液Ｙ２を介して熱源５となるエンジンが空気に放熱する。また、開閉弁１または２の第１作動によって、車両用空調装置の冷房暖房時には第１交換器８１からの第１冷却液Ｙ１を第２熱交換器８２に流入させている。

　また、開閉弁１または２の第２作動によって、熱源５の熱を第２冷却液Ｙ２に蓄熱する蓄熱時には第２冷却液Ｙ２が第２熱交換器８２をバイパスするようにして熱源５からの第３冷却液Ｙ２を第３熱交換器８３に流入させている。更に、開閉弁１または２の第３作動によって、車両用空調装置の除霜時には蓄熱された第２冷却液Ｙ２を第２熱交換器８２に流入させている。

　この構成によれば、開閉弁１または２の第１作動によって、車両用空調装置の冷房時には第１交換器８１からの第１冷却液Ｙ１を第２熱交換器８２に流入させているから、凝縮器として作用する第１熱交換器８１の熱を第１冷却液Ｙ１を介して放熱させることができる。また、開閉弁１または２の第２作動によって、熱源５の熱を熱源冷却回路２Ｒに蓄熱する蓄熱時には、第２冷却液Ｙ２をバイパスさせて熱源５からの第２冷却液Ｙ２を第３熱交換器８３に流入させることができる。

　更に、開閉弁１または２の第３作動によって、車両用空調装置の除霜時には蓄熱された第２冷却液Ｙ２を第２熱交換器８２に流入させているから、除霜時に蓄熱された第２冷却液Ｙ２で第２熱交換器８２に対して短時間で除霜を完了させることができる。

　以上のように、蓄熱用バイパス流路１５内に熱源５であるエンジンの熱を空気に対して放熱する第３熱交換器８３を有している。この第３熱交換器８３は、第２熱交換器８２の送風機１６による空気流Ｙ３の風下側に配置されている。

　これによれば、蓄熱用バイパス流路１５内にエンジンの熱を空気に対して放熱する第３熱交換器８３を有しているから、エンジンの最大発熱時の冷却性能保証が容易であり、かつ車両用空調装置の冷房時には第２冷却液Ｙ２の冷却に第３熱交換器８３が寄与するから、第２熱交換器８２の冷却性能確保も可能である。なお、蓄熱用バイパス流路１５を複数並置し、その中の一つの蓄熱用バイパス流路１５に第３熱交換器８３を設けてもよい。

　（第４実施形態）
　次に、本開示の第４実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。図４は本開示の第４実施形態を示す。図４において、熱源５はエンジンから成る。第１冷却液Ｙ１が流れる第１熱交換器８１と第２熱交換器８２とを含む流路内にエンジン以外の車載発熱機器５０を配置している。

　そして、第２熱交換器８２にて車載発熱機器５０とエンジン５からの熱を放熱させている。これによれば、エンジン停止時においても車載発熱機器５０の発熱を、冷凍サイクルの暖房時に冷媒が蒸発する室外蒸発器として吸熱動作を行う第１熱交換器８１にて吸熱させることができる。従って、冷凍サイクルによる暖房運転時の暖房性能および成績係数（ＣＯＰ）を良好にすることができる。

　（第５実施形態）
　次に、本開示の第５実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。図５は、本開示の第５実施形態を示す。図５において、第２熱交換器８２は、第１熱交換器８１側から流れ込む第１冷却液Ｙ１と、熱源５側から流れこむ第２冷却液Ｙ２と、空気流Ｙ３とから成る３つの媒体間において、同時に熱交換する三流体熱交換器から成る。

　この三流体熱交換器８２は、共通の図５では図示しないアウターフィンを介して第１冷却液Ｙ１が流れる三流体熱交換器８２内のチューブと第２冷却液Ｙ２が流れるチューブとが機械的および熱的に結合されている。

　これによれば、第２熱交換器８２は、三流体熱交換器８２から成るから小型に構成できる。また、空気流以外は第１冷却液Ｙ１、第２冷却液Ｙ２共に液体であるから、三流体熱交換器８２の設計および製造が容易になる。また、共通のアウターフィンを介して第１冷却液Ｙ１と第２冷却液Ｙ２とが少ないスペースで熱交換し易い。また、第１冷却液Ｙ１および第２冷却液Ｙ２の温度を２種類にし易い。よって、このような三流体熱交換器８２を使用して、第１冷却液Ｙ１と第２冷却液Ｙ２との間に温度差が存在する場合であっても容易に熱交換システムを構築することができる。

　また、図５において、第１冷却液Ｙ１の流量を第２冷却液Ｙ２とは独立して制御する流量制御手段となるポンプ４ｂまたは開閉弁１を第１冷却液Ｙ１が流れる回路中、および第２冷却液Ｙ２が流れる回路中に設けている。従って、第１冷却液Ｙ１の流量を第２冷却液Ｙ２とは独立して制御できるから、三流体熱交換器８２の熱交換面積が冷凍サイクルの冷媒と熱交換する第１冷却液側に主として使用される程度を制御することができる。なお、三流体熱交換器８２の具体的構成は、後述する図７または図８によることができる。

　（第６実施形態）
　次に、本開示の第６実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。本開示の第６実施形態を示す図６において、第１熱交換器８１が凝縮器として作動する場合に、第１冷却液Ｙ１の水温が所定温度以上になったときに、制御装置２０が、第２熱交換器８２に流れる第１冷却液Ｙ１の流量を多くするように制御する。

　これによれば、冷房時に第１熱交換器８１が凝縮器として作動する場合に、第１冷却液Ｙ１の高温化にともなう第１冷却液Ｙ１が流れる流路の保護または性能保証のため第２熱交換器８２に流入する第１冷却液Ｙ１の量を増加させ、充分に第２熱交換器８２にて第１冷却液Ｙ１の放熱を行うことができる。

　また、第１熱交換器８１が室外機として設置され、蒸発器として作動する場合に、第１冷却液Ｙ１の水温が所定水温以下、および、第１熱交換器８１内の冷媒圧力が所定圧力以下、および、第２熱交換器８２の温度（例えばフィン温度）が所定温度以下のいずれかと成った場合に、制御装置２０は、第２冷却液Ｙ２が第２熱交換器８２に流れ込む量を増加させるように制御する。

　これらの制御は、例えば、ポンプ３、４の回転数を上昇させることによって行うことができる。これによって、暖房運転時において、第１冷却液Ｙ１の水温が所定水温以下、第１熱交換器８１内の冷媒圧力が所定圧力以下、および、第２熱交換器８２の温度が所定温度以下のいずれかと成った場合に、熱交換性能回復の必要な着霜状態と判定することができる。そして、着霜状態と判定されたときに、第２冷却液Ｙ２が第２熱交換器８２に流れ込む量を増加させるようにして、車両用空調装置の吸熱暖房性能の確保および耐着霜性の向上を図ることができる。

　なお、図６のように、第１冷却液Ｙ１の水温が所定水温以下になったことを検出する水温センサＳ１、第１熱交換器８１内の冷媒圧力が所定圧力以下になったことを検出する圧力センサＳ２、および、第２熱交換器８２の温度が所定温度以下になったことを検出する温度センサＳ３を設けて制御装置２０にセンサ信号を入力している。

　更に、図６において、車両用空調装置が搭載された車両の走行速度が所定速度以下、または、エンジンの熱を放熱させる第２熱交換器８２に流れる空気流を阻止するようにラジエータシャッター８２Ｓが作動した場合に、室外機として設置された第２熱交換器８２内に流入される第２冷却液Ｙ２の温度を上昇させるかまたは流量を増加させても良い。

　なお、車両の走行速度が所定速度以下となって走行風が第２熱交換器８２に流れこまなくなった場合、または、エンジンの熱を放熱させる第２熱交換器８２に流れる空気流を阻止するようにラジエータシャッター８２Ｓが作動した場合には、第２熱交換器８２が空気と熱交換する作用が低下する。この場合を利用して、制御装置２０は、第２熱交換器８２内に流入される第２冷却液Ｙ２の温度を上昇させるか、または流量を増加させるから、第２熱交換器８２の除霜または耐着霜性の向上を速やかに行うことができる。

　（他の実施形態）
　本開示は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。例えば、上述の第１実施形態では、第２熱交換器８２は、第１冷却液Ｙ１も第２冷却液Ｙ２も同じ不凍液（ＬＬＣ）を使用したが、オイルと不凍液のように同じ液体であっても異なる性質のものとすることができる。

　この場合は、オイルと不凍液が混ざらないように、オイル側の熱交換部（図示しない５Ａ）を成すチューブと不凍液側の熱交換部（図示しない５Ｂ）を成すチューブとは別にしなければならない。

　図７は、他の実施形態における三流体熱交換器の構造例を示す。この図７に示すように、オイル側の熱交換部（図示しない５Ａ）を成すチューブ４１と不凍液側の熱交換部（図示しない５Ｂ）を成すチューブ４２とは別に構成され、互いにアウターフィン４３にて熱的機械的に結合されている。三流体熱交換器は、理想的には２列コアにて製作されるが１列コアでも良い。

　次に、図８は、その他の実施形態における三流体熱交換器の別の構造例を示す。図８においてはチューブ４１とチューブ４２は図７のような交互配列ではなく千鳥状に配列されている。この図７または図８のような三流体熱交換器が、第１第２実施形態に採用されることにより以下の効果がある。

　冷却液は、第１冷却液Ｙ１と第２冷却液Ｙ２のように流路を分離することができる。よって、第１第２冷却液Ｙ１、Ｙ２の温度を２種類にし易い。一方、熱源５側の第２冷却回路２Ｒは、熱源５周りの電子素子保護のために、所定温度（６５℃）以下としたいが、冷凍サイクル１００ｃの凝縮器となる第１熱交換器８１の温度は１００℃～８０℃くらいとなることがある。よって、三流体熱交換器を使用する場合は、このような温度差が存在する場合であっても容易に熱交換システムを構築することができる。

　また、ヒートポンプサイクル１００ｃの暖房運転のときに、三流体熱交換器から成る第２熱交換器８２は、高い温度（熱源５の第２冷却回路２Ｒ側）と低い温度（冷凍サイクル１００ｃの第１冷却回路１Ｒ側）とを作ることができ、高い温度の第２冷却液Ｙ２を霜に直接導入することができ、除霜効率がよい。

　更に、ヒートポンプサイクル１００ｃの暖房運転のときに、吸熱暖房として第１熱交換器８１を介して第２熱交換器８２から冷凍サイクル１００ｃ側に熱を移動させる場合でも、高い温度のチューブが第２熱交換器８２内にあるため、その周囲の着霜が抑制されることで、着霜を要因とする第２熱交換器８２表面の閉塞が発生せず、それ故に、風の不流入が抑制され、第２熱交換器８２の性能悪化を緩和することができる。

　以上のように、図７および図８の三流体熱交換器を成す第２熱交換器８２は、第１冷却液Ｙ１が流れるチューブと、第２冷却液Ｙ２が流れるチューブとを有し、これらのチューブがチューブ積層方向に交互に配置されている。また、第１冷却液Ｙ１が流れるチューブ４１と、第２冷却液Ｙ２が流れるチューブ４２とが共通のアウターフィン４３にて結合されている。従って、これによれば、三流体熱交換器として第２熱交換器８２を容易に構成できる。また、冷却液は、第１冷却液Ｙ１と第２冷却液Ｙ２のように流路を分離することができる。

　次に、第１開閉弁１、第２開閉弁２の位置、熱源側ポンプ３、熱交換器側ポンプ４の位置は機能上同一なら図１、図２等の位置によらなくても良い。例えば、熱源５の上流、あるいは下流に熱源側ポンプ３を配置しても機能は同一である。なお、第１開閉弁１、第２開閉弁２は流調弁で構成し、ＯＮＯＦＦ弁として構成しなくても良い。また見かけ上単一の弁として統合してもよい。

　更に、上述したように、車両は電気自動車（ＥＶ）を想定しているがハイブリッド車（ＨＶ、ＰＨＶ）でもよい。また、熱源５は、エンジンのほか、電動発電機、走行用モータの作動を制御するモータ制御部を成すインバータ、排気再循環装置（ＥＧＲ）、過給器、インタークーラ、パワーステアリング、バッテリ等の発熱源であっても良い。そして、これらの機器１の内部の所定領域は、冷却液の流通が可能となっており、流通する冷却液によって、機器作動時の温度が予め定めた制御温度以下に調節（冷却）されるようになっている。

　次に、他の実施形態として、上記各実施形態において三流体熱交換器として採用可能な熱交換器の具体的構成例について説明する。図９は、この熱交換器７０の外観を示す。図１０は、熱交換器７０を分解して示す。図１１は、図９の一部断面を示す。図１２では、熱交換器７０における第１冷却液Ｙ１および第2冷却液Ｙ２を説明する。 
　上記実施形態では、第１熱交換器８１における第１冷却液Ｙ１との熱交換にて第１冷却液Ｙ１から失われた熱を、外気から吸熱して第１冷却液Ｙ１に供給するために外気環境下に配置された第２熱交換器８２とを備え、第１熱交換器８１は、第１冷却液Ｙ１との熱交換にて冷媒が吸熱をする液冷熱交換器からなり、第２熱交換器８２は、第２冷却液Ｙ２で熱源５を冷却する熱源冷却回路２Ｒの放熱も行う三流体熱交換器として以下の構成を採用できる。

　まず、図９、１０に示すように、第１冷却液Ｙ１側の熱交換器Ａを成す室外熱交換部１６０および第２冷却液Ｙ２側の熱交換器Ｂを成すラジエータ部４３０は、それぞれ第１冷却液Ｙ１または第2冷却液Ｙ２を流通させる複数本のチューブ、この複数本のチューブの両端側に配置されてそれぞれのチューブを流通する第１冷却液Ｙ１または第2冷却液Ｙ２の集合あるいは分配を行う一対の集合分配用タンク等を有する、いわゆるタンクアンドチューブ型の熱交換器として構成されている。
　より具体的には、室外熱交換部１６０は、第１流体としての第１冷却液Ｙ１が流通する複数本の第１冷却液用チューブ１６０ａ、および、複数本の第１冷却液用チューブ１６０ａの積層方向に延びて第１冷却液用チューブ１６０ａを流通する第１冷却液の集合あるいは分配を行う第１冷却液側タンク部１６０ｃを有し、第１冷却液用チューブ１６０ａを流通する第１冷却液Ｙ１と第１冷却液用チューブ１６０ａの周囲を流れる第３流体としての空気（送風ファン１１から送風された外気）とを熱交換させる熱交換部である。

　一方、ラジエータ部４３０は、第２流体としての第2冷却液Ｙ２が流通する複数本の冷却媒体用チューブ４３０ａ、および、冷却媒体用チューブ４３０ａの積層方向に延びて冷却媒体用チューブ４３０ａを流通する冷却液の集合あるいは分配を行う冷却媒体側タンク部４３０ｃを有している。そして、ラジエータ部４３０は、冷却媒体用チューブ４３０ａを流通する冷却液と冷却媒体用チューブ４３０ａの周囲を流れる空気（送風ファン１１から送風された外気）とを熱交換させる熱交換部である。

　まず、第１冷却液用チューブ１６０ａおよび冷却媒体用チューブ４３０ａとしては、長手方向垂直断面の形状が扁平形状の扁平チューブが採用されている。そして、図１０に示すように、室外熱交換部１６０の第１冷却液用チューブ１６０ａおよびラジエータ部４３０の冷却媒体用チューブ４３０ａが、それぞれ送風ファン１１によって送風された外気の流れ方向Ｘ９に沿って２列配置されている。

　更に、外気の流れ方向風上側に配列された第１冷却液用チューブ１６０ａおよび冷却媒体用チューブ４３０ａは、その外表面のうち平坦面同士が互いに平行に、かつ、対向するように所定の間隔を開けて交互に積層配置されている。同様に、外気の流れ方向風下側に配列された第１冷却液用チューブ１６０ａおよび冷却媒体用チューブ４３０ａについても、所定の間隔を開けて交互に積層配置されている。

　換言すると、この熱交換器の第１冷却液用チューブ１６０ａは、冷却媒体用チューブ４３０ａの間に配置され、冷却媒体用チューブ４３０ａは、第１冷却液用チューブ１６０ａの間に配置されている。更に、第１冷却液用チューブ１６０ａと冷却媒体用チューブ４３０ａとの間に形成される空間は、送風ファン１１によって送風された外気が流通する外気通路７０ａ（第３流体用通路）を形成している。

　そして、この外気通路７０ａには、室外熱交換部１６０における第１冷却液Ｙ１と外気との熱交換およびラジエータ部４３０における冷却液と外気との熱交換を促進するとともに、第１冷却液用チューブ１６０ａを流通する第１冷却液Ｙ１と冷却媒体用チューブ４３０ａを流通する第２冷却液Ｙ２との間の熱移動を可能とするアウターフィン５０が配置されている。

　このアウターフィン５０としては、伝熱性に優れる金属の薄板を波状に曲げ成形したコルゲートフィンが採用されており、この熱交換器では、このアウターフィン５０が、第１冷却液用チューブ１６０ａおよび冷却媒体用チューブ４３０ａの双方に接合されていることによって、第１冷却液用チューブ１６０ａと冷却媒体用チューブ４３０ａとの間の熱移動を可能としている。

　次に、第１冷却液側タンク部１６０ｃおよび冷却媒体側タンク部４３０ｃについて説明する。これらのタンク部１６０ｃ、４３０ｃの基本的構成は同様である。第１冷却液側タンク部１６０ｃは、２列に配置された第１冷却液用チューブ１６０ａおよび冷却媒体用チューブ４３０ａの双方が固定される第１冷却液側固定用プレート部材１６１、第１冷却液側固定用プレート部材１６１に固定される第１冷却液側中間プレート部材１６２、並びに、第１冷却液側タンク形成部材１６３を有している。

　第１冷却液側中間プレート部材１６２には、図１０および図１１に示すように、第１冷却液側固定用プレート部材１６１に固定されることによって、第１冷却液側固定用プレート部材１６１との間に冷却媒体用チューブ４３０ａに連通する複数の空間１６２ｂＳを形成する複数の凹み部１６２ｂが形成されている。この空間１６２ｂＳは、外気の流れ方向Ｘ９に２列に並んだ冷却媒体用チューブ４３０ａ同士を互いに連通させる冷却媒体用の連通空間１６２ｂＳとしての機能を果たす。

　なお、図１１では、図示の明確化のため、冷却媒体側中間プレート部材４３２に設けられた凹み部４３２ｂ周辺の断面を図示しているが、前述の如く、第１冷却液側タンク部１６０ｃおよび冷却媒体側タンク部４３０ｃの基本的構成は同様なので、第１冷却液側接続用プレート部材１６１および凹み部１６２ｂ等についてはカッコを付して符合を記載している。

　また、第１冷却液側中間プレート部材１６２のうち第１冷却液用チューブ１６０ａに対応する部位にはその表裏を貫通する第１連通穴１６２ａ（図１０）が設けられ、この第１連通穴１６２ａには第１冷却液用チューブ１６０ａが貫通している。これにより、第１冷却液用チューブ１６０ａが第１冷却液側タンク形成部材１６３内に形成される空間に連通している。

　更に、第１冷却液側タンク部１６０ｃ側の端部では、第１冷却液用チューブ１６０ａが冷却媒体用チューブ４３０ａよりも、第１冷却液側タンク部１６０ｃ側へ突出している。つまり、第１冷却液用チューブ１６０ａの第１冷却液側タンク部１６０ｃ側の端部と冷却媒体用チューブ４３０ａの第１冷却液側タンク部１６０ｃ側の端部は、不揃いに配置されている。

　第１冷却液側タンク形成部材１６３は、第１冷却液側固定用プレート部材１６１および第１冷却液側中間プレート部材１６２に固定されることによって、その内部に第１冷却液Ｙ１の集合を行う集合空間１６３ａおよび第１冷却液Ｙ１の分配を行う分配空間１６３ｂを形成するものである。具体的には、第１冷却液側タンク形成部材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、二山状（Ｗ字状）に形成されている。

　そして、第１冷却液側タンク形成部材１６３の二山状の中央部１６３ｃが第１冷却液側中間プレート部材１６２に接合されることによって、集合空間１６３ａおよび分配空間１６３ｂが区画されている。なお、この熱交換器では、外気の流れ方向Ｘ９の風上側に集合空間１６３ａが配置され、更に、外気の流れ方向Ｘ９の風下側に分配空間１６３ｂが配置されている。

　この中央部１６３ｃは、第１冷却液側中間プレート部材１６２に形成された凹み部１６２ｂに適合する形状に形成されており、集合空間１６３ａと分配空間１６３ｂは、第１冷却液側固定用プレート部材１６１および第１冷却液側中間プレート部材１６２の接合部位から内部の第１冷却液Ｙ１が漏れないように区画されている。

　更に、前述の如く、第１冷却液用チューブ１６０ａは、第１冷却液側中間プレート部材１６２の第１連通穴１６２ａを貫通して、第１冷却液側タンク形成部材１６３の内部に形成される集合空間１６３ａあるいは分配空間１６３ｂへ突出していることにより、外気の流れ方向Ｘ９の風上側に配列された第１冷却液用チューブ１６０ａは集合空間１６３ａに連通し、外気の流れ方向Ｘ９の風下側に配列された第１冷却液用チューブ１６０ａは分配空間１６３ｂに連通している。

　また、第１冷却液側タンク形成部材１６３の長手方向一端側には、分配空間１６３ｂへ第１冷却液Ｙ１を流入させる第１冷却液流入配管１６４が接続されるとともに、集合空間１６３ａから第１冷却液Ｙ１を流出させる第１冷却液流出配管１６５が接続されている。更に、第１冷却液側タンク形成部材１６３の長手方向他端側は、閉塞部材によって閉塞されている。

　一方、冷却媒体側タンク部４３０ｃについても、図１０に示すように、同様の構成の冷却媒体側固定用プレート部材４３１、冷却媒体側固定用プレート部材４３１に固定される冷却媒体側中間プレート部材４３２、並びに、冷却媒体側タンク形成部材４３３を有している。

　更に、冷却媒体側固定用プレート部材４３１と冷却媒体側中間プレート部材４３２との間には、冷却媒体側中間プレート部材４３２に設けられた凹み部４３２ｂによって、外気の流れ方向Ｘ９に２列に並んだ第１冷却液用チューブ１６０ａ同士を互いに連通させる第１冷却液用連通空間が形成されている。

　また、冷却媒体側中間プレート部材４３２のうち冷却媒体用チューブ４３０ａに対応する部位にはその表裏を貫通する第２連通穴４３２ａ（図１０）が設けられ、この第２連通穴４３２ａには冷却媒体用チューブ４３０ａが貫通している。これにより、冷却媒体用チューブ４３０ａが冷却媒体媒側タンク形成部材４３３内に形成される空間に連通している。

　従って、冷却媒体側タンク部４３０ｃ側の端部では、冷却媒体用チューブ４３０ａが第１冷却液用チューブ１６０ａよりも、冷却媒体側タンク部４３０ｃ側へ突出している。つまり、第１冷却液用チューブ１６０ａの冷却媒体側タンク部４３０ｃ側の端部と冷却媒体用チューブ４３０ａの冷却媒体側タンク部４３０ｃ側の端部は、不揃いに配置されている。

　更に、冷却媒体側タンク形成部材４３３は、冷却媒体側固定用プレート部材４３１および冷却媒体側中間プレート部材４３２に固定される。これによって、内部に冷却媒体側タンク形成部材４３３の中央部４３３ｃによって区画された冷却媒体の集合空間４３３ａおよび冷却媒体の分配空間４３３ｂを形成している。なお、この熱交換器では、外気の流れ方向Ｘ９の風上側に分配空間４３３ｂが配置され、外気の流れ方向Ｘ９風下側に集合空間４３３ａが配置されている。

　また、冷却媒体側タンク形成部材４３３の長手方向一端側には、分配空間４３３ｂへ冷却媒体を流入させる冷却媒体流入配管４３４が接続されるとともに、集合空間４３３ａから冷却媒体を流出させる冷却媒体流出配管４３５が接続されている。更に、冷却媒体側タンク部４３０ｃの長手方向他端側は、閉塞部材によって閉塞されている。

　従って、本実施形態の熱交換器７０では、図１２の模式的な斜視図に示すように、第１冷却液流入配管１６４を介して第１冷却液側タンク部１６０ｃの分配空間１６３ｂへ流入した第１冷却液Ｙ１が、２列に並んだ第１冷却液用チューブ１６０ａのうち、外気の流れ方向Ｘ９の風下側に配列された各第１冷却液用チューブ１６０ａへ流入する。

　そして、風下側に配列された各第１冷却液用チューブ１６０ａから流出した第１冷却液Ｙ１が、冷却媒体側タンク部４３０ｃの冷却媒体側固定用プレート部材４３１と冷却媒体側中間プレート部材４３２との間に形成された第１冷却液用連通空間を介して、外気の流れ方向Ｘ９の風上側に配列された各第１冷却液用チューブ１６０ａへ流入する。

　更に、風上側に配列された各第１冷却液用チューブ１６０ａから流出した第１冷却液Ｙ１は、図１２の実線矢印で示すように、第１冷却液側タンク部１６０ｃの集合空間１６３ａにて集合して、第１冷却液流出配管１６５から流出していく。つまり、この熱交換器７０では、第１冷却液Ｙ１が、風下側の第１冷却液用チューブ１６０ａ、冷却媒体側タンク部４３０ｃの第１冷却液用連通空間、風上側の第１冷却液用チューブ１６０ａの順にＵターンしながら流れることになる。

　同様に、冷却液については、風上側の冷却媒体用チューブ４３０ａ、第１冷却液側タンク部１６０ｃの冷却媒体用連通空間、風下側の冷却媒体用チューブ４３０ａの順にＵターンしながら流れることになる。従って、隣り合う第１冷却液用チューブ１６０ａを流通する第１冷却液と冷却媒体用チューブ４３０ａを流通する冷却液とは、その流れ方向が互いに対向する方向となる。

　また、上述した室外熱交換部１６０の第１冷却液用チューブ１６０ａ、ラジエータ部４３０の冷却媒体用チューブ４３０ａ、第１冷却液側タンク部１６０ｃの各構成部品、冷却媒体側タンク部４３０ｃの各構成部品およびアウターフィン５０は、いずれも同一の金属材料（本実施形態では、アルミニウム合金）で形成されている。

　そして、第１冷却液側中間プレート部材１６２を挟み込んだ状態で第１冷却液側固定用プレート部材１６１と第１冷却液側タンク形成部材１６３がかしめによって固定され、また、冷却媒体側中間プレート部材４３２を挟み込んだ状態で冷却媒体側固定用プレート部材４３１と冷却媒体側タンク形成部材４３３が、かしめによって固定されている。

　更に、かしめ固定された状態の熱交換器７０全体を加熱炉内へ投入して加熱し、各構成部品表面に予めクラッドされたろう材を融解させ、更に、再びろう材が凝固するまで冷却することで、各構成部品が一体にろう付けされる。これにより、室外熱交換部１６０とラジエータ部４３０とが一体化されている。

Claims (13)

1. 　車両用空調装置における冷凍サイクルにおいて暖房時に冷媒が蒸発する室外蒸発器として吸熱動作を行う第１熱交換器（８１）と、
   　前記第１熱交換器（８１）における第１冷却液（Ｙ１）との熱交換にて前記第１冷却液（Ｙ１）から失われた熱を、外気から吸熱して前記第１冷却液（Ｙ１）に供給するために外気環境下に配置された第２熱交換器（８２）とを備え、
   　前記第１熱交換器（８１）は、前記第１冷却液（Ｙ１）との熱交換にて前記冷媒が吸熱をする液冷熱交換器からなり、
   　前記第２熱交換器（８２）は、第２冷却液（Ｙ２）で熱源（５）を冷却する熱源冷却回路（２Ｒ）の放熱も行う熱交換システム。
2. 　前記熱源（５）から前記第２熱交換器を迂回する蓄熱用バイパス流路（１５）と開閉弁（１、２）とを有し、
   　前記開閉弁（１、２）の第１作動によって、前記車両用空調装置の冷房時には前記第１交換器（８１）からの前記第１冷却液（Ｙ１）を前記第２熱交換器（８２）に流入させ、
   　前記開閉弁（１、２）の第２作動によって、前記熱源（５）の熱を前記熱源冷却回路（２Ｒ）に蓄熱する蓄熱時には前記熱源（５）からの前記第２冷却液（Ｙ２）を前記蓄熱用バイパス流路（１５）に流入させ、
   　前記開閉弁（１、２）の第３作動によって、前記車両用空調装置の除霜時には蓄熱された前記第２冷却液（Ｙ２）を前記第２熱交換器（８２）に流入させる請求項１に記載の熱交換システム。
3. 　前記熱源（５）は、エンジンであり、
   　前記開閉弁（１、２）の第３作動によって、前記車両用空調装置の除霜時に第２冷却液（Ｙ２）を前記第２熱交換器（８２）に流入させる場合には、前記エンジンを起動させる手段を有する制御装置（２０）を備える請求項２に記載の熱交換システム。
4. 　前記蓄熱用バイパス流路（１５）内に前記熱源（５）である前記エンジンの熱を空気に対して放熱する第３熱交換器（８３）を有し、前記第３熱交換器（８３）は前記第２熱交換器（８２）の風下側に配置されている請求項１ないし３のいずれか一項に記載の熱交換システム。
5. 　前記熱源（５）はエンジンから成り、
   　前記第１冷却液（Ｙ１）が流れる前記第１熱交換器（８１）と前記第２熱交換器（８２）とを含む流路内に前記エンジン以外の車載発熱機器（５０）を配置し、
   　前記第２熱交換器（８２）にて前記車載発熱機器（５０）と前記エンジン（５）からの熱を放熱させる請求項１ないし４のいずれか一項に記載の熱交換システム。
6. 　前記熱源（５）は、エンジン以外の車載発熱機器（５）から成り、前記車載発熱機器（５）の発熱を前記第２冷却液（Ｙ２）が流れる前記第２熱交換器（８２）で放熱させる請求項１または２に記載の熱交換システム。
7. 　前記第２熱交換器（８２）は、前記第１熱交換器（８１）側から流れ込む前記第１冷却液（Ｙ１）と、前記熱源（５）側から流れこむ前記第２冷却液（Ｙ２）と、空気流（Ｙ３）とから成る３つの媒体間において、同時に熱交換する三流体熱交換器から成り、
   　前記三流体熱交換器は、共通のアウターフィン（４３）を介して前記第１冷却液（Ｙ１）が流れるチューブ（４１）と前記第２冷却液（Ｙ２）が流れるチューブ（４２）とが機械的および熱的に結合されている請求項１ないし６のいずれか一項に記載の熱交換システム。
8. 　前記第１冷却液（Ｙ１）が流れるチューブ（４１）と、前記第２冷却液（Ｙ２）が流れるチューブ（４２）とは、チューブ積層方向に交互に配置されており、
   　前記第１冷却液（Ｙ１）が流れるチューブ（４１）と、前記第２冷却液（Ｙ２）が流れるチューブ（４２）とが共通の前記アウターフィン（４３）にて結合されている請求項７に記載の熱交換システム。
9. 　前記第２熱交換器（８２）に前記熱源（５）側から前記第２冷却液（Ｙ２）が流れ込む量を抑制し、かつ前記第２熱交換器（８２）に前記第１熱交換器側（８１）からの前記第１冷却液（Ｙ１）が流れこむように前記開閉弁（１、２）を制御する手段を有する制御装置（２０）を備える請求項１または２に記載の熱交換システム。
10. 　前記第１冷却液（Ｙ１）の流量を前記第２冷却液（Ｙ２）とは独立して制御する流量制御手段となるポンプ（４、４ｂ）または開閉弁（１、２）を前記第１冷却液（Ｙ１）が流れる回路中、および前記第２冷却液（Ｙ２）が流れる回路中に設ける請求項１に記載の熱交換システム。
11. 　前記第１熱交換器（８１）が凝縮器として作動する場合に、第１冷却液（Ｙ１）の水温が所定温度以上になったときに、前記第２熱交換器（８２）に流れる前記第１冷却液（Ｙ１）の流量を多くするように制御する制御装置（２０）を有する請求項１または２に記載の熱交換システム。
12. 　前記第１熱交換器（８１）が室外機として設置され、蒸発器として作動する場合に、第１冷却液の水温が所定水温以下、前記第１熱交換器（８１）内の冷媒圧力が所定圧力以下、および、前記第２熱交換器（８２）の温度が所定温度以下のいずれかと成った場合に、前記第２冷却液（Ｙ２）が前記第２熱交換器（８２）に流れ込む量を増加させるように制御する制御装置（２０）を有する請求項１または２に記載の熱交換システム。
13. 　前記車両用空調装置が搭載された車両の走行速度が所定速度以下、または、前記エンジンの熱を放熱させる第２熱交換器（８２）に流れる空気流を阻止するようにラジエータシャッターが作動した場合に、室外機として設置された前記第２熱交換器（８２）内に流入される前記第２冷却液（Ｙ２）の温度を上昇させるかまたは流量を増加させる制御装置（２０）を有する請求項１または２に記載の熱交換システム。

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