WO2019026528A1 - 空調装置 - Google Patents

Abstract

本開示は、暖房モードと冷房モードとを切り替え可能に構成された空調装置において、回路構成および切替制御を簡素化することを目的とする。 空調装置は、暖房モードと冷房モードとを切り替え可能に構成されている。冷房モードでは、空気冷却用熱交換器（１４）に冷媒が流通している状態において、高圧側冷媒熱媒体熱交換器（１２）と高温熱媒体外気熱交換器（２３）との間で高温熱媒体を循環させる。暖房モードでは、低圧側冷媒熱媒体熱交換器（１７）に冷媒が流通している状態において、高圧側冷媒熱媒体熱交換器（１２）と空気加熱用熱交換器（２２）との間で高温熱媒体を循環させるとともに、低圧側冷媒熱媒体熱交換器（１７）と低温熱媒体外気熱交換器（３２）との間で低温熱媒体を循環させる。

Description

空調装置 関連出願の相互参照

　本出願は、当該開示内容が参照によって本出願に組み込まれた、２０１７年７月３１日に出願された日本特許出願２０１７－１４８１９１号を基にしている。

　本開示は、冷房と暖房を行うことのできる空調装置に関する。

　特開２０１２－１８１００５号公報には、空調装置に適用された冷凍サイクルが記載されている。

　この冷凍サイクル装置では、暖房モードと冷房モードとで冷媒回路を切り替え、暖房モード時には室外熱交換器を放熱器と機能させ、冷房モード時には室外熱交換器を蒸発器として機能させる。

　すなわち、室外熱交換器のモリエル線図上の位置を、暖房モード時には高圧にし、冷房モード時には低圧にする。

特開２０１２－１８１００５号公報

　本開示の発明者らの検討によると、運転モードに応じて室外熱交換器の高低圧を切り替える構成では、冷媒回路に圧力調整弁や切替弁が必要となるため、回路が複雑になってしまうとともに、各運転モードで適切なサイクルバランスをとる必要があるため切り替えに伴って複雑な制御も必要となってしまう。

　本開示は、暖房モードと冷房モードとを切り替え可能に構成された空調装置において、回路構成および切替制御を簡素化することを目的とする。

　本開示の一つの特徴例による空調装置は、
　冷媒を吸入して圧縮して吐出する圧縮機と、
　圧縮機から吐出された冷媒と高温熱媒体とを熱交換させる高圧側冷媒熱媒体熱交換器と、
　高圧側冷媒熱媒体熱交換器で熱交換された高温熱媒体と空調対象空間へ送風される空気とを熱交換させる空気加熱用熱交換器と、
　高温熱媒体と外気とを熱交換させる高温熱媒体外気熱交換器と、
　高圧側冷媒熱媒体熱交換器と空気加熱用熱交換器と高温熱媒体外気熱交換器とに高温熱媒体を循環させる高温熱媒体回路と、
　高圧側冷媒熱媒体熱交換器で熱交換された冷媒を減圧させる減圧部と、
　減圧部で減圧された冷媒と低温熱媒体とを熱交換させる低圧側冷媒熱媒体熱交換器と、
　減圧部で減圧された冷媒と、空気とを熱交換させる空気冷却用熱交換器と、
　作動に伴って発熱し、低温熱媒体によって冷却される発熱機器と、
　低温熱媒体と外気とを熱交換させる低温熱媒体外気熱交換器と、
　低圧側冷媒熱媒体熱交換器と発熱機器と低温熱媒体外気熱交換器とに低温熱媒体を循環させる低温熱媒体回路と、
　高温熱媒体回路における高温熱媒体の流れを切り替える高温切替部と、
　低温熱媒体回路における低温熱媒体の流れを切り替える低温切替部とを備え、
　空気冷却用熱交換器に冷媒が流通している状態において、高温切替部が、高圧側冷媒熱媒体熱交換器と高温熱媒体外気熱交換器との間で高温熱媒体を循環させる冷房モードと、
　低圧側冷媒熱媒体熱交換器に冷媒が流通している状態において、高温切替部が、高圧側冷媒熱媒体熱交換器と空気加熱用熱交換器との間で高温熱媒体を循環させるとともに、低温切替部が、低圧側冷媒熱媒体熱交換器と低温熱媒体外気熱交換器との間で低温熱媒体を循環させる暖房モードとを実行可能である。

　これによると、高温熱媒体回路における高温熱媒体の流れと、低温熱媒体回路における低温熱媒体の流れとを切り替えることによって暖房モードと冷房モードとを切り替えることができる。

例えば、冷媒サイクルは、冷媒モードでは前記空気冷却用熱交換器に前記冷媒が流通している状態に構成され、暖房モードでは前記低圧側冷媒熱媒体熱交換器に前記冷媒が流通している状態に構成される。この場合、制御装置は、冷房モードでは、前記高温切替部が、前記高圧側冷媒熱媒体熱交換器と前記高温熱媒体外気熱交換器との間で前記高温熱媒体を循環させ、暖房モードでは、前記高温切替部が、前記高圧側冷媒熱媒体熱交換器と前記空気加熱用熱交換器との間で前記高温熱媒体を循環させるとともに、前記低温切替部が、前記低圧側冷媒熱媒体熱交換器と前記低温熱媒体外気熱交換器との間で前記低温熱媒体を循環させるように構成されてもよい。

　そのため、熱交換器に対してサイクルの高低圧を切り替える必要がないので、回路構成および切替制御を簡素化できる。

第１実施形態における空調装置の全体構成図である。 第１実施形態における空調装置の冷却水回路の構成図である。 第１実施形態における空調装置の電気制御部を示すブロック図である。 第１実施形態における冷房モード時の冷却水流れを示す構成図である。 第１実施形態における冷房モード時の冷却水流れの他の例を示す構成図である。 第１実施形態における暖房モード時の冷却水流れを示す構成図である。 第１実施形態における暖房モード時の冷却水流れの他の例を示す構成図である。 第１実施形態における電池冷却作動時の冷却水流れの一例を示す構成図である。 第１実施形態における電池冷却作動時の冷却水流れの他の例を示す構成図である。 第２実施形態における空調装置の冷凍サイクルの構成図である。 第３実施形態における空調装置の冷却水回路の構成図である。

　以下、実施形態について図に基づいて説明する。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）
　以下、実施形態について図に基づいて説明する。図１～２に示す車両用空調装置１は、車室内空間（換言すれば、空調対象空間）を適切な温度に調整する空調装置である。車両用空調装置１は、冷凍サイクル装置１０を有している。本実施形態では、冷凍サイクル装置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搭載されている。

　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、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、圧縮機１１、凝縮器１２、第１膨張弁１３、空気冷却用蒸発器１４、定圧弁１５、第２膨張弁１６および冷却水冷却用蒸発器１７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装置１０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。

　冷凍サイクル装置１０は、直列冷媒流路１０ａ、第１並列冷媒流路１０ｂおよび第２並列冷媒流路１０ｃを備える。直列冷媒流路１０ａ、第１並列冷媒流路１０ｂおよび第２並列冷媒流路１０ｃは、冷媒が流れる流路である。

　直列冷媒流路１０ａ、第１並列冷媒流路１０ｂおよび第２並列冷媒流路１０ｃによって、冷媒が循環する冷媒循環回路が形成されている。第１並列冷媒流路１０ｂおよび第２並列冷媒流路１０ｃは、冷媒が互いに並列に流れるように直列冷媒流路１０ａに接続されている。

　直列冷媒流路１０ａには、圧縮機１１および凝縮器１２が、冷媒の流れにおいてこの順番で互いに直列に配置されている。

　第１並列冷媒流路１０ｂには、第１膨張弁１３、空気冷却用蒸発器１４および定圧弁１５が、冷媒の流れにおいてこの順番で互いに直列に配置されている。

　第２並列冷媒流路１０ｃには、第２膨張弁１６および冷却水冷却用蒸発器１７が、冷媒の流れにおいてこの順番で互いに直列に配置されている。

　直列冷媒流路１０ａおよび第１並列冷媒流路１０ｂによって、冷媒が圧縮機１１、凝縮器１２、第１膨張弁１３、空気冷却用蒸発器１４、定圧弁１５、圧縮機１１の順に循環する冷媒循環回路が形成される。

　直列冷媒流路１０ａおよび第２並列冷媒流路１０ｃによって、冷媒が圧縮機１１、凝縮器１２、第２膨張弁１６、冷却水冷却用蒸発器１７の順に循環する冷媒循環回路が形成される。

　圧縮機１１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、冷凍サイクル装置１０の冷媒を吸入して圧縮して吐出する。圧縮機１１は、ベルトによって駆動される可変容量圧縮機であってもよい。

　凝縮器１２は、圧縮機１１から吐出された高圧側冷媒と高温冷却水回路２０の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高圧側冷媒熱媒体熱交換器である。

　高温冷却水回路２０の冷却水は、熱媒体としての流体である。高温冷却水回路２０の冷却水は高温熱媒体である。本実施形態では、高温冷却水回路２０の冷却水として、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。高温冷却水回路２０は、高温熱媒体が循環する高温熱媒体回路である。

　第１膨張弁１３は、凝縮器１２から流出した液相冷媒を減圧膨張させる第１減圧部である。第１膨張弁１３は、電気式の可変絞り機構であり、弁体と電動アクチュエータとを有している。弁体は、冷媒通路の通路開度（換言すれば絞り開度）を変更可能に構成されている。電動アクチュエータは、弁体の絞り開度を変化させるステッピングモータを有している。

　第１膨張弁１３は、冷媒通路を全閉する全閉機能付きの可変絞り機構で構成されている。つまり、第１膨張弁１３は、冷媒通路を全閉にすることで冷媒の流れを遮断することができる。第１膨張弁１３の作動は、図３に示す制御装置６０から出力される制御信号によって制御される。

　空気冷却用蒸発器１４は、第１膨張弁１３から流出した冷媒と車室内へ送風される空気とを熱交換させて車室内へ送風される空気を冷却する冷媒空気熱交換器である。空気冷却用蒸発器１４では、冷媒が車室内へ送風される空気から吸熱する。

　定圧弁１５は、空気冷却用蒸発器１４の出口側における冷媒の圧力を所定値に維持する圧力調整部（換言すれば圧力調整用減圧部）である。

　定圧弁１５は、機械式の可変絞り機構で構成されている。具体的には、定圧弁１５は、空気冷却用蒸発器１４の出口側における冷媒の圧力が所定値を下回ると冷媒通路の通路面積（すなわち絞り開度）を減少させ、空気冷却用蒸発器１４の出口側における冷媒の圧力が所定値を超えると冷媒通路の通路面積（すなわち絞り開度）を増加させる。

　サイクルを循環する循環冷媒流量の変動が少ない場合等には、定圧弁１５に代えて、オリフィス、キャピラリチューブ等からなる固定絞りを採用してもよい。

　第２膨張弁１６は、凝縮器１２から流出した液相冷媒を減圧膨張させる第２減圧部である。第２膨張弁１６は、電気式の可変絞り機構であり、弁体と電動アクチュエータとを有している。弁体は、冷媒通路の通路開度（換言すれば絞り開度）を変更可能に構成されている。電動アクチュエータは、弁体の絞り開度を変化させるステッピングモータを有している。

　第２膨張弁１６は、冷媒通路を全閉する全閉機能付きの可変絞り機構で構成されている。つまり、第２膨張弁１６は、冷媒通路を全閉にすることで冷媒の流れを遮断することができる。第２膨張弁１６は、制御装置６０から出力される制御信号によって、その作動が制御される。

　冷却水冷却用蒸発器１７は、第２膨張弁１６を流出した低圧冷媒と低温冷却水回路３０の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低圧側冷媒熱媒体熱交換器である。冷却水冷却用蒸発器１７で蒸発した気相冷媒は圧縮機１１に吸入されて圧縮される。

　低温冷却水回路３０の冷却水は、熱媒体としての流体である。低温冷却水回路３０の冷却水は低温熱媒体である。本実施形態では、低温冷却水回路３０の冷却水として、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。低温冷却水回路３０は、低温熱媒体が循環する低温熱媒体回路である。

　高温冷却水回路２０には、凝縮器１２、高温側ポンプ２１、ヒータコア２２、高温側ラジエータ２３、二方弁２４および高温側リザーブタンク２５が配置されている。

　高温側ポンプ２１は、冷却水を吸入して吐出する熱媒体ポンプである。高温側ポンプ２１は電動式のポンプである。

　高温側ポンプ２１は、高温冷却水回路２０を循環する冷却水の流量を調整する高温側流量調整部である。第１低温側ポンプ３１および第２低温側ポンプ３４は、低温冷却水回路３０を循環する冷却水の流量を調整する低温側流量調整部である。

　ヒータコア２２は、高温冷却水回路２０の冷却水と車室内へ送風される空気とを熱交換させて車室内へ送風される空気を加熱する空気加熱用熱交換器である。ヒータコア２２では、冷却水が車室内へ送風される空気に放熱する。高温側ラジエータ２３は、高温冷却水回路２０の冷却水と外気とを熱交換させる高温熱媒体外気熱交換器である。

　凝縮器１２、高温側ポンプ２１およびヒータコア２２は、高温側循環流路２０ａに配置されている。高温側循環流路２０ａは、高温側冷却水が循環する流路である。

　高温側ラジエータ２３および二方弁２４は、ラジエータ流路２０ｂに配置されている。ラジエータ流路２０ｂは、高温側冷却水がヒータコア２２に対して並列に流れる流路である。

　二方弁２４は、ラジエータ流路２０ｂを開閉する電磁弁である。二方弁２４の作動は、制御装置６０によって制御される。二方弁２４は、高温冷却水回路２０における冷却水の流れを切り替える高温切替部である。

　二方弁２４は、サーモスタットであってもよい。サーモスタットは、温度によって体積変化するサーモワックス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を備える冷却水温度応動弁である。

　高温側リザーブタンク２５は、余剰冷却水を貯留する冷却水貯留部である。高温側リザーブタンク２５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。

　高温側リザーブタンク２５は、密閉式リザーブタンクや大気開放式リザーブタンクである。密閉式リザーブタンクは、蓄えている冷却水の液面における圧力が所定圧力になるようなリザーブタンクである。大気開放式リザーブタンクは、蓄えている冷却水の液面における圧力が大気圧になるようなリザーブタンクである。

　低温冷却水回路３０には、冷却水冷却用蒸発器１７、第１低温側ポンプ３１、低温側ラジエータ３２、電池３３、第２低温側ポンプ３４、インバータ３５、チャージャ３６、モータジェネレータ３７、第１三方弁３８、第２三方弁３９および低温側リザーブタンク４０が配置されている。

　第１低温側ポンプ３１および第２低温側ポンプ３４は、冷却水を吸入して吐出する熱媒体ポンプである。第１低温側ポンプ３１および第２低温側ポンプ３４は電動式のポンプである。

　低温側ラジエータ３２は、低温冷却水回路３０の冷却水と外気とを熱交換させる低温熱媒体外気熱交換器である。

　高温側ラジエータ２３および低温側ラジエータ３２は、外気の流れ方向Ａ１において、この順番に直列に配置されている。

　高温側ラジエータ２３および低温側ラジエータ３２は、共通のフィンＦ１によって互いに接合されている。共通のフィンＦ１は、冷却水と空気との熱交換を促進する熱交換促進部材である。

　したがって、高温側ラジエータ２３および低温側ラジエータ３２は、共通のフィンＦ１によって互いに熱移動可能に接続されている。

　高温側ラジエータ２３および低温側ラジエータ３２には、室外送風機４１によって外気が送風される。

　図２に示す室外送風機４１は、高温側ラジエータ２３および低温側ラジエータ３２へ向けて外気を送風する外気送風部である。室外送風機４１は、ファンを電動モータにて駆動する電動送風機である。高温側ラジエータ２３、低温側ラジエータ３２および室外送風機４１は、車両の最前部に配置されている。従って、車両の走行時には高温側ラジエータ２３および低温側ラジエータ３２に走行風を当てることができるようになっている。

　電池３３、インバータ３５、チャージャ３６およびモータジェネレータ３７は、車両に搭載された車載機器であり、作動に伴って発熱する発熱機器である。電池３３、インバータ３５、チャージャ３６およびモータジェネレータ３７は、作動に伴って発生する廃熱を低温冷却水回路３０の冷却水に放熱する。換言すれば、電池３３、インバータ３５、チャージャ３６およびモータジェネレータ３７は、低温冷却水回路３０の冷却水に熱を供給する。

　インバータ３５は、電池３３から供給された直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータ３７に出力する電力変換部である。チャージャ３６は、電池３３を充電する充電器である。モータジェネレータ３７は、インバータ３５から出力された電力を利用して走行用駆動力を発生するとともに、減速中や降坂中に回生電力を発生させる。

　低温側リザーブタンク４０は、余剰冷却水を貯留する冷却水貯留部である。低温側リザーブタンク４０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。

　低温側リザーブタンク４０は、密閉式リザーブタンクや大気開放式リザーブタンクである。密閉式リザーブタンクは、蓄えている冷却水の液面における圧力が所定圧力になるようなリザーブタンクである。大気開放式リザーブタンクは、蓄えている冷却水の液面における圧力が大気圧になるようなリザーブタンクである。

　第１三方弁３８、第１低温側ポンプ３１、冷却水冷却用蒸発器１７および低温側リザーブタンク４０は、低温側主流路３０ａに配置されている。低温側主流路３０ａは、低温側冷却水が流れる流路である。

　低温側ラジエータ３２は、低温側ラジエータ流路３０ｂに配置されている。低温側ラジエータ流路３０ｂは、低温側冷却水が流れる流路である。

　低温側主流路３０ａおよび低温側ラジエータ流路３０ｂによって、低温側冷却水が循環する冷却水回路が形成される。

　電池３３は、電池流路３０ｃに配置されている。電池流路３０ｃは、低温側主流路３０ａに接続されている。低温側主流路３０ａおよび電池流路３０ｃによって、低温側冷却水が循環する冷却水回路が形成される。

　低温側主流路３０ａと電池流路３０ｃとの接続部には、第１三方弁３８が配置されている。第１三方弁３８は、低温側主流路３０ａの冷却水が電池流路３０ｃに循環する状態と循環しない状態とを切り替える。第１三方弁３８の作動は、制御装置６０によって制御される。

　第２低温側ポンプ３４、インバータ３５、チャージャ３６、モータジェネレータ３７は、機器流路３０ｄに配置されている。低温側主流路３０ａおよび機器流路３０ｄによって、低温側冷却水が循環する冷却水回路が形成される。

　機器流路３０ｄには、バイパス流路３０ｅが接続されている。機器流路３０ｄおよびバイパス流路３０ｅによって、低温側冷却水が循環する冷却水回路が形成される。

　機器流路３０ｄとバイパス流路３０ｅとの接続部には、第２三方弁３９が配置されている。第２三方弁３９は、低温側主流路３０ａの冷却水が機器流路３０ｄに循環する状態と循環しない状態とを切り替えるとともに、機器流路３０ｄの冷却水がバイパス流路３０ｅに循環する状態と循環しない状態とを切り替える。第２三方弁３９の作動は、制御装置６０によって制御される。

　第１三方弁３８および第２三方弁３９は、低温冷却水回路３０における冷却水の流れを切り替える低温切替部である。

　空気冷却用蒸発器１４およびヒータコア２２は、図１に示す室内空調ユニット５０のケーシング５１（以下、空調ケーシングと言う。）に収容されている。室内空調ユニット５０は、車室内前部の図示しない計器盤の内側に配置されている。空調ケーシング５１は、空気通路を形成する空気通路形成部材である。

　ヒータコア２２は、空調ケーシング５１内の空気通路において、空気冷却用蒸発器１４の空気流れ下流側に配置されている。空調ケーシング５１には、内外気切替箱５２と室内送風機５３とが配置されている。内外気切替箱５２は、空調ケーシング５１内の空気通路に内気と外気とを切替導入する内外気切替部である。室内送風機５３は、内外気切替箱５２を通して空調ケーシング５１内の空気通路に導入された内気および外気を吸入して送風する。

　空調ケーシング５１内の空気通路において空気冷却用蒸発器１４とヒータコア２２との間には、エアミックスドア５４が配置されている。エアミックスドア５４は、空気冷却用蒸発器１４を通過した冷風のうちヒータコア２２に流入する冷風と冷風バイパス通路５５を流れる冷風との風量割合を調整する。

　冷風バイパス通路５５は、空気冷却用蒸発器１４を通過した冷風がヒータコア２２をバイスして流れる空気通路である。

　エアミックスドア５４は、空調ケーシング５１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。エアミックスドア５４の開度位置を調整することによって、空調ケーシング５１から車室内に吹き出される空調風の温度を所望温度に調整できる。

　エアミックスドア５４の回転軸は、サーボモータによって駆動される。サーボモータの作動は、制御装置６０によって制御される。

　エアミックスドア５４は、空気流れと略直交する方向にスライド移動するスライドドアであってもよい。スライドドアは、剛体で形成された板状のドアであってもよいし。可撓性を有するフィルム材で形成されたフィルムドアであってもよい。

　エアミックスドア５４によって温度調整された空調風は、空調ケーシング５１に形成された吹出口５６から車室内へ吹き出される。

　図３に示す制御装置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ている。制御装置６０は、ＲＯＭ内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行う。制御装置６０の出力側には各種制御対象機器が接続されている。制御装置６０は、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、圧縮機１１、第１膨張弁１３、第２膨張弁１６、室外送風機４１、高温側ポンプ２１、二方弁２４、第１低温側ポンプ３１、第２低温側ポンプ３４、第１三方弁３８および第２三方弁３９等である。

　制御装置６０のうち圧縮機１１の電動モータを制御するソフトウェアおよびハードウェアは、冷媒吐出能力制御部である。制御装置６０のうち第１膨張弁１３を制御するソフトウェアおよびハードウェアは、第１絞り制御部である。制御装置６０のうち第２膨張弁１６を制御するソフトウェアおよびハードウェアは、第２絞り制御部である。

　制御装置６０のうち室外送風機４１を制御するソフトウェアおよびハードウェアは、外気送風能力制御部である。制御装置６０のうち高温側ポンプ２１を制御するソフトウェアおよびハードウェアは、高温熱媒体流量制御部である。

　制御装置６０のうち二方弁２４を制御するソフトウェアおよびハードウェアは、二方弁制御部である。

　制御装置６０のうち第１低温側ポンプ３１および第２低温側ポンプ３４を制御するソフトウェアおよびハードウェアは、低温熱媒体流量制御部である。

　制御装置６０のうち第１三方弁３８を制御するソフトウェアおよびハードウェアは、第１三方弁制御部である。

　制御装置６０のうち第２三方弁３９を制御するソフトウェアおよびハードウェアは、第２三方弁制御部である。

　制御装置６０の入力側には、内気温度センサ６１、外気温度センサ６２、日射量センサ６３、蒸発器温度センサ６４、ヒータコア温度センサ６５、冷媒圧力センサ６６、高温冷却水温度センサ６７、低温冷却水温度センサ６８、窓表面湿度センサ６９等の種々の制御用センサ群が接続されている。

　内気温度センサ６１は車室内温度Ｔｒを検出する。外気温度センサ６２は外気温Ｔａｍを検出する。日射量センサ６３は車室内の日射量Ｔｓを検出する。

　蒸発器温度センサ６４は、冷却水冷却用蒸発器１７の温度を検出する温度検出部である。蒸発器温度センサ６４は、例えば、冷却水冷却用蒸発器１７の熱交換フィンの温度を検出するフィンサーミスタや、冷却水冷却用蒸発器１７を流れる冷媒の温度を検出する冷媒温度センサ等である。

　ヒータコア温度センサ６５は、ヒータコア２２の温度を検出する温度検出部である。ヒータコア温度センサ６５は、例えば、ヒータコア２２の熱交換フィンの温度を検出するフィンサーミスタや、ヒータコア２２を流れる冷却水の温度を検出する冷媒温度センサ、ヒータコア２２から流出した空気の温度を検出する空気温度センサ等である。

　冷媒圧力センサ６６は、圧縮機１１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。冷媒圧力センサ６６の代わりに冷媒温度センサが制御装置６０の入力側に接続されていてもよい。冷媒温度センサは、圧縮機１１から吐出された冷媒の温度を検出する冷媒圧力検出部である。制御装置６０は、冷媒の温度に基づいて冷媒の圧力を推定してもよい。

　高温冷却水温度センサ６７は、高温冷却水回路２０の冷却水の温度を検出する温度検出部である。例えば、高温冷却水温度センサ６７は、凝縮器１２の冷却水の温度を検出する。

　低温冷却水温度センサ６８は、低温冷却水回路３０の冷却水の温度を検出する温度検出部である。例えば、低温冷却水温度センサ６８は、冷却水冷却用蒸発器１７の冷却水の温度を検出する。

　窓表面湿度センサ６９は、窓近傍湿度センサ、窓近傍空気温度センサおよび窓表面温度センサで構成されている。

　窓近傍湿度センサは、車室内のフロントガラス近傍の車室内空気の相対湿度（以下、窓近傍相対湿度と言う。）を検出する。窓近傍空気温度センサは、フロントガラス近傍の車室内空気の温度を検出する。窓表面温度センサは、フロントガラスの表面温度を検出する。

　制御装置６０の入力側には、図示しない各種操作スイッチが接続されている。各種操作スイッチは操作パネル７０に設けられており、乗員によって操作される。操作パネル７０は車室内前部の計器盤付近に配置されている。制御装置６０には、各種操作スイッチからの操作信号が入力される。

　各種操作スイッチは、エアコンスイッチ、温度設定スイッチ等である。エアコンスイッチは、室内空調ユニット５０にて空気の冷却を行うか否かを設定する。温度設定スイッチは、車室内の設定温度を設定する。

　次に、上記構成における作動を説明する。制御装置６０は、目標吹出温度ＴＡＯ等に基づいて運転モードを、図４～５に示す冷房モードおよび図６～７に示す暖房モードのいずれかに切り替える。

　目標吹出温度ＴＡＯは、車室内へ吹き出す吹出空気の目標温度である。制御装置６０は、目標吹出温度ＴＡＯを以下の数式に基づいて算出する。

　ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ－Ｋｒ×Ｔｒ－Ｋａｍ×Ｔａｍ－Ｋｓ×Ｔｓ＋Ｃ
　この数式において、Ｔｓｅｔは操作パネル７０の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は内気温度センサ６１によって検出された内気温、Ｔａｍは外気温度センサ６２によって検出された外気温、Ｔｓは日射量センサ６３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。

　制御装置６０は、暖房モードにおいて、車両の窓が曇る可能性があると判定した場合、除湿暖房モードに切り替える。例えば、制御装置６０は、暖房モードにおいて、窓表面湿度センサ６９の検出値に基づいて車室内側表面の相対湿度ＲＨＷ（以下、窓表面相対湿度と言う。）を算出し、車室内側表面の相対湿度ＲＨＷに基づいて車両の窓が曇る可能性があるか否かを判定する。

　窓表面相対湿度ＲＨＷは、フロントガラスが曇る可能性を表す指標である。具体的には、窓表面相対湿度ＲＨＷの値が大きいほど、フロントガラスが曇る可能性が高いことを意味する。

　次に、冷房モード、暖房モードおよび除湿暖房モードにおける作動について説明する。

　(冷房モード)
　冷房モードでは、制御装置６０が、第１膨張弁１３を絞り状態とし、第２膨張弁１６を全閉状態とする。

　制御装置６０は、目標吹出温度ＴＡＯ、センサ群の検出信号等に基づいて、制御装置６０に接続された各種制御機器の作動状態（各種制御機器へ出力する制御信号）を決定する。

　第１膨張弁１３へ出力される制御信号については、圧縮機１１へ流入する冷媒の過熱度が、サイクルの成績係数（いわゆるＣＯＰ）を最大値に近づくように予め定められた目標過熱度に近づくように決定される。

　エアミックスドア５４のサーボモータへ出力される制御信号については、エアミックスドア５４が図１の実線位置に位置してヒータコア２２の空気通路を閉塞し、空気冷却用蒸発器１４を通過した送風空気の全流量がヒータコア２２の空気通路を迂回して流れるように決定される。

　冷房モードでは、圧縮機１１および高温側ポンプ２１を作動させる。冷房モードでは、二方弁２４は、ラジエータ流路２０ｂを開ける。これにより、図４の高温冷却水回路２０中の太線に示すように、高温側ラジエータ２３に高温冷却水回路２０の冷却水が循環してラジエータ２３で冷却水から外気に放熱される。

　このとき、ヒータコア２２にも高温冷却水回路２０の冷却水が循環するが、エアミックスドア５４がヒータコア２２の空気通路を閉塞しているので、ヒータコア２２では冷却水から空気への放熱が殆ど行われない。

　冷房モード時の冷凍サイクル装置１０では、図１の破線矢印のように冷媒が流れ、サイクルを循環する冷媒の状態については、以下のように変化する。

　すなわち、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒が凝縮器１２に流入する。凝縮器１２に流入した冷媒は、高温冷却水回路２０の冷却水に放熱する。これにより、凝縮器１２で冷媒が冷却されて凝縮する。

　凝縮器１２から流出した冷媒は、第１膨張弁１３へ流入して、第１膨張弁１３にて低圧冷媒となるまで減圧膨張される。第１膨張弁１３にて減圧された低圧冷媒は、空気冷却用蒸発器１４に流入し、車室内へ送風される空気から吸熱して蒸発する。これにより、車室内へ送風される空気が冷却される。

　そして、空気冷却用蒸発器１４から流出した冷媒は、圧縮機１１の吸入側へと流れて再び圧縮機１１にて圧縮される。

　以上の如く、冷房モードでは、空気冷却用蒸発器１４にて低圧冷媒に空気から吸熱させて、冷却された空気を車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の冷房を実現することができる。

　冷房モードでは、電池３３、インバータ３５、チャージャ３６およびモータジェネレータ３７のうち少なくとも１つを冷却する必要がある場合、第２膨張弁１６を絞り状態とするとともに第１低温側ポンプ３１を作動させる。

　これにより、図１の実線矢印に示すように、凝縮器１２から流出した冷媒は、第２膨張弁１６へ流入して、第２膨張弁１６にて低圧冷媒となるまで減圧膨張される。第２膨張弁１６にて減圧された低圧冷媒は、冷却水冷却用蒸発器１７に流入し、低温冷却水回路３０の冷却水から吸熱して蒸発する。これにより、低温冷却水回路３０の冷却水が冷却される。

　電池３３を冷却する必要がある場合、第１三方弁３８は、低温側主流路３０ａの冷却水が電池流路３０ｃに循環する状態にする。これにより、図４の低温冷却水回路３０中の太線に示すように、電池３３に低温冷却水回路３０の冷却水が循環して電池３３が冷却される。

　インバータ３５、チャージャ３６およびモータジェネレータ３７を冷却する必要がある場合、第２三方弁３９は、低温側主流路３０ａの冷却水が機器流路３０ｄに循環する状態にする。これにより、図５の低温冷却水回路３０中の太線に示すように、インバータ３５、チャージャ３６およびモータジェネレータ３７に低温冷却水回路３０の冷却水が循環してインバータ３５、チャージャ３６およびモータジェネレータ３７が冷却される。

　（暖房モード）
　暖房モードでは、制御装置６０は、第１膨張弁１３を全閉状態とし、第２膨張弁１６を絞り状態とする。

　制御装置６０は、目標吹出温度ＴＡＯ、センサ群の検出信号等に基づいて、制御装置６０に接続された各種制御機器の作動状態（各種制御機器へ出力する制御信号）を決定する。

　第２膨張弁１６へ出力される制御信号については、第２膨張弁１６へ流入する冷媒の過熱度が、予め定められた目標過熱度に近づくように決定される。目標過熱度は、サイクルの成績係数（いわゆるＣＯＰ）を最大値に近づけるように定められている。

　エアミックスドア５４のサーボモータへ出力される制御信号については、エアミックスドア５４が図１の破線位置に位置してヒータコア２２の空気通路を全開し、空気冷却用蒸発器１４を通過した送風空気の全流量がヒータコア２２の空気通路を通過するように決定される。

　暖房モードでは、圧縮機１１、高温側ポンプ２１、第１低温側ポンプ３１を作動させる。暖房モードでは、二方弁２４は、ラジエータ流路２０ｂを閉じる。これにより、図６の高温冷却水回路２０中の太線に示すように、ヒータコア２２に高温冷却水回路２０の冷却水が循環してヒータコア２２で冷却水から、車室内へ送風される空気に放熱される。

　暖房モードでは、第１三方弁３８が電池流路３０ｃを閉じるとともに、第２三方弁３９が機器流路３０ｄおよびバイパス流路３０ｅを閉じる。これにより、図６の低温冷却水回路３０中の太線に示すように、低温側ラジエータ３２に低温冷却水回路３０の冷却水が循環する。

　暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、図１の実線矢印のように冷媒が流れ、サイクルを循環する冷媒の状態については、次のように変化する。

　すなわち、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒は、凝縮器１２へ流入して、高温冷却水回路２０の冷却水と熱交換して放熱する。これにより、高温冷却水回路２０の冷却水が加熱される。

　凝縮器１２から流出した冷媒は、第２膨張弁１６に流入し、低圧冷媒となるまで減圧される。そして、第２膨張弁１６にて減圧された低圧冷媒は、冷却水冷却用蒸発器１７に流入して、低温冷却水回路３０の冷却水から吸熱して蒸発する。

　そして、冷却水冷却用蒸発器１７から流出した冷媒は、圧縮機１１の吸入側へと流れて再び圧縮機１１にて圧縮される。

　以上の如く、暖房モードでは、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒の有する熱を凝縮器１２にて高温冷却水回路２０の冷却水に放熱させ、高温冷却水回路２０の冷却水が有する熱をヒータコア２２にて空気に放熱させ、ヒータコア２２で加熱された空気を車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の暖房を実現することができる。

　低温冷却水回路３０の冷却水が低温側ラジエータ３２を循環するので、外気から低温冷却水回路３０の冷却水に吸熱させ、冷却水冷却用蒸発器１７にて低温冷却水回路３０の冷却水から低圧冷媒に吸熱させることができる。したがって、外気の熱を車室内の暖房に利用できる。

　暖房モードでは、図７の低温冷却水回路３０中の太線に示すように、低温冷却水回路３０の冷却水を電池３３、インバータ３５、チャージャ３６およびモータジェネレータ３７にも循環させることによって、電池３３、インバータ３５、チャージャ３６およびモータジェネレータ３７の廃熱を低温冷却水回路３０の冷却水に吸熱させ、冷却水冷却用蒸発器１７にて低温冷却水回路３０の冷却水から低圧冷媒に吸熱させることができる。

　したがって、電池３３、インバータ３５、チャージャ３６およびモータジェネレータ３７の廃熱を車室内の暖房に利用できる。また、電池３３、インバータ３５、チャージャ３６およびモータジェネレータ３７の廃熱を、低温側ラジエータ３２の除霜に利用できる。

　なお、低温冷却水回路３０の冷却水を電池３３、インバータ３５、チャージャ３６およびモータジェネレータ３７の少なくとも１つにも循環させることによって、電池３３、インバータ３５、チャージャ３６およびモータジェネレータ３７の少なくとも１つの廃熱を車室内の暖房や除霜に利用できる。

　（暖房モード後の除霜）
　暖房モードでは、低温側ラジエータ３２で低温冷却水回路３０の冷却水が外気から吸熱するので、低温側ラジエータ３２に着霜が生じる。そこで、暖房モードを実行した後の停車時に、高温冷却水回路２０の冷却水に残った熱を利用して低温側ラジエータ３２を除霜する。

　すなわち、高温側ラジエータ２３および低温側ラジエータ３２は、共通のフィンＦ１によって互いに熱移動可能に接続されているので、高温冷却水回路２０の冷却水の熱が、高温側ラジエータ２３から低温側ラジエータ３２に移動する。

　これにより、低温側ラジエータ３２の温度が上昇して、低温側ラジエータ３２の表面に付着した霜を融かすことができる。

　（除湿暖房モード）                                   
　除湿暖房モードでは、制御装置６０は、第１膨張弁１３を絞り全閉状態とし、第２膨張弁１６を全閉状態とする。

　制御装置６０は、目標吹出温度ＴＡＯ、センサ群の検出信号等に基づいて、制御装置６０に接続された各種制御機器の作動状態（各種制御機器へ出力する制御信号）を決定する。

　第２膨張弁１６へ出力される制御信号については、第２膨張弁１６へ流入する冷媒の過熱度が、予め定められた目標過熱度に近づくように決定される。目標過熱度は、サイクルの成績係数（いわゆるＣＯＰ）を最大値に近づけるように定められている。

　エアミックスドア５４のサーボモータへ出力される制御信号については、エアミックスドア５４がヒータコア２２の空気通路を全開し、空気冷却用蒸発器１４を通過した送風空気の全流量がヒータコア２２の空気通路を通過するように決定される。

　除湿暖房モードでは、圧縮機１１、高温側ポンプ２１、第１低温側ポンプ３１を作動させる。

　除湿暖房モードでは、二方弁２４は、ラジエータ流路２０ｂを閉じる。これにより、図６の高温冷却水回路２０中の太線に示すように、ヒータコア２２に高温冷却水回路２０の冷却水が循環してヒータコア２２で冷却水から、車室内へ送風される空気に放熱される。

　除湿暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、図１の破線矢印のように冷媒が流れ、サイクルを循環する冷媒の状態については、次のように変化する。

　すなわち、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒は、凝縮器１２へ流入して、高温冷却水回路２０の冷却水と熱交換して放熱する。これにより、高温冷却水回路２０の冷却水が加熱される。

　凝縮器１２から流出した冷媒は、第２膨張弁１６に流入し、低圧冷媒となるまで減圧される。そして、第２膨張弁１６にて減圧された低圧冷媒は、空気冷却用蒸発器１４に流入し、車室内へ送風される空気から吸熱して蒸発する。これにより、車室内へ送風される空気が冷却除湿される。そして、空気冷却用蒸発器１４から流出した冷媒は、圧縮機１１の吸入側へと流れて再び圧縮機１１にて圧縮される。

　以上の如く、除湿暖房モードでは、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒の有する熱を凝縮器１２にて高温冷却水回路２０の冷却水に放熱させ、高温冷却水回路２０の冷却水が有する熱をヒータコア２２にて空気に放熱させる。

　また、第２膨張弁１６にて減圧された低圧冷媒に、空気冷却用蒸発器１４にて車室内へ送風される空気から吸熱させ、空気冷却用蒸発器１４で冷却除湿された空気を、ヒータコア２２で加熱して車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の除湿暖房を実現することができる。

　除湿暖房モードにおいて、第２膨張弁１６を絞り状態とすることによって、第２膨張弁１６にて減圧された低圧冷媒が冷却水冷却用蒸発器１７に流入して、低温冷却水回路３０の冷却水から吸熱して蒸発する。

　そして、図６の低温冷却水回路３０中の太線に示すように、低温側ラジエータ３２に低温冷却水回路３０の冷却水を循環させることによって、外気から低温冷却水回路３０の冷却水に吸熱させ、冷却水冷却用蒸発器１７にて低温冷却水回路３０の冷却水から低圧冷媒に吸熱させることができる。したがって、外気の熱を車室内の暖房に利用できる。

　また、図７の低温冷却水回路３０中の太線に示すように、冷却水冷却用蒸発器１７で冷却された冷却水を電池３３、インバータ３５、チャージャ３６およびモータジェネレータ３７にも循環させることによって、電池３３、インバータ３５、チャージャ３６およびモータジェネレータ３７の廃熱を低温冷却水回路３０の冷却水に吸熱させ、冷却水冷却用蒸発器１７にて低温冷却水回路３０の冷却水から低圧冷媒に吸熱させることができる。したがって、電池３３、インバータ３５、チャージャ３６およびモータジェネレータ３７の廃熱を車室内の暖房に利用できる。

　このように、本実施形態の車両用空調装置１では、空気冷却用蒸発器１４および冷却水冷却用蒸発器１７に対する冷媒流れと、高温冷却水回路２０および低温冷却水回路３０における冷却水流れとを切り替えることによって、車室内の適切な冷房、暖房および除湿暖房を実行することができ、ひいては車室内の快適な空調を実現することができる。

　電池３３を外気温度未満に冷却する必要がない場合や、電池３３を冷却する必要はあるが冷却水冷却用蒸発器１７に冷媒が流通していない場合、図８に示すように、制御装置６０は、低温冷却水回路３０の冷却水が低温側ラジエータ３２と電池３３との間で循環するように第１三方弁３８を制御する。これにより、電池３３の廃熱を外気に放熱して電池３３を冷却できる。

　インバータ３５、チャージャ３６およびモータジェネレータ３７を外気温度未満に冷却する必要がない場合や、電池３３を冷却する必要はあるが冷却水冷却用蒸発器１７に冷媒が流通していない場合、図９に示すように、制御装置６０は、低温冷却水回路３０の冷却水が低温側ラジエータ３２とインバータ３５、チャージャ３６およびモータジェネレータ３７との間で循環するように第２三方弁３９を制御する。これにより、インバータ３５、チャージャ３６およびモータジェネレータ３７の廃熱を外気に放熱してインバータ３５、チャージャ３６およびモータジェネレータ３７を冷却できる。

　本実施形態では、空気冷却用蒸発器１４に冷媒が流通している状態において、二方弁２４が、凝縮器１２と高温側ラジエータ２３との間で高温冷却水回路２０の冷却水を循環させる冷房モードを実行する。

　そして、冷却水冷却用蒸発器１７に冷媒が流通している状態において、二方弁２４が、凝縮器１２とヒータコア２２との間で高温冷却水回路２０の冷却水を循環させるとともに、第１三方弁３８および第２三方弁３９が、冷却水冷却用蒸発器１７と低温側ラジエータ３２との間で低温冷却水回路３０の冷却水を循環させることによって暖房モードを実行する。

　これによると、高温冷却水回路２０における冷却水の流れと、低温冷却水回路３０における低温冷却水の流れとを切り替えることによって暖房モードと冷房モードとを切り替えることができる。

　そのため、従来技術のように熱交換器に対してサイクルの高低圧を切り替える必要がないので、回路構成および切替制御を簡素化できる。

　本実施形態では、低温側ラジエータ３２および高温側ラジエータ２３は、熱交換を促進させる共通のフィンＦ１を有しており、共通のフィンＦ１によって熱的に接続されている。

　これによると、暖房モード後の空調運転停止時に、高温冷却水回路２０の冷却水が持つ熱を、高温側ラジエータ２３から低温側ラジエータ３２に移動させることができるので、低温側ラジエータ３２を除霜できる。

　本実施形態では、冷却水冷却用蒸発器１７および空気冷却用熱交換器１４のそれぞれに対して、冷媒が流通する状態と流通しない状態とを切り替える第１膨張弁１３および第２膨張弁１６を備える。

　これにより、空気冷却用熱交換器１４で空気を冷却するか否か、冷却水冷却用蒸発器１７で低温冷却水回路３０の冷却水を冷却するか否かを切り替えることができる。

　本実施形態では、二方弁２４が、凝縮器１２とヒータコア２２との間で高温熱媒体を循環させるとともに、第１膨張弁１３が空気冷却用蒸発器１４に冷媒を流通させる除湿暖房モードを実行している場合において、ヒータコア２２で空気を加熱する能力が不足している場合、第２膨張弁１６は、冷却水冷却用蒸発器１７に冷媒を流通させる。

　これによると、除湿暖房モード時にヒータコア２２で空気を加熱する能力が不足している場合、冷却水冷却用蒸発器１７で低温冷却水回路３０の冷却水から吸熱することによって空気加熱能力を補うことができる。

　本実施形態では、第１三方弁３８および第２三方弁３９は、冷却水冷却用蒸発器１７と電池３３、インバータ３５、チャージャ３６、モータジェネレータ３７との間で低温冷却水回路３０の冷却水が循環する状態と、冷却水冷却用蒸発器１７と低温側ラジエータ３２との間で低温冷却水回路３０の冷却水が循環する状態とを切り替える。

　これによると、低温冷却水回路３０の冷却水に電池３３、インバータ３５、チャージャ３６、モータジェネレータ３７の廃熱を吸熱させる作動と、低温冷却水回路３０の冷却水に電池３３、インバータ３５、チャージャ３６、モータジェネレータ３７の外気を吸熱させる作動とを切り替えることができる。

　本実施形態では、冷却水冷却用蒸発器１７に冷媒が流通する場合、第１三方弁３８および第２三方弁３９は、冷却水冷却用蒸発器１７と、電池３３、インバータ３５、チャージャ３６、モータジェネレータ３７および低温側ラジエータ３２のうち少なくとも１つとの間で低温冷却水回路３０の冷却水を循環させる。

　これにより、電池３３、インバータ３５、チャージャ３６、モータジェネレータ３７の廃熱および外気の熱のうち少なくとも１つを冷却水冷却用蒸発器１７で吸熱して利用することができる。

　しかも、冷却水冷却用蒸発器１７で冷却された冷却水が低温冷却水回路３０を循環するので、低温冷却水回路３０の配管部等においても、低温冷却水回路３０の冷却水が外気の熱を吸熱できる。

　本実施形態では、第１三方弁３８および第２三方弁３９は、低温側ラジエータ３２と電池３３との間で低温冷却水回路３０の冷却水が循環する状態に切り替える。

　これにより、電池３３を外気温度未満に冷却する必要がない場合、電池３３の廃熱を外気に放熱して電池３３を冷却できる。

　また、第１三方弁３８および第２三方弁３９は、低温側ラジエータ３２とインバータ３５、チャージャ３６およびモータジェネレータ３７との間で低温冷却水回路３０の冷却水が循環する状態に切り替える。

　これにより、インバータ３５、チャージャ３６およびモータジェネレータ３７を外気温度未満に冷却する必要がない場合、インバータ３５、チャージャ３６およびモータジェネレータ３７の廃熱を外気に放熱してインバータ３５、チャージャ３６およびモータジェネレータ３７を冷却できる。

　本実施形態では、冷却水冷却用蒸発器１７および空気冷却用熱交換器１４は、冷媒の流れにおいて互いに並列になっている。第１膨張弁１３は、冷却水冷却用蒸発器１７に流入する冷媒を減圧させ、第２膨張弁１６は、空気冷却用熱交換器１４に流入する冷媒を減圧させる。

　そして、低圧弁（圧力調整部）１５は、空気冷却用熱交換器１４の出口側冷媒圧力を、冷却水冷却用蒸発器１７の出口側冷媒圧力以上にする。

　これにより、冷却水冷却用蒸発器１７および空気冷却用熱交換器１４の両方に冷媒が流れる場合、空気冷却用熱交換器１４への冷媒の逆流が生じないようにすることができる。

　（第２実施形態）
　上記実施形態では、第１膨張弁１３および第２膨張弁１６は、全閉機能付きの電気式の可変絞り機構であるが、本実施形態では、図１０に示すように、第１膨張弁１３および第２膨張弁１６は機械式の温度式膨張弁であり、第１並列冷媒流路１０ｂに第１開閉弁１８が配置され、第２並列冷媒流路１０ｃに第２開閉弁１９が配置されている。

　機械式膨張弁は、感温部を有し、ダイヤフラム等の機械的機構によって弁体を駆動する温度式膨張弁である。

　第１開閉弁１８は、第１並列冷媒流路１０ｂを開閉する電磁弁である。第２開閉弁１９は、第２並列冷媒流路１０ｃを開閉する電磁弁である。第１開閉弁１８および第２開閉弁１９の作動は、制御装置６０から出力される制御信号によって制御される。

　また、上記実施形態では、定圧弁１５は機械式の可変絞り機構であるが、本実施形態では、電気式の可変絞り機構であり、定圧弁１５の作動は、制御装置６０から出力される制御信号によって制御される。

　本実施形態においても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

　（第３実施形態）
　上記実施形態では、高温側ラジエータ２３および低温側ラジエータ３２は、共通のフィンＦ１によって互いに熱移動可能に接続されているが、本実施形態では、図１１に示すように、高温側ラジエータ２３および低温側ラジエータ３２は、冷却水を介して互いに熱移動可能になっている。

　ラジエータ流路２０ｂおよび低温側ラジエータ流路３０ｂは、２つの冷却水流路４５、４６によって連通している。２つの冷却水流路４５、４６は、高温側ラジエータ２３および低温側ラジエータ３２を、冷却水の入口側同士および出口側同士で連通させる。

　一方の冷却水流路４５には開閉弁４７が配置されている。他方の冷却水流路４６には開閉弁４８が配置されている。一方の開閉弁４７は、一方の冷却水流路４５を開閉する電磁弁である。他方の開閉弁４８は、他方の冷却水流路４６を開閉する電磁弁である。開閉弁４７、４８の作動は、制御装置６０によって制御される。

　制御装置６０は、通常時は開閉弁４７、４８が冷却水流路４５、４６を閉じるように制御する。

　制御装置６０は、暖房モードを実行した後の停車時に、開閉弁４７、４８が冷却水流路４５、４６を開けるように制御する。これにより、高温冷却水回路２０の冷却水が低温側ラジエータ３２に導入されるので、高温冷却水回路２０の冷却水に残った熱を利用して低温側ラジエータ３２の温度を上昇させて、低温側ラジエータ３２の表面に付着した霜を融かすことができる。

　（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、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１１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。

　（２）上記実施形態の冷凍サイクル装置１０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装置１０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。

　（３）上記実施形態では、高温側ラジエータ２３と低温側ラジエータ３２とが別々のラジエータになっていて、高温側ラジエータ２３と低温側ラジエータ３２とが共通のフィンＦ１によって互いに接合されているが、高温側ラジエータ２３と低温側ラジエータ３２とが１つのラジエータで構成されていてもよい。

　例えば、高温側ラジエータ２３のタンクと低温側ラジエータ３２のタンクとが互いに一体化されていることによって、高温側ラジエータ２３と低温側ラジエータ３２とが１つのラジエータで構成されていてもよい。

 

Claims (9)

1. 　冷媒を吸入して圧縮して吐出する圧縮機（１１）と、
   　前記圧縮機から吐出された前記冷媒と高温熱媒体とを熱交換させる高圧側冷媒熱媒体熱交換器（１２）と、
   　前記高圧側冷媒熱媒体熱交換器で熱交換された前記高温熱媒体と空調対象空間へ送風される空気とを熱交換させる空気加熱用熱交換器（２２）と、
   　前記高温熱媒体と外気とを熱交換させる高温熱媒体外気熱交換器（２３）と、
   　前記高圧側冷媒熱媒体熱交換器と前記空気加熱用熱交換器と前記高温熱媒体外気熱交換器とに前記高温熱媒体を循環させる高温熱媒体回路（２０）と、
   　前記高圧側冷媒熱媒体熱交換器で熱交換された前記冷媒を減圧させる減圧部（１３、１６）と、
   　前記減圧部で減圧された前記冷媒と低温熱媒体とを熱交換させる低圧側冷媒熱媒体熱交換器（１７）と、
   　前記減圧部で減圧された前記冷媒と、前記空気とを熱交換させる空気冷却用熱交換器（１４）と、
   　作動に伴って発熱し、前記低温熱媒体によって冷却される発熱機器（３３、３５、３６、３７）と、
   　前記低温熱媒体と前記外気とを熱交換させる低温熱媒体外気熱交換器（３２）と、
   　前記低圧側冷媒熱媒体熱交換器と前記発熱機器と前記低温熱媒体外気熱交換器とに前記低温熱媒体を循環させる低温熱媒体回路（３０）と、
   　前記高温熱媒体回路における前記高温熱媒体の流れを切り替える高温切替部（２４）と、
   　前記低温熱媒体回路における前記低温熱媒体の流れを切り替える低温切替部（３８、３９）とを備え、前記空気冷却用熱交換器に前記冷媒が流通している状態において、前記高温切替部が、前記高圧側冷媒熱媒体熱交換器と前記高温熱媒体外気熱交換器との間で前記高温熱媒体を循環させる冷房モードと、
   　前記低圧側冷媒熱媒体熱交換器に前記冷媒が流通している状態において、前記高温切替部が、前記高圧側冷媒熱媒体熱交換器と前記空気加熱用熱交換器との間で前記高温熱媒体を循環させるとともに、前記低温切替部が、前記低圧側冷媒熱媒体熱交換器と前記低温熱媒体外気熱交換器との間で前記低温熱媒体を循環させる暖房モードとを実行する空調装置。
2. 　前記低温熱媒体外気熱交換器および前記高温熱媒体外気熱交換器は、熱交換を促進させる共通の熱交換促進部材（Ｆ１）を有しており、前記共通の熱交換促進部材によって互いに熱的に接続されている請求項１に記載の空調装置。
3. 　前記低圧側冷媒熱媒体熱交換器および前記空気冷却用熱交換器のそれぞれに対して、前記冷媒が流通する状態と流通しない状態とを切り替える冷媒流れ切替部（１３、１６、１８、１９）を備える請求項１または２に記載の空調装置。
4. 　前記高温切替部が、前記高圧側冷媒熱媒体熱交換器と前記空気加熱用熱交換器との間で前記高温熱媒体を循環させるとともに、前記冷媒流れ切替部が、前記空気冷却用熱交換器に前記冷媒を流通させる除湿暖房モードと、前記冷房モードと前記暖房モードとを実行し、
   　前記除湿暖房モードを実行している場合において、前記空気加熱用熱交換器で前記空気を加熱する能力が不足している場合、前記冷媒流れ切替部は、前記低圧側冷媒熱媒体熱交換器に前記冷媒を流通させる請求項３に記載の空調装置。
5. 　前記低圧側冷媒熱媒体熱交換器と前記発熱機器との間で前記低温熱媒体が循環する状態と、前記低圧側冷媒熱媒体熱交換器と前記低温熱媒体外気熱交換器との間で前記低温熱媒体が循環する状態とを切り替える熱媒体流れ切替部（３８、３９）を備える請求項１ないし４のいずれか１つに記載の空調装置。
6. 　前記低圧側冷媒熱媒体熱交換器に前記冷媒が流通する場合、前記熱媒体流れ切替部は、前記低圧側冷媒熱媒体熱交換器と、前記発熱機器および前記低温熱媒体外気熱交換器のうち少なくとも１つとの間で前記低温熱媒体を循環させる請求項５に記載の空調装置。
7. 　前記低温熱媒体外気熱交換器と前記発熱機器との間で前記低温熱媒体が循環する状態に切り替える熱媒体流れ切替部（３８、３９）を備える請求項１ないし４のいずれか１つに記載の空調装置。
8. 　前記低圧側冷媒熱媒体熱交換器および前記空気冷却用熱交換器は、前記冷媒の流れにおいて互いに並列になっており、
   　前記減圧部は、前記低圧側冷媒熱媒体熱交換器に流入する前記冷媒を減圧させる第１減圧部（１３）と、前記空気冷却用熱交換器に流入する前記冷媒を減圧させる第２減圧部（１６）とを有しており、
   　さらに、前記空気冷却用熱交換器の出口側冷媒圧力を、前記低圧側冷媒熱媒体熱交換器の出口側冷媒圧力以上にする圧力調整部（２５）を備える請求項１ないし７のいずれか１つに記載の空調装置。
9. 　冷媒サイクルの冷媒を吸入して圧縮して吐出する圧縮機（１１）と、
   　前記圧縮機から吐出された前記冷媒と高温熱媒体とを熱交換させる高圧側冷媒熱媒体熱交換器（１２）と、
   　前記高圧側冷媒熱媒体熱交換器で熱交換された前記高温熱媒体と空調対象空間へ送風される空気とを熱交換させる空気加熱用熱交換器（２２）と、
   　前記高温熱媒体と外気とを熱交換させる高温熱媒体外気熱交換器（２３）と、
   　前記高圧側冷媒熱媒体熱交換器と前記空気加熱用熱交換器と前記高温熱媒体外気熱交換器とに前記高温熱媒体を循環させる高温熱媒体回路（２０）と、
   　前記高圧側冷媒熱媒体熱交換器で熱交換された前記冷媒を減圧させる減圧部（１３、１６）と、
   　前記減圧部で減圧された前記冷媒と低温熱媒体とを熱交換させる低圧側冷媒熱媒体熱交換器（１７）と、
   　前記減圧部で減圧された前記冷媒と、前記空気とを熱交換させる空気冷却用熱交換器（１４）と、
   　作動に伴って発熱し、前記低温熱媒体によって冷却される発熱機器（３３、３５、３６、３７）と、
   　前記低温熱媒体と前記外気とを熱交換させる低温熱媒体外気熱交換器（３２）と、
   　前記低圧側冷媒熱媒体熱交換器と前記発熱機器と前記低温熱媒体外気熱交換器とに前記低温熱媒体を循環させる低温熱媒体回路（３０）と、
   　前記高温熱媒体回路における前記高温熱媒体の流れを切り替える高温切替部（２４）と、
   　前記低温熱媒体回路における前記低温熱媒体の流れを切り替える低温切替部（３８、３９）と、
   前記高温切替部と前記低温切替部の作動を制御する制御装置（６０）を備え、
   前記冷媒サイクルは、冷媒モードでは前記空気冷却用熱交換器に前記冷媒が流通している状態に構成され、暖房モードでは前記低圧側冷媒熱媒体熱交換器に前記冷媒が流通している状態に構成され、
   制御装置は、
   冷房モードでは、前記高温切替部が、前記高圧側冷媒熱媒体熱交換器と前記高温熱媒体外気熱交換器との間で前記高温熱媒体を循環させ、
   　暖房モードでは、前記高温切替部が、前記高圧側冷媒熱媒体熱交換器と前記空気加熱用熱交換器との間で前記高温熱媒体を循環させるとともに、前記低温切替部が、前記低圧側冷媒熱媒体熱交換器と前記低温熱媒体外気熱交換器との間で前記低温熱媒体を循環させるように構成されている空調装置。
    
   
    

Images