WO2019031131A1

WO2019031131A1 - 冷凍サイクル装置

Info

Publication number: WO2019031131A1
Application number: PCT/JP2018/025839
Authority: WO
Inventors: 鈴木　聡; 加藤　吉毅
Original assignee: 株式会社デンソー
Priority date: 2017-08-10
Filing date: 2018-07-09
Publication date: 2019-02-14
Also published as: CN110998198A; DE112018004104T5; JP2019035520A; CN110998198B; JP6733625B2

Abstract

冷凍サイクル装置（１０）は、圧縮機（１１）から吐出された高圧冷媒を熱源として熱交換対象流体を加熱する第１熱交換部（２０）と、冷媒を減圧させる減圧弁（１３）と、減圧された冷媒を低段側熱媒体と熱交換させて蒸発させる熱媒体蒸発器（１５）と、低段側熱媒体循環回路（３０）に配置されて低段側熱媒体を加熱する発熱装置（３４）と、発熱装置（３４）にて加熱された低段側熱媒体を熱源として熱交換対象流体を加熱する第２熱交換器（３９）と、低段側熱媒体が熱媒体蒸発器（１５）に流入する流量と、低段側熱媒体が第２熱交換器（３９）に流入する流量とを調整する流量調整弁（３５）と、流量調整弁（３５）の作動を制御する流量制御部（５０ｃ）と、を有する。

Description

冷凍サイクル装置

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８月１０日に出願された日本特許出願２０１７－１５５６７９号を基にしている。

　本開示は、冷凍サイクル装置に関する。

　従来、特許文献１には、作動時に発熱を伴う発熱部であるバッテリの温度調整及び熱交換対象流体である送風空気の温度調整を行う冷凍サイクル装置が開示されている。この冷凍サイクル装置では、発熱部の熱を、冷凍サイクル装置の低圧側の冷媒に吸熱させて、吸熱した熱を高圧側の冷媒から送風空気に放熱させることによって、空調対象空間の暖房を実現している。

特願２０１４－３７９５９号公報

　しかし、特許文献１の冷凍サイクル装置では、低圧側の冷媒に吸熱させる熱量が多くなると、冷凍サイクル装置の高圧側の冷媒の圧力が不必要に上昇してしまう。このように、高圧側の冷媒の圧力が不必要に上昇してしまうと、冷凍サイクル装置の構成機器の耐久寿命に悪影響を与えてしまう。

　これに対して、高圧側の冷媒の圧力が不必要に上昇しないように、圧縮機の冷媒吐出能力を低下させる手段が考えられる。しかし、圧縮機の冷媒吐出能力を低下させると、低圧側の冷媒が発熱部から吸熱した熱を、高圧側の冷媒から送風空気に適切に放熱させることができなくなってしまう。すなわち、発熱部で発生させた熱を、送風空気を加熱するために有効に利用することができなくなってしまう。

　このため、冷凍サイクル装置の高圧側の冷媒圧力の不必要な上昇を防止するために、低圧側の冷媒に充分に発熱部で発生した熱を充分に吸熱させることができず、発熱部で発生した熱を有効に利用することができないという問題があった。

　本開示は、上記点に鑑み、熱交換対象流体を加熱する際に、発熱部で発生した熱を有効に利用することができる冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。

　本開示の第1特徴例による冷凍サイクル装置は、
　冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、圧縮機から吐出された高圧冷媒を熱源として熱交換対象流体を加熱する第１熱交換部と、第１熱交換部から流出した冷媒を減圧させる減圧器と、減圧器にて減圧された冷媒を低段側熱媒体と熱交換させて蒸発させる熱媒体蒸発器と、低段側熱媒体を循環させる低段側熱媒体循環回路に配置されて低段側熱媒体を加熱する発熱部と、発熱部にて加熱された低段側熱媒体を熱源として熱交換対象流体を加熱する第２熱交換部と、低段側熱媒体が熱媒体蒸発器に流入する流量と、低段側熱媒体が第２熱交換部に流入する流量とを調整する流量調整部と、流量調整部の作動を制御する流量制御部と、を有する。　流量制御部は、第１熱交換部にて熱交換対象流体を加熱する第１加熱モードでは、発熱部にて加熱された低段側熱媒体を熱媒体蒸発器に流入させるように流量調整部の作動を制御し、第２熱交換部にて熱交換対象流体を加熱する第２加熱モードでは、発熱部にて加熱された低段側熱媒体を第２熱交換部に流入させるように流量調整部の作動を制御する。

　これによれば、第１加熱モードでは、発熱部にて加熱された低段側熱媒体の有する熱を熱媒体蒸発器にて冷媒に吸熱させ、冷媒が吸熱した熱を熱源として第１熱交換部にて熱交換対象流体を加熱することができる。さらに、第２加熱モードでは、発熱部にて加熱された低段側熱媒体の有する熱を熱源として第２熱交換部にて熱交換対象流体を加熱することができる。

　従って、発熱部の発熱が増加して、圧縮機から吐出される冷媒が不必要に上昇してしまうおそれのある運転条件時に、第１加熱モードから第２加熱モードへ切り替えることで、発熱部で発生させた熱を、熱交換対象流体を加熱するために有効に利用することができる。

　本開示の第２特徴例による冷凍サイクル装置は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、圧縮機から吐出された高圧冷媒と熱媒体とを熱交換させて熱媒体を加熱する凝縮器と、凝縮器から流出した冷媒を減圧させる減圧器（１３、６２、６３）と、減圧器にて減圧された冷媒を熱媒体と熱交換させて蒸発させる熱媒体蒸発器と、熱媒体を加熱する発熱部と、凝縮器にて加熱された熱媒体及び発熱部にて加熱された熱媒体の少なくとも一方を熱源として熱交換対象流体を加熱するヒータコアと、発熱部にて加熱された熱媒体が熱媒体蒸発器に流入する流量と、発熱部にて加熱された熱媒体がヒータコアに流入する流量とを調整する流量調整部と、流量調整部の作動を制御する流量制御部と、を有する。流量制御部は、凝縮器にて加熱された熱媒体を熱源として熱交換対象流体を加熱する冷凍サイクル加熱モードでは、発熱部にて加熱された熱媒体を熱媒体蒸発器に流入させるように流量調整部の作動を制御し、発熱部にて加熱された熱媒体を熱源として熱交換対象流体を加熱する熱源加熱モードでは、発熱部にて加熱された熱媒体をヒータコアに流入させるように流量調整部の作動を制御する。

　これによれば、冷凍サイクル加熱モードでは、発熱部にて加熱された熱媒体の有する熱を熱媒体蒸発器にて冷媒に吸熱させ、冷媒が吸熱した熱を熱源として第１熱交換部にて熱交換対象流体を加熱することができる。さらに、熱源加熱モードでは、発熱部にて加熱された熱媒体の有する熱を熱源としてヒータコアにて熱交換対象流体を加熱することができる。

　従って、発熱部の発熱が増加して、圧縮機から吐出される冷媒圧力が不必要に上昇してしまう運転条件時に、冷凍サイクル加熱モードから熱源加熱モードへ切り替えることで、発熱部で発生させた熱を、熱交換対象流体を加熱するために有効に利用することができる。

第１実施形態の空調装置の全体構成図である。空調装置の電気制御部を示すブロック図である。第２実施形態の空調装置の全体構成図である。第３実施形態の空調装置の全体構成図である。第４実施形態の空調装置の全体構成図である。第５実施形態の空調装置の全体構成図である。

　（第１実施形態）
　図１及び図２を用いて、第１実施形態の冷凍サイクル装置１０が搭載された空調装置１について説明する。図１に示す空調装置１は、車室内空間を適切な温度に調整する車両用空調装置に適用されている。本実施形態の空調装置１は、エンジン（換言すれば内燃機関）及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及び外部電源から供給された電力を電池に蓄えることができ、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。

　空調装置１は、空調対象空間である車室内を暖房する（即ち、熱交換対象流体である送風空気を加熱する）。空調装置１は、冷凍サイクル装置１０、第１熱交換部２０、低段側熱媒体循環回路３０、及び室内空調ユニット４０を有している。

　冷凍サイクル装置１０は、圧縮機１１、凝縮器１２、減圧弁１３（減圧器）、冷媒流路調整弁１４、熱媒体蒸発器１５、アキュムレータ１６（貯液部）を備えている。冷凍サイクル装置１０は、外部蒸発器１８、及び室外熱交換器用送風機１９を、更に有している。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、吐出能力制御部５０ａ（図２示）から出力された制御信号によってその作動が制御される。

　圧縮機１１の吐出口には、凝縮器１２の冷媒入口側が接続されている。凝縮器１２は、圧縮機１１から吐出された高温高圧の冷媒（以下、高圧冷媒と略す）と高段側熱媒体である冷却水とを熱交換させて、高圧冷媒の有する熱を冷却水に放熱させて、冷却水を加熱する加熱用放熱器である。高圧冷媒の有する熱が冷却水に放熱される際に、高圧冷媒が凝縮する。

　第１熱交換部２０は、高段側熱媒体循環回路２１、高段側ポンプ２２、及びヒータコア２３を有している。第１熱交換部２０は、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒を熱源として送風空気を加熱するものである。

　高段側熱媒体循環回路２１内を流通する冷却水や、後述の低段側熱媒体循環回路３０を流通する冷却水は、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、又は不凍液体が用いられている。

　高段側熱媒体循環回路２１は、凝縮器１２とヒータコア２３との間で冷却水を循環させる環状の流路である。高段側熱媒体循環回路２１には、凝縮器１２、ヒータコア２３、及び高段側ポンプ２２が配置されている。

　高段側ポンプ２２は、冷却水を吸入して凝縮器１２側へ吐出することによって、冷却水を高段側熱媒体循環回路２１内で循環させる。高段側ポンプ２２は電動式のポンプであり、高段側熱媒体循環回路２１を循環する冷却水の流量を調整する高段側流量調整部である。

　ヒータコア２３は、後述するケーシング４１内に配置されている。ヒータコア２３は、凝縮器１２によって加熱された冷却水と熱交換対象流体である送風空気とを熱交換させることにより、送風空気を加熱する。このようにして、凝縮器１２は、ヒータコア２３を介して、送風空気を加熱する。

　凝縮器１２の冷媒出口側には、減圧弁１３の冷媒入口側が接続されている。減圧弁１３は、凝縮器１２から流出した液相冷媒を減圧膨張させる減圧器である。つまり、減圧弁１３は凝縮器１２の下流側の冷媒を減圧させる。

　減圧弁１３は、制御装置５０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。

　冷媒流路調整弁１４は、減圧弁１３から流出した冷媒の流れを、外部蒸発器１８と熱媒体蒸発器１５に分岐させる。このため、外部蒸発器１８と熱媒体蒸発器１５は、冷媒流れに対して並列的に配置されている。冷媒流路調整弁１４は、減圧弁１３から流出した冷媒が外部蒸発器１８に流入する流量と、減圧弁１３から流出した冷媒が熱媒体蒸発器１５に流入する流量とを調整する流入量調整部である。冷媒流路調整弁１４は、三方弁であり、電力が供給されることによって作動する三方式の流量調整弁であり、制御装置５０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。

　外部蒸発器１８の冷媒入り口側には、冷媒流路調整弁１４を介して、減圧弁１３の冷媒出口側が接続されている。外部蒸発器１８は、減圧弁１３にて減圧された低圧冷媒の有する熱と室外熱交換器用送風機１９によって送風された外気とを熱交換させることによって低圧冷媒を蒸発させる外気蒸発部である。外部蒸発器１８では、低圧冷媒が外気から吸熱して蒸発する。

　室外熱交換器用送風機１９は、ファンを電動モータにて駆動する電動送風機であり、制御装置５０から出力された制御信号によってその作動が制御される。外部蒸発器１８は、車両ボンネット内の前方側に配置されている。従って、車両の走行時には、外部蒸発器１８に走行風を当てることができるようになっている。

　熱媒体蒸発器１５の冷媒入口側には、冷媒流路調整弁１４を介して、減圧弁１３の冷媒出口側が接続されている。熱媒体蒸発器１５は、減圧弁１３にて減圧された低圧冷媒の有する熱と低段側熱媒体循環回路３０を流通する低段側熱媒体である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ものである。熱媒体蒸発器１５では、低圧冷媒が冷却水から吸熱して蒸発することによって、冷却水が冷却される。

　低段側熱媒体循環回路３０は、環状の流路であり、低段側熱媒体である冷却水が循環する。低段側熱媒体循環回路３０には、熱媒体蒸発器１５、低段側流量調整弁３１、低段側ラジエータ３２、低段側ポンプ３３、発熱装置３４、流量調整弁３５（流量調整部）が配置されている。

　低段側熱媒体循環回路３０には、低段側ポンプ３３によって吐出された低段側熱媒体である冷却水を、低段側ラジエータ３２を迂回させて流通させるラジエータバイパス流路３７が接続されている。ラジエータバイパス流路３７の両端は、低段側ラジエータ３２の流入側及び流出側の低段側熱媒体循環回路３０に接続されている。

　低段側流量調整弁３１は、熱媒体蒸発器１５から流出した冷却水の流れを、低段側ラジエータ３２とラジエータバイパス流路３７に分岐させる。低段側流量調整弁３１は、熱媒体蒸発器１５から流出した冷却水が低段側ラジエータ３２に流入する流量と、熱媒体蒸発器１５から流出した冷却水がラジエータバイパス流路３７に流入する流量とを調整する低段側流入量調整部である。低段側流量調整弁３１は、三方弁であり、電力が供給されることによって作動する電磁弁であり、制御装置５０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。

　低段側ラジエータ３２は、熱媒体蒸発器１５にて冷却された冷却水を低段側ラジエータ用送風機３６によって送風された外気と熱交換させることによって吸熱させるものである。

　低段側ラジエータ用送風機３６は、ファンを電動モータにて駆動する電動送風機であり、制御装置５０から出力された制御信号によってその作動が制御される。低段側ラジエータ３２は、車両ボンネット内の前方側に配置されている。従って、車両の走行時には低段側ラジエータ３２に走行風を当てることができるようになっている。

　低段側ポンプ３３は、冷却水を吸入して吐出する低段側熱媒体ポンプである。低段側ポンプ３３は電動式のポンプであり、低段側熱媒体循環回路３０に循環する冷却水の流量を調整する低段側流量調整部である。

　発熱装置３４は、作動によって発熱し、低段側ポンプ３３によって吐出された冷却水を加熱する発熱部である。発熱装置３４として、ＰＴＣヒータ（電気式のヒータ）等を採用することができる。発熱装置３４は、制御装置５０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。

　低段側熱媒体循環回路３０には、低段側ポンプ３３によって吐出され、発熱装置３４によって加熱された冷却水が流通する第２熱交換部流路３８が接続されている。第２熱交換部流路３８の両端は、低段側ポンプ３３の吸入側の低段側熱媒体循環回路３０と、流量調整弁３５に接続されている。

　第２熱交換部流路３８には、第２熱交換器３９が配置されている。第２熱交換器３９は、後述するケーシング４１内に配置されている。第２熱交換器３９は、低段側ポンプ３３によって吐出され、発熱装置３４にて加熱された冷却水と熱交換対象流体である送風空気とを熱交換させることにより、送風空気を加熱する。つまり、第２熱交換器３９は、発熱装置３４にて加熱された冷却水を熱源として送風空気を加熱する。

　流量調整弁３５は、低段側ポンプ３３によって吐出され、発熱装置３４にて加熱された冷却水が熱媒体蒸発器１５に流入する流量と、この冷却水が第２熱交換器３９に流入する流量とを調整する流量調整部である。流量調整弁３５は、三方弁であり、電力が供給されることによって作動する三方式の流量調整弁であり、制御装置５０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。

　流量調整弁３５は、低段側ポンプ３３から圧送されて発熱装置３４にて加熱された冷却水のうち熱媒体蒸発器１５へ流入させる熱媒体側流量と第２熱交換器３９へ流入させる熱交換器側流量との流量比を連続的に調整することができる。さらに、低段側ポンプ３３から圧送されて発熱装置３４にて加熱された冷却水の全量を熱媒体蒸発器１５に流入させることができるとともに、この冷却水の全量を第２熱交換器３９に流入させることができる。流量調整弁３５は、通電されていない場合に、冷却水の全量が第２熱交換器３９に流入するように構成されている。

　熱媒体蒸発器１５の冷媒出口側には、アキュムレータ１６の冷媒入口側が接続されている。つまり、アキュムレータ１６は、熱媒体蒸発器１５と圧縮機１１との間、つまり、圧縮機１１の上流側に設けられている。アキュムレータ１６は、内部に流入した冷媒の気液を分離する気液分離部であるとともに、サイクル内の余剰冷媒を蓄える貯液部である。

　アキュムレータ１６の気相冷媒出口には、圧縮機１１の吸入口側が接続されている。従って、アキュムレータ１６は、圧縮機１１に液相冷媒が吸入されることを抑制し、圧縮機１１における液圧縮を防止する機能を果たす。

　次に、室内空調ユニット４０について説明する。室内空調ユニット４０は、冷凍サイクル装置１０によって温度調整された送風空気を空調対象空間である車室内へ吹き出すためのものである。室内空調ユニット４０は、車室内最前部の計器盤（インストルメントパネル）の内側に配置されている。室内空調ユニット４０は、その外殻を形成するケーシング４１内に、第２熱交換器３９及びヒータコア２３等を収容することによって構成されている。

　ケーシング４１は、空調対象空間である車室内に送風される送風空気の空気通路を形成する空気通路形成部である。ケーシング４１は、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。ケーシング４１内の送風空気流れ最上流側には、ケーシング４１内へ内気（空調対象空間内の空気）と外気（空調対象空間外の空気）とを切替導入する内外気切替部としての内外気切替装置４３が配置されている。内外気切替装置４３は、内気の風量と外気の風量との風量割合を連続的に変化させることができる。

　内外気切替装置４３の送風空気流れ下流側には、内外気切替装置４３を介して吸入した空気を空調対象空間内へ向けて送風する空調用送風機４２が配置されている。この空調用送風機４２は、遠心多翼ファン（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って、制御装置５０から出力される制御電圧によって回転数（送風量）が制御される。

　ケーシング４１内に形成された空気通路のうち、空調用送風機４２の送風空気流れ下流側には、第２熱交換器３９が配置されている。ケーシング４１内に形成された空気通路のうち、第２熱交換器３９の送風空気流れ下流側には、ヒータコア２３が配置されている。

　ケーシング４１の送風空気流れ最下流部には、ヒータコア２３を通過した送風空気（空調風）を、空調対象空間である車室内へ吹き出すための複数の開口穴が配置されている。

　次に、本実施形態の空調装置１の電気制御部の概要について説明する。図２に示す制御装置５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及び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５０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５０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５０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５０によって制御される制御対象機器は、圧縮機１１、減圧弁１３、冷媒流路調整弁１４、室外熱交換器用送風機１９、高段側ポンプ２２、低段側流量調整弁３１、低段側ポンプ３３、発熱装置３４、流量調整弁３５、低段側ラジエータ用送風機３６、空調用送風機４２等である。

　なお、制御装置５０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に構成されたものである。そして、制御装置５０のうち、それぞれの制御対象機器の作動を制御する構成（ハードウェア及びソフトウェア）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。例えば、制御装置５０のうち圧縮機１１の冷媒吐出能力を制御する構成は、吐出能力制御部５０ａである。また、制御装置５０のうち発熱装置３４の発熱量を制御する構成は、発熱量制御部５０ｂである。また、制御装置５０のうち流量調整弁３５の作動を制御する構成は、流量制御部５０ｃである。

　制御装置５０の入力側には、内気温度センサ５１、外気温度センサ５２、及び日射量センサ５３、室外熱交換器温度センサ５４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５１は車室内温度Ｔｒを検出する。外気温度センサ５２は外気温Ｔａｍを検出する。日射量センサ５３は車室内の日射量Ｔｓを検出する。室外熱交換器温度センサ５４は、外部蒸発器１８内を流通する冷媒の温度を検出する。

　制御装置５０は、外部蒸発器１８に着霜が生じているか否か、或いは、外部蒸発器１８に着霜が生じ得る運転条件になっているか否か（以下、単に外部蒸発器１８に着霜が生じていると略す）を判定する着霜判定部５０ｄを有している。着霜判定部５０ｄは、例えば、室外熱交換器温度センサ５４によって検出された、外部蒸発器１８内を流通する冷媒の温度に基づいて、外部蒸発器１８における冷媒蒸発温度が、予め定めた基準温度以下になった時に、外部蒸発器１８に着霜が生じていると判定する。

　制御装置５０の入力側には、操作部６０が接続されている。操作部６０は乗員によって操作される。操作部６０は車室内前部の計器盤付近に配置されている。制御装置５０には、操作部６０からの操作信号が入力される。操作部６０には、エアコンスイッチ、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、室内空調ユニットにて送風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５０は、制御用センサ群によって検出された検出信号及び操作部６０からの操作信号に基づいて、車室内へ送風させる送風空気の目標吹出温度ＴＡＯを算出するとともに、空調装置１の運転モードを、第１加熱モード～第３加熱モード、除霜運転モードのいずれかを決定する。以下に、各運転モードについて説明する。

　（第１加熱モード）
　第１加熱モードは、ヒータコア２３にて送風空気を加熱する運転モードである。第１加熱モードでは、制御装置５０は、検出信号及び目標吹出温度ＴＡＯ等に基づいて、各種制御対象機器の作動状態（各種制御機器へ出力する制御信号）を決定する。具体的には、制御装置５０は、圧縮機１１、高段側ポンプ２２、室外熱交換器用送風機１９、低段側ポンプ３３、発熱装置３４、及び低段側ラジエータ用送風機３６を作動させる。制御装置５０は、予め定めた第１加熱モードの絞り開度となるように減圧弁１３へ出力される制御信号を決定する。

　流量制御部５０ｃは、低段側ポンプ３３によって吐出され、発熱装置３４にて加熱された冷却水の全量を熱媒体蒸発器１５に流入するように流量調整弁３５の作動を制御する。

　発熱量制御部５０ｂは、車室内へ送風される送風空気の温度が目標吹出温度ＴＡＯに満たない場合や、圧縮機１１の回転数が、圧縮機１１の耐久性から予め設定されている規定回転数に到達した場合や、圧縮機１１における消費電力が既定値を越える場合等には、発熱装置３４を作動させる。発熱量制御部５０ｂは、車室内へ送風される送風空気が目標吹出温度ＴＡＯとなるように、発熱装置３４の発熱量を制御する。

　従って、第１加熱モードの冷凍サイクル装置１０では、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒が、凝縮器１２へ流入する。凝縮器１２へ流入した高圧冷媒は、冷却水と熱交換されて凝縮する。この際に、高圧冷媒の有する熱が冷却水に放熱されて、冷却水が加熱される。そして、ヒータコア２３にて凝縮器１２で加熱された冷却水と送風空気とが熱交換されて、送風空気が加熱される。

　凝縮器１２から流出した高圧冷媒は、減圧弁１３にて減圧されて低圧冷媒となる。

　減圧弁１３にて減圧された低圧冷媒は、熱媒体蒸発器１５及び外部蒸発器１８へ流入する。熱媒体蒸発器１５へ流入した低圧冷媒は、低段側熱媒体循環回路３０内を循環する冷却水から吸熱して蒸発する。これにより、低段側熱媒体循環回路３０内を循環する冷却水が冷却される。また、外部蒸発器１８へ流入した低圧冷媒は、外気から吸熱して蒸発する。

　第１加熱モードでは、低段側流量調整弁３１が冷却水を低段側ラジエータ３２に流入させる。従って、熱媒体蒸発器１５にて冷却された冷却水は、低段側ラジエータ３２にて外気と熱交換して吸熱し加熱される。

　低段側ラジエータ３２から流出した冷却水は、低段側ポンプ３３に吸入される。低段側ポンプ３３から圧送された冷却水は、発熱装置３４にて加熱されて、流量調整弁３５を介して、熱媒体蒸発器１５へ流入する。熱媒体蒸発器１５では、発熱装置３４にて加熱された冷却水と冷媒が熱交換し、冷媒が蒸発する。これにより、冷媒は、発熱装置３４が発生させた熱を、冷却水を介して吸熱する。

　熱媒体蒸発器１５から流出した冷媒は、アキュムレータ１６へ流入して気液分離される。アキュムレータ１６にて分離された気相冷媒は、圧縮機１１へ吸入されて再び圧縮される。

　以上の如く、第１加熱モードでは、ヒータコア２３で加熱された送風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。

　また、第１加熱モードでは、冷媒が発熱装置３４にて加熱された冷却水から吸熱した熱に加えて、圧縮機１１の圧縮仕事によって、凝縮器１２における冷媒凝縮温度を、低段側熱媒体循環回路３０を循環する冷却水の温度よりも上昇させることができる。従って、以下に説明する第２加熱モードよりも高い温度帯で送風空気を加熱することができる。

　（第２加熱モード）
　第２加熱モードは、第２熱交換器３９にて送風空気を加熱する運転モードである。第２加熱モードでは、制御装置５０は、検出信号及び目標吹出温度ＴＡＯ等に基づいて、各種制御対象機器の作動状態（各種制御機器へ出力する制御信号）を決定する。具体的には、制御装置５０は、低段側ポンプ３３及び発熱装置３４を作動させる。なお、第２加熱モードでは、制御装置５０は、圧縮機１１、高段側ポンプ２２、室外熱交換器用送風機１９、及び低段側ラジエータ用送風機３６を停止させる。

　流量制御部５０ｃは、低段側ポンプ３３によって吐出され、発熱装置３４にて加熱された冷却水の全量が第２熱交換器３９に流入するように流量調整弁３５を制御する。

　発熱量制御部５０ｂは、車室内へ送風させる送風空気が目標吹出温度ＴＡＯとなるように、発熱装置３４の発熱量を制御する。

　従って、第２加熱モードの空調装置１では、低段側ポンプ３３によって吐出され、発熱装置３４にて加熱された冷却水の全量が第２熱交換器３９に流入する。これにより、第２熱交換器３９にて、発熱装置３４にて加熱された冷却水と送風空気とが熱交換されて、送風空気が加熱される。

　以上の如く、第２加熱モードでは、第２熱交換器３９で加熱された送風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。

　（第３加熱モード）
　第３加熱モードは、第２熱交換器３９にて加熱された送風空気をヒータコア２３にて加熱する運転モードである。換言すると、送風空気を第２熱交換器３９およびヒータコア２３にて段階的に加熱する運転モードである。

　第３加熱モードでは、制御装置５０は、検出信号及び目標吹出温度ＴＡＯ等に基づいて、各種制御対象機器の作動状態（各種制御機器へ出力する制御信号）を決定する。具体的には、制御装置５０は、圧縮機１１、室外熱交換器用送風機１９、高段側ポンプ２２、低段側ポンプ３３、発熱装置３４、及び低段側ラジエータ用送風機３６を作動させる。制御装置５０は、予め定めた第３加熱モードの絞り開度となるように減圧弁１３へ出力される制御信号を決定する。

　流量制御部５０ｃは、発熱装置３４にて加熱された冷却水が熱媒体蒸発器１５及び第２熱交換器３９の両方に流入するように、流量調整弁３５を制御する。また、流量制御部５０ｃは、冷凍サイクル装置１０の運転状態や目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、流量調整弁３５を制御することによって、発熱装置３４にて加熱された冷却水が熱媒体蒸発器１５に流入する流量、及び発熱装置３４にて加熱された冷却水が第２熱交換器３９に流入する流量を制御する。

　従って、第３モードの冷凍サイクル装置１０では、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒が、凝縮器１２へ流入する。凝縮器１２へ流入した高圧冷媒は、冷却水と熱交換して凝縮する。この際に、高圧冷媒の有する熱が冷却水に放熱されて、冷却水が加熱される。そして、ヒータコア２３にて、凝縮器１２で加熱された冷却水と送風空気とが熱交換されて、送風空気が加熱される。

　第３加熱モードでは、低段側流量調整弁３１が冷却水を低段側ラジエータ３２に流入させる。従って、熱媒体蒸発器１５にて冷却された冷却水は、低段側ラジエータ３２にて外気と熱交換して吸熱し加熱される。

　低段側ラジエータ３２から流出した冷却水は、発熱装置３４にて加熱されて、熱媒体蒸発器１５及び第２熱交換器３９に流入する。熱媒体蒸発器１５では、発熱装置３４にて加熱された冷却水と冷媒が熱交換し、冷媒が冷却水から吸熱して蒸発する。一方、第２熱交換器３９では、発熱装置３４にて加熱された冷却水と送風空気が熱交換し、送風空気が加熱される。

　以上の如く、第３加熱モードでは、第２熱交換器３９及びヒータコア２３で加熱された送風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。

　また、第３加熱モードでは、冷媒が発熱装置３４にて加熱された冷却水から吸熱した熱に加えて、圧縮機１１の圧縮仕事によって、凝縮器１２における冷媒凝縮温度を、低段側熱媒体循環回路３０を循環する冷却水の温度よりも上昇させることができる。従って、送風空気を第２熱交換器３９→ヒータコア２３の順で段階的に加熱することができる。

　（除霜運転モード）
　第１加熱モード又は第３加熱モードが実行されている場合において、制御装置５０の着霜判定部５０ｄが外部蒸発器１８に着霜が生じたと判定した場合には、以下に示す除霜運転モードが実行される。

　発熱量制御部５０ｂは、発熱装置３４の発熱量を増加させて、熱媒体蒸発器１５に流入する冷却水の熱量を増加させる。これにより、熱媒体蒸発器１５において、冷媒が冷却水から吸熱する吸熱量が増加して、冷媒温度が上昇し、外部蒸発器１８において霜が溶解し、着霜が抑制される。

　また、流量制御部５０ｃは、圧縮機１１の回転数を低下させて、圧縮機１１の吐出能力を低下させる。これにより、外部蒸発器１８における冷媒の外気からの吸熱量が低下し、外部蒸発器１８における着霜が抑制される。上述したように、熱媒体蒸発器１５において、冷媒が冷却水から吸熱する吸熱量が増加して、冷媒温度が上昇するので、圧縮機１１の吐出能力の低下に伴う高圧冷媒の圧力の低下が抑制され、除霜運転モード時における、空調装置１の暖房能力の低下が抑制される。

　以上説明したように、流量制御部５０ｃは、第１加熱モードでは、発熱装置３４にて加熱された冷却水を熱媒体蒸発器１５に流入させるように流量調整弁３５の作動を制御する。第２加熱モードでは、発熱装置３４にて加熱された冷却水を第２熱交換器３９に流入させるように流量調整弁３５の作動を制御する。

　これによれば、第１加熱モードでは、発熱装置３４にて加熱された冷却水の有する熱を熱媒体蒸発器１５にて冷媒に吸熱させ、冷媒が吸熱した熱を熱源としてヒータコア２３へ流入する冷却水を加熱することができる。そして、ヒータコア２３にて送風空気を加熱することができる。第２加熱モードでは、発熱装置３４にて加熱された冷却水の有する熱を熱源として、第２熱交換器３９にて送風空気を加熱することができる。

　ここで、第１加熱モードでは、低圧側の冷媒に低段側熱媒体循環回路３０を循環する冷却水の有する熱を吸熱させるので、低圧側の冷媒の吸熱量が増加してしまうと高圧側の冷媒の圧力が不必要に上昇してしまうおそれがある。このように、高圧側の冷媒の圧力が不必要に上昇してしまうと、冷凍サイクル装置１０の構成機器の耐久寿命に悪影響を与えてしまう。

　これに対して、本実施形態の冷凍サイクル装置１０によれば、第１加熱モードで運転されている状態で、発熱装置３４の発熱量が増加して、圧縮機１１から吐出される冷媒の圧力が不必要に上昇してしまうおそれのある運転条件時に、第１加熱モードから第２加熱モードへ切り替えることができる。

　そして、第１加熱モードから第２加熱モードへ切り替えることで、冷凍サイクル装置１０の高圧側の冷媒の圧力が不必要に上昇してしまうことを確実に抑制できるとともに、発熱装置３４が発生させた熱を、送風空気を加熱するために有効に利用することができる。

　さらに、圧縮機１１の作動不良時等のように、冷凍サイクル装置１０に冷媒を循環させることができない状態であっても、第２加熱モードへ切り替えることで、発熱装置３４にて加熱された冷却水の有する熱を熱源として、第２熱交換器３９にて送風空気を加熱することができる。

　また、本実施形態の流量制御部５０ｃは、第３加熱モードでは、発熱装置３４にて加熱された冷却水を熱媒体蒸発器１５及び第２熱交換器３９の両方に流入させるように流量調整弁３５の作動を制御する。

　第３加熱モードでは、第２加熱モードと同様に第２熱交換器３９にて送風空気を加熱し、さらに、第１加熱モードと同様にヒータコア２３にて送風空気を加熱することができる。より詳細には、第３加熱モードでは、第２熱交換器３９で加熱された送風空気を、エネルギー効率が良い冷凍サイクル装置１０によって発生した熱を熱源としてヒータコア２３にて更に加熱することができる。従って、第３加熱モードでは、エネルギー効率の維持と暖房性能低下の抑制の両立が可能となる。

　本実施形態の冷凍サイクル装置１０によれば、第１加熱モードで運転されている状態で、発熱装置３４の発熱量が増加して、圧縮機１１から吐出される冷媒の圧力が不必要に上昇してしまうおそれのある運転条件時に、第１加熱モードから第３加熱モードへ切り替えることができる。

　そして、第１加熱モードから第３加熱モードへ切り替えることで、冷凍サイクル装置１０の高圧側の冷媒の圧力が上昇してしまうことを抑制できるとともに、加熱された送風空気の温度帯が低下してしまうことも抑制できる。

　また、本実施形態の冷凍サイクル装置１０の第１熱交換部２０は、冷却水を循環させる高段側熱媒体循環回路２１と、高圧冷媒と冷却水とを熱交換させる凝縮器１２と、冷却水と送風空気とを熱交換させるヒータコア２３と、を有している。これにより、ヒータコア２３において、高段側熱媒体循環回路２１を循環する冷却水と送風空気とが熱交換され、送風空気を加熱することができる。

　また、流量調整弁３５は、通電されていない場合に、冷却水の全量が第２熱交換器３９に流入するように構成されている。これにより、例えば、凍結等によって流量調整弁３５が固着してしまっていても、運転モードを第２加熱モードに切り替えることによって、送風空気を第２熱交換器３９で加熱することができ、車室内の暖房を行うことができる。

　また、発熱量制御部５０ｂは、着霜判定部５０ｄによって外部蒸発器１８における着霜が判定された場合に、発熱装置３４における発熱量を増加させる。これにより、熱媒体蒸発器１５において、冷媒が冷却水から吸熱する吸熱量が増加して、冷媒温度が上昇し、外部蒸発器１８において霜を溶解させることができ、外部蒸発器１８における着霜を抑制することができる。

　また、制御装置５０は、着霜判定部５０ｄによって外部蒸発器１８における着霜が判定された場合に、圧縮機１１の回転数を低下させる。これにより、外部蒸発器１８における冷媒の外気からの吸熱量が低下し、外部蒸発器１８における着霜を抑制することができる。

　（第２実施形態）
　以下に、図３を用いて、第２実施形態の空調装置２について、第１実施形態の空調装置１と異なる点について説明する。第２実施形態の空調装置２は、第１実施形態の空調装置１に対して、室内凝縮器２５を追加し、凝縮器１２、高段側熱媒体循環回路２１、高段側ポンプ２２、及びヒータコア２３を廃止している。

　室内凝縮器２５は、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒を熱源として送風空気を加熱する第１熱交換部２０である。室内凝縮器２５は、第２熱交換器３９の下流側におけるケーシング４１内に配置されている。室内凝縮器２５は、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒と送風空気とを熱交換させて、高圧冷媒の有する熱を送風空気に放熱させて、送風空気を加熱する。

　このように、第２実施形態の空調装置２では、室内凝縮器２５において、高圧冷媒の有する熱によって、送風空気を直接加熱する。これによれば、高圧冷媒の有する熱を冷却水を介して送風空気を加熱する構成と比較して、送風空気を効率的に加熱することができる。

　（第３実施形態）
　以下に、図４を用いて、第３実施形態の空調装置３について、第１実施形態の空調装置１と異なる点について説明する。第３実施形態の空調装置３は、第１実施形態の空調装置１に対して、第１減圧弁５５、第２減圧弁５６、第１接続流路６５及び第２接続流路６６を追加し、減圧弁１３、第２熱交換部流路３８及び第２熱交換器３９を廃止している。

　第１減圧弁５５及び第２減圧弁５６は、凝縮器１２から流出した液相冷媒を減圧膨張させる減圧器である。つまり、第１減圧弁５５及び第２減圧弁５６は凝縮器１２の下流側の冷媒を減圧させる。第１減圧弁５５によって減圧された低圧冷媒は、熱媒体蒸発器１５に流入する。第２減圧弁５６によって減圧された低圧冷媒は、外部蒸発器１８に流入する。

　第１減圧弁５５及び第２減圧弁５６は、制御装置５０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接続流路６５は、流量調整弁３５と、ヒータコア２３の上流側の高段側熱媒体循環回路２１とを接続している。第１接続流路６５は、低段側熱媒体循環回路３０の冷却水を高段側熱媒体循環回路２１へ導く流路である。

　第２接続流路６６は、ヒータコア２３及び高段側ポンプ２２の下流側の高段側熱媒体循環回路２１と、低段側ポンプ３３の上流側の低段側熱媒体循環回路３０とを接続している。

　第３実施形態の空調装置３では、流量調整弁３５は、発熱装置３４にて加熱された冷却水が熱媒体蒸発器１５に流入する流量と、発熱装置３４にて加熱された冷却水が第１接続流路６５を介してヒータコア２３に流入する流量とを調整する流量調整部である。

　流量調整弁３５は、発熱装置３４にて加熱された冷却水の全量を熱媒体蒸発器１５に流入させることができるとともに、この冷却水の全量をヒータコア２３に流入させることができる。流量調整弁３５は、通電されていない場合に、冷却水の全量がヒータコア２３に流入するように構成されている。

　制御装置５０は、制御用センサ群によって検出された検出信号及び操作部６０からの操作信号に基づいて、車室内へ送風させる送風空気の目標吹出温度ＴＡＯを算出するとともに、空調装置１の運転モードを、冷凍サイクル加熱モード、熱源加熱モード、冷凍サイクル熱源加熱モード、除霜運転モードのいずれかを決定する。以下に、各運転モードについて説明する。

　（冷凍サイクル加熱モード）
　冷凍サイクル加熱モードは、凝縮器１２にて加熱された冷却水を熱源として、送風空気を加熱する運転モードである。冷凍サイクル加熱モードでは、制御装置５０は、検出信号及び目標吹出温度ＴＡＯ等に基づいて、各種制御対象機器の作動状態（各種制御機器へ出力する制御信号）を決定する。具体的には、制御装置５０は、圧縮機１１、高段側ポンプ２２、低段側ポンプ３３、発熱装置３４、及び低段側ラジエータ用送風機３６を作動させる。制御装置５０は、予め定めた冷凍サイクル加熱モードの絞り開度となるように第１減圧弁５５及び第２減圧弁５６へ出力される制御信号を決定する。

　流量制御部５０ｃは、低段側ポンプ３３によって吐出され、発熱装置３４にて加熱された冷却水の全量が熱媒体蒸発器１５に流入するように流量調整弁３５の作動を制御する。

　発熱量制御部５０ｂは、第１実施形態で説明した第１加熱モードと同様に、車室内へ送風される送風空気の温度が目標吹出温度ＴＡＯに満たない場合や、圧縮機１１の回転数が、圧縮機１１の耐久性から予め設定されている規定回転数に到達した場合や、圧縮機１１における消費電力が既定値を越える場合等には、発熱装置３４を作動させる。発熱量制御部５０ｂは、車室内へ送風される送風空気が目標吹出温度ＴＡＯとなるように、発熱装置３４の発熱量を制御する。

　従って、冷凍サイクル加熱モードの冷凍サイクル装置１０では、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒が、凝縮器１２へ流入する。凝縮器１２へ流入した高圧冷媒は、冷却水と熱交換されて凝縮する。この際に、高圧冷媒の有する熱が冷却水に放熱されて、冷却水が加熱される。そして、ヒータコア２３にて凝縮器１２で加熱された冷却水と送風空気とが熱交換されて、送風空気が加熱される。

　凝縮器１２から流出した高圧冷媒は、第１減圧弁５５及び第２減圧弁５６にて減圧されて低圧冷媒となる。

　第１減圧弁５５にて減圧された低圧冷媒は、熱媒体蒸発器１５へ流入する。熱媒体蒸発器１５へ流入した低圧冷媒は、低段側熱媒体循環回路３０内を循環する冷却水から吸熱して蒸発する。これにより、低段側熱媒体循環回路３０内を循環する冷却水が冷却される。

　第２減圧弁５６にて減圧されて低圧冷媒は、外部蒸発器１８へ流入する。外部蒸発器１８へ流入した低圧冷媒は、外気から吸熱して蒸発する。

　冷凍サイクル加熱モードでは、低段側流量調整弁３１が冷却水を低段側ラジエータ３２に流入させる。従って、熱媒体蒸発器１５にて冷却された冷却水は、低段側ラジエータ３２にて外気と熱交換して吸熱し加熱される。

　以上の如く、冷凍サイクル加熱モードは、ヒータコア２３で加熱された送風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。

　また、冷凍サイクル加熱モードでは、冷媒が発熱装置３４にて加熱された冷却水から吸熱した熱に加えて、圧縮機１１の圧縮仕事によって、凝縮器１２における冷媒凝縮温度を、低段側熱媒体循環回路３０を循環する冷却水の温度よりも上昇させることができる。従って、以下に説明する熱源加熱モードよりも高い温度帯で送風空気を加熱することができる。

　（熱源加熱モード）
　熱源加熱モードは、発熱装置３４にて加熱された冷却水を熱源として、送風空気を加熱する運転モードである。熱源加熱モードでは、制御装置５０は、検出信号及び目標吹出温度ＴＡＯ等に基づいて、各種制御対象機器の作動状態（各種制御機器へ出力する制御信号）を決定する。具体的には、制御装置５０は、低段側ポンプ３３及び発熱装置３４を作動させる。なお、熱源加熱モードでは、制御装置５０は、圧縮機１１、高段側ポンプ２２、室外熱交換器用送風機１９、及び低段側ラジエータ用送風機３６を停止させる。

　流量制御部５０ｃは、低段側ポンプ３３によって吐出され、発熱装置３４にて加熱された冷却水の全量が第１接続流路６５を介してヒータコア２３に流入するように流量調整弁３５を制御する。

　従って、熱源加熱モードの空調装置３では、低段側ポンプ３３によって吐出され、発熱装置３４にて加熱された冷却水の全量がヒータコア２３に流入する。これにより、ヒータコア２３にて、発熱装置３４にて加熱された冷却水と送風空気とが熱交換されて、送風空気が加熱される。

　以上の如く、熱源加熱モードでは、ヒータコア２３で加熱された送風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。

　（冷凍サイクル熱源加熱モード）
　冷凍サイクル熱源加熱モードは、凝縮器１２にて加熱された冷却水及び発熱装置３４にて加熱された冷却水を熱源として、送風空気を加熱する運転モードである。冷凍サイクル熱源加熱モードでは、制御装置５０は、検出信号及び目標吹出温度ＴＡＯ等に基づいて、各種制御対象機器の作動状態（各種制御機器へ出力する制御信号）を決定する。具体的には、制御装置５０は、圧縮機１１、高段側ポンプ２２、低段側ポンプ３３、発熱装置３４、及び低段側ラジエータ用送風機３６を作動させる。制御装置５０は、予め定めた冷凍サイクル熱源加熱モードの絞り開度となるように第１減圧弁５５及び第２減圧弁５６へ出力される制御信号を決定する。

　流量制御部５０ｃは、発熱装置３４にて加熱された冷却水が熱媒体蒸発器１５及びヒータコア２３の両方に流入するように、流量調整弁３５を制御する。また、流量制御部５０ｃは、冷凍サイクル装置１０の運転状態や目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、流量調整弁３５を制御することによって、発熱装置３４にて加熱された冷却水が熱媒体蒸発器１５に流入する流量、及び発熱装置３４にて加熱された冷却水がヒータコア２３に流入する流量を制御する。

　従って、第３モードの冷凍サイクル装置１０では、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒が、凝縮器１２へ流入する。凝縮器１２へ流入した高圧冷媒は、冷却水と熱交換されて凝縮する。この際に、高圧冷媒の有する熱が冷却水に放熱されて、冷却水が加熱される。そして、ヒータコア２３にて凝縮器１２で加熱された冷却水と送風空気とが熱交換されて、送風空気が加熱される。

　冷凍サイクル熱源加熱モードでは、低段側流量調整弁３１が冷却水を低段側ラジエータ３２に流入させる。従って、熱媒体蒸発器１５にて冷却された冷却水は、低段側ラジエータ３２にて外気と熱交換して吸熱し加熱される。

　低段側ラジエータ３２から流出した冷却水は、発熱装置３４にて加熱されて、熱媒体蒸発器１５及びヒータコア２３に流入する。熱媒体蒸発器１５に冷却水が流入することにより、発熱装置３４にて加熱された冷却水が熱媒体蒸発器１５にて冷媒と熱交換し、冷媒が加熱される。このように、発熱装置３４は、冷媒を加熱する。

　一方で、発熱装置３４にて加熱された冷却水がヒータコア２３に流入することにより、ヒータコア２３にて、発熱装置３４にて加熱された冷却水と送風空気とが熱交換されて、送風空気が加熱される。

　以上の如く、冷凍サイクル熱源加熱モードでは、ヒータコア２３で加熱された送風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。

　（除霜運転モード）
　冷凍サイクル加熱モード又は冷凍サイクル熱源加熱モードが実行されている場合において、制御装置５０の着霜判定部５０ｄが外部蒸発器１８に着霜が生じたと判定した場合には、以下に示す除霜運転モードが実行される。

　吐出能力制御部５０ａは、圧縮機１１の回転数を低下させて、圧縮機１１の吐出能力を低下させる。これにより、外部蒸発器１８における冷媒の外気からの吸熱量が低下し、外部蒸発器１８における着霜が抑制される。

　流量制御部５０ｃは、発熱装置３４にて加熱された冷却水のヒータコア２３への流入量が増加するように、流量調整弁３５を制御する。発熱量制御部５０ｂは、発熱装置３４の発熱量を増加させる。これにより、ヒータコア２３に流入する冷却水の熱量が増加する。このため、圧縮機１１の吐出能力の低下に伴う凝縮器１２における冷却水への放熱量が低下したとしても、ヒータコア２３に流入する冷却水の温度の低下が抑制され、空調装置３の暖房能力が維持される。

　以上説明したように、流量制御部５０ｃは、冷凍サイクル加熱モードでは、発熱装置３４にて加熱された冷却水を熱媒体蒸発器１５に流入させるように流量調整弁３５の作動を制御し、熱源加熱モードでは、発熱装置３４にて加熱された冷却水をヒータコア２３に流入させるように流量調整弁３５の作動を制御する。

　これによれば、冷凍サイクル加熱モードでは、発熱装置３４にて加熱された冷却水の有する熱を熱媒体蒸発器１５にて冷媒に吸熱させ、冷媒が吸熱した熱を熱源としてヒータコア２３へ流入する冷却水を加熱することができる。そして、ヒータコア２３にて熱交換対象流体を加熱することができる。さらに、熱源加熱モードでは、発熱装置３４にて加熱された冷却水の有する熱を熱源として、ヒータコア２３にて送風空気を加熱することができる。

　従って、発熱装置３４の発熱が増加して、圧縮機１１から吐出される冷媒が不必要に上昇してしまうおそれのある運転条件時に、冷凍サイクル加熱モードから熱源加熱モードへ切り替えることができる。

　そして、冷凍サイクル加熱モードから熱源加熱モードへ切り替えることで、冷凍サイクル装置１０の高圧側の冷媒の圧力が不必要に上昇してしまうことを確実に抑制できるとともに、発熱装置３４が発生させた熱を、送風空気を加熱するために有効に利用することができる。

　さらに、圧縮機１１の作動不良時等のように、冷凍サイクル装置１０に冷媒を循環させることができない状態であっても、熱源加熱モードへ切り替えることで、発熱装置３４にて加熱された冷却水の有する熱を熱源として、ヒータコア２３にて送風空気を加熱することができる。

　また、流量制御部５０ｃは、着霜判定部５０ｄによって外部蒸発器１８において着霜が生じていると判定された場合に、発熱装置３４にて加熱された冷却水のヒータコア２３への流入量が増加するように流量調整弁３５を制御する。

　これにより、外部蒸発器１８において除霜するために、圧縮機１１を吐出能力を低下させることに起因して、凝縮器１２における冷却水への放熱量が低下したとしても、ヒータコア２３に流入する冷却水の温度の低下が抑制され、空調装置３の暖房能力を維持することができる。

　また、流量調整弁３５は、通電されていない場合に、冷却水の全量がヒータコア２３に流入するように構成されている。これにより、例えば、凍結等によって流量調整弁３５が固着してしまっていても、熱源加熱モードの運転を実行することによって、送風空気をヒータコア２３で加熱することができ、確実に車室内の暖房を行うことができる。

　（第４実施形態）
　以下に、図５を用いて、第４実施形態の空調装置４について、第１実施形態の空調装置１と異なる点について説明する。第４実施形態の空調装置４は、第１実施形態の空調装置１に対して、室外熱交換器６１、第１減圧弁６２、第２減圧弁６３、及び室外熱交換器用送風機６４を追加し、冷媒流路調整弁１４、外部蒸発器１８、及び室外熱交換器用送風機１９を廃止している。

　第４実施形態の空調装置４の冷凍サイクル装置１０は、圧縮機１１、凝縮器１２、第１減圧弁６２（第１減圧器）、室外熱交換器６１、第２減圧弁６３、熱媒体蒸発器１５、アキュムレータ１６（貯液部）を備えている。

　凝縮器１２の冷媒出口側には、第１減圧弁６２の冷媒入口側が接続されている。第１減圧弁６２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減圧器である。つまり、第１減圧弁６２は凝縮器１２の下流側の冷媒を減圧させる。更に、第１減圧弁６２は、絞り開度を全開にすることによって、冷媒減圧作用を殆ど発揮することなく単なる冷媒通路として機能する全開機能付きの可変絞り機構として構成されている。

　第１減圧弁６２は、制御装置５０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。

　室外熱交換器６１の冷媒入り口側には、第１減圧弁６２の冷媒出口側が接続されている。室外熱交換器６１は、第１減圧弁６２の絞り開度が全開である場合に、高圧冷媒と室外熱交換器用送風機６４によって送風された外気とを熱交換させることによって高圧冷媒を凝縮させることができる。一方で、室外熱交換器６１は、第１減圧弁６２によって冷媒が流通する流路が絞られている場合に、第１減圧弁６２によって減圧された低圧媒を、室外熱交換器用送風機６４によって送風された外気と熱交換させることによって吸熱させて蒸発させることができる。

　室外熱交換器用送風機６４は、ファンを電動モータにて駆動する電動送風機であり制御装置５０から出力された制御信号によってその作動が制御される。室外熱交換器６１及び室外熱交換器用送風機６４は、車両ボンネット内の前方側に配置されている。従って、車両の走行時には室外熱交換器用送風機６４に走行風を当てることができるようになっている。

　室外熱交換器６１の冷媒出口側には、第２減圧弁６３の冷媒入口側が接続されている。第２減圧弁６３は、室外熱交換器６１から流出した液相冷媒を減圧膨張させる第２減圧器である。つまり、第２減圧弁６３は室外熱交換器６１の下流側の冷媒を減圧させる。更に、第２減圧弁６３は、絞り開度を全開にすることによって、冷媒減圧作用を殆ど発揮することなく単なる冷媒通路として機能する全開機能付きの可変絞り機構として構成されている。

　第２減圧弁６３は、制御装置５０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。

　制御装置５０は、制御用センサ群によって検出された検出信号及び操作部６０からの操作信号に基づいて、車室内へ送風させる送風空気の目標吹出温度ＴＡＯを算出するとともに、空調装置１の運転モードを、第１加熱モード～第３加熱モード、除霜運転モード、冷房モードのいずれかを決定する。

　第１加熱モード～第３加熱モード、及び除霜運転モードでは、制御装置５０は、第１減圧弁６２及び第２減圧弁６３の少なくとも一方の開度を絞り、室外熱交換器６１及び熱媒体蒸発器１５の少なくとも一方において、低圧冷媒が外気又は冷却水と熱交換して吸熱して蒸発する。その他の動作については、第１実施形態の空調装置１の第１加熱モード～第３加熱モード、及び除霜運転モードと同様である。

　（冷房モード）
　冷房モードは、第２熱交換器３９にて送風空気を冷却する運転モードである。冷房モードでは、制御装置５０は、検出信号及び目標吹出温度ＴＡＯ等に基づいて、各種制御対象機器の作動状態（各種制御機器へ出力する制御信号）を決定する。具体的には、制御装置５０は、圧縮機１１、低段側ポンプ３３、室外熱交換器用送風機６４を作動させる。一方で、制御装置５０は、高段側ポンプ２２、低段側ラジエータ用送風機３６を停止させるとともに、発熱装置３４における発熱を停止させる。制御装置５０は、第１減圧弁６２の絞り開度を全開にするとともに、予め定めた冷房モードの絞り開度となるように第２減圧弁６３へ出力される制御信号を決定する。

　流量制御部５０ｃは、低段側ポンプ３３によって吐出された冷却水を熱媒体蒸発器１５及び第２熱交換器３９に流入するように流量調整弁３５の作動を制御する。

　制御装置５０は、熱媒体蒸発器１５から流出した冷却水が低段側ラジエータ３２に流入する流量と、熱媒体蒸発器１５から流出した冷却水の全量がラジエータバイパス流路３７に流入するように、低段側流量調整弁３１の作動を制御する。

　従って、冷房モードの冷凍サイクル装置１０では、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒が、凝縮器１２へ流入する。高段側ポンプ２２は停止されているので、凝縮器１２へ流入した高圧冷媒は、冷却水と殆ど熱交換しない。従って、凝縮器１２へ流入した高圧冷媒は、殆ど凝縮することなく流出する。

　凝縮器１２から流出した高圧冷媒は、第１減圧弁６２にて減圧されること無く、室外熱交換器６１に流入する。室外熱交換器６１へ流入した高圧冷媒は、室外熱交換器用送風機６４によって送風された外気と熱交換されることによって凝縮される。室外熱交換器６１から流出した高圧冷媒は、第２減圧弁６３にて減圧されて低圧冷媒となる。

　第２減圧弁６３にて減圧された低圧冷媒は、熱媒体蒸発器１５へ流入する。熱媒体蒸発器１５へ流入した低圧冷媒は、低段側熱媒体循環回路３０内を循環する冷却水から吸熱して蒸発する。これにより、低段側熱媒体循環回路３０内を循環する冷却水が冷却される。

　冷房モードでは、低段側流量調整弁３１が冷却水をラジエータバイパス流路３７に流入させる。これにより、熱媒体蒸発器１５によって冷却された冷却水が低段側ラジエータ３２にて外気と熱交換されることが防止される。

　低段側ラジエータ３２から流出し低段側ポンプ３３によって吐出された冷却水は、熱媒体蒸発器１５及び第２熱交換器３９へ流入する。熱媒体蒸発器１５にて冷却された冷却水は、第２熱交換器３９にて、送風空気と熱交換する。これにより、送風空気が冷却される。

　以上の如く、冷房モードでは、第２熱交換器３９で冷却された送風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。

　（第５実施形態）
　以下に、図６を用いて、第５実施形態の空調装置５について、第１実施形態の空調装置１と異なる点について説明する。第５実施形態の空調装置５は、第１実施形態の空調装置１に対して、第１接続流路７１、第２接続流路７２、及び導入量調整弁７３を追加している。

　第１接続流路７１は、流量調整弁３５の下流側の第２熱交換部流路３８と、ヒータコア２３の上流側の高段側熱媒体循環回路２１とを接続している。第２接続流路７２は、低段側熱媒体循環回路３０の冷却水を高段側熱媒体循環回路２１へ導く流路である。

　第２接続流路７２は、ヒータコア２３及び高段側ポンプ２２の下流側の高段側熱媒体循環回路２１と、低段側ポンプ３３の上流側の低段側熱媒体循環回路３０とを接続している。

　導入量調整弁７３は、第２熱交換部流路３８から第１接続流路７１を介して高段側熱媒体循環回路２１へ導入される冷却水の導入量を調整する導入量調整部である。

　第５実施形態の空調装置５の制御装置５０のうち導入量調整弁７３の作動を制御するソフトウェア及びハードウェアは、導入量制御部５０ｅである。

　制御装置５０は、制御用センサ群によって検出された検出信号及び操作部６０からの操作信号に基づいて、車室内へ送風させる送風空気の目標吹出温度ＴＡＯを算出するとともに、空調装置１の運転モードを、第１加熱モード～第３加熱モード、除霜運転モードのいずれかを決定する。

　第５実施形態の空調装置５の第１加熱モード～第３加熱モードは、第１実施形態の空調装置１の第１加熱モード～第３加熱モードと同様である。

　吐出能力制御部５０ａは、圧縮機１１の回転数を低下させて、圧縮機１１の吐出能力を低下させる。

　導入量制御部５０ｅは、発熱装置３４にて加熱された冷却水のヒータコア２３への導入量が増加するように導入量調整弁７３を制御する。発熱量制御部５０ｂは、発熱装置３４の発熱量を増加させる。これにより、圧縮機１１の吐出能力の低下に伴う凝縮器１２における冷却水への放熱量が低下したとしても、ヒータコア２３に流入する冷却水の温度の低下が抑制され、空調装置３の暖房能力が維持される。

　以上説明したように、着霜判定部５０ｄによって外部蒸発器１８において着霜が生じていると判定された場合に、吐出能力制御部５０ａは、圧縮機１１の回転数を低下させて、圧縮機１１の吐出能力を低下させる。これにより、外部蒸発器１８における冷媒の外気からの吸熱量が低下し、外部蒸発器１８における着霜が抑制される。

　また、導入量制御部５０ｅは、着霜判定部５０ｄによって外部蒸発器１８において着霜が生じていると判定された場合に、発熱装置３４にて加熱された冷却水のヒータコア２３への流入量が増加するように導入量調整弁７３を制御する。

　（他の実施形態）
　本開示は上述の実施形態に限定されることなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。上記各実施形態は、実施可能な範囲で適宜組み合わせても良い。

　（１）上述の実施形態では、本開示に係る冷凍サイクル装置１０を車両用の空調装置に適用した例を説明したが、本開示に係る冷凍サイクル装置１０の適用は車両に限定されず定置型の空調装置に適用してもよい。さらに、本開示に係る冷凍サイクル装置１０の適用は空調装置に限定されず、熱交換対象流体が飲料水や生活用水となる給湯機に適用してもよい。

　（２）上述の実施形態では、冷媒を貯留する貯液部としてのアキュムレータ１６を、圧縮機１１の上流側に配置した例を説明したが、貯液部はこれに限定されない。例えば、貯液部として、凝縮器１２の下流側に室外凝縮器から流出した冷媒の気液を分離して余剰液相冷媒を貯えるレシーバ（受液器）を配置してもよい。もちろん、アキュムレータ１６とレシーバを同時に配置してもよい。

　（３）冷凍サイクル装置１０を構成する各構成機器は、上述の実施形態に開示されたものに限定されない。例えば、上述の実施形態では、圧縮機１１として、電動圧縮機を採用した例を説明したが、車両走行用エンジンに適用される場合は、圧縮機１１として、プーリ、ベルト等を介して車両走行用エンジンから伝達される回転駆動力によって駆動されるエンジン駆動式の圧縮機を採用しても良い。

　（４）上述の実施形態において、発熱装置３４は、ＰＴＣヒータ等の電気式のヒータである。発熱装置３４が、作動時に発熱を伴う車載機器であってもよい。車載機器としては、電池、周波数変換部であるインバータ、走行用の駆動力を出力する走行用電動モータを採用することができる。これらの車載機器は、低段側熱媒体循環回路３０の冷却水に放熱することによって冷却される。

　（５）着霜判定部５０ｄは、例えば、外気温度センサ５２によって検出された外気温Ｔａｍが０℃以下となっており、更に、外気温Ｔａｍから室外熱交換器温度センサ５４によって検出された外部蒸発器１８の温度を減算した値が予め定めた基準温度差以上となっている場合に、外部蒸発器１８に着霜が生じていると判定する実施形態であっても良い。

　（６）以上説明した第１実施形態の空調装置１、第２実施形態の空調装置２、第３実施形態の空調装置３、第５実施形態の空調装置５から、冷媒流路調整弁１４、外部蒸発器１８、及び室外熱交換器用送風機１９を廃止した実施形態でも良い。第４実施形態の空調装置４に対して第５実施形態の空調装置５で説明した、第１接続流路７１、第２接続流路７２、及び導入量調整弁７３を追加してもよい。

　（７）第２実施形態の空調装置２において、室内凝縮器２５の下流側に、室内凝縮器２５ら流出した高圧冷媒が外気と熱交換して凝縮する室外凝縮器が設けられていても良い。この実施形態では、第１暖房モード～第３暖房モードにおいて、室外凝縮器において、室内凝縮器２５ら流出した高圧冷媒が外気と熱交換して凝縮し、高圧冷媒がもつ余剰の熱が外気に排出される。

　（８）第４実施形態の空調装置４において、冷媒流路調整弁１４及び外部蒸発器１８を追加し、第１実施形態の空調装置１で説明した除霜運転モードを実行しても良い。

Claims

　冷媒を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高圧冷媒を熱源として熱交換対象流体を加熱する第１熱交換部（２０）と、
　前記第１熱交換部から流出した冷媒を減圧させる減圧器（１３、６２、６３）と、
　前記減圧器にて減圧された冷媒を低段側熱媒体と熱交換させて蒸発させる熱媒体蒸発器（１５）と、
　前記低段側熱媒体を循環させる低段側熱媒体循環回路（３０）に配置されて前記低段側熱媒体を加熱する発熱部（３４）と、
　前記発熱部にて加熱された前記低段側熱媒体を熱源として前記熱交換対象流体を加熱する第２熱交換部（３９）と、
　前記低段側熱媒体が前記熱媒体蒸発器に流入する流量と、前記低段側熱媒体が前記第２熱交換部に流入する流量とを調整する流量調整部（３５）と、
　前記流量調整部の作動を制御する流量制御部（５０ｃ）と、を有し、
　前記流量制御部は、
　前記第１熱交換部にて前記熱交換対象流体を加熱する第１加熱モードでは、前記発熱部にて加熱された前記低段側熱媒体を前記熱媒体蒸発器に流入させるように前記流量調整部の作動を制御し、
　前記第２熱交換部にて前記熱交換対象流体を加熱する第２加熱モードでは、前記発熱部にて加熱された前記低段側熱媒体を前記第２熱交換部に流入させるように前記流量調整部の作動を制御する冷凍サイクル装置。
　前記流量制御部は、
　前記第２熱交換部にて加熱された前記熱交換対象流体を前記第１熱交換部にて加熱する第３加熱モードでは、前記発熱部にて加熱された前記低段側熱媒体を前記熱媒体蒸発器及び前記第２熱交換部の両方に流入させるように前記流量調整部の作動を制御する請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
　前記第１熱交換部は、前記高圧冷媒と前記熱交換対象流体とを熱交換させる室内凝縮器（２５）を有している請求項１又は２に記載の冷凍サイクル装置。
　前記第１熱交換部は、
　高段側熱媒体を循環させる高段側熱媒体循環回路（２１）と、
　前記高圧冷媒と前記高段側熱媒体と熱交換させる凝縮器（１２）と、前記高段側熱媒体と前記熱交換対象流体とを熱交換させるヒータコア（２３）と、を有している請求項１又は２に記載の冷凍サイクル装置。
　前記発熱部の発熱量を制御する発熱量制御部（５０ｂ）と、
　前記第１熱交換部から流出した冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器（６１）を有し、
　前記発熱量制御部は、前記第２熱交換部にて前記熱交換対象流体を冷却する冷却モードでは、前記発熱部における発熱を停止させるように前記発熱部の作動を制御し、
　前記流量制御部は、前記冷却モードでは、前記熱媒体蒸発器にて冷却された前記低段側熱媒体を前記第２熱交換部に流入させるように前記流量調整部の作動を制御する請求項１ないし４のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
　前記減圧器にて減圧された冷媒を外気と熱交換させて蒸発させる外気蒸発部（１８）と、
　前記発熱部の発熱量を制御する発熱量制御部（５０ｂ）と、
　前記外気蒸発部において着霜が生じているか否か判定する着霜判定部（５０ｄ）と、を有し、
　前記発熱量制御部は、前記着霜判定部によって前記外気蒸発部における着霜が生じていると判定された場合に、前記発熱部における発熱量を増加させる請求項１ないし５のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
　前記減圧器にて減圧された冷媒を外気と熱交換させて蒸発させる外気蒸発部（１８）と、
　前記低段側熱媒体を前記高段側熱媒体循環回路へ導く接続流路（７１）と、
　前記接続流路を介して前記高段側熱媒体循環回路へ導入される前記低段側熱媒体の導入量を調整する導入量調整部（７３）と、
　前記導入量調整部の作動を制御する導入量制御部（５０ｅ）と、
　前記外気蒸発部において着霜が生じているか否かを判定する着霜判定部（５０ｄ）と、を有し、
　前記導入量調整部は、前記着霜判定部によって前記外気蒸発部において着霜が生じていると判定された場合に、前記導入量を増加させる請求項４に記載の冷凍サイクル装置。
　前記圧縮機の冷媒吐出能力を制御する吐出能力制御部（５０ａ）を有し、
　前記吐出能力制御部は、前記着霜判定部によって前記外気蒸発部において着霜が生じていると判定された場合に、前記吐出能力を低下させる請求項６又は７に記載の冷凍サイクル装置。
　前記流量調整部は、電力が供給されることによって作動する電磁弁であり、
　前記流量調整部は、通電されていない場合に、前記低段側熱媒体の全量が前記第２熱交換部に流入するように構成されている請求項１ないし８のいずれか一つに記載の冷凍サイクル装置。
　冷媒を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高圧冷媒と熱媒体とを熱交換させて前記熱媒体を加熱する凝縮器（１２）と、
　前記凝縮器から流出した冷媒を減圧させる減圧器（５５）と、
　前記減圧器にて減圧された冷媒を前記熱媒体と熱交換させて蒸発させる熱媒体蒸発器（１５）と、
　前記熱媒体を加熱する発熱部（３４）と、
　前記凝縮器にて加熱された前記熱媒体及び前記発熱部にて加熱された前記熱媒体の少なくとも一方を熱源として熱交換対象流体を加熱するヒータコア（２３）と、
　前記発熱部にて加熱された前記熱媒体が前記熱媒体蒸発器に流入する流量と、前記発熱部にて加熱された前記熱媒体が前記ヒータコアに流入する流量とを調整する流量調整部（３５）と、
　前記流量調整部の作動を制御する流量制御部（５０ｃ）と、を有し、
　前記流量制御部は、
　前記凝縮器にて加熱された前記熱媒体を熱源として前記熱交換対象流体を加熱する冷凍サイクル加熱モードでは、前記発熱部にて加熱された前記熱媒体を前記熱媒体蒸発器に流入させるように前記流量調整部の作動を制御し、
　前記発熱部にて加熱された前記熱媒体を熱源として前記熱交換対象流体を加熱する熱源加熱モードでは、前記発熱部にて加熱された前記熱媒体を前記ヒータコアに流入させるように前記流量調整部の作動を制御する冷凍サイクル装置。
　前記減圧器にて減圧された冷媒を外気と熱交換させて蒸発させる外気蒸発部（１８）と、
　前記外気蒸発部において着霜が生じているか否かを判定する着霜判定部（５０ｄ）と、を有し、
　前記流量制御部は、前記着霜判定部によって前記外気蒸発部において着霜が生じていると判定された場合に、前記発熱部にて加熱された前記熱媒体の前記ヒータコアへの流入量を増加させる請求項１０に記載の冷凍サイクル装置。