WO2021049340A1 - 車両の熱交換システム - Google Patents

Abstract

本開示の目的は、発熱体の冷却と車室内の空調とが可能な構成でありながら、構成を簡素化することが可能な車両の熱交換システムを提供することにある。　車両の熱交換システムは、冷却側熱交換部（２２）と、第１空調側熱交換部（２４）と、水熱媒体熱交換部（６１）と、第２空調側熱交換部（２５）とを備える。冷却側熱交換部は、車両（１０）の発熱体を冷却するための冷却水が内部を流れる。第１空調側熱交換部は、ヒートポンプシステム（５０）においてエバポレータとして動作する。水熱媒体熱交換部は、ヒートポンプシステムにおいてコンデンサとして動作する。第２空調側熱交換部は、空調空気を加熱することが可能である。発熱体を冷却するための冷却水が第２空調側熱交換部を流れるとともに、第２空調側熱交換部を通過した空気が車室外連通口を通じて車室外に排出される。

Description

車両の熱交換システム 関連出願の相互参照

　本出願は、２０１９年９月１０日に出願された日本国特許出願２０１９－１６４２４２号に基づくものであって、その優先権の利益を主張するものであり、その特許出願の全ての内容が、参照により本明細書に組み込まれる。

　本開示は、車両の熱交換システムに関する。

　従来、下記の特許文献１に記載の車両の熱交換システムがある。特許文献１に記載の熱交換システムは、車室外の空気である外気と熱交換を行うラジエータ及び室外熱交換器を備えている。ラジエータは、その内部を流れる内燃機関の冷却水と外気との間で熱交換を行うことにより冷却水を冷却する。室外熱交換器は、その内部を流れる熱媒体と外気との間で熱交換を行うことにより熱媒体を凝縮する、いわゆるコンデンサとして機能する。室外熱交換器は、車両の空調装置の冷凍サイクルの構成要素である。冷凍サイクルは、室外熱交換器の他、コンプレッサ、エキスパンションバルブ、及びエバポレータにより構成されている。空調装置では、車室内の空調を行う空調空気とエバポレータとの間で熱交換が行われることにより空調空気が冷却される。また、空調装置には、内燃機関の冷却水を熱源として空調空気を加熱するヒータコアが設けられている。空調装置では、エバポレータにより冷却された空調空気を車室内に送風することにより車室内の冷房及び除湿が行われるとともに、ヒータコアにより加熱された空調空気が車室内に送風されることにより車室内の暖房が行われる。

　一方、下記の特許文献２に記載の熱交換システムでは、空調装置において、空調空気の冷却のみを行う冷凍サイクルに代えて、空調空気の冷却及び加熱が可能なヒートポンプサイクルが用いられている。このヒートポンプサイクルでは、空調空気を加熱する際には、室内熱交換器をエバポレータとして駆動させる。また、ヒートポンプサイクルは、コンプレッサにより圧縮された高温及び高圧の熱媒体と冷却水との間で熱交換を行う水熱媒体熱交換器を備えている。水熱媒体熱交換において熱媒体の熱を吸収した冷却水がヒータコアに流れることにより、ヒータコアにおいて空調空気を加熱することが可能となっている。

特開２０１８－８５４１号公報 特開２０１８－１５１１２７号公報

　特許文献１に記載されるような車両の熱交換システムでは、例えば内燃機関の冷却及び車室内の冷房を行う場合にはヒータコアが用いられていない。このヒータコアにおいて内燃機関の冷却水を放熱させることができれば、例えばラジエータを簡素化することが可能となる。

　このように、従来の車両の熱交換システムでは、内燃機関の冷却水を冷却するための構成と、車室内の空調を行うための構成との協調に関して改善の余地を残すものとなっている。
　本開示の目的は、発熱体の冷却と車室内の空調とが可能な構成でありながら、構成を簡素化することが可能な車両の熱交換システムを提供することにある。

　本開示の一態様による車両の熱交換システムは、冷却側熱交換部と、第１空調側熱交換部と、水熱媒体熱交換部と、第２空調側熱交換部と、空調通路と、を備える。冷却側熱交換部は、車両の発熱体を冷却するための冷却水が内部を流れ、冷却通路を流れる空気と冷却水との間で熱交換を行う。第１空調側熱交換部は、ヒートポンプシステムにおいてエバポレータとして動作し、車室内の空調を行うための空調空気と、ヒートポンプシステムを循環する熱媒体との間で熱交換を行うことにより空調空気を冷却することが可能である。水熱媒体熱交換部は、ヒートポンプシステムにおいてコンデンサとして動作し、ヒートポンプシステムを循環する熱媒体と冷却水との間で熱交換を行うことにより熱媒体を冷却する。第２空調側熱交換部は、水熱媒体熱交換部において熱媒体から熱を吸収した冷却水が流れ、冷却水と空調空気との間で熱交換を行うことにより空調空気を加熱することが可能である。空調通路は、第１空調側熱交換部、及び第２空調側熱交換部が配置され、第１空調側熱交換部、及び第２空調側熱交換部を通過した空調空気を車室内に導く。空調通路における第２空調側熱交換部の下流側には、第２空調側熱交換部を通過した空気を車室外に導く車室外連通口が設けられる。発熱体を冷却するための冷却水が第２空調側熱交換部を流れるとともに、第２空調側熱交換部を通過した空気が車室外連通口を通じて車室外に排出される。

　この構成によれば、第１空調側熱交換部がエバポレータとして動作している際に、発熱体を冷却するための冷却水が冷却側熱交換部だけでなく第２空調側熱交換部にも流れるため、冷却側熱交換部及び第２空調側熱交換部の両方で冷却水を放熱させることができる。すなわち、冷却側熱交換部及び第２空調側熱交換部が共にラジエータとして機能する。これにより、冷却側熱交換部だけで冷却水を放熱する場合と比較すると、冷却側熱交換部に要求される放熱量を減少させることができるため、冷却側熱交換部を小型化したり、冷却側熱交換部において熱交換が行われる部分の枚数を少なくしたりする等、冷却側熱交換部の簡素化を図ることが可能となる。また、第１空調側熱交換部及び第２空調側熱交換部において空調空気を加熱及び冷却することができるため、車室内の空調が可能となる。さらに、冷却側熱交換部を流れる冷却水により発熱体を冷却することができる。なお、また、第２空調側熱交換部において冷却水と熱交換した空気は車室外連通口を通じて車室外に排出されるため、その空気が車室内の空調に及ぼす影響を抑制することもできる。

図１は、実施形態の車両の構造を模式的に示す図である。 図２は、実施形態の熱交換モジュールの構造を模式的に示す図である。 図３は、実施形態の熱交換システムの概略構成を示すブロック図である。 図４は、実施形態の熱交換システムの電気的な構成を示すブロック図である。 図５は、実施形態の発熱体冷却モード時における熱交換システムの動作例を示すブロック図である。 図６は、実施形態の発熱体冷却モード時における熱交換モジュールの動作例を示すブロック図である。 図７は、実施形態の発熱体冷却・冷房モード時における熱交換システムの動作例を示すブロック図である。 図８は、実施形態の発熱体冷却・冷房モード時における熱交換モジュールの動作例を示すブロック図である。 図９は、実施形態の暖房モード時における熱交換システムの動作例を示すブロック図である。 図１０は、実施形態の暖房モード時における熱交換モジュールの動作例を示すブロック図である。 図１１は、実施形態の着霜抑制モード時における熱交換システムの動作例を示すブロック図である。 図１２は、実施形態の着霜抑制モード時における熱交換モジュールの動作例を示すブロック図である。 図１３は、変形例の熱交換システムの概略構成を示すブロック図である。 図１４は、変形例の第１発熱体冷却モード時における熱交換システムの動作例を示すブロック図である。 図１５は、変形例の第２発熱体冷却モード時における熱交換システムの動作例を示すブロック図である。 図１６は、変形例の第１及び第２発熱体冷却モード時における熱交換システムの動作例を示すブロック図である。 図１７は、変形例の第１及び第２発熱体冷却・冷房モード時における熱交換システムの動作例を示すブロック図である。 図１８は、変形例の第１暖房モード時における熱交換システムの動作例を示すブロック図である。 図１９は、変形例の第２暖房モード時における熱交換システムの動作例を示すブロック図である。 図２０は、変形例の第１暖房・除湿モード時における熱交換システムの動作例を示すブロック図である。 図２１は、変形例の第２暖房・除湿モード時における熱交換システムの動作例を示すブロック図である。 図２２は、他の実施形態の熱交換モジュールの構造を模式的に示す図である。 図２３は、他の実施形態の熱交換モジュールの動作例を模式的に示す図である。

　以下、熱交換モジュールの一実施形態について図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
　図１に示されるように、本実施形態の熱交換モジュール２０は、車両１０のボンネット１１の上部に配置されている。本実施形態の車両１０は、モータジェネレータの動力により走行する、いわゆる電気自動車である。したがって、車両は、モータジェネレータに電力を供給するためのバッテリや、バッテリに充電されている直流電力を交流電力に変換するインバータ装置等を備えている。熱交換モジュール２０には、車両１０の走行風が外気として導入される。熱交換モジュール２０は、バッテリやインバータ装置等を冷却するための冷却水を放熱させるラジエータとしての機能と、車室内の空調を行う空調空気を生成する熱交換器としての機能とを有している。

　次に、熱交換モジュール２０の具体的な構成について説明する。
　図２に示されるように、熱交換モジュール２０は、ケース２１と、冷却側熱交換部２２と、第１送風装置２３と、第１空調側熱交換部２４と、第２空調側熱交換部２５と、第２送風装置２６とを備えている。なお、図中の矢印Ａで示される方向は外気の流れ方向を示している。

　外気流れ方向Ａの上流側におけるケース２１の一端部には、車両１０のボンネット１１から外気を導入するための外気導入口２１０が形成されている。ケース２１には、その内部の空間を冷却通路２１１及び空調通路２１２に区画する区画壁２１３が形成されている。外気導入口２１０から導入される外気は冷却通路２１１及び空調通路２１２のそれぞれに導入される。外気流れ方向Ａの下流側におけるケース２１の他端部には、冷却通路２１１及び空調通路２１２を車室外に連通させる車室外連通口２１４と、冷却通路２１１及び空調通路２１２を車室内に連通させる車室内連通口２１５とが形成されている。ケース２１には、冷却側熱交換部２２、空調側熱交換部２４，２５、及び送風装置２３，２６が収容されている。

　なお、以下では、便宜上、外気導入口２１０において、冷却通路２１１に連通されている部分を「冷却側外気導入口２１０ａ」と称し、空調通路２１２に連通されている部分を「空調側外気導入口２１０ｂ」と称する。また、車室外連通口２１４において、冷却通路２１１に連通されている部分を「冷却側車室外連通口２１４ａ」と称し、空調通路２１２に連通されている部分を「空調側車室外連通口２１４ｂ」と称する。さらに、車室内連通口２１５において、冷却通路２１１に連通されている部分を「冷却側車室内連通口２１５ａ」と称し、空調通路２１２に連通されている部分を「空調側車室内連通口２１５ｂ」と称する。

　区画壁２１３には、冷却通路２１１の上流側の部分と空調通路２１２の上流側の部分とを連通する連通路２１６が形成されている。この連通路２１６により、冷却通路２１１と空調通路２１２との間で空気を流通させることが可能となっている。
　冷却側熱交換部２２及び第１送風装置２３は冷却通路２１１に配置されている。第１送風装置２３は、外気流れ方向Ａにおいて冷却側熱交換部２２よりも下流側に配置されている。第１送風装置２３は、冷却通路２１１を流れる空調空気を冷却側熱交換部２２に送風する軸流式の送風装置である。なお、第１送風装置２３としては、軸流式の送風装置に限らず、任意の送風装置を用いることが可能である。冷却側熱交換部２２の内部には冷却水が流れている。この冷却水は、車両１０のモータジェネレータやバッテリ、インバータ装置等の発熱体を循環することにより、発熱体を冷却する。冷却側熱交換部２２は、その内部を流れる冷却水と、その外部を流れる空調空気との間で熱交換を行うことにより冷却水を放熱して冷却する、いわゆるラジエータとして主に機能する。

　第１空調側熱交換部２４、第２空調側熱交換部２５、及び第２送風装置２６は空調通路２１２に配置されている。第２送風装置２６は、例えばシロッコファンであって、空調通路２１２を流れる空調空気を第１空調側熱交換部２４及び第２空調側熱交換部２５に送風する。第１空調側熱交換部２４及び第２空調側熱交換部２５は、外気流れ方向Ａにおける第２送風装置２６の下流側に配置されている。第１空調側熱交換部２４及び第２空調側熱交換部２５には、車両１０の空調装置に用いられるヒートポンプサイクルの熱媒体が流れている。第１空調側熱交換部２４は、その内部を流れる熱媒体と、その外部を流れる空調空気との間で熱交換を行うことにより空調空気を冷却する、いわゆるエバポレータとして主に機能する。第２空調側熱交換部２５は、外気流れ方向Ａにおいて第１空調側熱交換部２４よりも下流側に配置されている。第２空調側熱交換部２５は、その内部を流れる熱媒体と、その外部を流れる空調空気との間で熱交換を行うことにより空調空気を加熱する、いわゆるヒータコアとして主に機能する。空調通路２１２は、第１空調側熱交換部２４及び第２空調側熱交換部２５を通過した空気を、空調側車室内連通口２１５ｂを通じて車室内に導く。

　次に、図３を参照して、熱交換モジュール２０が用いられる熱交換システム３０について詳しく説明する。
　図３に示されるように、熱交換システム３０は、車両１０のモータジェネレータやバッテリ、インバータ装置等を発熱体４１とするとき、発熱体４１を冷却するための冷却システム４０と、車両１０の空調装置に用いられるヒートポンプシステム５０とを備えている。

　冷却システム４０は、図２に示される熱交換モジュール２０の冷却側熱交換部２２に対して、発熱体４１と、第１水熱媒体熱交換部６１と、図２に示される熱交換モジュール２０の第２空調側熱交換部２５とが並列に接続された構造を有している。冷却システム４０では、冷却側熱交換部２２、発熱体４１、第１水熱媒体熱交換部６１、及び第２空調側熱交換部２５に冷却水が循環している。

　具体的には、冷却側熱交換部２２及び発熱体４１は環状流路Ｗ４０により接続されている。環状流路Ｗ４０における発熱体４１の上流側にはポンプ４２が設けられている。ポンプ４２は、環状流路Ｗ４０を流れる冷却水を吸入して圧送することにより、環状流路Ｗ４０において冷却水を循環させる。

　冷却システム４０には、環状流路Ｗ４０における冷却側熱交換部２２の上流側の部分と下流側の部分とを接続するように第１バイパス流路Ｗ４１が設けられている。第１バイパス流路Ｗ４１には第２空調側熱交換部２５が配置されている。第２空調側熱交換部２５は第１バイパス流路Ｗ４１により発熱体４１に対して並列に接続されている。環状流路Ｗ４０と第１バイパス流路Ｗ４１との２箇所の接続部分には、それらの流路Ｗ４０，Ｗ４１の接続状態を切り替える三方弁等の切替弁４５０，４５１がそれぞれ設けられている。

　冷却システム４０には、第１バイパス流路Ｗ４１における第２空調側熱交換部２５の上流側の部分と下流側の部分とを接続するように第２バイパス流路Ｗ４２が設けられている。第２バイパス流路Ｗ４２には第１水熱媒体熱交換部６１が設けられている。第１水熱媒体熱交換部６１は第２バイパス流路Ｗ４２により発熱体４１及び第２空調側熱交換部２５に対して並列に接続されている。第１水熱媒体熱交換部６１は、冷却システム４０を循環する冷却水と、ヒートポンプシステム５０を循環する熱媒体との間で熱交換を行う部分である。第２バイパス流路Ｗ４２にはポンプ４３が設けられている。ポンプ４３は、第２バイパス流路Ｗ４２を流れる冷却水を吸入して圧送することにより、第２バイパス流路Ｗ４２に冷却水を循環させる。第１バイパス流路Ｗ４１と第２バイパス流路Ｗ４２との２箇所の接続部分には、それらの流路Ｗ４１，Ｗ４２の接続状態を切り替える三方弁等の切替弁４５２，４５３がそれぞれ設けられている。

　冷却システム４０には、環状流路Ｗ４０におけるポンプ４２の上流側の部分と発熱体４１の下流側の部分とを接続するように第３バイパス流路Ｗ４３が設けられている。第３バイパス流路Ｗ４３にはポンプ４４及び第２水熱媒体熱交換部６２が配置されている。第２水熱媒体熱交換部６２は、冷却システム４０を循環する冷却水と、ヒートポンプシステム５０を循環する熱媒体との間で熱交換を行う部分である。ポンプ４４は、第３バイパス流路Ｗ４３を流れる冷却水を吸入して圧送することにより、第３バイパス流路Ｗ４３に冷却水を循環させる。環状流路Ｗ４０と第３バイパス流路Ｗ４３との２箇所の接続部分には、それらの流路Ｗ４０，Ｗ４３の接続状態を切り替える三方弁等の切替弁４５４，４５５がそれぞれ設けられている。

　冷却システム４０では、基本的には、冷却側熱交換部２２により冷却された冷却水が発熱体４１を循環することにより発熱体４１が冷却される。また、冷却システム４０では、切替弁４５０～４５５により流路の接続状態を切り替えることにより、冷却側熱交換部２２と水熱媒体熱交換部６１，６２との間で冷却水を循環させたり、発熱体４１と水熱媒体熱交換部６１，６２との間で冷却水を循環させたりすることも可能となっている。

　ヒートポンプシステム５０は、第１空調側熱交換部２４と、圧力調整弁５１と、コンプレッサ５２と、第１膨張弁５３と、第２膨張弁５４と、第１水熱媒体熱交換部６１と、第２水熱媒体熱交換部６２とを備えている。第１空調側熱交換部２４、圧力調整弁５１、コンプレッサ５２、第１水熱媒体熱交換部６１、及び第１膨張弁５３は環状流路Ｗ５０により環状に接続されている。環状流路Ｗ５０には熱媒体が循環している。

　コンプレッサ５２は、環状流路Ｗ５０を流れる熱媒体を吸入して圧縮することにより高温及び高圧の気相熱媒体を吐出して、環状流路Ｗ５０において熱媒体を循環させる。コンプレッサ５２から吐出される高温及び高圧の気相熱媒体は環状流路Ｗ５０を通じて第１水熱媒体熱交換部６１に流入する。

　第１水熱媒体熱交換部６１では、コンプレッサ５２から吐出される高温及び高圧の気相熱媒体と、冷却システム４０を循環する冷却水との間で熱交換が行われることにより、熱媒体の熱が冷却水に放出されて熱媒体が凝縮する。第１水熱媒体熱交換部６１において凝縮された高圧の液相熱媒体は環状流路Ｗ５０を通じて第１膨張弁５３に流入する。

　第１膨張弁５３は、第１水熱媒体熱交換部６１から吐出される高圧の液相熱媒体を膨張させて減圧させる。第１膨張弁５３により減圧させられた低圧の液相熱媒体は環状流路Ｗ５０を通じて第１空調側熱交換部２４に流入する。
　第１空調側熱交換部２４では、第１膨張弁５３から吐出される低圧の液相熱媒体と空調空気との間で熱交換が行われることにより、熱媒体が空調空気の熱を吸収して空調空気が冷却される。空調空気の熱を吸収することにより蒸発した低温の気相熱媒体は、第１空調側熱交換部２４から圧力調整弁５１に流れることにより圧力が調整された後、コンプレッサ５２に吸入される。

　このように、ヒートポンプシステム５０では、環状流路Ｗ５０を熱媒体が循環している場合、空調空気を冷却する、いわゆる冷凍サイクルとして動作する。
　一方、ヒートポンプシステム５０には、環状流路Ｗ５０における第１水熱媒体熱交換部６１の下流側の部分とコンプレッサ５２の上流側の部分とを接続するようにバイパス流路Ｗ５１が設けられている。バイパス流路Ｗ５１には第２膨張弁５４及び第２水熱媒体熱交換部６２が設けられている。環状流路Ｗ５０とバイパス流路Ｗ５１との２箇所の接続部分には、それらの流路Ｗ５０，Ｗ５１の接続状態を切り替える三方弁等の切替弁５５０，５５１が設けられている。切替弁５５０，５５１は、例えばバイパス流路Ｗ５１に熱媒体が流れずに、且つ環状流路Ｗ５０のみに熱媒体が流れるような流路を構成する。これにより、上述のようにヒートポンプシステム５０は冷凍サイクルとして駆動することが可能である。

　また、切替弁５５０，５５１は、第１膨張弁５３及び第１空調側熱交換部２４に熱媒体が流れずに、且つコンプレッサ５２、第１水熱媒体熱交換部６１、及びバイパス流路Ｗ５１に熱媒体が流れるような流路を構成する。
　このような流路が形成された場合、第２膨張弁５４は、第１水熱媒体熱交換部６１から吐出される高圧の液相熱媒体を膨張させて減圧させる。第２膨張弁５４により減圧させられた低圧の液相熱媒体はバイパス流路Ｗ５１を通じて第２水熱媒体熱交換部６２に流入する。

　第２水熱媒体熱交換部６２では、第２膨張弁５４から吐出される低圧の液相熱媒体と、冷却システム４０の第３バイパス流路Ｗ４３を流れる冷却水との間で熱交換が行われることにより、冷却水の熱が熱媒体に吸収される。冷却水の熱を吸収することにより蒸発した低圧の気相熱媒体は、コンプレッサ５２に吸入される。

　コンプレッサ５２は、第２水熱媒体熱交換部６２から吐出される低圧の気相熱媒体を吸入して圧縮することにより、高温及び高圧の気相熱媒体を吐出する。コンプレッサ５２から吐出される高温及び高圧の気相熱媒体は第１水熱媒体熱交換部６１に流入する。
　第１水熱媒体熱交換部６１では、コンプレッサ５２から吐出される高温及び高圧の気相熱媒体と、冷却システム４０の第２バイパス流路Ｗ４２を流れる冷却水との間で熱交換が行われることにより、熱媒体の熱が冷却水に吸収される。この熱媒体の熱を吸収した冷却水を、冷却システム４０の第２空調側熱交換部２５に流すことにより、第２空調側熱交換部２５において空調空気を加熱することが可能となる。

　このようにヒートポンプシステム５０では、空調空気の冷却及び加熱を共に行うことができる。
　図４に示されるように、熱交換システム３０は、各システム４０，５０を制御する制御装置７０を備えている。制御装置７０は、ＣＰＵやメモリ等を有するマイクロコンピュータを中心に構成されている。制御装置７０は、メモリに予め記憶されているプログラムを実行することにより、各システム４０，５０を制御するための各種処理を実行する。

　具体的には、制御装置７０には、温度センサ７１，７２及び操作部７３の出力信号が取り込まれている。温度センサ７１は、発熱体４１の温度を検出するとともに、検出された発熱体４１の温度に応じた信号を制御装置７０に出力する。温度センサ７２は、冷却側熱交換部２２の温度を検出するとともに、検出された冷却側熱交換部２２の温度に応じた信号を制御装置７０に出力する。操作部７３は、車両１０の乗員により操作される部分である。操作部７３では、例えば車室内の暖房及び冷房のいずれを行うかを選択する操作や、車室内の設定温度を選択する操作等を行うことが可能となっている。操作部７３は、乗員の操作に応じた信号を制御装置７０に出力する。

　図４に示されるように、冷却システム４０にはドア部材４６０～４６２が設けられている。ドア部材４６０～４６２は、図２に示される冷却通路２１１の冷却側外気導入口２１０ａ、冷却側車室外連通口２１４ａ、及び冷却側車室内連通口２１５ａをそれぞれ開閉する。ヒートポンプシステム５０にはドア部材５６０～５６２が設けられている。ドア部材５６０～５６２は、図２に示される空調通路２１２の空調側外気導入口２１０ｂ、空調側車室外連通口２１４ｂ、及び空調側車室内連通口２１５ｂをそれぞれ開閉する。さらに、熱交換システム３０には、図２に示される連通路２１６を開閉するためのドア部材３１が設けられている。なお、ドア部材４６０～４６２，５６０～５６２，３１は熱交換モジュール２０の構成要素である。

　制御装置７０は、温度センサ７１，７２及び操作部７３のそれぞれの出力信号により、発熱体４１の温度、冷却側熱交換部２２の温度、及び操作部７３に対する乗員の操作等に応じて、冷却システム４０の各構成要素、ヒートポンプシステム５０の各構成要素、並びにドア部材３１を制御する。これにより、制御装置７０は、各システム４０，５０を、発熱体冷却モード、発熱体冷却・冷房モード、暖房モード、並びに着霜抑制モードのいずれかのモードで駆動させる。

　次に、各モードの詳細について図５～図１２を参照して説明する。なお、図５、図７、図９、及び図１１では、冷却水又は熱媒体が流れている流路が実線で示され、冷却水及び熱媒体が流れていない流路が破線で示されている。また、図６、図８、図１０、及び図１２では、外気導入口２１０、車室外連通口２１４、車室内連通口２１５、及び連通路２１６のうち、閉状態となっている部分が点ハッチングで図示されている。さらに、図６、図８、図１０、及び図１２では、空気の流れ方向が矢印で示されている。

　＜発熱体冷却モード＞
　発熱体冷却モードは、発熱体４１の冷却を行うモードである。例えば、制御装置７０は、発熱体４１の温度が所定温度以上になることに基づいて、各システム４０，５０を発熱体冷却モードで動作させる。発熱体冷却モードでは、各システム４０，５０において図５に示されるような冷却水の流路及び熱媒体の流路が形成される。

　図５に示されるように、制御装置７０は、発熱体４１、冷却側熱交換部２２、及び第２空調側熱交換部２５に冷却水が流れ、且つ第１水熱媒体熱交換部６１及び第２水熱媒体熱交換部６２に冷却水が流れないように切替弁４５０～４５５の開閉状態を切り替える。また、制御装置７０は、ポンプ４２を駆動させるとともに、ポンプ４３，４４を停止させる。さらに、制御装置７０は、ヒートポンプシステム５０のコンプレッサ５２を停止させることにより、ヒートポンプシステム５０において熱媒体を循環させない。

　また、図６に示されるように、制御装置７０は、冷却側外気導入口２１０ａ、空調側外気導入口２１０ｂ、冷却側車室外連通口２１４ａ、及び空調側車室外連通口２１４ｂが開状態となり、且つ冷却側車室内連通口２１５ａ、空調側車室内連通口２１５ｂ、及び連通路２１６が閉状態となるように各ドア部材４６０～４６２，５６０～５６２，３１を制御する。さらに、制御装置７０は送風装置２３，２６を駆動させる。これにより、冷却通路２１１では、冷却側外気導入口２１０ａから導入された外気が冷却側熱交換部２２を通過した後、冷却側車室外連通口２１４ａから車室外に排出される。また、空調通路２１２では、空調側外気導入口２１０ｂから導入された外気が第２空調側熱交換部２５を通過した後、空調側車室外連通口２１４ｂから車室外に排出される。

　図６に示されるような空気の流れが形成されることにより、冷却側熱交換部２２では、その内部を流れる冷却水と、冷却通路２１１を流れる外気との間で熱交換が行われることにより、冷却水が冷却される。また、第２空調側熱交換部２５では、その内部を流れる冷却水と、空調通路２１２を流れる外気との間で熱交換が行われることにより、冷却水が冷却される。これを利用し、発熱体冷却モードでは、図５に示されるように、発熱体４１の熱を吸収した冷却水を冷却側熱交換部２２だけでなく第２空調側熱交換部２５に流すことにより、冷却側熱交換部２２及び第２空調側熱交換部２５の両方で冷却水を放熱させるようにしている。すなわち、発熱体冷却モードでは、冷却側熱交換部２２を第１のラジエータとすると、第２空調側熱交換部２５が第２のラジエータとして機能する。冷却システム４０では、冷却側熱交換部２２及び第２空調側熱交換部２５により冷却された冷却水が発熱体４１を循環することにより、発熱体４１が冷却される。

　以上のように、発熱体冷却モードは、発熱体４１の冷却のみを行うモードである。
　＜発熱体冷却・冷房モード＞
　発熱体冷却・冷房モードは、発熱体４１の冷却及び車室内の冷房を行うモードである。例えば、制御装置７０は、発熱体４１の温度が所定温度以上であって、且つ操作部７３により車室内の冷房が選択されている場合に、各システム４０，５０を発熱体冷却・冷房モードで動作させる。なお、制御装置７０は、車室内の温度と、操作部７３により設定される車室内の目標温度との偏差等に基づいて、車室内の冷房を自動的に実行する際に、各システム４０，５０を発熱体冷却・冷房モードで動作させてもよい。発熱体冷却・冷房モードでは、各システム４０，５０において図７に示されるような冷却水及び熱媒体の流路が形成される。

　図７に示されるように、制御装置７０は、発熱体４１、冷却側熱交換部２２、第１水熱媒体熱交換部６１、及び第２空調側熱交換部２５に冷却水が流れ、第２水熱媒体熱交換部６２に冷却水が流れないように切替弁４５０～４５５の開閉状態を切り替える。また、制御装置７０は、冷却システム４０のポンプ４２，４３を駆動させる。さらに、制御装置７０は、コンプレッサ５２、第１水熱媒体熱交換部６１、第１膨張弁５３、第１空調側熱交換部２４、及び圧力調整弁５１に熱媒体が流れ、且つ第２水熱媒体熱交換部６２に熱媒体が流れないように切替弁５５０，５５１の開閉状態を切り替えるとともに、コンプレッサ５２を駆動させる。

　また、図８に示されるように、制御装置７０は、冷却側外気導入口２１０ａ、空調側外気導入口２１０ｂ、冷却側車室外連通口２１４ａ、空調側車室外連通口２１４ｂ、及び空調側車室内連通口２１５ｂが開状態となり、且つ冷却側車室内連通口２１５ａ及び連通路２１６が閉状態となるように各ドア部材４６０～４６２，５６０～５６２，３１を制御する。また、制御装置７０は送風装置２３，２６を駆動させる。これにより、冷却通路２１１では、冷却側外気導入口２１０ａから導入された外気が冷却側熱交換部２２を通過した後、冷却側車室外連通口２１４ａから車室外に排出される。また、空調通路２１２では、空調側外気導入口２１０ｂから導入された外気が第１空調側熱交換部２４及び第２空調側熱交換部２５を通過した後、空調側車室外連通口２１４ｂ及び空調側車室内連通口２１５ｂから車室内及び車室外にそれぞれ排出される。

　図８に示されるような空気の流れが形成されることにより、冷却側熱交換部２２では、その内部を流れる冷却水と、冷却通路２１１を流れる外気との間で熱交換が行われることにより、冷却水が冷却される。また、第２空調側熱交換部２５では、その内部を流れる冷却水と、空調通路２１２を流れる外気との間で熱交換が行われることにより、冷却水が冷却される。図７に示されるように、発熱体冷却・冷房モードでは、発熱体４１の熱を吸収した冷却水が冷却側熱交換部２２及び第２空調側熱交換部２５に流れることにより、冷却側熱交換部２２及び第２空調側熱交換部２５の両方で冷却水が放熱される。したがって、発熱体冷却・冷房モードでは、発熱体冷却モードと同様に、冷却側熱交換部２２を第１のラジエータとすると、第２空調側熱交換部２５が第２のラジエータとして機能する。冷却システム４０では、冷却側熱交換部２２及び第２空調側熱交換部２５により冷却された冷却水が発熱体４１を循環することにより、発熱体４１の冷却が可能となっている。

　一方、図７に示されるように、冷却側熱交換部２２及び第２空調側熱交換部２５において冷却された冷却水は第１水熱媒体熱交換部６１に流れる。第１水熱媒体熱交換部６１では、コンプレッサ５２により圧縮された高温及び高圧の気相熱媒体と冷却水との間で熱交換が行われることにより、熱媒体の熱が冷却水に吸収されて、熱媒体が凝縮する。このように、ヒートポンプシステム５０では、第１水熱媒体熱交換部６１が実質的にコンデンサとして機能する。第１水熱媒体熱交換部６１において凝縮された高圧の液相熱媒体は第１膨張弁５３を通じて減圧されることにより低圧の液相熱媒体となった後、第１空調側熱交換部２４に流入する。図８に示されるように、第１空調側熱交換部２４では、その内部を流れる低圧の液相熱媒体と、空調通路２１２を流れる外気との間で熱交換が行われることにより、外気が冷却される。このように、ヒートポンプシステム５０では、第１空調側熱交換部２４がエバポレータとして機能する。第１空調側熱交換部２４において冷却された外気は、空調空気として、空調側車室内連通口２１５ｂを通じて車室内に導入されることにより、車室内の冷房が行われる。したがって、ヒートポンプシステム５０は冷凍サイクルとして動作する。

　以上のように、発熱体冷却・冷房モードは、発熱体４１の冷却、並びに車室内の冷房の両方を行うモードである。
　＜暖房モード＞
　暖房モードは、車室内の暖房を行うモードである。例えば、制御装置７０は、操作部７３により車室内の暖房が選択されている場合に、各システム４０，５０を暖房モードで動作させる。なお、制御装置７０は、車室内の温度と、操作部７３により設定される車室内の目標温度との偏差等に基づいて、車室内の暖房を自動的に実行する際に、各システム４０，５０を発熱体冷却・冷房モードで動作させてもよい。暖房モードでは、各システム４０，５０において図９に示されるような冷却水及び熱媒体の流路が形成される。

　図９に示されるように、制御装置７０は、冷却側熱交換部２２と第２水熱媒体熱交換部６２との間を冷却水が循環し、且つ第１水熱媒体熱交換部６１と第２空調側熱交換部２５との間を冷却水が循環するように切替弁４５０～４５５の開閉状態を切り替える。また、制御装置７０は、冷却システム４０のポンプ４２，４３を駆動させる。さらに、制御装置７０は、コンプレッサ５２、第１水熱媒体熱交換部６１、第２膨張弁５４、及び第２水熱媒体熱交換部６２に熱媒体が流れ、且つ第１空調側熱交換部２４に熱媒体が流れないように切替弁５５０，５５１の開閉状態を切り替えるとともに、コンプレッサ５２を駆動させる。

　また、図１０に示されるように、制御装置７０は、冷却側車室内連通口２１５ａ、空調側車室内連通口２１５ｂ、及び連通路２１６が開状態となり、且つ冷却側外気導入口２１０ａ、空調側外気導入口２１０ｂ、冷却側車室外連通口２１４ａ、及び空調側車室外連通口２１４ｂが閉状態となるように各ドア部材４６０～４６２，５６０～５６２，３１を制御する。さらに、制御装置７０は第１送風装置２３を停止させ、且つ第２送風装置２６を駆動させる。これにより、冷却側車室内連通口２１５ａから導入される車室内の空気が冷却通路２１１、連通路２１６、空調通路２１２を順に通過した後、空調側車室内連通口２１５ｂから車室内へと流れるようになる。なお、第１送風装置２３が逆転可能である場合には、制御装置７０は第１送風装置２３を駆動させてもよい。以下では、車室内の空気を「内気」と称する。

　図１０に示されるような空気の流れが形成されることにより、冷却側熱交換部２２では、その内部を流れる冷却水と、冷却通路２１１を流れる内気との間で熱交換が行われることにより、内気の熱が冷却水に吸収される。内気の熱を吸収した冷却水は、図９に示されるように第２水熱媒体熱交換部６２に流れる。第２水熱媒体熱交換部６２には、第２膨張弁５４により減圧された低圧の液相熱媒体が流れている。第２水熱媒体熱交換部６２では、内気の熱を吸収した冷却水と、低圧の液相熱媒体との間で熱交換が行われることにより、液相熱媒体が冷却水の熱を吸収して蒸発する。よって、ヒートポンプシステム５０では、第２水熱媒体熱交換部６２が実質的にエバポレータとして機能する。

　図９に示されるように、第２水熱媒体熱交換部６２において蒸発した低圧の気相熱媒体はコンプレッサ５２により圧縮されることにより高温及び高圧の気相熱媒体となった後、第１水熱媒体熱交換部６１に流入する。第１水熱媒体熱交換部６１では、コンプレッサ５２により圧縮された高温及び高圧の気相熱媒体と冷却水との間で熱交換が行われることにより、熱媒体の熱が冷却水に吸収される。したがって、ヒートポンプシステム５０では、第１水熱媒体熱交換部６１が実質的にコンデンサとして機能する。熱媒体の熱を吸収することにより加熱された冷却水は第２空調側熱交換部２５に流れる。図１０に示されるように、第２空調側熱交換部２５では、空調通路２１２を流れる内気と冷却水との間で熱交換が行われることにより、内気が加熱される。よって、第２空調側熱交換部２５は、空調空気を加熱するヒータコアとして機能する。第２空調側熱交換部２５において加熱された内気が空調側車室内連通口２１５ｂを通じて車室内に流れることにより、車室内を暖房することができる。

　このように、暖房モードは、車室内の暖房を行うモードである。
　＜着霜抑制モード＞
　着霜抑制モードは、暖房モードで動作している際に冷却側熱交換部２２への霜の付着を未然に防止するためのモードである。例えば、制御装置７０は、暖房モードで動作している際に温度センサ７２により冷却側熱交換部２２の温度を監視しており、冷却側熱交換部２２の温度が第１所定温度以下になることに基づいて暖房モードから着霜抑制モードに移行する。第１所定温度は、冷却側熱交換部２２に実際に霜が付着する温度よりも若干高い温度に設定されている。本実施形態では、温度センサ７２が、冷却側熱交換部２２の着霜状態を検出するための着霜状態検出部に相当する。また、制御装置７０は、着霜抑制モードを実行した後、冷却側熱交換部２２の温度が第２所定温度よりも高くなることに基づいて、あるいは着霜抑制モードを所定時間だけ実行することに基づいて、着霜抑制モードから暖房モードに移行する。第２所定温度は第１所定温度よりも高い温度である。このように、着霜抑制モードは、暖房モードの実行時に冷却側熱交換部２２への霜の付着の可能性が高くなった際に実行される。着霜抑制モードでは、各システム４０，５０において図１１に示されるような冷却水及び熱媒体の流路が形成される。

　図１１に示されるように、制御装置７０は、発熱体４１と冷却側熱交換部２２との間を冷却水が循環し、且つ第１水熱媒体熱交換部６１と第２空調側熱交換部２５との間を冷却水が循環するように切替弁４５０～４５５の開閉状態を切り替える。また、制御装置７０は、冷却システム４０のポンプ４２，４３を駆動させる。さらに、制御装置７０は、コンプレッサ５２、第１水熱媒体熱交換部６１、第１膨張弁５３、第１空調側熱交換部２４、及び圧力調整弁５１に熱媒体が流れ、且つ第２水熱媒体熱交換部６２に熱媒体が流れないように切替弁５５０，５５１の開閉状態を切り替えるとともに、コンプレッサ５２を駆動させる。

　また、図１２に示されるように、制御装置７０は、冷却側車室内連通口２１５ａ、空調側車室内連通口２１５ｂ、及び連通路２１６が開状態となり、冷却側外気導入口２１０ａ、空調側外気導入口２１０ｂ、冷却側車室外連通口２１４ａ、及び空調側車室外連通口２１４ｂが閉状態となるように各ドア部材４６０～４６２，５６０～５６２，３１を制御する。さらに、制御装置７０は第１送風装置２３を停止させ、且つ第２送風装置２６を駆動させる。これにより、冷却側車室内連通口２１５ａから導入される車室内の空気が冷却通路２１１、連通路２１６、空調通路２１２を順に通過した後、空調側車室内連通口２１５ｂから車室内へと流れるようになる。なお、第１送風装置２３が逆転可能である場合には、制御装置７０は第１送風装置２３を駆動させてもよい。

　図１１に示されるように発熱体４１と冷却側熱交換部２２との間を冷却水が循環することにより、発熱体４１の熱を吸収した冷却水が冷却側熱交換部２２に流れるため、冷却側熱交換部２２の温度を上昇させることができる。そのため、冷却側熱交換部２２への霜の付着が未然に防止される。

　一方、第１空調側熱交換部２４には、第１膨張弁５３により減圧された低圧の液相熱媒体が流れている。図１２に示されるように、第１空調側熱交換部２４では、その内部を流れる低圧の液相熱媒体と、空調通路２１２を流れる内気との間で熱交換が行われることにより、熱媒体が内気の熱を吸収して蒸発する。よって、着霜抑制モードでは、第１空調側熱交換部２４が実質的にエバポレータとして機能する。

　図１１に示されるように、第１空調側熱交換部２４において蒸発した低圧の気相熱媒体は、圧力調整弁５１を通じてコンプレッサ５２へと流れ、コンプレッサ５２により圧縮されることにより高温及び高圧の気相熱媒体となった後、第１水熱媒体熱交換部６１に流入する。第１水熱媒体熱交換部６１では、コンプレッサ５２により圧縮された高温及び高圧の気相熱媒体と冷却水との間で熱交換が行われることにより、熱媒体の熱が冷却水に吸収される。したがって、ヒートポンプシステム５０では、第１水熱媒体熱交換部６１が実質的にコンデンサとして機能する。熱媒体の熱を吸収することにより加熱された冷却水は第２空調側熱交換部２５に流れる。図１２に示されるように、第２空調側熱交換部２５では、空調通路２１２を流れる内気と冷却水との間で熱交換が行われることにより、内気が加熱される。よって、第２空調側熱交換部２５は、空調空気を加熱するヒータコアとして機能する。第２空調側熱交換部２５において加熱された内気が空調側車室内連通口２１５ｂを通じて車室内に流れることにより、車室内を暖房することができる。

　このように、着霜抑制モードは、車室内の暖房を行いつつ、冷却側熱交換部２２の着霜を未然に防止するモードである。
　以上説明した本実施形態の車両１０の熱交換システム３０によれば、以下の（１）～（６）に示される作用及び効果を得ることができる。

　（１）空調通路２１２における第２空調側熱交換部２５の下流側には、第２空調側熱交換部２５を通過した空気を車室外に導く空調側車室外連通口２１４ｂが設けられている。発熱体冷却モード時及び発熱体冷却・冷房モード時に第１空調側熱交換部２４がエバポレータとして動作する際に、発熱体４１を冷却するための冷却水が第２空調側熱交換部２５を流れるとともに、第２空調側熱交換部２５を通過した空気が空調側車室外連通口２１４ｂを通じて車室外に排出される。この構成によれば、第１空調側熱交換部２４がエバポレータとして動作している際に、発熱体４１を冷却するための冷却水が冷却側熱交換部２２だけでなく第２空調側熱交換部２５にも流れるため、冷却側熱交換部２２及び第２空調側熱交換部２５の両方で冷却水を放熱させることができる。すなわち、冷却側熱交換部２２及び第２空調側熱交換部２５が共にラジエータとして機能する。これにより、冷却側熱交換部２２だけで冷却水を放熱する場合と比較すると、冷却側熱交換部２２に要求される放熱量を減少させることができるため、冷却側熱交換部２２を小型化したり、冷却側熱交換部２２において熱交換が行われる部分の枚数を少なくしたりする等、冷却側熱交換部２２の簡素化を図ることが可能となる。また、第１空調側熱交換部２４及び第２空調側熱交換部２５において空調空気を加熱及び冷却することができるため、車室内の空調が可能となる。さらに、冷却側熱交換部２２を流れる冷却水により発熱体４１を冷却することができる。なお、第２空調側熱交換部２５において冷却水と熱交換した空気は空調側車室外連通口２１４ｂを通じて車室外に排出されるため、その空気が車室内の空調に及ぼす影響を抑制することもできる。

　（２）暖房モード時には、第２水熱媒体熱交換部６２がエバポレータとして動作する。また、第１水熱媒体熱交換部６１において熱媒体の熱を吸収した冷却水が第２空調側熱交換部２５に流れる。これにより、第２水熱媒体熱交換部６２において熱媒体の熱を吸収した冷却水が第２空調側熱交換部２５に流れるため、第２空調側熱交換部２５がヒータコアとして動作して、空調空気を加熱することができる。結果的に、車室内の暖房が可能となる。

　（３）着霜抑制モード時には、第１空調側熱交換部２４がエバポレータとして動作しており、且つ第２水熱媒体熱交換部６２がエバポレータとして動作していない。また、第１水熱媒体熱交換部６１がコンデンサとして動作することにより、第１水熱媒体熱交換部６１において熱媒体の熱を吸収した冷却水が第２空調側熱交換部２５に流れるとともに、発熱体４１と冷却側熱交換部２２との間を冷却水が循環する。この構成によれば、熱媒体の熱を吸収した冷却水が第２空調側熱交換部２５に流れることにより、第２空調側熱交換部２５がヒータコアとして動作して、空調空気を加熱することができる。よって、車室内の暖房が可能となる。また、発熱体４１の熱を吸収した冷却水が冷却側熱交換部２２を流れるため、冷却側熱交換部２２の除霜、あるいは着霜の抑制を行うことができる。したがって、冷却側熱交換部２２の着霜状態に応じて暖房モード及び着霜抑制モードを切り替えることにより、暖房モードの連続的な運転が可能となる。

　（４）着霜抑制モード時には、第１送風装置２３が、冷却側外気導入口２１０ａから冷却側車室外連通口２１４ａに向かう空気の流れを形成する際の回転方向とは逆方向に回転することにより、冷却側車室内連通口２１５ａから冷却通路２１１に内気を導入する。この構成によれば、冷却通路２１１に導入された内気の熱を冷却側熱交換部２２に吸収することができるため、冷却側熱交換部２２の除霜、あるいは着霜の抑制を効果的に行うことができる。

　（５）熱交換システム３０は、冷却側外気導入口２１０ａを開閉する第１開閉部としてのドア部材４６０と、冷却側車室外連通口２１４ａを開閉する第２開閉部としてのドア部材４６１とを更に備える。この構成によれば、着霜抑制モード時に冷却側外気導入口２１０ａ及び冷却側車室外連通口２１４ａをドア部材４６０，５６０により閉状態にすることで、それらから導入される外気が冷却側熱交換部２２に当たり難くなる。よって、着霜抑制モード時に内気のみを冷却側熱交換部２２に当てることができるため、冷却側熱交換部２２の除霜、あるいは着霜の抑制を効果的に行うことができる。

　（６）着霜抑制モード時に、冷却側車室内連通口２１５ａから冷却通路２１１に導入された内気は、冷却側熱交換部２２を通過した後、第２空調側熱交換部２５に流れる。この構成によれば、内気を第２空調側熱交換部２５により加熱して車室内に戻すことにより、内気循環モードに対応した車室内の暖房が可能となる。

　（変形例）
　次に、第１実施形態の熱交換システム３０の変形例について説明する。
　図１３に示されるように、本変形例の冷却システム４０は、冷却水により冷却される発熱体として、第１発熱体４１ａ及び第２発熱体４１ｂを有している。第１発熱体４１ａは、モータジェネレータ等である。第２発熱体４１ｂはバッテリである。このように冷却システム４０が第１発熱体４１ａ及び第２発熱体４１ｂを有する場合、熱交換システム３０を例えば図１４～図２１に示される各モードで動作させることが可能である。

　次に、図１４～図２１に示される各モードの詳細について説明する。なお、図１４～図２１では、冷却水又は熱媒体が流れている流路が実線で示され、冷却水及び熱媒体が流れていない流路が破線で示されている。
　＜第１発熱体冷却モード＞
　このモードでは、制御装置７０は、図１４に実線で示されるように冷却システム４０において冷却水を循環させる。これにより、冷却側熱交換部２２及び第２空調側熱交換部２５により冷却された冷却水が第１発熱体４１ａを循環することにより、第１発熱体４１ａが冷却される。

　＜第２発熱体冷却モード＞
　このモードでは、制御装置７０は、図１５に実線で示されるように各システム４０，５０において冷却水及び熱媒体を循環させる。これにより、第１水熱媒体熱交換部６１では、冷却側熱交換部２２及び第２空調側熱交換部２５により冷却された冷却水と、コンプレッサ５２から吐出される高温及び高圧の気相熱媒体との間で熱交換が行われることにより、熱媒体の熱が冷却水に吸収されて、熱媒体が凝縮する。また、第２水熱媒体熱交換部６２では、第２膨張弁５４により減圧された低圧の液相熱媒体と、冷却水との間で熱交換が行われることにより、冷却水が冷却される。したがって、ヒートポンプシステム５０では、第１水熱媒体熱交換部６１が実質的にコンデンサとして機能し、第２水熱媒体熱交換部６２が実質的にエバポレータとして機能する。第２水熱媒体熱交換部６２により冷却された冷却水が第２発熱体４１ｂを循環することにより、第２発熱体４１ｂが冷却される。

　＜第１及び第２発熱体冷却モード＞
　このモードでは、制御装置７０は、図１６に実線で示されるように各システム４０，５０において冷却水及び熱媒体を循環させる。図１６に示されるように、本モードにおける冷却水及び熱媒体の流れ方は、図１４に示される第１発熱体冷却モードにおける冷却水の流れ方と、図１５に示される第２発熱体冷却モードにおける冷却水及び熱媒体の流れ方とを組み合わせたものとなっている。したがって、第１及び第２発熱体冷却モードでは、第１発熱体４１ａ及び第２発熱体４１ｂが共に冷却される。

　＜第１及び第２発熱体冷却・冷房モード＞
　このモードでは、制御装置７０は、図１７に実線で示されるように各システム４０，５０において冷却水及び熱媒体を循環させる。図１７に示されるように、本モードにおける冷却水及び熱媒体の流れ方は、図１６に示される第１及び第２発熱体冷却モードにおける冷却水及び熱媒体の流れ方に対して、更に第１空調側熱交換部２４に熱媒体を流すようにしたものである。第１空調側熱交換部２４に熱媒体が流れることにより、第１空調側熱交換部２４がエバポレータとして機能するため、空調空気が冷却される。したがって、第１及び第２発熱体冷却・冷房モードは、第１発熱体４１ａ及び第２発熱体４１ｂが共に冷却され、更に車室内の冷房が行われるモードである。

　＜第１暖房モード＞
　このモードでは、制御装置７０は、図１８に実線で示されるように各システム４０，５０において冷却水及び熱媒体を循環させる。図１８に示されるように、本モードにおける冷却水及び熱媒体の流れ方は、図９に示される暖房モードの流れ方と同一である。したがって、第１暖房モードは、外気の熱を利用して車室内の暖房が行われるモードである。

　＜第２暖房モード＞
　このモードでは、制御装置７０は、図１９に実線で示されるように各システム４０，５０において冷却水及び熱媒体を循環させる。図１９に示されるように、本モードにおける冷却水及び熱媒体の流れ方は、図１８に示される第１暖房モードの流れ方において、冷却側熱交換部２２に代えて第２発熱体４１ｂに冷却水を流すようにしたものとなっている。したがって、第２暖房モードは、第２発熱体４１ｂの熱を利用して車室内の暖房が行われるモードである。

　＜第１暖房・除湿モード＞
　このモードでは、制御装置７０は、図２０に実線で示されるように各システム４０，５０において冷却水及び熱媒体を循環させる。図２０に示されるように、本モードにおける冷却水及び熱媒体の流れ方は、図１８に示される第１暖房モードの流れ方において、更に第１空調側熱交換部２４に熱媒体を流すようにしたものである。第１空調側熱交換部２４に熱媒体が流れることにより、第１空調側熱交換部２４がエバポレータとして機能するため、空調空気が除湿される。したがって、第１暖房・除湿モードは、車室内の暖房及び除湿が行われるモードである。

　＜第２暖房・除湿モード＞
　このモードでは、制御装置７０は、図２１に実線で示されるように各システム４０及び５０において冷却水及び熱媒体を循環させる。図２１に示されるように、本モードにおける冷却水及び熱媒体の流れ方は、図１９に示される第２暖房モードの流れ方において、更に第１空調側熱交換部２４に熱媒体を流すようにしたものである。第１空調側熱交換部２４に熱媒体が流れることにより、第１空調側熱交換部２４がエバポレータとして機能するため、空調空気が除湿される。したがって、第１暖房・除湿モードは、車室内の暖房及び除湿が行われるモードである。

　＜他の実施形態＞
　なお、上記実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
　・暖房モード時において、冷却側車室内連通口２１５ａに代えて冷却側車室外連通口２１４ａを開口することにより、冷却側熱交換部２２が外気から吸熱してもよい。また、冷却側熱交換部２２は、冷却側車室外連通口２１４ａに代えて冷却側外気導入口２１０ａを開口することにより、冷却側外気導入口２１０ａから導入される外気から吸熱してもよい。具体的には、制御装置７０は、暖房モード時に、冷却側外気導入口２１０ａ、空調側外気導入口２１０ｂ、冷却側車室外連通口２１４ａ、及び空調側車室内連通口２１５ｂを開状態にするとともに、空調側車室外連通口２１４ｂ、冷却側車室内連通口２１５ａ、及び連通路２１６を閉状態にする。これにより、冷却通路２１１では、冷却側外気導入口２１０ａから冷却側車室外連通口２１４ａに向かって流れる外気から冷却側熱交換部２２が吸熱することが可能となる。また、空調通路２１２では、空調側外気導入口２０１ｂから導入される外気が第２空調側熱交換部２５により加熱された後に空調側車室内連通口２１５ｂに流れることにより、車室内の暖房が可能となる。同様に、着霜抑制モード時において、冷却側熱交換部２２は内気に代えて外気から吸熱してもよい。

　・図２２に示されるように、熱交換モジュール２０は、車室内の空気を導入する内気導入口２８と、内気導入口２８から導入される内気を空調通路２１２における第２送風装置２６よりも上流側の部分に導く内気通路２９と、内気通路２９及び空調通路２１２を連通させる連通路２９０と、連通路２９０を開閉させるドア部材とを更に備えるものであってもよい。この構成によれば、例えば発熱体冷却・冷房モードにおいて、空調側外気導入口２１０ｂに代えて、内気導入口２８から内気を導入することにより、いわゆる内気循環モードを実現することが可能となる。

　・暖房モード時及び着霜抑制モード時において、冷却側熱交換部２２において熱を放出した内気を車室外に排出してもよい。例えば図２２に示されるような熱交換モジュール２０を用いる場合には、図２３に示されるように冷却側外気導入口２１０ａ、冷却側車室内連通口２１５ａ、空調側車室内連通口２１５ｂ、及び内気導入口２８を開状態にし、空調側外気導入口２１０ｂ、冷却側車室外連通口２１４ａ、空調側車室外連通口２１４ｂ、及び連通路２１６を閉状態にすれば、冷却側熱交換部２２において熱を放出した内気を車室外に排出することが可能である。

　・制御装置７０は、発熱体冷却モード時及び発熱体冷却・冷房モード時に発熱体４１の負荷状態に応じて第２空調側熱交換部２５をラジエータとして用いるか否かを判断してもよい。具体的には、制御装置７０は、発熱体冷却モード時及び発熱体冷却・冷房モード時に発熱体４１の負荷が大きい場合には、発熱体４１の温度が上昇し易いと判断して、第２空調側熱交換部２５をラジエータとして用いる。一方、制御装置７０は、発熱体冷却モード時及び発熱体冷却・冷房モード時に発熱体４１の負荷が小さい場合には、発熱体４１の温度が上昇し難いと判断して、第２空調側熱交換部２５をラジエータとして用いなくてもよい。

　・制御装置７０は、冷却側熱交換部２２が実際に着霜することに基づいて着霜抑制モードを実行してもよい。
　・ケース２１には、冷却側外気導入口２１０ａと空調側外気導入口２１０ｂとが分離して設けられていてもよい。また、ケース２１には、冷却通路２１１と空調通路２１２とが分離して設けられていてもよい。熱交換モジュール２０は、冷却通路２１１に対応した冷却ユニットと、空調通路２１２に対応した空調ユニットとが独立して配置された構造からなるものであってもよい。

　・ケース２１には、冷却通路２１１及び空調通路２１２が離間して設けられていてもよい。
　・車室外連通口２１４は、車室外とは別の場所、例えばモータジェネレータが設けられるモータルームや、内燃機関が設けられるエンジンルーム等に空気を排出する部分であってもよい。

　・外気導入口２１０は、ボンネット１１に限らず、例えば車両１０のフロントや床下から外気を導入する部分であってもよい。
　・熱交換モジュール２０は、冷却通路２１１及び空調通路２１２に共通する一つの送風装置を有するものであってもよい。

　・ケース２１の内部で冷却通路２１１及び空調通路２１２が区画して形成されていれば、外気導入口２１０及び車室外連通口２１４は区画壁２１３により区画されていなくてもよい。
　・ヒータコアとして機能する第２空調側熱交換部２５に代えて、空気加熱式ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒータを用いてもよい。

　・ケース２１には区画壁２１３が設けられていなくてもよい。すなわち、冷却通路２１１及び空調通路２１２は分かれて形成されていなくてもよい。
　・熱交換モジュール２０は、車両１０の走行風を外気として導入するものに限らず、例えば車両１０が充電している状態や信号待ちしている状態等、車両１０の停車中に送風装置２３,２６を駆動させることにより外気を導入するものであってもよい。

　・ヒートポンプシステム５０は、空調空気の冷却を行う冷凍サイクルとしてのみ動作するものであってもよい。この場合、暖房モードや着霜抑制モードの実行が不要となるため、ケース２１には連通路２１６が形成されていなくてもよい。

　・車両１０は、電気自動車に限らず、内燃機関の動力により走行するエンジン車両や、電動機及び内燃機関のそれぞれの動力により走行するハイブリッド車両であってもよい。なお、エンジン車両では内燃機関が発熱体となる。また、ハイブリッド車両では、電動機に電力を供給するバッテリや、内燃機関が発熱体となる。

　・本開示は上記の具体例に限定されるものではない。上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素、及びその配置、条件、形状等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

Claims (7)

1. 　車両（１０）の発熱体（４１，４１ａ，４１ｂ）を冷却するための冷却水が内部を流れ、冷却通路（２１１）を流れる空気と冷却水との間で熱交換を行う冷却側熱交換部（２２）と、
   　ヒートポンプシステム（５０）においてエバポレータとして動作し、車室内の空調を行うための空調空気と、前記ヒートポンプシステムを循環する熱媒体との間で熱交換を行うことにより空調空気を冷却することが可能な第１空調側熱交換部（２４）と、
   　前記ヒートポンプシステムにおいてコンデンサとして動作し、前記ヒートポンプシステムを循環する熱媒体と冷却水との間で熱交換を行うことにより熱媒体を冷却する水熱媒体熱交換部（６１）と、
   　前記水熱媒体熱交換部において熱媒体から熱を吸収した冷却水が流れ、冷却水と空調空気との間で熱交換を行うことにより空調空気を加熱することが可能な第２空調側熱交換部（２５）と、
   　前記第１空調側熱交換部、及び前記第２空調側熱交換部が配置され、前記第１空調側熱交換部、及び前記第２空調側熱交換部を通過した空調空気を車室内に導く空調通路（２１２）と、を備え、
   　前記空調通路における前記第２空調側熱交換部の下流側には、前記第２空調側熱交換部を通過した空気を車室外に導く車室外連通口（２１４ｂ）が設けられ、
   　前記発熱体を冷却するための冷却水が前記第２空調側熱交換部を流れるとともに、前記第２空調側熱交換部を通過した空気が前記車室外連通口を通じて車室外に排出される
   　車両の熱交換システム。
2. 　前記水熱媒体熱交換部を第１水熱媒体熱交換部とするとき、
   　前記発熱体を冷却するための冷却水と、前記ヒートポンプシステムを循環する熱媒体との間で熱交換を行うことにより熱媒体を加熱する第２水熱媒体熱交換部（６２）を更に備え、
   　前記ヒートポンプシステムにおいて前記第１空調側熱交換部がエバポレータとして動作しておらず、且つ前記第２水熱媒体熱交換部がエバポレータとして動作している場合には、前記第１水熱媒体熱交換部において熱媒体の熱を吸収した冷却水が前記第２空調側熱交換部に流れる
   　請求項１に記載の車両の熱交換システム。
3. 　前記冷却側熱交換部の着霜状態を検出するための着霜状態検出部（７２）を更に備え、
   　前記ヒートポンプシステムでは、前記冷却側熱交換部の着霜状態に応じて、前記第１空調側熱交換部をエバポレータとして動作させる状態と、前記第２水熱媒体熱交換部をエバポレータとして動作させる状態とが切り替えられ、
   　前記第１空調側熱交換部がエバポレータとして動作している場合には、前記第１水熱媒体熱交換部がコンデンサとして動作することにより、前記第１水熱媒体熱交換部において熱媒体の熱を吸収した冷却水が前記第２空調側熱交換部に流れるとともに、前記発熱体と前記冷却側熱交換部との間を冷却水が循環する
   　請求項２に記載の車両の熱交換システム。
4. 　前記冷却通路における前記冷却側熱交換部よりも上流側には、車両の外部の空気である外気を前記冷却通路に導入する冷却側外気導入口（２１０ａ）が形成され、
   　前記車室外連通口を空調側車室外連通口とするとき、
   　前記冷却通路における前記冷却側熱交換部よりも下流側には、車室外に連通される冷却側車室外連通口（２１４ａ）と、車室内に連通される冷却側車室内連通口（２１５ａ）とが形成され、
   　前記冷却通路には、前記冷却側外気導入口から前記冷却側車室外連通口に向かう方向の空気の流れを形成する送風装置（２３）が配置され、
   　前記送風装置は、前記冷却側外気導入口から前記冷却側車室外連通口に向かう方向の空気の流れを形成する際の回転方向と逆方向に回転することにより、車室内の空気である内気を前記冷却側車室内連通口から前記冷却通路に導入する
   　請求項１～３のいずれか一項に記載の車両の熱交換システム。
5. 　前記冷却側外気導入口を開閉する第１開閉部（４６０）と、
   　前記冷却側車室外連通口を開閉する第２開閉部（５６０）と、を更に備える
   　請求項４に記載の車両の熱交換システム。
6. 　前記冷却側車室内連通口から前記冷却通路に導入された内気は、前記冷却側熱交換部を通過した後、前記第２空調側熱交換部に流れる
   　請求項４又は５に記載の車両の熱交換システム。
7. 　前記冷却側車室内連通口から前記冷却通路に導入された内気は、前記冷却側熱交換部を通過した後に車室外に排出される
   　請求項４又は５に記載の車両の熱交換システム。

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