JP7392296B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明は、放熱部の熱を吸熱部に供給可能な冷凍サイクル装置に関する。

従来、特許文献１には、冷却水を利用して外気吸熱を行うヒートポンプシステムが記載されている。この従来技術では、冷凍サイクルのチラーで冷却された冷却水がＬＴラジエータにて外気から吸熱し、冷凍サイクルの水冷コンデンサで加熱された冷却水がヒータコアで放熱することによって室内暖房を行う。

この従来技術では、ＬＴラジエータに霜が付着した場合、水冷コンデンサで加熱された冷却水をＬＴラジエータに流すことによってＬＴラジエータを除霜する。

ＬＴラジエータを除霜する際には、ＬＴラジエータから流出した冷却水が水冷コンデンサとバイパス流路とを並列に流れる。これにより、水冷コンデンサで加熱された高温の冷却水とバイパス流路を流れた中温の冷却水とが混合されてＬＴラジエータに流入するので、ＬＴラジエータにおけるヒートショックを軽減できる。すなわち、低温のＬＴラジエータに高温の冷却水が流入することによる急激な温度変化を軽減できる。

特許第６３９９０６０号

この従来技術によると、ＬＴラジエータ（換言すれば吸熱部）の除霜を開始する際に、ＬＴラジエータから流出した低温の冷却水が高温の水冷コンデンサ（換言すれば放熱部）に流入するため、水冷コンデンサにヒートショックが生じてしまう。

本発明は上記点に鑑みて、放熱部の熱を吸熱部に供給するときの吸熱部および放熱部のヒートショックを軽減することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の冷凍サイクル装置では、
冷媒を吸入して圧縮し吐出する圧縮機（１１）と、
圧縮機から吐出された冷媒と熱媒体とを熱交換させることにより冷媒を放熱させて熱媒体を加熱する放熱部（１２）と、
放熱部で放熱された冷媒を減圧させる減圧部（１６）と、
減圧部で減圧された冷媒を蒸発させることによって吸熱させる吸熱部（１７、３２、４５、１８）と、
放熱部で加熱された熱媒体の熱を利用する熱利用部（２２）と、
熱媒体の流れにおいて熱利用部に対して並列に配置され、放熱部で加熱された熱媒体の熱を吸熱部に供給する熱供給部（２０ｃ、２３）と、
放熱部から流出した熱媒体を熱利用部側と熱供給部側とに分岐させる分岐部（２０ｄ）と、
熱利用部を流れた熱媒体と熱供給部を流れた熱媒体とを合流させて放熱部側へ流出させる合流部（２０ｅ）と、
放熱部と熱利用部との間で熱媒体が循環する第１状態と、放熱部と熱利用部および熱供給部との間で熱媒体が循環する第２状態とを切り替える切替部（２６）と、
熱媒体を吸入して吐出するポンプ（２１）と、
切替部が第１状態から第２状態に切り替えたとき、放熱部に流入する熱媒体の温度の時間変化率が小さくなるようにポンプを制御する制御部（６０）とを備える。

これによると、第１状態から第２状態に切り替えたときに放熱部（１２）の熱媒体が熱利用部（２２）側と熱供給部（２０ｃ、２３）側とに分岐して流れ、熱供給部（２０ｃ、２３）を流れた熱媒体が熱利用部（２２）を流れた熱媒体と合流して放熱部（１２）に流入する。

そのため、熱供給部（２０ｃ、２３）に流入する熱媒体の流量を少なくできるとともに放熱部（１２）に流入する熱媒体の温度を、熱供給部（２０ｃ、２３）を流れた熱媒体の温度よりも高くすることができる。したがって、吸熱部（３２、４５、１８）および放熱部（１２）のヒートショックを軽減できる。
上記目的を達成するため、請求項２に記載の冷凍サイクル装置では、
冷媒を吸入して圧縮し吐出する圧縮機（１１）と、
圧縮機から吐出された冷媒と熱媒体とを熱交換させることにより冷媒を放熱させて熱媒体を加熱する放熱部（１２）と、
放熱部で放熱された冷媒を減圧させる減圧部（１６）と、
減圧部で減圧された冷媒を蒸発させることによって吸熱させる吸熱部（１７、３２、４５、１８）と、
放熱部で加熱された熱媒体の熱を利用する熱利用部（２２）と、
熱媒体の流れにおいて熱利用部に対して並列に配置され、放熱部で加熱された熱媒体の熱を吸熱部に供給する熱供給部（２０ｃ、２３、３７）と、
放熱部から流出した熱媒体を熱利用部側と熱供給部側とに分岐させる分岐部（２０ｄ）と、
熱利用部を流れた熱媒体と熱供給部を流れた熱媒体とを合流させて放熱部側へ流出させる合流部（２０ｅ）と、
放熱部と熱利用部との間で熱媒体が循環する第１状態と、放熱部と熱利用部および熱供給部との間で熱媒体が循環する第２状態とを切り替える切替部（２６）と、
減圧部で減圧された冷媒を蒸発させることによって空気を冷却除湿する蒸発器（１４）とを備え、
熱利用部は、放熱部で加熱された熱媒体を利用して、蒸発器で冷却除湿された空気および蒸発器をバイパスして流れた空気のうち少なくとも一方を加熱するヒータコア（２２）を有しており、
切替部は、蒸発器で空気を冷却除湿し且つ蒸発器で冷却除湿された空気をヒータコアで加熱する除湿暖房モード、または蒸発器をバイパスして流れた空気をヒータコアで加熱する暖房モードから、熱媒体の熱を利用して吸熱部を除霜する除霜モードに切り替わる際に、第１状態から第２状態に切り替える。
これにより、請求項１に記載の冷凍サイクル装置と同様の作用効果を奏することができる。
上記目的を達成するため、請求項４に記載の冷凍サイクル装置では、
冷媒を吸入して圧縮し吐出する圧縮機（１１）と、
圧縮機から吐出された冷媒と熱媒体とを熱交換させることにより冷媒を放熱させて熱媒体を加熱する放熱部（１２）と、
放熱部で放熱された冷媒を減圧させる減圧部（１６）と、
減圧部で減圧された冷媒を蒸発させることによって吸熱させる吸熱部（１７、３２、４５、１８）と、
放熱部で加熱された熱媒体の熱を利用する熱利用部（２２）と、
熱媒体の流れにおいて熱利用部に対して並列に配置され、放熱部で加熱された熱媒体の熱を吸熱部に供給する熱供給部（２０ｃ、２３、３７）と、
放熱部から流出した熱媒体を熱利用部側と熱供給部側とに分岐させる分岐部（２０ｄ）と、
熱利用部を流れた熱媒体と熱供給部を流れた熱媒体とを合流させて放熱部側へ流出させる合流部（２０ｅ）と、
放熱部と熱利用部との間で熱媒体が循環する第１状態と、放熱部と熱利用部および熱供給部との間で熱媒体が循環する第２状態とを切り替える切替部（２６）とを備え、
切替部は、第２状態において熱利用部側と熱供給部側との熱媒体の流量比を調整可能になっており、
さらに、第１状態から第２状態へ切り替えたとき、熱供給部側へ流れる熱媒体の流量が、熱利用部側へ流れる熱媒体の流量よりも少なくなるように切替部を制御する制御部（６０）を備え、
制御部は、第１状態から第２状態へ切り替えたとき、熱供給部側へ流れる熱媒体の流量を時間の経過とともに増加させる。
これにより、請求項１に記載の冷凍サイクル装置と同様の作用効果を奏することができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

第１実施形態における冷凍サイクル装置の全体構成図である。 第１実施形態における冷凍サイクル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凍サイクル装置の冷房モード時の作動状態を示す全体構成図である。 第１実施形態における冷凍サイクル装置の除湿暖房モード時の作動状態を示す全体構成図である。 第１実施形態における冷凍サイクル装置の暖房モード時の作動状態を示す全体構成図である。 第１実施形態における冷凍サイクル装置の除霜モード時の作動状態を示す全体構成図である。 第１実施形態における冷凍サイクル装置の除霜モードでの高温冷却水回路の冷却水の温度の時間変化を示すグラフである。 第１実施形態における冷凍サイクル装置の除霜モードでの高温冷却水回路の冷却水流れ方向における冷却水および冷媒の温度変化を示すグラフである。 第２実施形態における冷凍サイクル装置の全体構成図である。 第３実施形態における冷凍サイクル装置の全体構成図である。

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。

冷凍サイクル装置１０は、電気自動車やハイブリッド自動車等に搭載されている。電気自動車は、走行用電動モータから車両走行用の駆動力を得る自動車である。ハイブリッド自動車は、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自動車である。

冷凍サイクル装置１０は、圧縮機１１、凝縮器１２、第１膨張弁１３、空気側蒸発器１４、定圧弁１５、第２膨張弁１６および冷却水側蒸発器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。

第２膨張弁１６および冷却水側蒸発器１７は、冷媒流れにおいて、第１膨張弁１３、空気側蒸発器１４および定圧弁１５に対して並列に配置されている。

冷凍サイクル装置１０には、第１冷媒循環回路と第２冷媒循環回路とが形成される。第１冷媒循環回路では、冷媒が圧縮機１１、凝縮器１２、第１膨張弁１３、空気側蒸発器１４、定圧弁１５、圧縮機１１の順に循環する。第２冷媒循環回路では、冷媒が圧縮機１１、凝縮器１２、第２膨張弁１６、冷却水側蒸発器１７の順に循環する。

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の電動モータは、制御装置６０によって制御される。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高圧側熱交換器である。凝縮器１２は、圧縮機１１から吐出された冷媒と冷却水とを熱交換させることにより冷媒を放熱させて冷却水を加熱する放熱部である。

電気自動車の場合、圧縮機１１および凝縮器１２は、車両のモータールーム内に配置されている。モータールームは、走行用電動モータが収容される空間である。ハイブリッド自動車の場合、圧縮機１１および凝縮器１２は、車両のエンジンルーム内に配置されている。エンジンルームは、エンジンが収容される空間である。

凝縮器１２は、凝縮部１２ａ、レシーバ１２ｂおよび過冷却部１２ｃを有している。凝縮器１２において冷媒は凝縮部１２ａ、レシーバ１２ｂおよび過冷却部１２ｃの順番に流れる。

凝縮部１２ａ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。

レシーバ１２ｂは、凝縮器１２から流出した高圧冷媒の気液を分離して、分離された液相冷媒を下流側へ流出させるとともに、サイクルの余剰冷媒を貯える気液分離部である。

過冷却部１２ｃは、レシーバ１２ｂから流出した液相冷媒と高温冷却水回路２０の冷却水とを熱交換させて液相冷媒を過冷却する。

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、レシーバ１２ｂ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、電気式膨張弁である。電気式膨張弁は、絞り開度を変更可能に構成された弁体と、この弁体の開度を変化させる電動アクチュエータとを有して構成される電気式の可変絞り機構である。

第１膨張弁１３は、空気側蒸発器１４に冷媒が流れる状態と冷媒が流れない状態とを切り替える冷媒流れ切替部である。第１膨張弁１３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。

第１膨張弁１３は機械式の温度膨張弁であってもよい。第１膨張弁１３が機械式の温度膨張弁である場合、第１膨張弁１３側の冷媒流路を開閉する開閉弁が、第１膨張弁１３とは別個に設けられている必要がある。

空気側蒸発器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冷媒を蒸発させる蒸発器である。空気側蒸発器１４では、冷媒が車室内へ送風される空気から吸熱する。空気側蒸発器１４は、車室内へ送風される空気を冷却する空気冷却器である。

定圧弁１５は、空気側蒸発器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、空気側蒸発器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、空気側蒸発器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。定圧弁１５で圧力調整された気相冷媒は圧縮機１１に吸入されて圧縮される。

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、電気式膨張弁である。電気式膨張弁は、絞り開度を変更可能に構成された弁体と、この弁体の開度を変化させる電動アクチュエータとを有して構成される電気式の可変絞り機構である。第２膨張弁１６は冷媒流路を全閉可能になっている。

第２膨張弁１６は、冷却水側蒸発器１７に冷媒が流れる状態と流れない状態とを切り替える冷媒流れ切替部である。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。

第２膨張弁１６は機械式の温度膨張弁であってもよい。第２膨張弁１６が機械式の温度膨張弁である場合、第２膨張弁１６側の冷媒流路を開閉する開閉弁が、第２膨張弁１６とは別個に設けられている必要がある。

冷却水側蒸発器１７は、第２膨張弁１６から流出した冷媒と低温冷却水回路３０の冷却水とを熱交換させて冷媒を蒸発させる蒸発部である。冷却水側蒸発器１７では、冷媒が低温冷却水回路３０の冷却水から吸熱する。冷却水側蒸発器１７は、低温冷却水回路３０の冷却水を冷却する熱媒体冷却器である。冷却水側蒸発器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、低温の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、リザーブタンク２４および電気ヒータ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、吐出流量が一定となる電動式のポンプであるが、高温側ポンプ２１は、吐出流量が可変な電動式のポンプであってもよい。

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。ヒータコア２２は、凝縮器１２で加熱された冷却水の熱を利用する熱利用部である。

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て冷却水から外気に放熱させる放熱器である。

凝縮器１２および高温側ポンプ２１は、凝縮器流路２０ａに配置されている。凝縮器流路２０ａは、高温冷却水回路２０の冷却水が流れる流路である。

凝縮器１２における冷却水の流れ方向は、凝縮器１２における冷媒の流れ方向と対向している。すなわち、凝縮器１２において冷却水は、過冷却部１２ｃ、凝縮部１２ａの順番に流れる。

ヒータコア２２は、ヒータコア流路２０ｂに配置されている。ヒータコア流路２０ｂは、高温冷却水回路２０の冷却水が流れる流路である。

高温側ラジエータ２３は、ラジエータ流路２０ｃに配置されている。ラジエータ流路２０ｃは、高温冷却水回路２０の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。

高温冷却水回路２０の分岐部２０ｄには、三方弁２６が配置されている。分岐部２０ｄは、凝縮器流路２０ａからヒータコア流路２０ｂとラジエータ流路２０ｃとに分岐する分岐部である。

三方弁２６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切替部である。三方弁２６は、ヒータコア流路２０ｂとラジエータ流路２０ｃとを開閉する。三方弁２６は、ヒータコア流路２０ｂの開度とラジエータ流路２０ｃの開度とを調整する。三方弁２６は、ヒータコア流路２０ｂとラジエータ流路２０ｃとの開度比を調整する。三方弁２６は、ヒータコア２２を流れる冷却水と高温側ラジエータ２３を流れる冷却水との流量比を調整する。

高温冷却水回路２０の合流部２０ｅには、リザーブタンク２４が配置されている。合流部２０ｅは、ヒータコア流路２０ｂとラジエータ流路２０ｃとから凝縮器流路２０ａに合流する合流部である。

リザーブタンク２４は、余剰冷却水を貯留する貯留部である。リザーブタンク２４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。

リザーブタンク２４は、密閉式リザーブタンクまたは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を所定圧力にする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を大気圧にするリザーブタンクである。

リザーブタンク２４は、冷却水中に混在する気泡を冷却水から分離させる気液分離機能を有している。

電気ヒータ２５は、高温冷却水回路２０の分岐部２０ｄの下流側かつヒータコア２２の上流側に配置されている。電気ヒータ２５は、バッテリから電力が供給されることによってジュール熱を発生する。電気ヒータ２５は、ジュール熱を発生することにより冷却水を加熱する加熱部である。電気ヒータ２５は、高温冷却水回路２０の冷却水を補助的に加熱する。電気ヒータ２５は、制御装置６０によって制御される。

低温冷却水回路３０には、低温側ポンプ３１、冷却水側蒸発器１７および低温側ラジエータ３２が配置されている。

低温側ポンプ３１は、冷却水を吸入して吐出する熱媒体ポンプである。低温側ポンプ３１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て低温冷却水回路３０の冷却水に外気から吸熱させる。冷却水側蒸発器１７および低温側ラジエータ３２は、第２膨張弁１６で減圧された冷媒を蒸発させることによって吸熱させる吸熱部である。

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には、室外送風機４０によって外気が送風される。

室外送風機４０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４０は、ファンを電動モータにて駆動する電動送風機である。室外送風機４０の作動は、制御装置６０によって制御される。

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４０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。

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３７によって互いに接合されている。

共通のフィン３７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。共通のフィン３７は、金属製（例えばアルミニウム製）の部材である。

共通のフィン３７は、高温側ラジエータ２３と低温側ラジエータ３２とを金属で結合することによって、高温側ラジエータ２３から低温側ラジエータ３２へ熱を移動させる結合部である。

空気側蒸発器１４およびヒータコア２２は、室内空調ユニット５０の空調ケーシング５１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、空気側蒸発器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。室内送風機５３の作動は、制御装置６０によって制御される。

空調ケーシング５１内の空気通路において空気側蒸発器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、空気側蒸発器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、空気側蒸発器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５６によって駆動される。エアミックスドア用サーボモータ５６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５７から車室内へ吹き出される。

図２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、三方弁２６、室外送風機４０、室内送風機５３およびエアミックスドア用サーボモータ５６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および第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、絞り制御部である。

制御装置６０のうち三方弁２６を制御するソフトウェアおよびハードウェアは、高温熱媒体流れ制御部である。

制御装置６０のうち室外送風機４０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のうち室内送風機５３を制御するソフトウェアおよびハードウェアは、空気送風能力制御部である。

制御装置６０のうちエアミックスドア用サーボモータ５６を制御するソフトウェアおよびハードウェアは、風量割合制御部である。

制御装置６０の入力側には、種々の制御用センサ群が接続されている。種々の制御用センサ群は、内気温度センサ６１、外気温度センサ６２、日射量センサ６３、高温冷却水温度センサ６４、凝縮器近傍空気温度センサ６５、凝縮器近傍湿度センサ６６、ヒータコア近傍空気温度センサ６７、ヒータコア近傍湿度センサ６８等である。

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。

高温冷却水温度センサ６４は、高温冷却水回路２０の冷却水の温度ＴＷを検出する。例えば、高温冷却水温度センサ６４は、凝縮器１２から流出した冷却水の温度を検出する。

凝縮器近傍空気温度センサ６５は、凝縮器１２近傍の空気の温度を検出する。換言すれば、凝縮器近傍空気温度センサ６５は、車両のモータールームまたはエンジンルーム内の空気の温度を検出する。

凝縮器近傍湿度センサ６６は、凝縮器１２近傍の湿度を検出する。換言すれば、凝縮器近傍湿度センサ６６は、車両のモータールームまたはエンジンルーム内の湿度を検出する。

制御装置６０は、凝縮器近傍空気温度センサ６５が検出した空気温度、および凝縮器近傍湿度センサ６６が検出した湿度等に基づいて、凝縮器１２近傍での露点温度を算出する。

ヒータコア近傍空気温度センサ６７は、ヒータコア２２近傍の空気の温度を検出する。換言すれば、ヒータコア近傍空気温度センサ６７は、空調ケーシング５１内の空気の温度を検出する。

ヒータコア近傍湿度センサ６８は、ヒータコア２２近傍の湿度を検出する。換言すれば、ヒータコア近傍湿度センサ６８は、空調ケーシング５１内の湿度を検出する。

制御装置６０は、ヒータコア近傍空気温度センサ６７が検出した空気温度、およびヒータコア近傍湿度センサ６８が検出した湿度等に基づいて、ヒータコア２２近傍での露点温度を算出する。

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、オートスイッチ、エアコンスイッチ、温度設定スイッチ等である。オートスイッチは、車両用空調装置１の自動制御運転の設定および解除を行うスイッチである。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スイッチである。温度設定スイッチは、車室内の設定温度を設定するスイッチである。

次に、上記構成における作動を説明する。以下では、制御装置６０は、操作パネル７０のオートスイッチが乗員によってオンされている場合の作動について説明する。操作パネル７０のエアコンスイッチが乗員によってオンされている場合、目標吹出温度ＴＡＯ等と図３に示す制御マップとに基づいて運転モードを切り替える。運転モードとしては、少なくとも冷房モードおよび除湿暖房モードがある。

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。

目標吹出温度ＴＡＯの低温域では冷房モードに切り替える。目標吹出温度ＴＡＯの高温域では除湿暖房モードに切り替える。

除湿暖房モードでは、車室内へ送風される空気を空気側蒸発器１４で冷却除湿し、空気側蒸発器１４で冷却除湿された空気をヒータコア２２で加熱することによって車室内を除湿暖房する。

制御装置６０は、操作パネル７０のエアコンスイッチが乗員によってオフされており且つ目標吹出温度ＴＡＯが高温域にある場合、暖房モードに切り替える。

暖房モードでは、車室内へ送風される空気を空気側蒸発器１４で冷却除湿することなくヒータコア２２で加熱することによって車室内を暖房する。

次に、冷房モード、除湿暖房モードおよび暖房モードにおける作動について説明する。冷房モード、除湿暖房モードおよび暖房モードでは、制御装置６０は、目標吹出温度ＴＡＯや上述の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（換言すれば、各種制御機器へ出力する制御信号）を決定する。

（１）冷房モード
冷房モードでは、制御装置６０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、制御装置６０は、第１膨張弁１３を絞り開度で開弁させ、第２膨張弁１６を閉弁させる。冷房モードでは、制御装置６０は、ヒータコア流路２０ｂおよびラジエータ流路２０ｃの両方が開くように三方弁２６を制御する。

これにより、冷房モード時の冷凍サイクル装置１０では、図３の太実線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、空気側蒸発器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、空気側蒸発器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。

このように、冷房モードでは、空気側蒸発器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。

冷房モード時の高温冷却水回路２０では、図３の太実線に示すように、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高温側ラジエータ２３で冷却水から外気に放熱される。

このとき、図３の太実線に示すように、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、ヒータコア２２における冷却水から空気への放熱量はエアミックスドア５４によって調整される。

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によって温度調整された空調風が目標吹出温度ＴＡＯとなるように決定される。具体的には、エアミックスドア５４の開度が、目標吹出温度ＴＡＯ、空気側蒸発器１４の温度、および高温冷却水回路２０の冷却水の温度ＴＷ等に基づいて決定される。

（２）除湿暖房モード
除湿暖房モードでは、制御装置６０は、圧縮機１１、高温側ポンプ２１および低温側ポンプ３１を作動させる。除湿暖房モードでは、制御装置６０は、第１膨張弁１３および第２膨張弁１６を絞り開度で開弁させる。除湿暖房モードでは、制御装置６０は、三方弁２６は、ヒータコア流路２０ｂが開き、ラジエータ流路２０ｃが閉じるように三方弁２６を制御する。

除湿暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、図４の太実線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、冷凍サイクル装置１０では、図４の太実線に示すように、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、空気側蒸発器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、空気側蒸発器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。

これと同時に、冷凍サイクル装置１０では、図４の太実線に示すように、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、冷却水側蒸発器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。

そして、冷却水側蒸発器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。

除湿暖房モード時の高温冷却水回路２０は、図４の太実線に示す第１状態になる。第１状態では、凝縮器１２とヒータコア２２との間で高温冷却水回路２０の冷却水が循環するが高温側ラジエータ２３には高温冷却水回路２０の冷却水が循環しない。

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４の実線位置に位置してヒータコア２２の空気通路を全開し、空気側蒸発器１４を通過した送風空気の全流量がヒータコア２２を通過するように決定される。

これにより、ヒータコア２２で高温冷却水回路２０の冷却水から、車室内へ送風される空気に放熱される。したがって、空気側蒸発器１４で冷却除湿された空気がヒータコア２２で加熱されて車室内に吹き出される。

このとき、三方弁２６がラジエータ流路２０ｃを閉じているので、高温側ラジエータ２３に高温冷却水回路２０の冷却水が循環しない。したがって、高温側ラジエータ２３で冷却水から外気に放熱されない。

除湿暖房モード時の低温冷却水回路３０では、図４の太実線に示すように、低温側ラジエータ３２に低温冷却水回路３０の冷却水が循環して低温側ラジエータ３２にて低温冷却水回路３０の冷却水に外気から吸熱される。

このように、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、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。

ヒータコア２２では、空気側蒸発器１４にて冷却除湿された空気が加熱される。これにより、車室内の除湿暖房を実現することができる。

（３）暖房モード
暖房モードでは、制御装置６０は、圧縮機１１および高温側ポンプ２１を作動させる。暖房モードでは、制御装置６０は、第１膨張弁１３を閉弁させ、第２膨張弁１６を絞り開度で開弁させる。暖房モードでは、制御装置６０は、三方弁２６は、ヒータコア流路２０ｂが開きラジエータ流路２０ｃが閉じるように三方弁２６を制御する。

暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、図５の太実線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、冷凍サイクル装置１０では、図５の太実線に示すように、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、冷却水側蒸発器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。

このとき、第１膨張弁１３が閉弁されているので、空気側蒸発器１４に冷媒が流れない。したがって、空気側蒸発器１４で空気が冷却除湿されない。

暖房モード時の高温冷却水回路２０は、図５の太実線に示す第１状態になる。第１状態では、凝縮器１２とヒータコア２２との間で高温冷却水回路２０の冷却水が循環するが高温側ラジエータ２３には高温冷却水回路２０の冷却水が循環しない。

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５の実線位置に位置してヒータコア２２の空気通路を全開し、空気側蒸発器１４を通過した送風空気の全流量がヒータコア２２を通過するように決定される。

これにより、ヒータコア２２で高温冷却水回路２０の冷却水から、車室内へ送風される空気に放熱される。したがって、空気側蒸発器１４を通過した空気（すなわち、空気側蒸発器１４で冷却除湿されていない空気）がヒータコア２２で加熱されて車室内に吹き出される。

このとき、三方弁２６がラジエータ流路２０ｃを閉じているので、高温側ラジエータ２３に高温冷却水回路２０の冷却水が循環しない。したがって、高温側ラジエータ２３で冷却水から外気に放熱されない。

暖房モード時の低温冷却水回路３０では、図５の太実線に示すように、低温側ラジエータ３２に低温冷却水回路３０の冷却水が循環して低温側ラジエータ３２にて低温冷却水回路３０の冷却水に外気から吸熱される。

このように、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。

ヒータコア２２では、空気側蒸発器１４にて冷却除湿されることなく空気側蒸発器１４にてを通過した空気を加熱する。これにより、車室内の暖房を実現することができる。

（４）除霜モード
除霜モードは、除湿暖房モード後または暖房モード後に低温側ラジエータ３２の除霜を行う。除湿暖房モードまたは暖房モードでは、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の温度が氷点下になると低温側ラジエータ３２に着霜が生じる。そこで、除湿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。

具体的には、除霜モードでは、制御装置６０は、高温側ポンプ２１を作動させ、圧縮機１１、低温側ポンプ３１、室外送風機４０および室内送風機５３を停止させる。除湿暖房モードでは、制御装置６０は、ヒータコア流路２０ｂおよびラジエータ流路２０ｃの両方を開けるように三方弁２６を制御する。

圧縮機１１を停止させるので、除霜モードの冷凍サイクル装置１０には冷媒が流れない。低温側ポンプ３１を停止させるので、除霜モード時の低温冷却水回路３０に冷却水が循環しない。

除湿暖房モード時の高温冷却水回路２０は、図６の太実線に示す第２状態になる。第２状態では、凝縮器１２とヒータコア２２および高温側ラジエータ２３との間で高温冷却水回路２０の冷却水が循環する。

具体的には、高温側ポンプ２１から吐出された冷却水が凝縮器１２を通過して分岐部２０ｄでヒータコア２２側と高温側ラジエータ２３側とに分岐し、ヒータコア２２と高温側ラジエータ２３とを並列に流れて合流部２０ｅで合流し、高温側ポンプ２１に吸入される。これにより、凝縮器１２内の高温の冷却水が高温側ラジエータ２３に流入する。

室内送風機５３を停止させているので、ヒータコア２２に空気が流れない。したがって、ヒータコア２２内の高温の冷却水は空気で冷却されることなく高温側ラジエータ２３に流入する。

室外送風機４０を停止させているので、高温側ラジエータ２３に空気が流れない。したがって、高温側ラジエータ２３では冷却水が外気によって冷却されない。

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３７によって互いに熱移動可能に接続されているので、高温側ラジエータ２３を流れる高温冷却水回路２０の冷却水の熱がフィン３７を介して低温側ラジエータ３２に移動する。

このように低温側ラジエータ３２に供給された熱によって、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。

すなわち、除霜モードでは、ラジエータ流路２０ｃ、高温側ラジエータ２３およびフィン３７は、凝縮器１２で加熱された冷却水の熱を低温側ラジエータ３２に供給する熱供給部である。

高温側ラジエータ２３にて冷却水の熱が低温側ラジエータ３２に移動するので、高温側ラジエータ２３にて冷却水が冷却される。高温側ラジエータ２３で冷却された冷却水は、ヒータコア２２から流出した冷却水と合流部２０ｅで合流した後、凝縮器１２に流入する。

このように冷却水が循環することにより、凝縮器１２および凝縮器流路２０ａの熱を除霜に有効利用でき、ヒータコア２２およびヒータコア流路２０ｂの冷却水の熱も除霜に有効利用できる。

合流部２０ｅにリザーブタンク２４が配置されているので、高温側ラジエータ２３で冷却された冷却水とヒータコア２２から流出した冷却水とがリザーブタンク２４で混合されて凝縮器１２に流入する。リザーブタンク２４内の冷却水流路は、冷却水を気液分離するために入り組んだ流路になっている。したがって、高温側ラジエータ２３で冷却された冷却水とヒータコア２２から流出した冷却水とがリザーブタンク２４で良好に混合されて凝縮器１２に流入するので、凝縮器１２に流入する冷却水の温度分布を小さくできる。

このとき、制御装置６０は、高温冷却水回路２０の冷却水の温度（具体的には、高温冷却水温度センサ６４で検出した冷却水温度）が図７のグラフの太実線のように時間変化するように三方弁２６を制御する。

具体的には、以下の（１）～（６）の制御を行うことにより、高温冷却水回路２０の冷却水の温度が図７のグラフの破線で示す比較例のように急激に低下することを抑制できる。すなわち、図７のグラフの太実線のように高温冷却水回路２０の冷却水の温度を緩やかに低下させることができる。

（１）制御装置６０は、除湿暖房モードまたは暖房モードから除霜モードに切り替えた際、高温側ラジエータ２３に流入する冷却水の流量が、ヒータコア２２に流入する冷却水の流量よりも少なくなるように三方弁２６を制御する。

（２）制御装置６０は、除湿暖房モードまたは暖房モードから除霜モードに切り替えた際、高温側ラジエータ２３に流入する冷却水の流量が、時間の経過とともに徐々に増加するように三方弁２６を制御する。

（３）制御装置６０は、除湿暖房モードまたは暖房モードから除霜モードに切り替えた際、ヒータコア２２に流入する冷却水の温度がヒータコア２２での露点温度よりも高くなるように三方弁２６を制御する。

（４）制御装置６０は、除霜モードにおける高温冷却水回路２０の冷却水の温度と、除霜モードに切り替えたときの低温側ラジエータ３２の温度ＴＲ０との温度差が許容範囲ΔＴＲ内に収まるように三方弁２６を制御する。

（５）制御装置６０は、除霜モードにおける高温冷却水回路２０の冷却水の温度と、除霜モードに切り替えたときの凝縮器１２の温度ＴＣ０との温度差が許容範囲ΔＴＣ内に収まるように三方弁２６を制御する。

（６）制御装置６０は、除霜モードにおける高温冷却水回路２０の冷却水の温度と、除霜モードに切り替えたときのヒータコア２２の温度ＴＨ０との温度差が許容範囲ΔＴＨ内に収まるように三方弁２６を制御する。

したがって、除湿暖房モードまたは暖房モードから除霜モードに切り替えた際の低温側ラジエータ３２、凝縮器１２およびヒータコア２２におけるヒートショックを軽減できる。

すなわち、除湿暖房モードまたは暖房モードから除霜モードに切り替えた際に低温側ラジエータ３２が高温側ラジエータ２３からの熱で急激に加熱されるというヒートショックを軽減できる。除湿暖房モードまたは暖房モードから除霜モードに切り替えた際に高温側ラジエータ２３で冷却された冷却水によって凝縮器１２およびヒータコア２２が急激に冷却されるというヒートショックを軽減できる。

高温側ラジエータ２３に流入する冷却水の流量を時間の経過とともに徐々に増加させるので、ヒートショックを軽減しつつ低温側ラジエータ３２を極力速やかに除霜できる。

凝縮器１２に流入する冷却水の温度を凝縮器１２での露点温度よりも高くするので、除霜モードにおける凝縮器１２の結露を抑制できる。

ヒータコア２２に流入する冷却水の温度をヒータコア２２での露点温度よりも高くするので、除霜モードにおけるヒータコア２２の結露を抑制できる。

本実施形態の変形例として、制御装置６０は、除湿暖房モードまたは暖房モードから除霜モードに切り替えた際、高温側ポンプ２１の出力を小さく抑えてもよい。これによると、除霜モードにおける高温冷却水回路２０の冷却水の流量が少なく抑えられることから、高温冷却水回路２０の冷却水の温度は、図７のグラフの太二点鎖線に示すように時間変化する。

すなわち、除霜モードに切り替えた直後の高温冷却水回路２０の冷却水の温度の時間変化率を小さく抑えることができる。そのため、高温冷却水回路２０の冷却水の温度を一層緩やかに低下させることができるので、ヒートショックを一層軽減できる。

除霜モードでは、制御装置６０は電気ヒータ２５を作動させてもよい。これにより、高温冷却水回路２０の冷却水が加熱されるので、一層速やかに除霜できる。

また、ヒータコア２２に流入する冷却水が加熱されるので、冷却水の熱が除霜のために用いられても、ヒータコア２２に流入する冷却水の温度が低くなりすぎることを抑制できる。そのため、ヒータコア２２でのヒートショックを一層軽減できる。

このときの高温冷却水回路２０の冷却水流れ方向における冷却水の温度変化を図８に示す。

電気ヒータ２５は凝縮器１２よりも高温になる場合が多い。この点に鑑みて、電気ヒータ２５が凝縮器１２の冷媒流れ下流側に配置されているので、冷却水を効率的に加熱できる。

凝縮器１２において冷却水は、冷媒とは逆に過冷却部１２ｃ、凝縮部１２ａの順番に流れるので、図８に示すように、過冷却部１２ｃにおける冷媒と冷却水との温度差ΔＴ１、および凝縮部１２ａにおける冷媒と冷却水との温度差ΔＴ２を小さく抑えることができる。電気ヒータ２５が凝縮器１２の冷媒流れ下流側に配置されているので、電気ヒータ２５における冷却水との温度差ΔＴ３を小さく抑えることができる。

本実施形態では、凝縮器１２から流出した冷却水が分岐部２０ｄにてヒータコア２２側と高温側ラジエータ２３側とに分岐する。ヒータコア２２を流れた冷却水と高温側ラジエータ２３を流れた冷却水とが合流部２０ｅにて合流する。そして、三方弁２６が除湿暖房モードまたは暖房モードと除霜モードとを切り替える。

これによると、除湿暖房モードまたは暖房モードから除霜モードに切り替えたときに凝縮器１２の高温の冷却水がヒータコア２２側と高温側ラジエータ２３側とに分岐して流れ、高温側ラジエータ２３を流れた低温の冷却水がヒータコア２２を流れた高温の冷却水と合流して凝縮器１２に流入する。

そのため、高温側ラジエータ２３に流入する冷却水の流量を少なくできるとともに、凝縮器１２に流入する冷却水の温度を、高温側ラジエータ２３を流れた冷却水の温度よりも高くすることができる。

したがって、除湿暖房モードまたは暖房モードから除霜モードに切り替えて低温側ラジエータ３２の除霜を開始した際の低温側ラジエータ３２および凝縮器１２のヒートショックを軽減できる。

本実施形態では、制御装置６０は、除湿暖房モードまたは暖房モードから除霜モードへ切り替えたとき、高温側ラジエータ２３側へ流れる冷却水の流量が、ヒータコア２２側へ流れる冷却水の流量よりも少なくなるように三方弁２６を制御する。

これにより、除湿暖房モードまたは暖房モードから除霜モードに切り替えたときに高温側ラジエータ２３に流入する冷却水の流量を確実に少なくできるので、低温側ラジエータ３２の除霜を開始した際の低温側ラジエータ３２および凝縮器１２のヒートショックを確実に軽減できる。

本実施形態では、制御装置６０は、除湿暖房モードまたは暖房モードから除霜モードへ切り替えたとき、高温側ラジエータ２３側へ流れる冷却水の流量を時間の経過とともに増加させる。

これにより、ヒートショックを軽減しつつ低温側ラジエータ３２を極力速やかに除霜できる。

本実施形態では、制御装置６０は、除霜モードにおいて、凝縮器１２に流入する冷却水の温度が凝縮器１２での露点温度よりも高くなるように三方弁２６を制御する。これにより、除霜モードにおける凝縮器１２の結露を抑制できる。

本実施形態では、制御装置６０は、除霜モードにおいて、ヒータコア２２に流入する冷却水の温度がヒータコア２２での露点温度よりも高くなるように三方弁２６を制御する。これにより、除霜モードにおけるヒータコア２２の結露を抑制できる。

本実施形態では、制御装置６０は、除霜モードにおける冷却水の温度と、除霜モードに切り替えたときの低温側ラジエータ３２の温度との温度差が所定範囲内になるように三方弁２６を制御する。

これにより、低温側ラジエータ３２の除霜を開始した際の低温側ラジエータ３２のヒートショックを確実に軽減できる。

本実施形態では、凝縮器１２は、冷媒と冷却水とが互いに対向して流れる構造を有している。このため、低温側ラジエータ３２の除霜を開始した際の凝縮器１２の各部位における冷媒と冷却水の温度差を低減できるので、凝縮器１２のヒートショックを一層軽減できる。

具体的には、凝縮器１２において、冷却水は過冷却部１２ｃ、凝縮部１２ａの順番に流れる。このため、低温側ラジエータ３２の除霜を開始した際の凝縮部１２ａおよび過冷却部１２ｃにおける冷媒と冷却水の温度差を低減できるので、凝縮器１２のヒートショックを一層軽減できる。

本実施形態では、電気ヒータ２５は、冷却水の流れにおいて、分岐部の下流側かつ熱利用部の上流側に配置されているので、凝縮器１２よりも高温になる電気ヒータ２５で、冷却水を効率的に加熱できる。

本実施形態では、高温側ポンプ２１は、冷却水の流れにおいて、合流部２０ｅの下流側、かつ分岐部２０ｄの上流側に配置されている。これにより、高温冷却水回路２０のポンプ個数を最小化できる。

本実施形態では、制御装置６０は、除湿暖房モードまたは暖房モードから除霜モードに切り替えたとき、凝縮器１２に流入する冷却水の温度の時間変化率が小さくなるように高温側ポンプ２１を制御する。

これによると、除霜モードにおける高温冷却水回路２０の冷却水の流量が少なく抑えられることから、除霜モードに切り替えた直後の高温冷却水回路２０の冷却水の温度の時間変化率を小さく抑えることができる。そのため、高温冷却水回路２０の冷却水の温度を一層緩やかに低下させることができるので、ヒートショックを一層軽減できる。

本実施形態では、リザーブタンク２４は、合流部２０ｅの下流側かつ凝縮器１２の上流側、または合流部２０ｅに配置されている。

これにより、除霜モードにおいて、高温側ラジエータ２３で冷却された冷却水とヒータコア２２から流出した冷却水とがリザーブタンク２４で良好に混合されて凝縮器１２に流入するので、凝縮器１２に流入する冷却水の温度分布を小さくできる。

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、高温冷却水回路２０に高温側ラジエータ２３が配置され、低温冷却水回路３０に低温側ラジエータ３２が配置されているが、本実施形態では、図９に示すように、高温冷却水回路２０および低温冷却水回路３０に共通ラジエータ４５が配置されている。共通ラジエータ４５は、高温冷却水回路２０と低温冷却水回路３０とで共通のラジエータである。

共通ラジエータ４５には、高温冷却水回路２０のラジエータ流路２０ｃの冷却水と、低温冷却水回路３０の冷却水の両方が流通可能になっている。

共通ラジエータ４５は、冷却水と外気とを熱交換させる。共通ラジエータ４５および室外送風機４０は、車両の最前部に配置されている。従って、車両の走行時には共通ラジエータ４５に走行風を当てることができるようになっている。

低温冷却水回路３０には、共通ラジエータ４５への冷却水流路を開閉する開閉弁４６が配置されている。開閉弁４６の開閉作動は制御装置６０によって制御される。

冷房モードでは、制御装置６０は、高温冷却水回路２０のラジエータ流路２０ｃの冷却水が共通ラジエータ４５に流通するように三方弁２６を制御し、低温冷却水回路３０の冷却水が共通ラジエータ４５に流通しないように開閉弁４６を閉弁する。

これにより、冷房モードでは、共通ラジエータ４５は高温冷却水回路２０のラジエータ流路２０ｃの冷却水から外気に放熱する。

除湿暖房モードでは、制御装置６０は、高温冷却水回路２０のラジエータ流路２０ｃの冷却水が共通ラジエータ４５に流通しないように三方弁２６を制御し、低温冷却水回路３０の冷却水が共通ラジエータ４５に流通するように開閉弁４６を開弁する。

これにより、除湿暖房モードでは、共通ラジエータ４５は低温冷却水回路３０の冷却水が外気から吸熱する。除湿暖房モードでは、冷却水側蒸発器１７および共通ラジエータ４５は、第２膨張弁１６で減圧された冷媒を蒸発させることによって吸熱させる吸熱部である。

暖房モードでは、制御装置６０は、高温冷却水回路２０のラジエータ流路２０ｃの冷却水が共通ラジエータ４５に流通しないように三方弁２６を制御し、低温冷却水回路３０の冷却水が共通ラジエータ４５に流通するように開閉弁４６を開弁する。

これにより、暖房モードでは、共通ラジエータ４５は低温冷却水回路３０の冷却水が外気から吸熱する。暖房モードでは、冷却水側蒸発器１７および共通ラジエータ４５は、第２膨張弁１６で減圧された冷媒を蒸発させることによって吸熱させる吸熱部である。

除霜モードでは、制御装置６０は、高温冷却水回路２０のラジエータ流路２０ｃの冷却水が共通ラジエータ４５に流通するように三方弁２６を制御し、低温冷却水回路３０の冷却水が共通ラジエータ４５に流通しないように開閉弁４６を閉弁する。

これにより、除霜モードでは、共通ラジエータ４５は高温冷却水回路２０のラジエータ流路２０ｃの冷却水の熱によって除霜される。除霜モードでは、ラジエータ流路２０ｃは、凝縮器１２で加熱された冷却水の熱を共通ラジエータ４５に供給する熱供給部である。

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。すなわち、除湿暖房モードまたは暖房モードから除霜モードに切り替えた際の共通ラジエータ４５および凝縮器１２のヒートショックを軽減できる。

（第３実施形態）
上記第１実施形態では、第２膨張弁１６で減圧された冷媒が低温冷却水回路３０の冷却水を介して外気から吸熱するが、本実施形態では、図１０に示すように、第２膨張弁１６で減圧された冷媒が冷却水を介することなく外気から吸熱する。

冷凍サイクル装置１０は室外蒸発器１８を備える。室外蒸発器１８は、第２膨張弁１６から流出した冷媒と外気とを熱交換させて冷媒に外気から吸熱させて冷媒を蒸発させる。室外蒸発器１８は、第２膨張弁１６で減圧された冷媒を蒸発させることによって吸熱させる吸熱部である。

室外蒸発器１８は、高温側ラジエータ２３と共通のフィン３７によって互いに接合されている。室外蒸発器１８、高温側ラジエータ２３および室外送風機４０は、車両の最前部に配置されている。従って、車両の走行時には室外蒸発器１８および高温側ラジエータ２３に走行風を当てることができるようになっている。

本実施形態においても、上記第１実施形態と同様に冷房モード、除湿暖房モード、暖房モードおよび除霜モードを切り替える。したがって、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

（他の実施形態）
上記実施形態を適宜組み合わせ可能である。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。

（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）上記第１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３７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の冷却水タンクと低温側ラジエータ３２の冷却水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。

（４）上記実施形態では、電気ヒータ２５が高温冷却水回路２０の分岐部２０ｄの下流側かつヒータコア２２の上流側に配置されているが、高温冷却水回路２０における電気ヒータ２５の位置はこれに限定されるものではない。

例えば、電気ヒータ２５は、高温冷却水回路２０の凝縮器１２の下流側かつ分岐部２０ｄの上流側に配置されていてもよい。

（５）上記第１、第３実施形態では、除湿暖房モードおよび暖房モードの場合、高温側ラジエータ２３に高温冷却水回路２０の冷却水が循環しないが、除湿暖房モードおよび暖房モードの場合、高温側ラジエータ２３に高温冷却水回路２０の冷却水が小流量で循環してもよい。

例えば、除湿暖房モードおよび暖房モードの場合、高温側ラジエータ２３に高温冷却水回路２０の冷却水が除霜モードと比較して少ない流量で循環してもよい。

この実施例においても、除湿暖房モードまたは暖房モードから除霜モードに切り替えて低温側ラジエータ３２に循環する高温冷却水回路２０の冷却水の流量が増加した際の低温側ラジエータ３２および凝縮器１２のヒートショックを軽減できる。

すなわち、除湿暖房モードまたは暖房モードから除霜モードに切り替えた時に、高温側ラジエータ２３に流入する冷却水の流量を極力少なくできるとともに、凝縮器１２に流入する冷却水の温度を、高温側ラジエータ２３を流れた冷却水の温度よりも高くすることができる。

（６）上記第２実施形態では、除湿暖房モードおよび暖房モードの場合、高温冷却水回路２０の冷却水が共通ラジエータ４５に流通しないが、除湿暖房モードおよび暖房モードの場合、高温冷却水回路２０の冷却水が共通ラジエータ４５に小流量で流通してもよい。

例えば、除湿暖房モードおよび暖房モードの場合、共通ラジエータ４５に、高温冷却水回路２０の冷却水が、除霜モードと比較して少ない流量で流通してもよい。

この実施例においても、除湿暖房モードまたは暖房モードから除霜モードに切り替えて共通ラジエータ４５を流通する高温冷却水回路２０の冷却水の流量が増加した際の共通ラジエータ４５および凝縮器１２のヒートショックを軽減できる。

すなわち、除湿暖房モードまたは暖房モードから除霜モードに切り替えた時に、共通ラジエータ４５に流入する冷却水の流量を極力少なくできるとともに、凝縮器１２に流入する冷却水の温度を、共通ラジエータ４５を流れた冷却水の温度よりも高くすることができる。

１１ 圧縮機
１２ 凝縮器（放熱部）
１６ 第２膨張弁（減圧部）
１７ 冷却水側蒸発器（吸熱部）
２０ｃ ラジエータ流路（熱供給部）
２０ｄ 分岐部
２０ｅ 合流部
２２ ヒータコア（熱利用部）
２３ 高温側ラジエータ（熱供給部）
２６ 三方弁（切替部）
３２ 低温側ラジエータ（吸熱部）

Claims (15)

1. 冷媒を吸入して圧縮し吐出する圧縮機（１１）と、
   前記圧縮機から吐出された前記冷媒と熱媒体とを熱交換させることにより前記冷媒を放熱させて前記熱媒体を加熱する放熱部（１２）と、
   前記放熱部で放熱された前記冷媒を減圧させる減圧部（１６）と、
   前記減圧部で減圧された前記冷媒を蒸発させることによって吸熱させる吸熱部（１７、３２、４５、１８）と、
   前記放熱部で加熱された前記熱媒体の熱を利用する熱利用部（２２）と、
   前記熱媒体の流れにおいて前記熱利用部に対して並列に配置され、前記放熱部で加熱された前記熱媒体の熱を前記吸熱部に供給する熱供給部（２０ｃ、２３、３７）と、
   前記放熱部から流出した前記熱媒体を前記熱利用部側と前記熱供給部側とに分岐させる分岐部（２０ｄ）と、
   前記熱利用部を流れた前記熱媒体と前記熱供給部を流れた前記熱媒体とを合流させて前記放熱部側へ流出させる合流部（２０ｅ）と、
   前記放熱部と前記熱利用部との間で前記熱媒体が循環する第１状態と、前記放熱部と前記熱利用部および前記熱供給部との間で前記熱媒体が循環する第２状態とを切り替える切替部（２６）と、
   前記熱媒体を吸入して吐出するポンプ（２１）と、
   前記切替部が前記第１状態から前記第２状態に切り替えたとき、前記放熱部に流入する前記熱媒体の温度の時間変化率が小さくなるように前記ポンプを制御する制御部（６０）とを備える冷凍サイクル装置。
2. 冷媒を吸入して圧縮し吐出する圧縮機（１１）と、
   前記圧縮機から吐出された前記冷媒と熱媒体とを熱交換させることにより前記冷媒を放熱させて前記熱媒体を加熱する放熱部（１２）と、
   前記放熱部で放熱された前記冷媒を減圧させる減圧部（１６）と、
   前記減圧部で減圧された前記冷媒を蒸発させることによって吸熱させる吸熱部（１７、３２、４５、１８）と、
   前記放熱部で加熱された前記熱媒体の熱を利用する熱利用部（２２）と、
   前記熱媒体の流れにおいて前記熱利用部に対して並列に配置され、前記放熱部で加熱された前記熱媒体の熱を前記吸熱部に供給する熱供給部（２０ｃ、２３、３７）と、
   前記放熱部から流出した前記熱媒体を前記熱利用部側と前記熱供給部側とに分岐させる分岐部（２０ｄ）と、
   前記熱利用部を流れた前記熱媒体と前記熱供給部を流れた前記熱媒体とを合流させて前記放熱部側へ流出させる合流部（２０ｅ）と、
   前記放熱部と前記熱利用部との間で前記熱媒体が循環する第１状態と、前記放熱部と前記熱利用部および前記熱供給部との間で前記熱媒体が循環する第２状態とを切り替える切替部（２６）と、
   前記減圧部で減圧された前記冷媒を蒸発させることによって空気を冷却除湿する蒸発器（１４）とを備え、
   前記熱利用部は、前記放熱部で加熱された前記熱媒体を利用して、前記蒸発器で冷却除湿された空気および前記蒸発器をバイパスして流れた空気のうち少なくとも一方を加熱するヒータコア（２２）を有しており、
   前記切替部は、前記蒸発器で空気を冷却除湿し且つ前記蒸発器で冷却除湿された空気を前記ヒータコアで加熱する除湿暖房モード、または前記蒸発器をバイパスして流れた空気を前記ヒータコアで加熱する暖房モードから、前記熱媒体の熱を利用して前記吸熱部を除霜する除霜モードに切り替わる際に、前記第１状態から前記第２状態に切り替える冷凍サイクル装置。
3. 前記切替部は、前記第２状態において前記熱利用部側と前記熱供給部側との前記熱媒体の流量比を調整可能になっており、
   前記第１状態から前記第２状態へ切り替えたとき、前記熱供給部側へ流れる前記熱媒体の流量が、前記熱利用部側へ流れる前記熱媒体の流量よりも少なくなるように前記切替部を制御する制御部（６０）を備える請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
4. 冷媒を吸入して圧縮し吐出する圧縮機（１１）と、
   前記圧縮機から吐出された前記冷媒と熱媒体とを熱交換させることにより前記冷媒を放熱させて前記熱媒体を加熱する放熱部（１２）と、
   前記放熱部で放熱された前記冷媒を減圧させる減圧部（１６）と、
   前記減圧部で減圧された前記冷媒を蒸発させることによって吸熱させる吸熱部（１７、３２、４５、１８）と、
   前記放熱部で加熱された前記熱媒体の熱を利用する熱利用部（２２）と、
   前記熱媒体の流れにおいて前記熱利用部に対して並列に配置され、前記放熱部で加熱された前記熱媒体の熱を前記吸熱部に供給する熱供給部（２０ｃ、２３、３７）と、
   前記放熱部から流出した前記熱媒体を前記熱利用部側と前記熱供給部側とに分岐させる分岐部（２０ｄ）と、
   前記熱利用部を流れた前記熱媒体と前記熱供給部を流れた前記熱媒体とを合流させて前記放熱部側へ流出させる合流部（２０ｅ）と、
   前記放熱部と前記熱利用部との間で前記熱媒体が循環する第１状態と、前記放熱部と前記熱利用部および前記熱供給部との間で前記熱媒体が循環する第２状態とを切り替える切替部（２６）とを備え、
   前記切替部は、前記第２状態において前記熱利用部側と前記熱供給部側との前記熱媒体の流量比を調整可能になっており、
   さらに、前記第１状態から前記第２状態へ切り替えたとき、前記熱供給部側へ流れる前記熱媒体の流量が、前記熱利用部側へ流れる前記熱媒体の流量よりも少なくなるように前記切替部を制御する制御部（６０）を備え、
   前記制御部は、前記第１状態から前記第２状態へ切り替えたとき、前記熱供給部側へ流れる前記熱媒体の流量を時間の経過とともに増加させる冷凍サイクル装置。
5. 前記熱媒体を吸入して吐出するポンプ（２１）を備え、
   前記制御部は、前記第１状態から前記第２状態に切り替えたとき、前記放熱部に流入する前記熱媒体の温度の時間変化率が小さくなるように前記ポンプを制御する請求項４に記載の冷凍サイクル装置。
6. 前記減圧部で減圧された前記冷媒を蒸発させることによって空気を冷却除湿する蒸発器（１４）を備え、
   前記熱利用部は、前記放熱部で加熱された前記熱媒体を利用して、前記蒸発器で冷却除湿された空気および前記蒸発器をバイパスして流れた空気のうち少なくとも一方を加熱するヒータコア（２２）を有しており、
   前記切替部は、前記蒸発器で空気を冷却除湿し且つ前記蒸発器で冷却除湿された空気を前記ヒータコアで加熱する除湿暖房モード、または前記蒸発器をバイパスして流れた空気を前記ヒータコアで加熱する暖房モードから、前記熱媒体の熱を利用して前記吸熱部を除霜する除霜モードに切り替わる際に、前記第１状態から前記第２状態に切り替える請求項４または５に記載の冷凍サイクル装置。
7. 前記制御部は、前記第２状態において、前記放熱部に流入する前記熱媒体の温度が前記放熱部での露点温度よりも高くなるように前記切替部を制御する請求項３ないし６のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
8. 前記制御部は、前記第２状態において、前記熱利用部に流入する前記熱媒体の温度が前記熱利用部での露点温度よりも高くなるように前記切替部を制御する請求項３ないし７のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
9. 前記制御部は、前記第２状態における前記熱媒体の温度と、前記第２状態に切り替えたときの前記吸熱部の温度との温度差が所定範囲内になるように前記切替部を制御する請求項３ないし８のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
10. 前記放熱部は、前記冷媒と前記熱媒体とが互いに対向して流れる構造を有している請求項１ないし９のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
11. 前記放熱部は、前記冷媒を凝縮させる凝縮部（１２ａ）と、前記凝縮部で凝縮された前記冷媒を過冷却する過冷却部（１２ｃ）とを有しており、前記熱媒体が、前記過冷却部、前記凝縮部の順番に流れる構造を有している請求項１０に記載の冷凍サイクル装置。
12. ジュール熱を発生することにより前記熱媒体を加熱する加熱部（２５）を備え、
    前記加熱部は、前記熱媒体の流れにおいて、前記分岐部の下流側かつ前記熱利用部の上流側に配置されている請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
13. 前記熱媒体を吸入して吐出するポンプ（２１）を備え、
    前記ポンプは、前記熱媒体の流れにおいて、前記合流部の下流側、かつ前記分岐部の上流側に配置されている請求項１ないし１２のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
14. 前記合流部の下流側かつ前記放熱部の上流側、または前記合流部に配置され、前記熱媒体を貯留する貯留部（２４）を備える請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
15. 前記第１状態では、前記熱供給部に前記熱媒体が循環しない請求項１ないし１４のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。

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