(57)【要約】【課題】除霜を早期に終了させることのできる冷凍サイクル装置を提供する。【解決手段】第１熱媒体冷媒熱交換器および第２熱媒体冷媒熱交換器に対して熱媒体が互いに独立して循環する状態と、第１熱媒体冷媒熱交換器と第２熱媒体冷媒熱交換器との間で熱媒体が循環する状態とを切り替える切替部３８、３９と、外気冷媒熱交換器において冷媒が吸熱するように第１減圧部および第２減圧部が作動するとともに、第１熱媒体冷媒熱交換器および第２熱媒体冷媒熱交換器に対して熱媒体が互いに独立して循環するように切替部が作動する第１モードと、外気冷媒熱交換器において冷媒が放熱するように第１減圧部および第２減圧部が作動するとともに、第１熱媒体冷媒熱交換器と第２熱媒体冷媒熱交換器との間で熱媒体が循環するように切替部が作動する第２モードとを切り替える制御部４０とを備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を吸入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から熱媒体に放熱させる第１熱媒体冷媒熱交換器（１２）と、
前記第１熱媒体冷媒熱交換器から流出した前記冷媒を減圧させる第１減圧部（１３）と、
前記第１減圧部から流出した前記冷媒と外気とを熱交換させる外気冷媒熱交換器（１４）と、
前記外気冷媒熱交換器から流出した前記冷媒を減圧させる第２減圧部（１５）と、
前記第２減圧部から流出した前記冷媒に前記熱媒体から吸熱させる第２熱媒体冷媒熱交換器（１６）と、
前記第１熱媒体冷媒熱交換器および前記第２熱媒体冷媒熱交換器に対して前記熱媒体が互いに独立して循環する状態と、前記第１熱媒体冷媒熱交換器と前記第２熱媒体冷媒熱交換器との間で前記熱媒体が循環する状態とを切り替える切替部（３８、３９）と、
前記外気冷媒熱交換器において前記冷媒が吸熱するように前記第１減圧部および前記第２減圧部が作動するとともに、前記第１熱媒体冷媒熱交換器および前記第２熱媒体冷媒熱交換器に対して前記熱媒体が互いに独立して循環するように前記切替部が作動する第１モードと、前記外気冷媒熱交換器において前記冷媒が放熱するように前記第１減圧部および前記第２減圧部が作動するとともに、前記第１熱媒体冷媒熱交換器と前記第２熱媒体冷媒熱交換器との間で前記熱媒体が循環するように前記切替部が作動する第２モードとを切り替える制御部（４０）とを備える冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記第２モード時に前記第１熱媒体冷媒熱交換器および前記第２熱媒体冷媒熱交換器との間で循環する前記熱媒体に熱を供給する熱供給部（３３）を備える請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
車室内へ送風される空気と前記熱媒体とを熱交換させて前記空気を加熱するヒータコア（２２）と、
電力が供給されることによって発熱して前記熱媒体を加熱するヒータ（２３）と備え、
前記切替部は、前記ヒータコアと前記ヒータと前記第１熱媒体冷媒熱交換器との間で前記熱媒体が循環する状態と、前記第１熱媒体冷媒熱交換器に対して独立して前記ヒータコアと前記ヒータとの間で前記熱媒体が循環する状態とを切り替えるようになっており、
前記制御部は、
前記第１モード時に前記ヒータコアと前記ヒータと前記第１熱媒体冷媒熱交換器との間で前記熱媒体が循環するように前記切替部を作動させ、
前記第２モード時に前記第１熱媒体冷媒熱交換器に対して独立して前記ヒータコアと前記ヒータとの間で前記熱媒体が循環するように前記切替部を作動させる請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記外気冷媒熱交換器に前記外気を送風する外気送風部（１７）を備え、
前記制御部は、前記第２モード時に前記外気送風部から前記外気冷媒熱交換器への送風を停止させる請求項１ないし３のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記第１モード時において、前記外気の温度から前記第２熱媒体冷媒熱交換器（１６）の前記熱媒体の温度を減じた温度差が閾値よりも大きくなった場合、前記第２モードに切り替える請求項１ないし４のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記第２熱媒体冷媒熱交換器で冷却された前記熱媒体に前記空気から吸熱させるクーラコア（３２）と、
前記第２熱媒体冷媒熱交換器で冷却された前記熱媒体が前記クーラコアを流れる状態と、前記第２熱媒体冷媒熱交換器で冷却された前記熱媒体が前記クーラコアをバイパスして流れる状態とを切り替えるクーラコア用切替部（３４、３５）とを備え、
前記制御部は、前記第１モード時および前記第２モード時に、前記第２熱媒体冷媒熱交換器で冷却された前記熱媒体が前記クーラコアをバイパスして流れるように前記クーラコア用切替部を作動させる請求項１ないし５のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記第２モード時に、前記圧縮機から吐出された前記冷媒の圧力が目標圧力まで上昇する、または前記第１熱媒体冷媒熱交換器と前記第２熱媒体冷媒熱交換器との間で循環する前記熱媒体の温度が目標温度まで上昇するように前記圧縮機を作動させる請求項１ないし６のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記第２モード時に、前記圧縮機から吐出された前記冷媒の圧力が前記目標圧力まで上昇し、または前記第１熱媒体冷媒熱交換器と前記第２熱媒体冷媒熱交換器との間で循環する前記熱媒体の温度が前記目標温度まで上昇し、且つ前記第２モードに切り替えてから経過した時間が下限時間を上回った場合、前記第１モードに切り替える請求項７に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記第２モード時において、前記第２モードに切り替えてから経過した時間が上限時間に到達した場合、前記第１モードに切り替える請求項７または８に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記第２モードにおいて、前記第１熱媒体冷媒熱交換器および前記第２熱媒体冷媒熱交換器に対して前記熱媒体が互いに独立して循環するように前記切替部を作動させた後に、前記第１モードに切り替わるように前記切替部を作動させる請求項８または９に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記第２モードから前記第１モードに切り替わるように前記切替部を作動させた後に、前記外気送風部を起動する請求項４に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１２】
前記制御部は、前記第１モードから前記第２モードに切り替わった場合、前記ヒータを作動させ、前記第２モードから前記第１モードに切り替わり且つ前記ヒータコアを循環する前記熱媒体の温度が所定温度以上である場合、前記ヒータを停止させる請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器に着霜が生じた際に熱交換器の除霜を行う冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１には、暖房モードと除霜モードとを切り替え可能な冷凍サイクル装置が記載されている。
【０００３】
暖房モードでは、圧縮機→凝縮器→第１絞り弁→室外熱交換器→アキュムレータ→圧縮機の順に冷媒が循環する冷凍サイクルが構成され、凝縮器を放熱器として機能させ、室外熱交換器を蒸発器として機能させる。これにより、室外熱交換器にて冷媒が外気から吸熱し、凝縮器にて冷媒が車室内へ送風される空気に放熱するので、車室内を暖房できる。
【０００４】
除霜モードでは、圧縮機→凝縮器→第１絞り弁→室外熱交換器→アキュムレータ→圧縮機と暖房モードと同じ順に冷媒が循環するが、凝縮器では熱交換が行われない、あるいはガス冷媒が吸熱するホットガスサイクルが構成される。圧縮機にて圧縮された低圧高温冷媒は、室外熱交換器へ流入して放熱する。これにより、室外熱交換器が加熱されて室外熱交換器の除霜が実現される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−３３９５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来技術によると、暖房モードでは、サイクルにおいて冷媒が気相になる領域と液相になる領域がある。換言すれば、暖房モードでは、サイクルにおいて冷媒が相変化する。
【０００７】
一方、除霜モードでは、暖房モードとは異なり、サイクルの全領域で冷媒が気相になる。そのため、暖房モードから除霜モードへ切り替えた際にサイクルの全領域で冷媒が気相になるまでに時間がかかってしまう。
【０００８】
また、上記従来技術のホットガスサイクルでは、室外熱交換器に流入する冷媒の圧力を高めるのが困難であるので、室外熱交換器に流入する冷媒の温度および密度を高めて除霜能力を高めることが困難である。
【０００９】
したがって、上記従来技術では、除霜を早期に終了させることが困難であるという問題がある。
【００１０】
本発明は上記点に鑑みて、除霜を早期に終了させることのできる冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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、
冷媒を吸入して吐出する圧縮機（１１）と、
圧縮機（１１）から吐出された冷媒から熱媒体に放熱させる第１熱媒体冷媒熱交換器（１２）と、
第１熱媒体冷媒熱交換器（１２）から流出した冷媒を減圧させる第１減圧部（１３）と、
第１減圧部（１３）から流出した冷媒と外気とを熱交換させる外気冷媒熱交換器（１４）と、
外気冷媒熱交換器（１４）から流出した冷媒を減圧させる第２減圧部（１５）と、
第２減圧部（１５）から流出した冷媒に熱媒体から吸熱させる第２熱媒体冷媒熱交換器（１６）と、
第１熱媒体冷媒熱交換器（１２）および第２熱媒体冷媒熱交換器（１６）に対して熱媒体が互いに独立して循環する状態と、第１熱媒体冷媒熱交換器（１２）と第２熱媒体冷媒熱交換器（１６）との間で熱媒体が循環する状態とを切り替える切替部（３８、３９）と、
外気冷媒熱交換器（１４）において冷媒が吸熱するように第１減圧部（１３）および第２減圧部（１５）が作動するとともに、第１熱媒体冷媒熱交換器（１２）および第２熱媒体冷媒熱交換器（１６）に対して熱媒体が互いに独立して循環するように切替部（３８、３９）が作動する第１モードと、外気冷媒熱交換器（１４）において冷媒が放熱するように第１減圧部（１３）および第２減圧部（１５）が作動するとともに、第１熱媒体冷媒熱交換器（１２）と第２熱媒体冷媒熱交換器（１６）との間で熱媒体が循環するように切替部（３８、３９）が作動する第２モードとを切り替える制御部（４０）とを備える。
【００１２】
これによると、第２モードでは、外気冷媒熱交換器（１４）に高温冷媒が流入するので、外気冷媒熱交換器（１４）を除霜できる。また、第１モードのみならず第２モードにおいても冷媒が相変化するので、第２モードで外気冷媒熱交換器（１４）の除霜を早期に開始できる。
【００１３】
さらに、第１熱媒体冷媒熱交換器（１２）で冷媒から熱媒体に放熱させ、その熱媒体の熱を第２熱媒体冷媒熱交換器（１６）で冷媒に吸熱させるので、従来のホットガスサイクルと比較して、外気冷媒熱交換器（１４）に流入する冷媒の圧力を高くすることができる。したがって、外気冷媒熱交換器（１４）に流入する冷媒の温度および密度を高くして外気冷媒熱交換器（１４）の除霜を早期に終了させることができる。
【００１４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態における冷凍サイクル装置を示す全体構成図であり、冷房モードの作動状態を示している。
【図２】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。
【図３】第１実施形態における冷凍サイクル装置を示す全体構成図であり、暖房モードの作動状態を示している。
【図４】第１実施形態における冷凍サイクル装置を示す全体構成図であり、除霜モードの作動状態を示している。
【図５】第１実施形態における冷凍サイクル装置の制御装置が実行する制御処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、実施形態について図に基づいて説明する。図１に示す冷凍サイクル装置１０は、車両用空調装置に適用されている。車両用空調装置は、車室内空間を適切な温度に調整する空調装置である。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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
冷凍サイクル装置１０は、圧縮機１１、凝縮器１２、第１膨張弁１３、室外熱交換器１４、第２膨張弁１５および蒸発器１６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。
【００２０】
圧縮機１１、凝縮器１２、第１膨張弁１３、室外熱交換器１４、第２膨張弁１５および蒸発器１６は、冷媒の流れにおいて互いに直列に配置されている。
【００２１】
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。
【００２２】
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第１熱媒体冷媒熱交換器である。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
第１膨張弁１３は、絞り開度を全開した際に冷媒通路を全開する全開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、冷媒通路を全開にすることで冷媒の減圧作用を発揮させないようにすることができる。第１膨張弁１３の作動は、図２に示す制御装置４０から出力される制御信号によって制御される。
【００２６】
室外熱交換器１４は、第１膨張弁１３から流出した冷媒と外気とを熱交換させる外気冷媒熱交換器である。室外熱交換器１４には、室外送風機１７によって外気が送風される。
【００２７】
室外送風機１７は、室外熱交換器１４へ向けて外気を送風する外気送風部である。室外送風機１７は、ファンを電動モータにて駆動する電動送風機である。室外熱交換器１４および室外送風機１７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熱交換器１４に走行風を当てることができるようになっている。
【００２８】
室外熱交換器１４を流通する冷媒の温度が外気の温度よりも低い場合、室外熱交換器１４は、外気の熱を冷媒に吸熱させる吸熱器として機能する。室外熱交換器１４を流通する冷媒の温度が外気の温度よりも高い場合、室外熱交換器１４は、冷媒の熱を外気に放熱させる放熱器として機能する。
【００２９】
第２膨張弁１５は、室外熱交換器１４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１５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。
【００３０】
第２膨張弁１５は、絞り開度を全開した際に冷媒通路を全開する全開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１５は、冷媒通路を全開にすることで冷媒の減圧作用を発揮させないようにすることができる。第２膨張弁１５は、制御装置４０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。
【００３１】
第１膨張弁１３および第２膨張弁１５の絞り開度が変更されることによって、図１に示す冷房モードと図３に示す暖房モードと図４に示す除霜モードとが切り替えられる。第１膨張弁１３および第２膨張弁１５は、冷房モードと暖房モードと除霜モードとを切り替える運転モード切替部である。
【００３２】
冷房モードおよび除霜モードは、室外熱交換器１４が冷媒から外気に放熱させる放熱モードである。暖房モードは、室外熱交換器１４が外気から冷媒に吸熱させる吸熱モードである。暖房モードは第１モードであり、除霜モードは第２モードである。
【００３３】
蒸発器１６は、第２膨張弁１５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第２熱媒体冷媒熱交換器である。蒸発器１６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。
【００３４】
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。
【００３５】
室外熱交換器１４は、熱交換部１４１、貯液部１４２および過冷却部１４３を有している。室外熱交換器１４の熱交換部１４１は、第１膨張弁１３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１４の貯液部１４２は、室外熱交換器１４の熱交換部１４１から流出した冷媒の気液を分離するとともに冷媒の余剰分を貯える冷媒貯留部である。室外熱交換器１４の過冷却部１４３は、室外熱交換器１４の貯液部１４２から流出した液相冷媒と外気とを熱交換させて液相冷媒を過冷却する。
【００３６】
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および高電圧ヒータ２３が配置されている。低温冷却水回路３０には、蒸発器１６、低温側ポンプ３１、クーラコア３２および廃熱機器３３が配置されている。
【００３７】
高温側ポンプ２１および低温側ポンプ３１は、冷却水を吸入して吐出する熱媒体ポンプである。高温側ポンプ２１および低温側ポンプ３１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。低温側ポンプ３１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。
【００３８】
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高温側熱媒体熱交換器である。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。
【００３９】
高電圧ヒータ２３は、高圧電力が供給されることによって発熱して高温冷却水回路２０の冷却水を加熱する加熱器である。
【００４０】
凝縮器１２、高温側ポンプ２１、ヒータコア２２および高電圧ヒータ２３は、高温冷却水回路２０の冷却水流れにおいて互いに直列に配置されている。
【００４１】
高温冷却水回路２０は、凝縮器バイパス流路２４とバイパス三方弁２５とを有している。ヒータコアバイパス流路２４は、高温冷却水回路２０の冷却水が凝縮器１２をバイパスして流れる冷却水流路である。バイパス三方弁２５は、凝縮器１２側の冷却水流路と凝縮器バイパス流路２４とを切替開閉する電磁弁である。バイパス三方弁２５の作動は、制御装置４０によって制御される。
【００４２】
クーラコア３２は、低温冷却水回路３０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冷却する低温側熱媒体熱交換器である。クーラコア３２では、冷却水が車室内へ送風される空気から吸熱する。
【００４３】
廃熱機器３３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車載機器である。廃熱機器３３は、低温冷却水回路３０の冷却水に熱を供給する熱供給部である。例えば、廃熱機器３３は電池、インバータ、走行用電動モータ等である。インバータは、電池から供給された直流電力を交流電力に変換して走行用電動モータに出力する電力変換部である。
【００４４】
蒸発器１６および低温側ポンプ３１は、低温冷却水回路３０の冷却水流れにおいて互いに直列に配置されている。クーラコア３２および廃熱機器３３は、低温冷却水回路３０の冷却水流れにおいて互いに並列に配置されている。
【００４５】
低温冷却水回路３０は、クーラコア側開閉弁３４と廃熱機器側開閉弁３５とを有している。クーラコア側開閉弁３４は、クーラコア３２側の冷却水流路を開閉する電磁弁である。廃熱機器側開閉弁３５は、廃熱機器３３側の冷却水流路を開閉する電磁弁である。クーラコア側開閉弁３４および廃熱機器側開閉弁３５の作動は、制御装置４０によって制御される。
【００４６】
クーラコア側開閉弁３４および廃熱機器側開閉弁３５は、低温冷却水回路３０の冷却水がクーラコア３２を流れる状態とクーラコア３２をバイパスして流れる状態とを切り替えるクーラコア用切替部である。クーラコア側開閉弁３４および廃熱機器側開閉弁３５は、低温冷却水回路３０の冷却水が廃熱機器３３を流れる状態と廃熱機器３３をバイパスして流れる状態とを切り替える廃熱機器用切替部である。
【００４７】
高温冷却水回路２０および低温冷却水回路３０には、第１接続流路３６および第２接続流路３７が接続されている。第１接続流路３６は、高温冷却水回路２０のうち凝縮器１２の冷却水出口側の部位と、低温冷却水回路３０のうち低温側ポンプ３１の冷却水吸入側の部位とを連通させている。第２接続流路３７は、低温冷却水回路３０のうちクーラコア３２および廃熱機器３３の冷却水出口側の部位と、高温冷却水回路２０のうち凝縮器１２の冷却水入口側の部位とを連通させている。
【００４８】
第１接続流路３６と低温冷却水回路３０との接続部には、第１接続三方弁３８が配置されている。第１接続三方弁３８は、クーラコア３２および廃熱機器３３の冷却水出口側の冷却水流路と第１接続流路３６とを切替開閉する電磁弁である。第１接続三方弁３８の作動は、制御装置４０によって制御される。
【００４９】
第２接続流路３７と高温冷却水回路２０との接続部には、第２接続三方弁３９が配置されている。第２接続三方弁３９は、高温側ポンプ２１の冷却水吐出側の冷却水流路と第２接続流路３７とを切替開閉する電磁弁である。第２接続三方弁３９の作動は、制御装置４０によって制御される。
【００５０】
クーラコア３２およびヒータコア２２は、図示しない室内空調ユニットのケーシング（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。空調ケーシングは、空気通路を形成する空気通路形成部材である。
【００５１】
ヒータコア２２は、空調ケーシング内の空気通路において、クーラコア３２の空気流れ下流側に配置されている。  空調ケーシングには、図示しない内外気切替箱と図示しない室内送風機とが配置されている。内外気切替箱は、空調ケーシング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。室内送風機は、内外気切替箱を通して空調ケーシング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。
【００５２】
空調ケーシング内の空気通路においてクーラコア３２とヒータコア２２との間には、図示しないエアミックスドアが配置されている。エアミックスドアは、クーラコア３２を通過した冷風のうちヒータコア２２に流入する冷風とヒータコア２２をバイパスして流れる冷風との風量割合を調整する。
【００５３】
エアミックスドアは、空調ケーシング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。エアミックスドアの開度位置を調整することによって、空調ケーシング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。
【００５４】
エアミックスドアの回転軸は、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４０によって制御される。
【００５５】
エアミックスドアは、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。
【００５６】
図２に示す制御装置４０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４０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４０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４０は、各種制御対象機器の作動を制御する制御部である。
【００５７】
制御装置４０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１５、室外送風機１７、高温側ポンプ２１、高電圧ヒータ２３、バイパス三方弁２５、低温側ポンプ３１、クーラコア側開閉弁３４、廃熱機器側開閉弁３５、第１接続三方弁３８および第２接続三方弁３９等である。
【００５８】
制御装置４０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４０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４０のうち第２膨張弁１５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。
【００５９】
制御装置４０のうち室外送風機１７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４０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４０のうち低温側ポンプ３１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。
【００６０】
制御装置４０のうち高電圧ヒータ２３を制御するソフトウェアおよびハードウェアは、ヒータ制御部である。制御装置４０のうちバイパス三方弁２５を制御するソフトウェアおよびハードウェアは、バイパス三方弁制御部である。
【００６１】
制御装置４０のうちクーラコア側開閉弁３４を制御するソフトウェアおよびハードウェアは、クーラコア側開閉弁制御部である。制御装置４０のうち廃熱機器側開閉弁３５を制御するソフトウェアおよびハードウェアは、廃熱機器側開閉弁制御部である。
【００６２】
制御装置４０のうち第１接続三方弁３８および第２接続三方弁３９を制御するソフトウェアおよびハードウェアは、接続三方弁制御部である。
【００６３】
制御装置４０の入力側には、内気温度センサ４１、外気温度センサ４２、日射量センサ４３、室外熱交換器温度センサ４４、蒸発器温度センサ４５、ヒータコア温度センサ４６、冷媒圧力センサ４７、高温冷却水温度センサ４８、低温冷却水温度センサ４９等の種々の制御用センサ群が接続されている。
【００６４】
内気温度センサ４１は車室内温度Ｔｒを検出する。外気温度センサ４２は外気温Ｔａｍを検出する。日射量センサ４３は車室内の日射量Ｔｓを検出する。
【００６５】
室外熱交換器温度センサ４４は、室外熱交換器１４の温度を検出する温度検出部である。室外熱交換器温度センサ４４は、例えば、室外熱交換器１４の熱交換フィンの温度を検出するフィンサーミスタや、室外熱交換器１４を流れる冷却水の温度を検出する水温センサ、室外熱交換器１４から流出した外気の温度を検出する空気温度センサ等である。
【００６６】
蒸発器温度センサ４５は、蒸発器１６の温度を検出する温度検出部である。蒸発器温度センサ４５は、例えば、蒸発器１６の熱交換フィンの温度を検出するフィンサーミスタや、蒸発器１６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。
【００６７】
ヒータコア温度センサ４６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４６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。
【００６８】
冷媒圧力センサ４７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４７の代わりに冷媒温度センサが制御装置４０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４０は、冷媒の温度に基づいて冷媒の圧力を推定してもよい。
【００６９】
高温冷却水温度センサ４８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４８は、凝縮器１２の冷却水の温度を検出する。
【００７０】
低温冷却水温度センサ４９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４９は、蒸発器１６の冷却水の温度を検出する。
【００７１】
制御装置４０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５０に設けられており、乗員によって操作される。操作パネル５０は車室内前部の計器盤付近に配置されている。制御装置４０には、各種操作スイッチからの操作信号が入力される。
【００７２】
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。
【００７３】
次に、上記構成における作動を説明する。制御装置４０は、目標吹出温度ＴＡＯ等に基づいて運転モードを、図１に示す冷房モードおよび図３に示す暖房モードのいずれかに切り替える。
【００７４】
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４０は、目標吹出温度ＴＡＯを以下の数式に基づいて算出する。
【００７５】
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５０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４１によって検出された内気温、Ｔａｍは外気温度センサ４２によって検出された外気温、Ｔｓは日射量センサ４３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。
【００７６】
制御装置４０は、暖房モードにおいて、室外熱交換器１４に着霜する可能性があると判定した場合、図４に示す除霜モードに切り替える。例えば、制御装置４０は、暖房モードにおいて、外気温度から低温冷却水回路３０の冷却水の温度を減じた温度差に基づいて、室外熱交換器１４に着霜する可能性があると判定する。
【００７７】
次に、冷房モード、暖房モードおよび除霜モードにおける作動について説明する。
【００７８】
(冷房モード)
図１に示す冷房モードでは、制御装置４０が、第１膨張弁１３を全開状態とし、第２膨張弁１５を絞り状態とする。
【００７９】
制御装置４０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４０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。
【００８０】
第２膨張弁１５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。
【００８１】
図示しないエアミックスドアのサーボモータへ出力される制御信号については、エアミックスドアがヒータコア２２の空気通路を閉塞し、クーラコア３２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。
【００８２】
冷房モードでは、圧縮機１１および低温側ポンプ３１を作動させ、高温側ポンプ２１を停止させる。
【００８３】
冷房モードでは、クーラコア側開閉弁３４は、クーラコア３２側の冷却水流路を開ける。これにより、クーラコア３２に低温冷却水回路３０の冷却水が循環してクーラコア３２で空気が冷却される。
【００８４】
冷房モードでは、廃熱機器側開閉弁３５は、廃熱機器３３を冷却する必要がある場合、廃熱機器３３側の冷却水流路を開ける。これにより、廃熱機器３３に低温冷却水回路３０の冷却水が循環して廃熱機器３３が冷却される。
【００８５】
冷房モードでは、第１接続三方弁３８は第１接続流路３６を閉じ、第２接続三方弁３９は第２接続流路３７を閉じる。これにより、低温冷却水回路３０の冷却水が凝縮器１２に循環しない。
【００８６】
冷房モード時の冷凍サイクル装置１０では、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。
【００８７】
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。この際、凝縮器１２に冷却水が循環しないので、凝縮器１２に流入した冷媒は、冷却水と殆ど熱交換しない。
【００８８】
凝縮器１２から流出した冷媒は、第１膨張弁１３に流入する。この際、第１膨張弁１３が冷媒通路を全開状態としているので、凝縮器１２から流出した冷媒は、第１膨張弁１３にて減圧されることなく、室外熱交換器１４に流入する。
【００８９】
室外熱交換器１４に流入した冷媒は外気へ放熱する。これにより、室外熱交換器１４で冷媒が冷却されて凝縮する。
【００９０】
室外熱交換器１４から流出した冷媒は、第２膨張弁１５へ流入して、第２膨張弁１５にて低圧冷媒となるまで減圧膨張される。第２膨張弁１５にて減圧された低圧冷媒は、蒸発器１６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。
【００９１】
そして、蒸発器１６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。
【００９２】
以上の如く、冷房モードでは、蒸発器１６にて低圧冷媒に低温冷却水回路３０の冷却水から吸熱させ、クーラコア３２にて低温冷却水回路３０の冷却水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。
【００９３】
（暖房モード）
図３に示す暖房モードでは、制御装置４０は、第１膨張弁１３を絞り状態とし、第２膨張弁１５を全開状態とする。
【００９４】
制御装置４０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４０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。
【００９５】
第１膨張弁１３へ出力される制御信号については、第１膨張弁１３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。
【００９６】
図示しないエアミックスドアのサーボモータへ出力される制御信号については、エアミックスドアがヒータコア２２の空気通路を全開し、クーラコア３２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。
【００９７】
暖房モードでは、圧縮機１１、室外送風機１７、高温側ポンプ２１、低温側ポンプ３１を作動させる。
【００９８】
暖房モードでは、バイパス三方弁２５は凝縮器バイパス流路２４を閉じる。これにより、凝縮器１２に高温冷却水回路２０の冷却水が循環する。
【００９９】
暖房モードでは、クーラコア側開閉弁３４は、クーラコア３２側の冷却水流路を閉じる。これにより、クーラコア３２に低温冷却水回路３０の冷却水が循環しない。暖房モードでは、廃熱機器側開閉弁３５は、廃熱機器３３側の冷却水流路を開ける。これにより、廃熱機器３３に低温冷却水回路３０の冷却水が循環する。
【０１００】
暖房モードでは、第１接続三方弁３８は第１接続流路３６を閉じ、第２接続三方弁３９は第２接続流路３７を閉じる。これにより、高温冷却水回路２０および低温冷却水回路３０において、互いに独立して冷却水が循環する。
【０１０１】
暖房モードでは、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。
【０１０２】
凝縮器１２から流出した冷媒は、第１膨張弁１３に流入し、低圧冷媒となるまで減圧される。そして、第１膨張弁１３にて減圧された低圧冷媒は、室外熱交換器１４に流入して、室外送風機１７から送風された外気から吸熱して蒸発する。
【０１０３】
室外熱交換器１４から流出した冷媒は、第２膨張弁１５へ流入する。この際、第２膨張弁１５を全開状態としているので、室外熱交換器１４から流出した冷媒は、第２膨張弁１５にて減圧されることなく、蒸発器１６に流入する。
【０１０４】
蒸発器１６に流入した低圧冷媒は、低温冷却水回路３０の冷却水と熱交換して吸熱する。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、蒸発器１６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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
低温冷却水回路３０の冷却水が廃熱機器３３を循環するので、廃熱機器３３の廃熱を低温冷却水回路３０の冷却水に吸熱させ、蒸発器１６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、廃熱機器３３の廃熱を車室内の暖房に利用できる。
【０１０７】
（除霜モード）
図４に示す除霜モードでは、制御装置４０が、第１膨張弁１３を全開状態とし、第２膨張弁１５を絞り状態とする。
【０１０８】
制御装置４０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４０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。
【０１０９】
図示しないエアミックスドアのサーボモータへ出力される制御信号については、エアミックスドアがヒータコア２２の空気通路を全開し、クーラコア３２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。
【０１１０】
除霜モードでは、圧縮機１１、高温側ポンプ２１、低温側ポンプ３１を作動させ、室外送風機１７を停止させる。
【０１１１】
除霜モードでは、バイパス三方弁２５は、凝縮器１２側の冷却水流路を閉じて凝縮器バイパス流路２４を開ける。これにより、凝縮器１２に高温冷却水回路２０の冷却水が循環しない。
【０１１２】
除霜モードでは、クーラコア側開閉弁３４は、クーラコア３２側の冷却水流路を閉じる。これにより、クーラコア３２に低温冷却水回路３０の冷却水が循環しない。
【０１１３】
除霜モードでは、廃熱機器側開閉弁３５は、廃熱機器３３側の冷却水流路を開ける。これにより、廃熱機器３３に低温冷却水回路３０の冷却水が循環する。
【０１１４】
除霜モードでは、第１接続三方弁３８は、廃熱機器３３側の冷却水流路を閉じて第１接続流路３６を開け、第２接続三方弁３９は、高温側ポンプ２１側の冷却水流路を閉じて第２接続流路３７を開ける。これにより、凝縮器１２に低温冷却水回路３０の冷却水が循環する。
【０１１５】
除霜モード時の冷凍サイクル装置１０では、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。
【０１１６】
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。この際、凝縮器１２に低温冷却水回路３０の冷却水が循環しているので、凝縮器１２に流入した冷媒は、低温冷却水回路３０の冷却水と熱交換して放熱する。これにより、低温冷却水回路３０の冷却水が加熱される。
【０１１７】
凝縮器１２から流出した冷媒は、第１膨張弁１３に流入する。この際、第１膨張弁１３が冷媒通路を全開状態としているので、凝縮器１２から流出した冷媒は、第１膨張弁１３にて減圧されることなく、室外熱交換器１４に流入する。
【０１１８】
この際、室外送風機１７が停止しているので、室外熱交換器１４に流入した冷媒は、外気へ殆ど放熱することなく、室外熱交換器１４の表面に付着した霜を融かす。
【０１１９】
室外熱交換器１４から流出した冷媒は、第２膨張弁１５へ流入して、第２膨張弁１５にて低圧冷媒となるまで減圧膨張される。第２膨張弁１５にて減圧された低圧冷媒は、蒸発器１６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。
【０１２０】
そして、蒸発器１６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。
【０１２１】
以上の如く、除霜モードでは、室外熱交換器１４の表面に付着した霜を融かすことができる。
【０１２２】
除霜モードでは、低温冷却水回路３０の冷却水が廃熱機器３３を循環するので、廃熱機器３３の廃熱を、低温冷却水回路３０の冷却水を介して、蒸発器１６の低圧冷媒に吸熱させることができる。
【０１２３】
低温冷却水回路３０の冷却水が凝縮器１２を循環するので、凝縮器１２の高圧冷媒の熱を、低温冷却水回路３０の冷却水を介して、蒸発器１６の低圧冷媒に吸熱させることができる。
【０１２４】
高温冷却水回路２０の冷却水がヒータコア２２および高電圧ヒータ２３を循環するので、高電圧ヒータ２３の熱を高温冷却水回路２０の冷却水に放熱させ、ヒータコア２２にて高温冷却水回路２０の冷却水が有する熱を空気に放熱させて、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。
【０１２５】
このように、本実施形態の車両用空調装置１では、第１膨張弁１３および第２膨張弁１５の絞り開度を変化させることによって、車室内の適切な冷房、暖房および除霜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。
【０１２６】
なお、暖房モードにおいて、クーラコア側開閉弁３４がクーラコア３２側の冷却水流路を開けることによって、クーラコア３２に低温冷却水回路３０の冷却水が循環してクーラコア３２で空気を冷却するので、除湿暖房を行うことができる。
【０１２７】
制御装置４０は、除霜モードにおいて、図５のフローチャートに示す制御処理を実行する。まず、ステップＳ１００では、圧縮機１１から吐出された冷媒の圧力が目標圧力Ｐｔに達したか否か、または凝縮器１２を流れる冷却水の温度が目標冷却水温度Ｔｔに達したか否かを判定する。目標冷媒圧力Ｐｔは、ある程度の幅を持った圧力範囲である。目標冷却水温度Ｔｔは、ある程度の幅を持った温度範囲である。
【０１２８】
圧縮機１１から吐出された冷媒の温度に基づいて、圧縮機１１から吐出された冷媒が目標圧力Ｐｔに達したか否かを判定してもよい。
【０１２９】
ステップＳ１００にて目標冷媒圧力Ｐｔまたは目標冷却水温度Ｔｔに達したと判定した場合、ステップＳ１１０へ進み、除霜モードに切り替えてからの経過時間が下限時間を超過したか否かを判定する。
【０１３０】
ステップＳ１１０にて除霜モードに切り替えてからの経過時間が下限時間を超過したと判定した場合、ステップＳ１２０へ進み、暖房モードに移行する。
【０１３１】
一方、ステップＳ１１０にて除霜モードに切り替えてからの経過時間が下限時間を超過しないと判定した場合、ステップＳ１００へ戻る。
【０１３２】
一方、ステップＳ１００にて目標冷媒圧力Ｐｔまたは目標冷却水温度Ｔｔに達していないと判定した場合、ステップＳ１３０へ進み、除霜モードに切り替えてからの経過時間が上限時間を超過したか否かを判定する。
【０１３３】
ステップＳ１３０にて除霜モードに切り替えてからの経過時間が上限時間を超過したと判定した場合、ステップＳ１２０へ進み、暖房モードに移行する。
【０１３４】
一方、ステップＳ１３０にて除霜モードに切り替えてからの経過時間が上限時間を超過しないと判定した場合、ステップＳ１００へ戻る。
【０１３５】
これにより、過渡状態において、圧縮機１１から吐出された冷媒の圧力が一時的に変動して目標圧力Ｐｔに達した場合に除霜モードが終了してしまうことを回避できる。
【０１３６】
また、除霜モードを実行する時間が最長でも上限時間までに制限されるので、例えば不具合によって冷媒の圧力を検出できなくなった場合にフェイルセーフ機能を持たせることができる。
【０１３７】
本実施形態では、制御装置４０は暖房モードと除霜モードとを切り替える。暖房モードでは、室外熱交換器１４において冷媒が吸熱するように第１膨張弁１３および第２膨張弁１５が作動するとともに、凝縮器１２および蒸発器１６に対して冷却水が互いに独立して循環するように第１接続三方弁３８および第２接続三方弁３９が作動する。除霜モードでは、室外熱交換器１４において冷媒が放熱するように第１膨張弁１３および第２膨張弁１５が作動するとともに、凝縮器１２と蒸発器１６との間で冷却水が循環するように第１接続三方弁３８および第２接続三方弁３９が作動する。
【０１３８】
これによると、除霜モードでは、室外熱交換器１４に高温冷媒が流入するので、室外熱交換器１４を除霜できる。また、暖房モードのみならず除霜モードにおいても冷媒が相変化するので、除霜モードで室外熱交換器１４の除霜を早期に開始できる。
【０１３９】
さらに、凝縮器１２で冷媒から冷却水に放熱させ、その冷却水の熱を蒸発器１６で冷媒に吸熱させるので、従来のホットガスサイクルと比較して、室外熱交換器１４に流入する冷媒の圧力を高くすることができる。したがって、室外熱交換器１４に流入する冷媒の温度および密度を高くして室外熱交換器１４の除霜を早期に終了させることができる。
【０１４０】
本実施形態では、廃熱機器３３は、除霜モード時に凝縮器１２と蒸発器１６との間で循環する冷却水に熱を供給する。
【０１４１】
これによると、除霜モード時において、廃熱機器３３から供給された熱を、蒸発器１６で冷媒が蒸発するための熱として利用できるので、蒸発器１６で冷媒が蒸発するための熱が不足することを抑制できる。
【０１４２】
本実施形態では、制御装置４０は、暖房モード時にヒータコア２２とヒータ２３と凝縮器１２との間で冷却水が循環するように第１接続三方弁３８および第２接続三方弁３９を作動させる。制御装置４０は、除霜モード時に凝縮器１２に対して独立してヒータコア２２とヒータ２３との間で冷却水が循環するように第１接続三方弁３８および第２接続三方弁３９を作動させる。
【０１４３】
これにより、除霜モードでは、室外熱交換器１４を除霜しつつ車室内を暖房することができる。
【０１４４】
本実施形態では、制御装置４０は、除霜モード時に室外送風機１７から室外熱交換器１４への送風を停止させる。これにより、室外熱交換器１４の冷媒の熱が外気に放熱されることを抑制できるので、室外熱交換器１４を効率良く除霜できる。
【０１４５】
本実施形態では、制御装置４０は、暖房モード時において外気の温度から蒸発器１６の冷却水の温度を減じた温度差が閾値よりも大きくなった場合、除霜モードに切り替える。これにより、室外熱交換器１４の除霜の必要性を適切に判断して除霜モードに切り替えることができる。
【０１４６】
本実施形態では、制御装置４０は、暖房モード時および除霜モード時に、蒸発器１６で冷却された冷却水がクーラコア３２をバイパスして流れるようにクーラコア側開閉弁３４および廃熱機器側開閉弁３５を作動させる。
【０１４７】
これによると、暖房モード時および除霜モードでは、冷却水の熱がクーラコア３２を介して空気に放熱されることを抑制できる。そのため、暖房モードでは、クーラコア３２で冷却された空気がヒータコア２２に流入して暖房効率が低下することを抑制でき、除霜モードでは、室外熱交換器１４を効率良く除霜できる。
【０１４８】
例えば、制御装置４０は、除霜モード時に、圧縮機１１から吐出された冷媒の圧力が目標圧力まで上昇する、または凝縮器１２と蒸発器１６との間で循環する冷却水の温度が目標温度まで上昇するように圧縮機１１を作動させる。
【０１４９】
これにより、除霜モードにおいて、冷凍サイクルの性能や効率よりも、室外熱交換器１４の除霜効率を優先させることができるので、室外熱交換器１４の除霜を一層早期に除霜できる。
【０１５０】
本実施形態では、図５のステップＳ１００〜Ｓ１２０で説明したように、制御装置４０は、除霜モード時に、圧縮機１１から吐出された冷媒の圧力が目標圧力まで上昇し、または凝縮器１２と蒸発器１６との間で循環する冷却水の温度が目標温度まで上昇し、且つ除霜モードに切り替えてから経過した時間が下限時間を上回った場合、暖房モードに切り替える。
【０１５１】
これにより、除霜モードにおいて、室外熱交換器１４の除霜が完了したことを適切に判断して暖房モードに切り替えることができるとともに、暖房モードと除霜モードとの切り替えにおいて制御ハンチングが起こることを抑制できる。
【０１５２】
本実施形態では、図５のステップＳ１３０で説明したように、制御装置４０は、除霜モード時において、除霜モードに切り替えてから経過した時間が上限時間に到達した場合、暖房モードに切り替える。
【０１５３】
これにより、冷媒の圧力や冷却水の温度が過剰に上昇することに対するフェイルセーフ機能を有することができる。
【０１５４】
制御装置４０は、除霜モードにおいて、凝縮器１２および蒸発器１６に対して冷却水が互いに独立して循環するように第１接続三方弁３８および第２接続三方弁３９を作動させた後に、暖房モードに切り替わるように第１接続三方弁３８および第２接続三方弁３９を作動させるのが好ましい。
【０１５５】
例えば、制御装置４０は、除霜モードにおいて、凝縮器１２と蒸発器１６との間を循環する冷却水の温度が所定温度まで上昇したら凝縮器１２および蒸発器１６に対して冷却水が互いに独立して循環するように第１接続三方弁３８および第２接続三方弁３９を作動させる。
【０１５６】
これによると、除霜モードから暖房モードに切り替える際に、蒸発器１６に不要なエネルギーが伝達されることを回避できる。除霜モードの最後の段階では、蒸発器１６に蓄積された熱を室外熱交換器１４の除霜に使用できるからである。蒸発器１６に不要なエネルギーが伝達されることを回避できるので、圧縮機１１の消費動力を低減できる。
【０１５７】
制御装置４０は、除霜モードから暖房モードに切り替わるように第１接続三方弁３８および第２接続三方弁３９を作動させた後に、室外送風機１７を起動するのが好ましい。
【０１５８】
例えば、制御装置４０は、除霜モードから暖房モードに切り替わった後、室外熱交換器１４の温度が外気温度を下回ってから室外熱交換器１４を起動する。
【０１５９】
これによると、除霜モードから暖房モードに切り替えた直後における外気への熱損失を回避できる。除霜モードから暖房モードに切り替えた直後では、室外熱交換器１４の温度が外気の温度よりも高くなっているからである。
【０１６０】
制御装置４０は、暖房モードから除霜モードに切り替わった場合、ヒータ２３を作動させ、除霜モードから暖房モードに切り替わり且つヒータコア２２を循環する冷却水の温度が所定温度以上である場合、ヒータ２３を停止させるのが好ましい。
【０１６１】
これによると、暖房モードにおいてヒータ２３が無駄に電力を消費することを抑制できる。例えば、制御装置４０は、除霜モードから暖房モードに切り替える前に、ヒータ２３の出力を徐々に低下させるようにしてもよい。
【０１６２】
（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。
【０１６３】
（１）上記実施形態では、第１膨張弁１３および第２膨張弁１５の絞り開度が変更されることによって、暖房モードと除霜モードとが切り替えられるが、第１膨張弁１３および第２膨張弁１５に対して冷媒の流路を切り替えることによって暖房モードと除霜モードとが切り替えられるようにしてもよい。
【０１６４】
例えば、冷媒が第１膨張弁１３をバイパスして流れる冷媒流路と、冷媒が第２膨張弁１５をバイパスして流れる冷媒流路と、両冷媒流路を開閉する開閉弁とを備え、暖房モードでは冷媒が第１膨張弁１３を流れるとともに第２膨張弁１５をバイパスして流れ、除霜モードでは冷媒が第１膨張弁１３をバイパスして流れるとともに第２膨張弁１５を流れるようにしてもよい。
【０１６５】
（２）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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
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。
【０１７１】
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。
【０１７２】
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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
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。
【０１７５】
（３）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。
【０１７６】
また、上記実施形態の冷凍サイクル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。
【符号の説明】
【０１７７】
１１  圧縮機
１２  凝縮器（第１熱媒体冷媒熱交換器）
１３  第１膨張弁（第１減圧部）
１４  室外熱交換器（外気冷媒熱交換器）
１５  第２膨張弁（第２減圧部）
１６  蒸発器（第２熱媒体冷媒熱交換器）
２２  ヒータコア
２３  ＨＶヒータ（ヒータ）
３８  第１接続三方弁（切替部）
３９  第２接続三方弁（切替部）
４０  制御装置（制御部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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