(57)【要約】【課題】冷暖房運転開始時の快適性を向上し、かつ冷暖房に要するエネルギーを低く抑えて省エネルギー性向上を図ることができる車両用液体循環システムを提供する。【解決手段】冷媒回路１０と、冷媒水熱交換器２で熱交換された水を循環させるポンプ２１、冷媒水熱交換器２に対して直列に接続された第１熱交換器２２、第１熱交換器２２の下流側に接続した第２熱交換器２３、第３熱交換器２４を有する水回路２０を備え、第１熱交換器２２は送風機２８が発する空気により熱伝達し、第２熱交換器２３は輻射により伝熱を行い、第３熱交換器２４は熱伝導により伝熱を行う構成とし、暖房運転起動時、冷媒水熱交換器２から流出する水の温度が低い場合、送風機２８を停止するとともに、第２熱交換器２３または第３熱交換器２４のいずれか一方に温水を流す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、冷媒水熱交換器、膨張手段、冷媒空気熱交換器が接続された冷媒回路と、前記冷媒水熱交換器で熱交換された水を循環させる循環手段、前記冷媒水熱交換器と直列に接続され送風手段が発する空気により熱伝達する第１熱交換手段、前記第１熱交換手段と直列に接続され輻射により伝熱する第２熱交換手段、前記第２熱交換手段と並列に接続され熱伝導により伝熱する第３熱交換手段を有する水回路と、制御手段とを備え、暖房運転時に、前記冷媒水熱交換器から流出する水の温度が、第１所定温度未満の場合に、前記第１熱交換手段へ送風せず、前記第２熱交換手段と前記第３熱交換手段のいずれか一方に水を流入させることを特徴する車両用液体循環システム。
【請求項２】
暖房運転時に、前記冷媒水熱交換器から流出する水の温度が、前記第１所定温度以上の場合に、前記第２熱交換手段と前記第３熱交換手段とに水を流入させることを特徴とする請求項１に記載の車両用液体循環システム。
【請求項３】
暖房運転時に、前記冷媒水熱交換器から流出する水の温度が、前記第２所定温度以上の場合に、前記第１熱交換手段へ送風することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用液体循環システム。
【請求項４】
圧縮機、冷媒水熱交換器、膨張手段、冷媒空気熱交換器が接続された冷媒回路と、前記冷媒水熱交換器で熱交換された水を循環させる循環手段、前記冷媒水熱交換器と直列に接続され送風手段が発する空気により熱伝達する第１熱交換手段、前記第１熱交換手段と直列に接続され輻射により伝熱する第２熱交換手段、前記第２熱交換手段と並列に接続され熱伝導により伝熱する第３熱交換手段を有する水回路と、制御手段とを備え、冷房運転時に、前記冷媒水熱交換器から流出する水の温度が、第３所定温度以上の場合に、前記第１熱交換手段へ送風せず、前記第２熱交換手段と前記第３熱交換手段のいずれか一方に水を流入させることを特徴する車両用液体循環システム。
【請求項５】
冷房運転時に、前記冷媒水熱交換器から流出する水の温度が、前記第３所定温度未満の場合に、前記第２熱交換手段と前記第３熱交換手段とに水を流入させることを特徴とする請求項４に記載の車両用液体循環システム。
【請求項６】
冷房運転時に、前記冷媒水熱交換器から流出する水の温度が、前記第４所定温度未満の場合に、前記第１熱交換手段へ送風することを特徴とする請求項４または５に記載の車両用液体循環システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン冷却水を有しない電気自動車や空冷式内燃機関搭載車等の車室内の冷暖房に利用される車両用液体循環システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電気自動車のようなエンジン冷却水からの排熱を利用して車室内の暖房ができない車両用の空気調和装置として、空気から熱を汲み上げるヒートポンプ技術を用いたものがある。
【０００３】
この技術は、圧縮機、冷媒水熱交換器、蒸発器を有する冷凍サイクルと、温水を循環させるポンプ、ダクト内に設置され流入した温水によりダクト内を流れる空気を加熱する温水式加熱器を有する温水サイクルとを備えることにより、エンジン排熱を用いずにヒートポンプ技術により車室内の暖房を行うものである。例えば、特許文献１には、図７に示すような車両用空気調和装置１００が開示されている。
【０００４】
この車両用空気調和装置１００は、冷媒を循環させる冷媒回路１１０と温水を循環させる水回路１２０とを備えている。冷媒回路１１０は、圧縮機１０１、冷媒水熱交換器１０２、減圧手段１０３、および、蒸発器１０４が配管により環状に接続されており、一方、水回路１２０は、ポンプ１１１、冷媒水熱交換器１０２、ダクト１１５内に設置された温水ヒータコア１１２が配管により環状に接続されている。
【０００５】
冷媒回路１１０における冷媒水熱交換器１０２にて高温高圧冷媒の凝縮熱によって加熱された温水が、ポンプ１１１によりダクト１１５内の温水ヒータコア１１２に搬送され、温水ヒータコア１１２では、送風機１１３の作用によりダクト１１５内を流れる空気と熱交換して空気を加熱する。その加熱された空気は、送風機１１３の作用により車室内へ吹き出され車室内が暖房される。
【０００６】
このように空気熱源のヒートポンプ技術を用いることにより、エンジン排熱を使用せずに車室内の暖房が可能になる車両用空気調和装置を提供することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３４７７８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記従来の構成では、消費電力低減と快適性の観点から以下のような問題が生じる。すなわち、前記従来の構成による暖房方式では、温水ヒータコア１１２内の温水と、ダクト１１５内を流れる空気とが熱交換することにより空気を加熱し、その空気を車室内に吹き出して車室内空間の暖房運転を行うという、いわゆる強制対流を利用した暖房方式であるため、温水ヒータコア１１２内の温水と空気との温度差を比較的大きくしなければならず、水回路１２０流れる温水の温度を高くする必要がある。
【０００９】
このため、冷媒回路１１０側の凝縮圧力を高くしなければならず、圧縮機１０１の消費電力が増加する問題があった。
【００１０】
さらに、従来の構成では、水回路１２０おける温水ヒータコア１１２へ流入する温水と、空気と熱交換した後に温水ヒータコア１１２から流出する温水との温度差が小さいため、所定の加熱能力を得るためには、水回路１２０を流れる温水の循環量を増加させる必要がある。このため、ポンプ１１１の動力が増加するという問題があった。
【００１１】
さらに、前記従来の構成によるヒートポンプ熱源による強制対流を利用した暖房方式は、例えば、冬季の低外気温条件での暖房運転開始時、冷媒回路１１０側の凝縮圧力が上昇して、水回路１２０側にて温水ヒータコア１１２へ流入する水温を最低約４０℃以上にして、車室内に在席する人体の体温より最低でも数度以上は高い温度の空気をダクト１１５から吹き出さない限り、在席者が快適と感じるまでには至らない。つまり、暖房運転開始後、車室内の在席者が快適と感じるまでに長い時間を必要とし、暖房起動時の快適性が低いという問題があった。
【００１２】
さらに、前記従来の構成の冷媒回路１１０において、冷媒を逆方向に流動させることにより、冷房運転が可能になるが、蒸発圧力の低下に伴う圧縮機消費電力の増加とポンプ１１１の動力の増加、および、運転開始時後に車室内の在席者が快適と感じるまでに長い時間を必要とするため、冷房起動時にも快適性が低いという問題があった。
【００１３】
本発明は、このような事情に鑑み、冷暖房に要するエネルギーを低く抑える、いわゆる省エネルギー性の向上を図ることができ、かつ、冷暖房運転開始時の快適性を向上することのできる車両用液体循環システム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】
【００１４】
前記従来の課題を解決するために、本発明の車両用液体循環システムは、圧縮機、冷媒水熱交換器、膨張手段、冷媒空気熱交換器が接続された冷媒回路と、冷媒水熱交換器で熱交換された水を循環させる循環手段、冷媒水熱交換器と直列に接続され送風手段が発する空気により熱伝達する第１熱交換手段、第１熱交換手段と直列に接続され輻射により伝熱する第２熱交換手段、第２熱交換手段と並列に接続され熱伝導により伝熱する第３熱交換手段を有する水回路と、制御手段とを備え、暖房運転時に、冷媒水熱交換器から流出する水の温度が、第１所定温度未満の場合に、第１熱交換手段へ送風せず、第２熱交換手段と第３熱交換手段のいずれか一方に水を流入させることにより、比較的温度の低い温水でも温熱感を得られる輻射または熱伝導で伝熱するため、冷媒水熱交換器に戻る温水の温度を下げることができる。
【００１５】
これにより、冷媒水熱交換器における水回路の平均温度を下げることで、冷媒回路の凝縮圧力を下げることができ、圧縮機の消費電力を低減できるとともに、冷媒水熱交換器から流出する水の温度が、人体温度付近である第１所定温度まで上昇しない間は、第１熱交換手段から冷風が吹き出すことを防止し、在席者の不快感を抑制することができる。
【００１６】
また、本発明の車両用液体循環システムは、冷房運転時に、冷媒水熱交換器から流出する水の温度が、第３所定温度以上の場合に、第１熱交換手段へ送風せず、第２熱交換手段と第３熱交換手段のいずれか一方に水を流入させることにより、比較的温度の高い冷水でも冷熱感を得られる輻射または熱伝導で伝熱するため、冷媒水熱交換器に戻る温水の温度を上げることができる。
【００１７】
これにより、冷媒水熱交換器における水回路の平均温度を上げることで、冷媒回路の蒸発圧力を上げることができ、圧縮機の消費電力を低減できるとともに、冷媒水熱交換器から流出する水の温度が、人体温度付近である第３所定温度まで低下しない間は、第１熱交換手段から温風が吹き出すことを防止し、在席者の不快感を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の車両用液体循環システムは、冷暖房に要するエネルギーを低く抑える、いわゆる省エネルギー性の向上を図ることができ、かつ、冷暖房運転開始時の快適性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る車両用液体循環システムの概略構成図
【図２】実施の形態１における熱交換器通過後の水温変化グラフ
【図３】実施の形態１における制御装置が行う暖房運転起動制御のフローチャート
【図４】実施の形態２に係る車両用液体循環システムの概略構成図
【図５】実施の形態２における熱交換器通過後の水温変化グラフ
【図６】実施の形態２における制御装置が行う冷房運転起動制御のフローチャート
【図７】従来の冷凍サイクル装置の概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
第１の発明は、圧縮機、冷媒水熱交換器、膨張手段、冷媒空気熱交換器が接続された冷媒回路と、冷媒水熱交換器で熱交換された水を循環させる循環手段、冷媒水熱交換器と直列に接続され送風手段が発する空気により熱伝達する第１熱交換手段、第１熱交換手段と直列に接続され輻射により伝熱する第２熱交換手段、第２熱交換手段と並列に接続され熱伝導により伝熱する第３熱交換手段を有する水回路と、制御手段とを備え、暖房運転時に、冷媒水熱交換器から流出する水の温度が、第１所定温度未満の場合に、第１熱交換手段へ送風せず、第２熱交換手段と第３熱交換手段のいずれか一方に水を流入させるものである。
【００２１】
これによって、冷媒水熱交換器から流出する比較的温度の低い温水を、比較的温度の低い温水でも温熱感を得られる輻射または熱伝導で伝熱することで、水回路における冷媒水熱交換器の平均温度を下げることが可能となり、冷媒回路の凝縮圧力を低減し、圧縮機の消費電力を低減できる。さらに、冷媒水熱交換器から流出する水の温度が、人体温度付近である第１所定温度まで上昇しない間は、第１熱交換手段から冷風が吹き出すことを防止し、在席者に冷風感を与えることを抑制することができる。
【００２２】
第２の発明は、特に、第１の発明において、冷媒水熱交換器から流出する水の温度が、第１所定温度以上の場合に、第２熱交換手段と第３熱交換手段とに水を流入させることにより、水温が上昇するまでの間は、第１熱交換手段から冷風が吹き出すことを防止しながら、第２熱交換手段の輻射と第３熱交換手段の熱伝導の作用により、在席者の温熱感を向上させることができる。
【００２３】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、冷媒水熱交換器から流出する水の温度が、第２所定温度以上の場合に、第１熱交換手段へ送風することにより、第１熱交換手段の対流伝熱の作用による車室内の全体暖房運転と、第２熱交換手段の輻射、第３熱交換手段の熱伝導の作用による比較的温度の低い温水を有効に利用する局所暖房運転とを併用でき、在席者の温熱感を向上させることができる。
【００２４】
第４の発明は、圧縮機、冷媒水熱交換器、膨張手段、冷媒空気熱交換器が接続された冷媒回路と、冷媒水熱交換器で熱交換された水を循環させる循環手段、冷媒水熱交換器と直列に接続され送風手段が発する空気により熱伝達する第１熱交換手段、第１熱交換手段と直列に接続され輻射により伝熱する第２熱交換手段、第２熱交換手段と並列に接続され熱伝導により伝熱する第３熱交換手段を有する水回路と、制御手段とを備え、冷房運転時に、冷媒水熱交換器から流出する水の温度が、第３所定温度以上の場合に、第１熱交換手段へ送風せず、第２熱交換手段と第３熱交換手段のいずれか一方に水を流入させるものである。
【００２５】
これによって、冷媒水熱交換器から流出する比較的温度の高い冷水を、比較的温度の高い冷水でも冷熱感を得られる輻射または熱伝導で伝熱することで、水回路における冷媒水熱交換器の平均温度を上げることが可能となり、冷媒回路の蒸発圧力を上昇させ、圧縮機の消費電力を低減できる。さらに、冷媒水熱交換器から流出する水の温度が、人体温度付近である第３所定温度まで低下しない間は、第１熱交換手段から温風が吹き出すことを防止し、在席者に温熱感を与えることを抑制することができる。
【００２６】
第５の発明は、特に、第４の発明において、冷媒水熱交換器から流出する水の温度が、第３所定温度未満の場合に、第２熱交換手段と第３熱交換手段とに水を流入させることにより、水温が低下するまでの間は、第１熱交換手段から温風が吹き出すことを防止しながら、第２熱交換手段の輻射と第３熱交換手段の熱伝導の作用により、在席者の冷熱感を向上させることができる。
【００２７】
第６の発明は、特に、第４または第５の発明において、冷媒水熱交換器から流出する水の温度が、第４所定温度未満の場合に、第１熱交換手段へ送風することにより、第１熱交換手段の対流伝熱の作用による車室内の対流による全体冷房運転と、第２熱交換手段の輻射伝熱伝導、第３熱交換手段の熱伝導の作用による比較的温度の高い冷水を有効に利用する局所冷房運転とを併用でき、在席者の冷熱感を向上させることができる。
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が制限されるものではない。
【００２９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における、車両用液体循環システム５０を示す。この車両用液体循環システム５０は、冷媒を循環させる冷媒回路１０と、冷媒回路１０を熱源として生成される温水、または冷水を循環させる水回路２０と、制御手段である制御装置４０とを備えている。
【００３０】
冷媒回路１０は、冷媒を圧縮する圧縮機１、冷媒の流動方向を切り換える四方弁５、冷媒と水とを熱交換させる冷媒水熱交換器２、高圧冷媒を膨張させる膨張手段である膨張弁３、および、冷媒と空気とを熱交換させる冷媒空気熱交換器４が配管により接続されて構成されている。
【００３１】
冷媒回路１０には、暖房運転から冷房運転へ、または、暖房運転から除霜運転へ切り換えるための四方弁５が設けられている。
【００３２】
なお、冷媒としては、例えば、Ｒ４１０Ａ等の擬似共沸混合冷媒、Ｒ４０７Ｃ等の非共沸混合冷媒、または、フロン冷媒系、または、自然冷媒系の単一冷媒等を用いることができる。
【００３３】
一方、水回路２０は、水を搬送する循環手段であるポンプ２１、冷媒水熱交換器２、そして、冷媒水熱交換器２にて熱交換された水の熱を放熱するための第１熱交換手段である第１熱交換器２２、第２熱交換手段である第２熱交換器２３、第３熱交換手段である第３熱交換器２４、および、第２熱交換器２３への水流量を調整するための第１流量調整手段としての第１流量調整弁２５、第３熱交換器２４への水流量を調整するための第２流量調整手段としての第２流量調整弁２６から構成されている。
【００３４】
水回路２０において、第１熱交換器２２は冷媒水熱交換器２に対して直列に設置されている。また、第２熱交換器２３、および、第３熱交換器２４は、第１熱交換器２２の下流側に直列に設置され、第２熱交換器２３、第３熱交換器２４は、それぞれ並列に接続されている。
【００３５】
また、第１流量調整弁２５、第２流量調整弁２６は、第２熱交換器２３、第３熱交換器２４の入口側で、かつ、車室外に設置するものとする。
【００３６】
第１熱交換器２２は送風ダクト２７の中に設置され、送風手段である送風機２８の送風により対流熱伝達を利用して水から空気へ熱交換が行われる。第１熱交換器２２で熱交換された空気は送風ダクト２７の吹出口に設置された風量調整ダンパ２９を介して車室内へ吹き出される。
【００３７】
また、第２熱交換器２３は車室内のドア内面パネルに設置され、輻射により座席シートへの在席者に温冷熱を伝え、第３熱交換器２４は車室内の座席シートの内部に設置され、熱伝導により座席シート、および、座席シートへの在席者に温冷熱を伝える。
【００３８】
水回路２０に使用する水としては、例えば、市水等のほか、不凍液、ブライン等を用いることができる。
【００３９】
水回路２０の第１熱交換器２２の入口配管（冷媒水熱交換器２出口から第１熱交換器２２入口までの配管）には、第１熱交換器２２へ流入する水温を検出するための入口温度センサ３０が設置されている。第２熱交換器２３の出口配管（第２熱交換器２３出口から第２熱交換器２３と第３熱交換器２４との合流部までの配管）には、第２熱交換器２３から流出する水の温度を検出するための第１出口温度センサ３１が設置されている。また、第３熱交換器２４の出口配管（第３熱交換器２４出口から第２熱交換器２３と第３熱交換器２４との合流部までの配管）には、第３熱交換器２４から流出する水の温度を検出するための第２出口温度センサ３２が設置されている。
【００４０】
制御手段である制御装置４０は、入口温度センサ３０、第１出口温度センサ３１、第２出口温度センサ３２、第１流量調整弁２５、第２流量調整弁２６と信号線で接続されている。制御装置４０は、入口温度センサ３０、第１出口温度センサ３１、第２出口温度センサ３２が検出した検出値に基づいて、送風機２８の運転有無、第１流量調整弁２５、第２流量調整弁２６を通過する水流量を制御する。
【００４１】
以上のように構成された車両用液体循環システムは、四方弁５を切り換えることで、第１熱交換器２２や第２熱交換器２３、第３熱交換器２４へ温水を搬送する暖房運転と、第１熱交換器２２や第２熱交換器２３、第３熱交換器２４へ冷水を搬送する冷房運転を行うことができる。以下、暖房運転における冷媒、および、水の状態変化を説明する。
【００４２】
図１の本実施形態の車両用液体循環システム５０では、冷媒回路１０の加熱運転により生成された温水を水回路２０において各熱交換器へ搬送して車室内の暖房に利用する暖房運転の動作を示している。図１では暖房運転時の冷媒流れ方向を実線矢印、水の流れ方向を破線矢印で示している。
【００４３】
まず、冷媒回路１０において、圧縮機１から吐出された高圧ガス冷媒は、四方弁５により冷媒水熱交換器２に流入する方向に切り換えられ、凝縮器として作用する冷媒水熱交換器２において冷媒水熱交換器２の水側流路を通過する水と熱交換して水を加熱し、冷媒自身は放熱して液化凝縮し、高圧液冷媒となる。
【００４４】
冷媒水熱交換器２から流出した高圧液冷媒は、膨張弁３によって減圧されて膨張し、低圧二相冷媒となり、蒸発器として作用する冷媒空気熱交換器４に流入する。
【００４５】
冷媒空気熱交換器４に流入した低圧二相冷媒は、ここで蒸発して空気から気化熱を吸熱して過熱冷媒となって冷媒空気熱交換器４を流出し、圧縮機１へ戻る。
【００４６】
一方、水回路２０において、ポンプ２１により水回路２０を循環する水は、冷媒水熱交換器２の水側流路において、冷媒水熱交換器２の冷媒側流路で凝縮する冷媒との熱交換により温水となる。
【００４７】
その後、第１熱交換器２２に温水が流入し、温水から空気へ対流熱伝達で加熱されることにより温風を生成して車室内の暖房を行い、水自身は空気との熱交換によって水温が低下して第１熱交換器２２から流出する。
【００４８】
そして、車室内のドア内面パネルに設置された第２熱交換器２３に流入した場合、在席者の体温より高い温水により加熱されたドア内面パネルから輻射により座席シート在席者に温熱を伝え在席者の暖房快適性を高め、水自身は輻射により座席シート在席者に温熱を伝えることよって水温が低下して第２熱交換器２３から流出する。
【００４９】
一方、車室内の座席シートの内部に設置された第３熱交換器２４に流入した場合、在席者の体温より高い温水が、熱伝導により座席シート、および、座席シート在席者に温熱を伝え在席者の暖房快適性を高め、水自身は座席シートや在席者との熱交換によって水温が低下して第３熱交換器２４から流出する。
【００５０】
そして、第２熱交換器２３、第３熱交換器２４から流出した水は集合後、冷媒水熱交換器２へ戻る。
【００５１】
ここで、水回路２０において、暖房運転における各熱交換器を通過した温水の温度の変化は、図２に示すようになる。
【００５２】
図２において、温水は温度ｔ１で第１熱交換器２２に流入し、温度ｔ２で流出する。このとき、第１熱交換器２２における温水の温度差は、△ｔ（＝ｔ１−ｔ２）となる。その後、温水は温度ｔ２で第２熱交換器２３、および／または、第３熱交換器２４に流入し、温度ｔ３で流出することになる。このとき、第１熱交換器２２、第２熱交換器２３、および／または、第３熱交換器２４において放熱された温水の温度差は、最終的に△ｔ’（＝ｔ１−ｔ３）となる。
【００５３】
すなわち、対流熱伝達により伝熱を行う第１熱交換器２２において、温度の高い温水を利用した後に、比較的低温の温水でも十分に温熱感を得られる輻射、または、熱伝導による伝熱を行う第２熱交換器２３、および／または、第３熱交換器２４で利用することにより、冷媒水熱交換器２への温水の戻り温度を下げることができる。
【００５４】
したがって、冷媒水熱交換器２への温水の戻り温度が低いため、冷媒水熱交換器２の冷媒側流路における冷媒の凝縮圧力を低下させることができる。このため、圧縮機１は、吐出する冷媒の圧力を低くできるために、圧縮機１の消費電力を低減できる。
【００５５】
また、冷媒水熱交換器２の入水温度（図２における戻り温水温度）と出水温度（図２における行き温水温度）との温度差を大きくすることができるため、各熱交換器で、同一の加熱能力を車内に供給する場合に、水流量を低減することが可能となる。このため、ポンプ２１の動力を低減できるため省エネルギー性の向上を図ることができる。
【００５６】
次に、図３に示すフローチャートを参照して、暖房運転起動時の制御装置４０の制御動作内容について詳細に説明する。
【００５７】
まず、冷媒回路１０による加熱運転を開始し（ステップＳ１）、水回路２０における入口温度センサ３０により入口水温Ｔｉ、および、第１出口温度センサ３１、第２出口温度センサ３２各々により出口水温Ｔ１、出口水温Ｔ２を検出する（ステップＳ２）。
【００５８】
そして、入口水温Ｔｉと、熱伝導パネルである第３熱交換器２４の使用開始温度として予め設定された第１所定温度Ｔｓ１との比較を行う（ステップＳ３）。
【００５９】
ステップＳ３において、入口水温Ｔｉ＜第１所定温度Ｔｓ１の場合、水温が十分上昇していないため、在席者に冷風感、冷熱感を与えるのを防止すべく、送風機２８の運転を行わず、また、熱伝導による伝熱を行う第３熱交換器２４の第２流量調整弁２６を閉とし、輻射による伝熱を行う第２熱交換器２３の第１流量調整弁２５のみを開とする（ステップＳ４）。その後は、ステップＳ２に戻る。
【００６０】
一方、ステップＳ３において、入口水温Ｔｉ≧第１所定温度Ｔｓ１の場合、熱伝導パネルである第３熱交換器２４の使用を開始するため、ステップＳ５に移行して、入口水温Ｔｉと第１熱交換器２２、送風機２８の使用開始温度として予め設定された第２所定温度Ｔｓ２との比較を行う。
【００６１】
ステップＳ５において、入口水温Ｔｉ＜第２所定温度Ｔｓ２の場合、ステップＳ６に移行して、送風機２８の運転は行わず、輻射パネルである第２熱交換器２３と第３熱交換器２４の第１流量調整弁２５と第２流量調整弁２６を開とする。その後は、ステップＳ２に戻る。
【００６２】
一方、ステップＳ５において、入口水温Ｔｉ≧第２所定温度Ｔｓ２の場合、第１熱交換器２２での暖房運転を開始すべく、ステップＳ７に移行して、第１流量調整弁２５および第２流量調整弁２６を開とした状態で送風機２８を運転し、暖房起動制御を終了する。
【００６３】
ここでは、各熱交換器用に予め設定された第１所定温度Ｔｓ１、第２所定温度Ｔｓ２の大小関係は、第１所定温度Ｔｓ１＜第２所定温度Ｔｓ２として、輻射、熱伝導、対流の順で運転を開始するように設定している。
【００６４】
以上のように、本実施形態において、暖房起動時は、冷媒水熱交換器２から流出する水の温度が、人体温度付近である第１所定温度Ｔｓ１未満の場合は、第１熱交換器２２の送風機２８による送風は行わず、かつ、第１流量調整弁２５を開とすることにより、水温が上昇するまで第１熱交換器２２からの冷風吹出しを防止しながら、温水の循環を継続できる。
【００６５】
そして、熱伝導により伝熱する第３熱交換器２４に低温の水が流入して、座席シートを介して在席者に寒冷感を与えることを防止できるとともに、輻射により伝熱する第２熱交換器２３に温水を流入させ、ドア内側のパネルを介して在席者を局所的に暖めることができ、比較的温度の低い温水を有効に利用しながら暖房運転起動時の在席者の快適性向上を図ることができる。また、冷媒水熱交換器２から流出する比較的温度の低い温水を、比較的温度の低い温水でも温熱感を得られる輻射で伝熱することで、水回路２０における冷媒水熱交換器２の平均温度を下げることが可能となり、冷媒回路１０の凝縮圧力を低減し、圧縮機１の消費電力を低減できる。
【００６６】
つぎに、冷媒水熱交換器２から流出する水の温度が、第１所定温度Ｔｓ１以上で、かつ、送風機２８の運転開始温度である第２所定温度Ｔｓ２未満の場合、第２流量調整弁２６を開とすることにより、在席者の体温より高い温水で加熱されたドア内面パネルからの輻射と、熱伝導により座席シート等を介して在席者を局所的に暖めることができ、比較的温度の低い温水を有効に利用しながら暖房運転起動時の在席者の快適性向上を図ることができる。
【００６７】
さらに、冷媒水熱交換器から流出する水の温度が第２所定温度Ｔｓ２以上の場合、送風機２８を運転して第１熱交換器２２へ送風することにより、水温が十分上昇して人体温度より十分高い温度の空気を吹き出せるため、暖房運転起動時の在席者の快適性向上を図ることができる。
【００６８】
すなわち、第１熱交換器２２による車室内の対流による全体暖房運転と、同時に輻射を利用した第２熱交換器２３、および熱伝導を利用した第３熱交換器２４による局所暖房運転を併用でき、快適性をさらに向上させることが可能となる。
【００６９】
なお、図３のフローチャートのステップＳ４では、第１流量調整弁を開とし、第２流量調整弁を閉とするものとしているが、第１流量調整弁を閉とし、第２流量調整弁を開としてもよい。この場合には、輻射により伝熱する第２熱交換器２３に低温の水が流入して、ドア内側のパネルを介して在席者に寒冷感を与えることを防止できるとともに、熱伝導により伝熱する第３熱交換器２４に温水を流入させ、座席シートを介して在席者を局所的に暖めることができ、比較的温度の低い温水を有効に利用しながら暖房運転起動時の在席者の快適性向上を図ることができる。また、冷媒水熱交換器２から流出する比較的温度の低い温水を、比較的温度の低い温水でも温熱感を得られる熱伝導で伝熱することで、水回路２０における冷媒水熱交換器２の平均温度を下げることが可能となり、冷媒回路１０の凝縮圧力を低減し、圧縮機１の消費電力を低減できる。
【００７０】
（実施の形態２）
図４に、本発明の第２実施形態に係る冷房運転を行う車両用液体循環システム５０を示す。冷媒回路１０と、水回路２０の構成は第１実施形態と同一であるが、冷媒回路１０において冷却運転を行うことと水回路２０における第１流量調整弁２５、第２流量調整弁２６、送風機２８の運転制御については第１実施形態とは異なる。
【００７１】
以下、冷房運転における冷媒、および水の状態変化を説明する。
【００７２】
図４の本実施形態の車両用液体循環システム５０では、冷媒回路１０の冷却運転により生成された冷水を水回路２０において各熱交換器へ搬送して車室内の冷房に利用する冷房運転の動作を示している。図４では冷房運転時の冷媒流れ方向を実線矢印、水の流れ方向を破線矢印で示している。
【００７３】
まず、冷媒回路１０において、圧縮機１から吐出された高圧ガス冷媒は、四方弁５により冷媒空気熱交換器４に流入する方向に切り換えられ、凝縮器として作用する冷媒空気熱交換器４において空気と熱交換して冷媒自身は放熱して液化凝縮し、高圧液冷媒となる。
【００７４】
冷媒空気熱交換器４から流出した高圧液冷媒は、膨張弁３によって減圧されて膨張し、低圧二相冷媒となり、蒸発器として作用する冷媒水熱交換器２に流入する。
【００７５】
冷媒水熱交換器２に流入した低圧二相冷媒は、冷媒水熱交換器２の水側流路を通過する水と熱交換して水から気化熱を吸熱して過熱冷媒となって冷媒水熱交換器２を流出し、圧縮機１へ戻る。
【００７６】
一方、水回路２０において、ポンプ２１により水回路２０を循環する水は、冷媒水熱交換器２の水側流路において、冷媒水熱交換器２の冷媒側流路で蒸発する冷媒と熱交換して冷却され冷水となる。
【００７７】
その後、第１熱交換器２２に冷水が流入し、冷水から空気へ対流熱伝達で加熱されることにより冷風を生成して車室内の冷房を行い、水自身は空気との熱交換によって水温が上昇して第１熱交換器２２から流出する。
【００７８】
そして、車室内のドア内面パネルに設置された第２熱交換器２３に流入した場合、在席者の体温より低い冷水により冷却されたドア内面パネルから輻射により座席シート在席者に冷熱を伝えることにより在席者の冷房快適性を高め、水自身は輻射により座席シート在席者に冷熱を伝えることよって水温が上昇して第２熱交換器２３から流出する。
【００７９】
一方、車室内の座席シートの内部に設置された第３熱交換器２４に流入した場合、在席者の体温より低い温水が熱伝導により座席シート、および、在席者に冷熱を伝えることにより在席者の冷房快適性を高め、水自身は座席シートや在席者との熱交換によって水温が上昇して第３熱交換器２４から流出する。
【００８０】
そして、第２熱交換器２３、第３熱交換器２４から流出した水は集合後、冷媒水熱交換器２へ戻る。
【００８１】
ここで、水回路２０において、冷房運転における各熱交換器を通過した冷水の温度の変化は、図５に示すようになる。
【００８２】
図５において、冷水は温度ｔ４で第１熱交換器２２に流入し、温度ｔ５で流出する。このとき、第１熱交換手段２２における冷水の温度差は、△ｔ（＝ｔ５−ｔ４）となる。その後、冷水は温度ｔ５で第２熱交換器２３、および／または、第３熱交換器２４に流入し、温度ｔ６で流出することになる。このとき、第１熱交換器２２、第２熱交換器２３、および／または、第３熱交換器において吸熱された冷水の温度差は、最終的に△ｔ’（＝ｔ６−ｔ４）となる。
【００８３】
すなわち、対流熱伝達による伝熱を行う第１熱交換器２２において、温度の低い冷水を利用した後に、比較的高温の冷水でも十分に冷熱感を得られる輻射、または、熱伝導による伝熱を行う第２熱交換器２３、および／または、第３熱交換器２４で利用することにより、冷媒水熱交換器２への冷水の戻り温度を上げることができる。
【００８４】
したがって、冷媒水熱交換器２への冷水の戻り温度が高いため、冷媒水熱交換器２の冷媒側流路における冷媒の蒸発圧力を上昇させることができる。このため、圧縮機１の冷媒循環量を増加させることができる。これにより、各熱交換器で、同一の冷却能力を車内に供給する場合に、圧縮機１の運転容量（例えば、圧縮機１の回転数）を抑えることができるため、圧縮機１の消費電力を低減することができる。
【００８５】
また、冷媒水熱交換器２の入水温度（図５における戻り冷水温度）と出水温度（図４における行き冷水温度）の温度差を大きくすることができるため、各熱交換器で、同一の冷却能力を車内に供給する場合に、水流量の低減が可能となり、ポンプ２１の動力を低減でき、省エネルギー性の向上を図ることができる。
【００８６】
次に、図６に示すフローチャートを参照して、冷房運転起動時の制御装置４０の制御動作内容について詳細に説明する。
【００８７】
まず、冷媒回路１０による冷却運転を開始し（ステップＳ１）、水回路２０における入口温度センサ３０により入口水温Ｔｉ、および、第１出口温度センサ３１、第２出口温度センサ３２各々により出口水温Ｔ１、出口水温Ｔ２を検出する（ステップＳ２）。
【００８８】
そして、入口水温Ｔｉと、熱伝導パネルである第３熱交換器２４の使用開始温度として予め設定された第３所定温度Ｔｓ３との比較を行う（ステップＳ３）。
【００８９】
ステップＳ３において、入口水温Ｔｉ≧第３所定温度Ｔｓ３の場合、水温が十分低下していないため、在席者に温風感、温熱感を与えるのを防止すべく、送風機２８の運転を行わず、また、熱伝導による伝熱を行う第３熱交換器２４の第２流量調整弁２６を閉とし、輻射による伝熱を行う第２熱交換器２３の第１流量調整弁２５のみを開とする（ステップＳ４）。その後は、ステップＳ２に戻る。
【００９０】
一方、ステップＳ３において、入口水温Ｔｉ＜第３所定温度Ｔｓ３の場合、熱伝導パネルである第３熱交換器２４の使用を開始するため、ステップＳ５に移行して、入口水温Ｔｉと第１熱交換器２２、送風機２８の使用開始温度として予め設定された第４所定温度Ｔｓ４との比較を行う。
【００９１】
ステップＳ５において、入口水温Ｔｉ≧第４所定温度Ｔｓ４の場合、ステップＳ６に移行して、送風機２８の運転は行わず、輻射パネルである第２熱交換器２３と第３熱交換器２４の第１流量調整弁２５と第２流量調整弁２６を開とする。その後は、ステップＳ２に戻る。
【００９２】
一方、ステップＳ５において、入口水温Ｔｉ＜第４所定温度Ｔｓ４の場合、第１熱交換器２２での冷房運転を開始すべく、ステップＳ７に移行して、第１流量調整弁２５、および、第２流量調整弁２６を開とした状態で送風機２８を運転し、冷房起動制御を終了する。
【００９３】
ここでは、各熱交換器用に予め設定された第３所定温度Ｔｓ３、第４所定温度Ｔｓ４の大小関係は、第３所定温度Ｔｓ３＞第４所定温度Ｔｓ４として、輻射、熱伝導、対流の順で運転を開始するように設定している。
【００９４】
以上のように、本実施形態において、冷房起動時は、冷媒水熱交換器２から流出する水の温度が、人体温度付近である第３所定温度Ｔｓ３以上の場合は、第１熱交換器２２の送風機２８による送風は行わず、かつ、第１流量調整弁２５を開とすることにより、水温が低下するまで第１熱交換器２２からの温風吹出しを防止しながら、冷水の循環を継続できる。
【００９５】
そして、熱伝導により伝熱する第３熱交換器２４に高温の水が流入して、座席シートを介して在席者に暖温感を与えることを防止できるとともに、輻射により伝熱する第２熱交換器２３に温水を流入させ、ドア内側のパネルを介して在席者を局所的に冷やすことができ、比較的温度の高い冷水を有効に利用しながら冷房運転起動時の在席者の快適性向上を図ることができる。また、冷媒水熱交換器２から流出する比較的温度の高い冷水を、比較的温度の高い冷水でも冷熱感を得られる輻射で伝熱することで、水回路２０における冷媒水熱交換器２の平均温度を上げることが可能となり、冷媒回路１０の蒸発圧力を上昇させ、圧縮機１の消費電力を低減できる。
【００９６】
つぎに、冷媒水熱交換器２から流出する水の温度が、第３所定温度Ｔｓ３未満で、かつ、送風機２８の運転開始温度である第４所定温度Ｔｓ４以上の場合、第２流量調整弁２６を開とすることにより、在席者の体温より低い冷水により冷却されたドア内面パネルからの輻射と熱伝導により座席シート等を介して在席者を局所的に冷やすことができ、比較的温度の高い冷水を有効に利用しながら冷房運転起動時の在席者の快適性向上を図ることができる。
【００９７】
さらに、冷媒水熱交換器から流出する水の温度が、第４所定温度Ｔｓ４未満の場合、送風機２８を運転して第１熱交換器２２へ送風することで水温が十分低下し、人体温度より十分低い温度の空気を吹き出せるため、冷房運転起動時の在席者の快適性向上を図ることができる。
【００９８】
すなわち、第１熱交換器２２による車室内の対流による全体冷房運転と同時に輻射を利用した第２熱交換器２３、および、熱伝導を利用した第３熱交換器２４による局所冷房運転を併用でき、快適性をさらに向上させることが可能となる。
【００９９】
なお、図６のフローチャートのステップＳ４では、第１流量調整弁を開とし、第２流量調整弁を閉とするものとしているが、第１流量調整弁を閉とし、第２流量調整弁を開としてもよい。この場合には、輻射により伝熱する第２熱交換器２３に高温の水が流入して、ドア内側のパネルを介して在席者に暖温感を与えることを防止できるとともに、熱伝導により伝熱する第３熱交換器２４に温水を流入させ、座席シートを介して在席者を局所的に冷やすことができ、比較的温度の高い冷水を有効に利用しながら冷房運転起動時の在席者の快適性向上を図ることができる。また、冷媒水熱交換器２から流出する比較的温度の高い冷水を、比較的温度の高い冷水でも冷熱感を得られる熱伝導で伝熱することで、水回路２０における冷媒水熱交換器２の平均温度を上げることが可能となり、冷媒回路１０の蒸発圧力を上昇させ、圧縮機１の消費電力を低減できる。
【０１００】
なお、以上の実施の形態において、第１流量調整弁２５、第２流量調整弁２６は、開度調整可能な弁としているが、流量調整弁の代わりに開閉弁として、開閉時間を制御するようにしてもよい。また、第１流量調整弁２５、第２流量調整弁２６のいずれか一方を省略してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
以上のように、本発明にかかる車両用液体循環システムは、冷暖房に要するエネルギーを低く抑えることができる。すなわち、省エネルギー性の向上を図ることができるので、水を冷却・加熱し、その水を冷房・暖房に利用する車両用冷暖房装置に特に有用である。
【０１０２】
さらに、温水や冷水を循環させて冷暖房を行う冷温水循環型暖房冷房装置においても同様の熱交換器の接続構成によって同様の省エネルギー性の向上を図ることができる。
【符号の説明】
【０１０３】
１    圧縮機
２    冷媒水熱交換器
３    膨張弁（膨張手段）
４    冷媒空気熱交換器
１０  冷媒回路
２０  水回路
２１  ポンプ（循環手段）
２２  第１熱交換器（第１熱交換手段）
２３  第２熱交換器（第２熱交換手段）
２４  第３熱交換器（第３熱交換手段）
２５  第１流量調整弁（第１流量調整手段）
２６  第２流量調整弁（第２流量調整手段）
２８  送風機（送風手段）
４０  制御装置（制御手段）
５０  車両用液体循環システム
【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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【図６】
2012011931.tif 000008
【図７】
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