(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】車両用液体循環システム５０は、冷媒回路１０と、ポンプ２１、冷媒水熱交換器２、複数の熱交換器２２ａ、２２ｂ、２２ｃからなる水回路と、制御装置３０を備える。第１熱交換器２２ａは送風空気に熱伝達するとともに、第２熱交換器２２ｂは輻射により、第３熱交換器２２ｃは熱伝導により在席者へ伝熱する構成とし、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人体温度付近未満の場合、第１熱交換器２２ａへ送風せずに第１流量調整弁２３ａのみ開として温水を循環させ、かつ第２熱交換器２２ｂ、および第３熱交換器２２ｃは使用しない。【選択図】図１
2012011927.tif 000002
【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た第１熱交換手段、前記第１熱交換手段と並列に接続された第２熱交換手段を有する水回路と、制御手段とを備え、前記第１熱交換手段は送風手段が発する空気により熱伝達するとともに、前記第２熱交換手段は車室内を構成する部品の表面または内部に設置され、熱伝導、または輻射により伝熱することを特徴とする車両用液体循環システム。
【請求項２】
前記第１熱交換手段、前記第２熱交換手段のそれぞれを流れる水流量を調整する流量調整手段を配設した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】
暖房運転時において、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、前記第１熱交換手段へ送風せず、前記第１熱交換手段の流量調整手段により前記第１熱交換手段に水を流入させ、かつ、前記第２熱交換手段の流量調整手段により前記第２熱交換手段に水が流れることを防止することを特徴とする請求項２に記載の車両用液体循環システム。
【請求項４】
暖房運転時において、前記冷媒水熱交換器から流出する水の温度が第１所定温度以上で、かつ、第２所定温度未満の場合、前記第２熱交換手段の流量調整手段により前記第２熱交換手段に水を流入させることを特徴とする請求項２に記載の車両用液体循環システム。
【請求項５】
暖房運転時において、前記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、前記第１熱交換手段および前記第２熱交換手段の流量調整手段により前記第１熱交換手段および前記第２熱交換手段に水を流入させ、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２に記載の車両用液体循環システム。
【請求項６】
冷房運転時において、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、前記第１熱交換手段の流量調整手段により前記第１熱交換手段に水を流入させ、かつ、前記第２熱交換手段の流量調整手段により前記第２熱交換手段に水が流れることを防止することを特徴とする請求項２に記載の車両用液体循環システム。
【請求項７】
冷房運転時において、前記冷媒水熱交換器から流出する水の温度が第３所定温度未満で、かつ、第４所定温度以上の場合、前記第２熱交換手段の流量調整手段により前記第２熱交換手段に水を流入させることを特徴とする請求項２に記載の車両用液体循環システム。
【請求項８】
冷房運転時において、前記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、前記第１熱交換手段および前記第２熱交換手段の流量調整手段により前記第１熱交換手段および前記第２熱交換手段に水を流入させ、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２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５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、車室内での快適性の観点で以下のような問題が生じる。つまり、前記従来の構成による暖房方式は、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。
【０００９】
このようなヒートポンプ熱源による強制対流式暖房では、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へ流入する水温が最低約４０℃以上となり、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。
【００１０】
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。
【００１１】
また、前記従来の構成では、車室内の空間全体を暖房する方式であるため、在席人数が少ない場合には不必要なエネルギーを使用することになり、省エネルギー性面でも問題があった。
【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、この場合も暖房運転と同様、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し、冷房起動時の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る、いわゆる省エネルギー性の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ことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記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、水回路において、冷媒水熱交換器と直列に第１熱交換手段を接続し、前記第１熱交換手段と並列に第２熱交換手段を接続し、第１熱交換手段は送風手段が発する空気により熱伝達するとともに、第２熱交換手段は車室内を構成する部品の表面または内部に設置し、熱伝導、または、輻射により伝熱するものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の車両用液体循環システムは、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る、いわゆる省エネルギー性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【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における制御装置が行う暖房運転起動制御のフローチャート
【図３】本発明の実施の形態２に係る車両用液体循環システムの概略構成図
【図４】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５】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】
【００１７】
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た第１熱交換手段、前記第１熱交換手段と並列に接続された第２熱交換手段を有する水回路と、制御手段とを備え、第１熱交換手段は送風手段が発する空気により熱伝達するとともに、第２熱交換手段は車室内を構成する部品の表面または内部に設置され、熱伝導、または輻射により伝熱するものである。これにより、対流熱伝達を利用する第１熱交換手段と、熱伝導、または、輻射を利用する第２熱交換手段とを運転時間帯、在席者の位置、在席者の体感等により使い分けることができる。
【００１８】
さらに、対流熱伝達を利用する第１熱交換手段による冷暖房運転では、人間の体温との温度差を大きく設定する必要があるのに対して、熱伝導、または、輻射を利用する第２熱交換手段による車室内での冷暖房運転では、人間の体温との温度差を比較的小さく設定しても同等の快適性を得ることができ、エネルギー消費量の低減が可能になる。
【００１９】
第２の発明は、特に、第１の発明における第１熱交換手段、第２熱交換手段のそれぞれを流れる水流量を調整する流量調整手段を配設することにより、第１熱交換手段、第２熱交換手段への水流量を個別に調整することができる。
【００２０】
その結果、車両用液体循環システムの冷房・暖房の運転モードの違い、起動時・安定時等の運転状態の違い、第１熱交換手段および第２熱交換手段における冷暖房負荷の違い、車室内在席者数の違い、車室内在席者の快適感覚の違い等に応じた水流量可変運転が可能になる。
【００２１】
第３の発明は、特に、第２の発明による暖房運転において、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所定温度未満の場合、第１熱交換手段へ送風すると、吹出し空気温度が低いため、在席者に冷風感を与えると判断して、第１熱交換手段へ送風せずに第１熱交換手段に水を流入させる。
【００２２】
同時に、熱伝導、または、輻射により伝熱する第２熱交換手段に、人体温度に満たない水が流れ込むことにより、在席者より熱を奪って寒冷感を与えることを避けるために、第２熱交換手段の流量調整手段により第２熱交換手段に水が流れることを防止する。
【００２３】
以上の結果、水温が上昇するまで第１熱交換手段から冷風が吹き出すこと、および水温が上昇するまで第２熱交換手段が在席者より熱を奪って寒冷感を与えることを防止することができる。
【００２４】
第４の発明は、特に、第２の発明による暖房運転において、冷媒水熱交換器から流出する水の温度が第１所定温度以上で、かつ、人体温度より数度以上高い温度である第２所定温度未満の場合、第１熱交換手段へ送風すると、吹出し空気温度が低いため、在席者に冷風感を与えると判断して、第１熱交換手段へ送風せずに第１熱交換手段に水を流入させる。
【００２５】
同時に、熱伝導、または、輻射により伝熱する第２熱交換手段に、人体温度より高い温水が流れ込むことにより、在席者に温熱を与えることができると判断して、第２熱交換手段の流量調整手段により第２熱交換手段に水を流入させる。
【００２６】
以上の結果、水温が上昇するまで第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熱交換手段の熱伝導、または、輻射伝熱の作用により、在席者の温熱感を向上させることができる。
【００２７】
第５の発明は、特に、第２の発明による暖房運転において、冷媒水熱交換器から流出する水の温度が、人体温度より数度以上高い温度である第２所定温度以上の場合、第１熱交換手段へ送風すると、吹出し空気温度が高いため、在席者の温熱感を向上させることができると判断して、第１熱交換手段の流量調整手段により第１熱交換手段に水を流入させ、かつ第１熱交換手段へ送風を行う。
【００２８】
同時に、熱伝導、または、輻射により伝熱する第２熱交換手段に、人体温度より十分高い温水が流れ込むことにより、在席者に温熱を与えることができると判断して、第２熱交換手段の流量調整手段により第２熱交換手段に水を流入させる。
【００２９】
以上の結果、第１熱交換手段の対流伝熱の作用により、車室内の対流による全体暖房運転と、第２熱交換手段の熱伝導、または、輻射伝熱の作用により、比較的温度の低い温水を有効に利用しながら、局所暖房運転を併用でき、在席者の温熱感を向上させることができる。
【００３０】
第６の発明は、特に、第２の発明による冷房運転において、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所定温度以上の場合、第１熱交換手段へ送風し、第１熱交換手段の流量調整手段により第１熱交換手段に水を流入させる。
【００３１】
同時に、熱伝導、または、輻射により伝熱する第２熱交換手段に、人体温度より高い水が流れ込むことにより、在席者に熱を伝えて不快感を与えることを避けるために、第２熱交換手段の流量調整手段により第２熱交換手段に水が流れることを防止する。
【００３２】
以上の結果、水温が低下するまで第２熱交換手段が在席者に熱を伝えて不快感を与えることを防止することができる。
【００３３】
第７の発明は、特に、第２の発明による冷房運転において、冷媒水熱交換器から流出する水の温度が第３所定温度未満で、かつ、人体温度より数度以上低い温度である第４所定温度以上の場合、熱伝導、または、輻射により伝熱する第２熱交換手段に、人体温度より低い温水が流れ込むことにより、在席者から熱を奪うことができると判断して、第２熱交換手段の流量調整手段により第２熱交換手段に水を流入させる。
【００３４】
以上の結果、第２熱交換手段の熱伝導、または、輻射伝熱の作用により、比較的温度の高い冷水を有効に利用しながら、在席者の清涼感を向上させることができる。
【００３５】
第８の発明は、特に、第２の発明による冷房運転において、冷媒水熱交換器から流出する水の温度が、人体温度より数度以上低い温度である第４所定温度未満の場合、第１熱交換手段へ送風すると、吹出し空気温度が人体温度より十分低いため、在席者の清涼感を向上させることができると判断して、第１熱交換手段の流量調整手段により第１熱交換手段に水を流入させ、かつ第１熱交換手段へ送風を行う。
【００３６】
同時に、熱伝導、または、輻射により伝熱する第２熱交換手段に、人体温度より十分低い温水が流れ込むことにより、在席者から熱を奪うことができると判断して、第２熱交換手段の流量調整手段により第２熱交換手段に水を流入させる。
【００３７】
以上の結果、第１熱交換手段の対流伝熱の作用により、車室内の対流による全体冷房運転と、第２熱交換手段の熱伝導、または、輻射伝熱の作用により、比較的温度の高い冷水を有効に利用しながら、局所冷房運転を併用でき、在席者の清涼感を向上させることができる。
【００３８】
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限定されるものではない。
【００３９】
（実施の形態１）
図１に、本発明の第１実施形態に係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３０とを備えている。
【００４０】
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。
【００４１】
冷媒回路１０には、暖房運転から冷房運転、あるい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。
【００４２】
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。
【００４３】
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熱交換器２２ａ、第２熱交換器２２ｂ、第３熱交換器２２ｃ、および各熱交換器２２ａ〜２２ｃへの水流量を調整するための第１流量調整弁２３ａ、第２流量調整弁２３ｂ、第３流量調整弁２３ｃから構成されている。
【００４４】
水回路２０において、第１熱交換器２２ａ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２２ｂ、および第３熱交換器２２ｃは、第１熱交換器２２ａに対して並列に設置されている。第１流量調整弁２３ａ、第２流量調整弁２３ｂ、第３流量調整弁２３ｃは、第１熱交換器２２ａ、第２熱交換器２２ｂ、第３熱交換器２２ｃの入口側で、かつ車室外に設置されている。
【００４５】
第１熱交換器２２ａは本発明における第１熱交換手段であり、第２熱交換器２２ｂ、第３熱交換器２２ｃは、本発明における第２熱交換手段である。
【００４６】
第１熱交換器２２ａは送風ダクト２５の中に設置され、送風手段としての送風機２４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２２ａで熱交換された空気は送風ダクト２５の吹出口に設置された風量調整ダンパ２６を介して車室内へ吹き出される。
【００４７】
また、第２熱交換器２２ｂ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２２ｃ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。
【００４８】
さらに、冷媒水熱交換器２の水側流路の出口側には、各熱交換器２２ａ〜２２ｃへ流入する水温度を検出するための入口温度センサ２７が設置されている。第１熱交換器２２ａ、第２熱交換器２２ｂ、第３熱交換器２２ｃの出口側には、各々から流出する水温度を検出するための第１出口温度センサ２８ａ、第２出口温度センサ２８ｂ、第３出口温度センサ２８ｃが設置されている。
【００４９】
なお、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。
【００５０】
制御装置３０は、入口温度センサ２７、各出口温度センサ２８ａ〜２８ｃ、送風機２４、各流量調整弁２３ａ〜２３ｃと信号線で接続されている。
【００５１】
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、各熱交換器２２ａ〜２２ｃへ温水を搬送する暖房運転と、各熱交換器２２ａ〜２２ｃ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。
【００５２】
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において放熱器へ搬送して車室内の暖房に利用する暖房運転を行う。図１では暖房運転時の冷媒の流れ方向を実線矢印で示し、水の流れ方向を破線矢印で示している。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
一方、水回路２０において、ポンプ２１から吐出された水は、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熱交換して加熱され温水となる。
【００５７】
制御装置３０は、入口温度センサ２７、第１出口温度センサ２８ａ、第２出口温度センサ２８ｂ、第３出口温度センサ２８ｃによる検出温度によって、送風機２４の運転有無、第１流量調整弁２３ａ、第２流量調整弁２３ｂ、および第３流量調整弁２３ｃを通過する水流量を制御する。
【００５８】
第１熱交換器２２ａに温水が流入した場合、温水から空気へ対流熱伝達で加熱されることにより、温風が生成され、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２２ａから流出する。
【００５９】
また、車室内のドア内面パネルに設置された第２熱交換器２２ｂ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２２ｂから流出する。
【００６０】
さらに、車室内の座席シートの内部に設置された第３熱交換器２２ｃ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２２ｃから流出する。
【００６１】
以上、各熱交換器２２ａ〜２２ｃから流出した水は集合後、ポンプ２１へ戻る。
【００６２】
次に、制御装置３０は、送風機２４の運転／停止、第１流量調整弁２３ａ、第２流量調整弁２３ｂ、および第３流量調整弁２３ｃの開度制御を繰り返して行うものであり、図２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動作内容について詳細に説明する。
【００６３】
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２７により入口水温Ｔｉを検出し、第１出口温度センサ２８ａ、第２出口温度センサ２８ｂ、第３出口温度センサ２８ｃ各々により出口水温Ｔ１、出口水温Ｔ２、出口水温Ｔ３を検出する（ステップＳ２）。
【００６４】
そして、入口水温Ｔｉと、第２熱交換器２２ｂの使用開始温度として予め設定された第１所定温度Ｔｓ１との大小関係を判定する（ステップＳ３）。
【００６５】
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、在席者の冷風感、冷温感を防止すべく、第１熱交換器２２ａ、第２熱交換器２２ｂ、第３熱交換器２２ｃでの暖房運転は行わず、第１流量調整弁２３ａをバイパス弁として作用させて、水回路２０における水温が上昇するまで水循環を継続する。
【００６６】
すなわち、ステップＳ４に移行して、送風機：停止、第１流量調整弁２３ａ：全閉から所定開度Ｐ１だけ開とし、第２流量調整弁２３ｂ、第３流量調整弁２３ｃ：全閉として、ステップＳ２へ戻る。
【００６７】
このとき、第１流量調整弁２３ａの所定開度Ｐ１は、入口水温Ｔｉと、第１出口温度センサ２８ａによる出口水温Ｔ１との差（Ｔｉ−Ｔ１）が所定温度差になるように設定されるものとする。
【００６８】
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、輻射パネルである第２熱交換器２２ｂの使用を開始すべく、ステップＳ５に移行して、入口水温Ｔｉと、熱伝導パネルである第３熱交換器２２ｃの使用開始温度として予め設定された第２所定温度Ｔｓ２との大小関係を判定する。
【００６９】
ステップＳ５において、入口水温Ｔｉ＜第２所定温度Ｔｓ２の場合、輻射パネルを使用開始し、熱伝導パネルは未使用とすべく、ステップＳ６に移行して、輻射パネルである第２熱交換器２２ｂ用の第２流量調整弁２３ｂ：所定開度Ｐ２だけ開として、ステップＳ２へ戻る。
【００７０】
このとき、第２流量調整弁２３ｂの所定開度Ｐ２は、入口水温Ｔｉと、第２出口温度センサ２８ｂによる出口水温Ｔ２との差（Ｔｉ−Ｔ２）が所定温度差になるように設定されるものとする。
【００７１】
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、熱伝導パネルである第３熱交換器２２ｃの使用を開始すべく、ステップＳ７に移行して、入口水温Ｔｉと、送風機２４の運転を伴う第１熱交換器２２ａの使用開始温度として予め設定された第３所定温度Ｔｓ３との大小関係を判定する。
【００７２】
ステップＳ７において、入口水温Ｔｉ＜第３所定温度Ｔｓ３の場合、熱伝導パネルを使用開始し、第１熱交換器２２ａでの暖房運転は未使用とすべく、ステップＳ８に移行して、輻射パネルである第３熱交換器２２ｃ用の第３流量調整弁２３ｃ：所定開度Ｐ３だけ開として、ステップＳ２へ戻る。
【００７３】
このとき、第３流量調整弁２３ｃの所定開度Ｐ３は、入口水温Ｔｉと、第３出口温度センサ２８ｃによる出口水温Ｔ３との差（Ｔｉ−Ｔ３）が所定温度差になるように設定されるものとする。
【００７４】
一方、ステップＳ７において、入口水温Ｔｉ≧第３所定温度Ｔｓ３の場合、第１熱交換器２２ａでの暖房運転を開始すべく、ステップＳ９に移行して、送風機：運転、第１流量調整弁２３ａ：所定開度Ｐ４だけ開として、暖房起動制御を終了する。
【００７５】
このとき、第１流量調整弁２３ａの所定開度Ｐ４は、入口水温Ｔｉと、第１出口温度センサ２８ａによる出口水温Ｔ１との差（Ｔｉ−Ｔ１）が所定温度差になるように設定されるものとする。
【００７６】
ここでは、各熱交換器２２ａ〜２２ｃ用に予め設定された第１所定温度Ｔｓ１、第２所定温度Ｔｓ２、第３所定温度Ｔｓ３の大小関係は、第１所定温度Ｔｓ１＜第２所定温度Ｔｓ２＜第３所定温度Ｔｓ３として、輻射、熱伝導、対流の順で高くなるように設定している。
【００７７】
以上説明したように、本実施形態において暖房運転を行う場合、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２２ａの第１流量調整弁２３ａを所定開度Ｐ１だけ開とし、送風機２４による送風は行わず、かつ、第２流量調整弁２３ｂ、第３流量調整弁２３ｃを閉とすることにより、水温が上昇するまで第１熱交換器２２ａ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。
【００７８】
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、第３熱交換器２２ｃの使用開始温度である第２所定温度Ｔｓ２未満の場合、第２流量調整弁２３ｂを所定開度Ｐ２だけ開とすることにより、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。
【００７９】
また、冷媒水熱交換器２から流出する水の温度が、第２所定温度Ｔｓ２以上で、かつ、第１熱交換器２２ａの使用開始温度である第３所定温度Ｔｓ３未満の場合、第３流量調整弁２３ｃを所定開度Ｐ３だけ開とすることにより、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。
【００８０】
さらに、冷媒水熱交換器から流出する水の温度が、第３所定温度Ｔｓ３以上の場合、第１流量調整弁２３ａを所定開度Ｐ４だけ開とし、送風機２４を運転して第１熱交換器２２ａへ送風することにより、水温が十分上昇し、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。
【００８１】
すなわち、第１熱交換器２２ａによる車室内の対流による全体暖房運転と、同時に熱伝導を利用した第２熱交換器２２ｂ、および輻射を利用した第３熱交換器２２ｃ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。
【００８２】
（実施の形態２）
図３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、および水回路２０における第１流量調整弁２３ａ、第２流量調整弁２３ｂ、第３流量調整弁２３ｃ、送風機２４の運転制御については第１実施形態とは異なる。
【００８３】
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。
【００８４】
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において放熱器へ搬送して車室内の冷房に利用する冷房運転を行う。図３では冷房運転時の冷媒の流れ方向を実線矢印で示し、および水の流れ方向を破線矢印で示している。
【００８５】
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において空気側を流動する空気と熱交換して空気を加熱し、冷媒自身は放熱して液化凝縮する。
【００８６】
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た後に、蒸発器である冷媒水熱交換器２の冷媒側流路に流入する。
【００８７】
冷媒水熱交換器２に流入した低圧二相冷媒は、ここで蒸発して冷媒水熱交換器２の水側流路を流動する水から気化熱を吸熱して水を冷却し、冷媒自身は過熱されて冷媒水熱交換器２を流出し、圧縮機１へ戻る。
【００８８】
一方、水回路２０において、ポンプ２１から吐出された水は、冷媒水熱交換器２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。
【００８９】
制御装置３０は、入口温度センサ２７、第１出口温度センサ２８ａ、第２出口温度センサ２８ｂ、第３出口温度センサ２８ｃによる検出温度によって、送風機２４の運転有無、第１流量調整弁２３ａ、第２流量調整弁２３ｂ、および第３流量調整弁２３ｃを通過する水流量を制御する。
【００９０】
第１熱交換器２２ａに冷水が流入した場合、冷水から空気へ対流熱伝達で冷却されることにより、冷風が生成され、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低下して第１熱交換器２２ａから流出する。
【００９１】
また、車室内の座席シートの内部に設置された第２熱交換器２２ｂに流入した場合、在席者の体温より低い冷水が、熱伝導により座席シート、および座席シート在席者に冷熱を伝え、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上昇して第２熱交換器２２ｂから流出する。
【００９２】
さらに、車室内のドア内面パネルに設置された第２熱交換器２２ｂ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、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３熱交換器２２ｃから流出する。
【００９３】
以上、各熱交換器２２ａ〜２２ｃから流出した水は集合後、ポンプ２１へ戻る。
【００９４】
次に、制御装置３０は、送風機２４の運転／停止、第１流量調整弁２３ａ、第２流量調整弁２３ｂ、および第３流量調整弁２３ｃの開度制御を繰り返して行うものであり、図４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動作内容について詳細に説明する。
【００９５】
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２７により入口水温Ｔｉ、および第１出口温度センサ２８ａ、第２出口温度センサ２８ｂ、第３出口温度センサ２８ｃ各々により出口水温Ｔ１、出口水温Ｔ２、出口水温Ｔ３を検出する（ステップＳ２）。
【００９６】
そして、入口水温Ｔｉと、第２熱交換器２２ｂの使用開始温度として予め設定された第１所定温度Ｔｓ１との大小関係を判定する（ステップＳ３）。
【００９７】
ステップＳ３において、入口水温Ｔｉ＞第１所定温度Ｔｓ１１の場合、水温が十分低下していないため、在席者の不快感を防止すべく、第２熱交換器２２ｂ、第３熱交換器２２ｃでの冷房運転は行わず、送風機２４を運転し、第１流量調整弁２３ａを微小開度に設定して、水回路２０における水温が低下するまで水循環を継続する。
【００９８】
すなわち、ステップＳ４に移行して、送風機：運転、第１流量調整弁２３ａ：全閉から所定開度Ｐ１だけ開とし、第２流量調整弁２３ｂ、第３流量調整弁２３ｃ：全閉として、ステップＳ２へ戻る。
【００９９】
このとき、第１流量調整弁２３ａの所定開度Ｐ１は、入口水温Ｔｉと、第１出口温度センサ２８ａによる出口水温Ｔ１との差（Ｔｉ−Ｔ１）が所定温度差（負値）になるように設定されるものとする。
【０１００】
一方、ステップＳ３において、入口水温Ｔｉ≦第１所定温度Ｔｓ１１の場合、輻射パネルである第２熱交換器２２ｂの使用を開始すべく、ステップＳ５に移行して、入口水温Ｔｉと、熱伝導パネルである第３熱交換器２２ｃの使用開始温度として予め設定された第２所定温度Ｔｓ２２との大小関係を判定する。
【０１０１】
ステップＳ５において、入口水温Ｔｉ＞第２所定温度Ｔｓ２２の場合、輻射パネルを使用開始し、熱伝導パネルは未使用とすべく、ステップＳ６に移行して、輻射パネルである第２熱交換器２２ｂ用の第２流量調整弁２３ｂ：所定開度Ｐ２だけ開として、ステップＳ２へ戻る。
【０１０２】
このとき、第２流量調整弁２３ｂの所定開度Ｐ２は、入口水温Ｔｉと、第２出口温度センサ２８ｂによる出口水温Ｔ２との差（Ｔｉ−Ｔ２）が所定温度差（負値）になるように設定されるものとする。
【０１０３】
一方、ステップＳ５において、入口水温Ｔｉ≦第２所定温度Ｔｓ２２の場合、熱伝導パネルである第３熱交換器２２ｃの使用を開始すべく、ステップＳ７に移行して、入口水温Ｔｉと、送風機２４の運転を伴う第１熱交換器２２ａの使用開始温度として予め設定された第３所定温度Ｔｓ３との大小関係を判定する。
【０１０４】
ステップＳ７において、入口水温Ｔｉ＞第３所定温度Ｔｓ３３の場合、熱伝導パネルを使用開始し、第１熱交換器２２ａでの冷房運転は未使用とすべく、ステップＳ８に移行して、輻射パネルである第３熱交換器２２ｃ用の第３流量調整弁２３ｃ：所定開度Ｐ３だけ開として、ステップＳ２へ戻る。
【０１０５】
このとき、第３流量調整弁２３ｃの所定開度Ｐ３は、入口水温Ｔｉと、第３出口温度センサ２８ｃによる出口水温Ｔ３との差（Ｔｉ−Ｔ３）が所定温度差（負値）になるように設定されるものとする。
【０１０６】
一方、ステップＳ７において、入口水温Ｔｉ≦第３所定温度Ｔｓ３３の場合、第１熱交換器２２ａでの冷房運転を開始すべく、ステップＳ９に移行して、送風機：運転、第１流量調整弁２３ａ：所定開度Ｐ４だけ開として、冷房起動制御を終了する。
【０１０７】
このとき、第１流量調整弁２３ａの所定開度Ｐ４は、入口水温Ｔｉと、第１出口温度センサ２８ａによる出口水温Ｔ１との差（Ｔｉ−Ｔ１）が所定温度差（負値）になるように設定されるものとする。
【０１０８】
ここでは、各熱交換器２２ａ〜２２ｃ用に予め設定された第１所定温度Ｔｓ１１、第２所定温度Ｔｓ２２、第３所定温度Ｔｓ３３の大小関係は、第１所定温度Ｔｓ１１＞第２所定温度Ｔｓ２２＞第３所定温度Ｔｓ３３として、輻射、熱伝導、対流の順で低くなるように設定している。
【０１０９】
以上説明したように、本実施形態において冷房運転を行う場合、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Ｔｓ１１超の場合は、第１熱交換器２２ａの第１流量調整弁２３ａを所定開度Ｐ１だけ開とし、送風機２４による送風を行い、かつ、第２流量調整弁２３ｂ、第３流量調整弁２３ｃを閉とすることにより、水温が低下するまで温水の循環を継続できる。
【０１１０】
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Ｔｓ１１以下で、かつ、第３熱交換器２２ｃの使用開始温度である第２所定温度Ｔｓ２２超の場合、第２流量調整弁２３ｂを所定開度Ｐ２だけ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、冷輻射により座席シート在席者から温熱を奪い、在席者を局所的に涼しくすることができ、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。
【０１１１】
また、冷媒水熱交換器２から流出する水の温度が、第２所定温度Ｔｓ２未満で、かつ、第１熱交換器２２ａの使用開始温度である第３所定温度Ｔｓ３超の場合、第３流量調整弁２３ｃを所定開度Ｐ３だけ開とすることにより、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、比較的温度の低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。
【０１１２】
さらに、冷媒水熱交換器から流出する水の温度が、第３所定温度Ｔｓ３未満の場合、第１流量調整弁２３ａを所定開度Ｐ４だけ開とし、送風機２４を運転して第１熱交換器２２ａへ送風することにより、水温が十分上昇し、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。
【０１１３】
すなわち、第１熱交換器２２ａによる車室内の対流による全体冷房運転と、同時に熱伝導を利用した第２熱交換器２２ｂ、および冷輻射を利用した第３熱交換器２２ｃ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。
【０１１４】
なお、実施の形態２の図４のステップＳ４において、送風機：停止、第１流量調整弁２３ａ：全閉から所定開度Ｐ１だけ開とし、第２流量調整弁２３ｂ、第３流量調整弁２３ｃ：全閉としてもよい。この場合には、吹出し空気温度が高く、なまぬるい空気が吹き出すため、在席者に不快感を与えることを防止できる。この結果、水温が低下するまで第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熱交換手段の熱伝導、または、輻射伝熱の作用により、比較的温度の高い冷水を有効に利用しながら、在席者の清涼感を向上させることができる。
【０１１５】
また、実施の形態１の図１、および、実施の形態２の図３では、各熱交換器２２ａ〜２２ｃへの水流量を調整するための流量調整手段として、第１流量調整弁２３ａ、第２流量調整弁２３ｂ、第３流量調整弁２３ｃのように、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。
【０１１６】
また、各熱交換器２２ａ〜２２ｃ用に予め設定された第１所定温度Ｔｓ１、第２所定温度Ｔｓ２、第３所定温度Ｔｓ３の大小関係は、暖房時に、輻射、熱伝導、対流の順で高くなるように、冷房時に、輻射、熱伝導、対流の順で低くなるように設定しているが、輻射と熱伝導の大小関係については温度レベルによっては逆の関係にしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１７】
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、いわゆる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。
【符号の説明】
【０１１８】
１      圧縮機
２      冷媒水熱交換器
３      膨張弁
４      冷媒空気熱交換器
１０    冷媒回路
２０    水回路
２１    ポンプ
２２ａ  第１熱交換器
２２ｂ  第２熱交換器
２２ｃ  第３熱交換器
２３ａ  第１流量調整弁
２３ｂ  第２流量調整弁
２３ｃ  第３流量調整弁
２４    送風機
３０    制御装置
５０    車両用液体循環システム
【図１】
2012011927.tif 000003
【図２】
2012011927.tif 000004
【図３】
2012011927.tif 000005
【図４】
2012011927.tif 000006
【図５】
2012011927.tif 000007