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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023177966
(43)【公開日】2023-12-14
(54)【発明の名称】空調装置、車両、及び空調装置の制御方法
(51)【国際特許分類】
B60H 1/22 20060101AFI20231207BHJP
B60H 1/32 20060101ALI20231207BHJP
F25B 1/00 20060101ALI20231207BHJP
F25B 5/02 20060101ALI20231207BHJP
【ＦＩ】
B60H1/22 651A
B60H1/32 624D
B60H1/32 624C
F25B1/00 351J
F25B1/00 304P
F25B5/02 530Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022090951
(22)【出願日】2022-06-03
(71)【出願人】
【識別番号】000004695
【氏名又は名称】株式会社ＳＯＫＥＮ
(71)【出願人】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】尾▲崎▼ 幸克
(72)【発明者】
【氏名】小倉 陽一
(72)【発明者】
【氏名】太田 篤治
(72)【発明者】
【氏名】林 邦彦
【テーマコード（参考）】
3L211
【Ｆターム（参考）】
3L211AA11
3L211BA02
3L211BA23
3L211CA18
3L211CA19
3L211FA22
3L211GA23
3L211GA26
(57)【要約】
【課題】外気温が極低温の場合に、急速暖房時の暖房能力が高い空調装置、車両、及び空調装置の制御方法を提供すること。
【解決手段】空調装置は、対象領域内の空調を行う空調装置であって、吸入した冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、前記冷媒の熱を放熱する放熱器と、前記冷媒を蓄積するアキュムレータと、前記圧縮機と前記放熱器とを連通する第１流路の途中に設けられている第１膨張弁と、前記圧縮機と前記アキュムレータの上流側とを連通する第２流路の途中に設けられている第２膨張弁と、前記圧縮機を起動する際、前記第１膨張弁を閉じるとともに前記第２膨張弁を所定の開度とし、所定時間経過後、前記第１膨張弁を開く制御を行うように構成されたプロセッサと、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】空調装置は、対象領域内の空調を行う空調装置であって、吸入した冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、前記冷媒の熱を放熱する放熱器と、前記冷媒を蓄積するアキュムレータと、前記圧縮機と前記放熱器とを連通する第１流路の途中に設けられている第１膨張弁と、前記圧縮機と前記アキュムレータの上流側とを連通する第２流路の途中に設けられている第２膨張弁と、前記圧縮機を起動する際、前記第１膨張弁を閉じるとともに前記第２膨張弁を所定の開度とし、所定時間経過後、前記第１膨張弁を開く制御を行うように構成されたプロセッサと、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
対象領域内の空調を行う空調装置であって、
吸入した冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
前記冷媒の熱を放熱する放熱器と、
前記冷媒を蓄積するアキュムレータと、
前記圧縮機と前記放熱器とを連通する第１流路の途中に設けられている第１膨張弁と、
前記圧縮機と前記アキュムレータの上流側とを連通する第２流路の途中に設けられている第２膨張弁と、
前記圧縮機を起動する際、前記第１膨張弁を閉じるとともに前記第２膨張弁を所定の開度とし、所定時間経過後、前記第１膨張弁を開く制御を行うプロセッサと、
を備える空調装置。
吸入した冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
前記冷媒の熱を放熱する放熱器と、
前記冷媒を蓄積するアキュムレータと、
前記圧縮機と前記放熱器とを連通する第１流路の途中に設けられている第１膨張弁と、
前記圧縮機と前記アキュムレータの上流側とを連通する第２流路の途中に設けられている第２膨張弁と、
前記圧縮機を起動する際、前記第１膨張弁を閉じるとともに前記第２膨張弁を所定の開度とし、所定時間経過後、前記第１膨張弁を開く制御を行うプロセッサと、
を備える空調装置。
【請求項2】
前記冷媒と前記対象領域内の空気との間の熱交換を行う第１熱交換器と、
前記放熱器と前記第１熱交換器とを連通する第３流路の途中に設けられている第３膨張弁と、
を備え、
前記プロセッサは、
前記第１膨張弁の開度と前記第３膨張弁の開度とを調整することにより前記冷媒を２段膨張させ、前記放熱器内の圧力を前記圧縮機の吸入圧以上吐出圧以下に制御する請求項１に記載の空調装置。
前記放熱器と前記第１熱交換器とを連通する第３流路の途中に設けられている第３膨張弁と、
を備え、
前記プロセッサは、
前記第１膨張弁の開度と前記第３膨張弁の開度とを調整することにより前記冷媒を２段膨張させ、前記放熱器内の圧力を前記圧縮機の吸入圧以上吐出圧以下に制御する請求項１に記載の空調装置。
【請求項3】
前記アキュムレータの貯液部と前記第２流路の前記第２膨張弁の下流側とを連通する第４流路が設けられており、前記第２膨張弁を通過した前記冷媒と、前記貯液部に蓄積された液冷媒とを混合して前記アキュムレータに流入させる請求項１に記載の空調装置。
【請求項4】
前記第２流路と前記第４流路との接続部に設けられており、前記貯液部に蓄積された前記液冷媒を吸引し、前記第２膨張弁を通過した前記冷媒と混合するエジェクタを備える請求項３に記載の空調装置。
【請求項5】
前記プロセッサは、
前記放熱器と前記第１熱交換器とに直列に前記冷媒を流す請求項２に記載の空調装置。
前記放熱器と前記第１熱交換器とに直列に前記冷媒を流す請求項２に記載の空調装置。
【請求項6】
前記冷媒と前記対象領域内の空気との間の熱交換を行う第１熱交換器と、
前記放熱器と前記アキュムレータとの間に前記第１熱交換器と並列に配置されており、前記冷媒と前記対象領域外の空気との間の熱交換を行う第２熱交換器と、
前記放熱器と前記第２熱交換器とを連通する第５流路の途中に設けられている第４膨張弁と、
前記第２熱交換器と前記アキュムレータの上流側とを連通する第６流路の途中に設けられている逆止弁と、
を備える請求項１に記載の空調装置。
前記放熱器と前記アキュムレータとの間に前記第１熱交換器と並列に配置されており、前記冷媒と前記対象領域外の空気との間の熱交換を行う第２熱交換器と、
前記放熱器と前記第２熱交換器とを連通する第５流路の途中に設けられている第４膨張弁と、
前記第２熱交換器と前記アキュムレータの上流側とを連通する第６流路の途中に設けられている逆止弁と、
を備える請求項１に記載の空調装置。
【請求項7】
前記プロセッサは、前記所定時間経過後、前記圧縮機の吐出圧の目標値に基づいて前記第１膨張弁の開度を調整する請求項１に記載の空調装置。
【請求項8】
対象領域内の空調を行う空調装置であって、
吸入した冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
前記冷媒の熱を放熱する放熱器と、
前記冷媒を蓄積するアキュムレータと、
前記圧縮機と前記放熱器とを連通する第１流路の途中に設けられている第１膨張弁と、
前記圧縮機と前記アキュムレータの上流側とを連通する第２流路の途中に設けられている第２膨張弁と、
前記圧縮機を起動する際、前記第１膨張弁を閉じるとともに前記第２膨張弁を所定の開度とし、所定時間経過後、前記第１膨張弁を開く制御を行うように構成されたプロセッサと、
を備える車両。
吸入した冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
前記冷媒の熱を放熱する放熱器と、
前記冷媒を蓄積するアキュムレータと、
前記圧縮機と前記放熱器とを連通する第１流路の途中に設けられている第１膨張弁と、
前記圧縮機と前記アキュムレータの上流側とを連通する第２流路の途中に設けられている第２膨張弁と、
前記圧縮機を起動する際、前記第１膨張弁を閉じるとともに前記第２膨張弁を所定の開度とし、所定時間経過後、前記第１膨張弁を開く制御を行うように構成されたプロセッサと、
を備える車両。
【請求項9】
吸入した冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
前記冷媒の熱を放熱する放熱器と、
前記冷媒を蓄積するアキュムレータと、
前記圧縮機と前記放熱器とを連通する第１流路の途中に設けられている第１膨張弁と、
前記圧縮機と前記アキュムレータの上流側とを連通する第２流路の途中に設けられている第２膨張弁と、
前記第１及び第２膨張弁の開閉を制御するプロセッサと、
を備え、対象領域内の空調を行う空調装置の制御方法であって、
前記プロセッサが、
前記圧縮機を起動する際、前記第１膨張弁を閉じるとともに前記第２膨張弁を所定の開度とし、所定時間経過後、前記第１膨張弁を開く
空調装置の制御方法。
前記冷媒の熱を放熱する放熱器と、
前記冷媒を蓄積するアキュムレータと、
前記圧縮機と前記放熱器とを連通する第１流路の途中に設けられている第１膨張弁と、
前記圧縮機と前記アキュムレータの上流側とを連通する第２流路の途中に設けられている第２膨張弁と、
前記第１及び第２膨張弁の開閉を制御するプロセッサと、
を備え、対象領域内の空調を行う空調装置の制御方法であって、
前記プロセッサが、
前記圧縮機を起動する際、前記第１膨張弁を閉じるとともに前記第２膨張弁を所定の開度とし、所定時間経過後、前記第１膨張弁を開く
空調装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、空調装置、車両、及び空調装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、圧縮機の吐出側から吸入側に連通する第２のバイパス管と、第２のバイパス管に設けられた減圧装置と、を備える空調装置が開示されている。この空調装置では、暖房の初期立ち上がり時に、圧縮機から第２のバイパス管の減圧装置に冷媒を流すことにより、冷凍サイクルが閉回路となり、冷凍サイクルの圧力が急上昇し、圧縮機の圧縮仕事が急上昇する。その後、熱交換器に連通する第１のバイパス管に設けられた減圧装置に冷媒を流すことにより、熱交換器を経由する閉回路に冷凍サイクルを切り換える。このとき、既に圧縮機の圧縮仕事は大きくなっているため空調の初期の暖房能力が向上し、急速暖房が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平６－２９７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献１の技術では、熱交換器を減圧装置の低圧側に配置しており、低圧側では冷媒が気相域において顕熱変化の熱交換をするため、熱交換の効率が悪く空気に放熱できる能力が制限される。さらに、冷凍サイクルの切り替え時に、圧縮機の吐出圧が低下して圧縮仕事が一時的に低下することにより、急速暖房が阻害されてしまう。
【0005】
また、特許文献１の技術では、第２のバイパス管のみに冷媒を流す場合、過熱度の大きな冷媒が圧縮機に吸入されるため、外気温が－２０℃以下のような極低温の場合には、吐出温度が過昇温となって運転継続が困難となる場合がある。
【0006】
また、熱交換器を減圧装置の高圧側に配置する場合、暖房能力が向上させることができるが、高温の冷媒が熱交換器に流入するため、低圧側に配置する場合よりも放熱量が大きく、減圧装置の上流側においても放熱が起きる。その結果、圧縮機の吐出圧が大きく低下し、急速暖房時の暖房能力が低下してしまう。
【0007】
本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、外気温が極低温の場合に、急速暖房時の暖房能力が高い空調装置、車両、及び空調装置の制御方法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】
【0008】
本開示に係る空調装置は、対象領域内の空調を行う空調装置であって、吸入した冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、前記冷媒の熱を放熱する放熱器と、前記冷媒を蓄積するアキュムレータと、前記圧縮機と前記放熱器とを連通する第１流路の途中に設けられている第１膨張弁と、前記圧縮機と前記アキュムレータの上流側とを連通する第２流路の途中に設けられている第２膨張弁と、前記圧縮機を起動する際、前記第１膨張弁を閉じるとともに前記第２膨張弁を所定の開度とし、所定時間経過後、前記第１膨張弁を開く制御を行うように構成されたプロセッサと、を備える。
【0009】
本開示に係る車両は、対象領域内の空調を行う空調装置であって、吸入した冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、前記冷媒の熱を放熱する放熱器と、前記冷媒を蓄積するアキュムレータと、前記圧縮機と前記放熱器とを連通する第１流路の途中に設けられている第１膨張弁と、前記圧縮機と前記アキュムレータの上流側とを連通する第２流路の途中に設けられている第２膨張弁と、前記圧縮機を起動する際、前記第１膨張弁を閉じるとともに前記第２膨張弁を所定の開度とし、所定時間経過後、前記第１膨張弁を開く制御を行うように構成されたプロセッサと、を備える。
【0010】
本開示に係る空調装置の制御方法は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、前記冷媒の熱を放熱する放熱器と、前記冷媒を蓄積するアキュムレータと、前記圧縮機と前記放熱器とを連通する第１流路の途中に設けられている第１膨張弁と、前記圧縮機と前記アキュムレータの上流側とを連通する第２流路の途中に設けられている第２膨張弁と、前記第１及び第２膨張弁の開閉を制御するプロセッサと、を備え、対象領域内の空調を行う空調装置の制御方法であって、前記プロセッサが、前記圧縮機を起動する際、前記第１膨張弁を閉じるとともに前記第２膨張弁を所定の開度とし、所定時間経過後、前記第１膨張弁を開く。
【発明の効果】
【0011】
本開示によれば、外気温が極低温の場合に、急速暖房時の暖房能力が高い空調装置、車両、及び空調装置の制御方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0013】
本開示の実施形態に係る空調装置、車両、及び空調装置の制御方法について、図面を参照しながら説明する。なお、下記実施の形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【0014】
（実施の形態１）
〔空調装置の構成〕
図１は、実施の形態１に係る空調装置の構成図である。空調装置１００は、冷凍サイクル１、水回路５と、ＨＶＡＣ（Ｈｅａｔｉｎｇ Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｉｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ）ユニット７と、プロセッサとしての制御部１０と、を備える。空調装置１００は、例えば対象領域である車内の空調を行う車両用の空調装置であり、電気自動車（ＢＥＶ：Ｂａｔｔｅｒｙ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）等に搭載され、車内の空気の温度を調整する。
〔空調装置の構成〕
図１は、実施の形態１に係る空調装置の構成図である。空調装置１００は、冷凍サイクル１、水回路５と、ＨＶＡＣ（Ｈｅａｔｉｎｇ Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｉｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ）ユニット７と、プロセッサとしての制御部１０と、を備える。空調装置１００は、例えば対象領域である車内の空調を行う車両用の空調装置であり、電気自動車（ＢＥＶ：Ｂａｔｔｅｒｙ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）等に搭載され、車内の空気の温度を調整する。
【0015】
〔冷凍サイクルの構成〕
冷凍サイクル１は、冷媒が循環する流路であり、圧縮機１１と、放熱器としての水冷媒熱交換器１２と、第１熱交換器としての室内熱交換器１３と、第２熱交換器としての室外熱交換器１４と、アキュムレータ１５と、これらを連通する冷媒配管と、を備える。また、冷凍サイクル１は、第１膨張弁２１～第４膨張弁２４と、圧力検知器３１と、逆止弁３２と、を備える。
冷凍サイクル１は、冷媒が循環する流路であり、圧縮機１１と、放熱器としての水冷媒熱交換器１２と、第１熱交換器としての室内熱交換器１３と、第２熱交換器としての室外熱交換器１４と、アキュムレータ１５と、これらを連通する冷媒配管と、を備える。また、冷凍サイクル１は、第１膨張弁２１～第４膨張弁２４と、圧力検知器３１と、逆止弁３２と、を備える。
【0016】
圧縮機１１は、吸入部から吸入した冷媒を圧縮して吐出部４１から吐出する。圧縮機１１の吐出部４１から連通する配管は二つに分岐し、一方は水冷媒熱交換器１２に連通し、他方はアキュムレータ１５に直接連通する。
【0017】
水冷媒熱交換器１２は、冷凍サイクル１と水回路５との間の熱交換を行い、冷媒の熱を放熱する。水冷媒熱交換器１２から連通する配管は二つに分岐し、一方は室内熱交換器１３に連通し、他方は室外熱交換器１４に連通する。
【0018】
室内熱交換器１３は、冷媒と対象領域である室内の空気との間の熱交換を行う。
【0019】
室外熱交換器１４は、水冷媒熱交換器１２とアキュムレータ１５との間に室内熱交換器１３と並列に配置されており、冷媒と室外の空気との間の熱交換を行う。また、室外熱交換器１４は、室外に空気を排出する送風用ファン１４０を有する。
【0020】
アキュムレータ１５は、冷凍サイクル１内の余剰冷媒を蓄積する機能を有し、アキュムレータ１５の内部空間の下部に液冷媒が貯まる。
【0021】
第１膨張弁２１～第４膨張弁２４は、全閉機能を有する膨張弁であり、制御部１０による制御のもと、開度を調整可能である。そして、全閉する第１膨張弁２１～第４膨張弁２４の組み合わせを変えることにより、冷媒が流れる流路を切り換えることができる。
【0022】
第１膨張弁２１は、圧縮機１１の吐出部と水冷媒熱交換器１２とを連通する流路（第１流路）の途中に設けられている。第２膨張弁２２は、圧縮機１１の吐出部とアキュムレータ１５の上流側とを連通するバイパス流路（第２流路）の途中に設けられている。第３膨張弁２３は、水冷媒熱交換器１２と室内熱交換器１３とを連通する流路（第３流路）の途中に設けられている。第４膨張弁２４は、水冷媒熱交換器１２と室外熱交換器１４とを連通する流路（第５流路）の途中に設けられている。
【0023】
圧力検知器３１は、圧縮機１１の吐出部４１から吐出される冷媒の圧力を測定する。
【0024】
逆止弁３２は、室外熱交換器１４とアキュムレータ１５の上流側とを連通する流路（第６流路）の途中に設けられており、アキュムレータ１５側から室外熱交換器１４側に冷媒が流れることを防止する。
【0025】
〔水回路の構成〕
水回路５は、不凍液が循環する流路であるが、本明細書において水とも記載する。水回路５は、水ポンプ５１と、水冷媒熱交換器１２と、室内水熱交換器５２と、室外水熱交換器５３と、これらを連通する水配管と、を備える。また、水回路５は、三方弁５４と、温度検知器５５と、を備える。
水回路５は、不凍液が循環する流路であるが、本明細書において水とも記載する。水回路５は、水ポンプ５１と、水冷媒熱交換器１２と、室内水熱交換器５２と、室外水熱交換器５３と、これらを連通する水配管と、を備える。また、水回路５は、三方弁５４と、温度検知器５５と、を備える。
【0026】
水ポンプ５１は、電動のポンプであり、制御部１０による制御のもと、水流量を制御する。
【0027】
水冷媒熱交換器１２から連通する水配管は二つに分岐し、一方は室内水熱交換器５２に連通し、他方は室外水熱交換器５３に連通する。
【0028】
室内水熱交換器５２は、水と室内の空気との間の熱交換を行う。室内水熱交換器５２から連通する水配管には、三方弁５４が設けられている。
【0029】
室外水熱交換器５３は、水と室外との間の熱交換を行う。また、室外水熱交換器５３は、室外に空気を排出する送風用ファン５３０を有する。
【0030】
三方弁５４は、水冷媒熱交換器１２、室内水熱交換器５２、及び室外水熱交換器５３にそれぞれ連通する水配管の分岐部に設けられており、水が流れる方向を切り換えることができる。
【0031】
温度検知器５５は、水回路５を循環する水の温度を測定する。
【0032】
〔ＨＶＡＣユニットの構成〕
ＨＶＡＣユニット７は、車両のＨＶＡＣユニットであり、ブロア７１と、ダンパ７２と、を備える。
ＨＶＡＣユニット７は、車両のＨＶＡＣユニットであり、ブロア７１と、ダンパ７２と、を備える。
【0033】
ブロア７１は、室内の空調のための空気を送る。
【0034】
ダンパ７２は、室内水熱交換器５２を通過する空気の流量を調節する。ダンパ７２を塞ぐことにより、室内水熱交換器５２を通過する空気の流量をゼロにすることができる。
【0035】
〔制御部の構成〕
制御部１０は、例えば車両のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）であり、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等からなるプロセッサと、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等からなるメモリ（主記憶部）と、を備える。
制御部１０は、例えば車両のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）であり、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等からなるプロセッサと、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等からなるメモリ（主記憶部）と、を備える。
【0036】
制御部１０は、車両全体を制御する。具体的には、制御部１０は、圧力検知器３１が検知した圧力、及び温度検知器５５が検知した温度を取得する。また、制御部１０は、第１膨張弁２１～第４膨張弁２４の開度を制御する。また、制御部１０は、圧縮機１１、水ポンプ５１、三方弁５４、送風用ファン１４０、送風用ファン５３０、ブロア７１等の動作を制御する。
【0037】
〔急速暖房運転〕
次に、外気温が－２０℃以下のような極低温である場合の急速暖房運転において、空調装置１００が実行する処理について説明する。急速暖房運転では、冷凍サイクル１の室外熱交換器１４は熱交換しないので、制御部１０は、第４膨張弁２４を全閉とする。同様に、水回路５の室外水熱交換器５３も熱交換しないので、制御部１０は、三方弁５４を制御し、水冷媒熱交換器１２と室内水熱交換器５２とを連通させる。また、制御部１０は、ダンパ７２を図１に示す位置に制御し、ブロア７１の送風が室内水熱交換器５２を通過する設定とする。
次に、外気温が－２０℃以下のような極低温である場合の急速暖房運転において、空調装置１００が実行する処理について説明する。急速暖房運転では、冷凍サイクル１の室外熱交換器１４は熱交換しないので、制御部１０は、第４膨張弁２４を全閉とする。同様に、水回路５の室外水熱交換器５３も熱交換しないので、制御部１０は、三方弁５４を制御し、水冷媒熱交換器１２と室内水熱交換器５２とを連通させる。また、制御部１０は、ダンパ７２を図１に示す位置に制御し、ブロア７１の送風が室内水熱交換器５２を通過する設定とする。
【0038】
【0039】
まず、制御部１０は、第１膨張弁２１を全閉、第２膨張弁２２を所定の開度Ｖｏ２、第３膨張弁２３を所定の開度Ｖｏ３、第４膨張弁２４を全閉にする（ステップＳ１）。
【0040】
続いて、制御部１０は、圧縮機１１を起動する（ステップＳ２）。圧縮機１１を起動すると、冷媒は圧縮機１１の吐出部４１から第２膨張弁２２、アキュムレータ１５の順に循環し、圧縮機１１に戻る。圧縮機１１と第１膨張弁２１及び第２膨張弁２２の間には、熱交換器のような熱容量や内容積の大きなものが設置されていないので、熱容量や内容積が小さい。その結果、圧縮機１１の吐出圧の上昇速度を大きくすることができ、吐出圧が大きいほど圧縮機１１の圧縮仕事が増大し、圧縮機１１の消費電力が増加する。
【0041】
そして、制御部１０は、圧縮機１１の吐出圧Ｐｄが所定値Ｐｄ０以上であるか否かを判定する（ステップＳ３）。吐出圧Ｐｄが大きいほど圧縮機１１の圧縮仕事は増加するが、冷凍サイクル１の耐圧設計や運転上の制約などの条件を考慮して制御目標となる所定値Ｐｄ０が決定される。制御部１０が、吐出圧Ｐｄが所定値Ｐｄ０以上ではないと判定した場合（ステップＳ３：Ｎｏ）、ステップＳ３の処理を繰り返す。すなわち、制御部１０は、吐出圧Ｐｄが所定値Ｐｄ０以上になるまで待機する。
【0042】
制御部１０が、吐出圧Ｐｄが所定値Ｐｄ０以上であると判定した場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、制御部１０は、第２膨張弁２２の開度を調整し、所定値Ｐｄ０を目標に吐出圧Ｐｄを制御する（ステップＳ４）。
【0043】
続いて、制御部１０は、圧縮機１１起動からの経過時間ｔが所定時間ｔ０より大きいか否かを判定する（ステップＳ５）。所定時間ｔ０は、空調装置１００を稼働させた際の圧縮仕事や急速暖気運転の暖気時間（ブロア７１を稼働させるまでの時間）等を考慮して定めることができる。制御部１０が、時間ｔが所定時間ｔ０以下であると判定した場合（ステップＳ５：Ｎｏ）、ステップＳ４に戻り処理を繰り返す。すなわち、制御部１０は、時間ｔが所定時間ｔ０より大きくなるまでステップＳ４の処理を継続して実行する。この間、圧縮機１１の電力により冷凍サイクル１が暖機され、そのエネルギーの一部は低圧側にも分配され、圧縮機１１の吸入部に連通する低圧側の配管やアキュムレータ１５等が加熱されて温度が上昇する。
【0044】
図３は、冷凍サイクルのＰ－ｈ線図である。図３は、ステップＳ３、Ｓ４の処理が実行されている時の冷凍サイクル１のＰ－ｈ線図である。圧縮機１１の吐出部４１から吐出された冷媒（図３の点Ｂ）は高圧側で配管などに放熱してエンタルピが減少する（点Ｂ→点Ｃ）。その後、第２膨張弁２２で減圧され圧力が減少する（点Ｃ→点Ｄ）。さらに、低圧側の配管などに放熱してエンタルピが減少する（点Ｄ→点Ａ）。なお、アキュムレータ１５があることにより、点Ａは常に飽和蒸気線上に位置する。低圧側が加熱されて温度が上昇すると、圧縮機１１の吸入圧が上昇する。吸入圧が上昇すると、圧縮機１１が吸入する冷媒の密度も大きくなり、圧縮機１１の圧縮仕事をさらに増大させて消費電力が大きくなる。
【0045】
なお、低圧側が加熱され、圧縮機１１の吸入圧は上昇するが、室外熱交換器１４は低温のままである。そのため、室外熱交換器１４が低圧側の配管と連通していると、ヒートパイプと同様の効果により、低圧側の配管内の冷媒が室外熱交換器１４内に流入し、そこで冷媒が放熱してしまう。これを防止するために、逆止弁３２が設けられている。逆止弁３２により、冷媒が室外熱交換器１４内に流入することが防止されているため、放熱損失を低減することができ、効率的に吸入圧を上昇させて圧縮機１１の消費電力を増大させることができる。
【0046】
制御部１０が、時間ｔが所定時間ｔ０より大きいと判定した場合（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、制御部１０は、第１膨張弁２１の開度を調整し、所定値Ｐｄ０を目標に吐出圧Ｐｄを制御する（ステップＳ６）。第１膨張弁２１を開くと、冷媒は第１膨張弁２１、水冷媒熱交換器１２、第３膨張弁２３、室内熱交換器１３の順に流れ、第２膨張弁２２を経由するバイパス配管と合流し、アキュムレータ１５を経て圧縮機１１に吸入される。
【0047】
図４は、冷凍サイクルの各パラメータの時間変化を表す図である。図４の（ａ）は、圧縮機１１の吐出圧Ｐｄと、水冷媒熱交換器１２の入り口側（第１膨張弁２１側）の圧力Ｐｃの時間変化を表す。図４の（ｂ）～（ｄ）は、第１膨張弁２１～第３膨張弁２３の開度の時間変化を表す。図４の（ｅ）は、水回路５を流れる水の水流量の時間変化を表す。
【0048】
圧縮機１１の吸入圧が時間とともに上昇することにより、圧縮機１１の吐出部４１から吐出される冷媒の量が増加する。吐出圧Ｐｄを所定値Ｐｄ０付近に制御するために、時間ｔ≦ｔ０では第２膨張弁２２の開度を調整し、時間ｔ＞ｔ０では第２膨張弁２２の開度を一定にして第１膨張弁２１の開度を調整する。第１膨張弁２１の開度が大きくなると、水冷媒熱交換器１２の入り口側の圧力Ｐｃが上昇する。
【0049】
空調装置１００では、水冷媒熱交換器１２の入口側と出口側とにそれぞれ第１膨張弁２１と第３膨張弁２３とが設けられており、２段膨張を行うことにより水冷媒熱交換器１２を加熱するエネルギーの量を調整することができる。その結果、第１膨張弁２１を開いても、エネルギーの一部は低圧側の加熱のために分配され、低圧側の加熱が継続されるため、圧縮機１１の吸入圧はさらに上昇し消費電力の増大が継続する。
【0050】
続いて、制御部１０は、第１膨張弁２１の開度が全開に近い開度Ｖｏ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ７）。制御部１０が、第１膨張弁２１の開度が開度Ｖｏ１より小さいと判定した場合（ステップＳ７：Ｎｏ）、ステップＳ６に戻り処理を繰り返す。すなわち、制御部１０は、第１膨張弁２１の開度が開度Ｖｏ１以上になるまでステップＳ６の処理を継続して実行する。
【0051】
制御部１０が、第１膨張弁２１の開度が開度Ｖｏ１以上であると判定した場合（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、制御部１０は、水ポンプ５１を起動し、水回路５の暖機を開始する（ステップＳ８）。
【0052】
その後、制御部１０は、水ポンプ５１を制御することにより水回路５の水流量を調整し、所定値Ｐｄ０を目標に吐出圧Ｐｄを制御する（ステップＳ９）。なお、制御部１０は、図４の（ｅ）に示すように、水ポンプ５１の出力を制御して連続流の水流量を調整することにより、水への放熱量を制御してもよい。また、制御部１０は、水ポンプ５１のオン／オフを制御することにより流量を調整し、水への放熱量を制御してもよい。この場合、水ポンプ５１による微小な流量制御を回避することができ、制御の安定性を向上させること、制御の簡素化を図ることができる。
【0053】
図５は、冷凍サイクルのＰ－ｈ線図である。図５は、ステップＳ９、Ｓ１０の処理が実行されている時の冷凍サイクル１のＰ－ｈ線図である。圧縮機１１の吐出部４１から吐出された冷媒（図５の点Ｂ）のうち、バイパス流路を流れる冷媒は、第２膨張弁２２で減圧され圧力が減少する（点Ｂ→点Ｄ）。一方、第１膨張弁２１を流れる冷媒は、第１膨張弁２１が全開に近い開度Ｖｏ１であることにより第１膨張弁２１では減圧されず、水冷媒熱交換器１２において冷媒から水に熱が伝わりエンタルピが減少する（点Ｂ→点Ｅ）。さらに、第３膨張弁２３で減圧され圧力が減少する（点Ｅ→点Ｆ）。その後、Ｆ点の冷媒とＤ点の冷媒とが合流し、アキュムレータ１５を通過して、圧縮機１１に吸入される（点Ａ）。
【0054】
空調装置１００では、圧縮機１１が吐出した冷媒の一部をバイパス配管に流して低圧側で再度合流させている。これにより、水冷媒熱交換器１２の出口側の冷媒のエンタルピ（Ｅ点）は、圧縮機１１の吸入側のエンタルピ（Ａ点）より小さくなる。そのため、水冷媒熱交換器１２内での冷媒の状態は、バイパス配管がない場合に比べ、気液二相となる領域が広くなる。気液二相域における伝熱形態は、凝縮熱伝達となり、気相の熱伝達に比べ熱伝達率が大きく、かつ等温変化のため冷却にともなう温度低下がなく、熱交換の効率を気相の熱伝達に比べ高くすることができる。その結果、空調装置１００では、水冷媒熱交換器１２を小型、かつ大能力にすることができる。
【0055】
続いて、制御部１０は、温度検知器５５が検知した水流量Ｔｗが所定水流量Ｔｗ０以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。制御部１０が、水流量Ｔｗが所定水流量Ｔｗ０より小さいと判定した場合（ステップＳ１０：Ｎｏ）、ステップＳ９に戻り処理を繰り返す。すなわち、制御部１０は、水流量Ｔｗが所定水流量Ｔｗ０以上になるまでステップＳ９の処理を継続して実行する。
【0056】
制御部１０が、水流量Ｔｗが所定水流量Ｔｗ０以上であると判定した場合（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）、制御部１０は、水回路５の暖機が終了したと判断し、ブロア７１からの送風を開始させる（ステップＳ１１）。
【0057】
空調装置１００では、水冷媒熱交換器１２、第３膨張弁２３、室内熱交換器１３の順に冷媒が流れ、ブロア７１からの送風を開始する前に冷凍サイクル１の低圧側が加熱されて温度が上昇している。その結果、室内熱交換器１３を通過する冷媒の温度は、送風開始時の空気の温度より高くなる。
【0058】
図６は、冷凍サイクルのＰ－ｈ線図である。図６は、ステップＳ１１におけるブロア７１からの送風開始後の冷凍サイクル１のＰ－ｈ線図である。第３膨張弁２３で減圧された冷媒（図６の点Ｆ）は、室内熱交換器１３において、冷媒の飽和温度より低温の空気で冷却されてエンタルピが減少する（点Ｆ→点Ｇ）。
【0059】
空調装置１００において、空気の加熱は室内水熱交換器５２に加えて、室内熱交換器１３でも行われることとなり、同等体格の室内水熱交換器５２のみを用いる構成と比較すると最大暖房能力を大きくすることができる。また、空調装置１００において、空気の加熱を室内水熱交換器５２と室内熱交換器１３とで行うことにより、室内水熱交換器５２のみで空気を加熱する同等の最大暖房能力の構成と比較すると、室内水熱交換器５２を小型化することができる。
【0060】
以上説明した実施の形態１によれば、制御部１０は、圧縮機１１を起動する際、第１膨張弁２１を閉じるとともに第２膨張弁２２を所定の開度Ｖｏ２とし、所定時間ｔ０が経過後、第１膨張弁２１を開く制御を行う。その結果、圧縮機１１の吐出部４１と第１膨張弁２１及び第２膨張弁２２との間の空間の熱容量及び内容積を小さくすることにより、圧縮機１１の起動時における吐出圧の上昇速度を増大させ、圧縮機１１の消費電力の立ち上がり速度を向上させることができる。圧縮機１１の消費電力が増大すると、圧縮機１１の仕事量が増大し、急速暖房時の暖房能力を向上させることができる。
【0061】
また、制御部１０は、第１膨張弁２１の開度と第３膨張弁２３の開度とを調整することにより冷媒を２段膨張させ、水冷媒熱交換器１２内の圧力を圧縮機１１の吸入圧以上吐出圧以下に制御する。冷媒を２段膨張することにより、水冷媒熱交換器１２側への放熱量を制御し、低圧側の加熱に分配するエネルギーを確保することができ、圧縮機１１の消費電力を増大させることができる。
【0062】
また、制御部１０は、所定時間ｔ０が経過後、圧縮機１１の吐出圧Ｐｄの目標値（所定値Ｐｄ０）に基づいて第１膨張弁２１の開度を調整する。その結果、圧縮機１１の吐出圧Ｐｄを低下させることなく水冷媒熱交換器１２の入り口側の圧力Ｐｃを徐々に上昇させることができる。
【0063】
次に、空調装置１００の急速暖房運転以外の運転方法について説明する。
【0064】
〔冷房運転〕
制御部１０は、第１膨張弁２１を全開、第２膨張弁２２、及び第４膨張弁２４を全閉にし、第３膨張弁２３の開度を制御して室温を調整する。また、制御部１０は、三方弁５４を水冷媒熱交換器１２から室外水熱交換器５３に水が流れる設定とする。
制御部１０は、第１膨張弁２１を全開、第２膨張弁２２、及び第４膨張弁２４を全閉にし、第３膨張弁２３の開度を制御して室温を調整する。また、制御部１０は、三方弁５４を水冷媒熱交換器１２から室外水熱交換器５３に水が流れる設定とする。
【0065】
圧縮機１１の吐出部４１から吐出された冷媒は、水冷媒熱交換器１２で水回路５に放熱し、第３膨張弁２３で減圧され、室内熱交換器１３で蒸発して室内の空気を冷却する。水回路５では、水冷媒熱交換器１２で水が加熱され、室外水熱交換器５３で水が冷却される。
【0066】
〔暖房運転〕
制御部１０は、第１膨張弁２１を全開、第２膨張弁２２、第３膨張弁２３を全閉にし、第４膨張弁２４の開度を制御して室温を調整する。また、制御部１０は、三方弁５４を水冷媒熱交換器１２から室内水熱交換器５２に水が流れる設定とする。
制御部１０は、第１膨張弁２１を全開、第２膨張弁２２、第３膨張弁２３を全閉にし、第４膨張弁２４の開度を制御して室温を調整する。また、制御部１０は、三方弁５４を水冷媒熱交換器１２から室内水熱交換器５２に水が流れる設定とする。
【0067】
圧縮機１１の吐出部４１から吐出された冷媒は、水冷媒熱交換器１２で水回路５に放熱し、第４膨張弁２４で減圧され、室外熱交換器１４で蒸発して空気から吸熱する。水回路５では、水冷媒熱交換器１２で水が加熱され、室内水熱交換器５２で室内の空気を温める。
【0068】
〔除湿運転〕
制御部１０は、第１膨張弁２１を全開、第２膨張弁２２、及び第４膨張弁２４を全閉にし、第３膨張弁２３の開度を制御して室温を調整する。また、制御部１０は、三方弁５４を制御して、水冷媒熱交換器１２から室内水熱交換器５２に水が流れる設定とする。
制御部１０は、第１膨張弁２１を全開、第２膨張弁２２、及び第４膨張弁２４を全閉にし、第３膨張弁２３の開度を制御して室温を調整する。また、制御部１０は、三方弁５４を制御して、水冷媒熱交換器１２から室内水熱交換器５２に水が流れる設定とする。
【0069】
圧縮機１１の吐出部４１から吐出された冷媒は、水冷媒熱交換器１２で水回路５に放熱し、第３膨張弁２３で減圧され、室内熱交換器１３で蒸発して室内の空気を除湿する。水回路５では、水冷媒熱交換器１２で水が加熱され、室内水熱交換器５２で除湿された空気を温める。
【0070】
【0071】
空調装置１００Ａの冷凍サイクル１Ａは、圧縮機１１の吐出部４１とアキュムレータ１５の上流側とを連通するバイパス流路（第２流路）と、アキュムレータ１５の貯液部と第２膨張弁２２とを連通する流路（第４流路）と、の接続部に設けられており、アキュムレータ１５の貯液部に蓄積された液冷媒を吸引し、第２膨張弁２２を通過した冷媒と混合するエジェクタ８１と、エジェクタ８１が吸引する冷媒の量を調整する絞り８２と、を備える。
【0072】
図８は、図７に示すエジェクタの断面図である。図８に示すように、エジェクタ８１は、ノズル８１０、ボディー８１１、及び流入部８１２の３つの部品からなる。これらの３つの部品は、アルミニウム、又はやステンレス等の金属からなる。
【0073】
ノズル８１０は、ボディー８１１にはめ込まれており、上端が流入部８１２に押圧されている。そして、ボディー８１１と流入部８１２とが溶接又はロー付けにより接合され、ノズル８１０がボディー８１１の内側に固定される。
【0074】
第２膨張弁２２に連通する配管は、流入口８１３に接続され、アキュムレータ１５に連通する配管は、流出口８１４に接続され、アキュムレータ１５の貯液部に連通する配管は、吸入口８１５に接続される。
【0075】
ノズル８１０の出口部８１０１は、第２膨張弁２２からの冷媒が流入する流入口８１３と比較して、流路の断面積が小さくされており、冷媒がノズル８１０を通過するときに流速が速くなる。エネルギー保存則により、流速が速くなると圧力が低下する。そのため、空間８１７の圧力は、アキュムレータ１５内の圧力より低くなり、この負圧を利用してアキュムレータ１５内に貯まっている液冷媒を吸引する。アキュムレータ１５の貯液部からエジェクタ８１に吸引される冷媒の流量は、絞り８２の開度により調整することができる。吸引された液冷媒は、混合部８１６において第２膨張弁２２からの冷媒と混合される。液冷媒と第２膨張弁２２からの冷媒とを混合することにより熱交換が行われる。混合部８１６及びその下流における流路の断面積は、ノズル８１０の出口部８１０１の流路の断面積より大きくされているため流速が減速し、圧力が上昇する。
【0076】
ここで、エジェクタ８１を有しない構成では、第１膨張弁２１を全閉して第２膨張弁２２を開き、パイパス配管に冷媒を流すと、高温の冷媒がアキュムレータ１５に流入することになる。アキュムレータ１５は、余剰冷媒を貯めるために、流入した冷媒を気液分離して液相をアキュムレータ１５の下部に貯める構成である。高温の気相冷媒がアキュムレータ１５に流入した場合、アキュムレータ１５の上部の空間を通過するが、このとき下部に貯まった液冷媒と十分に熱交換しない場合がある。この場合、アキュムレータ１５内に液冷媒が貯まっていたとしても、流入した高温の冷媒がアキュムレータ１５から流出し、圧縮機１１に吸入される。圧縮機１１に吸入される冷媒が過熱されていると、圧縮機１１から吐出される冷媒の温度が上昇する。圧縮機１１は、保護のため吐出される冷媒の温度の上限が決まっており、吐出する冷媒の温度が上昇すると圧縮機１１が作動可能な時間を短縮する場合がある。また、第２膨張弁２２を開いてバイパス配管に高温の冷媒を流し、低圧側を加熱して圧縮機１１の吸入圧を上昇させることにより、圧縮機１１の消費電力を増大させる構成であるものが、過熱された冷媒が圧縮機１１に吸入され、圧縮機１１が加熱されるのに使用されてしまうため、低圧側の加熱に利用できる熱量が低下し、圧縮機１１の消費電力増大が阻害されてしまう。
【0077】
これに対して、空調装置１００Ａでは、エジェクタ８１が、第２膨張弁２２を通過した冷媒と、アキュムレータ１５の貯液部に蓄積された液冷媒とを混合してアキュムレータ１５に流入させる。その結果、第２膨張弁２２を通過した冷媒がアキュムレータ１５を通過し、高温のまま圧縮機１１に吸入されることを防止し、圧縮機１１の吐出部４１から吐出される冷媒が過昇温となることを防止するとともに、低圧側の加熱に使われるエネルギーを増大させることができる。
【0078】
また、エジェクタ８１が、アキュムレータ１５の貯液部に蓄積された液冷媒を吸引するため、冷媒が膨張するエネルギーを活用して液冷媒をポンピングすることができ、余分なエネルギーを使わずにポンピング作用が得られる。
【0079】
【0080】
空調装置１００Ｂの冷凍サイクル１Ｂは、アキュムレータ１５Ｂを備える。第２膨張弁２２に連通する配管は、アキュムレータ１５Ｂの下部に接続される。
【0081】
図１０は、図９に示すアキュムレータの断面図である。図１０に示すように、アキュムレータ１５Ｂは、液冷媒を貯蓄するアキュムレータタンク１５１と、低圧側の配管と接続される流入口１５２と、圧縮機１１の吸入側と接続される流出管１５３と、流出管１５３の外径より大きな内径を有し、一端（下端）が閉じており、流出管１５３と同軸で配置されている管１５４と、を有する。
【0082】
管１５４の下部側には、液戻し用の穴１５５が形成されており、穴１５５に異物が詰まるのを防止するために、穴１５５の外周には円筒状のフィルタ１５６が装着されている。傘部１５７は、冷媒が流入する空間１５８と液冷媒が貯まる下部空間１５９とを仕切っている。バイパス流路管１６０は、第２膨張弁２２に連通するバイパス流路に接続されている。バイパス流路管１６０の下部側には、液注入穴１６１が形成されている。バイパス流路管１６０は、傘部１５７の上側の空間１５８に連通しており、バイパス流路を通過した冷媒は空間１５８に流入する。
【0083】
流入口１５２から空間１５８に流入した冷媒は、傘部１５７の外周の隙間１５７０を通過し、下部空間１５９に流入する。そして、下部空間１５９において、冷媒は、重力により気液分離され、液冷媒がアキュムレータ１５の下部に貯まるとともに、気相冷媒が管１５４の上端の開口部から、管１５４と流出管１５３との間を通過し、穴１５５からオイルが溶解した液冷媒が流入する。管１５４を流れる冷媒と、穴１５５から流入した液冷媒とは混合され、流出管１５３の内部空間を通って流出する。
【0084】
バイパス流路管１６０を流れる冷媒には、貯まっている液冷媒の圧力により液注入穴１６１から液冷媒が注入される。第２膨張弁２２からの冷媒と、液注入穴１６１から注入された液冷媒と混合し、傘部１５７の上部の空間１５８に流出する。さらに、傘部１５７の外周の隙間１５７０を通過して、下部空間１５９に流入する。そして、流入口１５２からの冷媒と同様に気液分離され、液冷媒はアキュムレータ１５の下部に貯まり、気相冷媒は流出する。
【0085】
実施の形態３によれば、アキュムレータ１５の下部に貯まっている液冷媒に作用する重力による圧力を使って、バイパス配管からの冷媒に液冷媒を押込むことにより、実施の形態２のエジェクタ８１と同様の効果を得ることができる。また、実施の形態３では、実施の形態２のようにアキュムレータ１５の貯液部から第２膨張弁２２に連通する配管を設ける必要がなく、実施の形態２よりも構成を簡素化することができる。
【0086】
（実施の形態４）
図１１は、実施の形態４に係る空調装置の構成図である。図１１に示すように、空調装置１００Ｃの冷凍サイクル１Ｃは、室内放熱器１２１を備え、水回路５Ｃは、室内放熱器を備えていない。図１に示す水回路５が室内放熱器を備え、水回路の熱により暖房運転を行う構成では、水の熱容量のため圧縮機１１の起動からブロア７１をオンにするまで時間がかかる。これに対して、実施の形態４では、水回路５の暖機が不要となるので、暖房運転開始までの立ち上がり時間を短縮することができる。
図１１は、実施の形態４に係る空調装置の構成図である。図１１に示すように、空調装置１００Ｃの冷凍サイクル１Ｃは、室内放熱器１２１を備え、水回路５Ｃは、室内放熱器を備えていない。図１に示す水回路５が室内放熱器を備え、水回路の熱により暖房運転を行う構成では、水の熱容量のため圧縮機１１の起動からブロア７１をオンにするまで時間がかかる。これに対して、実施の形態４では、水回路５の暖機が不要となるので、暖房運転開始までの立ち上がり時間を短縮することができる。
【0087】
冷凍サイクル１Ｃは、圧縮機１１から吐出した冷媒をさらに分岐した配管に設けられた室内放熱器１２１を備える。さらに、冷凍サイクル１Ｃは、室内放熱器１２１の入口側に設けられた第１膨張弁Ｂ２１１と、出口側に設けられた逆止弁３２１と、を備える。また、冷凍サイクル１Ｃは、水冷媒熱交換器１２の入口側に設けられた第１膨張弁Ａ２１０と、出口側に設けられた逆止弁３２０と、を備える。
【0088】
〔急速暖房運転〕
外気温が－２０℃のような極低温における急速暖房運転では、制御部１０は、第１膨張弁Ａ２１０を常時全閉とすることにより水冷媒熱交換器１２への冷媒の流入を防止する。また、水冷媒熱交換器１２の出口側には、逆止弁３２０が設けられているので、出口側から冷媒が流入することも防止されている。制御部１０は、第１膨張弁Ｂ２１１を実施の形態１の第１膨張弁２１と同様に制御する。
外気温が－２０℃のような極低温における急速暖房運転では、制御部１０は、第１膨張弁Ａ２１０を常時全閉とすることにより水冷媒熱交換器１２への冷媒の流入を防止する。また、水冷媒熱交換器１２の出口側には、逆止弁３２０が設けられているので、出口側から冷媒が流入することも防止されている。制御部１０は、第１膨張弁Ｂ２１１を実施の形態１の第１膨張弁２１と同様に制御する。
【0089】
制御部１０が、第１膨張弁Ｂ２１１を全閉として圧縮機１１を起動すると、冷媒は、第２膨張弁２２を経由してアキュムレータ１５の吸入側に流れる。圧縮機１１の吐出圧Ｐｄが所定値Ｐｄ０以上となった後、経過時間ｔが所定時間ｔ０になると、制御部１０は、第１膨張弁Ｂ２１１を開いて室内放熱器１２１側にも冷媒を流す。室内放熱器１２１側を流れる冷媒は、第１膨張弁Ｂ２１１、室内放熱器１２１、逆止弁３２１、第３膨張弁２３、室内熱交換器１３の順に流れ、低圧側の配管において第２膨張弁２２を通過したバイパス配管側の冷媒と合流し、アキュムレータ１５を経て圧縮機１１に吸入される。制御部１０は、圧縮機１１の吐出圧Ｐｄが所定値Ｐｄ０となるように、第１膨張弁Ｂ２１１の開度を調整する。すると、第１膨張弁Ｂ２１１の開度が大きくなるに従って、室内放熱器１２１内の圧力が上昇する。第１膨張弁Ｂ２１１の開度が全開に近い開度である開度Ｖｏ１以上となったら、制御部１０は、ブロア７１を起動して、室内の空気を加熱して暖房を開始する。
【0090】
次に、空調装置１００Ｃの急速暖房運転以外の運転方法について説明する。
【0091】
〔冷房運転〕
制御部１０は、第１膨張弁Ａ２１０を全開、第１膨張弁Ｂ２１１を全閉、第２膨張弁２２を全閉、第３膨張弁２３の開度を制御して室温を調整し、第４膨張弁を全閉にする。
制御部１０は、第１膨張弁Ａ２１０を全開、第１膨張弁Ｂ２１１を全閉、第２膨張弁２２を全閉、第３膨張弁２３の開度を制御して室温を調整し、第４膨張弁を全閉にする。
【0092】
圧縮機１１の吐出部４１から吐出した冷媒は、水冷媒熱交換器１２で水回路５Ｃに放熱し、第３膨張弁２３で減圧、室内熱交換器１３で冷媒が蒸発して空気を冷却する。水回路５Ｃでは、水冷媒熱交換器１２で水が加熱され、室外水熱交換器５３で水が冷却される。
【0093】
〔暖房運転〕
制御部１０は、第１膨張弁Ａ２１０を全閉、第１膨張弁Ｂ２１１を全開、第２膨張弁２２を全閉、第３膨張弁２３を全閉にし、第４膨張弁２４の開度を制御して室温を調整する。
制御部１０は、第１膨張弁Ａ２１０を全閉、第１膨張弁Ｂ２１１を全開、第２膨張弁２２を全閉、第３膨張弁２３を全閉にし、第４膨張弁２４の開度を制御して室温を調整する。
【0094】
圧縮機１１の吐出部４１から吐出した冷媒は、室内放熱器１２１で室内の空気を温める。その後、冷媒は、第４膨張弁２４で減圧され、室外熱交換器１４で冷媒が蒸発して空気から吸熱する。
【0095】
〔除湿運転（１）〕
制御部１０は、第１膨張弁Ａ２１０を全閉、第１膨張弁Ｂ２１１を全開、第２膨張弁２２を全閉、第３膨張弁２３の開度を調整して室温を調整し、第４膨張弁２４を全閉にする。
制御部１０は、第１膨張弁Ａ２１０を全閉、第１膨張弁Ｂ２１１を全開、第２膨張弁２２を全閉、第３膨張弁２３の開度を調整して室温を調整し、第４膨張弁２４を全閉にする。
【0096】
圧縮機１１の吐出部４１から吐出した冷媒は、室内放熱器１２１で車室内空気を加熱し、第３膨張弁２３で減圧され、室内熱交換器１３で冷媒が蒸発して除湿する。
【0097】
〔除湿運転（２）〕
除湿運転（２）は、除湿運転（１）に対して、外気への放熱量を増やして、除湿した空気の温度上昇を抑える運転モードである。
除湿運転（２）は、除湿運転（１）に対して、外気への放熱量を増やして、除湿した空気の温度上昇を抑える運転モードである。
【0098】
制御部１０は、第１膨張弁Ａ２１０、及び第１膨張弁Ｂ２１１を開き、冷媒は、水冷媒熱交換器１２と室内放熱器１２１とを並列で流れる。水冷媒熱交換器１２では、水回路５Ｃに放熱し、室内放熱器１２１では、室内の空気を温める。水ポンプ５１により水回路５Ｃの水流量を調整することにより、水への放熱量を調整することができる。水への放熱量が小さい場合、水ポンプ５１による水流量の調整が難しい場合があるが、その場合には、水ポンプ５１のオン／オフを切り替える制御を行ってもよい。水冷媒熱交換器１２からの冷媒と、室内放熱器１２１からの冷媒とは合流し、第３膨張弁２３で減圧され、室内熱交換器１３で冷媒が蒸発して除湿する。
【0099】
（実施の形態５）
図１２は、実施の形態５に係る空調装置の構成図である。図１２に示すように、空調装置１００Ｄの電池温調用水回路９は、第２水ポンプ９１と、第２水冷媒熱交換器９２と、第２室外水熱交換器９３と、第２三方弁９４と、電池９５０と熱交換を行う電池用熱交換器９５と、を備える。
図１２は、実施の形態５に係る空調装置の構成図である。図１２に示すように、空調装置１００Ｄの電池温調用水回路９は、第２水ポンプ９１と、第２水冷媒熱交換器９２と、第２室外水熱交換器９３と、第２三方弁９４と、電池９５０と熱交換を行う電池用熱交換器９５と、を備える。
【0100】
第２水ポンプ９１は、電動のポンプであり、制御部１０による制御のもと、水流量を制御する。
【0101】
第２水冷媒熱交換器９２は、電池温調用水回路９を循環する水と、冷凍サイクル１を循環する冷媒との間の熱交換を行う。
【0102】
第２室外水熱交換器９３は、水と室外との間の熱交換を行う。また、第２室外水熱交換器９３は、室外に空気を排出する送風用ファン９３０を有する。
【0103】
第２三方弁９４は、第２水ポンプ９１、第２室外水熱交換器９３、及び電池用熱交換器９５にそれぞれ連通する水配管の分岐部に設けられており、水が流れる方向を切り換えることができる。
【0104】
電池用熱交換器９５は、電池温調用水回路９を循環する水と、電池９５０との間の熱交換を行う。
【0105】
制御部１０は、電池温調を行う場合、第２三方弁９４を、第２水ポンプ９１、電池用熱交換器９５、第２水冷媒熱交換器９２、第２水ポンプ９１の順に水が流れる経路に設定し、電池９５０と冷凍サイクル１との間の熱交換を行う。
【0106】
制御部１０は、外気から吸熱してヒートポンプによる暖房を行う場合、第２三方弁９４を、第２水ポンプ９１、第２室外水熱交換器９３、第２水冷媒熱交換器９２、第２水ポンプ９１の順に水が流れる経路に設定する。
【0107】
なお、電池温調において、電池９５０を冷凍サイクル１の熱により加熱する場合に、圧縮機１１の吐出部４１から吐出した高温の冷媒を第２水冷媒熱交換器９２に流すため、第２膨張弁２２が設けられたバイパス配管を第２水冷媒熱交換器９２の入口側に連通する。
【0108】
〔急速暖房運転〕
外気温が－２０℃のような極低温における急速暖房運転では、制御部１０は、実施の形態１と同様の制御を行う。制御部１０が、圧縮機１１を起動すると、冷媒は、第２膨張弁２２、第２水冷媒熱交換器９２、アキュムレータ１５の順に流れ、圧縮機１１に吸入されるが、第２水冷媒熱交換器９２における放熱を抑制するため、制御部１０は、第２水ポンプ９１を停止させている。
外気温が－２０℃のような極低温における急速暖房運転では、制御部１０は、実施の形態１と同様の制御を行う。制御部１０が、圧縮機１１を起動すると、冷媒は、第２膨張弁２２、第２水冷媒熱交換器９２、アキュムレータ１５の順に流れ、圧縮機１１に吸入されるが、第２水冷媒熱交換器９２における放熱を抑制するため、制御部１０は、第２水ポンプ９１を停止させている。
【0109】
電池を加熱するモードの場合、制御部１０は、第１膨張弁２１を全閉、第２膨張弁２２の開度を調整し、第３膨張弁２３を全閉、第４膨張弁２４を全閉にする。圧縮機１１の吐出部４１から吐出された冷媒は、第２膨張弁２２で減圧され、第２水冷媒熱交換器９２において電池温調用水回路９の水と熱交換し、アキュムレータ１５を経て圧縮機１１に吸入される。これはいわゆるホットガスサイクルであり、高温の冷媒により電池温調用水回路９を循環する水が加熱される。電池温調用水回路９における水の循環経路は、第２水ポンプ９１、第２三方弁９４、電池用熱交換器９５、第２水冷媒熱交換器９２、第２水ポンプ９１の順であり、第２水冷媒熱交換器９２において加熱された水により、電池９５０を加熱する。
【0110】
実施の形態５によれば、外気温が極低温の場合に急速暖房運転をするために設けたバイパス配管と第２膨張弁２２とを電池９５０の温調用に兼用することができる。
【0111】
次に、空調装置１００Ｄの急速暖房運転以外の運転方法について説明する。
【0112】
〔冷房運転〕
制御部１０は、第１膨張弁２１を全開、第２膨張弁２２を全閉、第３膨張弁２３の開度を調整して室温を調整し、第４膨張弁２４を全閉にする。
制御部１０は、第１膨張弁２１を全開、第２膨張弁２２を全閉、第３膨張弁２３の開度を調整して室温を調整し、第４膨張弁２４を全閉にする。
【0113】
圧縮機１１の吐出部４１から吐出した冷媒は、水冷媒熱交換器１２で水に放熱し、第３膨張弁２３で減圧され、室内熱交換器１３で冷媒が蒸発して空気を冷却する。水回路５では、水冷媒熱交換器１２で水が加熱され、室外水熱交換器５３で水が冷却される。
【0114】
〔暖房運転〕
制御部１０は、第１膨張弁２１を全開、第２膨張弁２２を全閉、第３膨張弁２３を全閉、第４膨張弁２４の開度を制御して室温を調整する。
制御部１０は、第１膨張弁２１を全開、第２膨張弁２２を全閉、第３膨張弁２３を全閉、第４膨張弁２４の開度を制御して室温を調整する。
【0115】
圧縮機１１の吐出部４１から吐出した冷媒は、水冷媒熱交換器１２で水回路５の水を加熱し、第４膨張弁２４で減圧され、第２水冷媒熱交換器９２で冷媒が蒸発して電池温調用水回路９の水から吸熱する。
【0116】
水回路５において、制御部１０は、三方弁５４を制御して、水を水ポンプ５１、水冷媒熱交換器１２、三方弁５４、室内水熱交換器５２、水ポンプ５１の順に流し、水冷媒熱交換器１２で加熱された水が室内水熱交換器５２で空気に放熱し暖房を行う。
【0117】
電池温調用水回路９において、制御部１０は、第２三方弁９４を制御して、水を第２水ポンプ９１、第２三方弁９４、第２室外水熱交換器９３、第２水冷媒熱交換器９２、第２水ポンプ９１の順に流し、第２室外水熱交換器９３において水が外気から吸熱し、第２水冷媒熱交換器９２において水が冷媒を加熱する。
【0118】
〔除湿運転〕
制御部１０は、第１膨張弁２１を全開、第２膨張弁２２を全閉、第３膨張弁２３の開度を制御して室温を調整し、第４膨張弁は全閉にする。制御部１０は、三方弁５４を水冷媒熱交換器１２、室内水熱交換器５２の順に水が流れる方向に設定する。
制御部１０は、第１膨張弁２１を全開、第２膨張弁２２を全閉、第３膨張弁２３の開度を制御して室温を調整し、第４膨張弁は全閉にする。制御部１０は、三方弁５４を水冷媒熱交換器１２、室内水熱交換器５２の順に水が流れる方向に設定する。
【0119】
圧縮機１１の吐出部４１から吐出した冷媒は、水冷媒熱交換器１２で水に放熱し、第３膨張弁２３で減圧され、室内熱交換器１３で冷媒が蒸発して除湿する。水回路５では、水冷媒熱交換器１２で水が加熱され、室内水熱交換器５２で除湿された空気を温める。
【0120】
〔電池冷却運転〕
制御部１０は、第１膨張弁２１を全開、第２膨張弁２２を全閉、第３膨張弁２３を全閉、第４膨張弁２４の開度を制御する。
制御部１０は、第１膨張弁２１を全開、第２膨張弁２２を全閉、第３膨張弁２３を全閉、第４膨張弁２４の開度を制御する。
【0121】
圧縮機１１の吐出部４１から吐出した冷媒は、水冷媒熱交換器１２で水に放熱し、第４膨張弁２４で減圧され、第２水冷媒熱交換器９２で冷媒が蒸発して電池温調用水回路９を循環する水を冷却する。電池温調用水回路９では、制御部１０は、第２三方弁９４を制御して、水を第２水ポンプ９１、第２三方弁９４、電池用熱交換器９５、第２水冷媒熱交換器９２、第２水ポンプ９１の順に流し、第２水冷媒熱交換器９２で冷却された水により、電池９５０を冷やす。
【0122】
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、以上のように表わしかつ記述した特定の詳細及び代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付のクレーム及びその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神又は範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【0123】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 冷凍サイクル
５、５Ｃ 水回路
７ ＨＶＡＣユニット
９ 電池温調用水回路
１０ 制御部
１１ 圧縮機
１２ 水冷媒熱交換器
１３ 室内熱交換器
１４ 室外熱交換器
１５、１５Ｂ アキュムレータ
２１ 第１膨張弁
２２ 第２膨張弁
２３ 第３膨張弁
２４ 第４膨張弁
３１ 圧力検知器
３２ 逆止弁
４１ 吐出部
５１ 水ポンプ
５２ 室内水熱交換器
５３ 室外水熱交換器
５４ 三方弁
５５ 温度検知器
７１ ブロア
７２ ダンパ
８１ エジェクタ
８２ 絞り
９１ 第２水ポンプ
９２ 第２水冷媒熱交換器
９３ 第２室外水熱交換器
９４ 第２三方弁
９５ 電池用熱交換器
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ 空調装置
１２１ 室内放熱器
１４０ 送風用ファン
１５１ アキュムレータタンク
１５２ 流入口
１５３ 流出管
１５４ 管
１５５ 穴
１５６ フィルタ
１５７ 傘部
１５８ 空間
１５９ 下部空間
１６０ バイパス流路管
１６１ 液注入穴
３２０ 逆止弁
３２１ 逆止弁
５３０ 送風用ファン
８１０ ノズル
８１１ ボディー
８１２ 流入部
８１３ 流入口
８１４ 流出口
８１５ 吸入口
８１６ 混合部
８１７ 空間
９３０ 送風用ファン
９５０ 電池
１５７０ 隙間
８１０１ 出口部
Ａ２１０ 第１膨張弁
Ｂ２１１ 第１膨張弁
５、５Ｃ 水回路
７ ＨＶＡＣユニット
９ 電池温調用水回路
１０ 制御部
１１ 圧縮機
１２ 水冷媒熱交換器
１３ 室内熱交換器
１４ 室外熱交換器
１５、１５Ｂ アキュムレータ
２１ 第１膨張弁
２２ 第２膨張弁
２３ 第３膨張弁
２４ 第４膨張弁
３１ 圧力検知器
３２ 逆止弁
４１ 吐出部
５１ 水ポンプ
５２ 室内水熱交換器
５３ 室外水熱交換器
５４ 三方弁
５５ 温度検知器
７１ ブロア
７２ ダンパ
８１ エジェクタ
８２ 絞り
９１ 第２水ポンプ
９２ 第２水冷媒熱交換器
９３ 第２室外水熱交換器
９４ 第２三方弁
９５ 電池用熱交換器
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ 空調装置
１２１ 室内放熱器
１４０ 送風用ファン
１５１ アキュムレータタンク
１５２ 流入口
１５３ 流出管
１５４ 管
１５５ 穴
１５６ フィルタ
１５７ 傘部
１５８ 空間
１５９ 下部空間
１６０ バイパス流路管
１６１ 液注入穴
３２０ 逆止弁
３２１ 逆止弁
５３０ 送風用ファン
８１０ ノズル
８１１ ボディー
８１２ 流入部
８１３ 流入口
８１４ 流出口
８１５ 吸入口
８１６ 混合部
８１７ 空間
９３０ 送風用ファン
９５０ 電池
１５７０ 隙間
８１０１ 出口部
Ａ２１０ 第１膨張弁
Ｂ２１１ 第１膨張弁
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】