特許 7468237 冷凍サイクル装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-08

(45)【発行日】2024-04-16

(54)【発明の名称】冷凍サイクル装置

(51)【国際特許分類】

   F24F 11/65 20180101AFI20240409BHJP

   F25B 1/00 20060101ALI20240409BHJP

   F25B 5/02 20060101ALI20240409BHJP

   F24F 11/83 20180101ALI20240409BHJP

   B60H 1/32 20060101ALI20240409BHJP

【ＦＩ】

F24F11/65

F25B1/00 321L

F25B5/02 530L

F24F11/83

B60H1/32 623G

B60H1/32 623H

B60H1/32 624E

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020133010

(22)【出願日】2020-08-05

(65)【公開番号】P2022029629

(43)【公開日】2022-02-18

【審査請求日】2023-07-13

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110001472

【氏名又は名称】弁理士法人かいせい特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】加見 祐一

(72)【発明者】

【氏名】加藤 大輝

【審査官】佐藤 正浩

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－０８８０６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２２３８９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１２／１１４４４７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２４Ｆ １１／６５

Ｆ２５Ｂ １／００

Ｆ２５Ｂ ５／０２

Ｆ２４Ｆ １１／８３

Ｂ６０Ｈ １／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１）と、
前記圧縮機から吐出された吐出冷媒を熱源として、空調対象空間へ送風される空気を加熱する加熱部（１２、４０、４２）と、
前記加熱部から流出した冷媒を減圧させる暖房用膨張弁（１４ａ）と、
前記暖房用膨張弁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（１６）と、
前記室外熱交換器から流出した冷媒を減圧させる冷房用膨張弁（１４ｂ）と、
前記冷房用膨張弁から流出した冷媒を蒸発させて、前記加熱部にて加熱される前の前記空気を冷却する室内蒸発器（１８）と、
前記室外熱交換器から流出した冷媒を減圧させる吸熱用膨張弁（１４ｃ）と、
前記吸熱用膨張弁から流出した冷媒を蒸発させて、吸熱対象物（８０）から吸熱する吸熱部（１９、５０）と、
前記室外熱交換器で外気から吸熱せず前記吸熱部で前記吸熱対象物から吸熱する廃熱暖房モードの冷媒回路と、前記室外熱交換器で外気から吸熱するとともに前記吸熱部で前記吸熱対象物から吸熱する外気廃熱暖房モードの冷媒回路とに切り替える冷媒回路切替部（１５ａ、１５ｂ）と、
前記外気廃熱暖房モードにおいて、外気温度（Ｔａｍ）から、前記圧縮機に吸入される冷媒の温度（Ｔｓ）を減じた温度差である外気冷媒温度差が下限温度差（α２）以下であり、且つ前記吸熱対象物の温度（ＴＷＬ２）が吸熱可能温度（ＴＷ１）以上である場合、前記廃熱暖房モードに切り替えるように前記冷媒回路切替部を制御する制御部（６０）とを備える冷凍サイクル装置。

【請求項2】

前記冷媒回路切替部は、前記廃熱暖房モードの冷媒回路と、前記外気廃熱暖房モードの冷媒回路と、前記室外熱交換器で外気から吸熱して前記吸熱部で前記吸熱対象物から吸熱しない外気暖房モードの冷媒回路に切り替え、
前記制御部は、前記外気暖房モードにおいて、前記外気冷媒温度差が吸熱可能温度差（α１）以上であり、且つ前記吸熱対象物の温度が前記吸熱可能温度以上である場合、前記外気廃熱暖房モードに切り替えるように前記冷媒回路切替部を制御する請求項１に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記廃熱暖房モードにおいて、前記外気冷媒温度差が吸熱可能温度差（α１）以上である場合、前記外気廃熱暖房モードに切り替えるように前記冷媒回路切替部を制御する請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項4】

前記冷媒回路切替部は、前記廃熱暖房モードの冷媒回路と、前記外気廃熱暖房モードの冷媒回路と、前記室外熱交換器で外気から吸熱して前記吸熱部で前記吸熱対象物から吸熱しない外気暖房モードの冷媒回路に切り替え、
前記制御部は、前記廃熱暖房モードにおいて、前記吸熱対象物の温度が吸熱下限温度（ＴＷｍｉｎ）以下である場合、前記外気暖房モードに切り替えるように前記冷媒回路切替部を制御する請求項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】

前記冷媒回路切替部は、前記廃熱暖房モードの冷媒回路と、前記外気廃熱暖房モードの冷媒回路と、前記室外熱交換器で外気から吸熱して前記吸熱部で前記吸熱対象物から吸熱しない外気暖房モードの冷媒回路に切り替え、
前記制御部は、前記外気廃熱暖房モードにおいて、前記外気冷媒温度差が下限温度差以下であり且つ前記吸熱対象物の温度が吸熱可能温度未満である場合、または前記吸熱対象物の温度が吸熱下限温度（ＴＷｍｉｎ）以下である場合、前記外気暖房モードに切り替えるように前記冷媒回路切替部を制御する請求項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】

前記冷媒回路切替部は、前記室外熱交換器に着霜が生じた場合、前記廃熱暖房モードの冷媒回路に切り替え、
前記制御部は、前記室外熱交換器に着霜が生じて前記廃熱暖房モードの冷媒回路に切り替えられた場合、前記吸熱対象物の温度が吸熱下限温度（ＴＷｍｉｎ）を下回ることを抑制するように前記圧縮機の冷媒吐出能力を制御する請求項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】

前記圧縮機に吸入される冷媒の気液を分離して液相の冷媒を貯える気液分離部（２１）を備え、
前記冷媒回路切替部は、前記廃熱暖房モードの冷媒回路と、前記外気廃熱暖房モードの冷媒回路と、前記室外熱交換器で外気から吸熱して前記吸熱部で前記吸熱対象物から吸熱しない外気暖房モードの冷媒回路に切り替え、
前記制御部は、
前記外気暖房モードでは、前記加熱部から流出した冷媒の過冷却度（ＳＣ２）に基づいて前記暖房用膨張弁の開度を制御し、
前記廃熱暖房モードでは、前記加熱部から流出した冷媒の過冷却度（ＳＣ２）に基づいて前記吸熱用膨張弁の開度を制御し、
前記外気廃熱暖房モードでは、前記加熱部から流出した冷媒の過冷却度（ＳＣ２）に基づいて前記暖房用膨張弁および前記吸熱用膨張弁のうち一方の膨張弁の開度を制御し、前記暖房用膨張弁および前記吸熱用膨張弁のうち他方の膨張弁で減圧された冷媒の蒸発後の過熱度（ＳＨＣ）に基づいて前記他方の膨張弁の開度を制御する請求項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】

前記加熱部から流出した冷媒の気液を分離して液相の冷媒を貯える気液分離部（２５）を備え、
前記冷媒回路切替部は、前記廃熱暖房モードの冷媒回路と、前記外気廃熱暖房モードの冷媒回路と、前記室外熱交換器で外気から吸熱して前記吸熱部で前記吸熱対象物から吸熱しない外気暖房モードの冷媒回路に切り替え、
前記制御部は、
前記外気暖房モードでは、前記室外熱交換器から流出した冷媒の過熱度（ＳＨ１）に基づいて前記暖房用膨張弁の開度を制御し、
前記廃熱暖房モードでは、前記吸熱部から流出した冷媒の過熱度（ＳＨＣ）に基づいて前記吸熱用膨張弁の開度を制御し、
前記外気廃熱暖房モードでは、前記室外熱交換器から流出した冷媒の過熱度（ＳＨ１）に基づいて前記暖房用膨張弁の開度を制御し、前記吸熱部から流出した冷媒の過熱度（ＳＨＣ）に基づいて前記吸熱用膨張弁の開度を制御する請求項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9】

前記制御部は、前記外気廃熱暖房モードでは、前記圧縮機に吸入される冷媒の温度が前記外気温度を超えないように前記吸熱用膨張弁の開度を制御する請求項１ないし８のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。

【請求項10】

前記制御部は、前記外気廃熱暖房モードでは、前記吸熱対象物の温度が吸熱下限温度（ＴＷｍｉｎ）以下になることを抑制するように前記吸熱用膨張弁の開度を制御する請求項１ないし９のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の熱源から吸熱して暖房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に記載されている車両用空気調和装置は、室外熱交換器と非温調対象から吸熱して車室内を暖房する。この従来技術では、外気からの吸熱のみならず、非温調対象の廃熱を利用して暖房を行うことによって、暖房の効率や性能が向上されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２０－２６１９６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、上記従来技術では、廃熱吸熱によって冷凍サイクルの低圧が上昇するので、廃熱量が多い場合には室外熱交換器での冷媒温度が外気温度よりも高くなることが起こり得る。室外熱交換器での冷媒温度が外気温度よりも高くなると室外熱交換器で冷媒から外気に放熱してしまうので暖房の効率や性能が悪化してしまう。

【0005】

本発明は、上記点に鑑み、複数の熱源から吸熱して暖房を行う冷凍サイクル装置において、暖房の効率を向上させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

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は、
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１）と、
圧縮機から吐出された吐出冷媒を熱源として、空調対象空間へ送風される空気を加熱する加熱部（１２、４０、４２）と、
加熱部から流出した冷媒を減圧させる暖房用膨張弁（１４ａ）と、
暖房用膨張弁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（１６）と、
室外熱交換器から流出した冷媒を減圧させる冷房用膨張弁（１４ｂ）と、
冷房用膨張弁から流出した冷媒を蒸発させて、加熱部にて加熱される前の空気を冷却する室内蒸発器（１８）と、
室外熱交換器から流出した冷媒を減圧させる吸熱用膨張弁（１４ｃ）と、
吸熱用膨張弁から流出した冷媒を蒸発させて、吸熱対象物（８０）から吸熱する吸熱部（１９、５０）と、
室外熱交換器で外気から吸熱せず吸熱部で吸熱対象物から吸熱する廃熱暖房モードの冷媒回路と、室外熱交換器で外気から吸熱するとともに吸熱部で吸熱対象物から吸熱する外気廃熱暖房モードの冷媒回路とに切り替える冷媒回路切替部（１５ａ、１５ｂ）と、
外気廃熱暖房モードにおいて、外気温度Ｔａｍから、圧縮機に吸入される冷媒の温度（Ｔｓ）を減じた温度差である外気冷媒温度差が下限温度差（α２）以下であり、且つ吸熱対象物の温度（ＴＷＬ２）が吸熱可能温度（ＴＷ１）以上である場合、廃熱暖房モードに切り替えるように冷媒回路切替部を制御する制御部（６０）とを備える。

【0007】

これによると、廃熱吸熱によって冷凍サイクルの低圧が上昇しても、廃熱暖房モードに切り替えることで室外熱交換器で冷媒から外気に放熱することを抑制できるので、暖房の効率や性能の悪化を抑制できる。

【0008】

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】

【0009】

【図1】第１実施形態の車両用空調装置の全体構成図である。

【図2】第１実施形態の車両用空調装置の電気制御部を示すブロック図である。

【図3】第１実施形態の制御プログラムにおける運転モードの切替条件を示す説明図である。

【図4】第１実施形態の外気廃熱暖房モードにおける冷媒の状態の変化を示すモリエル線図である。

【図5】比較例の外気廃熱暖房モードにおける冷媒の状態の変化を示すモリエル線図である。

【図6】第２実施形態の車両用空調装置の全体構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

（第１実施形態）
図１～図５を用いて、第１実施形態を説明する。本実施形態の冷凍サイクル装置１０は、電気自動車に搭載された車両用空調装置１に適用されている。電気自動車は、電動モータから走行用の駆動力を得る車両である。車両用空調装置１は、空調対象空間である車室内の空調を行う。

【0011】

車両用空調装置１は、図１の全体構成図に示すように、冷凍サイクル装置１０、室内空調ユニット３０、高温側熱媒体回路４０、低温側熱媒体回路５０等を備えている。

【0012】

冷凍サイクル装置１０は、車室内の空調を行うために、車室内へ送風される空気を冷却し、高温側熱媒体回路４０を循環する高温側熱媒体を加熱する。冷凍サイクル装置１０は、廃熱機器８０から吸熱するために、低温側熱媒体回路５０を循環する低温側熱媒体を冷却する。

【0013】

冷凍サイクル装置１０は、車室内の空調を行うために、様々な運転モード用の冷媒回路を切替可能である。例えば、冷房モードの冷媒回路、除湿暖房モードの冷媒回路、暖房モードの冷媒回路等を切替可能である。

【0014】

冷凍サイクル装置１０では、冷媒としてＨＦＯ系冷媒（具体的には、Ｒ１２３４ｙｆ）を採用しており、圧縮機１１から吐出された吐出冷媒の圧力が冷媒の臨界圧力を超えない蒸気圧縮式の亜臨界冷凍サイクルを構成している。冷媒には圧縮機１１を潤滑するための冷凍機油が混入されている。冷凍機油の一部は、冷媒とともにサイクルを循環している。

【0015】

冷凍サイクル装置１０の構成機器のうち、圧縮機１１は、冷凍サイクル装置１０において冷媒を吸入し、圧縮して吐出する。圧縮機１１は、車室の前方に配置されて電動モータ等が収容される駆動装置室内に配置されている。圧縮機１１は、吐出容量が固定された固定容量型の圧縮機構を電動モータにて回転駆動する電動圧縮機である。圧縮機１１は、図２に示す制御装置６０から出力される制御信号によって、回転数（すなわち、冷媒吐出能力）が制御される。

【0016】

図１に示すように、圧縮機１１の吐出口には、水冷媒熱交換器１２の冷媒通路の入口側が接続されている。水冷媒熱交換器１２は、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒を流通させる冷媒通路と、高温側熱媒体回路４０を循環する高温側熱媒体を流通させる水通路とを有している。水冷媒熱交換器１２は、冷媒通路を流通する高圧冷媒と、水通路を流通する高温側熱媒体とを熱交換させて、高温側熱媒体を加熱する加熱用の熱交換器である。

【0017】

水冷媒熱交換器１２の冷媒通路の出口には、互いに連通する３つの流入出口を有する第１継手１３ａの流入口側が接続されている。このような三方継手としては、複数の配管を接合して形成されたものや、金属ブロックや樹脂ブロックに複数の冷媒通路を設けることによって形成されたものを採用することができる。

【0018】

冷凍サイクル装置１０は、第２～第４継手１３ｂ～１３ｄを備えている。第３継手１３ｃは、第１継手１３ａと同様の三方継手である。第２継手１３ｂおよび第４継手１３ｄは、互いに連通する４つの流入出口を有する四方継手である。

【0019】

第１継手１３ａの一方の流出口には、暖房用膨張弁１４ａの入口側が接続されている。第１継手１３ａの他方の流出口には、バイパス通路２２ａを介して、第２継手１３ｂの一方の流入口側が接続されている。バイパス通路２２ａには、除湿用開閉弁１５ａが配置されている。

【0020】

除湿用開閉弁１５ａは、バイパス通路２２ａを開閉する電磁弁である。冷凍サイクル装置１０は、暖房用開閉弁１５ｂを備えている。暖房用開閉弁１５ｂの基本的構成は、除湿用開閉弁１５ａと同様である。

【0021】

除湿用開閉弁１５ａおよび暖房用開閉弁１５ｂは、冷媒通路を開閉することで、各運転モードの冷媒回路を切り替えることができる。除湿用開閉弁１５ａおよび暖房用開閉弁１５ｂは、サイクルの冷媒回路を切り替える冷媒回路切替部である。除湿用開閉弁１５ａおよび暖房用開閉弁１５ｂは、制御装置６０から出力される制御電圧によって制御される。

【0022】

暖房用膨張弁１４ａは、少なくとも車室内の暖房を行う運転モード時に、水冷媒熱交換器１２の冷媒通路から流出した高圧冷媒を減圧させるとともに、下流側へ流出させる冷媒の流量（質量流量）を調整する暖房用減圧部である。暖房用膨張弁１４ａ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（換言すれば電気的機構）とを有して構成される電気式の可変絞り機構（換言すれば、電気式膨張弁）である。

【0023】

冷凍サイクル装置１０は、冷房用膨張弁１４ｂおよび吸熱用膨張弁１４ｃを備えている。冷房用膨張弁１４ｂおよび吸熱用膨張弁１４ｃの基本的構成は、暖房用膨張弁１４ａと同様である。

【0024】

暖房用膨張弁１４ａ、冷房用膨張弁１４ｂおよび吸熱用膨張弁１４ｃは、弁開度を全開にすることで流量調整作用および冷媒減圧作用を殆ど発揮することなく単なる冷媒通路として機能する全開機能、および弁開度を全閉にすることで冷媒通路を閉塞する全閉機能を有している。

【0025】

この全開機能および全閉機能によって、暖房用膨張弁１４ａ、冷房用膨張弁１４ｂおよび吸熱用膨張弁１４ｃは、各運転モードの冷媒回路を切り替えることができる。暖房用膨張弁１４ａ、冷房用膨張弁１４ｂおよび吸熱用膨張弁１４ｃは、冷媒回路切替部として機能する。暖房用膨張弁１４ａ、冷房用膨張弁１４ｂおよび吸熱用膨張弁１４ｃは、制御装置６０から出力される制御信号（制御パルス）によって制御される。

【0026】

暖房用膨張弁１４ａの出口には、室外熱交換器１６の冷媒入口側が接続されている。室外熱交換器１６は、暖房用膨張弁１４ａから流出した冷媒と図示しない冷却ファンにより送風された外気とを熱交換させる熱交換器である。室外熱交換器１６は、駆動装置室内の前方側に配置されている。このため、車両走行時には、室外熱交換器１６に走行風を当てることができる。

【0027】

室外熱交換器１６の冷媒出口には、第３継手１３ｃの流入口側が接続されている。第３継手１３ｃの一方の流出口には、暖房用通路２２ｂを介して、第４継手１３ｄの第１の流入口側が接続されている。暖房用通路２２ｂには、この冷媒通路を開閉する暖房用開閉弁１５ｂが配置されている。暖房用通路２２ｂには、第１逆止弁１７ａが配置されている。第１逆止弁１７ａは、第３継手１３ｃ側から第４継手１３ｄ側へ冷媒が流れることを許容し、第４継手１３ｄ側から第３継手１３ｃ側へ冷媒が流れることを禁止する。

【0028】

第３継手１３ｃの他方の流出口には、第２継手１３ｂの他方の流入口側が接続されている。第３継手１３ｃの他方の流出口側と第２継手１３ｂの他方の流入口側とを接続する冷媒通路には、第２逆止弁１７ｂが配置されている。第２逆止弁１７ｂは、第３継手１３ｃ側から第２継手１３ｂ側へ冷媒が流れることを許容し、第２継手１３ｂ側から第３継手１３ｃ側へ冷媒が流れることを禁止する。

【0029】

第２継手１３ｂの一方の流出口には、冷房用膨張弁１４ｂの入口側が接続されている。第２継手１３ｂの他方の流出口には、吸熱用膨張弁１４ｃの入口側が接続されている。

【0030】

冷房用膨張弁１４ｂは、少なくとも車室内の冷房を行う運転モード時に、室外熱交換器１６から流出した冷媒を減圧させるとともに、下流側へ流出させる冷媒の流量を調整する空調用減圧部である。

【0031】

冷房用膨張弁１４ｂの出口には、室内蒸発器１８の冷媒入口側が接続されている。室内蒸発器１８は、室内空調ユニット３０の空調ケース３１内に配置されている。室内蒸発器１８は、冷房用膨張弁１４ｂにて減圧された低圧冷媒と送風機３２から送風された空気とを熱交換させて低圧冷媒を蒸発させ、低圧冷媒に吸熱作用を発揮させることによって空気を冷却する空調用蒸発部である。室内蒸発器１８は第１蒸発部である。室内蒸発器１８の冷媒出口には、第４継手１３ｄの第２の流入口側が接続されている。

【0032】

室内蒸発器１８の冷媒出口側と第４継手１３ｄの第２の流入口側とを接続する冷媒通路には、第３逆止弁１７ｃが配置されている。第３逆止弁１７ｃは、室内蒸発器１８側から第４継手１３ｄ側へ冷媒が流れることを許容し、第４継手１３ｄ側から室内蒸発器１８側へ冷媒が流れることを禁止する。

【0033】

吸熱用膨張弁１４ｃは、廃熱機器８０から吸熱を行う運転モード時に、室外熱交換器１６から流出した冷媒を減圧させるとともに、下流側へ流出させる冷媒の流量を調整する吸熱用減圧部である。

【0034】

吸熱用膨張弁１４ｃの出口には、チラー１９の冷媒通路の入口側が接続されている。チラー１９は、吸熱用膨張弁１４ｃにて減圧された低圧冷媒を流通させる冷媒通路と、低温側熱媒体回路５０を循環する低温側熱媒体を流通させる水通路とを有している。チラー１９は、冷媒通路を流通する低圧冷媒と、水通路を流通する低温側熱媒体とを熱交換させて、低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる蒸発部である。チラー１９の冷媒通路の出口には、第４継手１３ｄの第３の流入口側が接続されている。室内蒸発器１８およびチラー１９は、冷媒流れに対して互いに並列的に接続されている。

【0035】

第４継手１３ｄの流出口には、アキュムレータ２１の入口側が接続されている。アキュムレータ２１は、内部に流入した冷媒の気液を分離して、サイクル内の余剰液相冷媒を貯える気液分離部である。アキュムレータ２１の気相冷媒出口には、圧縮機１１の吸入口側が接続されている。

【0036】

アキュムレータ２１には、分離された液相冷媒中に混在する冷凍機油を圧縮機１１に戻すオイル戻し穴が形成されている。アキュムレータ２１内の冷凍機油は、少量の液相冷媒とともに圧縮機１１へ戻される。

【0037】

高温側熱媒体回路４０は、高温側熱媒体を循環させる熱媒体循環回路である。高温側熱媒体としては、エチレングリコール、ジメチルポリシロキサン、あるいはナノ流体等を含む溶液、不凍液等を採用することができる。高温側熱媒体回路４０には、水冷媒熱交換器１２の水通路、高温側熱媒体ポンプ４１、ヒータコア４２、電気ヒータ４３等が配置されている。

【0038】

高温側熱媒体ポンプ４１は、高温側熱媒体を水冷媒熱交換器１２の水通路の入口側へ圧送する水ポンプである。高温側熱媒体ポンプ４１は、制御装置６０から出力される制御電圧によって、回転数（すなわち、圧送能力）が制御される電動ポンプである。

【0039】

水冷媒熱交換器１２の水通路の出口には、ヒータコア４２の熱媒体入口側が接続されている。ヒータコア４２は、水冷媒熱交換器１２にて加熱された高温側熱媒体と室内蒸発器１８を通過した空気とを熱交換させて、空気を加熱する熱交換器である。ヒータコア４２は、室内空調ユニット３０の空調ケース３１内に配置されている。ヒータコア４２の熱媒体出口には、高温側熱媒体ポンプ４１の吸入口側が接続されている。

【0040】

従って、高温側熱媒体回路４０では、高温側熱媒体ポンプ４１が、ヒータコア４２へ流入する高温側熱媒体の流量を調整することによって、ヒータコア４２における高温側熱媒体の空気への放熱量（すなわち、ヒータコア４２における空気の加熱量）を調整することができる。

【0041】

水冷媒熱交換器１２、高温側熱媒体回路４０およびヒータコア４２は、圧縮機１１から吐出された冷媒を熱源として、空気を加熱する加熱部である。

【0042】

電気ヒータ４３は、例えば、ＰＴＣ素子（即ち、正特性サーミスタ）を有するＰＴＣヒータである。電気ヒータ４３は、制御装置６０から出力される制御電圧によって、高温側熱媒体を加熱するための熱量を任意に調整することができる。

【0043】

低温側熱媒体回路５０は、低温側熱媒体を循環させる熱媒体循環回路である。低温側熱媒体としては、高温側熱媒体と同様の流体を採用することができる。低温側熱媒体回路５０には、チラー１９の水通路、低温側熱媒体ポンプ５１、廃熱機器８０等が配置されている。

【0044】

低温側熱媒体ポンプ５１は、低温側熱媒体をチラー１９の水通路の入口側へ圧送する水ポンプである。低温側熱媒体ポンプ５１の基本的構成は、高温側熱媒体ポンプ４１と同様である。

【0045】

低温側熱媒体ポンプ５１の吐出口には、廃熱機器８０の入口側が接続されている。廃熱機器８０には、低温側熱媒体が流れる熱媒体流路が設けられている。廃熱機器８０は、作動に伴って廃熱が生じる車載機器である。廃熱機器８０は、例えば、インバータ、モータージェネレータ、パワーコントロールユニット等の、車両の走行に伴って廃熱が生じる機器である。廃熱機器８０は、電動モータ等の車載機器へ供給される電力を蓄える二次電池であってもよい。廃熱機器８０の熱媒体出口には、チラー１９の水通路の入口側が接続されている。チラー１９の水通路の出口には、低温側熱媒体ポンプ５１の吸入口側が接続されている。

【0046】

低温側熱媒体回路５０には、低温側熱媒体の有する熱を外気に放熱させる低温側ラジエータが配置されていてもよい。

【0047】

低温側熱媒体回路５０では、低温側熱媒体ポンプ５１が、廃熱機器８０へ流入する低温側熱媒体の流量を調整することによって、低温側熱媒体が廃熱機器８０から奪う吸熱量を調整することができる。

【0048】

チラー１９および低温側熱媒体回路５０は、吸熱用膨張弁１４ｃから流出した冷媒を蒸発させて、廃熱機器８０から吸熱する吸熱部である。廃熱機器８０および低温側熱媒体は、チラー１９を流れる冷媒によって吸熱される吸熱対象物である。

【0049】

室内空調ユニット３０は、冷凍サイクル装置１０によって温度調整された空気を車室内へ吹き出すためのものである。室内空調ユニット３０は、車室内最前部の計器盤（インストルメントパネル）の内側に配置されている。

【0050】

室内空調ユニット３０は、図１に示すように、その外殻を形成する空調ケース３１内に形成された空気通路内に送風機３２、室内蒸発器１８、ヒータコア４２等を収容したものである。

【0051】

空調ケース３１は、車室内に送風される空気の空気通路を形成している。空調ケース３１は、ある程度の弾性を有し、強度的にも優れた樹脂（例えば、ポリプロピレン）にて成形されている。

【0052】

空調ケース３１の空気流れ最上流側には、内外気切替装置３３が配置されている。内外気切替装置３３は、空調ケース３１内へ内気（すなわち車室内空気）と外気（すなわち車室外空気）とを切替導入するものである。

【0053】

内外気切替装置３３は、空調ケース３１内へ内気を導入させる内気導入口および外気を導入させる外気導入口の開口面積を、内外気切替ドアによって連続的に調整して、内気の導入風量と外気の導入風量との導入割合を変化させる。内外気切替ドアは、内外気切替ドア用の電動アクチュエータによって駆動される。内外気切替ドア用の電動アクチュエータは、制御装置６０から出力される制御信号によって制御される。

【0054】

内外気切替装置３３の空気流れ下流側には、送風機３２が配置されている。送風機３２は、内外気切替装置３３を介して吸入した空気を車室内へ向けて送風する。送風機３２は、遠心多翼ファンを電動モータにて駆動する電動送風機である。送風機３２は、制御装置６０から出力される制御電圧によって、回転数（すなわち、送風能力）が制御される。

【0055】

送風機３２の空気流れ下流側には、室内蒸発器１８、ヒータコア４２が、空気流れに対して、この順に配置されている。室内蒸発器１８は、ヒータコア４２よりも、空気流れ上流側に配置されている。

【0056】

空調ケース３１内には、室内蒸発器１８通過後の空気を、ヒータコア４２を迂回して流す冷風バイパス通路３５が設けられている。空調ケース３１内の室内蒸発器１８の空気流れ下流側、かつヒータコア４２の空気流れ上流側には、エアミックスドア３４が配置されている。

【0057】

エアミックスドア３４は、室内蒸発器１８通過後の空気のうち、ヒータコア４２側を通過する空気の風量と冷風バイパス通路３５を通過させる空気の風量との風量割合を調整する風量割合調整部である。エアミックスドア３４は、エアミックスドア用の電動アクチュエータによって駆動される。この電動アクチュエータは、制御装置６０から出力される制御信号によって制御される。

【0058】

空調ケース３１内のヒータコア４２および冷風バイパス通路３５の空気流れ下流側には、混合空間が配置されている。混合空間は、ヒータコア４２にて加熱された空気と冷風バイパス通路３５を通過して加熱されていない空気とを混合させる空間である。

【0059】

空調ケース３１の空気流れ下流部には、混合空間にて混合された空気（すなわち、空調風）を、空調対象空間である車室内へ吹き出すための開口穴が配置されている。

【0060】

この開口穴としては、フェイス開口穴、フット開口穴、およびデフロスタ開口穴（いずれも図示せず）が設けられている。フェイス開口穴は、車室内の乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すための開口穴である。フット開口穴は、乗員の足元に向けて空調風を吹き出すための開口穴である。デフロスタ開口穴は、車両前面窓ガラス内側面に向けて空調風を吹き出すための開口穴である。

【0061】

これらのフェイス開口穴、フット開口穴、およびデフロスタ開口穴は、それぞれ空気通路を形成するダクトを介して、車室内に設けられたフェイス吹出口、フット吹出口およびデフロスタ吹出口（いずれも図示せず）に接続されている。

【0062】

エアミックスドア３４が、ヒータコア４２を通過させる風量と冷風バイパス通路３５を通過させる風量との風量割合を調整することによって、混合空間にて混合される空調風の温度が調整される。これにより、各吹出口から車室内へ吹き出される空気（空調風）の温度が調整される。

【0063】

フェイス開口穴、フット開口穴、およびデフロスタ開口穴の空気流れ上流側には、それぞれ、フェイスドア、フットドア、およびデフロスタドア（いずれも図示せず）が配置されている。フェイスドアは、フェイス開口穴の開口面積を調整するものである。フットドアは、フット開口穴の開口面積を調整するものである。デフロスタドアは、デフロスタ開口穴の開口面積を調整するものである。

【0064】

これらのフェイスドア、フットドア、デフロスタドアは、吹出口モードを切り替える吹出口モード切替装置を構成するものである。これらのドアは、リンク機構等を介して、吹出口モードドア駆動用の電動アクチュエータに連結されて連動して回転操作される。この電動アクチュエータも、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。

【0065】

吹出口モード切替装置によって切り替えられる吹出口モードとしては、具体的に、フェイスモード、バイレベルモード、フットモード等がある。

【0066】

フェイスモードは、フェイス吹出口を全開としてフェイス吹出口から車室内乗員の上半身に向けて空気を吹き出す吹出口モードである。バイレベルモードは、フェイス吹出口とフット吹出口の両方を開口して車室内乗員の上半身と足元に向けて空気を吹き出す吹出口モードである。フットモードは、フット吹出口を全開とするとともにデフロスタ吹出口を小開度だけ開口して、フット吹出口から主に空気を吹き出す吹出口モードである。

【0067】

乗員が、図２に示す操作パネル７０に設けられた吹出モード切替スイッチをマニュアル操作することによって、デフロスタモードに切り替えることもできる。デフロスタモードは、デフロスタ吹出口を全開としてデフロスタ吹出口からフロント窓ガラス内面に空気を吹き出す吹出口モードである。

【0068】

次に、本実施形態の電気制御部の概要について説明する。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。そして、そのＲＯＭ内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、その出力側に接続された各種制御対象機器１１、１４ａ～１４ｃ、１５ａ～１５ｂ、３２、４１、５１等の作動を制御する。

【0069】

制御装置６０の入力側には、図２のブロック図に示すように、内気温センサ６１、外気温センサ６２、日射センサ６３、第１～第５冷媒温度センサ６４ａ～６４ｅ、蒸発器温度センサ６４ｆ、第１冷媒圧力センサ６５ａ、第２冷媒圧力センサ６５ｂ、高温側熱媒体温度センサ６６ａ、第１低温側熱媒体温度センサ６７ａ、第２低温側熱媒体温度センサ６７ｂ等が接続されている。そして、制御装置６０には、これらのセンサ群の検出信号が入力される。

【0070】

内気温センサ６１は、内気温Ｔｒ（すなわち車室内温度）を検出する内気温検出部である。外気温センサ６２は、外気温Ｔａｍ（すなわち車室外温度）を検出する外気温検出部である。日射センサ６３は、車室内へ照射される日射量Ａｓを検出する日射量検出部である。

【0071】

第１冷媒温度センサ６４ａは、圧縮機１１から吐出された冷媒の温度Ｔ１を検出する吐出冷媒温度検出部である。第２冷媒温度センサ６４ｂは、水冷媒熱交換器１２の冷媒通路から流出した冷媒の温度Ｔ２を検出する第２冷媒温度検出部である。第３冷媒温度センサ６４ｃは、室外熱交換器１６から流出した冷媒の温度Ｔ３を検出する第３冷媒温度検出部である。

【0072】

第４冷媒温度センサ６４ｄは、室内蒸発器１８から流出した冷媒の温度Ｔ４を検出する第４冷媒温度検出部である。第５冷媒温度センサ６４ｅは、チラー１９の冷媒通路から流出した冷媒の温度Ｔ５を検出する第５冷媒温度検出部である。

【0073】

蒸発器温度センサ６４ｆは、室内蒸発器１８における冷媒蒸発温度である蒸発器温度Ｔｅｆｉｎを検出する蒸発器温度検出部である。本実施形態の蒸発器温度センサ６４ｆは、室内蒸発器１８の熱交換フィン温度を検出している。

【0074】

第１冷媒圧力センサ６５ａは、水冷媒熱交換器１２の冷媒通路から流出した冷媒の圧力Ｐ１を検出する第１冷媒圧力検出部である。第２冷媒圧力センサ６５ｂは、チラー１９の冷媒通路から流出した冷媒の圧力Ｐ２を検出する第２冷媒圧力検出部である。

【0075】

高温側熱媒体温度センサ６６ａは、水冷媒熱交換器１２の水通路から流出した高温側熱媒体の温度である高温側熱媒体温度ＴＷＨを検出する高温側熱媒体温度検出部である。

【0076】

第１低温側熱媒体温度センサ６７ａは、チラー１９の水通路から流出した低温側熱媒体の温度である第１低温側熱媒体温度ＴＷＬ１を検出する第１低温側熱媒体温度検出部である。第２低温側熱媒体温度センサ６７ｂは、廃熱機器８０から流出した低温側熱媒体の温度である第２低温側熱媒体温度ＴＷＬ２を検出する第２低温側熱媒体温度検出部である。

【0077】

図２に示すように、制御装置６０の入力側には、車室内前部の計器盤付近に配置された操作パネル７０が接続され、この操作パネル７０に設けられた各種操作スイッチからの操作信号が入力される。

【0078】

操作パネル７０に設けられた各種操作スイッチとしては、具体的に、車両用空調装置の自動制御運転を設定あるいは解除するオートスイッチ、室内蒸発器１８で空気の冷却を行うことを要求するエアコンスイッチ、送風機３２の風量をマニュアル設定する風量設定スイッチ、車室内の目標温度Ｔｓｅｔを設定する温度設定スイッチ、吹出モードをマニュアル設定する吹出モード切替スイッチ等がある。

【0079】

なお、本実施形態の制御装置６０は、その出力側に接続された各種制御対象機器を制御する制御部が一体に構成されたものである。制御装置６０のうちそれぞれの制御対象機器の作動を制御する構成（ハードウェアおよびソフトウェア）は、それぞれの制御対象機器の作動を制御する制御部である。

【0080】

例えば、制御装置６０のうち、圧縮機１１の冷媒吐出能力（具体的には、圧縮機１１の回転数）を制御する構成は、圧縮機制御部６０ａである。また、暖房用膨張弁１４ａ、冷房用膨張弁１４ｂおよび吸熱用膨張弁１４ｃの作動を制御する構成は、膨張弁制御部６０ｂである。除湿用開閉弁１５ａおよび暖房用開閉弁１５ｂの作動を制御する構成は、冷媒回路切替制御部６０ｃである。

【0081】

高温側熱媒体ポンプ４１の高温側熱媒体の圧送能力を制御する構成は、高温側熱媒体ポンプ制御部６０ｄである。低温側熱媒体ポンプ５１の低温側熱媒体の圧送能力を制御する構成は、低温側熱媒体ポンプ制御部６０ｅである。

【0082】

次に、上記構成における本実施形態の作動について説明する。本実施形態の冷凍サイクル装置１０では、冷媒回路を切り替えて、以下の５種類の運転モードでの空調運転を行うことができる。

【0083】

（１）冷房モード：冷房モードは、空気を冷却して車室内へ吹き出すことによって車室内の冷房を行う運転モードである。

【0084】

（２）外気暖房モード：外気暖房モードは、外気から吸熱した熱を利用して空気を加熱して車室内へ吹き出すことによって車室内の暖房を行う運転モードである。

【0085】

（３）外気廃熱暖房モード：外気廃熱暖房モードは、外気から吸熱した熱と廃熱機器８０から吸熱した廃熱とを利用して空気を加熱して車室内へ吹き出すことによって車室内の暖房を行う運転モードである。

【0086】

（４）廃熱暖房モード：廃熱暖房モードは、廃熱機器８０から吸熱した廃熱を利用して空気を加熱して車室内へ吹き出すことによって車室内の暖房を行う運転モードである。

【0087】

（５）着霜時廃熱暖房モード：着霜時廃熱暖房モードは、室外熱交換器１６が着霜して使えないときに廃熱機器８０から吸熱した廃熱を利用して空気を加熱して車室内へ吹き出すことによって車室内の暖房を行う運転モードである。

【0088】

これらの運転モードの切り替えは、制御プログラムが実行されることによって行われる。制御プログラムは、車両のイグニッションスイッチが投入（ＯＮ）された際に実行される。

【0089】

操作パネル７０に設けられたエアコンスイッチが投入（ＯＮ）されており、且つ目標吹出温度ＴＡＯが冷房基準温度Ｔｃｌ以下である場合、冷房モードが選択される。目標吹出温度ＴＡＯは、以下数式Ｆ１を用いて算出される。
ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ－Ｋｒ×Ｔｒ－Ｋａｍ×Ｔａｍ－Ｋｓ×Ａｓ＋Ｃ…（Ｆ１）
なお、Ｔｓｅｔは温度設定スイッチによって設定された車室内設定温度である。Ｔｒは内気温センサ６１によって検出された車室内温度である。Ｔａｍは外気温センサ６２によって検出された車室外温度である。Ａｓは日射センサ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。

【0090】

外気温度Ｔａｍが暖房基準温度Ｔｈｔ未満である場合、またはエアコンスイッチが投入されていない（ＯＦＦ）場合、外気暖房モード、外気廃熱暖房モード、廃熱暖房モードのいずれか１つの運転モードが選択される。

【0091】

外気暖房モード、外気廃熱暖房モード、廃熱暖房モードのいずれか１つの運転モードが選択されると、図３に示すように、吸入冷媒温度Ｔｓ、外気温Ｔａｍ、廃熱機器８０から流出した低温側熱媒体の温度である第２低温側熱媒体温度ＴＷＬ２に基づいて、外気暖房モード、外気廃熱暖房モード、廃熱暖房モードが切り替えられる。図３に示すように、外気暖房モード、外気廃熱暖房モード、廃熱暖房モードにおいて室外熱交換器１６に着霜が生じた場合、着霜時廃熱暖房モードに切り替える。

【0092】

吸入冷媒温度Ｔｓは、圧縮機１１に吸入される冷媒の温度である。本実施形態では、吸入冷媒温度Ｔｓとして、第２冷媒圧力センサ６５ｂが検出した冷媒の圧力Ｐ２（すなわち、チラー１９の冷媒通路から流出した冷媒の圧力）から算出した冷媒飽和温度が用いられている。吸入冷媒温度Ｔｓとして、第３冷媒温度センサ６４ｃが検出した冷媒の温度Ｔ３（すなわち、室外熱交換器１６から流出した冷媒の温度）、および第５冷媒温度センサ６４ｅが検出した冷媒の温度Ｔ５（すなわち、チラー１９の冷媒通路から流出した冷媒の温度）のうち、低い方の温度が用いられてもよい。

【0093】

以下、外気暖房モード、外気廃熱暖房モード、廃熱暖房モード、着霜時廃熱暖房モードの切替条件を図３に基づいて説明する。

【0094】

外気暖房モードにおいて、外気温Ｔａｍから吸入冷媒温度Ｔｓを減じた温度差（外気冷媒温度差）が吸熱可能温度差α１以上になっている状態が第１継続時間ｔ１以上継続しており、且つ第２低温側熱媒体温度ＴＷＬ２が、吸熱可能温度ＴＷ１に第１所定温度差β１を加えた値以上である場合、外気廃熱暖房モードに移行する。

【0095】

吸熱可能温度差α１は０～１０℃程度（例えば５℃）である。第１継続時間ｔ１は０～６０秒程度（例えば３０秒）である。吸熱可能温度差α１および第１継続時間ｔ１の値は、室外熱交換器１６で外気から確実に吸熱可能な温度差および時間として実験的に得られた値である。

【0096】

第１所定温度差β１は０～５℃程度である。第１所定温度差β１の値は、チラー１９で低温側熱媒体から確実に吸熱可能な温度差として実験的に得られた値である。

【0097】

吸熱可能温度ＴＷ１は、外気温Ｔａｍに第２所定温度差β２を加えた値、および吸熱下限温度ＴＷｍｉｎに第３所定温度差β３を加えた値のうち大きい方の値である。すなわち、吸熱可能温度ＴＷ１は、以下数式Ｆ２を用いて決定される。
ＴＷ１＝ＭＡＸ［Ｔａｍ＋β２，ＴＷｍｉｎ＋β３］…（Ｆ２）
第２所定温度差β２は０～１０℃程度（例えば５℃）である。第３所定温度差β３は０～１０℃程度（例えば５℃）である。第２所定温度差β２および第３所定温度差β３の値は、低温側熱媒体を暖房の熱源として利用可能な温度差として実験的に得られた値である。

【0098】

吸熱下限温度ＴＷｍｉｎは、廃熱機器８０の結露を防止する観点、および機器特性から設定される温度であり、基本的に外気温度以上の温度が設定される。

【0099】

外気廃熱暖房モードにおいて、外気温Ｔａｍから吸入冷媒温度Ｔｓを減じた温度差が下限温度差α２以下になっている状態が第２継続時間ｔ２以上継続しており、且つ第２低温側熱媒体温度ＴＷＬ２が吸熱可能温度ＴＷ１以上である場合、廃熱暖房モードに移行する。

【0100】

下限温度差α２は０～４℃程度（例えば２℃）である。第２継続時間ｔ２は０～６０秒程度（例えば３０秒）である。下限温度差α２および第２継続時間ｔ２は、室外熱交換器１６で外気からの吸熱が困難となる温度差および時間として実験的に得られた値である。

【0101】

下限温度差α２は、吸熱可能温度差α１よりも小さい値に設定されている。これにより、外気廃熱暖房モードから廃熱暖房モードへの移行を極力抑制して、暖房の効率や性能を極力向上できる。

【0102】

廃熱暖房モードにおいて、外気温Ｔａｍから吸入冷媒温度Ｔｓを減じた温度差が吸熱可能温度差α１以上になっている状態が第１継続時間ｔ１以上継続している場合、外気廃熱暖房モードに移行する。

【0103】

廃熱暖房モードにおいて、第２低温側熱媒体温度ＴＷＬ２が吸熱下限温度ＴＷｍｉｎ以下である場合、外気暖房モードに移行する。

【0104】

外気廃熱暖房モードにおいて、外気温Ｔａｍから吸入冷媒温度Ｔｓを減じた温度差が下限温度差α２以下になっている状態が第２継続時間ｔ２以上継続しており、且つ第２低温側熱媒体温度ＴＷＬ２が吸熱可能温度ＴＷ１未満である場合、外気暖房モードに移行する。 外気廃熱暖房モードにおいて、第２低温側熱媒体温度ＴＷＬ２が吸熱下限温度ＴＷｍｉｎ以下である場合も外気暖房モードに移行する。

【0105】

外気暖房モード、外気廃熱暖房モード、廃熱暖房モードのいずれかにおいて、室外熱交換器１６に着霜が生じた場合、着霜時廃熱暖房モードに移行する。例えば、吸入冷媒温度Ｔｓが外気温Ｔａｍよりも所定値以上低い状態が所定時間以上継続した場合、室外熱交換器１６に着霜が生じたと判定される。

【0106】

着霜時廃熱暖房モードにおいて、室外熱交換器１６に着霜が生じていない場合、外気暖房モード、外気廃熱暖房モード、廃熱暖房モードのいずれかに移行する。例えば、着霜時廃熱暖房モードに移行する直前に実行されていた運転モードに移行する。例えば、吸入冷媒温度Ｔｓが着霜温度（例えば０℃）以上の状態が所定時間以上継続した場合、室外熱交換器１６に着霜が生じていないと判定される。

【0107】

以下に、各運転モードにおける車両用空調装置１の作動について説明する。各運転モードでは、制御装置６０が、各運転モードの制御フローを実行する。

【0108】

（１）冷房モード
冷房モードの制御フローでは、圧縮機１１の回転数が、目標蒸発器温度ＴＥＯと蒸発器温度センサ６４ｆによって検出された蒸発器温度Ｔｅｆｉｎとの偏差に基づいて、フィードバック制御手法により、蒸発器温度Ｔｅｆｉｎが目標蒸発器温度ＴＥＯに近づくように決定される。

【0109】

目標蒸発器温度ＴＥＯは、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、制御装置６０に記憶された制御マップを参照して決定される。本実施形態の制御マップでは、目標吹出温度ＴＡＯの上昇に伴って、目標蒸発器温度ＴＥＯが上昇するように決定される。

【0110】

冷房モードの制御フローでは、冷房用膨張弁１４ｂの絞り開度が、目標過冷却度ＳＣＯ１と室外熱交換器１６の出口側冷媒の過冷却度ＳＣ１との偏差に基づいて、フィードバック制御手法により、室外熱交換器１６の出口側冷媒の過冷却度ＳＣ１が目標過冷却度ＳＣＯ１に近づくように決定される。

【0111】

目標過冷却度ＳＣＯ１は、例えば、外気温Ｔａｍに基づいて、制御マップを参照して決定される。本実施形態の制御マップでは、サイクルの成績係数（ＣＯＰ）が極大値に近づくように、目標過冷却度ＳＣＯ１を決定する。

【0112】

室外熱交換器１６の出口側冷媒の過冷却度ＳＣ１は、第３冷媒温度センサ６４ｃによって検出された温度Ｔ３および第１冷媒圧力センサ６５ａによって検出された圧力Ｐ１に基づいて算出される。

【0113】

冷房モードの制御フローでは、以下数式Ｆ３を用いてエアミックスドア３４の開度ＳＷが算定される。
ＳＷ＝｛ＴＡＯ－（Ｔｅｆｉｎ＋Ｃ２）｝／｛ＴＷＨ－（Ｔｅｆｉｎ＋Ｃ２）｝…（Ｆ３）
なお、ＴＷＨは、高温側熱媒体温度センサ６６ａによって検出された高温側熱媒体温度である。Ｃ２は制御用の定数である。

【0114】

冷房モードの制御フローでは、冷凍サイクル装置１０を冷房モードの冷媒回路に切り替えるために、暖房用膨張弁１４ａを全開状態とし、冷房用膨張弁１４ｂを冷媒減圧作用を発揮する絞り状態とし、吸熱用膨張弁１４ｃを全閉状態とし、除湿用開閉弁１５ａを閉じ、暖房用開閉弁１５ｂを閉じる。

【0115】

従って、冷房モードの冷凍サイクル装置１０では、圧縮機１１、水冷媒熱交換器１２、暖房用膨張弁１４ａ、室外熱交換器１６、第２逆止弁１７ｂ、冷房用膨張弁１４ｂ、室内蒸発器１８、蒸発圧力調整弁２０、アキュムレータ２１、圧縮機１１の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。

【0116】

つまり、冷房モードの冷凍サイクル装置１０では、水冷媒熱交換器１２および室外熱交換器１６が圧縮機１１から吐出された冷媒を放熱させる放熱器（換言すれば放熱部）として機能し、冷房用膨張弁１４ｂが冷媒を減圧させる減圧部として機能し、室内蒸発器１８が蒸発器として機能する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。

【0117】

これによれば、室内蒸発器１８にて、空気を冷却することができるとともに、水冷媒熱交換器１２にて、高温側熱媒体を加熱することができる。

【0118】

従って、冷房モードの車両用空調装置１では、エアミックスドア３４の開度調整によって、室内蒸発器１８にて冷却された空気の一部をヒータコア４２にて再加熱し、目標吹出温度ＴＡＯに近づくように温度調整された空気を車室内へ吹き出すことによって、車室内の冷房を行うことができる。

【0119】

（２）外気暖房モード
外気暖房モードの制御フローでは、圧縮機１１の回転数が、目標高温側熱媒体温度ＴＷＨＯと高温側熱媒体温度ＴＷＨとの偏差に基づいて、フィードバック制御手法により、高温側熱媒体温度ＴＷＨが目標高温側熱媒体温度ＴＷＨＯに近づくように決定される。

【0120】

目標高温側熱媒体温度ＴＷＨＯは、目標吹出温度ＴＡＯおよびヒータコア４２の効率に基づいて、制御マップを参照して決定される。本実施形態の制御マップでは、目標吹出温度ＴＡＯの上昇に伴って、目標高温側熱媒体温度ＴＷＨＯが上昇するように決定される。

【0121】

外気暖房モードの制御フローでは、暖房用膨張弁１４ａの絞り開度が、目標過冷却度ＳＣＯ２と水冷媒熱交換器１２の出口側冷媒の過冷却度ＳＣ２との偏差に基づいて、フィードバック制御手法により、過冷却度ＳＣ２が目標過冷却度ＳＣＯ２に近づくように決定される。

【0122】

目標過冷却度ＳＣＯ２は、例えば、外気温Ｔａｍに基づいて、制御マップを参照して決定される。本実施形態の制御マップでは、サイクルの成績係数（ＣＯＰ）が極大値に近づくように、目標過冷却度ＳＣＯ１を決定する。水冷媒熱交換器１２の出口側冷媒の過冷却度ＳＣ２は、第２冷媒温度センサ６４ｂによって検出された温度Ｔ２および第１冷媒圧力センサ６５ａによって検出された圧力Ｐ１に基づいて算出される。

【0123】

外気暖房モードの制御フローでは、吸熱用膨張弁１４ｃを全閉状態とし、エアミックスドア３４の開度ＳＷを冷房モードと同様に算定する。外気暖房モードでは目標吹出温度ＴＡＯが高くなるので、エアミックスドア３４の開度ＳＷが１００％に近づく。このため、外気暖房モードでは、室内蒸発器１８通過後の空気のほぼ全流量がヒータコア４２を通過するように、エアミックスドア３４の開度が決定される。

【0124】

外気暖房モードの制御フローでは、冷凍サイクル装置１０を外気暖房モードの冷媒回路に切り替えるために、暖房用膨張弁１４ａを絞り状態とし、冷房用膨張弁１４ｂを全閉状態とし、吸熱用膨張弁１４ｃを全閉状態とし、除湿用開閉弁１５ａを閉じ、暖房用開閉弁１５ｂを開く。

【0125】

従って、外気暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、圧縮機１１、水冷媒熱交換器１２、暖房用膨張弁１４ａ、室外熱交換器１６、暖房用通路２２ｂ、アキュムレータ２１、圧縮機１１の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。

【0126】

つまり、外気暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、水冷媒熱交換器１２が圧縮機１１から吐出された冷媒を放熱させる放熱器（換言すれば放熱部）として機能し、暖房用膨張弁１４ａが減圧部として機能し、室外熱交換器１６が蒸発器として機能する冷凍サイクルが構成される。

【0127】

これによれば、室外熱交換器１６にて外気から吸熱し、水冷媒熱交換器１２にて高温側熱媒体を加熱することができる。従って、外気暖房モードの車両用空調装置１では、ヒータコア４２にて加熱された空気を車室内へ吹き出すことによって、車室内の暖房を行うことができる。

【0128】

（３）外気廃熱暖房モード
外気廃熱暖房モードの制御フローでは、外気暖房モードと同様に、圧縮機１１の回転数と暖房用膨張弁１４ａの絞り開度とエアミックスドア３４の開度ＳＷとが決定される。

【0129】

外気廃熱暖房モードの制御フローでは、吸熱用膨張弁１４ｃの絞り開度が、目標過熱度ＳＨＣＯとチラー１９の出口側冷媒の過熱度ＳＨＣとの偏差に基づいて、フィードバック制御手法により、過熱度ＳＨＣが目標過熱度ＳＨＣＯに近づくように決定される。目標過熱度ＳＨＣＯとしては、予め定めた定数（本実施形態では、５℃）を採用することができる。

【0130】

チラー１９の出口側冷媒の過熱度ＳＨＣは、第５冷媒温度センサ６４ｅによって検出された温度Ｔ５および第２冷媒圧力センサ６５ｂによって検出された圧力Ｐ２に基づいて算出される。

【0131】

さらに、外気廃熱暖房モードでは、吸熱用膨張弁１４ｃの絞り開度が、目標低温側熱媒体温度ＴＷＬＯと第２低温側熱媒体温度ＴＷＬ２との偏差に基づいて、フィードバック制御手法により、第２低温側熱媒体温度ＴＷＬ２が目標低温側熱媒体温度ＴＷＬＯを下回らないように決定される。具体的には、第２低温側熱媒体温度ＴＷＬ２が目標低温側熱媒体温度ＴＷＬＯを下回りそうになると、吸熱用膨張弁１４ｃの絞り開度を小さくしてチラー１９での冷媒流量を減少させることによって、チラー１９での低温側熱媒体からの吸熱量を減少させて第２低温側熱媒体温度ＴＷＬ２の低下を抑制する。

【0132】

さらに、外気廃熱暖房モードの制御フローでは、吸熱用膨張弁１４ｃの絞り開度が、外気温Ｔａｍと吸入冷媒温度Ｔｓとの偏差に基づいて、フィードバック制御手法により、吸入冷媒温度Ｔｓが外気温Ｔａｍを超えないように決定される。具体的には、吸入冷媒温度Ｔｓが外気温Ｔａｍを超えそうになると、吸熱用膨張弁１４ｃの絞り開度を小さくしてチラー１９での冷媒流量を減少させることによって、チラー１９での低温側熱媒体からの吸熱量を減少させて吸入冷媒温度Ｔｓの上昇を抑制する。

【0133】

外気廃熱暖房モードの制御フローでは、冷凍サイクル装置１０を外気廃熱暖房モードの冷媒回路に切り替えるために、暖房用膨張弁１４ａを絞り状態とし、冷房用膨張弁１４ｂを全閉状態とし、吸熱用膨張弁１４ｃを絞り状態とし、除湿用開閉弁１５ａを開き、暖房用開閉弁１５ｂを開く。

【0134】

従って、外気廃熱暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、圧縮機１１、水冷媒熱交換器１２、暖房用膨張弁１４ａ、室外熱交換器１６、暖房用通路２２ｂ、アキュムレータ２１、圧縮機１１の順に冷媒が循環するとともに、圧縮機１１、水冷媒熱交換器１２、バイパス通路２２ａ、吸熱用膨張弁１４ｃ、チラー１９、アキュムレータ２１、圧縮機１１の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。

【0135】

つまり、外気廃熱暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、水冷媒熱交換器１２が圧縮機１１から吐出された冷媒を放熱させる放熱器（換言すれば放熱部）として機能し、暖房用膨張弁１４ａおよび吸熱用膨張弁１４ｃが減圧部として機能し、室外熱交換器１６およびチラー１９が蒸発器として機能する冷凍サイクルが構成される。

【0136】

これによれば、室外熱交換器１６にて外気から吸熱するとともにチラー１９にて低温側熱媒体を介して廃熱機器８０から吸熱し、水冷媒熱交換器１２にて高温側熱媒体を加熱することができる。従って、外気廃熱暖房モードの車両用空調装置１では、ヒータコア４２にて加熱された空気を車室内へ吹き出すことによって、車室内の暖房を行うことができる。

【0137】

（４）廃熱暖房モード
廃熱暖房モードの制御フローでは、外気暖房モードと同様に、圧縮機１１の回転数とエアミックスドア３４の開度ＳＷとが決定される。廃熱暖房モードの制御フローでは、暖房用膨張弁１４ａを全閉状態とする。

【0138】

廃熱暖房モードの制御フローでは、吸熱用膨張弁１４ｃの絞り開度が、目標過冷却度ＳＣＯ２と水冷媒熱交換器１２の出口側冷媒の過冷却度ＳＣ２との偏差に基づいて、フィードバック制御手法により、過冷却度ＳＣ２が目標過冷却度ＳＣＯ２に近づくように決定される。

【0139】

目標過冷却度ＳＣＯ２は、例えば、外気温Ｔａｍに基づいて、制御マップを参照して決定される。本実施形態の制御マップでは、サイクルの成績係数（ＣＯＰ）が極大値に近づくように、目標過冷却度ＳＣＯ１を決定する。水冷媒熱交換器１２の出口側冷媒の過冷却度ＳＣ２は、第２冷媒温度センサ６４ｂによって検出された温度Ｔ２および第１冷媒圧力センサ６５ａによって検出された圧力Ｐ１に基づいて算出される。

【0140】

廃熱暖房モードの制御フローでは、冷凍サイクル装置１０を廃熱暖房モードの冷媒回路に切り替えるために、暖房用膨張弁１４ａおよび冷房用膨張弁１４ｂを全閉状態とし、吸熱用膨張弁１４ｃを絞り状態とし、除湿用開閉弁１５ａを開き、暖房用開閉弁１５ｂを閉じる。

【0141】

従って、廃熱暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、圧縮機１１、水冷媒熱交換器１２、バイパス通路２２ａ、吸熱用膨張弁１４ｃ、チラー１９、アキュムレータ２１、圧縮機１１の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。

【0142】

つまり、廃熱暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、水冷媒熱交換器１２が圧縮機１１から吐出された冷媒を放熱させる放熱器（換言すれば放熱部）として機能し、吸熱用膨張弁１４ｃが減圧部として機能し、チラー１９が蒸発器として機能する冷凍サイクルが構成される。

【0143】

これによれば、チラー１９にて低温側熱媒体を介して廃熱機器８０から吸熱し、水冷媒熱交換器１２にて高温側熱媒体を加熱することができる。従って、廃熱暖房モードの車両用空調装置１では、ヒータコア４２にて加熱された空気を車室内へ吹き出すことによって、車室内の暖房を行うことができる。

【0144】

（５）着霜時廃熱暖房モード
着霜時廃熱暖房モードの制御フローでは、廃熱暖房モードと同様に吸熱用膨張弁１４ｃの絞り開度とエアミックスドア３４の開度ＳＷとが決定される。着霜時廃熱暖房モードの制御フローでは、廃熱暖房モードと同様に暖房用膨張弁１４ａを全閉状態とする。

【0145】

着霜時廃熱暖房モードの制御フローでは、圧縮機１１の回転数が、基本的には廃熱暖房モードと同様に決定される。ただし、着霜時廃熱暖房モードの制御フローでは、第２低温側熱媒体温度ＴＷＬ２が吸熱下限温度ＴＷｍｉｎを下回らないように、圧縮機１１の回転数が決定される。具体的には、第２低温側熱媒体温度ＴＷＬ２が吸熱下限温度ＴＷｍｉｎを下回りそうな場合、圧縮機１１の回転数を低下させる。第２低温側熱媒体温度ＴＷＬ２が吸熱下限温度ＴＷｍｉｎを下回ってしまうと、チラー１９で吸熱ができなくなって圧縮機１１が停止して暖房ができなくなってしまうからである。

【0146】

着霜時廃熱暖房モードの制御フローでは、冷凍サイクル装置１０を、廃熱暖房モードと同様の冷媒回路に切り替える。

【0147】

これによれば、室外熱交換器１６に着霜が生じて外気から吸熱できない場合に、チラー１９にて低温側熱媒体から吸熱できる状態を極力維持しながら車室内の暖房を行うことができる。

【0148】

（２）～（５）の各暖房モードにおいて、冷房用膨張弁１４ｂを絞り状態とすることで除湿暖房を行うこともできる。

【0149】

以上の如く、本実施形態の冷凍サイクル装置１０では、各種運転モードを切り替えることができる。これにより、車両用空調装置１では、車室内の快適な空調を実現することができる。

【0150】

図４は、本実施形態の外気廃熱暖房モードにおける冷媒の状態の変化を示すモリエル線図である。図４に示すように、外気廃熱暖房モードにおいて、室外熱交換器１６での冷媒温度が外気温度よりも低く、チラー１９での冷媒温度が廃熱温度（すなわち低温側熱媒体の温度）よりも低い場合、外気から吸熱するとともに廃熱機器８０の廃熱も吸熱して暖房を行うことができるので、暖房の効率や性能を向上できる。

【0151】

図５は、比較例の外気廃熱暖房モードにおける冷媒の状態の変化を示すモリエル線図である。この比較例は、外気廃熱暖房モードにおいて廃熱機器８０の廃熱を吸熱することによって冷凍サイクルの低圧が上昇し、室外熱交換器１６での冷媒温度が外気温度よりも高くなった状態を示している。このように室外熱交換器１６での冷媒温度が外気温度よりも高くなると室外熱交換器１６で冷媒から外気に放熱してしまうので暖房の効率や性能が悪化してしまう。

【0152】

この点に鑑みて、本実施形態では、外気廃熱暖房モードにおいて、外気温Ｔａｍから吸入冷媒温度Ｔｓを減じた温度差が下限温度差α２以下であり、且つ低温側熱媒体の温度ＴＷＬ２が吸熱可能温度ＴＷ１以上である場合、廃熱暖房モードに切り替える。

【0153】

これによると、廃熱吸熱によって冷凍サイクルの低圧が上昇しても、廃熱暖房モードに切り替えることで室外熱交換器１６で冷媒から外気に放熱することを抑制できるので、暖房の効率や性能の悪化を抑制できる。

【0154】

本実施形態では、外気暖房モードにおいて、外気温Ｔａｍから吸入冷媒温度Ｔｓを減じた温度差が吸熱可能温度差α１以上であり、且つ低温側熱媒体の温度ＴＷＬ２が吸熱可能温度ＴＷ１に第１所定温度差β１を加えた値以上である場合、外気廃熱暖房モードに切り替える。

【0155】

これにより、外気暖房モードにおいて廃熱機器８０から吸熱可能である場合、外気廃熱暖房モードに切り替えて暖房の効率や性能を向上できる。

【0156】

本実施形態では、廃熱暖房モードにおいて、外気温Ｔａｍから吸入冷媒温度Ｔｓを減じた温度差が吸熱可能温度差α１以上である場合、外気廃熱暖房モードに切り替える。これにより、廃熱暖房モードにおいて外気から吸熱可能である場合、外気廃熱暖房モードに切り替えて暖房の効率や性能を向上できる。

【0157】

本実施形態では、廃熱暖房モードにおいて、低温側熱媒体の温度ＴＷＬ２が吸熱下限温度ＴＷｍｉｎ以下である場合、外気暖房モードに切り替える。これにより、廃熱機器８０が過冷却されることを抑制しながら暖房運転を継続できる。

【0158】

本実施形態では、外気廃熱暖房モードにおいて、外気温Ｔａｍから吸入冷媒温度Ｔｓを減じた温度差が下限温度差α２以下であり且つ低温側熱媒体の温度ＴＷＬ２が吸熱可能温度差α１未満である場合、または低温側熱媒体の温度ＴＷＬ２が吸熱下限温度ＴＷｍｉｎ以下である場合、外気暖房モードに切り替える。

【0159】

これによると、外気廃熱暖房モードにおいて外気から吸熱できず且つ廃熱機器８０から吸熱できない場合、外気暖房モードに切り替えることで極力早期に外気から吸熱可能な状態にすることができる。外気廃熱暖房モードにおいて外気から吸熱できない場合や廃熱機器８０から吸熱できない場合、外気暖房モードに切り替えて廃熱機器８０が過冷却を抑制しながら暖房運転を継続できる。

【0160】

本実施形態では、着霜時廃熱暖房モードにおいて、低温側熱媒体の温度ＴＷＬ２が吸熱下限温度ＴＷｍｉｎを下回ることを抑制するように圧縮機１１の冷媒吐出能力を制御する。

【0161】

これにより、着霜時廃熱暖房モードで廃熱吸熱できなくなって圧縮機１１が停止してしまうことを抑制できるので、車室内へ吹き出される空気の温度の変動が大きくなることを抑制できる。

【0162】

本実施形態では、外気暖房モードでは、水冷媒熱交換器１２から流出した冷媒の過冷却度ＳＣ２に基づいて暖房用膨張弁１４ａの開度を制御する。廃熱暖房モードでは、水冷媒熱交換器１２から流出した冷媒の過冷却度ＳＣ２に基づいて吸熱用膨張弁１４ｃの開度を制御する。外気廃熱暖房モードでは、水冷媒熱交換器１２から流出した冷媒の過冷却度ＳＣ２に基づいて暖房用膨張弁１４ａの開度を制御し、チラー１９から流出した冷媒の過熱度ＳＨＣに基づいて吸熱用膨張弁１４ｃの開度を制御する。

【0163】

これにより、外気暖房モード、廃熱暖房モードおよび外気廃熱暖房モードにおいて、暖房用膨張弁１４ａの開度および吸熱用膨張弁１４ｃの開度を適切に制御して、室外熱交換器１６およびチラー１９での冷媒圧力（換言すれば冷媒温度）を適切に制御できる。

【0164】

外気廃熱暖房モードでは、水冷媒熱交換器１２から流出した冷媒の過冷却度ＳＣ２に基づいて吸熱用膨張弁１４ｃの開度を制御し、室外熱交換器１６から流出した冷媒の過熱度ＳＨＣに基づいて暖房用膨張弁１４ａの開度を制御してもよい。

【0165】

本実施形態では、外気廃熱暖房モードでは、圧縮機１１に吸入される冷媒の温度Ｔｓが外気温度Ｔａｍを超えないように吸熱用膨張弁１４ｃの開度を制御する。これにより、外気廃熱暖房モードと廃熱暖房モードとの間の切替の頻度を低減できるので、モード切替に伴う吹出温度の変動を低減できる。

【0166】

本実施形態では、外気廃熱暖房モードでは、低温側熱媒体の温度ＴＷＬ２が吸熱下限温度ＴＷｍｉｎ以下になることを抑制するように吸熱用膨張弁１４ｃの開度を制御する。これにより、外気廃熱暖房モードと外気暖房モードとの間の切り替えの頻度を低減できるので、モード切替に伴う吹出温度の変動を低減できる。

【0167】

（第２実施形態）
上記第１実施形態の冷凍サイクル装置１０は、アキュムレータ２１を備えるアキュムレータサイクルであるが、本実施形態の冷凍サイクル装置１０は、図６に示すように、アキュムレータ２１の代わりにレシーバ２５を備えるレシーバサイクルである。

【0168】

圧縮機１１の吐出口には、三方弁１５ｅの流入口側が配置されている。三方弁１５ｅは、１つの流入口と、２つの流出口とを有し、２つの流出口の通路面積比を連続的に調整可能な電気式の三方流量調整弁である。三方弁１５ｅは、制御装置６０から出力される制御信号によって制御される。

【0169】

三方弁１５ｅの一方の流出口には、水冷媒熱交換器１２の冷媒通路の入口側が接続されている。三方弁１５ｅの他方の流出口には、第１冷房用通路２２ｃを介して、第７継手１３ｇの第１接続口側が接続されている。

【0170】

第７継手１３ｇの第２接続口には、室外熱交換器１６の一方の接続口側が接続されている。第７継手１３ｇの第３接続口には、暖房用通路２２ｂを介して、第４継手１３ｄの第１の流入口側が接続されている。暖房用通路２２ｂのうち第７継手１３ｇと第４継手１３ｄとの間の部位には、暖房用開閉弁１５ｂが配置されている。

【0171】

水冷媒熱交換器１２の冷媒通路の出口には、第８継手１３ｈの一方の流入口側が接続されている。水冷媒熱交換器１２の冷媒通路の出口側と第８継手１３ｈの一方の流入口側とを接続する冷媒通路には、第４逆止弁１７ｄが配置されている。第４逆止弁１７ｄは、水冷媒熱交換器１２側から第８継手１３ｈ側へ冷媒が流れることを許容し、第８継手１３ｈ側から水冷媒熱交換器１２側へ冷媒が流れることを禁止する。

【0172】

第８継手１３ｈの流出口には、レシーバ２５の冷媒入口側が接続されている。レシーバ２５は、気液分離機能を有する貯液部である。すなわち、レシーバ２５は、冷凍サイクル装置１０において冷媒を凝縮させる凝縮器として機能する熱交換部から流出した冷媒の気液を分離する。そして、レシーバ２５は、分離された液相冷媒の一部を下流側に流出させ、残余の液相冷媒をサイクル内の余剰冷媒として貯える。

【0173】

レシーバ２５の冷媒出口には、第１継手１３ａの流入口側が接続されている。第１継手１３ａの一方の流出口には、暖房用膨張弁１４ａの入口側が接続されている。暖房用膨張弁１４ａの出口には、第９継手１３ｉの第１接続口側が接続されている。第９継手１３ｉの第２接続口には、室外熱交換器１６の冷媒入口側が接続されている。第９継手１３ｉの第３接続口には、第２冷房用通路２２ｄを介して、第８継手１３ｈの他方の流入口側が接続されている。

【0174】

第２冷房用通路２２ｄには、第５逆止弁１７ｅが配置されている。第５逆止弁１７ｅは、第９継手１３ｉ側から第８継手１３ｈ側へ冷媒が流れることを許容し、第８継手１３ｈ側から第９継手１３ｉ側へ冷媒が流れることを禁止する。

【0175】

第１継手１３ａの他方の流出口には、バイパス通路２２ａを介して、第５継手１３ｅの流入口側が接続されている。第５継手１３ｅは、第１継手１３ａと同様の三方継手である。第５継手１３ｅの一方の流出口には、冷房用膨張弁１４ｂの入口側が接続されている。第５継手１３ｅの他方の流出口には、吸熱用膨張弁１４ｃの入口側が接続されている。

【0176】

本実施形態では、バイパス通路２２ａには、上記第１実施形態の除湿用開閉弁１５ａが配置されていない。

【0177】

冷凍サイクル装置１０には、第１、第３～第５冷媒温度センサ６４ａ、６４ｃ～６４ｅ、第２～第５冷媒圧力センサ６５ｅが配置されている。これらのセンサ群の検出信号は制御装置６０に入力される。

【0178】

第３冷媒圧力センサ６５ｃは、圧縮機１１から吐出された冷媒の圧力Ｐ３を検出する第３冷媒圧力検出部である。第４冷媒圧力センサ６５ｄは、室外熱交換器１６から流出した冷媒の圧力Ｐ４を検出する第４冷媒圧力検出部である。第５冷媒圧力センサ６５ｅは、室内蒸発器１８から流出した冷媒の圧力Ｐ５を検出する第５冷媒圧力検出部である。

【0179】

次に、上記構成の本実施形態の車両用空調装置の作動について説明する。本実施形態の冷凍サイクル装置１０では、上記第１実施形態と同様に、冷房モード、外気暖房モード、外気廃熱暖房モード、廃熱暖房モード、着霜時廃熱暖房モードの５種類の運転モードでの空調運転を行うことができる。これらの運転モードの切り替え条件は、上記第１実施形態と同様である。

【0180】

以下に、各運転モードにおける車両用空調装置１の作動について説明する。各運転モードでは、制御装置６０が、各運転モードの制御フローを実行する。

【0181】

（１）冷房モード
冷房モードの制御フローでは、上記第１実施形態の冷房モードと同様に、圧縮機１１の回転数とエアミックスドア３４の開度ＳＷとが決定される。冷房モードの制御フローでは、吸熱用膨張弁１４ｃを全閉状態とする。

【0182】

冷房モードの制御フローでは、冷房用膨張弁１４ｂの絞り開度が、目標過熱度ＳＨＥＯと室内蒸発器１８の出口側冷媒の過熱度ＳＨＥとの偏差に基づいて、フィードバック制御手法により、室内蒸発器１８の出口側冷媒の過熱度ＳＨＥが目標過熱度ＳＨＥＯに近づくように決定される。

【0183】

目標過熱度ＳＨＥＯとしては、予め定めた定数（本実施形態では、５℃）を採用することができる。室内蒸発器１８の出口側冷媒の過熱度ＳＨＥは、第４冷媒温度センサ６４ｄによって検出された温度Ｔ４および第５冷媒圧力センサ６５ｅによって検出された圧力Ｐ５に基づいて算出される。

【0184】

冷房モードの制御フローでは、冷凍サイクル装置１０を冷房モードの冷媒回路に切り替えるために、制御装置６０が、暖房用開閉弁１５ｂを閉じ、三方弁１５ｅが水冷媒熱交換器１２側の流出口を閉じて第１冷房用通路２２ｃ側の流出口を開く。さらに、制御装置６０は、暖房用膨張弁１４ａを全閉状態とし、冷房用膨張弁１４ｂを冷媒減圧作用を発揮する絞り状態とし、吸熱用膨張弁１４ｃを全閉状態とする。

【0185】

これにより、冷房モードの冷凍サイクル装置１０では、圧縮機１１、第１冷房用通路２２ｃ、室外熱交換器１６、第２冷房用通路２２ｄ、レシーバ２５、バイパス通路２２ａ、冷房用膨張弁１４ｂ、室内蒸発器１８、圧縮機１１の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。

【0186】

従って、冷房モードの冷凍サイクル装置１０では、上記第１実施形態の冷房モードと同様に車室内の冷房を行うことができる。

【0187】

（２）外気暖房モード
外気暖房モードの制御フローでは、上記第１実施形態の外気暖房モードと同様に、圧縮機１１の回転数とエアミックスドア３４の開度ＳＷとが決定される。

【0188】

外気暖房モードの制御フローでは、暖房用膨張弁１４ａの絞り開度が、目標過熱度ＳＨＯ１と室外熱交換器１６の出口側冷媒の過熱度ＳＨ１との偏差に基づいて、フィードバック制御手法により、過熱度ＳＨ１が目標過熱度ＳＨＯ１に近づくように決定される。

【0189】

目標過熱度ＳＨＯ１としては、予め定めた定数（本実施形態では、５℃）を採用することができる。室外熱交換器１６の出口側冷媒の過熱度ＳＨ１は、第３冷媒温度センサ６４ｃによって検出された温度Ｔ３および第４冷媒圧力センサ６５ｄによって検出された圧力Ｐ４に基づいて算出される。

【0190】

外気暖房モードの制御フローでは、冷凍サイクル装置１０を外気暖房モードの冷媒回路に切り替えるために、制御装置６０が、暖房用開閉弁１５ｂを開き、三方弁１５ｅが水冷媒熱交換器１２側の流出口を開いて第１冷房用通路２２ｃ側の流出口を閉じる。さらに、制御装置６０は、暖房用膨張弁１４ａを冷媒減圧作用を発揮する絞り状態として、冷房用膨張弁１４ｂおよび吸熱用膨張弁１４ｃを全閉状態とする。

【0191】

これにより、外気暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、圧縮機１１、水冷媒熱交換器１２、レシーバ２５、暖房用膨張弁１４ａ、室外熱交換器１６、圧縮機１１の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。

【0192】

従って、外気暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、上記第１実施形態の外気暖房モードと同様に、室外熱交換器１６にて外気から吸熱し、水冷媒熱交換器１２にて高温側熱媒体を加熱して車室内の暖房を行うことができる。

【0193】

（３）外気廃熱暖房モード
外気廃熱暖房モードの制御フローでは、本実施形態の外気暖房モードと同様に、圧縮機１１の回転数と暖房用膨張弁１４ａの絞り開度とエアミックスドア３４の開度ＳＷとが決定される。

【0194】

外気廃熱暖房モードの制御フローでは、上記第１実施形態の外気廃熱暖房モードと同様に吸熱用膨張弁１４ｃの絞り開度が決定される。

【0195】

外気廃熱暖房モードの制御フローでは、冷凍サイクル装置１０を外気廃熱暖房モードの冷媒回路に切り替えるために、制御装置６０が、暖房用開閉弁１５ｂを開き、三方弁１５ｅが水冷媒熱交換器１２側の流出口を開いて第１冷房用通路２２ｃ側の流出口を閉じる。さらに、制御装置６０は、暖房用膨張弁１４ａを冷媒減圧作用を発揮する絞り状態として、冷房用膨張弁１４ｂを全閉状態とし、吸熱用膨張弁１４ｃを冷媒減圧作用を発揮する絞り状態とする。

【0196】

これにより、外気廃熱暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、圧縮機１１、水冷媒熱交換器１２、レシーバ２５、暖房用膨張弁１４ａ、室外熱交換器１６、圧縮機１１の吸入口の順に循環するとともに、レシーバ２５、吸熱用膨張弁１４ｃ、チラー１９、圧縮機１１の吸入口の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。

【0197】

従って、外気廃熱暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、上記第１実施形態の外気廃熱暖房モードと同様に、室外熱交換器１６にて外気から吸熱するとともにチラー１９にて低温側熱媒体を介して廃熱機器８０から吸熱し、水冷媒熱交換器１２にて高温側熱媒体を加熱して車室内の暖房を行うことができる。

【0198】

（４）廃熱暖房モード
廃熱暖房モードの制御フローでは、上記第１実施形態の廃熱暖房モードと同様に、圧縮機１１の回転数とエアミックスドア３４の開度ＳＷとが決定される。

【0199】

廃熱暖房モードの制御フローでは、吸熱用膨張弁１４ｃの絞り開度が、目標過熱度ＳＨＣＯとチラー１９の出口側冷媒の過熱度ＳＨＣとの偏差に基づいて、フィードバック制御手法により、過熱度ＳＨＣが目標過熱度ＳＨＣＯに近づくように決定される。目標過熱度ＳＨＣＯとしては、予め定めた定数（本実施形態では、５℃）を採用することができる。

【0200】

廃熱暖房モードの制御フローでは、冷凍サイクル装置１０を廃熱暖房モードの冷媒回路に切り替えるために、制御装置６０が、暖房用開閉弁１５ｂを閉じ、三方弁１５ｅが水冷媒熱交換器１２側の流出口を開いて第１冷房用通路２２ｃ側の流出口を閉じる。さらに、制御装置６０は、暖房用膨張弁１４ａおよび冷房用膨張弁１４ｂを全閉状態とし、吸熱用膨張弁１４ｃを冷媒減圧作用を発揮する絞り状態とする。

【0201】

これにより廃熱暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、圧縮機１１、水冷媒熱交換器１２、レシーバ２５、吸熱用膨張弁１４ｃ、チラー１９、圧縮機１１の吸入口の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。

【0202】

従って、廃熱暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、上記第１実施形態の廃熱暖房モードと同様に、チラー１９にて低温側熱媒体を介して廃熱機器８０から吸熱し、水冷媒熱交換器１２にて空気を加熱して車室内の暖房を行うことができる。

【0203】

（５）着霜時廃熱暖房モード
着霜時廃熱暖房モードの制御フローでは、本実施形態の廃熱暖房モードと同様に吸熱用膨張弁１４ｃの絞り開度とエアミックスドア３４の開度ＳＷとが決定され、暖房用膨張弁１４ａを全閉状態とする。

【0204】

着霜時廃熱暖房モードの制御フローでは、上記第１実施形態の着霜時廃熱暖房モードと同様に圧縮機１１の回転数が決定される。

【0205】

着霜時廃熱暖房モードの制御フローでは、冷凍サイクル装置１０を、本実施形態の廃熱暖房モードと同様の冷媒回路に切り替える。

【0206】

これによれば、上記第１実施形態の着霜時廃熱暖房モードと同様に、室外熱交換器１６に着霜が生じて外気から吸熱できない場合に、チラー１９にて低温側熱媒体から吸熱できる状態を極力維持しながら車室内の暖房を行うことができる。

【0207】

本実施形態のようなレシーバを使ったヒートポンプサイクルに対しても、上記第１実施形態と同様に適切な暖房モードに切り替えることができる。

【0208】

本実施形態では、外気暖房モードでは、室外熱交換器１６から流出した冷媒の過熱度ＳＨ１に基づいて暖房用膨張弁１４ａの開度を制御する。廃熱暖房モードでは、チラー１９から流出した冷媒の過熱度ＳＨＣに基づいて吸熱用膨張弁１４ｃの開度を制御する。外気廃熱暖房モードでは、室外熱交換器１６から流出した冷媒の過熱度ＳＨ１に基づいて暖房用膨張弁１４ａの開度を制御し、チラー１９から流出した冷媒の過熱度ＳＨＣに基づいて吸熱用膨張弁１４ｃの開度を制御する。

【0209】

これにより、外気暖房モード、廃熱暖房モードおよび外気廃熱暖房モードにおいて、暖房用膨張弁１４ａの開度および吸熱用膨張弁１４ｃの開度を適切に制御して、室外熱交換器１６およびチラー１９での冷媒圧力（換言すれば冷媒温度）を適切に制御できる。

【0210】

（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。また、上記各実施形態に開示された手段は、実施可能な範囲で適宜組み合わせてもよい。

【0211】

（ａ）上述の実施形態では、複数の運転モードに切り替え可能な冷凍サイクル装置１０について説明したが、冷凍サイクル装置１０の運転モードの切り替えはこれに限定されない。少なくともオイル戻し制御の対象となる運転モードを実行可能であればよい。

【0212】

（ｂ）冷凍サイクル装置の構成機器は、上述の実施形態に開示されたものに限定されない。上述した効果を発揮できるように、複数のサイクル構成機器を一体化等を行ってもよい。冷房用膨張弁１４ｂおよび吸熱用膨張弁１４ｃとして、全閉機能を有しない電気式膨張弁と開閉弁とを直接的に接続したものを採用してもよい。

【0213】

上述の実施形態では、冷媒としてＲ１２３４ｙｆを採用した例を説明したが、冷媒はこれに限定されない。例えば、Ｒ１３４ａ、Ｒ６００ａ、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０４Ａ、Ｒ３２、Ｒ４０７Ｃ、等を採用してもよい。これらの冷媒のうち複数種を混合させた混合冷媒等を採用してもよい。冷媒として二酸化炭素を採用して、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界冷凍サイクルを構成してもよい。

【0214】

（ｃ）加熱部の構成は、上述の実施形態に開示されたものに限定されない。例えば、第１実施形態で説明した高温側熱媒体回路４０および低温側熱媒体回路５０にラジエータを追加し、余剰の熱を外気に放熱させるようにしてもよい。ハイブリッド車両のように内燃機関（エンジン）を備える車両では、高温側熱媒体回路４０にエンジン冷却水を循環させるようにしてもよい。

【0215】

（ｄ）吸熱部の構成は、上述の実施形態に開示されたものに限定されない。例えば、吸熱部として、第１実施形態で説明した低温側熱媒体回路５０のチラー１９を凝縮部とし、廃熱機器８０を蒸発部として機能させるサーモサイフォンを採用してもよい。これによれば、低温側熱媒体ポンプ５１を廃止することができる。

【0216】

サーモサイフォンは、冷媒を蒸発させる蒸発部と冷媒を凝縮させる凝縮部とを有し、蒸発部と凝縮部とを閉ループ状に（すなわち、環状に）接続することによって構成されている。そして、蒸発部における冷媒の温度と凝縮部における冷媒の温度との温度差によって回路内の冷媒に比重差を生じさせ、重力の作用によって冷媒を自然循環させて、冷媒とともに熱を輸送する熱輸送回路である。

【0217】

上述の実施形態では、廃熱機器８０から冷媒へ低温側熱媒体を介して吸熱されるが、廃熱機器８０から冷媒へ空気を介して吸熱されるようになっていてもよいし、廃熱機器８０から冷媒へ直接吸熱されるようになっていてもよい。

【0218】

（ｅ）上述の各実施形態では、本発明に係る冷凍サイクル装置１０を車両用空調装置１に適用したが、冷凍サイクル装置１０の適用はこれに限定されない。例えば、室内の空調を行う空調装置等に適用してもよい。

【符号の説明】

【0219】

１１ 圧縮機
１２ 水冷媒熱交換器（加熱部）
１４ａ 暖房用膨張弁
１４ｂ 冷房用膨張弁
１４ｃ 吸熱用膨張弁
１５ａ 除湿用開閉弁（冷媒回路切替部）
１５ｂ 暖房用開閉弁（冷媒回路切替部）
１６ 室外熱交換器
１８ 室内蒸発器
６０ 制御装置（制御部）
８０ 廃熱機器（吸熱対象物）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】