JP2017161121A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】送風対象空間へ送風される空気の冷却と温調対象機器の暖機とを両立する冷凍サイクル装置を提供する。
【解決手段】高圧側冷媒を放熱させる高圧側熱交換器１２と、低圧側冷媒に、送風対象空間へ送風される空気から吸熱させる低圧側熱交換器１６と、高圧側冷媒によって温度調節される温調対象機器２３と、高圧側冷媒または低圧側冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器１４と、室外熱交換器にて高圧側冷媒が外気に放熱する放熱モードと、室外熱交換器にて低圧側冷媒が外気から吸熱する吸熱モードとを切り替える切替部１３、１５と、送風対象空間へ送風される空気を冷却することを要求するために乗員によって操作される冷却要求操作部と、送風対象空間へ送風される空気を冷却することを要求するように冷却要求操作部が操作されており且つ温調対象機器を暖機する必要がある場合、吸熱モードになるように切替部の作動を制御する制御部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、室外熱交換器を備える冷凍サイクル装置に関する。

従来、特許文献１には、エンジン冷却系統と空調装置と熱交換器とを備えるヒートポンプシステムが記載されている。

エンジン冷却系統は、冷却水通路内の冷却水を循環させることによってエンジンを冷却することが可能に構成されている。冷却水の温度がエンジンの温度よりも高い場合には、冷却水を循環させることによってエンジンの暖機を早めることができる。

空調装置は、冷媒通路内の冷媒を循環させることによって、暖房運転または冷房運転を実行することが可能に構成されている。冷媒通路には、コンプレッサ、熱交換器、膨張弁、室外機、膨張弁およびエバポレータが設けられている。熱交換器は、エンジン冷却系統および空調装置の間で熱交換するための熱交換器である。

暖房運転時には、コンプレッサで圧縮された高温高圧の冷媒は、熱交換器における熱交換によってエンジン冷却系統の冷却水に放熱する。温められた冷却水の熱がヒータコアで放熱されて車室内が暖房される。さらに、冷媒は膨張弁での減圧膨張により一旦冷却されて室外機へ到達する。室外機は、暖房運転時には低温の冷媒に吸熱させる吸熱器として機能する。

このようにヒートポンプシステムでは、熱交換器での熱交換によりエンジンの冷却水を温めるエンジン暖機制御を実行することが可能である。また、エンジンの暖機が完了した状態であれば、エンジンの熱を用いて冷却水を温めることも可能である。

冷房運転時には、コンプレッサで圧縮された高温高圧の冷媒は、室外機へ到達する。室外機は、冷房運転時には高温の冷媒を放熱させる放熱器として機能する。室外機で冷却された冷媒は、膨張弁によってさらに冷却される。そして、エバポレータにおいて冷媒と車室内へ送風される空気との間で熱交換が行なわれることにより、車室内への空気が冷却される。

特開２０１５−２０３３９４号公報

上記従来技術では、冷房運転時には、室外機で高温の冷媒を放熱させるので、その分、熱交換器で冷媒からエンジン冷却系統の冷却水に放熱できる熱量が少なくなる。そのため、冷房運転時にはエンジン暖機能力が低くなるので、冷房とエンジンの暖機とを両立できないという問題がある。

換言すれば、車室内へ送風される空気の冷却と、冷媒の熱によって温度調節される温調対象機器の暖機とを両立できないという問題がある。

本発明は上記点に鑑みて、送風対象空間へ送風される空気の冷却と温調対象機器の暖機とを両立することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の冷凍サイクル装置では、
高圧側冷媒を放熱させる高圧側熱交換器（１２）と、
低圧側冷媒に、送風対象空間へ送風される空気から直接的または間接的に吸熱させる低圧側熱交換器（１６）と、
高圧側冷媒の熱によって温度調節される温調対象機器（２３）と、
高圧側冷媒または低圧側冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器（１４）と、
室外熱交換器にて高圧側冷媒が外気に放熱する放熱モードと、室外熱交換器にて低圧側冷媒が外気から吸熱する吸熱モードとを切り替える切替部（１３、１５）と、
送風対象空間へ送風される空気を、低圧側熱交換器を利用して冷却することを要求するために乗員によって操作される冷却要求操作部（４８ａ）と、
送風対象空間へ送風される空気を冷却することを要求するように冷却要求操作部が操作されており且つ温調対象機器を暖機する必要がある場合、吸熱モードになるように切替部の作動を制御する制御部（４０）とを備える。

これによると、送風対象空間へ送風される空気を冷却する必要があり且つ温調対象機器（２３）を暖機する必要がある場合、室外熱交換器（１４）および低圧側熱交換器（１６）の両方で冷凍サイクル（１０）の低圧側冷媒に吸熱させることができる。

そのため、送風対象空間へ送風される空気を冷却できるとともに、室外熱交換器（１４）にて冷媒から外気に放熱する場合と比較して温調対象機器（２３）を暖機する能力を高くできるので、送風対象空間へ送風される空気の冷却と温調対象機器（２３）の暖機とを両立できる。

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。

第１実施形態における冷凍サイクル装置を示す全体構成図である。 第１実施形態における冷凍サイクル装置の電気制御部を示すブロック図である。 第２実施形態における冷凍サイクル装置を示す全体構成図である。 第３実施形態における冷凍サイクル装置を示す全体構成図である。 第４実施形態における冷凍サイクル装置を示す全体構成図である。 第５実施形態における冷凍サイクル装置を示す全体構成図である。 第６実施形態における冷凍サイクル装置を示す全体構成図である。 第６実施形態における冷凍サイクル装置の変形例を示す全体構成図である。

以下、実施形態について図に基づいて説明する。以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１に示す冷凍サイクル装置は、車載機器や車室内空間（換言すれば、送風対象空間）を適切な温度に調節するために用いられる車両用冷凍サイクル装置である。本実施形態では、冷凍サイクル装置を、エンジン（換言すれば内燃機関）および走行用電動モータから車両走行用の駆動力を得るハイブリッド自動車に適用している。

本実施形態のハイブリッド自動車は、車両停車時に外部電源（換言すれば商用電源）から供給された電力を、車両に搭載された電池（換言すれば車載バッテリ）に充電可能なプラグインハイブリッド自動車として構成されている。電池としては、例えばリチウムイオン電池を用いることができる。

エンジンから出力される駆動力は、車両走行用として用いられるのみならず、発電機を作動させるためにも用いられる。そして、発電機にて発電された電力および外部電源から供給された電力を電池に蓄わえることができ、電池に蓄えられた電力は、走行用電動モータのみならず、冷凍サイクル装置を構成する電動式構成機器をはじめとする各種車載機器に供給される。

冷凍サイクル１０は、圧縮機１１、高圧側熱交換器１２、第１膨張弁１３、室外熱交換器１４、第２膨張弁１５および低圧側熱交換器１６を備える蒸気圧縮式冷凍機である。本実施形態の冷凍サイクル１０では、冷媒としてフロン系冷媒を用いており、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成している。

圧縮機１１は、電池から供給される電力によって駆動される電動圧縮機、またはベルトによって駆動されるベルト駆動式圧縮機であり、冷凍サイクル１０の冷媒を吸入して圧縮して吐出する。

高圧側熱交換器１２は、圧縮機１１から吐出された高圧側冷媒と高温冷却水回路２０の冷却水とを熱交換させることによって高圧側冷媒を凝縮させる凝縮器である。

高温冷却水回路２０の冷却水は、熱媒体としての流体である。高温冷却水回路２０の冷却水は高温熱媒体である。高温冷却水回路２０は、高温熱媒体が循環する熱媒体回路である。本実施形態では、高温冷却水回路２０の冷却水として、少なくともエチレングリコール、ジメチルポリシロキサンもしくはナノ流体を含む液体、または不凍液体が用いられている。

第１膨張弁１３は、高圧側熱交換器１２から流出した液相冷媒を減圧膨張させる第１減圧部である。第１膨張弁１３は、電気式の可変絞り機構であり、弁体と電動アクチュエータとを有している。弁体は、冷媒通路の通路開度（換言すれば絞り開度）を変更可能に構成されている。電動アクチュエータは、弁体の絞り開度を変化させるステッピングモータを有している。

第１膨張弁１３は、絞り開度を全開した際に冷媒通路を全開する全開機能付きの可変絞り機構で構成されている。つまり、第１膨張弁１３は、冷媒通路を全開にすることで冷媒の減圧作用を発揮させないようにすることができる。第１膨張弁１３は、図２に示す制御装置４０から出力される制御信号によって、その作動が制御される。

室外熱交換器１４は、第１膨張弁１３から流出した冷媒と外気とを熱交換させる冷媒外気熱交換器である。室外熱交換器１４には、室外送風機１７によって外気が送風される。

室外送風機１７は、室外熱交換器１４へ向けて外気を送風する送風部である。室外送風機１７は、ファンを電動モータにて駆動する電動送風機である。室外送風機１７は、室外熱交換器１４に流入する外気の風速を調節する風速調節部である。

室外熱交換器１４および室外送風機１７は、車両の最前部に配置されている。従って、車両の走行時には室外熱交換器１４に走行風を当てることができるようになっている。

室外熱交換器１４を流通する冷媒の温度が外気の温度よりも低い場合、室外熱交換器１４は、外気の熱を冷媒に吸熱させる吸熱器として機能する。室外熱交換器１４を流通する冷媒の温度が外気の温度よりも高い場合、室外熱交換器１４は、冷媒の熱を外気に放熱させる放熱器として機能する。

第２膨張弁１５は、室外熱交換器１４から流出した液相冷媒を減圧膨張させる第２減圧部である。第２膨張弁１５は、電気式の可変絞り機構であり、弁体と電動アクチュエータとを有している。弁体は、冷媒通路の通路開度（換言すれば絞り開度）を変更可能に構成されている。電動アクチュエータは、弁体の絞り開度を変化させるステッピングモータを有している。

第２膨張弁１５は、絞り開度を全開した際に冷媒通路を全開する全開機能付きの可変絞り機構で構成されている。つまり、第２膨張弁１５は、冷媒通路を全開にすることで冷媒の減圧作用を発揮させないようにすることができる。第２膨張弁１５は、図２に示す制御装置４０から出力される制御信号によって、その作動が制御される。

第１膨張弁１３および第２膨張弁１５の絞り開度が変更されることによって、吸熱モードと放熱モードとが切り替えられる。吸熱モードは、室外熱交換器１４にて外気から冷媒に吸熱させる作動モードである。放熱モードは、室外熱交換器１４にて冷媒から外気に放熱させる作動モードである。

低圧側熱交換器１６は、第２膨張弁１５を流出した低圧冷媒と低温冷却水回路３０の冷却水とを熱交換させることによって低圧冷媒を蒸発させる蒸発器である。低圧側熱交換器１６で蒸発した気相冷媒は圧縮機１１に吸入されて圧縮される。

低温冷却水回路３０の冷却水は、熱媒体としての流体である。低温冷却水回路３０の冷却水は低温熱媒体である。低温冷却水回路３０は、低温熱媒体が循環する熱媒体回路である。本実施形態では、低温冷却水回路３０の冷却水として、少なくともエチレングリコール、ジメチルポリシロキサンもしくはナノ流体を含む液体、または不凍液体が用いられている。

高温冷却水回路２０には、高圧側熱交換器１２、高温側ポンプ２１、ヒータコア２２、エンジン２３および流量調節バルブ２４が配置されている。高温側ポンプ２１は、冷却水を吸入して吐出する熱媒体ポンプである。高温側ポンプ２１は電動式のポンプである。高温側ポンプ２１は、高温冷却水回路２０を循環する冷却水の流量を調節する流量調節部である。

ヒータコア２２は、高温冷却水回路２０の冷却水と車室内（換言すれば、送風対象空間）へ送風される空気とを熱交換させて車室内へ送風される空気を加熱する加熱用熱交換器である。ヒータコア２２では、冷却水が顕熱変化にて車室内へ送風される空気に放熱する。すなわち、ヒータコア２２では、冷却水が車室内へ送風される空気に放熱しても冷却水が液相のままで相変化しない。

エンジン２３は、高温冷却水回路２０の冷却水によって温度調節される温調対象機器である。ヒータコア２２およびエンジン２３は、冷却水の流れにおいて互いに並列に配置されている。

流量調節バルブ２４は、ヒータコア２２を流れる冷却水と、エンジン２３を流れる冷却水との流量割合を調節する流量割合調節部である。流量調節バルブ２４は、エンジン２３およびヒータコア２２に対して、冷却水の流量割合を調節することによって、冷凍サイクル１０の高圧側冷媒の熱の供給割合を調節する供給割合調節部である。

高温側ポンプ２１および流量調節バルブ２４は、高圧側熱交換器１２を流れる冷却水の流量を調節する高圧側流量調節部である。高温側ポンプ２１および流量調節バルブ２４は、エンジン２３を流れる冷却水の流量を調節する温調流量調節部である。高温側ポンプ２１および流量調節バルブ２４は、ヒータコア２２を流れる冷却水の流量を調節することによって、ヒータコア２２における熱交換量を調節する熱交換量調節部である。

低温冷却水回路３０には、低圧側熱交換器１６、低温側ポンプ３１およびクーラコア３２が配置されている。低温側ポンプ３１は、冷却水を吸入して吐出する熱媒体ポンプである。低温側ポンプ３１は電動式のポンプである。低温側ポンプ３１は、低温冷却水回路３０を循環する冷却水の流量を調節する低温側流量調節部である。

クーラコア３２は、低温冷却水回路３０の冷却水と車室内へ送風される空気とを熱交換させて車室内へ送風される空気を冷却する低温側熱媒体熱交換器である。したがって、低圧側熱交換器１６は、冷凍サイクル１０の低圧側冷媒に、車室内へ送風される空気から間接的に吸熱させる。

クーラコア３２では、冷却水が顕熱変化にて車室内へ送風される空気から吸熱する。すなわち、クーラコア３２では、冷却水が車室内へ送風される空気から吸熱しても冷却水が液相のままで相変化しない。

クーラコア３２およびヒータコア２２は、図示しない空調ケーシングに収容されている。空調ケーシングは、空気通路を形成する空気通路形成部材である。空調ケーシングは、車室内最前部に位置する図示しない計器盤の内部に配置されている。ヒータコア２２は、空調ケーシング内の空気通路において、クーラコア３２の空気流れ下流側に配置されている。

空調ケーシングには、図示しない内外気切替箱と室内送風機３３とが配置されている。内外気切替箱は、空調ケーシング内の空気通路に内気と外気とを切替導入する内外気切替部である。室内送風機３３は、内外気切替箱によって空調ケーシング内の空気通路に導入された内気および外気を吸入して送風する。

空調ケーシング内の空気通路においてクーラコア３２とヒータコア２２との間には、図示しないエアミックスドアが配置されている。エアミックスドアは、クーラコア３２を通過した冷風のうちヒータコア２２に流入する冷風とヒータコア２２をバイパスして流れる冷風との風量割合を調節する風量割合調節部である。エアミックスドアの作動は、制御装置４０によって制御される。

空調ケーシングには、図示しない吹出口が形成されている。エアミックスドアで所望温度に調整された空調風は吹出口を通じて車室内へ吹き出される。

次に、冷凍サイクル１０の電気制御部を図２に基づいて説明する。制御装置４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されている。制御装置４０は、ＲＯＭ内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行う。制御装置４０の出力側には各種制御対象機器が接続されている。制御装置４０は、各種制御対象機器の作動を制御する制御部である。

制御装置４０によって制御される制御対象機器は、圧縮機１１、第１膨張弁１３、第２膨張弁１５、室外送風機１７、高温側ポンプ２１、低温側ポンプ３１および室内送風機３３等である。

制御装置４０のうち圧縮機１１の電動モータを制御するソフトウェアおよびハードウェアは、圧縮機１１の冷媒吐出能力を制御する冷媒吐出能力制御部である。制御装置４０のうち第１膨張弁１３を制御するソフトウェアおよびハードウェアは、第１膨張弁１３の絞り開度を制御する第１絞り制御部である。制御装置４０のうち第２膨張弁１５を制御するソフトウェアおよびハードウェアは、第２膨張弁１５の絞り開度を制御する第２絞り制御部である。

制御装置４０のうち室外送風機１７を制御するソフトウェアおよびハードウェアは、室外送風機１７の外気送風能力を制御する外気送風能力制御部である。

制御装置４０のうち高温側ポンプ２１を制御するソフトウェアおよびハードウェアは、高温側熱媒体の流量を制御する高温側熱媒体流量制御部である。制御装置４０のうち低温側ポンプ３１を制御するソフトウェアおよびハードウェアは、低温側熱媒体の流量を制御する低温側熱媒体流量制御部である。制御装置４０のうち室内送風機３３を制御するソフトウェアおよびハードウェアは、室内送風機制御部である。

制御装置４０の入力側には、内気温度センサ４１、外気温度センサ４２、日射量センサ４３、室外熱交換器温度センサ４４、低圧側熱交換器温度センサ４５、エンジン温度センサ４６等の種々の空調制御用のセンサ群が接続されている。

内気温度センサ４１は内気温度Ｔｒ（すなわち車室内温度）を検出する内気温度検出部である。外気温度センサ４２は外気温度Ｔａｍを検出する外気温度検出部である。日射量センサ４３は車室内の日射量Ｔｓを検出する日射量検出部である。室外熱交換器温度センサ４４は、室外熱交換器１４の温度を検出する室外熱交換器温度検出部である。例えば、室外熱交換器温度センサ４４は、室外熱交換器１４に流入する冷媒の温度を検出する。低圧側熱交換器温度センサ４５は、低圧側熱交換器１６から流出した冷却水の温度を検出する。

エンジン温度センサ４６は、エンジン２３の温度を検出するエンジン温度検出部である。例えば、エンジン温度センサ４６は、エンジン２３に流入する冷媒の温度を検出する。

制御装置４０の入力側には、操作パネル４８が接続されている。操作パネル４８は、車室内前部の計器盤付近に配置されており、乗員によって操作される。操作パネル４８には各種操作スイッチが設けられている。制御装置４０には、各種操作スイッチからの操作信号が入力される。

操作パネル４８の各種操作スイッチは、エアコンスイッチ４８ａ、温度設定スイッチ等である。エアコンスイッチ４８ａは、空調の作動・停止（すなわち圧縮機１１の作動・停止）を設定する。エアコンスイッチ４８ａは、車室内へ送風される空気を、低圧側熱交換器１６を利用して冷却することを要求するための冷却要求操作部である。温度設定スイッチは、車室内の設定温度を設定するための温度設定操作部である。

次に、上記構成における作動を説明する。制御装置４０は、操作パネル４８のエアコンスイッチ４８ａが投入されていることによって圧縮機１１が作動している場合、車両用冷凍サイクル装置の作動モードを決定する。制御装置４０は、車両用冷凍サイクル装置の作動モードを、エンジン２３を暖機する必要の有無、および目標吹出温度ＴＡＯ等に基づいて決定する。

エンジン２３を暖機する必要の有無は、エンジン温度センサ４６の検出温度、すなわちエンジン２３の温度に基づいて判定する。例えば、エンジン２３の温度が所定温度未満である場合、エンジン２３を暖機する必要があると判定する。

目標吹出温度ＴＡＯは、車室内へ吹き出す吹出空気の目標温度である。制御装置４０は、目標吹出温度ＴＡＯを以下の数式に基づいて算出する。

ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ−Ｋｒ×Ｔｒ−Ｋａｍ×Ｔａｍ−Ｋｓ×Ｔｓ＋Ｃ
この数式において、Ｔｓｅｔは操作パネル４８の温度設定スイッチによって設定された車室内設定温度、Ｔｒは内気温度センサ４１によって検出された内気温度、Ｔａｍは外気温度センサ４２によって検出された外気温度、Ｔｓは日射量センサ４３によって検出された日射量である。Ｋｓｅｔ、Ｋｒ、Ｋａｍ、Ｋｓは制御ゲインであり、Ｃは補正用の定数である。

制御装置４０は、エンジン２３を暖機する必要がなく、かつ目標吹出温度ＴＡＯが内気温度Ｔｒよりも低い場合、冷房モードを実行する。冷房モードは、室外熱交換器１４にて冷凍サイクル１０の高圧側冷媒が外気に放熱する放熱モードである。

冷房モードでは、制御装置４０は、第１膨張弁１３を全開状態とし、第２膨張弁１５を絞り状態とする。冷房モードでは、制御装置４０は、高温側ポンプ２１を停止させ、低温側ポンプ３１を駆動させる。

制御装置４０は、第２膨張弁１５へ流入する冷媒の過冷却度が、予め定められた目標過冷却度に近づくように、または圧縮機１１へ流入する冷媒の過熱度が、予め定められた目標過熱度に近づくように、第２膨張弁１５の絞り開度を決定する。目標過冷却度および目標過熱度は、サイクルの成績係数（いわゆるＣＯＰ）を最大値に近づけるように定められている。

冷房モードでは、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒が高圧側熱交換器１２に流入する。この際、高温側ポンプ２２が停止しているので、高圧側熱交換器１２に高温冷却水回路２０の冷却水が循環しない。そのため、高圧側熱交換器１２に流入した冷媒は、高温冷却水回路２０の冷却水と殆ど熱交換することなく、高圧側熱交換器１２から流出する。

高圧側熱交換器１２から流出した冷媒は、第１膨張弁１３に流入する。この際、第１膨張弁１３が冷媒通路を全開状態としているので、高圧側熱交換器１２から流出した冷媒は、第１膨張弁１３にて減圧されることなく、室外熱交換器１４に流入する。

室外熱交換器１４に流入した冷媒は、室外熱交換器１４にて室外送風機１７によって送風された外気へ放熱する。

室外熱交換器１４から流出した冷媒は、第２膨張弁１５へ流入して、第２膨張弁１５にて低圧冷媒となるまで減圧膨張される。第２膨張弁１５にて減圧された低圧冷媒は、低圧側熱交換器１６に流入し、低温冷却水回路３０の冷却水から吸熱して蒸発する。これにより、低温冷却水回路３０の冷却水が冷却されるので、クーラコア３２にて室内送風機３３によって送風された空気が冷却される。

そして、低圧側熱交換器１６から流出した冷媒は、圧縮機１１の吸入側へと流れて再び圧縮機１１にて圧縮される。

以上の如く、冷房モードでは、クーラコア３２にて冷却された空気を車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の冷房を実現することができる。

制御装置４０は、エンジン２３を暖機する必要がなく、かつ目標吹出温度ＴＡＯが内気温度Ｔｒよりも高い場合、暖房モードを実行する。暖房モードは、室外熱交換器１４にて冷凍サイクル１０の低圧側冷媒が外気から吸熱する吸熱モードである。

暖房モードでは、制御装置４０は、第１膨張弁１３を絞り状態とし、第２膨張弁１５を全開状態とする。暖房モードでは、制御装置４０は、高温側ポンプ２１を駆動させ、低温側ポンプ３１を停止させる。

制御装置４０は、第１膨張弁１３へ流入する冷媒の過冷却度が、予め定められた目標過冷却度に近づくように、または圧縮機１１へ流入する冷媒の過熱度が、予め定められた目標過熱度に近づくように、第１膨張弁１３の絞り開度を決定する。

制御装置４０は、エアミックスドアがヒータコア２２の空気通路を全開し、クーラコア３２を通過した送風空気の全流量がヒータコア２２の空気通路を通過するようにエアミックスドアの作動状態を決定する。

暖房モードでは、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒は、高圧側熱交換器１２へ流入して、高温冷却水回路２０の冷却水と熱交換して放熱する。これにより、高温冷却水回路２０の冷却水が加熱される。

高圧側熱交換器１２から流出した冷媒は、第１膨張弁１３に流入し、低圧冷媒となるまで減圧される。そして、第１膨張弁１３にて減圧された低圧冷媒は、室外熱交換器１４に流入して、室外送風機１７によって送風された外気から吸熱して蒸発する。

室外熱交換器１４から流出した冷媒は、第２膨張弁１５へ流入する。この際、第２膨張弁１５を全開状態としているので、室外熱交換器１４から流出した冷媒は、第２膨張弁１５にて減圧されることなく、低圧側熱交換器１６に流入する。

低温側ポンプ３１が停止しているので、低圧側熱交換器１６に低温冷却水回路３０の冷却水が循環しない。そのため、低圧側熱交換器１６に流入した低圧冷媒は、低温冷却水回路３０の冷却水から殆ど吸熱しない。そして、低圧側熱交換器１６から流出した冷媒は、圧縮機１１の吸入側へと流れて再び圧縮機１１にて圧縮される。

以上の如く、暖房モードでは、高圧側熱交換器１２にて圧縮機１１から吐出された高圧冷媒の有する熱を高温冷却水回路２０の冷却水に放熱させ、ヒータコア２２にて高温冷却水回路２０の冷却水が有する熱を車室内へ送風される空気に放熱させて、加熱された空気を車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の暖房を実現することができる。

制御装置４０は、エンジン２３を暖機する必要があり、かつ目標吹出温度ＴＡＯが内気温度Ｔｒよりも低い場合、冷房暖機モードを実行する。冷房暖機モードは、室外熱交換器１４にて冷凍サイクル１０の低圧側冷媒が外気から吸熱する吸熱モードである。

冷房暖機モードでは、制御装置４０は、第１膨張弁１３を絞り状態とし、第２膨張弁１５を全開状態とする。冷房暖機モードでは、制御装置４０は、高温側ポンプ２１および低温側ポンプ３１を駆動させる。

制御装置４０は、第１膨張弁１３へ流入する冷媒の過冷却度が、予め定められた目標過冷却度に近づくように第１膨張弁１３の絞り開度を決定する。制御装置４０は、エンジン２３に冷却水が流れるように流量調節バルブ２４の作動状態を決定する。

冷房暖機モードでは、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒は、高圧側熱交換器１２へ流入して、高温冷却水回路２０の冷却水と熱交換して放熱する。これにより、高温冷却水回路２０の冷却水が加熱される。

高圧側熱交換器１２から流出した冷媒は、第１膨張弁１３に流入し、低圧冷媒となるまで減圧される。そして、第１膨張弁１３にて減圧された低圧冷媒は、室外熱交換器１４に流入して、室外送風機１７によって送風された外気から吸熱して蒸発する。

室外熱交換器１４から流出した冷媒は、第２膨張弁１５へ流入する。この際、第２膨張弁１５を全開状態としているので、室外熱交換器１４から流出した冷媒は、第２膨張弁１５にて減圧されることなく、低圧側熱交換器１６に流入し、低温冷却水回路３０の冷却水から吸熱して蒸発する。

これにより、低温冷却水回路３０の冷却水が冷却されるので、クーラコア３２にて室内送風機３３によって送風された空気が冷却される。そして、低圧側熱交換器１６から流出した冷媒は、圧縮機１１の吸入側へと流れて再び圧縮機１１にて圧縮される。

以上の如く、冷房暖機モードでは、クーラコア３２にて冷却された空気を車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の冷房を実現することができる。

さらに、冷房暖機モードでは、高圧側熱交換器１２にて圧縮機１１から吐出された高圧冷媒の有する熱を高温冷却水回路２０の冷却水に放熱させ、高温冷却水回路２０の冷却水が有する熱をエンジン２３に放熱させることができる。これにより、エンジン２３の暖機を実現することができる。

制御装置４０は、エンジン２３を暖機する必要があり、かつ目標吹出温度ＴＡＯが内気温度Ｔｒよりも高い場合、暖房暖機モードを実行する。暖房暖機モードは、室外熱交換器１４にて冷凍サイクル１０の低圧側冷媒が外気から吸熱する吸熱モードである。

暖房暖機モードでは、制御装置４０は、第１膨張弁１３を絞り状態とし、第２膨張弁１５を全開状態とする。暖房モードでは、制御装置４０は、高温側ポンプ２１を駆動させ、低温側ポンプ３１を停止させる。

制御装置４０は、第１膨張弁１３へ流入する冷媒の過冷却度が、予め定められた目標過冷却度に近づくように第１膨張弁１３の絞り開度を決定する。制御装置４０は、ヒータコア２２およびエンジン２３に冷却水が流れるように流量調節バルブ２４の作動状態を決定する。

制御装置４０は、エアミックスドアがヒータコア２２の空気通路を全開し、クーラコア３２を通過した送風空気の全流量がヒータコア２２の空気通路を通過するようにエアミックスドアの作動状態を決定する。

暖房暖機モードでは、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒は、高圧側熱交換器１２へ流入して、高温冷却水回路２０の冷却水と熱交換して放熱する。これにより、高温冷却水回路２０の冷却水が加熱される。

高圧側熱交換器１２から流出した冷媒は、第１膨張弁１３に流入し、低圧冷媒となるまで減圧される。そして、第１膨張弁１３にて減圧された低圧冷媒は、室外熱交換器１４に流入して、室外送風機１７によって送風された外気から吸熱して蒸発する。

室外熱交換器１４から流出した冷媒は、第２膨張弁１５へ流入する。この際、第２膨張弁１５を全開状態としているので、室外熱交換器１４から流出した冷媒は、第２膨張弁１５にて減圧されることなく、低圧側熱交換器１６に流入する。

低温側ポンプ３１が停止しているので、低圧側熱交換器１６に低温冷却水回路３０の冷却水が循環しない。そのため、低圧側熱交換器１６に流入した低圧冷媒は、低温冷却水回路３０の冷却水から殆ど吸熱しない。そして、低圧側熱交換器１６から流出した冷媒は、圧縮機１１の吸入側へと流れて再び圧縮機１１にて圧縮される。

以上の如く、暖房暖機モードでは、高圧側熱交換器１２にて圧縮機１１から吐出された高圧冷媒の有する熱を高温冷却水回路２０の冷却水に放熱させ、ヒータコア２２にて高温冷却水回路２０の冷却水が有する熱を車室内へ送風される空気に放熱させて、加熱された空気を車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の暖房を実現することができる。

さらに、暖房暖機モードでは、高温冷却水回路２０の冷却水が有する熱をエンジン２３に放熱させることができる。これにより、エンジン２３の暖機を実現することができる。

暖房モード、冷房暖機モードおよび暖房暖機モードにおいて、第２膨張弁１５の絞り開度（換言すれば通路面積）を小さくすることによって、室外熱交換器１４の圧力が上昇し外気との温度差が小さくなるため、室外熱交換器１４の吸熱量が低下する。

暖房モード、冷房暖機モードおよび暖房暖機モードにおいて、第１膨張弁１３の絞り開度（換言すれば通路面積）を大きくすることによって、室外熱交換器１４の圧力が上昇し外気との温度差が小さくなるため、室外熱交換器１４の吸熱量が低下する。

暖房モード、冷房暖機モードおよび暖房暖機モードにおいて、室外送風機１７の駆動電力（換言すれば回転数）を低下させることによって、室外熱交換器１４を流れる外気の風速が低下するため、室外熱交換器１４の吸熱量が低下する。

したがって、第１膨張弁１３、第２膨張弁１５および室外送風機１７は、室外熱交換器１４における熱交換量を調節する熱交換量調節部である。具体的には、第１膨張弁１３、第２膨張弁１５および室外送風機１７は、吸熱モード時に、室外熱交換器１４において低圧側冷媒が外気から吸熱する吸熱量を調節する吸熱量調節部である。吸熱モードは、室外熱交換器１４にて冷凍サイクル１０の低圧側冷媒が外気から吸熱する作動モードである。

このように、本実施形態では、制御装置４０は、車室内へ送風される空気を冷却することを要求するようにエアコンスイッチ４８ａが操作されており且つエンジン２３を暖機する必要がある場合、吸熱モードになるように第１膨張弁１３および第２膨張弁１５の作動を制御する。

これによると、車室内へ送風される空気を冷却し且つエンジン２３を暖機する場合、室外熱交換器１４と低圧側熱交換器１６の両方で冷凍サイクル１０の低圧側冷媒に吸熱させることができる。

そのため、車室内へ送風される空気を冷却できるとともに、室外熱交換器１４にて冷媒から外気に放熱する場合と比較してエンジン２３を暖機する能力を高くできるので、車室内へ送風される空気の冷却とエンジン２３の暖機とを両立できる。

例えば、制御装置４０は、第１膨張弁１３および第２膨張弁１５が吸熱モードに切り替えた後、時間が経過するにつれて、室外熱交換器１４において低圧側冷媒が外気から吸熱する吸熱量が少なくなるように第１膨張弁１３、第２膨張弁１５および室外送風機１７のうち少なくとも１つの作動を制御する。

これによると、エンジン２３の暖機が進むにつれて、エンジン２３に供給される熱量が少なくなるので、エンジン２３が過剰に暖機されることを抑制できる。

例えば、制御装置４０は、第１膨張弁１３および第２膨張弁１５が吸熱モードに切り替えた後、所定時間が経過した場合、放熱モードに切り替わるように第１膨張弁１３および第２膨張弁１５の作動を制御する。放熱モードは、室外熱交換器１４にて冷凍サイクル１０の高圧側冷媒が外気に放熱する作動モードである。

これによると、エンジン２３の暖機に必要な熱量が少なくなった場合、低圧側熱交換器１６での吸熱量を増加させて、車室内へ送風される空気の冷却能力を高めることができる。

例えば、制御装置４０は、第１膨張弁１３および第２膨張弁１５が吸熱モードに切り替えた後、時間が経過するにつれて、ヒータコア２２に対する高圧側冷媒の熱の供給割合（具体的には、ヒータコア２２に対する冷却水の供給割合）が増加するように流量調節バルブ２４の作動を制御する。

これによると、吸熱モードに切り替えた直後はエンジン２３の暖機が優先されるので、エンジン２３の暖機を速やかに行うことができる。

例えば、制御装置４０は、第１膨張弁１３および第２膨張弁１５が吸熱モードに切り替えた後、時間が経過するにつれて、ヒータコア２２における熱交換量（具体的には、ヒータコア２２を流れる冷却水の流量）が増加するように流量調節バルブ２４の作動を制御する。

これによると、エンジン２３の暖機に必要な熱量が少なくなるにつれて、車室内へ送風される空気の加熱能力を高めることができる。

例えば、制御装置４０は、第１膨張弁１３および第２膨張弁１５が吸熱モードに切り替えた後、時間が経過するにつれて、高圧側熱交換器１２、室外熱交換器１４、低圧側熱交換器１６およびヒータコア２２の熱交換絶対量の比較におけるヒータコア２２の熱交換絶対量の順位が上がるように高温側ポンプ２１および流量調節バルブ２４のうち少なくとも１つの作動を制御する。ここで、熱交換絶対量の順位とは、熱交換絶対量の多い方からの順位のことである。

これによると、エンジン２３の暖機に必要な熱量が少なくなるにつれて、車室内へ送風される空気の加熱能力を高めることができる。

例えば、制御装置４０は、第１膨張弁１３および第２膨張弁１５が吸熱モードに切り替えた後、時間が経過するにつれて、高圧側熱交換器１２、室外熱交換器１４、低圧側熱交換器１６およびヒータコア２２の熱交換絶対量の比較における室外熱交換器１４の熱交換絶対量の順位が下がるように第１膨張弁１３、第２膨張弁１５および室外送風機１７のうち少なくとも１つの作動を制御する。ここで、熱交換絶対量の順位とは、熱交換絶対量の多い方からの順位のことである。

これによると、エンジン２３の暖機が進むにつれて、室外熱交換器１４で低圧側冷媒に吸熱される熱量を少なくすることができるので、高圧側熱交換器１２の能力が過剰になることを抑制できる。

例えば、制御装置４０は、第１膨張弁１３および第２膨張弁１５が吸熱モードに切り替えた後、時間が経過するにつれて、高圧側熱交換器１２、室外熱交換器１４、低圧側熱交換器１６およびヒータコア２２の熱交換絶対量を比較して低圧側熱交換器１６の熱交換絶対量の順位が上がるように低温側ポンプ３１の作動を制御する。

これによると、乗員の呼気や発汗によって車室内の水分量が多くなるにつれて、低圧側熱交換器１６の除湿能力を高めることができるので、車室内の湿度が上昇することを抑制できる。

本実施形態では、制御装置４０は、低圧側熱交換器１６で要求される熱交換量に応じて圧縮機１１の冷媒吐出能力を制御する。具体的には、制御装置４０は、低圧側熱交換器１６の温度が低圧側熱交換器１６の目標温度に近づくように圧縮機１１の冷媒吐出能力を制御する。

例えば、制御装置４０は、吸熱モードにおいて、圧縮機１１の冷媒吐出能力が最大であっても低圧側熱交換器１６の熱交換量が低圧側熱交換器１６で要求される熱交換量よりも少ないと判断される場合、室外熱交換器１４の吸熱量が減少するように第１膨張弁１３、第２膨張弁１５および室外送風機１７のうち少なくとも１つの作動を制御する。低圧側熱交換器１６の熱交換量が低圧側熱交換器１６で要求される熱交換量よりも少ないと判断される場合とは、例えば、低圧側熱交換器１６の温度が低圧側熱交換器１６の目標温度に近づかない場合である。

これによると、圧縮機１１の冷媒吐出能力が最大である場合、低圧側熱交換器１６の熱交換量をさらに増加させることができるので、低圧側熱交換器の熱交換量が、要求される熱交換量に対して不足することを抑制できる。

例えば、制御装置４０は、吸熱モードにおいて、圧縮機１１の冷媒吐出能力が最大であっても低圧側熱交換器１６の熱交換量が低圧側熱交換器１６で要求される熱交換量よりも少ないと判断される場合、放熱モードに切り替わるように第１膨張弁１３および第２膨張弁１５の作動を制御する。

これによると、圧縮機１１の冷媒吐出能力が最大である場合、低圧側熱交換器１６の熱交換量をさらに増加させることができるので、低圧側熱交換器の熱交換量が、要求される熱交換量に対して不足することを抑制できる。

例えば、制御装置４０は、高圧側熱交換器１２に流入する冷却水の温度が高くなるほど高圧側熱交換器１２を流れる冷却水の流量が減少するように高温側ポンプ２１および流量調節バルブ２４のうち少なくとも１つの作動を制御する。

これによると、高圧側熱交換器１２に流入する冷却水の温度が高くなっても冷凍サイクル１０の高圧が上昇することを抑制できるので、圧縮機１１の消費動力が過剰になったり低圧側熱交換器１６において冷却水を冷却する能力が低下したりすることを抑制できる。

例えば、制御装置４０は、エンジン２３の温度が高くなるにつれてエンジン２３を流れる冷却水の流量が増加するように高温側ポンプ２１および流量調節バルブ２４のうち少なくとも１つの作動を制御する。

これによると、エンジン２３の温度が低い場合、エンジン２３を流れる冷却水の流量を少なくしてエンジン２３の温度上昇量を上げ、エンジン２３の温度が高くなるにつれてエンジン２３を流れる冷却水の流量を多くしてエンジン２３の温度上昇量を下げることができる。

（第２実施形態）
上記実施形態では、低圧側熱交換器１６およびクーラコア３２によって低圧冷媒と車室内へ送風される空気とを熱交換させるが、本実施形態では、図３に示すように、低圧側熱交換器５０によって低圧冷媒と車室内へ送風される空気とを熱交換させる。

すなわち、上記実施形態では、低圧側熱交換器１６は、冷凍サイクル１０の低圧側冷媒に、車室内へ送風される空気から間接的に吸熱させるが、本実施形態では、低圧側熱交換器５０は、冷凍サイクル１０の低圧側冷媒に、車室内へ送風される空気から直接的に吸熱させる。

低圧側熱交換器５０は、第２膨張弁１５を流出した低圧冷媒と車室内へ送風される空気とを熱交換させて低圧冷媒を蒸発させる蒸発器である。低圧側熱交換器５０は、第２膨張弁１５を流出した低圧冷媒と車室内へ送風される空気とを熱交換させて車室内へ送風される空気を冷却する低温側熱媒体熱交換器である。

本実施形態においても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

（第３実施形態）
本実施形態では、図４に示すように、冷凍サイクル１０は、バイパス部５１およびバイパス流量調節弁５２を備える。

バイパス部５１は、冷媒が室外熱交換器１４をバイパスして流れる冷媒流路を形成している。バイパス流量調節弁５２は、バイパス部５１の流路開度を調節する開度調節弁である。

バイパス流量調節弁５２は、バイパス部５１を流れる冷媒の流量を調節することによって室外熱交換器１４を流れる冷媒の流量を調節する。バイパス流量調節弁５２は、室外熱交換器１４およびバイパス部５１に対して、高圧側冷媒または低圧側冷媒の流量割合を調節するバイパス調節部である。バイパス流量調節弁５２の作動は、制御装置４０によって制御される。

バイパス流量調節弁５２がバイパス部５１の開度を大きくしてバイパス部５１を流れる冷媒の流量を増加させることによって室外熱交換器１４を流れる冷媒の流量が減少するため、室外熱交換器１４の熱交換量が低下する。

したがって、バイパス流量調節弁５２は、室外熱交換器１４における熱交換量を調節する熱交換量調節部である。具体的には、バイパス流量調節弁５２は、吸熱モード時に、室外熱交換器１４において低圧側冷媒が外気から吸熱する吸熱量を調節する吸熱量調節部である。

本実施形態においても、上記実施形態と同様に、室外熱交換器１４の熱交換量を調節できる。

（第４実施形態）
上記実施形態では、流量調節バルブ２４によって、ヒータコア２２を流れる冷却水とエンジン２３を流れる冷却水との流量割合を調節するが、本実施形態では、図５に示すように、ヒータコア側遮断弁５３によって、ヒータコア２２を流れる冷却水とエンジン２３を流れる冷却水との流量割合を調節する。

ヒータコア側遮断弁５３は、高温冷却水回路２０において、ヒータコア２２側の冷却水流路を開閉する開閉弁である。ヒータコア側遮断弁５３は、エンジン２３およびヒータコア２２に対して、冷凍サイクル１０の高圧側冷媒の熱の供給割合を調節する供給割合調節部である。ヒータコア側遮断弁５３は、ヒータコア２２における熱交換量を調節する熱交換量調節部である。

ヒータコア側遮断弁５３は、制御装置４０から出力される制御信号によって、その作動が制御される。

ヒータコア側遮断弁５３は、エンジン２３の暖機時に、高温冷却水回路２０においてヒータコア２２側の冷却水流路を閉じる。これにより、ヒータコア２２への冷却水の流れが遮断され、高温側ポンプ２１から吐出された冷却水の全量がエンジン２３を流れる。そのため、エンジン２３の暖機能力を向上できる。

（第５実施形態）
上記第４実施形態では、高温冷却水回路２０は、ヒータコア２２側の冷却水流路を開閉するヒータコア側遮断弁５３を有しているが、本実施形態では、図６に示すように、高温冷却水回路２０は、エンジン２３側の冷却水流路を開閉するエンジン側遮断弁５４を有している。

エンジン２３は、高温冷却水回路２０の冷却水流れにおいてヒータコア２２と直列に配置されている。高温冷却水回路２０は、エンジンバイパス部５５を有している。エンジンバイパス部５５は、冷却水がエンジン２３をバイパスして流れる冷却水流路を形成している。

エンジン側遮断弁５４は、高温冷却水回路２０において、エンジン２３側の冷却水流路を開閉する開閉弁である。エンジン側遮断弁５４は、エンジン２３を流れる冷却水の流量を調節する温調流量調節部である。エンジン側遮断弁５４は、エンジン２３およびヒータコア２２に対して、冷凍サイクル１０の高圧側冷媒の熱の供給割合を調節する供給割合調節部である。エンジン側遮断弁５４の作動は、制御装置４０によって制御される。

エンジン側遮断弁５４がエンジンバイパス部５５の開度を小さくすることによってエンジン２３を流れる冷却水の流量が減少する。したがって、エンジン２３を流れる冷却水の流量を調節できる。

（第６実施形態）
本実施形態では、図７に示すように、室外熱交換器１４および低圧側熱交換器１６が、冷凍サイクル１０の冷媒流れにおいて互いに並列に配置されている。

冷凍サイクル１０は、第１膨張弁５６および第２膨張弁５７を備える。第１膨張弁５６は、高圧側熱交換器１２から流出して室外熱交換器１４に流入する液相冷媒を減圧膨張させる第１減圧部である。第２膨張弁５７は、高圧側熱交換器１２から流出して低圧側熱交換器１６に流入する液相冷媒を減圧膨張させる第２減圧部である。

高圧側熱交換器１２から流出した液相冷媒は、第１膨張弁５６側と第２膨張弁５７側とに分岐して流れる。第１膨張弁５６で減圧された冷媒は室外熱交換器１４に流入する。第２膨張弁５７で減圧された冷媒は低圧側熱交換器１６に流入する。室外熱交換器１４で蒸発した気相冷媒および低圧側熱交換器１６で蒸発した気相冷媒は、互いに合流して圧縮機１１に吸入される。

第１膨張弁５６および第２膨張弁５７は、電気式の可変絞り機構である。第１膨張弁５６および第２膨張弁５７の作動は制御装置４０によって制御される。

制御装置４０は、第１膨張弁５６および第２膨張弁５７のうち少なくとも１つの絞り開度を制御することによって、室外熱交換器１４を流れる冷媒と低圧側熱交換器１６を流れる冷媒との流量割合を調節する。これにより、室外熱交換器１４において低圧側冷媒が外気から吸熱する吸熱量を調節できる。

図８に示す変形例のように、冷凍サイクル１０は、低圧側熱交換器１６で蒸発した気相冷媒を減圧膨張させる第３膨張弁５８を備えていてもよい。第３膨張弁５８は、電気式の可変絞り機構である。第３膨張弁５８の作動は制御装置４０によって制御される。

この変形例では、室外熱交換器１４で蒸発した気相冷媒および第３膨張弁５８で減圧膨張された気相冷媒は、互いに合流して圧縮機１１に吸入される。

第３膨張弁５８を備えることによって、低圧側熱交換器１６の冷媒圧力を室外熱交換器１４の冷媒圧力よりも高くすることができる。そのため、外気温度が０℃以下のときに低温冷却水回路３０の冷却水温度が０℃以下に低下してクーラコア３２でフロストが発生してしまうことを抑制できる。

（他の実施形態）
上記実施形態を適宜組み合わせ可能である。上記実施形態を例えば以下のように種々変形可能である。

（１）室外熱交換器１４の近傍にシャッターが配置されていてもよい。シャッターは、電動アクチュエータによって開閉駆動される。電動アクチュエータの作動は制御装置４０によって制御される。

シャッターは、室外熱交換器１４を流れる外気の通路の開度を調節する。すなわち、シャッターは、室外熱交換器１４を流れる外気の流量を調節することによって、室外熱交換器１４における熱交換量を調節する熱交換量調節部である。具体的には、シャッターは、吸熱モード時に、室外熱交換器１４において低圧側冷媒が外気から吸熱する吸熱量を調節する吸熱量調節部である。

例えば、シャッター４１の開度を小さくすることによって、室外熱交換器１４を流れる外気の流量を減少させることができる。これにより、室外熱交換器１４における熱交換量を低下させることができる。

（２）高温冷却水回路２０において、ヒータコア２２用のポンプとエンジン２３用のポンプとが設けられていてもよい。ヒータコア２２用のポンプおよびエンジン２３用のポンプは、エンジン２３およびヒータコア２２に対して、冷凍サイクル１０の高圧側冷媒の熱の供給割合を調節する供給割合調節部である。

すなわち、制御装置４０がヒータコア２２用のポンプの回転数とエンジン２３用のポンプの回転数とを独立して制御することによって、ヒータコア２２を流れる冷却水とエンジン２３を流れる冷却水との流量割合を調節することができる。

（３）上記実施形態では、高温冷却水回路２０には、温調対象機器としてエンジン２３が配置されているが、温調対象機器として、所定の温度に到達しないと機能を果たせない機器（例えばＥＧＲクーラ）や、温度が高いほど性能が上昇する機器（例えばリチウムイオンバッテリ）等が配置されていてもよい。

（４）上記各実施形態では、温調対象機器を温度調節するための熱媒体として冷却水を用いているが、油などの各種媒体を熱媒体として用いてもよい。

熱媒体として、ナノ流体を用いてもよい。ナノ流体とは、粒子径がナノメートルオーダーのナノ粒子が混入された流体のことである。ナノ粒子を熱媒体に混入させることで、エチレングリコールを用いた冷却水のように凝固点を低下させて不凍液にする作用効果に加えて、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、特定の温度帯での熱伝導率を向上させる作用効果、熱媒体の熱容量を増加させる作用効果、金属配管の防食効果やゴム配管の劣化を防止する作用効果、および極低温での熱媒体の流動性を高める作用効果を得ることができる。

このような作用効果は、ナノ粒子の粒子構成、粒子形状、配合比率、付加物質によって様々に変化する。

これによると、熱伝導率を向上させることができるので、エチレングリコールを用いた冷却水と比較して少ない量の熱媒体であっても同等の冷却効率を得ることが可能になる。

また、熱媒体の熱容量を増加させることができるので、熱媒体自体の顕熱による蓄冷熱量を増加させることができる。

蓄冷熱量を増加させることにより、圧縮機１１を作動させない状態であっても、ある程度の時間は蓄冷熱を利用した機器の冷却、加熱の温調が実施できるため、車両用冷凍サイクル装置の省動力化が可能になる。

ナノ粒子のアスペクト比は５０以上であるのが好ましい。十分な熱伝導率を得ることができるからである。なお、アスペクト比は、ナノ粒子の縦×横の比率を表す形状指標である。

ナノ粒子としては、Ａｕ、Ａｇ、ＣｕおよびＣのいずれかを含むものを用いることができる。具体的には、ナノ粒子の構成原子として、Ａｕナノ粒子、Ａｇナノワイヤー、ＣＮＴ、グラフェン、グラファイトコアシェル型ナノ粒子、およびＡｕナノ粒子含有ＣＮＴなどを用いることができる。

ＣＮＴはカーボンナノチューブである。グラファイトコアシェル型ナノ粒子は、上記原子を囲むようにカーボンナノチューブ等の構造体があるような粒子体である。

（５）上記各実施形態の冷凍サイクル１０では、冷媒としてフロン系冷媒を用いているが、冷媒の種類はこれに限定されるものではなく、二酸化炭素等の自然冷媒や炭化水素系冷媒等を用いてもよい。

また、上記各実施形態の冷凍サイクル１０は、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成しているが、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超える超臨界冷凍サイクルを構成していてもよい。

（６）上記実施形態では、車両に用いられる冷凍サイクル装置について説明したが、これに限定されず、例えば、上記実施形態を据え置き型の冷凍サイクル装置に変形可能である。

１１ 圧縮機
１２ 高圧側熱交換器
１３ 第１膨張弁（切替部）
１４ 室外熱交換器（冷媒外気熱交換器）
１５ 第２膨張弁（切替部）
１６ 低圧側熱交換器
３１ 低温側ポンプ（流量調節部）
３２ クーラコア
４０ 制御装置（制御部）
４８ａ エアコンスイッチ（冷却要求操作部）

Claims (16)

1. 高圧側冷媒を放熱させる高圧側熱交換器（１２）と、
   低圧側冷媒に、送風対象空間へ送風される空気から直接的または間接的に吸熱させる低圧側熱交換器（１６、５０）と、
   前記高圧側冷媒の熱によって温度調節される温調対象機器（２３）と、
   前記高圧側冷媒または前記低圧側冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器（１４）と、
   前記室外熱交換器にて前記高圧側冷媒が前記外気に放熱する放熱モードと、前記室外熱交換器にて前記低圧側冷媒が前記外気から吸熱する吸熱モードとを切り替える切替部（１３、１５）と、
   前記送風対象空間へ送風される空気を、前記低圧側熱交換器を利用して冷却することを要求するために乗員によって操作される冷却要求操作部（４８ａ）と、
   前記送風対象空間へ送風される空気を冷却することを要求するように前記冷却要求操作部が操作されており且つ前記温調対象機器を暖機する必要がある場合、前記吸熱モードになるように前記切替部の作動を制御する制御部（４０）とを備える冷凍サイクル装置。
2. 前記室外熱交換器において前記低圧側冷媒が前記外気から吸熱する吸熱量を調節する吸熱量調節部（１３、１５、１７、５２）を備え、
   前記制御部は、前記切替部が前記吸熱モードに切り替えた後、時間が経過するにつれて前記吸熱量が少なくなるように前記吸熱量調節部の作動を制御する請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 前記制御部は、前記切替部が前記吸熱モードに切り替えた後、所定時間が経過した場合、前記放熱モードに切り替わるように前記切替部の作動を制御する請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
4. 前記送風対象空間へ送風される空気を、前記高圧側冷媒の熱を利用して加熱する加熱用熱交換器（２２）と、
   前記温調対象機器および前記加熱用熱交換器に対して、前記高圧側冷媒の熱の供給割合を調節する供給割合調節部（２４、５３、５４）とを備え、
   前記制御部は、前記切替部が前記吸熱モードに切り替えた後、時間が経過するにつれて、前記加熱用熱交換器に対する前記高圧側冷媒の熱の供給割合が増加するように前記供給割合調節部の作動を制御する請求項１ないし３のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
5. 前記送風対象空間へ送風される空気を、前記高圧側冷媒の熱を利用して加熱する加熱用熱交換器（２２）と、
   前記加熱用熱交換器における熱交換量を調節する熱交換量調節部（２４、５３）とを備え、
   前記制御部は、前記切替部が前記吸熱モードに切り替えた後、時間が経過するにつれて、前記加熱用熱交換器における前記熱交換量が増加するように前記熱交換量調節部の作動を制御する請求項１ないし３のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
6. 前記送風対象空間へ送風される空気を、前記高圧側冷媒の熱を利用して加熱する加熱用熱交換器（２２）と、
   前記加熱用熱交換器における熱交換量を調節する熱交換量調節部（２１、２４、５３）とを備え、
   前記制御部は、前記切替部が前記吸熱モードに切り替えた後、時間が経過するにつれて、前記高圧側熱交換器、前記室外熱交換器、前記低圧側熱交換器および前記加熱用熱交換器の熱交換絶対量の比較における前記加熱用熱交換器の熱交換絶対量の順位が上がるように前記熱交換量調節部の作動を制御する請求項１ないし３のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
7. 前記送風対象空間へ送風される空気を、前記高圧側冷媒の熱を利用して加熱する加熱用熱交換器（２２）と、
   前記室外熱交換器において前記低圧側冷媒が前記外気から吸熱する吸熱量を調節する吸熱量調節部（１３、１５、１７、５２）とを備え、
   前記制御部は、前記切替部が前記吸熱モードに切り替えた後、時間が経過するにつれて、前記高圧側熱交換器、前記室外熱交換器、前記低圧側熱交換器および前記加熱用熱交換器の熱交換絶対量の比較における前記室外熱交換器の熱交換絶対量の順位が下がるように前記吸熱量調節部の作動を制御する請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
8. 前記送風対象空間へ送風される空気を、前記高圧側冷媒の熱を利用して加熱する加熱用熱交換器（２２）と、
   前記低圧側熱交換器における熱交換量を調節する熱交換量調節部（３１）とを備え、
   前記制御部は、前記切替部が前記吸熱モードに切り替えた後、時間が経過するにつれて、前記高圧側熱交換器、前記室外熱交換器、前記低圧側熱交換器および前記加熱用熱交換器の熱交換絶対量を比較して前記低圧側熱交換器の熱交換絶対量の順位が上がるように前記熱交換量調節部の作動を制御する請求項１ないし３のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
9. 前記室外熱交換器において前記低圧側冷媒が前記外気から吸熱する吸熱量を調節する吸熱量調節部（１３、１５、１７、５２）を備え、
   前記制御部は、
   前記低圧側熱交換器で要求される熱交換量に応じて前記圧縮機の冷媒吐出能力を制御し、
   前記吸熱モードにおいて、前記圧縮機の冷媒吐出能力が最大であっても前記低圧側熱交換器の熱交換量が前記低圧側熱交換器で要求される熱交換量よりも少ないと判断される場合、前記室外熱交換器の吸熱量が減少するように前記吸熱量調節部の作動を制御する請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
10. 前記制御部は、
    前記低圧側熱交換器で要求される熱交換量に応じて前記圧縮機の冷媒吐出能力を制御し、
    前記吸熱モードにおいて、前記圧縮機の冷媒吐出能力が最大であっても前記低圧側熱交換器の熱交換量が前記低圧側熱交換器で要求される熱交換量よりも少ないと判断される場合、前記放熱モードに切り替わるように前記切替部の作動を制御する請求項１ないし９のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
11. 前記高圧側熱交換器と前記温調対象機器との間で熱媒体を循環させる熱媒体回路（２０）と、
    前記高圧側熱交換器を流れる前記熱媒体の流量を調節する高圧側流量調節部（２１、２４）とを備え、
    前記制御部は、前記高圧側熱交換器に流入する前記熱媒体の温度が高くなるほど前記高圧側熱交換器を流れる前記熱媒体の流量が減少するように前記高圧側流量調節部の作動を制御する請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
12. 前記吸熱量調節部は、前記室外熱交換器に流入する前記冷媒、または前記室外熱交換器から流出して前記低圧側熱交換器に流入する前記冷媒を減圧させる減圧部（１３、１５）である請求項２、７、９のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
13. 前記吸熱量調節部は、前記室外熱交換器に流入する前記外気の風速を調節する風速調節部（１７）である請求項２、７、９のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
14. 前記室外熱交換器および前記低圧側熱交換器は、前記冷媒の流れにおいて互いに並列に接続されており、
    前記室外熱交換器に流入する前記冷媒を減圧させる第１減圧部（５６）と、
    前記低圧側熱交換器に流入する前記冷媒を減圧させる第２減圧部（５７）とを備え、
    前記制御部は、前記第１減圧部および前記第２減圧部のうち少なくとも１つを制御することによって、前記室外熱交換器を流れる前記冷媒と前記低圧側熱交換器を流れる前記冷媒との流量割合を調節する請求項１ないし８のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
15. 前記高圧側冷媒または前記低圧側冷媒が前記室外熱交換器をバイパスして流れるバイパス部（５１）を備え、
    前記吸熱量調節部は、前記室外熱交換器および前記バイパス部に対して、前記高圧側冷媒または前記低圧側冷媒の流量割合を調節するバイパス調節部（５２）である請求項２、７、９のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
16. 前記高圧側熱交換器と前記温調対象機器との間で熱媒体を循環させる熱媒体回路（２０）と、
    前記温調対象機器を流れる前記熱媒体の流量を調節する温調流量調節部（２１、２４、５４）とを備え、
    前記制御部は、前記温調対象機器の温度が高くなるにつれて前記温調対象機器を流れる前記熱媒体の流量が増加するように前記温調流量調節部の作動を制御する請求項１ないし１５のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。

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