JP2015101180A - ヒートポンプシステム - Google Patents

Abstract

【課題】外部から供給される熱によらず、さらに、ヒートポンプサイクルの圧縮機の消費エネルギを増大させることなく、室外熱交換器の除霜あるいは着霜の抑制を実現可能なヒートポンプシステムを提供する。
【解決手段】ヒートポンプサイクル１０にて加熱された冷却水を循環させる高圧側熱媒体循環回路２１に、冷却水と車室内へ送風される送風空気とを熱交換させるヒータコア２３を配置し、高圧側熱媒体循環回路２１に連結された低圧側熱媒体循環回路２２に、ヒータコア２３から流出した冷却水の少なくとも一部とヒートポンプサイクル１０の低圧冷媒とを熱交換させるラジエータ２４を配置する。これにより、ヒータコア２３から流出した冷却水の有する送風空気を加熱するために利用されなかった余剰の熱によって、室外熱交換器１４の着霜を抑制することや室外熱交換器１４に着いた霜を除霜することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒートポンプサイクルによって加熱対象流体を加熱するヒートポンプシステムに関する。

従来、ヒートポンプサイクル（蒸気圧縮式の冷凍サイクル）によって加熱対象流体を加熱するヒートポンプシステムが知られている。この種のシステムに適用されるヒートポンプサイクルでは、低圧冷媒を外気と熱交換させて蒸発させる蒸発器として機能する室外熱交換器における冷媒蒸発温度が０℃以下に低下すると、室外熱交換器に着霜が生じてしまうことがある。

さらに、このように生じた室外熱交換器の着霜を取り除く手段として、ヒートポンプサイクルの圧縮機から吐出された高温高圧冷媒（ホットガス）を、室外熱交換器へ流入させることによって除霜する、いわゆるホットガス除霜も知られている。ところが、このホットガス除霜では、除霜時間が比較的長くなってしまい、除霜のために圧縮機が消費するエネルギが増大してしまう。

これに対して、特許文献１には、車両用空調装置に適用されたヒートポンプシステムであって、車載電気機器を冷却する冷却水に蓄熱された廃熱を熱源として、着霜が生じた室外熱交換器の除霜を行うものが開示されている。この特許文献１のヒートポンプシステムでは、車載電気機器の廃熱を利用して室外熱交換器の除霜を行っているので、除霜のために圧縮機が消費するエネルギが増大してしまうことを抑制できる。

特開２０１３−１３９２５１号公報

しかしながら、特許文献１のヒートポンプシステムのように、車載電気機器のような外部熱源から供給される熱によって室外熱交換器の除霜を行う構成では、外部熱源の作動状態によっては、除霜に要する熱を充分に確保することができなくなってしまう。その結果、外部熱源から供給される熱によって、室外熱交換器を適切に除霜することや、室外熱交換器の着霜を抑制することができなくなってしまう。

本発明は、上記点に鑑み、外部から供給される熱によらず、さらに、ヒートポンプサイクルの圧縮機の消費エネルギを増大させることなく、室外熱交換器の除霜あるいは着霜の抑制を実現可能なヒートポンプシステムを提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために案出されたもので、請求項１に記載の発明では、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１、１１ａ）、圧縮機（１１、１１ａ）から吐出された高圧冷媒と熱媒体とを熱交換させる熱媒体−冷媒熱交換器（１２）、熱媒体−冷媒熱交換器（１２）から流出した冷媒を減圧させる減圧手段（１３）、および減圧手段（１３）にて減圧された冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器（１４）を有するヒートポンプサイクル（１０、１０ａ）と、
熱媒体を循環させるとともに、熱媒体−冷媒熱交換器（１２）から流出した熱媒体と加熱対象流体とを熱交換させて加熱対象流体を加熱する加熱用熱交換器（２３）が配置された熱媒体循環回路（２０）と、
さらに、加熱用熱交換器（２３）から流出した熱媒体の有する熱を減圧手段（１３）出口側から圧縮機（１１、１１ａ）吸入口へ至る範囲を流通する低圧冷媒に放熱させる熱媒体放熱手段（２４、２７）と、を備えるヒートポンプシステムを特徴としている。

これによれば、熱媒体放熱手段（２４、２７）を備えているので、熱媒体循環回路（２０）を循環する熱媒体の有する熱を低圧冷媒に放熱させることができる。そして、熱媒体から低圧冷媒に放熱された熱によって、室外熱交換器（１４）を除霜することや、室外熱交換器（１４）の着霜を抑制することができる。

さらに、熱媒体放熱手段（２４、２７）では、加熱用熱交換器（２３）から流出した熱媒体の有する熱を低圧冷媒に放熱させるので、熱媒体−冷媒熱交換器（１２）にて加熱された熱媒体の有する熱を加熱対象流体の加熱のために優先的に利用し、その余剰の熱を室外熱交換器（１４）の除霜あるいは着霜の抑制のために利用することができる。従って、圧縮機（１１、１１ａ）の消費エネルギを増大させることなく、室外熱交換器（１４）の除霜あるいは着霜の抑制を実現することができる。

すなわち、本請求項に記載の発明によれば、外部熱源等から供給される熱に依存することなく、さらに、ヒートポンプサイクル（１０、１０ａ）の圧縮機（１１、１１ａ）の消費エネルギを増大させることなく、室外熱交換器（１４）の除霜あるいは着霜の抑制を実現可能なヒートポンプシステムを提供することができる。

また、具体的に、熱媒体放熱手段は、加熱用熱交換器（２３）から流出した熱媒体と外気とを熱交換させる熱媒体放熱用熱交換器（２４）にて構成されており、熱媒体放熱用熱交換器（２４）および室外熱交換器（１４）は、熱媒体放熱用熱交換器（２４）を流通する熱媒体と室外熱交換器（１４）を流通する冷媒との間の熱移動を可能に一体化されていてもよい。

これによれば、熱媒体放熱用熱交換器（２４）を流通する熱媒体の有する熱を、直接的に室外熱交換器（１４）へ伝熱することができ、室外熱交換器（１４）の効果的な除霜あるいは効果的な着霜の抑制を実現することができる。

また、熱媒体放熱手段は、加熱用熱交換器（２３）から流出した熱媒体と外気とを熱交換させる熱媒体放熱用熱交換器（２４）にて構成されており、室外熱交換器（１４）は、熱媒体放熱用熱交換器（２４）から流出した外気と減圧手段（１３）にて減圧された冷媒とを熱交換させるように配置されていてもよい。

これによれば、熱媒体放熱用熱交換器（２４）を流通する熱媒体の有する熱を、外気を介して間接的に室外熱交換器（１４）へ伝熱することができ、室外熱交換器（１４）の除霜あるいは着霜の抑制を容易に実現することができる。

また、熱媒体放熱手段は、加熱用熱交換器（２３）から流出した熱媒体と低圧冷媒とを熱交換させる熱媒体放熱用熱交換器（２７）によって構成されていてもよい。

これによれば、熱媒体放熱用熱交換器（２４）を流通する熱媒体の有する熱を低圧冷媒に吸熱させることができるので、室外熱交換器（１４）における冷媒蒸発温度を上昇させて、着霜の抑制を実現することができる。

さらに、上述した熱媒体放熱用熱交換器（２４、２７）を備えるヒートポンプシステムにおいて、加熱用熱交換器（２３）から流出して熱媒体放熱用熱交換器（２４）へ流入する熱媒体の流量を調整する熱媒体流量調整手段（２６ａ、２６ｂ、５０ａ、５０ｂ、５２）を備えていてもよい。

これによれば、ヒートポンプサイクル（１０、１０ａ）に要求される加熱対象流体の加熱能力等に応じて、熱媒体から低圧冷媒に放熱される熱量を適切に調整することができる。

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一例である。

第１実施形態のヒートポンプシステムの模式的な全体構成図である。 第１実施形態の熱交換器構造体の外観斜視図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。 目標吹出温度ＴＡＯとバイパス流量との関係を示す制御特性図である。 第２実施形態のヒートポンプシステムの模式的な全体構成図である。 第３実施形態のヒートポンプシステムの模式的な全体構成図である。 第４実施形態のヒートポンプシステムの模式的な全体構成図である。 第５実施形態のヒートポンプシステムの模式的な全体構成図である。 第６実施形態のヒートポンプシステムの模式的な全体構成図である。 第７実施形態のヒートポンプシステムの模式的な全体構成図である。 第８実施形態のヒートポンプシステムの模式的な全体構成図である。 第９実施形態のヒートポンプシステムの模式的な全体構成図である。 第１０実施形態のヒートポンプシステムの模式的な全体構成図である。 第１１実施形態のヒートポンプシステムの模式的な全体構成図である。 第１２実施形態のヒートポンプシステムの模式的な全体構成図である。 他の実施形態の熱媒体流量調整手段を示す模式的な熱媒体循環回路の構成図である。 他の実施形態の別の熱媒体流量調整手段を示す模式的な熱媒体循環回路の構成図である。

（第１実施形態）
図１〜図４により、本発明の第１実施形態について説明する。本実施形態では、本発明に係るヒートポンプシステム１を、内燃機関（エンジン）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、いわゆるハイブリッド車両の車両用空調装置に適用している。本実施形態のヒートポンプシステム１は、車両用空調装置において、空調対象空間である車室内へ送風される送風空気を加熱あるいは冷却する機能を果たす。

より具体的には、本実施形態のヒートポンプシステム１は、送風空気を加熱あるいは冷却する蒸気圧縮式の冷凍サイクルであるヒートポンプサイクル１０、および熱媒体である冷却水（例えば、エチレングリコール水溶液）を循環させる熱媒体循環回路２０を備えている。そして、送風空気を加熱する際には、ヒートポンプサイクル１０によって冷却水を加熱し、加熱された冷却水を熱源として送風空気を加熱している。従って、本実施形態のヒートポンプシステム１における加熱対象流体は送風空気である。

さらに、本実施形態のヒートポンプサイクル１０は、送風空気を冷却して車室内の冷房を行う冷房モードの冷媒回路、送風空気を加熱して車室内の暖房を行う暖房モードの冷媒回路、冷却して除湿された送風空気を加熱することによって車室内を除湿しながら暖房を行う除湿暖房モードの冷媒回路に切替可能に構成されている。

なお、図１では、冷房モードの冷媒回路における冷媒の流れを白抜き矢印で示し、暖房モードの冷媒回路における冷媒の流れを黒塗り矢印で示し、除湿暖房モードの冷媒回路における冷媒の流れを斜線ハッチング付き矢印で示している。

また、このヒートポンプサイクル１０では、冷媒としてＨＦＣ系冷媒（具体的には、Ｒ１３４ａ）を採用しており、サイクルの高圧側冷媒圧力Ｐｄ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。もちろん、ＨＦＯ系冷媒（例えば、Ｒ１２３４ｙｆ）等を採用してもよい。さらに、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おり、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。

ヒートポンプサイクル１０の構成機器のうち、圧縮機１１は、エンジンルーム内に配置されて、ヒートポンプサイクル１０において冷媒を吸入して高圧冷媒となるまで昇圧して吐出するものである。具体的には、本実施形態の圧縮機１１は、１つのハウジング内に固定容量型の圧縮機構、および圧縮機構を駆動する電動モータを収容して構成された電動圧縮機である。

この圧縮機構としては、スクロール型圧縮機構、ベーン型圧縮機構等の各種圧縮機構を採用することができる。また、電動モータは、後述する空調制御装置４０から出力される制御信号によって、その作動（回転数）が制御されるもので、交流モータ、直流モータのいずれの形式を採用してもよい。

圧縮機１１の吐出口側には、高温側水−冷媒熱交換器１２の冷媒通路の冷媒入口側が接続されている。高温側水−冷媒熱交換器１２は、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒と熱媒体循環回路２０を循環する冷却水とを熱交換させて、冷却水を加熱する熱媒体−冷媒熱交換器である。

このような高温側水−冷媒熱交換器１２としては、高圧冷媒通路として高圧冷媒を流通させる複数本のチューブを設け、隣り合うチューブ間に冷却水を流通させる水通路を形成し、これらの水通路内に冷媒と冷却水との間の熱交換を促進するインナーフィンを配置することによって構成された熱交換器等を採用することができる。

高温側水−冷媒熱交換器１２の冷媒通路の出口側には、暖房用膨張弁１３の入口側が接続されている。暖房用膨張弁１３は、少なくとも暖房モード時に、高温側水−冷媒熱交換器１２から流出した高圧冷媒を減圧させる減圧手段であり、絞り開度を変更可能に構成された弁体と、この弁体を変位させて絞り開度を変化させるステッピングモータからなる電動アクチュエータとを有して構成される電気式の可変絞り機構である。

さらに、本実施形態の暖房用膨張弁１３は、絞り開度を全開にすることで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付きの可変絞り機構で構成されている。暖房用膨張弁１３は、空調制御装置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。

暖房用膨張弁１３の出口側には、室外熱交換器１４の冷媒入口側が接続されている。室外熱交換器１４は、エンジンルーム内の前方側に配置されて、高温側水−冷媒熱交換器１２下流側の冷媒と送風ファン１４ａから送風された外気とを熱交換させる熱交換器である。

より詳細には、室外熱交換器１４は、少なくとも冷房モード時には、高圧冷媒を放熱させる放熱器として機能し、少なくとも暖房モード時には、減圧手段である暖房用膨張弁１３にて減圧された低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる蒸発器として機能する。また、送風ファン１４ａは、空調制御装置４０から出力される制御電圧によって稼働率、すなわち回転数（送風能力）が制御される電動送風機である。

さらに、本実施形態の室外熱交換器１４は、後述するラジエータ２４と一体的に構成されている。このため、本実施形態の送風ファン１４ａは、室外熱交換器１４およびラジエータ２４の双方に向けて外気を送風する機能を果たす。なお、一体化された室外熱交換器１４およびラジエータ２４（以下、熱交換器構造体６０という）の詳細構成については後述する。

室外熱交換器１４の冷媒出口側には、室外熱交換器１４から流出した冷媒の流れを分岐する低圧側分岐部１５ａの冷媒流入口が接続されている。低圧側分岐部１５ａは、三方継手で構成されており、３つの流入出口のうち１つを冷媒流入口とし、残りの２つを冷媒流出口としたものである。このような三方継手は、管径の異なる配管を接合して形成してもよいし、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してもよい。

低圧側分岐部１５ａの一方の冷媒流出口には、逆止弁１６ａを介して、冷房用膨張弁１６の冷媒入口側が接続され、他方の冷媒流出口には、低圧側分岐部１５ａから流出した冷媒を冷房用膨張弁１６等を迂回させて後述するアキュムレータ１９の上流側へ導くアキュムレータ側通路１８の入口側が接続されている。

逆止弁１６ａは、低圧側分岐部１５ａの一方の冷媒流出口から流出した冷媒が、低圧側分岐部１５ａから冷房用膨張弁１６側へ流れることのみを許容するものである。

冷房用膨張弁１６の基本的構成は、暖房用膨張弁１３と同様である。さらに、本実施形態の冷房用膨張弁１６は、絞り開度を全開した際に室外熱交換器１４の冷媒出口側から室内蒸発器１７の冷媒入口側へ至る冷媒通路を全開する全開機能のみならず、絞り開度を全閉した際に当該冷媒通路を閉塞する全閉機能付きの可変絞り機構で構成されている。

本実施形態のヒートポンプサイクル１０では、このように冷房用膨張弁１６が冷媒通路を閉塞することによって、冷媒を循環させる冷媒回路を切り替えることができる。従って、本実施形態の冷房用膨張弁１６は、冷媒回路切替手段を構成している。

冷房用膨張弁１６の出口側には、室内蒸発器１７の冷媒入口側が接続されている。室内蒸発器１７は、後述する室内空調ユニット３０のケーシング３１内に配置されて、少なくとも冷房モードおよび除湿暖房モード時にその内部を流通する冷媒を、送風空気と熱交換させて蒸発させることによって送風空気を冷却する冷却用熱交換器である。

室内蒸発器１７の冷媒出口側には、合流部１５ｂを介して、アキュムレータ１９の入口側が接続されている。アキュムレータ１９は、その内部に流入した冷媒の気液を分離して、サイクル内の余剰冷媒を蓄える気液分離器である。合流部１５ｂは、低圧側分岐部１５ａと同様の三方継手で構成されており、３つの流入出口のうち２つを冷媒流入口とし、残りの１つを冷媒流出口としたものである。

さらに、本実施形態の合流部１５ｂの他方の冷媒流入口には、前述のアキュムレータ側通路１８の出口側が接続されている。また、このアキュムレータ側通路１８には、アキュムレータ側通路１８を開閉する暖房用開閉弁１８ａが配置されている。暖房用開閉弁１８ａは、空調制御装置４０から出力される制御電圧によって、その開閉作動が制御される電磁弁であり、冷房用膨張弁１６とともに冷媒回路切替手段を構成している。

アキュムレータ１９の気相冷媒出口には、圧縮機１１の吸入側が接続されている。従って、このアキュムレータ１９は、圧縮機１１に液相冷媒が吸入されてしまうことを抑制して、圧縮機１１の液圧縮を防止する機能を果たす。

次に、熱媒体循環回路２０について説明する。まず、本実施形態の熱媒体循環回路２０は、高圧側熱媒体循環回路２１および低圧側熱媒体循環回路２２に大別される。

これらの高圧側熱媒体循環回路２１および低圧側熱媒体循環回路２２は互いに連通している。従って、熱媒体循環回路２０では、後述するように、高圧側熱媒体循環回路２１を循環する冷却水の一部を低圧側熱媒体循環回路２２へ流入させること、および低圧側熱媒体循環回路２２を循環する冷却水の一部を高圧側熱媒体循環回路２１へ流入させることができる。

まず、高圧側熱媒体循環回路２１は、主に、高温側水−冷媒熱交換器１２とヒータコア２３との間で冷却水を循環させる熱媒体循環回路である。ヒータコア２３は、室内空調ユニット３０のケーシング３１内に配置されて、高温側水−冷媒熱交換器１２にて加熱された冷却水と室内蒸発器１７通過後の送風空気とを熱交換させて、送風空気を加熱する加熱用熱交換器である。

また、高圧側熱媒体循環回路２１には、高温側水−冷媒熱交換器１２から流出した冷却水をヒータコア２３に向けて圧送する高温側水ポンプ２１ａが配置されている。この高温側水ポンプ２１ａは、空調制御装置４０から出力される制御電圧によって、その回転数（水圧送能力）が制御される電動式のポンプである。

そして、空調制御装置４０が高温側水ポンプ２１ａを作動させると、高圧側熱媒体循環回路２１では、主に、図１の実線矢印で示すように、高温側水ポンプ２１ａ→高温側水−冷媒熱交換器１２の水通路→ヒータコア２３→高温側水ポンプ２１ａの順で冷却水が循環する。これにより、暖房モード時等に、高温側水−冷媒熱交換器１２にて加熱された冷却水をヒータコア２３へ流入させて、送風空気を加熱することができる。

次に、低圧側熱媒体循環回路２２は、主に、ラジエータ２４と走行用電動モータへ電力を供給するインバータＩｎｖの内部に設けられた冷却水通路との間で冷却水を循環させる熱媒体循環回路である。ラジエータ２４は、エンジンルーム内に配置されて、低圧側熱媒体循環回路２２を循環する冷却水と送風ファン１４ａから送風された外気とを熱交換させて、冷却水を放熱させる熱媒体放熱用熱交換器である。

インバータＩｎｖは作動時に発熱を伴う車載機器であって、ラジエータ２４へ流入する冷却水を加熱する外部熱源としての機能も果たしている。また、低圧側熱媒体循環回路２２には、インバータＩｎｖに設けられた冷却水通路から流出した冷却水をラジエータ２４に向けて圧送する低温側水ポンプ２２ａが配置されている。この低温側水ポンプ２２ａの基本的構成は、高温側水ポンプ２１ａと同様である。

そして、空調制御装置４０が低温側水ポンプ２２ａを作動させると、低圧側熱媒体循環回路２２では、主に、図１の破線矢印で示すように、低温側水ポンプ２２ａ→インバータＩｎｖに設けられた冷却水通路→ラジエータ２４→低温側水ポンプ２２ａの順で冷却水が循環する。

これにより、冷却水が冷却水通路を通過する際にインバータＩｎｖの廃熱を吸熱し、冷却水がラジエータ２４を流通する際に吸熱した熱を外気に放熱させることができ、インバータＩｎｖを冷却することができる。換言すると、インバータＩｎｖを外部熱源として、ラジエータ２４へ流入する冷却水の温度を上昇させて、室外熱交換器１４へ送風される外気の温度を上昇させることができる。

また、高圧側熱媒体循環回路２１の高温側水ポンプ２１ａの吐出口側と低圧側熱媒体循環回路２２の低温側水ポンプ２２ａの吸入口側は、第１連結流路２５ａを介して連結されている。低圧側熱媒体循環回路２２のラジエータ２４の出口側と高圧側熱媒体循環回路２１の高温側水−冷媒熱交換器１２の水通路の入口側は、第２連結流路２５ｂを介して連結されている。

さらに、第１連結流路２５ａには、第１連結流路２５ａを流通する冷却水流量を調整する第１冷却水流量調整弁２６ａが配置されている。第２連結流路２５ｂには、第２連結流路２５ｂを流通する冷却水流量を調整する第２冷却水流量調整弁２６ｂが配置されている。

第１、第２冷却水流量調整弁２６ａ、２６ｂは、いずれも開度を変更可能に構成された弁体と、この弁体を変位させて開度を変化させる電動アクチュエータとを有して構成される電気式の流量調整弁である。また、第１、第２冷却水流量調整弁２６ａ、２６ｂは、空調制御装置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。

そして、空調制御装置４０が、第１、第２冷却水流量調整弁２６ａ、２６ｂを全閉状態にすると、高圧側熱媒体循環回路２１では、高温側水−冷媒熱交換器１２とヒータコア２３との間で冷却水が循環し、低圧側熱媒体循環回路２２では、ラジエータ２４とインバータＩｎｖとの間で冷却水が循環する。従って、高圧側熱媒体循環回路２１を循環する冷却水と低圧側熱媒体循環回路２２を循環する冷却水が混ざり合うことはない。

これに対して、空調制御装置４０が、第１、第２冷却水流量調整弁２６ａ、２６ｂを開くと、その開度に応じて、高圧側熱媒体循環回路２１を循環する冷却水の一部が、第１連結流路２５ａを介して低圧側熱媒体循環回路２２へ流入するとともに、低圧側熱媒体循環回路２２を循環する冷却水の一部が、第２連結流路２５ｂを介して高圧側熱媒体循環回路２１へ流入する。

より詳細には、熱媒体循環回路２０では、第１、第２冷却水流量調整弁２６ａ、２６ｂを開くことによって、ヒータコア２３から流出した冷却水の一部をインバータＩｎｖへ流入させることができる。さらに、インバータＩｎｖから流出した冷却水をラジエータ２４へ流入させ、ラジエータ２４から流出した冷却水の一部を高温側水−冷媒熱交換器１２の水通路側へ戻すことができる。

換言すると、空調制御装置４０が、第１、第２冷却水流量調整弁２６ａ、２６ｂの開度を調整することにより、高圧側熱媒体循環回路２１に配置されたヒータコア２３から流出した冷却水のうち、低圧側熱媒体循環回路２２に配置されたラジエータ２４へ流入する冷却水の流量を調整することができる。従って、第１、第２冷却水流量調整弁２６ａ、２６ｂは、特許請求の範囲に記載された熱媒体流量調整手段を構成している。

なお、空調制御装置４０が、第１、第２冷却水流量調整弁２６ａ、２６ｂを開いた際に、高圧側熱媒体循環回路２１から低圧側熱媒体循環回路２２へ流入する流量および低圧側熱媒体循環回路２２から高圧側熱媒体循環回路２１へ戻る流量は、過渡的には異なる流量となることがあるものの、最終的に同じ流量に収束する。以下の説明では、収束した後の流量をバイパス流量と記載する。

次に、図２、図３を用いて、室外熱交換器１４およびラジエータ２４が一体化された熱交換器構造体６０の詳細構成について説明する。

本実施形態の室外熱交換器１４およびラジエータ２４は、それぞれ冷媒または冷却水を流通させる複数本のチューブ、この複数本のチューブの両端側に配置されてそれぞれのチューブを流通する冷媒または冷却水の集合あるいは分配を行う一対の集合分配用タンク等を有する、いわゆるタンクアンドチューブ型の熱交換器として構成されている。

より具体的には、室外熱交換器１４は、内部に冷媒を流通させる複数本の冷媒用チューブ１４ａを有している。さらに、この冷媒用チューブ１４ａとしては、図３の断面図に示すように、長手方向垂直断面形状が扁平形状の多穴扁平チューブが採用されており、各冷媒用チューブ１４ａは、その外表面のうち平坦面同士が互いに平行に、かつ対向するように所定の間隔を開けて積層配置されている。

これにより、冷媒用チューブ１４ａの周囲、すなわち隣り合う冷媒用チューブ１４ａの間には、送風ファン１４ａから送風された外気を流通させる吸熱用空気通路１４ｂが形成されている。

また、ラジエータ２４は、内部に冷却水を流通させる複数本の熱媒体用チューブ２４ａを有している。さらに、この熱媒体用チューブ２４ａとしては、図３の断面図に示すように、長手方向垂直断面形状が扁平形状の単穴扁平チューブが採用されており、冷媒用チューブ１４ａと同様に、熱媒体用チューブ２４ａは、その外表面のうち平坦面同士が互いに平行に、かつ対向するように所定の間隔を開けて積層配置されている。

これにより、熱媒体用チューブ２４ａの周囲、すなわち隣り合う熱媒体用チューブ２４ａの間には、送風ファン１４ａから送風された外気を流通させる放熱用空気通路２４ｂが形成されている。

さらに、本実施形態では、室外熱交換器１４およびラジエータ２４の集合分配用タンク６１の一部を同一部材にて形成するとともに、吸熱用空気通路１４ｂおよび放熱用空気通路２４ｂに同一部材で形成されたアウターフィン６２を配置している。そして、アウターフィン６２を双方のチューブ１４ａ、２４ａに接合することによって、室外熱交換器１４およびラジエータ２４を熱交換器構造体６０として一体化している。

このアウターフィン６２としては、伝熱性に優れる金属の薄板を波状に曲げ成形したコルゲートフィンが採用されている。このアウターフィン６２のうち、吸熱用空気通路１４ｂに配置された部位は冷媒と外気との熱交換を促進する機能を果たし、放熱用空気通路２４ｂに配置された部位は冷却水と外気との熱交換を促進する機能を果たす。

さらに、このアウターフィン６２は、冷媒用チューブ１４ａおよび熱媒体用チューブ２４ａの双方に接合されていることにより、冷媒用チューブ１４ａと熱媒体用チューブ２４ａとの間の熱移動を可能とする機能も果たす。従って、室外熱交換器１４およびラジエータ２４は、室外熱交換器１４を流通する冷媒とラジエータ２４を流通する冷媒との間の熱移動を可能に一体化されている。

つまり、本実施形態の熱交換器構造体６０では、冷媒（第１流体）と外気（第３流体）とを熱交換させる機能および冷却水（第２流体）と外気（第３流体）とを熱交換させる機能を有するだけでなく、冷媒（第１流体）と冷却水（第２流体）とを熱交換させる機能を有している。

従って、熱交換器構造体６０は、三種類の流体間での熱交換を行うことのできる複合型熱交換器あるいは三流体熱交換器として構成されている。さらに、ラジエータ２４は、少なくとも暖房モード時に、ヒータコア２３から流出した冷却水の有する熱を、暖房用膨張弁１３出口側から圧縮機１１吸入口側へ至る範囲の冷媒流路を流通する低圧冷媒に放熱させる熱媒体放熱手段を構成している。

また、上述した本実施形態の室外熱交換器１４の冷媒用チューブ１４ａ、ラジエータ２４の熱媒体用チューブ２４ａ、集合分配用タンク６１、アウターフィン６２等はいずれもアルミニウム合金で形成されており、ろう付け接合されることにより一体化されている。さらに、本実施形態では、ラジエータ２４が、室外熱交換器１４に対して、送風ファン１４ａによって送風された外気の流れ方向の風上側に配置されるように一体化されている。

次に、室内空調ユニット３０について説明する。室内空調ユニット３０は、ヒートポンプシステム１によって温度調整された送風空気を車室内へ吹き出すためのもので、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。さらに、室内空調ユニット３０は、その外殻を形成するケーシング３１内に送風機３２、室内蒸発器１７、ヒータコア２３等を収容して構成されている。

ケーシング３１は、車室内に送風される送風空気の空気通路を形成するもので、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。このケーシング３１内の送風空気流れ最上流側には、ケーシング３１内へ内気（車室内空気）と外気（車室外空気）とを切替導入する内外気切替手段としての内外気切替装置３３が配置されている。

内外気切替装置３３は、ケーシング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、内気の風量と外気の風量との風量割合を連続的に変化させるものである。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、この電動アクチュエータは、空調制御装置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。

内外気切替装置３３の送風空気流れ下流側には、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手段としての送風機（ブロワ）３２が配置されている。この送風機３２は、遠心多翼ファン（シロッコファン）を電動モータにて駆動する電動送風機であって、空調制御装置４０から出力される制御電圧によって回転数（送風量）が制御される。

送風機３２の送風空気流れ下流側には、室内蒸発器１７、およびヒータコア２３が、送風空気の流れに対して、この順に配置されている。また、ケーシング３１内には、室内蒸発器１７を通過した送風空気を、ヒータコア２３を迂回させて下流側へ流す冷風バイパス通路３５が形成されている。

室内蒸発器１７の送風空気流れ下流側であって、かつ、ヒータコア２３の送風空気流れ上流側には、室内蒸発器１７通過後の送風空気のうち、ヒータコア２３を通過させる風量割合を調整するエアミックスドア３４が配置されている。

また、ヒータコア２３の送風空気流れ下流側には、ヒータコア２３にて加熱された送風空気と冷風バイパス通路３５を通過してヒータコア２３にて加熱されていない送風空気とを混合させる混合空間が設けられている。さらに、ケーシング３１の送風空気流れ最下流部には、混合空間にて混合された送風空気（空調風）を、空調対象空間である車室内へ吹き出す開口穴が配置されている。

具体的には、この開口穴としては、車室内の乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すフェイス開口穴、乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフット開口穴、および車両前面窓ガラス内側面に向けて空調風を吹き出すデフロスタ開口穴（いずれも図示せず）が設けられている。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の送風空気流れ下流側は、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。

従って、エアミックスドア３４が、ヒータコア２３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て、各吹出口から車室内へ吹き出される送風空気（空調風）の温度が調整されることになる。

つまり、エアミックスドア３４は、車室内へ送風される空調風の温度を調整する温度調整手段を構成している。なお、エアミックスドア３４は、エアミックスドア駆動用の電動アクチュエータによって駆動され、この電動アクチュエータは、空調制御装置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。

また、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送風空気流れ上流側には、それぞれ、フェイス開口穴の開口面積を調整するフェイスドア、フット開口穴の開口面積を調整するフットドア、デフロスタ開口穴の開口面積を調整するデフロスタドア（いずれも図示せず）が配置されている。

これらのフェイスドア、フットドア、デフロスタドアは、開口穴モードを切り替える開口穴モード切替手段を構成するものであって、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。なお、この電動アクチュエータも、空調制御装置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。

吹出口モード切替手段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、フェイス吹出口を全開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フェイスモード、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バイレベルモード、フット吹出口を全開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フットモード、およびフット吹出口およびデフロスタ吹出口を同程度開口して、フット吹出口およびデフロスタ吹出口の双方から空気を吹き出すフットデフロスタモードがある。

さらに、乗員が操作パネル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、デフロスタ吹出口を全開してデフロスタ吹出口から車両フロント窓ガラス内面に空気を吹き出すデフロスタモードとすることもできる。

次に、本実施形態の電気制御部の概要について説明する。空調制御装置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。そして、そのＲＯＭ内に記憶された空調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、１３、１４ａ、１６、１８ａ、２１ａ、２２ａ、２６ａ、２６ｂ、３２、３４等の作動を制御する。

また、空調制御装置４０の入力側には、車室内温度（内気温）Ｔｒを検出する内気温検出手段としての内気センサ、車室外温度（外気温）Ｔａｍを検出する外気温検出手段としての外気センサ、車室内へ照射される日射量Ａｓを検出する日射量検出手段としての日射センサ、圧縮機１１吐出冷媒の吐出冷媒温度Ｔｄを検出する吐出温度センサ、圧縮機１１吐出冷媒の吐出冷媒圧力（高圧側冷媒圧力）Ｐｄを検出する吐出圧力センサ、室内蒸発器１７における冷媒蒸発温度（蒸発器温度）Ｔｅｆｉｎを検出する蒸発器温度センサ、混合空間から車室内へ送風される送風空気温度ＴＡＶを検出する送風空気温度センサ、室外熱交換器１４の室外器温度Ｔｓを検出する室外熱交換器温度センサ等の空調制御用のセンサ群が接続され、これらのセンサ群の検出信号が入力される。

なお、本実施形態の蒸発器温度センサは、室内蒸発器１７の熱交換フィン温度を検出しているが、蒸発器温度センサとして、室内蒸発器１７のその他の部位の温度を検出する温度検出手段を採用してもよいし、室内蒸発器１７を流通する冷媒の温度を検出する温度検出手段を採用してもよい。

また、本実施形態の室外熱交換器温度センサは、室外熱交換器１４の冷媒流出口における冷媒の温度を検出しているが、室外熱交換器温度センサとして、室外熱交換器１４のその他の部位の温度を検出する温度検出手段を採用してもよいし、室外熱交換器１４を流通する冷媒の温度を検出する温度検出手段を採用してもよい。

また、本実施形態では、送風空気温度ＴＡＶを検出する送風空気温度センサを設けているが、この送風空気温度ＴＡＶとして、蒸発器温度Ｔｅｆｉｎ、吐出冷媒温度Ｔｄ等に基づいて算出された値を採用してもよい。

さらに、空調制御装置４０の入力側には、車室内前部の計器盤付近に配置された図示しない操作パネルが接続され、この操作パネル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。

操作パネル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、車室内の冷房を行うことを要求する冷房スイッチ、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を設定する目標温度設定手段としての温度設定スイッチ、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。

なお、本実施形態の空調制御装置４０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手段が一体に構成されたものであるが、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）が、それぞれの制御対象機器の作動を制御する制御手段を構成している。

例えば、空調制御装置４０のうち、圧縮機１１の冷媒吐出能力（圧縮機１１の回転数）を制御する構成（ハードウェアおよびソフトウェア）が吐出能力制御手段４０ａを構成し、熱媒体流量調整手段（本実施形態では、第１、第２冷却水流量調整弁２６ａ、２６ｂ）の作動を制御する構成が熱媒体流量制御手段４０ｂを構成している。もちろん、吐出能力制御手段４０ａ、熱媒体流量制御手段４０ｂ等を空調制御装置４０に対して別体の制御装置として構成してもよい。

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。本実施形態のヒートポンプシステム１では、冷房モード、除湿暖房モード、および暖房モードでの運転を切り替えることができる。これらの各運転モードの切り替えは、空調制御プログラムが実行されることによって行われる。この空調制御プログラムは、操作パネルのオートスイッチが投入（ＯＮ）された際に実行される。

より具体的には、空調制御プログラムのメインルーチンでは、上述の空調制御用のセンサ群の検出信号および各種空調操作スイッチからの操作信号を読み込む。そして、読み込んだ検出信号および操作信号の値に基づいて、車室内へ吹き出す吹出空気の目標温度である目標吹出温度ＴＡＯを、以下数式Ｆ１に基づいて算出する。
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の目標温度（車室内設定温度）、Ｔｒは内気センサによって検出された車室内温度（内気温）、Ｔａｍは外気センサによって検出された外気温、Ａｓは日射センサ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。

さらに、操作パネルの冷房スイッチが投入されており、かつ、目標吹出温度ＴＡＯが予め定めた冷房基準温度αよりも低くなっている場合には、冷房モードでの運転を実行する。また、冷房スイッチが投入された状態で、目標吹出温度ＴＡＯが冷房基準温度α以上になっている場合には、除湿暖房モードでの運転を実行する。また、冷房スイッチが投入されていない場合には、暖房モードでの運転を実行する。

これにより、本実施形態のヒートポンプシステム１では、主に夏季のように比較的外気温が高い場合に、冷房モードでの運転を実行し、主に早春季あるいは初冬季等に、除湿暖房モードでの運転を実行し、主に冬季のように比較的外気温が低い場合に、暖房モードでの運転を実行するようにしている。さらに、本実施形態では、暖房モードの終了時に暖房終了モードでの運転を実行する。以下に各運転モードにおける作動を説明する。

（ａ）冷房モード
冷房モードでは、空調制御装置４０が、高温側水ポンプ２１ａおよび低温側水ポンプ２２ａを予め定めた水圧送能力を発揮するように作動させ、第１、第２冷却水流量調整弁２６ａ、２６ｂを全閉とする。

これにより、冷房モードの熱媒体循環回路２０では、バイパス流量が０となるので、高圧側熱媒体循環回路２１を循環する冷却水と低圧側熱媒体循環回路２２を循環する冷却水が混ざり合うことはなく、冷却水がそれぞれの熱媒体循環回路を循環する。

さらに、空調制御装置４０は、暖房用膨張弁１３を全開とし、冷房用膨張弁１６を減圧作用を発揮する絞り状態とし、暖房用開閉弁１８ａを閉じる。

これにより、冷房モードのヒートポンプサイクル１０では、図１の白抜き矢印に示すように、圧縮機１１→高温側水−冷媒熱交換器１２（→暖房用膨張弁１３）→室外熱交換器１４→冷房用膨張弁１６→室内蒸発器１７→アキュムレータ１９→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。

さらに、この熱媒体循環回路および冷媒回路の構成で、空調制御装置４０が、目標吹出温度ＴＡＯ、およびセンサ群の検出信号等に基づいて、各種制御対象機器の作動状態（各種制御対象機器へ出力する制御信号）を決定する。

例えば、圧縮機１１の冷媒吐出能力、すなわち圧縮機１１の電動モータに出力される制御信号については、次のように決定される。まず、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め空調制御装置４０に記憶された制御マップを参照して、室内蒸発器１７の目標蒸発器吹出温度ＴＥＯを決定する。

具体的には、この制御マップでは、目標吹出温度ＴＡＯの低下に伴って、目標蒸発器吹出温度ＴＥＯが低下するように決定する。さらに、目標蒸発器吹出温度ＴＥＯは、室内蒸発器１７の着霜を抑制可能に決定された基準着霜防止温度（例えば、１℃）以上となるように決定される。

そして、この目標蒸発器吹出温度ＴＥＯと蒸発器温度センサ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を用いて蒸発器温度Ｔｅｆｉｎが目標蒸発器吹出温度ＴＥＯに近づくように、圧縮機１１の電動モータに出力される制御信号が決定される。

また、送風機３２へ出力される制御電圧については、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め空調制御装置４０に記憶された制御マップを参照して決定される。具体的には、この制御マップでは、目標吹出温度ＴＡＯの極低温域（最大冷房域）および極高温域（最大暖房域）で送風機３２の送風量を最大風量とする。

さらに、目標吹出温度ＴＡＯが極低温域から中間温度域に向かって上昇するに伴って、目標吹出温度ＴＡＯの上昇に応じて送風量を減少させ、目標吹出温度ＴＡＯが極高温域から中間温度域に向かって低下するに伴って、目標吹出温度ＴＡＯの低下に応じて送風量を減少させる。また、目標吹出温度ＴＡＯが所定の中間温度域内に入ると、送風量を最小風量とする。

また、エアミックスドア３４を駆動する電動アクチュエータへ出力される制御信号については、エアミックスドア３４がヒータコア２３側の空気通路を閉塞し、室内蒸発器１７通過後の送風空気の全風量がヒータコア２３を迂回して流れるように決定される。

また、冷房用膨張弁１６へ出力される制御信号については、予め空調制御装置４０に記憶された制御マップを参照して、冷房用膨張弁１６へ流入する冷媒の過冷却度が、ヒートポンプサイクル１０の成績係数（ＣＯＰ）が略最大値となるように定められた目標過冷却度に近づくように決定される。

また、送風ファン１４ａへ出力される制御電圧については、送風ファン１４ａが運転モードに応じて予め定めた送風能力を発揮するように決定される。

そして、上記の如く決定された制御信号等を各種制御対象機器へ出力する。その後、車両用空調装置の作動停止が要求されるまで、所定の制御周期毎に、上述の検出信号および操作信号の読み込み→目標吹出温度ＴＡＯの算出→各種制御対象機器の作動状態決定→制御電圧および制御信号の出力といった制御ルーチンが繰り返される。なお、このような制御ルーチンの繰り返しは、他の運転モード時にも同様に行われる。

従って、冷房モード時のヒートポンプサイクル１０では、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒が、高温側水−冷媒熱交換器１２の冷媒通路へ流入する。この際、高温側水−冷媒熱交換器１２の水通路へ流入する冷却水の温度が、高温側水−冷媒熱交換器１２へ流入した高圧冷媒の温度よりも低い場合には、高圧冷媒の有する熱が冷却水へ放熱されて、高圧側熱媒体循環回路２１を循環する冷却水が加熱される。

冷房モードでは、エアミックスドア３４がヒータコア２３側の空気通路を閉塞しているので、高圧側熱媒体循環回路２１を循環する冷却水は、ヒータコア２３へ流入しても、殆ど送風空気と熱交換することなく、ヒータコア２３から流出する。従って、高圧側熱媒体循環回路２１を循環する冷却水の温度は、冷房モードの開始後、高圧冷媒の温度と同等となるまで上昇する。

そして、高圧側熱媒体循環回路２１を循環する冷却水の温度が、高圧冷媒の温度と同等となるまで上昇した際には、高圧冷媒は、高温側水−冷媒熱交換器１２へ流入しても、殆ど冷却水と熱交換することなく、高温側水−冷媒熱交換器１２から流出する。

高温側水−冷媒熱交換器１２の冷媒通路から流出した冷媒は、全開となっている暖房用膨張弁１３を介して、室外熱交換器１４へ流入する。室外熱交換器１４へ流入した冷媒は、室外熱交換器１４にて、送風ファン１４ａから送風されてラジエータ２４通過後の外気と熱交換して放熱する。

この際、ラジエータ２４では、低圧側熱媒体循環回路２２を循環する冷却水が、送風ファン１４ａから送風された外気と熱交換して放熱する。より詳細には、ラジエータ２４では、冷却水が低圧側熱媒体循環回路２２を循環する際にインバータＩｎｖから吸熱した熱を外気に放熱している。

室外熱交換器１４から流出した冷媒は、暖房用開閉弁１８ａが閉じているので、低圧側分岐部１５ａを介して、冷房用膨張弁１６へ流入して低圧冷媒となるまで減圧される。冷房用膨張弁１６にて減圧された冷媒は、室内蒸発器１７へ流入し、送風機３２から送風された送風空気から吸熱して蒸発する。

これにより、送風空気が冷却される。室内蒸発器１７から流出した冷媒は、合流部１５ｂを介してアキュムレータ１９へ流入して気液分離される。アキュムレータ１９にて分離された気相冷媒は、圧縮機１１へ吸入されて再び圧縮される。

以上の如く、冷房モードのヒートポンプシステム１では、室内蒸発器１７にて冷却された送風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。

さらに、低圧側熱媒体循環回路２２を循環する冷媒が、インバータＩｎｖから吸熱した熱を、ラジエータ２４にて外気へ放熱することによって、インバータＩｎｖを冷却することができる。このことは、主に冷房モードでの運転が実行される夏季のように、比較的外気温が高く、インバータＩｎｖの温度が上昇しやすい運転条件において有効である。

（ｂ）除湿暖房モード
除湿暖房モードでは、空調制御装置４０が、冷房モードと同様に、高温側水ポンプ２１ａおよび低温側水ポンプ２２ａを予め定めた水圧送能力を発揮するように作動させ、第１、第２冷却水流量調整弁２６ａ、２６ｂを全閉とする。

これにより、冷房モードの熱媒体循環回路２０では、バイパス流量が０となるので、高圧側熱媒体循環回路２１を循環する冷却水と低圧側熱媒体循環回路２２を循環する冷却水が混ざり合うことはなく、冷却水がそれぞれの熱媒体循環回路を循環する。

さらに、空調制御装置４０は、暖房用膨張弁１３を絞り状態とし、冷房用膨張弁１６を全開とし、暖房用開閉弁１８ａを閉じる。

これにより、除湿暖房モードのヒートポンプサイクル１０では、図１の斜線ハッチング付き矢印に示すように、圧縮機１１→高温側水−冷媒熱交換器１２→暖房用膨張弁１３→室外熱交換器１４（→冷房用膨張弁１６）→室内蒸発器１７→アキュムレータ１９→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。つまり、除湿暖房モードでは、実質的に冷房モードと同様の順で冷媒が循環する冷凍サイクルが構成される。

さらに、この熱媒体循環回路および冷媒回路の構成で、空調制御装置４０が、目標吹出温度ＴＡＯ、およびセンサ群の検出信号等に基づいて、各種制御対象機器の作動状態（各種制御対象機器へ出力する制御信号）を決定する。

例えば、圧縮機１１の電動モータに出力される制御信号、送風機３２へ出力される制御電圧、および送風ファン１４ａへ出力される制御電圧については、冷房モードと同様に決定される。

また、暖房用膨張弁１３へ出力される制御信号については、暖房用膨張弁１３へ流入する冷媒の過冷却度が、ＣＯＰが略最大値となるように定められた目標過冷却度に近づくように決定される。また、エアミックスドア３４の電動アクチュエータへ出力される制御信号については、送風空気温度ＴＡＶが目標吹出温度ＴＡＯに近づくように決定される。

従って、除湿暖房モード時のヒートポンプサイクル１０では、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒が、高温側水−冷媒熱交換器１２へ流入する。これにより、高圧側熱媒体循環回路２１を循環する冷却水が加熱される。

さらに、除湿暖房モードでは、エアミックスドア３４がヒータコア２３側の空気通路を開いているので、高温側水−冷媒熱交換器１２にて加熱された冷却水がヒータコア２３へ流入することにより、室内蒸発器１７通過後の送風空気の一部が加熱される。これにより、室内空調ユニット３０の混合空間から車室内へ送風される送風空気の温度が目標吹出温度ＴＡＯに近づく。

高温側水−冷媒熱交換器１２の冷媒通路から流出した冷媒は、暖房用膨張弁１３へ流入して低圧冷媒となるまで減圧される。暖房用膨張弁１３にて減圧された低圧冷媒は、室外熱交換器１４へ流入する。室外熱交換器１４へ流入した冷媒は、室外熱交換器１４にて、送風ファン１４ａから送風されてラジエータ２４通過後の外気から吸熱して蒸発する。

この際、ラジエータ２４では、冷房モードと同様に、低圧側熱媒体循環回路２２を循環する冷媒が送風ファン１４ａから送風された外気と熱交換して放熱する。

室外熱交換器１４から流出した冷媒は、暖房用開閉弁１８ａが閉じているので、低圧側分岐部１５ａおよび全開となっている冷房用膨張弁１６へ介して、室内蒸発器１７へ流入する。室内蒸発器１７へ流入した冷媒は、送風機３２から送風された送風空気から、さらに吸熱して蒸発する。これにより、送風空気が冷却されて送風空気の除湿がなされる。以降の作動は冷房モードと同様である。

以上の如く、除湿暖房モードのヒートポンプシステム１では、室内蒸発器１７にて冷却されて除湿された送風空気をヒータコア２３にて再加熱して車室内へ吹き出すことによって、車室内の除湿暖房を行うことができる。さらに、低圧側熱媒体循環回路２２を循環する冷媒がインバータＩｎｖから吸熱した熱を、ラジエータ２４にて外気等へ放熱することによって、インバータＩｎｖの冷却を行うことができる。

さらに、本実施形態では、室外熱交換器１４とラジエータ２４とを一体化させた熱交換器構造体６０を採用しているので、ラジエータ２４を流通する冷却水の有する熱を室外熱交換器１４を流通する冷媒へ伝熱することができる。従って、冷却水が吸熱したインバータＩｎｖの廃熱を、除湿された送風空気を再加熱するための熱源として有効に利用することができる。

また、除湿暖房モードのヒートポンプシステム１では、第１、第２冷却水流量調整弁２６ａ、２６ｂを全閉としているので、高圧側熱媒体循環回路２１を循環する冷却水と低圧側熱媒体循環回路２２を循環する冷却水が混ざり合わない。従って、除湿暖房モード時に、例えば、外気温が低下して室外熱交換器１４における冷媒の吸熱量が減少しても、高圧側熱媒体循環回路２１を循環する冷却水に蓄熱された熱によって、除湿された送風空気を再加熱することができる。

（ｃ）暖房モード
暖房モードでは、空調制御装置４０が、高温側水ポンプ２１ａおよび低温側水ポンプ２２ａを予め定めた水圧送能力を発揮するように作動させ、第１、第２冷却水流量調整弁２６ａ、２６ｂを開く。

これにより、暖房モードの熱媒体循環回路２０では、冷却水がそれぞれの熱媒体循環回路２１、２２を循環するだけでなく、高圧側熱媒体循環回路２１を循環する冷却水の一部が第１連結流路２５ａを介して低圧側熱媒体循環回路２２へ流入し、低圧側熱媒体循環回路２２を循環する冷却水の一部が第２連結流路２５ｂを介して高圧側熱媒体循環回路２１へ戻る。

さらに、空調制御装置４０は、暖房用膨張弁１３を絞り状態とし、冷房用膨張弁１６を全閉とし、暖房用開閉弁１８ａを開く。

これにより、暖房モードのヒートポンプサイクル１０では、図１の黒塗り矢印に示すように、圧縮機１１→高温側水−冷媒熱交換器１２→暖房用膨張弁１３→室外熱交換器１４→アキュムレータ側通路１８→アキュムレータ１９→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。

さらに、この熱媒体循環回路および冷媒回路の構成で、空調制御装置４０が、目標吹出温度ＴＡＯ、およびセンサ群の検出信号等に基づいて、各種制御対象機器の作動状態（各種制御対象機器へ出力する制御信号）を決定する。

例えば、圧縮機１１の冷媒吐出能力、すなわち圧縮機１１の電動モータに出力される制御信号については、次のように決定される。まず、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め空調制御装置４０に記憶された制御マップを参照して、高温側水−冷媒熱交換器１２における目標凝縮温度ＴＣＯを決定する。具体的には、この制御マップでは、目標吹出温度ＴＡＯの上昇に伴って、目標凝縮温度ＴＣＯが上昇するように決定する。

そして、この目標凝縮温度ＴＣＯと吐出温度センサによって検出された吐出冷媒温度Ｔｄとの偏差に基づいて、フィードバック制御手法を用いて吐出冷媒温度Ｔｄが目標凝縮温度ＴＣＯに近づくように、さらに、高圧側冷媒圧力Ｐｄの異常上昇が抑制されるように、圧縮機１１の電動モータに出力される制御信号が決定される。

また、送風機３２へ出力される制御電圧、および送風ファン１４ａへ出力される制御電圧については、冷房モードと同様に決定される。また、暖房用膨張弁１３へ出力される制御信号については、除湿暖房モードと同様に決定される。

また、エアミックスドア３４の電動アクチュエータへ出力される制御信号については、エアミックスドア３４が冷風バイパス通路３５を閉塞し、室内蒸発器１７通過後の送風空気の全風量がヒータコア２３側の空気通路を通過するように決定される。

また、第１、第２冷却水流量調整弁２６ａ、２６ｂへ出力される制御信号については、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め空調制御装置４０に記憶された制御マップを参照して、高圧側熱媒体循環回路２１から低圧側熱媒体循環回路２２へ流入させる目標バイパス流量、すなわち低圧側熱媒体循環回路２２から高圧側熱媒体循環回路２１へ戻す目標バイパス流量を決定する。

具体的には、この制御マップでは、図４に示すように、目標吹出温度ＴＡＯの上昇に伴って目標バイパス流量が増加するように決定する。そして、決定された目標バイパス流量となるように、第１、第２冷却水流量調整弁２６ａ、２６ｂへ出力される制御信号が決定される。

ここで、上述した目標吹出温度ＴＡＯは、実際の車室内温度を、乗員の所望の温度に相当する車室内設定温度Ｔｓｅｔに保つために決定される値である。従って、本実施形態の暖房モードのように、高温側水−冷媒熱交換器１２にて加熱された冷却水を熱源として送風空気を加熱するヒートポンプサイクル１０では、目標吹出温度ＴＡＯの上昇に伴って、ヒートポンプサイクル１０に要求される送風空気の加熱能力が増加することになる。

つまり、本実施形態では、ヒートポンプサイクル１０に要求される送風空気の加熱能力が増加するに伴って、高圧側熱媒体循環回路２１から低圧側熱媒体循環回路２２へ流入させる冷却水のバイパス流量（すなわち、低圧側熱媒体循環回路２２から高圧側熱媒体循環回路２１へ戻す冷却水のバイパス流量）が増加するように、熱媒体流量制御手段４０ｂが第１、第２冷却水流量調整弁２６ａ、２６ｂの作動を制御している。

従って、暖房モード時のヒートポンプサイクル１０では、除湿暖房モードと同様に、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒が、高温側水−冷媒熱交換器１２へ流入し、高圧側熱媒体循環回路２１を循環する冷却水が加熱される。さらに、暖房モードでは、エアミックスドア３４がヒータコア２３側の空気通路を全開としているので、加熱された温水がヒータコア２６へ流入することにより、室内蒸発器１７通過後の送風空気が加熱される。

高温側水−冷媒熱交換器１２から流出した冷媒は、暖房用膨張弁１３へ流入して低圧冷媒となるまで減圧される。暖房用膨張弁１３にて減圧された低圧冷媒は、室外熱交換器１４へ流入する。室外熱交換器１４へ流入した冷媒は、除湿暖房モードと同様に、室外熱交換器１４にて、送風ファン１４ａから送風されてラジエータ２４通過後の外気から吸熱して蒸発する。

この際、ラジエータ２４では、低圧側熱媒体循環回路２２を循環する冷媒が送風ファン１４ａから送風された外気と熱交換して放熱する。

室外熱交換器１４から流出した冷媒は、暖房用開閉弁１８ａが開いているので、低圧側分岐部１５ａおよびアキュムレータ側通路１８を介して、アキュムレータ１９へ流入して気液分離される。アキュムレータ１９にて分離された気相冷媒は、冷房モードおよび除湿暖房モードと同様に、圧縮機１１へ吸入されて再び圧縮される。

また、暖房モードの熱媒体循環回路２０では、第１、第２冷却水流量調整弁２６ａ、２６ｂが開いているので、高圧側熱媒体循環回路２１のヒータコア２３から流出した冷却水の一部が、低圧側熱媒体循環回路２２のインバータＩｎｖへ流入する。さらに、インバータＩｎｖから流出した冷却水がラジエータ２４へ流入し、ラジエータ２４から流出した冷却水の一部が高圧側熱媒体循環回路２１の高温側水−冷媒熱交換器１２の水通路へ戻る。

以上の如く、暖房モードのヒートポンプシステム１では、ヒータコア２３にて加熱された送風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。

さらに、本実施形態では、室外熱交換器１４とラジエータ２４とを一体化させた熱交換器構造体６０を採用しているので、ラジエータ２４を流通する冷却水の有する熱を室外熱交換器１４を流通する冷媒へ伝熱することができる。従って、冷却水がインバータＩｎｖから吸熱した廃熱を、送風空気を加熱するための熱源として有効に利用することができる。

（ｄ）暖房終了モード
暖房終了モードは、暖房モードの終了時に実行される運転モード、すなわち、ヒートポンプサイクル１０による送風空気の加熱の停止が要求された際に実行される運転モードである。本実施形態では、この暖房終了モードでの運転を、暖房モードの実行中に乗員が操作パネルのオートスイッチをＯＦＦにしてから予め定めた所定時間が経過するまで実行するようにしている。

この暖房終了モードでは、空調制御装置４０が、圧縮機１１および送風機３２を停止させる。従って、暖房終了モードでは、ヒートポンプサイクル１０が冷却水および送風空気の温度を調整する機能を発揮しない。さらに、空調制御装置４０は、高温側水ポンプ２１ａおよび低温側水ポンプ２２ａを予め定めた水圧送能力を発揮するように作動させ、第１、第２冷却水流量調整弁２６ａ、２６ｂを全開とする。

従って、暖房終了モードの熱媒体循環回路２０では、暖房モードと同様に、高圧側熱媒体循環回路２１を循環する冷却水の一部が低圧側熱媒体循環回路２２へ流入し、低圧側熱媒体循環回路２２を循環する冷却水の一部が高圧側熱媒体循環回路２１へ戻る。この際、暖房終了モードでは、第１、第２冷却水流量調整弁２６ａ、２６ｂが全開となっているので、暖房モードよりも、バイパス流量が増加する。

つまり、暖房終了モードでは、ヒータコア２３から流出した高温の冷却水のうち、低圧側熱媒体循環回路２２に配置されたラジエータ２４へ流入する冷却水の流量が、暖房モードよりも増加する。これにより、暖房終了モードでは、低圧側熱媒体循環回路２２を循環する冷却水の温度を、暖房モードよりも上昇させることができる。

従って、暖房終了モードでは、暖房モードの終了直前に室外熱交換器１４に着霜が生じていたとしても、ラジエータ２４を流通する冷却水の有する熱によってこれを除霜することができる。

本実施形態の車両用空調装置では、ヒートポンプシステム１が上記の如く作動し、車室内の冷房、除湿暖房および暖房を行うことができる。さらに、本実施形態のヒートポンプシステム１によれば、以下に記載するように、暖房モード時および暖房終了モード時に優れた効果を得ることができる。

ここで、暖房モードは、一般的に、冬季のように比較的外気温が低くなっている際に実行される運転モードである。従って、暖房モードでは、ヒートポンプサイクル１０の室外熱交換器１４における冷媒蒸発温度も低下しやすい。さらに、室外熱交換器１４における冷媒蒸発温度が０℃以下に低下すると、室外熱交換器１４に着霜が生じてしまうことがある。

このような着霜が生じると室外熱交換器１４の吸熱用空気通路１４ｂが霜によって閉塞されてしまうので、室外熱交換器１４の熱交換性能が大きく低下してしまう。そこで、暖房モード時に、インバータＩｎｖの廃熱を利用して、室外熱交換器１４の着霜を抑制する手段が考えられる。同様に、暖房終了モードには、インバータＩｎｖの廃熱を利用して、室外熱交換器１４の除霜を行う手段が考えられる。

ところが、インバータＩｎｖの廃熱は車両の走行状態によって変化してしまう。従って、インバータＩｎｖのような外部熱源から供給される熱によって室外熱交換器１４の除霜あるいは着霜の抑制を行う構成では、外部熱源の作動状態によっては、室外熱交換器１４の除霜あるいは着霜の抑制に要する熱を充分に確保することができなくなってしまうおそれがある。

これに対して、本実施形態のヒートポンプシステム１によれば、熱媒体放熱手段としてのラジエータ２４を備えているので、熱媒体循環回路２０を循環する冷却水の有する熱をヒートポンプサイクル１０の低圧冷媒に放熱させることができる。

従って、暖房モード時には、外部熱源であるインバータＩｎｖの作動状態によらず、室外熱交換器１４における冷媒蒸発温度を上昇させて、室外熱交換器１４の着霜を抑制できる。また、暖房終了モード時には、外部熱源であるインバータＩｎｖの作動状態によらず、冷却水から室外熱交換器１４へ伝熱された熱によってこれを除霜することができる。

さらに、ラジエータ２４では、ヒータコア２３から流出した冷却水の有する熱を外気および室外熱交換器１４へ放熱させるので、高温側水−冷媒熱交換器１２にて加熱された冷却水の有する熱を送風空気の加熱のために利用し、その余剰の熱を室外熱交換器１４の除霜あるいは着霜の抑制のために利用することができる。従って、圧縮機１１の消費エネルギを増大させることなく、室外熱交換器１４の着霜の抑制を実現することができる。

すなわち、本実施形態のヒートポンプシステム１によれば、外部熱源等から供給される熱に依存することなく、さらに、圧縮機１１の消費エネルギを増大させることなく、室外熱交換器１４の除霜あるいは着霜の抑制を実現することができる。

また、本実施形態のヒートポンプシステム１では、熱交換器構造体６０を採用しているので、熱媒体放熱用熱交換器であるラジエータ２４を流通する冷却水の有する熱を、直接的に室外熱交換器１４へ伝熱することができ、室外熱交換器１４の着霜の抑制あるいは除霜を効果的に実現することができる。

また、本実施形態のヒートポンプシステム１では、熱媒体流量調整手段としての第１、第２冷却水流量調整弁２６ａ、２６ｂを備えているので、冷却水から低圧冷媒に放熱される熱量を適切に調整することができる。

具体的には、暖房モード時には、ヒートポンプサイクル１０に要求される送風空気の加熱能力が増加するに伴って、ヒータコア２３から流出してラジエータ２４へ流入する冷却水の流量を増加させている。これにより、暖房モード時には、室外熱交換器１４における冷媒蒸発温度が低くなるに伴って、低圧側熱媒体循環回路２２を循環する冷却水の温度を上昇させて、室外熱交換器１４の着霜を効率的に抑制することができる。

また、暖房終了モード時には、ヒートポンプサイクル１０による送風空気の加熱の停止が要求された際に、ヒータコア２３から流出してラジエータ２４へ流入する冷却水の流量を増加させている。これにより、暖房終了モード時には、車室内の暖房運転の終了後に速やかに室外熱交換器１４の除霜を行うことができる。

（第２実施形態）
第１実施形態では、室外熱交換器１４およびラジエータ２４を熱交換器構造体６０として一体的に構成した例を説明したが、本実施形態では、図５の全体構成図に示すように、室外熱交換器１４およびラジエータ２４を、それぞれ別の熱交換器で構成している。なお、図５では、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付している。このことは、以下の図面でも同様である。

さらに、本実施形態の室外熱交換器１４は、内部を流通する冷媒と送風ファン１４ａから送風されてラジエータ２４を通過した外気とを熱交換させるように配置されている。つまり、室外熱交換器１４は、ラジエータ２４よりも、送風ファン１４ａから送風される外気流れの下流側に配置されている。その他のヒートポンプシステム１の構成および作動は第１実施形態と同様である。

従って、本実施形態のヒートポンプシステム１を作動させても、車室内の冷房、除湿暖房および暖房を行うことができ、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

より詳細には、本実施形態では、送風ファン１４ａから送風された外気をラジエータ２４→室外熱交換器１４の順で流すので、ラジエータ２４を流通する冷却水の有する熱を、外気を介して間接的に室外熱交換器１４を流通する冷媒へ伝熱することができる。従って、除湿暖房モードでは、冷却水が吸熱したインバータＩｎｖの廃熱を、除湿された送風空気を再加熱するための熱源として有効に利用することができる。

また、暖房モードでは、第１実施形態と同様に、インバータＩｎｖの作動状態によらず、熱媒体循環回路２０を循環する冷却水の有する熱を、送風空気を加熱するための熱源として有効に利用することができるとともに、室外熱交換器１４の着霜の抑制のために用いることができる。また、暖房終了モードでは、第１実施形態と同様に、インバータＩｎｖの作動状態によらず、熱媒体循環回路２０を循環する冷却水の有する熱を、室外熱交換器１４の除霜のために用いることができる。

さらに、本実施形態では、室外熱交換器１４およびラジエータ２４を別の熱交換器で構成しているので、複雑な構成の熱交換器を用いることなく、室外熱交換器１４の除霜あるいは着霜の抑制を容易に実現することができる。

（第３実施形態）
本実施形態では、第２実施形態に対して、図６の全体構成図に示すように、ラジエータ２４に代えて、熱媒体循環回路２０（具体的には、低圧側熱媒体循環回路２２）を循環する冷却水と低圧冷媒（具体的には、室外熱交換器１４流出冷媒）とを熱交換させる低温側水−冷媒熱交換器２７を採用した例を説明する。

この低温側水−冷媒熱交換器２７の基本的構成は、高温側水−冷媒熱交換器１２と同様である。さらに、本実施形態では、低温側水−冷媒熱交換器２７が、ヒータコア２３から流出した冷却水と低圧冷媒とを熱交換させる熱媒体放熱用熱交換器を構成している。その他のヒートポンプシステム１の構成は第１実施形態と同様である。

また、本実施形態のヒートポンプシステム１では、暖房終了モードでの運転を行わない。その他のヒートポンプシステム１の作動は第１実施形態と同様である。従って、本実施形態のヒートポンプシステム１を作動させても、車室内の冷房、除湿暖房および暖房を行うことができ、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

より詳細には、本実施形態の除湿暖房モードでは、低温側水−冷媒熱交換器２７にて、低温側水−冷媒熱交換器２７を流通する冷却水の有する熱を低圧冷媒に吸熱させることができる。従って、除湿暖房モードでは、冷却水が吸熱したインバータＩｎｖの廃熱を、除湿された送風空気を再加熱するための熱源として有効に利用することができる。

また、暖房モードでは、第１実施形態と同様に、インバータＩｎｖの作動状態によらず、熱媒体循環回路２０を循環する冷却水の有する熱を、送風空気を加熱するための熱源として有効に利用することができるとともに、室外熱交換器１４の着霜の抑制のために用いることができる。

なお、本実施形態の低温側水−冷媒熱交換器２７では、インバータＩｎｖから流出した冷却水を、室外熱交換器１４から流出した低圧冷媒と熱交換させているが、もちろん、他の部位を流通する低圧冷媒と熱交換させてもよい。例えば、インバータＩｎｖから流出した冷却水を、暖房用膨張弁１３の出口側から室外熱交換器１４の冷媒入口側へ至る冷媒流路を流通する低圧冷媒と熱交換させてもよい。

（第４〜第６実施形態）
第４実施形態では、第１実施形態に対して、図７の全体構成図に示すように、ヒートポンプサイクル１０に代えて、少なくとも暖房モード時にガスインジェクションサイクル（エコノマイザ式冷凍サイクル）を構成する冷媒回路に切り替え可能なヒートポンプサイクル１０ａを採用した例を説明する。

より具体的には、本実施形態のヒートポンプサイクル１０ａでは、圧縮機１１ａとして、その外殻を形成するハウジングの内部に、低段側圧縮機構と高段側圧縮機構との２つの圧縮機構、および双方の圧縮機構を回転駆動する電動モータを収容して構成された二段昇圧式の電動圧縮機を採用している。

本実施形態の圧縮機１１ａには、外部から低段側圧縮機構へ低圧冷媒を吸入させる吸入口および高段側圧縮機構から吐出された高圧冷媒をハウジングの外部へ吐出させる吐出口に加えて、外部からサイクル内で生成された中間圧冷媒を流入させて低圧から高圧への圧縮過程の冷媒に合流させる中間圧吸入口が設けられている。

さらに、中間圧吸入口は、低段側圧縮機構の冷媒吐出口側（すなわち、高段側圧縮機構の冷媒吸入口側）に接続されている。また、低段側圧縮機構および高段側圧縮機構は、それぞれスクロール型圧縮機構、ベーン型圧縮機構、ローリングピストン型圧縮機構等の各種形式のものを採用することができる。

なお、本実施形態では、２つの圧縮機構を１つのハウジング内に収容した圧縮機１１ａを採用しているが、圧縮機の形式はこれに限定されない。つまり、中間圧吸入口から中間圧冷媒を流入させて低圧から高圧への圧縮過程の冷媒に合流させることが可能であれば、ハウジングの内部に、１つの固定容量型の圧縮機構およびこの圧縮機構を回転駆動する電動モータを収容して構成された電動圧縮機を採用してもよい。

さらに、２つの圧縮機を直列に接続して、低段側に配置される低段側圧縮機の吸入口を二段昇圧式の圧縮機全体としての吸入口とし、高段側に配置される高段側圧縮機の吐出口を二段昇圧式の圧縮機全体としての吐出口とし、低段側圧縮機の吐出口と高段側圧縮機との吸入口とを接続する接続部に中間圧吸入口を設け、低段側圧縮機と高段側圧縮機との２つ圧縮機によって、１つの二段昇圧式の圧縮機を構成してもよい。

また、ヒートポンプサイクル１０ａでは、暖房用膨張弁１３の出口側に、暖房用膨張弁１３から流出した冷媒の気液を分離する気液分離手段である気液分離器２８の冷媒流入口が接続されている。

本実施形態では、この気液分離器２８として、円筒状の本体部の内部空間へ流入した冷媒を旋回させることで生じる遠心力の作用によって冷媒の気液を分離する遠心分離方式のものを採用している。さらに、気液分離器２８の内容積は、サイクルに負荷変動が生じてサイクルを循環する冷媒循環流量が変動しても、実質的に余剰冷媒を溜めることができない程度の容積になっている。

気液分離器２８の気相冷媒流出口には、圧縮機１１ａの中間圧吸入口が接続されている。さらに、気液分離器２８の気相冷媒流出口と圧縮機１１ａの中間圧吸入口とを接続する冷媒通路には、この冷媒通路を開閉する気相冷媒通路開閉弁１８ｂが配置されている。気相冷媒通路開閉弁１８ｂの基本的構成は、暖房用開閉弁１８ａと同様である。

そして、空調制御装置４０が、気相冷媒通路開閉弁１８ｂを開いた際には、気液分離器２８の気相冷媒流出口から流出した気相冷媒が圧縮機１１ａの中間圧吸入口側へ導かれる冷媒回路に切り替えられ、気相冷媒通路開閉弁１８ｂを閉じた際には、気液分離器２８の気相冷媒流出口から冷媒が流出しない冷媒回路に切り替えられる。従って、気相冷媒通路開閉弁１８ｂは、冷媒回路切替手段を構成している。

一方、気液分離器２８の液相冷媒流出口には、気液分離器２８にて分離された液相冷媒を減圧させる減圧手段としての中間圧固定絞り２９の入口側が接続されている。この中間圧固定絞り２９としては、絞り開度が固定されたノズル、オリフィス、キャピラリチューブ等を採用することができる。中間圧固定絞り２９の出口側には、室外熱交換器１４の冷媒入口側が接続されている。

さらに、気液分離器２８の液相冷媒流出口には、気液分離器２８にて分離された液相冷媒を中間圧固定絞り２９を迂回させて室外熱交換器１４の冷媒入口側へ導く固定絞り迂回通路２９ａが接続されている。この固定絞り迂回通路２９ａには、固定絞り迂回通路２９ａを開閉する迂回通路開閉弁１８ｃが配置されている。迂回通路開閉弁１８ｃの基本的構成は、気相冷媒通路開閉弁１８ｂと同等である。

また、冷媒が迂回通路開閉弁１８ｃを通過する際に生じる圧力損失は、冷媒が中間圧固定絞り２９を通過する際に生じる圧力損失に対して極めて小さい。従って、空調制御装置４０が迂回通路開閉弁１８ｃを開いた際には、気液分離器２８から流出した液相冷媒が固定絞り迂回通路２９ａを介して室外熱交換器１４へ流入する。一方、空調制御装置４０が迂回通路開閉弁１８ｃを閉じた際には、気液分離器２８から流出した全流量の液相冷媒が中間圧固定絞り２９にて減圧された後に室外熱交換器１４へ流入する。

なお、迂回通路開閉弁１８ｃ、中間圧固定絞り２９、および固定絞り迂回通路２９ａに代えて、気液分離器２８の液相冷媒流出口から室外熱交換器１４の冷媒入口側へ至る冷媒配管に暖房用膨張弁１３と同様の全開機能付きの可変絞り機構を配置してもよい。その他のヒートポンプシステム１の構成は、第１実施形態と同様である。

次に、上記構成における本実施形態のヒートポンプシステム１の作動について説明する。本実施形態のヒートポンプシステム１においても、第１実施形態と同様に、冷房モード、除湿暖房モード、暖房モード、暖房終了モードの運転を実行することができる。以下に各運転モードにおける作動を説明する。

（ａ）冷房モード
本実施形態の冷房モードでは、空調制御装置４０が、高温側水ポンプ２１ａおよび低温側水ポンプ２２ａを予め定めた水圧送能力を発揮するように作動させ、第１、第２冷却水流量調整弁２６ａ、２６ｂを全閉とする。

これにより、冷房モードの熱媒体循環回路２０では、第１実施形態と同様に、バイパス流量が０となるので、高圧側熱媒体循環回路２１を循環する冷却水と低圧側熱媒体循環回路２２を循環する冷却水が混ざり合うことはなく、冷却水がそれぞれの熱媒体循環回路を循環する。

さらに、空調制御装置４０は、暖房用膨張弁１３を全開とし、冷房用膨張弁１６を絞り状態とし、暖房用開閉弁１８ａを閉じ、気相冷媒通路開閉弁１８ｂを閉じ、迂回通路開閉弁１８ｃを開く。

これにより、冷房モードのヒートポンプサイクル１０ａでは、図７の白抜き矢印に示すように、圧縮機１１ａ→高温側水−冷媒熱交換器１２（→暖房用膨張弁１３→気液分離器２８→迂回通路開閉弁１８ｃ）→室外熱交換器１４→冷房用膨張弁１６→室内蒸発器１７→アキュムレータ１９→圧縮機１１ａ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。

つまり、本実施形態の冷房モードでは、第１実施形態の冷房モードと同様の順で冷媒が循環する冷凍サイクルが構成される。その他の作動は、第１実施形態の冷房モードと同様である。従って、本実施形態の冷房モードでは、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とともに、インバータＩｎｖを冷却することができる。

（ｂ）除湿暖房モード
本実施形態の除湿暖房モードでは、空調制御装置４０が、高温側水ポンプ２１ａおよび低温側水ポンプ２２ａを予め定めた水圧送能力を発揮するように作動させ、第１、第２冷却水流量調整弁２６ａ、２６ｂを全閉とする。

これにより、除湿暖房モードの熱媒体循環回路２０では、バイパス流量が０となるので、高圧側熱媒体循環回路２１を循環する冷却水と低圧側熱媒体循環回路２２を循環する冷却水が混ざり合うことはなく、冷却水がそれぞれの熱媒体循環回路を循環する。

さらに、空調制御装置４０は、暖房用膨張弁１３を絞り状態とし、冷房用膨張弁１６を全開とし、暖房用開閉弁１８ａを閉じ、気相冷媒通路開閉弁１８ｂを閉じ、迂回通路開閉弁１８ｃを開く。

これにより、除湿暖房モードのヒートポンプサイクル１０ａでは、図７の斜線ハッチング付き矢印に示すように、圧縮機１１ａ→高温側水−冷媒熱交換器１２→暖房用膨張弁１３（→気液分離器２８→迂回通路開閉弁１８ｃ）→室外熱交換器１４（→冷房用膨張弁１６）→室内蒸発器１７→アキュムレータ１９→圧縮機１１ａ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。

つまり、本実施形態の除湿暖房モードでは、第１実施形態の除湿暖房モードと同様の順で冷媒が循環する冷凍サイクルが構成される。その他の作動は、第１実施形態の除湿暖房モードと同様である。従って、本実施形態の除湿暖房モードでは、第１実施形態の除湿暖房モードと同様に、車室内の除湿暖房を行うことができるとともに、インバータＩｎｖの廃熱を送風空気を再加熱するために有効に利用することができる。

（ｃ）暖房モード
本実施形態の暖房モードでは、空調制御装置４０が、高温側水ポンプ２１ａおよび低温側水ポンプ２２ａを予め定めた水圧送能力を発揮するように作動させ、第１、第２冷却水流量調整弁２６ａ、２６ｂを開く
これにより、暖房モードの熱媒体循環回路２０では、第１実施形態と同様に、冷却水がそれぞれの熱媒体循環回路２１、２２を循環するだけでなく、高圧側熱媒体循環回路２１を循環する冷却水の一部が低圧側熱媒体循環回路２２へ流入し、低圧側熱媒体循環回路２２を循環する冷却水の一部が高圧側熱媒体循環回路２１へ戻る。

さらに、空調制御装置４０は、暖房用膨張弁１３を絞り状態とし、冷房用膨張弁１６を全閉とし、暖房用開閉弁１８ａを開き、気相冷媒通路開閉弁１８ｂを開き、迂回通路開閉弁１８ｃを閉じる。

また、暖房モードのヒートポンプサイクル１０ａでは、図７の黒塗り矢印に示すように、圧縮機１１ａ→高温側水−冷媒熱交換器１２→暖房用膨張弁１３→気液分離器２８→中間圧固定絞り２９→室外熱交換器１４（→アキュムレータ側通路１８）→アキュムレータ１９→圧縮機１１ａの順に冷媒が循環するとともに、気液分離器２８の気相冷媒流出口から圧縮機１１ａの中間圧吸入口へ気相冷媒を流入させる、ガスインジェクションサイクルが構成される。その他の作動は、第１実施形態の暖房モードと同様である。

従って、暖房モード時のヒートポンプサイクル１０ａでは、第１実施形態の暖房モードと同様に、圧縮機１１ａから吐出された高圧冷媒が、高温側水−冷媒熱交換器１２へ流入し、高圧側熱媒体循環回路２１を循環する冷却水が加熱される。さらに、高温側水−冷媒熱交換器１２にて加熱された冷却水がヒータコア２３へ流入することにより、送風空気が加熱される。

高温側水−冷媒熱交換器１２から流出した冷媒は、暖房用膨張弁１３へ流入して中間圧冷媒となるまで減圧される。暖房用膨張弁１３にて減圧された中間圧冷媒は、気液分離器２８へ流入して気液分離される。気液分離器２８にて分離された気相冷媒は、気相冷媒通路開閉弁１８ｂが開いているので、圧縮機１１ａの中間圧吸入口から吸入されて、低段側圧縮機構から吐出された中間圧冷媒と合流して、高段側圧縮機構へ吸入される。

一方、気液分離器２８にて分離された液相冷媒は、迂回通路開閉弁１８ｃが閉じているので、気液分離器２８の液相冷媒流出口から中間圧固定絞り２９側へ流入し、中間圧固定絞り２９にて低圧冷媒となるまで減圧される。中間圧固定絞り２９から流出した冷媒は、室外熱交換器１４へ流入して、送風ファン１４ａから送風されてラジエータ２４通過後の外気から吸熱して蒸発する。

この際、ラジエータ２４では、低圧側熱媒体循環回路２２を循環する冷媒が送風ファン１４ａから送風された外気と熱交換して放熱する。以降のヒートポンプサイクル１０ａの作動は第１実施形態と同様である。

従って、本実施形態の暖房モードでは、第１実施形態の暖房モードと同様に、ヒータコア２３にて加熱された送風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とともに、インバータＩｎｖの廃熱を、送風空気を加熱するための熱源として有効に利用することができる。

さらに、第１実施形態の暖房モードと同様に、外部熱源であるインバータＩｎｖの作動状態によらず、室外熱交換器１４における冷媒蒸発温度を上昇させて、室外熱交換器１４の着霜を抑制できる。

また、本実施形態のヒートポンプサイクル１０ａでは、暖房モード時に、冷媒を多段階に昇圧して、サイクル内で生成された中間圧冷媒を低段側圧縮機構から吐出された冷媒と合流させて高段側圧縮機構へ吸入させるガスインジェクションサイクルを構成する冷媒回路に切り替えられる。これにより、圧縮機１１ａの機械効率（圧縮効率）を向上させて、ＣＯＰを向上させることができる。

（ｄ）暖房終了モード
本実施形態の暖房終了モードでは、空調制御装置４０が、圧縮機１１ａおよび送風機３２を停止させる。さらに、空調制御装置４０は、高温側水ポンプ２１ａおよび低温側水ポンプ２２ａを予め定めた水圧送能力を発揮するように作動させ、第１、第２冷却水流量調整弁２６ａ、２６ｂを全開とする。その他の作動は、第１実施形態の暖房終了モードと同様である。

従って、本実施形態の暖房終了モードでは、第１実施形態の暖房終了モードと全く同様に、暖房モードの終了直前に室外熱交換器１４に着霜が生じていたとしても、外部熱源であるインバータＩｎｖの作動状態によらず、ラジエータ２４を流通する冷却水の有する熱によってこれを除霜することができる。

また、第５実施形態では、第２実施形態に対して、図８の全体構成図に示すように、第４実施形態で説明したヒートポンプサイクル１０ａを採用している。その他のヒートポンプシステム１の構成および作動は第２実施形態と同様である。従って、本実施形態のヒートポンプシステム１を作動させても、車室内の冷房、除湿暖房および暖房を行うことができ、第２実施形態と同等の効果を得ることができる。さらに、暖房モードでは、ガスインジェクションサイクルを構成することによるＣＯＰ向上効果を得ることができる。

第６実施形態では、第３実施形態に対して、図９の全体構成図に示すように、第４実施形態で説明したヒートポンプサイクル１０ａを採用している。その他のヒートポンプシステム１の構成および作動は第３実施形態と同様である。従って、本実施形態のヒートポンプシステム１を作動させても、車室内の冷房、除湿暖房および暖房を行うことができ、第３実施形態と同等の効果を得ることができる。さらに、暖房モードでは、ガスインジェクションサイクルを構成することによるＣＯＰ向上効果を得ることができる。

（第７〜第９実施形態）
第７実施形態では、第１実施形態に対して、図１０の全体構成図に示すように、外部熱源であるインバータＩｎｖを低圧側熱媒体循環回路２２に接続していない。その他の構成および作動は第１実施形態と同様である。

ここで、第１実施形態で説明したように、ヒートポンプシステム１によれば、外部熱源等から供給される熱に依存することなく室外熱交換器１４の除霜あるいは着霜の抑制を実現することができる。従って、本実施形態のヒートポンプシステム１のようにインバータＩｎｖを廃止しても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、第８実施形態では、第２実施形態に対して、図１１の全体構成図に示すように、外部熱源であるインバータＩｎｖを低圧側熱媒体循環回路２２に接続していない。その他の構成および作動は第２実施形態と同様である。従って、本実施形態のヒートポンプシステム１によれば、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。

第９実施形態では、第３実施形態に対して、図１２の全体構成図に示すように、外部熱源であるインバータＩｎｖを低圧側熱媒体循環回路２２に接続していない。その他の構成および作動は第３実施形態と同様である。従って、本実施形態のヒートポンプシステム１によれば、第３実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第１０〜第１２実施形態）
第１０実施形態では、図１３の全体構成図に示すように、第１実施形態のヒートポンプサイクル１０の構成を変更している。

具体的には、本実施形態のヒートポンプサイクル１０には、高温側水−冷媒熱交換器１２の冷媒通路から流出した冷媒の流れを分岐する高圧側分岐部１５ｃが設けられている。この高圧側分岐部１５ｃの基本的構成は、低圧側分岐部１５ａと同様である。高圧側分岐部１５ｃの一方の冷媒流出口には、暖房用膨張弁１３の入口側が接続され、高圧側分岐部１５ｃの他方の冷媒流出口には、室外器迂回通路５１の入口側が接続されている。

室外器迂回通路５１は、高圧側分岐部１５ｃにて分岐された冷媒を、暖房用膨張弁１３および室外熱交換器１４を迂回させて、冷房用膨張弁１６の冷媒流れ上流側へ導く冷媒通路である。さらに、室外器迂回通路５１には、室外器迂回通路５１を開閉する室外器迂回通路開閉弁１８ｄが配置されている。迂回通路開閉弁１８ｃの基本的構成は、暖房用開閉弁１８ａ等と同様であり、本実施形態における冷媒回路切替手段を構成している。その他のヒートポンプシステム１の構成は、第１実施形態と同様である。

次に、上記構成における本実施形態のヒートポンプシステム１の作動について説明する。本実施形態のヒートポンプシステム１においても、第１実施形態と同様に、冷房モード、除湿暖房モード、暖房モード、暖房終了モードの運転を実行することができる。以下に各運転モードにおける作動を説明する。

（ａ）冷房モード
本実施形態の冷房モードでは、空調制御装置４０が、高温側水ポンプ２１ａおよび低温側水ポンプ２２ａを予め定めた水圧送能力を発揮するように作動させ、第１、第２冷却水流量調整弁２６ａ、２６ｂを全閉とする。さらに、空調制御装置４０は、暖房用膨張弁１３を全開とし、冷房用膨張弁１６を絞り状態とし、暖房用開閉弁１８ａを閉じ、室外器迂回通路開閉弁１８ｄを閉じる。

これにより、冷房モードの熱媒体循環回路２０では、第１実施形態の除湿暖房モードと同様に冷却水が循環し、冷房モードのヒートポンプサイクル１０では、図１３の白抜き矢印に示すように、第１実施形態と全く同様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。その他の作動は、第１実施形態の冷房モードと同様である。

従って、本実施形態の冷房モードでは、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とともに、インバータＩｎｖを冷却することができる。

（ｂ）除湿暖房モード
本実施形態の冷房モードでは、空調制御装置４０が、高温側水ポンプ２１ａおよび低温側水ポンプ２２ａを予め定めた水圧送能力を発揮するように作動させ、第１、第２冷却水流量調整弁２６ａ、２６ｂを全閉とする。

これにより、除湿暖房モードの熱媒体循環回路２０では、バイパス流量が０となるので、高圧側熱媒体循環回路２１を循環する冷却水と低圧側熱媒体循環回路２２を循環する冷却水が混ざり合うことはなく、冷却水がそれぞれの熱媒体循環回路を循環する。

さらに、空調制御装置４０は、暖房用膨張弁１３を絞り状態とし、冷房用膨張弁１６を絞り状態とし、暖房用開閉弁１８ａを閉じ、室外器迂回通路開閉弁１８ｄを開く。

これにより、除湿暖房モードのヒートポンプサイクル１０では、図１３の斜線ハッチング付き矢印に示すように、圧縮機１１→高温側水−冷媒熱交換器１２→暖房用膨張弁１３→室外熱交換器１４（→アキュムレータ側通路１８）→アキュムレータ１９→圧縮機１１の順に冷媒が循環するとともに、高温側水−冷媒熱交換器１２（→室外器迂回通路５１）→冷房用膨張弁１６→室内蒸発器１７→アキュムレータ１９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。

つまり、除湿暖房モードのヒートポンプサイクル１０では、室外熱交換器１４および室内蒸発器１７が、冷媒流れに対して並列的に接続される。さらに、この熱媒体循環回路および冷媒回路の構成で、空調制御装置４０が、暖房用膨張弁１３および冷房用膨張弁１６の絞り開度が予め定めた除湿暖房用の所定開度となるように、暖房用膨張弁１３および冷房用膨張弁１６へ出力される制御信号を決定する。その他の作動は、第１実施形態の除湿暖房モードと同様である。

従って、除湿暖房モードのヒートポンプサイクル１０では、第１実施形態の除湿暖房モードと同様に、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒が、高温側水−冷媒熱交換器１２へ流入し、高圧側熱媒体循環回路２１を循環する冷却水が加熱される。さらに、高温側水−冷媒熱交換器１２にて加熱された冷却水がヒータコア２３へ流入することにより、送風空気が加熱される。

高温側水−冷媒熱交換器１２から流出した冷媒の流れは、高圧側分岐部１５ｃにて分岐される。高圧側分岐部１５ｃにて分岐された一方の冷媒は、暖房用膨張弁１３にて低圧冷媒となるまで減圧されて、室外熱交換器１４へ流入する。室外熱交換器１４へ流入した冷媒は、室外熱交換器１４にて、送風ファン１４ａから送風されてラジエータ２４通過後の外気から吸熱して蒸発する。

この際、ラジエータ２４では、低圧側熱媒体循環回路２２を循環する冷媒が送風ファン１４ａから送風された外気と熱交換して放熱する。

室外熱交換器１４から流出した冷媒は、暖房用開閉弁１８ａが開いているので、低圧側分岐部１５ａ、アキュムレータ側通路１８および合流部１５ｂを介してアキュムレータ１９へ流入して気液分離される。この際、逆止弁１６ａの作用によって、室外熱交換器１４から流出した冷媒が冷房用膨張弁１６側へ流出することはない。アキュムレータ１９にて分離された気相冷媒は、圧縮機１１へ吸入されて再び圧縮される。

高圧側分岐部１５ｃにて分岐された他方の冷媒は、冷房用膨張弁１６にて低圧冷媒となるまで減圧されて、室内蒸発器１７へ流入する。室内蒸発器１７へ流入した冷媒は、室内蒸発器１７にて、送風機３２から送風された送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、送風空気が冷却される。室内蒸発器１７から流出した冷媒は、合流部１５ｂを介してアキュムレータ１９へ流入する。

以上の如く、除湿冷房モードのヒートポンプシステム１では、室内蒸発器１７にて冷却されて除湿された送風空気をヒータコア２３にて再加熱して車室内へ吹き出すことによって、車室内の除湿暖房を行うことができる。さらに、低圧側熱媒体循環回路２２を循環する冷媒がインバータＩｎｖから吸熱した熱を、ラジエータ２４にて外気等へ放熱することによって、インバータＩｎｖの冷却を行うことができる。

また、本実施形態の除湿暖房モードでは、室外熱交換器１４および室内蒸発器１７が、冷媒流れに対して並列的に接続されるので、室外熱交換器１４における冷媒蒸発温度を、室内蒸発器１７における冷媒蒸発温度よりも低下させることができる。

つまり、室内蒸発器１７の着霜を抑制するために、室内蒸発器１７における冷媒蒸発温度を前述した基準着霜防止温度より高い値としても、室外熱交換器１４における冷媒蒸発温度を基準着霜防止温度よりも低下させて、室外熱交換器１４における冷媒の吸熱量を増大させることができる。

その結果、第１実施形態のように、室外熱交換器１４および室内蒸発器１７が、この順で冷媒流れに対して直列的に接続されて、室外熱交換器１４における冷媒蒸発温度を室内蒸発器１７における冷媒蒸発温度よりも低下させることができない場合に対して、送風空気の加熱能力を増大させることができる。

（ｃ）暖房モード
本実施形態の暖房モードでは、空調制御装置４０が、高温側水ポンプ２１ａおよび低温側水ポンプ２２ａを予め定めた水圧送能力を発揮するように作動させ、第１、第２冷却水流量調整弁２６ａ、２６ｂを開く。さらに、空調制御装置４０は、暖房用膨張弁１３を絞り状態とし、冷房用膨張弁１６を全閉とし、暖房用開閉弁１８ａを開き、室外器迂回通路開閉弁１８ｄを閉じる。

これにより、暖房モードの熱媒体循環回路２０では、第１実施形態の暖房モードと同様に冷却水が循環し、冷房モードのヒートポンプサイクル１０では、図１３の黒塗り矢印に示すように、第１実施形態と全く同様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。その他の作動は、第１実施形態の暖房モードと同様である。

従って、本実施形態の暖房モードでは、第１実施形態の暖房モードと同様に、車室内の暖房を行うことができるとともに、インバータＩｎｖの廃熱を、送風空気を加熱するための熱源として有効に利用することができる。さらに、第１実施形態の暖房モードと同様に、外部熱源であるインバータＩｎｖの作動状態によらず、室外熱交換器１４における冷媒蒸発温度を上昇させて、室外熱交換器１４の着霜を抑制できる。

（ｄ）暖房終了モード
本実施形態の暖房終了モードでは、空調制御装置４０が、圧縮機１１および送風機３２を停止させる。さらに、空調制御装置４０は、高温側水ポンプ２１ａおよび低温側水ポンプ２２ａを予め定めた水圧送能力を発揮するように作動させ、第１、第２冷却水流量調整弁２６ａ、２６ｂを全開とする。その他の作動は、第１実施形態の暖房終了モードと同様である。

従って、本実施形態の暖房終了モードでは、第１実施形態の暖房終了モードと全く同様に、暖房モードの終了直前に室外熱交換器１４に着霜が生じていたとしても、外部熱源であるインバータＩｎｖの作動状態によらず、ラジエータ２４を流通する冷却水の有する熱によってこれを除霜することができる。

また、第１１実施形態では、第２実施形態に対して、図１４の全体構成図に示すように、高圧側分岐部１５ｃ、室外器迂回通路５１、迂回通路開閉弁１８ｃを追加している。その他のヒートポンプシステム１の構成は第２実施形態と同様である。

従って、除湿暖房モード以外の運転モードでは、室外器迂回通路開閉弁１８ｄを閉じることによって、第２実施形態と全く同様に作動させることができ、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、除湿暖房モードでは、室外器迂回通路開閉弁１８ｄを開くことによって、第１０実施形態と同様に、送風空気の加熱能力を向上させることができる。

第１２実施形態では、第３実施形態に対して、図１５の全体構成図に示すように、高圧側分岐部１５ｃ、室外器迂回通路５１、迂回通路開閉弁１８ｃを追加している。その他のヒートポンプシステム１の構成は第３実施形態と同様である。

従って、除湿暖房モード以外の運転モードでは、室外器迂回通路開閉弁１８ｄを閉じることによって、第３実施形態と全く同様に作動させることができ、第３実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、除湿暖房モードでは、室外器迂回通路開閉弁１８ｄを開くことによって、第１０実施形態と同様に、送風空気の加熱能力を向上させることができる。

（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。

（１）上述の実施形態では、本発明に係るヒートポンプシステム１をハイブリッド車両の車両用空調装置に適用した例を説明したが、ヒートポンプシステム１の適用はこれに限定されない。

例えば、車両走行用電動モータから車両走行用の駆動力を得る電気自動車（燃料電池車両を含む）や、エンジンから車両走行用の駆動力を得る通常の車両の空調装置に適用してもよい。さらに、本発明に係るヒートポンプシステム１は、車両用に限定されることなく、定置型空調装置、冷温保存庫、液体加熱冷却装置等に適用してもよい。

また、上述の実施形態では、作動時に発熱を伴う車載機器（外部熱源）として、インバータＩｎｖを採用した例を説明したが、外部熱源はこれに限定されない。例えば、ヒートポンプシステム１を車両用空調装置に適用する場合は、エンジン、走行用電動モータ等の電気機器を外部熱源として採用できる。

（２）上述の実施形態では、熱媒体流量調整手段として第１、第２冷却水流量調整弁２６ａ、２６ｂを採用した例を説明したが、熱媒体流量調整手段はこれに限定されない。例えば、第１、第２冷却水流量調整弁２６ａ、２６ｂの一方を連結流路を開閉する開閉弁としてもよい。そして、他方の流量調整弁が連結流路を開いた際に、この開閉弁を開くように制御してもよい。

この他にも、高圧側熱媒体循環回路２１と第１連結流路２５ａとの接続部に、高圧側熱媒体循環回路２１を循環させる流量と高圧側熱媒体循環回路２１から低圧側熱媒体循環回路２２へ流出させるバイパス流量との流量比を調整する第１三方式流量調整弁を配置する。さらに、低圧側熱媒体循環回路２２と第２連結流路２５ｂとの接続部に、低圧側熱媒体循環回路２２を循環させる流量と低圧側熱媒体循環回路２２から高圧側熱媒体循環回路２１へ戻すバイパス流量との流量比を調整する第２三方式流量調整弁を配置する。そして、これらの第１、第２三方式流量調整弁によって、熱媒体流量調整手段を構成してもよい。

この他にも、熱媒体流量調整手段を簡素な構成で実現する手段として、図１６の模式的な熱媒体循環回路２０の構成図に示すように第１、第２三方弁５０ａ、５０ｂによって熱媒体流量調整手段を構成してもよい。

具体的には、図１６に示すように、第１三方弁５０ａは、高圧側熱媒体循環回路２１と第１連結流路２５ａとの接続部に配置されて、高温側水ポンプ２１ａの吐出口側と高温側水−冷媒熱交換器１２の冷却水入口側とを接続する回路、および高温側水ポンプ２１ａの吐出口側と低温側水ポンプ２２ａの吸入口側とを接続する回路を切り替える機能を果たす。

第２三方弁５０ｂは、低圧側熱媒体循環回路２２と第２連結流路２５ｂとの接続部に配置されて、ラジエータ２４の冷却水出口側と低温側水ポンプ２２ａの吸入口側とを接続する回路、およびラジエータ２４の冷却水出口側と高温側水−冷媒熱交換器１２の冷却水入口側とを接続する回路を切り替える機能を果たす。

また、第１連結流路２５ａには、高圧側熱媒体循環回路２１側から低圧側熱媒体循環回路２２側へ冷却水が流れることのみを許容する第１逆止弁５１ａが配置され、第２連結流路２５ｂには、低圧側熱媒体循環回路２２側から高圧側熱媒体循環回路２１側へ冷却水が流れることのみを許容する第２逆止弁５１ｂが配置されている。

そして、図１６の太実線矢印に示すように、第１三方弁５０ａが高温側水ポンプ２１ａの吐出口側と高温側水−冷媒熱交換器１２の冷却水入口側とを接続するとともに、第２三方弁５０ｂがラジエータ２４の冷却水出口側と低温側水ポンプ２２ａの吸入口側とを接続する回路に切り替えることで、高圧側熱媒体循環回路２１を循環する冷却水と低圧側熱媒体循環回路２２を循環する冷却水が混ざり合わない熱媒体循環回路を構成できる。

一方、図１６の太破線矢印に示すように、第１三方弁５０ａが高温側水ポンプ２１ａの吐出口側と低温側水ポンプ２２ａの吸入口側とを接続するとともに、第２三方弁５０ｂがラジエータ２４の冷却水出口側と高温側水−冷媒熱交換器１２の冷却水入口側とを接続する回路に切り替えることで、冷却水の全流量が高圧側熱媒体循環回路２１および低圧側熱媒体循環回路２２の双方を循環する熱媒体循環回路を構成できる。

この他にも、図１７の模式的な熱媒体循環回路２０の構成図に示すように四方弁５２によって熱媒体流量調整手段を構成してもよい。

具体的には、四方弁５２は、高温側水ポンプ２１ａの吐出口側と高温側水−冷媒熱交換器１２の冷却水入口側とを接続すると同時にラジエータ２４の冷却水出口側と低温側水ポンプ２２ａの吸入口側とを接続する回路、および、高温側水ポンプ２１ａの吐出口側と低温側水ポンプ２２ａの吸入口側とを接続すると同時にラジエータ２４の冷却水出口側と高温側水−冷媒熱交換器１２の冷却水入口側とを接続する回路を切り替える機能を果たす。

そして、四方弁５２が図１７の太実線矢印に示すように冷却水回路を切り替えることで、高圧側熱媒体循環回路２１を循環する冷却水と低圧側熱媒体循環回路２２を循環する冷却水が混ざり合わない熱媒体循環回路を構成できる。また、四方弁５２が図１７の太破線矢印に示すように冷却水回路を切り替えることで、冷却水の全流量が高圧側熱媒体循環回路２１および低圧側熱媒体循環回路２２の双方を循環する熱媒体循環回路を構成できる。

なお、図１６、図１７の構成では、太破線矢印に示すように冷却水が流れる回路に切り替えると、冷却水の全流量が高圧側熱媒体循環回路２１および低圧側熱媒体循環回路２２の双方を循環してしまう。このような構成では、太実線矢印に示すように冷却水が流れる回路と太破線矢印に示すように冷却水が流れる回路とを断続的に切り替えることで、実質的なバイパス流量を調整してもよい。

（３）ヒートポンプシステム１の各種構成機器は、上述の実施形態に開示されたものに限定されない。

具体的には、上述の実施形態では、圧縮機１１、１１ａとして電動圧縮機を採用した例を説明したが、圧縮機１１、１１ａはこれに限定されない。例えば、圧縮機として、プーリ、ベルト等を介して内燃機関（エンジン）から伝達される回転駆動力によって駆動されるエンジン駆動式の圧縮機を採用してもよい。

この種のエンジン駆動式の圧縮機としては、吐出容量の変化により冷媒吐出能力を調整することのできる可変容量型圧縮機、電磁クラッチの断続により圧縮機の稼働率を変化させて冷媒吐出能力を調整する固定容量型圧縮機等を採用することができる。

また、第１実施形態では、室外熱交換器１４およびラジエータ２４を熱交換器構造体６０として一体化した例を説明したが、室外熱交換器１４を流通する冷媒とラジエータ２４を流通する冷却水との間の熱移動が可能であれば、室外熱交換器１４およびラジエータ２４の一体化はこれに限定されない。

例えば、冷媒用チューブ１４ａおよび熱媒体用チューブ２４ａを交互に積層配置し、隣り合う冷媒用チューブ１４ａおよび熱媒体用チューブ２４ａとの間に、送風ファン１４ａから送風された外気を流通させる空気通路を形成する。そして、この空気通路に双方のチューブ１４ａ、２４ａに接合されるアウターフィン６２を配置することによって、室外熱交換器１４およびラジエータ２４を一体化してもよい。さらに、冷媒用チューブ１４ａの本数および熱媒体用チューブ２４ａの本数を異なる本数としてもよい。

また、第４〜第６実施形態では、迂回通路開閉弁１８ｃを採用した例を説明したが、迂回通路開閉弁１８ｃに代えて、気液分離器２８の液相冷媒流出口と中間圧固定絞り２９入口側とを接続する冷媒回路と、気液分離器２８の液相冷媒流出口と固定絞り迂回通路２９ａ入口側とを接続する冷媒回路とを切り替える電気式の三方弁を採用してもよい。

（４）第１〜第９実施形態では、除湿暖房モード時に、空調制御装置４０が、暖房用膨張弁１３を絞り状態とし、冷房用膨張弁１６を全開とし、さらに、送風空気温度ＴＡＶが目標吹出温度ＴＡＯに近づくようにエアミックスドア３４の開度を制御した例を説明したが、除湿暖房モード時の制御はこれに限定されない。

例えば、空調制御装置４０が、ヒータコア２３側の空気通路を全開とするようにエアミックスドア３４の開度を制御し、さらに、目標吹出温度ＴＡＯの上昇に伴って、暖房用膨張弁１３の絞り開度を徐々に減少させるとともに、冷房用膨張弁１６の絞り開度を徐々に増加させるように制御してもよい。

これによれば、目標吹出温度ＴＡＯの上昇に伴って、室外熱交換器１４が放熱器として機能する冷媒回路から蒸発器として機能する冷媒回路へ切り替えることができる。より詳細には、室外熱交換器１４が放熱器として機能する冷媒回路では、目標吹出温度ＴＡＯの上昇に伴って室外熱交換器１４における冷媒の放熱量を徐々に減少させ、冷媒回路から蒸発器として機能する冷媒回路では、目標吹出温度ＴＡＯの上昇に伴って室外熱交換器１４における冷媒の吸熱量を徐々に増加させることができる。

従って、目標吹出温度ＴＡＯの上昇に伴って、高温側水−冷媒熱交換器１２における冷媒の放熱量を徐々に増加させることができ、高温側水−冷媒熱交換器１２にて加熱される冷却水の温度を上昇させて送風空気の温度を上昇させることができる。

さらに、第１０〜第１２実施形態では、除湿暖房モード時に、空調制御装置４０が、室外器迂回通路開閉弁１８ｄを開くことによって、室外熱交換器１４および室内蒸発器１７が、冷媒流れに対して並列的に接続される冷媒回路に切り替えられる例を説明したが、除湿暖房モード時の制御はこれに限定されない。

例えば、第１、第２除湿暖房モードの２つの運転モードを設け、第１除湿暖房モードでは、空調制御装置４０が室外器迂回通路開閉弁１８ｄを閉じることによって、室外熱交換器１４および室内蒸発器１７が直列的に接続される冷媒回路に切り替える。さらに、第２除湿暖房モード、空調制御装置４０が室外器迂回通路開閉弁１８ｄを開くことによって、室外熱交換器１４および室内蒸発器１７が並列的に接続される冷媒回路に切り替える。

そして、ヒートポンプサイクル１０に要求される送風空気の加熱能力の増加に伴って、第１除湿暖房モードから第２除湿暖房モードへ切り替えるようにすればよい。

（５）上述の各実施形態では、暖房モード時に、図４を用いて説明したように、ヒートポンプサイクル１０に要求される送風空気の加熱能力が増加するに伴って、バイパス流量を増加させて、ヒータコア２３から流出してラジエータ２４へ流入する冷却水の流量を増加させた例を説明したが、暖房モード時の制御はこれに限定されない。

例えば、ヒートポンプサイクル１０に要求される送風空気の加熱能力が増加するに伴って、高圧側熱媒体循環回路２１から低圧側熱媒体循環回路２２へ流入させる冷却水のバイパス流量（すなわち、低圧側熱媒体循環回路２２から高圧側熱媒体循環回路２１へ戻す冷却水のバイパス流量）が減少するように、熱媒体流量調整手段（第１、第２冷却水流量調整弁２６ａ、２６ｂ）の作動を制御してもよい。

これによれば、室外熱交換器１４の着霜の抑制に対して、加熱対象流体（送風空気）の温度上昇を優先できるので、例えば、暖房モードの開始直後に速やかに送風空気を加熱して、即効暖房を実現することができる。

（６）さらに、上述の第１〜第６、第１０〜第１２実施形態のヒートポンプシステム１において、外部熱源であるインバータＩｎｖに設けられた冷却水通路から流出した冷却水の温度を検出する温度検出手段（冷却水温度センサ）を設け、この温度検出手段によって検出された冷却水の温度Ｔｗが、室外熱交換器１４の着霜の抑制あるいは除霜のために決定された基準熱媒体温度ＫＴｗ以下となった際に、バイパス流量を増加させてさせてもよい。

これによれば、冷房モード、除湿暖房モード、暖房モードといった運転モードによらず、室外熱交換器１４の着霜の抑制あるいは除霜をより確実に実行することができる。さらに、室外熱交換器温度センサによって検出された室外器温度Ｔｓが０℃以下となっており、かつ、冷却水の温度Ｔｗが基準熱媒体温度ＫＴｗ以下となった際に、バイパス流量を増加させてさせてもよい。

また、上述の各実施形態の除湿暖房モードあるいは暖房モードにおいて、冷却水の有する熱のうち、加熱対象流体である送風空気を加熱するために利用されない熱を、室外熱交換器１４の着霜の抑制あるいは除霜のために積極的に用いてもよい。例えば、送風空気温度ＴＡＶが目標吹出温度ＴＡＯ以上となった際に、バイパス流量を増加させてさせてもよい。

（７）上述の第１、第２、第４、第５、第７、第８、第１０、第１１実施形態等では、暖房モードの実行中に乗員が操作パネルのオートスイッチをＯＦＦにしてから予め定めた所定時間が経過するまで、暖房終了モードでの運転を実行する例を説明したが、暖房終了モードの実行は、これに限定されない。

例えば、暖房モードの実行中に乗員が操作パネルのオートスイッチをＯＦＦにした際に、室外熱交換器温度センサによって検出された室外器温度Ｔｓが０℃以下となっている際に、０℃より高い温度となるまで暖房終了モードを実行するようにしてもよい。

また、車両停車時にエンジンの作動を停止する、いわゆるアイドリングストップ車両では、エンジンの作動状態に同期してヒートポンプサイクル１０による送風空気の加熱を停止し、この停止に伴って暖房終了モードでの運転を実行するようにしてもよい。また、車両の駐停車時に、暖房終了モードでの運転を実行するようにしてもよい。

（８）上述の実施形態では、冷媒として通常のフロン系冷媒を採用した例を説明したが、冷媒の種類はこれに限定されない。例えば、炭化水素系冷媒、二酸化炭素等を採用してもよい。さらに、上述したヒートポンプサイクル１０、１０ａを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として構成してもよい。

（９）上述の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。例えば、第４〜第６実施形態で説明したガスインジェクションサイクルを構成可能なヒートポンプシステム１において、第７〜第９実施形態で説明したように、インバータＩｎｖを低圧側熱媒体循環回路２２に接続していない構成としてもよい。また、第１０〜第１２実施形態で説明したように、高圧側分岐部１５ｃ、室外器迂回通路５１、迂回通路開閉弁１８ｃを追加してもよい。

１０、１０ａ ヒートポンプサイクル
１１、１１ａ 圧縮機
１２ 高圧側水−冷媒熱交換器
１３ 暖房用膨張弁
１４ 室外熱交換器
２０ 熱媒体循環回路
２１、２２ 高圧側熱媒体循環回路、低圧側熱媒体循環回路
２３ ヒータコア
２４ ラジエータ
２７ 低圧側水−冷媒熱交換器

Claims (9)

1. 冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１、１１ａ）、前記圧縮機（１１、１１ａ）から吐出された高圧冷媒と熱媒体とを熱交換させる熱媒体−冷媒熱交換器（１２）、前記熱媒体−冷媒熱交換器（１２）から流出した冷媒を減圧させる減圧手段（１３）、および前記減圧手段（１３）にて減圧された冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器（１４）を有するヒートポンプサイクル（１０、１０ａ）と、
   前記熱媒体を循環させるとともに、前記熱媒体−冷媒熱交換器（１２）から流出した熱媒体と加熱対象流体とを熱交換させて前記加熱対象流体を加熱する加熱用熱交換器（２３）が配置された熱媒体循環回路（２０）と、
   前記加熱用熱交換器（２３）から流出した熱媒体の有する熱を前記減圧手段（１３）出口側から前記圧縮機（１１、１１ａ）吸入口へ至る範囲を流通する低圧冷媒に放熱させる熱媒体放熱手段（２４、２７）と、を備えることを特徴とするヒートポンプシステム。
2. 前記熱媒体放熱手段は、前記加熱用熱交換器（２３）から流出した熱媒体と外気とを熱交換させる熱媒体放熱用熱交換器（２４）にて構成されており、
   前記熱媒体放熱用熱交換器（２４）および前記室外熱交換器（１４）は、前記熱媒体放熱用熱交換器（２４）を流通する熱媒体と前記室外熱交換器（１４）を流通する冷媒との間の熱移動を可能に一体化されていることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプシステム。
3. 前記熱媒体放熱手段は、前記加熱用熱交換器（２３）から流出した熱媒体と外気とを熱交換させる熱媒体放熱用熱交換器（２４）にて構成されており、
   前記室外熱交換器（１４）は、前記熱媒体放熱用熱交換器（２４）から流出した外気と前記減圧手段（１３）にて減圧された冷媒とを熱交換させるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプシステム。
4. 前記熱媒体放熱手段は、前記加熱用熱交換器（２３）から流出した熱媒体と前記低圧冷媒とを熱交換させる熱媒体放熱用熱交換器（２７）によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプシステム。
5. 前記加熱用熱交換器（２３）から流出して前記熱媒体放熱用熱交換器（２４）へ流入する熱媒体の流量を調整する熱媒体流量調整手段（２６ａ、２６ｂ、５０ａ、５０ｂ、５２）を備えることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１つに記載のヒートポンプシステム。
6. 前記熱媒体流量調整手段（２６ａ、２６ｂ）の作動を制御する熱媒体流量制御手段（４０ｂ）を備え、
   前記熱媒体流量制御手段（４０ｂ）は、前記ヒートポンプサイクル（１０、１０ａ）に要求される前記加熱対象流体の加熱能力に基づいて、前記熱媒体流量調整手段（２６ａ、２６ｂ）の作動を制御することを特徴とする請求項５に記載のヒートポンプシステム。
7. 前記熱媒体流量調整手段（２６ａ、２６ｂ）の作動を制御する熱媒体流量制御手段（４０ｂ）を備え、
   前記熱媒体流量制御手段（４０ｂ）は、前記ヒートポンプサイクル（１０、１０ａ）による前記加熱対象流体の加熱の停止が要求された際に、前記加熱用熱交換器（２３）から流出して前記熱媒体放熱用熱交換器（２４）へ流入する熱媒体の流量を増加させることを特徴とする請求項５に記載のヒートポンプシステム。
8. 前記熱媒体循環回路（２０）には、前記熱媒体放熱用熱交換器（２４）へ流入する熱媒体を加熱する外部熱源（Ｉｎｖ）が配置されており、
   さらに、前記熱媒体流量調整手段（２６ａ、２６ｂ）の作動を制御する熱媒体流量制御手段（４０ｂ）を備え、
   前記熱媒体流量制御手段（４０ｂ）は、前記外部熱源（Ｉｎｖ）にて加熱された熱媒体の温度（Ｔｗ）が予め定めた基準熱媒体温度（ＫＴｗ）以下となった際に、前記加熱用熱交換器（２３）から流出して前記熱媒体放熱用熱交換器（２４）へ流入する熱媒体の流量を増加させることを特徴とする請求項５に記載のヒートポンプシステム。
9. 車両用空調装置に適用されるヒートポンプシステムであって、
   前記外部熱源は、作動時に発熱を伴う車載機器（Ｉｎｖ）であり、
   前記加熱対象流体は、車室内へ送風される送風空気であることを特徴とする請求項８に記載のヒートポンプシステム。

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