(57)【要約】【課題】蓄電装置の温度調節を行なう効率が改善された温度調節装置を提供する。【解決手段】温度調節装置１００は、電池４００と冷媒との間で熱交換するための熱交換器１１０と、ＰＣＵ７００を冷媒で冷却するための冷却器３０と、四方弁６０とを含む。熱交換器１１０は、電動車両が水平面に配置された状態において、冷却器３０よりも高い位置に配置される。コンデンサ（熱交換器１５）は、電動車両が水平面に配置された状態において、熱交換器１１０よりも高い位置に配置される。制御装置７０は、四方弁６０が第２状態に設定されている場合に電動車両の運転停止指令が入力されたときには、冷媒がコンデンサ（熱交換器１５）側の第２冷媒通路から冷却器３０側の第１冷媒通路に移動したことを示す所定条件が成立した後に四方弁６０を切替える。【選択図】図６
2014223891.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを駆動する駆動ユニットと、前記駆動ユニットに電力を供給するための蓄電装置とを含む電動車両の温度調節装置であって、
前記蓄電装置と冷媒との間で熱交換するための熱交換器と、
前記駆動ユニットを前記冷媒で冷却するための冷却器と、
前記熱交換器と前記冷却器との間で前記冷媒を循環させる第１冷媒通路と、
凝縮器と、
前記凝縮器に前記冷媒を通過させるための第２冷媒通路と、
前記第１冷媒通路と前記第２冷媒通路との関係を、前記第２冷媒通路を前記第１冷媒通路から切り離した第１状態と、前記第２冷媒通路を前記第１冷媒通路の一部に組み入れるように前記第２冷媒通路を前記第１冷媒通路に接続する第２状態との間で切替える切替部とを備え、
前記熱交換器は、前記電動車両が水平面に配置された状態において、前記冷却器よりも高い位置に配置され、
前記凝縮器は、前記電動車両が水平面に配置された状態において、前記熱交換器よりも高い位置に配置され、
前記切替部を制御する制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記切替部が前記第２状態に設定されている場合に前記電動車両の運転停止指令が入力されたときには、前記冷媒が前記凝縮器側の前記第２冷媒通路から前記冷却器側の前記第１冷媒通路に移動したことを示す所定条件が成立した後に前記切替部を前記第２状態から前記第１状態に切替える、温度調節装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記電動車両の運転中において、外気温度が第１しきい値よりも高くかつ前記蓄電装置の温度が第２しきい値よりも高い場合には、前記切替部を前記第２状態に設定し、前記外気温度が前記第１しきい値よりも低くかつ前記蓄電装置の温度が前記第２しきい値よりも低い場合には、前記切替部を前記第１状態に設定する、請求項１に記載の温度調節装置。
【請求項３】
前記切替部は、前記第１冷媒通路のいずれかの接続位置に設けられ、前記第１状態において前記第１冷媒通路の前記接続位置を連通させ、前記第２状態において前記接続位置に前記第２冷媒通路を挿入する四方弁である、請求項１に記載の温度調節装置。
【請求項４】
前記所定条件は、前記電動車両の運転停止指令が入力された後に所定時間が経過したという条件を含む、請求項１に記載の温度調節装置。
【請求項５】
前記第１冷媒通路に配置される冷媒貯留部をさらに備え、
前記所定条件は、前記冷媒貯留部に所定量の冷媒が収容されたという条件を含む、請求項１に記載の温度調節装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度調節装置に関し、より特定的には、蒸気圧縮式冷凍サイクルに接続可能であり、対象物の温度を調節する温度調節装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題対策の一つとして、モータの駆動力により走行するハイブリッド車、燃料電池車、電気自動車などが注目されている。このような車両において、モータ、ジェネレータ、インバータ、コンバータおよびバッテリなどの電気機器は、電力の授受によって発熱する。そのため、これらの電気機器を冷却する必要がある。そこで、車両用空調装置として使用される蒸気圧縮式冷凍サイクルを利用して、発熱体を冷却する技術が提案されている。
【０００３】
特開２０１１−１１１１４０号公報（特許文献１）には、車両用空調システムにおいて、ハイブリッド機器を冷却するために冷媒が通過する第１の循環経路と、エアコンシステム内で熱交換を行なうために冷媒が通過する第２の冷媒通路と、第１の循環経路と第２の循環経路との間で熱交換を行なう熱交換器を備える車両用空調システムが開示されている。この車両用空調システムは、電気機器の状態に応じて、暖機や冷却などによって所望の温度を達成できるように空調側の熱エネルギーを供給する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１１１１４０号公報
【特許文献２】特開２０１２−０８１９３２号公報
【特許文献３】特開２０１０−２７２２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ハイブリッド機器側とエアコンの冷却システム側とを切替え弁を用いて接続させたり独立させたりする構成も考えられる。このような構成を採用した場合に、ハイブリッド機器側をエアコンの冷却システム側と独立させた状態として、ハイブリッド機器の発熱源からの熱を使用して始動時等において低温となった蓄電装置（バッテリ）の温度を上昇させることができれば望ましい。
【０００６】
この場合に、冷媒を循環させるためにポンプを用いるのでは、ポンプを駆動するために電力を消費する。また、冷媒の量が少ないと、発熱源から熱をバッテリに移す効率が低下する。
【０００７】
この発明の目的は、蓄電装置の温度調節を行なう効率が改善された温度調節装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、要約すると、モータを駆動する駆動ユニットと、駆動ユニットに電力を供給するための蓄電装置とを含む電動車両の温度調節装置であって、蓄電装置と冷媒との間で熱交換するための熱交換器と、駆動ユニットを冷媒で冷却するための冷却器と、熱交換器と冷却器との間で冷媒を循環させる第１冷媒通路と、凝縮器と、凝縮器に冷媒を通過させるための第２冷媒通路と、第１冷媒通路と第２冷媒通路との関係を、第２冷媒通路を第１冷媒通路から切り離した第１状態と、第２冷媒通路を第１冷媒通路の一部に組み入れるように第２冷媒通路を第１冷媒通路に接続する第２状態との間で切替える切替部と、切替部を制御する制御装置とを備える。熱交換器は、電動車両が水平面に配置された状態において、冷却器よりも高い位置に配置される。凝縮器は、電動車両が水平面に配置された状態において、熱交換器よりも高い位置に配置される。制御装置は、切替部が第２状態に設定されている場合に電動車両の運転停止指令が入力されたときには、冷媒が凝縮器側の第２冷媒通路から冷却器側の第１冷媒通路に移動したことを示す所定条件が成立した後に切替部を第２状態から第１状態に切替える。
【０００９】
好ましくは、制御装置は、電動車両の運転中において、外気温度が第１しきい値よりも高くかつ蓄電装置の温度が第２しきい値よりも高い場合には、切替部を第２状態に設定し、外気温度が第１しきい値よりも低くかつ蓄電装置の温度が第２しきい値よりも低い場合には、切替部を第１状態に設定する。
【００１０】
好ましくは、切替部は、第１冷媒通路のいずれかの接続位置に設けられ、第１状態において第１冷媒通路の接続位置を連通させ、第２状態において接続位置に第２冷媒通路を挿入する四方弁である。
【００１１】
好ましくは、所定条件は、電動車両の運転停止指令が入力された後に所定時間が経過したという条件を含む。
【００１２】
好ましくは、温度調節装置は、第１冷媒通路に配置される冷媒貯留部をさらに備える。所定条件は、冷媒貯留部に所定量の冷媒が収容されたという条件を含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、蓄電装置の温度調節を行なう効率が改善され、燃費や電費が改善される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施の形態に係る温度調節装置が適用される車両１０００の構成を示す概略図である。
【図２】本実施の形態の温度調節装置１００が組み込まれている蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の構成を示す模式図である。
【図３】図２の四方弁５０をコンプレッサモードに対応する状態とし、四方弁６０をコンデンサモードに対応する状態に設定した図である。
【図４】図３の状態から四方弁５０を切り替えて非コンプレッサモードにした状態を示す図である。
【図５】電池４００およびＰＣＵ７００を加熱部とし熱交換器１５を冷却部とするヒートパイプを簡略化して示した図である。
【図６】図４に示した構成において、四方弁６０をさらに非コンデンサモードに切替えた状態を示した図である。
【図７】ＰＣＵ７００を加熱部とし電池４００の熱交換器１１０を冷却部とするヒートパイプを簡略化して示した図である。
【図８】車両始動時および車両停止時に四方弁６０を切替える制御を説明するためのフローチャート（主に車両停止時）である。
【図９】車両始動時および車両停止時に四方弁６０を切替える制御を説明するためのフローチャート（主に車両始動時）である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１６】
［車両１０００の構成］
図１は、本実施の形態に係る温度調節装置が適用される車両１０００の構成を示す概略図である。本実施の形態に係る車両１０００は、電動機であるモータジェネレータ３００と、モータジェネレータ３００を駆動するためのインバータなどを含むＰＣＵ（Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）７００と、走行用の電池４００とを含む。
【００１７】
車両１０００は、燃料電池車や電気自動車であっても良く、また内燃機関であるエンジンさらに含んで構成されエンジンとモータジェネレータとを動力源とするハイブリッド車両であっても良い。この場合エンジンは、ガソリンエンジンであってもよいし、ディーゼルエンジンであってもよい。
【００１８】
モータジェネレータ３００は、車両１０００を駆動する駆動力を発生させる。モータジェネレータ３００は、車両１０００のエンジンルーム内またはホイール内に設けられている。モータジェネレータ３００は、パワーケーブルを介してＰＣＵ７００と電気的に接続されている。ＰＣＵ７００は、パワーケーブル６００を介して電池４００と電気的に接続されている。
【００１９】
ＰＣＵ７００には、ＰＣＵ７００を冷却するための冷却器３０が取り付けられている。また電池４００には、電池４００の温度を調節する熱交換器１１０が取り付けられている。冷却器３０および熱交換器１１０には、後に詳細に説明する蒸気圧縮式冷凍サイクルの冷媒が循環される。車両が水平面に駐車した時には、冷却器３０よりも熱交換器１１０が上方に配置されている。
【００２０】
ＰＣＵ７００は、常時冷却が必要であるのに対して、電池４００は、低温時には昇温する必要があり、高温時には冷却する必要がある。本実施の形態では、電池４００を昇温するために効率が良い冷媒経路を形成する。この電池４００の昇温のための冷媒経路とその制御については、基本的な冷凍サイクル１０の構成を説明した後に図６以降で説明することにする。
【００２１】
［蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の基本構成］
図２は、本実施の形態の温度調節装置１００が組み込まれている蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の構成を示す模式図である。図２に示す蒸気圧縮式冷凍サイクル１０は、車両の車内の冷房を行なうための空調装置として車両１０００に搭載されている。蒸気圧縮式冷凍サイクル１０を用いた冷房は、たとえば、冷房を行なうためのスイッチがオンされた場合、または、自動的に車両の室内の温度を設定温度にするように調整する自動制御モードが選択されており、かつ、車室内の温度が設定温度よりも高い場合に行なわれる。
【００２２】
蒸気圧縮式冷凍サイクル１０は、圧縮機１２と、主コンデンサとしての熱交換器１４と、副コンデンサとしての熱交換器１５と、エバポレータとしての熱交換器１８とを含む。
【００２３】
蒸気圧縮式冷凍サイクル１０は、さらに、気液分離器４０と、レシーバ４６と、ポンプ４８と、液溜３１と、ＰＣＵ７００を冷却する冷却器３０と、電池４００の昇温および冷却を行なう熱交換器１１０とを含む。
【００２４】
蒸気圧縮式冷凍サイクル１０は、さらに、減圧器の一例としての膨張弁１６と、流量調整弁３８と、四方弁５０，６０と、冷媒通路２１〜２９，３４〜３７とを含む。
【００２５】
四方弁５０は、熱交換器１４から気液分離器４０を経由して冷却器３０へ向かう冷媒の流れと、熱交換器１４から気液分離器４０を経由して膨張弁１６へ向かう冷媒の流れと、を切替え可能に配置されている。
【００２６】
四方弁５０には冷媒通路３４が接続されている。冷媒通路３４は、気液分離器４０と四方弁５０とを連通している。四方弁５０は、冷媒通路２２、気液分離器４０および冷媒通路３４を介して、熱交換器１４の出口側と接続されている。熱交換器１４で凝縮し気液分離器４０で気液分離された冷媒液は、冷媒通路３４を経由して四方弁５０へ流入する。冷媒通路３４が接続される四方弁５０の接続口を、図２に示すように、接続口Ａと称する。
【００２７】
なお、本明細書中において「接続」とは、何らの部材も介在せずに直接接続された場合と、何らかの部材を介在して間接的に接続された場合との双方を含む概念である。
【００２８】
四方弁５０にはさらに冷媒通路３５が接続されている。冷媒通路３５は、四方弁５０と冷却器３０の手前の液溜３１とを連通している。四方弁５０は、冷媒通路３５を介して液溜３１の入口側と接続されている。四方弁５０から流出した冷媒は、冷媒通路３５を経由して液溜３１へ至る。冷媒通路３５が接続される四方弁５０の接続口を、図２に示すように、接続口Ｂと称する。
【００２９】
四方弁５０にはさらに冷媒通路２６が接続されている。冷媒通路２６は、四方弁５０と熱交換器１１０とを連通している。熱交換器１１０から流出した冷媒は、冷媒通路２６を介して四方弁５０へ至る。冷媒通路２６が接続される四方弁５０の接続口を図２に示すように、接続口Ｃと称する。
【００３０】
四方弁５０にはさらに冷媒通路２７が接続されている。冷媒通路２７は、四方弁５０と膨張弁１６とを連通している。四方弁５０は、冷媒通路２７を介して膨張弁１６の入口側と接続されている。四方弁５０から流出した冷媒は、冷媒通路２７を経由して膨張弁１６へ至る。冷媒通路２７が接続される四方弁５０の接続口を、図２に示すように、接続口Ｄと称する。
【００３１】
四方弁５０は、接続口Ａ−Ｂが連通し、接続口Ｃ−Ｄが連通する第１状態と、接続口Ａ−Ｄが連通し、接続口Ｂ−Ｃが連通する第２状態とに制御信号ＣＳ２によって切替可能である。第１状態は、熱交換器１１０および冷却器３０に圧縮機１２を用いて冷媒を流通させるコンプレッサモードに対応する状態である。第２状態は、熱交換器１１０および冷却器３０に、ポンプ４８または自然循環によって、冷媒を流通させる非コンプレッサモードに対応する状態である。
【００３２】
四方弁６０は、冷却器３０から熱交換器１５へ向かう冷媒の流れと、冷却器３０から熱交換器１１０へ向かう冷媒の流れとを切り替え可能に配置されている。
【００３３】
四方弁６０には冷媒通路３６が接続されている。冷媒通路３６は、冷却器３０と四方弁６０とを連通している。冷却器３０で吸熱した冷媒は、冷媒通路３６を経由して四方弁６０へ流入する。冷媒通路３６が接続される四方弁６０の接続口を、図２に示すように、接続口Ｈと称する。
【００３４】
四方弁６０には冷媒通路２３が接続されている。冷媒通路２３は、四方弁６０と熱交換器１５とを連通している。四方弁６０は、冷媒通路２３を介して熱交換器１５の入口側と接続されている。四方弁６０から流出した冷媒は、冷媒通路２３を経由して熱交換器１５へ至る。冷媒通路２３が接続される四方弁６０の接続口を、図２に示すように、接続口Ｅと称する。
【００３５】
四方弁６０には、冷媒通路２５が接続されている。冷媒通路２５は、四方弁５０と熱交換器１５の出口側の冷媒通路２４とをレシーバ４６およびポンプ４８を介して連通している。熱交換器１５から流出した冷媒は、冷媒通路２４，２５を介して四方弁６０へ至る。冷媒通路２５が接続される四方弁６０の接続口を図２に示すように、接続口Ｆと称する。
【００３６】
四方弁６０には冷媒通路３７が接続されている。冷媒通路３７は、四方弁６０と熱交換器１１０とを連通している。四方弁６０は、冷媒通路３７を介して熱交換器１１０の入口側と接続されている。四方弁６０から流出した冷媒は、冷媒通路３７を経由して熱交換器１１０へ至る。冷媒通路３７が接続される四方弁６０の接続口を、図２に示すように、接続口Ｇと称する。
【００３７】
四方弁６０は、接続口Ｅ−Ｈが連通し、接続口Ｆ−Ｇが連通する第３状態と、接続口Ｆ−Ｅが連通し、接続口Ｇ−Ｈが連通する第４状態とに制御信号ＣＳ３によって切替可能である。第３状態は、熱交換器１１０の冷媒経路に熱交換器１５を組み入れるコンデンサモードに対応する状態である。第４状態は、熱交換器１１０の冷媒経路から熱交換器１５を切り離すコンデンサバイパスモードに対応する状態である。
【００３８】
［コンプレッサモードかつコンデンサモード］
図３は、図２の四方弁５０をコンプレッサモードに対応する状態とし、四方弁６０をコンデンサモードに対応する状態に設定した図である。この状態では、圧縮機１２によって冷媒が各熱交換器や冷却器に流通させられる。図３を参照して、各構成要素のより詳細な説明と動作の説明を行なう。
【００３９】
圧縮機１２は、車両に搭載されたモータまたはエンジンを動力源として作動し、冷媒ガスを断熱的に圧縮して過熱状態冷媒ガスとする。圧縮機１２は、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の作動時に熱交換器１８から流通する冷媒を吸入圧縮して、高温高圧の気相冷媒を吐出し、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０に冷媒を循環させる。
【００４０】
熱交換器１４，１５は、冷媒を流通するチューブと、チューブ内を流通する冷媒と熱交換器１４，１５の周囲の空気との間で熱交換するためのフィンとを含む。熱交換器１４，１５は、圧縮機１２において圧縮された気相冷媒を、外部媒体へ等圧的に放熱させて冷媒液とする。冷却風は、車両の走行によって発生する自然の通風によって熱交換器１４，１５に供給されてもよい。または冷却風は、コンデンサファンもしくはエンジン冷却用のラジエータファンなどの、モータからの駆動力を受けて回転し空気の流れを発生させる外気供給用ファンの強制通風によって、熱交換器１４，１５に供給されてもよい。
【００４１】
膨張弁１６は、高圧の液相冷媒を小さな孔から噴射させることにより膨張させて、低温・低圧の霧状冷媒に変化させる。膨張弁１６は、熱交換器１４，１５によって凝縮された冷媒液を減圧して、気液混合状態の湿り蒸気とする。膨張弁１６は、温度式膨張弁であってもよく、電気式の膨張弁であってもよい。なお、冷媒液を減圧するための減圧器は、絞り膨張する膨張弁１６に限られず、毛細管であってもよい。
【００４２】
熱交換器１８は、冷媒を流通するチューブと、チューブ内を流通する冷媒と熱交換器１８の周囲の空気との間で熱交換するためのフィンとを含む。チューブ内には、膨張弁１６によって減圧された湿り蒸気状態の冷媒が流通する。熱交換器１８は、チューブ内を流通する霧状冷媒が蒸発（気化）して冷媒ガスとなる際の気化熱を、熱交換器１８に接触するように導入された周囲の空調用空気から吸収する。
【００４３】
冷媒通路２１は、圧縮機１２と熱交換器１４とを接続し、圧縮機１２の出口から熱交換器１４の入口へ冷媒を流通させるための通路である。冷媒通路２２，２３は、熱交換器１４と熱交換器１５とを接続し、熱交換器１４の出口から熱交換器１５の入口へ冷媒を流通させるための通路である。冷媒通路２４，２５，３７，２６，２７は、熱交換器１５と膨張弁１６とを接続し、熱交換器１５の出口から膨張弁１６の入口へ冷媒を流通させるための通路である。冷媒通路２８は、膨張弁１６と熱交換器１８とを接続し、膨張弁１６の出口から熱交換器１８の入口へ冷媒を流通させるための通路である。冷媒通路２９は、熱交換器１８と圧縮機１２とを接続し、熱交換器１８の出口から圧縮機１２の入口へ冷媒を流通させるための通路である。
【００４４】
蒸気圧縮式冷凍サイクル１０は、圧縮機１２、熱交換器１４，１５、膨張弁１６および熱交換器１８が、冷媒通路２１〜２５，３７，２６〜２９によって直列に接続されて構成されている。なお、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の冷媒としては、たとえば二酸化炭素、プロパンやイソブタンなどの炭化水素、アンモニア、フロン類または水などを用いることができる。
【００４５】
気液分離器４０は、熱交換器１４と熱交換器１５との間の冷媒通路２２と冷媒通路２３との間に配置される。熱交換器１４で凝縮された冷媒は、熱交換器１４の出口側において、飽和液と飽和蒸気とが混合した気液二相状態の湿り蒸気の状態にある。気液分離器４０は、熱交換器１４から流出し気液分離器４０へ流入する冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する。気液分離器４０は、気液二相状態の冷媒を液体状の冷媒液とガス状の冷媒蒸気とに分離して、一時的に蓄える。
【００４６】
気液分離器４０には、冷媒通路２２，２３と、冷媒通路３４とが連結されている。熱交換器１４から流出した冷媒は、冷媒通路２２を通って気液分離器４０へ供給される。気液分離された冷媒液は、冷媒通路２３，３４を経由して、気液分離器４０の外部へ流出する。冷媒通路２３，３４の端部は、気液分離器４０内に液相の冷媒が溜められる冷媒液貯留部に接続されており、冷媒液が気液分離器４０から流出するための通路を形成している。
【００４７】
気液分離器４０の内部では、冷媒液が下側、冷媒蒸気が上側に溜まる。気液分離器４０から冷媒液を導出する冷媒通路２３，３４の端部は、気液分離器４０の底部に連結されている。気液分離器４０の天井側に冷媒蒸気が溜められ、冷媒通路２３，３４を経由して気液分離器４０の底側から冷媒液のみが気液分離器４０の外部へ送り出される。これにより、気液分離器４０は、気相冷媒と液相冷媒との分離を確実に行なうことができる。
【００４８】
レシーバ４６は、熱交換器１５と膨張弁１６との間の冷媒の経路上に配置される。気液分離器４０から流出した冷媒蒸気は、熱交換器１５において周囲に放熱し冷却されることによって凝縮する。この凝縮した冷媒が、冷媒通路２４を経由して、レシーバ４６へ流入する。レシーバ４６は、負荷に応じて冷媒を膨張弁１６に供給できるように、熱交換器１５で液化された冷媒液を、その内部に一時的に蓄えている。レシーバ４６は、熱交換器１５によって凝縮された液状の冷媒を貯留する蓄液器としての機能を有し、液相冷媒のみを膨張弁１６に向けて流出させる。
【００４９】
レシーバ４６の内部には、液相冷媒である冷媒液と、気相冷媒である冷媒蒸気とが蓄蔵されている。冷媒液はレシーバ４６の底部側に貯留されており、冷媒蒸気はレシーバ４６の天井部側に溜められている。レシーバ４６には、冷媒通路２４，２５が接続されている。冷媒は、冷媒通路２４を通ってレシーバ４６へ供給される。冷媒通路２５の端部は、レシーバ４６の下部空間に接続されている。ポンプ４８および冷媒通路２５を経由してレシーバ４６の底側から冷媒液のみがレシーバ４６の外部へ送り出される。
【００５０】
レシーバ４６から送り出される冷媒液が流通する冷媒通路２５をレシーバ４６の下部空間に接続すれば、冷媒中に空気が含まれていても当該空気がレシーバ４６内の上部空間に残り、レシーバ４６を利用して空気を冷媒から除去できる。これにより、空気が熱交換器１４，１５，１８における冷媒の熱交換を妨げることを回避できるので、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の性能低下を防止することができる。
【００５１】
レシーバ４６の内部に、液体の冷媒を濾過するストレーナと、冷媒中に含まれる水分を除去する乾燥剤とを配置し、冷媒はストレーナと乾燥剤との積層構造を経由してレシーバ４６の上部空間から下部空間へ落下する構成としてもよい。レシーバ４６内に乾燥剤を設けることにより、冷凍サイクル内の水分を除去でき、かつ、レシーバ４６内にストレーナを設けることにより、膨張弁１６の上流側で異物が除去されて膨張弁１６の詰まりを防ぐことができるので、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の性能低下を防止することができる。
【００５２】
ポンプ４８は、レシーバ４６の出口側の、冷媒液が流れる冷媒通路２５に配置されるが、レシーバ４６の内部に配置されてもよい。ポンプ４８は、レシーバ４６に貯留された液状の冷媒を移送する。
【００５３】
蒸気圧縮式冷凍サイクル１０は、気液分離器４０と熱交換器１５の入口側とを接続する、並列に接続された二つの冷媒の経路を備える。気液分離器４０から熱交換器１５へ向かって流れる冷媒の経路は、冷媒通路２３を含む。冷媒通路２３は、気液分離器４０で分離された液相冷媒が流れるための通路である。気液分離器４０から導出された冷媒液は、熱交換器１５において周囲に放熱し冷却される。
【００５４】
気液分離器４０から熱交換器１５へ向かって流れる冷媒の経路はまた、気液分離器４０と冷却器３０とを接続する冷媒通路３４，３５と、冷却器３０と、冷却器３０と冷媒通路２３とを接続する冷媒通路３６とを含む。冷媒通路３４，３５は、冷却器３０よりも上流側（気液分離器４０に近接する側）の冷媒の経路であり、冷媒通路３４，３５を経由して、気液分離器４０から冷却器３０へ冷媒液が流れる。冷媒通路３６は、冷却器３０よりも下流側（熱交換器１５に近接する側）の冷媒の経路であり、冷却器３０を通過した冷媒は、冷媒通路３６，２３を順に経由して、熱交換器１５へ流れる。
【００５５】
冷却器３０は、気液分離器４０と熱交換器１５との間に並列に接続された複数の通路のうちの、一方に設けられている。冷却器３０は、電気自動車に搭載される電気機器であるＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）機器と、冷媒が内部を流通する冷却器とを含んでいる。ＥＶ機器は、発熱源の一例である。ＥＶ機器は、電力の授受によって発熱する電気機器を含んでいる。電気機器は、たとえば、直流電力を交流電力に変換するためのインバータ、回転電機であるモータジェネレータ、蓄電装置であるバッテリの電圧を昇圧させるための昇圧コンバータ、バッテリの電圧を降圧するためのＤＣ／ＤＣコンバータなどの、少なくともいずれか一つを含んでいる。ＥＶ機器の一例として、図３にはインバータおよび昇圧コンバータを含むＰＣＵ７００が示されている。以下ＥＶ機器の代表としてＰＣＵ７００を示して説明するが、冷却器３０の冷却対象は他のＥＶ機器であっても良い。冷却器３０の入口側にある液溜３１は冷媒通路３５に接続され、冷却器３０の出口側は冷媒通路３６に接続されている。
【００５６】
気液分離器４０の内部には、飽和液状態の冷媒液が貯留されている。気液分離器４０は、その内部に液状の冷媒である冷媒液を一時的に貯留する蓄液器として機能している。気液分離器４０内に所定量の冷媒液が溜められることにより、負荷変動時にも気液分離器４０から冷却器３０へ流れる冷媒の流量を維持できる。気液分離器４０が液だめ機能を有し、負荷変動に対するバッファとなり負荷変動を吸収できるので、ＰＣＵ７００の冷却性能を安定させることができる。
【００５７】
気液分離器４０と熱交換器１５との間に並列に接続された冷媒の経路のうち、冷却器３０を経由しない方の経路を構成する冷媒通路２３には、流量調整弁３８が設けられている。流量調整弁３８は、その弁開度を変動させ、冷媒通路２３を流れる冷媒の圧力損失を増減させる。これにより、流量調整弁３８は、冷却器３０を経由することなく冷媒通路２３を経由して気液分離器４０から熱交換器１５へ直接流れる冷媒の流量と、冷却器を含むＥＶ機器の冷却系を流れる冷媒の流量と、を任意に調節する。流量調整弁３８は、開度調整が可能な仕様の弁であり、たとえば電動弁であってもよい。図３では、流量調整弁３８が制御信号ＣＳ４に基づいて開度が決定される電動弁である例が示される。
【００５８】
流量調整弁３８の弁開度を大きくすれば、気液分離器４０から流出する冷媒のうち、冷媒通路２３を経由して熱交換器１５へ直接流れる流量が大きくなり、冷媒通路３４，３５を経由して冷却器３０へ流れＰＣＵ７００を冷却する冷媒の流量が小さくなる。そのためＰＣＵ７００の冷却能力が低下する。流量調整弁３８の弁開度を小さくすれば、気液分離器４０から冷媒通路２３を経由して熱交換器１５へ直接流れる流量が小さくなり、冷却器３０へ流れＰＣＵ７００を冷却する冷媒の流量が大きくなる。そのためＰＣＵ７００の冷却能力が向上する。
【００５９】
流量調整弁３８を使用して、ＰＣＵ７００に流れる冷媒の量を増減し、ＰＣＵ７００の冷却能力を最適に調節できるので、ＰＣＵ７００の過熱および過冷却を確実に防止することができる。加えて、ＰＣＵ７００の冷却系の冷媒の流通に係る圧力損失および冷媒を循環させるための圧縮機１２の消費電力を、確実に低減することができる。
【００６０】
レシーバ４６から四方弁５０へ至る冷媒の経路中には、車両１０００に搭載された蓄電池である電池４００の温度を調節するための、温度調節装置１００が組み込まれている。温度調節装置１００は、熱交換器１５から膨張弁１６へ向けて流れる冷媒の経路上に設けられている。電池４００は、リチウムイオン電池あるいはニッケル水素電池などの二次電池である。電池４００は、電力の授受によって発熱する。電池４００は、温度調節装置１００によって温度を調節される対象物の一例である。
【００６１】
温度調節装置１００は、熱交換器１１０を備えている。熱交換器１１０は、その内部を冷媒が流れるように形成されており、内部を流れる冷媒と電池４００との熱交換を行なう。熱交換器１１０の一方の端部は、冷媒通路３７に接続されている。熱交換器１１０の他方の端部は、冷媒通路２６に接続されている。
【００６２】
レシーバ４６の出口から四方弁５０へ向かって流れる冷媒が流通する経路は、熱交換器１１０よりも上流側（レシーバ４６に近接する側）の冷媒通路２５，３７と、熱交換器１１０と、熱交換器１１０よりも下流側（四方弁５０に近接する側）の冷媒通路２６とを含む。冷媒通路２５，３７は、レシーバ４６から熱交換器１１０に冷媒を流通させるための経路であり、冷媒通路２５，３７を経由して、レシーバ４６から熱交換器１１０へ冷媒液が流れる。冷媒通路２６は、熱交換器１１０から四方弁５０に冷媒を流通させるための経路であり、熱交換器１１０を通過した冷媒は、冷媒通路２６を経由して、四方弁５０へ流れる。
【００６３】
熱交換器１１０において電池４００と熱交換した冷媒は、冷媒通路２６を経由して四方弁５０へ流入する。四方弁５０の接続口Ｃは、冷媒通路２６、熱交換器１１０、冷媒通路３７、四方弁６０、および冷媒通路２５を介して、レシーバ４６の出口側と接続されている。
【００６４】
熱交換器１１０を流れる冷媒の温度が電池４００の温度よりも低いとき、温度調節装置１００へ流通し熱交換器１１０を経由して流れる冷媒は、電池４００から熱を奪って、電池４００を冷却する。温度調節装置１００において、熱交換器１１０内を流通する冷媒と、電池４００とが熱交換を行なうことにより、電池４００は冷却され、冷媒は加熱される。
【００６５】
熱交換器１１０は、電池４００と冷媒との間で熱交換が可能な構造を有している。熱交換器１１０は、たとえば、電池４００の筐体に熱交換器１１０の外周面が直接接触するように設けられている。熱交換器１１０は、電池４００の筐体と隣接する部分を有している。当該部分において、熱交換器１１０内を流通する冷媒と、電池４００との間で、熱交換が可能となる。
【００６６】
電池４００は、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の熱交換器１５から膨張弁１６に至る冷媒の経路の一部を形成する熱交換器１１０の外周面に直接接続されて、冷却される。熱交換器１１０の外部に電池４００が配置されるので、熱交換器１１０の内部を流通する冷媒の流れに電池４００が干渉することはない。そのため、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の圧力損失は増大しないので、圧縮機１２の動力を増大させることなく、電池４００を冷却することができる。
【００６７】
代替的には、電池４００と熱交換器１１０との間に介在して、任意の公知の伝熱装置が配置されてもよい。この場合電池４００は、熱交換器１１０の外周面に伝熱装置を介して接続され、電池４００から熱交換器１１０へ伝熱装置を経由して熱伝達することにより、冷却される。伝熱装置として、たとえばウィック式などのヒートパイプを使用することができる。電池４００をヒートパイプの加熱部とし熱交換器１１０をヒートパイプの冷却部とすることで、熱交換器１１０と電池４００との間の熱伝達効率が高められるので、電池４００の冷却効率を向上できる。
【００６８】
伝熱装置によって電池４００から熱交換器１１０へ確実に熱伝達することができるので、電池４００と熱交換器１１０との間に距離があってもよく、電池４００に熱交換器１１０を接触させるための経路を複雑に配置する必要がない。その結果、電池４００の配置が制限されることがなく、電池４００の配置の自由度を向上することができる。
【００６９】
冷媒は、圧縮機１２と熱交換器１４，１５と膨張弁１６と熱交換器１８とが冷媒通路２１〜２９および３７によって順次接続された冷媒循環流路を通って、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０内を循環する。冷媒はまた、熱交換器１４の出口の冷媒通路２２から気液分離器４０を経由して冷媒通路３４，３５へ流れ、冷却器３０へ流入してＰＣＵ７００を冷却し、冷却器３０から冷媒通路３６を経由して熱交換器１５の入口側の冷媒通路２３へ戻る。圧縮機１２の起動中の、圧縮機１２から吐出された冷媒が熱交換器１４を介して冷却器３０へ流れるときの経路、すなわち冷媒通路２１，２２、冷媒通路３４〜３６および冷媒通路２３〜２５，３７，２６〜２９は、第一通路を形成する。
【００７０】
冷媒が第一通路を経由して流れ発熱源を冷却するときの、冷媒の状態について説明する。圧縮機１２に吸入された冷媒は、圧縮機１２において等比エントロピー線に沿って断熱圧縮される。圧縮するに従って冷媒の圧力と温度とが上昇し、冷媒は、圧縮機１２の出口において高温高圧の過熱度の大きい過熱蒸気になる。
【００７１】
圧縮機１２において断熱圧縮された冷媒は、熱交換器１４へと流れ、熱交換器１４において冷却される。圧縮機１２から吐出された高圧の気相冷媒は、熱交換器１４における外気との熱交換によって周囲に放熱し、凝縮（液化）する。熱交換器１４へ入った冷媒蒸気は、熱交換器１４において等圧のまま過熱蒸気から乾き飽和蒸気になり、凝縮潜熱を放出し徐々に液化して、飽和液と飽和蒸気とが混合した気液混合状態の湿り蒸気になる。
【００７２】
熱交換器１４で完全に液化しない程度まで冷やされた気液二相状態の冷媒は、気液分離器４０において、飽和蒸気状態の冷媒蒸気と飽和液状態の冷媒液とに気液分離される。気液分離された冷媒のうち、飽和液状態の冷媒液が、冷媒通路３４，３５を経由して冷却器３０へ流れる。冷却器３０へ流通する冷媒は、ＰＣＵ７００と冷媒との温度差に応じて、ＰＣＵ７００から熱を奪って、ＰＣＵ７００を冷却する。冷却器３０において、飽和液状態の液冷媒に熱を放出することで、ＰＣＵ７００が冷却される。ＰＣＵ７００との熱交換により、冷媒が加熱され、冷媒の乾き度が増大する。冷媒は、ＰＣＵ７００から潜熱を受け取って一部気化することにより、冷却器３０の出口において、飽和液と飽和蒸気とが混合した気液二相状態の湿り蒸気となる。
【００７３】
冷却器３０から流出した冷媒は、冷媒通路３６，２３を経由して、熱交換器１５に流入する。冷媒の湿り蒸気は、熱交換器１５において周囲に放熱し外気と熱交換して冷却されることにより再度凝縮され、冷媒の全部が凝縮すると飽和液になり、さらに顕熱を放出して飽和温度以下にまで過冷却された過冷却液になる。熱交換器１５で冷媒を過冷却液にするのは、その後の膨張弁１６での減圧量、冷媒流量および冷房能力の制御を容易にするためである。
【００７４】
熱交換器１５で過冷却液まで冷却された冷媒は、冷媒通路２４を経由してレシーバ４６へ流入し、レシーバ４６の内部に過冷却液状態の冷媒が蓄積される。レシーバ４６から流出した冷媒液は、冷媒通路２５，３７を経由して熱交換器１１０に流入する。温度調節装置１００は、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０を循環して車両の室内の空調に用いられる冷媒を利用して、電池４００を冷却する。熱交換器１１０において冷媒と電池４００とが熱交換することで、電池４００が冷却され、冷媒は加熱されてその過冷却度が小さくなる。
【００７５】
その後冷媒液は、冷媒通路２６，２７を経由して、膨張弁１６に流入する。膨張弁１６において、冷媒は絞り膨張され、比エンタルピーは変化せず温度と圧力とが低下して、低温低圧の気液混合状態の湿り蒸気となる。
【００７６】
膨張弁１６によって減圧された湿り蒸気状態の冷媒は、冷媒通路２８を経由して熱交換器１８へ流入する。冷媒は、熱交換器１８のチューブ内を流通する際に、フィンを経由して車両の室内の空気の熱を蒸発潜熱として吸収することによって、等圧のまま蒸発し、低圧高温ガスとなる。全ての冷媒が乾き飽和蒸気になると、さらに顕熱を吸収して冷媒蒸気は温度上昇し、過熱蒸気となる。
【００７７】
熱交換器１８は、その内部を流通する霧状冷媒が気化することによって、熱交換器１８に接触するように導入された空調用空気の熱を吸収する。熱交換器１８は、冷媒が蒸発する際の気化熱を、空調用空気から吸収する。熱交換器１８において冷媒に吸熱され温度が低下した空調用空気が車両の室内に供給されることによって、車両の室内の冷房が行なわれる。熱交換器１８を経由して蒸気圧縮式冷凍サイクル１０を循環する冷媒と、空調用空気との熱交換によって、空調用空気の温度が調節される。その後冷媒は、冷媒通路２９を経由して圧縮機１２に吸入される。
【００７８】
冷媒はこのようなサイクルに従って、圧縮、凝縮、絞り膨張、蒸発の状態変化を連続的に繰返す。なお、上述した蒸気圧縮式冷凍サイクルの説明では、理論冷凍サイクルについて説明しているが、実際の蒸気圧縮式冷凍サイクル１０では、圧縮機１２における損失、冷媒の圧力損失および熱損失を考慮する必要があるのは勿論である。
【００７９】
蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の運転中に、冷媒は、空調用空気を冷却して車室内の冷房を行なうとともに、熱交換器１１０へ流通し電池４００と熱交換することで電池４００を冷却する。温度調節装置１００は、車室内の空調用の蒸気圧縮式冷凍サイクル１０を利用して、車両に搭載された電池４００を冷却する。
【００８０】
蒸気圧縮式冷凍サイクル１０を循環する冷媒を用いて電池４００の冷却が行なわれるので、電池４００の冷却のために必要な構成を低減でき、装置構成を単純化できる。そのため、温度調節装置１００のコストを低減することができる。熱交換器１１０の上流側に設けられたレシーバ４６が液だめ機能を有し液冷媒のバッファとなるので、電池４００の冷却能力を安定させることができ、冷却性能低下を防止することができる。
【００８１】
蒸気圧縮式冷凍サイクル１０の通常運転中には、図３に示すように四方弁５０を第一状態に設定し、流量調整弁３８の開度を適宜調整することにより、必要な量の冷媒を冷却器３０に供給してＥＶ機器の冷却能力を確保し、かつ、冷媒を熱交換器１１０に供給して電池４００を冷却することができる。さらに、熱交換器１８で空調用空気を冷却することにより、車両の車内の冷房能力を確保できる。
【００８２】
［非コンプレッサモードかつコンデンサモード］
図４は、図３の状態から四方弁５０を切り替えて非コンプレッサモードにした状態を示す図である。
【００８３】
外気温が非常に高く車両を走行させていない状態において、蒸気圧縮式冷凍サイクル１０を起動し圧縮機１２を運転すると、圧縮機１２出口における冷媒の圧力が高くなり、冷媒の飽和温度が高くなり、そのため熱交換器１１０を通過する冷媒の温度も高くなり、電池４００の冷却能力が不足する虞がある。この場合、図４に示すように四方弁５０を第二状態に切り替えるとともに、流量調整弁３８を全閉にすれば、熱交換器１５の出口側から四方弁５０を経由して冷却器３０へつながる経路が形成され、四方弁５０を経由して熱交換器１１０と熱交換器１５との間に冷媒を循環させる閉じられた環状の経路を形成することができる。このときの冷媒が流れる経路、すなわち冷媒通路２３〜２５，３７，２６，３５，３６は、第二通路を形成する。
【００８４】
この環状の経路を経由して、圧縮機１２を経由することなく、熱交換器１５と熱交換器１１０との間に冷媒を循環させることができる。冷媒は、電池４００およびＰＣＵ７００を冷却するとき、電池４００およびＰＣＵ７００からの熱伝達により加熱される。熱交換器１１０および冷却器３０において加熱された冷媒は、熱交換器１５へ流れ、熱交換器１５において、車両の走行風、または、外気供給用ファンからの通風により、冷却される。熱交換器１５で液化した冷媒液は、レシーバ４６に貯められ、熱交換器１１０および冷却器３０へ供給される。熱交換器１１０、冷却器３０および熱交換器１５を経由する環状の経路によって、電池４００およびＰＣＵ７００を加熱部とし熱交換器１５を冷却部とする、ヒートパイプが形成される。
【００８５】
図５は、電池４００およびＰＣＵ７００を加熱部とし熱交換器１５を冷却部とするヒートパイプを簡略化して示した図である。図５は、車両が水平面に配置された場合に、熱交換器１５，１１０および冷却器３０の上下方向の配置関係も示している。すなわち、これらの要素は、上から熱交換器１５、熱交換器１１０、冷却器３０の順に配置されている。
【００８６】
図４、図５を参照して、熱交換器１１０、冷却器３０および熱交換器１５を接続している第二通路を冷媒が循環して、ヒートパイプを用いて電池４００およびＰＣＵ７００を冷却するときの冷媒の状態について説明する。
【００８７】
冷媒は、熱交換器１５において、熱交換器１５のチューブ内を流通する際に周囲に放熱し冷却されることによって、凝縮（液化）する。熱交換器１５における外気との熱交換によって、冷媒の温度は低下し冷媒は液化する。冷媒は、熱交換器１５において凝縮潜熱を放出し等圧のまま徐々に液化して気液混合状態の湿り蒸気になる。気液二相状態の冷媒は、冷媒通路２５を経由してレシーバ４６へ流れ、レシーバ４６において、飽和蒸気状態の冷媒蒸気と飽和液状態の冷媒液とに気液分離される。
【００８８】
レシーバ４６から流出する飽和液状態の冷媒が、冷媒通路２５，３７を経由して熱交換器１１０へ流れ、電池４００を冷却する。熱交換器１１０において、液冷媒に熱を放出することで、電池４００が冷却される。電池４００との熱交換により、冷媒が加熱され、等圧のまま徐々に蒸発して、冷媒の乾き度が増大する。
【００８９】
その後冷媒は、冷媒通路２６、四方弁５０および冷媒通路３５を経由して冷却器３０へ流れ、ＰＣＵ７００を冷却する。冷却器３０において、液冷媒に熱を放出することで、ＰＣＵ７００が冷却される。ＰＣＵ７００との熱交換により、冷媒が加熱されて蒸発し、冷媒の乾き度がさらに増大する。典型的には、冷却器３０において、全ての冷媒が乾き飽和蒸気になるまで冷媒とＰＣＵ７００との熱交換が行なわれる。ＰＣＵ７００との熱交換により一部または全部が気化された冷媒は、冷却器３０から流出して冷媒通路３６，２３を順に経由して、熱交換器１５へ戻る。
【００９０】
酷暑時のアイドル状態においては、四方弁５０を切り替えるとともに流量調整弁３８を全閉にすることにより、圧縮機１２、熱交換器１４、膨張弁１６および熱交換器１８を経由するエアコンサイクルと、熱交換器１１０、冷却器３０、熱交換器１５およびレシーバ４６を経由する電池４００の冷却サイクルとを分離する。これにより、室内の冷房能力を確保することができる。このとき、熱交換器１５を凝縮器、熱交換器１１０および冷却器３０を蒸発器とするループ式のヒートパイプが作動することによって、電池４００を冷却する冷媒の温度を低く保つことができる。したがって、電池４００の冷却能力の不足を回避でき、電池４００を確実に冷却できる。
【００９１】
電池４００の冷却のために圧縮機１２の動力は必要なく、省動力でＰＣＵ７００を冷却可能であるので、圧縮機１２の消費動力を低減でき、省電費化を達成することができる。加えて、圧縮機１２を長寿命化できるので圧縮機１２の信頼性を向上することができる。レシーバ４６が液だめ機能を有し液冷媒のバッファとなるので、熱交換器１１０へ流れる液冷媒の流量を確保でき、電池４００の冷却能力を安定させることができる。
【００９２】
冷媒の循環はポンプ４８を駆動させて行ってもよい。しかし、ポンプ４８として停止状態でも冷媒を流通可能な構成のものを採用すれば、図１、図５に示したように、冷却器３０よりも熱交換器１１０を上方に配置し、熱交換器１５を熱交換器１１０よりも上方に配置することによって自然循環サイクルが形成される。すなわち、冷却器３０で温められ気化した冷媒が冷媒通路３６，２３内を上昇して熱交換器１５に至り、熱交換器１５で冷却され、液化した冷媒は重力の作用によって、順に冷媒通路２４，２５，３７を通って熱交換器１１０に至り、熱交換器１１０で低温状態の電池４００によって冷却された冷媒が冷媒通路２６，３５を下降して液溜３１に至る。冷却器３０の出口側に気化した冷媒を集めるために、図５に示すように冷却器３０の出口側が入口側よりも高くなるように冷却器３０を配置することが好ましい。なお、ポンプ４８を駆動させて冷媒を循環させる場合には、熱交換器１５の配置は図５に示した配置に限られない。
【００９３】
［電池昇温モードでの非コンデンサモード］
図６は、図４に示した構成において、四方弁６０をさらに非コンデンサモードに切替えた状態を示した図である。このような状態は、極低温環境下で電池も低温になっている場合に設定される状態である。始動時や走行時には電池を使用するが、低温度の電池は十分な性能が発揮できず、事前に温度を上昇させる必要がある。そこで、ＥＶ機器（ＰＣＵ７００など）の発熱を利用して、冷媒を用いて電池４００を昇温させる。
【００９４】
図７は、ＰＣＵ７００を加熱部とし電池４００の熱交換器１１０を冷却部とするヒートパイプを簡略化して示した図である。図４、図５を参照して、熱交換器１１０、冷却器３０および熱交換器１５を接続している第二通路を冷媒が循環して、ヒートパイプを用いて電池４００およびＰＣＵ７００を冷却するときの冷媒の状態について説明する。
【００９５】
バッテリを短時間で昇温させるには、電気的ヒータを通電させる方法などが北欧などでは一般的である。しかし電動車両には、電気的ヒータを設けなくても発熱源としてＰＣＵ７００が搭載されている。省エネルギーの観点からもＰＣＵ７００の発熱損失を電池４００の昇温に利用することが好ましい。
【００９６】
発熱源であるＰＣＵ７００と昇温対象部品である電池４００とをなるべく短い経路で結ぶ方が好ましい。そこで、図６の四方弁５０の接続口Ｂ−Ｃを連通させた状態とし、四方弁６０の接続口Ｇ−Ｈを連通させた状態とすることによって、熱交換器１１０と冷却器３０とを直結させた温度調節装置１００を実現する。
【００９７】
図１、図７に示したように、冷却器３０よりも熱交換器１１０を上方に配置することによって自然循環サイクルが形成される。すなわち、冷却器３０で温められ気化した冷媒が冷媒通路３６，３７内を上昇して熱交換器１１０に至り、熱交換器１１０で低温状態の電池４００によって冷却され液化した冷媒が冷媒通路２６，３５を下降して液溜３１に至る。
【００９８】
しかし、図７に示した熱交換器１５を熱交換器１１０および冷却器３０から切り離したループでのバッテリの昇温を効率よく行なうためには、このループ内に液状態の冷媒が豊富に抱え込まれていることが好ましい。このため、四方弁６０を切替えるタイミングが重要となる。
【００９９】
図８、図９は、車両始動時および車両停止時に四方弁６０を切替える制御を説明するためのフローチャートである。以下では、液状態の冷媒を液溜３１に溜める説明の便宜のために、車両停止時の制御から説明する。
【０１００】
図８を参照して、制御装置７０は、処理が開始されると、ステップＳ２０において、車両の制御システムが起動しているか否かを判断する。制御装置７０は、操作部７４から車両のシステム停止指令（Ｒｅａｄｙ  ＯＦＦ指令）が与えられると、ステップＳ２０において「ＮＯ」と判断し、処理をステップＳ２１に進める。
【０１０１】
制御装置７０は、ステップＳ２１において熱交換器１５（副コンデンサ）が熱交換器１１０および冷却器３０に接続されているか否かを判断する。ステップＳ２１において、熱交換器１５が接続されていなかった場合には、制御装置７０は、ステップＳ２２において四方弁６０を操作して熱交換器１５を接続した状態とする。なお、ステップＳ２１において、熱交換器１５が接続されていた場合には、この状態を維持するのでステップＳ２２の処理は実行されない。この場合、四方弁６０の状態は図４および図５に示した状態となる。すなわち、接続口Ｆ−Ｇが連通し、接続口Ｈ−Ｅが連通した状態となるので、温度調節装置１００に熱交換器１５が組み込まれた状態となる。
【０１０２】
車両が停車後には、外気温および電池が低温である場合、冷却系の冷媒は、放熱しやすい熱交換器１５（副コンデンサ）で冷却されて液滴となり、重力によって下方に落ちる。
【０１０３】
続いて、ステップＳ２３において検査項目の確認が行なわれる。検査項目は、適切な量の冷媒が液溜３１に回収されたか否かを判断するための検査項目である。検査項目についてはいくつか考えられる。車両が停車して時間が経過して冷媒が下方に落ちたことを示す条件を検査項目とする。たとえば、副コンデンサ側のレシーバ４６に設けられた液面センサ７８によってレシーバ４６内の冷媒の液面を確認したり、外気温Ｔｏｕｔと熱交換器１５（副コンデンサ）内部の冷媒温度Ｔｒの差が十分に小さくなったことを確認したりしてもよい。
【０１０４】
具体的には、以下の６つの条件のうち少なくとも１つを確認するものであればよい。
条件１）  副コンデンサ側のレシーバ４６の液面センサ７８で検出された液面高さＨｒがしきい値Ｈｒｏ以下である（Ｈｒ−Ｈｒｏ≦０が成立）。なお、液溜３１に液面センサを設けて液面高さがしきい値以上となったことを検出しても良い。
【０１０５】
条件２）  副コンデンサ側のレシーバ４６に回収された冷媒の質量Ｍｒがしきい値Ｍｒｏ以下である（Ｍｒ−Ｍｒｏ≦０が成立）。なお、この場合には、レシーバ４６に質量センサを設けて質量Ｍｒを検出する。
【０１０６】
条件３）  副コンデンサ内部について、冷媒温度Ｔｒがしきい値Ｔｒｏ以下である（Ｔｒ−Ｔｒｏ≦０が成立）。なお、この場合には、冷媒温度Ｔｒを温度センサで検出する一方、外気温Ｔｏｕｔを他の温度センサで検出して外気温Ｔｏｕｔに基づいてしきい値Ｔｒｏを決定する。
【０１０７】
条件４）  副コンデンサ内部について、内圧Ｐｒが下限しきい値Ｐｒｏ以下である（Ｐｒ−Ｐｒｏ≦０が成立）。この場合には、圧力センサで内圧Ｐｒを検出する。
【０１０８】
条件５）  四方弁６０の接続口Ｆ−Ｇ間を通過する流量Ｇｒが下限しきい値Ｇｒｏ以下である（Ｇｒ−Ｇｒｏ≦０が成立）。この場合には、流量センサを接続口Ｆまたは接続口Ｇ付近に設けて流量Ｇｒを検出する。
【０１０９】
条件６）  車両停止から所定時間が経過したことを確認する。上から熱交換器１５、熱交換器１１０、液溜３１の順に配置されているので、所定時間経過後には、液溜３１に冷媒液が溜められる。所定時間は、冷媒が冷却され液滴が落ち切るのに十分な時間に実験的に定められる。
【０１１０】
ステップＳ２３では、制御装置７０が対応する各種センサから計測値を取得する。そして、ステップＳ２４において条件１〜条件６の少なくともいずれか１つの切替条件が満たされたか否かが判断される。ステップＳ２４において切替条件が満たされない場合にはステップＳ２３に処理が戻り、切替条件が成立するまで四方弁は熱交換器１５を冷却器３０に接続した状態を保つ。
【０１１１】
ステップＳ２４において切替条件が満たされた場合にはステップＳ２５に処理が進む。ステップＳ２５では、四方弁６０で熱交換器１５を冷却器３０から分離した状態とする。この場合、四方弁６０の状態は図６および図７に示した状態となる。すなわち、接続口Ｆ−Ｅが連通し、接続口Ｈ−Ｇが連通した状態となるので、温度調節装置１００から熱交換器１５が切り離された状態となる。これにより、ＰＣＵ７００から冷却器３０で吸熱した冷媒を電池４００を昇温させるために熱交換器１１０に送る最短の冷媒流通経路が形成される。
【０１１２】
ステップＳ２５において、四方弁６０の切替が行なわれた後には、ステップＳ２６に処理が進み、このフローチャートの処理は終了し、次回の車両の起動指令を待つ。
【０１１３】
このように四方弁６０の切替を行なえば、冷媒が下方に落ち切ってから弁を切り替えることができるので、熱交換器１５側に冷媒を残すことがなくなり、起動時に効率がよい電池４００の昇温が可能となる。
【０１１４】
次に車両の起動時および車両の起動している場合について説明する。ステップＳ２０において、車両の制御システムが起動している状態または、制御システムを起動する指令が入力された場合には、図９のＡ１部からステップＳ３０に処理が進められる。
【０１１５】
ステップＳ３０では、制御装置７０は、熱交換器１５（副コンデンサ）が熱交換器１１０および冷却器３０から切離されているか否かを判断する。ステップＳ３０において、熱交換器１５が切離されていなかった場合には、ステップＳ３１において、熱交換器１５を温度調節装置１００から四方弁６０で切り離す処理が行なわれた後に、ステップＳ３２に処理が進められる。この処理によって、図６、図７で示した状態の冷媒循環経路が形成される。一方、ステップＳ３０において、四方弁６０で既に熱交換器１５が温度調節装置１００から切り離されている状態であれば、その状態が維持され、ステップＳ３１が実行されずに直接ステップＳ３２に処理が進められる。
【０１１６】
ステップＳ３２では、外気センサ７２で計測された外気温度Ｔｏｕｔが制御装置７０に取り込まれる。さらにステップＳ３３において外気温度Ｔｏｕｔが外気低温しきい値ＴｏｕｔＬより高いか否かが判断される。
【０１１７】
ステップＳ３３において、Ｔｏｕｔ＞ＴｏｕｔＬが成立した場合には、ステップＳ３４に処理が進められ、成立しない場合にはステップＳ３８に処理が進められる。
【０１１８】
ステップＳ３４では、温度センサ７６で計測された電池温度Ｔｂが制御装置７０に取り込まれる。そして、ステップＳ３５において電池温度Ｔｂが電池低温しきい値ＴｂＬ以上であるか否かが判断される。
【０１１９】
ステップＳ３５において、Ｔｂ≧ＴｂＬが成立した場合には、ステップＳ３６に処理が進められ、成立しない場合にはＡ２部を経由して図８のステップＳ２０に処理が進められる。
【０１２０】
ステップＳ３６では、制御装置７０は、熱交換器１５（副コンデンサ）が熱交換器１１０および冷却器３０に接続されているか否かを判断する。ステップＳ３６において、熱交換器１５が接続されていなかった場合には、制御装置７０は、ステップＳ３７において四方弁６０で熱交換器１５を温度調節装置１００に組み入れ、電池４００を冷却可能とし、その後Ａ２部を経由して図８のステップＳ２０に処理を進める。なお、ステップＳ３６において、熱交換器１５が接続されていた場合には、この状態を維持するのでステップＳ３７は実行されずに、Ａ２部を経由して図８のステップＳ２０に処理が進められる。
【０１２１】
一方、ステップＳ３３からステップＳ３８に処理が進められた場合、ステップＳ３８では、外気温度Ｔｏｕｔが外気低温しきい値ＴｏｕｔＬ以下であるか否かが判断される。なお、頻繁な四方弁６０の切替を避けるために、ステップＳ３３で適用した外気低温しきい値ＴｏｕｔＬと異なるしきい値をステップＳ３８で採用してもよい。
【０１２２】
ステップＳ３８において、Ｔｏｕｔ≦ＴｏｕｔＬが成立した場合には、ステップＳ３９に処理が進められ、成立しない場合にはＡ２部を経由して図８のステップＳ２０に処理が進められる。
【０１２３】
ステップＳ３９では、温度センサ７６で計測された電池温度Ｔｂが制御装置７０に取り込まれる。そして、ステップＳ４０において電池温度Ｔｂが電池低温しきい値ＴｂＬより低いか否かが判断される。
【０１２４】
ステップＳ４０において、Ｔｂ＜ＴｂＬが成立した場合には、ステップＳ４１に処理が進められ、成立しない場合にはＡ２部を経由して図８のステップＳ２０に処理が進められる。
【０１２５】
ステップＳ４０でＹＥＳと判断された場合には、電池４００を昇温する必要があるため、四方弁６０で熱交換器１５を温度調節装置１００から分離し、電池４００をＰＣＵ７００の発熱を利用して早期に昇温可能とする。このため、ステップＳ４１において、制御装置７０は、熱交換器１５（副コンデンサ）が温度調節装置１００から切離されているか否かを判断する。ステップＳ４１において、熱交換器１５が切離されていなかった場合には、制御装置７０は、ステップＳ４２において四方弁６０を操作して熱交換器１５を温度調節装置１００から切離し、その後Ａ２部を経由して図８のステップＳ２０に処理を進める。なお、ステップＳ４１において、熱交換器１５が切離されていた場合には、この状態を維持するのでステップＳ４２は実行されずに、Ａ２部を経由して図８のステップＳ２０に処理が進められる。
【０１２６】
ＰＣＵ７００はほぼ常時冷却が必要であるのに対して、電池４００は、低温時には昇温が必要であり、高温時には冷却が必要である。そこで以上説明したように周囲温度および電池の温度に基づいて冷媒経路を切替えて、ＰＣＵ７００の発熱を電池４００の昇温に利用し、電池４００が高温になったらＰＣＵ７００とともに冷却することができるようにした。
【０１２７】
その際に、電池４００の早期昇温を実現させるために、始動時に図７に示したような冷却器３０と熱交換器１１０のショートサーキット接続とすることによって、熱交換器１１０を凝縮機、冷却器３０を放熱機とする自然循環のヒートパイプサイクルを実現した。
【０１２８】
冷媒液が鉛直方向最下点の冷却器３０にあることによって、始動時の冷却能力が補償される。好ましくは、冷却液が下方に落ち切ったかどうかを判断して四方弁６０を切替えてショートサーキット接続に変更することが望ましいが、四方弁６０の切替時は判断が完了した時以降であれば、次回に系の発熱が開始されるまでの間であればいずれの時点でもよい。
【０１２９】
最後に再び図を参照して、本願実施の形態について総括する。図２を参照して、この発明は、要約すると、モータを駆動するＰＣＵ７００と、ＰＣＵ７００に電力を供給するための電池４００とを含む電動車両の温度調節装置１００であって、電池４００と冷媒との間で熱交換するための熱交換器１１０と、ＰＣＵ７００を冷媒で冷却するための冷却器３０と、熱交換器１１０と冷却器３０との間で冷媒を循環させる第１冷媒通路（２６，３５〜３７）と、コンデンサ（熱交換器１５）と、コンデンサ（熱交換器１５）に冷媒を通過させるための第２冷媒通路（２３〜２５）と、第１冷媒通路と第２冷媒通路との関係を、第２冷媒通路を第１冷媒通路から切り離した第１状態（図６、図７）と、第２冷媒通路を第１冷媒通路の一部に組み入れるように第２冷媒通路を第１冷媒通路に接続する第２状態（図４、図５）との間で切替える切替部（四方弁６０）と、切替部を制御する制御装置７０とを備える。熱交換器１１０は、電動車両が水平面に配置された状態において、冷却器３０よりも高い位置に配置される。コンデンサ（熱交換器１５）は、電動車両が水平面に配置された状態において、熱交換器１１０よりも高い位置に配置される。制御装置７０は、切替部が第２状態に設定されている場合に電動車両の運転停止指令が入力されたときには、図８に示すように、冷媒がコンデンサ（熱交換器１５）側の第２冷媒通路から冷却器３０側の第１冷媒通路に移動したことを示す所定条件が成立した後に（図８のステップＳ２４でＹＥＳ）切替部を第２状態から第１状態に切替える。
【０１３０】
好ましくは、図９に示すように、制御装置７０は、電動車両の運転中において、外気温度Ｔｏｕｔが第１しきい値ＴｏｕｔＬよりも高くかつ電池４００の温度Ｔｂが第２しきい値ＴｂＬよりも高い場合には、切替部を第２状態に設定し、外気温度Ｔｏｕｔが第１しきい値ＴｏｕｔＬよりも低くかつ電池４００の温度Ｔｂが第２しきい値ＴｂＬよりも低い場合には、切替部を第１状態に設定する。
【０１３１】
好ましくは、切替部は、第１冷媒通路のいずれかの接続位置に設けられ、第１状態において第１冷媒通路の接続位置（接続口Ｇ−Ｈ間）を連通させ、第２状態において接続位置に第２冷媒通路を挿入する四方弁６０である。なお、四方弁６０に代えて熱交換器１５をバイパスさせるバイパス通路と切換え弁を設けてもよい。
【０１３２】
好ましくは、所定条件は、電動車両の運転停止指令が入力された後に所定時間が経過したという条件を含む。
【０１３３】
好ましくは、温度調節装置１００は、第１冷媒通路に配置される冷媒貯留部（液溜３１）をさらに備える。所定条件は、冷媒貯留部に所定量の冷媒が収容されたという条件を含む。
【０１３４】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１３５】
１０  蒸気圧縮式冷凍サイクル、１２  圧縮機、１４，１５  熱交換器、１６  膨張弁、２１〜２９，３４〜３７  冷媒通路、３０  冷却器、３１  液溜、３８  流量調整弁、４０  気液分離器、４６  レシーバ、４８  ポンプ、５０，６０  四方弁、７０  制御装置、７２  外気センサ、７４  操作部、７６  温度センサ、７８  液面センサ、１００  温度調節装置、３００  モータジェネレータ、４００  電池、６００  パワーケーブル、７００  ＰＣＵ、１０００  車両、Ａ〜Ｄ，Ｅ〜Ｈ  接続口。
【図１】
2014223891.tif 000003
【図２】
2014223891.tif 000004
【図３】
2014223891.tif 000005
【図４】
2014223891.tif 000006
【図５】
2014223891.tif 000007
【図６】
2014223891.tif 000008
【図７】
2014223891.tif 000009
【図８】
2014223891.tif 000010
【図９】
2014223891.tif 000011