(57)【要約】【課題】高圧圧力上昇を防止すると共に、冷媒やオイルが冷凍サイクル外部へ放出されることを防止して、効率良く電池２０を冷却できる電池温調用冷凍サイクル装置を提供する。【解決手段】圧縮機１内の冷媒の圧力が所定圧力を超えると開弁して圧縮機１外部に冷媒を放出するプレッシャリリーフバルブ１０と、圧縮された冷媒の熱を放熱する凝縮器２と、凝縮器２を通過した冷媒を膨張させる膨張弁３と、膨張した冷媒が蒸発する蒸発器４と、凝縮器２または蒸発器４と熱交換する流体によって温度調節される電池２０と、高圧側から低圧側に向けて少なくとも膨張弁３をバイパスして冷媒を流すバイパス回路７と、高圧圧力が上昇した場合において、高圧圧力がプレッシャリリーフバルブ１０に係る所定圧力以下の圧力で、バイパス回路７を介して高圧側から低圧側に冷媒を流して、高圧圧力を抑制する高圧抑制弁８を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機（１）と、
前記圧縮機（１）内の冷媒の圧力が所定圧力を超えると開弁して前記圧縮機（１）の外部に冷媒を放出するプレッシャリリーフバルブ（１０）と、
前記圧縮機（１）によって圧縮された冷媒の熱を放熱する凝縮器（２）と、
前記凝縮器（２）を通過した冷媒を膨張させる膨張弁（３）と、
前記膨張弁（３）にて膨張した冷媒が蒸発する蒸発器（４）と、
前記凝縮器（２）および前記蒸発器（４）のうち少なくともいずれかと熱交換する流体によって温度調節される電池（２０）と、
前記圧縮機（１）によって昇圧された冷媒を、前記膨張弁（３）をバイパスして流すバイパス回路（７、７ａ、７ｂ）と、
前記プレッシャリリーフバルブ（１０）に係る前記所定圧力以下の圧力で前記バイパス回路（７、７ａ、７ｂ）を介して冷媒を流して、該冷媒の圧力の上昇を抑制する、前記バイパス回路（７、７ａ、７ｂ）内に設けられた高圧抑制弁（８）と、を備えたことを特徴とする電池温調用冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記電池（２０）の使用は、予め定められた車両外部の空気温度の上限である外気上限温度以下で行われ、前記所定圧力以下の圧力は、前記外気上限温度において前記電池（２０）を冷却する冷媒の飽和圧力より高い圧力であることを特徴とする請求項１に記載の電池温調用冷凍サイクル装置。
【請求項３】
更に、前記圧縮機（１）を制御する制御装置（２１）を備え、前記高圧抑制弁（８）は、前記制御装置（２１）からの信号で開弁する制御弁からなることを特徴とする請求項１または２に記載の電池温調用冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記凝縮器（２）が天方向に設けられ、前記蒸発器（４）が地方向に設けられ、前記制御装置（２１）は、前記圧縮機（１）を回転させて通常の冷凍サイクルで前記電池（２０）の冷却を行うと共に、前記圧縮機（１）を停止させて前記高圧抑制弁（８）を開弁し、前記凝縮器（２）と前記蒸発器（４）とにヒートサイフォン機能で冷媒を流すことを特徴とする請求項３に記載の電池温調用冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記圧縮機（１）外部において、前記圧縮機（１）の吐出側に接続された高圧配管（７Ｈ）と前記圧縮機（１）の吸入側に接続された低圧配管（７Ｌ）とを有し、前記高圧抑制弁（８）は、前記高圧配管（７Ｈ）と前記低圧配管（７Ｌ）とを連結する前記圧縮機（１）外部の前記バイパス回路（７）に設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の電池温調用冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記高圧抑制弁（８）は、前記凝縮器（２）の出口側と前記蒸発器（４）との間において設けられた前記バイパス回路（７ａ、７ｂ）内に設けられ、前記蒸発器（４）入口側に設けられた前記膨張弁（３）の一端に前記バイパス回路（７ａ、７ｂ）が接続されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の電池温調用冷凍サイクル装置。
【請求項７】
前記高圧抑制弁（８）は、前記膨張弁（３）と一体に構成されていることを特徴とする請求項６に記載の電池温調用冷凍サイクル装置。
【請求項８】
前記高圧抑制弁（８）が開弁する前記所定圧力以下の圧力は、前記プレッシャリリーフバルブ（１０）が開弁する前記所定圧力以下で、かつ前記所定圧力の７０％以上であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の電池温調用冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載される電池の温度調節を行う電池温調用冷凍サイクル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリッド車などの電動車両では、二次電池等の蓄電装置に蓄えた電気エネルギーを、インバータなどを介して走行用モータに供給している。電池は、急速充電中や走行中等の充放電により自己発熱し温度が上昇していく。電池が高温になると、十分な電池機能を得られないだけでなく、劣化や破損を招いてしまうため、ある温度以下に電池を冷却する必要がある。
【０００３】
一方、電池は、冬季等低温時にも入出力特性が悪化し、走行のため等の十分な電力が得られない、あるいは、充電や回生等ができない等の問題が生じる。そのため、電池に対する加熱手段も必要となる場合がある。
【０００４】
電池が最適に作動する温度は、一般的に１０℃〜４０℃とされ、この温度範囲に電池を温度調節することが必要となる。この様な要求に対応できる車載用システムとして、特許文献１に記載の車両用冷却システムがある。
【０００５】
この特許文献１においては、圧縮機と凝縮器と膨張弁と蒸発器とを備えた冷凍サイクルを有し、蒸発器にＥＶ系冷却システムが接続されている。そして、蒸発器と、室内空調用熱交換器と、電池と、ＤＣ／ＤＣコンバータとを直列に繋いで、ポンプで冷却媒体を直列に流す構成である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４２８５２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の特許文献１のような車両用冷却システムを用いて、電池を冷却することも出来るが、１つの冷凍サイクルで、車室内空調と電池とを温度調節した場合、下記のような問題を解決するために冷凍サイクルが複雑になる。
【０００８】
第１の問題は、電池に対する温度調節を行った場合、車室内空調フィーリング（エアコン性能）が悪化することである。第２の問題は、車室内空調は加熱、電池は冷却といった異なる別々の要求に応える必要があることである。
【０００９】
そこで、電池温調専用の冷凍サイクル（車室内空調とは切り離したスタンドアローン型の冷凍サイクル）を設置したいとの車両メーカの要望がある。この要望実現のためには、電池温調用の冷房および加熱の最大能力が１ｋＷ〜２ｋＷ程度で、電池の集合体である組電池に一体化できる小型の冷凍サイクル装置を新規開発する必要がある。
【００１０】
小型の冷凍サイクル装置を組電池と一体化した場合、車室内空調用の空調用冷凍サイクル装置に比べて凝縮器のサイズを小さくする必要がある。このため、凝縮器の内容積（チューブ内の冷媒収容体積）も小さくなる。例えば、一般の空調用凝縮器のチューブ内の内容積は約２００ｃｃであるが、上記用途の凝縮器の内容積は、約３５ｃｃと成る。
【００１１】
また、図１３のように、冷媒充填量と圧縮機高圧側の高圧圧力との関係において、最適充填量は所定の範囲内に制限される。上記スタンドアローン型の冷凍サイクルでは、凝縮器への冷媒充填における余裕度が少なく、運転条件によっては過充填状態となり、高圧圧力が跳ね上がる傾向にある。
【００１２】
詳述すれば、液冷媒（一例としてのＨＦＣ−１３４ａ）は、高温高圧になるほど図１４のように、液比容積（単位質量当たりの液冷媒の占める容積）が大きくなる傾向にある。このため、図１３のように運転負荷が高い（高圧圧力が高い）程、サイクルの最適充填量が、図１３の左側に推移して、減少していく傾向にある。
【００１３】
この様な高負荷条件で、凝縮器内に冷媒を過充填気味に充填して、冷凍サイクルを作動させた場合に、何らかの外乱で冷凍サイクルのバランスが変化すると、「高圧圧力上昇」、「液冷媒密度低下（液冷媒の比容積増加）」、「凝縮器内の液冷媒量増加」、「凝縮器能力低下」、「高圧圧力上昇」（初めに戻る）という悪循環に陥る。
【００１４】
ここで、凝縮器の放熱性能は、冷媒が凝縮する飽和温度と外気温度との温度差ΔＴと、凝縮面積で大部分が決定される。凝縮器内に液冷媒が溜まると、凝縮部面積が低下するため、その分、冷媒が凝縮する飽和温度と外気温度との温度差（上記ΔＴ）を大きくとる方向にサイクルバランスが変化する。このため、高圧圧力が上昇する。よって、液冷媒が凝縮部に溜まる液冷媒量の変動により、凝縮部の面積が大幅に縮小することなり、高圧圧力が一気に上昇する。
【００１５】
内容積の大きい凝縮器を使用した場合でも、高圧圧力上昇自体が有るが、凝縮部の能力低下割合（速度）が小さい為、急激な高圧圧力上昇は発生しない。従って、圧縮機制御における高圧圧力フィードバック制御等で対応可能であり、高圧圧力が一気に上昇することが無い。
【００１６】
このように、電池温調専用の冷凍サイクル（車室内空調装置の冷凍システムとは切り離されたスタンドアローン型の冷凍サイクル）では、凝縮器内が液冷媒で満たされるため、凝縮器内のガス冷媒が空気と熱交換できず、空気による凝縮器の冷却能力が一気に低下し、冷凍サイクルの高圧圧力が急激に上昇するという問題が生じる。
【００１７】
ここで、従来周知のように、保護装置として内部の圧力が高圧になると大気中に冷媒を放出するプレッシャリリーフバルブ（特開２００４−３５３５７８号公報等）が圧縮機の外装ケースに設けられている。
【００１８】
このプレッシャリリーフバルブは、圧縮機本体で圧縮された冷媒ガスが所定の圧力に達したときに、その冷媒ガスと圧力を圧縮機の外部大気側に放出または開放する。従って、上記のように、冷凍サイクルの高圧圧力が急激に上昇するという問題が生じた場合は、保護装置としてプレッシャリリーフバルブが開弁する。
【００１９】
図１５は、圧縮機内の吐出圧力変化とプレッシャリリーフバルブの開弁圧の関係を図示している。圧縮機内吐出圧力は通常１．５ＭＰａ程度であるが、冷凍サイクルの高圧圧力が急激に上昇し、プレッシャリリーフバルブのリリーフ開弁圧（例えば３ＭＰａ）を超えると、プレッシャリリーフバルブから大気中（車両内）に冷媒とオイルが噴出する。
【００２０】
電池バックを小型の冷凍サイクルで冷却する場合、このプレッシャリリーフバルブは、電池の近くに設置されることになる。従って、プレッシャリリーフバルブが開弁した場合、圧縮機内の冷媒とオイルとが霧状に噴出し、近くの電池にダメージを与える可能性がある。
【００２１】
特に小型一体化により電池とスタンドアローン型の冷凍サイクル装置とを一体化した場合に問題が大きい。また、放出された分の冷媒を再充填する必要が有り、メンテナンスが煩雑になり、サービス性も悪化する。
【００２２】
なお、プレッシャリリーフバルブが開弁する前に、圧縮機の能力（回転数等）を制御することや、運転を停止させる手段もあるが、圧縮機の能力制御は応答性が悪く、確実に圧縮機の能力制御で高圧圧力上昇を抑制できない可能性や、確実に高圧圧力上昇を抑制しようとすると制御定数決めに時間が掛かりすぎるといった問題もある。
【００２３】
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目して成されたものであり、その目的は、電池の冷却に冷凍サイクルを用いた場合に、高圧圧力上昇を防止すると共に、冷媒やオイルが冷凍サイクル外部へ放出されることを防止して、効率良く電池を冷却できる電池温調用冷凍サイクル装置を提供することにある。
【００２４】
従来技術として列挙された特許文献の記載内容は、この明細書に記載された技術的要素の説明として、参照によって導入ないし援用することができる。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、請求項に記載の発明では、冷媒を圧縮する圧縮機（１）と、圧縮機（１）内の冷媒の圧力が所定圧力を超えると開弁して圧縮機（１）の外部に冷媒を放出するプレッシャリリーフバルブ（１０）と、圧縮機（１）によって圧縮された冷媒の熱を放熱する凝縮器（２）と、凝縮器（２）を通過した冷媒を膨張させる膨張弁（３）と、膨張弁（３）にて膨張した冷媒が蒸発する蒸発器（４）と、凝縮器（２）および蒸発器（４）のうち少なくともいずれかと熱交換する流体によって温度調節される電池（２０）と、圧縮機（１）によって昇圧された冷媒を、膨張弁（３）をバイパスして流すバイパス回路（７、７ａ、７ｂ）と、プレッシャリリーフバルブ（１０）に係る所定圧力以下の圧力でバイパス回路（７、７ａ、７ｂ）を介して冷媒を流して、該冷媒の圧力の上昇を抑制する、バイパス回路（７、７ａ、７ｂ）内に設けられた高圧抑制弁（８）とを備えたことを特徴としている。
【００２６】
この発明によれば、急激な高圧圧力上昇が発生した場合に、所定圧力以下の段階で、バイパス回路上に設置された高圧抑制弁を開弁し、高圧圧力上昇を抑制すると共に、冷媒やオイルがプレッシャリリーフバルブを介して冷凍サイクル外部へ放出されることを抑制し、放出された冷媒により電池がダメージを受けることを防止することができる。
【００２７】
また、電池（２０）の使用は、予め定められた車両外部の空気温度の上限である外気上限温度以下で行われ、所定圧力以下の圧力は、外気上限温度において電池（２０）を冷却する冷媒の飽和圧力より高い圧力であることを特徴としている。
【００２８】
この発明によれば、所定圧力以下の圧力は、電池を搭載した車両走行時の外気上限温度において電池を冷却する冷媒の飽和圧力より高い圧力であるから、外気上限温度になるまでは、高圧側と低圧側を繋ぐバイパス回路上に設置された高圧抑制弁が開いてしまうことがないため、少なくとも外気上限温度までにおいて、電池を冷却することができる。
【００２９】
更に、高圧抑制弁（８）は、凝縮器（２）の出口側と蒸発器（４）との間において設けられたバイパス回路（７ａ、７ｂ）内に設けられ、蒸発器（４）入口側に設けられた膨張弁（３）の一端にバイパス回路（７ａ、７ｂ）が接続されていることを特徴としている。
【００３０】
この発明によれば、膨張弁は高圧冷媒を絞って低圧冷媒としており高圧配管と低圧配管とが隣接する場所に設けられている。よって、膨張弁の一端にバイパス回路が接続され、そのバイパス回路内に高圧抑制弁を設けると、膨張弁と高圧抑制弁とを隣接して取付け易い。メンテナンス性に関しては、膨張弁が市場で交換を想定しているので、高圧抑制弁の上記設置位置は、メンテナンスがし易い位置と言える。
【００３１】
なお、特許請求の範囲および上記各手段に記載の括弧内の符号ないし説明は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を分かり易く示す一例であり、発明の内容を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１実施形態における電池温調用冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。
【図２】図１の冷媒回路に使用する高圧抑制弁の構成を示す説明図である。
【図３】図１の冷媒回路図において冷凍サイクル運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
【図４】図３の冷媒回路において、高圧抑制弁が開弁した場合の冷媒流れを示す冷媒回路図である。
【図５】上記実施形態における電池温調用冷凍サイクル装置の冷却モード時の模式構成図である。
【図６】上記実施形態における制御装置に対する機器の接続状態を示すブロック図である。
【図７】上記実施形態における電池温調用冷凍サイクル装置の加熱モード時の模式構成図である。
【図８】本発明の第２実施形態における電池温調用冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。
【図９】本発明の第３実施形態における電池温調用冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。
【図１０】本発明の第４実施形態における電池温調用冷凍サイクル装置の模式構成図である。
【図１１】本発明の第５実施形態における電池温調用冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。
【図１２】上記第５実施形態における外気温度および電池温度に応じた運転モードの遷移状態を説明するグラフである。
【図１３】発明の背景において、冷媒充填量、高圧圧力、最適充填量の関係を示すグラフである。
【図１４】発明の背景において、液冷媒の一例の圧力と液比容積の関係を示すグラフである。
【図１５】発明の背景を説明し、かつ第１実施形態において使用するプレッシャリリーフバルブの開弁圧を説明するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。
【００３４】
各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【００３５】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１ないし図５を用いて詳細に説明する。図１は、電池温調用冷凍サイクル装置１００において、電池の冷却と加熱つまり温度調節（温調）を行う冷凍サイクルの構成を示している。図１において、冷凍サイクルの構成は、通常の冷凍サイクルのシステム構成（圧縮機１、凝縮器２、膨張弁３、蒸発器４）をベースに、圧縮機吐出部（高圧側）５と圧縮機吸入部（低圧側）６を繋ぐバイパス回路７が設けられている。
【００３６】
そして、バイパス回路７上にある所定圧力になると開弁する高圧抑制弁８が設置されている。この高圧抑制弁８は、第１実施形態では差圧弁から構成されているが、電磁弁等の制御弁で構成することもできる。高圧抑制弁８は圧縮機１外部の高圧配管７Ｈと低圧配管７Ｌとを連結するバイパス回路７に設けられている。また、高圧圧力を測定する高圧圧力測定手段（圧力センサ）９が周知のように設けられている。なお、バイパス回路７は、冷媒の高圧側から低圧側に向けて少なくとも膨張弁３をバイパスして（通過せずに）冷媒を流し得る。
【００３７】
図２において、バイパス回路７上に設けられ、所定圧力になると開弁する差圧弁から成る高圧抑制弁８の構成を示す。図２の上方が圧縮機吐出部５側となる高圧側である。また、図２の下方が圧縮機吸入部６側となる低圧側である。高圧抑制弁８は、内部にバネ１１の押圧力により常時閉弁しているシャット弁１２を有する。
【００３８】
図３は、冷凍サイクル運転時の冷媒の流れを矢印で示している。図３において、冷凍サイクルの凝縮器２と蒸発器４とが天地方向に分かれて設置されているが、第１実施形態は、この天地配置でなくても良い。冷媒は、圧縮機１で圧縮され、天側に配置された凝縮器２、圧力センサ９、膨張弁３、蒸発器４と経由して流れて、圧縮機１に戻る。
【００３９】
圧縮機１の両端に差圧弁から成る高圧抑制弁８が設けられているが、通常時は、閉弁（遮断）している。圧縮機１の圧縮機吐出部５側である高圧側が異常な高圧圧力に成ると、高圧抑制弁８が差圧で開弁して、図４のように、圧縮機１の両端を高圧抑制弁８で短絡して冷媒が流れる。
【００４０】
図５において、電池冷却時の電池温調用冷凍サイクル装置の構成を説明する。冷凍サイクルの凝縮器２と蒸発器４とが天地方向に夫々設置されている。電池温調用のブロワ１１（単にブロワとも言う）によって発生した温調用の風を、蒸発器４または凝縮器２へ導くことで冷却と加熱とを切換える。このための複数の切換えドア１３、１４、１５、１６が設けられている。また、外気への放熱（または外気からの吸熱）を行うための電動ファン１７が設けられている。
【００４１】
本発明の電池温調用冷凍サイクル装置１００は、第１に、内燃機関を走行用駆動源とする内部に電池を有する自動車、第２に内燃機関と二次電池の電力で駆動されるモータとを組み合わせて走行するハイブリッド自動車、第３にモータを走行駆動源とする電気自動車等に用いられる。この第１実施形態は電気自動車に用いられる場合を示している。また、温調される温調対象は、車両に設けられ、温度調節された温調空気が送風可能な空間に配置された電池である。
【００４２】
なお、図５には、温度調節を要する温調対象となる電池を冷却する冷却モードを実施したときの空気の流れを矢印により示している。第１実施形態では、電池を成す組電池２０を温度調整するための温調流体として、ダクト４６内を流れる空気を採用している。
【００４３】
組電池２０を構成する二次電池は、充放電可能で、車両走行用のモータ等に電力を供給する用途に用いられる。当該電力は、組電池２０を構成する各単電池（電池セルとも言う）に蓄えられる。各単電池は、例えばニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池、有機ラジカル電池等から成る。組電池２０は、例えば、筐体内に収納された状態で、電気自動車の座席下、後部座席とトランクルームとの間の空間、運転席と助手席の間の空間等に配置される。組電池２０が収納された筐体の反ブロワ側の出口４６aと熱交換器上流側通路４１とはダクト４６で空気が流れるようにされている。
【００４４】
図６は、第１実施形態における制御装置２１に対する機器の接続状態を示している。図５および図６のように、電池温調用冷凍サイクル装置１００は、通電可能に接続された複数個の単電池からなる組電池２０と、組電池２０に対して温度調整された空気（以下、「温調空気」ともいう）を送風するブロワ１１と、空気を温度調整する熱交換器からなる凝縮器２および蒸発器４と、温調空気が流通する空気通路を運転モードに応じて切換えるドア１３、１４、１５、１６と、圧縮機１と電池温度センサ４５と、電動ファン１７とを備え、更に、これら各機器１、１１、１３〜１６の作動を制御する制御装置２１を備える。
【００４５】
組電池２０内には、空気が各単電池の外表面または電極端子に接触するように流れる電池通路が形成され、温調空気がこの電池通路を流れることで、組電池２０を温度調整することができる。ブロワ１１は、複数個の単電池に対して温調空気を送風する温調用送風手段である。
【００４６】
組電池２０は、複数個の単電池の充電、放電、温度調節に用いられる複数の電子部品（図示せず）によって制御され、周囲を流通する空気によって各単電池が温度調節される。この電子部品は、リレー、充電器のインバータ等を制御する電子部品、電池監視装置、電池保護回路、各種制御装置等から成る。各単電池は、例えば扁平な直方体状の外装ケースを有し、外装ケースから電極端子が突出している。
【００４７】
電極端子として、各単電池は、所定の間隔をあけて配置された正極端子および負極端子を有する。例えば、組電池２０を構成するすべての単電池は、その積層方向の一方端部側に位置する単電池における負極端子から始まって、隣接する単電池の電極端子間を接続するバスバーによって、積層方向の他方端部側に位置する単電池の正極端子に至るまで通電可能に直列接続されている。
【００４８】
冷凍サイクルは、少なくとも圧縮機１、放熱器を成す凝縮器２、減圧手段を成す膨張弁３、および蒸発器４等を環状に接続して構成される冷媒回路を有する。凝縮器２は、組電池２０（図５）へ送風する空気を加熱して温調空気を生成する加熱用熱交換器を成す。この凝縮器２は、加熱モード時に、冷凍サイクルにおいて圧縮機１で圧縮された冷媒が凝縮器２の熱交換部を通過する空気に対して放熱する作用により、当該通過空気を加熱する。
【００４９】
図１において、さらに詳しく冷凍サイクルの構成を説明する。凝縮器２の熱交換部は、交互に配されたチューブ２ｔを備え、これらを積層して一体にして形成されている。チューブ２ｔ内には、冷媒が流通し、チューブ２ｔ間に存在するアウターフィンには、加熱される空気が冷媒流れ方向に対して直交する方向に通過する。複数のチューブ２ｔの一方側端部は、上部タンク２ｕに接続され、他方側端部は下部タンク２ｄに接続される。上部タンク２ｕと下部タンク２ｄとは、複数のチューブ２ｔの内部を介して連通する。つまり、下部タンク２ｄ内に流入した冷媒は、チューブ２ｔ内部を介して上部タンク２ｕの内部に流通しうる。
【００５０】
蒸発器４は、組電池２０へ送風する空気を冷却して温調空気を生成する冷却用熱交換器の一例である。蒸発器４においては、冷却モード時に、冷凍サイクルにおいて凝縮器２を流出後、減圧器を成す膨張弁３によって減圧された冷媒が、熱交換部を通過する空気から吸熱する。
【００５１】
この蒸発器４の熱交換部は、凝縮器２と同様に、交互に配されたチューブ４ｔとアウターフィンとを備え、これらを積層して一体にして形成される。チューブ４ｔ内には、冷媒が流通し、チューブ４ｔ間に存在するアウターフィンには、冷却される空気が冷媒流れ方向に対して直交する方向に通過する。複数のチューブ４ｔの一方側端部は、上部タンク４ｕに接続され、他方側端部は下部タンク４ｄに接続される。上部タンク４ｕと下部タンク４ｄとは、複数のチューブ４ｔの内部を介して連通する。つまり、下部タンク４ｄ内に流入した冷媒は、チューブ４ｔ内部を介して上部タンク４ｕの内部に流通しうる。
【００５２】
冷凍サイクルは、圧縮機１を迂回可能に蒸発器４と凝縮器２を連絡するバイパス回路７と、バイパス回路７における冷媒の流通を許可および禁止する弁装置の一例である高圧抑制弁８とを有する。
【００５３】
なお、圧縮機吐出部５と接続される凝縮器２の部分は、上部タンク２ｕに限定するものではなく、その高さ位置を任意に設定してもよい。例えば、凝縮器２の当該部分は、下部タンク２ｄに設けてもよい。
【００５４】
また、圧縮機吸入部６と接続される蒸発器４の部分は、下部タンク４ｄに限定するものではなく、その高さ位置を任意に設定してもよい。例えば、蒸発器４の当該部分は、上部タンク４ｕに設けてもよい。
【００５５】
また、膨張弁３の出口部と接続される蒸発器４の部分は、下部タンク４ｄに限定するものではなく、その高さ位置を任意に設定してもよい。例えば、蒸発器４の当該部分は、上部タンク４ｕに設けてもよい。
【００５６】
また、凝縮器２と蒸発器４とには、同じ構成の熱交換器、つまり、全く同じ部品を用いることが可能である。これにより、凝縮器２および蒸発器４として使用する熱交換器を一つの部品で管理できるので、部品の管理工数の低減により製品コスト低減に貢献できる。
【００５７】
更に、図５に示すように、これらの熱交換器２、４は、隣接可能であるため、単一の部品（熱交換器ユニット２、４）として一体に構成することも可能である。
【００５８】
図５において、電池温調用冷凍サイクル装置１００は、組電池２０の電池通路と、熱交換器上流側通路４１と、熱交換器下流側通路４２と、車室外に通じる外気取入れ通路４３と、車室外に通じる室外排出通路４４とを空気通路として備えている。
【００５９】
電動ファン１７は、外気取入れ通路４３から室外排出通路４４への強制的な外気の流れを創りだすことができる位置に配置される。ブロワ１１は、熱交換器下流側通路４２の空気流れ下流側と電池通路の空気流れ上流側との間に配置され、熱交換器下流側通路４２から電池通路に至る空気流れを創りだす。
【００６０】
組電池２０には、単電池の温度を検出する電池温度センサ４５が設けられている。この電池温度センサ４５は、温調対象の温度を検出する機器温度検出手段の一例である。また、電池温度センサ４５は、所定の単電池の表面温度、電極端子の温度、およびバスバーの温度のいずれかを検出するように構成することができる。
【００６１】
熱交換器上流側通路４１は、凝縮器２および蒸発器４に対して空気流れの上流に位置する通路であり、熱交換器上流側通路４１から凝縮器２と蒸発器４のそれぞれの入口部に通じる２つの通路に分岐される。熱交換器下流側通路４２は、凝縮器２および蒸発器４に対して空気流れの下流に位置する通路であり、凝縮器２と蒸発器４のそれぞれの出口部から延びる２つの通路が熱交換器下流側通路４２に合流する。
【００６２】
外気取入れ通路４３は、凝縮器２および蒸発器４に対して空気流れの上流に位置する通路である。室外排出通路４４は、凝縮器２および蒸発器４に対して空気流れの下流に位置する通路である。
【００６３】
ドア１３〜１６は、運転モードに応じて温調空気が流通する空気経路を切換える空気経路切換手段である。ドア１３は、熱交換器上流側通路４１の下流側、かつ凝縮器２の上流側に位置し、凝縮器２の入口部を熱交換器上流側通路４１、外気取入れ通路４３のいずれかに連通するように切換える開度位置に設定される空気経路切換手段である。
【００６４】
ドア１４は、凝縮器２の下流側、かつ熱交換器下流側通路４２の上流側に位置し、凝縮器２の出口部を熱交換器下流側通路４２、室外排出通路４４のいずれかに切換える開度位置に設定される空気経路切換手段である。ドア１３およびドア１４の開度位置は、図７に示すように、組電池２０を温める加熱モード時に、ダクト４６を流れる温調空気が凝縮器２の熱交換部を通過する空気通路と組電池２０の電池通路とを循環する空気経路を形成するように設定される。
【００６５】
ドア１５は、熱交換器上流側通路４１の下流側、かつ蒸発器４の上流側に位置し、蒸発器４の入口部を熱交換器上流側通路４１、外気取入れ通路４３のいずれかに連通するように切換える位置に設定する空気経路切換手段である。ドア１６は、蒸発器４の下流側、かつ熱交換器下流側通路４２の上流側に位置し、蒸発器４の出口部を熱交換器下流側通路４２および室外排出通路４４のいずれかに切換える位置に設定する空気経路切換手段である。
【００６６】
ドア１５およびドア１６の開度位置は、図５に示すように、組電池２０を冷却する冷却モード時に、ダクト４６を流れる温調空気が蒸発器４の熱交換部を通過する空気通路と組電池２０の電池通路とを循環する空気経路を形成するように設定される。
【００６７】
図６に示すように、制御装置２１は、電池温度センサ４５（図５）の検出信号が入力され、演算部および記憶装置等に予め記憶された演算プログラムを用いた演算結果に従い、圧縮機１の回転数、各ドア１３〜１６の開度位置、ブロワ１１の回転数および電動ファン１７の回転数等の作動を制御する。なお、膨張弁３（図３）は、開度が固定式の減圧器であるが、開度可変式の電子制御式膨張弁を用いて、制御装置２１によって減圧量を制御するようにしてもよい。
【００６８】
同様に、高圧抑制弁８も電磁弁等の制御弁として圧力センサ９等の信号に応じて制御装置２１で開閉制御することもできる。なお、スタンドアローン型といえども、制御装置２１は、車室内を空調するためのエアコン制御装置と一体化することができる。
【００６９】
制御装置２１は、温風の提供によって組電池２０を温める加熱モードの実施条件が成立する場合にドア１３〜１６、ブロワ１１、および圧縮機１を制御して加熱モードの運転を実施する。また、組電池２０に与える空気を冷却する冷却モードの実施条件が成立する場合に、ドア１３〜１６、ブロワ１１、および圧縮機１を制御して冷却モードの運転を実施する。制御装置２１の制御は、車両のスタートスイッチ（例えば、イグニッションスイッチ）がＯＮ状態である場合に継続して実施される。
【００７０】
制御装置２１は、加熱モードでは、図７に示すように、圧縮機１を駆動するとともに、熱交換器上流側通路４１と熱交換器下流側通路４２とが凝縮器２を経由して連通する空気経路をなすように、ドア１３およびドア１４の開度位置を制御し、外気取入れ通路４３と室外排出通路４４とが蒸発器４を経由して連通する空気経路をなすようにドア１５およびドア１６の開度位置を制御する。さらに制御装置２１は、ブロワ１１および電動ファン１７を制御する。
【００７１】
これにより、圧縮機１から吐出された高圧圧力の冷媒は、凝縮器２で放熱して通過空気を加熱する。加熱された空気は、凝縮器２の熱交換部を通過する空気通路と組電池２０の電池通路とを循環し続け、凝縮器２で加熱され続ける。このように加熱され続ける温調空気は、組電池２０の電池通路を流通するときに、単電池の表面や電極端子に接触することで単電池を加熱し、組電池２０の温度を上昇させることができる。
【００７２】
また、凝縮器２から流出した冷媒は、膨張弁３（図３）で減圧された後、蒸発器４で気化して通過空気から吸熱することにより通過空気を冷却した後、圧縮機１に吸入される。蒸発器４で冷却された通過空気は、外気取入れ通路４３から室外排出通路４４へ向けて流通する外気であり、冷却された外気は、再び車室外に排出される。
【００７３】
この場合、車両走行風によって外気を外気取入れ通路４３から室外排出通路４４へ向けて流通させることができる場合には、電動ファン１７を駆動せず停止状態に制御してもよい。このように、加熱運転では、蒸発器４で吸熱した外気の熱を凝縮器２で放熱して空気を加熱し、温調空気として組電池２０に対して提供する。
（第１実施形態の作動）
図５において、外気取入れ通路４３から取入れられる外気の温度である外気温度が、車両走行時の外気上限温度となる高温（例えば約４５℃）のとき、この外気に対して凝縮器２での冷媒飽和温度は約７０℃となる。その理由は、以下の通りである。凝縮器２に送風ファン１７で外気を送った場合、一旦、凝縮器２と送風ファン１７とを通過した風の一部が凝縮器２側に回り込んで再び凝縮器２を通過する熱の回り込みがあるため、上記４５℃に熱の回り込み分を考慮して約１５℃程度上積みしなければならない。また、効率的な熱交換のために、冷媒と外気との温度差が１０℃程度必要である。
【００７４】
従って、７０℃（４５＋１５＋１０＝７０）に冷媒温度（冷媒上限温度と称する）が成るように圧縮機１で加熱する必要がある。
【００７５】
この加熱により、冷媒の圧力が高まるが、この圧力では、高圧抑制弁８もプレッシャリリーフバルブ１０（図１、図１５）も開弁することが無いように設定されている。しかし、この種の用途のスタンドアローン型の冷凍サイクルの凝縮器２では、前述したように冷媒を収容する内容積が約３５ｃｃと小さいため、凝縮器２内で液化しやすい。そして、凝縮器２内での液化が進行すると、外気と有効に熱交換できるガス冷媒が少なくなり、ますます凝縮器２の能力が低下してしまう。
【００７６】
これを避けるため、差圧弁から成る高圧抑制弁８が、バイパス回路７の高圧側と低圧側との差圧により開弁し、冷媒の圧縮をなくしている。また、この差圧弁から成る高圧抑制弁８が有効に作用する限り、安全弁としての機能を果たすプレッシャリリーフバルブ１０が開弁することが無い。従って、冷媒が不用意に空気中に放出され、電池等に悪影響を与えることも無い。なお、プレッシャリリーフバルブ１０の開弁圧は、冷媒がＨＦＣ−１３４ａである場合、一般的に使われている仕様値は３．３〜４．０ＭＰａ−Ａ（図１５の約３ＭＰａ）である。これに対して、高圧抑制弁８の弁設定圧力は２．１〜３．３ＭＰａ−Ａである。
【００７７】
次に、高圧圧力異常時の作動を説明する。冷凍サイクルが過充填状態になり、高圧圧力が上昇した場合、ある圧力以上になった場合に、高低圧配管を繋ぐバイパス回路７（図４）上に設置された差圧弁から成る高圧抑制弁８が開き、高圧圧力上昇を防止する。
【００７８】
この開弁圧力は、電池冷却に必要な能力を確保するため、上記７０℃の冷媒上限温度での飽和圧力より高く、かつプレッシャリリーフバルブ１０の開弁圧（上述のように冷媒がＨＦＣ１３２ａである場合は約３ＭＰａ）より低く設定する必要がある。
【００７９】
高圧圧力異常時に、差圧弁をなす高圧抑制弁８が開かれることで、高圧冷媒が低圧側に流れ、高圧圧力の異常上昇を防止すると共に、圧縮機１の高温高圧のガスを生成するという仕事量が抑制されるため、冷凍サイクルの能力が低下し、高圧圧力上昇を防止できる。
【００８０】
また、高圧圧力異常時に、差圧弁をなす高圧抑制弁８が開かれることで、冷凍サイクル内の低圧側に冷媒を導くため、冷凍サイクル外部へ冷媒やオイルが噴出することが無い。よって、組み電池２０内の単電池が噴出した冷媒に晒されることがなく、電池の安全性も向上する。
【００８１】
ちなみに、電池に冷媒が噴出すると、電池の一部が冷媒により冷却（または加熱）されることで、電池パックにとって最適な温度から外れることとなる。こうなると、電池の一部が加熱（４０℃以上）された場合は、電池劣化が加速する。更に、高温の冷媒に電池が晒されると、更に安全上の対策を必要とすることが考えられる。
【００８２】
逆に、一部が冷媒によって冷却された場合は、その冷やされた単電池の出力特性が悪化することで、電池パックの出力制限が生じ、この出力制限により電気自動車が走行不能になる可能性がある。また、冷媒と一緒に冷凍サイクル内を循環しているオイルが噴出し、電池の端子（通電部）に付着すると、絶縁性が確保できなくなり漏電する可能性が考えられる。従って、冷凍サイクル外部へ冷媒やオイルが噴出することが無いようにすることが重要と成る。
【００８３】
次に、高圧抑制弁８は、圧縮機１外部の高圧配管７Ｈ（図１）と低圧配管７Ｌとを連結するバイパス回路７の配管中に設けられている。これによれば、高圧抑制弁８が、圧縮機１の外部に設けられているため、走行する地域が異なる車種の相違や搭載する電池２０の種別に応じて圧縮機１が同一でも高圧抑制弁８を任意の特性に設定しやすい。
【００８４】
また、高圧抑制弁８が開弁する所定圧力以下の圧力は、プレッシャリリーフバルブ１０が開弁する所定圧力の７０％以上の圧力である。これによれば、確実にプレッシャリリーフバルブ１０が開弁する前に高圧抑制弁８を開弁することができ、かつ異常高圧圧力になった場合に開弁して高圧圧力を抑制できる。
【００８５】
なお、プレッシャリリーフバルブ１０が開弁してしまう前に、確実に高圧抑制弁８で異常な高圧圧力上昇を抑制するための数値を特定する場合、プレッシャリリーフバルブ１０の開弁圧（所定圧力）に対し７０％以上（但し、プレッシャリリーフバルブの開弁圧以下）の圧力で高圧抑制弁８が開弁するように開弁圧を設定する根拠について以下に説明する。
【００８６】
図１５のプレッシャリリーフバルブ１０の開弁圧（リリーフ開弁圧）３ＭＰａ（正確には３．３ＭＰａ−Ａ以上）と、冷媒（ＨＦＣ−１３４ａ）における７０℃飽和圧（２．１ＭＰａ）との割合は、約０．６３（２．１／３．３＝０．６３）となり、冷媒（ＨＦＣ−１３４ａ）における７０℃飽和圧（２．１ＭＰａ）は、プレッシャリリーフバルブ１０の開弁圧３．３ＭＰａの６３％程度である。従って、高圧制御弁８の開弁圧を、所定圧力の７０％以上から所定圧力より若干小さな値（７５％〜９５％程度）に選定するとよい。
【００８７】
これにより、圧縮機１内の冷媒の圧力が所定圧力を超えると、開弁して圧縮機１の外部に冷媒を放出するプレッシャリリーフバルブ１０を設けた場合に、この所定圧力以下で、かつ７０％以上の圧力から成る高圧側の圧力でバイパス回路７を介して高圧側から低圧側に高圧抑制弁８が冷媒を流すことにより、確実にプレッシャリリーフバルブ１０が開弁する前の異常圧力時に高圧抑制弁８で高圧圧力上昇を抑制することができる。
【００８８】
更に説明すれば、車両が走行するときの外気は最高４５℃程度である。この様な条件で電池温調用冷凍サイクル装置１００が運転された場合、高圧圧力は冷媒温度７０℃程度の飽和圧力にまで一般的に上昇する。従って、７０℃の飽和圧力（２．１ＭＰａ）までは、通常の作動状態と判断できる。
【００８９】
この７０℃における冷媒（一般的なＨＦＣ−１３４ａの場合）の飽和圧力（２．１ＭＰａ）より高い圧力で高圧抑制弁８を開弁させる必要がある。よって、「高圧抑制弁８が開弁する所定圧力以下の圧力は、プレッシャリリーフバルブ１０が開弁する所定圧力の７０％以上」とすることにより「プレッシャリリーフバルブ１０が開弁する所定圧力（３．３ＭＰａ）の７０％以上の圧力は２．３１ＭＰａ以上の圧力」と成り、通常の作動状態と判断できる７０℃の飽和圧力（２．１ＭＰａ）までは高圧抑制弁８が開弁しないようにすることができる。
【００９０】
また、第１実施形態の高圧抑制弁８の設置位置は、圧縮機１の近辺である。よって圧縮機１と高圧制御弁８とを一体化させることもできる。メンテナンス性に関しても、上記高圧抑制弁８の設置位置は、圧縮機１が市場で交換を想定しているので、高圧抑制弁のメンテナンスがし易い位置と言える。
【００９１】
また、高圧制御弁８を圧縮機１と一体に構成すれば、予め一体化された高圧抑制弁８および圧縮機１のユニット１、８が、高圧配管７Ｈと低圧配管７Ｌとを連結するように取付けられる。また、これによって、部品点数を削減することができる。
【００９２】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、以降の各実施形態においては、上述した第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成および特徴について説明する。図８おいて、第２実施形態の差圧弁から成る高圧抑制弁８の設置位置について説明する。図８の第２実施形態におけるバイパス回路７ａの位置は、凝縮器２の冷媒流れ下流側と蒸発器４の冷媒流れ上流側とを橋絡する位置とし、膨張弁３と並列に高圧抑制弁８を配置している。
【００９３】
上記第２実施形態において、高圧抑制弁８は、凝縮器２の出口側と蒸発器４との間において設けられたバイパス回路７ａに設けられている。そして、蒸発器４入口側に設けられた膨張弁３の一端にバイパス回路７ａが接続されている。
【００９４】
これによれば、膨張弁３は高圧冷媒を絞って低圧冷媒としており、高圧側と低圧側とが隣接する場所に設けられている。よって、膨張弁３の一端にバイパス回路７ａが接続され、そのバイパス回路７ａ内に高圧抑制弁８を設けると、膨張弁３と高圧抑制弁８とを隣接して取付け易い。
【００９５】
このように、上記高圧抑制弁８の設置位置は、膨張弁３に対する隣接位置となる。よって、膨張弁３と高圧抑制弁８とを一体化させることもできる。メンテナンス性に関しても、上記高圧抑制弁８の設置位置は、膨張弁３が市場で交換を想定しているので、高圧抑制弁８のメンテナンスがし易い位置と言える。また、高圧抑制弁８を、膨張弁３と一体に構成した場合、予め一体化された高圧抑制弁８および膨張弁３のユニットが、高圧側と低圧側とを連結するように取付けられる。これによって、部品点数を削減することもできる。
【００９６】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。図９において、第３実施形態の差圧弁から成る高圧抑制弁８の設置位置について説明する。バイパス回路７ｂの位置は、凝縮器２を通過した直後と圧縮機１の低圧側とを繋ぐ位置としている。そして、このバイパス回路７ｂに差圧弁から成る高圧抑制弁８を配置している。また、高圧抑制弁８と、凝縮器２の冷媒流れ下流側と、蒸発器４の冷媒流れ上流側とを膨張弁３で結合している。
【００９７】
これによれば、膨張弁３は高圧冷媒を絞って低圧冷媒としており高圧側と低圧側とが隣接する場所に設けられている。よって、膨張弁３の一端にバイパス回路７ｂが接続され、そのバイパス回路７ｂ内に高圧抑制弁８を設けると、膨張弁３と高圧抑制弁８とが隣接して取付けられる。
【００９８】
また、上記高圧抑制弁８の設置位置は、圧縮機１と膨張弁３の近辺となる。よって、高圧抑制弁８を圧縮機１や膨張弁３と一体化させることができる。また、圧縮機１および膨張弁３は市場で交換を想定している。従って、メンテナンス性に関しても、上記高圧抑制弁８の設置位置は、メンテナンスがし易い位置と言える。また、高圧抑制弁８を、膨張弁３あるいは圧縮機１と一体にすれば、予め膨張弁３あるいは圧縮機１と一体化された高圧抑制弁８のユニットが、バイパス回路７ｂに取付けられる。これによって、部品点数を削減することができる。
【００９９】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。上記各実施形態においては、高圧抑制弁として、機械式の開閉弁から成る差圧弁を用いたが、第４実施形態と成る図１０では、高圧圧力センサ（援用する図３の圧縮機吐出部５に追加して設けた圧力センサ、または既存の圧力センサ９を使用できる）の検出信号により、開弁閉弁作動を行う電磁弁等の制御弁を差圧弁の代わりに用いて、高圧抑制弁８を構成したものである。
【０１００】
また、圧縮機１と高圧抑制弁８とを制御する制御装置２１（援用する図６の制御装置２１と同じ）が設けられている。制御装置２１には上記圧縮機吐出部（高圧側）５に設けた圧力センサの値が取り込まれる。そして、高圧抑制弁８は、制御装置２１からの信号で開弁する弁からなる。従って、制御装置２１により高圧抑制弁８の開弁特性を任意に設定することができる。
【０１０１】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。図１１おいて、第５実施形態の冷凍サイクルはヒートサイフォン機能を利用したものである。図１１に示すように、蒸発器４は凝縮器２よりも低い位置に配置されている。つまり、車両に設置された状態において、凝縮器２は、蒸発器４よりも高い天側の位置にある。さらに冷媒が蒸発器４に向けて流出する凝縮器２の出口部は、下部タンク２ｄに設けられ、冷媒配管を介して膨張弁３に接続されている。凝縮器２と蒸発器４とがヒートサイフォン（サーモサイフォンとも言う）機能を発揮するためには、凝縮器２の出口部が凝縮器２の下部に配置されることが好ましい。また膨張弁３は、冷媒配管を介して蒸発器４の下部タンク４ｄに接続されている。
【０１０２】
冷却を行う場合は、圧縮機１を運転し、蒸発器４と熱交換された冷却風を作ることが一般的である。しかし、圧縮機１を運転するための消費電力により、ＥＶ車（電気自動車）の航続距離が少なくなるという課題があった。そこで、凝縮器２を上側（天側）、蒸発器４を下側（地側）に設置し、圧縮機１をバイパスするバイパス回路７を設けた回路構成とする。この回路構成とすることで、電池温度より外気温度が１０℃〜１５℃低い場合は、後述するヒートサイフォン運転を行うことで、圧縮機１で電力を消費することなく電池を冷却することが可能となる。
【０１０３】
このヒートサイフォンの機能について更に説明する。１０℃〜４０℃で正常に作動する電池の温度が、２５℃から３５℃で、外気温度が電池温度よりも５℃〜１５℃低いと判断された時、制御装置（援用する図１０の制御装置２１）は、圧縮機１を停止し、電磁弁から成る高圧抑制弁８を開弁してヒートサイフォン運転に切換える。
【０１０４】
冷凍サイクル内に充填された液冷媒は、重力により下方に設置された蒸発器４内に蓄えられる。電池内に設定されたブロワ１１（援用する図１０）により、電池の熱を蒸発器４へ流すことで、蒸発器４内の液冷媒を蒸発させる。
【０１０５】
蒸発した冷媒は、圧縮機１に並列に設置されたバイパス回路７と開弁している電磁弁等から成る高圧抑制弁８とを通り凝縮器２へ導かれ、外気により冷やされることで液化する。そして、液化した冷媒は重力により蒸発器４へ導かれる。この冷媒流れの繰り返しにより、電池を冷却することが出来る。
【０１０６】
図１２は、電池の温度と外気温度とに応じて運転モードが変化する運転遷移状態を説明している。このように、ヒートサイフォン運転と通常の冷凍サイクル運転との運転切換えを行い。外気の温度および電池の温度に応じてヒートサイフォン運転が可能であると判断されたときは、通常の冷凍サイクル運転からヒートサイフォン運転に切換える。そして、ヒートサイフォン運転への切換え弁である図１０、図１１の電磁弁から成る高圧抑制弁３は、高圧圧力異常時、つまり、圧縮機吐出部５の圧力が異常高圧圧力になった時、制御装置２１が高圧制御弁８を開弁することで、バイパス回路７を介して高圧側と低圧側とを連通させ、高圧圧力上昇を阻止する弁ともなる。
【０１０７】
また、上記第５実施形態においては、凝縮器２が天方向に設けられ、蒸発器４が地方向に設けられている。その上で、制御装置２１は、圧縮機１を回転させて通常の冷凍サイクルで電池の冷却を行うと共に、圧縮機１を停止させて高圧抑制弁８を異常高圧でないにもかかわらず開弁し、凝縮器２と蒸発器４とにヒートサイフォン機能で冷媒を流している。これによれば、圧縮機１を回転させないでヒートサイフォン機能で電池を冷却でき、かつ、ヒートサイフォン運転への切換えに必要な切換え弁と高圧抑制弁８とを兼用させることができる。
【０１０８】
なお、上記第５実施形態における冷却モードは、ヒートサイフォン機能を利用して図１２の高能力冷却モードと低能力冷却モードの２段階の運転モードを設定しているともいえる。以下これについて、詳しく説明する。
【０１０９】
高能力冷却モードは、電池温度センサ４５で検出された電池温度が第１所定温度Ｔ１を超える場合に実施される大きな冷却能力を発揮するモードである。第１所定温度Ｔ１としては、例えば３５℃とすることができる。
【０１１０】
すなわち、制御装置２１は、検出された電池温度が３５℃を超えたと判定すると、組電池２０は即時に冷却を必要とする状態であると判断し、高能力冷却モードを実行する。この高能力冷却モードは、検出される電池温度が第１所定温度Ｔ１以下になるまで継続実施され、当該電池温度が第１所定温度Ｔ１以下であると判定すると、高能力冷却モードは終了する。なお、援用する図３の矢印は、高能力冷却モードにおける冷媒に流れを示している。
【０１１１】
制御装置２１は、高能力冷却モードにおいて、図３に示すように、高圧抑制弁８を閉状態に制御し圧縮機１を駆動するとともに、援用する図５の外気取入れ通路４３と室外排出通路４４とが凝縮器２を経由して連通する空気経路をなすようにドア１３およびドア１４の開度位置を制御する。そして、熱交換器上流側通路４１と熱交換器下流側通路４２とが蒸発器４を経由して連通する空気経路をなすようにドア１５およびドア１６の開度位置を制御する。さらに制御装置２１は、ブロワ１１および電動ファン１７を駆動する。
【０１１２】
これにより、圧縮機１から吐出された高圧圧力の冷媒は、外気取入れ通路４３から室外排出通路４４へ向けて流通する外気に対して凝縮器２で放熱して外気を加熱する。加熱された外気は、再び車室外に排出される。このとき、車両走行風によって外気を外気取入れ通路４３から室外排出通路４４へ向けて流通させることができる場合には、電動ファン１７を駆動せず停止状態に制御してもよい。したがって、駐車時等、車両走行風が得られない場合は、電動ファン１７を駆動する必要がある。
【０１１３】
また、凝縮器２を流出した冷媒は、膨張弁３で減圧された後、蒸発器４で気化して通過空気から吸熱することにより通過空気を冷却した後、圧縮機１に吸入される。蒸発器４で冷却された通過空気は、蒸発器４の熱交換部を通過する空気通路と組電池２０の電池通路とを循環し続け、蒸発器４で冷却され続ける。このように冷却され続ける温調空気は、組電池２０の電池通路を流通するときに、単電池の表面や電極端子に接触することで単電池から吸熱し、組電池２０の温度を低下させることができる。つまり、高能力冷却モードでは、蒸発器４で冷却される空気を温調空気として組電池２０に対して提供し、凝縮器２で放熱した冷媒熱を車室外に排出する。
【０１１４】
加熱モードは、検出された電池温度が第２所定温度Ｔ２未満である場合に実施される大きな加熱能力を発揮するモードである。第２所定温度Ｔ２は、第１所定温度Ｔ１よりも低い温度に設定され、電池温度がそれ未満になると本来の充放電能力を発揮し難くなる。第２所定温度Ｔ２としては、例えば、１０℃とすることができる。
【０１１５】
すなわち、制御装置２１は、検出された電池温度が１０℃未満であると判定すると、電池を即時に加熱を必要とする状態であると判断し、加熱モードを実行する。この加熱モードは、検出される電池温度が第２所定温度Ｔ２以上になるまで継続実施され、当該電池温度が第２所定温度Ｔ２以上であると判定すると、加熱モードは終了する。なお、加熱モードにおける冷媒の流れは、高能力冷却モードにおける冷媒の流れと同一であるが、ドア１３、１４、１５および１６の開度位置が異なる。
【０１１６】
低能力冷却モードは、検出された電池温度が第３所定温度Ｔ３（例えば２５℃）以上で第１所定温度Ｔ１以下に含まれる所定の温度範囲に該当する場合に実施される比較的小さな冷却能力を発揮するモードである。当該所定の温度範囲は、例えば、２５℃以上３５℃以下に設定することができる。
【０１１７】
すなわち、制御装置２１は、検出された電池温度が２５℃以上３５℃以下の範囲に含まれると判定すると、電池は冷却を必要とする状態であるが、急激に温度低下を要する状態でないと判断し、低能力冷却モードを実行する。この低能力冷却モードは、検出される電池温度が２５℃未満になるまで、または３５℃を超えるまで継続実施される。なお、バイパス回路７を通る図１１の矢印は、低能力冷却モードにおける冷媒に流れを示している。但し、外気温度が電池温度よりも５℃〜１５℃低いという条件を満たさない場合は、ヒートサイフォンによる冷却は行わないで、圧縮機１を回転させる通常のエアコンサイクルによる冷却が行われる。
【０１１８】
制御装置２１は、低能力冷却モードでは、図１１に示すように、圧縮機１を停止状態、電磁弁からなる高圧抑制弁８を開状態に制御し、援用する図１０の外気取入れ通路４３と室外排出通路４４とが凝縮器２を経由して連通する空気経路をなすようにドア１３およびドア１４の開度位置を制御する。そして、熱交換器上流側通路４１と熱交換器下流側通路４２とが蒸発器４を経由して連通する空気経路をなすようにドア１５およびドア１６の開度位置を制御する。さらに制御装置２１は、ブロワ１１および電動ファン１７を駆動する。
【０１１９】
これにより、冷凍サイクル内の冷媒の一部は、凝縮器２よりも下方に配置されている蒸発器４に液体冷媒として留まるようになる。ここで組電池２０から蒸発器４の熱交換部に送られる温風が熱交換部を通過するときに、液体冷媒が蒸発することにより、温風から吸熱する。これにより、温風は冷却されて再び組電池２０の電池通路に供給され電池を冷却する。
【０１２０】
蒸発器４で蒸発した冷媒は、図１１のバイパス回路７を通って、凝縮器２に流入し、凝縮器２の熱交換部を成すチューブ２ｔで通過空気によって冷却されて凝縮する。そして、凝縮した冷媒は、自重によって凝縮器２の下部タンク２ｄを経由して再び蒸発器４の下部タンク４ｄに流入し、上記の冷媒の蒸発、凝縮の作用が繰り返し行われる。したがって、蒸発器４、凝縮器２およびこれらを連通させる冷媒配管は、ヒートサイフォンとして機能する。また、高圧抑制弁８を断続制御したり開度可変制御した場合、または膨張弁３に開度可変式の電子制御式膨張弁を用いて該電子制御式膨張弁の開度を制御したりすることにより、蒸発器４における冷却能力を調整することが可能である。
【０１２１】
低能力冷却モードでは、凝縮器２で加熱された外気は、再び車室外に排出される。このとき、車両走行風によって外気を外気取入れ通路４３（図１０）から室外排出通路４４へ向けて流通させることができる場合には、電動ファン１７を駆動せず停止状態に制御してもよい。したがって、駐車時等、車両走行風が得られない場合は、電動ファン１７を駆動する必要がある。
【０１２２】
以下、本実施形態の電池温調用冷凍サイクル装置１００がもたらす作用について更に説明する。電池温調用冷凍サイクル装置１００は、組電池２０と、組電池２０に対して温調空気を送風するブロワ１１と、温調空気が流通する空気経路を運転モードに応じて変更するドア１３、１４、１５、１６と、温調対象を加熱する加熱モードにおいて、冷凍サイクル中を流れる冷媒の放熱作用により温調対象へ送風される空気を加熱する凝縮器２と、温調対象を冷却する冷却モードにおいて、冷凍サイクル中を流れる冷媒の吸熱作用により温調対象へ送風される空気を冷却する蒸発器４と、冷凍サイクルにおいて凝縮器２へ冷媒を吐出する圧縮機１とを備える。蒸発器４は、凝縮器２よりも低い位置に配置される。
【０１２３】
これによれば、圧縮機１を駆動しない場合、すなわち強制的な冷媒の吐出を実施しない場合でも、凝縮器２および蒸発器４について、蒸発、凝縮を繰り返し起こさせるヒートサイフォン機能を実現できる。これにより、圧縮機１を駆動する場合ほど高い冷却能力を必要としない状況、例えば、駐車中、市街地、住宅地の低速運転中等の温調制御において、動力不要の冷却モードが実施できるとともに、周辺への騒音低減が図れる。
【０１２４】
また、加熱用熱交換器として冷凍サイクルに含まれる凝縮器２を採用し、冷却用交換器として冷凍サイクルに含まれる蒸発器４を採用するため、簡単な構成の冷凍サイクルを活用することによって、低能力冷却モード、高能力冷却モード、および加熱モードを実行できる装置を提供できる。
【０１２５】
更に、冷凍サイクルを車室内空調用の冷凍サイクルとは独立したサイクルとしたから、車室内空調の制御と適合させる必要がなく、温調対象と成る電池にとって必要とされる温調能力に応じた温調制御が実施できる。また、この電池温調用冷凍サイクル装置１００によれば、温調空気は循環する形態であるため、外部からの湿気、埃等の流入を抑制できるとともに、温調空気の熱損失を低減できるため、省電力の装置を提供できる。
【０１２６】
加えて、蒸発器４に連通する凝縮器２の出口部（例えば図１１の下部タンク２ｄ）は、凝縮器２の下部に配置される。これによれば、蒸発器４で気化した冷媒が凝縮器２で凝縮して液体になった冷媒を、自重により凝縮器２の下部に集め、蒸発器４に確実に送ることができる。したがって、確実かつ効果的なヒートサイフォン機能の発揮を実現できる。
【０１２７】
また、図１２のように、制御装置２１は、電池温度センサ４５によって検出された電池の温度が第１所定温度Ｔ１を超える場合は、圧縮機１を駆動させるとともに、ドア１３〜１６およびブロワ１１を制御して高能力の冷却モードを実施する。制御装置２１は、電池温度センサ４５によって検出された温調対象の温度が第２所定温度Ｔ２よりも低温である第２所定温度Ｔ２未満である場合は、圧縮機１を駆動するとともに、ドア１３〜１６およびブロワ１１を制御して加熱モードを実施する。
【０１２８】
制御装置２１は、外気温度が所望範囲内であり、かつ電池温度センサ４５によって検出された電池の温度が第３所定温度Ｔ３以上かつ第１所定温度Ｔ１以下に含まれる所定の温度範囲に該当する場合は、圧縮機１を駆動させないで停止状態にするとともに、蒸発器４によって吸熱された空気を温調対象へ送風するようにドア１３〜１６およびブロワ１１を制御して低能力冷却モード（ヒートサイフォンによる冷却）を実施する。
【０１２９】
これによれば、複数の能力レベルに応じた温調制御をエネルギーの無駄なく、適切に実施することができる。また、温調対象は、車両走行のための電力を蓄電する二次電池であるため、電池の主要機能（充電、放電等）を発揮できる温度範囲が決まっていることから、省電力かつ低騒音の効果的な温調制御を実施できる。
【０１３０】
次に、凝縮器２が天方向に設けられ、蒸発器４が地方向に設けられ、制御装置２１は、圧縮機１を回転させて通常の冷凍サイクルで電池２０の冷却を行うと共に、圧縮機１を停止させて高圧抑制弁８を開弁し、凝縮器２と蒸発器４とにヒートサイフォン機能で冷媒を流す。これによれば、圧縮機１を回転させないでヒートサイフォン機能で電池２０を冷却でき、かつヒートサイフォン運転への切換えに必要な切換え弁と高圧抑制弁８とを兼用させることができる。
【０１３１】
なお、図１２において、第３所定温度Ｔ３＝第２所定温度Ｔ２としてヒートサイフォンによる冷却からエアコンサイクルによる加熱となるように設定することもできるが、第３所定温度Ｔ３と第２所定温度Ｔ２との間に温度差Ｈｃを設定することで、境界ラインＢＬでは、図１０のドア１３〜１６を切換えるだけで、迅速に冷却から加熱に切換えることができる。
【０１３２】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述し
た実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形
して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明
の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範
囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものである。
【０１３３】
上記の実施形態において、単電池の温度を電池温度センサによって検出しているが、温調対象である電池の温度の代わりに、電池を収容している筐体の温度、電池近傍の他の部材の温度、電池の雰囲気温度等を検出し、電池の温度状態を判断する指標としてもよい。
【０１３４】
上記の実施形態において、ブロワおよび電動ファンは、制御装置によって回転数の制御が可能に構成されているが、運転および停止のみが可能で回転数制御が不可能な機器であってもよい。
【０１３５】
上記の実施形態において、ドアは、板状のドア本体部を有する空気経路切換手段であるが、この形態に限定するものではない。例えば、ドアとして、スライド式のドア、フィルム状のドア本体を有するドアを採用してもよい。また、上記の実施形態において、組電池を構成する単電池の形状は、扁平な直方体状、円筒状等であり、特に限定されない。
【０１３６】
なお、電池と電池温調専用の冷凍サイクル構成部品（圧縮機、膨張弁、電磁弁からなる高圧抑制弁、蒸発器、凝縮器、電動ファン、ブロワ、通風路切換えドア）とを一体の筐体内または互いに隣接した筐体内に収納しても良い。また、制御装置からの信号で開弁する制御弁から成る高圧制御弁は、電磁弁に限らず電動機や圧電アクチュエータ等で作動する弁であっても良い。
【符号の説明】
【０１３７】
用語の統一
２  凝縮器
３  膨張弁
４  蒸発器
７、７ａ、７ｂ  バイパス回路
７Ｈ  高圧配管
７Ｌ  低圧配管
８  高圧抑制弁
１０  プレッシャリリーフバルブ
２０  電池（組電池）
２１  制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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