(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機（８０）と、吐出側冷媒配管（１３ｃ）で前記圧縮機の吐出部と接続されており冷媒の循環方向を切り替え可能な四路切替弁（８１）と、外気と熱交換を行う外気用熱交換器（８２）と、車内を空調するための内気用熱交換器（８７）と、前記外気用熱交換器と前記内気用熱交換器との間に配置される膨張機構（８３）と、を有する主冷媒回路（１３）と、
前記主冷媒回路において液冷媒の流れる液冷媒配管（１３ａ，１３ｂ）と前記吐出側冷媒配管とを接続しており、電装品（４１）を冷却する冷却器（４２）と、冷媒を加熱することが可能な加熱手段（４６）と、前記冷却器を流れる冷媒を前記吐出側冷媒配管に流すためのポンプ（４３）と、を有する電装品冷却用流路（１５）と、
通常暖房モードと、前記通常暖房モードよりも暖房能力の高い高暖房モードとを実行可能な実行部（６１）を有する制御装置（６０）と、
を備え、
前記加熱手段は、前記電装品冷却用流路と前記吐出側冷媒配管との接続点（Ａ）と前記冷却器との間に配置されており、
前記実行部は、
前記通常暖房モードにおいて、前記吐出側冷媒配管を流れる冷媒が前記内気用熱交換器に流れるように前記四路切替弁を制御し、かつ、前記冷却器から流出した冷媒が加熱されないように前記加熱手段を制御し、
前記高暖房モードにおいて、前記吐出側冷媒配管を流れる冷媒が前記内気用熱交換器に流れるように前記四路切替弁を制御し、かつ、前記冷却器から流出した冷媒が加熱されるように前記加熱手段を制御する、
自動車用温調システム（１０）。
【請求項２】
前記実行部は、
前記外気用熱交換器を除霜するデフロストモードを実行可能であり、
前記デフロストモードにおいて、前記吐出側冷媒配管を流れる冷媒が前記外気用熱交換器に流れるように前記四路切替弁を制御し、かつ、前記冷却器から流出した冷媒が加熱されるように前記加熱手段を制御する、
請求項１に記載の自動車用温調システム。
【請求項３】
前記実行部は、前記デフロストモードにおいて、前記ポンプが駆動され、かつ、前記圧縮機の駆動が停止されるように前記ポンプ及び前記圧縮機を制御する、
請求項２に記載の自動車用温調システム。
【請求項４】
前記実行部は、前記デフロストモードにおいて、前記外気用熱交換器から前記内気用熱交換器に向かって冷媒が流れないように前記膨張機構を制御する、
請求項２又は３に記載の自動車用温調システム。
【請求項５】
前記液冷媒配管は、前記外気用熱交換器と前記膨張機構とを接続する第１冷媒配管（１３ａ）と、前記膨張機構と前記内気用熱交換器とを接続する第２冷媒配管（１３ｂ）と、を含み、
前記電装品冷却用流路は、前記第１冷媒配管から分岐している第１電装品冷却用流路（１５ｂ）と、前記第２冷媒配管から分岐している第２電装品冷却用流路（１５ａ）と、を含み、
前記第１電装品冷却用流路は、前記冷却器側から前記第１冷媒配管側への冷媒の流れを阻止する第１逆止弁（４５）を有し、
前記第２電装品冷却用流路は、前記冷却器側から前記第２冷媒配管側への冷媒の流れを阻止する第２逆止弁（４４）を有する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の自動車用温調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車や電気自動車等の自動車用温調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ハイブリッド車や電気自動車において、空調用冷凍サイクルを利用してモータやインバータ或いはコンバータ等の電装品の冷却を行う自動車用温調システムが提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１（特開平１１−３３７１９３号公報）に開示されている発熱体冷却装置は、主に、圧縮機と、凝縮器と、凝縮器から流出した冷媒を気液二相に分離するレシーバと、レシーバから流出した液冷媒を減圧する膨張弁と、膨張弁に減圧された液冷媒を蒸発させる蒸発器と、を有する冷凍サイクルから構成される空調装置を備えている。また、この冷凍サイクルには、レシーバから流出した液冷媒を、膨張弁、蒸発器及び圧縮機を迂回させて凝縮器の冷媒流入側に導くバイパス通路が設けられている。そして、このバイパス通路には、モータやインバータ等の電装品を冷却するための冷却器が配設されている。この冷凍サイクルでは、凝縮器から流出して膨張弁に流入する前の液冷媒を冷却器に流して電装品を冷却し、冷却器から流出した冷媒を凝縮器の流入側に導くことで、電装品を冷却することによる圧縮機動力の増加を小さくしている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、車内を暖房するにあたり、外気温度が著しく低い時や車内の暖房開始時等のように、通常の車内暖房時よりも高い暖房能力が必要となることがある。このような場合にも対応できるように、自動車用温調システムでは、暖房能力を向上させることが望まれている。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、簡易な構成で暖房能力を向上させることが可能な自動車用温調システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１観点に係る自動車用温調システムは、主冷媒回路と、電装品冷却用流路と、を備える。主冷媒回路は、圧縮機と、四路切替弁と、外気用熱交換器と、内気用熱交換器と、膨張機構と、制御装置と、を有する。四路切替弁は、吐出側冷媒配管で圧縮機の吐出部と接続されている。また、四路切替弁は、冷媒の循環方向を切り替え可能である。外気用熱交換器は、外気と熱交換を行うものである。内気用熱交換器は、車内を空調するためのものである。膨張機構は、外気用熱交換器と内気用熱交換器との間に配置されている。電装品冷却用流路は、主冷媒回路において液冷媒の流れる液冷媒配管と、吐出側冷媒配管とを接続する。また、電装品冷却用流路は、冷却器と、加熱手段と、ポンプと、を有する。冷却器は、電装品を冷却するものである。加熱手段は、冷媒を加熱することが可能である。ポンプは、冷却器を流れる冷媒を吐出側冷媒配管に流すためのものである。制御装置は、実行部を有する。実行部は、通常暖房モードと、通常暖房モードよりも暖房能力の高い高暖房モードと、を実行可能である。加熱手段は、電装品冷却用流路と吐出側冷媒配管との接続点と、冷却器と、の間に配置されている。実行部は、通常暖房モードにおいて、吐出側冷媒配管を流れる冷媒が内気用熱交換器に流れるように四路切替弁を制御する。さらに、実行部は、通常暖房モードにおいて、冷却器から流出した冷媒が加熱されないように加熱手段を制御する。一方で、実行部は、高暖房モードにおいて、吐出側冷媒配管を流れる冷媒が内気用熱交換器に流れるように四路切替弁を制御する。また、実行部は、高暖房モードにおいて、冷却器から流出した冷媒が加熱されるように加熱手段を制御する。
【０００７】
本発明の第１観点に係る自動車用温調システムでは、冷却器と吐出側冷媒配管との間に加熱手段が設けられている。このため、冷却器において熱交換を行った液冷媒を加熱手段で加熱して蒸発させた後に、吐出側冷媒配管に流すことができる。したがって、圧縮機から吐出されて吐出側冷媒配管を流れる冷媒が、内気用熱交換器に向かって流れるように四路切替弁が切り替えられる車内の暖房時には、電装品からの排熱を受熱した冷媒を、加熱手段によって加熱して、内気用熱交換器に流すことができる。この結果、加熱手段が設けられていない場合と比較して、暖房能力を向上させることができる。
【０００８】
これによって、簡易な構成で暖房能力を向上させることができる。
【０００９】
また、この自動車用温調システムでは、通常暖房モードでは、冷却器から流出した冷媒が加熱手段によって加熱されないが、高暖房モードでは、冷却器から流出した冷媒が加熱手段によって加熱される。このため、高暖房モードでは、加熱手段によって冷媒が加熱されない通常暖房モードが実行される場合と比較して、暖房能力を向上させることができる。したがって、通常暖房モードを実行しても暖房能力が不足している場合に、高暖房モードを実行することで、暖房能力の不足を補うことができる。
【００１０】
本発明の第２観点に係る自動車用温調システムは、第１観点の自動車用温調システムにおいて、実行部は、外気用熱交換器を除霜するデフロストモードを実行可能である。また、実行部は、デフロストモードにおいて、吐出側冷媒配管を流れる冷媒が外気用熱交換器に流れるように四路切替弁を制御する。さらに、実行部は、デフロストモードにおいて、冷却器から流出した冷媒が加熱されるように加熱手段を制御する。この自動車用温調システムでは、デフロストモード実行時には、冷却器において電装品から受熱し、加熱手段によって加熱された冷媒が、外気用熱交換器に流れるため、外気用熱交換器を除霜するための熱源として、電装品の排熱及び加熱手段を利用することができる。
【００１１】
本発明の第３観点に係る自動車用温調システムは、第２観点の自動車用温調システムにおいて、実行部は、デフロストモードにおいて、ポンプが駆動され、かつ、圧縮機の駆動が停止されるように、ポンプ及び圧縮機の駆動を制御する。この自動車用温調システムでは、デフロストモード実行時には、ポンプが駆動されることによって、電装品からの排熱を受熱し、加熱手段によって加熱された冷媒を、四路切替弁を介して外気用熱交換器に流すことができる。したがって、デフロストモードが実行される場合には、圧縮機を駆動させることがないため、液バック等の圧縮機の信頼性を損なう運転をすることなく、外気用熱交換器の除霜を行うことができる。
【００１２】
本発明の第４観点に係る自動車用温調システムは、第２観点又は第３観点の自動車用温調システムにおいて、実行部は、デフロストモードにおいて、外気用熱交換器から内気用熱交換器に向かって冷媒が流れないように膨張機構を制御する。このため、デフロストモード実行時には、外気用熱交換器から内気用熱交換器に向かって冷媒が流れないため、内気用熱交換器が蒸発器として機能せず、この結果、車内の冷房が行われないことになる。したがって、外気用熱交換器を除霜しても、車内の温度低下を緩和することができる。
【００１３】
本発明の第５観点に係る自動車用温調システムは、第１観点から第４観点のいずれかの自動車用温調システムにおいて、液冷媒配管は、第１冷媒配管と、第２冷媒配管と、を含む。第１冷媒配管は、外気用熱交換器と、膨張機構と、を接続する。第２冷媒配管は、膨張機構と、内気用熱交換器と、を接続する。電装品冷却用流路は、第１電装品冷却用流路と、第２電装品冷却用流路と、を含む。第１電装品冷却用流路は、第１冷媒配管から分岐している。第２電装品冷却用流路は、第２冷媒配管から分岐している。また、第１電装品冷却用流路は、冷却器側から第１冷媒配管側への冷媒の流れを阻止する第１逆止弁を有する。さらに、第２電装品冷却用流路は、冷却器側から第２冷媒配管側への冷媒の流れを阻止する第２逆止弁を有する。
【００１４】
本発明の第５観点に係る自動車用温調システムでは、電装品冷却用流路が、第１逆止弁及び第２逆止弁を有しているため、冷却器において熱交換を行わせるための冷媒が、液冷媒配管に流れるおそれを低減することができる。したがって、車内の冷房時及び暖房時のいずれの場合であっても、冷却器に高圧液冷媒を流すことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の第１観点に係る自動車用温調システムでは、簡易な構成で暖房能力を向上させることができる。
【００１６】
本発明の第２観点に係る自動車用温調システムでは、外気用熱交換器を除霜するための熱源として、電装品の排熱及び加熱手段を利用することができる。
【００１７】
本発明の第３観点に係る自動車用温調システムでは、液バック等の圧縮機の信頼性を損なう運転をすることなく、外気用熱交換器の除霜を行うことができる。
【００１８】
本発明の第４観点に係る自動車用温調システムでは、外気用熱交換器を除霜しても、車内の温度低下を緩和することができる。
【００１９】
本発明の第５観点に係る自動車用温調システムでは、車内の冷房時及び暖房時のいずれの場合であっても、冷却器に高圧液冷媒を流すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る自動車用温調システムの概略図。
【図２】自動車用温調システムの備える制御装置の制御ブロック図。
【図３】変形例Ａに係る冷媒回路図
【図４】変形例Ｂに係る冷媒回路図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態に係る自動車用温調システム１０について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の具体例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００２２】
（１）全体構成
自動車用温調システム１０は、ハイブリッド車や電気自動車等のバッテリが走行用の電力源である車に用いられる温調システムであって、温調装置１１と、制御装置６０とを備えている。温調装置１１は、単一の冷媒を用いて車内の空調、及び、バッテリ以外の電装品４１の冷却を行うことが可能な１つの冷媒回路１２を備えている。制御装置６０は、温調装置１１の備える各種機器を制御するための装置である。この自動車用温調システム１０では、制御装置６０が温調装置１１の備える各種機器を制御することで、車内の空調（冷房及び暖房等）、及び、バッテリ以外の電装品４１の冷却が行われる。
【００２３】
（２）詳細構成
（２−１）温調装置の構成
温調装置１１の備える冷媒回路１２は、蒸気圧縮式の冷媒回路であって、図１に示すように、主に、圧縮機８０、四路切替弁８１、外気用熱交換器８２、空調用熱交換器８７及び冷却器４２を含む。また、冷媒回路１２は、主冷媒回路１３と、電装品冷却用流路１５と、を有する。主冷媒回路１３には、空調ユニットに含まれる空調用熱交換器８７が接続されている。電装品冷却用流路１５は、主冷媒回路１３から分岐しており、冷却ユニット４０に含まれる冷却器４２が接続されている。
【００２４】
（２−１−１）主冷媒回路の構成
主冷媒回路１３には、図１に示すように、圧縮機８０と、外気と熱交換を行う外気用熱交換器８２と、空調用制御弁８３と、車内を空調するための空調用熱交換器８７と、が順に接続されている。
【００２５】
圧縮機８０は、回転数が可変なインバータ式の圧縮機であって、吸入したガス冷媒を圧縮するためのものである。
【００２６】
空調用制御弁８３は、外気用熱交換器８２と空調用熱交換器８７との間の冷媒圧力の調整や冷媒流量の調整等を行うための電動膨張弁であって、空調用熱交換器８７における熱交換量を制御することができる。
【００２７】
外気用熱交換器８２は、外気を熱源として冷媒と熱交換を行うためのものであり、外ファン８４が外気用熱交換器８２に接触する空気流れを生成することで、外気と外気用熱交換器８２を流れる冷媒とを熱交換させることができる。
【００２８】
空調用熱交換器８７は、車内の空気を熱源として冷媒と熱交換を行うためのものであり、内ファン８８が空調用熱交換器８７に接触する空気流れを生成することで、車内の空気と空調用熱交換器８７を流れる冷媒とを熱交換させることができる。なお、空調用熱交換器８７は、内ファン８８と共に空調ユニットを構成している。
【００２９】
また、主冷媒回路１３に接続されている四路切替弁８１は、主冷媒回路１３を流れる冷媒の流路を変更する切替機構を構成している。四路切替弁８１は、圧縮機８０の吐出側と外気用熱交換器８２と接続し、かつ、空調用熱交換器８７と圧縮機８０の吸入側とを接続する第１状態（図１の実線参照）と、圧縮機８０の吐出側と空調用熱交換器８７とを接続し、かつ、外気用熱交換器８２と圧縮機８０の吸入側とを接続する第２状態（図１の破線参照）とに切り替わることで、主冷媒回路１３における冷媒の循環方向が可逆に構成されている。
【００３０】
なお、以下では、説明の便宜上、主冷媒回路１３に含まれる冷媒配管のうち、外気用熱交換器８２と空調用制御弁８３とを接続する冷媒配管を第１冷媒配管１３ａといい、空調用熱交換器８７と空調用制御弁８３とを接続する冷媒配管を第２冷媒配管１３ｂという。また、第１冷媒配管１３ａには、車内暖房時に蒸発器として機能する外気用熱交換器８２の入口側の冷媒の温度を検出するためのデアイサ温度センサ９０が設けられている。
【００３１】
（２−１−２）冷却ユニットの構成
冷却ユニット４０は、冷却器４２と、ポンプ４３と、を有している。また、冷却ユニット４０は、電装品冷却用流路１５によって主冷媒回路１３に接続されている。
【００３２】
電装品冷却用流路１５は、図１に示すように、圧縮機８０から吐出され凝縮器として機能する熱交換器（ここでは、冷房時には、外気用熱交換器８２であり、暖房時には、空調用熱交換器８７である）で凝縮した高圧液冷媒の流れる冷媒配管（第１冷媒配管１３ａ及び第２冷媒配管１３ｂ）に接続されている。また、電装品冷却用流路１５は、圧縮機８０の吐出部と四路切替弁８１とを接続する吐出側冷媒配管１３ｃに接続されている。より詳しくは、電装品冷却用流路１５は、第１冷媒配管１３ａを流れる冷媒を冷却器４２に流すための第１流路１５ｂと、第２冷媒配管１３ｂを流れる冷媒を冷却器４２に流すための第２流路１５ａと、を含む。第１流路１５ｂは、一端が第１冷媒配管１３ａに接続されており、他端が第２流路１５ａに接続されている。第２流路１５ａは、一端が第２冷媒配管１３ｂに接続されており、他端が吐出側冷媒配管１３ｃに接続されている。
【００３３】
冷却器４２は、電装品４１（モータやインバータ或いはコンバータ等）を冷却するための熱交換器であって、内部に冷媒が流れる冷媒通路を有している。冷却器４２では、冷媒通路を流れる高圧液冷媒と電装品４１との間で熱交換が行われることで、電装品４１の冷却を行う。なお、冷却器４２の具体的構成は、冷却する電装品４１の形状等に応じた形態に設計される。また、本実施形態における電装品４１には、バッテリは含まれないものとする。
【００３４】
ポンプ４３は、出力が可変なインバータ式のポンプであって、吸い込んだ冷媒を昇圧して吐出するように構成されている。なお、本実施形態では、ポンプ４３は、吸い込んだ冷媒を昇圧して吐出するように構成されたポンプ（冷媒ポンプ）であるが、冷却器４２に流れる冷媒の流量を調整可能であって、冷媒を搬送できるものであれば、ポンプ４３の構成はこれに限定されない。
【００３５】
また、ポンプ４３は、図１に示すように、第２流路１５ａに設けられており、ポンプ４３の出力を変更することで冷却器４２における熱交換量、すなわち、電装品４１の冷却能力を制御することができる。
【００３６】
さらに、電装品冷却用流路１５には、ヒータ４６が設けられている。ヒータ４６は、冷媒を加熱すること可能な加熱手段であって、第２流路１５ａにおいて、電装品冷却用流路１５と吐出側冷媒配管１３ｃとの接続点Ａと、冷却器４２との間に配置されている。このため、ヒータ４６は、冷却器４２において電装品４１と熱交換を行い、冷却器４２から流出した冷媒を加熱することができる。
【００３７】
また、第１流路１５ｂ及び第２流路１５ａには、主冷媒回路１３側から冷却器４２側に向かう冷媒の流れのみを許容する第１逆止弁４５及び第２逆止弁４４が、それぞれ設けられている。第１逆止弁４５及び第２逆止弁４４が設けられていることで、冷却器４２において熱交換を行うための高圧液冷媒が、第１冷媒配管１３ａ及び第２冷媒配管１３ｂに逆流することを阻止することができる。ここで、第２逆止弁４４は、図１に示すように、第２流路１５ａにおいて、第２流路１５ａの第２冷媒配管１３ｂとの接続点とポンプ４３との間に配置されている。
【００３８】
なお、本実施形態では、第１流路１５ｂの入口側端部が第１冷媒配管１３ａに接続されており、第２流路１５ａの入口側端部が第２冷媒配管１３ｂに接続されているが、冷却器４２に高圧液冷媒が流入すればよいため、第１流路１５ｂ及び第２流路１５ａの冷媒入口側が、外気用熱交換器８２及び空調用熱交換器８７の中間あたりに接続されていてもよい。
【００３９】
また、電装品冷却用流路１５には、内部を流れる冷媒の温度を検出するための第１温度センサ９１及び第２温度センサ９２が設けられている。第１温度センサ９１は、ポンプ４３の吐出側に設けられている。より詳しくは、第１温度センサ９１は、ポンプ４３と冷却器４２とを接続する配管１５ａａ近傍に設けられている。一方、第２温度センサ９２は、電装品冷却用流路１５と吐出側冷媒配管１３ｃとの接続点Ａと、ヒータ４６との間に、具体的には、吐出側冷媒配管１３ｃとヒータ４６とを接続する配管１５ａｂ近傍に設けられている。
【００４０】
さらに、本実施形態では、発熱体である電装品４１は、電装品４１からの外部への放熱が抑制されるように、例えばケーシングに収納されるなどして、外気と断熱されている。しかしながら、電装品４１周りの構成は、これに限定されず、電装品４１が外気と断熱されていなくてもよい。
【００４１】
（２−２）制御装置の構成
制御装置６０は、図２に示すように、温調装置１１の有する各種機器と接続されており、車内の空調及び電装品４１の冷却等を行うために各種機器の動作制御を行う。より詳しくは、制御装置６０は、圧縮機８０の回転数、及び、空調用制御弁８３の弁開度や内ファン８８の回転数を調整する制御を行うことで空調用熱交換器８７における熱交換量を制御したり、ポンプ４３の出力を調整する制御を行うことで冷却器４２における熱交換量を制御したりする。
【００４２】
また、制御装置６０は、各種機器を制御することで記憶部６２に記憶されている各種モードを実行する実行部６１を有している。各種モードには、冷房モード、通常暖房モード、高暖房モード、及び、デフロストモードが含まれる。なお、冷房モードは、車内冷房時に実行されるモードであり、通常暖房モード及び高暖房モードは、車内暖房時に実行されるモードである。
【００４３】
冷房モードは、ユーザからの車内冷房実行指令がある場合に実行されるモードである。冷房モードでは、車内の冷房、及び、電装品４１の冷却が行われるように各種機器が制御される。
【００４４】
通常暖房モードは、ユーザからの車内暖房実行指令がある場合に実行されるモードである。通常暖房モードでは、車内の暖房、及び、電装品４１の冷却が行われるように各種機器が制御される。なお、通常暖房モードでは、ポンプ４３の出力が、第１温度センサ９１によって検出される第１温度値と、第２温度センサ９２によって検出される第２温度値との差（過熱度）が所定値以上となるように制御される。
【００４５】
高暖房モードは、ユーザからの車内暖房実行指令がある場合に実行されるモードであって、通常暖房モードよりも暖房能力の高いモードである。高暖房モードでは、車内の暖房、及び、電装品４１の冷却が行われるように各種機器が制御される。なお、高暖房モードは、通常暖房モードでは暖房能力が不足していると判断された場合に、具体的には、通常暖房モード実行時に、圧縮機８０が最大回転数で駆動しても車内の暖房能力が不足している場合に自動的に実行される。
【００４６】
デフロストモードは、デアイサ温度センサ９０によって検出される温度値が、所定値以下、或いは、外気温度が低い場合は、外気温度との差が所定値以下となった場合に自動的に実行されるモードである。デフロストモードでは、外気用熱交換器８２の除霜、及び、電装品４１の冷却が行われ、車内の空調（冷房及び暖房等）が行われないように各種機器が制御される。なお、本実施形態では、デフロストモードは、デアイサ温度センサ９０によって検出される温度値が所定値（例えば、１０℃）以上となった時に終了するものとする。
【００４７】
（３）各モード実行時における各種機器の制御動作
次に、実行部６１による冷房モード、通常暖房モード、高暖房モード及びデフロストモード実行時における各種機器の制御動作について説明する。
【００４８】
（３−１）冷房モード
冷房モードでは、四路切替弁８１が第１状態に切り替えられる。また、圧縮機８０の回転数及び空調用制御弁８３の弁開度は、車内の冷房能力に応じて調整される。さらに、ポンプ４３の出力は、第１温度センサ９１及び第２温度センサ９２の検出結果に基づいて制御される。なお、冷房モードでは、ヒータ４６が駆動しないように制御されている。
【００４９】
圧縮機８０から吐出された高圧ガス冷媒は、外気用熱交換器８２で外ファン８４により送風される外気と熱交換して、冷却され凝縮する。外気用熱交換器８２から流出した高圧液冷媒は、第１冷媒配管１３ａを流れて空調用制御弁８３に至り、或いは、第１冷媒配管１３ａの途中で第１流路１５ｂに流れる。
【００５０】
空調用制御弁８３に至った高圧液冷媒は、空調用制御弁８３で減圧された後に、空調用熱交換器８７に流入する。空調用熱交換器８７では、流入した液冷媒が内ファン８８により送風される車内空気と熱交換を行い、液冷媒が蒸発するとともに空気を冷却し、車内の冷房を行う。蒸発したガス冷媒は、四路切替弁８１を介して圧縮機８０に吸入される。
【００５１】
一方で、第１冷媒配管１３ａの途中で第１流路１５ｂに流れた高圧液冷媒は、ポンプ４３によって昇圧された後に、冷却器４２に流れる。そして、冷却器４２に流入した高圧液冷媒は、電装品４１から吸熱することにより電装品４１を冷却する。また、冷却器４２から流出した冷媒は、吐出側冷媒配管１３ｃを流れる冷媒に合流する。
【００５２】
このように冷媒回路１２内を冷媒が流れて、空調用熱交換器８７が蒸発器として機能することで、車内の冷房が行われる。また、冷却器４２に高圧液冷媒が流れることで、電装品４１を冷却することができる。さらに、ポンプ４３で昇圧され、冷却器４２において電装品４１からの排熱を吸入して蒸発した冷媒は、圧縮機８０の吐出側冷媒配管１３ｃを流れる冷媒と合流する。このように、ポンプ４３から吐出された冷媒は、冷却器４２、及び、ヒータ４６を流れ、圧縮機８０での圧縮を伴わないで、四路切替弁８１、外気用熱交換器８２を介して、ポンプ４３に吸入されるため、圧縮機８０の動力増加がなく、高効率に運転できる。
【００５３】
（３−２）通常暖房モード
通常暖房モードでは、四路切替弁８１が第２状態に切り替えられる。また、圧縮機８０の回転数及び空調用制御弁８３の弁開度は、車内の暖房能力に応じて調整される。さらに、ポンプ４３の出力は、第１温度センサ９１及び第２温度センサ９２の検出結果に基づいて制御される。なお、通常暖房モードでは、ヒータ４６が駆動しないように制御されている。
【００５４】
圧縮機８０から吐出された高圧ガス冷媒は、空調用熱交換器８７で内ファン８８により送風される車内空気と熱交換を行い、高圧ガス冷媒が凝縮するとともに空気を加熱し、車内の暖房を行う。また、空調用熱交換器８７から流出した高圧液冷媒は、第２冷媒配管１３ｂを流れて空調用制御弁８３に至り、或いは、第２冷媒配管１３ｂの途中で電装品冷却用流路１５の第２流路１５ａに流れる。
【００５５】
空調用制御弁８３に至った高圧液冷媒は、空調用制御弁８３で減圧された後に、外気用熱交換器８２に流入する。外気用熱交換器８２では、流入した液冷媒が、外ファン８４により送風される外気と熱交換を行うことで蒸発する。そして、蒸発したガス冷媒は、四路切替弁８１を介して圧縮機８０に吸入される。
【００５６】
一方で、第２冷媒配管１３ｂの途中で第２流路１５ａに流れた高圧液冷媒は、ポンプ４３によって昇圧された後に、冷却器４２に流れる。そして、冷却器４２に流入した高圧液冷媒は、電装品４１から吸熱することにより電装品４１を冷却する。また、冷却器４２から流出した冷媒は、吐出側冷媒配管１３ｃを流れる冷媒に合流する。
【００５７】
このように冷媒回路１２内を冷媒が流れて、空調用熱交換器８７が凝縮器として機能することで、車内の暖房が行われる。また、冷却器４２に高圧液冷媒が流れることで、電装品４１を冷却することができる。さらに、ポンプ４３で昇圧され、冷却器４２において電装品４１からの排熱を吸入して蒸発した冷媒は、圧縮機８０の吐出側冷媒配管１３ｃを流れる冷媒と合流する。このように、圧縮機８０による圧縮を伴わないポンプ４３の動力のみで、冷却器４２から流出した冷媒を吐出側冷媒配管１３ｃに流すことができるため、圧縮機８０の動力増加を伴わずに、電装品４１の排熱を車内暖房に利用することができる。
【００５８】
（３−３）高暖房モード
上述のように、高暖房モードは、通常暖房モードにおいて圧縮機８０の回転数が最大回転数となっても車内の暖房能力が不足する場合に実行されるモードである。
【００５９】
高暖房モードでは、四路切替弁８１が第２状態に切り替えられる。また、圧縮機８０の回転数及び空調用制御弁８３の弁開度は、車内の暖房能力に応じて調整される。
【００６０】
一方で、高暖房モードでは、通常暖房モードで不足している暖房能力を補うために、ポンプ４３の回転数が上がるように調整される。また、ヒータ４６は、第１温度センサ９１及び第２温度センサ９２の検出結果に基づいて、過熱度が所定値となるように制御される。なお、ポンプ４３の回転数が最大回転数となっても車内の暖房能力が不足する場合には、ヒータ４６は、過熱度が通常暖房モード実行時よりも高い値となるように制御される。
【００６１】
圧縮機８０から吐出された高圧ガス冷媒は、空調用熱交換器８７で内ファン８８により送風される車内空気と熱交換を行い、高圧ガス冷媒が凝縮するとともに空気を加熱し、車内の暖房を行う。また、空調用熱交換器８７から流出した高圧液冷媒は、第２冷媒配管１３ｂを流れて空調用制御弁８３に至り、或いは、第２冷媒配管１３ｂの途中で電装品冷却用流路１５の第２流路１５ａに流れる。
【００６２】
空調用制御弁８３に至った高圧液冷媒は、空調用制御弁８３で減圧された後に、外気用熱交換器８２に流入する。外気用熱交換器８２では、流入した液冷媒が、外ファン８４により送風される外気と熱交換を行うことで蒸発する。そして、蒸発したガス冷媒は、四路切替弁８１を介して圧縮機８０に吸入される。
【００６３】
一方で、第２冷媒配管１３ｂの途中で第２流路１５ａに流れた高圧液冷媒は、ポンプ４３によって昇圧された後に、冷却器４２に流れる。そして、冷却器４２に流入した高圧液冷媒は、電装品４１から吸熱することにより電装品４１を冷却する。また、冷却器４２から流出した冷媒は、ヒータ４６によって加熱された後に、吐出側冷媒配管１３ｃを流れる冷媒に合流する。
【００６４】
このように冷媒回路１２内を冷媒が流れて、空調用熱交換器８７が凝縮器として機能することで、車内の暖房が行われる。また、冷却器４２に高圧液冷媒が流れることで、電装品４１を冷却することができる。さらに、ポンプ４３で昇圧され、冷却器４２において電装品４１からの排熱を吸入し、かつ、ヒータ４６によって加熱されて蒸発した冷媒が吐出側冷媒配管１３ｃを流れる冷媒と合流するため、圧縮機８０の回転数が最大回転数となっても、暖房能力の不足分を補うことができる。
【００６５】
（３−４）デフロストモード
デフロストモードでは、四路切替弁８１が第１状態に切り替えられる。また、空調用制御弁８３の弁開度は、全閉となるように調整される。さらに、圧縮機８０は駆動されないように制御される。一方で、ポンプ４３の出力は、ポンプ４３の吐出側の圧力が所定値（例えば、２０℃の飽和圧力）となるように制御される。また、ヒータ４６は、第２温度センサ９２の検出結果が所定値となるように制御される。
【００６６】
ポンプ４３から吐出した液冷媒は、冷却器４２において電装品４１から吸熱することにより電装品４１を冷却して蒸発する。そして、冷却器４２から流出した冷媒は、ヒータ４６によって加熱され蒸発した後に、四路切替弁８１を介して外気用熱交換器８２に流入する。そして、外気用熱交換器８２に流入した冷媒は、外気用熱交換器８２において凝縮して液冷媒となった後に、第１冷媒配管１３ａの途中で第１流路１５ｂに流れてポンプ４３に吸入される。
【００６７】
このように冷却器４２で電装品４１からの排熱を吸入し、ヒータ４６に加熱されて蒸発した冷媒が外気用熱交換器８２に流れることで、外気用熱交換器８２の除霜を行うことができる。また、空調用制御弁８３の弁開度が全閉となるように調整されていることで、空調用熱交換器８７に向かって冷媒が流れないため、空調用熱交換器８７が蒸発器として機能して車内が冷房されないことになる。このため、外気用熱交換器８２の除霜を行うために車内が冷房される場合と比較して、車内の温度低下を緩和することができる。
【００６８】
なお、本実施形態では、デフロストモードでは、空調用制御弁８３の弁開度が全閉となるように調整されており、車内の空調は行われないが、これに限定されず、車内の除湿が必要である場合には、上記のポンプ４３、ヒータ４６及び四路切替弁８１の制御に加えて、圧縮機８０の回転数を必要除湿量に応じて制御すると共に、空調用制御弁８３の弁開度を圧縮機８０の吸入過熱度が所定値となるように調整する制御を行ってもよい。これにより、外気用熱交換器８２の除霜に加えて、車内を除湿することができる。
【００６９】
（４）特徴
（４−１）
従来より、空調用冷媒回路内を流れる冷媒を利用して電装品の冷却を行う自動車用温調システムが提案されている。このような自動車用温調システムにおいて、暖房能力を向上させるために、電装品からの排熱を利用することが考えられる。一方で、車内を暖房するにあたり、外気温度が著しく低い時や車内の暖房開始時等のように、通常の車内暖房時よりも高い暖房能力が必要となることがある。
【００７０】
そこで、本実施形態では、ヒータ４６が、電装品冷却用流路１５において、電装品冷却用流路１５と吐出側冷媒配管１３ｃとの接続点Ａと、冷却器４２との間に配置されている。このため、冷却器４２において電装品４１から受熱した冷媒をヒータ４６で加熱して蒸発させた後に、吐出側冷媒配管１３ｃに流すことができる。したがって、車内暖房時には、電装品４１からの排熱を吸熱した冷媒を、ヒータ４６で加熱した後に、四路切替弁８１を介して空調用熱交換器８７に流すことができる。この結果、ヒータが設けられていない場合と比較して、暖房能力を向上させることができる。
【００７１】
これによって、簡易な構成で暖房能力を向上させることができている。
【００７２】
また、本実施形態では、ヒータ４６が冷媒回路１２を流れる冷媒を直接で加熱する構成であるため、例えば、空調用熱交換器にヒータを設けて暖房能力を向上させる場合と比較して、簡易な構成で効率的に暖房能力を向上させることができる。
【００７３】
さらに、本実施形態では、電装品冷却用流路１５を流れる冷媒が吐出側冷媒配管１３ｃを流れる冷媒と合流するように電装品冷却用流路１５と吐出側冷媒配管１３ｃとが接続されているため、例えば、電装品冷却用流路が圧縮機の吸入側冷媒配管に接続されている場合と比較して、圧縮機８０の動力の増加を抑制することができる。
【００７４】
（４−２）
本実施形態では、通常暖房モードでは、ヒータ４６が駆動されないが、高暖房モードでは、ヒータ４６が駆動されて冷却器４２から流出した冷媒が加熱される。このため、高暖房モードが実行される場合には、ヒータ４６によって冷媒が加熱されない通常暖房モードが実行される場合と比較して、暖房能力を向上させることができる。したがって、通常暖房モードを実行しても暖房能力が不足している場合に、高暖房モードを実行することで、通常暖房モードにおける暖房能力の不足分を補うことができる。この結果、高暖房モードを実行することで、外気温度が著しく低い時や暖房開始時等の即暖性を向上させることができている。
【００７５】
（４−３）
本実施形態では、デフロストモード実行時には、電装品４１からの排熱を吸熱し、ヒータ４６に加熱されて蒸発した冷媒を、外気用熱交換器８２に流すことができる。このため、外気用熱交換器８２の除霜を行うための熱源として、電装品４１の排熱及びヒータ４６を利用することができている。
【００７６】
（４−４）
本実施形態では、デフロストモード実行時には、ポンプ４３が駆動されることで、電装品４１からの排熱を吸熱しヒータ４６に加熱されて蒸発した冷媒を、外気用熱交換器８２に流すことができる。このため、圧縮機８０が駆動しなくても、外気用熱交換器８２の除霜を行うことができる。これにより、液バック等の圧縮機８０の信頼性を損なう運転を回避することができている。
【００７７】
（４−５）
外気用熱交換器の除霜を行う方法としては、車内冷房時と同様に圧縮機から吐出された冷媒が外気用熱交換器に向かって流れるように四路切替弁を切り替えて運転する方法や、ホットガスバイパスを設ける方法が提案されている。しかしながら、圧縮機から吐出された冷媒が外気用熱交換器に向かって流れるように四路切替弁を切り替えて外気用熱交換器の除霜を行う場合には、車内の温熱も利用されるため、コールドドラフトが発生したり車内温度が低下したりするという問題がある。また、ホットガスバイパスを設けて外気用熱交換器の除霜を行う場合には、圧縮機の入熱分のみで除霜を行う必要があるため、除霜が終了するまでに相当の時間が必要となる。
【００７８】
そこで、本実施形態では、デフロストモード実行時には、外気用熱交換器８２から空調用熱交換器８７に向かって冷媒が流れないように、空調用制御弁８３の弁開度が全閉に調整されている。このため、空調用熱交換器８７が蒸発器として機能して車内の冷媒が行われるということがなく、コールドドラフトが発生したり車内温度が低下したりすることがない。この結果、空調対象者に不快感を与えにくくすることができ、車内の温度低下を緩和することができる。
【００７９】
また、本実施形態では、ヒータ４６の出力に応じて冷媒温度を上昇させることができるため、ヒータ４６の出力を上げることで、外気用熱交換器８２の除霜を短時間で行うことができる。
【００８０】
（４−６）
本実施形態では、第１流路１５ｂ及び第２流路１５ａには、主冷媒回路１３側から冷却器４２側に向かう冷媒の流れのみを許容する第１逆止弁４５及び第２逆止弁４４が、それぞれ設けられている。このため、冷房時及び暖房時のいずれの場合であっても冷却器４２に対する冷媒の流入方向が同じになるように４つの逆止弁を有するブリッジ回路が設けられる場合と比較して、簡易な構成で、冷却器４２において熱交換を行うための高圧液冷媒が、主冷媒回路１３に逆流しないようにすることができる。
【００８１】
これによって、簡易な構成で、車内暖房時及び車内冷房時のいずれの場合であっても、冷却器４２に高圧液冷媒を流すことができている。
【００８２】
また、本実施形態では、電装品４１が高圧液冷媒で冷却されているため、電装品４１が結露するおそれを低減することができている。
【００８３】
（５）変形例
（５−１）変形例Ａ
上記実施形態では、空調用熱交換器８７は、車内に１つだけ設けられており、車内暖房時には凝縮器として機能している。
【００８４】
これに代えて、車内暖房時に車内の除湿が可能なように、空調用熱交換器が複数の熱交換器を有していてもよい。
【００８５】
例えば、図３に示すように、空調用熱交換器１８７が、第１熱交換器１８５と、膨張機構である制御弁１８７ａを介して第１熱交換器１８５と接続される第２熱交換器１８６と、を有している場合について説明する。なお、本変形例の自動車用温調システムでは、冷媒回路１１２の構成として、図３に示すように、主冷媒回路１１３に接続されている空調用熱交換器１８７が第１熱交換器１８５と第２熱交換器１８６とから構成されており、電装品冷却用流路１１５の第２流路１１５ａの一端が、第１熱交換器１８５と制御弁１８７ａとを接続する冷媒配管１１３ｄに接続されていること以外は、上記実施形態と同様の構成である。また、制御弁１８７ａは、第１熱交換器１８５と第２熱交換器１８６との間の冷媒圧力の調整や冷媒流量の調整等を行うための電動膨張弁であって、その弁開度が調整されることで、第２熱交換器１８６を凝縮器或いは蒸発器として機能させることができる。なお、制御弁１８７ａの弁開度は、車内冷房時には、全開となるように調整され、車内暖房時には、車内の除湿量に応じて調整される。また、図３では、上記実施形態と同様の構成の機器については、上記実施形態の機器と同様の符号を付している。
【００８６】
空調用熱交換器１８７が、第１熱交換器１８５と、制御弁１８７ａを介して第１熱交換器１８５と接続される第２熱交換器１８６とを有していることで、第１熱交換器１８５の機能とは関係なく、第２熱交換器１８６を凝縮器又は蒸発器として機能させることができる。このため、暖房時に制御弁１８７ａの弁開度が調整される制御が行われて、第１熱交換器１８５を凝縮器として機能させ、第２熱交換器１８６を蒸発器として機能させることで、車内の暖房除湿を実行することができる。このため、車窓が曇るおそれを低減することができる。
【００８７】
また、暖房時に制御弁１８７ａの弁開度が調整されることで、暖房能力を向上させたり、除湿能力を向上させたりすることができる。
【００８８】
このように、この自動車用温調システムでは、制御弁１８７ａの弁開度を調整する制御が行われることで、車内の温度だけでなく車内の湿度も調整することができる。すなわち、この自動車用温調システムでは、単一の冷媒を用いて、車内の温湿度、及び、電装品４１の冷却温度を異なる温度（温湿度）域に設定することができる。
【００８９】
（５−２）変形例Ｂ
上記実施形態では、冷媒回路１２において、電装品４１の冷却のみが行われている。
【００９０】
これに加えて、冷媒回路において、走行等の電力源であるバッテリの冷却が行われてもよい。例えば、図４に示すように、冷媒回路２１２がバッテリ２３１を温調するためのバッテリ用熱交換器２３２を有していてもよい。なお、本変形例の自動車用温調システムでは、冷媒回路２１２の構成として、図４に示すように、主冷媒回路２１３に接続されている空調用熱交換器２８７が第１熱交換器２８５と第２熱交換器２８６とから構成されており、電装品冷却用流路２１５の第２流路２１５ａの一端が、第１熱交換器２８５と制御弁２８７ａとを接続する冷媒配管２１３ｄに接続されており、冷媒回路２１２がバッテリ用熱交換器２３２を含むバッテリ温調ユニット２３０を有していること以外は、上記実施形態と同様の構成である。また、制御弁２８７ａは、第１熱交換器２８５と第２熱交換器２８６との間の冷媒圧力の調整や冷媒流量の調整等を行うための電動膨張弁であって、その弁開度が調整されることで、第２熱交換器２８６を凝縮器或いは蒸発器として機能させることができる。なお、図４では、上記実施形態と同様の構成の機器については、上記実施形態の機器と同様の符号を付している。
【００９１】
バッテリ温調ユニット２３０は、バッテリ用熱交換器２３２と、第１膨張弁２３３と、第２膨張弁２３４と、を有する。また、バッテリ温調ユニット２３０は、バッテリ温調用流路２１４によって主冷媒回路２１３に接続されている。
【００９２】
バッテリ温調用流路２１４は、一端が高圧液冷媒の流れる冷媒配管（一般に、凝縮器として機能する熱交換器の出口側）に接続されており、他端が低圧液冷媒の流れる冷媒配管（一般に蒸発器として機能する熱交換器の入口側）に接続された配管である。なお、本実施形態では、バッテリ温調用流路２１４は、図４に示すように、空調用制御弁８３、第２熱交換器２８６及び制御弁２８７ａを迂回するように、一端が、外気用熱交換器８２と空調用制御弁８３とを接続する第１冷媒配管２１３ａに接続されており、他端が第２流路２１５ａを介して冷媒配管２１３ｄに接続されている。
【００９３】
バッテリ用熱交換器２３２は、バッテリ２３１を温調するための冷媒ジャケットであって、内部に冷媒が流れる冷媒通路を有している。バッテリ用熱交換器２３２において、冷媒通路を流れる冷媒とバッテリ２３１との間で熱交換が行われることで、バッテリ２３１が温調されることになる。なお、バッテリ用熱交換器２３２の具体的構成は、温調するバッテリ２３１の形状等に応じた形態に設計される。
【００９４】
第１膨張弁２３３及び第２膨張弁２３４は、バッテリ温調用流路２１４を流れる冷媒圧力の調整や冷媒流量の調整等を行うための電動膨張弁であって、主に、バッテリ用熱交換器２３２における熱交換量を制御する。具体的には、第１膨張弁２３３及び第２膨張弁２３４は、図１に示すように、バッテリ用熱交換器２３２を挟むように配置されている。より詳しくは、第１膨張弁２３３及び第２膨張弁２３４は、モータ等により弁開度（すなわち、絞り量）が連続的に制御可能な制御弁であって、バッテリ温調用流路２１４を流れる高圧液冷媒を任意の中間圧力まで減圧したり、中間圧冷媒（気液二相冷媒）をさらに低圧圧力まで減圧したりする。第１膨張弁２３３又は第２膨張弁２３４の弁開度が調整されることで、高圧液冷媒を任意の中間圧力に減圧してバッテリ２３１の冷却温度を所定の温度範囲（主冷媒回路２１３を流れる冷媒の凝縮温度から蒸発温度までの間の温度範囲）で自由に調整することができるため、バッテリ２３１の冷却温度を所望の温度に設定することができる。この結果、バッテリ２３１の温度を所定温度範囲内で維持することができる。なお、所定温度範囲は、バッテリ２３１に結露が発生しない温度であってバッテリ２３１の使用可能な温度範囲であればよく、バッテリ２３１の放充電に適した温度範囲内であることが好ましい。
【００９５】
なお、本実施形態では、発熱体であるバッテリ２３１は、バッテリ２３１からの外部への放熱が抑制されるように、例えばケーシングに収納されるなどして、外気と断熱されている。しかしながら、バッテリ２３１周辺の構成は、これに限定されず、バッテリ２３１が外気と断熱されていなくてもよい。ただし、バッテリ２３１の排熱を暖房時に熱源として利用する場合には、バッテリ２３１は外気と断熱されていることが好ましい。
【００９６】
この冷媒回路２１２では、冷却器４２だけでなくバッテリ用熱交換器２３２が設けられていることで、電装品４１の冷却に加えてバッテリ２３１の温調を行うことができる。また、第１膨張弁２３３或いは第２膨張弁２３４の弁開度が調整されることで、バッテリ２３１の温度を任意の温度範囲内に維持することができる。したがって、バッテリ２３１の使用可能な温度範囲にバッテリ２３１を温調することができる。
【００９７】
さらに、冷媒回路２１２を備える自動車用温調システムにおいて、バッテリ２３１の即暖が必要な場合には、実行部によって即暖モードが実行されてもよい。
【００９８】
即暖モードでは、四路切替弁８１が第２状態に切り替えられて、通常暖房時と同様の制御が行われるが、一方で、空調用熱交換器２８７が凝縮器として機能しないように、内ファン８８は駆動されない。また、第１膨張弁２３３の弁開度は、バッテリ２３１の温度が所定温度範囲内に入るように調整される。このように即暖モードが実行されることで、バッテリ２３１を急速に暖めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明は、簡易な構成で暖房能力を向上させることができるため、空調用冷媒回路を利用して電装品の冷却を行う自動車用温調システムへの適用が有効である。
【符号の説明】
【０１００】
１０      自動車用温調システム
１３      主冷媒回路
１３ａ    第１冷媒配管（液冷媒配管）
１３ｂ    第２冷媒配管（液冷媒配管）
１３ｃ    吐出側冷媒配管
１５      電装品冷却用流路
１５ａ    第２流路（第２電装品冷却用流路）
１５ｂ    第１流路（第１電装品冷却用流路）
４１      電装品
４２      冷却器
４３      ポンプ
４４      第２逆止弁
４５      第１逆止弁
４６      ヒータ（加熱手段）
６０      制御装置
６１      実行部
８０      圧縮機
８１      四路切替弁
８２      外気用熱交換器
８３      空調用制御弁（膨張機構）
８７      空調用熱交換器（内気用熱交換器）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１０１】
【特許文献１】特開平１１−３３７１９３号公報
【図１】
0005786615.tif 000002
【図２】
0005786615.tif 000003
【図３】
0005786615.tif 000004
【図４】
0005786615.tif 000005