特開 2024-135532 車両用空調システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024135532

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】車両用空調システム

(51)【国際特許分類】

   B60H 1/22 20060101AFI20240927BHJP

   F25B 1/00 20060101ALI20240927BHJP

   F25B 1/10 20060101ALI20240927BHJP

   F25B 5/02 20060101ALI20240927BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20240927BHJP

   H01M 10/615 20140101ALI20240927BHJP

   H01M 10/663 20140101ALI20240927BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

B60H1/22 651A

F25B1/00 399Y

F25B1/10 R

F25B1/10 D

F25B1/00 331E

F25B1/00 304F

F25B5/02 530Z

H01M10/613

H01M10/615

H01M10/663

H01M10/625

F25B1/10 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023046273

(22)【出願日】2023-03-23

(71)【出願人】

【識別番号】000001845

【氏名又は名称】サンデン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100129425

【弁理士】

【氏名又は名称】小川 護晃

(74)【代理人】

【識別番号】100099623

【弁理士】

【氏名又は名称】奥山 尚一

(74)【代理人】

【識別番号】100168642

【弁理士】

【氏名又は名称】関谷 充司

(74)【代理人】

【識別番号】100217076

【弁理士】

【氏名又は名称】宅間 邦俊

(72)【発明者】

【氏名】粕谷 潤一郎

【テーマコード（参考）】

3L211

5H031

【Ｆターム（参考）】

3L211AA10

3L211AA11

3L211BA22

3L211BA23

3L211BA32

3L211DA26

3L211DA28

3L211DA30

5H031AA09

5H031HH06

5H031KK08

(57)【要約】

【課題】電力消費の抑制を図りつつ所定の車載機器の温度を調節する。
【解決手段】車両用空調システム１は、冷媒を気液の相変化を繰り返して循環させるヒートポンプユニット２と、冷媒と熱交換された熱媒体との熱交換によって温度調節された空調風を生成し、該空調風を車室内に吹き出す空調ユニット３と、車両に搭載される所定の車載機器Ｘの温度を調節する機器温調ユニット５と、を含む。ヒートポンプユニット２は、冷媒について、少なくとも、第１温度の高温冷媒Ｒｈと、第１温度よりも低い第２温度の低温冷媒Ｒｃと、第１温度と前記第２温度の間の第３温度の中温冷媒Ｒｍと、を生成し、機器温調ユニット５は、中温冷媒Ｒｍを用いて車載機器Ｘの温度を調節する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷媒を気液の相変化を繰り返して循環させるヒートポンプユニットと、
前記冷媒との熱交換によって又は前記冷媒と熱交換された熱媒体との熱交換によって温度調節された空調風を生成し、該空調風を車室内に吹き出す空調ユニットと、
車両に搭載される所定の車載機器の温度を調節する機器温調ユニットと、
を含む、車両用空調システムであって、
前記ヒートポンプユニットは、前記冷媒について、少なくとも、第１温度の高温冷媒と、該第１温度よりも低い第２温度の低温冷媒と、前記第１温度と前記第２温度の間の第３温度の中温冷媒と、を生成し、
前記機器温調ユニットは、前記中温冷媒を用いて前記車載機器の温度を調節する、
車両用空調システム。

【請求項2】

複数のポンプ及び複数の流路切替弁を有し前記熱媒体が流れるように構成された熱媒体流路網を、含み、
前記空調ユニットは、前記熱媒体流路網を流れる前記熱媒体との熱交換によって前記空調風を生成し、
前記機器温調ユニットは、前記中温冷媒と熱交換された前記熱媒体を介して前記車載機器の温度を調節する、請求項１に記載の車両用空調システム。

【請求項3】

前記ヒートポンプユニットは、少なくとも、前記高温冷媒と前記熱媒体との熱交換を行う高温熱交換器と、前記低温冷媒と前記熱媒体との熱交換を行う低温熱交換器と、前記中温冷媒と前記熱媒体との熱交換を行う中温熱交換器と、を有している、請求項２に記載の車両用空調システム。

【請求項4】

前記ヒートポンプユニットは、前記冷媒の流れ方向について直列に配置される複数の圧縮機を有すると共に、前記高温冷媒の一部を膨張させて前記複数の圧縮機のうちの最下流に配置される圧縮機以外の圧縮機に戻すように構成されている、請求項１に記載の車両用空調システム。

【請求項5】

前記ヒートポンプユニットは、多段圧縮式の一つの多段圧縮機を有すると共に、前記高温冷媒の一部を膨張させて前記多段圧縮機内の中間圧領域に戻すように構成されている、請求項１に記載の車両用空調システム。

【請求項6】

前記空調ユニットは、空気を前記車室内に導くダクトと、該ダクト内において前記空気を前記車室内に向けて送風する送風機と、前記ダクト内に空気の流れ方向において直列に配置され前記空気を加熱又は冷却する複数の室内熱交換器と、を有し、
前記車両用空調システムが冷房モードで作動するとき、前記中温熱交換器で熱交換された前記熱媒体は前記機器温調ユニットと前記複数の室内熱交換器のうちの風上側室内熱交換器を流れ、前記低温熱交換器で熱交換された前記熱媒体は前記複数の室内熱交換器のうちの風下側室内熱交換器を流れる、請求項３に記載の車両用空調システム。

【請求項7】

前記ヒートポンプユニットは、冷媒流路において前記高温熱交換器と直列に配置され、前記高温熱交換器から吐出した前記高温冷媒と、前記中温熱交換器に流入する前記中温冷媒又は前記中温熱交換器から吐出した前記中温冷媒との熱交換を行う、過冷却熱交換器を有する、請求項３に記載の車両用空調システム。

【請求項8】

前記過冷却熱交換器に分流させる前記中温冷媒の流量を調節する流量調節弁を有する、請求項７に記載の車両用空調システム。

【請求項9】

前記ヒートポンプユニットは、前記冷媒の流れ方向について直列に配置される複数の圧縮機を有すると共に、前記高温冷媒の一部を膨張させて前記複数の圧縮機のうちの最下流に配置される圧縮機以外の圧縮機に戻すように構成されており、
前記流量調節弁は、前記最下流に配置される前記圧縮機の回転数が所定の閾値より高い場合には、前記流量を増加させ、前記最下流に配置される前記圧縮機の回転数が前記所定の閾値以下の場合には、前記流量を減少させる、請求項８に記載の車両用空調システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車室内を空調する車両用空調システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、冷媒が流れる回路上に圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器を有するヒートポンプユニットと、複数のポンプ及び複数の流路切替弁を有すると共に熱媒体が流れるように構成された熱媒体流路網と、空気ダクト内に配置された複数の車室内熱交換器を有する車室内空調ユニットと、を含む車両用空調システムが記載されている。この車両用空調システムにおいて、ヒートポンプユニットは冷媒を循環させることにより凝縮器で高温冷媒を生成すると共に蒸発器で低温冷媒を生成し、熱媒体流路網の熱媒体はヒートポンプユニットを循環する冷媒（高温冷媒又は低温冷媒）との熱交換によって加熱又は冷却され、車室内空調ユニットはヒートポンプユニットの冷媒と熱交換された熱媒体との熱交換によって温度調節された空調風を生成しこの空調風を車室内に吹き出すことで車室内の空調を行う。そして、特許文献１には、車両に搭載されたバッテリがヒートポンプユニットの低温冷媒と熱交換された熱媒体によって冷却されることが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－０４５０６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に開示された車両用空調システムでは、車両に搭載されたバッテリを冷却するための冷媒として、低温冷媒により冷却された車室内冷房に用いる熱媒体を用いているため、バッテリが過度に冷却されるおそれがある。また、必要とする温度よりも低い熱媒体温度を用いると、バッテリの冷却だけを考慮すると、圧縮機の圧縮比が過度に大きくなり、必要とする温度より低温の熱媒体が流れるので配管（流路）からの放熱も多くなるので、エネルギーが無駄に消費され得る。

【0005】

なお、このようなおそれは、空調ユニットが冷媒と熱交換された熱媒体との熱交換によって空調風を生成する場合に限られるものではなく、空調ユニットが冷媒との直接的な熱交換によって空調風を生成する場合にも同様に生じ得ると考えられる。そして、温度を調節する対象は、バッテリに限られるものではなく、モータなどの他の所定の車載機器も想定される。

【0006】

そこで、本発明は、電力消費の抑制を図りつつ所定の車載機器の温度を調節することのできる車両用空調システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一側面によると、冷媒を気液の相変化を繰り返して循環させるヒートポンプユニットと、前記冷媒との熱交換によって又は前記冷媒と熱交換された熱媒体との熱交換によって温度調節された空調風を生成し、該空調風を車室内に吹き出す空調ユニットと、車両に搭載される所定の車載機器の温度を調節する機器温調ユニットと、を含む、車両用空調システムが提供される。この車両用空調システムにおいて、前記ヒートポンプユニットは、前記冷媒について、少なくとも、第１温度の高温冷媒と、該第１温度よりも低い第２温度の低温冷媒と、前記第１温度と前記第２温度の間の第３温度の中温冷媒と、を生成し、前記機器温調ユニットは、前記中温冷媒を用いて前記車載機器を冷却する。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、電力消費の抑制を図りつつ所定の車載機器を冷却することのできる車両用空調システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の第１実施形態に係る車両用空調システムの全体構成を示す概略図である。

【図2】前記車両用空調システムの冷房モードの動作の例を示す図である。

【図3】前記車両用空調システムの冷房モードの別の動作の例を示す図である。

【図4】前記車両用空調システムの中間期モードの動作の例を示す図である。

【図5】前記車両用空調システムの除湿暖房モードの動作の例を示す図である。

【図6】前記車両用空調システムの暖房モードの動作の例を示す図である。

【図7】前記車両用空調システムのバッテリ加熱モードの動作例を示す図である。

【図8】前記車両用空調システムの変形例を説明するための概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

【0011】

図１は、本発明の第１実施形態に係る車両用空調システムの全体構成を示す概略図である。実施形態に係る車両用空調システム１は、車両に搭載され、車両の車室内に空調風を吹き出すことで車室内を空調するように構成されている。以下の説明において、車両は電気自動車であるものとするが、ハイブリッド自動車であってもよい。

【0012】

本実施形態では、車両用空調システム１は、ヒートポンプユニット２と、空調ユニット３と、熱媒体流路網４と、機器温調ユニット５と、を含む。

【0013】

ヒートポンプユニット２は、冷媒を気液の相変化を繰り返して循環させるユニットである。ヒートポンプユニット２は、冷媒が流れる流路である冷媒流路２１上に、圧縮機、熱交換器、膨張機構などを備えた、冷凍サイクル（冷凍回路）を構成している。

【0014】

具体的には、ヒートポンプユニット２において、冷媒流路２１（冷媒回路２１とも言う）には、複数（ここでは、２個）の圧縮機（２２、２３）と、高温熱交換器２４と、第１の膨張機構ＥＸ１と、低温熱交換器２５が冷媒の流れ方向に順番に設けられている。

【0015】

複数の圧縮機（２２、２３）は、冷媒流路２１において冷媒の流れ方向について直列に配置されている。本実施形態では、２個の圧縮機（２２、２３）が直列に設けられており、以下では、冷媒の流れ方向について、２個の圧縮機（２２、２３）のうちの上流側に配置される圧縮機を低圧側圧縮機２２（又は下段圧縮機２２）と呼び、２個の圧縮機（２２、２３）のうちの下流側に配置される圧縮機を高圧側圧縮機２３（又は上段圧縮機２３）と呼ぶ。各圧縮機（２２、２３）は、電動モータを内蔵した電動圧縮機であり、図示を省略された空調制御装置からの制御信号に基づいて動作する。

【0016】

高温熱交換器２４は、冷媒流路２１において高圧側圧縮機２３に対して下流側（吐出側）に配置される。高温熱交換器２４には、低圧側圧縮機２２及び高圧側圧縮機２３によって２段階に圧縮された高温高圧の冷媒が流れる。高温熱交換器２４に流れる冷媒は冷凍サイクルにおいて最高温度である第１温度の高温冷媒Ｒｈである。この例では、高温熱交換器２４は、高温冷媒Ｒｈと熱媒体流路網４を流れる熱媒体との熱交換を行う熱交換器である。その結果、高温熱交換器２４においては、ヒートポンプユニット２の高温冷媒Ｒｈが凝縮する際に放出する凝縮熱により、熱媒体流路網４を流れる熱媒体が加熱される。高温熱交換器２４は凝縮器（加熱器）として機能している。

【0017】

第１の膨張機構ＥＸ１は、高温熱交換器２４側から流れる冷媒の圧力を急激に下げると共に該冷媒の温度を下げる機構である。第１の膨張機構ＥＸ１としては、電子膨張弁、固定オリフィス、キャピラリーチューブ等の膨張機構が用いられる。第１の膨張機構ＥＸ１では、冷媒の圧力が高温冷媒Ｒｈの圧力より低い所定の低圧力まで下げられ、冷媒の温度が高温冷媒Ｒｈの第１温度よりも低く冷凍サイクルにおいて最低温度である第２温度まで下げられる。

【0018】

低温熱交換器２５は、冷媒流路２１において第１の膨張機構ＥＸ１と低圧側圧縮機２２との間に配置される。低温熱交換器２５には、第１の膨張機構ＥＸ１を通過した低圧低温の冷媒が流れる。低温熱交換器２５に流れる冷媒は第１温度よりも低く冷凍サイクルにおいて最低温度である第２温度の低温冷媒Ｒｃである。この例では、低温熱交換器２５は、低温冷媒Ｒｃと熱媒体流路網４を流れる熱媒体との熱交換を行う熱交換器である。その結果、低温熱交換器２５においては、ヒートポンプユニット２の低温冷媒Ｒｃが蒸発する際に吸収する蒸発熱により、熱媒体流路網４を流れる熱媒体が冷却される。低温熱交換器２５は蒸発器（冷却器）として機能している。

【0019】

そして、ヒートポンプユニット２は、冷媒の循環過程において、冷媒について、少なくとも３つの異なる温度の冷媒を生成するように構成されている。本実施形態では、ヒートポンプユニット２は、３つの異なる温度の冷媒を生成する。つまり、ヒートポンプユニット２は、冷媒について、第１温度の高温冷媒Ｒｈと、第１温度よりも低い第２温度の低温冷媒Ｒｃと、第１温度と第２温度の間の第３温度の中温冷媒Ｒｍと、を生成するように構成されている。

【0020】

本実施形態では、ヒートポンプユニット２は、前述のように複数の圧縮機（２２、２３）を有している。そして、ヒートポンプユニット２は、高温冷媒Ｒｈの一部を膨張させて複数の圧縮機（２２、２３）のうちの最下流に配置される圧縮機以外の圧縮機（この例では、高圧側圧縮機２３）に戻すインジェクション回路Ｚを有する。

【0021】

具体的には、ヒートポンプユニット２は、高温熱交換器（凝縮器）２４から吐出した冷媒の一部を高圧側圧縮機２３に戻すインジェクション流路２１ａと、インジェクション流路２１ａに設けられる第２の膨張機構ＥＸ２と、インジェクション流路２１ａにおいて、第２の膨張機構ＥＸ２と圧縮機側流路端との間に設けられる中温熱交換器２６と、を有する。ヒートポンプユニット２は、インジェクション流路２１ａ、第２の膨張機構ＥＸ２及び中温熱交換器２６により構成されるインジェクション回路Ｚを有している。

【0022】

インジェクション流路２１ａは、冷媒流路２１において、高温熱交換器２４と第１の膨張機構ＥＸ１との間の所定位置から分岐し、低圧側圧縮機２２と高圧側圧縮機２３との間の所定位置に合流している。

【0023】

第２の膨張機構ＥＸ２は、インジェクション流路２１ａに分流された冷媒の圧力を急激に下げると共に該冷媒の温度を下げる機構である。第２の膨張機構ＥＸ２として、電子膨張弁、固定オリフィス、キャピラリーチューブ等の膨張機構が用いられる。第２の膨張機構ＥＸ２では、冷媒の圧力が高温冷媒Ｒｈの圧力と低温冷媒Ｒｃの圧力との間の所定の中間圧力まで下げられ、冷媒の温度が高温冷媒Ｒｈの第１温度と低温冷媒Ｒｃの第２温度との間の第３温度まで下げられる。

【0024】

中温熱交換器２６には、第２の膨張機構ＥＸ２を通過した中間圧中温の冷媒が流れる。中温熱交換器２６に流れる冷媒は第１温度と第２温度の間の第３温度の中温冷媒Ｒｍである。この例では、中温熱交換器２６は、中温冷媒Ｒｍと熱媒体流路網４を流れる熱媒体との熱交換を行う熱交換器である。その結果、中温熱交換器２６においては、例えば、ヒートポンプユニット２の中温冷媒Ｒｍが熱媒体流路網４を流れる熱媒体を第３温度程度の中温に冷却又は加熱する。

【0025】

このように、ヒートポンプユニット２は、高温冷媒Ｒｈと熱媒体との熱交換を行う高温熱交換器２４と、低温冷媒Ｒｃと熱媒体との熱交換を行う低温熱交換器２５と、中温冷媒Ｒｍと熱媒体との熱交換を行う中温熱交換器２６と、を有している。具体的には、高温熱交換器２４、低温熱交換器２５及び中温熱交換器２６は、ヒートポンプユニット２の冷媒流路２１及びインジェクション流路２１ａからなる冷媒回路において並列的に設けられており、それぞれ異なる回路箇所において個別に（独立して）熱交換を実行可能に構成されている。

【0026】

本実施形態では、ヒートポンプユニット２は、冷媒流路２１において高温熱交換器２４と直列に配置され、高温熱交換器２４から吐出した高温冷媒Ｒｈと、中温熱交換器２６に流入する中温冷媒Ｒｍとの熱交換を行う、過冷却熱交換器２７を有する。

【0027】

具体的には、ヒートポンプユニット２は、インジェクション流路２１ａにおける第２の膨張機構ＥＸ２と中温熱交換器２６との間の部分に並列に接続されるバイパス流路２１ｂを有し、過冷却熱交換器２７はバイパス流路２１ｂに設けられ且つ高温熱交換器２４の吐出側において高温熱交換器２４と直列に配置される。

【0028】

本実施形態では、ヒートポンプユニット２は、さらに、過冷却熱交換器２７に分流させる中温冷媒Ｒｍの流量を調節する流量調節弁２８を有する。流量調節弁２８は、外部信号により前記流量を調節可能に構成された３方弁である。流量調節弁２８は、例えば、インジェクション流路２１ａからバイパス流路２１ｂへの分岐点に設けられている。流量調節弁２８は、前記空調制御装置からの制御信号に基づいて、中温冷媒Ｒｍの分流量を調節するように動作する。但し、流量調節弁２８は、低圧側圧縮機２２及び後述する第２ポンプ４２を停止させる中間期モードの運転時には、中温冷媒Ｒｍの全量を中温熱交換器２６に流し、中温冷媒Ｒｍを過冷却熱交換器２７に流さない（後述の図４参照）。

【0029】

ヒートポンプユニット２の運転中に、低圧側圧縮機２２により圧縮された冷媒は高圧側圧縮機２３に流入して圧縮される。高圧側圧縮機２３から吐出された高温冷媒Ｒｈは、高温熱交換器２４に流入して凝縮した後、主に、第１の膨張機構ＥＸ１を経て、低温熱交換器２５に流入して蒸発する。そして、低温熱交換器２５から吐出した熱交換後の低温冷媒Ｒｃは、低圧側圧縮機２２に還流し再び圧縮される。本実施形態では、ヒートポンプユニット２の運転中に、高圧側圧縮機２３から吐出された高温冷媒Ｒｈの一部は、インジェクション流路２１ａを通じて第２の膨張機構ＥＸ２を通過することで減圧されて、中温冷媒Ｒｍになる。中温冷媒Ｒｍは、中温熱交換器２６を流れる。中温熱交換器２６から吐出した熱交換後の中間圧の中温冷媒Ｒｍは、高圧側圧縮機２３に低圧の低温冷媒Ｒｃと一緒に還流し再び圧縮される。なお、後述する中間期モードでは、低圧側圧縮機２２は停止しているので、低圧側圧縮機２２を経由する冷媒流れはほぼ生じない。

【0030】

空調ユニット３は、温度調節された空調風を生成し、該空調風を車室内に吹き出すことで、車室内を空調するユニットである。

【0031】

本実施形態では、空調ユニット３は、熱媒体流路網４を流れる熱媒体との熱交換によって空調風を生成するように構成されている。

【0032】

本実施形態では、空調ユニット３は、空気を車室内に導くダクト３１と、ダクト３１内において空気を車室内に向けて送風する送風機３２ａと、ダクト３１内に空気の流れ方向において直列に配置され空気を加熱又は冷却する複数（ここでは、２個）の室内熱交換器（３３、３４）と、を有する。以下では、複数の室内熱交換器（３３、３４）のうち、空気の流れ方向について、風上側に配置される車室内熱交換器を風上側室内熱交換器３３と呼び、風下側に配置される車室内熱交換器を風下側室内熱交換器３４と呼ぶ。

【0033】

ダクト３１の上流側には、送風機３２ａを含む送風機ユニット３２が設けられている。送風機ユニット３２は、送風機３２ａと、吸込口形成部材３２ｂと、内外気切替ドア３２ｃと、を含む。

【0034】

送風機３２ａは、電動モータを有した電動送風機である。吸込口形成部材３２ｂには、車室内空気（以下「内気」という）をダクト３１内に導入するための内気吸込口と、車室外空気（以下「外気」という）をダクト３１内に導入するための外気吸込口とが形成されている。内外気切替ドア３２ｃは、電動アクチュエータによって駆動され、回動位置に応じて吸込口モードを内気吸込モード、外気吸込モード又は内外気吸込モードに切り替えることが可能に構成されている。送風機３２ａは、内気吸込口から導入された内気及び／又は外気吸込口から導入された外気を車室内に向けて送風するように構成されている。送風機３２ａの電動モータと内外気切替ドア３２ｃの前記電動アクチュエータは、前記空調制御装置からの制御信号に基づいて動作する。

【0035】

熱媒体流路網４は、複数（ここでは、３つ）のポンプ（４１、４２、４３）及び複数の流路切替弁（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６）を有し、熱媒体が流れるように構成された流路網である。また、熱媒体流路網４には、室外熱交換器４４も配置されている。熱媒体は、例えば、エチレングリコールなどの不凍液である。ただし、外気温が氷点以下にならない環境でのみ使用される場合には、熱媒体（ブライン）として、水を用いることもできる。

【0036】

本実施形態では、空調ユニット３は、前述のように、ヒートポンプユニット２を流れる冷媒と熱交換された熱媒体との熱交換によって温度調節された空調風を生成するように構成されている。つまり、本実施形態では、ヒートポンプユニット２の冷媒流路２１を流れる冷媒は熱媒体流路網４を流れる熱媒体と熱交換を行い、冷媒と熱交換された熱媒体はダクト３１内の複数の室内熱交換器（３３、３４）を流れてダクト３１内の空気と熱交換を行い、これにより、温度調節された空調風が生成される。

【0037】

本実施形態では、熱媒体流路網４には、冷媒の第１温度、第２温度及び第３温度に対応した異なる３つの温度の熱媒体のそれぞれが流れるように、３個のポンプ（４１、４２、４３）が設けられている。以下では、第１温度の高温冷媒Ｒｈと熱交換させる熱媒体を送り出すポンプを第１ポンプ４１と呼び、第２温度の低温冷媒Ｒｃと熱交換させる熱媒体を送り出すポンプを第２ポンプ４２と呼び、第３温度の中温冷媒Ｒｍと熱交換させる熱媒体を送り出すポンプを第３ポンプ４３と呼ぶ。各ポンプ（４１、４２、４３）は、電動ポンプであり、前記空調制御装置からの制御信号に基づいて動作する。

【0038】

第１ポンプ４１は、ヒートポンプユニット２の高温熱交換器２４における熱媒体の入口側に配置されており、熱媒体を高温熱交換器２４に送り出し、高温冷媒Ｒｈの凝縮熱により加熱された熱媒体を熱媒体流路網４に送り出す機能を有している。なお、第１ポンプ４１は、高温熱交換器２４の入口側又は出口側であり、且つ、熱媒体流路網４の分岐前であれば、どこに配置されてもよい。

【0039】

第２ポンプ４２は、ヒートポンプユニット２の低温熱交換器２５における熱媒体の出口側に配置されており、低温熱交換器２５において低温冷媒Ｒｃの蒸発熱により冷却された熱媒体を熱媒体流路網４に送り出す機能を有している。なお、第２ポンプ４２は、低温熱交換器２５の入口側又は出口側であり、且つ、熱媒体流路網４の分岐前であれば、どこに配置されてもよい。

【0040】

第３ポンプ４３は、ヒートポンプユニット２の中温熱交換器２６における熱媒体の出口側に配置されており、中温熱交換器２６において中温冷媒Ｒｍにより第３温度程度の中温に冷却又は加熱された熱媒体を熱媒体流路網４に送り出す機能を有している。なお、第３ポンプ４３は、中温熱交換器２６の入口側又は出口側であり、且つ、熱媒体流路網４の分岐前であれば、どこに配置されてもよい。

【0041】

室外熱交換器４４は、例えば、車両の前面に配置され、送風機４５などによって流入する車室外の空気と熱媒体との熱交換を行う熱交換器である。送風機４５は電動モータを有した電動送風機であり、前記空調制御装置からの制御信号に基づいて動作する。

【0042】

熱媒体流路網４においては、流路切替弁（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６）が前記空調制御装置からの制御信号に基づいて動作することにより、後述する各運転モードにおいて、第１ポンプ４１により送り出された高温の熱媒体が循環する高温熱媒体回路４ａと、第２ポンプ４２により送り出された低温の熱媒体が循環する低温熱媒体回路４ｂと、第３ポンプ４３により送り出された中温の熱媒体が循環する中温熱媒体回路４ｃとが形成される（後述の図２参照）。なお、後述の図２から図６において、冷媒流路２１は細い実線で示され、高温熱媒体回路４ａは太い実線で示され、低温熱媒体回路４ｂは太い点線で示され、中温熱媒体回路４ｃは太い長破線で示され、熱媒体の流れていない熱媒体流路網部分は細い点線で示されている。

【0043】

機器温調ユニット５は、車両に搭載される所定の車載機器Ｘの温度を調節するユニットであり、ヒートポンプユニット２の中温冷媒Ｒｍを用いて車載機器Ｘの温度を調節するように構成されている。特に限定されるものではないが、車載機器Ｘは、例えば、車両走行用の電気モータに電力を供給するバッテリである。バッテリは、例えば、リチウムイオン電池であり、作動時において外気や自己発熱などに高温になり得る。機器温調ユニット５は、バッテリの劣化抑制などのため、バッテリの温度を調節するように構成されている。例えば、極寒地域以外の地域では、バッテリは、バッテリ温度が３０℃程度の管理温度に収まるように、冷却される。また、バッテリの温度が管理温度より低くなる極寒地域では、バッテリの温度が加熱され得る。機器温調ユニット５は、機器冷却ユニットでもあり機器加熱ユニットでもある。

【0044】

バッテリである車載機器Ｘは、例えば、バッテリケースの内部に収容されている。機器温調ユニット５は、例えば、バッテリケースに空気を導く導風ダクトと、該導風ダクトを介して空気をバッテリケース内に送風する送風機と、導風ダクト内に配置され空気を冷却又は加熱するための機器用熱交換器５１と、を有する。各図では、前記バッテリケース、前記導風ダクト、送風機は図示を省略されている。

【0045】

本実施形態では、機器温調ユニット５は、中温冷媒Ｒｍと熱交換された熱媒体を介して車載機器Ｘの温度を調節するように構成されている。つまり、冷媒流路２１を流れる中温冷媒Ｒｍは熱媒体流路網４を流れる熱媒体と熱交換を行い、中温冷媒Ｒｍと熱交換された熱媒体は前記導風ダクト内の機器用熱交換器５１を流れて導風ダクト内の空気と熱交換を行う。これにより、前記バッテリケースに送風される冷風又は温風が生成される。機器温調ユニット５は、中温冷媒Ｒｍを用いて導風ダクト内で生成した冷風又は温風をバッテリケース内に送風することで車載機器Ｘであるバッテリを冷却又は加熱する。

【0046】

以上のように構成された車両用空調システム１は、熱媒体流路網４上に配置された複数の流路切替弁（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６）を前記空調制御装置により適宜に制御して、それぞれの態様で適宜に高温熱媒体回路４ａ、低温熱媒体回路４ｂ及び中温熱媒体回路４ｃを形成することによって、各運転モード（第１冷房モード、第２冷房モード、中間期モード、除湿暖房モード、暖房モード等）で運転される。各運転モードについては、後に詳述する。

【0047】

次に、室外熱交換器４４、機器用熱交換器５１、室内熱交換器（３３、３４）、各流路切替弁（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６）の配置箇所などについて、図２に示された状態の熱媒体流路網４を基準に説明する。図２は車両用空調システム１の第１冷房モードにおける動作及び熱媒体の流れの例を示す図である。

【0048】

図２を参照すると、室外熱交換器４４は、高温熱媒体回路４ａ（図中、太い実線で示された回路）において、高温熱交換器２４の出口側に配置されている。第１流路切替弁Ｖ１及び第２流路切替弁Ｖ２は、それぞれ電磁駆動式の４方弁であり、第１流路切替弁Ｖ１は高温熱交換器２４と室外熱交換器４４との間に配置され、第２流路切替弁Ｖ２は室外熱交換器４４と第１ポンプ４１との間に配置されている。

【0049】

機器用熱交換器５１は、中温熱媒体回路４ｃ（図中、太い長破線で示された回路）において、中温熱交換器２６の入口側に配置されている。熱媒体流路網４は、中温熱媒体回路４ｃにおける機器用熱交換器５１をバイパスするバイパス流路４ｄを有する。図２に示された熱媒体流路網４では、バイパス流路４ｄは中温熱媒体回路４ｃの一部を構成している。

【0050】

風上側室内熱交換器３３は、バイパス流路４ｄに配置されている。第３流路切替弁Ｖ３、第４流路切替弁Ｖ４、第５流路切替弁Ｖ５及び第６流路切替弁Ｖ６は、それぞれ電磁駆動式の３方弁であり、バイパス流路４ｄにおいて、直列に配置されている。第３流路切替弁Ｖ３及び第４流路切替弁Ｖ４は風上側室内熱交換器３３に対して下流側に配置され、第５流路切替弁Ｖ５及び第６流路切替弁Ｖ６は風上側室内熱交換器３３に対して上流側に配置され、第３流路切替弁Ｖ３は第４流路切替弁Ｖ４に対して下流側に配置され、第５流路切替弁Ｖ５は第６流路切替弁Ｖ６に対して下流側に配置されている。

【0051】

熱媒体流路網４は、第１流路切替弁Ｖ１と第３流路切替弁Ｖ３とを接続する第１接続流路４ｅと、第１流路切替弁Ｖ１と室外熱交換器４４との間の流路から分岐して第４流路切替弁Ｖ４に接続する第２接続流路４ｆと、室外熱交換器４４と第２流路切替弁Ｖ２との間の流路から分岐して第５流路切替弁Ｖ５に接続する第３接続流路４ｇと、第２流路切替弁Ｖ２と第６流路切替弁Ｖ６とを接続する第４接続流路４ｈと、第１接続流路４ｅと第４接続流路４ｈとを接続する第５接続流路４ｉと、を有する。そして、風下側室内熱交換器３４は、第５接続流路４ｉに配置されている。

【0052】

次に、車両用空調システム１の各運転モードにおける動作及び熱媒体の流れについて、図２から図６を参照して説明する。

【0053】

図２から図６は車両用空調システム１の各運転モードにおける動作及び熱媒体の流れを説明するための概略図である。図２は前述のように第１冷房モードを、図３は第２冷房モードを、図４は中間期モードを、図５は除湿暖房モードを、図６は暖房モードを、それぞれ示す。なお、図２から図６において、三方弁（第３流路切替弁Ｖ３から第６流路切替弁Ｖ６）について、黒塗り部分は閉状態を示し、白抜き部分は開状態を示している。圧縮機（低圧側圧縮機２２、高圧側圧縮機２３）について、黒塗り圧縮機は停止しており、白抜き圧縮機は作動しており、ポンプ（第１ポンプ４１から第３ポンプ４３）について、黒塗りポンプは停止しており、白抜きポンプは作動している。

【0054】

特に限定されるものではないが、ヒートポンプユニット２は、例えば、外気温度が３５℃の場合、第１冷房モード及び第２冷房モードにおいて、４５℃の高温冷媒Ｒｈと２０℃の中温冷媒Ｒｍと５℃の低温冷媒Ｒｃを生成する。ヒートポンプユニット２は、例えば、外気温度が２５℃の場合、中間期モードでは、３５℃の高温冷媒Ｒｈと２０℃の中温冷媒Ｒｍと５℃の低温冷媒Ｒｃを生成する。そして、ヒートポンプユニット２は、例えば、外気温度が１５℃の場合、除湿暖房モードでは、６０℃の高温冷媒Ｒｈと２０℃の中温冷媒Ｒｍと５℃の低温冷媒Ｒｃを生成する。また、ヒートポンプユニット２は、例えば、外気温度が－５℃の場合、暖房モードでは、６０℃の高温冷媒Ｒｈと２０℃の中温冷媒Ｒｍと－１５℃の低温冷媒Ｒｃを生成する。

【0055】

図２を参照すると、車両用空調システム１が第１冷房モードで作動するとき、中温熱交換器２６で熱交換された熱媒体は機器温調ユニット５（機器用熱交換器５１）と風上側室内熱交換器３３を流れ、低温熱交換器２５で熱交換された熱媒体は風下側室内熱交換器３４を流れる。

【0056】

具体的には、図２を参照すると、第１冷房モードでは、（１）中温熱媒体回路４ｃを循環する熱媒体は、第３ポンプ４３から送り出され、機器用熱交換器５１と風上側室内熱交換器３３とに分流し、その後、中温熱交換器２６を経て第３ポンプ４３に還流する。この中温熱媒体回路４ｃの熱媒体は、機器用熱交換器５１及び風上側室内熱交換器３３で吸熱し、中温熱交換器２６で放熱して冷却される。熱媒体は、機器用熱交換器５１において空気から吸熱することで、該空気を冷却する。この冷却された空気が冷風として車載機器Ｘに送風されることで、車載機器Ｘが冷却される。熱媒体は、中温熱交換器２６において放熱することで冷却される。そして、熱媒体は、風上側室内熱交換器３３において空気から吸熱することで、空気を予冷する。この予冷された空気が風下側室内熱交換器３４に向けて送風される。（２）そして、第１冷房モードの低温熱媒体回路４ｂを循環する熱媒体は、第２ポンプ４２、第２流路切替弁Ｖ２、風下側室内熱交換器３４、第１流路切替弁Ｖ１及び低温熱交換器２５を経て第２ポンプ４２へ還流する。熱媒体は、風下側室内熱交換器３４で吸熱し、低温熱交換器２５で放熱して十分に冷却される。熱媒体は、風下側室内熱交換器３４において空気から吸熱することで、該空気を十分に冷却する。この冷却された空気が空調風として車室内に送風される。（３）さらに、第１冷房モードの高温熱媒体回路４ａを循環する熱媒体は、第１ポンプ４１、高温熱交換器２４、第１流路切替弁Ｖ１、室外熱交換器４４及び第２流路切替弁Ｖ２を経て第１ポンプ４１へ還流する。熱媒体は、高温熱交換器２４で吸熱して加熱され、室外熱交換器４４で放熱する。（４）第１冷房モードにおいて、車両用空調システム１は、車載機器Ｘの冷却のために中温冷媒Ｒｍを用いており、低い蒸発温度の低温冷媒Ｒｃを用いていない。そのため、例えば、車載機器Ｘとしてのバッテリを３０℃程度に冷却するために、低温冷媒Ｒｃを無駄に用いる必要がない。したがって、車両用空調システム１は、従来に比べて電力消費の抑制を図りつつ車載機器Ｘを冷却することができる。（５）さらに、第１冷房モードでは、車両用空調システム１は、風下側室内熱交換器３４に導かれる空気を、予め風上側室内熱交換器３３によって予冷することができる。そして、この風上側室内熱交換器３３を流れる熱媒体は、中温冷媒Ｒｍの第３温度程度の中温の熱媒体であるため、風上側室内熱交換器３３の表面における結露の発生が抑制される。その結果、風上側室内熱交換器３３の熱交換率が向上する。

【0057】

図３を参照すると、第２冷房モードでは、（１）中温熱媒体回路４ｃは、熱媒体が風上側室内熱交換器３３に流れていない点を除いて、第１冷房モードの中温熱媒体回路４ｃと同じ経路を辿っている。（２）そして、第２冷房モードの低温熱媒体回路４ｂは、熱媒体が第１接続流路４ｅ、バイパス流路４ｄ、風上側室内熱交換器３３及び第４接続流路４ｈを経由する流路を流れている点を除いて、第１冷房モードの低温熱媒体回路４ｂと同じ経路を辿っている。（３）また、第２冷房モードの高温熱媒体回路４ａは、第１冷房モードの高温熱媒体回路４ａと同じ経路を辿っている。（４）第２冷房モードでは、車両用空調システム１は、車載機器Ｘの冷却のための電力消費を抑制しつつ、風上側室内熱交換器３３と風下側室内熱交換器３４とによって、ダクト３１内の空気を強力に冷却することができる。

【0058】

図４を参照すると、中間期モードでは、（１）低温熱媒体回路４ｂは形成されていない。中間期では、車室内の温度が冷房を必要とするほど高くないので、低温冷媒Ｒｃと熱交換された低温の熱媒体は不要である。そのため、第３ポンプ４３が停止され、低温熱媒体回路４ｂは形成されない。低圧側圧縮機２２も停止されている。（２）そして、中間期モードの中温熱媒体回路４ｃは、第１冷房モードの中温熱媒体回路４ｃと同じ経路を辿っている。（３）また、中間期モードの高温熱媒体回路４ａは、第１冷房モードの高温熱媒体回路４ａと同じ経路を辿っている。（４）中間期モードでは、第３ポンプ４３及び低圧側圧縮機２２が停止されているので、その分、電力消費の抑制がさらに図られる。なお、図示を省略するが、熱媒体流路網４は、中間期モードにおいて、中温熱媒体回路４ｃがさらに風下側室内熱交換器３４を辿るように構成されてもよい。

【0059】

図５を参照すると、除湿暖房モードでは、（１）低温熱媒体回路４ｂを循環する熱媒体は、第２ポンプ４２、第２流路切替弁Ｖ２、室外熱交換器４４、第１流路切替弁Ｖ１及び低温熱交換器２５を経て第２ポンプ４２へ還流する。但し、第２流路切替弁Ｖ２と室外熱交換器４４との間の流路から分岐し、室外熱交換器４４をバイパスする流路が、第３接続流路４ｇ、第５流路切替弁Ｖ５、バイパス流路４ｄ及び第４流路切替弁Ｖ４により形成されている。熱媒体は、風上側室内熱交換器３３及び室外熱交換器４４で吸熱し、低温熱交換器２５で放熱して十分に冷却される。バイパス流路４ｄを流れる熱媒体は、風上側室内熱交換器３３において空気から吸熱することで、該空気を露店温度以下まで適度に冷却する。これにより、風上側室内熱交換器３３において、空気内の水分が凝縮して除去され、空気の除湿がなされる。この除湿された冷気は風下側室内熱交換器３４に導かれる。（２）除湿暖房モードの高温熱媒体回路４ａを循環する熱媒体は、第１ポンプ４１、高温熱交換器２４、第１流路切替弁Ｖ１、風下側室内熱交換器３４及び第２流路切替弁Ｖ２を経て第１ポンプ４１へ還流する。熱媒体は、高温熱交換器２４で吸熱して加熱され、風下側室内熱交換器３４で放熱する。熱媒体は、風下側室内熱交換器３４において空気に放熱することで、空気を十分に加熱する。この加熱された空気が空調風として車室内に送風される。（３）そして、除湿暖房モードの中温熱媒体回路４ｃを循環する熱媒体は、第３ポンプ４３から送り出され、機器用熱交換器５１に流入し、その後、中温熱交換器２６を経て第３ポンプ４３に還流する。熱媒体は、機器用熱交換器５１で吸熱し、中温熱交換器２６で放熱して冷却される。機器用熱交換器５１において冷却された空気が冷風として車載機器Ｘに送風されることで、車載機器Ｘが冷却される。熱媒体は、中温熱交換器２６において放熱することで冷却される。（４）除湿暖房モードでは、除湿され且つ加熱された空調風を車室内に送風することができる。そして、除湿暖房モードでも、各冷房モード及び中間期モードと同様に、車載機器Ｘの冷却のために中温冷媒Ｒｍが用いられている。したがって、車両用空調システム１は、車載機器Ｘの冷却のための電力消費を抑制しつつ、除湿され且つ加熱された空調風によって車室内の暖房を行うことができる。

【0060】

図６を参照すると、この例の暖房モードでは、（１）低温熱媒体回路４ｂは、熱媒体が風上側室内熱交換器３３に流れていない点を除いて、除湿暖房モードの低温熱媒体回路４ｂと同じ経路を辿っている。詳しくは、暖房モードの低温熱媒体回路４ｂでは、第３接続流路４ｇ、第５流路切替弁Ｖ５、バイパス流路４ｄ及び第４流路切替弁Ｖ４を経由して、室外熱交換器４４をバイパスする流路が形成されていない。（２）そして、暖房モードの高温熱媒体回路４ａは、熱媒体が風上側室内熱交換器３３に流れている点を除いて、除湿暖房モードの高温熱媒体回路４ａと同じ経路を辿っている。詳しくは、暖房モードの高温熱媒体回路４ａでは、第１接続流路４ｅ、バイパス流路４ｄ及び第４接続流路４ｈを経由する流路が形成されている。バイパス流路４ｄを流れる熱媒体は、風上側室内熱交換器３３において空気に放熱することで、空気を加熱する。この加熱された空気は風下側室内熱交換器３４に導かれ、さらに、風下側室内熱交換器３４において十分に加熱される。（３）また、暖房モードの中温熱媒体回路４ｃは、除湿暖房モードの中温熱媒体回路４ｃと同じ経路を辿っている。（４）暖房モードでも、車載機器Ｘの冷却のために中温冷媒Ｒｍが用いられている。ここで、室外熱交換器４４を流れる熱媒体が低い外気温（例えば、－５℃）の空気から吸熱するためには、低温冷媒Ｒｃの温度（蒸発温度）は外気温よりさらに低い温度（例えば、－１５℃）に設定される。暖房モードでは、このような極めて低い温度の低温冷媒Ｒｃが車載機器Ｘの冷却のために用いられていない。したがって、車両用空調システム１は、車載機器Ｘの冷却のための電力消費を顕著に抑制しつつ、風上側室内熱交換器３３と風下側室内熱交換器３４とによって、ダクト３１内の空気を強力に加熱することができる。

【0061】

なお、図示を省略するが、暖房モードにおいて、高温熱媒体回路４ａは熱媒体を風上側室内熱交換器３３に流さず、中温熱媒体回路４ｃは熱媒体を風上側室内熱交換器３３に流すように、各回路（４ａ、４ｃ）が構成されてもよい。また、高温熱媒体回路４ａは熱媒体を風下側室内熱交換器３４にも流さず、中温熱媒体回路４ｃは熱媒体を風上側室内熱交換器３３に流すように、各回路（４ａ、４ｃ）が構成されてもよい。さらに、中温熱媒体回路４ｃは熱媒体を風上側室内熱交換器３３と風下側室内熱交換器３４に流すように、各回路（４ａ、４ｃ）が構成されてもよい。

【0062】

また、車両用空調システム１は、始動時などに車載機器Ｘとしてのバッテリを、中温冷媒Ｒｍを用いて加熱するバッテリ加熱モードを実行可能に構成されてもよい。つまり、極寒地域において車両始動時などに、車載機器Ｘ（バッテリ）が加熱を要するほど低温になっている場合などには、車両用空調システム１は、車両始動時などに、バッテリ加熱モードを実行することで、バッテリ加熱を優先する。バッテリ加熱モードにおいては、図７に示すように、（１）高温熱媒体回路４ａは形成されない。（２）低温熱媒体回路４ｂは、暖房モードの低温熱媒体回路４ｂと同じ経路を辿っている。（３）高圧側圧縮機２３が停止され、中温熱媒体回路４ｃは、暖房モードの中温熱媒体回路４ｃと同じ経路を辿り、中温冷媒Ｒｍにより加熱された熱媒体を、機器用熱交換器５１経由で循環させるように構成される。

【0063】

また、暖房モードにおいて、風上側室内熱交換器３３を流れる熱媒体の流量は、風下側室内熱交換器３４を流れる熱媒体の流量よりも小さくなるように構成されている。風上側室内熱交換器３３の熱交換量は低下するが、風下側室内熱交換器３４における空気入口温度と空気出口温度との温度差が比較的に大きくなることで、風下側室内熱交換器３４での熱交換量が顕著に増えることになり、熱交換効率の向上が図られる。

【0064】

以上説明したように、実施形態に係る車両用空調システム１は、上述のように、各運転モードにおいて、車載機器Ｘの冷却のために中温冷媒Ｒｍを用いており、低い蒸発温度の低温冷媒Ｒｃを用いていない。したがって、車載機器Ｘが過度に冷却されることはない。したがって、バッテリ冷却のための高圧側圧縮機の圧縮比は比較的に小さくなるので、電力消費の抑制が図られると共に無駄な制御の低減も図られる。このように、車両用空調システム１によれば、電力消費の抑制を図りつつ所定の車載機器Ｘの温度を調節することができる。また、過度な冷却を抑制するために、電気ヒータによって熱媒体を温めたり、膨張機構を調節したりする必要もない。また、車載機器Ｘを加熱する場合には、高温冷媒Ｒｈではなく、中温冷媒Ｒｍが用いられ、過度な加熱が抑制される。したがって、車両用空調システム１は、車載機器Ｘの温度調節のために、適度な温度の冷媒を用いることで、車載機器Ｘの温度調節を効率的に行うことができる。

【0065】

そして、空調ユニット３は熱媒体流路網４を流れる熱媒体との熱交換によって空調風を生成し、機器温調ユニット５はヒートポンプユニット２により生成された中温冷媒Ｒｍと熱交換された熱媒体を介して車載機器Ｘの温度を調節（冷却又は加熱）するように構成されている。したがって、車両用空調システム１は、冷媒と熱交換された熱媒体との熱交換によって空調風を生成する方式の空調システムにおいて、車載機器Ｘを低電力で冷却又は加熱することができる。

【0066】

また、ヒートポンプユニット２は、高温熱交換器２４と低温熱交換器２５と中温熱交換器２６とを有している。したがって、車両用空調システム１は、３つの異なる温度の冷媒をそれぞれ異なる回路箇所において個別に（独立して）、熱交換に利用することができる。そのため、冷媒利用の自由度の向上が図られている。

【0067】

また、ヒートポンプユニット２は、直列に配置される複数の圧縮機（２２、２３）を有している。そして、ヒートポンプユニット２は、高温冷媒Ｒｈの一部を膨張させて、複数の圧縮機（２２、２３）のうちの最下流に配置される圧縮機以外の圧縮機（この例では、高圧側圧縮機２３）に戻すインジェクション回路Ｚを有している。これにより、中間圧の冷媒が高圧側の圧縮機（高圧側圧縮機２３）に中間圧のまま確実に供給されるので、インジェクション回路Ｚによる暖房能力及びＣＯＰ（成績係数）の向上が、より確実に図られる。

【0068】

また、車両用空調システム１が冷房モード（この例では第１冷房モード）で作動するとき、中温熱交換器２６で熱交換された熱媒体は機器温調ユニット５（機器用熱交換器５１）と風上側室内熱交換器３３を流れ、低温熱交換器２５で熱交換された熱媒体は風下側室内熱交換器３４を流れる。これにより、冷房運転時において、風上側室内熱交換器３３の表面における結露の発生が抑制される。その結果、風上側室内熱交換器３３の熱交換率が向上し、冷房能力の向上や冷房時の低電力化が図られる。

【0069】

また、ヒートポンプユニット２は、過冷却熱交換器２７によって、高温熱交換器２４から吐出した高温冷媒Ｒｈと中温熱交換器２６に流入する中温冷媒Ｒｍとの熱交換を行うことができる。これにより、冷房能力などの向上が図られる。なお、図示を省略するが、過冷却熱交換器２７は、高温冷媒Ｒｈと中温熱交換器２６に流入する中温冷媒Ｒｍ（換言すると、中温熱交換器２６の入口手前の中温冷媒Ｒｍ）との熱交換に限らず、高温冷媒Ｒｈと中温熱交換器２６から吐出した中温冷媒Ｒｍとの熱交換を行ってもよい。

【0070】

そして、ヒートポンプユニット２は、さらに、過冷却熱交換器２７に分流させる中温冷媒Ｒｍの流量を調節する流量調節弁２８を有している。流量調節弁２８は、過冷却熱交換器２７への流量を調節して中間圧での吸熱負荷を制御することによって、高圧側圧縮機２３の不足圧縮量及び過圧縮量を低減させることができる。その結果、電力消費の低減が図られる。具体的には、車両用空調システム１は、低圧側圧縮機２２の回転数が所定の閾値より高い場合には、過冷却熱交換器２７への流量（過冷却熱交換流通冷媒量）を流量調節弁２８によって増加させて過冷却度合を大きくすることで、低圧側圧縮機２２の吸入側の冷媒－熱媒体熱交換器である低温熱交換器２５における冷媒エンタルピー差を大きくし、低圧側圧縮機２２の回転数を下げる。一方、車両用空調システム１は、低圧側圧縮機２２の回転数が所定の閾値以下の場合には、過冷却熱交換器２７への流量（過冷却熱交換流通冷媒量）を流量調節弁２８によって減少させて過冷却度合を小さくすることで、低圧側圧縮機２２の吸入側の低温熱交換器２５における冷媒エンタルピー差を小さくし、低圧側圧縮機２２の回転数を上げる。

【0071】

なお、第１実施形態では、ヒートポンプユニット２は冷媒を圧縮する複数の圧縮機（２２、２３）を有しているが、これに限定されるものではない。図８に示された変形例のように、ヒートポンプユニット２は、複数の圧縮機（２２、２３）に替えて、多段圧縮式の一つの多段圧縮機２９を有してもよい。例えば、この例では、多段圧縮機２９には、冷媒の圧力領域として、低圧領域Ｐ１と、低圧領域Ｐ１より高い高圧領域Ｐ３と、低圧領域Ｐ１と高圧領域Ｐ３の中間の中間圧領域Ｐ２とが形成されている。そして、ヒートポンプユニット２は、高温冷媒Ｒｈの一部を膨張させて多段圧縮機２９内の中間圧領域Ｐ２に戻すように構成されている。

【0072】

また、車両用空調システム１において、空調ユニット３は、熱媒体を介さず、冷媒との直接的な熱交換によって温度調節された空調風を生成し、該空調風を車室内に吹き出すように構成されてもよい。この場合、中温熱交換器２６が機器温調ユニット５の導風ダクト内に機器用熱交換器５１として配置され、中温冷媒Ｒｍが中温熱交換器２６（機器用熱交換器５１）において導風ダクト内の空気と熱交換し、熱交換後の空気が車載機器Ｘに送風されることで、車載機器Ｘが冷却又は加熱される。つまり、この場合においても、機器温調ユニット５は中温冷媒Ｒｍを用いて車載機器Ｘの温度を調節しており、車両用空調システム１は電力消費の抑制を図りつつ所定の車載機器Ｘの温度を調節することができる。

【0073】

上記各実施形態において、ヒートポンプユニット２は、３つの異なる温度の冷媒を生成しているが、これに限定されるのではなく、４つ以上の所定数の異なる温度の冷媒を生成してもよい。ヒートポンプユニット２は、冷媒について、少なくとも、第１温度の高温冷媒Ｒｈと、第１温度よりも低い第２温度の低温冷媒Ｒｃと、第１温度と第２温度の間の第３温度の中温冷媒Ｒｍと、を生成すればよい。そして、ヒートポンプユニット２は、少なくとも、高温冷媒Ｒｈにより熱交換を行う高温熱交換器２４と、低温冷媒Ｒｃにより熱交換を行う低温熱交換器２５と、中温冷媒Ｒｍにより熱交換を行う中温熱交換器２６と、を有していればよい。また、上記各実施形態では、機器温調ユニット５は、中温冷媒Ｒｍを用いて冷却又は加熱した空気を車載機器Ｘに送風することで車載機器Ｘの温度を調整するように構成されているが、これに限定されるものではない。機器温調ユニット５は、中温冷媒Ｒｍを用いて冷却又は加熱した水（冷水又は温水）を流通させる水路が内部に形成された冷温水プレートであって、車載機器Ｘに接触させた状態で配置される冷温水プレートを有してもよい。機器温調ユニット５は、この冷温水プレートを流れる温度調節された水によって、車載機器Ｘを冷却又は加熱する。

【0074】

また、冷却する（温度を調節する）車載機器Ｘはバッテリに限られるものではなく、モータなどの他の所定の車載機器であってもよい。

【0075】

以上、本発明の実施形態及び変形例について説明したが、本発明は、上述の実施形態や変形例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいてさらなる変形が可能であることはもちろんである。

【符号の説明】

【0076】

１…車両用空調システム、２…ヒートポンプユニット、２１…冷媒流路、２２、２３…複数の圧縮機、２２…低圧側圧縮機、２３…高圧側圧縮機、２４…高温熱交換器、２５…低温熱交換器、２６…中温熱交換器、２９…多段圧縮機、３…空調ユニット、３１…ダクト、３２ａ…送風機、３３、３４…複数の室内熱交換器、３３…風上側室内熱交換器、３４…風下側室内熱交換器、４…熱媒体流路網、４１、４２、４３…複数のポンプ、４１…第１ポンプ、４２…第２ポンプ、４３…第３ポンプ、５…機器温調ユニット、Ｒｈ…高温冷媒、Ｒｃ…低温冷媒、Ｒｍ…中温冷媒、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６…複数の流路切替弁、Ｘ…車載機器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】