特開 2024-170901 冷凍サイクル装置

(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】P2024170901

(43)【公開日】2024-12-11

(54)【発明の名称】冷凍サイクル装置

(51)【国際特許分類】

   F25B 1/00 20060101AFI20241204BHJP

   F25B 41/20 20210101ALI20241204BHJP

【ＦＩ】

F25B1/00 321L

F25B1/00 101F

F25B41/20 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023087661

(22)【出願日】2023-05-29

(71)【出願人】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】大西 徹

(72)【発明者】

【氏名】榎島 史修

(57)【要約】

【課題】インバータを効率良く冷却すること。
【解決手段】切換弁７１は、インバータ関連温度が予め設定されている閾値温度を下回ると許容状態に切り換わる。吸入圧領域５９に吸入される冷媒は、第１領域６１からバイパス通路７０を介して第２領域６２へ流れ込む冷媒によって暖められる。その結果、吸入圧領域５９に吸入される冷媒の温度が高くなるため、インバータ６３の温度が閾値温度に対して極端に下回ってしまうことが回避される。切換弁７１は、インバータ関連温度が閾値温度を上回ると遮断状態に切り換わる。よって、吸入圧領域５９に吸入される冷媒が、第１領域６１からバイパス通路７０を介して第２領域６２へ流れ込む冷媒によって暖められ過ぎてしまうことが回避される。その結果、インバータ６３の温度が閾値温度に対して極端に上回ってしまうことが回避される。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
前記圧縮機から吐出された冷媒を凝縮する凝縮器と、
前記凝縮器で凝縮された冷媒を減圧する膨張弁と、
前記膨張弁で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器と、をこの順に環状に接続して構成される冷凍サイクルを備え、
前記圧縮機は、
冷媒を圧縮するために駆動する圧縮部と、
前記圧縮部を駆動するモータと、
前記モータを駆動するインバータと、
前記蒸発器からの冷媒が吸入される吸入圧領域、及び前記圧縮部の駆動により圧縮された冷媒が吐出される吐出圧領域を有するハウジングと、を備え、
前記インバータは、前記吸入圧領域に吸入される冷媒によって冷却される冷凍サイクル装置であって、
冷凍サイクルは、
前記吐出圧領域から前記凝縮器の入口までの間の領域である第１領域と、
前記蒸発器の出口から前記吸入圧領域までの間の領域である第２領域と、を有し、
前記第１領域と前記第２領域とを接続するバイパス通路と、
前記第１領域から前記バイパス通路を介した前記第２領域への冷媒の流れを許容する許容状態と、前記第１領域から前記バイパス通路を介した前記第２領域への冷媒の流れを遮断する遮断状態と、に切換可能な切換弁と、を備え、
前記切換弁は、前記インバータの温度に関連する温度であるインバータ関連温度が予め設定されている閾値温度を下回ると前記許容状態に切り換わるとともに、前記インバータ関連温度が前記閾値温度を上回ると前記遮断状態に切り換わることを特徴とする冷凍サイクル装置。

【請求項2】

前記インバータ関連温度は前記インバータの温度であり、
前記インバータの温度を検出するインバータ温度センサを備え、
前記切換弁は、前記インバータ温度センサにより検出される温度が前記閾値温度を下回ると前記許容状態に切り換わるとともに、前記インバータ温度センサにより検出される温度が前記閾値温度を上回ると前記遮断状態に切り換わることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項3】

前記インバータ関連温度は前記吸入圧領域に吸入される冷媒の温度であり、
前記吸入圧領域に吸入される冷媒の温度を検出する冷媒温度センサを備え、
前記切換弁は、前記冷媒温度センサにより検出される温度が前記閾値温度を下回ると前記許容状態に切り換わるとともに、前記冷媒温度センサにより検出される温度が前記閾値温度を上回ると前記遮断状態に切り換わることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項4】

前記切換弁は、前記インバータ関連温度が前記閾値温度を下回るとともに下降傾向である場合には前記許容状態に切り換わるとともに、前記インバータ関連温度が上昇傾向である場合には前記遮断状態に切り換わることを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冷凍サイクル装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器と、をこの順に環状に接続して構成される冷凍サイクルを備えた冷凍サイクル装置が知られている。圧縮機は、冷媒を圧縮して吐出する。凝縮器は、圧縮機から吐出された冷媒を凝縮する。膨張弁は、凝縮器で凝縮された冷媒を減圧する。蒸発器は、膨張弁で減圧された冷媒を蒸発させる。そして、冷凍サイクル装置は、冷凍サイクルを用いて、凝縮器及び蒸発器の少なくとも一方を介した冷媒と温調対象との熱交換を行うことにより、温調対象の温度を調節する。

【0003】

圧縮機は、圧縮部を備えている。圧縮部は、冷媒を圧縮するために駆動する。また、例えば特許文献１のように、圧縮機は、モータと、インバータと、を備えている場合がある。モータは、圧縮部を駆動する。インバータは、モータを駆動する。圧縮機のハウジングは、吸入圧領域、及び吐出圧領域を有している。吸入圧領域には、蒸発器からの冷媒が吸入される。吐出圧領域には、圧縮部の駆動により圧縮された冷媒が吐出される。インバータは、吸入圧領域に吸入される冷媒によって冷却されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８－５７８７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、例えば、吸入圧領域に吸入される冷媒の温度が低過ぎると、インバータが、吸入圧領域に吸入される冷媒によって冷却され過ぎてしまうため、インバータに不具合が生じる虞がある。一方で、例えば、吸入圧領域に吸入される冷媒の温度が高いほど、インバータが、吸入圧領域に吸入される冷媒によって冷却され難くなってしまう。したがって、インバータを効率良く冷却することが望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決する冷凍サイクル装置は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、前記圧縮機から吐出された冷媒を凝縮する凝縮器と、前記凝縮器で凝縮された冷媒を減圧する膨張弁と、前記膨張弁で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器と、をこの順に環状に接続して構成される冷凍サイクルを備え、前記圧縮機は、冷媒を圧縮するために駆動する圧縮部と、前記圧縮部を駆動するモータと、前記モータを駆動するインバータと、前記蒸発器からの冷媒が吸入される吸入圧領域、及び前記圧縮部の駆動により圧縮された冷媒が吐出される吐出圧領域を有するハウジングと、を備え、前記インバータは、前記吸入圧領域に吸入される冷媒によって冷却される冷凍サイクル装置であって、冷凍サイクルは、前記吐出圧領域から前記凝縮器の入口までの間の領域である第１領域と、前記蒸発器の出口から前記吸入圧領域までの間の領域である第２領域と、を有し、前記第１領域と前記第２領域とを接続するバイパス通路と、前記第１領域から前記バイパス通路を介した前記第２領域への冷媒の流れを許容する許容状態と、前記第１領域から前記バイパス通路を介した前記第２領域への冷媒の流れを遮断する遮断状態と、に切換可能な切換弁と、を備え、前記切換弁は、前記インバータの温度に関連する温度であるインバータ関連温度が予め設定されている閾値温度を下回ると前記許容状態に切り換わるとともに、前記インバータ関連温度が前記閾値温度を上回ると前記遮断状態に切り換わる。

【0007】

これによれば、切換弁は、例えば、インバータ関連温度が予め設定されている閾値温度を下回ると許容状態に切り換わる。すると、第１領域からバイパス通路を介した第２領域への冷媒の流れが許容されるため、吸入圧領域に吸入される冷媒が、第１領域からバイパス通路を介して第２領域へ流れ込む冷媒によって暖められる。その結果、吸入圧領域に吸入される冷媒の温度が高くなるため、インバータの温度が閾値温度に対して極端に下回ってしまうことを回避することができる。したがって、インバータが、吸入圧領域に吸入される冷媒によって冷却され過ぎてしまうことを回避することができる。

【0008】

一方で、切換弁は、例えば、インバータ関連温度が閾値温度を上回ると遮断状態に切り換わる。すると、第１領域からバイパス通路を介した第２領域への冷媒の流れが遮断されるため、吸入圧領域に吸入される冷媒が、第１領域からバイパス通路を介して第２領域へ流れ込む冷媒によって暖められ過ぎてしまうことが回避される。その結果、インバータの温度が閾値温度に対して極端に上回ってしまうことを回避することができる。したがって、インバータが、吸入圧領域に吸入される冷媒によって冷却され難くなってしまうことを回避することができる。以上により、インバータを効率良く冷却することができる。

【0009】

上記冷凍サイクル装置において、前記インバータ関連温度は前記インバータの温度であり、前記インバータの温度を検出するインバータ温度センサを備え、前記切換弁は、前記インバータ温度センサにより検出される温度が前記閾値温度を下回ると前記許容状態に切り換わるとともに、前記インバータ温度センサにより検出される温度が前記閾値温度を上回ると前記遮断状態に切り換わるとよい。このように、インバータ関連温度として、インバータ温度センサにより検出されるインバータの温度を用いる構成は、インバータを効率良く冷却する上で好適である。

【0010】

上記冷凍サイクル装置において、前記インバータ関連温度は前記吸入圧領域に吸入される冷媒の温度であり、前記吸入圧領域に吸入される冷媒の温度を検出する冷媒温度センサを備え、前記切換弁は、前記冷媒温度センサにより検出される温度が前記閾値温度を下回ると前記許容状態に切り換わるとともに、前記冷媒温度センサにより検出される温度が前記閾値温度を上回ると前記遮断状態に切り換わるとよい。吸入圧領域に吸入される冷媒の温度は、インバータの温度に関連する温度である。このように、インバータ関連温度として、冷媒温度センサにより検出される冷媒の温度を用いる構成は、インバータを効率良く冷却する上で好適である。

【0011】

上記冷凍サイクル装置において、前記切換弁は、前記インバータ関連温度が前記閾値温度を下回るとともに下降傾向である場合には前記許容状態に切り換わるとともに、前記インバータ関連温度が上昇傾向である場合には前記遮断状態に切り換わるとよい。これによれば、インバータをさらに効率良く冷却することができる。

【発明の効果】

【0012】

この発明によれば、インバータを効率良く冷却することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、実施形態における冷凍サイクル装置を示す概略構成図である。

【図2】図２は、圧縮機を示す部分断面図である。

【図3】図３は、切換弁の動作に伴うインバータの温度及び冷媒の温度それぞれの変化を示すグラフである。

【図4】図４は、変更例における切換弁の動作に伴うインバータの温度及び冷媒の温度それぞれの変化を示すグラフである。

【図5】図５は、変更例における切換弁の動作に伴うインバータの温度及び冷媒の温度それぞれの変化を示すグラフである。

【図6】図６は、変更例における切換弁の動作に伴うインバータの温度及び冷媒の温度それぞれの変化を示すグラフである。

【図7】図７は、変更例における圧縮機を示す部分断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、冷凍サイクル装置を具体化した一実施形態を図１～図３にしたがって説明する。本実施形態の冷凍サイクル装置は、例えば、燃料電池車に搭載されている。
＜冷凍サイクル装置の基本構成＞
図１に示すように、冷凍サイクル装置１０は、冷凍サイクル１１を備えている。冷凍サイクル１１は、圧縮機１２と、第１熱交換器１３と、膨張弁１４と、第２熱交換器１５と、を備えている。

【0015】

圧縮機１２と第１熱交換器１３とは第１配管１６によって接続されている。第１配管１６の第１端は、圧縮機１２の吐出口１２ａに接続されている。第１配管１６の第２端は、第１熱交換器１３の入口１３ａに接続されている。

【0016】

第１熱交換器１３と膨張弁１４とは第２配管１７によって接続されている。第２配管１７の第１端は、第１熱交換器１３の出口１３ｂに接続されている。第２配管１７の第２端は、膨張弁１４の入口１４ａに接続されている。

【0017】

膨張弁１４と第２熱交換器１５とは第３配管１８によって接続されている。第３配管１８の第１端は、膨張弁１４の出口１４ｂに接続されている。第３配管１８の第２端は、第２熱交換器１５の入口１５ａに接続されている。

【0018】

第２熱交換器１５と圧縮機１２とは第４配管１９によって接続されている。第４配管１９の第１端は、第２熱交換器１５の出口１５ｂに接続されている。第４配管１９の第２端は、圧縮機１２の吸入口１２ｂに接続されている。

【0019】

このように、冷凍サイクル１１は、圧縮機１２と、第１熱交換器１３と、膨張弁１４と、第２熱交換器１５と、をこの順に環状に接続して構成されている。冷凍サイクル１１を流れる冷媒は、圧縮機１２、第１熱交換器１３、膨張弁１４、及び第２熱交換器１５の順に流れる。

【0020】

なお、第４配管１９には、図示しないアキュムレータが設けられている。アキュムレータは、圧縮機１２へのガス状の冷媒の流出を許容し、且つ、圧縮機１２への液状の冷媒の流出を阻止する。

【0021】

冷凍サイクル装置１０は、第１熱媒体回路２０と、第２熱媒体回路３０と、を備えている。第１熱媒体回路２０は、第１熱媒体熱交換器２１と、第１熱媒体ポンプ２２と、を有している。第１熱媒体回路２０には熱媒体が流れる。第１熱媒体回路２０を流れる熱媒体は、例えば、水である。第１熱媒体回路２０においては、第１熱媒体ポンプ２２の駆動によって熱媒体が循環する。第１熱媒体回路２０は、第１熱交換器１３に連結されている。第１熱媒体回路２０を流れる熱媒体は、第１熱交換器１３を介して冷媒と熱交換可能である。第１熱媒体熱交換器２１は、温調対象である電池４０と熱的に結合されている。第１熱媒体熱交換器２１を流れる熱媒体は、電池４０と熱交換可能である。

【0022】

第２熱媒体回路３０は、第２熱媒体熱交換器３１と、第２熱媒体ポンプ３２と、を有している。第２熱媒体回路３０には熱媒体が流れる。第２熱媒体回路３０を流れる熱媒体は、例えば、水である。第２熱媒体回路３０においては、第２熱媒体ポンプ３２の駆動によって熱媒体が循環する。第２熱媒体回路３０は、第２熱交換器１５に連結されている。第２熱媒体回路３０を流れる熱媒体は、第２熱交換器１５を介して冷媒と熱交換可能である。第２熱媒体熱交換器３１は、電池４０と熱的に結合されている。第２熱媒体熱交換器３１を流れる熱媒体は、電池４０と熱交換可能である。

【0023】

第１熱交換器１３は、第１熱交換器１３を流れる冷媒と外気との熱交換を行う第１状態と、第１熱交換器１３を流れる冷媒と第１熱媒体回路２０を流れる熱媒体との熱交換を行う第２状態と、に切換可能に構成されている。

【0024】

第２熱交換器１５は、第２熱交換器１５を流れる冷媒と外気との熱交換を行う第１状態と、第２熱交換器１５を流れる冷媒と第２熱媒体回路３０を流れる熱媒体との熱交換を行う第２状態と、に切換可能に構成されている。

【0025】

＜圧縮機＞
図２に示すように、圧縮機１２は、ハウジング５０を備えている。ハウジング５０は、モータハウジング５１と、インバータカバー５２と、を有している。モータハウジング５１及びインバータカバー５２は、金属製である。モータハウジング５１及びインバータカバー５２は、例えば、アルミニウム製である。

【0026】

モータハウジング５１は、板状の端壁５１ａと、筒状の周壁５１ｂと、を有している。周壁５１ｂは、端壁５１ａの外周部から延びている。周壁５１ｂには、吸入口１２ｂが形成されている。吸入口１２ｂは、周壁５１ｂにおける端壁５１ａ寄りの部分に形成されている。モータハウジング５１は、モータ室５３を区画している。したがって、ハウジング５０は、モータ室５３を有している。また、ハウジング５０は、吐出室５４を有している。

【0027】

インバータカバー５２は、板状の端壁５２ａと、筒状の周壁５２ｂと、を有している。インバータカバー５２は、周壁５２ｂにおける端壁５２ａとは反対側の端部がモータハウジング５１の端壁５１ａの外面に接合されることにより、モータハウジング５１に固定されている。そして、モータハウジング５１の端壁５１ａ、インバータカバー５２の端壁５２ａ、及びインバータカバー５２の周壁５２ｂによって、インバータ室５５が区画されている。したがって、ハウジング５０は、インバータ室５５を有している。

【0028】

圧縮機１２は、回転軸５６と、圧縮部５７と、モータ５８と、を備えている。回転軸５６は、回転軸５６の軸方向がモータハウジング５１の周壁５１ｂの軸方向に一致した状態で、ハウジング５０内に収容されている。回転軸５６は、ハウジング５０に回転可能に支持されている。回転軸５６は、モータ室５３をモータハウジング５１の周壁５１ｂの軸方向に横切った状態でハウジング５０内に収容されている。

【0029】

圧縮部５７は、回転軸５６におけるモータハウジング５１の端壁５１ａとは反対側に位置する端部に固定されている。圧縮部５７は、回転軸５６と一体的に回転するインペラである。したがって、本実施形態の圧縮機１２は、遠心圧縮機である。圧縮部５７は、冷媒を圧縮するために駆動する。

【0030】

モータ５８は、モータ室５３内に収容されている。モータ５８は、回転軸５６を回転させる。そして、モータ５８によって回転軸５６が回転することにより、圧縮部５７が駆動する。したがって、モータ５８は、圧縮部５７を駆動する。

【0031】

第４配管１９からの冷媒は、吸入口１２ｂを介してモータ室５３内に吸入される。モータ室５３内に吸入された冷媒は、圧縮部５７の駆動により圧縮される。そして、圧縮部５７により圧縮された冷媒は、吐出室５４及び吐出口１２ａを介して第１配管１６に吐出される。

【0032】

吸入口１２ｂ及びモータ室５３は、第２熱交換器１５からの冷媒が吸入される吸入圧領域５９である。吐出室５４及び吐出口１２ａは、圧縮部５７の駆動により圧縮された冷媒が吐出される吐出圧領域６０である。したがって、圧縮機１２は、第２熱交換器１５からの冷媒が吸入される吸入圧領域５９、及び圧縮部５７の駆動により圧縮された冷媒が吐出される吐出圧領域６０を有している。

【0033】

＜第１領域及び第２領域＞
吐出室５４、吐出口１２ａ、第１配管１６、及び第１熱交換器１３の入口１３ａは、冷凍サイクル１１における吐出圧領域６０から第１熱交換器１３の入口１３ａまでの間の領域である第１領域６１である。第２熱交換器１５の出口１５ｂ、第４配管１９、及び吸入口１２ｂ、及びモータ室５３は、冷凍サイクル１１における第２熱交換器１５の出口１５ｂから吸入圧領域５９までの間の領域である第２領域６２である。したがって、冷凍サイクル１１は、吐出圧領域６０から第１熱交換器１３の入口１３ａまでの間の領域である第１領域６１と、第２熱交換器１５の出口１５ｂから吸入圧領域５９までの間の領域である第２領域６２と、を有している。

【0034】

＜インバータ＞
圧縮機１２は、インバータ６３を備えている。インバータ６３は、インバータ室５５内に収容されている。インバータ６３は、モータ５８を駆動する。インバータ６３は、回路基板６４と、電子部品６５と、伝熱部材６６と、を有している。電子部品６５は、回路基板６４に実装されている。伝熱部材６６は、シート状である。伝熱部材６６は、モータハウジング５１の端壁５１ａの外面に接触した状態でインバータ室５５内に配置されている。電子部品６５は、伝熱部材６６に接触している。そして、電子部品６５は、伝熱部材６６を介してモータハウジング５１の端壁５１ａに熱的に結合されている。電子部品６５から発生する熱は、伝熱部材６６を介してモータハウジング５１の端壁５１ａに伝達されるとともに、吸入口１２ｂからモータ室５３内に吸入される冷媒に放熱される。このようにして、インバータ６３は、吸入圧領域５９に吸入される冷媒によって冷却される。

【0035】

＜バイパス通路＞
図１に示すように、冷凍サイクル装置１０は、バイパス通路７０を備えている。バイパス通路７０は、例えば、配管である。バイパス通路７０の第１端は、第１配管１６に接続されている。バイパス通路７０の第２端は、第４配管１９に接続されている。したがって、バイパス通路７０は、冷凍サイクル１１において、第１領域６１と第２領域６２とを接続する。バイパス通路７０は、第１配管１６内を流れる冷媒を第４配管１９内へ流す。したがって、バイパス通路７０は、第１領域６１の冷媒を第２領域６２へ流す。

【0036】

＜切換弁＞
冷凍サイクル装置１０は、切換弁７１を備えている。切換弁７１は、バイパス通路７０に設けられている。切換弁７１は、例えば、オンオフ弁である。切換弁７１は、電磁弁である。切換弁７１は、開状態になると、第１配管１６内からバイパス通路７０を介した第４配管１９内への冷媒の流れを許容する。一方で、切換弁７１は、閉状態になると、第１配管１６内からバイパス通路７０を介した第４配管１９内への冷媒の流れを遮断する。よって、切換弁７１は、第１配管１６内からバイパス通路７０を介した第４配管１９内への冷媒の流れを許容する許容状態と、第１配管１６内からバイパス通路７０を介した第４配管１９内への冷媒の流れを遮断する遮断状態と、に切換可能に構成されている。したがって、切換弁７１は、第１領域６１からバイパス通路７０を介した第２領域６２への冷媒の流れを許容する許容状態と、第１領域６１からバイパス通路７０を介した第２領域６２への冷媒の流れを遮断する遮断状態と、に切換可能である。

【0037】

＜制御＞
冷凍サイクル装置１０は、制御装置８０を備えている。制御装置８０は、中央処理制御装置（ＣＰＵ）を備えている。制御装置８０は、各種プログラムやマップ等を予め記憶した読出専用メモリ（ＲＯＭ）、ＣＰＵの演算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等により構成されるメモリを備えている。制御装置８０は、タイマカウンタ、入力インターフェース、出力インターフェース等を備えている。

【0038】

冷凍サイクル装置１０は、インバータ温度センサ８１を備えている。インバータ温度センサ８１は、インバータ６３の温度を検出可能に構成されている。したがって、インバータ温度センサ８１は、インバータ６３の温度を検出する。具体的には、インバータ温度センサ８１は、インバータ６３の電子部品６５の温度を検出可能に構成されている。インバータ温度センサ８１は、インバータ室５５内において、電子部品６５の温度が検出可能な位置に配置されている。インバータ温度センサ８１は、制御装置８０に電気的に接続されている。インバータ温度センサ８１によって検出されたインバータ６３の温度に関する検出信号は、制御装置８０に送信される。

【0039】

冷凍サイクル装置１０は、冷媒温度センサ８２を備えている。冷媒温度センサ８２は、モータ室５３内に吸入される冷媒の温度を検出可能に構成されている。したがって、冷媒温度センサ８２は、吸入圧領域５９に吸入される冷媒の温度を検出する。冷媒温度センサ８２は、モータ室５３内において、モータ室５３内に吸入される冷媒の温度が検出可能な位置に配置されている。冷媒温度センサ８２は、制御装置８０に電気的に接続されている。冷媒温度センサ８２によって検出された冷媒の温度に関する検出信号は、制御装置８０に送信される。

【0040】

図３は、切換弁７１の動作に伴うインバータ６３の温度、及びモータ室５３内に吸入される冷媒の温度それぞれの変化を示すグラフである。図３では、インバータ６３の温度の変化を実線Ｌ１で示している。また、モータ室５３内に吸入される冷媒の温度の変化を実線Ｌ２で示している。

【0041】

図３に示すように、制御装置８０には、インバータ温度センサ８１により検出される温度が予め設定されている閾値温度Ｔｘを下回ると、切換弁７１を開状態に切り換える弁切換プログラムが予め記憶されている。したがって、制御装置８０は、インバータ温度センサ８１により検出される温度が閾値温度Ｔｘを下回ると、切換弁７１を許容状態に切り換える。なお、「閾値温度Ｔｘ」とは、インバータ６３の動作保証温度の下限温度Ｔｍｉｎよりも高い温度であり、且つ、インバータ６３の動作保証温度の上限温度よりも低い温度である。

【0042】

制御装置８０には、インバータ温度センサ８１により検出される温度が閾値温度Ｔｘを上回ると、切換弁７１を閉状態に切り換える弁切換プログラムが予め記憶されている。したがって、制御装置８０は、インバータ温度センサ８１により検出される温度が閾値温度Ｔｘを上回ると、切換弁７１を遮断状態に切り換える。

【0043】

このように、切換弁７１は、インバータ温度センサ８１により検出される温度が閾値温度Ｔｘを下回ると許容状態に切り換わるとともに、インバータ温度センサ８１により検出される温度が閾値温度Ｔｘを上回ると遮断状態に切り換わる。したがって、切換弁７１は、インバータ６３の温度に関連する温度であるインバータ関連温度が予め設定されている閾値温度Ｔｘを下回ると許容状態に切り換わるとともに、インバータ関連温度が閾値温度Ｔｘを上回ると遮断状態に切り換わる。本実施形態のインバータ関連温度はインバータ６３の温度である。

【0044】

図１に示すように、制御装置８０は、圧縮機１２に電気的に接続されている。制御装置８０は、圧縮機１２の駆動を制御する。制御装置８０には、圧縮機１２の起動及び停止を指令するための指令信号を圧縮機１２に送信する圧縮機駆動プログラムが予め記憶されている。圧縮機１２は、制御装置８０からの起動指令信号を受信すると起動するとともに、制御装置８０からの停止指令信号を受信すると停止する。

【0045】

制御装置８０は、第１熱媒体ポンプ２２に電気的に接続されている。制御装置８０は、第１熱媒体ポンプ２２の駆動を制御する。制御装置８０は、第２熱媒体ポンプ３２に電気的に接続されている。制御装置８０は、第２熱媒体ポンプ３２の駆動を制御する。

【0046】

制御装置８０は、電池４０を冷却する電池冷却モードと、電池４０を暖機する電池暖機モードと、に冷凍サイクル装置１０を切り換え可能である。電池冷却モードでは、第１熱交換器１３が第１状態に切り換わっているとともに、第２熱交換器１５が第２状態に切り換わっている。電池暖機モードでは、第１熱交換器１３が第２状態に切り換わっているとともに、第２熱交換器１５が第１状態に切り換わっている。

【0047】

制御装置８０には、電池冷却モードのときに、第１熱媒体ポンプ２２の駆動を停止し、且つ、第２熱媒体ポンプ３２を駆動させるプログラムが予め記憶されている。したがって、電池冷却モードでは、第１熱媒体回路２０においては熱媒体が循環しておらず、第２熱媒体回路３０においては熱媒体が循環している。

【0048】

制御装置８０には、電池暖機モードのときに、第１熱媒体ポンプ２２を駆動させ、且つ、第２熱媒体ポンプ３２の駆動を停止させるプログラムが予め記憶されている。したがって、電池暖機モードでは、第１熱媒体回路２０においては熱媒体が循環しており、第２熱媒体回路３０においては熱媒体が循環していない。

【0049】

＜電池冷却モード＞
例えば、制御装置８０によって冷凍サイクル装置１０が電池冷却モードに切り換えられているとする。圧縮機１２は、低温低圧の冷媒を圧縮して高温高圧のガス冷媒を吐出する。したがって、圧縮機１２は、冷媒を圧縮して吐出する。圧縮機１２の吐出口１２ａから第１配管１６内へ吐出されたガス冷媒は、第１配管１６及び第１熱交換器１３の入口１３ａを介して第１熱交換器１３に供給される。

【0050】

電池冷却モードでは、第１熱交換器１３は第１状態に切り換わっているため、第１熱交換器１３に供給されたガス冷媒は、外気との第１熱交換器１３を介した熱交換が行われることにより凝縮して液化する。したがって、第１熱交換器１３は、圧縮機１２から吐出された冷媒を凝縮する凝縮器として機能している。

【0051】

第１熱交換器１３で凝縮されて液化した高温高圧の液冷媒は、第１熱交換器１３の出口１３ｂを介して第２配管１７内に流れるとともに、第２配管１７及び膨張弁１４の入口１４ａを介して膨張弁１４内を通過する。膨張弁１４内を通過する液冷媒は、膨張弁１４によって減圧され、低温低圧の液冷媒となる。したがって、膨張弁１４は、第１熱交換器１３で凝縮された冷媒を減圧する。

【0052】

膨張弁１４によって減圧された低温低圧の液冷媒は、膨張弁１４の出口１４ｂから第３配管１８内に流れるとともに、第３配管１８及び第２熱交換器１５の入口１５ａを介して第２熱交換器１５に供給される。電池冷却モードでは、第２熱交換器１５は第２状態に切り換わっているため、第２熱交換器１５を流れる液冷媒は、第２熱媒体回路３０を流れる熱媒体との熱交換が行われることにより蒸発する。したがって、第２熱交換器１５は、膨張弁１４で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器として機能している。

【0053】

第２熱媒体回路３０を流れる熱媒体は、第２熱交換器１５にて液冷媒に放熱する。これにより、第２熱媒体回路３０を流れる熱媒体が冷却される。その結果、電池４０は、第２熱媒体回路３０を流れる熱媒体と第２熱媒体熱交換器３１を介した熱交換が行われることにより熱媒体によって冷却される。

【0054】

第２熱交換器１５を流れた冷媒は、第２熱交換器１５の出口１５ｂから第４配管１９内に流れるとともに、第４配管１９及び圧縮機１２の吸入口１２ｂを介して圧縮機１２に吸入される。

【0055】

＜電池暖機モード＞
例えば、制御装置８０によって冷凍サイクル装置１０が電池暖機モードに切り換えられているとする。圧縮機１２は、低温低圧の冷媒を圧縮して高温高圧のガス冷媒を吐出する。圧縮機１２の吐出口１２ａから第１配管１６内へ吐出されたガス冷媒は、第１配管１６及び第１熱交換器１３の入口１３ａを介して第１熱交換器１３に供給される。

【0056】

電池暖機モードでは、第１熱交換器１３は第２状態に切り換わっているため、第１熱交換器１３に供給されたガス冷媒は、第１熱媒体回路２０を流れる熱媒体との第１熱交換器１３を介した熱交換が行われることにより凝縮して液化する。

【0057】

第１熱媒体回路２０を流れる熱媒体は、第１熱交換器１３にてガス冷媒から吸熱する。これにより、第１熱媒体回路２０を流れる熱媒体が暖められる。その結果、電池４０は、第１熱媒体回路２０を流れる熱媒体と第１熱媒体熱交換器２１を介した熱交換が行われることにより熱媒体によって暖機される。このように、冷凍サイクル装置１０は、冷凍サイクル１１を用いて、第１熱交換器１３及び第２熱交換器１５を介した冷媒と電池４０との熱交換を行うことにより、電池４０の温度を調節する。

【0058】

第１熱交換器１３で凝縮されて液化した高温高圧の液冷媒は、第１熱交換器１３の出口１３ｂを介して第２配管１７内に流れるとともに、第２配管１７及び膨張弁１４の入口１４ａを介して膨張弁１４内を通過する。膨張弁１４内を通過する液冷媒は、膨張弁１４によって減圧され、低温低圧の液冷媒となる。

【0059】

膨張弁１４によって減圧された低温低圧の液冷媒は、膨張弁１４の出口１４ｂから第３配管１８内に流れるとともに、第３配管１８及び第２熱交換器１５の入口１５ａを介して第２熱交換器１５に供給される。電池暖機モードでは、第２熱交換器１５は第１状態に切り換わっているため、第２熱交換器１５を流れる液冷媒は、外気との熱交換が行われることにより蒸発する。第２熱交換器１５を流れた冷媒は、第２熱交換器１５の出口１５ｂから第４配管１９内に流れるとともに、第４配管１９及び圧縮機１２の吸入口１２ｂを介して圧縮機１２に吸入される。

【0060】

［実施形態の作用］
次に、本実施形態の作用について説明する。
図３に示すように、冷凍サイクル装置１０は、モータ室５３内に吸入される冷媒の温度がインバータ６３の動作保証温度の下限温度Ｔｍｉｎよりも下回る状態で運転される場合がある。このとき、制御装置８０は、例えば、インバータ温度センサ８１により検出される温度が閾値温度Ｔｘを下回ると、切換弁７１を開状態に切り換える。よって、切換弁７１は、例えば、インバータ温度センサ８１により検出される温度が閾値温度Ｔｘを下回ると許容状態に切り換わる。

【0061】

すると、第１領域６１からバイパス通路７０を介して第２領域６２への冷媒の流れが許容されるため、モータ室５３内に吸入される冷媒が、第１領域６１からバイパス通路７０を介して第２領域６２へ流れ込む冷媒によって暖められる。その結果、モータ室５３内に吸入される冷媒の温度が高くなるため、インバータ６３の温度が閾値温度Ｔｘに対して極端に下回ってしまうことが回避される。したがって、インバータ６３が、モータ室５３内に吸入される冷媒によって冷却され過ぎてしまうことが回避されている。

【0062】

一方で、制御装置８０は、例えば、インバータ温度センサ８１により検出される温度が閾値温度Ｔｘを上回ると、切換弁７１を閉状態に切り換える。よって、切換弁７１は、例えば、インバータ温度センサ８１により検出される温度が閾値温度Ｔｘを上回ると遮断状態に切り換わる。

【0063】

すると、第１領域６１からバイパス通路７０を介した第２領域６２への冷媒の流れが遮断されるため、モータ室５３内に吸入される冷媒が、第１領域６１からバイパス通路７０を介して第２領域６２へ流れ込む冷媒によって暖められ過ぎてしまうことが回避される。その結果、インバータ６３の温度が閾値温度Ｔｘに対して極端に上回ってしまうことが回避されている。したがって、インバータ６３が、モータ室５３内に吸入される冷媒によって冷却され難くなってしまうことが回避されている。

【0064】

［実施形態の効果］
上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）切換弁７１は、例えば、インバータ６３の温度に関連する温度であるインバータ関連温度が予め設定されている閾値温度Ｔｘを下回ると許容状態に切り換わる。すると、第１領域６１からバイパス通路７０を介した第２領域６２への冷媒の流れが許容されるため、吸入圧領域５９に吸入される冷媒が、第１領域６１からバイパス通路７０を介して第２領域６２へ流れ込む冷媒によって暖められる。その結果、吸入圧領域５９に吸入される冷媒の温度が高くなるため、インバータ６３の温度が閾値温度Ｔｘに対して極端に下回ってしまうことを回避することができる。したがって、インバータ６３が、吸入圧領域５９に吸入される冷媒によって冷却され過ぎてしまうことを回避することができる。

【0065】

一方で、切換弁７１は、例えば、インバータ６３の温度に関連する温度であるインバータ関連温度が閾値温度Ｔｘを上回ると遮断状態に切り換わる。すると、第１領域６１からバイパス通路７０を介した第２領域６２への冷媒の流れが遮断されるため、吸入圧領域５９に吸入される冷媒が、第１領域６１からバイパス通路７０を介して第２領域６２へ流れ込む冷媒によって暖められ過ぎてしまうことが回避される。その結果、インバータ６３の温度が閾値温度Ｔｘに対して極端に上回ってしまうことを回避することができる。したがって、インバータ６３が、吸入圧領域５９に吸入される冷媒によって冷却され難くなってしまうことを回避することができる。以上により、インバータ６３を効率良く冷却することができる。

【0066】

（２）切換弁７１は、インバータ温度センサ８１により検出される温度が閾値温度Ｔｘを下回ると許容状態に切り換わるとともに、インバータ温度センサ８１により検出される温度が閾値温度Ｔｘを上回ると遮断状態に切り換わる。このように、インバータ関連温度として、インバータ温度センサ８１により検出されるインバータ６３の温度を用いる構成は、インバータ６３を効率良く冷却する上で好適である。

【0067】

［変更例］
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

【0068】

○ 図４に示すように、制御装置８０は、インバータ温度センサ８１により検出される温度が閾値温度Ｔｘを下回るとともに下降傾向である場合には切換弁７１を開状態に切り換えてもよい。さらに、制御装置８０は、インバータ温度センサ８１により検出される温度が上昇傾向である場合には切換弁７１を閉状態に切り換えてもよい。要は、切換弁７１は、インバータ関連温度が閾値温度Ｔｘを下回るとともに下降傾向である場合には許容状態に切り換わるとともに、インバータ関連温度が上昇傾向である場合には遮断状態に切り換わってもよい。図４に示す実施形態では、制御装置８０は、所定温度範囲Ａ１内においてインバータ温度センサ８１により検出される温度が下降傾向である場合には切換弁７１を開状態に切り換える。さらに、制御装置８０は、所定温度範囲Ａ１内においてインバータ温度センサ８１により検出される温度が上昇傾向である場合には切換弁７１を閉状態に切り換える。「所定温度範囲Ａ１」とは、例えば、閾値温度Ｔｘ以下であって、且つ、インバータ６３の動作保証温度の下限温度Ｔｍｉｎ以上の温度の範囲である。これによれば、インバータ６３をさらに効率良く冷却することができる。

【0069】

なお、図４に示す実施形態では、制御装置８０は、インバータ温度センサ８１により検出される温度が閾値温度Ｔｘを上回る温度である場合には、インバータ温度センサ８１により検出される温度が下降傾向であったとしても、切換弁７１は閉状態が維持されている。そして、制御装置８０は、インバータ温度センサ８１により検出される温度が閾値温度Ｔｘを下回ると、切換弁７１を開状態に切り換える。

【0070】

○ 図５に示すように、制御装置８０は、冷媒温度センサ８２により検出される温度がインバータ６３の動作保証温度の下限温度Ｔｍｉｎを下回ると切換弁７１を開状態に切り換えてもよい。また、制御装置８０は、冷媒温度センサ８２により検出される温度がインバータ６３の動作保証温度の下限温度Ｔｍｉｎを上回ると切換弁７１を閉状態に切り換えてもよい。この場合、インバータ６３の動作保証温度の下限温度Ｔｍｉｎは、予め設定されている閾値温度である。このように、切換弁７１は、冷媒温度センサ８２により検出される温度が閾値温度を下回ると許容状態に切り換わるとともに、冷媒温度センサ８２により検出される温度が閾値温度を上回ると遮断状態に切り換わってもよい。

【0071】

制御装置８０には、モータ室５３内に吸入される冷媒の温度とインバータ６３の温度とが関係付けられたマップが予め記憶されている。モータ室５３内に吸入される冷媒の温度とインバータ６３の温度とが関係付けられたマップは、例えば実験等によって予め求められている。このように、モータ室５３内に吸入される冷媒の温度は、インバータ６３の温度に関連する温度であるインバータ関連温度である。したがって、図５に示す実施形態では、インバータ関連温度は吸入圧領域５９に吸入される冷媒の温度である。

【0072】

このように、切換弁７１は、吸入圧領域５９に吸入される冷媒の温度が閾値温度であるインバータ６３の動作保証温度の下限温度Ｔｍｉｎを下回ると許容状態に切り換わる。また、切換弁７１は、吸入圧領域５９に吸入される冷媒の温度が閾値温度であるインバータ６３の動作保証温度の下限温度Ｔｍｉｎを上回ると遮断状態に切り換わる。このように、インバータ関連温度として、冷媒温度センサ８２により検出される冷媒の温度を用いる構成は、インバータ６３を効率良く冷却する上で好適である。

【0073】

なお、図５に示す実施形態では、インバータ６３の動作保証温度の下限温度Ｔｍｉｎを、予め設定されている閾値温度として用いたが、これに限らず、例えば、インバータ６３の動作保証温度の下限温度Ｔｍｉｎよりも僅かに高い温度を閾値温度としてもよい。また、例えば、インバータ６３の動作保証温度の下限温度Ｔｍｉｎよりも僅かに低い温度を閾値温度としてもよい。

【0074】

○ 図６に示すように、制御装置８０は、冷媒温度センサ８２により検出される温度が第１所定温度Ｔｘ１を下回るとともに下降傾向である場合には切換弁７１を開状態に切り換えてもよい。さらに、制御装置８０は、冷媒温度センサ８２により検出される温度が上昇傾向である場合には切換弁７１を閉状態に切り換えてもよい。この場合、第１所定温度Ｔｘ１は、予め設定されている閾値温度である。要は、切換弁７１は、インバータ関連温度が閾値温度を下回るとともに下降傾向である場合には許容状態に切り換わるとともに、インバータ関連温度が上昇傾向である場合には遮断状態に切り換わってもよい。図６に示す実施形態では、制御装置８０は、所定温度範囲Ａ２内において冷媒温度センサ８２により検出される温度が下降傾向である場合には切換弁７１を開状態に切り換える。さらに、制御装置８０は、所定温度範囲Ａ２内において冷媒温度センサ８２により検出される温度が上昇傾向である場合には切換弁７１を閉状態に切り換える。「所定温度範囲Ａ２」とは、例えば、インバータ６３の動作保証温度の下限温度Ｔｍｉｎよりも高い第１所定温度Ｔｘ１以下であって、且つ、インバータ６３の動作保証温度の下限温度Ｔｍｉｎよりも低い第２所定温度Ｔｘ２以上の温度の範囲である。これによれば、インバータ６３をさらに効率良く冷却することができる。

【0075】

なお、図６に示す実施形態では、制御装置８０は、冷媒温度センサ８２により検出される温度が第１所定温度Ｔｘ１を上回る温度である場合には、冷媒温度センサ８２により検出される温度が下降傾向であったとしても、切換弁７１は閉状態が維持されている。そして、制御装置８０は、インバータ温度センサ８１により検出される温度が第１所定温度Ｔｘ１を下回ると、切換弁７１を開状態に切り換える。

【0076】

○ 図７に示すように、例えば、ハウジング５０にバイパス通路７０が形成されていてもよい。バイパス通路７０には、切換弁７１が設けられている。バイパス通路７０は、例えば、吐出口１２ａと吸入口１２ｂとを接続している。要は、バイパス通路７０は、冷凍サイクル１１において、第１領域６１と第２領域６２とを接続していればよい。

【0077】

○ 実施形態において、冷凍サイクル装置１０は、第１熱媒体回路２０及び第２熱媒体回路３０を備えていない構成であってもよい。そして、例えば、第２熱交換器１５に温調対象である電池４０が熱的に結合されていてもよい。この場合、電池４０を冷却する場合には、冷凍サイクル１１において、圧縮機１２、第１熱交換器１３、膨張弁１４、及び第２熱交換器１５の順に冷媒を流す。このようにして、第１熱交換器１３を凝縮器として機能させるとともに第２熱交換器１５を蒸発器として機能させる。一方で、電池４０を暖機する場合には、冷凍サイクル１１において、圧縮機１２、第２熱交換器１５、膨張弁１４、第１熱交換器１３の順に冷媒を流す。このようにして、第１熱交換器１３を蒸発器として機能させるとともに第２熱交換器１５を凝縮器として機能させる。このような構成の場合、冷凍サイクル１１は、冷媒の流れを切り換える四方弁を備えている。

【0078】

○ 実施形態において、例えば、切換弁７１が、第１配管１６とバイパス通路７０との接続箇所に設けられる三方弁であってもよい。要は、切換弁７１は、第１領域６１からバイパス通路７０を介した第２領域６２への冷媒の流れを許容する許容状態と、第１領域６１からバイパス通路７０を介した第２領域６２への冷媒の流れを遮断する遮断状態と、に切換可能な構成であればよい。

【0079】

○ 実施形態において、切換弁７１は、機械式であってもよい。
○ 実施形態において、圧縮部５７がインペラでなくてもよく、例えば、圧縮部５７がスクロール式であったり、ベーン式であったりしてもよい。要は、圧縮機１２の型式は特に限定されるものではない。

【0080】

○ 実施形態において、冷凍サイクル装置１０の温調対象は、電池４０に限らず、例えば、車両の室内空気であってもよい。
○ 実施形態において、冷凍サイクル装置１０は、燃料電池車に搭載されていなくてもよい。要は、冷凍サイクル装置１０は、車両に搭載されるものに限定されるものではない。

【符号の説明】

【0081】

１０…冷凍サイクル装置、１１…冷凍サイクル、１２…圧縮機、１３…凝縮器として機能する第１熱交換器、１３ａ…入口、１４…膨張弁、１５…蒸発器として機能する第２熱交換器、１５ｂ…出口、５０…ハウジング、５７…圧縮部、５８…モータ、５９…吸入圧領域、６０…吐出圧領域、６１…第１領域、６２…第２領域、６３…インバータ、７０…バイパス通路、７１…切換弁、８１…インバータ温度センサ、８２…冷媒温度センサ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】