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(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】P2024172944
(43)【公開日】2024-12-12
(54)【発明の名称】冷凍サイクル装置
(51)【国際特許分類】
F25B 1/00 20060101AFI20241205BHJP
F25B 1/053 20060101ALI20241205BHJP
【ＦＩ】
F25B1/00 341C
F25B1/00 341R
F25B1/053 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023091024
(22)【出願日】2023-06-01
(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】気体軸受の耐久性の向上を図ること。
【解決手段】圧縮機１２は、切換弁７１が許容状態であるときに起動するため、圧縮機１２の起動時においては圧縮機１２の圧縮比が小さくなっている。したがって、回転体から気体軸受に加わる押し付け荷重が小さくなる。切換弁７１は、圧縮機１２の起動後に遮断状態に切り換わる。したがって、圧縮機１２の起動後の圧縮機１２の圧縮比が、切換弁７１を許容状態に切り換える前の圧縮比に戻るため、圧縮機１２の起動後の圧縮効率に影響を及ぼすことが回避されている。そして、圧縮機１２は、切換弁７１が遮断状態から許容状態に切り換わった後に停止する。このため、圧縮機１２が停止しようとして回転体の回転数が浮上回転数を下回って、気体軸受が回転体と接した状態で回転体を支持していても、回転体から気体軸受に加わる押し付け荷重が小さくなる。
【選択図】図１
【解決手段】圧縮機１２は、切換弁７１が許容状態であるときに起動するため、圧縮機１２の起動時においては圧縮機１２の圧縮比が小さくなっている。したがって、回転体から気体軸受に加わる押し付け荷重が小さくなる。切換弁７１は、圧縮機１２の起動後に遮断状態に切り換わる。したがって、圧縮機１２の起動後の圧縮機１２の圧縮比が、切換弁７１を許容状態に切り換える前の圧縮比に戻るため、圧縮機１２の起動後の圧縮効率に影響を及ぼすことが回避されている。そして、圧縮機１２は、切換弁７１が遮断状態から許容状態に切り換わった後に停止する。このため、圧縮機１２が停止しようとして回転体の回転数が浮上回転数を下回って、気体軸受が回転体と接した状態で回転体を支持していても、回転体から気体軸受に加わる押し付け荷重が小さくなる。
【選択図】図１
【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、
前記冷凍サイクルを用いて、前記凝縮器及び前記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、前記温調対象の温度を調節し、
前記圧縮機は、
前記蒸発器からの冷媒が吸入される吸入圧領域、及び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、
前記ハウジング内に収容される回転体と、
前記回転体の回転によって冷媒を圧縮するために駆動する圧縮部と、
前記回転体を回転可能に支持する気体軸受と、を備えている冷凍サイクル装置であって、
前記冷凍サイクルは、
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、
前記圧縮機は、前記切換弁が前記許容状態であるときに起動するとともに、前記切換弁は、前記圧縮機の起動後に前記遮断状態に切り換わり、前記圧縮機は、前記切換弁が前記遮断状態から前記許容状態に切り換わった後に停止することを特徴とする冷凍サイクル装置。
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、
前記冷凍サイクルを用いて、前記凝縮器及び前記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、前記温調対象の温度を調節し、
前記圧縮機は、
前記蒸発器からの冷媒が吸入される吸入圧領域、及び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、
前記ハウジング内に収容される回転体と、
前記回転体の回転によって冷媒を圧縮するために駆動する圧縮部と、
前記回転体を回転可能に支持する気体軸受と、を備えている冷凍サイクル装置であって、
前記冷凍サイクルは、
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、
前記圧縮機は、前記切換弁が前記許容状態であるときに起動するとともに、前記切換弁は、前記圧縮機の起動後に前記遮断状態に切り換わり、前記圧縮機は、前記切換弁が前記遮断状態から前記許容状態に切り換わった後に停止することを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項2】
前記切換弁は、前記温調対象の温度が上昇して予め設定されている第１閾値温度に達すると前記許容状態に切り換わり、且つ、前記温調対象の温度が下降して予め設定されている第２閾値温度に達すると前記許容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】
前記切換弁は、前記圧縮機が起動してから所定時間経過後に前記許容状態から前記遮断状態に切り換わることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項4】
前記切換弁は、前記圧縮機が起動してから前記回転体の回転数が所定回転数に達すると前記許容状態から前記遮断状態に切り換わることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項5】
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、
前記冷凍サイクルを用いて、前記凝縮器及び前記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、前記温調対象の温度を調節し、
前記圧縮機は、
前記蒸発器からの冷媒が吸入される吸入圧領域、及び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、
前記ハウジング内に収容される回転体と、
前記回転体の回転によって冷媒を圧縮するために駆動する圧縮部と、
前記回転体を回転可能に支持する気体軸受と、を備えている冷凍サイクル装置であって、
前記膨張弁は、第１開度と、前記第１開度よりも大きい開度である第２開度と、に切換可能であり、
前記圧縮機は、前記膨張弁が前記第２開度であるときに起動するとともに、前記膨張弁は、前記圧縮機の起動後に前記第１開度に切り換わり、前記圧縮機は、前記膨張弁が前記第１開度から前記第２開度に切り換わった後に停止することを特徴とする冷凍サイクル装置。
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、
前記冷凍サイクルを用いて、前記凝縮器及び前記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、前記温調対象の温度を調節し、
前記圧縮機は、
前記蒸発器からの冷媒が吸入される吸入圧領域、及び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、
前記ハウジング内に収容される回転体と、
前記回転体の回転によって冷媒を圧縮するために駆動する圧縮部と、
前記回転体を回転可能に支持する気体軸受と、を備えている冷凍サイクル装置であって、
前記膨張弁は、第１開度と、前記第１開度よりも大きい開度である第２開度と、に切換可能であり、
前記圧縮機は、前記膨張弁が前記第２開度であるときに起動するとともに、前記膨張弁は、前記圧縮機の起動後に前記第１開度に切り換わり、前記圧縮機は、前記膨張弁が前記第１開度から前記第２開度に切り換わった後に停止することを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項6】
前記膨張弁は、前記温調対象の温度が上昇して予め設定されている第１閾値温度に達すると前記第２開度に切り換わり、且つ、前記温調対象の温度が下降して予め設定されている第２閾値温度に達すると前記第２開度に切り換わることを特徴とする請求項５に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項7】
前記膨張弁は、前記圧縮機が起動してから所定時間経過後に前記第２開度から前記第１開度に切り換わることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項8】
前記膨張弁は、前記圧縮機が起動してから前記回転体の回転数が所定回転数に達すると前記第２開度から前記第１開度に切り換わることを特徴とする請求項５又は請求項６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、ハウジングと、回転体と、圧縮部と、を備えている。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、圧縮された冷媒が吐出される。回転体は、ハウジング内に収容されている。圧縮部は、回転体の回転によって冷媒を圧縮するために駆動する。
【0004】
さらに、圧縮機は、例えば特許文献１のような気体軸受を備えている場合がある。気体軸受は、回転体を回転可能に支持する。気体軸受は、回転体が浮上回転数に達するまでは、回転体と接した状態で回転体を支持する。そして、回転体の回転数が浮上回転数に達すると、気体軸受と回転体との間に生じる気体膜の動圧によって、回転体が気体軸受に対して浮上する。これにより、気体軸受は、回転体と接触せずに回転体を支持する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２００７－３３３１３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、冷凍サイクルにおいて、吐出圧領域から凝縮器の入口までの間の領域である第１領域と、蒸発器の出口から吸入圧領域までの間の領域である第２領域と、の圧力差が大きくなるほど、圧縮機の圧縮比は大きくなる。ここで、圧縮機の圧縮比が大きいほど、回転体が浮上回転数に達しておらず、気体軸受が回転体と接した状態で回転体を支持している際の回転体から気体軸受に加わる押し付け荷重が大きくなる。回転体から気体軸受に加わる押し付け荷重が大きいほど、気体軸受の耐久性が悪化してしまう。したがって、気体軸受の耐久性の向上を図ることが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
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、前記冷凍サイクルを用いて、前記凝縮器及び前記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、前記温調対象の温度を調節し、前記圧縮機は、前記蒸発器からの冷媒が吸入される吸入圧領域、及び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、前記ハウジング内に収容される回転体と、前記回転体の回転によって冷媒を圧縮するために駆動する圧縮部と、前記回転体を回転可能に支持する気体軸受と、を備えている冷凍サイクル装置であって、前記冷凍サイクルは、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、前記圧縮機は、前記切換弁が前記許容状態であるときに起動するとともに、前記切換弁は、前記圧縮機の起動後に前記遮断状態に切り換わり、前記圧縮機は、前記切換弁が前記遮断状態から前記許容状態に切り換わった後に停止する。
【0008】
これによれば、切換弁が許容状態に切り換わると、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、第１領域と第２領域との圧力差が小さくなっていく。すると、圧縮機の圧縮比は小さくなっていく。一方で、切換弁が遮断状態に切り換わると、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、第１領域と第２領域との圧力差が、切換弁を許容状態に切り換える前の圧力差に戻る。したがって、圧縮機の圧縮比が、切換弁を許容状態に切り換える前の圧縮比に戻る。
【0009】
ここで、圧縮機の起動時は、回転体が浮上回転数に達しておらず、気体軸受が回転体と接した状態で回転体を支持している。圧縮機は、切換弁が許容状態であるときに起動するため、圧縮機の起動時においては圧縮機の圧縮比が小さくなっている。したがって、回転体から気体軸受に加わる押し付け荷重を小さくすることができる。切換弁は、圧縮機の起動後に遮断状態に切り換わる。したがって、圧縮機の起動後の圧縮機の圧縮比が、切換弁を許容状態に切り換える前の圧縮比に戻るため、圧縮機の起動後の圧縮効率に影響を及ぼすことが回避されている。そして、圧縮機は、切換弁が遮断状態から許容状態に切り換わった後に停止する。ここで、圧縮機が停止しようとして回転体の回転数が小さくなっていくと、回転体の回転数が浮上回転数を下回って、気体軸受が回転体と接した状態で回転体を支持することになる。圧縮機は、切換弁が許容状態に切り換わって圧縮機の圧縮比が小さい状態で停止する。このため、圧縮機が停止しようとして回転体の回転数が浮上回転数を下回って、気体軸受が回転体と接した状態で回転体を支持していても、回転体から気体軸受に加わる押し付け荷重を小さくすることができる。以上により、気体軸受の耐久性の向上を図ることができる。
【0010】
上記冷凍サイクル装置において、前記切換弁は、前記温調対象の温度が上昇して予め設定されている第１閾値温度に達すると前記許容状態に切り換わり、且つ、前記温調対象の温度が下降して予め設定されている第２閾値温度に達すると前記許容状態に切り換わるとよい。このような構成は、切換弁を許容状態に切り換えるタイミングとして好適である。
【0011】
上記冷凍サイクル装置において、前記切換弁は、前記圧縮機が起動してから所定時間経過後に前記許容状態から前記遮断状態に切り換わるとよい。このような構成は、圧縮機が起動してから切換弁を許容状態から遮断状態に切り換えるタイミングとして好適である。
【0012】
上記冷凍サイクル装置において、前記切換弁は、前記圧縮機が起動してから前記回転体の回転数が所定回転数に達すると前記許容状態から前記遮断状態に切り換わるとよい。このような構成は、圧縮機が起動してから切換弁を許容状態から遮断状態に切り換えるタイミングとして好適である。
【0013】
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、前記冷凍サイクルを用いて、前記凝縮器及び前記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、前記温調対象の温度を調節し、前記圧縮機は、前記蒸発器からの冷媒が吸入される吸入圧領域、及び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、前記ハウジング内に収容される回転体と、前記回転体の回転によって冷媒を圧縮するために駆動する圧縮部と、前記回転体を回転可能に支持する気体軸受と、を備えている冷凍サイクル装置であって、前記膨張弁は、第１開度と、前記第１開度よりも大きい開度である第２開度と、に切換可能であり、前記圧縮機は、前記膨張弁が前記第２開度であるときに起動するとともに、前記膨張弁は、前記圧縮機の起動後に前記第１開度に切り換わり、前記圧縮機は、前記膨張弁が前記第１開度から前記第２開度に切り換わった後に停止する。
【0014】
これによれば、膨張弁が第２開度に切り換わると、冷凍サイクルにおける吐出圧領域から凝縮器の入口までの間の領域である第１領域と冷凍サイクルにおける蒸発器の出口から吸入圧領域までの間の領域である第２領域との圧力差が小さくなっていく。すると、圧縮機の圧縮比は小さくなっていく。一方で、膨張弁が第１開度に切り換わると、第１領域と第２領域との圧力差が、膨張弁を第２開度に切り換える前の圧力差に戻る。したがって、圧縮機の圧縮比が、膨張弁を第２開度に切り換える前の圧縮比に戻る。
【0015】
ここで、圧縮機の起動時は、回転体が浮上回転数に達しておらず、気体軸受が回転体と接した状態で回転体を支持している。圧縮機は、膨張弁が第２開度であるときに起動するため、圧縮機の起動時においては圧縮機の圧縮比が小さくなっている。したがって、回転体から気体軸受に加わる押し付け荷重を小さくすることができる。膨張弁は、圧縮機の起動後に第１開度に切り換わる。したがって、圧縮機の起動後の圧縮機の圧縮比が、膨張弁を第２開度に切り換える前の圧縮比に戻るため、圧縮機の起動後の圧縮効率に影響を及ぼすことが回避されている。そして、圧縮機は、膨張弁が第１開度から第２開度に切り換わった後に停止する。ここで、圧縮機が停止しようとして回転体の回転数が小さくなっていくと、回転体の回転数が浮上回転数を下回って、気体軸受が回転体と接した状態で回転体を支持することになる。圧縮機は、膨張弁が第２開度に切り換わって圧縮機の圧縮比が小さい状態で停止する。このため、圧縮機が停止しようとして回転体の回転数が浮上回転数を下回って、気体軸受が回転体と接した状態で回転体を支持していても、回転体から気体軸受に加わる押し付け荷重を小さくすることができる。以上により、気体軸受の耐久性の向上を図ることができる。
【0016】
上記冷凍サイクル装置において、前記膨張弁は、前記温調対象の温度が上昇して予め設定されている第１閾値温度に達すると前記第２開度に切り換わり、且つ、前記温調対象の温度が下降して予め設定されている第２閾値温度に達すると前記第２開度に切り換わるとよい。このような構成は、膨張弁を第２開度に切り換えるタイミングとして好適である。
【0017】
上記冷凍サイクル装置において、前記膨張弁は、前記圧縮機が起動してから所定時間経過後に前記第２開度から前記第１開度に切り換わるとよい。このような構成は、圧縮機が起動してから膨張弁を第２開度から第１開度に切り換えるタイミングとして好適である。
【0018】
上記冷凍サイクル装置において、前記膨張弁は、前記圧縮機が起動してから前記回転体の回転数が所定回転数に達すると前記第２開度から前記第１開度に切り換わるとよい。このような構成は、圧縮機が起動してから膨張弁を第２開度から第１開度に切り換えるタイミングとして好適である。
【発明の効果】
【0019】
この発明によれば、気体軸受の耐久性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【発明を実施するための形態】
【0021】
【0022】
＜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。
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
＜圧縮機＞
図２に示すように、圧縮機１２は、ハウジング５０と、回転体５１と、圧縮部５２と、モータ５３と、気体軸受５４と、を備えている。ハウジング５０は、筒状である。ハウジング５０は、回転体５１と、圧縮部５２と、モータ５３と、気体軸受５４と、を収容している。したがって、回転体５１は、ハウジング５０内に収容されている。
図２に示すように、圧縮機１２は、ハウジング５０と、回転体５１と、圧縮部５２と、モータ５３と、気体軸受５４と、を備えている。ハウジング５０は、筒状である。ハウジング５０は、回転体５１と、圧縮部５２と、モータ５３と、気体軸受５４と、を収容している。したがって、回転体５１は、ハウジング５０内に収容されている。
【0034】
回転体５１は、回転軸５５と、スラストカラー５６と、を含む。回転軸５５は、モータ５３の駆動により回転する。スラストカラー５６は、円板状である。スラストカラー５６は、回転軸５５の外周面に圧入されることにより回転軸５５に固定されている。スラストカラー５６は、回転軸５５の外周面から回転軸５５の径方向へ突出している。
【0035】
気体軸受５４は、２つのラジアル軸受５７と、２つのスラスト軸受５８と、を含む。２つのラジアル軸受５７及び２つのスラスト軸受５８は、ハウジング５０に保持されている。２つのラジアル軸受５７は、モータ５３を挟んだ両側にそれぞれ配置されている。２つのラジアル軸受５７は、回転軸５５におけるモータ５３を挟んだ両側の部位をそれぞれ回転可能に支持している。２つのラジアル軸受５７は、回転体５１をラジアル方向で回転可能に支持している。なお、「ラジアル方向」とは、回転軸５５の軸方向に対して直交する方向である。
【0036】
２つのスラスト軸受５８は、スラストカラー５６を回転軸５５の軸方向で挟む位置にそれぞれ配置されている。２つのスラスト軸受５８は、スラストカラー５６をスラスト方向で回転可能に支持している。なお、「スラスト方向」とは、回転軸５５の軸方向である。このように、気体軸受５４は、回転体５１を回転可能に支持する。
【0037】
気体軸受５４は、回転体５１が浮上回転数に達するまでは、回転体５１と接した状態で回転体５１を支持する。そして、回転体５１の回転数が浮上回転数に達すると、気体軸受５４と回転体５１との間に生じる気体膜の動圧によって、回転体５１が気体軸受５４に対して浮上する。これにより、気体軸受５４は、回転体５１と接触せずに回転体５１を支持する。
【0038】
圧縮部５２は、回転軸５５の端部に固定されている。圧縮部５２は、回転軸５５の端部に固定されている。圧縮部５２は、回転軸５５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５２は、回転体５１の回転によって冷媒を圧縮するために駆動する。
【0039】
図３に示すように、圧縮機１２は、インペラ室５９と、ディフューザ流路６０と、吐出室６１と、を備えている。インペラ室５９は、圧縮部５２を収容する。インペラ室５９は、吸入口１２ｂに連通している。吸入口１２ｂは、ハウジング５０の軸方向に延びている。吐出室６１は、インペラ室５９の周囲で吸入口１２ｂの軸線周りに延びている。ディフューザ流路６０は、インペラ室５９と吐出室６１とを連通している。吐出室６１は、吐出口１２ａに連通している。
【0040】
第４配管１９から吸入口１２ｂに吸入された冷媒は、圧縮部５２の駆動によりインペラ室５９からディフューザ流路６０に送り込まれて、ディフューザ流路６０にて昇圧される。そして、ディフューザ流路６０を通過した空気は、吐出室６１に吐出される。吐出室６１に吐出された冷媒は、吐出口１２ａを介して第１配管１６に吐出される。
【0041】
吸入口１２ｂは、第２熱交換器１５からの冷媒が吸入される吸入圧領域６２である。吐出室６１及び吐出口１２ａは、圧縮された冷媒が吐出される吐出圧領域６３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６２、及び圧縮された冷媒が吐出される吐出圧領域６３を有している。
【0042】
＜第１領域及び第２領域＞
吐出室６１、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６３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６４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６２までの間の領域である第２領域６５である。したがって、冷凍サイクル１１は、吐出圧領域６３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６４と、第２熱交換器１５の出口１５ｂから吸入圧領域６２までの間の領域である第２領域６５と、を有している。
吐出室６１、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６３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６４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６２までの間の領域である第２領域６５である。したがって、冷凍サイクル１１は、吐出圧領域６３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６４と、第２熱交換器１５の出口１５ｂから吸入圧領域６２までの間の領域である第２領域６５と、を有している。
【0043】
＜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６４と第２領域６５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６４の冷媒を第２領域６５へ流す。
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６４と第２領域６５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６４の冷媒を第２領域６５へ流す。
【0044】
＜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６４からバイパス通路７０を介した第２領域６５への冷媒の流れを許容する許容状態と、第１領域６４からバイパス通路７０を介した第２領域６５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。
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６４からバイパス通路７０を介した第２領域６５への冷媒の流れを許容する許容状態と、第１領域６４からバイパス通路７０を介した第２領域６５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。
【0045】
＜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。
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。
【0046】
冷凍サイクル装置１０は、温度センサ８１を備えている。温度センサ８１は、電池４０の温度を検出可能に構成されている。温度センサ８１は、制御装置８０に電気的に接続されている。温度センサ８１によって検出された電池４０の温度に関する検出信号は、制御装置８０に送信される。
【0047】
冷凍サイクル装置１０は、回転数センサ８２を備えている。回転数センサ８２は、圧縮機１２の回転体５１の回転数を検出可能に構成されている。回転数センサ８２は、制御装置８０に電気的に接続されている。回転数センサ８２によって検出された圧縮機１２の回転体５１の回転数に関する検出信号は、制御装置８０に送信される。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
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。
【0053】
図４は、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わっているときの電池４０の温度、圧縮機１２のオンオフ状態、及び切換弁７１の開閉状態を示すグラフである。
【0054】
図４に示すように、電池冷却モードでの圧縮機駆動プログラムでは、温度センサ８１により検出される電池４０の温度が上昇して予め設定されている制御温度Ｔｍａｘに達すると、圧縮機１２を起動する指令信号を圧縮機１２に送信する。電池冷却モードでの圧縮機駆動プログラムでは、温度センサ８１により検出される電池４０の温度が下降して予め設定されている制御温度Ｔｍｉｎに達すると、圧縮機１２を停止する指令信号を圧縮機１２に送信する。
【0055】
図５は、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わっているときの電池４０の温度、圧縮機１２のオンオフ状態、及び切換弁７１の開閉状態を示すグラフである。
【0056】
図５に示すように、電池暖機モードでの圧縮機駆動プログラムでは、温度センサ８１により検出される電池４０の温度が上昇して予め設定されている制御温度Ｔｍａｘに達すると、圧縮機１２を停止する指令信号を圧縮機１２に送信する。電池暖機モードでの圧縮機駆動プログラムでは、温度センサ８１により検出される電池４０の温度が下降して予め設定されている制御温度Ｔｍｉｎに達すると、圧縮機１２を起動する指令信号を圧縮機１２に送信する。
【0057】
制御装置８０は、切換弁７１に電気的に接続されている。制御装置８０には、切換弁７１の駆動を制御する弁駆動プログラムが予め記憶されている。図４及び図５に示すように、弁駆動プログラムでは、電池冷却モード及び電池暖機モードの両モードで、温度センサ８１により検出される電池４０の温度が上昇して予め設定されている第１閾値温度Ｔｘ１に達すると開状態に切り換わる。なお、「第１閾値温度Ｔｘ１」とは、制御温度Ｔｍａｘよりも僅かに低い温度である。弁駆動プログラムでは、電池冷却モード及び電池暖機モードの両モードで、温度センサ８１により検出される電池４０の温度が下降して予め設定されている第２閾値温度Ｔｘ２に達すると開状態に切り換わる。なお、「第２閾値温度Ｔｘ２」とは、制御温度Ｔｍｉｎよりも僅かに高い温度である。したがって、切換弁７１は、電池４０の温度が上昇して予め設定されている第１閾値温度Ｔｘ１に達すると許容状態に切り換わり、且つ、電池４０の温度が下降して予め設定されている第２閾値温度Ｔｘ２に達すると許容状態に切り換わる。
【0058】
弁駆動プログラムでは、電池冷却モード及び電池暖機モードの両モードで、圧縮機１２が起動してから所定時間経過後に開状態から閉状態に切り換わる。したがって、切換弁７１は、圧縮機１２が起動してから所定時間経過後に許容状態から遮断状態に切り換わる。このように、圧縮機１２は、切換弁７１が許容状態であるときに起動するとともに、切換弁７１は、圧縮機１２の起動後に遮断状態に切り換わる。なお、ここでいう「所定時間」とは、圧縮機１２が起動してから回転体５１が浮上回転数に達したと想定される時間である。この所定時間は、例えば実験等によって予め求められている。
【0059】
電池冷却モードでは、圧縮機１２の起動後、温度センサ８１により検出される電池４０の温度が下降して第２閾値温度Ｔｘ２に達すると、切換弁７１が遮断状態から許容状態に切り換わり、圧縮機１２は、切換弁７１が遮断状態から許容状態に切り換わった後に停止する。電池暖機モードでは、圧縮機１２の起動後、温度センサ８１により検出される電池４０の温度が上昇して第１閾値温度Ｔｘ１に達すると、切換弁７１が遮断状態から許容状態に切り換わり、圧縮機１２は、切換弁７１が遮断状態から許容状態に切り換わった後に停止する。このように、圧縮機１２は、切換弁７１が許容状態であるときに起動するとともに、切換弁７１は、圧縮機１２の起動後に遮断状態に切り換わり、圧縮機１２は、切換弁７１が遮断状態から許容状態に切り換わった後に停止する。
【0060】
弁駆動プログラムでは、電池冷却モード及び電池暖機モードの両モードで、圧縮機１２が停止してから所定時間経過後に開状態から閉状態に切り換わる。したがって、切換弁７１は、圧縮機１２が停止してから所定時間経過後に許容状態から遮断状態に切り換わる。なお、ここでいう「所定時間」とは、圧縮機１２が制御装置８０からの停止指令信号を受信してから圧縮機１２の回転体５１が完全に停止したと想定される時間である。この所定時間は、例えば実験等によって予め求められている。
【0061】
なお、電池暖機モードでは、冷凍サイクル装置１０の運転が開始された時点で、電池４０の温度が制御温度Ｔｍｉｎを下回っている場合には、圧縮機１２が起動されるとともに切換弁７１が許容状態になっている。そして、切換弁７１は、冷凍サイクル装置１０の運転が開始されてから所定時間経過後に許容状態から遮断状態に切り換わる。
【0062】
＜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。
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。
【0063】
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。
【0064】
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。
【0065】
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。
【0066】
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。
【0067】
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。
【0068】
＜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。
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。
【0069】
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。
【0070】
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。
【0071】
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。
【0072】
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。
【0073】
［第１実施形態の作用］
次に、第１実施形態の作用について説明する。
ところで、冷凍サイクル１１において、第１領域６４と第２領域６５との圧力差が大きくなるほど、圧縮機１２の圧縮比は大きくなる。ここで、圧縮機１２の圧縮比が大きいほど、回転体５１が浮上回転数に達しておらず、気体軸受５４が回転体５１と接した状態で回転体５１を支持している際の回転体５１から気体軸受５４に加わる押し付け荷重が大きくなる。
次に、第１実施形態の作用について説明する。
ところで、冷凍サイクル１１において、第１領域６４と第２領域６５との圧力差が大きくなるほど、圧縮機１２の圧縮比は大きくなる。ここで、圧縮機１２の圧縮比が大きいほど、回転体５１が浮上回転数に達しておらず、気体軸受５４が回転体５１と接した状態で回転体５１を支持している際の回転体５１から気体軸受５４に加わる押し付け荷重が大きくなる。
【0074】
切換弁７１が許容状態に切り換わると、第１領域６４からバイパス通路７０を介した第２領域６５への冷媒の流れが許容されるため、第１領域６４と第２領域６５との圧力差が小さくなっていく。すると、圧縮機１２の圧縮比は小さくなっていく。一方で、切換弁７１が遮断状態に切り換わると、第１領域６４からバイパス通路７０を介した第２領域６５への冷媒の流れが遮断されるため、第１領域６４と第２領域６５との圧力差が、切換弁７１を許容状態に切り換える前の圧力差に戻る。したがって、圧縮機１２の圧縮比が、切換弁７１を許容状態に切り換える前の圧縮比に戻る。
【0075】
ここで、圧縮機１２の起動時は、回転体５１が浮上回転数に達しておらず、気体軸受５４が回転体５１と接した状態で回転体５１を支持している。図４及び図５に示すように、圧縮機１２は、切換弁７１が許容状態であるときに起動するため、圧縮機１２の起動時においては圧縮機１２の圧縮比が小さくなっている。したがって、回転体５１から気体軸受５４に加わる押し付け荷重が小さくなる。
【0076】
切換弁７１は、圧縮機１２の起動後に遮断状態に切り換わる。したがって、圧縮機１２の起動後の圧縮機１２の圧縮比が、切換弁７１を許容状態に切り換える前の圧縮比に戻るため、圧縮機１２の起動後の圧縮効率に影響を及ぼすことが回避されている。そして、圧縮機１２は、切換弁７１が遮断状態から許容状態に切り換わった後に停止する。ここで、圧縮機１２が停止しようとして回転体５１の回転数が小さくなっていくと、回転体５１の回転数が浮上回転数を下回って、気体軸受５４が回転体５１と接した状態で回転体５１を支持することになる。圧縮機１２は、切換弁７１が許容状態に切り換わって圧縮機１２の圧縮比が小さい状態で停止する。このため、圧縮機１２が停止しようとして回転体５１の回転数が浮上回転数を下回って、気体軸受５４が回転体５１と接した状態で回転体５１を支持していても、回転体５１から気体軸受５４に加わる押し付け荷重が小さくなる。
【0077】
［第１実施形態の効果］
第１実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１－１）圧縮機１２は、切換弁７１が許容状態であるときに起動するため、圧縮機１２の起動時においては圧縮機１２の圧縮比が小さくなっている。したがって、回転体５１から気体軸受５４に加わる押し付け荷重を小さくすることができる。切換弁７１は、圧縮機１２の起動後に遮断状態に切り換わる。したがって、圧縮機１２の起動後の圧縮機１２の圧縮比が、切換弁７１を許容状態に切り換える前の圧縮比に戻るため、圧縮機１２の起動後の圧縮効率に影響を及ぼすことが回避されている。そして、圧縮機１２は、切換弁７１が遮断状態から許容状態に切り換わった後に停止する。ここで、圧縮機１２が停止しようとして回転体５１の回転数が小さくなっていくと、回転体５１の回転数が浮上回転数を下回って、気体軸受５４が回転体５１と接した状態で回転体５１を支持することになる。圧縮機１２は、切換弁７１が許容状態に切り換わって圧縮機１２の圧縮比が小さい状態で停止する。このため、圧縮機１２が停止しようとして回転体５１の回転数が浮上回転数を下回って、気体軸受５４が回転体５１と接した状態で回転体５１を支持していても、回転体５１から気体軸受５４に加わる押し付け荷重を小さくすることができる。以上により、気体軸受５４の耐久性の向上を図ることができる。
第１実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１－１）圧縮機１２は、切換弁７１が許容状態であるときに起動するため、圧縮機１２の起動時においては圧縮機１２の圧縮比が小さくなっている。したがって、回転体５１から気体軸受５４に加わる押し付け荷重を小さくすることができる。切換弁７１は、圧縮機１２の起動後に遮断状態に切り換わる。したがって、圧縮機１２の起動後の圧縮機１２の圧縮比が、切換弁７１を許容状態に切り換える前の圧縮比に戻るため、圧縮機１２の起動後の圧縮効率に影響を及ぼすことが回避されている。そして、圧縮機１２は、切換弁７１が遮断状態から許容状態に切り換わった後に停止する。ここで、圧縮機１２が停止しようとして回転体５１の回転数が小さくなっていくと、回転体５１の回転数が浮上回転数を下回って、気体軸受５４が回転体５１と接した状態で回転体５１を支持することになる。圧縮機１２は、切換弁７１が許容状態に切り換わって圧縮機１２の圧縮比が小さい状態で停止する。このため、圧縮機１２が停止しようとして回転体５１の回転数が浮上回転数を下回って、気体軸受５４が回転体５１と接した状態で回転体５１を支持していても、回転体５１から気体軸受５４に加わる押し付け荷重を小さくすることができる。以上により、気体軸受５４の耐久性の向上を図ることができる。
【0078】
（１－２）切換弁７１は、電池４０の温度が上昇して予め設定されている第１閾値温度Ｔｘ１に達すると許容状態に切り換わり、且つ、電池４０の温度が下降して予め設定されている第２閾値温度Ｔｘ２に達すると許容状態に切り換わる。このような構成は、切換弁７１を許容状態に切り換えるタイミングとして好適である。
【0079】
（１－３）切換弁７１は、圧縮機１２が起動してから所定時間経過後に許容状態から遮断状態に切り換わる。このような構成は、圧縮機１２が起動してから切換弁７１を許容状態から遮断状態に切り換えるタイミングとして好適である。
【0080】
［第２実施形態］
以下、冷凍サイクル装置を具体化した第２実施形態を図６～図８にしたがって説明する。なお、以下に説明する実施形態では、既に説明した第１実施形態と同一構成について同一符号を付すなどして、その重複する説明を省略又は簡略する。第２実施形態では、冷凍サイクル装置は、バイパス通路及び切換弁を備えておらず、制御装置が膨張弁の開度を制御する点が第１実施形態とは異なる。
以下、冷凍サイクル装置を具体化した第２実施形態を図６～図８にしたがって説明する。なお、以下に説明する実施形態では、既に説明した第１実施形態と同一構成について同一符号を付すなどして、その重複する説明を省略又は簡略する。第２実施形態では、冷凍サイクル装置は、バイパス通路及び切換弁を備えておらず、制御装置が膨張弁の開度を制御する点が第１実施形態とは異なる。
【0081】
図６に示すように、膨張弁１４は、比例弁である。膨張弁１４は、電磁弁である。膨張弁１４は、第１開度と、第１開度よりも大きい開度である第２開度と、に切換可能である。
【0082】
図７は、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わっているときの電池４０の温度、圧縮機１２のオンオフ状態、及び膨張弁１４の開度状態を示すグラフである。
【0083】
図８は、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わっているときの電池４０の温度、圧縮機１２のオンオフ状態、及び膨張弁１４の開度状態を示すグラフである。
【0084】
制御装置８０は、膨張弁１４に電気的に接続されている。制御装置８０には、膨張弁１４の開度を調整する弁開度調整プログラムが予め記憶されている。図７及び図８に示すように、弁開度調整プログラムでは、電池冷却モード及び電池暖機モードの両モードで、温度センサ８１により検出される電池４０の温度が上昇して予め設定されている第１閾値温度Ｔｘ１に達すると第２開度に切り換わる。弁駆動プログラムでは、電池冷却モード及び電池暖機モードの両モードで、温度センサ８１により検出される電池４０の温度が下降して予め設定されている第２閾値温度Ｔｘ２に達すると第２開度に切り換わる。したがって、膨張弁１４は、電池４０の温度が上昇して予め設定されている第１閾値温度Ｔｘ１に達すると第２開度に切り換わり、且つ、電池４０の温度が下降して予め設定されている第２閾値温度Ｔｘ２に達すると第２開度に切り換わる。
【0085】
弁開度調整プログラムでは、電池冷却モード及び電池暖機モードの両モードで、圧縮機１２が起動してから所定時間経過後に第２開度から第１開度に切り換わる。したがって、膨張弁１４は、圧縮機１２が起動してから所定時間経過後に第２開度から第１開度に切り換わる。このように、圧縮機１２は、膨張弁１４が第２開度であるときに起動するとともに、膨張弁１４は、圧縮機１２の起動後に第１開度に切り換わる。なお、ここでいう「所定時間」とは、圧縮機１２が起動してから回転体５１が浮上回転数に達したと想定される時間である。この所定時間は、例えば実験等によって予め求められている。
【0086】
電池冷却モードでは、圧縮機１２の起動後、温度センサ８１により検出される電池４０の温度が下降して第２閾値温度Ｔｘ２に達すると、膨張弁１４が第１開度から第２開度に切り換わり、圧縮機１２は、膨張弁１４が第１開度から第２開度に切り換わった後に停止する。電池暖機モードでは、圧縮機１２の起動後、温度センサ８１により検出される電池４０の温度が上昇して第１閾値温度Ｔｘ１に達すると、切換弁７１が第１開度から第２開度に切り換わり、圧縮機１２は、膨張弁１４が第１開度から第２開度に切り換わった後に停止する。このように、圧縮機１２は、膨張弁１４が第２開度であるときに起動するとともに、膨張弁１４は、圧縮機１２の起動後に第１開度に切り換わり、圧縮機１２は、膨張弁１４が第１開度から第２開度に切り換わった後に停止する。
【0087】
弁開度調整プログラムでは、電池冷却モード及び電池暖機モードの両モードで、圧縮機１２が停止してから所定時間経過後に第２開度から第１開度に切り換わる。なお、ここでいう「所定時間」とは、圧縮機１２が制御装置８０からの停止指令信号を受信してから圧縮機１２の回転体５１が完全に停止したと想定される時間である。この所定時間は、例えば実験等によって予め求められている。
【0088】
なお、膨張弁１４は、冷凍サイクル装置１０の運転が停止されている状態では全閉の状態になっている。また、電池暖機モードでは、冷凍サイクル装置１０の運転が開始された時点で、電池４０の温度が制御温度Ｔｍｉｎを下回っている場合には、圧縮機１２が起動されるとともに膨張弁１４が第２開度になっている。そして、膨張弁１４は、冷凍サイクル装置１０の運転が開始されてから所定時間経過後に第２開度から第１開度に切り換わる。
【0089】
［第２実施形態の作用］
次に、第２実施形態の作用について説明する。
膨張弁１４が第２開度に切り換わると、第１領域６４と第２領域６５との圧力差が小さくなっていく。すると、圧縮機１２の圧縮比は小さくなっていく。一方で、膨張弁１４が第１開度に切り換わると、第１領域６４と第２領域６５との圧力差が、膨張弁１４を第２開度に切り換える前の圧力差に戻る。したがって、圧縮機１２の圧縮比が、膨張弁１４を第２開度に切り換える前の圧縮比に戻る。
次に、第２実施形態の作用について説明する。
膨張弁１４が第２開度に切り換わると、第１領域６４と第２領域６５との圧力差が小さくなっていく。すると、圧縮機１２の圧縮比は小さくなっていく。一方で、膨張弁１４が第１開度に切り換わると、第１領域６４と第２領域６５との圧力差が、膨張弁１４を第２開度に切り換える前の圧力差に戻る。したがって、圧縮機１２の圧縮比が、膨張弁１４を第２開度に切り換える前の圧縮比に戻る。
【0090】
ここで、圧縮機１２の起動時は、回転体５１が浮上回転数に達しておらず、気体軸受５４が回転体５１と接した状態で回転体５１を支持している。図７及び図８に示すように、圧縮機１２は、膨張弁１４が第２開度であるときに起動するため、圧縮機１２の起動時においては圧縮機１２の圧縮比が小さくなっている。したがって、回転体５１から気体軸受５４に加わる押し付け荷重が小さくなる。
【0091】
膨張弁１４は、圧縮機１２の起動後に第１開度に切り換わる。したがって、圧縮機１２の起動後の圧縮機１２の圧縮比が、膨張弁１４を第２開度に切り換える前の圧縮比に戻るため、圧縮機１２の起動後の圧縮効率に影響を及ぼすことが回避されている。そして、圧縮機１２は、膨張弁１４が第１開度から第２開度に切り換わった後に停止する。ここで、圧縮機１２が停止しようとして回転体５１の回転数が小さくなっていくと、回転体５１の回転数が浮上回転数を下回って、気体軸受５４が回転体５１と接した状態で回転体５１を支持することになる。圧縮機１２は、膨張弁１４が第２開度に切り換わって圧縮機１２の圧縮比が小さい状態で停止する。このため、圧縮機１２が停止しようとして回転体５１の回転数が浮上回転数を下回って、気体軸受５４が回転体５１と接した状態で回転体５１を支持していても、回転体５１から気体軸受５４に加わる押し付け荷重が小さくなる。
【0092】
［第２実施形態の効果］
第２実施形態では、以下の効果を得ることができる。
（２－１）圧縮機１２は、膨張弁１４が第２開度であるときに起動するため、圧縮機１２の起動時においては圧縮機１２の圧縮比が小さくなっている。したがって、回転体５１から気体軸受５４に加わる押し付け荷重を小さくすることができる。膨張弁１４は、圧縮機１２の起動後に第１開度に切り換わる。したがって、圧縮機１２の起動後の圧縮機１２の圧縮比が、膨張弁１４を第２開度に切り換える前の圧縮比に戻るため、圧縮機１２の起動後の圧縮効率に影響を及ぼすことが回避されている。そして、圧縮機１２は、膨張弁１４が第１開度から第２開度に切り換わった後に停止する。ここで、圧縮機１２が停止しようとして回転体５１の回転数が小さくなっていくと、回転体５１の回転数が浮上回転数を下回って、気体軸受５４が回転体５１と接した状態で回転体５１を支持することになる。圧縮機１２は、膨張弁１４が第２開度に切り換わって圧縮機１２の圧縮比が小さい状態で停止する。このため、圧縮機１２が停止しようとして回転体５１の回転数が浮上回転数を下回って、気体軸受５４が回転体５１と接した状態で回転体５１を支持していても、回転体５１から気体軸受５４に加わる押し付け荷重を小さくすることができる。以上により、気体軸受５４の耐久性の向上を図ることができる。
第２実施形態では、以下の効果を得ることができる。
（２－１）圧縮機１２は、膨張弁１４が第２開度であるときに起動するため、圧縮機１２の起動時においては圧縮機１２の圧縮比が小さくなっている。したがって、回転体５１から気体軸受５４に加わる押し付け荷重を小さくすることができる。膨張弁１４は、圧縮機１２の起動後に第１開度に切り換わる。したがって、圧縮機１２の起動後の圧縮機１２の圧縮比が、膨張弁１４を第２開度に切り換える前の圧縮比に戻るため、圧縮機１２の起動後の圧縮効率に影響を及ぼすことが回避されている。そして、圧縮機１２は、膨張弁１４が第１開度から第２開度に切り換わった後に停止する。ここで、圧縮機１２が停止しようとして回転体５１の回転数が小さくなっていくと、回転体５１の回転数が浮上回転数を下回って、気体軸受５４が回転体５１と接した状態で回転体５１を支持することになる。圧縮機１２は、膨張弁１４が第２開度に切り換わって圧縮機１２の圧縮比が小さい状態で停止する。このため、圧縮機１２が停止しようとして回転体５１の回転数が浮上回転数を下回って、気体軸受５４が回転体５１と接した状態で回転体５１を支持していても、回転体５１から気体軸受５４に加わる押し付け荷重を小さくすることができる。以上により、気体軸受５４の耐久性の向上を図ることができる。
【0093】
（２－２）膨張弁１４は、電池４０の温度が上昇して予め設定されている第１閾値温度Ｔｘ１に達すると第２開度に切り換わり、且つ、電池４０の温度が下降して予め設定されている第２閾値温度Ｔｘ２に達すると第２開度に切り換わる。このような構成は、膨張弁１４を第２開度に切り換えるタイミングとして好適である。
【0094】
（２－３）膨張弁１４は、圧縮機１２が起動してから所定時間経過後に第２開度から第１開度に切り換わる。このような構成は、圧縮機１２が起動してから膨張弁１４を第２開度から第１開度に切り換えるタイミングとして好適である。
【0095】
［変更例］
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記各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。
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記各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。
【0096】
○ 第１実施形態において、弁駆動プログラムでは、電池冷却モード及び電池暖機モードの両モードで、圧縮機１２が起動してから回転数センサ８２によって検出される回転体５１の回転数が所定回転数に達すると開状態から閉状態に切り換わってもよい。ここでいう「所定回転数」とは、回転体５１の浮上回転数である。この所定回転数は、例えば実験等によって予め求められている。このように、切換弁７１は、圧縮機１２が起動してから回転体５１の回転数が所定回転数に達すると許容状態から遮断状態に切り換わってもよい。このような構成は、圧縮機１２が起動してから切換弁７１を許容状態から遮断状態に切り換えるタイミングとして好適である。
【0097】
○ 第２実施形態において、弁開度調整プログラムでは、電池冷却モード及び電池暖機モードの両モードで、圧縮機１２が起動してから回転数センサ８２によって検出される回転体５１の回転数が所定回転数に達すると第２開度から第１開度に切り換わってもよい。ここでいう「所定回転数」とは、回転体５１の浮上回転数である。この所定回転数は、例えば実験等によって予め求められている。このように、膨張弁１４は、圧縮機１２が起動してから回転体５１の回転数が所定回転数に達すると第２開度から第１開度に切り換わってもよい。このような構成は、圧縮機１２が起動してから膨張弁１４を第２開度から第１開度に切り換えるタイミングとして好適である。
【0098】
○ 図９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６４と第２領域６５とを接続していればよい。
【0099】
○ 第１実施形態において、弁駆動プログラムでは、電池冷却モード及び電池暖機モードの両モードで、圧縮機１２が停止してから開状態が維持されていてもよい。要は、切換弁７１は、圧縮機１２が停止してから許容状態が維持されていてもよい。
【0100】
○ 第２実施形態において、弁開度調整プログラムでは、電池冷却モード及び電池暖機モードの両モードで、圧縮機１２が停止してから第２開度が維持されていてもよい。
○ 上記各実施形態において、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。要は、冷凍サイクル装置１０は、冷凍サイクル１１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ことが可能な構成であればよい。
○ 上記各実施形態において、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。要は、冷凍サイクル装置１０は、冷凍サイクル１１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ことが可能な構成であればよい。
【0101】
○ 第１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６４からバイパス通路７０を介した第２領域６５への冷媒の流れを許容する許容状態と、第１領域６４からバイパス通路７０を介した第２領域６５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。
【0102】
○ 第１実施形態において、切換弁７１は、機械式であってもよい。
○ 第２実施形態において、膨張弁１４は、機械式であってもよい。
○ 第２実施形態において、膨張弁１４は、冷凍サイクル装置１０の運転が停止されている状態では全開の状態になっていてもよい。
○ 第２実施形態において、膨張弁１４は、機械式であってもよい。
○ 第２実施形態において、膨張弁１４は、冷凍サイクル装置１０の運転が停止されている状態では全開の状態になっていてもよい。
【0103】
○ 上記各実施形態において、圧縮部５２がインペラでなくてもよく、例えば、圧縮部５２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。
【0104】
○ 上記各実施形態において、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。
○ 上記各実施形態において、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。
○ 上記各実施形態において、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】
【0105】
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、４０…温調対象である電池、５０…ハウジング、５１…回転体、５２…圧縮部、５４…気体軸受、６２…吸入圧領域、６３…吐出圧領域、６４…第１領域、６５…第２領域、７０…バイパス通路、７１…切換弁。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】