特許 7435308 冷凍サイクル装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-13

(45)【発行日】2024-02-21

(54)【発明の名称】冷凍サイクル装置

(51)【国際特許分類】

   B60H 1/32 20060101AFI20240214BHJP

   B60H 1/00 20060101ALI20240214BHJP

   F25B 27/02 20060101ALI20240214BHJP

   F25B 1/00 20060101ALI20240214BHJP

   B60L 1/00 20060101ALI20240214BHJP

   B60L 9/18 20060101ALI20240214BHJP

   B60L 50/60 20190101ALI20240214BHJP

   B60L 58/26 20190101ALI20240214BHJP

   B60K 11/04 20060101ALI20240214BHJP

   B60K 11/08 20060101ALI20240214BHJP

【ＦＩ】

B60H1/32 626A

B60H1/32 615

B60H1/00 101R

F25B27/02 Z

F25B1/00 321Z

B60L1/00 L

B60L9/18 J

B60L50/60

B60L58/26

B60K11/04 J

B60K11/08

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020111492

(22)【出願日】2020-06-29

(65)【公開番号】P2022010766

(43)【公開日】2022-01-17

【審査請求日】2023-05-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110001472

【氏名又は名称】弁理士法人かいせい特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 聡

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 誠司

(72)【発明者】

【氏名】三ツ橋 拓也

(72)【発明者】

【氏名】山田 淳司

【審査官】安島 智也

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６２－１８１９０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００２／０６４３８８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１７／０７７８１１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１９／０４４３５３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｈ １／００ － ３／０６

Ｆ２５Ｂ ２７／０２

Ｆ２５Ｂ １／００

Ｂ６０Ｌ １／００

Ｂ６０Ｌ ９／１８

Ｂ６０Ｌ ５０／６０

Ｂ６０Ｌ ５８／２６

Ｂ６０Ｋ １１／０４

Ｂ６０Ｋ １１／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷媒を吸入して圧縮し吐出する圧縮機（１１）と、
前記圧縮機から吐出された前記冷媒を放熱させて、車室内空間へ送風される空気を加熱する放熱部（１２、４２）と、
前記放熱部で放熱された前記冷媒を減圧させる減圧部（１４ａ、１４ｃ）と、
前記減圧部で減圧された前記冷媒に外気から吸熱させる外気吸熱部（１６、１９、５０、５４）と、
前記減圧部で減圧された前記冷媒に廃熱機器（８０、５６）の廃熱を吸熱させる廃熱吸熱部（１９）と、
前記外気吸熱部に導入される前記外気の通路の開度を調整するように開閉するシャッタ（９０）と、
前記外気吸熱部および前記廃熱吸熱部での前記冷媒の吸熱量よりも前記廃熱機器の廃熱量が多いと判断される場合、前記シャッタを閉じる制御部（６０）とを備える冷凍サイクル装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記外気吸熱部への前記冷媒の流れが遮断されている場合、前記シャッタを閉じる請求項１に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項3】

前記制御部は、
前記外気吸熱部の前記冷媒の温度に起因する物理量と外気温度とに基づいて前記外気吸熱部が吸熱しているか否かを判定し、
前記外気吸熱部が吸熱していると判定した場合、前記外気吸熱部および前記廃熱吸熱部での前記冷媒の吸熱量よりも前記廃熱機器の廃熱量が多いか否かを判断し、
前記外気吸熱部および前記廃熱吸熱部での前記冷媒の吸熱量よりも前記廃熱機器の廃熱量が多いと判断される場合、前記シャッタを閉じる請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項4】

前記廃熱吸熱部は、前記廃熱機器を冷却する熱媒体から前記冷媒に吸熱させ、
さらに、前記熱媒体と前記外気とを熱交換させるラジエータ（５４）を備え、
前記シャッタは、前記ラジエータに導入される前記外気の通路も開閉し、
前記制御部は、前記熱媒体の温度が強制冷却温度以上になった場合、前記シャッタを開く請求項１ないし３のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。

【請求項5】

前記廃熱吸熱部で前記廃熱機器の廃熱を吸熱する廃熱回収モードと、前記外気吸熱部で前記外気から吸熱する外気吸熱モードとを切り替え可能になっており、
前記廃熱吸熱部は、前記廃熱機器を冷却する熱媒体から前記冷媒に吸熱させ、
前記制御部は、前記熱媒体の温度が廃熱回収温度以上になった場合、前記廃熱回収モードに移行し、前記廃熱回収モードにおいて、前記外気吸熱部および前記廃熱吸熱部での前記冷媒の吸熱量よりも前記廃熱機器の廃熱量が多いと判断される場合、前記シャッタを閉じる請求項１ないし４のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。

【請求項6】

前記廃熱機器は、車両の走行負荷が高くなると廃熱量が多くなるという特性を有しており、
前記制御部は、前記走行負荷が所定負荷を超えている場合、前記シャッタを閉じる請求項１ないし５のいずれか１つ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、車両に搭載される冷凍サイクル装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、特許文献１に記載された車両冷凍サイクル装置は、車室内の冷房が行われる際には凝縮器として機能し、車室内の暖房が行われる際には蒸発器として機能する熱交換器を備えている。

【0003】

車両の外部から熱交換器に向けて空気が流入する経路はシャッター装置によって開閉される。熱交換器が凝縮器として機能する場合、シャッター装置は開かれた状態になり、熱交換器では、車両の外部から流入した空気に冷媒が放熱することによって冷媒が凝縮される。熱交換器が蒸発器として機能する場合、シャッター装置は閉じられた状態になり、熱交換器では、車両の外部の空気が流入せず、エンジンの廃熱を冷媒が吸熱することによって冷媒が蒸発する。すなわち、エンジンの廃熱を利用して車室内を暖房することにより車両の省エネルギー化を図っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１９－５１８９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

この従来技術では、熱交換器が蒸発器として機能する場合にエンジンの廃熱が十分に得られないと車室内を十分に暖房することができない。例えば、ハイブリッド車のようにエンジンの作動頻度が少ない車両では、エンジンの廃熱が暖房に必要な熱量よりも少ないことがあるため車室内を十分に暖房できないことが起こりうる。そのため、省エネルギー化を十分に図ることができないことが起こりうる。

【0006】

本発明は、上記点に鑑みて、車両の省エネルギー化を効果的に実現できる冷凍サイクル装置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】

上記目的を達成するため、請求項１に記載の冷凍サイクル装置は、
冷媒を吸入して圧縮し吐出する圧縮機（１１）と、
圧縮機から吐出された冷媒を放熱させて、車室内空間へ送風される空気を加熱する放熱部（１２、４２）と、
放熱部で放熱された冷媒を減圧させる減圧部（１４ａ、１４ｃ）と、
減圧部で減圧された冷媒に外気から吸熱させる外気吸熱部（１６、１９、５０、５４）と、
減圧部で減圧された冷媒に廃熱機器（８０、５６）の廃熱を吸熱させる廃熱吸熱部（１９）と、
外気吸熱部に導入される外気の通路の開度を調整するように開閉するシャッタ（９０）と、
外気吸熱部および廃熱吸熱部での冷媒の吸熱量よりも廃熱機器の廃熱量が多いと判断される場合、シャッタを閉じる制御部（６０）とを備える。

【0008】

これによると、廃熱吸熱部で廃熱機器から吸熱するのみならず外気吸熱部で外気から吸熱して暖房を行うので、暖房の省エネルギー化を図ることができる。さらに、暖房のために外気吸熱部で外気から吸熱する必要がない場合、シャッタを閉じるので車両の走行抵抗を低減して車両の省エネルギー化を図ることができる。

【0009】

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１実施形態の車両用空調装置の全体構成図である。

【図2】第１実施形態の車両用空調装置の電気制御部を示すブロック図である。

【図3】第１実施形態の制御プログラムの制御処理の一部を示すフローチャートである。

【図4】第１実施形態のバッテリおよび冷却対象機器に関する温度領域を示すグラフである。

【図5】第１実施形態の室外器単独暖房モードの制御処理を示すフローチャートである。

【図6】第１実施形態の車両用空調装置の全体構成図であり、室外器単独暖房モードにおける冷媒の流れを示している。

【図7】第１実施形態の並列暖房モードの制御処理を示すフローチャートである。

【図8】第１実施形態の並列暖房モードにおける膨張弁開度パターンを示す制御特性図である。

【図9】第１実施形態の車両用空調装置の全体構成図であり、並列暖房モードにおける冷媒の流れを示している。

【図10】第１実施形態のチラー単独暖房モードの制御処理を示すフローチャートである。

【図11】第１実施形態の車両用空調装置の全体構成図であり、チラー単独暖房モードにおける冷媒の流れを示している。

【図12】第１実施形態における冷凍サイクル装置の廃熱回収量と圧縮機の消費電力および冷凍サイクル装置の蒸発圧力との関係を示すグラフである。

【図13】第１実施形態におけるシャッタ開度と室外熱交換器への導風量および車両の空気抵抗値との関係を示すグラフである。

【図14】第２実施形態の並列暖房モードにおける膨張弁開度パターンおよび冷却用膨張弁の所定開度を示す制御特性図である。

【図15】第３実施形態の車両用空調装置の全体構成図である。

【図16】第４実施形態の車両用空調装置の全体構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

（第１実施形態）
図１～図１３を用いて、第１実施形態を説明する。本実施形態では、本発明に係る冷凍サイクル装置１０を、電動モータから走行用の駆動力を得る電気自動車に搭載された車両用空調装置１に適用している。車両用空調装置１は、バッテリ温度調整機能付きの空調装置である。車両用空調装置１は、空調対象空間である車室内空間の空調を行うとともに、バッテリ８０の温度を調整する。

【0012】

バッテリ８０は、電動モータ等の車載機器へ供給される電力を蓄える二次電池である。本実施形態のバッテリ８０は、リチウムイオン電池である。バッテリ８０は、複数の電池セル８１を積層配置し、これらの電池セル８１を電気的に直列あるいは並列に接続することによって形成された、いわゆる組電池である。

【0013】

この種のバッテリは、低温になると出力が低下しやすく、高温になると劣化が進行しやすい。このため、バッテリの温度は、バッテリの充放電容量を充分に活用することができる適切な温度範囲内（本実施形態では、１５℃以上、かつ、５５℃以下）に維持されている必要がある。

【0014】

そこで、車両用空調装置１では、冷凍サイクル装置１０によって生成された冷熱によってバッテリ８０を冷却することができるようになっている。本実施形態の冷凍サイクル装置１０における冷却対象物（換言すれば、吸熱対象物）は、空気およびバッテリ８０である。バッテリ８０は、作動に伴って廃熱を発生する廃熱機器である。

【0015】

車両用空調装置１は、図１の全体構成図に示すように、冷凍サイクル装置１０、室内空調ユニット３０、高温側熱媒体回路４０、低温側熱媒体回路５０等を備えている。

【0016】

冷凍サイクル装置１０は、車室内の空調を行うために、車室内へ送風される空気を冷却し、高温側熱媒体回路４０を循環する高温側熱媒体を加熱する。冷凍サイクル装置１０は、バッテリ８０を冷却するために、低温側熱媒体回路５０を循環する低温側熱媒体を冷却する。

【0017】

冷凍サイクル装置１０は、車室内の空調を行うために、様々な運転モード用の冷媒回路を切替可能である。例えば、冷房モードの冷媒回路、除湿暖房モードの冷媒回路、暖房モードの冷媒回路等を切替可能である。冷凍サイクル装置１０は、空調用の各運転モードにおいて、バッテリ８０を冷却する運転モードとバッテリ８０の冷却を行わない運転モードとを切替可能である。

【0018】

冷凍サイクル装置１０では、冷媒としてＨＦＯ系冷媒（具体的には、Ｒ１２３４ｙｆ）を採用しており、圧縮機１１から吐出された吐出冷媒の圧力が冷媒の臨界圧力を超えない蒸気圧縮式の亜臨界冷凍サイクルを構成している。冷媒には圧縮機１１を潤滑するための冷凍機油が混入されている。冷凍機油の一部は、冷媒とともにサイクルを循環している。

【0019】

冷凍サイクル装置１０の構成機器のうち、圧縮機１１は、冷凍サイクル装置１０において冷媒を吸入し、圧縮して吐出する。圧縮機１１は、車室の前方に配置されて電動モータ等が収容される駆動装置室内に配置されている。圧縮機１１は、吐出容量が固定された固定容量型の圧縮機構を電動モータにて回転駆動する電動圧縮機である。圧縮機１１は、サイクル制御装置６０から出力される制御信号によって、回転数（すなわち、冷媒吐出能力）が制御される。

【0020】

圧縮機１１の吐出口には、水冷媒熱交換器１２の冷媒通路の入口側が接続されている。水冷媒熱交換器１２は、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒を流通させる冷媒通路と、高温側熱媒体回路４０を循環する高温側熱媒体を流通させる水通路とを有している。水冷媒熱交換器１２は、冷媒通路を流通する高圧冷媒と、水通路を流通する高温側熱媒体とを熱交換させて、高温側熱媒体を加熱する加熱用の熱交換器である。

【0021】

水冷媒熱交換器１２の冷媒通路の出口には、互いに連通する３つの流入出口を有する第１三方継手１３ａの流入口側が接続されている。このような三方継手としては、複数の配管を接合して形成されたものや、金属ブロックや樹脂ブロックに複数の冷媒通路を設けることによって形成されたものを採用することができる。

【0022】

冷凍サイクル装置１０は、第２～第６三方継手１３ｂ～１３ｆを備えている。これらの第２～第６三方継手１３ｂ～１３ｆの基本的構成は、第１三方継手１３ａと同様である。

【0023】

第１三方継手１３ａの一方の流出口には、暖房用膨張弁１４ａの入口側が接続されている。第１三方継手１３ａの他方の流出口には、バイパス通路２２ａを介して、第２三方継手１３ｂの一方の流入口側が接続されている。バイパス通路２２ａには、除湿用開閉弁１５ａが配置されている。

【0024】

除湿用開閉弁１５ａは、第１三方継手１３ａの他方の流出口側と第２三方継手１３ｂの一方の流入口側とを接続する冷媒通路を開閉する電磁弁である。冷凍サイクル装置１０は、暖房用開閉弁１５ｂを備えている。暖房用開閉弁１５ｂの基本的構成は、除湿用開閉弁１５ａと同様である。

【0025】

除湿用開閉弁１５ａおよび暖房用開閉弁１５ｂは、冷媒通路を開閉することで、各運転モードの冷媒回路を切り替えることができる。除湿用開閉弁１５ａおよび暖房用開閉弁１５ｂは、サイクルの冷媒回路を切り替える冷媒回路切替部である。除湿用開閉弁１５ａおよび暖房用開閉弁１５ｂは、サイクル制御装置６０から出力される制御電圧によって制御される。

【0026】

暖房用膨張弁１４ａは、少なくとも車室内の暖房を行う運転モード時に、水冷媒熱交換器１２の冷媒通路から流出した高圧冷媒を減圧させるとともに、下流側へ流出させる冷媒の流量（質量流量）を調整する暖房用減圧部である。暖房用膨張弁１４ａは、絞り開度を変更可能に構成された弁体と、この弁体の開度を変化させる電動アクチュエータとを有して構成される電気式の可変絞り機構である。

【0027】

冷凍サイクル装置１０は、冷房用膨張弁１４ｂおよび冷却用膨張弁１４ｃを備えている。冷房用膨張弁１４ｂおよび冷却用膨張弁１４ｃの基本的構成は、暖房用膨張弁１４ａと同様である。

【0028】

暖房用膨張弁１４ａ、冷房用膨張弁１４ｂおよび冷却用膨張弁１４ｃは、弁開度を全開にすることで流量調整作用および冷媒減圧作用を殆ど発揮することなく単なる冷媒通路として機能する全開機能、および弁開度を全閉にすることで冷媒通路を閉塞する全閉機能を有している。

【0029】

この全開機能および全閉機能によって、暖房用膨張弁１４ａ、冷房用膨張弁１４ｂおよび冷却用膨張弁１４ｃは、各運転モードの冷媒回路を切り替えることができる。暖房用膨張弁１４ａ、冷房用膨張弁１４ｂおよび冷却用膨張弁１４ｃは、冷媒回路切替部として機能する。暖房用膨張弁１４ａ、冷房用膨張弁１４ｂおよび冷却用膨張弁１４ｃは、サイクル制御装置６０から出力される制御信号（制御パルス）によって制御される。

【0030】

暖房用膨張弁１４ａの出口には、室外熱交換器１６の冷媒入口側が接続されている。室外熱交換器１６は、暖房用膨張弁１４ａから流出した冷媒と図示しない冷却ファンにより送風された外気とを熱交換させる熱交換器である。室外熱交換器１６は、駆動装置室内の前方側に配置されている。このため、車両走行時には、室外熱交換器１６に走行風を当てることができる。室外熱交換器１６は、冷媒から外気に放熱させる外気放熱部であるとともに、冷媒に外気から吸熱させる外気吸熱部でもある。

【0031】

駆動装置室内において室外熱交換器１６の前方側には、シャッタ９０が配置されている。シャッタ９０は、駆動装置室内において車両の外部から室外熱交換器１６に向けて空気が流入する通路の開度を調整するように開閉する。シャッタ９０が開かれている場合、車両の外部から室外熱交換器１６に向けて空気が流入する。シャッタ９０が閉じられている場合、車両の外部から室外熱交換器１６に向けて空気がほぼ流入しなくなる。シャッタ９０は、サイクル制御装置６０から出力される制御信号（制御パルス）によって制御される。

【0032】

室外熱交換器１６の冷媒出口には、第３三方継手１３ｃの流入口側が接続されている。第３三方継手１３ｃの一方の流出口には、暖房用通路２２ｂを介して、第４三方継手１３ｄの一方の流入口側が接続されている。暖房用通路２２ｂには、この冷媒通路を開閉する暖房用開閉弁１５ｂが配置されている。

【0033】

第３三方継手１３ｃの他方の流出口には、第２三方継手１３ｂの他方の流入口側が接続されている。第３三方継手１３ｃの他方の流出口側と第２三方継手１３ｂの他方の流入口側とを接続する冷媒通路には、逆止弁１７が配置されている。逆止弁１７は、第３三方継手１３ｃ側から第２三方継手１３ｂ側へ冷媒が流れることを許容し、第２三方継手１３ｂ側から第３三方継手１３ｃ側へ冷媒が流れることを禁止する。

【0034】

第２三方継手１３ｂの流出口には、第５三方継手１３ｅの流入口側が接続されている。第５三方継手１３ｅの一方の流出口には、冷房用膨張弁１４ｂの入口側が接続されている。第５三方継手１３ｅの他方の流出口には、冷却用膨張弁１４ｃの入口側が接続されている。

【0035】

冷房用膨張弁１４ｂは、少なくとも車室内の冷房を行う運転モード時に、室外熱交換器１６から流出した冷媒を減圧させるとともに、下流側へ流出させる冷媒の流量を調整する空調用減圧部である。

【0036】

冷房用膨張弁１４ｂの出口には、室内蒸発器１８の冷媒入口側が接続されている。室内蒸発器１８は、室内空調ユニット３０の空調ケース３１内に配置されている。室内蒸発器１８は、冷房用膨張弁１４ｂにて減圧された低圧冷媒と送風機３２から送風された空気とを熱交換させて低圧冷媒を蒸発させ、低圧冷媒に吸熱作用を発揮させることによって空気を冷却する空調用蒸発部である。室内蒸発器１８の冷媒出口には、第６三方継手１３ｆの一方の流入口側が接続されている。

【0037】

冷却用膨張弁１４ｃは、少なくともバッテリ８０の冷却を行う運転モード時に、室外熱交換器１６から流出した冷媒を減圧させるとともに、下流側へ流出させる冷媒の流量を調整する電池用減圧部である。

【0038】

冷却用膨張弁１４ｃの出口には、チラー１９の冷媒通路の入口側が接続されている。チラー１９は、冷却用膨張弁１４ｃにて減圧された低圧冷媒を流通させる冷媒通路と、低温側熱媒体回路５０を循環する低温側熱媒体を流通させる水通路とを有している。チラー１９は、冷媒通路を流通する低圧冷媒と、水通路を流通する低温側熱媒体とを熱交換させて、低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる蒸発部である。チラー１９は、冷媒にバッテリ８０の廃熱を吸熱させる廃熱吸熱部である。チラー１９の冷媒通路の出口には、第６三方継手１３ｆの他方の流入口側が接続されている。

【0039】

第６三方継手１３ｆの流出口には、蒸発圧力調整弁２０の入口側が接続されている。蒸発圧力調整弁２０は、室内蒸発器１８の着霜を抑制するために、室内蒸発器１８における冷媒蒸発圧力を、予め定めた基準圧力以上に維持する。蒸発圧力調整弁２０は、室内蒸発器１８の出口側冷媒の圧力の上昇に伴って、弁開度を増加させる機械式の可変絞り機構である。

【0040】

これにより、蒸発圧力調整弁２０は、室内蒸発器１８における冷媒蒸発温度を、室内蒸発器１８の着霜を抑制可能な着霜抑制温度（本実施形態では、１℃）以上に維持している。蒸発圧力調整弁２０は、合流部である第６三方継手１３ｆよりも冷媒流れ下流側に配置されている。このため、蒸発圧力調整弁２０は、チラー１９における冷媒蒸発温度についても、着霜抑制温度以上に維持している。

【0041】

蒸発圧力調整弁２０の出口には、第４三方継手１３ｄの他方の流入口側が接続されている。第４三方継手１３ｄの流出口には、アキュムレータ２１の入口側が接続されている。アキュムレータ２１は、内部に流入した冷媒の気液を分離して、サイクル内の余剰液相冷媒を蓄える気液分離部である。アキュムレータ２１の気相冷媒出口には、圧縮機１１の吸入口側が接続されている。

【0042】

アキュムレータ２１には、分離された液相冷媒中に混在する冷凍機油を圧縮機１１に戻すオイル戻し穴が形成されている。アキュムレータ２１内の冷凍機油は、少量の液相冷媒とともに圧縮機１１へ戻される。

【0043】

本実施形態の第５三方継手１３ｅは、室外熱交換器１６から流出した冷媒の流れを分岐する分岐部である。第６三方継手１３ｆは、室内蒸発器１８から流出した冷媒の流れとチラー１９から流出した冷媒の流れとを合流させて、圧縮機１１の吸入側へ流出させる合流部である。

【0044】

室内蒸発器１８およびチラー１９は、冷媒流れに対して互いに並列的に接続されている。バイパス通路２２ａは、水冷媒熱交換器１２の冷媒通路から流出した冷媒を、分岐部の上流側へ導いている。暖房用通路２２ｂは、室外熱交換器１６から流出した冷媒を、圧縮機１１の吸入口側へ導いている。

【0045】

高温側熱媒体回路４０は、高温側熱媒体を循環させる熱媒体循環回路である。高温側熱媒体としては、エチレングリコール、ジメチルポリシロキサン、あるいはナノ流体等を含む溶液、不凍液等を採用することができる。高温側熱媒体回路４０には、水冷媒熱交換器１２の水通路、高温側熱媒体ポンプ４１、ヒータコア４２、電気ヒータ４３等が配置されている。

【0046】

高温側熱媒体ポンプ４１は、高温側熱媒体を水冷媒熱交換器１２の水通路の入口側へ圧送する水ポンプである。高温側熱媒体ポンプ４１は、サイクル制御装置６０から出力される制御電圧によって、回転数（すなわち、圧送能力）が制御される電動ポンプである。

【0047】

水冷媒熱交換器１２の水通路の出口には、ヒータコア４２の熱媒体入口側が接続されている。ヒータコア４２は、水冷媒熱交換器１２にて加熱された高温側熱媒体と室内蒸発器１８を通過した空気とを熱交換させて、空気を加熱する熱交換器である。ヒータコア４２は、室内空調ユニット３０の空調ケース３１内に配置されている。ヒータコア４２の熱媒体出口には、高温側熱媒体ポンプ４１の吸入口側が接続されている。

【0048】

従って、高温側熱媒体回路４０では、高温側熱媒体ポンプ４１が、ヒータコア４２へ流入する高温側熱媒体の流量を調整することによって、ヒータコア４２における高温側熱媒体の空気への放熱量（すなわち、ヒータコア４２における空気の加熱量）を調整することができる。

【0049】

電気ヒータ４３は、例えば、ＰＴＣ素子（即ち、正特性サーミスタ）を有するＰＴＣヒータである。電気ヒータ４３は、サイクル制御装置６０から出力される制御電圧によって、高温側熱媒体を加熱するための熱量を任意に調整することができる。

【0050】

水冷媒熱交換器１２および高温側熱媒体回路４０の各構成機器は、圧縮機１１から吐出された冷媒を熱源として、空気を加熱する加熱部である。

【0051】

低温側熱媒体回路５０は、低温側熱媒体を循環させる熱媒体循環回路である。低温側熱媒体としては、高温側熱媒体と同様の流体を採用することができる。低温側熱媒体回路５０には、チラー１９の水通路、第１低温側熱媒体ポンプ５１、冷却用熱交換部５２、第１三方弁５３ａ、低温側ラジエータ５４、第２低温側熱媒体ポンプ５５、冷却対象機器５６等が配置されている。

【0052】

第１低温側熱媒体ポンプ５１は、低温側熱媒体を冷却用熱交換部５２の入口側へ圧送する水ポンプである。第２低温側熱媒体ポンプ５５は、低温側熱媒体を冷却対象機器５６の入口側へ圧送する水ポンプである。第１低温側熱媒体ポンプ５１および第２低温側熱媒体ポンプ５５の基本的構成は、高温側熱媒体ポンプ４１と同様である。

【0053】

冷却対象機器５６は、作動に伴って廃熱を発生する廃熱機器であり、例えばインバータ、モータジェネレータ、ＡＤＡＳ制御装置等である。インバータ、モータジェネレータは、車両の走行負荷（例えば走行速度）が高くなると廃熱量が多くなるという特性を有している。

【0054】

冷却用熱交換部５２は、熱媒体流路を有している。冷却用熱交換部５２は、熱媒体流路を流通する低温側熱媒体によって冷却されある。

【0055】

チラー１９の水通路の出口には、第１三方弁５３ａの一方の流入口側および第２三方弁５３ｂの一方の流入口側が接続されている。第１三方弁５３ａおよび第２三方弁５３ｂは、１つの流入口と、２つの流出口とを有し、２つの流出口の通路面積比を連続的に調整可能な電気式の三方流量調整弁である。第１三方弁５３ａおよび第２三方弁５３ｂは、サイクル制御装置６０から出力される制御信号によって制御される。

【0056】

第１三方弁５３ａの一方の流出口には、第１低温側熱媒体ポンプ５１の吸入口側が接続され、第１三方弁５３ａの他方の流出口には、チラー１９の水通路の入口側が接続されている。第１低温側熱媒体ポンプ５１の吐出口には、冷却用熱交換部５２の入口側が接続されている。冷却用熱交換部５２は、複数の電池セル８１に接触するように配置された金属製の複数の熱媒体流路を有している。冷却用熱交換部５２は、熱媒体流路を流通する低温側熱媒体と電池セル８１とを熱交換させることによって、バッテリ８０を冷却する熱交換部である。

【0057】

冷却用熱交換部５２は、積層配置された電池セル８１同士の間に熱媒体流路を配置することによって形成されている。冷却用熱交換部５２は、バッテリ８０に一体的に形成されていてもよい。例えば、積層配置された電池セル８１を収容する専用ケースに熱媒体流路を設けることによって、バッテリ８０に一体的に形成されていてもよい。冷却用熱交換部５２の出口には、第１三方弁５３ａの他方の流入口側が接続されている。

【0058】

第２三方弁５３ｂの一方の流出口には、低温側ラジエータ５４の熱媒体入口側が接続され、第２三方弁５３ｂの他方の流出口には、チラー１９の水通路の入口側が接続されている。

【0059】

低温側ラジエータ５４は、冷却用熱交換部５２から流出した冷媒と図示しない外気ファンにより送風された外気とを熱交換させて、低温側熱媒体の有する熱を外気に放熱させる熱交換器である。

【0060】

低温側ラジエータ５４は、冷却用熱交換部５２から流出した冷媒と図示しない外気ファンにより送風された外気とを熱交換させて、外気の有する熱を低温側熱媒体に吸熱させる熱交換器でもある。

【0061】

低温側ラジエータ５４は、駆動装置室内の前方側に配置されている。このため、車両走行時には、低温側ラジエータ５４に走行風を当てることができる。低温側ラジエータ５４は、空気の流れにおいて、室外熱交換器１６と直列に配置されている。低温側ラジエータ５４は、空気の流れにおいて、室外熱交換器１６と並列に配置されていてもよい。低温側ラジエータ５４は、室外熱交換器１６等と一体的に形成されていてもよい。低温側ラジエータ５４に向けて空気が流入する通路の開度は、シャッタ９０によって調整される。

【0062】

低温側ラジエータ５４の熱媒体出口には、第２低温側熱媒体ポンプ５５の吸入口側およびチラー１９の水通路の入口側が接続されている。第２低温側熱媒体ポンプ５５の吐出口には、冷却対象機器５６の水通路の入口側が接続されている。

【0063】

低温側熱媒体回路５０では、第１低温側熱媒体ポンプ５１、第２低温側熱媒体ポンプ５５、第１三方弁５３ａおよび第２三方弁５３ｂが、チラー１９、冷却用熱交換部５２、低温側ラジエータ５４、冷却対象機器５６へ流入する低温側熱媒体の流量を調整することによって、冷却用熱交換部５２における低温側熱媒体がバッテリ８０から奪う吸熱量、および低温側熱媒体が冷却対象機器５６から奪う吸熱量を調整することができる。

【0064】

チラー１９および低温側熱媒体回路５０の各構成機器は、冷却用膨張弁１４ｃから流出した冷媒を蒸発させて、バッテリ８０および冷却対象機器５６を冷却する冷却部である。チラー１９および低温側熱媒体回路５０の各構成機器は、冷媒にバッテリ８０および冷却対象機器５６の廃熱を吸熱させる廃熱吸熱部である。

【0065】

外気吸熱部である室外熱交換器１６、ならびに廃熱吸熱部であるチラー１９および低温側熱媒体回路５０の各構成機器は、外気から冷媒に吸熱させるとともにバッテリ８０および冷却対象機器５６の廃熱を冷媒に吸熱させる吸熱部である。

【0066】

室内空調ユニット３０は、冷凍サイクル装置１０によって温度調整された空気を車室内へ吹き出すためのものである。室内空調ユニット３０は、車室内最前部の計器盤（インストルメントパネル）の内側に配置されている。

【0067】

室内空調ユニット３０は、図１に示すように、その外殻を形成する空調ケース３１内に形成された空気通路内に送風機３２、室内蒸発器１８、ヒータコア４２等を収容したものである。

【0068】

空調ケース３１は、車室内に送風される空気の空気通路を形成している。空調ケース３１は、ある程度の弾性を有し、強度的にも優れた樹脂（例えば、ポリプロピレン）にて成形されている。

【0069】

空調ケース３１の空気流れ最上流側には、内外気切替装置３３が配置されている。内外気切替装置３３は、空調ケース３１内へ内気（すなわち車室内空気）と外気（すなわち車室外空気）とを切替導入するものである。

【0070】

内外気切替装置３３は、空調ケース３１内へ内気を導入させる内気導入口および外気を導入させる外気導入口の開口面積を、内外気切替ドアによって連続的に調整して、内気の導入風量と外気の導入風量との導入割合を変化させる。内外気切替ドアは、内外気切替ドア用の電動アクチュエータによって駆動される。内外気切替ドア用の電動アクチュエータは、サイクル制御装置６０から出力される制御信号によって制御される。

【0071】

内外気切替装置３３の空気流れ下流側には、送風機３２が配置されている。送風機３２は、内外気切替装置３３を介して吸入した空気を車室内へ向けて送風する。送風機３２は、遠心多翼ファンを電動モータにて駆動する電動送風機である。送風機３２は、サイクル制御装置６０から出力される制御電圧によって、回転数（すなわち、送風能力）が制御される。

【0072】

送風機３２の空気流れ下流側には、室内蒸発器１８、ヒータコア４２が、空気流れに対して、この順に配置されている。室内蒸発器１８は、ヒータコア４２よりも、空気流れ上流側に配置されている。

【0073】

空調ケース３１内には、室内蒸発器１８通過後の空気を、ヒータコア４２を迂回して流す冷風バイパス通路３５が設けられている。空調ケース３１内の室内蒸発器１８の空気流れ下流側、かつヒータコア４２の空気流れ上流側には、エアミックスドア３４が配置されている。

【0074】

エアミックスドア３４は、室内蒸発器１８通過後の空気のうち、ヒータコア４２側を通過する空気の風量と冷風バイパス通路３５を通過させる空気の風量との風量割合を調整する風量割合調整部である。エアミックスドア３４は、エアミックスドア用の電動アクチュエータによって駆動される。この電動アクチュエータは、サイクル制御装置６０から出力される制御信号によって制御される。

【0075】

空調ケース３１内のヒータコア４２および冷風バイパス通路３５の空気流れ下流側には、混合空間が配置されている。混合空間は、ヒータコア４２にて加熱された空気と冷風バイパス通路３５を通過して加熱されていない空気とを混合させる空間である。

【0076】

空調ケース３１の空気流れ下流部には、混合空間にて混合された空気（すなわち、空調風）を、空調対象空間である車室内へ吹き出すための開口穴が配置されている。

【0077】

この開口穴としては、フェイス開口穴、フット開口穴、およびデフロスタ開口穴（いずれも図示せず）が設けられている。フェイス開口穴は、車室内の乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すための開口穴である。フット開口穴は、乗員の足元に向けて空調風を吹き出すための開口穴である。デフロスタ開口穴は、車両前面窓ガラス内側面に向けて空調風を吹き出すための開口穴である。

【0078】

これらのフェイス開口穴、フット開口穴、およびデフロスタ開口穴は、それぞれ空気通路を形成するダクトを介して、車室内に設けられたフェイス吹出口、フット吹出口およびデフロスタ吹出口（いずれも図示せず）に接続されている。

【0079】

エアミックスドア３４が、ヒータコア４２を通過させる風量と冷風バイパス通路３５を通過させる風量との風量割合を調整することによって、混合空間にて混合される空調風の温度が調整される。これにより、各吹出口から車室内へ吹き出される空気（空調風）の温度が調整される。

【0080】

フェイス開口穴、フット開口穴、およびデフロスタ開口穴の空気流れ上流側には、それぞれ、フェイスドア、フットドア、およびデフロスタドア（いずれも図示せず）が配置されている。フェイスドアは、フェイス開口穴の開口面積を調整するものである。フットドアは、フット開口穴の開口面積を調整するものである。デフロスタドアは、デフロスタ開口穴の開口面積を調整するものである。

【0081】

これらのフェイスドア、フットドア、デフロスタドアは、吹出口モードを切り替える吹出口モード切替装置を構成するものである。これらのドアは、リンク機構等を介して、吹出口モードドア駆動用の電動アクチュエータに連結されて連動して回転操作される。この電動アクチュエータも、サイクル制御装置６０から出力される制御信号によって、その作動が制御される。

【0082】

吹出口モード切替装置によって切り替えられる吹出口モードとしては、具体的に、フェイスモード、バイレベルモード、フットモード等がある。

【0083】

フェイスモードは、フェイス吹出口を全開としてフェイス吹出口から車室内乗員の上半身に向けて空気を吹き出す吹出口モードである。バイレベルモードは、フェイス吹出口とフット吹出口の両方を開口して車室内乗員の上半身と足元に向けて空気を吹き出す吹出口モードである。フットモードは、フット吹出口を全開とするとともにデフロスタ吹出口を小開度だけ開口して、フット吹出口から主に空気を吹き出す吹出口モードである。

【0084】

乗員が操作パネル７０に設けられた吹出モード切替スイッチをマニュアル操作することによって、デフロスタモードに切り替えることもできる。デフロスタモードは、デフロスタ吹出口を全開としてデフロスタ吹出口からフロント窓ガラス内面に空気を吹き出す吹出口モードである。

【0085】

次に、本実施形態の電気制御部の概要について説明する。サイクル制御装置６０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されている。そして、そのＲＯＭ内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、その出力側に接続された各種制御対象機器１１、１４ａ～１４ｃ、１５ａ、１５ｂ、３２、４１、４３、５１、５３等の作動を制御する。

【0086】

サイクル制御装置６０の入力側には、図２のブロック図に示すように、内気温センサ６１、外気温センサ６２、日射センサ６３、第１～第５冷媒温度センサ６４ａ～６４ｅ、蒸発器温度センサ６４ｆ、第１、第２冷媒圧力センサ６５ａ、６５ｂ、高温側熱媒体温度センサ６６ａ、第１、第２低温側熱媒体温度センサ６７ａ、６７ｂ、空調風温度センサ６８、バッテリ温度センサ６９等が接続されている。そして、サイクル制御装置６０には、これらのセンサ群の検出信号が入力される。

【0087】

内気温センサ６１は、内気温Ｔｒ（すなわち車室内温度）を検出する内気温検出部である。外気温センサ６２は、外気温Ｔａｍ（すなわち車室外温度）を検出する外気温検出部である。日射センサ６３は、車室内へ照射される日射量Ｔｓを検出する日射量検出部である。

【0088】

第１冷媒温度センサ６４ａは、圧縮機１１から吐出された冷媒の温度Ｔ１を検出する吐出冷媒温度検出部である。第２冷媒温度センサ６４ｂは、水冷媒熱交換器１２の冷媒通路から流出した冷媒の温度Ｔ２を検出する第２冷媒温度検出部である。第３冷媒温度センサ６４ｃは、室外熱交換器１６から流出した冷媒の温度Ｔ３を検出する第３冷媒温度検出部である。

【0089】

第４冷媒温度センサ６４ｄは、室内蒸発器１８から流出した冷媒の温度Ｔ４を検出する第４冷媒温度検出部である。第５冷媒温度センサ６４ｅは、チラー１９の冷媒通路から流出した冷媒の温度Ｔ５を検出する第５冷媒温度検出部である。

【0090】

蒸発器温度センサ６４ｆは、室内蒸発器１８における冷媒蒸発温度である蒸発器温度Ｔｅｆｉｎを検出する蒸発器温度検出部である。本実施形態の蒸発器温度センサ６４ｆは、室内蒸発器１８の熱交換フィン温度を検出している。

【0091】

第１冷媒圧力センサ６５ａは、水冷媒熱交換器１２の冷媒通路から流出した冷媒の圧力Ｐ１を検出する第１冷媒圧力検出部である。第２冷媒圧力センサ６５ｂは、チラー１９の冷媒通路から流出した冷媒の圧力Ｐ２を検出する第２冷媒圧力検出部である。

【0092】

高温側熱媒体温度センサ６６ａは、水冷媒熱交換器１２の水通路から流出した高温側熱媒体の温度である高温側熱媒体温度ＴＷＨを検出する高温側熱媒体温度検出部である。

【0093】

第１低温側熱媒体温度センサ６７ａは、チラー１９の水通路から流出した低温側熱媒体の温度である第１低温側熱媒体温度ＴＷＬ１を検出する第１低温側熱媒体温度検出部である。第２低温側熱媒体温度センサ６７ｂは、冷却用熱交換部５２から流出した低温側熱媒体の温度である第２低温側熱媒体温度ＴＷＬ２を検出する第２低温側熱媒体温度検出部である。

【0094】

空調風温度センサ６８は、混合空間から車室内へ送風される空気温度ＴＡＶを検出する空調風温度検出部である。

【0095】

バッテリ温度センサ６９は、バッテリ温度ＴＢ（すなわち、バッテリ８０の温度）を検出するバッテリ温度検出部である。本実施形態のバッテリ温度センサ６９は、複数の温度センサを有し、バッテリ８０の複数の箇所の温度を検出している。このため、サイクル制御装置６０では、バッテリ８０の各部の温度差を検出することもできる。バッテリ温度ＴＢとしては、複数の温度センサの検出値の平均値を採用している。

【0096】

機器温度センサ６９ｂは、冷却対象機器５６から流出した低温側熱媒体の温度である第３低温側熱媒体温度ＴＷＬ３を検出する第３低温側熱媒体温度検出部である。

【0097】

図２に示すように、サイクル制御装置６０の入力側には、車室内前部の計器盤付近に配置された操作パネル７０が接続され、この操作パネル７０に設けられた各種操作スイッチからの操作信号が入力される。

【0098】

操作パネル７０に設けられた各種操作スイッチとしては、具体的に、車両用空調装置の自動制御運転を設定あるいは解除するオートスイッチ、室内蒸発器１８で空気の冷却を行うことを要求するエアコンスイッチ、送風機３２の風量をマニュアル設定する風量設定スイッチ、車室内の目標温度Ｔｓｅｔを設定する温度設定スイッチ、吹出モードをマニュアル設定する吹出モード切替スイッチ等がある。

【0099】

なお、本実施形態のサイクル制御装置６０は、その出力側に接続された各種制御対象機器を制御する制御部が一体に構成されたものである。サイクル制御装置６０のうちそれぞれの制御対象機器の作動を制御する構成（ハードウェアおよびソフトウェア）は、それぞれの制御対象機器の作動を制御する制御部である。

【0100】

例えば、サイクル制御装置６０のうち、圧縮機１１の冷媒吐出能力（具体的には、圧縮機１１の回転数）を制御する構成は、圧縮機制御部６０ａである。また、暖房用膨張弁１４ａ、冷房用膨張弁１４ｂおよび冷却用膨張弁１４ｃの作動を制御する構成は、膨張弁制御部６０ｂである。除湿用開閉弁１５ａおよび暖房用開閉弁１５ｂの作動を制御する構成は、冷媒回路切替制御部６０ｃである。

【0101】

さらに、高温側熱媒体ポンプ４１の高温側熱媒体の圧送能力を制御する構成は、高温側熱媒体ポンプ制御部６０ｄである。第１低温側熱媒体ポンプ５１の低温側熱媒体の圧送能力を制御する構成は、低温側熱媒体ポンプ制御部６０ｅである。

【0102】

次に、上記構成における本実施形態の作動について説明する。本実施形態の車両用空調装置１は、車室内の空調を行うとともに、バッテリ８０および冷却対象機器５６の温度を調整する。冷凍サイクル装置１０では、冷媒回路を切り替えて、冷房運転、暖房運転および除湿暖房運転を行うことができる。

【0103】

冷房運転では、室内蒸発器１８で空気を冷却して車室内へ吹き出すことによって車室内の冷房を行う。冷房運転では、必要に応じて、バッテリ８０および冷却対象機器５６の冷却も行うことができる。

【0104】

除湿暖房運転では、室内蒸発器１８で冷却されて除湿された空気をヒータコア４２で再加熱して車室内へ吹き出すことによって車室内の除湿暖房を行う。除湿暖房運転では、必要に応じて、バッテリ８０および冷却対象機器５６の冷却も行うことができる。

【0105】

暖房運転では、ヒータコア４２で空気を加熱して車室内へ吹き出すことによって車室内の暖房を行う。暖房運転では、必要に応じて、バッテリ８０および冷却対象機器５６の冷却も行うことができる。

【0106】

冷房運転、除湿暖房運転、暖房運転の切り替えは、サイクル制御装置６０が制御プログラムを実行することによって行われる。制御プログラムは、乗員の操作によって操作パネル７０のオートスイッチが投入（ＯＮ）されて、車室内の自動制御が設定された際に実行される。

【0107】

例えば、制御プログラムは、上述したセンサ群の検出信号、および操作パネル７０の操作信号を読み込む。そして、外気温Ｔａｍが基準外気温ＫＡ（本実施形態では、０℃）以上、かつ目標吹出温度ＴＡＯが冷房用基準温度α１以下である場合、冷房運転が選択される。

【0108】

例えば、外気温Ｔａｍが基準外気温ＫＡ（本実施形態では、０℃）以上、かつ目標吹出温度ＴＡＯが暖房用基準温度γ以上である場合、除湿暖房運転が選択される。

【0109】

例えば、外気温Ｔａｍが基準外気温ＫＡ（本実施形態では、０℃）未満、かつ目標吹出温度ＴＡＯが暖房用基準温度γ以上である場合、暖房運転が選択される。

【0110】

目標吹出温度ＴＡＯは、以下数式Ｆ１によって算出される。
ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ－Ｋｒ×Ｔｒ－Ｋａｍ×Ｔａｍ－Ｋｓ×Ｔｓ＋Ｃ…（Ｆ１）
Ｔｓｅｔは温度設定スイッチによって設定された車室内設定温度である。Ｔｒは内気センサによって検出された車室内温度である。Ｔａｍは外気センサによって検出された車室外温度である。Ｔｓは日射センサによって検出された日射量である。Ｋｓｅｔ、Ｋｒ、Ｋａｍ、Ｋｓは制御ゲインであり、Ｃは補正用の定数である。

【0111】

基準外気温ＫＡは、室内蒸発器１８にて空気を冷却することが、空調対象空間の冷房あるいは除湿を行うために有効となるように設定されている。

【0112】

より詳細には、本実施形態では、室内蒸発器１８の着霜を抑制するために、蒸発圧力調整弁２０によって室内蒸発器１８における冷媒蒸発温度を着霜抑制温度（本実施形態では、１℃）以上に維持している。このため、室内蒸発器１８では、空気を着霜抑制温度より低い温度に冷却することができない。

【0113】

つまり、室内蒸発器１８へ流入する空気の温度が着霜抑制温度よりも低くなっている際には、室内蒸発器１８にて空気を冷却することは有効ではない。そこで、基準外気温ＫＡを着霜抑制温度より低い値に設定し、外気温Ｔａｍが基準外気温ＫＡより低くなっている際には、室内蒸発器１８にて空気を冷却しないようにしている。

【0114】

暖房運転では、以下の３種類の作動モードでの運転を行うことができる。

【0115】

（１）室外器単独暖房モード
室外器単独暖房モードでは、チラー１９で低温側熱媒体から吸熱することなく、室外熱交換器１６で外気から吸熱してヒータコア４２で空気を加熱する。

【0116】

（２）並列暖房モード
並列暖房モードでは、室外熱交換器１６で外気から吸熱するとともにチラー１９で低温側熱媒体から吸熱してヒータコア４２で空気を加熱する。

【0117】

（３）チラー単独暖房モード
チラー単独暖房モードでは、室外熱交換器１６で外気から吸熱することなく、チラー１９で低温側熱媒体から吸熱してヒータコア４２で空気を加熱する。

【0118】

室外器単独暖房モードおよび並列暖房モードは、室外熱交換器１６で外気から吸熱する外気吸熱モードである。並列暖房モードおよびチラー単独暖房モードは、チラー１９でバッテリ８０および冷却対象機器５６のうち少なくとも一方の廃熱を吸熱する廃熱回収モードである。

【0119】

室外器単独暖房モード、並列暖房モードおよびチラー単独暖房モードを切り替える制御プログラムについて、図３を用いて説明する。図３等のフローチャートに示す各制御ステップは、サイクル制御装置６０が有する機能実現部である。

【0120】

まず、図３のステップＳ１０では、チラー１９での廃熱回収が可能か否かが判定される。具体的には、バッテリ８０の温度および冷却対象機器５６の温度のうち少なくとも一方が、図４に示す廃熱回収可能領域にある場合、チラー１９での廃熱回収が可能であると判定される。

【0121】

バッテリ８０の温度および冷却対象機器５６の温度が共に図４に示す廃熱回収可能領域にある場合、少なくともバッテリ８０から廃熱回収を行う。すなわち、バッテリ８０から廃熱回収を冷却対象機器５６からの廃熱回収よりも優先する。これにより、バッテリ８０の温度を適切に維持できる。

【0122】

ステップＳ１０において、低温側熱媒体の温度が廃熱回収温度以上である場合、チラー１９での廃熱回収が可能であると判定してもよい。廃熱回収温度は、図４における廃熱回収可能領域と暖機加温領域との境界の温度である。

【0123】

ステップＳ１０にてチラー１９での廃熱回収が可能でないと判定された場合、ステップＳ２０へ進み、暖房モードとして（１）室外器単独暖房モードが選択される。ステップＳ１０にてチラー１９での廃熱回収が可能であると判定された場合、ステップＳ３０へ進み、廃熱量が吸熱量よりも大きいか否かが判定される。

【0124】

すなわち、冷凍サイクル装置１０の冷媒による吸熱の対象となっている廃熱機器の廃熱量（本実施形態では、バッテリ８０および冷却対象機器５６の廃熱量）が、冷凍サイクル装置１０全体での冷媒の吸熱量（本実施形態では、室外熱交換器１６およびチラー１９での冷媒の吸熱量）よりも大きいか否かが判定される。

【0125】

具体的には、バッテリ８０および冷却対象機器５６の廃熱量を算出するとともに室外熱交換器１６およびチラー１９での冷媒の吸熱量を算出し、算出した廃熱量と吸熱量とを比較する。

【0126】

例えば、廃熱量は、バッテリ８０および冷却対象機器５６の入口と出口との間の低温側熱媒体の温度差と、低温側熱媒体の流量とを用いて算出できる。低温側熱媒体の流量は、流量センサで検出してもよいし、第１低温側熱媒体ポンプ５１および第２低温側熱媒体ポンプ５５の出力を用いて算出してもよい。例えば、廃熱量は、バッテリ８０および冷却対象機器５６の電流値と電気抵抗値とを用いて発熱量を算出し、算出した発熱量に効率を掛け合わせて算出できる。

【0127】

例えば、室外熱交換器１６での冷媒の吸熱量は、室外熱交換器１６の入口と出口との間のエンタルピ差と、室外熱交換器１６での冷媒流量とを用いて算出できる。チラー１９での冷媒の吸熱量は、チラー１９の入口と出口との間のエンタルピ差と、チラー１９での冷媒流量とを用いて算出できる。

【0128】

例えば、室外熱交換器１６およびチラー１９での冷媒の吸熱量は、車両用空調装置１の暖房能力から圧縮機１１の動力を差し引いて算出できる。車両用空調装置１の暖房能力は、ヒータコア４２における高温側熱媒体の流量と高温側熱媒体の温度とを用いて算出できる。

【0129】

ステップＳ３０にて廃熱量が吸熱量よりも大きくないと判定された場合、ステップＳ４０へ進み、並列暖房モードが選択される。

【0130】

ステップＳ３０にて廃熱量が吸熱量よりも大きいと判定された場合、ステップＳ５０へ進み、チラー単独暖房モードが選択される。

【0131】

以下に、暖房運転での各作動モードにおける車両用空調装置１の詳細作動について説明する。以下の説明の各作動モードで参照される制御マップは、予め各作動モード毎に制御装置に記憶されたものである。

【0132】

（１）室外器単独暖房モード
室外器単独暖房モードでは、サイクル制御装置６０が、図５に示す室外器単独暖房モードの制御フローを実行する。まず、ステップＳ９００では、ヒータコア４２にて空気を加熱できるように、高温側熱媒体の目標高温側熱媒体温度ＴＷＨＯを決定する。目標高温側熱媒体温度ＴＷＨＯは、目標吹出温度ＴＡＯおよびヒータコア４２の効率に基づいて、制御マップを参照して決定される。本実施形態の制御マップでは、目標吹出温度ＴＡＯの上昇に伴って、目標高温側熱媒体温度ＴＷＨＯが上昇するように決定される。

【0133】

ステップＳ９１０では、圧縮機１１の回転数の増減量ΔＩＶＯを決定する。室外器単独暖房モードでは、増減量ΔＩＶＯは、目標高温側熱媒体温度ＴＷＨＯと高温側熱媒体温度ＴＷＨとの偏差に基づいて、フィードバック制御手法により、高温側熱媒体温度ＴＷＨが目標高温側熱媒体温度ＴＷＨＯに近づくように決定される。

【0134】

ステップＳ９２０では、水冷媒熱交換器１２の冷媒通路から流出した冷媒の目標過冷却度ＳＣＯ２を決定する。目標過冷却度ＳＣＯ２は、室内蒸発器１８へ流入する空気の吸込温度あるいは外気温Ｔａｍに基づいて、制御マップを参照して決定される。本実施形態の制御マップでは、サイクルの成績係数（ＣＯＰ）が極大値に近づくように、目標過冷却度ＳＣＯ２を決定する。

【0135】

ステップＳ９３０では、暖房用膨張弁１４ａの絞り開度の増減量ΔＥＶＨを決定する。増減量ΔＥＶＨは、目標過冷却度ＳＣＯ２と水冷媒熱交換器１２の冷媒通路から流出した冷媒の過冷却度ＳＣ２との偏差に基づいて、フィードバック制御手法により、水冷媒熱交換器１２の冷媒通路から流出した冷媒の過冷却度ＳＣ２が目標過冷却度ＳＣＯ２に近づくように決定される。

【0136】

水冷媒熱交換器１２の冷媒通路から流出した冷媒の過冷却度ＳＣ２は、第２冷媒温度センサ６４ｂによって検出された温度Ｔ２および第１冷媒圧力センサ６５ａによって検出された圧力Ｐ１に基づいて算出される。

【0137】

ステップＳ９４０では、以下数式Ｆ２を用いて、エアミックスドア３４の開度ＳＷを算定する。
ＳＷ＝｛ＴＡＯ＋（Ｔｅｆｉｎ＋Ｃ２）｝／｛ＴＷＨ＋（Ｔｅｆｉｎ＋Ｃ２）｝
…（Ｆ２）
ＴＷＨは、高温側熱媒体温度センサ６６ａによって検出された高温側熱媒体温度である。Ｃ２は制御用の定数である。室外器単独暖房モードでは、目標吹出温度ＴＡＯが高くなるのでエアミックスドア３４の開度ＳＷが１００％に近づく。このため、室外器単独暖房モードでは、室内蒸発器１８通過後の空気のほぼ全流量がヒータコア４２を通過するように、エアミックスドア３４の開度が決定される。

【0138】

ステップＳ９５０では、冷凍サイクル装置１０を暖房モードの冷媒回路に切り替えるために、暖房用膨張弁１４ａを絞り状態とし、冷房用膨張弁１４ｂを全閉状態とし、冷却用膨張弁１４ｃを全閉状態とし、除湿用開閉弁１５ａを閉じ、暖房用開閉弁１５ｂを開くとともにシャッタ９０を開ける。これにより、室外熱交換器１６で外気から吸熱される。さらに、ステップＳ９１０、Ｓ９３０、Ｓ９４０で決定された制御状態が得られるように、各制御対象機器に対して制御信号あるいは制御電圧を出力して、ステップＳ１０へ戻る。

【0139】

従って、室外器単独暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、図６の太実線に示すように、圧縮機１１、水冷媒熱交換器１２、暖房用膨張弁１４ａ、室外熱交換器１６、暖房用通路２２ｂ、アキュムレータ２１、圧縮機１１の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。

【0140】

つまり、室外器単独暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、水冷媒熱交換器１２が圧縮機１１から吐出された冷媒を放熱させる放熱器として機能し、暖房用膨張弁１４ａが減圧部として機能し、室外熱交換器１６が蒸発器として機能する冷凍サイクルが構成される。

【0141】

これによれば、室外熱交換器１６にて外気から吸熱し、水冷媒熱交換器１２にて高温側熱媒体を加熱することができる。従って、暖房モードの車両用空調装置１では、ヒータコア４２にて加熱された空気を車室内へ吹き出すことによって、車室内の暖房を行うことができる。

【0142】

（２）並列暖房モード
並列暖房モードでは、サイクル制御装置６０が、図７に示す並列暖房モードの制御フローを実行する。まず、ステップＳ５００では、ヒータコア４２にて空気を加熱できるように、室外器単独暖房モードと同様に、高温側熱媒体の目標高温側熱媒体温度ＴＷＨＯが決定される。

【0143】

ステップＳ５１０では、圧縮機１１の回転数の増減量ΔＩＶＯを決定する。暖房並列冷却モードでは、増減量ΔＩＶＯは、室外器単独暖房モードと同様に、目標高温側熱媒体温度ＴＷＨＯと高温側熱媒体温度ＴＷＨとの偏差に基づいて、フィードバック制御手法により、高温側熱媒体温度ＴＷＨが目標高温側熱媒体温度ＴＷＨＯに近づくように決定される。

【0144】

ステップＳ５２０では、チラー１９の冷媒通路の出口側冷媒の目標過熱度ＳＨＣＯを決定する。目標過熱度ＳＨＣＯとしては、予め定めた定数（本実施形態では、５℃）を採用することができる。

【0145】

ステップＳ５３０では、開度パターンＫＰＮ２の変化量ΔＫＰＮ２を決定する。開度パターンＫＰＮ２は、暖房用膨張弁１４ａの絞り開度および冷却用膨張弁１４ｃの絞り開度の組合せを決定するためのパラメータである。

【0146】

暖房並列冷却モードでは、目標過熱度ＳＨＣＯとチラー１９の冷媒通路の出口側冷媒の過熱度ＳＨＣとの偏差に基づいて、フィードバック制御手法により、過熱度ＳＨＣが目標過熱度ＳＨＣＯに近づくように決定される。

【0147】

具体的には、図８に示すように、目標吹出温度ＴＡＯが上昇するに伴って、開度パターンＫＰＮ２が大きくなる。そして、開度パターンＫＰＮ２が大きくなるに伴って、暖房用膨張弁１４ａの絞り開度が小さくなり、冷却用膨張弁１４ｃの絞り開度が大きくなる。

【0148】

従って、開度パターンＫＰＮ２が増加すると大きくなると、チラー１９の冷媒通路へ流入する冷媒流量が増加し、チラー１９の冷媒通路の出口側冷媒の過熱度ＳＨＣが低下する。

【0149】

ステップＳ５４０では、室外器単独暖房モードと同様に、エアミックスドア３４の開度ＳＷを算定して、ステップＳ５８０へ進む。

【0150】

ステップＳ５８０では、冷凍サイクル装置１０を並列暖房モードの冷媒回路に切り替えるために、暖房用膨張弁１４ａを絞り状態とし、冷房用膨張弁１４ｂを全閉状態とし、冷却用膨張弁１４ｃを絞り状態とし、除湿用開閉弁１５ａを開き、暖房用開閉弁１５ｂを開くとともにシャッタ９０を開ける。さらに、ステップＳ５１０、Ｓ５３０、Ｓ５４０で決定された制御状態が得られるように、各制御対象機器に対して制御信号あるいは制御電圧を出力して、ステップＳ１０へ戻る。

【0151】

従って、並列暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、図９の太実線に示すように、圧縮機１１、水冷媒熱交換器１２、暖房用膨張弁１４ａ、室外熱交換器１６、暖房用通路２２ｂ、アキュムレータ２１、圧縮機１１の順に冷媒が循環するとともに、圧縮機１１、水冷媒熱交換器１２、バイパス通路２２ａ、冷却用膨張弁１４ｃ、チラー１９、蒸発圧力調整弁２０、アキュムレータ２１、圧縮機１１の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。

【0152】

つまり、並列暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、水冷媒熱交換器１２が圧縮機１１から吐出された冷媒を放熱させる放熱器として機能し、暖房用膨張弁１４ａが減圧部として機能し、室外熱交換器１６が蒸発器として機能するとともに、暖房用膨張弁１４ａおよび室外熱交換器１６に対して並列的に接続された冷却用膨張弁１４ｃが減圧部として機能し、チラー１９が蒸発器として機能する冷凍サイクルが構成される。

【0153】

これによれば、室外熱交換器１６にて外気から吸熱するとともにチラー１９にて低温側熱媒体から吸熱して、水冷媒熱交換器１２にて高温側熱媒体を加熱することができる。

【0154】

従って、並列暖房モードの車両用空調装置１では、ヒータコア４２にて加熱された空気を車室内へ吹き出すことによって、車室内の暖房を行うことができる。

【0155】

並列暖房モードでは、目標吹出温度ＴＡＯの上昇に伴って開度パターンＫＰＮ２を大きくすることによって、水冷媒熱交換器１２における冷媒の高温側熱媒体への放熱量を増加させることができる。従って、並列暖房モードでは、目標吹出温度ＴＡＯの上昇に伴ってヒータコア４２における空気の加熱能力を向上させることができる。

【0156】

（３）チラー単独暖房モード
冷却モードでは、サイクル制御装置６０が、図１０に示すチラー単独暖房モードの制御フローを実行する。まず、ステップＳ１０００～Ｓ１０２０では、室外器単独暖房モードのステップＳ９００～Ｓ９２０と同様に、高温側熱媒体の目標高温側熱媒体温度ＴＷＨＯ、圧縮機１１の回転数の増減量ΔＩＶＯ、目標過冷却度ＳＣＯ２を決定する。

【0157】

ステップＳ１０３０では、冷却用膨張弁１４ｃの絞り開度の増減量ΔＥＶＢを決定する。増減量ΔＥＶＢは、目標過冷却度ＳＣＯ２と水冷媒熱交換器１２の冷媒通路から流出した冷媒の過冷却度ＳＣ２との偏差に基づいて、フィードバック制御手法により、水冷媒熱交換器１２の冷媒通路から流出した冷媒の過冷却度ＳＣ２が目標過冷却度ＳＣＯ２に近づくように決定される。

【0158】

ステップＳ１０４０では、室外器単独暖房モードのステップＳ９４０と同様に、エアミックスドア３４の開度ＳＷを算定して、ステップＳ１０５０へ進む。

【0159】

ステップＳ１０５０では、冷凍サイクル装置１０をチラー単独暖房モードの冷媒回路に切り替えるために、暖房用膨張弁１４ａを全閉状態とし、冷房用膨張弁１４ｂを全閉状態とし、冷却用膨張弁１４ｃを絞り状態とし、除湿用開閉弁１５ａを開き、暖房用開閉弁１５ｂを閉じるとともにシャッタ９０を閉じる。さらに、ステップＳ１０１０、Ｓ１０３０、Ｓ１０４０で決定された制御状態が得られるように、各制御対象機器に対して制御信号あるいは制御電圧を出力して、ステップＳ１０へ戻る。

【0160】

従って、チラー単独暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、図１１の太実線に示すように、圧縮機１１、水冷媒熱交換器１２、バイパス通路２２ａ、冷却用膨張弁１４ｃ、チラー１９、蒸発圧力調整弁２０、アキュムレータ２１、圧縮機１１の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。

【0161】

つまり、チラー単独暖房モードの冷凍サイクル装置１０では、水冷媒熱交換器１２が圧縮機１１から吐出された冷媒を放熱させる放熱器として機能し、冷却用膨張弁１４ｃが減圧部として機能し、チラー１９が蒸発器として機能する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。

【0162】

これによれば、チラー１９にて低温側熱媒体から吸熱して、水冷媒熱交換器１２にて高温側熱媒体を加熱することができる。従って、チラー単独暖房モードの車両用空調装置１では、ヒータコア４２にて加熱された空気を車室内へ吹き出すことによって、車室内の暖房を行うことができる。シャッタ９０を閉じるので、車両の空気抵抗を抑えることができる。

【0163】

サイクル制御装置６０は、室外器単独暖房モード、並列暖房モードおよびチラー単独暖房モードに応じたシャッタ９０の制御のみならず、以下のようなシャッタ９０の制御も行う。

【0164】

サイクル制御装置６０は、バッテリ８０の温度および冷却対象機器５６の温度のうち少なくとも一方が、図４に示す強制冷却領域にある場合、シャッタ９０を開ける。換言すれば、サイクル制御装置６０は、バッテリ８０の温度および冷却対象機器５６の温度のうち少なくとも一方が、強制冷却温度以上になった場合、シャッタ９０を開ける。強制冷却温度は、図４における廃熱回収可能領域と強制冷却領域との境界の温度である。これにより、低温側ラジエータ５４で低温側熱媒体から外気に放熱して低温側熱媒体の温度を低下させることができる。したがって、バッテリ８０の温度および冷却対象機器５６の温度を図４に示す廃熱回収可能領域にすることができる。

【0165】

サイクル制御装置６０は、バッテリ８０の温度および冷却対象機器５６の温度のうち少なくとも一方が、図４に示す暖機加温領域にある場合、シャッタ９０を開けることで、低温側ラジエータ５４で低温側熱媒体に外気から吸熱させて低温側熱媒体の温度を上昇させることができる。

【0166】

換言すれば、サイクル制御装置６０は、バッテリ８０の温度および冷却対象機器５６の温度のうち少なくとも一方が、廃熱回収温度以下になった場合、シャッタ９０を開けることで、低温側ラジエータ５４で低温側熱媒体に外気から吸熱させて低温側熱媒体の温度を上昇させることができる。廃熱回収温度は、図４における廃熱回収可能領域と暖機加温領域との境界の温度である。したがって、バッテリ８０の温度および冷却対象機器５６の温度を図４に示す廃熱回収可能領域にすることができる。

【0167】

バッテリ８０の温度が廃熱回収可能領域にあり、バッテリ８０の廃熱量が低温側ラジエータ５４での外気からの吸熱量よりも多い場合、バッテリ８０から吸熱することが可能であるのでシャッタ９０を閉じることができる。その際、冷却対象機器５６が暖機加温領域にあってもよい。

【0168】

冷却対象機器５６の温度が廃熱回収可能領域にあり、冷却対象機器５６の廃熱量が低温側ラジエータ５４での外気からの吸熱量よりも多い場合、冷却対象機器５６から吸熱することが可能であるのでシャッタ９０を閉じることができる。その際、バッテリ８０が暖機加温領域にあってもよい。

【0169】

サイクル制御装置６０は、車両の走行抵抗が大きくなり且つ冷却対象機器５６の廃熱量が大きくなる高車速時にシャッタ９０を閉じる。換言すれば、サイクル制御装置６０は、車両の走行速度が所定速度を超えている場合、シャッタ９０を閉じる。これにより、冷却対象機器５６の廃熱量を暖房に有効利用しつつ車両の走行抵抗を効果的に低減して車両の省エネルギー化を図ることができる。

【0170】

サイクル制御装置６０は、車両の走行負荷が高くなって冷却対象機器５６の廃熱量が大きくなる時にシャッタ９０を閉じるようにしてもよい。換言すれば、サイクル制御装置６０は、車両の走行負荷が所定負荷を超えている場合、シャッタ９０を閉じるようにしてもよい。これにより、冷却対象機器５６の廃熱量を暖房に有効利用しつつ車両の走行抵抗を効果的に低減して車両の省エネルギー化を図ることができる。

【0171】

図１２は、冷凍サイクル装置１０の廃熱回収量と圧縮機１１の消費電力および冷凍サイクル装置１０の蒸発圧力との関係を示すグラフであり、外気温度－７℃、外気の風速２ｍ／ｓ、内気温度９℃、室内容積２５０ｍ^３／ｈ、暖房能力３．５８ｋＷの条件下での検証結果を示している。

【0172】

インバータやモータジェネレータのような冷却対象機器５６は、高速走行により廃熱量が増加する。廃熱量が増加して廃熱回収量が増加すると冷凍サイクル装置１０の蒸発圧力が増加するため圧縮機１１の消費電力が減少する。したがって、省エネルギー化を図ることができる。

【0173】

図１３に示すように、シャッタ９０の開度が小さくなると室外熱交換器１６への導風量は少なくなるが車両の空気抵抗値（いわゆるＣｄ値）は低減する。本実施形態では、チラー単独暖房モードでは室外熱交換器１６に外気を導入する必要がないことからシャッタ９０を閉じる。これにより、チラー単独暖房モード時に車両の空気抵抗を減少させることができるので省エネルギー化を図ることができる。

【0174】

本実施形態では、ステップＳ３０、Ｓ５０等で説明したように、サイクル制御装置６０は、室外熱交換器１６およびチラー１９での冷媒の吸熱量よりもバッテリ８０および冷却対象機器５６の廃熱量が多いと判断される場合、シャッタ９０を閉じる。

【0175】

これによると、チラー１９で冷却対象機器５６から吸熱するのみならず室外熱交換器１６で外気から吸熱して暖房を行うので、暖房の省エネルギー化を図ることができる。さらに、暖房のために室外熱交換器１６で外気から吸熱する必要がない場合、シャッタ９０を閉じるので車両の走行抵抗を低減して車両の省エネルギー化を図ることができる。

【0176】

本実施形態では、ステップＳ１０５０等で説明したように、サイクル制御装置６０は、室外熱交換器１６への冷媒の流れが遮断されている場合、シャッタ９０を閉じる。これによると、室外熱交換器１６で外気から吸熱しない場合、シャッタ９０を閉じるので、車両の走行抵抗を低減して車両の省エネルギー化を図ることができる。

【0177】

本実施形態では、サイクル制御装置６０は、低温側熱媒体の温度が強制冷却温度以上になった場合、シャッタ９０を開く。これにより、低温側熱媒体を低温側ラジエータ５４で強制的に冷却できるので、低温側熱媒体の温度が上昇しすぎることを抑制できる。

【0178】

本実施形態では、サイクル制御装置６０は、低温側熱媒体の温度が廃熱回収温度以上になった場合、チラー１９でバッテリ８０および冷却対象機器５６のうち少なくとも一方の廃熱を吸熱する廃熱回収モードに移行し、廃熱回収モードにおいて、室外熱交換器１６での吸熱量よりもバッテリ８０および冷却対象機器５６の廃熱量が多いと判断される場合、シャッタを閉じる。

【0179】

これにより、バッテリ８０および冷却対象機器５６の廃熱を暖房に有効利用できるので、効果的に省エネルギー化を図ることができる。

【0180】

本実施形態では、サイクル制御装置６０は、車両の走行負荷が所定負荷を超えている場合（すなわち、バッテリ８０および冷却対象機器５６の廃熱量が大きくなっている場合）、シャッタを閉じる。これによると、バッテリ８０および冷却対象機器５６の廃熱を暖房に有効利用しつつ車両の走行抵抗を効果的に低減して車両の省エネルギー化を図ることができる。

【0181】

本実施形態では、暖房運転でのシャッタ９０の開閉作動について説明したが、このようなシャッタ９０の開閉作動を除湿暖房モードに対しても同様に適用できる。

【0182】

（第２実施形態）
上記第１実施形態のステップＳ３０では、算出した廃熱量と吸熱量とを比較することで廃熱量が吸熱量よりも大きいか否かが判定されるが、本実施形態のステップＳ３０では、冷凍サイクル装置１０の作動状態に基づいて廃熱量が吸熱量よりも大きいか否かが判定される。

【0183】

具体的には、暖房用膨張弁１４ａの開度が所定開度ＫＢ以下である場合、廃熱量が吸熱量よりも大きいと判定される。例えば、図１４に示すように、開度パターンＫＰＮ２が閾値δ以上である場合、暖房用膨張弁１４ａの開度が所定開度ＫＢ以下となるので、廃熱量が吸熱量よりも大きいと判定される。

【0184】

本実施形態においても、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

【0185】

（第３実施形態）
本実施形態は、図１５に示すように、上記第１実施形態に対してバイパス通路２２ａが廃止されている。したがって、本実施形態では、（２）並列暖房モードがない。（３）チラー単独暖房モードでは、室外熱交換器１６での冷媒温度が外気温度と同等になるように暖房用膨張弁１４ａが制御される。これにより、チラー単独暖房モードでは、室外熱交換器１６での吸熱が停止され、チラー１９にて吸熱される。

【0186】

暖房運転または除湿暖房運転において、室外熱交換器１６が放熱器として機能しているか吸熱器として機能しているかが、冷媒温度、冷媒圧力、外気温度等に基づいて判定される。例えば、室外熱交換器１６での冷媒温度が外気温度よりも高い場合、室外熱交換器１６が放熱器として機能していると判定され、室外熱交換器１６での冷媒温度が外気温度よりも低い場合、室外熱交換器１６が吸熱器として機能していると判定される。室外熱交換器１６での冷媒温度は、冷媒温度センサで検出されてもよいし、室外熱交換器１６での冷媒圧力から算出されてもよい。

【0187】

室外熱交換器１６が吸熱器として機能している場合、上記実施形態と同様に、バッテリ８０および冷却対象機器５６の廃熱量が室外熱交換器１６での吸熱量よりも大きければ（３）チラー単独暖房モードが選択される。その際、シャッタ９０が閉じられるので、車両の空気抵抗を減少させて省エネルギー化を図ることができる。

【0188】

すなわち、本実施形態では、サイクル制御装置６０は、室外熱交換器１６の冷媒の温度に起因する物理量と外気温度とに基づいて室外熱交換器１６が吸熱しているか否かを判定する。室外熱交換器１６が吸熱していると判定した場合、チラー１９での吸熱量よりもバッテリ８０および冷却対象機器５６の廃熱量が多いか否かを判断する。そして、チラー１９での吸熱量よりもバッテリ８０および冷却対象機器５６の廃熱量が多いと判断される場合、シャッタ９０を閉じる。

【0189】

これにより、暖房のために室外熱交換器１６で外気から吸熱する必要がない場合、シャッタ９０を閉じるので車両の走行抵抗を低減して車両の省エネルギー化を図ることができる。

【0190】

（第４実施形態）
上記実施形態では、暖房冷却モード時に室外熱交換器１６で外気から冷媒に吸熱させるが、本実施形態では、図１６に示すように、暖房冷却モード時に室外熱交換器１６で外気から冷媒に吸熱させるが、低温側ラジエータ５４、低温側熱媒体回路５０およびチラー１９で外気から低温側熱媒体を介して冷媒に吸熱させる。本実施形態の低温側ラジエータ５４、低温側熱媒体回路５０およびチラー１９は、冷媒に外気から吸熱させる外気吸熱部である。

【0191】

低温側熱媒体回路５０には、バッテリ８０および冷却対象機器５６も配置されている。したがって、低温側ラジエータ５４、低温側熱媒体回路５０およびチラー１９は、外気から冷媒に吸熱させるとともにバッテリ８０および冷却対象機器５６の廃熱を冷媒に吸熱させる吸熱部である。

【0192】

本実施形態の冷凍サイクル装置１０は、圧縮機１１、水冷媒熱交換器１２、冷房用膨張弁１４ｂ、室内蒸発器１８、蒸発圧力調整弁２０、冷却用膨張弁１４ｃおよびチラー１９を備える蒸気圧縮式の亜臨界冷凍サイクルである。

【0193】

冷却用膨張弁１４ｃおよびチラー１９は、冷媒流れにおいて、冷房用膨張弁１４ｂ、室内蒸発器１８および蒸発圧力調整弁２０に対して並列に配置されている。

【0194】

本実施形態の冷凍サイクル装置１０には、第１冷媒循環回路と第２冷媒循環回路とが形成される。第１冷媒循環回路では、冷媒が圧縮機１１、水冷媒熱交換器１２、冷房用膨張弁１４ｂ、室内蒸発器１８、蒸発圧力調整弁２０、圧縮機１１の順に循環する。第２冷媒循環回路では、冷媒が圧縮機１１、水冷媒熱交換器１２、冷却用膨張弁１４ｃ、チラー１９の順に循環する。

【0195】

水冷媒熱交換器１２は、凝縮部１２ａ、レシーバ１２ｂおよび過冷却部１２ｃを有している。凝縮部１２ａは、圧縮機１１から吐出された高圧側冷媒と高温側熱媒体回路４０の冷却水とを熱交換させることによって高圧側冷媒を凝縮させる。

【0196】

レシーバ１２ｂは、凝縮部１２ａから流出した高圧冷媒の気液を分離して、分離された液相冷媒を下流側へ流出させるとともに、サイクルの余剰冷媒を貯える気液分離部である。

【0197】

過冷却部１２ｃは、レシーバ１２ｂから流出した液相冷媒と高温側熱媒体回路４０の冷却水とを熱交換させて液相冷媒を過冷却する。

【0198】

高温側熱媒体回路４０には、水冷媒熱交換器１２、高温側熱媒体ポンプ４１、ヒータコア４２、高温側ラジエータ４４、高温側リザーブタンク４５、ヒータコア流路開閉弁４６およびラジエータ流路開閉弁４７が配置されている。

【0199】

高温側熱媒体ポンプ４１は、冷却水を吸入して吐出する熱媒体ポンプである。高温側熱媒体ポンプ４１は電動式のポンプである。高温側熱媒体ポンプ４１は、吐出流量が一定となる電動式のポンプであるが、高温側熱媒体ポンプ４１は、吐出流量が可変な電動式のポンプであってもよい。

【0200】

ヒータコア４２は、高温側熱媒体回路４０の冷却水と車室内へ送風される空気とを熱交換させて車室内へ送風される空気を加熱する空気加熱器である。ヒータコア４２では、冷却水が、車室内へ送風される空気に放熱する。

【0201】

水冷媒熱交換器１２およびヒータコア４２は、圧縮機１１から吐出された高圧の冷媒を放熱させることによって、車室内へ送風される空気を加熱する空気加熱部である。

【0202】

高温側ラジエータ４４は、高温側熱媒体回路４０の冷却水と外気とを熱交換させて冷却水から外気に放熱させる放熱器である。

【0203】

高温側リザーブタンク４５は、余剰冷却水を貯留する冷却水貯留部である。高温側リザーブタンク４５に余剰冷却水を貯留しておくことによって、各流路を循環する冷却水の液量の低下を抑制することができる。

【0204】

高温側リザーブタンク４５は、密閉式リザーブタンクまたは大気開放式リザーブタンクである。密閉式リザーブタンクは、蓄えている冷却水の液面における圧力を所定圧力にするリザーブタンクである。大気開放式リザーブタンクは、蓄えている冷却水の液面における圧力を大気圧にするリザーブタンクである。

【0205】

水冷媒熱交換器１２、高温側熱媒体ポンプ４１および高温側リザーブタンク４５は、凝縮器流路４０ａに配置されている。凝縮器流路４０ａは、高温側熱媒体回路４０の冷却水が流れる流路である。

【0206】

ヒータコア４２およびヒータコア流路開閉弁４６は、ヒータコア流路４０ｂに配置されている。ヒータコア流路４０ｂは、高温側熱媒体回路４０の冷却水が流れる流路である。ヒータコア流路開閉弁４６は、ヒータコア流路４０ｂを開閉する電磁弁である。ヒータコア流路開閉弁４６の作動は、サイクル制御装置６０によって制御される。

【0207】

高温側ラジエータ４４およびラジエータ流路開閉弁４７は、ラジエータ流路４０ｃに配置されている。ラジエータ流路４０ｃは、高温側熱媒体回路４０の冷却水がヒータコア４２に対して並列に流れる流路である。ラジエータ流路開閉弁４７は、ラジエータ流路４０ｃを開閉する電磁弁である。ラジエータ流路開閉弁４７の作動は、サイクル制御装置６０によって制御される。

【0208】

ヒータコア流路開閉弁４６は、高温側熱媒体回路４０において、ヒータコア流路４０ｂとラジエータ流路４０ｃとの分岐部である高温側分岐部４０ｄと、ヒータコア４２との間に配置されている。ヒータコア流路開閉弁４６は、ヒータコア４２に流入する高温側熱媒体回路４０の冷却水の流量を調整する。

【0209】

ラジエータ流路開閉弁４７は、高温側熱媒体回路４０において、高温側分岐部４０ｄと高温側ラジエータ４４との間に配置されている。ラジエータ流路開閉弁４７は、高温側ラジエータ４４に流入する高温側熱媒体回路４０の冷却水の流量を調整する。

【0210】

ヒータコア流路開閉弁４６およびラジエータ流路開閉弁４７は、ヒータコア４２を流れる冷却水と高温側ラジエータ４４を流れる冷却水との流量比を調整する高温熱媒体調整部である。ヒータコア４２を流れる冷却水と高温側ラジエータ４４を流れる冷却水との流量比は、高温熱媒体流量比である。ラジエータ流路開閉弁４７は放熱器側調整部である。ヒータコア流路開閉弁４６は空気加熱器側調整部である。ヒータコア流路開閉弁４６およびラジエータ流路開閉弁４７は、冷却水の流量を調整する流量調整機構（換言すれば、流量調整機構）である。

【0211】

低温側熱媒体回路５０には、低温側熱媒体ポンプ５１、チラー１９、冷却用熱交換部５２、低温側ラジエータ５４、冷却対象機器５６および低温側リザーブタンク５７が配置されている。

【0212】

高温側ラジエータ４４および低温側ラジエータ５４は、外気の流れ方向において、この順番に直列に配置されている。

【0213】

高温側ラジエータ４４および低温側ラジエータ５４は、車両の最前部に配置されている。従って、車両の走行時には高温側ラジエータ４４および低温側ラジエータ５４に走行風を当てることができるようになっている。

【0214】

低温側リザーブタンク５７は、余剰冷却水を貯留する冷却水貯留部である。低温側リザーブタンク５７に余剰冷却水を貯留しておくことによって、各流路を循環する冷却水の液量の低下を抑制することができる。低温側リザーブタンク５７は、密閉式リザーブタンクや大気開放式リザーブタンクである。

【0215】

低温側熱媒体回路５０には三方弁５３が配置されている。三方弁５３は、冷却用熱交換部５２側へ流れる冷却水の流量と、低温側ラジエータ５４側へ流れる冷却水の流量との流量比を調整する低温熱媒体調整部である。

【0216】

三方弁５３は、低温側ラジエータ５４に冷却水が流れる状態と流れない状態とを切り替える熱媒体流れ切替部である。三方弁５３の作動は、サイクル制御装置６０によって制御される。

【0217】

本実施形態の作動について説明する。本実施形態の冷凍サイクル装置１０では、冷媒回路、高温側熱媒体回路４０および低温側熱媒体回路５０を切り替えて、冷房運転、暖房運転および除湿暖房運転を行うことができる。

【0218】

少なくともチラー１９に冷媒が流れてヒータコア４２で暖房する作動モードにおいて、チラー１９での吸熱量がバッテリ８０および冷却対象機器５６の廃熱量よりも大きい場合、バッテリ８０および冷却対象機器５６を流れる冷却水の流量が三方弁５３によって調整されて吸熱量が制御され、その際はシャッタ９０が開けられる。

【0219】

バッテリ８０および冷却対象機器５６の廃熱量がチラー１９での吸熱量よりも大きい場合、低温側ラジエータ５４での外気からの吸熱は行われず、チラー１９にてバッテリ８０および冷却対象機器５６の廃熱が吸熱される。その際、シャッタ９０が閉じられることにより車両の空気抵抗を減少させることができるので、省エネルギー化を図ることができる。

【0220】

（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。また、上記各実施形態に開示された手段は、実施可能な範囲で適宜組み合わせてもよい。例えば、冷凍サイクル装置１０の加熱部として、室内凝縮器を採用してもよい。

【0221】

（ａ）暖房運転で各作動モードごとにシャッタ９０の開閉を決定したが、除湿暖房運転でも同様に各作動モードごとにシャッタ９０の開閉を決定してもよい。

【0222】

（ｂ）上述の実施形態では、複数の運転モードに切り替え可能な冷凍サイクル装置１０について説明したが、冷凍サイクル装置１０の運転モードの切り替えはこれに限定されない。少なくとも暖房運転または除湿暖房運転を実行可能であればよい。また、各運転モードの詳細制御は、上述の実施形態に開示されたものに限定されない。

【0223】

（ｃ）冷凍サイクル装置の構成機器は、上述の実施形態に開示されたものに限定されない。上述した効果を発揮できるように、複数のサイクル構成機器の一体化等を行ってもよい。例えば、第２三方継手１３ｂと第５三方継手１３ｅとを一体化させた四方継手構造のものを採用してもよい。また、冷房用膨張弁１４ｂおよび冷却用膨張弁１４ｃとして、全閉機能を有しない電気式膨張弁と開閉弁とを直接的に接続したものを採用してもよい。

【0224】

また、上述の実施形態では、冷媒としてＲ１２３４ｙｆを採用した例を説明したが、冷媒はこれに限定されない。例えば、Ｒ１３４ａ、Ｒ６００ａ、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０４Ａ、Ｒ３２、Ｒ４０７Ｃ、等を採用してもよい。または、これらの冷媒のうち複数種を混合させた混合冷媒等を採用してもよい。さらに、冷媒として二酸化炭素を採用して、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界冷凍サイクルを構成してもよい。

【0225】

（ｄ）加熱部の構成は、上述の実施形態に開示されたものに限定されない。例えば、第１実施形態で説明した高温側熱媒体回路４０に対して、低温側熱媒体回路５０の第１三方弁５３ａおよび低温側ラジエータ５４と同様の三方弁および高温側ラジエータを追加し、余剰の熱を外気に放熱させるようにしてもよい。さらに、ハイブリッド車両のように内燃機関（エンジン）を備える車両では、高温側熱媒体回路４０にエンジン冷却水を循環させるようにしてもよい。

【0226】

（ｅ）電池冷却部の構成は、上述の実施形態に開示されたものに限定されない。例えば、電池冷却部として、第１実施形態で説明した低温側熱媒体回路５０のチラー１９を凝縮部とし、冷却用熱交換部５２を蒸発部として機能させるサーモサイフォンを採用してもよい。これによれば、第１低温側熱媒体ポンプ５１を廃止することができる。

【0227】

サーモサイフォンは、冷媒を蒸発させる蒸発部と冷媒を凝縮させる凝縮部とを有し、蒸発部と凝縮部とを閉ループ状に（すなわち、環状に）接続することによって構成されている。そして、蒸発部における冷媒の温度と凝縮部における冷媒の温度との温度差によって回路内の冷媒に比重差を生じさせ、重力の作用によって冷媒を自然循環させて、冷媒とともに熱を輸送する熱輸送回路である。

【0228】

また、上述の実施形態では、冷却対象機器５６の例としてインバータ、モータジェネレータ、ＡＤＡＳ制御装置を挙げたが、冷却対象機器５６はこれに限定されない。例えば、冷却対象機器５６は、バッテリ８０に電力を充電する充電器のように作動時に発熱を伴う電気機器であってもよい。

【符号の説明】

【0229】

１１ 圧縮機
１２ 水冷媒熱交換器（放熱部）
１４ｂ 冷房用膨張弁（減圧部）
１４ｃ 冷却用膨張弁（減圧部）
１６ 室外熱交換器（外気吸熱部）
１９ チラー（廃熱吸熱部）
４２ ヒータコア（放熱部）
５６ 冷却対象機器（廃熱機器）
６０ サイクル制御装置（制御部）
８０ バッテリ（廃熱機器）
９０ シャッタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】