JP2016159728A - 冷却媒体循環装置、及び車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷凍サイクルにおける暖房効率を向上させる冷却媒体循環装置を提供する。【解決手段】冷凍サイクル２を用いて暖房、及び冷房可能な車両に搭載される冷却媒体循環装置５であって、冷却媒体と発熱機器との間で熱交換する機器熱交換部５１と、冷却媒体の熱を外気へ放熱する放熱部５２ａと、冷却媒体と冷凍サイクル２の冷媒との間で熱交換する冷却媒体熱交換部５２ｃとを備え、冷房時には、放熱部５２ａ、冷却媒体熱交換部５２ｃ、及び機器熱交換部５１を冷却媒体が流通する第１流路５５ａ、５７ａ、５９ａが形成され、暖房時には、放熱部５２ａをバイパスして冷却媒体熱交換部５２ｃ、及び機器熱交換部５１を冷却媒体が流通する、或いは、冷却媒体が機器熱交換部５１、及び冷却媒体熱交換部５２ｃを通過した後に放熱部５２ａを流通する第２流路５５ｂ、５７ｂ、５９ｂが形成される。【選択図】 図２

Description

本発明は冷却媒体循環装置、及び車両用空調装置に関するものである。

従来、モータや、インバータなどのパワーモジュールを冷却することで温度が高くなった冷却媒体を冷却するラジエータよりも後方側にヒートポンプの車室外熱交換器を配置する車両用空調装置が特許文献１に開示されている。特許文献１では、ラジエータから放出された熱を室外熱交換器で吸熱し、その熱を暖房に用いることができる。

特開２０１３−１２９３５３号公報

しかし、上記の技術では、ラジエータを通過した後に室外熱交換器のコア部を通過しない空気は、室外熱交換器による冷媒の加熱には用いられずに車外へ排出される。つまり、室外熱交換器のコア部を通過しない空気は、暖房には用いられない。このように、モータや、インバータなどのパワーモジュール等の熱を暖房時に利用する際に、パワーモジュール等の熱を有効に利用しているとは言えない。

本発明はこのような点に鑑みて発明されたもので、パワーモジュール等で発生した熱を、暖房時に有効に利用することを目的とする。

本発明のある態様に係る冷却媒体循環装置は、冷凍サイクルを用いて暖房、及び冷房可能な車両に搭載される冷却媒体循環装置であって、冷却媒体と発熱機器との間で熱交換する機器熱交換部と、冷却媒体の熱を外気へ放熱する放熱部と、冷却媒体と冷凍サイクルの冷媒との間で熱交換する冷却媒体熱交換部と、を備え、冷房時には、放熱部、冷却媒体熱交換部、及び機器熱交換部を冷却媒体が流通する第１流路が形成され、暖房時には、放熱部をバイパスして冷却媒体熱交換部、及び機器熱交換部を冷却媒体が流通する、或いは、冷却媒体が機器熱交換部、及び冷却媒体熱交換部を通過した後に放熱部を流通する第２流路が形成される。

この態様によると、暖房時に、機器熱交換部によって熱交換を行った温度の高い冷却媒体を冷却媒体熱交換部に流通させることによって冷凍サイクルの冷媒の吸熱量を大きくし、発熱機器で発生した熱を暖房時に有効に利用することができる。

第１実施形態の車両用空調装置のブロック図である。 第１実施形態のパワーモジュールサイクルのブロック図である。 第１実施形態の冷房時における冷媒、冷却水の流れを説明する図である。 第１実施形態の暖房時における冷媒、冷却水の流れを説明する図である。 第１実施形態のパワーモジュールサイクルにおいて、冷房時における冷却水の流れを説明する図である。 第１実施形態のパワーモジュールサイクルにおいて、暖房時における冷却水の流れを説明する図である。 第２実施形態のパワーモジュールサイクルのブロック図である。 第２実施形態のラジエータの概略図である。 第２実施形態の冷房時における冷却水の流れを説明する図である。 第２実施形態の暖房時における冷却水の流れを説明する図である。 第３実施形態のパワーモジュールのブロック図である。 第３実施形態のラジエータの概略図である。 第３実施形態の冷房時における冷却水の流れを説明する図である。 第３実施形態の暖房時における冷却水の流れを説明する図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

本発明の第１実施形態について図１を用いて説明する。図１は、車両用空調装置１のブロック図である。

車両用空調装置１は、冷媒が循環する冷凍サイクル２と、冷却水が循環する高水温サイクル４と、冷却水が循環するパワーモジュールサイクル５と、各サイクルにおける弁の動作などを制御するコントローラ１０とから構成される。冷却水は、例えば不凍液で構成される。車両用空調装置１は、冷暖房可能なヒートポンプシステムである。

冷凍サイクル２は、コンプレッサ２０と、コンデンサ２１と、水-冷媒熱交換器２２と、室外熱交換器２３と、エバポレータ２４と、第１三方弁２５と、第１開閉弁２６と、第１膨張弁２７と、第２膨張弁２８と、アキュムレータ２９と、これらを冷媒が循環可能となるように接続する冷媒流路３０とから構成される。

コンプレッサ２０は、気体の冷媒を加圧する。これにより、冷媒は高温、高圧の気体となる。

コンデンサ２１は、暖房時に冷媒と、高水温サイクル４を循環する冷却水との間で熱交換を行い、冷媒の熱を冷却水に伝達する。

水-冷媒熱交換器２２は、後述するパワーモジュールサイクル５の第２ラジエータタンク５２ｃ内に設けられ、パワーモジュールサイクル５を循環する冷却水と冷媒との間で熱交換を行う。水−冷媒熱交換器２２は、冷房時には凝縮器として機能し、暖房時には蒸発器として機能する。

室外熱交換器２３は、エンジンルーム（電気自動車においてはモータルーム）内に配置され、水-冷媒熱交換器２２を通過した冷媒と外気との間で熱交換を行う。室外熱交換器２３は、冷房時には凝縮器として機能し、暖房時には蒸発器として機能する。

エバポレータ２４は、風路６内に配置され、第１膨張弁２７によって減圧されて噴射された冷媒と、風路６を流れる空気との間で熱交換を行い、冷媒が蒸発する際に空気を冷却する。エバポレータ２４によって冷却された空気は、冷房（除湿）時の車内空調に使用される。

第１三方弁２５は、室外熱交換器２３を通過した冷媒の流れ方向を切り替える。第１三方弁２５によって冷媒の流れ方向を切り替えることで、冷媒は、第１膨張弁２７を介してエバポレータ２４に流れ、またはエバポレータ２４をバイパスして流れる。

アキュムレータ２９は、冷媒を一時的に溜めるとともに、気体の冷媒のみをコンプレッサ２０に供給する。

第１開閉弁２６は、コンデンサ２１と第２膨張弁２８とをバイパスする冷媒流路３０に設けられる。第１開閉弁２６が閉じると、コンデンサ２１、及び第２膨張弁２８に冷媒が流れ、第１開閉弁２６が開くと、冷媒はコンデンサ２１と第２膨張弁２８とをバイパスして流れる。

高水温サイクル４は、第１ウォーターポンプ４０と、ヒーター４１と、コンデンサ２１と、ヒーターコア４２と、これらを冷却水が循環可能となるように接続する冷却水流路４３とから構成される。

ヒーター４１は、バッテリ（図示せず）から供給される電力によって発熱し、冷却水を加熱する。

ヒーターコア４２は、風路６内に配置され、ヒーター４１やコンデンサ２１により加熱された冷却水とヒーターコア４２周囲の空気との間で熱交換を行い、空気を加熱する。ヒーターコア４２によって加熱された空気は、暖房時の車内空調に使用される。暖房がＯＦＦとなっている場合には、エアミックスドア７によってヒーターコア４２に空気が当たることを防ぎ、空気が加熱されることを防止する。なお、ヒーターコア４２をバイパスするようにバイパス通路を設けてもよい。

パワーモジュールサイクル５について図２を用いて説明する。図２は、パワーモジュールサイクル５のブロック図である。

パワーモジュールサイクル５は、第２ウォーターポンプ５０と、冷却器５１と、ラジエータ５２と、第２三方弁５３と、第３三方弁５４と、これらを冷却水が循環可能となるように接続する冷却水流路５５とから構成される。

冷却器５１は、インバータやモータなどの作動時に発熱するパワーモジュールやバッテリを冷却水によって冷却する。

ラジエータ５２は、コア部５２ａと、第１ラジエータタンク５２ｂと、第２ラジエータタンク５２ｃとを備える。ラジエータ５２は、エンジンルーム内に配置され、室外熱交換器２３と車幅方向に並んで配置される。つまりラジエータ５２と、室外熱交換器２３とは、車両の前後方向において略同じ位置となるように配置される。

第１ラジエータタンク５２ｂは、コア部５２ａの一方の端部に接続される。

第２ラジエータタンク５２ｃは、コア部５２ａのもう一方の端部に接続される。第２ラジエータタンク５２ｃは、水−冷媒熱交換器２２が内部に配置された二重配管である。第２ラジエータタンク５２ｃでは、冷凍サイクル２を循環する冷媒が水−冷媒熱交換器２２内を流れ、パワーモジュールサイクル５を循環する冷却水が水−冷媒熱交換器２２外を流れる。

コア部５２ａは、複数のチューブを並列に配置し、各チューブ間にフィンを設けて形成される。各チューブの一方の端部は第１ラジエータタンク５２ｂに連通しており、もう一方の端部は第２ラジエータタンク５２ｃに連通している。

第２三方弁５３、及び第３三方弁５４は、ラジエータ５２に対する冷却水の流入方向を切り替える。

コントローラ１０は、例えば搭乗者の操作に応じて第１三方弁２５、コンプレッサ２０などを制御する。

次に、第１実施形態の作用について説明する。

［冷房時］
冷房時には、冷凍サイクル２では、図３Ａに示すように、コンプレッサ２０、第１開閉弁２６、水-冷媒熱交換器２２、室外熱交換器２３、第１三方弁２５、第１膨張弁２７、エバポレータ２４、アキュムレータ２９の順に冷媒が流れる第１冷媒流路３０ａが形成されるように第１開閉弁２６、及び第１三方弁２５が制御される。図３Ａにおいては、冷媒、または冷却水が流れる流路を実線で示し、冷媒、及び冷却水が流れない流路を破線で示す。コンプレッサ２０によって圧縮され温度が高くなった冷媒は、水-冷媒熱交換器２２において冷却水、及び室外熱交換器２３の周囲の空気と熱交換を行う。冷房時においては、水-冷媒熱交換器２２及び室外熱交換器２３が凝縮器として機能し、水-冷媒熱交換器２２及び室外熱交換器２３において、冷媒が凝縮し、さらには過冷却される。その後、冷媒は、第１膨張弁２７によって減圧され、エバポレータ２４において風路６を流れる空気と熱交換を行い蒸発する。その際、風路６を流れる空気が冷却され、この空気が車室内に吹き出される。

高水温サイクル４では、第１ウォーターポンプ４０が停止しており、冷却水は循環しない。また、エアミックスドア７によってヒーターコア４２に風路６の空気が当たらないようになっている。

パワーモジュールサイクル５では、図４Ａに示すように、第２ウォーターポンプ５０、冷却器５１、第２三方弁５３、第３三方弁５４、第１ラジエータタンク５２ｂ、コア部５２ａ、第２ラジエータタンク５２ｃの順に冷却水が流れる第１冷却水流路５５ａが形成されるように、第２三方弁５３、及び第３三方弁５４が制御される。図４Ａにおいては、冷却水が流れる第１冷却水流路５５ａを実線で示し、冷却水が流れない冷却水流路５５を破線で示す。冷却器５１によってパワーモジュールなどを冷却することで温度が高くなった冷却水は、まず第１ラジエータタンク５２ｂに流入し、コア部５２ａによって空気と熱交換を行うことで冷却される。その後、冷却水は、第２ラジエータタンク５２ｃに流入し、水-冷媒熱交換器２２において冷凍サイクル２の冷媒と熱交換を行い、冷媒を冷却する。

このように、冷房時には、コア部５２ａによって冷却され、温度が低くなった冷却水を第２ラジエータタンク５２ｃに流入させることで、水-冷媒熱交換器２２における冷媒の放熱量を大きくすることができる。すなわち、水-冷媒熱交換器２２において、冷媒の凝縮を促進させ、又は、凝縮した冷媒を過冷却させることができるので、冷凍サイクル２の冷房効率を向上させることができる。

［暖房時］
暖房時には、冷凍サイクル２では、図３Ｂに示すように、コンプレッサ２０、コンデンサ２１、第２膨張弁２８、水-冷媒熱交換器２２、室外熱交換器２３、第１三方弁２５、アキュムレータ２９の順に冷媒が流れる第２冷媒流路３０ｂが形成されるように、第１開閉弁２６、及び第１三方弁２５が制御される。コンプレッサ２０によって圧縮され温度が高くなった冷媒は、コンデンサ２１によって高水温サイクル４を循環する冷却水と熱交換を行う。これにより、冷媒が凝縮され、一方で、冷却水が加熱される。その後、冷媒は、第２膨張弁２８によって減圧されて、水-冷媒熱交換器２２に導入される。冷媒は、水-冷媒熱交換器２２、室外熱交換器２３を通過する際に、パワーモジュールサイクル５を循環する冷却水、及び室外熱交換器２３の周囲の空気から吸熱して、蒸発する。すなわち、暖房時において、水-冷媒熱交換器２２及び室外熱交換器２３は蒸発器として機能する。

高水温サイクル４では、第１ウォーターポンプ４０によって循環する冷却水が、コンデンサ２１によって加熱され、加熱された冷却水と風路６を流れる空気とがヒーターコア４２によって熱交換を行う。これにより、風路６を流れる空気が加熱され、温かい空気が車室内に吹き出される。なお、コンデンサ２１における熱交換のみで、車室内に吹き出される空気を所望する温度まで温めることができない場合には、ヒーター４１によって冷却水は加熱される。

パワーモジュールサイクル５では、図４Ｂに示すように、第２ウォーターポンプ５０、冷却器５１、第２三方弁５３、第２ラジエータタンク５２ｃ、コア部５２ａ、第１ラジエータタンク５２ｂ、第３三方弁５４の順に冷却水が流れる第２冷却水流路５５ｂが形成されるように、第２三方弁５３、及び第３三方弁５４が制御される。図４Ｂにおいては、冷却水が流れる第２冷却水流路５５ｂを実線で示し、冷却水が流れない冷却水流路５５を破線で示す。第２冷却水流路５５ｂは、冷却器５１おいてパワージュールなどを冷却することで温度が高くなった冷却水がコア部５２ａよりも先に第２ラジエータタンク５２ｃに流入するように形成される。冷却器５１おいてパワージュールなどを冷却することで温度が高くなった冷却水は、第２ラジエータタンク５２ｃに流入し、水-冷媒熱交換器２２において冷凍サイクル２の冷媒に放熱する。その後、コア部５２ａにおいて空気に放熱する。

暖房時には、パワーモジュールサイクル５の冷却器５１において熱交換を行い温度が高くなった冷却水をまず第２ラジエータタンク５２ｃに流入させ、水-冷媒熱交換器２２において冷凍サイクル２の冷媒に吸熱させることで、パワーモジュールなどの熱を暖房に利用する。これにより、冷凍サイクル２の暖房効率を向上させることができる。

本発明の第１実施形態の効果について説明する。

冷凍サイクル２の冷媒とパワーモジュールサイクル５の冷却水との間で熱交換を行う水-冷媒熱交換器２２を設ける。暖房時には、パワーモジュールサイクル５の冷却水が冷却器５１、第２ラジエータタンク５２ｃ、コア部５２ａを流通するように第２冷却水流路５５ｂを形成する。このように、暖房時に、冷却器５１によって加熱された冷却水を、まず第２ラジエータタンク５２ｃに流入させることで、水−冷媒熱交換器２２における冷媒の吸熱量が大きくなり、暖房効率を向上させることができる。

冷房時には、パワーモジュールサイクル５の冷却水がコア部５２ａ、第２ラジエータタンク５２ｃ、冷却器５１を流通するように第１冷却水流路５５ａを形成する。冷凍サイクル２においては、水-冷媒熱交換器２２で、コア部５２ａで冷却された冷却水によって冷媒を冷却し、次いで、室外熱交換器２３によって更に冷媒を冷却することで、冷房効率を向上させることができる。

次に本発明の第２実施形態について図５、図６を用いて説明する。ここでは、第１実施形態と異なる箇所について説明し、第１実施形態と同じ構成については説明を省略する。図５は、第２実施形態のパワーモジュールサイクル５のブロック図である。図６は、第２実施形態のラジエータ５２の概略図である。図６においては、暖房時における冷却水の流れを矢印で示す。

パワーモジュールサイクル５は、第２ウォーターポンプ５０と、冷却器５１と、ラジエータ５２と、第２開閉弁５６と、これらを冷却水が循環するように形成された冷却水流路５７とから構成される。

ラジエータ５２の第１ラジエータタンク５２ｂには、鉛直方向下側となる下部に冷房時冷却水導入口６１ｃが形成される。

ラジエータ５２の第２ラジエータタンク５２ｃには、図６に示すように冷媒の流れ方向と冷却水の流れ方向とが対向するように冷媒導入口６０ａ、冷媒排出口６０ｂ、暖房時冷却水導入口６１ａ、及び冷却水排出口６１ｂが形成される。具体的には、冷媒導入口６０ａが冷媒排出口６０ｂよりも鉛直方向上側に形成され、暖房時冷却水導入口６１ａが冷却水排出口６１ｂよりも鉛直方向下側に形成される。第２ラジエータタンク５２ｃでは、暖房時冷却水導入口６１ａと冷却水排出口６１ｂとの間に、水−冷媒熱交換器２２が配置される。水−冷媒熱交換器２２では、冷媒導入口６０ａから冷凍サイクル２の冷媒が流入し、冷媒排出口６０ｂから冷媒が排出される。

第２ラジエータタンク５２ｃには、鉛直方向下側となる下部に暖房時冷却水導入口６１ａが形成され、鉛直方向上側となる上部に冷却水排出口６１ｂが形成される。また、冷却水排出口６１ｂは、第１ラジエータタンク５２ｂの冷房時冷却水導入口６１ｃに対して対角となる位置に形成される。また、暖房時冷却水導入口６１ａは冷房時冷却水導入口６１ｃとほぼ同じ高さとなる位置に形成される。

チューブの流路断面積は、第２ラジエータタンク５２ｃの断面積よりも小さく、コア部５２ａの通水抵抗は第２ラジエータタンク５２ｃの通水抵抗よりも大きい。

パワーモジュールサイクル５では、冷却器５１と暖房時冷却水導入口６１ａとの間の冷却水流路５７であり、暖房時に冷却水を第２ラジエータタンク５２ｃに流入させる第４冷却水流路５７ｂ（図７Ｂ参照）に第２開閉弁５６が設けられる。また、冷却器５１と第２開閉弁５６との間の冷却水流路５７から、第２ラジエータタンク５２ｃをバイパスし、第１ラジエータタンク５２ｂを介してコア部５２ａに接続し、冷房時に第１ラジエータタンク５２ｂに冷却水を流入させる第３冷却水流路５７ａ（図７Ａ参照）を形成する冷却水流路が分岐している。

第２開閉弁５６は、ラジエータ５２に対する冷却水の流入方向を切り替える。第２開閉弁５６が開いている場合には、冷却水は主に暖房時冷却水導入口６１ａから第２ラジエータタンク５２ｃに流入し、第２開閉弁５６が閉じている場合には、冷却水は冷房時冷却水導入口６１ｃから第１ラジエータタンク５２ｂに流入する。

次に、第２実施形態の作用について説明する。

［冷房時］
冷房時には、パワーモジュールサイクル５では、第２開閉弁５６を閉じる。これにより、パワーモジュールサイクル５では、図７Ａに示すように、第２ウォーターポンプ５０、冷却器５１、第１ラジエータタンク５２ｂ、コア部５２ａ、第２ラジエータタンク５２ｃの順に冷却水が流れる第３冷却水流路５７ａが形成される。図７Ａにおいて、冷却水が流れる第３冷却水流路５７ａを実線で示し、冷却水が流れない冷却水流路５７を破線で示す。

［暖房時］
暖房時には、パワーモジュールサイクル５では、第２開閉弁５６を開く。これにより、第３冷却水流路５７ａと第４冷却水流路５７ｂの両方が開通する状態になるが、第３冷却水流路５７ａの下流にある冷房時冷却水導入口６１ｃからコア部５２ａに至る通水抵抗は、第４冷却水流路５７ｂの下流にある暖房時冷却水導入口６１ａから冷却水排出口６１ｂに至る第２ラジエータタンク５２ｃの通水抵抗よりも大きいため、冷却水の多くは、図７Ｂに示すように、第２ウォーターポンプ５０、冷却器５１、第２開閉弁５６、第２ラジエータタンク５２ｃの順に流れる。このように、冷却水がコア部５２ａをバイパスして流れることで、冷却器５１で回収したパワーモジュールなどの廃熱を室内暖房に有効に利用しようとした場合に、外気への放熱ロスを防ぐことができる。

ちなみに、冷房時冷却水導入口６１ｃからコア部５２ａに至る通水抵抗が、暖房時冷却水導入口６１ａから冷却水排出口６１ｂに至る第２ラジエータタンク５２ｃの通水抵抗よりも大きいのは、コア部５２ａ内の流路断面積が小さいことや、冷房時冷却水導入口６１ｃから冷却水排出口６１ｂまでの流路長が、暖房時冷却水導入口６１ａから冷却水排出口６１ｂまでの流路長よりも長いことや、冷房時冷却水導入口６１ｃの径が暖房時冷却水導入口６１ａの径よりも小さいことに基づくものである。

次に第２実施形態の効果について説明する。

暖房時に、パワーモジュールサイクル５の冷却水の多くが、コア部５２ａをバイパスして第２ラジエータタンク５２ｃ、及び冷却器５１を流れるように第４冷却水流路５７ｂを形成する。これにより、暖房時に、冷却器５１によって加熱された冷却水を、まず第２ラジエータタンク５２ｃに流入させ、加熱された冷却水の熱を水−冷媒熱交換器２２を用いて冷凍サイクル２で汲み上げることで、パワーモジュールなどの熱を暖房時に有効に利用し、暖房効率を向上させることができる。

冷房時に、パワーモジュールサイクル５の冷却水が、コア部５２ａを流通した後に、冷却水が第２ラジエータタンク５２ｃに流入するように第３冷却水流路５７ａを形成する。これにより、室外熱交換器２３に加えて、コア部５２ａで冷却された冷却水によって冷凍サイクル２の冷媒を冷却することができ、冷房効率を向上させることができる。

次に本発明の第３実施形態について図８、９を用いて説明する。ここでは、第２実施形態と異なる箇所について説明し、第２実施形態と同じ構成については説明を省略する。図８は、第３実施形態のパワーモジュールサイクル５のブロック図である。図９は、第２実施形態のラジエータ５２の概略図である。図９においては、暖房時における冷却水の流れを矢印で示す。

パワーモジュールサイクル５は、第２ウォーターポンプ５０と、冷却器５１と、ラジエータ５２と、第３開閉弁５８と、これらを冷却水が循環するように形成された冷却水流路５９とから構成される。

ラジエータ５２の第１ラジエータタンク５２ｂには、鉛直方向上側となる上部に冷房時冷却水排出口６２ｃが形成される。

ラジエータ５２の第２ラジエータタンク５２ｃには、図９に示すように冷媒の流れ方向と冷却水の流れ方向とが対向するように冷媒導入口６０ａ、冷媒排出口６０ｂ、冷却水導入口６２ａ、及び暖房時冷却水排出口６２ｂが形成される。第２ラジエータタンク５２ｃでは、冷却水導入口６２ａと暖房時冷却水排出口６２ｂとの間に、水−冷媒熱交換器２２が配置される。

第２ラジエータタンク５２ｃには、鉛直方向下側となる下部に冷却水導入口６２ａが形成され、鉛直方向上側となる上部に暖房時冷却水排出口６２ｂが形成される。また、冷却水導入口６２ａは、第１ラジエータタンク５２ｂの冷房時冷却水排出口６２ｃに対して対角となる位置に形成される。また、暖房時冷却水排出口６２ｂは、冷房時冷却水排出口６２ｃとほぼ同じ高さとなる位置に形成される。

パワーモジュールサイクル５では、暖房時冷却水排出口６２ｂと冷却器５１との間の冷却水流路５９であり、暖房時に冷却水が流れる第６冷却水流路５９ｂ（図１０Ｂ参照）に第３開閉弁５８が設けられる。また、第３開閉弁５８と冷却器５１との間の冷却水流路５９に、第１ラジエータタンク５２ｂを介してコア部５２ａに接続し、冷房時に冷却水が流れる第５冷却水流路５９ａ（図１０Ａ参照）を形成する冷却水流路が合流する。

次に、第３実施形態の作用について説明する。

［冷房時］
冷房時には、パワーモジュールサイクル５では、第３開閉弁５８を閉じる。これにより、パワーモジュールサイクル５では、図１０Ａに示すように、第２ウォーターポンプ５０、冷却器５１、第２ラジエータタンク５２ｃ、コア部５２ａ、第１ラジエータタンク５２ｂの順に冷却水が流れる第５冷却水流路５９ａが形成される。図１０Ａにおいて、冷却水が流れる第５冷却水流路５９ａを実線で示し、冷却水が流れない冷却水流路５９を破線で示す。

［暖房時］
暖房時には、パワーモジュールサイクル５では、第３開閉弁５８を開く。これにより、パワーモジュールサイクル５では、第５冷却水流路５９ａと第６冷却水流路５９ｂとの両方が開通する状態になるが、第５冷却水流路５９ａの上流にあるコア部５２ａから冷房時冷却水排出口６２ｃに至る通水抵抗は、第６冷却水流路５９ｂの上流にある冷却水導入口６２ａから暖房時冷却水排出口６２ｂに至る第２ラジエータタンク５２ｃの通水抵抗よりも大きいため、冷却水の多くは図１０Ｂに示すように、第２ウォーターポンプ５０、冷却器５１、第２ラジエータタンク５２ｃ、第３開閉弁５８の順に流れる。図１０Ｂにおいて、多くの冷却水が流れる第６冷却水流路５９ｂを実線で示し、冷却水が流れない、または流量が少ない冷却水流路５７を破線で示す。

次に第３実施形態の効果について説明する。

暖房時に、パワーモジュールサイクル５の冷却水が、第２ラジエータタンク５２ｃ、及び冷却器５１を流れるように第６冷却水流路５９ｂを形成する。これにより、暖房時に、冷却器５１によって加熱された冷却水をまず第２ラジエータタンク５２ｃに流入させ、かつ、コア部５２ａをバイパスして流すことで、パワーモジュールなどの廃熱を室内暖房に有効（熱ロスが少ない状態）に利用し、暖房効率を向上させることができる。また、第２実施形態と比較して、コア部５２ａに流入する冷却水の流量が多く、冷却器５１を流れる冷却水の温度を低くすることができ、インバータやモータなどのパワーモジュールなどをより冷却することができる。

冷房時に、パワーモジュールサイクル５の冷却水が、第２ラジエータタンク５２ｃを流通した後、コア部５２ａによって冷却された冷却水が冷却器５１に流入するので、冷却器５１を流通する冷却水の温度を低くすることができ、パワーモジュールなどをより冷却することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

上記実施形態では、パワーモジュールサイクル５において冷却水を用いたが、これに限定されず、冷却媒体として冷媒、気体を使用してもよい。

冷凍サイクル２において、室外熱交換器２３と水-冷媒熱交換器２２との位置を逆にしてもよく、室外熱交換器２３を通過した冷媒が水-冷媒熱交換器２２に流入するようにしてもよい。

また、暖房時に、水-冷媒熱交換器２２で加熱された冷媒が室外熱交換器２３を通過することで冷却される場合には、室外熱交換器２３をバイパスするように流路、弁を設けてもよい。これにより、暖房時に、冷凍サイクル２の冷媒が冷却されることを防止し、暖房効率を向上させることができる。

また、第２実施形態の第２開閉弁５６に代えて、流路の分岐箇所に三方弁を設けてもよい。これにより、暖房時にコア部５２ａにパワーモジュールサイクル５の冷却水が流通することを防ぐことができ、コア部５２ａによって冷却された冷却水が第２ラジエータタンク５２ｃに流入することを防止し、第２ラジエータタンク５２ｃを流れる冷却水の温度を高くすることができる。これにより、水−冷媒熱交換器２２の吸熱量を大きくすることができ、暖房効率を向上させることができる。また、上記実施形態において、パワーモジュールサイクル５に代えて、バッテリ（燃料電池含む）温調用の冷却水サイクルを適用させてもよい。

１ 車両用空調装置
２ 冷凍サイクル
４ 高水温サイクル
５ パワーモジュールサイクル（冷却媒体循環装置）
２０ コンプレッサ
２２ 水-冷媒熱交換器
２３ 室外熱交換器（室外熱交換部）
２８ 第２膨張弁（膨張弁）
５１ 冷却器（機器熱交換部）
５２ ラジエータ
５２ａ コア部（放熱部）
５２ｂ 第１ラジエータタンク
５２ｃ 第２ラジエータタンク（冷却媒体熱交換部）
５５ａ 第１冷却水流路（第１流路）
５５ｂ 第２冷却水流路（第２流路）
５６ 第２開閉弁（開閉弁）
５７ａ 第３冷却水流路（第１流路）
５７ｂ 第４冷却水流路（第２流路）
５８ 第３開閉弁（開閉弁）
５９ａ 第５冷却水流路（第１流路）
５９ｂ 第６冷却水流路（第２流路）

Claims (6)

1. 冷凍サイクルを用いて暖房、及び冷房可能な車両に搭載される冷却媒体循環装置であって、
   冷却媒体と発熱機器との間で熱交換する機器熱交換部と
   前記冷却媒体の熱を外気へ放熱する放熱部と、
   前記冷却媒体と前記冷凍サイクルの冷媒との間で熱交換する冷却媒体熱交換部と、
   を備え、
   冷房時には、前記放熱部、前記冷却媒体熱交換部、及び前記機器熱交換部を前記冷却媒体が流通する第１流路が形成され、
   暖房時には、前記放熱部をバイパスして前記冷却媒体熱交換部、及び前記機器熱交換部を前記冷却媒体が流通する、或いは、前記冷却媒体が前記機器熱交換部、及び前記冷却媒体熱交換部を通過した後に前記放熱部を流通する第２流路が形成される、
   ことを特徴とする冷却媒体循環装置。
2. 請求項１に記載の冷却媒体循環装置であって、
   前記冷却媒体熱交換部における前記冷却媒体の入口に接続する前記第２流路に開閉弁が設けられ、
   前記開閉弁と前記機器熱交換部との間の前記第２流路から、前記冷却媒体熱交換部をバイパスして前記放熱部に接続し、前記第１流路を形成する流路が分岐し、
   前記開閉弁は、前記暖房時に開き、前記冷房時に閉じ、
   前記放熱部は、前記冷却媒体熱交換部よりも通水抵抗が大きい、
   ことを特徴とする冷却媒体循環装置。
3. 請求項１に記載の冷却媒体循環装置であって、
   前記機器熱交換部と前記冷却媒体熱交換部との間の前記第２流路から、前記冷却媒体熱交換部をバイパスして前記放熱部に接続し、前記第１流路を形成する流路が分岐し、
   前記流路が分岐する箇所に三方弁を備える、
   ことを特徴とする冷却媒体循環装置。
4. 請求項１に記載の冷却媒体循環装置であって、
   前記冷却媒体熱交換部における前記冷却媒体の出口に接続する前記第２流路に開閉弁が設けられ、
   前記開閉弁と前記機器熱交換部との間の前記第２流路に、前記放熱部に接続し、前記第１流路を形成する流路が合流し、
   前記開閉弁は、前記暖房時に開き、前記冷房時に閉じ、
   前記放熱部は、前記冷却媒体熱交換部よりも通水抵抗が大きい、
   ことを特徴とする冷却媒体循環装置。
5. 請求項１から４のいずれかに記載された冷却媒体循環装置を備えた車両用空調装置であって、
   前記暖房時の前記冷凍サイクルでは、コンプレッサから吐出された前記冷媒を、膨張弁を介して前記冷却媒体熱交換部に流入させ、
   前記冷房時の前記冷凍サイクルでは、前記コンプレッサから吐出された前記冷媒を、前記膨張弁をバイパスさせて前記冷却媒体熱交換部に流入させる、
   ことを特徴とする車両用空調装置。
6. 請求項５に記載の車両用空調装置であって、
   前記冷凍サイクルは、前記冷房時に、前記冷却媒体熱交換部によって熱交換を行った前記冷媒を冷却する室外熱交換部を備える、
   ことを特徴とする車両用空調装置。