WO2020158423A1 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

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WO2020158423A1
WO2020158423A1 PCT/JP2020/001338 JP2020001338W WO2020158423A1 WO 2020158423 A1 WO2020158423 A1 WO 2020158423A1 JP 2020001338 W JP2020001338 W JP 2020001338W WO 2020158423 A1 WO2020158423 A1 WO 2020158423A1
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WO
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battery
unit
air
refrigerant
cooling
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Application number
PCT/JP2020/001338
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English (en)
French (fr)
Inventor
康介 白鳥
伊藤 誠司
賢吾 杉村
鈴木 聡
Original Assignee
株式会社デンソー
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/22Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B13/00Compression machines, plants or systems, with reversible cycle
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/613Cooling or keeping cold
    • HELECTRICITY
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    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/617Types of temperature control for achieving uniformity or desired distribution of temperature
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    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
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    • HELECTRICITY
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    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
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    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • HELECTRICITY
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    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
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    • H01M10/66Heat-exchange relationships between the cells and other systems, e.g. central heating systems or fuel cells
    • H01M10/663Heat-exchange relationships between the cells and other systems, e.g. central heating systems or fuel cells the system being an air-conditioner or an engine
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the present disclosure relates to a refrigeration cycle device applied to battery temperature adjustment.
  • Patent Document 1 describes a refrigeration cycle device for adjusting the temperature of a battery.
  • the refrigeration cycle apparatus is operated as a hot gas cycle to heat the battery.
  • the present disclosure aims to provide a refrigeration cycle device capable of appropriately ensuring a temperature difference with a battery.
  • a refrigeration cycle apparatus includes a compressor, a heat dissipation section, an inlet side pressure reducing section, a battery cooling section, an outlet side pressure reducing section, and a control section.
  • the compressor compresses the refrigerant and discharges it.
  • the heat radiating portion radiates the refrigerant discharged from the compressor.
  • the inlet-side depressurizing unit can depressurize the refrigerant flowing out from the heat radiating unit and change the depressurizing amount of the refrigerant.
  • the battery cooling unit cools the battery with the refrigerant flowing out from the inlet side pressure reducing unit.
  • the outlet-side depressurizing unit can depressurize the refrigerant flowing out from the battery cooling unit and change the depressurizing amount of the refrigerant.
  • the control unit controls the inlet-side pressure reducing unit and the outlet-side pressure reducing unit to adjust the pressure reduction amount of the refrigerant.
  • the control unit switches between battery cooling mode and battery heating mode.
  • the refrigerant is decompressed in at least the inlet side pressure reducing section of the inlet side pressure reducing section and the outlet side pressure reducing section so that the temperature of the refrigerant flowing into the battery cooling section becomes lower than the temperature of the battery.
  • the pressure of the refrigerant is reduced by at least one of the inlet side pressure reducing section and the outlet side pressure reducing section such that the temperature of the refrigerant flowing into the battery cooling section becomes higher than the temperature of the battery.
  • control unit controls the inlet-side pressure reducing unit and the outlet-side pressure reducing unit so that the pressure of the refrigerant flowing into the battery cooling unit increases as the battery temperature increases.
  • the temperature of the refrigerant flowing into the battery cooling unit can be increased, so that the temperature difference with the battery can be appropriately secured.
  • FIG. 4 is a Mollier diagram showing changes in the state of the refrigerant in the intermediate pressure heating mode of the refrigeration cycle device in the first embodiment.
  • FIG. 5 is a Mollier diagram showing changes in the state of the refrigerant during the high pressure heating mode of the refrigeration cycle device in the first embodiment.
  • FIG. 4 is a Mollier diagram showing changes in the state of the refrigerant during the heating mode and the low pressure heating mode of the refrigeration cycle device according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a Mollier diagram showing changes in the state of the refrigerant during the heating mode and the low pressure heating mode of the refrigeration cycle device according to the first embodiment. It is the whole refrigeration cycle device lineblock diagram in a 2nd embodiment. It is the whole refrigeration cycle device lineblock diagram in a 3rd embodiment.
  • the refrigeration cycle device 10 is applied to a vehicle air conditioner 1 installed in an electric vehicle that obtains driving force for traveling from an electric motor.
  • the vehicle air conditioner 1 is an air conditioner with a battery temperature adjusting function. That is, the vehicle air conditioner 1 not only air-conditions the vehicle interior that is the air-conditioning target space, but also adjusts the temperature of the battery 80.
  • the battery 80 is a secondary battery that stores electric power supplied to in-vehicle devices such as an electric motor.
  • the battery 80 of this embodiment is a lithium ion battery.
  • the battery 80 is a so-called assembled battery formed by stacking a plurality of battery cells 81 and electrically connecting the battery cells 81 in series or in parallel.
  • the battery 80 is liable to lose its output when the temperature is low, and is likely to deteriorate when the temperature is high. Therefore, the temperature of the battery 80 needs to be maintained within an appropriate temperature range (15° C. or higher and 55° C. or lower in the present embodiment) in which the charge/discharge capacity of the battery can be fully utilized.
  • the vehicle air conditioner 1 can cool the battery 80 by the cold heat generated by the refrigeration cycle device 10.
  • the battery 80 is an object to be cooled in the refrigeration cycle device 10.
  • the vehicle air conditioner 1 includes a refrigeration cycle device 10, an indoor air conditioner unit 30, a high temperature side heat medium circuit 40, etc., as shown in the overall configuration diagram of FIG.
  • the refrigeration cycle apparatus 10 cools the air blown into the vehicle interior and heats the high temperature side heat medium circulating in the high temperature side heat medium circuit 40 in order to perform air conditioning in the vehicle interior. Further, the refrigeration cycle device 10 cools the battery 80.
  • the refrigeration cycle device 10 is configured to be able to switch the refrigerant circuits for various operation modes in order to air-condition the vehicle interior. For example, the refrigerant circuit in the cooling mode, the refrigerant circuit in the dehumidifying and heating mode, the refrigerant circuit in the heating mode, and the like can be switched.
  • the refrigeration cycle apparatus 10 can switch between an operation mode in which the battery 80 is cooled and an operation mode in which the battery 80 is not cooled in each operation mode for air conditioning.
  • the refrigeration cycle device 10 can also be switched to a refrigerant circuit that heats the battery 80.
  • the refrigeration cycle apparatus 10 employs an HFO-based refrigerant (specifically, R1234yf) as a refrigerant, and a vapor compression subcritical pressure in which the pressure of the discharged refrigerant discharged from the compressor 11 does not exceed the critical pressure of the refrigerant. It constitutes a refrigeration cycle.
  • Refrigerant oil for lubricating the compressor 11 is mixed in the refrigerant.
  • Part of the refrigerating machine oil circulates in the cycle together with the refrigerant.
  • the compressor 11 sucks the refrigerant in the refrigeration cycle device 10, compresses it, and discharges it.
  • the compressor 11 is arranged in the drive device room.
  • the drive device compartment is arranged in front of the vehicle compartment.
  • An electric motor or the like is housed in the drive device chamber.
  • the compressor 11 is an electric compressor in which a fixed displacement type compression mechanism having a fixed discharge capacity is rotationally driven by an electric motor.
  • the rotation speed (that is, the refrigerant discharge capacity) of the compressor 11 is controlled by the control signal output from the control device 60.
  • the inlet of the refrigerant passage of the water-refrigerant heat exchanger 12 is connected to the discharge port of the compressor 11.
  • the water-refrigerant heat exchanger 12 has a refrigerant passage through which the high-pressure refrigerant discharged from the compressor 11 flows, and a water passage through which the high-temperature side heat medium circulating in the high-temperature side heat medium circuit 40 flows.
  • the water-refrigerant heat exchanger 12 is a heat exchanger for heating that heats the high-temperature side heat medium by exchanging heat between the high-pressure refrigerant flowing through the refrigerant passage and the high-temperature side heat medium flowing through the water passage.
  • the inlet of the first three-way joint 13a having three inlets and outlets communicating with each other is connected to the outlet of the refrigerant passage of the water-refrigerant heat exchanger 12.
  • a three-way joint one formed by joining a plurality of pipes or one formed by providing a plurality of refrigerant passages in a metal block or a resin block can be adopted.
  • the refrigeration cycle device 10 includes second to sixth three-way joints 13b to 13f.
  • the basic configuration of these second to sixth three-way joints 13b to 13f is the same as that of the first three-way joint 13a.
  • the inlet side of the heating expansion valve 14a is connected to one outlet of the first three-way joint 13a.
  • One of the inlets of the second three-way joint 13b is connected to the other outlet of the first three-way joint 13a via a bypass passage 22a.
  • a dehumidifying on-off valve 15a is arranged in the bypass passage 22a.
  • the dehumidifying on-off valve 15a is a solenoid valve that opens and closes a refrigerant passage that connects the other outlet side of the first three-way joint 13a and one inlet side of the second three-way joint 13b.
  • the refrigeration cycle device 10 includes a heating on-off valve 15b.
  • the basic configuration of the heating on-off valve 15b is the same as that of the dehumidifying on-off valve 15a.
  • the dehumidifying on-off valve 15a and the heating on-off valve 15b can switch the refrigerant circuit in each operation mode by opening and closing the refrigerant passage. Therefore, the dehumidifying on-off valve 15a and the heating on-off valve 15b are refrigerant circuit switching units that switch the refrigerant circuits of the cycle. The operations of the dehumidifying on-off valve 15a and the heating on-off valve 15b are controlled by a control voltage output from the control device 60.
  • the heating expansion valve 14a is a heating decompression unit that decompresses the high-pressure refrigerant flowing out of the refrigerant passage of the water-refrigerant heat exchanger 12 and adjusts the flow rate (specifically, mass flow rate) of the refrigerant flowing to the downstream side. is there.
  • the heating expansion valve 14a is an electric variable throttle mechanism including a valve body whose throttle opening can be changed and an electric actuator which changes the opening of the valve.
  • the expansion valve 14a for heating can change the decompression amount of the refrigerant by changing the throttle opening.
  • the refrigeration cycle device 10 includes a cooling expansion valve 14b, an inlet side expansion valve 14c, and an outlet side expansion valve 14d.
  • the basic configuration of the cooling expansion valve 14b, the inlet side expansion valve 14c, and the outlet side expansion valve 14d is the same as that of the heating expansion valve 14a.
  • the cooling expansion valve 14b, the inlet-side expansion valve 14c, and the outlet-side expansion valve 14d can change the decompression amount of the refrigerant by changing the throttle opening.
  • the heating expansion valve 14a, the cooling expansion valve 14b, and the inlet side expansion valve 14c have a fully open function that functions as a simple refrigerant passage with almost no flow rate adjusting action and refrigerant depressurizing action by fully opening the valve opening. And has a fully-closed function of closing the refrigerant passage by fully closing the valve opening.
  • the heating expansion valve 14a, the cooling expansion valve 14b, and the inlet-side expansion valve 14c can switch the refrigerant circuit in each operation mode.
  • the heating expansion valve 14a, the cooling expansion valve 14b and the inlet side expansion valve 14c of the present embodiment are also refrigerant circuit switching parts.
  • the operations of the heating expansion valve 14a, the cooling expansion valve 14b, the inlet side expansion valve 14c, and the outlet side expansion valve 14d are controlled by a control signal (control pulse) output from the control device 60.
  • the refrigerant inlet side of the outdoor heat exchanger 16 is connected to the outlet of the heating expansion valve 14a.
  • the outdoor heat exchanger 16 is a heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant flowing out from the heating expansion valve 14a and the outside air blown by a cooling fan (not shown).
  • the outdoor heat exchanger 16 is arranged on the front side inside the drive device chamber. Therefore, traveling wind can be applied to the outdoor heat exchanger 16 when the vehicle is traveling.
  • the refrigerant outlet of the outdoor heat exchanger 16 is connected to the inlet side of the third three-way joint 13c.
  • One inlet of the fourth three-way joint 13d is connected to one outlet of the third three-way joint 13c via the heating passage 22b.
  • a heating on-off valve 15b that opens and closes the refrigerant passage is arranged in the heating passage 22b.
  • the other inlet of the second three-way joint 13b is connected to the other outlet of the third three-way joint 13c.
  • a check valve 17 is arranged in the refrigerant passage that connects the other outlet side of the third three-way joint 13c and the other inlet side of the second three-way joint 13b.
  • the check valve 17 allows the refrigerant to flow from the third three-way joint 13c side to the second three-way joint 13b side, and prohibits the refrigerant from flowing from the second three-way joint 13b side to the third three-way joint 13c side.
  • the inlet of the fifth three-way joint 13e is connected to the outlet of the second three-way joint 13b.
  • the inlet side of the cooling expansion valve 14b is connected to one outlet of the fifth three-way joint 13e.
  • the inlet side of the inlet side expansion valve 14c is connected to the other outlet of the fifth three-way joint 13e.
  • the cooling expansion valve 14b is a cooling decompression unit (in other words, an air cooling decompression unit) that decompresses the refrigerant flowing from the fifth three-way joint 13e and adjusts the flow rate of the refrigerant flowing to the downstream side.
  • a cooling decompression unit in other words, an air cooling decompression unit
  • the refrigerant inlet side of the indoor evaporator 18 is connected to the outlet of the cooling expansion valve 14b.
  • the indoor evaporator 18 is arranged in the air conditioning case 31 of the indoor air conditioning unit 30.
  • the indoor evaporator 18 heat-exchanges the low-pressure refrigerant decompressed by the cooling expansion valve 14b and the air blown from the blower 32 to evaporate the low-pressure refrigerant, thereby causing the low-pressure refrigerant to exhibit an endothermic effect, thereby removing the air. It is an air-cooling heat exchanger for cooling.
  • the indoor evaporator 18 is an air cooling unit that cools the air blown from the blower 32.
  • the refrigerant outlet of the indoor evaporator 18 is connected to one inlet side of the sixth three-way joint 13f.
  • the inlet-side expansion valve 14c is an inlet-side pressure reducing unit that reduces the pressure of the refrigerant flowing out from the fifth three-way joint 13e and adjusts the flow rate of the refrigerant flowing to the downstream side.
  • the inlet side of the battery cooler 19 is connected to the outlet of the inlet side expansion valve 14c.
  • the battery cooler 19 is a so-called direct cooling type cooler that cools the battery 80 by evaporating the refrigerant flowing through the refrigerant passage and exerting an endothermic effect.
  • the battery cooler 19 is a battery cooling unit.
  • the battery cooler 19 has a plurality of refrigerant flow paths connected in parallel with each other so that the entire area of the battery 80 can be uniformly cooled.
  • the inlet of the outlet expansion valve 14d is connected to the outlet of the battery cooler 19.
  • the outlet-side expansion valve 14d is an outlet-side pressure reducing unit that reduces the pressure of the refrigerant flowing out of the battery cooler 19 and adjusts the flow rate of the refrigerant flowing to the downstream side.
  • the basic configuration of the outlet expansion valve 14d is the same as that of the heating expansion valve 14a.
  • the outlet-side expansion valve 14d has a fully-open function that functions as a simple refrigerant passage with almost no flow rate adjusting action and refrigerant reducing action by fully opening the valve opening.
  • the other inlet side of the sixth three-way joint 13f is connected to the outlet of the outlet expansion valve 14d.
  • the inlet side of the evaporation pressure adjusting valve 20 is connected to the outlet of the sixth three-way joint 13f.
  • the evaporation pressure adjusting valve 20 maintains the refrigerant evaporation pressure in the indoor evaporator 18 at or above a predetermined reference pressure in order to suppress frost formation on the indoor evaporator 18.
  • the evaporation pressure adjusting valve 20 is composed of a mechanical variable throttle mechanism that increases the valve opening degree as the pressure of the outlet side refrigerant of the indoor evaporator 18 rises.
  • the evaporation pressure control valve 20 maintains the refrigerant evaporation temperature in the indoor evaporator 18 at or above the frost formation suppressing temperature (1° C. in the present embodiment) capable of suppressing frost formation in the indoor evaporator 18.
  • the evaporation pressure adjusting valve 20 of the present embodiment is arranged on the downstream side of the refrigerant flow with respect to the sixth three-way joint 13f, which is the confluence portion. Therefore, the evaporation pressure adjusting valve 20 also maintains the refrigerant evaporation temperature in the battery cooler 19 at the frost formation suppression temperature or higher.
  • the other inlet side of the fourth three-way joint 13d is connected to the outlet of the evaporation pressure adjusting valve 20.
  • the inlet side of the accumulator 21 is connected to the outlet of the fourth three-way joint 13d.
  • the accumulator 21 is a gas-liquid separator that separates the gas-liquid refrigerant that has flowed into the inside thereof and stores the excess liquid-phase refrigerant in the cycle.
  • the suction side of the compressor 11 is connected to the vapor-phase refrigerant outlet of the accumulator 21.
  • the fifth three-way joint 13e is a branch portion that branches the flow of the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 16.
  • the sixth three-way joint 13f is a merging portion that joins the flow of the refrigerant flowing out of the indoor evaporator 18 and the flow of the refrigerant flowing out of the battery cooler 19 and flows them out to the suction side of the compressor 11.
  • the indoor evaporator 18 and the battery cooler 19 are connected to each other in parallel to the refrigerant flow.
  • the bypass passage 22a guides the refrigerant flowing out of the refrigerant passage of the water-refrigerant heat exchanger 12 to the upstream side of the fifth three-way joint 13e.
  • the heating passage 22b guides the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 16 to the suction port side of the compressor 11.
  • the high temperature side heat medium circuit 40 is a heat medium circulation circuit for circulating the high temperature side heat medium.
  • a solution containing ethylene glycol, dimethylpolysiloxane, a nanofluid or the like, an antifreeze liquid or the like can be adopted.
  • the high temperature side heat medium circuit 40 the water passage of the water-refrigerant heat exchanger 12, the high temperature side heat medium pump 41, the heater core 42, etc. are arranged.
  • the high temperature side heat medium pump 41 is a water pump that pumps the high temperature side heat medium to the inlet side of the water passage of the water-refrigerant heat exchanger 12.
  • the high temperature side heat medium pump 41 is an electric pump whose rotation speed (that is, pressure feeding capacity) is controlled by a control voltage output from the control device 60.
  • the heat medium inlet side of the heater core 42 is connected to the outlet of the water passage of the water/refrigerant heat exchanger 12.
  • the heater core 42 is a heat exchanger that heats the air by exchanging heat between the high temperature side heat medium heated by the water-refrigerant heat exchanger 12 and the air that has passed through the indoor evaporator 18.
  • the heater core 42 is arranged in the air conditioning case 31 of the indoor air conditioning unit 30.
  • the water-refrigerant heat exchanger 12 and the heater core 42 are heat radiating portions that radiate the refrigerant discharged from the compressor 11 to the air blown into the vehicle compartment through the high temperature side heat medium.
  • the suction port side of the high temperature side heat medium pump 41 is connected to the heat medium outlet of the heater core 42.
  • the high temperature side heat medium pump 41 adjusts the flow rate of the high temperature side heat medium flowing into the heater core 42 so that the amount of heat radiated from the refrigerant in the water-refrigerant heat exchanger 12 to the high temperature side heat medium. Can be adjusted.
  • the high temperature side heat medium pump 41 is a heat radiation amount adjusting unit.
  • the water-refrigerant heat exchanger 12 and the heater core 42 are heating units that heat air by using the refrigerant discharged from the compressor 11 as a heat source.
  • the indoor air conditioning unit 30 blows out the air whose temperature is adjusted by the refrigeration cycle device 10 into the vehicle interior.
  • the indoor air conditioning unit 30 is arranged inside the instrument panel at the forefront of the vehicle compartment.
  • the indoor air conditioning unit 30 houses the blower 32, the indoor evaporator 18, the heater core 42, etc. in the air passage formed in the air conditioning case 31.
  • the air conditioning case 31 forms the outer shell of the indoor air conditioning unit 30.
  • the air conditioning case 31 forms a passage for air blown into the vehicle interior.
  • the air-conditioning case 31 is made of a resin (for example, polypropylene) that has elasticity to some extent and is excellent in strength.
  • An inside/outside air switching device 33 is arranged on the most upstream side of the air conditioning case 31.
  • the inside/outside air switching device 33 switches and introduces inside air (vehicle interior air) and outside air (vehicle exterior air) into the air conditioning case 31.
  • the inside/outside air switching device 33 continuously adjusts the opening areas of the inside air introducing port for introducing the inside air and the outside air introducing port for introducing the outside air into the air conditioning case 31 by the inside/outside air switching door to introduce the introduced air amount of the inside air and the outside air. Change the introduction rate with the introduction air volume.
  • the inside/outside air switching door is driven by an electric actuator (not shown). The operation of the electric actuator is controlled by a control signal output from the control device 60.
  • a blower 32 is arranged downstream of the inside/outside air switching device 33 in the air flow.
  • the blower 32 blows the air taken in via the inside/outside air switching device 33 toward the vehicle interior.
  • the blower 32 is an electric blower that drives a centrifugal multi-blade fan with an electric motor.
  • the rotation speed of the blower 32 (that is, the blowing capacity) is controlled by a control voltage output from the control device 60.
  • the indoor evaporator 18 and the heater core 42 are arranged on the downstream side of the air flow of the blower 32.
  • the indoor evaporator 18 is arranged upstream of the heater core 42 in the air flow.
  • a cold air bypass passage 35 is provided in the air conditioning case 31.
  • the cold air bypass passage 35 is an air passage through which the air that has passed through the indoor evaporator 18 bypasses the heater core 42 and flows.
  • An air mix door 34 is arranged in the air conditioning case 31 on the air flow downstream side of the indoor evaporator 18 and on the air flow upstream side of the heater core 42.
  • the air mix door 34 adjusts the air volume ratio of the air volume of the air passing through the heater core 42 side to the air volume of the air passing through the cold air bypass passage 35 in the air after passing through the indoor evaporator 18.
  • the air mix door 34 is an air volume ratio adjusting unit.
  • the air mix door 34 is driven by an electric actuator. The operation of the electric actuator is controlled by a control signal output from the control device 60.
  • a mixing space is arranged downstream of the heater core 42 and the cold air bypass passage 35 in the air conditioning case 31 in the air flow direction.
  • the mixing space is a space for mixing the air heated by the heater core 42 and the air that has passed through the cold air bypass passage 35 and is not heated.
  • the face opening hole is an opening hole for blowing air toward the upper body of an occupant in the vehicle compartment.
  • the foot opening hole is an opening hole for blowing air toward the feet of an occupant.
  • the defroster opening hole is an opening hole for blowing out air toward the inner surface of the vehicle front window glass.
  • the face opening hole, the foot opening hole, and the defroster opening hole are connected to a face air outlet, a foot air outlet, and a defroster air outlet (not shown) in the vehicle compartment through ducts that form air passages.
  • the air mix door 34 adjusts the air volume ratio between the air volume passing through the heater core 42 and the air volume passing through the cold air bypass passage 35, so that the air mixed in the mixing space and blown out from the respective air outlets into the vehicle compartment.
  • the temperature is adjusted.
  • Face doors, foot doors, and defroster doors are arranged on the upstream side of the face opening hole, the foot opening hole, and the defroster opening hole, respectively.
  • the face door adjusts the opening area of the face opening hole.
  • the foot door adjusts the opening area of the foot opening hole.
  • the defroster door adjusts the opening area of the froster opening hole.
  • the face door, foot door, and defroster door are outlet mode switching devices that switch the outlet mode.
  • the face door, the foot door, and the defroster door are connected to a common electric actuator via a common link mechanism or the like, and are rotatably operated in conjunction with each other.
  • the operation of the electric actuator is controlled by a control signal output from the control device 60.
  • the outlet modes that can be switched by the outlet mode switching device include face mode, bilevel mode and foot mode.
  • Face mode is an outlet mode in which the face outlet is fully opened and air is blown from the face outlet toward the upper body of the passenger in the passenger compartment.
  • the bi-level mode is an air outlet mode in which both the face air outlet and the foot air outlet are opened and air is blown toward the upper body and the feet of the passenger in the passenger compartment.
  • the foot mode is a blowout port mode in which the foot blowout port is fully opened, the defroster blowout port is opened by a small opening, and air is mainly blown out from the foot blowout port.
  • the passenger can also switch to the defroster mode by manually operating the blowout mode switch provided on the operation panel 70.
  • the defroster mode is a blowout port mode in which the defroster blowout port is fully opened and air is blown from the defroster blowout port to the inner surface of the windshield.
  • the control device 60 is composed of a well-known microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM and the like and its peripheral circuits. Then, various calculations and processing are performed based on the control program stored in the ROM, and various controlled devices 11, 14a to 14c, 15a, 15b, 32, 41, 51, 53, etc. connected to the output side thereof. Control the operation of.
  • an inside air temperature sensor 61 On the input side of the control device 60, as shown in the block diagram of FIG. 2, an inside air temperature sensor 61, an outside air temperature sensor 62, a solar radiation sensor 63, first to fifth refrigerant temperature sensors 64a to 64e, and an evaporator temperature sensor 64f.
  • the cooler inlet temperature sensor 64g, the first refrigerant pressure sensor 65a, the second refrigerant pressure sensor 65b, the high temperature side heat medium temperature sensor 66a, the battery temperature sensor 68, the air temperature sensor 69, etc. are connected. Then, the detection signals of these sensor groups are input to the control device 60.
  • the inside air temperature sensor 61 is an inside air temperature detection unit that detects a vehicle interior temperature (in other words, inside air temperature) Tr.
  • the outside air temperature sensor 62 is an outside air temperature detection unit that detects the outside temperature of the vehicle cabin (in other words, outside air temperature) Tam.
  • the solar radiation sensor 63 is a solar radiation amount detection unit that detects the solar radiation amount Ts with which the vehicle interior is irradiated.
  • the first refrigerant temperature sensor 64a is a discharged refrigerant temperature detection unit that detects the temperature T1 of the refrigerant discharged from the compressor 11.
  • the second refrigerant temperature sensor 64b is a second refrigerant temperature detection unit that detects the temperature T2 of the refrigerant that has flowed out of the refrigerant passage of the water refrigerant heat exchanger 12.
  • the third refrigerant temperature sensor 64c is a third refrigerant temperature detection unit that detects the temperature T3 of the refrigerant that has flowed out of the outdoor heat exchanger 16.
  • the fourth refrigerant temperature sensor 64d is a fourth refrigerant temperature detection unit that detects the temperature T4 of the refrigerant flowing out from the indoor evaporator 18.
  • the fifth refrigerant temperature sensor 64e detects the temperature T5 of the refrigerant flowing out from the refrigerant passage of the battery cooler 19.
  • the evaporator temperature sensor 64f is an evaporator temperature detection unit that detects the evaporator temperature Tefin, which is the refrigerant evaporation temperature in the indoor evaporator 18.
  • the evaporator temperature sensor 64f of the present embodiment specifically detects the heat exchange fin temperature of the indoor evaporator 18.
  • the cooler inlet temperature sensor 64g is a cooler inlet temperature detection unit that detects the temperature of the refrigerant flowing into the refrigerant passage of the battery cooler 19.
  • the first refrigerant pressure sensor 65a is a first refrigerant pressure detection unit that detects the pressure P1 of the refrigerant flowing out of the refrigerant passage of the water refrigerant heat exchanger 12.
  • the second refrigerant pressure sensor 65b is a second refrigerant pressure detection unit that detects the pressure P2 of the refrigerant flowing out from the refrigerant passage of the battery cooler 19.
  • the high temperature side heat medium temperature sensor 66a is a high temperature side heat medium temperature detection unit that detects the high temperature side heat medium temperature TWH, which is the temperature of the high temperature side heat medium flowing out from the water passage of the water-refrigerant heat exchanger 12.
  • the battery temperature sensor 68 is a battery temperature detection unit that detects the battery temperature TB (that is, the temperature of the battery 80).
  • the battery temperature sensor 68 has a plurality of temperature sensors that detect temperatures at a plurality of locations of the battery 80.
  • the battery temperature sensor 68 sets the average value of the detection values of the plurality of temperature sensors as the battery temperature TB.
  • the battery temperature sensor 68 can also detect the temperature difference between the respective parts of the battery 80.
  • the air temperature sensor 69 is an air temperature detection unit that detects an air temperature TAV that is blown from the mixing space into the passenger compartment.
  • An operation panel 70 arranged near the instrument panel at the front of the vehicle compartment is connected to the input side of the control device 60. Operation signals from various operation switches provided on the operation panel 70 are input to the control device 60.
  • the auto switch is an operation switch for setting or canceling automatic control operation of the vehicle air conditioner.
  • the air conditioner switch is an operation switch for requesting that the indoor evaporator 18 cool the air.
  • the air volume setting switch is an operation switch for manually setting the air volume of the blower 32.
  • the temperature setting switch is an operation switch for setting the target temperature Tset in the vehicle compartment.
  • the blowout mode changeover switch is an operation switch for manually setting the blowout mode.
  • the configuration (hardware and software) of the control device 60 that controls the operation of each controlled device constitutes a control unit that controls the operation of each controlled device.
  • the control device 60 is configured such that those control units are integrated.
  • the configuration that controls the rotation speed of the compressor 11 (that is, the refrigerant discharge capacity) is the compressor control unit 60a.
  • the configuration that controls the operation of the heating expansion valve 14a, the cooling expansion valve 14b, the inlet side expansion valve 14c, and the outlet side expansion valve 14d is the expansion valve control unit 60b.
  • the configuration that controls the operation of the dehumidifying on-off valve 15a and the heating on-off valve 15b is the refrigerant circuit switching control unit 60c.
  • the high temperature side heat medium pump control unit 60 d has a configuration for controlling the pumping ability of the high temperature side heat medium pump 41.
  • the low temperature side heat medium pump control unit 60e has a configuration for controlling the pressure feeding capacity of the low temperature side heat medium pump 51.
  • the vehicle air conditioner 1 has a function of adjusting the temperature of the battery 80 as well as a function of performing air conditioning in the vehicle compartment. Therefore, in the refrigeration cycle device 10, the refrigerant circuit can be switched to perform the operation in the following operation modes.
  • the cooling mode is an operation mode in which air is cooled and blown out into the vehicle interior to cool the vehicle interior.
  • the control device 60 sets the heating expansion valve 14a to the fully open state, sets the cooling expansion valve 14b to the throttled state that exhibits the refrigerant depressurizing effect, and expands the inlet side expansion.
  • the valve 14c is fully closed, the dehumidifying on-off valve 15a is closed, and the heating on-off valve 15b is closed.
  • the compressor 11 In the refrigeration cycle device 10 in the cooling mode, the compressor 11, the water-refrigerant heat exchanger 12, the heating expansion valve 14a, the outdoor heat exchanger 16, the check valve 17, the cooling expansion valve 14b, the indoor evaporator 18, the evaporating pressure.
  • a vapor compression refrigeration cycle in which the refrigerant circulates in the order of the regulating valve 20, the accumulator 21, and the compressor 11 is configured.
  • the water-refrigerant heat exchanger 12 and the outdoor heat exchanger 16 function as radiators that radiate the refrigerant discharged from the compressor 11, and the cooling expansion valve 14b decompresses the refrigerant.
  • a vapor compression refrigeration cycle that functions as a unit and the indoor evaporator 18 functions as an evaporator is configured.
  • the indoor evaporator 18 can cool the air, and the water-refrigerant heat exchanger 12 can heat the high temperature side heat medium.
  • the vehicle air conditioner 1 in the cooling mode by adjusting the opening degree of the air mix door 34, a part of the air cooled by the indoor evaporator 18 is reheated by the heater core 42 and approaches the target outlet temperature TAO. By blowing out the temperature-controlled air into the vehicle interior, the vehicle interior can be cooled.
  • the series dehumidification heating mode is an operation mode in which dehumidification heating of the vehicle interior is performed by reheating the cooled and dehumidified air and blowing it out into the vehicle interior.
  • the control device 60 puts the heating expansion valve 14a into a throttled state, the cooling expansion valve 14b into a throttled state, and fully closes the inlet side expansion valve 14c. Then, the dehumidifying on-off valve 15a is closed and the heating on-off valve 15b is closed.
  • the compressor 11 In the refrigeration cycle apparatus 10 in the series dehumidification heating mode, the compressor 11, the water-refrigerant heat exchanger 12, the heating expansion valve 14a, the outdoor heat exchanger 16, the check valve 17, the cooling expansion valve 14b, the indoor evaporator 18, A vapor compression refrigeration cycle in which a refrigerant circulates in the order of the evaporation pressure adjusting valve 20, the accumulator 21, and the compressor 11 is configured.
  • the water-refrigerant heat exchanger 12 functions as a radiator that radiates the refrigerant discharged from the compressor 11, and the heating expansion valve 14a and the cooling expansion valve 14b serve as a pressure reducing unit.
  • a vapor compression refrigeration cycle that functions and the indoor evaporator 18 functions as an evaporator is configured.
  • the cycle in which the outdoor heat exchanger 16 functions as a radiator is configured.
  • the saturation temperature of the refrigerant in the outdoor heat exchanger 16 is lower than the outside air temperature Tam, a cycle in which the outdoor heat exchanger 16 functions as an evaporator is configured.
  • the indoor evaporator 18 can cool the air, and the water-refrigerant heat exchanger 12 can heat the high temperature side heat medium. Therefore, in the vehicle air conditioner 1 in the series dehumidifying and heating mode, the dehumidifying and heating of the vehicle interior is performed by reheating the air cooled and dehumidified by the indoor evaporator 18 by the heater core 42 and blowing it out into the vehicle interior. You can
  • the parallel dehumidification heating mode is an operation mode in which dehumidification heating of the vehicle compartment is performed by reheating the cooled and dehumidified air with a heating capacity higher than that of the series dehumidification heating mode and blowing the air into the vehicle interior. ..
  • the control device 60 sets the heating expansion valve 14a to the throttled state, the cooling expansion valve 14b to the throttled state, and fully closes the inlet side expansion valve 14c. Then, the dehumidifying on-off valve 15a is opened and the heating on-off valve 15b is opened.
  • the control device 60 includes the compressor 11, the water-refrigerant heat exchanger 12, the heating expansion valve 14a, the outdoor heat exchanger 16, the heating passage 22b, the accumulator 21, and the compressor 11. While the refrigerant circulates in the order of, the refrigerant in the order of the compressor 11, the water-refrigerant heat exchanger 12, the bypass passage 22a, the cooling expansion valve 14b, the indoor evaporator 18, the evaporating pressure adjusting valve 20, the accumulator 21, and the compressor 11.
  • a circulating vapor compression refrigeration cycle is constructed.
  • the water-refrigerant heat exchanger 12 functions as a radiator for radiating the refrigerant discharged from the compressor 11, the heating expansion valve 14a functions as a decompression unit, and the outdoor heat exchange is performed.
  • the refrigeration cycle is configured in which the device 16 functions as an evaporator, the cooling expansion valve 14b functions as a decompression unit, and the indoor evaporator 18 functions as an evaporator.
  • the indoor evaporator 18 can cool the air, and the water-refrigerant heat exchanger 12 can heat the high temperature side heat medium. Therefore, in the vehicle air conditioner 1 in the parallel dehumidification heating mode, dehumidification heating of the vehicle interior is performed by reheating the air cooled and dehumidified by the indoor evaporator 18 by the heater core 42 and blowing it out into the vehicle interior. You can
  • the outdoor heat exchanger 16 and the indoor evaporator 18 are connected in parallel to the refrigerant flow, and the evaporation pressure control valve 20 is arranged on the downstream side of the indoor evaporator 18. ing. Thereby, the refrigerant evaporation temperature in the outdoor heat exchanger 16 can be made lower than the refrigerant evaporation temperature in the indoor evaporator 18.
  • the heat absorption amount of the refrigerant in the outdoor heat exchanger 16 can be increased and the heat radiation amount of the refrigerant in the water refrigerant heat exchanger 12 can be increased, as compared with the series dehumidification heating mode.
  • the air can be reheated with a higher heating capacity than in the series dehumidification heating mode.
  • the heating mode is an operation mode in which air is heated and blown into the vehicle interior to heat the vehicle interior.
  • the control device 60 sets the heating expansion valve 14a to the throttled state, the cooling expansion valve 14b to the fully closed state, and the inlet side expansion valve 14c to the fully closed state. Then, the dehumidifying on-off valve 15a is closed and the heating on-off valve 15b is opened.
  • the refrigerant circulates in the order of the compressor 11, the water-refrigerant heat exchanger 12, the heating expansion valve 14a, the outdoor heat exchanger 16, the heating passage 22b, the accumulator 21, and the compressor 11.
  • a compression type refrigeration cycle is configured.
  • the water-refrigerant heat exchanger 12 functions as a radiator that radiates the refrigerant discharged from the compressor 11, the heating expansion valve 14a functions as a decompression unit, and the outdoor heat exchanger 16
  • a refrigeration cycle is constructed in which the unit functions as an evaporator.
  • the high temperature side heat medium can be heated in the water-refrigerant heat exchanger 12. Therefore, in the vehicle air conditioner 1 in the heating mode, the air heated by the heater core 42 can be blown into the vehicle interior to heat the vehicle interior.
  • the cooling mode is an operation mode in which the battery 80 is cooled without air conditioning in the vehicle interior.
  • the control device 60 sets the heating expansion valve 14a to the fully open state, the cooling expansion valve 14b to the fully closed state, and the inlet side expansion valve 14c to the throttled state in order to switch the refrigeration cycle device 10 to the cooling mode refrigerant circuit.
  • the outlet expansion valve 14d is fully opened or throttled, the dehumidifying on-off valve 15a is closed, and the heating on-off valve 15b is closed.
  • the compressor 11 In the refrigeration cycle device 10 in the cooling mode, the compressor 11, the water-refrigerant heat exchanger 12, the heating expansion valve 14a, the outdoor heat exchanger 16, the check valve 17, the inlet side expansion valve 14c, the battery cooler 19, the outlet side.
  • a vapor compression refrigeration cycle in which a refrigerant circulates in the order of the expansion valve 14d, the evaporation pressure adjustment valve 20, the accumulator 21, and the compressor 11 is configured.
  • the outdoor heat exchanger 16 functions as a radiator for radiating the refrigerant discharged from the compressor 11
  • the inlet side expansion valve 14c functions as a pressure reducing portion
  • the battery cooler 19 evaporates.
  • a vapor compression refrigeration cycle that functions as a container is configured.
  • the battery 80 in the vehicle air conditioner 1 in the cooling mode, can be cooled by causing the low-pressure refrigerant decompressed by the inlet expansion valve 14c to flow into the battery cooler 19.
  • the heating mode is an operation mode in which the battery 80 is heated without air conditioning in the vehicle interior.
  • the controller 60 switches between (f-1) low pressure heating mode, (f-2) intermediate pressure heating mode and (f-3) high pressure heating mode according to the battery temperature TB.
  • the low pressure heating mode is executed when the battery temperature TB is -10°C or lower. In the low pressure heating mode, the battery 80 is heated at the lowest temperature.
  • the intermediate pressure heating mode is executed when the battery temperature TB is -10°C or higher and 0°C or lower. In the intermediate pressure heating mode, the battery 80 is heated at a temperature between the low pressure heating mode and the high pressure heating mode.
  • ⁇ High-pressure heating mode is implemented when the battery temperature TB is 0°C or higher.
  • the battery 80 is heated at a higher temperature than in the intermediate pressure heating mode.
  • the control device 60 sets the heating expansion valve 14a to the fully closed state and the cooling expansion valve 14b to the fully closed state in order to switch the refrigeration cycle device 10 to the low pressure heating mode refrigerant circuit.
  • the inlet side expansion valve 14c is throttled, the outlet side expansion valve 14d is fully opened, the dehumidifying on-off valve 15a is opened, and the heating on-off valve 15b is closed.
  • the compressor 11 In the refrigeration cycle device 10 in the low pressure heating mode, the compressor 11, the water-refrigerant heat exchanger 12, the inlet side expansion valve 14c, the battery cooler 19, the outlet side expansion valve 14d, the evaporation pressure adjusting valve 20, the accumulator 21, and the compressor 11 are provided.
  • a vapor compression refrigeration cycle in which the refrigerant circulates in this order.
  • the battery cooler 19 functions as a radiator for radiating the refrigerant decompressed by the inlet expansion valve 14c. Is configured.
  • the battery 80 can be heated by the battery cooler 19.
  • the control device 60 sets the inlet side expansion valve 14c to the throttle circuit in the low pressure heating mode refrigerant circuit in order to switch the refrigeration cycle device 10 to the intermediate pressure heating mode refrigerant circuit.
  • the outlet side expansion valve 14d is in a throttled state.
  • both the inlet side expansion valve 14c and the outlet side expansion valve 14d are in the throttled state, so that the refrigerant flowing into the battery cooler 19 as shown in the Mollier diagram of FIG. Is higher than the pressure of the refrigerant drawn into the compressor 11 and lower than the pressure of the refrigerant discharged from the compressor 11. Therefore, the pressure and temperature of the refrigerant flowing into the battery cooler 19 can be made higher than in the low pressure heating mode.
  • the battery cooler 19 can heat the battery 80 at a higher temperature than in the low pressure heating mode.
  • the controller 60 fully opens the inlet side expansion valve 14c for the refrigerant circuit in the intermediate pressure heating mode in order to switch the refrigeration cycle device 10 to the refrigerant circuit in the high pressure heating mode.
  • the outlet side expansion valve 14d is in a throttled state.
  • the inlet side expansion valve 14c is fully opened, so that the pressure of the refrigerant flowing into the battery cooler 19 is discharged from the compressor 11 as shown in the Mollier diagram of FIG.
  • the pressure of the discharged refrigerant becomes the same. Therefore, the pressure and temperature of the refrigerant flowing into the battery cooler 19 can be made higher than in the intermediate pressure heating mode.
  • the battery cooler 19 can heat the battery 80 at a higher temperature than in the intermediate pressure heating mode.
  • control program The switching of the above operating modes is performed by executing the control program.
  • the control program will be described with reference to FIG.
  • Each control step shown in the flowchart of FIG. 6 and the like is a function realizing unit included in the control device 60.
  • step S10 of FIG. 6 the detection signals of the above-described sensor group and the operation signal of the operation panel 70 are read.
  • step S20 the target outlet temperature TAO, which is the target temperature of the air blown into the vehicle compartment, is determined based on the detection signal and the operation signal read in step S10. Therefore, step S20 is a target outlet temperature determination unit.
  • TAO the target outlet temperature TAO is calculated by the following formula F1.
  • TAO Kset ⁇ Tset ⁇ Kr ⁇ Tr ⁇ Kam ⁇ Tam ⁇ Ks ⁇ Ts+C... (F1)
  • Tset is the vehicle interior temperature set by the temperature setting switch. Tr is the vehicle interior temperature detected by the inside air sensor. Tam is the vehicle exterior temperature detected by the outside air sensor. Ts is the amount of solar radiation detected by the solar radiation sensor. Kset, Kr, Kam, and Ks are control gains, and C is a correction constant.
  • step S30 it is determined whether or not the air conditioner switch is turned on.
  • the fact that the air conditioner switch is turned on means that the occupant has requested cooling or dehumidification of the passenger compartment. In other words, turning on the air conditioner switch means that it is required to cool the air in the indoor evaporator 18.
  • step S30 If it is determined in step S30 that the air conditioner switch is not turned on, the process proceeds to step S40. When it is determined in step S30 that the air conditioner switch is turned on, the process proceeds to step S70.
  • step S40 it is determined whether or not the battery 80 needs to be heated. Specifically, in the present embodiment, when the battery temperature TB detected by the battery temperature sensor 68 is below a predetermined reference heating temperature KTB (10° C. in the present embodiment), Determined that heating is required. When the battery temperature TB is higher than the reference heating temperature KTB, it is determined that the battery 80 does not need to be heated.
  • step S40 If it is determined in step S40 that the battery 80 does not need to be heated, the process proceeds to step S50. When it is determined in step S40 that the battery 80 needs to be heated, the process proceeds to step S60.
  • step S50 it is selected not to operate the refrigeration cycle device 10. That is, neither air conditioning nor cooling/heating of the battery 80 is performed.
  • step S60 battery heating independent operation is selected.
  • step S100 the target battery outlet refrigerant temperature is calculated.
  • the target battery outlet refrigerant temperature is calculated based on the battery temperature TB detected by the battery temperature sensor 68. It is preferable to calculate the target battery outlet refrigerant temperature such that the temperature difference between the refrigerant and the battery 80 is constant.
  • step S110 the opening degrees of the inlet side expansion valve 14c and the outlet side expansion valve 14d in the battery heating mode are changed so that the battery outlet refrigerant temperature becomes the target battery outlet refrigerant temperature in the battery heating mode.
  • the target battery inlet refrigerant temperature is calculated instead of the target battery outlet refrigerant temperature, and the opening degrees of the inlet side expansion valve 14c and the outlet side expansion valve 14d are changed so that the battery inlet refrigerant temperature becomes the target battery inlet refrigerant temperature. May be.
  • step S70 shown in FIG. 6 it is determined whether or not the battery 80 needs to be heated, as in step S40. When it is determined in step S70 that the battery 80 does not need to be heated, the process proceeds to step S80. When it is determined in step S700 that the battery 80 needs to be heated, the process proceeds to step S90.
  • step S80 independent operation of air conditioning is selected.
  • any one of (a) cooling mode, (b) series dehumidification heating mode, (c) parallel dehumidification heating mode, and (d) heating mode is selected based on the outside air temperature Tam and the target outlet temperature TAO. To be done.
  • the cooling single operation in other words, air cooling single operation
  • the series dehumidification heating single operation in other words, dehumidification heating single operation
  • the parallel dehumidification heating single operation in other words, for example, there are dehumidifying and heating alone operation and heating alone operation (in other words, air heating alone operation).
  • step S90 the air conditioning linked battery heating operation is selected.
  • the air-conditioning cooperative battery heating operation (a) cooling mode, (b) series dehumidifying and heating mode, (c) parallel dehumidifying and heating mode, based on the outside air temperature Tam and the target outlet temperature TAO, similarly to the air conditioning independent operation.
  • One of the heating modes is selected. Further, based on the battery temperature TB detected by the battery temperature sensor 68, any one of (f-1) low pressure heating mode, (f-2) intermediate pressure heating mode, and (f-3) high pressure heating mode is selected. ..
  • the air conditioning cooperative battery heating operation selected in step S90 includes a cooling battery heating operation (in other words, an air cooling battery heating operation), a series dehumidification heating battery heating operation (in other words, dehumidification heating battery heating operation), and parallel dehumidification.
  • a cooling battery heating operation in other words, an air cooling battery heating operation
  • a series dehumidification heating battery heating operation in other words, dehumidification heating battery heating operation
  • parallel dehumidification There are heating battery heating operation (in other words, dehumidifying heating battery heating operation) and heating battery heating operation (in other words, air heating battery heating operation).
  • the low pressure refrigerant of the refrigeration cycle device 10 causes the indoor evaporator 18 and the battery cooler 19 to flow. You may make it inflow in parallel to.
  • the control device 60 In order to switch the refrigeration cycle device 10 to this refrigerant circuit, the control device 60 fully closes the heating expansion valve 14a, sets the cooling expansion valve 14b in the throttled state, and sets the inlet side expansion valve 14c in the throttled state.
  • the side expansion valve 14d is fully opened, the dehumidifying on-off valve 15a is opened, and the heating on-off valve 15b is closed.
  • the refrigerant circulates in the order of the compressor 11, the water-refrigerant heat exchanger 12, the cooling expansion valve 14b, the indoor evaporator 18, the evaporating pressure adjusting valve 20, the accumulator 21, and the compressor 11.
  • a compression type refrigeration cycle is configured.
  • the control program shown in the flowchart of FIG. 7 is executed to change the opening degrees of the inlet side expansion valve 14c and the outlet side expansion valve 14d.
  • the opening degree of the inlet expansion valve 14c is changed so that the temperature of the refrigerant flowing into the battery cooler 19 becomes higher than the temperature of the battery 80.
  • the indoor evaporator 18 functions as a radiator for radiating the refrigerant decompressed by the inlet expansion valve 14c, and the battery cooler 19 serves as an inlet.
  • a hot gas cycle that functions as a radiator that radiates the refrigerant whose pressure has been reduced by the side expansion valve 14c is configured.
  • the air in the vehicle interior can be heated by blowing the air heated by the indoor evaporator 18 into the vehicle interior. Further, the battery cooler 19 can heat the battery 80.
  • the high pressure refrigerant of the refrigeration cycle device 10 flows into the water refrigerant heat exchanger 12, as shown in the Mollier diagram of FIG.
  • the low-pressure refrigerant of the refrigeration cycle device 10 may flow into the battery cooler 19.
  • the control device 60 sets the heating expansion valve 14a to the fully closed state, the cooling expansion valve 14b to the fully closed state, and the inlet side expansion valve 14c to the throttled state, The outlet side expansion valve 14d is fully opened, the dehumidifying on-off valve 15a is opened, and the heating on-off valve 15b is closed.
  • the compressor 11 the water-refrigerant heat exchanger 12, the inlet side expansion valve 14c, the battery cooler 19, the outlet side expansion valve 14d, the evaporating pressure adjusting valve 20, the accumulator 21, the compressor.
  • a vapor compression refrigeration cycle in which the refrigerant circulates in the order of 11 is configured.
  • the control program shown in the flowchart of FIG. 7 is executed to change the opening degrees of the inlet side expansion valve 14c and the outlet side expansion valve 14d.
  • the opening degree of the inlet expansion valve 14c is changed so that the temperature of the refrigerant flowing into the battery cooler 19 becomes higher than the temperature of the battery 80.
  • the water-refrigerant heat exchanger 12 functions as a radiator for radiating the refrigerant discharged from the compressor 11, and the battery cooler 19 has an inlet.
  • a hot gas cycle that functions as a radiator that radiates the refrigerant whose pressure has been reduced by the side expansion valve 14c is configured.
  • the high temperature side heat medium can be heated in the water-refrigerant heat exchanger 12. Therefore, in the vehicle air conditioner 1 in this operation mode, the interior of the vehicle can be heated by blowing the air heated by the heater core 42 into the interior of the vehicle. Further, the battery cooler 19 can heat the battery 80.
  • control device 60 controls the inlet side expansion valve 14c and the outlet side expansion valve 14d so that the pressure of the refrigerant flowing into the battery cooler 19 increases as the temperature of the battery 80 increases. Control.
  • the temperature of the refrigerant flowing into the battery cooler 19 can be increased, so that the temperature difference with the battery 80 can be appropriately secured.
  • the work of the compressor can be maximized and the heating capacity of the battery 80 can be maximized.
  • control device 60 preferably maintains a constant temperature difference between the refrigerant flowing into the battery cooler 19 and the battery 80.
  • control device 60 switches in the order of the low pressure heating mode, the intermediate pressure heating mode, and the high pressure heating mode as the temperature of the battery 80 increases. Thereby, the temperature difference with the battery 80 can be reliably ensured.
  • control device 60 controls the high temperature side heat medium pump 41 so that the heat radiation amount in the battery heating mode is smaller than that in the battery cooling mode. This can enhance the ability to heat the battery 80 in the battery heating mode.
  • control device 60 controls the inlet side expansion valve 14c, the outlet side expansion valve 14d, and the high temperature side heat medium pump 41 so as to switch the air heating single operation, the battery heating single operation, and the air heating battery heating mode. To control.
  • control device 60 controls the inlet side expansion valve 14c, the outlet side expansion valve 14d, and the cooling expansion valve 14b so as to switch the air cooling single operation, the battery heating single operation, and the air cooling battery heating operation. Control.
  • control device 60 controls the inlet side expansion valve 14c, the outlet side expansion valve 14d, the cooling expansion valve 14b and the cooling side expansion valve 14c so as to switch between the dehumidifying and heating alone operation, the battery heating alone operation, and the dehumidifying and heating battery heating operation.
  • the high temperature side heat medium pump 41 is controlled.
  • the battery 80 is cooled or heated by the refrigerant flowing through the battery cooler 19.
  • the refrigerant flowing through the chiller 25 cools the low temperature side heat medium circuit 50 at a low temperature.
  • the side heat medium is cooled or heated, and the battery 80 is cooled or heated by the low temperature side heat medium of the low temperature side heat medium circuit 50.
  • the inlet side of the chiller 25 is connected to the outlet of the inlet side expansion valve 14c.
  • the chiller 25 is a heat exchanger that cools the low temperature side heat medium of the low temperature side heat medium circuit 50 by evaporating the refrigerant flowing through the refrigerant passage and exerting an endothermic effect.
  • the outlet of the chiller 25 is connected to the inlet of the outlet expansion valve 14d.
  • the low temperature side heat medium circuit 50 is a heat medium circulation circuit for circulating the low temperature side heat medium.
  • the low temperature side heat medium the same fluid as the high temperature side heat medium can be adopted.
  • the water passage of the chiller 25, the low temperature side heat medium pump 51, the battery cooler 52, the three-way valve 53, the low temperature side radiator 54, etc. are arranged.
  • the low-temperature side heat medium pump 51 is a water pump that pumps the low-temperature side heat medium to the inlet side of the water passage of the chiller 25.
  • the basic configuration of the low temperature side heat medium pump 51 is the same as that of the high temperature side heat medium pump 41.
  • the inlet of the battery cooler 52 is connected to the outlet of the water passage of the chiller 25.
  • the battery cooler 52 has a plurality of metal heat medium flow paths arranged so as to contact the plurality of battery cells 81 forming the battery 80.
  • a heat exchange unit that cools the battery 80 by exchanging heat between the low temperature side heat medium flowing through the heat medium flow path and the battery cell 81.
  • the battery cooler 52 as described above may be formed by arranging the heat medium flow path between the battery cells 81 arranged in layers.
  • the battery cooler 52 may be formed integrally with the battery 80.
  • the heat medium flow path may be provided in a dedicated case for accommodating the battery cells 81 arranged in a stacked manner, so as to be integrally formed with the battery 80.
  • the chiller 25 and the battery cooler 52 are a battery cooling unit that cools the battery 80 with the refrigerant flowing out from the inlet side expansion valve 14c.
  • the inlet of a three-way valve 53 is connected to the outlet of the battery cooler 52.
  • the three-way valve 53 is an electric three-way flow rate adjusting valve that has one inflow port and two outflow ports and is capable of continuously adjusting the passage area ratio of the two outflow ports.
  • the operation of the three-way valve 53 is controlled by a control signal output from the control device 60.
  • the heat medium inlet side of the low temperature side radiator 54 is connected to one outlet of the three-way valve 53.
  • the suction port side of the low-temperature side heat medium pump 51 is connected to the other outlet of the three-way valve 53. Therefore, in the low temperature side heat medium circuit 50, the three-way valve 53 has a function of continuously adjusting the flow rate of the low temperature side heat medium flowing into the low temperature side radiator 54 among the low temperature side heat medium flowing out from the battery cooler 52. Is playing.
  • the low temperature side radiator 54 is a heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant flowing out of the battery cooler 52 and the outside air blown by an outside air fan (not shown) to radiate the heat of the low temperature side heat medium to the outside air.
  • the low temperature side radiator 54 is arranged on the front side in the drive unit room. Therefore, the traveling wind can be applied to the low temperature side radiator 54 when the vehicle is traveling. Therefore, the low temperature side radiator 54 may be integrally formed with the outdoor heat exchanger 16 and the like.
  • the suction port side of the low temperature side heat medium pump 51 is connected to the heat medium outlet of the low temperature side radiator 54.
  • the low temperature side heat medium pump 51 adjusts the flow rate of the low temperature side heat medium flowing into the battery cooler 52, so that the low temperature side heat medium in the battery cooler 52 moves from the battery 80.
  • the amount of heat absorbed can be adjusted. That is, in the present embodiment, the components of the chiller 25 and the low temperature side heat medium circuit 50 constitute a cooling unit that evaporates the refrigerant flowing out from the inlet side expansion valve 14c to cool the battery 80.
  • a first low temperature side heat medium temperature sensor 67a and a second low temperature side heat medium temperature sensor 67b are connected to the input side of the control device 60.
  • the detection signals of the first and second low temperature side heat medium temperature sensors 67a and 67b are input to the control device 60.
  • the first low temperature side heat medium temperature sensor 67a is a first low temperature side heat medium temperature detection unit that detects a first low temperature side heat medium temperature TWL1 which is the temperature of the low temperature side heat medium flowing out from the water passage of the chiller 25.
  • the second low temperature side heat medium temperature sensor 67b is a second low temperature side heat medium temperature detection unit that detects the second low temperature side heat medium temperature TWL2 which is the temperature of the low temperature side heat medium flowing out from the chiller 25.
  • the temperature of the battery 80 can be adjusted by the low temperature side heat medium whose temperature is adjusted by the chiller 25, it is possible to execute the same operation mode as that of the above embodiment, and thus the same effect as the above embodiment. Can play.
  • the refrigeration cycle device 10 of the above embodiment is configured to be able to switch the cooling mode refrigerant circuit, the dehumidifying and heating mode refrigerant circuit, the heating mode refrigerant circuit, and the like. As shown in 11, the refrigerant circuit in the cooling mode can be executed.
  • the refrigeration cycle apparatus 10 of the present embodiment includes a compressor 11, an outdoor heat exchanger 16, a fifth three-way joint 13e, a cooling expansion valve 14b, an indoor evaporator 18, a sixth three-way joint 13f, an inlet side expansion valve 14c, and a battery. It is provided with a cooler 19, an outlet side expansion valve 14d, and an accumulator 21.
  • a heating unit 36 is provided in the air conditioning case 31 of the indoor air conditioning unit 30.
  • the heating unit heats the air that has passed through the indoor evaporator 18 using a heat source other than the refrigerant of the refrigeration cycle device 10.
  • the heating unit is, for example, an electric heater that uses electric power as a heat source.
  • the heating unit 36 may be a heater core that uses exhaust heat of various devices mounted on the vehicle as a heat source.
  • Heating and dehumidifying heating can be performed by heating the air that has passed through the indoor evaporator 18 in the heating section.
  • cooling mode and heating mode (low pressure heating mode, intermediate pressure heating mode, high pressure heating mode) as in the first embodiment.
  • the refrigeration cycle device 10 capable of switching to a plurality of air conditioning operation modes has been described, but the switching of the air conditioning operation modes of the refrigeration cycle device 10 is not limited to this.
  • the series dehumidifying and heating mode can be switched.
  • the components of the refrigeration cycle device are not limited to those disclosed in the above embodiment.
  • a plurality of cycle constituent devices may be integrated so that the above-mentioned effects can be exhibited.
  • a four-way joint structure in which the second three-way joint 13b and the fifth three-way joint 13e are integrated may be adopted.
  • the cooling expansion valve 14b and the inlet-side expansion valve 14c those in which an electric expansion valve having no fully closing function and an opening/closing valve are directly connected may be adopted.
  • R1234yf is adopted as the refrigerant
  • the refrigerant is not limited to this.
  • R134a, R600a, R410A, R404A, R32, R407C, etc. may be adopted. You may employ
  • carbon dioxide may be adopted as the refrigerant to form a supercritical refrigeration cycle in which the pressure of the high-pressure side refrigerant is equal to or higher than the critical pressure of the refrigerant.
  • the configuration of the heating unit is not limited to the one disclosed in the above embodiment.
  • a three way valve and a high temperature side radiator similar to the three way valve 53 and the low temperature side radiator 54 of the low temperature side heat transfer medium circuit 50 described in the second embodiment. May be added to dissipate excess heat to the outside air.
  • the engine cooling water may be circulated in the high temperature side heat medium circuit 40.
  • an indoor condenser may be provided instead of the water/refrigerant heat exchanger 12 and the heater core 42.
  • the indoor condenser is housed in the air conditioning case 31 of the indoor air conditioning unit 30 and heats the high pressure refrigerant discharged from the compressor 11 and the air after passing through the indoor evaporator 18 to heat the air. It is a heat exchanger for.
  • the air mix door 34 functions as a heat radiation amount adjustment unit that adjusts the heat radiation amount from the refrigerant in the indoor condenser.
  • the configuration of the cooling unit is not limited to that disclosed in the above embodiment.
  • a thermosiphon may be adopted in which the chiller 25 of the low temperature side heat medium circuit 50 described in the second embodiment serves as the condensing unit and the battery cooler 52 functions as the evaporation unit. According to this, the low temperature side heat medium pump 51 can be eliminated.
  • the thermosiphon has an evaporating part that evaporates the refrigerant and a condensing part that condenses the refrigerant, and is configured by connecting the evaporating part and the condensing part in a closed loop (that is, in an annular shape). Then, a specific gravity difference is generated in the refrigerant in the circuit due to the temperature difference between the temperature of the refrigerant in the evaporator and the temperature of the refrigerant in the condenser, and the refrigerant is naturally circulated by the action of gravity, and heat is transported together with the refrigerant. Circuit.
  • the refrigeration cycle device 10 is applied to the vehicle air conditioner 1, but the application of the refrigeration cycle device 10 is not limited to this.
  • the present invention may be applied to an air conditioner with a server cooling function that performs air conditioning in a room while appropriately adjusting the temperature of a computer server.
  • the indoor evaporator 18 is housed in the air conditioning case 31 of the indoor air conditioning unit 30 arranged inside the instrument panel at the forefront of the vehicle interior. It may be housed in the air conditioning case of the rear seat side air conditioning unit that air-conditions the rear seat side space.
  • the heat exchanger for exhaust heat recovery may be arranged in parallel with the indoor evaporator 18.
  • the heat exchanger for recovering exhaust heat is a heat exchanger that causes the refrigerant to absorb the exhaust heat of various devices mounted on the vehicle.

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Abstract

制御部(60)は、電池冷却部(19、25、52)に流入する冷媒の温度が電池(80)の温度よりも低くなるように、入口側減圧部(14c)および出口側減圧部(14d)のうち少なくとも入口側減圧部(14c)で冷媒を減圧させる電池冷却モードと、電池冷却部(19、25、52)に流入する冷媒の温度が電池(80)の温度よりも高くなるように、入口側減圧部(14c)および出口側減圧部(14d)のうち少なくとも1つの減圧部で冷媒を減圧させる電池加熱モードとを切り替え、電池加熱モードでは、電池(80)の温度が高くなるにつれて電池冷却部(19、25、52)に流入する冷媒の圧力が高くなるように入口側減圧部(14c)および出口側減圧部(14d)を制御する。

Description

冷凍サイクル装置 関連出願の相互参照
 本出願は、2019年1月31日に出願された日本特許出願2019-15111号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
 本開示は、電池の温度調整に適用される冷凍サイクル装置に関する。
 従来、特許文献1には、電池を温度調整する冷凍サイクル装置が記載されている。この従来技術では、冷凍サイクル装置をホットガスサイクルとして運転することによって、電池を加熱する。
特開2003-184596号公報
 本発明者の検討によると、ホットガスサイクルの冷媒で電池を加熱する場合、冷媒と電池との温度差によって圧縮機の仕事量が変化して電池の加熱能力が変化することがわかった。そして、電池の加熱能力が最大となるような適切な温度差があることがわかった。
 しかしながら、上記従来技術では、ホットガスサイクルの低圧冷媒で電池を加熱するので、低圧冷媒の温度の調整幅が小さくなってしまう。そのため、電池との温度差を適切に確保するのが困難である。
 本開示は上記点に鑑みて、電池との温度差を適切に確保可能な冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
 上記目的を達成するため、本開示の一態様による冷凍サイクル装置は、圧縮機と、放熱部と、入口側減圧部と、電池冷却部と、出口側減圧部と、制御部とを備える。
 圧縮機は、冷媒を圧縮して吐出する。放熱部は、圧縮機から吐出された冷媒を放熱させる。入口側減圧部は、放熱部から流出した冷媒を減圧させ、冷媒の減圧量を変化させることが可能である。電池冷却部は、入口側減圧部から流出した冷媒で電池を冷却する。出口側減圧部は、電池冷却部から流出した冷媒を減圧させ、冷媒の減圧量を変化させることが可能である。制御部は、入口側減圧部および出口側減圧部を制御して冷媒の減圧量を調整する。
 制御部は、電池冷却モードと、電池加熱モードとを切り替える。電池冷却モードは、電池冷却部に流入する冷媒の温度が電池の温度よりも低くなるように、入口側減圧部および出口側減圧部のうち少なくとも入口側減圧部で冷媒を減圧させる。電池加熱モードは、電池冷却部に流入する冷媒の温度が電池の温度よりも高くなるように、入口側減圧部および出口側減圧部のうち少なくとも1つの減圧部で冷媒を減圧させる。
 制御部は、電池加熱モードでは、電池の温度が高くなるにつれて電池冷却部に流入する冷媒の圧力が高くなるように入口側減圧部および出口側減圧部を制御する。
 これによると、電池の温度が高くなるにつれて電池冷却部に流入する冷媒の温度を高くできるので、電池との温度差を適切に確保できる。
 本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な既述により、より明確となる。
第1実施形態における冷凍サイクル装置の全体構成図である。 第1実施形態における冷凍サイクル装置の電気制御部を示すブロック図である。 第1実施形態における冷凍サイクル装置の低圧加熱モード時の冷媒の状態の変化を示すモリエル線図である。 第1実施形態における冷凍サイクル装置の中間圧加熱モード時の冷媒の状態の変化を示すモリエル線図である。 第1実施形態における冷凍サイクル装置の高圧加熱モード時の冷媒の状態の変化を示すモリエル線図である。 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。 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。 第1実施形態における冷凍サイクル装置の暖房モードかつ低圧加熱モード時の冷媒の状態の変化を示すモリエル線図である。 第1実施形態における冷凍サイクル装置の暖房モードかつ低圧加熱モード時の冷媒の状態の変化を示すモリエル線図である。 第2実施形態における冷凍サイクル装置の全体構成図である。 第3実施形態における冷凍サイクル装置の全体構成図である。
 以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各実施形態において先行する実施形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の実施形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
 (第1実施形態)
 本実施形態では、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、電池温度調整機能付きの空調装置である。すなわち、車両用空調装置1は、空調対象空間である車室内の空調を行うだけでなく、電池80の温度を調整する。
 電池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。本実施形態の電池80は、リチウムイオン電池である。電池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。
 電池80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、電池80の温度は、電池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。
 そこで、車両用空調装置1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電池80を冷却することが可能になっている。電池80は、冷凍サイクル装置10における冷却対象物である。
 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等を備えている。
 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するとともに、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。さらに、冷凍サイクル装置10は、電池80を冷却する。
 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に構成されている。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に構成されている。
 冷凍サイクル装置10は、空調用の各運転モードにおいて、電池80を冷却する運転モードと、電池80の冷却を行わない運転モードとを切り替えることができる。冷凍サイクル装置10は、電池80を加熱する冷媒回路に切り替えることもできる。
 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。
 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、駆動装置室内に配置されている。駆動装置室は、車室の前方に配置されている。駆動装置室には、電動モータ等が収容されている。
 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、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。
 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。
 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。
 さらに、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。
 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。
 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。
 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。従って、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の作動は、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。
 暖房用膨張弁14aは、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(具体的には質量流量)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、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。暖房用膨張弁14aは、絞り開度を変更することによって、冷媒の減圧量を変化させることが可能になっている。
 冷凍サイクル装置10は、冷房用膨張弁14b、入口側膨張弁14cおよび出口側膨張弁14dを備えている。冷房用膨張弁14b、入口側膨張弁14cおよび出口側膨張弁14dの基本的構成は、暖房用膨張弁14aと同様である。冷房用膨張弁14b、入口側膨張弁14cおよび出口側膨張弁14dは、絞り開度を変更することによって、冷媒の減圧量を変化させることが可能になっている。
 暖房用膨張弁14a、冷房用膨張弁14bおよび入口側膨張弁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。
 暖房用膨張弁14a、冷房用膨張弁14bおよび入口側膨張弁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。
 従って、本実施形態の暖房用膨張弁14a、冷房用膨張弁14bおよび入口側膨張弁14cは、冷媒回路切替部でもある。暖房用膨張弁14a、冷房用膨張弁14b、入口側膨張弁14cおよび出口側膨張弁14dの作動は、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。
 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、冷媒通路を開閉する暖房用開閉弁15bが配置されている。
 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。
 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、入口側膨張弁14cの入口側が接続されている。
 冷房用膨張弁14bは、第5三方継手13e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冷房用減圧部(換言すれば、空気冷却用減圧部)である。
 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気冷却用熱交換器である。室内蒸発器18は、送風機32から送風された空気を冷却する空気冷却部である。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。
 入口側膨張弁14cは、第5三方継手13e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入口側減圧部である。
 入口側膨張弁14cの出口には、電池冷却器19の入口側が接続されている。電池冷却器19は、冷媒通路を流通する冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させることによって電池80を冷却する、いわゆる直冷式の冷却器である。電池冷却器19は電池冷却部である。
 電池冷却器19では、電池80の全域を均等に冷却できるように、互いに並列的に接続された複数の冷媒流路を有するものが採用されていることが望ましい。電池冷却器19の出口には、出口側膨張弁14dの入口側が接続されている。
 出口側膨張弁14dは、電池冷却器19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出口側減圧部である。
 出口側膨張弁14dの基本的構成は、暖房用膨張弁14aと同様である。出口側膨張弁14d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を有している。
 出口側膨張弁14d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。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構成されている。
 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。本実施形態の蒸発圧力調整弁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、電池冷却器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。
 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器である。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。
 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電池冷却器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。
 室内蒸発器18および電池冷却器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、第5三方継手13e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。
 次に、高温側熱媒体回路40について説明する。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等が配置されている。
 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、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。
 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。水冷媒熱交換器12およびヒータコア42は、圧縮機11から吐出された冷媒を、車室内に送風される空気に高温側熱媒体を介して放熱する放熱部である。
 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。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、水冷媒熱交換器12における冷媒から高温側熱媒体への放熱量を調整することができる。高温側熱媒体ポンプ41は放熱量調整部である。
 水冷媒熱交換器12およびヒータコア42は、圧縮機11から吐出された冷媒を熱源として空気を加熱する加熱部である。
 次に、室内空調ユニット30について説明する。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。室内空調ユニット30は、車室内最前部の計器盤の内側に配置されている。
 室内空調ユニット30は、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等を収容している。
 空調ケース31は、室内空調ユニット30の外殻を形成している。空調ケース31は、車室内に送風される空気の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。
 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(車室内空気)と外気(車室外空気)とを切替導入する。
 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、図示しない電動アクチュエータによって駆動される。電動アクチュエータの作動は、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。
 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の回転数(すなわち送風能力)は、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。
 送風機32の空気流れ下流側には、室内蒸発器18およびヒータコア42が配置されている。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。
 空調ケース31内には冷風バイパス通路35が設けられている。冷風バイパス通路35は、室内蒸発器18通過後の空気を、ヒータコア42を迂回して流すための空気通路である。空調ケース31内の室内蒸発器18の空気流れ下流側であって、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。
 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。エアミックスドア34は風量割合調整部である。エアミックスドア34は電動アクチュエータによって駆動される。電動アクチュエータの作動は、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。
 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。
 空調ケース31の空気流れ最下流部には、混合空間にて混合された空気を、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。
 図示を省略しているが、空調ケース31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気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気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気を吹き出すための開口穴である。
 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、車室内の図示しないフェイス吹出口、フット吹出口およびデフロスタ吹出口に接続されている。
 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て各吹出口から車室内へ吹き出される空気の温度が調整される。
 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、図示しないフェイスドア、フットドアおよびデフロスタドアが配置されている。フェイスドアは、フェイス開口穴の開口面積を調整する。フットドアは、フット開口穴の開口面積を調整する。デフロスタドアは、フロスタ開口穴の開口面積を調整する。
 フェイスドア、フットドアおよびデフロスタドアは、吹出口モードを切り替える吹出口モード切替装置である。フェイスドア、フットドアおよびデフロスタドアは、共通のリンク機構等を介して共通の電動アクチュエータに連結されて、互いに連動して回転操作される。電動アクチュエータの作動は、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。
 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、フェイスモード、バイレベルモードおよびフットモード等がある。
 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。
 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。
 次に、本実施形態の電気制御部の概要について説明する。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、51、53等の作動を制御する。
 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、冷却器入口温度センサ64g、第1冷媒圧力センサ65a、第2冷媒圧力センサ65b、高温側熱媒体温度センサ66a、電池温度センサ68、空気温度センサ69等が接続されている。そして、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。
 内気温センサ61は、車室内温度(換言すれば、内気温)Trを検出する内気温検出部である。外気温センサ62は、車室外温度(換言すれば、外気温)Tam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。
 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。
 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、電池冷却器19の冷媒通路から流出した冷媒の温度T5を検出する。
 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では、具体的に、室内蒸発器18の熱交換フィン温度を検出している。
 冷却器入口温度センサ64gは、電池冷却器19の冷媒通路へ流入する冷媒の温度を検出する冷却器入口温度検出部である。
 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、電池冷却器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。
 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。
 電池温度センサ68は、電池温度TB(すなわち、電池80の温度)を検出する電池温度検出部である。電池温度センサ68は、電池80の複数の箇所の温度を検出する複数の温度センサを有している。電池温度センサ68は、複数の温度センサの検出値の平均値を電池温度TBとする。電池温度センサ68は、電池80の各部の温度差を検出することもできる。
 空気温度センサ69は、混合空間から車室内へ送風される空気温度TAVを検出する空気温度検出部である。
 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が接続されている。制御装置60には、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。
 操作パネル70に設けられた各種操作スイッチとしては、オートスイッチ、エアコンスイッチ、風量設定スイッチ、温度設定スイッチ、吹出モード切替スイッチ等がある。オートスイッチは、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ための操作スイッチである。エアコンスイッチは、室内蒸発器18で空気の冷却を行うことを要求するための操作スイッチである。風量設定スイッチは、送風機32の風量をマニュアル設定するための操作スイッチである。温度設定スイッチは、車室内の目標温度Tsetを設定するための操作スイッチである。吹出モード切替スイッチは、吹出モードをマニュアル設定するための操作スイッチである。
 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を構成している。制御装置60は、それらの制御部が一体に構成されている。
 例えば、制御装置60のうち、圧縮機11の回転数(すなわち、冷媒吐出能力)を制御する構成は、圧縮機制御部60aである。暖房用膨張弁14a、冷房用膨張弁14b、入口側膨張弁14cおよび出口側膨張弁14d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。
 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。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。
 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。車両用空調装置1は、車室内の空調を行う機能だけでなく、電池80の温度を調整する機能を有している。このため、冷凍サイクル装置10では、冷媒回路を切り替えて、以下の運転モードでの運転を行うことができる。
 (a)冷房モード
 冷房モードは、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運転モードである。
 制御装置60は、冷凍サイクル装置10を冷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を全開状態とし、冷房用膨張弁14bを、冷媒減圧作用を発揮する絞り状態とし、入口側膨張弁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を閉じる。
 冷房モードの冷凍サイクル装置10では、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、逆止弁17、冷房用膨張弁14b、室内蒸発器18、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。
 冷房モードの冷凍サイクル装置10では、水冷媒熱交換器12および室外熱交換器16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、冷房用膨張弁14bが冷媒を減圧させる減圧部として機能し、室内蒸発器18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。
 これによれば、室内蒸発器18にて、空気を冷却することができるとともに、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、冷房モードの車両用空調装置1では、エアミックスドア34の開度調整によって、室内蒸発器18にて冷却された空気の一部をヒータコア42にて再加熱し、目標吹出温度TAOに近づくように温度調整された空気を車室内へ吹き出すことによって、車室内の冷房を行うことができる。
 (b)直列除湿暖房モード
 直列除湿暖房モードは、冷却除湿された空気を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運転モードである。
 制御装置60は、冷凍サイクル装置10を直列除湿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を絞り状態とし、入口側膨張弁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を閉じる。
 直列除湿暖房モードの冷凍サイクル装置10では、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、逆止弁17、冷房用膨張弁14b、室内蒸発器18、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。
 直列除湿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および冷房用膨張弁14bが減圧部として機能し、室内蒸発器18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。
 室外熱交換器16における冷媒の飽和温度が、外気温Tamよりも高くなっている際には、室外熱交換器16が放熱器として機能するサイクルが構成される。室外熱交換器16における冷媒の飽和温度が、外気温Tamよりも低くなっている際には、室外熱交換器16が蒸発器として機能するサイクルが構成される。
 これによれば、室内蒸発器18にて、空気を冷却することができるとともに、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、直列除湿暖房モードの車両用空調装置1では、室内蒸発器18にて冷却除湿された空気を、ヒータコア42にて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ことができる。
 (c)並列除湿暖房モード
 並列除湿暖房モードは、冷却除湿された空気を直列除湿暖房モードよりも高い加熱能力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運転モードである。
 制御装置60は、冷凍サイクル装置10を並列除湿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を絞り状態とし、入口側膨張弁14cを全閉状態とし、除湿用開閉弁15aを開き、暖房用開閉弁15bを開く。
 制御装置60は、並列除湿暖房モードの冷凍サイクル装置10では、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、冷房用膨張弁14b、室内蒸発器18、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。
 並列除湿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、冷房用膨張弁14bが減圧部として機能し、室内蒸発器18が蒸発器として機能する冷凍サイクルが構成される。
 これによれば、室内蒸発器18にて空気を冷却することができるとともに、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、並列除湿暖房モードの車両用空調装置1では、室内蒸発器18にて冷却除湿された空気を、ヒータコア42にて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ことができる。
 並列除湿暖房モードの冷凍サイクル装置10では、室外熱交換器16と室内蒸発器18とが冷媒流れに対して並列的に接続され、室内蒸発器18の下流側に蒸発圧力調整弁20が配置されている。これにより、室外熱交換器16における冷媒蒸発温度を、室内蒸発器18における冷媒蒸発温度よりも低下させることができる。
 従って、並列除湿暖房モードでは、直列除湿暖房モードよりも、室外熱交換器16における冷媒の吸熱量を増加させることができ、水冷媒熱交換器12における冷媒の放熱量を増加させることができる。その結果、並列除湿暖房モードでは、直列除湿暖房モードよりも高い加熱能力で空気を再加熱することができる。
 (d)暖房モード
 暖房モードは、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運転モードである。
 制御装置60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、入口側膨張弁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。
 暖房モードの冷凍サイクル装置10では、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。
 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。
 これによれば、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。
 (e)冷却モード
 冷却モードは、車室内の空調を行うことなく、電池80の冷却を行う運転モードである。
 制御装置60は、冷凍サイクル装置10を冷却モードの冷媒回路に切り替えるために、暖房用膨張弁14aを全開状態とし、冷房用膨張弁14bを全閉状態とし、入口側膨張弁14cを絞り状態とし、出口側膨張弁14dを全開状態または絞り状態とし、除湿用開閉弁15aを閉じ、暖房用開閉弁15bを閉じる。
 冷却モードの冷凍サイクル装置10では、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、逆止弁17、入口側膨張弁14c、電池冷却器19、出口側膨張弁14d、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。
 冷却モードの冷凍サイクル装置10では、室外熱交換器16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、入口側膨張弁14cが減圧部として機能し、電池冷却器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。
 これによれば、冷却モードの車両用空調装置1では、入口側膨張弁14cで減圧された低圧冷媒を電池冷却器19へ流入させることによって、電池80の冷却を行うことができる。
 (f)加熱モード
 加熱モードは、車室内の空調を行うことなく、電池80の加熱を行う運転モードである。
 制御装置60は、電池温度TBに応じて、(f-1)低圧加熱モード、(f-2)中間圧加熱モードおよび(f-3)高圧加熱モードを切り替える。
 低圧加熱モードは、電池温度TBが-10℃以下の場合に実施される。低圧加熱モードでは、電池80を最も低温で加熱する。
 中間圧加熱モードは、電池温度TBが-10℃以上0℃以下の場合に実施される。中間圧加熱モードでは、電池80を低圧加熱モードと高圧加熱モードとの間の温度で加熱する。
 高圧加熱モードは、電池温度TBが0℃以上の場合に実施される。高圧加熱モードでは、電池80を中間圧加熱モードよりも高温で加熱する。
 (f-1)低圧加熱モード
 制御装置60は、冷凍サイクル装置10を低圧加熱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、入口側膨張弁14cを絞り状態とし、出口側膨張弁14dを全開状態とし、除湿用開閉弁15aを開き、暖房用開閉弁15bを閉じる。
 低圧加熱モードの冷凍サイクル装置10では、圧縮機11、水冷媒熱交換器12、入口側膨張弁14c、電池冷却器19、出口側膨張弁14d、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。
 低圧加熱モードでは、高温側熱媒体ポンプ41を停止させる。したがって、低圧加熱モードでは、水冷媒熱交換器12で熱交換が行われない。
 つまり、低圧加熱モードの冷凍サイクル装置10では、図3のモリエル線図に示すように、電池冷却器19が、入口側膨張弁14cで減圧された冷媒を放熱させる放熱器として機能するホットガスサイクルが構成される。
 これによれば、電池冷却器19にて、電池80の加熱を行うことができる。
 (f-2)中間圧加熱モード
 制御装置60は、冷凍サイクル装置10を中間圧加熱モードの冷媒回路に切り替えるために、低圧加熱モードの冷媒回路に対して、入口側膨張弁14cを絞り状態とし、出口側膨張弁14dを絞り状態とする。中間圧加熱モードの冷凍サイクル装置10では、入口側膨張弁14cおよび出口側膨張弁14dの両方を絞り状態とするので、図4のモリエル線図に示すように、電池冷却器19に流入する冷媒の圧力は、圧縮機11に吸入される冷媒の圧力よりも高く、圧縮機11から吐出された冷媒の圧力よりも低くなる。そのため、電池冷却器19に流入する冷媒の圧力および温度を、低圧加熱モードよりも高くすることができる。
 そのため、電池冷却器19にて、低圧加熱モードよりも高温で電池80の加熱を行うことができる。
 (f-3)高圧加熱モード
 制御装置60は、冷凍サイクル装置10を高圧加熱モードの冷媒回路に切り替えるために、中間圧加熱モードの冷媒回路に対して、入口側膨張弁14cを全開状態とし、出口側膨張弁14dを絞り状態とする。
 高圧加熱モードの冷凍サイクル装置10では、入口側膨張弁14cを全開状態とするので、図5のモリエル線図に示すように、電池冷却器19に流入する冷媒の圧力は、圧縮機11から吐出された冷媒の圧力と同じになる。そのため、電池冷却器19に流入する冷媒の圧力および温度を、中間圧加熱モードよりも高くすることができる。
 そのため、電池冷却器19にて、中間圧加熱モードよりも高温で電池80の加熱を行うことができる。
 (f-1)低圧加熱モード、(f-2)中間圧加熱モードおよび(f-3)高圧加熱モードの切り替えにより、電池温度TBが高くなるにつれて電池冷却器19に流入する冷媒の温度を高くすることができる。そのため、電池80との温度差を適切に確保してサイクル効率を高めることができる。
 上述の運転モードの切り替えは、制御プログラムが実行されることによって行われる。図6を用いて、制御プログラムについて説明する。図6等のフローチャートに示す各制御ステップは、制御装置60が有する機能実現部である。
 図6のステップS10では、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。続くステップS20では、ステップS10にて読み込んだ検出信号および操作信号に基づいて、車室内へ送風される空気の目標温度である目標吹出温度TAOを決定する。従って、ステップS20は、目標吹出温度決定部である。
 具体的には、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。
 次に、ステップS30では、エアコンスイッチがオンされているか否かが判定される。エアコンスイッチがオンされていることは、乗員が車室内の冷房あるいは除湿を要求していることを意味している。換言すると、エアコンスイッチがオンされていることは、室内蒸発器18にて空気を冷却することが要求されていることを意味している。
 ステップS30にて、エアコンスイッチがオンされていないと判定された場合は、ステップS40へ進む。ステップS30にて、エアコンスイッチがオンされていると判定された場合は、ステップS70へ進む。
 ステップS40では、電池80の加熱が必要であるか否かが判定される。具体的には、本実施形態では、電池温度センサ68によって検出された電池温度TBが、予め定めた基準加熱温度KTB(本実施形態では、10℃)以下となっている際に、電池80の加熱が必要であると判定する。電池温度TBが基準加熱温度KTBよりも高くなっている際に、電池80の加熱は必要でないと判定する。
 ステップS40にて、電池80の加熱は必要でないと判定された場合は、ステップS50へ進む。ステップS40にて、電池80の加熱が必要であると判定された場合は、ステップS60へ進む。
 ステップS50では、冷凍サイクル装置10を作動させないことが選択される。すなわち、空調も、電池80の冷却・加熱も行われない。
 ステップS60では、電池加熱単独運転が選択される。電池加熱単独運転では、電池温度センサ68が検出した電池温度TBに基づいて、(f-1)低圧加熱モード、(f-2)中間圧加熱モード、(f-3)高圧加熱モードのいずれかが選択される。
 電池加熱単独運転では、図7のフローチャートに示す制御プログラムを実行する。ステップS100では、目標電池出口冷媒温度を算出する。目標電池出口冷媒温度は、電池温度センサ68が検出した電池温度TBに基づいて算出される。冷媒と電池80との温度差が一定となるような目標電池出口冷媒温度を算出するのが好ましい。
 ステップS110では、電池加熱モード時に電池出口冷媒温度が目標電池出口冷媒温度となるように、電池加熱モードにおける入口側膨張弁14cおよび出口側膨張弁14dの開度を変更する。
 目標電池出口冷媒温度の代わりに目標電池入口冷媒温度を算出して、電池入口冷媒温度が目標電池入口冷媒温度となるように、入口側膨張弁14cおよび出口側膨張弁14dの開度を変更してもよい。
 図6に示すステップS70では、ステップS40と同様に、電池80の加熱が必要であるか否かが判定される。ステップS70にて、電池80の加熱は必要でないと判定された場合は、ステップS80へ進む。ステップS700にて、電池80の加熱が必要であると判定された場合は、ステップS90へ進む。
 ステップS80では、空調単独運転が選択される。空調単独運転では、外気温Tamと目標吹出温度TAOとに基づいて、(a)冷房モード、(b)直列除湿暖房モード、(c)並列除湿暖房モード、(d)暖房モードのいずれかが選択される。
 したがって、ステップS80で選択される空調単独運転には、冷房単独運転(換言すれば空気冷却単独運転)、直列除湿暖房単独運転(換言すれば除湿暖房単独運転)、並列除湿暖房単独運転(換言すれば除湿暖房単独運転)および暖房単独運転(換言すれば空気加熱単独運転)がある。
 ステップS90では、空調連携電池加熱運転が選択される。空調連携電池加熱運転では、空調単独運転と同様に、外気温Tamと目標吹出温度TAOとに基づいて、(a)冷房モード、(b)直列除湿暖房モード、(c)並列除湿暖房モード、(d)暖房モードのいずれかが選択される。さらに、電池温度センサ68が検出した電池温度TBに基づいて、(f-1)低圧加熱モード、(f-2)中間圧加熱モード、(f-3)高圧加熱モードのいずれかが選択される。
 したがって、ステップS90で選択される空調連携電池加熱運転には、冷房電池加熱運転(換言すれば空気冷却電池加熱運転)、直列除湿暖房電池加熱運転(換言すれば除湿暖房電池加熱運転)、並列除湿暖房電池加熱運転(換言すれば除湿暖房電池加熱運転)、暖房電池加熱運転(換言すれば空気加熱電池加熱運転)がある。
 そして、選択された(a)冷房モード、(b)直列除湿暖房モード、(c)並列除湿暖房モード、(d)暖房モードのいずれかの空調運転モードと、(f-1)低圧加熱モード、(f-2)中間圧加熱モード、(f-3)高圧加熱モードのいずれかの電池加熱モードとが所定時間毎に交互に切り替えられる。これにより、空調と電池加熱とが連携して実行される。
 (f-1)低圧加熱モード、(f-2)中間圧加熱モード、(f-3)高圧加熱モードのいずれかの電池加熱モードが実行されている場合、電池加熱単独運転と同様に、図7のフローチャートに示す制御プログラムを実行して、入口側膨張弁14cおよび出口側膨張弁14dの開度を変更する。
 (d)暖房モードと(f-1)低圧加熱モードとが選択された場合、図8のモリエル線図に示すように、冷凍サイクル装置10の低圧冷媒が室内蒸発器18と電池冷却器19とに並列に流入するようにしてもよい。
 制御装置60は、冷凍サイクル装置10をこ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を絞り状態とし、入口側膨張弁14cを絞り状態とし、出口側膨張弁14dを全開状態とし、除湿用開閉弁15aを開き、暖房用開閉弁15bを閉じる。
 従って、加熱モードの冷凍サイクル装置10では、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、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、入口側膨張弁14c、電池冷却器19、出口側膨張弁14d、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。
 低圧加熱モードでは、高温側熱媒体ポンプ41を停止させる。したがって、低圧加熱モードでは、水冷媒熱交換器12で熱交換が行われない。
 このとき、電池加熱単独運転と同様に、図7のフローチャートに示す制御プログラムを実行して、入口側膨張弁14cおよび出口側膨張弁14dの開度を変更する。これにより、電池冷却器19に流入する冷媒の温度が電池80の温度よりも高くなるように、入口側膨張弁14cの開度が変更される。
 つまり、この運転モードでは、図8のモリエル線図に示すように、室内蒸発器18が、入口側膨張弁14cで減圧された冷媒を放熱させる放熱器として機能し、電池冷却器19が、入口側膨張弁14cで減圧された冷媒を放熱させる放熱器として機能するホットガスサイクルが構成される。
 この運転モードの車両用空調装置1では、室内蒸発器18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。さらに、電池冷却器19にて、電池80の加熱を行うことができる。
 (d)暖房モードと(f-1)低圧加熱モードとが選択された場合、図9のモリエル線図に示すように、冷凍サイクル装置10の高圧冷媒が水冷媒熱交換器12に流入し、冷凍サイクル装置10の低圧冷媒が電池冷却器19に流入するようにしてもよい。
 制御装置60は、冷凍サイクル装置10をこ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、入口側膨張弁14cを絞り状態とし、出口側膨張弁14dを全開状態とし、除湿用開閉弁15aを開き、暖房用開閉弁15bを閉じる。
 従って、加熱モードの冷凍サイクル装置10では、圧縮機11、水冷媒熱交換器12、入口側膨張弁14c、電池冷却器19、出口側膨張弁14d、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。
 このとき、電池加熱単独運転と同様に、図7のフローチャートに示す制御プログラムを実行して、入口側膨張弁14cおよび出口側膨張弁14dの開度を変更する。これにより、電池冷却器19に流入する冷媒の温度が電池80の温度よりも高くなるように、入口側膨張弁14cの開度が変更される。
 つまり、この運転モードでは、図9のモリエル線図に示すように、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、電池冷却器19が、入口側膨張弁14cで減圧された冷媒を放熱させる放熱器として機能するホットガスサイクルが構成される。
 これによれば、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、この運転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。さらに、電池冷却器19にて、電池80の加熱を行うことができる。
 以上の如く、本実施形態の冷凍サイクル装置10では、各種運転モードを切り替えることができる。これにより、車両用空調装置1では、電池80の温度を適切に調整しつつ、車室内の快適な空調を実現することができる。
 本実施形態では、制御装置60は、電池加熱モードでは、電池80の温度が高くなるにつれて電池冷却器19に流入する冷媒の圧力が高くなるように入口側膨張弁14cおよび出口側膨張弁14dを制御する。
 これによると、電池80の温度が高くなるにつれて電池冷却器19に流入する冷媒の温度を高くできるので、電池80との温度差を適切に確保できる。電池冷却器19に流入する冷媒と電池80との温度差を適切に確保することにより、圧縮機の仕事量を極力大きくして、電池80の加熱能力を極力大きくすることができる。
 制御装置60は、電池加熱モードでは、電池冷却器19に流入する冷媒と電池80との温度差が一定とするのが好ましい。
 具体的には、制御装置60は、電池80の温度が高くなるにつれて低圧加熱モード、中間圧加熱モード、高圧加熱モードの順に切り替える。これにより、電池80との温度差を確実に確保できる。
 本実施形態では、制御装置60は、電池加熱モードでは、電池冷却モードよりも放熱量が少なくなるように高温側熱媒体ポンプ41を制御する。これにより、電池加熱モードにおいて電池80を加熱する能力を高めることができる。
 本実施形態では、制御装置60は、空気加熱単独運転と、電池加熱単独運転と、空気加熱電池加熱モードとを切り替えるように入口側膨張弁14c、出口側膨張弁14dおよび高温側熱媒体ポンプ41を制御する。
 これにより、暖房のみと、電池加熱のみと、暖房および電池加熱の両方とを切り替えて行うことができる。
 本実施形態では、制御装置60は、空気冷却単独運転と、電池加熱単独運転と、空気冷却電池加熱運転とを切り替えるように入口側膨張弁14c、出口側膨張弁14dおよび冷房用膨張弁14bを制御する。
 これにより、冷房のみと、電池加熱のみと、冷房および電池加熱の両方とを切り替えて行うことができる。
 本実施形態では、制御装置60は、除湿暖房単独運転と、電池加熱単独運転と、除湿暖房電池加熱運転とを切り替えるように入口側膨張弁14c、出口側膨張弁14d、冷房用膨張弁14bおよび高温側熱媒体ポンプ41を制御する。
 これにより、除湿暖房のみと、電池加熱のみと、除湿暖房および電池加熱の両方とを切り替えて行うことができる。
 (第2実施形態)
 上記実施形態では、電池冷却器19を流通する冷媒によって電池80を冷却または加熱するが、本実施形態では、図10に示すように、チラー25を流通する冷媒で低温側熱媒体回路50の低温側熱媒体を冷却または加熱し、低温側熱媒体回路50の低温側熱媒体によって電池80を冷却または加熱する。
 本実施形態では、入口側膨張弁14cの出口には、チラー25の入口側が接続されている。チラー25は、冷媒通路を流通する冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させることによって低温側熱媒体回路50の低温側熱媒体を冷却する熱交換器である。チラー25の出口には、出口側膨張弁14dの入口側が接続されている。
 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25の水通路、低温側熱媒体ポンプ51、電池冷却器52、三方弁53、低温側ラジエータ54等が配置されている。
 低温側熱媒体ポンプ51は、低温側熱媒体をチラー25の水通路の入口側へ圧送する水ポンプである。低温側熱媒体ポンプ51の基本的構成は、高温側熱媒体ポンプ41と同様である。
 チラー25の水通路の出口には、電池冷却器52の入口側が接続されている。電池冷却器52は、電池80を形成する複数の電池セル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。そして、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、電池80を冷却する熱交換部である。
 このような電池冷却器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すればよい。電池冷却器52は、電池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、電池80に一体的に形成されていてもよい。
 チラー25および電池冷却器52は、入口側膨張弁14cから流出した冷媒で電池80を冷却する電池冷却部である。
 電池冷却器52の出口には、三方弁53の流入口側が接続されている。三方弁53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。三方弁53の作動は、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。
 三方弁53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ている。三方弁53の他方の流出口には、低温側熱媒体ポンプ51の吸入口側が接続されている。従って、三方弁53は、低温側熱媒体回路50において、電池冷却器52から流出した低温側熱媒体のうち、低温側ラジエータ54へ流入させる低温側熱媒体の流量を連続的に調整する機能を果たしている。
 低温側ラジエータ54は、電池冷却器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、低温側熱媒体の熱を外気に放熱させる熱交換器である。
 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。従って、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の熱媒体出口には、低温側熱媒体ポンプ51の吸入口側が接続されている。
 従って、低温側熱媒体回路50では、低温側熱媒体ポンプ51が、電池冷却器52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、電池冷却器52における低温側熱媒体が電池80から奪う吸熱量を調整することができる。つまり、本実施形態では、チラー25および低温側熱媒体回路50の各構成機器によって、入口側膨張弁14cから流出した冷媒を蒸発させて、電池80を冷却する冷却部が構成されている。
 制御装置60の入力側には、第1低温側熱媒体温度センサ67aおよび第2低温側熱媒体温度センサ67bが接続されている。制御装置60には、第1、第2低温側熱媒体温度センサ67a、67bの検出信号が入力される。
 第1低温側熱媒体温度センサ67aは、チラー25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、チラー25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。
 本実施形態では、チラー25で温度調整された低温側熱媒体によって電池80を温度調整できるので、上記実施形態と同様の運転モードを実行することができ、ひいては上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
 (第3実施形態)
 上記実施形態の冷凍サイクル装置10は、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に構成されているが、本実施形態の冷凍サイクル装置10は、図11に示すように、冷房モードの冷媒回路を実行可能になっている。
 本実施形態の冷凍サイクル装置10は、圧縮機11、室外熱交換器16、第5三方継手13e、冷房用膨張弁14b、室内蒸発器18、第6三方継手13f、入口側膨張弁14c、電池冷却器19、出口側膨張弁14d、アキュムレータ21を備えている。
 室内空調ユニット30の空調ケース31内には加熱部36が設けられている。加熱部は、冷凍サイクル装置10の冷媒以外を熱源として、室内蒸発器18を通過した空気を加熱する。加熱部は、例えば電力を熱源とする電気ヒータである。加熱部36は、車両に搭載された各種機器の排熱を熱源とするヒータコアであってもよい。
 室内蒸発器18を通過した空気を加熱部で加熱することによって、暖房および除湿暖房を行うことができる。
 さらに、上記第1実施形態と同様の冷却モード、加熱モード(低圧加熱モード、中間圧加熱モード、高圧加熱モード)を実行可能になっている。
 したがって、本実施形態においても、上記第1実施形態と同様に、空調単独運転と空調連携電池加熱運転と電池単独運転とを行うことができる。
 本開示は上述の実施形態に限定されることなく、本開示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。
 第1実施形態では、複数の空調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の空調運転モードの切り替えはこれに限定されない。
 例えば、冷却対象物の温度を適切に調整しつつ、空気の温度を幅広い範囲で連続的に調整するためには、少なくとも直列除湿暖房モードに切り替え可能であればよい。望ましくは、上記4つの運転モードに加えて、冷房モードおよび暖房モードの運転モードに切り替え可能であればよい。
 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を一体化等を行ってもよい。例えば、第1実施形態において、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。冷房用膨張弁14bおよび入口側膨張弁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。
 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。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。
 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、第2実施形態で説明した低温側熱媒体回路50の三方弁53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エンジン(換言すれば内燃機関)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。
 例えば、水冷媒熱交換器12およびヒータコア42の代わりに室内凝縮器を備えていてもよい。室内凝縮器は、室内空調ユニット30の空調ケース31内に収容されて、圧縮機11から吐出された高圧冷媒と、室内蒸発器18通過後の空気とを熱交換させて、空気を加熱する加熱用の熱交換器である。この場合、エアミックスドア34は、室内凝縮器における冷媒からの放熱量を調整する放熱量調整部として機能する。
 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、冷却部として、第2実施形態で説明した低温側熱媒体回路50のチラー25を凝縮部とし、電池冷却器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、低温側熱媒体ポンプ51を廃止することができる。
 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。
 上述の各実施形態では、冷凍サイクル装置10を車両用空調装置1に適用したが、冷凍サイクル装置10の適用はこれに限定されない。例えば、コンピューターサーバーの温度を適切に調整しつつ、室内の空調を行うサーバー冷却機能付きの空調装置等に適用してもよい。
 上述の各実施形態では、室内蒸発器18は、車室内最前部の計器盤の内側に配置された室内空調ユニット30の空調ケース31内に収容されているが、室内蒸発器18は、車室内の後席側空間を空調する後席側空調ユニットの空調ケース内に収容されていてもよい。
 上述の各実施形態の冷凍サイクル装置10において、排熱回収用熱交換器が室内蒸発器18と並列に配置されていてもよい。排熱回収用熱交換器は、車両に搭載された各種機器の排熱を冷媒に吸熱させる熱交換器である。
 本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (6)

  1.  冷媒を圧縮して吐出する圧縮機(11)と、
     前記圧縮機から吐出された前記冷媒を放熱させる放熱部(12、42)と、
     前記放熱部から流出した前記冷媒を減圧させ、前記冷媒の減圧量を変化させることが可能な入口側減圧部(14c)と、
     前記入口側減圧部から流出した前記冷媒で電池(80)を冷却する電池冷却部(19、25、52)と、
     前記電池冷却部から流出した前記冷媒を減圧させ、前記冷媒の減圧量を変化させることが可能な出口側減圧部(14d)と、
     前記入口側減圧部および前記出口側減圧部を制御して前記冷媒の減圧量を調整する制御部(60)とを備え、
     前記制御部は、
     前記電池冷却部に流入する前記冷媒の温度が前記電池の温度よりも低くなるように、前記入口側減圧部および前記出口側減圧部のうち少なくとも前記入口側減圧部で前記冷媒を減圧させる電池冷却モードと、
     前記電池冷却部に流入する前記冷媒の温度が前記電池の温度よりも高くなるように、前記入口側減圧部および前記出口側減圧部のうち少なくとも1つの減圧部で前記冷媒を減圧させる電池加熱モードとを切り替え、
     前記電池加熱モードでは、前記電池の温度が高くなるにつれて前記電池冷却部に流入する前記冷媒の圧力が高くなるように前記入口側減圧部および前記出口側減圧部を制御する冷凍サイクル装置。
  2.  前記電池加熱モードは、前記入口側減圧部および前記出口側減圧部のうち前記入口側減圧部のみで前記冷媒を減圧させる低圧加熱モードと、
     前記入口側減圧部および前記出口側減圧部の両方で前記冷媒を減圧させる中間圧加熱モードと、
     前記入口側減圧部および前記出口側減圧部のうち前記出口側減圧部のみで前記冷媒を減圧させる高圧加熱モードとを含んでおり、
     前記制御部は、前記電池の温度が高くなるにつれて前記低圧加熱モード、前記中間圧加熱モード、前記高圧加熱モードの順に切り替える請求項1に記載の冷凍サイクル装置。
  3.  前記放熱部における前記冷媒からの放熱量を調整する放熱量調整部(41)を備え、
     前記制御部は、前記電池加熱モードでは、前記電池冷却モードよりも前記放熱量が少なくなるように前記放熱量調整部を制御する請求項1または2に記載の冷凍サイクル装置。
  4.  前記放熱部における前記冷媒からの放熱量を調整する放熱量調整部(41)を備え、
     前記放熱部は、前記圧縮機から吐出された前記冷媒と、空調対象空間に送風される空気とを熱交換させて前記空気を加熱し、
     前記制御部は、
     前記放熱部で前記空気を加熱するが前記電池冷却部で前記電池を加熱しない空気加熱単独運転と、
     前記放熱部で前記空気を加熱しないが前記電池冷却部で前記電池を加熱する電池加熱単独運転と、
     前記放熱部で前記空気を加熱するとともに前記電池冷却部で前記電池を加熱する空気加熱電池加熱モードとを切り替えるように前記入口側減圧部、前記出口側減圧部および前記放熱量調整部を制御する請求項1または2に記載の冷凍サイクル装置。
  5.  前記放熱部から流出した前記冷媒を減圧させ、前記冷媒の減圧量を変化させることが可能な空気冷却用減圧部(14b)と、
     前記空気冷却用減圧部で減圧された前記冷媒と、空調対象空間に送風される空気とを熱交換させて前記空気を冷却する空気冷却部(18)とを備え、
     前記制御部は、
     前記空気冷却部で前記空気を冷却するが前記電池冷却部で前記電池を加熱しない空気冷却単独運転と、
     前記空気冷却部で前記空気を冷却しないが前記電池冷却部で前記電池を加熱する電池加熱単独運転と、
     前記空気冷却部で前記空気を冷却するとともに前記電池冷却部で前記電池を加熱する空気冷却電池加熱運転とを切り替えるように前記入口側減圧部、前記出口側減圧部および前記空気冷却用減圧部を制御する請求項1または2に記載の冷凍サイクル装置。
  6.  前記放熱部から流出した前記冷媒を減圧させ、前記冷媒の減圧量を変化させることが可能な空気冷却用減圧部(14b)と、
     前記空気冷却用減圧部で減圧された前記冷媒と、空調対象空間に送風される空気とを熱交換させて前記空気を冷却する空気冷却部(18)と、
     前記放熱部における前記冷媒からの放熱量を調整する放熱量調整部(41)とを備え、
     前記放熱部は、前記圧縮機から吐出された前記冷媒と、前記空気冷却部で冷却された前記空気とを熱交換させて前記空気を加熱し、
     前記制御部は、
     前記空気を前記空気冷却部で冷却した後に前記放熱部で加熱するが前記電池冷却部で前記電池を加熱しない除湿暖房単独運転と、
     前記空気を前記空気冷却部で冷却せず前記放熱部で加熱しないが前記電池冷却部で前記電池を加熱する電池加熱単独運転と、
     前記空気を前記空気冷却部で冷却した後に前記放熱部で加熱するとともに前記電池冷却部で前記電池を加熱する除湿暖房電池加熱運転とを切り替えるように前記入口側減圧部、前記出口側減圧部、前記空気冷却用減圧部および前記放熱量調整部を制御する請求項1または2に記載の冷凍サイクル装置。
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