JP5676738B2

JP5676738B2 - 車両用空調システム

Info

Publication number: JP5676738B2
Application number: JP2013500722A
Authority: JP
Inventors: 忠史尾坂; 松嶋　弘章; 弘章松嶋; 禎夫関谷; 利一内田; 悠基秋山
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2011-02-21
Filing date: 2011-02-21
Publication date: 2015-02-25
Anticipated expiration: 2031-02-21
Also published as: US9573437B2; JPWO2012114422A1; WO2012114422A1; US20130299129A1

Description

本発明は、電気自動車、ハイブリッド自動車、電気鉄道等の電動車両に適用される車両用空調システムに関する。

ハイブリッド車両の車両用空調システムについて、例えば特許文献１には、冷却媒体を循環させる循環ポンプを有して、この循環ポンプにより循環される冷却媒体により車載発熱体を冷却する冷却回路と、冷媒を圧縮する圧縮機と、この圧縮機からの冷媒を冷却させる冷媒冷却器と、この冷媒冷却器からの冷媒を減圧する減圧器と、前記冷却回路内の冷却媒体から吸熱して前記減圧器からの冷媒を蒸発させる蒸発器と、を有する冷凍サイクル装置とを備える車両用冷却システムであって、前記冷却回路は、前記冷却媒体と車室内に吹き出す空気との間で熱交換する車室内空調用熱交換器を備えた車両用冷却システムが記載されている。

また、ヒートポンプ式冷房装置と暖房用循環装置とを組み合わせた車両用空調システムについて、例えば特許文献２には、ヒートポンプ式冷房装置を用いて暖房と冷房を行うシステムにあって、ヒートポンプ式冷房装置の構成を簡略化するために、第１循環経路を有するヒートポンプ式冷房装置Ａと、第２循環経路を有する暖房用循環装置Ｂとを備え、第１循環経路中の水冷コンデンサは、第２循環経路８内に配置されて第１の冷媒の熱を第２の冷媒へ放熱し、第２循環経路８には、放熱器側と放熱器バイパス流路に流路を切り換える流路切換弁を設け、暖房運転時は、流路切換弁によって第２の冷媒を放熱器バイパス流路へと流し、ヒータコアで加熱された空気を空調風として車室内へ導入し、冷房運転時は、流路切換弁によって第２の冷媒を放熱器へと流し、エバポレータで冷却された空気を空調風として車室内へ導入する車両用空調システムが記載されている。

：特許４２８５２９２号公報：特開２００８−２３０５９４号公報

ハイブリッド車両用の従来知らせている車両用空調システムでは、省エネ効果が十分でなく、更なる改良が求められていた。

課題を解決するための手段
本願発明は、車両に搭載された発熱機器の機器冷却回路と、冷凍サイクル回路を有する車室内空調装置と、前記機器冷却回路の機器冷却媒体と前記冷凍サイクル回路の空調用冷却媒体の間の熱交換を行う中間熱交換器と、を備え、車外の空気又は車内の空気を吸入し、該空気を温度調節して車内に吹き出す車両用空調システムであって、前記空気を冷却する第一室内冷却熱交換器と、前記第一室内冷却熱交換器を通過した空気の下流側に設けられて該空気の温度調節をする室内空調熱交換器と、前記室内空調熱交換器に接続された冷凍サイクルと、前記車両に搭載された発熱体と、前記発熱体と前記第一室内冷却熱交換器の間を循環する機器冷却媒体の回路と、を備え、前記室内空調熱交換器に流入する空気流路が、前記第一室内冷却熱交換器を通過する流路と前記第一室内冷却熱交換器を通過しない流路を合流して構成され、その双方の流路が切り替え可能に構成され、前記第一室内冷却熱交換器と並列して第二室内冷却熱交換器を設けた分岐回路が設けられ、該第二室内冷却熱交換器が、空気流路において前記室内空調熱交換器の下流側に設置されていることを特徴とする車両用空調システムである。

本願発明は、上記された車両用空調システムにおいて、前記第一室内冷却熱交換器が室外に設置されていることを特徴とする。

本願発明は、上記された車両用空調システムにおいて、前記第一室内冷却熱交換器を通過した空気を室外に放出することができるように流路が切り替え可能に構成されていることを特徴とする。

本願発明は、車両に搭載された発熱機器の冷却を行うと共に、車外の空気又は車内の空気を吸入し、該空気を温度調節して車内に吹き出す車両用空調システムを、複数の運転モードを切り替えて選択して運転する車両用空調システムの運転方法であって、車両に搭載された発熱体を機器冷却媒体で冷却する第１のステップと、吸入した空気で前記機器冷却媒体を冷却する第２のステップと、第２のステップを通過した空気と第２のステップを経ない空気とを切り替え可能に合流させる第３のステップと、第３のステップを経た空気と空調用冷却媒体とを熱交換させることにより該空気の温度を調節する第４のステップと、を含み、選択したモードが冷房運転のとき、前記第３のステップにおいて、前記第２のステップで温度上昇した空気を室外に放出し、前記第２のステップを経ない空気のみを導入するように流路を切り替えることを特徴とする車両用空調システムの運転方法である。

本願発明は、車両に搭載された発熱機器の冷却を行うと共に、車外の空気又は車内の空気を吸入し、該空気を温度調節して車内に吹き出す車両用空調システムを、複数の運転モードを切り替えて選択して運転する車両用空調システムの運転方法であって、車両に搭載された発熱体を機器冷却媒体で冷却する第１のステップと、吸入した空気で前記機器冷却媒体を冷却する第２のステップと、第２のステップを通過した空気と第２のステップを経ない空気とを切り替え可能に合流させる第３のステップと、第３のステップを経た空気と空調用冷却媒体とを熱交換させることにより該空気の温度を調節する第４のステップと、第４のステップを経た空気を電気ヒータで加熱する第５のステップと、を含み、選択したモードが除湿運転のとき、前記第４のステップにおいて前記空気を冷却し、前記第５のステップにおいて前記空気を加熱することを特徴とする車両用空調システムの運転方法である。

本願発明は、車両に搭載された発熱機器の冷却を行うと共に、車外の空気又は車内の空気を吸入し、該空気を温度調節して車内に吹き出す車両用空調システムを、複数の運転モードを切り替えて選択して運転する車両用空調システムの運転方法であって、車両に搭載された発熱体を機器冷却媒体で冷却する第１のステップと、吸入した空気で前記機器冷却媒体を冷却する第２のステップと、第２のステップを通過した空気と第２のステップを経ない空気とを切り替え可能に合流させる第３のステップと、第３のステップを経た空気と空調用冷却媒体とを熱交換させることにより該空気の温度を調節する第４のステップと、第４のステップを経た空気を電気ヒータで加熱する第５のステップと、を含み、選択したモードが暖房運転のとき、前記第４のステップにおいて前記空気を加熱し、必要な場合、前記第５のステップにおいて前記空気を更に加熱することを特徴とする車両用空調システムの運転方法である。

本発明によれば、冷凍サイクルの消費電力を抑制可能な車両用空調システムを提供することができる。

本発明の車両用空調システムの概略構成を示す。本発明に係る空調装置６０の実施例１の概略構成を示す。機器冷却運転のモードにおける実施例１の空調装置６０の概略構成を示す。冷房運転のモードにおける実施例１の空調装置６０の概略構成を示す。冷房・機器冷却運転のモードにおける実施例１の空調装置６０の概略構成を示す。暖房運転のモードにおける実施例１の空調装置６０の概略構成を示す。暖房・機器冷却運転のモードにおける実施例１の空調装置６０の概略構成を示す。除湿運転のモードにおける実施例１の空調装置６０の概略構成を示す。暖房・除湿運転のモードにおける実施例１の空調装置６０の概略構成を示す。加熱運転のモードにおける実施例１の空調装置６０の概略構成を示す。除霜運転のモードにおける実施例１の空調装置６０の概略構成を示す。本発明に係る室内空調熱交換器７と室内冷却熱交換器６Bの配列を示す。本発明に係る室内空調熱交換器７と室内冷却熱交換器６Ａの配列を示す。室内ユニットの切り替えダンパが、外気導入、吸込空気を室内へ吹き出す状態の概略構成を示す。室内ユニットの切り替えダンパが、内気循環、吸込空気を室内へ吹き出す状態の概略構成を示す。室内ユニットの切り替えダンパが、外気導入、吸込空気を室外へ吹き出す状態の概略構成を示す。室内ユニットの切り替えダンパが、外気導入、吸込空気を室内と室外へ吹き出す状態の概略構成を示す。温度調節の対象と、その条件を示す。本発明に係る発熱体として、図２とは別の配置例を示す。本発明に係る空調制御装置６１における制御処理プログラムのフローチャートを示す。車両の状態と温度調節が必要な機器である発熱体９の設定温度の変更について示す。本発明の車両用空調システムが搭載される電気自動車の制御装置の構成を示す。本発明の車両用空調システムの実施例２の概略構成を示す。機器冷却運転モードにおける実施例２の空調装置６０の概略構成を示す。冷房運転モードにおける実施例２の空調装置６０の概略構成を示す。冷房・機器冷却運転モードにおける実施例２の空調装置６０の概略構成を示す。暖房運転モードにおける実施例２の空調装置６０の概略構成を示す。暖房・機器冷却運転モードにおける実施例２の空調装置６０の概略構成を示す。除湿運転モードにおける実施例２の空調装置６０の概略構成を示す。加熱運転モードにおける実施例２の空調装置６０の概略構成を示す。除霜運転モードにおける実施例２の空調装置６０の概略構成を示す。

以下では、本発明の車両用空調システムを電気自動車に適用した一実施の形態を説明するが、本発明の範囲はこれに限定されるものではない。なお、本発明は電気自動車に限定されず、ハイブリッド自動車、あるいは電気鉄道、建設車両、その他の特殊車両等の電動車両に対しても適用することができる。また、この一実施の形態ではインバータにより駆動される交流モータを例に挙げて説明するが、本発明は交流モータに限定されず、例えばサイリスタレオナード装置などのコンバータにより駆動される直流モータ、あるいはチョッパ電源により駆動されるパルスモータなど、あらゆる種類の回転電機（モータ・ジェネレータ）に適用することができる。

（１）車両用空調システムの構成について
図１は、本発明の車両用空調システムの概略構成を示す図である。図１に示す車両用空調システムは、車室や温度調節が必要な機器の冷暖房、冷却/加熱を行うための空調装置６０と、その空調装置６０を制御する空調制御装置６１を備えている。空調装置６０に設けられた各種アクチュエータは、空調制御装置６１からの制御信号により制御される。本実施の形態に関係するアクチュエータには、圧縮機１、流量制御手段としての膨張弁２２Ａ、２２Ｂ、２３、第一流路切換手段としての四方弁１９、第二流路切換手段としての三方弁２０、二方弁２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ、２１Ｅ、ポンプ５、室外ファン３および室内ファン８がある。

空調制御装置６１には、温度センサにより車室内温度６２、温度調節が必要な機器の温度６３が入力される。本実施の形態では、温度調節が必要な機器としてモータ、インバータ、バッテリおよびギヤボックス等の機器があり、それぞれに温度センサが設けられている。また、空調制御装置６１には、車両運転情報６４である車両速度およびアクセル開度が車速センサおよびアクセルセンサから入力されると共に、車両の走行計画情報６５である道路情報や目的地情報などがナビゲーション装置から入力される。

（２）空調装置の構成について
図２は、空調装置６０の概略構成を示す図である。空調装置６０は、室内空調および発熱体９の冷却を行う空調用冷却媒体（例えば冷媒）が循環する冷凍サイクル回路９０と、発熱体９の冷却を行う機器冷却媒体（例えば冷却水）が循環する機器冷却回路４１とを備えている。

冷凍サイクル回路９０には、冷媒を圧縮する圧縮機１、空調用冷却媒体と外気との熱交換を行う室外熱交換器２、分岐した冷凍サイクル回路９０Ａにあり空調用冷却媒体と機器冷却回路４１内を流れる機器冷却媒体との熱交換を行う中間熱交換器４、冷凍サイクル回路９０Ｂにあり空調用冷却媒体と車室内空気との熱交換を行う室内空調熱交換器７が、空調用冷却媒体を循環させる液配管により接続されている。

圧縮機１の吸込配管１１と吐出配管１０との間には、四方弁１９が設けられている。四方弁１９を切り換えることにより、吸込配管１１および吐出配管１０のいずれか一方を室外熱交換器２に接続し、他方を中間熱交換器４、室内空調熱交換器７に接続することができる。図２に示す四方弁１９は、吐出配管１０を室外熱交換器２に接続し、吸込配管１１を中間熱交換器４に接続している。

室内空調熱交換器７は、一端が室外熱交換器２に接続されており、他端が三方弁２０を介して圧縮機１の吐出配管１０または吸込配管１１のいずれか一方に切り換え可能に接続されている。空調用冷却媒体の流量制御手段として作用する膨張弁２３、２２Ａ、２２Ｂが、それぞれ室外熱交換器２の圧縮機１に接続されていない側、中間熱交換器４と室外熱交換器２との間、室内空調熱交換器７と室外熱交換器２との間に設けられている。また、室外熱交換器２には外気送風用の室外ファン３が備えられている。

機器冷却回路４１は、機器冷却媒体が内部を流れ車室内空気との熱交換を行う室内冷却熱交換器６と、中間熱交換器４と、機器冷却媒体を機器冷却回路４１内を循環させるポンプ５と、温度調節が必要な機器である発熱体９が順に環状に接続されている。

機器冷却回路４１の室内冷却熱交換器６は、第一室内冷却熱交換器としての室内冷却熱交換器６Ａと、第二室内冷却熱交換器としての室内冷却熱交換器６Ｂが並列に２つ設置され、これら２つの室内冷却熱交換器６Ａ、６Ｂの両端をバイパスするバイパス回路４１Ｃが設けられている。バイパス回路４１Ｃには二方弁２１Ｃが設けられ、室内冷却熱交換器６Ａを通る回路４１Ｅには二方弁２１Ｅ、室内冷却熱交換器６Ｂを通る回路４１Ｄには二方弁２１Ｄが設けられている。これらの二方弁２１Ｃ、２１Ｄ、２１Ｅの開閉動作により、機器冷却媒体の流路を切り替えることが可能となる。また、機器冷却回路４１には、複数の発熱体９Ａ、９Ｂを温度調節するために図２に示すように接続する。発熱体９Ｂを備える機器冷却回路４１Ｂには二方弁２１Ｂを設置し、発熱体９Ｂを通さない機器冷却回路４１Ａには二方弁２１Ａを設置する。これにより二方弁２１Ａを閉じ、二方弁２１Ｂを開いたときには発熱体９Ａ、９Ｂの両方を温度調節できるが、二方弁２１Ａを開き、二方弁２１Ｂを閉じたときには発熱体９Ａのみ温度調節できる。なお、発熱体９Ａの位置に複数の発熱体９を直列に接続してもよい。発熱体の温度条件により発熱体９の接続方法、二方弁の設置方法は変更できるものとする。

室内空調のため、温度調節された空気を吹き出す室内ユニットは、室内（車内）または室外（車外）の空気を吸い込み、室内または室外に吹き出す室内ファン８と、室内冷却熱交換器６Ａ、６Ｂと、室内空調熱交換器７と、室内冷却熱交換器６で熱交換された空気を室内または室外に吹き出すように切り替える切り替えダンパ５２、５３と、室内または室外の空気の吸い込みや、室内または室外への空気の吹き出し口である空気出入り口４３Ａ、４３Ｂ、４３Ｃ,４３Ｄとを備える。

室内空調熱交換器７の上流側、下流側にはそれぞれ室内冷却熱交換器６Ａ、６Ｂを設置し、室内空調熱交換器７、室内冷却熱交換器６Ａの間に切り替えダンパ５２、５３を設けた。室内ユニットは、室内ファン８により空気が空気吸込口４３Ａ、４３Ｄから吸い込まれ、空気吐出口４３Ｂ、４３Ｃから吹き出される。

空気吸込口４３Ａ、４３Ｄは、図示しないダクトにより室内空気（内気）または車外空気（外気）を吸い込めるようにしている。空気吐出口４３Ｂは図示しないダクトにより室内（車内）に吹き出すようにしており、空気吐出口４３Ｃは図示しないダクトにより室外（車外）に吹き出すようにしている。

切り替えダンパ５２は、空気吸込口４３Ｄから吸い込む空気量を調整できるようにしており、開度を可変に制御できるようにしている。空気吸込口４３Ｄから吸い込んだ空気は室内冷却熱交換器６Ａを通らず、室内空調熱交換器７と室内冷却熱交換器６Ｂを通り、空気吐出口４３Ｂから室内に吹き出すようになる。

切り替えダンパ５３は、空気吸込口４３Ａから吸い込んだ空気が室内冷却熱交換器６Ａを通過した後、空気吐出口４３Ｃから室外に吹き出すか、または空気吐出口４３Ｂから室内に吹き出すようにしている。

次に、図２に示した空調装置６０の運転動作について説明する。本実施形態では、ポンプ５による機器冷却媒体の循環により発熱体９の温度調整を行う。その他の機器の動作は、空調負荷や発熱体９からの発熱量に応じて変化する。以下では、機器冷却、冷房、冷房＋機器冷却、暖房、暖房＋機器冷却、除湿、暖房除湿、機器加熱、除霜の運転について説明する。

（３）機器冷却運転について
機器冷却運転は、室内空調が無しの状態で発熱体９を冷却する運転であり、図３を用いて説明する。この運転は、機器冷却回路４１を循環する機器冷却媒体を室内冷却熱交換器６Ａでのみ冷却する場合と、室内冷却熱交換器６Ａと中間熱交換器４で機器冷却媒体を冷却する場合がある。

機器冷却回路４１の二方弁２１Ｃ、２１Ｄを閉じ、二方弁２１Ｅを開けることで、機器冷却媒体がポンプ５の駆動により室内冷却熱交換器６Ａと中間熱交換器４を循環するようになる。二方弁２１Ｂを閉じ、二方弁２１Ａを開けた場合には機器冷却回路４１Ａに機器冷却媒体が流れ、二方弁２１Ａを閉じ、二方弁２１Ｂを開いた場合には機器冷却回路４１Ｂに機器冷却媒体が流れる。発熱体９Ａ、９Ｂの両方を冷却する場合には、二方弁２１Ａを閉じ、二方弁２１Ｂを開けることになる。

室内ユニット４２内にある切り替えダンパ５２、５３は、図３に示すように空気出入り口４３Ａで吸い込んだ空気が室内冷却熱交換器６Ａを通り空気出入り口４３Ｃから吹き出すように設定する。この室内冷却熱交換器６Ａを通過する空気により、機器冷却媒体を冷却することができる。また、室内ファン８で吸い込まれる空気の風量により、冷却能力を調整することができる。なお、空気出入り口４３Ｃは図示しないダクトにより室内に暖かい空気を吹き出さないようにしている。

中間熱交換器４で機器冷却媒体を冷却する場合には、図３に示すように四方弁１９、三方弁２０を接続し、圧縮機１の吐出配管１０は室外熱交換器２に接続され、圧縮機１の吸込配管１１は中間熱交換器４および室内空調熱交換器７に接続される。なお、膨張弁２２Ｂは全閉とし、空調用冷却媒体が室内空調熱交換器７に流れないようにする。すなわち、室外熱交換器２を凝縮器、中間熱交換器４を蒸発器としている。

圧縮機１で圧縮された空調用冷却媒体は、室外熱交換器２で放熱することによって液化した後、全開の膨張弁２３を通り、中間熱交換器４を流れる。中間熱交換器４に流れる空調用冷却媒体は、膨張弁２２Ａで減圧されて低温・低圧となり、中間熱交換器４において機器冷却回路４１の機器冷却媒体から吸熱することによって蒸発し、四方弁１９を通って圧縮機１へ戻る。上記のように冷凍サイクル回路９０を用いることにより、中間熱交換器４で機器冷却媒体と空調用冷却媒体の熱交換し、機器冷却媒体が冷却される。

以上のように、室内冷却熱交換器６Ａと中間熱交換器４で機器冷却媒体を冷却することができる。機器冷却媒体が所定温度より低い場合には、冷凍サイクル回路９０を用いず、室内冷却熱交換器６Ａでのみ機器冷却媒体を冷却し、機器冷却媒体が所定温度より高い場合には、冷凍サイクル回路９０を用いて室内冷却熱交換器６Ａと中間熱交換器４で機器冷却媒体を冷却する。

なお、機器冷却媒体の温度を制御するためには、室内ファン８の風量とポンプ５の流量と圧縮機１の回転数と膨張弁２２Ａの開度と室外ファン３の風量を制御すればよい。機器冷却媒体が目標温度より高い場合には、室内ファン８の風量を増加、ポンプ５の流量を増加、圧縮機１の回転数増加、膨張弁２２Ａの開度を開け、室外ファン３の風量を増加すればよい。一方、機器冷却媒体が目標温度より低い場合には、室内ファン８の風量を減少、ポンプ５の流量を減少、圧縮機１の回転数減少、膨張弁２２Ａの開度を絞り、室外ファン３の風量を減少すればよい。なお、全てのアクチュエータを制御する必要はなく、少なくとも１つ制御すればよい。

（４）冷房運転について
冷房運転は、発熱体９の冷却無しに室内を冷房する運転であり、図４を用いて説明する。

機器冷却回路４１は、二方弁２１Ｄ、２１Ｅを閉じ、二方弁２１Ｃを開けることで、機器冷却媒体がポンプ５の駆動により室内冷却熱交換器６Ａ、６Ｂを流れず、機器冷却回路４１Ｃを流れるようになる。このように発熱体９を冷却しない場合であっても、機器冷却回路４１の機器冷却媒体を循環させるのは、発熱体９部分にある機器冷却媒体の偏った温度上昇を防ぐためである。二方弁２１Ａを開け、二方弁２１Ｂを閉じた場合には機器冷却回路４１Ａに機器冷却媒体が流れ、二方弁２１Ａを閉じ、二方弁２１Ｂを開いた場合には機器冷却回路４１Ｂに機器冷却媒体が流れる。

室内ユニット４２内にある切り替えダンパ５２、５３は、図４に示すように空気出入り口４３Ａで吸い込んだ空気が室内冷却熱交換器６Ａ、室内空調熱交換器７、室内冷却熱交換器６Ｂを通り空気出入り口４３Ｂから吹き出すように設定する。この室内冷却熱交換器６Ａ、６Ｂには機器冷却媒体が循環していないので、室内冷却熱交換器６Ａ、６Ｂを通過する空気の温度は変化しない。なお、空気出入り口４３Ｂは図示しないダクトにより室内（車内）に通じており、室内の温度調節を行う。

また、冷房運転では、図４に示すように四方弁１９、三方弁２０を接続し、圧縮機１の吐出配管１０は室外熱交換器２に接続され、圧縮機１の吸込配管１１は中間熱交換器４および室内空調熱交換器７に接続される。なお、膨張弁２２Ａは全閉とし、空調用冷却媒体が中間熱交換器４に流れないようにする。すなわち、室外熱交換器２を凝縮器、室内空調熱交換器７を蒸発器としている。

圧縮機１で圧縮された空調用冷却媒体は、室外熱交換器２で放熱することによって液化した後、全開の膨張弁２３を通り、室内空調熱交換器７を流れる。室内空調熱交換器７に流れる空調用冷却媒体は、膨張弁２２Ｂで減圧されて低温・低圧となり、室内空調熱交換器７において空気出入り口４３Ａで吸い込んだ空気から吸熱することによって蒸発し、三方弁２０を通って圧縮機１へ戻る。このように室内空調熱交換器７で熱交換して冷却された空気が空気出入り口４３Ｂから車室内へ吹き出される。

なお、空気出入り口４３Ｂから吹き出す空気温度を調整するためには、室内ファン８の風量と圧縮機１の回転数と膨張弁２２Ｂの開度、室外ファン３の風量を制御すればよい。吹き出す空気が目標温度より高い場合には、室内ファン８の風量を増加、圧縮機１の回転数増加、膨張弁２２Ｂの開度を開け、室外ファン３の風量を増加すればよい。一方、吹き出す空気が目標温度より低い場合には、室内ファン８の風量を減少、圧縮機１の回転数減少、膨張弁２２Ｂの開度を絞り、室外ファン３の風量を減少すればよい。なお、全てのアクチュエータを制御する必要はなく、少なくとも１つ制御すればよい。

（５）冷房、機器冷却運転について
冷房、機器冷却運転は、発熱体９を冷却し、室内を冷房する運転であり、図５を用いて説明する。この運転は、機器冷却回路４１を循環する機器冷却媒体を室内冷却熱交換器６Ａでのみ冷却する場合と、室内冷却熱交換器６Ａと中間熱交換器４で機器冷却媒体を冷却する場合がある。

機器冷却回路４１は、二方弁２１Ｃ、２１Ｄを閉じ、二方弁２１Ｅを開けることで、機器冷却媒体がポンプ５の駆動により室内冷却熱交換器６Ａと中間熱交換器４を循環するようになる。二方弁２１Ａを開け、二方弁２１Ｂを閉じた場合には機器冷却回路４１Ａに機器冷却媒体が流れ、二方弁２１Ａを閉じ、二方弁２１Ｂを開いた場合には機器冷却回路４１Ｂに機器冷却媒体が流れる。発熱体９Ａ、９Ｂの両方を冷却する場合には、二方弁２１Ａを閉じ、二方弁２１Ｂを開けることになる。

室内ユニット４２内にある切り替えダンパ５２、５３は、図５に示すように空気出入り口４３Ａで吸い込んだ空気が室内冷却熱交換器６Ａを通り空気出入り口４３Ｃから吹き出すようにする。空気出入り口４３Ｃは図示しないダクトにより、室内に空気を吹き出さないようにしている。また、室内ファン８により空気出入り口４３Ｄで吸い込んだ空気が室内空調熱交換器７を通り空気出入り口４３Ｂから吹き出すようにしている。この室内冷却熱交換器６Ａを通過する空気により、機器冷却媒体を冷却することができる。室内冷却熱交換器７を通過する空気は、室内冷却熱交換器７により冷却され、室内（車内）に冷却された空気が吹き出される。

また、冷房、機器冷却運転では、図５に示すように四方弁１９、三方弁２０を接続し、圧縮機１の吐出配管１０は室外熱交換器２に接続され、圧縮機１の吸込配管１１は中間熱交換器４および室内空調熱交換器７に接続される。すなわち、室外熱交換器２を凝縮器、中間熱交換器４と室内空調熱交換器７を蒸発器としている。

圧縮機１で圧縮された空調用冷却媒体は、室外熱交換器２で放熱することによって液化した後、全開の膨張弁２３を通り、中間熱交換器４および室内空調熱交換器７を流れる。中間熱交換器４に流れる空調用冷却媒体は、膨張弁２２Ａで減圧されて低温・低圧となり、中間熱交換器４において機器冷却回路４１の機器冷却媒体から吸熱することによって蒸発し、四方弁１９を通って圧縮機１へ戻る。このように、中間熱交換器４で機器冷却媒体と空調用冷却媒体の熱交換し、機器冷却媒体が冷却される。室内空調熱交換器７に流れる空調用冷却媒体は、膨張弁２２Ｂで減圧されて低温・低圧となり、室内空調熱交換器７において空気出入り口４３Ｄで吸い込んだ空気から吸熱することによって蒸発し、三方弁２０を通って圧縮機１へ戻る。このように室内空調熱交換器７で熱交換して冷却された空気が空気出入り口４３Ｂから室内へ吹き出される。

以上のように、中間熱交換器４および室内空調熱交換器７の両方を蒸発器として利用できるので、車室内の冷房と発熱体９の冷却とを同時に実現することができる。さらに、中間熱交換器４と室内空調熱交換器７とを圧縮機１の吸込配管１１に対して並列に接続し、それぞれの冷凍サイクル回路９０Ａ、９０Ｂに膨張弁２２Ａ、２２Ｂを設けているので、中間熱交換器４および室内空調熱交換器７へ流れる空調用冷却媒体の流量を、それぞれ任意に変えることができる。その結果、機器冷却媒体の温度と空調用冷却媒体の温度とを、それぞれ任意の所望の温度に制御することができる。したがって、冷房を行うために空調用冷却媒体の温度を十分下げた場合であっても、中間熱交換器４へ流れる冷媒流量を抑制することで、発熱体９の内部を流れる機器冷却媒体の温度を高く保つことができる。

また、機器冷却媒体は上記のように室内冷却熱交換器６Ａと中間熱交換器４で冷却することができる。機器冷却媒体が所定温度より低い場合には、冷凍サイクル回路９０を用いず、室内冷却熱交換器６Ａでのみ機器冷却媒体を冷却し、機器冷却媒体が所定温度より高い場合には、冷凍サイクル回路９０を用いて室内冷却熱交換器６Ａと中間熱交換器４で機器冷却媒体を冷却する。これは、膨張弁２２Ａの開度を調整することで制御する。膨張弁２２Ａを全閉とする場合には、中間熱交換器４に空調用冷却媒体が流れなくなるので、機器冷却媒体は室内冷却熱交換器６Ａでのみ冷却するようになる。

なお、機器冷却媒体の温度や空気出入り口４３Ｂから吹き出す空気温度を制御するためには、室内ファン８の風量とポンプ５の流量と圧縮機１の回転数と膨張弁２２Ａ、２２Ｂの開度と室外ファン３の風量を制御すればよい。機器冷却媒体が目標温度より高い場合や吹き出す空気が目標温度より高い場合には、室内ファン８の風量を増加、ポンプ５の流量を増加、圧縮機１の回転数増加、膨張弁２２Ａ、２２Ｂの開度を開け、室外ファン３の風量を増加すればよい。一方、機器冷却媒体が目標温度より低い場合や吹き出す空気が目標温度より低い場合には、室内ファン８の風量を減少、ポンプ５の流量を減少、圧縮機１の回転数減少、膨張弁２２Ａ、２２Ｂの開度を絞り、室外ファン３の風量を減少すればよい。なお、全てのアクチュエータを制御する必要はなく、少なくとも１つ制御すればよい。

（６）暖房運転について
暖房運転は、発熱体９の冷却無しに室内を暖房する運転であり、図６を用いて説明する。

機器冷却回路４１は、二方弁２１Ｅを開け、二方弁２１Ｃ、２１Ｄを閉じることで、機器冷却媒体がポンプ５の駆動により室内冷却熱交換器６Ａと中間熱交換器４を流れるようになる。二方弁２１Ａを開け、二方弁２１Ｂを閉じた場合には機器冷却回路４１Ａに機器冷却媒体が流れ、二方弁２１Ａを閉じ、二方弁２１Ｂを開いた場合には機器冷却回路４１Ｂに機器冷却媒体が流れる。

室内ユニット４２内にある切り替えダンパ５２、５３は、図６に示すように空気出入り口４３Ａで吸い込んだ空気が室内冷却熱交換器６Ａ、室内空調熱交換器７、室内冷却熱交換器６Ｂを通り空気出入り口４３Ｂから吹き出すように設定する。この室内冷却熱交換器６Ａには発熱体９で温められた機器冷却媒体が循環しているので、室内冷却熱交換器６Ａを通過する空気の温度を上昇させる。なお、空気出入り口４３Ｂは室内（車内）に通じており、室内の温度調節を行う。

暖房負荷が小さい場合には、上記のように発熱体９からの排熱を暖房に利用することで、冷凍サイクル回路９０は暖房に利用しない。このようにすることでエネルギー消費を抑えた空調を実現することができる。二方弁２１Ａを閉じ、二方弁２１Ｂを開いた場合には機器冷却回路４１Ｂに機器冷却媒体が流れ発熱体９Ｂの排熱を暖房に利用することができるので、さらにエネルギー消費を抑えることができる。

発熱体９Ａ、９Ｂの排熱だけでは暖房負荷に満たない場合には、発熱体９Ａ，９Ｂの排熱に加えて冷凍サイクル回路９０を併用するようにする。この場合、図６に示すように四方弁１９、三方弁２０を接続し、圧縮機１の吐出配管１０は中間熱交換器４および室内空調熱交換器７に接続され、吸込配管１１は室外熱交換器２に接続される。なお、膨張弁２２Ａは全閉、膨張弁２２Ｂは全開とし、空調用冷却媒体が中間熱交換器４に流れず、室内空調熱交換器７にのみ流れるようにする。すなわち、室内空調熱交換器７を凝縮器、室外熱交換器２を蒸発器としている。

圧縮機１で圧縮された空調用冷却媒体は、室内空調熱交換器７で放熱することによって凝縮液化する。その後、膨張弁２３で減圧された後、室外熱交換器２において室外空気との熱交換によって蒸発・ガス化して圧縮機１へと戻る。

以上のように、空気出入り口４３Ａで吸い込んだ空気は、機器冷却回路４１を流れる機器冷却媒体によって室内冷却熱交換器６Ａで加熱される。そして、下流側に配置された室内空調熱交換器７での熱交換により、さらに暖められた空気が空気出入り口４３Ｂから室内へ吹き出される。このように、室内に吹き出される空気は、発熱体９の排熱で暖められた後、冷凍サイクル回路９０でさらに暖められる構成となっている。冷凍サイクル回路９０を用いた空気の加熱は、発熱体９の排熱で暖められた空気温度で足りない分を補うようにするので、エネルギー消費の少ない空調装置を構成することができる。

なお、空気出入り口４３Ｂから吹き出す空気温度を制御するためには、室内ファン８の風量とポンプ５の流量と圧縮機１の回転数と膨張弁２２Ｂの開度と室外ファン３の風量を制御すればよい。吹き出す空気が目標温度より低い場合には、室内ファン８の風量を増加、ポンプ５の流量を増加、圧縮機１の回転数増加、膨張弁２２Ｂの開度を開け、室外ファン３の風量を増加すればよい。一方、吹き出す空気が目標温度より高い場合には、室内ファン８の風量を減少、ポンプ５の流量を減少、圧縮機１の回転数減少、膨張弁２２Ｂの開度を絞り、室外ファン３の風量を減少すればよい。なお、全てのアクチュエータを制御する必要はなく、少なくとも１つ制御すればよい。

（７）暖房、機器冷却運転について
暖房、機器冷却運転は、発熱体９を冷却し、室内を暖房する運転であり、図７を用いて説明する。上記の暖房運転で記したように、室内冷却熱交換器６Ａでの放熱により、機器冷却媒体を目標温度以下に保つことができれば発熱体９の温度上昇を抑えることができるが、室内冷却熱交換器６Ａでの放熱で足りない場合や後述するように機器冷却媒体の温度を一時的に低くする場合には、冷凍サイクル回路９０を用いた機器冷却が必要になる。

暖房、機器冷却運転では、図７に示すように四方弁１９、三方弁２０を接続し、圧縮機１の吐出配管１０は室外熱交換器２および室内空調熱交換器７に接続され、吸込配管１１は中間熱交換器４に接続される。なお、膨張弁２３は全閉、膨張弁２２Ｂは全開とし、空調用冷却媒体が室外熱交換器２に流れないようにする。すなわち、室内空調熱交換器７を凝縮器、中間熱交換器４を蒸発器としている。

圧縮機１で圧縮された空調用冷却媒体は、室内空調熱交換器７で放熱することによって凝縮液化する。その後、膨張弁２２Ａで減圧された後、中間熱交換器４において機器冷却回路４１を流れる機器冷却媒体との熱交換によって蒸発・ガス化して圧縮機１へと戻る。中間熱交換器４では、機器冷却媒体と空調用冷却媒体が熱交換し、機器冷却媒体が冷却される。

室内ユニット４２内にある切り替えダンパ５２、５３は、図７に示すように空気出入り口４３Ａで吸い込んだ空気が室内冷却熱交換器６Ａ、室内空調熱交換器７、室内冷却熱交換器６Ｂを通り空気出入り口４３Ｂから吹き出すように設定する。この室内冷却熱交換器６Ａには発熱体９で温められた機器冷却媒体が循環しているので、室内冷却熱交換器６Ａを通過する空気の温度を上昇させる。

そして、下流側に配置された室内空調熱交換器７での熱交換により、さらに暖められた空気が空気出入り口４３Ｂから車室内へ吹き出される。このように、室内に吹き出される空気は、発熱体９の排熱で暖められた後、冷凍サイクル回路９０でさらに暖められる構成となっている。なお、空気出入り口４３Ｂは図示しないダクトにより室内（車内）に通じており、室内の温度調節を行う。

また、室内冷却熱交換器６Ａでの放熱と中間熱交換器４での熱交換により機器冷却媒体を冷却することが可能となる。なお、機器冷却媒体の温度や空気出入り口４３Ｂから吹き出す空気温度を制御するためには、室内ファン８の風量とポンプ５の流量と圧縮機１の回転数と膨張弁２２Ａの開度を制御すればよい。機器冷却媒体が目標温度より高い場合や吹き出す空気が目標温度より低い場合には、室内ファン８の風量を増加、ポンプ５の流量を増加、圧縮機１の回転数増加、膨張弁２２Ａの開度を開ければよい。一方、機器冷却媒体が目標温度より低い場合や吹き出す空気が目標温度より高い場合には、室内ファン８の風量を減少、ポンプ５の流量を減少、圧縮機１の回転数減少、膨張弁２２Ａの開度を絞ればよい。なお、全てのアクチュエータを制御する必要はなく、少なくとも１つ制御すればよい。

（８）除湿運転について
除湿運転は、室内を除湿する運転であり、図８を用いて説明する。

除湿運転では、図８に示すように四方弁１９、三方弁２０を接続し、圧縮機１の吐出配管１０は室外熱交換器２に接続され、圧縮機１の吸込配管１１は中間熱交換器４および室内空調熱交換器７に接続される。なお、膨張弁２２Ａは全閉、膨張弁２３は全開とし、空調用冷却媒体が中間熱交換器４に流れないようにする。すなわち、室外熱交換器２を凝縮器、室内空調熱交換器７を蒸発器としている。

圧縮機１で圧縮された空調用冷却媒体は、室外熱交換器２で放熱することによって液化した後、全開の膨張弁２３を通り、室内空調熱交換器７を流れる。室内空調熱交換器７に流れる空調用冷却媒体は、膨張弁２２Ｂで減圧されて低温・低圧となり、室内空調熱交換器７において空気出入り口４３Ａで吸い込んだ空気から吸熱することによって蒸発し、三方弁２０を通って圧縮機１へ戻る。

機器冷却回路４１は、二方弁２１Ｄを開け、二方弁２１Ｃ、２１Ｅを閉じることで、機器冷却媒体がポンプ５の駆動により中間熱交換器４と室内冷却熱交換器６Ｂを流れるようになる。二方弁２１Ａを開け、二方弁２１Ｂを閉じた場合には機器冷却回路４１Ａに機器冷却媒体が流れ、二方弁２１Ａを閉じ、二方弁２１Ｂを開いた場合には機器冷却回路４１Ｂに機器冷却媒体が流れる。

室内ユニット４２内にある切り替えダンパ５２、５３は、図８に示すように空気出入り口４３Ａで吸い込んだ空気が室内冷却熱交換器６Ａ、室内空調熱交換器７、室内冷却熱交換器６Ｂを通り空気出入り口４３Ｂから吹き出すように設定する。空気出入り口４３Ａで吸い込んだ空気は、室内空調熱交換器７で熱交換して除湿、冷却される。そして、室内冷却熱交換器６Ｂには発熱体９で温められた機器冷却媒体が循環しているので、室内冷却熱交換器６Ｂを通過する空気の温度を上昇させる。このようにして、いわゆる再熱除湿運転が可能となる。車室内へ供給される空気は相対湿度が低くなるため、室内空間の快適性を向上できる。なお、空気出入り口４３Ｂは図示しないダクトにより室内（車内）に通じており、室内の温度調節を行う。

なお、再熱器として利用される室内冷却熱交換器６Ｂの熱源は、発熱体９で発生する排熱である。そのため、再熱用にヒータ等を用いる場合とは異なり、新たにエネルギーを投入する必要がないので、消費電力を増大させることなく車室内の快適性を向上させることが可能になる。

なお、再熱量を制御するためには、室内ファン８の風量とポンプ５の流量と圧縮機１の回転数と膨張弁２２Ｂの開度と室外ファン３の風量を制御すればよい。再熱量を増やすためには、室内ファン８の風量を増加、ポンプ５の流量を増加、圧縮機１の回転数増加、膨張弁２２Ｂの開度を開け、室外ファン３の風量を増加すればよい。一方、再熱量を減らすためには、室内ファン８の風量を減少、ポンプ５の流量を減少、圧縮機１の回転数減少、膨張弁２２Ｂの開度を絞り、室外ファン３の風量を減少すればよい。なお、全てのアクチュエータを制御する必要はなく、少なくとも１つ制御すればよい。

（９）暖房、除湿運転について
暖房、除湿運転は、室内を暖房、除湿する運転であり、図９を用いて説明する。

暖房、除湿運転では、図９に示すように四方弁１９、三方弁２０を接続し、圧縮機１の吐出配管１０は中間熱交換器４に接続され、圧縮機１の吸込配管１１は室外熱交換器２および室内空調熱交換器７に接続される。なお、膨張弁２２Ａは全開、膨張弁２３は全閉とし、空調用冷却媒体が室外熱交換器２に流れないようにする。すなわち、中間熱交換器４を凝縮器、室内空調熱交換器７を蒸発器としている。

圧縮機１で圧縮された空調用冷却媒体は、中間熱交換器４で放熱することによって液化した後、全開の膨張弁２２Ａを通り、室内空調熱交換器７を流れる。室内空調熱交換器７に流れる空調用冷却媒体は、膨張弁２２Ｂで減圧されて低温・低圧となり、室内空調熱交換器７において空気出入り口４３Ａで吸い込んだ空気から吸熱することによって蒸発し、三方弁２０を通って圧縮機１へ戻る。中間熱交換器４では、機器冷却媒体と空調用冷却媒体が熱交換し、機器冷却媒体が加熱される。

機器冷却回路４１は、二方弁２１Ｄを開け、二方弁２１Ｃ、２１Ｅを閉じることで、機器冷却媒体がポンプ５の駆動により中間熱交換器４と室内冷却熱交換器６Ｂを流れるようになる。二方弁２１Ａを開き、二方弁２１Ｂを閉じた場合には機器冷却回路４１Ａに機器冷却媒体が流れ、二方弁２１Ａを閉じ、二方弁２１Ｂを開いた場合には機器冷却回路４１Ｂに機器冷却媒体が流れる。発熱体９の排熱を多く利用する場合には、二方弁２１Ａを閉じ、二方弁２１Ｂを開いた方がよい。

室内ユニット４２内にある切り替えダンパ５２、５３は、図９に示すように空気出入り口４３Ａで吸い込んだ空気が室内冷却熱交換器６Ａ、室内空調熱交換器７、室内冷却熱交換器６Ｂを通り空気出入り口４３Ｂから吹き出すように設定する。空気出入り口４３Ａで吸い込んだ空気は、室内空調熱交換器７で熱交換して除湿、冷却される。そして、室内冷却熱交換器６Ｂには中間熱交換器４と発熱体９で温められた機器冷却媒体が循環しているので、室内冷却熱交換器６Ｂを通過する空気の温度を上昇させる。このようにして、暖房、除湿運転が可能となる。なお、空気出入り口４３Ｂは図示しないダクトにより室内（車内）に通じており、室内の温度調節を行う。

なお、空気出入り口４３Ｂから吹き出す空気温度を制御するためには、室内ファン８の風量とポンプ５の流量と圧縮機１の回転数と膨張弁２２Ｂの開度を制御すればよい。吹き出す空気が目標温度より低い場合には、室内ファン８の風量を増加、ポンプ５の流量を増加、圧縮機１の回転数増加、膨張弁２２Ｂの開度を開ければよい。一方、吹き出す空気が目標温度より高い場合には、室内ファン８の風量を減少、ポンプ５の流量を減少、圧縮機１の回転数減少、膨張弁２２Ｂの開度を絞ればよい。なお、全てのアクチュエータを制御する必要はなく、少なくとも１つ制御すればよい。

（１０）機器加熱運転について
外気温度の低い冬季の始動時などでは、発熱体９をあらかじめ暖めておく方がよい場合がある。機器加熱運転は、室内空調をせず、発熱体９を暖める運転であり、図１０を用いて説明する。

機器加熱運転では、図１０に示すように四方弁１９、三方弁２０を接続し、圧縮機１の吐出配管１０は中間熱交換器４および室内空調熱交換器７に接続され、圧縮機１の吸込配管１１は室外熱交換器２に接続される。なお、膨張弁２２Ａは全開、膨張弁２２Ｂは全閉とし、空調用冷却媒体が室内空調熱交換器７に流れないようにする。すなわち、中間熱交換器４を凝縮器、室外熱交換器２を蒸発器としている。

圧縮機１で圧縮された空調用冷却媒体は、中間熱交換器４で放熱することによって液化した後、全開の膨張弁２２Ａを通り、室外熱交換器２を流れる。室外熱交換器２に流れる空調用冷却媒体は、膨張弁２３で減圧されて低温・低圧となり、室外熱交換器２において室外空気から吸熱することによって蒸発し、圧縮機１へ戻る。中間熱交換器４では、機器冷却媒体と空調用冷却媒体が熱交換し、機器冷却媒体が加熱される。

機器冷却回路４１は、二方弁２１Ｄ、２１Ｅを閉じ、二方弁２１Ｃを開けることで、機器冷却媒体がポンプ５の駆動により室内冷却熱交換器６Ａ、６Ｂを流れないようになる。二方弁２１Ａを開け、二方弁２１Ｂを閉じた場合には機器冷却回路４１Ａに機器冷却媒体が流れ、二方弁２１Ａを閉じ、二方弁２１Ｂを開いた場合には機器冷却回路４１Ｂに機器冷却媒体が流れる。加熱する発熱体９に機器冷却媒体が流れるように、二方弁２１Ａ又は２１Ｂを開くこととする。冷凍サイクル回路９０により機器冷却媒体が加熱されるので、この機器冷却媒体を循環することで、発熱体９を加熱することができる。

室内ユニット４２は、空気の吸い込み、吐き出しを行わず、室内ファン８を駆動しない。また、室内冷却熱交換器６Ａ、６Ｂと室内空調熱交換器７ではそれぞれ機器冷却媒体と空調用冷却媒体を流さないので熱交換しない。

なお、加熱量を制御するためには、ポンプ５の流量と圧縮機１の回転数と膨張弁２３の開度と室外ファン３の風量を制御すればよい。加熱量を増やすためには、ポンプ５の流量を増加、圧縮機１の回転数増加、膨張弁２３の開度を開け、室外ファン３の風量を増加すればよい。一方、加熱量を減らすためには、ポンプ５の流量を減少、圧縮機１の回転数減少、膨張弁２３の開度を絞り、室外ファン３の風量を減少すればよい。なお、全てのアクチュエータを制御する必要はなく、少なくとも１つ制御すればよい。

図６に示す暖房運転、図１０に示す機器加熱運転において、室外熱交換器２への着霜が避けられない。除霜運転は、暖房運転、機器加熱運転から一時的に切り替えて、室外熱交換器２の除霜を行う運転であり、図１１を用いて説明する。

（１１）除霜運転について
除霜運転では、図１１に示すように四方弁１９、三方弁２０を接続し、圧縮機１の吐出配管１０は室外熱交換器２および室内空調熱交換器７に接続され、圧縮機１の吸込配管１１は中間熱交換器４に接続される。なお、膨張弁２３、２２Ｂは全開としている。すなわち、室外熱交換器２と室内空調熱交換器７を凝縮器、中間熱交換器４を蒸発器としている。

圧縮機１で圧縮された空調用冷却媒体は、室外熱交換器２と室内空調熱交換器７で放熱することによって液化した後、全開の膨張弁２２Ｂ、２３を通り、中間熱交換器４を流れる。これにより、室外熱交換器２に着いた霜を取り除くことができる。中間熱交換器４に流れる空調用冷却媒体は、膨張弁２２Ａで減圧されて低温・低圧となり、中間熱交換器４において吸熱することによって蒸発し、圧縮機１に戻る。中間熱交換器４では、機器冷却媒体と空調用冷却媒体が熱交換し、機器冷却媒体が冷却される。

機器冷却回路４１は、二方弁２１Ｄ、２１Ｅを閉じ、二方弁２１Ｃを開けることで、機器冷却媒体がポンプ５の駆動により室内冷却熱交換器６Ａ、６Ｂを流れないようになる。二方弁２１Ａを開け、二方弁２１Ｂを閉じた場合には機器冷却回路４１Ａに機器冷却媒体が流れ、二方弁２１Ａを閉じ、二方弁２１Ｂを開いた場合には機器冷却回路４１Ｂに機器冷却媒体が流れる。冷凍サイクル回路９０により機器冷却媒体が冷却されるので、この機器冷却媒体を循環することで、発熱体９を冷却することができる。

室内ユニット４２内にある切り替えダンパ５２、５３は、図１１に示すように空気出入り口４３Ａで吸い込んだ空気が室内冷却熱交換器６Ａ、室内空調熱交換器７、室内冷却熱交換器６Ｂを通り空気出入り口４３Ｂから吹き出すように設定する。この室内冷却熱交換器６Ａ、６Ｂには機器冷却媒体が循環していないので、室内冷却熱交換器６Ａ、６Ｂを通過する空気の温度は温度変化しない。

そして、空気出入り口４３Ａで吸い込んだ空気は室内空調熱交換器７での熱交換により、暖められた空気が空気出入り口４３Ｂから車室内へ吹き出される。このように、除霜運転でも室内に暖かい空気を吹き出すことができる。なお、空気出入り口４３Ｂは図示しないダクトにより室内（車内）に通じており、室内の温度調節を行う。

また、室内に暖かい空気を吹き出さないことも可能である。上記の構成で膨張弁２２Ｂを全閉とし、室内ファン８を駆動しなければよい。

なお、除霜量を制御するためには、室内ファン８の風量とポンプ５の流量と圧縮機１の回転数と膨張弁２２Ａの開度と室外ファン３の風量を制御すればよい。除霜量を増やすためには、室内ファン８の風量を増加、ポンプ５の流量を増加、圧縮機１の回転数増加、膨張弁２２Ａの開度を開け、室外ファン３の風量を増加すればよい。一方、除霜量を減らすためには、室内ファン８の風量を減少、ポンプ５の流量を減少、圧縮機１の回転数減少、膨張弁２２Ａの開度を絞り、室外ファン３の風量を減少すればよい。なお、全てのアクチュエータを制御する必要はなく、少なくとも１つ制御すればよい。

（１２）動作モードにより使用する室内冷却熱交換器を変える理由について
上記の運転動作の説明において、室内ユニット４２の空気の流れを動作モードによって切り替えるようにしている。その理由について説明する。

除湿を行う場合には、図１２に示すように室内空調熱交換器７で空気を冷却除湿してから、室内冷却熱交換器６Ｂで空気を暖める必要がある。ここで、図１２に記す熱交換器の配列で発熱体９の排熱を利用した暖房運転を行う場合を考えることにする。図１２に示すように室内空調熱交換器７、室内冷却熱交換器６Ｂの順に空気を通すとき、十分に機器冷却媒体が暖まっていない状態では室内空調熱交換器７で暖めた空気の温度を室内冷却熱交換器６Ｂで下げてしまうことになる。このように室内冷却熱交換器６Ｂを流れる機器冷却媒体の温度が低い場合には、室内冷却熱交換器６Ｂに機器冷却媒体が流れないようにする。つまり、排熱を利用した暖房動作を行えない。このことを考慮すると、図１３に示すように室内冷却熱交換器６Ａ、室内空調熱交換器７の順に空気を通す方がよい。室内冷却熱交換器６Ａにおいて機器冷却媒体により空気温度を上げた後、室内空調熱交換器７でさらに空気温度を上昇させることができるからである。発熱体９により機器冷却媒体の温度が少しでも上昇すれば、排熱を利用した暖房運転が可能となる。これにより、空調システムのエネルギー消費低減が可能となる。

なお、図１３に示すように空気を通すとき、上述のように除湿動作は行えない。したがって、動作モードにより、熱交換する室内冷却熱交換器６Ａまたは６Ｂを切り替えるようにしている。すなわち、除湿運転と暖房除湿運転は図１２に示すように室内冷却熱交換器６Ｂで熱交換し、それ以外の動作モードでは図１３に示すように室内冷却熱交換器６Ａで熱交換することにした。

また、図３、図５に示すように機器冷却する場合、かつ、室内を暖めない場合には、室内冷却熱交換器６Ａにおいて熱交換した暖かい空気が車内に入らないように切り替えダンパ５２、５３を設置した。

（１３）室内ユニットの配置について
次に室内ユニット４２の構成を、図１４を用いて説明する。

図１４に示すように室内ユニット４２は、機器冷却媒体が内部を流れ空気と熱交換する室内冷却熱交換器６Ａ、６Ｂと、空調用冷却媒体が内部を流れ空気と熱交換する室内空調熱交換器７と、空気を室内ユニット４２に吸い込む室内ファン８と、室内ユニット４２内の空気の流れを切り替える切り替えダンパ５１、５２、５３とからなる。

室内空調熱交換器７の上流側、下流側にはそれぞれ室内冷却熱交換器６Ａ、６Ｂを設置し、室内空調熱交換器７、室内冷却熱交換器６Ａの間に切り替えダンパ５２、５３および室内ファン８を設けた。室内ユニット４２は、室内ファン８により空気が空気吸込口４３Ａ、４３Ｄから吸い込まれ、空気吐出口４３Ｂ、４３Ｃから吹き出される。空気吸込口４３Ａ、４３Ｄの上流側には、切り換えダンパ５１を設置しており、室内空気吸込口５４から室内の空気を吸い込むのか、室外空気吸込口５５から室外の空気を吸い込むのかを切り替える。空気吐出口４３Ｂは室内（車内）に吹き出すようにしており、室内に吹き出す空気は、図示しないダクトにより足元やフロントガラス等に切り替え可能である。空気吐出口４３Ｃは図示しないダクトにより室外（車外）に吹き出すようにしている。

なお、室内冷却熱交換器６Ａ、切り換えダンパ５３、空気吐出口４３Ｃ、室外空気吸込口５５は室外（エンジンルーム内）に設置し、空気吐出口４３Ｃから吹き出す空気を室内に入れることなく、室外に吹き出すことが可能となる。

（１４）室内ユニットの動作（動作モードによる違い）について
次に室内ユニットの動作を図１４〜図１７を用いて説明する。

図１４に示すように、切り替えダンパ５１、５２、５３を設定した状態は、室外空気吸込口５５で吸い込んだ室外の空気を空気吐出口４３Ｂから室内に吹き出される。切り換えダンパ５１の位置はいわゆる外気導入を行う設定である。このダンパ設定では、冷房運転、暖房運転、暖房・機器冷却運転、除湿運転、暖房・除湿運転、除霜運転が行われる。

図１５に示すように、切り替えダンパ５１、５２、５３を設定した状態は、室内空気吸込口５４で吸い込んだ室内の空気を空気吐出口４３Ｂから室内に吹き出される。切り換えダンパ５１の位置はいわゆる内気循環を行う設定である。このダンパ設定では、冷房運転、暖房運転、暖房・機器冷却運転、除湿運転、暖房・除湿運転、除霜運転が行われる。

図１６に示すように、切り替えダンパ５１、５２、５３を設定した状態は、室外空気吸込口５５で吸い込んだ室外の空気を空気吐出口４３Ｃから室外に吹き出される。切り換えダンパ５１の位置はいわゆる外気導入を行う設定である。このダンパ設定では、機器冷却運転が行われる。

図１７に示すように、切り替えダンパ５１、５２、５３を設定した状態は、室外空気吸込口５５で吸い込んだ室外の空気を空気吐出口４３Ｂから室内に、空気吐出口４３Ｃから室外に吹き出される。図１７に示す切り換えダンパ５１の位置は、いわゆる外気導入を行う設定であるが、内気循環を行うようにしてもよい。このダンパ設定では、冷房・機器冷却運転が行われる。

上記のように室内ユニット４２の構成の一例を示したが、同様の効果が得られれば他の構成であっても構わない。

（１５）発熱体の説明について
ところで、機器冷却回路４１に設けられた発熱体９は、車両に搭載された機器で車両運転時に温度を所定範囲に調整する必要のある機器である。発熱体９の具体例としては、走行駆動用のモータ７３、そのモータ７３を駆動するためのインバータ７２、駆動用バッテリ７６、走行駆動系に設けられた減速機構（ギヤボックス）などがある。

発熱体９を機器冷却回路４１に設けて温度調節を行う場合、各機器の温度特性に応じて温度調節を行う必要がある。図１８は、温度調節対象の条件を示す図である。温度調節対象としては車室内と発熱体９があるが、発熱体９についてはモータ７３、インバータ７２、バッテリ７６、ギヤボックスについて示した。

車室内の空調は、温度設定や外気温度等に基づいて冷暖房および除湿が適宜行われる。ただし、後述するように、発熱体９の冷却のために冷房を停止したり弱めたりする場合がある。

モータ７３やインバータ７２は、一般に高いトルクを出力している時には、温度が高くなる。そのため、所定温度以上にならないように高いトルクの出力時間が制限される。モータ７３、インバータ７２の冷却能力を高めることにより、高いトルクの出力時間を延長できるようになる。モータ７３およびインバータ７２内を循環する機器冷却媒体の温度は、例えば６０℃以下となるように制御される。

バッテリ７６は、その充放電能力を充分に発揮させるためには、すなわち充放電効率の向上を図るためにはバッテリ７６温度を所定の温度範囲に保つのが好ましい。そのため、電池温度が低い場合（例えば、外気温が低い場合における起動時）には暖機（機器加熱）を必要とし、電池自体の発熱により電池温度が高くなりすぎる場合には冷却が必要となる。

ギヤボックス内の平行歯車列は、潤滑油に浸かった状態である。ギヤボックスのケース内の潤滑油の粘度が駆動時の損失に影響し、潤滑油の温度が低い場合には（外気温が低い場合の始動時等）ギヤが潤滑油を撹拌する時の損失である攪拌損失が増大する。逆に、潤滑油温度が高すぎる場合には、ギヤの噛み合い面における油膜形成が充分に行われず、摩擦損失が増大する。そのため、冬季の始動時等においては暖機（機器加熱）が必要となり、潤滑油温度が高い場合には、ギヤボックスからの放熱を促す必要がある。

（１６）発熱体の配置に関する説明について
図１９は、発熱体９を図２と異なる場合の配置を説明する図である。機器冷却回路４１に複数の発熱体を設ける場合、並列に配置する場合と、直列に配置する場合がある。

発熱体９を並列に配列する場合には、暖機が必要な機器（バッテリ７６、ギヤボックス）と暖機が不要な機器（インバータ７２、モータ７３）を分けてもよい。図１９の構成では、例えばインバータ７２およびモータ７３が発熱体９Ａ、バッテリ７６が発熱体９Ｃ、ギヤボックスが発熱体９Ｂである。各機器冷却回路には二方弁２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｆが設けられている。このような配置とすることにより、それぞれのライン毎に最適な温度に調整することができる。

なお、全ての発熱体を並列に配置することも可能であるが、部品点数が増えるので好ましいとは言えない。また、バッテリ７６とギヤボックスとを直列配置してもよいが、一般的に駆動用のバッテリ７６は座席下方に配置され、ギヤボックスは駆動軸近傍に配置されるという車両搭載状況を考慮すると、図１９の構成のようにするのが好ましい。

発熱体を直列に配置する場合には、機器冷却媒体の流れに対して、設定温度の低い発熱体ほど上流側に配置する。図２、図１９に発熱体９の配置例を示したが、必ずしも同じ配置にする必要はなく、同様の効果が得られれば、他の配置であっても構わない。

本実施の形態では、空調装置６０を上述したような構成とすることで、車室内空調とモータやインバータ等の発熱体９の機器冷却・加熱とを、個別にそれぞれ制御することができる。そして、空調制御装置６１は、車室内温度および温度調節が必要な機器の温度がそれぞれの設定温度となるように、空調装置６０を制御する。

（１７）制御フローについて
本発明においては、図１に示すように、空調制御装置６１は、車両運転情報６４（車速情報、アクセル開度情報など）および走行計画情報６５を取り込み、それらの情報と温度調節が必要な機器の温度６３と車室内温度６２に基づいて、空調装置６０を制御する。例えば、温度調節が必要な機器や車室内の温度変化を予測し、その予測に基づいて予め空調用冷却媒体および機器冷却媒体の設定温度を変更することで各機器の冷却および暖機を効率良く行い、機器温度が最適となるように制御する。

図２０は、空調制御装置６１における制御処理プログラムを示すフローチャートである。空調制御装置６１に設けられたマイクロコンピュータは、ソフトウェア処理により図２０に示す処理を順に実行する。なお、マクロコンピュータは、車両のイグニッションキースイッチがオンされると、図２０に示すプログラムの処理を開始する。

ステップＳ１では、車室内空調に用いる空調用冷却媒体と、発熱体９の冷却・加熱に用いる機器冷却媒体の初期設定温度を決定する。初期設定温度としては、例えば、外気温が常温で、所定速度での平坦道路走行を仮定した場合の適切温度とする。

ステップＳ２では、空調システム駆動指令が有るか否かを判定する。車両オンオフによって空調システムの駆動をオンオフさせるような構成の場合には、車両オンオフスイッチがオンか否かによって空調システム駆動指令の有無を判定する。ステップＳ２においてＮＯと判定されると、図２０のプログラムを終了する。一方、ステップＳ２においてＹＥＳと判定されると、ステップＳ３へ進む。

ステップＳ３では、車両運転情報６４、走行計画情報６５、各発熱体９の検出温度および冷却媒体の検出温度の少なくとも一つに基づいて、温度調節対象である車室や各発熱体９や空調用冷却媒体、機器冷却媒体の温度変化を予測する。

ステップＳ４では、ステップＳ３で求めた温度変化予測に基づいて、空調用冷却媒体、機器冷却媒体の設定温度変更が必要か否かを判定する。

ステップＳ４において変更必要と判定されると、ステップＳ５へ進んで冷却媒体の設定温度を変更し、ステップＳ６へ進む。一方、予測温度が算出されて、変更が必要ないと判定されると、ステップＳ５をスキップしてステップＳ６へ進む。

ステップＳ６では、変更された設定温度に基づいて現在の冷却媒体の温度を変更するように、図１に示した空調装置６０の各アクチュエータを制御する。

なお、上述した説明では、ステップＳ４〜ステップＳ６では冷却媒体の設定温度を変更するようにしたが、発熱体９（車室内、各機器）の設定温度を変更するようにしてもよい。

（１８）発熱体の設定温度の変更について
次に車両の状態と温度調節が必要な機器である発熱体９の設定温度の変更について、図２１を用いて説明する。車両状態は、車両運転情報６４としてのアクセルセンサおよび車速センサからの検出信号や、ナビゲーション装置からの走行計画情報６５に基づくものである。図２１では、充電時、走行開始前、発進前、加減速および山道走行前と走行中、一般道走行時、高速道走行前と走行中、一時停止前（例えば、信号待ち、渋滞など）、停車前、停車時の９種類の車両状態について記載したが、車両状態はこれらに限るものではない。また、空調対象は、車室内、モータ、インバータ、バッテリ、ギヤボックスとした。

車両運転情報６４（車速、アクセル開度）より、ドライバの意図（加速したいのか等）を判断することができる。走行計画情報６５は、ナビゲーション装置による目的地までの道路情報（渋滞具合、道路の勾配）、目的地情報である。これにより予想されるモータの出力や室内空調の出力から発熱体９の発熱量を予測して、車室内の設定温度および温度調節対象機器の設定温度を変更する。

例えば、車両運転情報６４から加速意図を予測できた場合には、予めモータ、インバータを冷却するためにモータ、インバータの設定温度を低くする。また、走行計画情報６５から山道走行が予測される場合、モータ、インバータの設定温度を初期設定よりも下げる。初期設定は、例えば、平坦道路における一般走行を仮定した設定とする。バッテリの設定温度は変更せず、効率良い充放電が行える所定温度範囲となるように機器冷却媒体の流れを制御して暖気または冷却を行う。ギヤボックスの設定温度についても変更せず、排熱の回収を行う。

充電時の場合には、設定温度は変更せず、充電中のバッテリ温度が所定温度範囲となるように暖機・冷却を制御する。車室内、モータ、インバータ、ギヤボックスに関しては、冷暖房や冷却・暖機は行わない。

走行開始前は、車両駐車中にＡＣ電源によりバッテリ充電を行う場合を想定したものである。この場合、あらかじめ車室内をＡＣ電源により冷暖房を行い、走行開始時には車室内温度が快適状態となっているようにする。

車両状態が発進前においては、直後の走行に備えて、全ての温度調節対象の設定温度を変更なしの状態とし、バッテリの冷却・暖機およびギヤボックスの暖機を行う。走行開始前、発進前のように、車両走行前にバッテリ、ギヤボックスを暖機しておくことで、走行時の効率向上が図れる。

車両状態が一般道走行時においては、すなわち標準的車両状態においては、全ての温度調節対象の設定温度を変更なしの状態とする。

車両状態が高速道走行前および走行中においても、山道走行の場合と同様にモータ出力が大きくなるので、山道走行の場合と同様の設定温度および空調制御とする。

信号待ちや渋滞時のような一時停止の状態では、モータおよびインバータの発熱が走行状態に比べて小さくなり、冷却力がより小さくても温度が上がらないので、モータおよびインバータの設定温度を上げて冷却力を弱める。その結果、省エネを図ることができる。バッテリの設定温度に関しては、温度範囲を広くする。

目的地到着時のように走行計画情報から停車が予測される状態（停車前）では、モータ、インバータおよびバッテリの設定温度については一時停止前の場合と同様に設定される。ただし、車室内の冷暖房およびギヤボックスの冷却・暖機については、車両駆動が停止されることが予測されるので予め停止して、省エネを図る。

さらに、停車時には、車室内の冷暖房および全ての温度調節対象機器の冷却・暖機が停止される。

なお、車室内空調と各機器の冷却・暖機が行われている状態で、各機器の温度がそれらの上限温度に近い場合には、車室内空調よりも各機器の冷却・暖機を優先する。

上述した図２０のフローチャートの制御においては、ステップＳ３で温度変化を予測し、その予測結果に基づいて冷却媒体の設定温度（目標温度）を変更するようにしたが、車両運転情報６４や走行計画情報６５から図２１に示す車両状態が予測し、その予測結果から直接に設定温度の変更を決定するようにしてもよい。

（１９）ＥＶ制御装置の説明について
次に本発明の車両用空調システムが搭載される電気自動車の制御装置の構成を、図２２を用いて説明する。電気自動車の制御装置は、車両全体の制御を行う車両制御装置７０と、空調装置６０の制御を行う空調制御装置６１と、モータ７３、インバータ７２、ブレーキ７４の制駆動を制御する制駆動制御装置７１と、バッテリ７６の電力管理を行う電池制御装置７５とからなる。なお、上記以外にも制御装置は存在するが、本実施例では記載を省略する。

空調制御装置６１は、上述した図３〜図１１に示した空調装置６０の動作の切り替え及び図２０に示した空調用冷却媒体と機器冷却媒体の温度の制御を行う。空調制御装置６１は、空調装置６０と一体あるいは空調装置６０の一部と一体構造とする場合、車両への搭載性が向上する。

また、空調制御装置６１は、車両制御装置７０、制駆動制御装置７１、電池制御装置７５のうち少なくとも一つと一体構造とすることにより、制御装置間の配線や車両設置のための固定治具を省くことができるのでよい。

次に上記の実施例に示す室内冷却熱交換器６Ｂの代わりにヒータを設置する実施例を以下に示す。

（２０）空調装置の構成について
図２３は、本発明の他の実施例の空調装置６０の概略構成を示す図である。空調装置６０は、図２に示す空調装置と同様に室内空調および発熱体９の冷却を行う空調用冷却媒体（例えば冷媒）が循環する冷凍サイクル回路９０と、発熱体９の冷却を行う機器冷却媒体（例えば冷却水）が循環する機器冷却回路４１とを備えている。

圧縮機１の吸込配管１１と吐出配管１０との間には、四方弁１９が設けられている。四方弁１９を切り換えることにより、吸込配管１１および吐出配管１０のいずれか一方を室外熱交換器２に接続し、他方を中間熱交換器４、室内空調熱交換器７に接続することができる。図２３に示す四方弁１９は、吐出配管１０を室外熱交換器２に接続し、吸込配管１１を中間熱交換器４に接続している。

機器冷却回路４１は、機器冷却媒体と車室内空気との熱交換を行う室内冷却熱交換器６Ａと、中間熱交換器４と、機器冷却媒体を機器冷却回路４１内を循環させるポンプ５と、温度調節が必要な機器である発熱体９が順に環状に接続されている。

機器冷却回路４１には、室内冷却熱交換器６Ａの両端をバイパスするバイパス回路４１Ｃが設けられている。バイパス回路４１Ｃには二方弁２１Ｃが設けられ、室内冷却熱交換器６Ａを通る回路４１Ｅには二方弁２１Ｅが設けられている。これらの二方弁２１Ｃ、２１Ｅの開閉動作により、機器冷却媒体の流路を切り替えることが可能となる。また、機器冷却回路４１には、複数の発熱体９Ａ、９Ｂを温度調節するために図２３に示すように接続する。発熱体９Ｂを備える機器冷却回路４１Ｂには二方弁２１Ｂを設置し、発熱体９Ｂを通さない機器冷却回路４１Ａには二方弁２１Ａを設置する。これにより二方弁２１Ａを閉じ、二方弁２１Ｂを開いたときには発熱体９Ａ、９Ｂの両方を温度調節できるが、二方弁２１Ａを開き、二方弁２１Ｂを閉じたときには発熱体９Ａのみ温度調節できる。なお、発熱体９Ａの位置に複数の発熱体９を直列に接続してもよい。発熱体の温度条件により発熱体９の接続方法、二方弁の設置方法は変更できるものとする。

室内空調のため、温度調節された空気を吹き出す室内ユニット４２は、室内（車内）または室外（車外）の空気を吸い込み、室内または室外に吹き出す室内ファン８Ａ、８Ｂと、室内冷却熱交換器６Ａと、室内空調熱交換器７と、室内冷却熱交換器６Ａで熱交換された空気を室内または室外に吹き出すように切り替える切り替えダンパ５３と、室内空調熱交換器７で熱交換された空気を暖めるヒータ５６と、室内または室外の空気の吸い込みや、室内または室外への空気の吹き出し口である空気出入り口４３Ａ、４３Ｂ、４３Ｃ、４３Ｄとを備える。

ヒータ５６は電気ヒータであり、通電/非通電によりＯＮ/ＯＦＦが切り換えられる。

次に、図２３に示した空調装置６０の運転動作について説明する。本実施形態では、ポンプ５による機器冷却媒体の循環により発熱体９の温度調整を行う。その他の機器の動作は、空調負荷や発熱体９からの発熱量に応じて変化する。以下では、機器冷却、冷房、冷房＋機器冷却、暖房、暖房＋機器冷却、除湿、機器加熱、除霜の運転について説明する。

（２１）機器冷却運転について
機器冷却運転は、室内空調が無しの状態で発熱体９を冷却する運転であり、図２４を用いて説明する。この運転は、機器冷却回路４１を循環する機器冷却媒体を室内冷却熱交換器６Ａでのみ冷却する場合と、室内冷却熱交換器６Ａと中間熱交換器４で機器冷却媒体を冷却する場合がある。

機器冷却回路４１の二方弁２１Ｃを閉じ、二方弁２１Ｅを開けることで、機器冷却媒体がポンプ５の駆動により室内冷却熱交換器６Ａと中間熱交換器４を循環するようになる。二方弁２１Ｂを閉じ、二方弁２１Ａを開けた場合には機器冷却回路４１Ａに機器冷却媒体が流れ、二方弁２１Ａを閉じ、二方弁２１Ｂを開いた場合には機器冷却回路４１Ｂに機器冷却媒体が流れる。発熱体９Ａ、９Ｂの両方を冷却する場合には、二方弁２１Ａを閉じ、二方弁２１Ｂを開けることになる。

室内ユニット４２内にある切り替えダンパ５３は、図２４に示すように空気出入り口４３Ａで吸い込んだ空気が室内冷却熱交換器６Ａを通り空気出入り口４３Ｃから吹き出すように設定する。この室内冷却熱交換器６Ａを通過する空気により、機器冷却媒体を冷却することができる。また、室内ファン８Ａで吸い込まれる空気の風量により、冷却能力を調整することができる。なお、空気出入り口４３Ｃは図示しないダクトにより室内に暖かい空気を吹き出さないようにしている。

中間熱交換器４で機器冷却媒体を冷却する場合には、図２４に示すように四方弁１９、三方弁２０を接続し、圧縮機１の吐出配管１０は室外熱交換器２に接続され、圧縮機１の吸込配管１１は中間熱交換器４および室内空調熱交換器７に接続される。なお、膨張弁２２Ｂは全閉とし、空調用冷却媒体が室内空調熱交換器７に流れないようにする。すなわち、室外熱交換器２を凝縮器、中間熱交換器４を蒸発器としている。

なお、機器冷却媒体の温度を制御するためには、室内ファン８Ａの風量とポンプ５の流量と圧縮機１の回転数と膨張弁２２Ａの開度と室外ファン３の風量を制御すればよい。機器冷却媒体が目標温度より高い場合には、室内ファン８Ａの風量を増加、ポンプ５の流量を増加、圧縮機１の回転数増加、膨張弁２２Ａの開度を開け、室外ファン３の風量を増加すればよい。一方、機器冷却媒体が目標温度より低い場合には、室内ファン８Ａの風量を減少、ポンプ５の流量を減少、圧縮機１の回転数減少、膨張弁２２Ａの開度を絞り、室外ファン３の風量を減少すればよい。なお、全てのアクチュエータを制御する必要はなく、少なくとも１つ制御すればよい。

（２２）冷房運転について
冷房運転は、発熱体９の冷却無しに室内を冷房する運転であり、図２５を用いて説明する。

機器冷却回路４１は、二方弁２１Ｅを閉じ、二方弁２１Ｃを開けることで、機器冷却媒体がポンプ５の駆動により室内冷却熱交換器６Ａを流れず、機器冷却回路４１Ｃを流れるようになる。このように発熱体９を冷却しない場合であっても、機器冷却回路４１の機器冷却媒体を循環させるのは、発熱体９部分にある機器冷却媒体の偏った温度上昇を防ぐためである。二方弁２１Ａを開け、二方弁２１Ｂを閉じた場合には機器冷却回路４１Ａに機器冷却媒体が流れ、二方弁２１Ａを閉じ、二方弁２１Ｂを開いた場合には機器冷却回路４１Ｂに機器冷却媒体が流れる。

室内ユニット４２内にある切り替えダンパ５３は、図２４に示すように空気出入り口４３Ａで吸い込んだ空気が室内冷却熱交換器６Ａ、室内空調熱交換器７を通り空気出入り口４３Ｂから吹き出すように設定する。この室内冷却熱交換器６Ａには機器冷却媒体が循環していないので、室内冷却熱交換器６Ａを通過する空気の温度は変化しない。なお、空気出入り口４３Ｂは図示しないダクトにより室内（車内）に通じており、室内の温度調節を行う。

また、冷房運転では、図２５に示すように四方弁１９、三方弁２０を接続し、圧縮機１の吐出配管１０は室外熱交換器２に接続され、圧縮機１の吸込配管１１は中間熱交換器４および室内空調熱交換器７に接続される。なお、膨張弁２２Ａは全閉とし、空調用冷却媒体が中間熱交換器４に流れないようにする。すなわち、室外熱交換器２を凝縮器、室内空調熱交換器７を蒸発器としている。

なお、空気出入り口４３Ｂから吹き出す空気温度を調整するためには、室内ファン８Ａの風量と圧縮機１の回転数と膨張弁２２Ｂの開度、室外ファン３の風量を制御すればよい。吹き出す空気が目標温度より高い場合には、室内ファン８Ａの風量を増加、圧縮機１の回転数増加、膨張弁２２Ｂの開度を開け、室外ファン３の風量を増加すればよい。一方、吹き出す空気が目標温度より低い場合には、室内ファン８Ａの風量を減少、圧縮機１の回転数減少、膨張弁２２Ｂの開度を絞り、室外ファン３の風量を減少すればよい。なお、全てのアクチュエータを制御する必要はなく、少なくとも１つ制御すればよい。

（２３）冷房、機器冷却運転について
冷房、機器冷却運転は、発熱体９を冷却し、室内を冷房する運転であり、図２６を用いて説明する。この運転は、機器冷却回路４１を循環する機器冷却媒体を室内冷却熱交換器６Ａでのみ冷却する場合と、室内冷却熱交換器６Ａと中間熱交換器４で機器冷却媒体を冷却する場合がある。

機器冷却回路４１は、二方弁２１Ｃを閉じ、二方弁２１Ｅを開けることで、機器冷却媒体がポンプ５の駆動により室内冷却熱交換器６Ａと中間熱交換器４を循環するようになる。二方弁２１Ａを開け、二方弁２１Ｂを閉じた場合には機器冷却回路４１Ａに機器冷却媒体が流れ、二方弁２１Ａを閉じ、二方弁２１Ｂを開いた場合には機器冷却回路４１Ｂに機器冷却媒体が流れる。発熱体９Ａ、９Ｂの両方を冷却する場合には、二方弁２１Ａを閉じ、二方弁２１Ｂを開けることになる。

室内ユニット４２内にある切り替えダンパ５３は、図２６に示すように空気出入り口４３Ａで吸い込んだ空気が室内冷却熱交換器６Ａを通り空気出入り口４３Ｃから吹き出すようにする。空気出入り口４３Ｃは図示しないダクトにより、室内に空気を吹き出さないようにしている。また、室内ファン８Ｂにより空気出入り口４３Ｄで吸い込んだ空気が室内空調熱交換器７を通り空気出入り口４３Ｂから吹き出すようにしている。この室内冷却熱交換器６Ａを通過する空気により、機器冷却媒体を冷却することができる。室内冷却熱交換器７を通過する空気は、室内冷却熱交換器７により冷却され、室内（車内）に冷却された空気が吹き出される。

また、冷房、機器冷却運転では、図２６に示すように四方弁１９、三方弁２０を接続し、圧縮機１の吐出配管１０は室外熱交換器２に接続され、圧縮機１の吸込配管１１は中間熱交換器４および室内空調熱交換器７に接続される。すなわち、室外熱交換器２を凝縮器、中間熱交換器４と室内空調熱交換器７を蒸発器としている。

なお、機器冷却媒体の温度や空気出入り口４３Ｂから吹き出す空気温度を制御するためには、室内ファン８Ａ、８Ｂの風量とポンプ５の流量と圧縮機１の回転数と膨張弁２２Ａ、２２Ｂの開度と室外ファン３の風量を制御すればよい。機器冷却媒体が目標温度より高い場合や吹き出す空気が目標温度より高い場合には、室内ファン８Ａ、８Ｂの風量を増加、ポンプ５の流量を増加、圧縮機１の回転数増加、膨張弁２２Ａ、２２Ｂの開度を開け、室外ファン３の風量を増加すればよい。一方、機器冷却媒体が目標温度より低い場合や吹き出す空気が目標温度より低い場合には、室内ファン８Ａ、８Ｂの風量を減少、ポンプ５の流量を減少、圧縮機１の回転数減少、膨張弁２２Ａ、２２Ｂの開度を絞り、室外ファン３の風量を減少すればよい。なお、全てのアクチュエータを制御する必要はなく、少なくとも１つ制御すればよい。

（２４）暖房運転について
暖房運転は、発熱体９の冷却無しに室内を暖房する運転であり、図２７を用いて説明する。

機器冷却回路４１は、二方弁２１Ｅを開け、二方弁２１Ｃを閉じることで、機器冷却媒体がポンプ５の駆動により室内冷却熱交換器６Ａと中間熱交換器４を流れるようになる。二方弁２１Ａを開け、二方弁２１Ｂを閉じた場合には機器冷却回路４１Ａに機器冷却媒体が流れ、二方弁２１Ａを閉じ、二方弁２１Ｂを開いた場合には機器冷却回路４１Ｂに機器冷却媒体が流れる。

室内ユニット４２内にある切り替えダンパ５３は、図２７に示すように空気出入り口４３Ａで吸い込んだ空気が室内冷却熱交換器６Ａ、室内空調熱交換器７を通り空気出入り口４３Ｂから吹き出すように設定する。この室内冷却熱交換器６Ａには発熱体９で温められた機器冷却媒体が循環しているので、室内冷却熱交換器６Ａを通過する空気の温度を上昇させる。なお、空気出入り口４３Ｂは室内（車内）に通じており、室内の温度調節を行う。

以上のように、空気出入り口４３Ａで吸い込んだ空気は、機器冷却回路４を流れる機器冷却媒体によって室内冷却熱交換器６Ａで加熱される。そして、下流側に配置された室内空調熱交換器７での熱交換により、さらに暖められた空気が空気出入り口４３Ｂから室内へ吹き出される。このように、室内に吹き出される空気は、発熱体９の排熱で暖められた後、冷凍サイクル回路９０でさらに暖められる構成となっている。冷凍サイクル回路９０を用いた空気の加熱は、発熱体９の排熱で暖められた空気温度で足りない分を補うようにするので、エネルギー消費の少ない空調装置を構成することができる。

また、冷凍サイクル回路９０を用いた空気の加熱でも能力が足りない場合には、ヒータ５６をＯＮし、空気出入り口４３Ｂから吹き出す空気をさらに暖めることができる。

なお、空気出入り口４３Ｂから吹き出す空気温度を制御するためには、室内ファン８Ａの風量とポンプ５の流量と圧縮機１の回転数と膨張弁２２Ｂの開度と室外ファン３の風量を制御すればよい。吹き出す空気が目標温度より低い場合には、室内ファン８Ａの風量を増加、ポンプ５の流量を増加、圧縮機１の回転数増加、膨張弁２２Ｂの開度を開け、室外ファン３の風量を増加すればよい。一方、吹き出す空気が目標温度より高い場合には、室内ファン８Ａの風量を減少、ポンプ５の流量を減少、圧縮機１の回転数減少、膨張弁２２Ｂの開度を絞り、室外ファン３の風量を減少すればよい。なお、全てのアクチュエータを制御する必要はなく、少なくとも１つ制御すればよい。

（２５）暖房、機器冷却運転について
暖房、機器冷却運転は、発熱体９を冷却し、室内を暖房する運転であり、図２８を用いて説明する。上記の暖房運転で記したように、室内冷却熱交換器６Ａでの放熱により、機器冷却媒体を目標温度以下に保つことができれば発熱体９の温度上昇を抑えることができるが、室内冷却熱交換器６Ａでの放熱で足りない場合や後述するように機器冷却媒体の温度を一時的に低くする場合には、冷凍サイクル回路９０を用いた機器冷却が必要になる。

暖房、機器冷却運転では、図２８に示すように四方弁１９、三方弁２０を接続し、圧縮機１の吐出配管１０は室外熱交換器２および室内空調熱交換器７に接続され、吸込配管１１は中間熱交換器４に接続される。なお、膨張弁２３は全閉、膨張弁２２Ｂは全開とし、空調用冷却媒体が室外熱交換器２に流れないようにする。すなわち、室内空調熱交換器７を凝縮器、中間熱交換器４を蒸発器としている。

室内ユニット４２内にある切り替えダンパ５３は、図２８に示すように空気出入り口４３Ａで吸い込んだ空気が室内冷却熱交換器６Ａ、室内空調熱交換器７を通り空気出入り口４３Ｂから吹き出すように設定する。この室内冷却熱交換器６Ａには発熱体９で温められた機器冷却媒体が循環しているので、室内冷却熱交換器６Ａを通過する空気の温度を上昇させる。

また、室内冷却熱交換器６Ａでの放熱と中間熱交換器４での熱交換により機器冷却媒体を冷却することが可能となる。なお、機器冷却媒体の温度や空気出入り口４３Ｂから吹き出す空気温度を制御するためには、室内ファン８Ａの風量とポンプ５の流量と圧縮機１の回転数と膨張弁２２Ａの開度を制御すればよい。機器冷却媒体が目標温度より高い場合や吹き出す空気が目標温度より低い場合には、室内ファン８Ａの風量を増加、ポンプ５の流量を増加、圧縮機１の回転数増加、膨張弁２２Ａの開度を開ければよい。一方、機器冷却媒体が目標温度より低い場合や吹き出す空気が目標温度より高い場合には、室内ファン８Ａの風量を減少、ポンプ５の流量を減少、圧縮機１の回転数減少、膨張弁２２Ａの開度を絞ればよい。なお、全てのアクチュエータを制御する必要はなく、少なくとも１つ制御すればよい。

（２６）除湿運転について
除湿運転は、室内を除湿する運転であり、図２９を用いて説明する。

除湿運転では、図２９に示すように四方弁１９、三方弁２０を接続し、圧縮機１の吐出配管１０は室外熱交換器２に接続され、圧縮機１の吸込配管１１は中間熱交換器４および室内空調熱交換器７に接続される。なお、膨張弁２２Ａは全閉、膨張弁２３は全開とし、空調用冷却媒体が中間熱交換器４に流れないようにする。すなわち、室外熱交換器２を凝縮器、室内空調熱交換器７を蒸発器としている。

機器冷却回路４１は、二方弁２１Ｃを開け、二方弁２１Ｅを閉じることで、機器冷却媒体がポンプ５の駆動により中間熱交換器４を流れるようになる。二方弁２１Ａを開け、二方弁２１Ｂを閉じた場合には機器冷却回路４１Ａに機器冷却媒体が流れ、二方弁２１Ａを閉じ、二方弁２１Ｂを開いた場合には機器冷却回路４１Ｂに機器冷却媒体が流れる。

室内ユニット４２内にある切り替えダンパ５３は、図２９に示すように空気出入り口４３Ａで吸い込んだ空気が室内冷却熱交換器６Ａ、室内空調熱交換器７を通り空気出入り口４３Ｂから吹き出すように設定する。空気出入り口４３Ａで吸い込んだ空気は、室内空調熱交換器７で熱交換して除湿、冷却される。そして、ヒータ５６で通過する空気の温度を上昇させる。このようにして、いわゆる再熱除湿運転が可能となる。車室内へ供給される空気は相対湿度が低くなるため、室内空間の快適性を向上できる。なお、空気出入り口４３Ｂは図示しないダクトにより室内（車内）に通じており、室内の温度調節を行う。

なお、再熱量を制御するためには、室内ファン８Ａの風量とポンプ５の流量と圧縮機１の回転数と膨張弁２２Ｂの開度と室外ファン３の風量を制御すればよい。再熱量を増やすためには、室内ファン８Ａの風量を増加、ポンプ５の流量を増加、圧縮機１の回転数増加、膨張弁２２Ｂの開度を開け、室外ファン３の風量を増加すればよい。一方、再熱量を減らすためには、室内ファン８Ａの風量を減少、ポンプ５の流量を減少、圧縮機１の回転数減少、膨張弁２２Ｂの開度を絞り、室外ファン３の風量を減少すればよい。なお、全てのアクチュエータを制御する必要はなく、少なくとも１つ制御すればよい。

（２７）機器加熱運転について
外気温度の低い冬季の始動時などでは、発熱体９をあらかじめ暖めておく方がよい場合がある。機器加熱運転は、室内空調をせず、発熱体９を暖める運転であり、図３０を用いて説明する。

機器加熱運転では、図３０に示すように四方弁１９、三方弁２０を接続し、圧縮機１の吐出配管１０は中間熱交換器４および室内空調熱交換器７に接続され、圧縮機１の吸込配管１１は室外熱交換器２に接続される。なお、膨張弁２２Ａは全開、膨張弁２２Ｂは全閉とし、空調用冷却媒体が室内空調熱交換器７に流れないようにする。すなわち、中間熱交換器４を凝縮器、室外熱交換器２を蒸発器としている。

機器冷却回路４１は、二方弁２１Ｅを閉じ、二方弁２１Ｃを開けることで、機器冷却媒体がポンプ５の駆動により室内冷却熱交換器６Ａを流れないようになる。二方弁２１Ａを開け、二方弁２１Ｂを閉じた場合には機器冷却回路４１Ａに機器冷却媒体が流れ、二方弁２１Ａを閉じ、二方弁２１Ｂを開いた場合には機器冷却回路４１Ｂに機器冷却媒体が流れる。加熱する発熱体９に機器冷却媒体が流れるように、二方弁２１Ａ又は２１Ｂを開くこととする。冷凍サイクル回路９０により機器冷却媒体が加熱されるので、この機器冷却媒体を循環することで、発熱体９を加熱することができる。

室内ユニット４２は、空気の吸い込み、吐き出しを行わず、室内ファン８Ａ、８Ｂを駆動しない。また、室内冷却熱交換器６Ａと室内空調熱交換器７ではそれぞれ機器冷却媒体と空調用冷却媒体を流さないので熱交換しない。

図２７に示す暖房運転、図３０に示す機器加熱運転において、室外熱交換器２への着霜が避けられない。除霜運転は、暖房運転、機器加熱運転から一時的に切り替えて、室外熱交換器２の除霜を行う運転であり、図３１を用いて説明する。

（２８）除霜運転について
除霜運転では、図３１に示すように四方弁１９、三方弁２０を接続し、圧縮機１の吐出配管１０は室外熱交換器２および室内空調熱交換器７に接続され、圧縮機１の吸込配管１１は中間熱交換器４に接続される。なお、膨張弁２３、２２Ｂは全開としている。すなわち、室外熱交換器２と室内空調熱交換器７を凝縮器、中間熱交換器４を蒸発器としている。

機器冷却回路４１は、二方弁２１Ｅを閉じ、二方弁２１Ｃを開けることで、機器冷却媒体がポンプ５の駆動により室内冷却熱交換器６Ａを流れないようになる。二方弁２１Ａを開け、二方弁２１Ｂを閉じた場合には機器冷却回路４１Ａに機器冷却媒体が流れ、二方弁２１Ａを閉じ、二方弁２１Ｂを開いた場合には機器冷却回路４１Ｂに機器冷却媒体が流れる。冷凍サイクル回路９０により機器冷却媒体が冷却されるので、この機器冷却媒体を循環することで、発熱体９を冷却することができる。

室内ユニット４２内にある切り替えダンパ５３は、図１１に示すように空気出入り口４３Ａで吸い込んだ空気が室内冷却熱交換器６Ａ、室内空調熱交換器７を通り空気出入り口４３Ｂから吹き出すように設定する。この室内冷却熱交換器６Ａには機器冷却媒体が循環していないので、室内冷却熱交換器６Ａを通過する空気の温度は温度変化しない。

また、室内に暖かい空気を吹き出さないことも可能である。上記の構成で膨張弁２２Ｂを全閉とし、室内ファン８Ａを駆動しなければよい。

なお、除霜量を制御するためには、室内ファン８Ａの風量とポンプ５の流量と圧縮機１の回転数と膨張弁２２Ａの開度と室外ファン３の風量を制御すればよい。除霜量を増やすためには、室内ファン８Ａの風量を増加、ポンプ５の流量を増加、圧縮機１の回転数増加、膨張弁２２Ａの開度を開け、室外ファン３の風量を増加すればよい。一方、除霜量を減らすためには、室内ファン８Ａの風量を減少、ポンプ５の流量を減少、圧縮機１の回転数減少、膨張弁２２Ａの開度を絞り、室外ファン３の風量を減少すればよい。なお、全てのアクチュエータを制御する必要はなく、少なくとも１つ制御すればよい。

以上のように、室内冷却熱交換器８Ｂの代わりにヒータ５６を設置することにしたので、配管等が不要になるので、室内ユニット４２の小型化を図ることができる。

上述した各実施形態はそれぞれ単独に、あるいは組み合わせて用いてもよい。それぞれの実施形態での効果を単独あるいは相乗して奏することができるからである。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。

１：圧縮機、２：室外熱交換器、３：室外ファン、４：中間熱交換器、５：循環ポンプ、６、６Ａ、６Ｂ：室内冷却熱交換器、７：室内空調熱交換器、８、５４：室内ファン、９、９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄ：発熱体、１０：吐出配管、１１：吸込配管、１９：四方弁、２０：三方弁、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ、２１Ｅ、２１Ｆ：二方弁、２２Ａ、２２Ｂ、２３：膨張弁、４１、４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄ、４１Ｅ：機器冷却回路、４２：室内ユニット、４３Ａ、４３Ｂ、４３Ｃ、４３Ｄ：空気出入り口、５１、５２、５３：切り替えダンパ、５４：室内空気吸込口、５５：室外空気吸込口、５６：ヒータ、６０：空調装置、６１：空調制御装置、６２：車室内温度、６３：温度調節が必要な機器の温度、６４：車両運転情報、６５：走行計画情報、７０：車両制御装置、７１：制駆動制御装置、７２：インバータ、７３：モータ、７４：ブレーキ、７５：電池制御装置、７６：バッテリ、９０、９０Ａ、９０Ｂ：冷凍サイクル回路。

Claims

車両に搭載された発熱機器の機器冷却回路と、冷凍サイクル回路を有する車室内空調装置と、前記機器冷却回路の機器冷却媒体と前記冷凍サイクル回路の空調用冷却媒体の間の熱交換を行う中間熱交換器と、を備え、車外の空気又は車内の空気を吸入し、該空気を温度調節して車内に吹き出す車両用空調システムであって、
前記空気を冷却する第一室内冷却熱交換器と、
前記第一室内冷却熱交換器を通過した空気の下流側に設けられて該空気の温度調節をする室内空調熱交換器と、
前記室内空調熱交換器に接続された冷凍サイクルと、
前記車両に搭載された発熱体と、
前記発熱体と前記第一室内冷却熱交換器の間を循環する機器冷却媒体の回路と、を備え、
前記室内空調熱交換器に流入する空気流路が、前記第一室内冷却熱交換器を通過する流路と前記第一室内冷却熱交換器を通過しない流路を合流して構成され、その双方の流路が切り替え可能に構成され、
前記第一室内冷却熱交換器と並列して第二室内冷却熱交換器を設けた分岐回路が設けられ、該第二室内冷却熱交換器が、空気流路において前記室内空調熱交換器の下流側に設置されていることを特徴とする車両用空調システム。
請求項１に記載された車両用空調システムにおいて、前記第一室内冷却熱交換器が室外に設置されていることを特徴とする車両用空調システム。
請求項１に記載された車両用空調システムにおいて、前記第一室内冷却熱交換器を通過した空気を室外に放出することができるように流路が切り替え可能に構成されていることを特徴とする車両用空調システム。
車両に搭載された発熱機器の冷却を行うと共に、車外の空気又は車内の空気を吸入し、該空気を温度調節して車内に吹き出す車両用空調システムを、複数の運転モードを切り替えて選択して運転する車両用空調システムの運転方法であって、
車両に搭載された発熱体を機器冷却媒体で冷却する第１のステップと、
吸入した空気で前記機器冷却媒体を冷却する第２のステップと、
第２のステップを通過した空気と第２のステップを経ない空気とを切り替え可能に合流させる第３のステップと、
第３のステップを経た空気と空調用冷却媒体とを熱交換させることにより該空気の温度を調節する第４のステップと、を含み、
選択したモードが冷房運転のとき、前記第３のステップにおいて、前記第２のステップで温度上昇した空気を室外に放出し、前記第２のステップを経ない空気のみを導入するように流路を切り替えることを特徴とする車両用空調システムの運転方法。
車両に搭載された発熱機器の冷却を行うと共に、車外の空気又は車内の空気を吸入し、該空気を温度調節して車内に吹き出す車両用空調システムを、複数の運転モードを切り替えて選択して運転する車両用空調システムの運転方法であって、
車両に搭載された発熱体を機器冷却媒体で冷却する第１のステップと、
吸入した空気で前記機器冷却媒体を冷却する第２のステップと、
第２のステップを通過した空気と第２のステップを経ない空気とを切り替え可能に合流させる第３のステップと、
第３のステップを経た空気と空調用冷却媒体とを熱交換させることにより該空気の温度を調節する第４のステップと、
第４のステップを経た空気を電気ヒータで加熱する第５のステップと、を含み、
選択したモードが除湿運転のとき、前記第４のステップにおいて前記空気を冷却し、前記第５のステップにおいて前記空気を加熱することを特徴とする車両用空調システムの運転方法。
車両に搭載された発熱機器の冷却を行うと共に、車外の空気又は車内の空気を吸入し、該空気を温度調節して車内に吹き出す車両用空調システムを、複数の運転モードを切り替えて選択して運転する車両用空調システムの運転方法であって、
車両に搭載された発熱体を機器冷却媒体で冷却する第１のステップと、
吸入した空気で前記機器冷却媒体を冷却する第２のステップと、
第２のステップを通過した空気と第２のステップを経ない空気とを切り替え可能に合流させる第３のステップと、
第３のステップを経た空気と空調用冷却媒体とを熱交換させることにより該空気の温度を調節する第４のステップと、
第４のステップを経た空気を電気ヒータで加熱する第５のステップと、を含み、
選択したモードが暖房運転のとき、前記第４のステップにおいて前記空気を加熱し、必要な場合、前記第５のステップにおいて前記空気を更に加熱することを特徴とする車両用空調システムの運転方法。