JP2014037959A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空調対象空間へ送風される送風空気の温度調整を行うとともに、送風空気よりも低い温度帯でバッテリの温度を適切に調整可能な冷凍サイクル装置を提供する。
【解決手段】圧縮機１１吐出冷媒を熱源として車室内へ送風される室内用送風空気を加熱する送風空気用熱交換器１２と、送風空気用熱交換器１２から流出した冷媒を減圧させる高段側膨張弁１３ａと、高段側膨張弁１３ａにて減圧された冷媒を熱源としてバッテリ５５に吹き付けられる電池用送風空気を加熱するバッテリ用熱交換器１５とを備え、室内用送風空気を加熱するとともに電池用送風空気を加熱する暖房＋暖機モード時に、室内用送風空気の送風空気温度ＴＡＶが目標吹出温度ＴＡＯに近づくように圧縮機１１の冷媒吐出能力を制御し、バッテリ５５の温度である電池温度Ｔｂが予め定めた基準温度範囲内となるように高段側膨張弁１３ａの絞り開度を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数種類の温度調整対象物の温度調整を行う冷凍サイクル装置に関する。

従来、特許文献１に、複数種類の温度調整対象物（温度調整対象流体）の温度調整を行う蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置が開示されている。この特許文献１の冷凍サイクル装置は、燃料電池車両に搭載されており、車室内の暖房および燃料電池の暖機を実現するために、車室内へ送風される送風空気および燃料電池暖機用の熱媒体といった異なる種類の温度調整対象流体を加熱する。

より具体的には、特許文献１の冷凍サイクル装置は、圧縮機から吐出された高圧冷媒の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おり、冷媒の有する熱を燃料電池暖機用の熱媒体あるいは送風空気へ放熱させて、熱媒体あるいは送風空気を加熱する２つの加熱用の熱交換器を備えている。さらに、この２つの熱交換器は、減圧装置を介して冷媒流れに対して直列的に接続されている。

そして、冷媒流れ上流側に配置される上流側熱交換器にて、圧縮機から吐出された冷媒と燃料電池暖機用の熱媒体とを熱交換させて、熱媒体を１００℃以上の高温となるまで加熱している。さらに、冷媒流れ下流側に配置される下流側熱交換器にて、減圧装置にて減圧された冷媒と車室内へ送風される送風空気とを熱交換させて、送風空気を暖房に必要な温度（４０℃〜６０℃程度）まで加熱している。

特開２００５−２３３５３５号公報

ところで、特許文献１の冷凍サイクル装置は、燃料電池の暖機に用いられるので、燃料電池暖機用の熱媒体を１００℃以上の高温となるまで加熱しなければならないことがある。これに対して、電気自動車やハイブリッド車両に搭載されるバッテリ（電池）は、低温時には放電効率が低下してしまうので暖機が必要となるものの、不必要に高温で暖機するとバッテリが劣化して使用できなくなってしまう。

しかしながら、特許文献１の冷凍サイクル装置では、上流側熱交換器内の冷媒圧力が下流側熱交換器内の冷媒圧力よりも高くなるので、上流側熱交換器にて加熱される熱媒体の温度は下流側熱交換器にて加熱される送風空気の温度よりも高くなってしまう。このため、特許文献１の冷凍サイクル装置を、例えば、電気自動車に適用して上流側熱交換器にてバッテリ暖機用の熱媒体を加熱するとバッテリを劣化させてしまうおそれがある。

換言すると、特許文献１の冷凍サイクル装置では、バッテリの温度を送風空気よりも低い温度帯で適切に調整することができない。

上記点に鑑み、本発明では、空調対象空間へ送風される送風空気の温度調整を行うとともに、送風空気よりも低い温度帯でバッテリの温度を適切に調整可能な冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために案出されたもので、請求項１に記載の発明では、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１）と、圧縮機（１１）から吐出された冷媒を熱源として空調対象空間へ送風される送風空気を加熱する送風空気用熱交換器（１２）と、送風空気用熱交換器（１２）から流出した冷媒を減圧させるとともに、絞り開度を変更可能に構成された高段側減圧手段（１３ａ）と、高段側減圧手段（１３ａ）にて減圧された冷媒を熱源としてバッテリ（５５）を加熱するバッテリ用熱交換器（１５）と、バッテリ用熱交換器（１５）から流出した冷媒を減圧させる低段側減圧手段（１３ｂ）と、低段側減圧手段（１３ｂ）にて減圧された冷媒を外気と熱交換させて蒸発させる室外熱交換器（１７）と、室外熱交換器（１７）から流出した冷媒の気液を分離して、分離された気相冷媒を圧縮機（１１）吸入側へ流出させるアキュムレータ（２１）とを備える冷凍サイクル装置を特徴とする。

これによれば、送風空気用熱交換器（１２）にて圧縮機（１１）から吐出された冷媒と送風空気とを熱交換させて送風空気を加熱することができる。さらに、バッテリ用熱交換器（１５）にて高段側減圧手段（１３ａ）にて減圧された冷媒を熱源としてバッテリ（５５）を加熱することができる。すなわち、複数種類の温度調整対象物の温度調整を行うことができる。

さらに、送風空気用熱交換器（１２）では圧縮機（１１）から吐出された冷媒を熱源とし、バッテリ用熱交換器（１５）では高段側減圧手段（１３ａ）にて減圧された冷媒を熱源としているので、バッテリ用熱交換器（１５）にて放熱する冷媒の温度は、送風空気用熱交換器（１２）にて放熱する冷媒の温度よりも低くなる。従って、バッテリの温度である電池温度（Ｔｂ）を送風空気よりも低い温度帯で調整することができる。

なお、本請求項に記載のバッテリ（５５）には、充電されることによって繰り返し電力の放電を行うことのできる二次電池のみならず、電力の放電のみを行うことのできる一次電池も含まれる。

ところで、この種のバッテリ（５５）は、電池温度（Ｔｂ）が低くなってしまうと充電効率あるいは放電効率が著しく低下してしまうため暖機が必要となる。ところが、不必要に高温となるまで暖機するとバッテリ（５５）が劣化して使用できなくなってしまうおそれがある。つまり、バッテリ（５５）を暖機する際には、電池温度（Ｔｂ）が予め定めた基準温度範囲内となるように暖機を行う必要がある。

これに対して、本請求項に記載の発明によれば、絞り開度を変更可能に構成された高段側減圧手段（１３ａ）を備えているので、高段側減圧手段（１３ａ）にて減圧された冷媒の温度を容易に調整できる。従って、極めて容易に電池温度（Ｔｂ）を基準温度範囲内となるように調整することができる。

さらに、高段側減圧手段（１３ａ）の絞り開度を調整することで、サイクルを循環する冷媒循環流量に変動が生じても、アキュムレータ（２１）を備えているので、圧縮機（１１）の液圧縮の問題も生じない。従って、電池温度（Ｔｂ）を送風空気よりも低い温度帯で適切に調整可能な冷凍サイクル装置を提供することができる。

より具体的には、請求項２に記載の発明のように、送風空気の目標温度（ＴＡＯ）を決定する目標温度決定手段を備え、圧縮機（１１）の冷媒吐出能力は、送風空気用熱交換器（１２）にて加熱された送風空気温度（ＴＡＶ）が目標温度（ＴＡＯ）に近づくように制御され、高段側減圧手段（１３ａ）の絞り開度は、電池温度（Ｔｂ）が予め定めた基準温度範囲内となるように制御されるようにしてもよい。

これによれば、送風空気の加熱を行い、かつ、バッテリ（５５）の温度調整（暖機）を行う暖房＋暖機モード時に、圧縮機（１１）の冷媒吐出能力を調整することによって送風空気の温度が調整され、高段側減圧手段（１３ａ）の絞り開度を調整することによって電池温度（Ｔｂ）が調整される。従って、送風空気の温度調整の影響を受けることなく電池温度（Ｔｂ）を調整できる。

さらに、請求項４に記載の発明のように、送風空気の加熱を行い、かつ、バッテリ（５５）の温度調整を行わない暖房＋非温調モードでは、高段側減圧手段（１３ａ）の絞り開度は、バッテリ用熱交換器（１５）内の冷媒の飽和温度が外気温より低くなるように制御されるようにすればよい。

これによれば、暖房＋非温調モードでは、バッテリ用熱交換器（１５）へ流入する冷媒の温度が外気温より低くなるので、バッテリ用熱交換器（１５）内の冷媒を蒸発させることができる。従って、暖房＋非温調モードでは、バッテリ用熱交換器（１５）に液相冷媒が溜まって流出できなくなる、いわゆる冷媒寝込み現象を抑制できる。

これにより、暖房＋暖機モードと暖房＋非温調モードとを切り替えた際に、サイクルを循環する循環冷媒流量が大きく変動してしまうことを抑制でき、アキュムレータ（２１）の小型化を図ることもできる。

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

第１実施形態の冷凍サイクル装置の暖房＋暖機モードにおける冷媒流れを示す全体構成図である。 第１実施形態の冷凍サイクル装置の暖房＋非温調モードにおける冷媒流れを示す全体構成図である。 第１実施形態の冷凍サイクル装置の冷房＋暖機モードにおける冷媒流れを示す全体構成図である。 第１実施形態の冷凍サイクル装置の冷房＋非温調モードにおける冷媒流れを示す全体構成図である。 第１実施形態の冷凍サイクル装置の暖房＋暖機モードにおける冷媒の状態を示すモリエル線図である。 第１実施形態の冷凍サイクル装置の暖房＋非温調モードにおける冷媒の状態を示すモリエル線図である。 第１実施形態の冷凍サイクル装置の冷房＋暖機モードにおける冷媒の状態を示すモリエル線図である。 第１実施形態の冷凍サイクル装置の冷房＋非温調モードにおける冷媒の状態を示すモリエル線図である。 第１実施形態のバッテリ（リチウムイオン電池）の出力特性を説明するための説明図である。 第２実施形態の冷凍サイクル装置の暖房＋冷却モードにおける冷媒流れを示す全体構成図である。 第２実施形態の冷凍サイクル装置の冷房＋冷却モードにおける冷媒流れを示す全体構成図である。 他の実施形態の冷凍サイクル装置の暖房＋非温調モードにおける冷媒流れを示す全体構成図である。 第３実施形態の冷凍サイクル装置の暖機優先モードにおける冷媒の状態を示すモリエル線図である。 第４実施形態の冷凍サイクル装置の暖機優先モードにおける冷媒の状態を示すモリエル線図である。 第５実施形態の冷凍サイクル装置の暖機優先モードにおける冷媒の状態を示すモリエル線図である。

（第１実施形態）
図１〜図９により、本発明の第１実施形態を説明する。本実施形態では、本発明の冷凍サイクル装置１０を、車両走行用の駆動力を走行用の電動モータから得る電気自動車に適用している。さらに、この電気自動車では、冷凍サイクル装置１０を、車室内の空調（冷房および暖房）、並びに、走行用の電動モータへ供給される電力を蓄える蓄電手段としてのバッテリ５５の温度調整（暖機）を行うために用いている。

従って、冷凍サイクル装置１０は、空調対象空間である車室内へ送風される室内用送風空気の温度を調整する機能を果たすとともに、バッテリ５５に向けて送風される電池用送風空気を加熱する機能を果たす。換言すると、この冷凍サイクル装置１０は、室内用送風空気および電池用送風空気といった複数種類の温度調整対象物（温度調整対象流体）の温度調整を行うことができる。

より具体的には、この冷凍サイクル装置１０は、空調用の運転モードとして、室内用送風空気を加熱して車室内の暖房を行う暖房モードと室内用送風空気を冷却して車室内の冷房を行う冷房モードとを切り替えることができる。さらに、以下の説明では、バッテリ５５の温度調整（暖機）を行う運転モードを暖機モードと表現し、バッテリ５５の温度調整を行わない運転状態を非温調モードと表現する。

また、本実施形態のバッテリ５５は、充電することによって繰り返し電力の放電を行うことのできる二次電池であり、具体的には、リチウムイオン電池を採用している。なお、このバッテリ５５の出力特性については後述する。

まず、冷凍サイクル装置１０の詳細構成について説明する。圧縮機１１は、車両ボンネット内に配置され、冷凍サイクル装置１０において冷媒を吸入し、圧縮して吐出するもので、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として構成されている。圧縮機１１の電動モータは、後述する制御装置から出力される制御信号によって、その作動（回転数）が制御される。

なお、この冷凍サイクル装置１０では、冷媒としてＨＦＣ系冷媒（具体的には、Ｒ１３４ａ）を採用しており、高圧側冷媒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。もちろん、冷媒としてＨＦＯ系冷媒（具体的には、Ｒ１２３４ｙｆ）等を採用してもよい。さらに、この冷媒には圧縮機１１を潤滑するための冷凍機油が混入されており、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。

圧縮機１１の吐出口側には、室内凝縮器１２の冷媒入口側が接続されている。室内凝縮器１２は、後述する室内空調ユニット３０において室内用送風空気の空気通路を形成するケーシング３１内に配置されており、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒と後述する室内蒸発器２０通過後の室内用送風空気とを熱交換させて、室内用送風空気を加熱する加熱用の熱交換器である。

つまり、室内凝縮器１２は、圧縮機１１から吐出された冷媒を熱源として室内用送風空気を加熱する送風空気用熱交換器を構成している。なお、室内空調ユニット３０の詳細については後述する。

室内凝縮器１２の冷媒出口側には、室内凝縮器１２から流出した冷媒を減圧させる高段側減圧手段としての高段側膨張弁１３ａの入口側が接続されている。高段側膨張弁１３ａは、絞り開度を変更可能に構成された弁体と、この弁体の絞り開度を変化させるステッピングモータからなる電動アクチュエータとを有して構成された電気式の可変絞り機構であり、制御装置から出力される制御信号によって、その作動が制御される。

さらに、高段側膨張弁１３ａは、絞り開度を全開にすることで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付きの可変絞り機構で構成されている。高段側膨張弁１３ａの出口側には、第１三方弁１４ａが接続されている。第１三方弁１４ａは、制御装置から出力される制御電圧によって、その作動が制御される電気式三方弁である。

具体的には、第１三方弁１４ａは、高段側膨張弁１３ａの出口側とバッテリ用熱交換器１５の冷媒入口側との間を接続する冷媒回路と、高段側膨張弁１３ａの出口側とバイパス通路１６の入口側との間を接続する冷媒回路とを切り替える。従って、第１三方弁１４ａは、サイクルを循環する冷媒の冷媒回路を切り替える冷媒回路切替手段を構成している。

バッテリ用熱交換器１５は、バッテリ５５に向けて送風される電池用送風空気の空気通路を形成するバッテリパック５０内に配置されており、その内部を流通する冷媒と電池用送風空気とを熱交換させて、電池用送風空気の温度を調整する熱交換器である。本実施形態では、暖機モード時に、高段側膨張弁１３ａにて減圧された冷媒と電池用送風空気とを熱交換させて、電池用送風空気を加熱することで、バッテリ５５を間接的に加熱する。

つまり、バッテリ用熱交換器１５は、暖機モード時に、高段側膨張弁１３ａにて減圧された冷媒を熱源として、熱媒体である電池用送風空気を介してバッテリ５５を加熱する機能を果たす。なお、バッテリパック５０の詳細については後述する。バッテリ用熱交換器１５の冷媒出口側には、低段側膨張弁１３ｂの入口側が接続されている。

バイパス通路１６は、高段側膨張弁１３ａから流出した冷媒をバッテリ用熱交換器１５を迂回させて低段側膨張弁１３ｂの入口側へ導く冷媒通路である。低段側膨張弁１３ｂは、バッテリ用熱交換器１５から流出した冷媒を減圧させる低段側減圧手段であり、その基本的構成は高段側膨張弁１３ａと同様である。従って、低段側膨張弁１３ｂは、全開機能付きの可変絞り機構で構成されている。

低段側膨張弁１３ｂの出口側には、室外熱交換器１７の冷媒入口側が接続されている。室外熱交換器１７は、車両ボンネット内に配置され、その内部を流通する冷媒と送風ファン１８から送風された外気とを熱交換させるものである。より具体的には、本実施形態の室外熱交換器１７は、少なくとも暖房モード時には低圧冷媒を蒸発させる蒸発器として機能し、少なくとも冷房モード時には高圧冷媒に放熱させる放熱器として機能する。

また、送風ファン１８は、制御装置から出力される制御電圧によって稼働率、すなわち回転数（送風空気量）が制御される電動送風機である。室外熱交換器１７の冷媒出口側には、第２三方弁１４ｂが接続されている。第２三方弁１４ｂの基本的構成は、第１三方弁１４ａと同様である。従って、第２三方弁１４ｂは、制御装置から出力される制御電圧によって、その作動が制御される電気式三方弁である。

具体的には、第２三方弁１４ｂは、室外熱交換器１７の冷媒出口側と圧縮機１１の吸入側に配置されたアキュムレータ２１の入口側との間を接続する冷媒回路と、室外熱交換器１７の冷媒出口側と冷房用膨張弁１９の入口側との間を接続する冷媒回路とを切り替える。従って、第２三方弁１４ｂは、前述した第１三方弁１４ａとともに冷媒回路切替手段を構成している。

冷房用膨張弁１９は、高段側膨張弁１３ａおよび低段側膨張弁１３ｂと同様の構成の電気式膨張弁であり、冷房モード時に室外熱交換器１７から流出して室内蒸発器２０へ流入する冷媒を減圧させる減圧手段である。さらに、この冷房用膨張弁１９は、絞り通路を全閉として、第２三方弁１４ｂから室内蒸発器２０へ至る冷媒通路を閉じる全閉機能を有している。

室内蒸発器２０は、室内空調ユニット３０のケーシング３１内であって、前述した室内凝縮器１２よりも空気流れ上流側に配置されており、冷房モード時に、冷房用膨張弁１９にて減圧された低圧冷媒を室内用送風空気とを熱交換させて蒸発させることによって、室内用送風空気を冷却する冷却用の熱交換器である。

室内蒸発器２０の冷媒出口側には、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、その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の吸入側が接続されている。従って、このアキュムレータ２１は、圧縮機１１に液相冷媒が吸入されてしまうことを抑制して、圧縮機１１の液圧縮を防止する機能を果たす。

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、温度調整された室内用送風空気を車室内に送風するためのもので、車室内最前部の計器盤（インストルメントパネル）の内側に配置されて、その外殻を形成するケーシング３１内に送風機３２、前述の室内凝縮器１２、室内蒸発器２０、およびエアミックスドア３４等を収容して構成されている。

ケーシング３１は、内部に室内用送風空気の空気通路を形成しており、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。ケーシング３１内の室内用送風空気の空気流れ最上流側には、車室内空気（内気）と外気とを切替導入する内外気切替装置３３が配置されている。

内外気切替装置３３には、ケーシング３１内に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が形成されている。さらに、内外気切替装置３３の内部には、内気導入口および外気導入口の開口面積を連続的に調整して、内気の風量と外気の風量との風量割合を変化させる内外気切替ドアが配置されている。

内外気切替装置３３の空気流れ下流側には、内外気切替装置３３を介して吸入された空気を車室内へ向けて送風する送風機３２が配置されている。この送風機３２は、遠心多翼ファン（シロッコファン）を電動モータにて駆動する電動送風機であって、制御装置から出力される制御電圧によって回転数（送風量）が制御される送風手段である。

送風機３２の空気流れ下流側には、室内蒸発器２０および室内凝縮器１２が、室内用送風空気の流れに対して、この順に配置されている。換言すると、室内蒸発器２０は、室内凝縮器１２に対して、室内用送風空気の流れ方向上流側に配置されている。

さらに、室内蒸発器２０の空気流れ下流側であって、かつ、室内凝縮器１２の空気流れ上流側には、室内蒸発器２０通過後の送風空気のうち、室内凝縮器１２を通過させる風量割合を調整するエアミックスドア３４が配置されている。また、室内凝縮器１２の空気流れ下流側には、室内凝縮器１２にて冷媒と熱交換して加熱された送風空気と室内凝縮器１２を迂回して加熱されていない送風空気とを混合させる混合空間３５が設けられている。

ケーシング３１の空気流れ最下流部には、混合空間３５にて混合された送風空気（空調風）を、空調対象空間である車室内へ吹き出す開口穴が設けられている。具体的には、この開口穴としては、車室内の乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すフェイス開口穴、乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフット開口穴、および車両前面窓ガラス内側面に向けて空調風を吹き出すデフロスタ開口穴（いずれも図示せず）が設けられている。

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

従って、エアミックスドア３４が室内凝縮器１２を通過させる風量の割合を調整することによって、混合空間３５にて混合された空調風の温度が調整され、各開口穴から吹き出される空調風の温度が調整される。つまり、エアミックスドア３４は、車室内へ送風される空調風の温度を調整する温度調整手段を構成している。

なお、エアミックスドア３４は、エアミックスドア駆動用の電動アクチュエータによって駆動され、このエアミックスドア駆動用の電動アクチュエータは、制御装置から出力される制御信号によって、その作動が制御される。

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

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

なお、吹出口モード切替手段によって切り替えられる吹出口モードとしては、具体的に、フェイス吹出口を全開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フェイスモード、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バイレベルモード、フット吹出口を全開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フットモード、およびフット吹出口およびデフロスタ吹出口を同程度開口して、フット吹出口およびデフロスタ吹出口の双方から空気を吹き出すフットデフロスタモード等がある。

次に、バッテリパック５０について説明する。バッテリパック５０は、車両後方のトランクルームと後部座席との間の車両底面側に配置されて、電気的な絶縁処理（例えば、絶縁塗装）が施された金属製のケーシング５１内に電池用送風空気を循環送風させる空気通路を形成し、この空気通路に送風機５２、前述のバッテリ用熱交換器１５およびバッテリ５５等を収容して構成されたものである。

送風機５２は、バッテリ用熱交換器１５の空気流れ上流側に配置されて、電池用送風空気をバッテリ用熱交換器１５へ向けて送風するもので、制御装置から出力される制御電圧によって稼働率、すなわち回転数（送風空気量）が制御される電動送風機である。さらに、バッテリ用熱交換器１５の空気流れ下流側にはバッテリ５５が配置され、バッテリ５５の空気流れ下流側は、送風機５２の吸込口側に連通している。

従って、送風機５２を作動させると、バッテリ用熱交換器１５にて温度調整された電池用送風空気がバッテリ５５に吹き付けられて、バッテリ５５の温度調整がなされる。さらに、バッテリ５５の温度調整を行った電池用送風空気は、送風機５２に吸入されて再びバッテリ用熱交換器１５に向けて送風される。

次に、本実施形態の電気制御部について説明する。制御装置は、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、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、出力側に接続された各種制御対象機器１１、１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ、１８、１９、３２、５２の作動を制御する。

また、制御装置の入力側には、車室内温度（内気温）Ｔｒを検出する内気センサ、車室外温度（外気温）Ｔａｍを検出する外気センサ、車室内へ照射される日射量Ａｓを検出する日射センサ、室内凝縮器１２出口側冷媒の冷媒圧力（高圧側冷媒圧力）Ｐｄ１を検出する高圧側冷媒圧力センサ、室内凝縮器１２出口側冷媒の冷媒温度（高圧側冷媒温度）Ｔｄ１を検出する高圧側冷媒温度センサ、バッテリ用熱交換器１５出口側冷媒の冷媒圧力（中間圧側冷媒圧力）Ｐｄ２を検出する中間圧側冷媒圧力センサ、バッテリ用熱交換器１５出口側冷媒の冷媒温度（中間圧側冷媒温度）Ｔｄ２を検出する中間圧側冷媒温度センサが接続されている。

この他にも、室内蒸発器２０における冷媒蒸発温度（蒸発器温度）Ｔｅｆｉｎを検出する蒸発器温度センサ、混合空間から車室内へ送風される送風空気温度ＴＡＶを検出する送風空気温度センサ、室外熱交換器１７の室外器温度Ｔｓを検出する室外熱交換器温度センサ、室外熱交換器１７出口側冷媒の冷媒圧力Ｐｓを検出する室外熱交換器圧力センサ、バッテリ５５の温度である電池温度Ｔｂを検出する温度検出手段としての電池温度センサ等の種々の制御用センサ群が接続されている。

なお、本実施形態の蒸発器温度センサは、室内蒸発器２０の熱交換フィン温度を検出しているが、蒸発器温度センサとして、室内蒸発器２０のその他の部位の温度を検出する温度検出手段を採用してもよい。また、本実施形態の室外熱交換器温度センサは、室外熱交換器１７の冷媒流出口の温度を検出しているが、室外熱交換器温度センサとして、室内蒸発器２０のその他の部位の温度を検出する温度検出手段を採用してもよい。

また、本実施形態では、送風空気温度ＴＡＶを検出する送風空気温度センサを設けているが、この送風空気温度ＴＡＶとして、蒸発器温度Ｔｅｆｉｎ、吐出冷媒温度Ｔｄ等に基づいて算出された値を採用してもよい。

また、一般的なバッテリ５５は、冷凍サイクル装置１０の各構成機器に対して熱容量が大きく、温度分布も生じやすい。そこで、本実施形態では、バッテリ５５の内部および表面の複数の箇所の温度を検出する複数の温度検出手段によって電池温度センサを構成し、これらの複数の温度検出手段の検出値の平均値を電池温度Ｔｂとしている。

さらに、制御装置の入力側には、車室内前部の計器盤付近に配置された図示しない操作パネルが接続され、この操作パネル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。操作パネルに設けられた各種操作スイッチとしては、車室内空調を行うことを要求する空調作動スイッチ、車室内の目標温度Ｔｓｅｔを設定する目標温度設定手段としての車室内温度設定スイッチ、空調用の運転モードの選択スイッチ等が設けられている。

ここで、本実施形態の制御装置は、その出力側に接続された各種制御対象機器を制御する制御手段が一体に構成されたものであるが、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）が、それぞれの制御対象機器の作動を制御する制御手段を構成している。

例えば、制御装置のうち、圧縮機１１の作動（冷媒吐出能力）を制御する構成（ハードウェアおよびソフトウェア）が吐出能力制御手段を構成し、高段側膨張弁１３ａの作動を制御する構成が高段側絞り開度制御手段を構成し、低段側膨張弁１３ｂの作動を制御する構成が低段側絞り開度制御手段を構成し、第１、第２三方弁１４ａ、１４ｂ等の作動を制御する構成が冷媒回路切替制御手段を構成し、さらに、送風機３２の送風能力を制御する構成が送風能力制御手段を構成している。

次に、上記構成における本実施形態の冷凍サイクル装置１０の作動を説明する。前述の如く、この冷凍サイクル装置１０では、空調用の運転モードとして暖房モードおよび冷房モードがあり、バッテリ５５の暖機用の運転モードとして暖機モードおよび非温調モードがある。

これらの運転モードの切り替えは、制御装置が予め記憶回路に記憶している制御プログラムを実行することによって行われる。この制御プログラムでは、操作パネルの操作信号および制御用センサ群の検出信号を読み込み、読み込まれた検出信号および操作信号の値に基づいて各種制御対象機器の制御状態を決定し、決定された制御状態が得られるように各種制御対象機器へ制御信号（制御電圧）を出力するといった制御ルーチンを繰り返す。

具体的には、空調用の運転モードについては、操作パネルの操作信号を読み込んだ際に、空調作動スイッチが投入（ＯＮ）された状態で選択スイッチにて暖房が選択されている場合には暖房モードに切り替え、空調作動スイッチが投入（ＯＮ）された状態で選択スイッチにて冷房が選択されている場合には冷房モードに切り替えられる。

バッテリ５５の暖機を行う暖機モードについては、制御用センサ群の検出信号を読み込んだ際に、電池温度Ｔｂが第１基準温度Ｔｋ１（本実施形態では、１５℃）以下になっている際には暖機モードでの運転を行い、電池温度Ｔｂが第２基準温度Ｔｋ２（本実施形態では、３０℃）以上となっている際には暖機モードでの運転を停止する。すなわち、非温調モードに切り替える。

ここで、図９を用いて、本実施形態のバッテリ５５（リチウムイオン電池）の出力特性について説明する。本実施形態のバッテリ５５では、図９に示すように、１０℃以下の低温になると、化学反応が進まないなどの理由により十分な入出力特性が得られない。つまり、バッテリ５５が１０℃以下になってしまうと、バッテリ５５の出力が低下して車両を走行させることができなくなってしまう。

一方、高温時、特に４０℃以上の領域では、バッテリ５５の劣化を防止するために制御的に電力の入出力をカットするようにしている。従って、バッテリ５５が４０℃以上の高温になった際にも車両を走行させることができなくなってしまう。つまり、本実施形態のバッテリ５５の容量を充分に活かして車両を走行させるためには、バッテリ５５の温度を約１０℃〜４０℃の範囲で管理する必要がある。

そこで、本実施形態では、バッテリ５５の容量を充分に活かすことができるように決定される温度範囲（１０℃〜４０℃）を基準温度範囲として、電池温度Ｔｂが第１基準温度Ｔｋ１以下になっている際には暖機モードに切り替え、電池温度Ｔｂが第２基準温度Ｔｋ２以上となっている際には非温調モードに切り替えることによって、電池温度Ｔｂが基準温度範囲内となるようにしている。

次に、各運転モードにおける作動を説明する。

（ａ）暖房＋暖機モード
暖房＋暖機モードは、暖房モードおよび暖機モードが同時に実行される運転モードである。より詳細には、この運転モードは、操作パネルの作動スイッチが投入（ＯＮ）された状態で、選択スイッチによって暖房が選択され、かつ、電池温度Ｔｂが第１基準温度Ｔｋ１以下となっている際に実行される。

暖房＋暖機モードでは、制御装置が、高段側膨張弁１３ａおよび低段側膨張弁１３ｂを減圧作用を発揮する絞り状態とし、冷房用膨張弁１９を全閉とする。さらに、高段側膨張弁１３ａの出口側とバッテリ用熱交換器１５の冷媒入口側との間を接続するように第１三方弁１４ａの作動を制御し、室外熱交換器１７の冷媒出口側とアキュムレータ２１の入口側との間を接続するように第２三方弁１４ｂの作動を制御する。

これにより、暖房＋暖機モードでは、冷凍サイクル装置１０は、図１の実線矢印に示すように冷媒が流れる冷媒回路に切り替えられる。

そして、この冷媒流路の構成で、制御装置が、読み込まれた検出信号および操作信号の値に基づいて、車室内へ吹き出す吹出空気の目標温度である目標吹出温度ＴＡＯを、以下数式Ｆ１に基づいて算出する。
ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ−Ｋｒ×Ｔｒ−Ｋａｍ×Ｔａｍ−Ｋｓ×Ａｓ＋Ｃ…（Ｆ１）
なお、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、Ｔｒは内気センサによって検出された車室内温度（内気温）、Ｔａｍは外気センサによって検出された外気温、Ａｓ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。

従って、本実施形態では、制御装置が実行する制御プログラムのうち、目標吹出温度ＴＡＯを決定する制御ステップが、特許請求の範囲に記載された目標温度決定手段を構成している。さらに、制御装置は、算出された目標吹出温度ＴＡＯおよびセンサ群の検出信号に基づいて、制御装置の出力側に接続された各種制御対象機器の作動状態を決定する。

例えば、圧縮機１１の冷媒吐出能力、すなわち圧縮機１１の電動モータに出力される制御信号については、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め制御装置に記憶された制御マップを参照して室内凝縮器１２における目標高圧Ｐｄｔ１を決定する。そして、高圧側冷媒圧力センサによって検出された高圧側冷媒圧力Ｐｄ１が目標高圧Ｐｄｔ１に近づくように、圧縮機１１の電動モータに出力される制御信号が決定される。

なお、この目標高圧Ｐｄｔ１は、送風空気温度センサによって検出される送風空気温度ＴＡＶが、目標吹出温度ＴＡＯに近づくように決定される値である。換言すると、圧縮機１１の冷媒吐出能力は、送風空気温度ＴＡＶが目標吹出温度ＴＡＯに近づくように制御される。また、車室内の暖房時に決定される目標吹出温度ＴＡＯは、４０℃〜６０℃程度である。

高段側膨張弁１３ａの絞り開度については、中間圧側冷媒圧力センサによって検出された中間圧側冷媒圧力Ｐｄ２が目標中間圧Ｐｄｔ２に近づくように決定される。なお、この目標中間圧Ｐｄｔ２は、バッテリ５５の温度が前述した基準温度範囲（１０℃〜４０℃）内となるように決定された値である。換言すると、高段側膨張弁１３ａの絞り開度は、バッテリ５５の温度が基準温度範囲内となるように制御される。

低段側膨張弁１３ｂの絞り開度については、中間圧側冷媒圧力Ｐｄ２および中間圧側冷媒温度センサによって検出された中間圧側冷媒温度Ｔｄ２に基づいて算定されるバッテリ用熱交換器１５出口側冷媒の過冷却度が、サイクルの成績係数（ＣＯＰ）が略最大値となるように決定された目標過冷却度ＫＳＣ（本実施形態では、５Ｋ〜１５Ｋ）に近づくように決定される。

送風機３２の電動モータに出力される制御電圧については、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め記憶回路に記憶されている制御マップを参照して決定される。具体的には、目標吹出温度ＴＡＯの極低温域（最大冷房域）および極高温域（最大暖房域）では電動モータへ出力する制御電圧を最大として送風空気量を最大量付近に制御し、目標吹出温度ＴＡＯが中間温度域に近づくに伴って送風空気量を減少させる。

エアミックスドア３４の電動アクチュエータへ出力される制御信号については、エアミックスドア３４が室内凝縮器１２側の空気通路を全開するように決定される。バッテリパック５０の送風機５２へ出力される制御信号については、送風機５２の送風能力が、予め定めた所定送風能力となるように決定される。そして、上記の如く決定された制御状態が得られるように制御装置から制御対象機器へ制御信号（制御電圧）が出力される。

従って、暖房＋暖機モードの冷凍サイクル装置１０では、図５のモリエル線図に示すように冷媒の状態が変化する。つまり、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒が、室内凝縮器１２へ流入して室内用送風空気と熱交換して放熱する（図５のａ１点→ａ２点）。これにより、室内用送風空気が加熱されて車室内の暖房が実現される。この際、室内凝縮器１２内の冷媒圧力（高圧側冷媒圧力Ｐｄ１に相当）は、前述の如く、送風空気温度ＴＡＶが車室内の暖房を実現可能な値に調整される。

室内凝縮器１２から流出した冷媒は、高段側膨張弁１３ａにて中間圧となるまで減圧される（図５のａ２点→ａ３点）。高段側膨張弁１３ａにて減圧された冷媒は、第１三方弁１４ａを介してバッテリ用熱交換器１５へ流入する。バッテリ用熱交換器１５へ流入した冷媒は、電池用送風空気と熱交換して放熱する（図５のａ３点→ａ４点）。

これにより、電池用送風空気が加熱される。そして、加熱された電池用送風空気が送風機５２によってバッテリ５５に吹き付けられることで、バッテリ５５の暖機が実現される。この際、バッテリ用熱交換器１５内の冷媒圧力（中間圧側冷媒圧力Ｐｄ２に相当）は、電池温度Ｔｂが基準温度範囲内となる圧力に調整される。

バッテリ用熱交換器１５から流出した冷媒は、低段側膨張弁１３ｂにて低圧となるまで減圧される（図５のａ４→ａ５点）。この際、バッテリ用熱交換器１５出口側冷媒の過冷却度（図５のａ４点）は、目標過冷却度ＫＳＣに近づくように調整される。これにより、冷凍サイクル装置１０は高いＣＯＰを発揮することができる。

低段側膨張弁１３ｂにて減圧された低圧冷媒は、室外熱交換器１７へ流入して、送風ファン１８より送風された外気から吸熱して蒸発する（図５のａ５点→ａ６点）。室外熱交換器１７から流出した冷媒は、第２三方弁１４ｂを介して、アキュムレータ２１へ流入する。そして、アキュムレータ２１にて分離された気相冷媒が、圧縮機１１に吸入されて再び圧縮される。

従って、暖房＋暖機モードでは、室内凝縮器１２にて室内用送風空気が加熱されて車室内の暖房を行うことができるとともに、バッテリ用熱交換器１５にて電池用送風空気が加熱されてバッテリ５５の暖機を行うことができる。

（ｂ）暖房＋非温調モード
暖房＋非温調モードは、暖房モードでの車室内空調を行い、バッテリ５５の加熱（暖機）を行わない運転モードである。より詳細には、この運転モードは、操作パネルの作動スイッチが投入（ＯＮ）された状態で、選択スイッチによって暖房が選択され、かつ、電池温度Ｔｂが、第２基準温度Ｔｋ２より高くなっている際に実行される。

暖房＋非温調モードでは、制御装置が、高段側膨張弁１３ａを絞り状態とし、低段側膨張弁１３ｂを全開とし、冷房用膨張弁１９を全閉とする。さらに、高段側膨張弁１３ａの出口側とバイパス通路１６入口側との間を接続するように第１三方弁１４ａの作動を制御し、室外熱交換器１７の冷媒出口側とアキュムレータ２１の入口側との間を接続するように第２三方弁１４ｂの作動を制御する。

これにより、暖房＋非温調モードでは、冷凍サイクル装置１０は、図２の実線矢印に示すように冷媒が流れる冷媒回路に切り替えられる。そして、この冷媒流路の構成で、制御装置が、暖房＋暖機モードと同様に目標吹出温度ＴＡＯを算出し、算出された目標吹出温度ＴＡＯおよびセンサ群の検出信号に基づいて、各種制御対象機器の作動状態を決定する。

例えば、高段側膨張弁１３ａの絞り開度については、高圧側冷媒圧力センサによって検出された高圧側冷媒圧力Ｐｄ１および高圧側冷媒温度センサによって検出された高圧側冷媒温度Ｔｄ１に基づいて算定される室内凝縮器１２出口側冷媒の過冷却度が、目標過冷却度ＫＳＣに近づくように決定される。これにより、高段側膨張弁１３ａにて減圧された冷媒は、その飽和温度が外気温より低い低圧冷媒となる。

ここで、図２からも明らかなように、本実施形態の冷凍サイクル装置１０のバイパス通路１６の出口側はバッテリ用熱交換器１５と連通しているので、暖房＋非温調モード時のバッテリ用熱交換器１５内の冷媒圧力は低圧冷媒と同等となる。つまり、暖房＋非温調モードでは、高段側膨張弁１３ａの絞り開度は、バッテリ用熱交換器１５内の冷媒の飽和温度が外気温よりも低くなるように制御されることになる。その他の制御対象機器の制御は、暖房＋暖機モードと同様である。

従って、暖房＋非温調モードの冷凍サイクル装置１０では、図６のモリエル線図に示すように冷媒の状態が変化する。つまり、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒が、暖房＋暖機モードと同様に室内凝縮器１２へ流入して室内用送風空気と熱交換して放熱する（図６のｂ１点→ｂ２点）。これにより、室内用送風空気が加熱されて車室内の暖房が実現される。

室内凝縮器１２から流出した冷媒は、高段側膨張弁１３ａにて低圧となるまで減圧される（図６のｂ２点→ｂ５点）。この際、室内凝縮器１２出口側冷媒の過冷却度（図６のｂ２）は、目標過冷却度ＫＳＣに近づくように調整される。これにより、冷凍サイクル装置１０は高いＣＯＰを発揮することができる。

高段側膨張弁１３ａにて減圧された低圧冷媒は、第１三方弁１４ａ→バイパス通路１６→低段側膨張弁１３ｂ→室外熱交換器１７の順に流れる。ここで、暖房＋非温調モードでは、低段側膨張弁１３ｂが全開となっているので、低段側膨張弁１３ｂへ流入した冷媒は減圧されることなく室外熱交換器１７へ流入する。

室外熱交換器１７へ流入した冷媒は、送風ファン１８から送風された外気から吸熱して蒸発する（図６のｂ５点→ｂ６点）。以降の作動は、暖房＋暖機モードと同様である。

従って、暖房＋非温調モードでは、室内凝縮器１２にて室内用送風空気が加熱されて車室内の暖房を行うことができる。さらに、バッテリ用熱交換器１５にて電池用送風空気が加熱されることはなく、バッテリ５５の暖機は行われない。

（ｃ）冷房＋暖機モード
冷房＋暖機モードは、冷房モードおよび暖機モードが同時に実行される運転モードである。より詳細には、この運転モードは、操作パネルの作動スイッチが投入（ＯＮ）された状態で、選択スイッチによって冷房が選択され、かつ、電池温度Ｔｂが第１基準温度Ｔｋ１以下となった際に実行される。

なお、車室内の冷房は、夏季の比較的外気温が高い時期に実行されるので、バッテリ５５が第１基準温度Ｔｋ１以下になる機会は少ない。従って、冷房＋暖機モードでの運転が実行される機会は少ない。

冷房＋暖機モードでは、制御装置が、高段側膨張弁１３ａおよび冷房用膨張弁１９を絞り状態とし、低段側膨張弁１３ｂを全開とする。さらに、高段側膨張弁１３ａの出口側とバッテリ用熱交換器１５の冷媒入口側との間を接続するように第１三方弁１４ａの作動を制御し、室外熱交換器１７の冷媒出口側と冷房用膨張弁１９の入口側との間を接続するように第２三方弁１４ｂの作動を制御する。

これにより、冷房＋暖機モードでは、冷凍サイクル装置１０は、図３の実線矢印に示すように冷媒が流れる冷媒回路に切り替えられる。そして、この冷媒流路の構成で、制御装置が、暖房＋暖機モード等と同様に目標吹出温度ＴＡＯを算出し、算出された目標吹出温度ＴＡＯおよびセンサ群の検出信号に基づいて、各種制御対象機器の作動状態を決定する。

例えば、圧縮機１１の冷媒吐出能力、すなわち圧縮機１１の電動モータに出力される制御信号については、以下のように決定される。まず、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め制御装置に記憶された制御マップを参照して、室内蒸発器２０の目標蒸発器吹出温度ＴＥＯを決定する。

そして、この目標蒸発器吹出温度ＴＥＯと蒸発器温度センサによって検出された蒸発器温度Ｔｅｆｉｎとの偏差に基づいて、フィードバック制御手法を用いて室内蒸発器２０からの吹出空気温度が目標蒸発器吹出温度ＴＥＯに近づくように、圧縮機１１の電動モータに出力される制御信号が決定される。

冷房用膨張弁１９の絞り開度については、室外熱交換器温度センサによって検出された室外器温度Ｔｓおよび室外熱交換器圧力センサによって検出された室外熱交換器１７出口側冷媒圧力Ｐｓに基づいて算出される室外熱交換器１７出口側冷媒の過冷却度が、目標過冷却度ＫＳＣに近づくように決定される。

エアミックスドア３４のサーボモータへ出力される制御信号については、送風空気温度ＴＡＶが目標吹出温度ＴＡＯに近づくように決定される。なお、冷房＋暖機モードのように車室内の冷房を行う運転モードでは、エアミックスドア３４が室内凝縮器１２側の空気通路を閉塞するように、エアミックスドア３４を作動させてもよい。その他の各種制御対象機器の制御は、暖房＋暖機モードと同様である。

従って、冷房＋暖機モードの冷凍サイクル装置１０では、図７のモリエル線図に示すように冷媒の状態が変化する。つまり、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒が、室内凝縮器１２へ流入して室内用送風空気と熱交換して放熱する（図７のｃ１点→ｃ２点）。これにより、室内用送風空気の一部が加熱される。

室内凝縮器１２から流出した冷媒は、暖房＋暖機モードと同様に高段側膨張弁１３ａにて中間圧となるまで減圧されて（図７のｃ２点→ｃ３点）、バッテリ用熱交換器１５へ流入する。バッテリ用熱交換器１５へ流入した冷媒は、電池用送風空気と熱交換して放熱する（図７のｃ３点→ｃ４点）。これにより、電池用送風空気が加熱されて、バッテリ５５の暖機が実現される。

バッテリ用熱交換器１５から流出した冷媒は、低段側膨張弁１３ｂが全開となっているので、低段側膨張弁１３ｂにて減圧されることなく室外熱交換器１７へ流入する。室外熱交換器１７へ流入した冷媒は、送風ファン１８から送風された外気と熱交換してさらに放熱してエンタルピを低下させる（図７のｃ４点→ｃ４’点）。

室外熱交換器１７から流出した冷媒は、第２三方弁１４ｂを介して、冷房用膨張弁１９へ流入して低圧となるまで減圧される（図７のｃ４’点→ｃ５点）。この際、室外熱交換器１７出口側冷媒の過冷却度（図７のｃ４’点）は、目標過冷却度ＫＳＣに近づくように調整される。これにより、冷凍サイクル装置１０は高いＣＯＰを発揮することができる。

冷房用膨張弁１９にて減圧された低圧冷媒は、室内蒸発器２０へ流入して、送風機３２から送風された室内用送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、室内用送風空気が冷却される。そして、室内蒸発器２０にて冷却された室内用送風空気の一部が室内凝縮器１２にて再加熱されることによって、室内用送風空気が目標吹出温度ＴＡＯに近づくように調整され、車室内の冷房が実現される。

室内蒸発器２０から流出した冷媒は、アキュムレータ２１へ流入する。そして、アキュムレータ２１にて分離された気相冷媒が、圧縮機１１に吸入されて再び圧縮される。

従って、冷房＋暖機モードでは、室内蒸発器２０にて室内用送風空気が冷却されて車室内の冷房を行うことができるとともに、バッテリ用熱交換器１５にて電池用送風空気が加熱されてバッテリ５５の暖機を行うことができる。

（ｄ）冷房＋非温調モード
冷房＋非温調モードは、冷房モードでの車室内空調を行い、バッテリ５５の加熱（暖機）を行わない運転モードである。より詳細には、この運転モードは、操作パネルの作動スイッチが投入（ＯＮ）された状態で、選択スイッチによって冷房が選択され、かつ、電池温度Ｔｂが、第２基準温度Ｔｋ２より高くなっている際に実行される。

冷房＋非温調モードでは、制御装置が、高段側膨張弁１３ａおよび低段側膨張弁１３ｂを全開とし、冷房用膨張弁１９を絞り状態とする。さらに、高段側膨張弁１３ａの出口側とバイパス通路１６入口側との間を接続するように第１三方弁１４ａの作動を制御し、室外熱交換器１７の冷媒出口側と冷房用膨張弁１９の入口側との間を接続するように第２三方弁１４ｂの作動を制御する。

これにより、冷房＋非温調モードでは、冷凍サイクル装置１０は、図４の実線矢印に示すように冷媒が流れる冷媒回路に切り替えられる。そして、この冷媒流路の構成で、制御装置が、冷房＋暖機モードと同様に目標吹出温度ＴＡＯを算出し、算出された目標吹出温度ＴＡＯおよびセンサ群の検出信号に基づいて、冷房＋暖機モードと同様に各種制御対象機器の作動状態を決定する。

従って、冷房＋非温調モードの冷凍サイクル装置１０では、図８のモリエル線図に示すように冷媒の状態が変化する。つまり、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒が、冷房＋暖機モードと同様に、室内凝縮器１２へ流入して室内用送風空気と熱交換して放熱する（図８のｄ１点→ｄ２点）。これにより、室内用送風空気の一部が加熱される。

室内凝縮器１２から流出した冷媒は、高段側膨張弁１３ａ→第１三方弁１４ａ→バイパス通路１６→低段側膨張弁１３ｂの順に流れて室外熱交換器１７へ流入する。ここで、冷房＋非温調モードでは、高段側膨張弁１３ａおよび低段側膨張弁１３ｂが全開となっているので、室内凝縮器１２から流出した冷媒は、高段側膨張弁１３ａおよび低段側膨張弁１３ｂにて減圧されることなく室外熱交換器１７へ流入する。

室外熱交換器１７へ流入した冷媒は、送風ファン１８から送風された外気と熱交換してさらに放熱してエンタルピを低下させる（図８のｄ２点→ｄ４点）。室外熱交換器１７から流出した冷媒は、第２三方弁１４ｂを介して、冷房用膨張弁１９へ流入して低圧となるまで減圧される（図８のｄ４点→ｄ５点）。この際、室外熱交換器１７出口側冷媒の過冷却度（図８のｄ４点）は、目標過冷却度ＫＳＣに近づくように調整される。これにより、冷凍サイクル装置１０は高いＣＯＰを発揮することができる。

冷房用膨張弁１９にて減圧された低圧冷媒は、室内蒸発器２０へ流入して、送風機３２から送風された室内用送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、室内用送風空気が冷却されて、冷房＋暖機モードと同様に、車室内の冷房が実現される。以降の作動は、冷房＋暖機モードと同様である。

従って、冷房＋非温調モードでは、室内蒸発器２０にて室内用送風空気が冷却されて車室内の冷房を行うことができる。さらに、バッテリ用熱交換器１５にて電池用送風空気が加熱されることはなく、バッテリ５５の暖機は行われない。

上記の如く、本実施形態の冷凍サイクル装置１０によれば、車室内の暖房を行う際には室内凝縮器１２にて室内用送風空気を加熱することができ、車室内の冷房を行う際には室内蒸発器２０にて室内用送風空気を冷却することができる。さらに、バッテリ５５の暖機を行う際にはバッテリ用熱交換器１５にて電池用送風空気を加熱することによって間接的にバッテリ５５を加熱することができる。

すなわち、本実施形態の冷凍サイクル装置１０によれば、室内用送風空気および電池用送風空気といった複数種類の温度調整対象物（温度調整対象流体）の温度調整を行うことができる。

さらに、暖房＋暖機モードでは、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒を熱源として室内用送風空気を加熱し、高段側膨張弁１３ａにて減圧された中間圧冷媒を熱源として電池用送風空気を加熱しているので、電池用送風空気の温度を室内用送風空気の温度よりも低い温度帯で調整することができる。

この際、高段側膨張弁１３ａの絞り開度を調整することで、バッテリ用熱交換器１５にて放熱する冷媒の温度を容易に調整することができるので、電池用送風空気の温度を容易に調整することができる。その結果、電池温度Ｔｂを極めて容易に基準温度範囲内に調整することができ、バッテリ５５の容量を充分に活かすことができる。

さらに、高段側膨張弁１３ａの絞り開度を調整したことによって、サイクルを循環する冷媒循環流量の変動があっても、アキュムレータ２１を備えているので、圧縮機１１の液圧縮の問題も生じない。

また、本実施形態の冷凍サイクル装置１０では、暖房＋暖機モード時に、圧縮機１１の冷媒吐出能力を調整することによって室内凝縮器１２にて加熱される室内用送風空気の温度が調整され、高段側膨張弁１３ａの絞り開度を調整することによってバッテリ用熱交換器１５にて加熱される電池用送風空気の温度が調整される。従って、室内用送風空気の温度調整の影響を受けることなく電池温度Ｔｂを調整できる。

また、本実施形態の冷凍サイクル装置１０では、暖房＋非温調モード時に、高段側膨張弁１３ａを絞り状態とし、低段側膨張弁１３ｂを全開とすることで、バッテリ用熱交換器１５内の冷媒の飽和温度が外気温より低くなるようにしている。これにより、バッテリ用熱交換器１５内の冷媒を蒸発させることができ、バッテリ用熱交換器１５に液相冷媒が溜まって流出できなくなる、いわゆる冷媒寝込み現象を抑制できる。

このことは、前述の如く、電池温度Ｔｂを確実に基準温度範囲内に維持するために、暖房＋暖機モードと暖房＋非温調モードとの切替頻度が高くなったとしても、サイクルを循環する循環冷媒流量が大きく変動してしまうことを抑制できるという点で有効である。従って、アキュムレータ２１の小型化を図り、冷凍サイクル装置１０全体としての小型化を図ることができる。

ここで、本発明者らの検討によれば、暖房＋非温調モード時に、高段側膨張弁１３ａを全開とし、低段側膨張弁１３ｂを絞り状態として、バッテリ用熱交換器１５内の冷媒の飽和温度が外気温より高くしてしまうと、一般的な車両用空調装置に適用される冷凍サイクル装置では、約３００ｃｃの液相冷媒がバッテリ用熱交換器１５およびこれに接続される配管内に滞留してしまうことが判っている。

なお、この検討では、高圧気相冷媒の密度を７０ｇ／Ｌ高圧液相冷媒の密度を１０００ｇ／Ｌ、低圧気液二相冷媒の密度を３０ｇ／Ｌとして計算している。但し、Ｌは、リットルを意味している。

なお、本実施形態では、冷房＋非温調モード時に、バッテリ用熱交換器１５内の冷媒温度が外気温より低くなるように調整していないが、これによる循環冷媒流量の変動は問題となりにくい。その理由は、前述の如く、冷房＋暖機モードでの運転が実行される機会は少なく、冷房＋暖機モードから冷房＋非温調モードへ切り替えた際の冷媒寝込み現象も発生しにくいからである。

また、本実施形態の冷凍サイクル装置１０は、バイパス通路１６を備えているので、暖房＋非温調モード時および冷房＋非温調モード時に、バッテリ用熱交換器１５に冷媒が流通しない。従って、非温調モード時であってもバッテリパック５０の送風機５２を作動させて、バッテリ５５の温度分布を抑制することもできる。

（第２実施形態）
第１実施形態では、バッテリ５５の暖機を行う暖機モードとバッテリ５５の暖機を行わない非温調モードとを切替可能に構成された冷凍サイクル装置について説明したが、本実施形態では、さらにバッテリ５５の冷却を行う冷却モードでの運転を行うことのできる冷凍サイクル装置１０について説明する。

まず、図１０、図１１を用いて、本実施形態の冷凍サイクル装置１０の全体構成について説明する。なお、図１０、図１１では、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付している。このことは、以下の図面でも同様である。また、図１０、図１１では、それぞれ暖房＋冷却モードおよび冷房＋冷却モードにおける冷媒の流れを実線矢印で示している。

図１０、図１１から明らかなように、本実施形態の冷凍サイクル装置１０では、第１実施形態に対して、冷房用膨張弁１９の入口側とバッテリ用熱交換器１５の冷媒入口側とを接続する第１接続通路２２ａ、およびバッテリ用熱交換器１５の冷媒出口側とアキュムレータ２１の入口側とを接続する第２接続通路２２ｂが設けられている。

さらに、第１接続通路２２ａには、冷却モード時にバッテリ用熱交換器１５へ流入する冷媒を減圧させる冷却用膨張弁２３が配置されている。この冷却用膨張弁２３の基本的構成は冷房用膨張弁１９と同様である。また、第２接続通路２２ｂには、冷媒回路切替手段としての第３三方弁１４ｃが配置されている。この第３三方弁１４ｃは、第１、第２三方弁１４ａ、１４ｂと同様の構成の電気式三方弁である。

具体的には、第３三方弁１４ｃは、バッテリ用熱交換器１５の冷媒出口側と低段側膨張弁１３ｂの入口側との間を接続する冷媒回路と、バッテリ用熱交換器１５の冷媒出口側とアキュムレータ２１の入口側との間を接続する冷媒回路とを切り替える。冷凍サイクル装置１０、室内空調ユニット３０、およびバッテリパック５０のその他の構成は第１実施形態と同様である。

次に、上記構成における本実施形態の冷凍サイクル装置１０の作動を説明する。前述の如く、この冷凍サイクル装置１０では、空調用の運転モードとして暖房モードおよび冷房モードがあり、バッテリ５５の暖機用の運転モードとして暖機モードおよび非温調モードに加えてバッテリ５５の冷却を行う冷却モードがある。

具体的には、バッテリ５５の冷却を行う冷却モードについては、電池温度Ｔｂが第３基準温度Ｔｋ３（本実施形態では、３５℃）以上となっている際に実行して、電池温度Ｔｂが基準温度範囲内となるようにしている。その他の運転モードの切り替えは、第１実施形態と同様である。

次に、各運転モードにおける作動を説明する。

（ａ）暖房＋暖機モード
暖房＋暖機モードでは、制御装置が、高段側膨張弁１３ａおよび低段側膨張弁１３ｂを絞り状態とし、冷房用膨張弁１９および冷却用膨張弁２３を全閉とする。

さらに、高段側膨張弁１３ａの出口側とバッテリ用熱交換器１５の冷媒入口側との間を接続するように第１三方弁１４ａの作動を制御し、バッテリ用熱交換器１５の冷媒入口側と低段側膨張弁１３ｂの入口側との間を接続するように第３三方弁１４ｃの作動を制御し、室外熱交換器１７の冷媒出口側とアキュムレータ２１の入口側との間を接続するように第２三方弁１４ｂの作動を制御する。

これにより、第１実施形態の暖房＋暖機モードと同様の冷媒回路が構成される。さらに、その他の制御対象機器の制御は、第１実施形態の暖房＋暖機モードと同様である。従って、第１実施形態の暖房＋暖機モードと全く同様に、車室内の暖房およびバッテリ５５の暖機を実現できる。

（ｂ）暖房＋非温調モード
暖房＋非温調モードでは、制御装置が、高段側膨張弁１３ａを絞り状態とし、低段側膨張弁１３ｂを全開とし、冷房用膨張弁１９および冷却用膨張弁２３を全閉とする。

さらに、高段側膨張弁１３ａの出口側とバイパス通路１６入口側との間を接続するように第１三方弁１４ａの作動を制御し、バッテリ用熱交換器１５の冷媒出口側と低段側膨張弁１３ｂの入口側との間を接続するように第３三方弁１４ｃの作動を制御し、室外熱交換器１７の冷媒出口側とアキュムレータ２１の入口側との間を接続するように第２三方弁１４ｂの作動を制御する。

これにより、第１実施形態の暖房＋非温調モードと同様の冷媒回路が構成される。さらに、その他の制御対象機器の制御は、第１実施形態の暖房＋非温調モードと同様である。従って、第１実施形態の暖房＋非温調モードと全く同様に、車室内の暖房を実現できる。

（ｃ）暖房＋冷却モード
暖房＋冷却モードは、暖房モードでの車室内空調を行い、バッテリ５５の冷却を行う運転モードである。より詳細には、この運転モードは、操作パネルの作動スイッチが投入（ＯＮ）された状態で、選択スイッチによって暖房が選択され、かつ、電池温度Ｔｂが、第３基準温度Ｔｋ３より高くなっている際に実行される。

暖房＋冷却モードでは、制御装置が、冷却用膨張弁２３を絞り状態とし、高段側膨張弁１３ａおよび低段側膨張弁１３ｂを全開とし、冷房用膨張弁１９を全閉とする。

さらに、高段側膨張弁１３ａの出口側とバイパス通路１６入口側との間を接続するように第１三方弁１４ａの作動を制御し、バッテリ用熱交換器１５の冷媒出口側とアキュムレータ２１の入口側との間を接続するように第３三方弁１４ｃの作動を制御し、室外熱交換器１７の冷媒出口側と冷房用膨張弁１９の入口側との間を接続するように第２三方弁１４ｂの作動を制御する。

これにより、暖房＋冷却モードでは、冷凍サイクル装置１０は、図１０の実線矢印に示すように冷媒が流れる冷媒回路に切り替えられる。そして、この冷媒流路の構成で、制御装置が、暖房＋暖機モードと同様に目標吹出温度ＴＡＯを算出し、算出された目標吹出温度ＴＡＯおよびセンサ群の検出信号に基づいて、各種制御対象機器の作動状態を決定する。

例えば、冷却用膨張弁２３の絞り開度については、室外器温度Ｔｓおよび室外熱交換器１７出口側冷媒圧力Ｐｓに基づいて算出される室外熱交換器１７出口側冷媒の過冷却度が、目標過冷却度ＫＳＣに近づくように決定される。その他の制御対象機器の制御は、暖房＋暖機モードと同様である。

従って、暖房＋冷却モードの冷凍サイクル装置１０では、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒が、暖房＋暖機モードと同様に室内凝縮器１２へ流入して室内用送風空気と熱交換して放熱する。これにより、室内用送風空気が加熱されて車室内の暖房が実現される。室内凝縮器１２から流出した冷媒は、高段側膨張弁１３ａ→第１三方弁１４ａ→バイパス通路１６→低段側膨張弁１３ｂの順に流れて室外熱交換器１７へ流入する。

暖房＋冷却モードでは、高段側膨張弁１３ａおよび低段側膨張弁１３ｂが全開状態となっているので、室内凝縮器１２から流出した冷媒は、減圧されることなく室外熱交換器１７へ流入する。室外熱交換器１７へ流入した冷媒は、送風ファン１８から送風された外気と熱交換してさらに放熱してエンタルピを低下させる。

室外熱交換器１７から流出した冷媒は、第２三方弁１４ｂおよび第１接続通路２２ａを介して、冷却用膨張弁２３へ流入して低圧となるまで減圧され、バッテリ用熱交換器１５へ流入する。この際、室外熱交換器１７出口側冷媒の過冷却度は、目標過冷却度ＫＳＣに近づくように調整される。これにより、冷凍サイクル装置１０は高いＣＯＰを発揮することができる。

冷却用膨張弁２３にて減圧された低圧冷媒は、バッテリ用熱交換器１５へ流入して、バッテリパック５０の送風機５２から送風された電池用送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、電池用送風空気が冷却される。そして、冷却された電池用送風空気が送風機５２によってバッテリ５５に吹き付けられることによって、バッテリ５５の冷却が実現される。

バッテリ用熱交換器１５から流出した冷媒は第３三方弁１４ｃおよび第２接続通路２２ｂを介して、アキュムレータ２１へ流入する。そして、アキュムレータ２１にて分離された気相冷媒が、圧縮機１１に吸入されて再び圧縮される。

従って、暖房＋冷却モードでは、室内凝縮器１２にて室内用送風空気が加熱されて車室内の暖房を行うことができるとともに、バッテリ用熱交換器１５にて電池用送風空気が冷却されてバッテリ５５の冷却を行うことができる。

（ｄ）冷房＋暖機モード
冷房＋暖機モードでは、制御装置が、高段側膨張弁１３ａおよび冷房用膨張弁１９を絞り状態とし、低段側膨張弁１３ｂを全開とし、冷却用膨張弁２３を全閉とする。

さらに、高段側膨張弁１３ａの出口側とバッテリ用熱交換器１５の冷媒入口側との間を接続するように第１三方弁１４ａの作動を制御し、バッテリ用熱交換器１５の冷媒入口側と低段側膨張弁１３ｂの入口側との間を接続するように第３三方弁１４ｃの作動を制御し、室外熱交換器１７の冷媒出口側と冷房用膨張弁１９の入口側との間を接続するように第２三方弁１４ｂの作動を制御する。

これにより、第１実施形態の冷房＋暖機モードと同様の冷媒回路が構成される。その他の制御対象機器の制御は、第１実施形態の冷房＋暖機モードと同様である。従って、第１実施形態の冷房＋暖機モードと全く同様に、車室内の冷房およびバッテリ５５の暖機を実現できる。

（ｅ）冷房＋非温調モード
冷房＋非温調モードでは、制御装置が、高段側膨張弁１３ａおよび低段側膨張弁１３ｂを全開とし、冷房用膨張弁１９を絞り状態とし、冷却用膨張弁２３を全閉とする。

さらに、高段側膨張弁１３ａの出口側とバイパス通路１６入口側との間を接続するように第１三方弁１４ａの作動を制御し、バッテリ用熱交換器１５の冷媒入口側と低段側膨張弁１３ｂの入口側との間を接続するように第３三方弁１４ｃの作動を制御し、室外熱交換器１７の冷媒出口側と冷房用膨張弁１９の入口側との間を接続するように第２三方弁１４ｂの作動を制御する。

これにより、第１実施形態の冷房＋非温調モードと同様の冷媒回路が構成される。その他の制御対象機器の制御は、第１実施形態の冷房＋非温調モードと同様である。従って、第１実施形態の冷房＋非温調モードと全く同様に、車室内の冷房を実現できる。

（ｆ）冷房＋冷却モード
冷房＋冷却モードは、冷房モードでの車室内空調を行い、バッテリ５５の冷却を行う運転モードである。より詳細には、この運転モードは、操作パネルの作動スイッチが投入（ＯＮ）された状態で、選択スイッチによって冷房が選択され、かつ、電池温度Ｔｂが、第３基準温度Ｔｋ３より高くなっている際に実行される。

冷房＋冷却モードでは、制御装置が、高段側膨張弁１３ａおよび低段側膨張弁１３ｂを全開とし、冷却用膨張弁２３および冷房用膨張弁１９を絞り状態とする。

さらに、高段側膨張弁１３ａの出口側とバイパス通路１６入口側との間を接続するように第１三方弁１４ａの作動を制御し、バッテリ用熱交換器１５の冷媒出口側とアキュムレータ２１の入口側との間を接続するように第３三方弁１４ｃの作動を制御し、室外熱交換器１７の冷媒出口側と冷房用膨張弁１９の入口側との間を接続するように第２三方弁１４ｂの作動を制御する。

これにより、冷房＋冷却モードでは、冷凍サイクル装置１０は、図１１の実線矢印に示すように冷媒が流れる冷媒回路に切り替えられる。そして、この冷媒流路の構成で、制御装置が、暖房＋暖機モードと同様に目標吹出温度ＴＡＯを算出し、算出された目標吹出温度ＴＡＯおよびセンサ群の検出信号に基づいて、各種制御対象機器の作動状態を決定する。

例えば、冷却用膨張弁２３および冷房用膨張弁１９の絞り開度については、室外器温度Ｔｓおよび室外熱交換器１７出口側冷媒圧力Ｐｓに基づいて算出される室外熱交換器１７出口側冷媒の過冷却度が、目標過冷却度ＫＳＣに近づくように決定される。その他の制御対象機器の制御は、冷房＋暖機モードと同様である。

従って、冷房＋冷却モードの冷凍サイクル装置１０では、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒が、冷房＋暖機モードと同様に室内凝縮器１２へ流入して室内用送風空気と熱交換して放熱する。これにより、室内用送風空気の一部が加熱される。室内凝縮器１２から流出した冷媒は、高段側膨張弁１３ａ→第１三方弁１４ａ→バイパス通路１６→低段側膨張弁１３ｂの順に流れて室外熱交換器１７へ流入する。

冷房＋冷却モードでは、高段側膨張弁１３ａおよび低段側膨張弁１３ｂが全開状態となっているので、室内凝縮器１２から流出した冷媒は、減圧されることなく室外熱交換器１７へ流入する。室外熱交換器１７へ流入した冷媒は、送風ファン１８から送風された外気と熱交換してさらに放熱してエンタルピを低下させる。

室外熱交換器１７から流出した冷媒は、第２三方弁１４ｂを介して、冷房用膨張弁１９および冷却用膨張弁２３へ流入する。冷房用膨張弁１９へ流入した冷媒は低圧となるまで減圧されて室内蒸発器２０へ流入する。室内蒸発器２０へ流入した冷媒は、送風機３２から送風された室内用送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、室内用送風空気が冷却される。

そして、室内蒸発器２０にて冷却された室内用送風空気の一部が室内凝縮器１２にて再加熱されることによって、室内用送風空気が目標吹出温度ＴＡＯに近づくように調整され、車室内の冷房が実現される。室内蒸発器２０から流出した冷媒は、アキュムレータ２１へ流入する。

一方、冷却用膨張弁２３へ流入した冷媒は低圧となるまで減圧されてバッテリ用熱交換器１５へ流入し、バッテリパック５０の送風機５２から送風された電池用送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、電池用送風空気が冷却される。そして、冷却された電池用送風空気が送風機５２によってバッテリ５５に吹き付けられることによって、バッテリ５５の冷却が実現される。

バッテリ用熱交換器１５から流出した冷媒は室内蒸発器２０から流出した冷媒とともに、アキュムレータ２１へ流入する。そして、アキュムレータ２１にて分離された気相冷媒が、圧縮機１１に吸入されて再び圧縮される。

従って、冷房＋冷却モードでは、室内蒸発器２０にて室内用送風空気が冷却されて車室内の冷房を行うことができるとともに、バッテリ用熱交換器１５にて電池用送風空気が冷却されてバッテリ５５の冷却を行うことができる。

上記の如く、本実施形態の冷凍サイクル装置１０によれば、電池用送風空気の温度を室内用送風空気の温度よりも低い温度帯で調整することができ、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態の冷凍サイクル装置１０では、暖房＋冷却モードや冷房＋冷却モードにおいて、電池用送風空気の電池用送風空気を冷却することによって、間接的にバッテリ５５を冷却することができる。

バッテリ５５は充放電時に自己発熱を伴うので、本実施形態のようにバッテリ５５の冷却を行うことができることは、電池温度Ｔｂを確実に基準温度範囲内に維持しやすいという点で極めて有効である。

なお、本実施形態の冷凍サイクル装置１０では、図１１に示すように、冷房＋冷却モード時に、室内蒸発器２０およびバッテリ用熱交換器１５が冷媒流れに対して並列的に接続される。従って、冷房用膨張弁１９における冷媒減圧量と冷却用膨張弁２３における冷媒減圧量と同等として、室内蒸発器２０における冷媒蒸発温度とバッテリ用熱交換器１５における冷媒蒸発温度とを同等とする必要がある。

これに対して、室内蒸発器２０における冷媒蒸発温度とバッテリ用熱交換器１５における冷媒蒸発温度とを異なる温度する場合には、室内蒸発器２０の冷媒出口側から第２接続通路２２ｂの接続部へ至る冷媒通路、あるいは、第２接続通路２２ｂに冷媒減圧手段を追加すればよい。例えば、バッテリ用熱交換器１５における冷媒蒸発温度を室内蒸発器２０における冷媒蒸発温度よりも高くする場合には、第２接続通路２２ｂに絞り機構を追加すればよい。

（第３実施形態）
第１実施形態では、暖房＋暖機モード時に、送風空気温度ＴＡＶが目標吹出温度ＴＡＯに近づくように圧縮機１１の冷媒吐出能力を制御し、さらに、バッテリ５５の温度が基準温度範囲内となるように高段側膨張弁１３ａの絞り開度を制御する例を説明した。

このような暖房＋暖機モードの制御では、圧縮機１１吐出冷媒の有する熱が、まず、車室内の充分な暖房を実現できるように室内用送風空気を加熱するために利用され、その残余の熱が、電池用送風空気を加熱するために利用されている。従って、第１実施形態で説明した暖房＋暖機モードは、バッテリ５５の暖機よりも車室内の暖房が優先される運転モード（暖房優先モード）になっていると表現することができる。

ところが、例えば、低温環境下に駐車されていた電気自動車を、車両システムの起動直後に急加速させる走行条件や登坂走行させる走行条件等では、バッテリ５５に大きな電力を出力させる必要があるので、車両システムの起動後、バッテリ５５を速やかに暖機しなければならない。従って、このような走行条件では、車室内の暖房よりもバッテリ５５の暖機を優先させることが望ましい。

そこで、本実施形態では、第１実施形態で説明した各運転モードに加えて、車室内の暖房よりもバッテリ５５の暖機が優先される暖機優先モードでの運転を実行可能に構成された冷凍サイクル装置１０について説明する。

具体的には、本実施形態の冷凍サイクル装置１０では、操作パネルに、乗員（ユーザ）の操作によって、車室内の暖房よりもバッテリ５５の暖機を優先させることを要求する要求信号を出力する暖機優先スイッチが設けられている。さらに、本実施形態の制御プログラムでは、暖房＋暖機モードが実行される運転条件時であって、さらに、暖機優先スイッチが投入（ＯＮ）されている場合に、暖機優先モードでの運転を実行する。

つまり、本実施形態の暖機優先スイッチは、車室内の暖房が優先される暖房＋暖機モードおよびバッテリの暖機が優先される暖機優先モードのうち一方を選択するスイッチ、すなわち、室内用送風空気および電池用送風空気のうち優先的に加熱する加熱対象を選択する加熱対象選択手段を構成している。その他の冷凍サイクル装置１０の構成は、第１実施形態と同様である。

次に、上記構成における本実施形態の冷凍サイクル装置１０の作動について説明する。上記の如く、本実施形態の冷凍サイクル装置１０では、第１実施形態で説明した各運転モードに加えて暖機優先モードでの運転を実行できる。

暖機優先モードでは、制御装置が、高段側膨張弁１３ａ、低段側膨張弁１３ｂ、冷房用膨張弁１９、第１、第２三方弁１４ａ、１４ｂ等の作動を、暖房＋暖機モードと同様に制御する。従って、暖機優先モードでは、暖房＋暖機モードと全く同様に冷媒が流れる冷媒回路に切り替えられる。

さらに、制御装置は、送風機３２の電動モータに出力される制御電圧を、暖房＋暖機モード時に決定される値から所定量低下させた値に決定する。つまり、暖機優先モードでは、送風機３２の送風能力が暖房＋暖機モードよりも低くなる。その他の制御対象機器の制御は、第１実施形態の暖房＋暖機モードと同様である。

従って、暖機優先モードでは、図１３のモリエル線図の太実線に示すように冷媒の状態が変化する。なお、図１３では、暖房＋暖機モードにおける冷媒の状態の変化を破線で示し、第１実施形態で説明した暖房＋暖機モードと同等の状態の冷媒には同じ符号を付している。このことは、図１４、図１５においても同様である。

まず、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒が、室内凝縮器１２へ流入して室内用送風空気と熱交換して放熱する（図１３のａ１点→ｅ２点）。この際、室内凝縮器１２内の冷媒圧力は、暖房＋暖機モードと同様に送風空気温度ＴＡＶが車室内の暖房を実現可能な値に調整される。ところが、暖機優先モードでは、送風機３２の送風能力が低下しているので、暖房＋暖機モード時よりも室内凝縮器１２における冷媒の放熱量が減少する。

室内凝縮器１２から流出した冷媒は、高段側膨張弁１３ａにて中間圧となるまで減圧される（図１３のｅ２点→ｅ３点）。高段側膨張弁１３ａにて減圧された冷媒は、第１三方弁１４ａを介してバッテリ用熱交換器１５へ流入する。バッテリ用熱交換器１５へ流入した冷媒は、電池用送風空気と熱交換して放熱する（図１３のｅ３点→ｅ４点）。

この際、バッテリ用熱交換器１５内の冷媒圧力は、電池温度Ｔｂが基準温度範囲内となる圧力に調整される。さらに、暖機優先モードでは、暖房＋暖機モードよりも室内凝縮器１２における冷媒の放熱量が減少しているので、バッテリ用熱交換器１５における冷媒の放熱量が増大する。

バッテリ用熱交換器１５から流出した冷媒は、低段側膨張弁１３ｂにて低圧となるまで減圧される（図１３のｅ４→ｅ５点）。この際、バッテリ用熱交換器１５出口側冷媒の過冷却度（図１３のｅ４点）は、目標過冷却度ＫＳＣに近づくように調整される。以降の作動は、第１実施形態の暖房＋暖機モードと同様である。

上記の如く、暖機優先モードでは、暖機＋暖房モードよりも送風機３２の送風能力を低下させることによって、室内凝縮器１２における冷媒の放熱量を減少させて、バッテリ用熱交換器１５における冷媒の放熱量を増大させることができる。従って、室内用送風空気を加熱するために利用される熱に優先して、電池用送風空気を加熱するために利用される熱を確保することができる。その結果、暖機優先モードでは、暖機＋暖房モードよりも速やかな電池暖機を実現できる。

ここで、暖機優先モード時には、送風機３２の送風能力を低下させてしまうため、暖房＋暖機モードに対して車室内の暖房能力が低下してしまうおそれがある。これに対して、本実施形態では、加熱対象選択手段として暖機優先スイッチを採用し、乗員の意志によって暖機優先モードに切り替えるようにしているので、暖房能力の低下が生じたとしても乗員（ユーザ）が感じる不快感は少ない。なお、本実施形態の暖機優先モードでの運転は、第２実施形態で説明した冷凍サイクル装置１０にて実行してもよい。

（第４実施形態）
本実施形態では、第３実施形態に対して、暖機優先モードにおける制御態様を変更した例を説明する。具体的には、本実施形態の冷凍サイクル装置１０では、暖房＋暖機モードが実行される運転条件時であって、さらに、暖機優先スイッチが投入（ＯＮ）されている場合に、目標吹出温度ＴＡＯを予め定めた所定量低下させる。

従って、本実施形態の暖機優先モードでは、図１４のモリエル線図の太実線に示すように、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒の圧力（図１４のｆ１点）が、暖房＋暖機モード時よりも低下する。さらに、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒が、室内凝縮器１２へ流入して室内用送風空気と熱交換して放熱する（図１４のｆ１点→ｆ２点）。

この際、室内凝縮器１２内の冷媒圧力は、暖房＋暖機モード時よりも低くなっているので、暖房＋暖機モード時よりも室内凝縮器１２内の冷媒温度と外気温との温度差が縮小して、室内凝縮器１２における冷媒の放熱量が減少する。

室内凝縮器１２から流出した冷媒は、高段側膨張弁１３ａにて中間圧となるまで減圧される（図１４のｆ２点→ｆ３点）。高段側膨張弁１３ａにて減圧された冷媒は、第１三方弁１４ａを介してバッテリ用熱交換器１５へ流入する。バッテリ用熱交換器１５へ流入した冷媒は、電池用送風空気と熱交換して放熱する（図１４のｆ３点→ｆ４点）。

この際、バッテリ用熱交換器１５内の冷媒圧力は、電池温度Ｔｂが基準温度範囲内となる圧力に調整される。さらに、暖機優先モードでは、暖房＋暖機モードよりも室内凝縮器１２における冷媒の放熱量が減少しているので、バッテリ用熱交換器１５における冷媒の放熱量が増大する。

バッテリ用熱交換器１５から流出した冷媒は、低段側膨張弁１３ｂにて低圧となるまで減圧される（図１４のｆ４→ｆ５点）。この際、バッテリ用熱交換器１５出口側冷媒の過冷却度（図１４のｆ４点）は、目標過冷却度ＫＳＣに近づくように調整される。以降の作動は、第１実施形態の暖房＋暖機モードと同様である。

従って、本実施形態の冷凍サイクル装置１０においても、暖機優先モード時に、室内凝縮器１２における冷媒の放熱量を減少させて、バッテリ用熱交換器１５における冷媒の放熱量を増大させることができ、車室内の暖房よりもバッテリ５５の暖機を優先させることができる。その結果、第３実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、本実施形態の暖機優先モードでの運転は、第２実施形態で説明した冷凍サイクル装置１０にて実行してもよい。

（第５実施形態）
本実施形態では、第３実施形態に対して、暖機優先モードにおける制御態様を変更した例を説明する。具体的には、本実施形態の冷凍サイクル装置１０では、暖房＋暖機モードが実行される運転条件時であって、さらに、暖機優先スイッチが投入（ＯＮ）されている場合に、高段側膨張弁１３ａを全開にするとともに、中間圧側冷媒圧力Ｐｄ２が目標中間圧Ｐｄｔ２に近づくように圧縮機１１の冷媒吐出能力が決定される。

なお、第１実施形態にて説明したように、目標中間圧Ｐｄｔ２は、バッテリ５５の温度が前述した基準温度範囲（１０℃〜４０℃）内となるように決定された冷媒圧力である。つまり、本実施形態の圧縮機１１の冷媒吐出能力は、バッテリ５５の温度が基準温度範囲内となるように決定される。

従って、本実施形態の暖機優先モードでは、図１５のモリエル線図の太実線に示すように、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒の圧力（図１５のｇ１点）が、目標中間圧Ｐｄｔ２となり、暖房＋暖機モード時よりも低下する。そして、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒が、室内凝縮器１２へ流入して室内用送風空気と熱交換して放熱する（図１５のｇ１点→ｇ２点）。

この際、室内凝縮器１２内の冷媒圧力が、暖房＋暖機モード時よりも低くなっているので、暖房＋暖機モード時よりも室内凝縮器１２内の冷媒温度と外気温との温度差が縮小して、室内凝縮器１２における冷媒の放熱量が減少する。

室内凝縮器１２から流出した冷媒は、高段側膨張弁１３ａが全開となっているので、高段側膨張弁１３ａにて減圧されることなく、バッテリ用熱交換器１５へ流入する。バッテリ用熱交換器１５へ流入した冷媒は、電池用送風空気と熱交換して放熱する（図１５のｇ２点→ｇ４点）。

この際、バッテリ用熱交換器１５内の冷媒圧力は、電池温度Ｔｂが基準温度範囲内となる圧力となる。さらに、暖機優先モードでは、暖房＋暖機モードよりも室内凝縮器１２における冷媒の放熱量が減少しているので、バッテリ用熱交換器１５における冷媒の放熱量が増大する。

バッテリ用熱交換器１５から流出した冷媒は、低段側膨張弁１３ｂにて低圧となるまで減圧される（図１５のｇ４→ｇ５点）。この際、バッテリ用熱交換器１５出口側冷媒の過冷却度（図１５のｇ４点）は、目標過冷却度ＫＳＣに近づくように調整される。以降の作動は、第１実施形態の暖房＋暖機モードと同様である。

従って、本実施形態の冷凍サイクル装置１０においても、暖機優先モード時に、室内凝縮器１２における冷媒の放熱量を減少させて、バッテリ用熱交換器１５における冷媒の放熱量を増大させることができ、車室内の暖房よりもバッテリ５５の暖機を優先させることができる。その結果、第３実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、本実施形態の暖機優先モードでの運転は、第２実施形態で説明した冷凍サイクル装置１０にて実行してもよい。

（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。

（１）上述の実施形態では、バッテリ用熱交換器１５にて冷媒と熱媒体としての電池用送風空気（気体）を熱交換させて、バッテリ５５を間接的に加熱あるいは冷却した例を説明したが、熱媒体はこれに限定されない。例えば、液体の熱媒体（エチレングリコール水溶液）等を採用してもよい。

この場合は、バッテリ用熱交換器１５として熱媒体と冷媒とを熱交換させる液体−冷媒熱交換器を採用し、熱媒体圧送用の水ポンプ、バッテリ５５の内部あるいは外部に形成された熱媒体通路、および液体−冷媒熱交換器を順次配管にて環状に接続した熱媒体循環回路を構成すればよい。

さらに、冷媒によってバッテリ５５を直接的に加熱あるいは冷却するようにしてもよい。例えば、バッテリ５５の外周あるいは内部に冷媒通路を形成し、これらの冷媒通路によって、バッテリ５５と冷媒とを直接熱交換させる熱交換器構成をバッテリ５５に一体的に構成してもよい。

（２）上述の実施形態では、冷凍サイクル装置１０を電気自動車に適用した例を説明したが、もちろん内燃機関から車両走行用の駆動力を得る通常の車両や、内燃機関と走行用電動モータの双方から車両走行用の駆動力を得るハイブリッド車両に適用してもよい。

内燃機関を有する車両に適用する場合には、内燃機関の冷却水を熱源として室内用送風空気を加熱するヒータコアを設けてもよい。さらに、冷凍サイクル装置１０を車両以外に適用してもよい。

（３）上述の第１実施形態では、第１三方弁１４ａおよびバイパス通路１６を設けた例を説明したが、図１２の全体構成図に示すように、これらを廃止してもよい。このような構成では、例えば、暖房＋非温調モード時あるいは冷房＋非温調モード時にバッテリパック５０の送風機５２の作動を停止させればよい。

さらに、バッテリ用熱交換器１５の上流側にエアミックスドア３４と同様の構成のドア手段を設けて、暖房＋非温調モード時あるいは冷房＋非温調モード時にバッテリ用熱交換器１５へ送風機５２から送風された電池用送風空気を流入させないようにして、バッテリ用熱交換器における冷媒と電池用送風空気との熱交換を抑制してもよい。

（４）上述の実施形態では、例えば、冷房用膨張弁１９あるいは冷却用膨張弁２３として全閉機能付の可変絞り機構を採用しているが、もちろん、全閉機能を有していない絞り機構（固定絞りを含む）と、これに直列的に接続されて冷媒通路を開閉する開閉弁とを採用して同様の機能を発揮させるようにしてもよい。

また、低段側膨張弁１３ｂとして全開機能付の可変絞り機構を採用しているが、低段側膨張弁１３ｂをオリフィスあるいはキャピラリチューブからなる固定絞りと、これをバイパスさせるバイパス通路と、このバイパス通路を開閉する開閉弁によって構成してもよい。また、第１〜第３三方弁１４ａ〜１４ｃを複数の開閉弁を組み合わせることによって構成してもよい。

（５）上述の実施形態では、冷媒回路を切り替えることによって車室内の冷房および暖房を実現できる冷凍サイクル装置１０について説明したが、冷凍サイクル装置１０を暖房専用機として構成してもよい。この場合は、冷房用膨張弁１９、室内蒸発器２０等を廃止してもよい。

（６）上述の実施形態では、電池温度Ｔｂを検出する温度検出手段として、バッテリ５５本体の温度を検出する温度センサを採用した例を説明したが、温度検出手段はこれに限定されない。例えば、バッテリ５５通過直後の電池用送風空気の温度を検出する温度検出手段を採用してもよい。

（７）上述の第３〜第５実施形態では、加熱対象選択手段として、暖機優先スイッチを採用した例を説明したが、加熱対象選択手段はこれに限定されない。

例えば、暖房＋暖機モードが実行される運転条件時であって、さらに、カーナビゲーションシステム等から出力される情報に基づいて、設定された目的地へ向かう行程で、急加速、高速走行、登坂走行等、バッテリ５５に高い電力を出力させる必要性の高い場所に近づいたことが判定された際に、優先して加熱する加熱対象としてバッテリ５５を選択する制御プログラムによって、加熱対象選択手段を構成してもよい。

また、車両の走行状態を記憶しておく記憶手段を設け、この記憶手段に記憶された情報から、電池温度Ｔｂが基準温度範囲内よりも低くなっているにもかかわらず、バッテリ５５に高い電力を出力させる可能性の高い運転条件を予測し、バッテリ５５に高い電力を出力させる可能性の高い運転条件に該当すると判定された際に、優先して加熱する加熱対象としてバッテリ５５を選択する制御プログラムによって、加熱対象選択手段を構成してもよい。

１０ 冷凍サイクル装置
１１ 圧縮機
１２ 室内凝縮器
１３ａ、１３ｂ 高段側膨張弁、低段側膨張弁
１５ バッテリ用熱交換器
１７ 室外熱交換器
２１ アキュムレータ
５５ バッテリ

Claims (10)

1. 冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１）と、
   前記圧縮機（１１）から吐出された冷媒を熱源として空調対象空間へ送風される送風空気を加熱する送風空気用熱交換器（１２）と、
   前記送風空気用熱交換器（１２）から流出した冷媒を減圧させるとともに、絞り開度を変更可能に構成された高段側減圧手段（１３ａ）と、
   前記高段側減圧手段（１３ａ）にて減圧された冷媒を熱源としてバッテリ（５５）を加熱するバッテリ用熱交換器（１５）と、
   前記バッテリ用熱交換器（１５）から流出した冷媒を減圧させる低段側減圧手段（１３ｂ）と、
   前記低段側減圧手段（１３ｂ）にて減圧された冷媒を外気と熱交換させて蒸発させる室外熱交換器（１７）と、
   前記室外熱交換器（１７）から流出した冷媒の気液を分離して、分離された気相冷媒を前記圧縮機（１１）吸入側へ流出させるアキュムレータ（２１）とを備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。
2. 前記送風空気の目標温度（ＴＡＯ）を決定する目標温度決定手段を備え、
   前記圧縮機（１１）の冷媒吐出能力は、前記送風空気用熱交換器（１２）にて加熱された前記送風空気温度（ＴＡＶ）が前記目標温度（ＴＡＯ）に近づくように制御され、
   前記高段側減圧手段（１３ａ）の絞り開度は、前記バッテリ（５５）の温度（Ｔｂ）が予め定めた基準温度範囲内となるように制御されることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 前記低段側減圧手段（１３ｂ）は、絞り開度を変更可能に構成されており、
   前記低段側減圧手段（１３ｂ）の絞り開度は、前記バッテリ用熱交換器（１５）から流出する冷媒の過冷却度が予め定めた基準過冷却度（ＫＳＣ）に近づくように制御されることを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
4. 前記送風空気の加熱を行い、かつ、前記バッテリ（５５）の温度調整を行わない暖房＋非温調モードでは、前記高段側減圧手段（１３ａ）の絞り開度は、前記バッテリ用熱交換器（１５）内の冷媒の飽和温度が外気温より低くなるように制御されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
5. 前記低段側減圧手段（１３ｂ）は、絞り開度を変更可能に構成されており、
   前記暖房＋非温調モードでは、前記低段側減圧手段（１３ｂ）の絞り開度は、全開となるように制御されることを特徴とする請求項４に記載の冷凍サイクル装置。
6. 前記暖房＋非温調モードでは、前記高段側減圧手段（１３ａ）の絞り開度は、前記送風空気用熱交換器（１２）から流出する冷媒の過冷却度が予め定めた基準過冷却度（ＫＳＣ）に近づくように制御されることを特徴とする請求項４または５に記載の冷凍サイクル装置。
7. 前記送風空気を前記送風空気用熱交換器（１２）へ向けて送風する送風手段（３２）と、
   前記送風空気および前記バッテリ（５５）のうち優先的に加熱される加熱対象を選択する加熱対象選択手段とを備え、
   前記送風手段（３２）の送風能力は、前記加熱対象選択手段によって前記バッテリ（５５）が選択された際に、前記送風空気が選択された際よりも低くなるように制御されることを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
8. 前記送風空気および前記バッテリ（５５）のうち優先的に加熱される加熱対象を選択する加熱対象選択手段を備え、
   前記目標温度決定手段は、前記加熱対象選択手段によって前記バッテリ（５５）が選択された際に、前記送風空気が選択された際よりも前記目標温度（ＴＡＯ）を低下させることを特徴とする請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
9. 前記送風空気および前記バッテリ（５５）のうち優先的に加熱される加熱対象を選択する加熱対象選択手段を備え、
   前記高段側減圧手段（１３ａ）の絞り開度は、前記加熱対象選択手段によって前記バッテリ（５５）が選択された際に、全開となるように制御され、
   さらに、前記圧縮機（１１）の冷媒吐出能力は、前記加熱対象選択手段によって前記バッテリ（５５）が選択された際に、前記バッテリ（５５）の温度（Ｔｂ）が予め定めた基準温度範囲内となるように制御されることを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
10. 前記加熱対象選択手段は、ユーザの操作によって、前記送風空気および前記バッテリ（５５）のうち優先的に加熱する加熱対象を選択する選択スイッチであることを特徴とする請求項７ないし９のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。

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