JP2019206214A

JP2019206214A - 車両用空気調和装置

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Publication number: JP2019206214A
Application number: JP2018101603A
Authority: JP
Inventors: 徹也石関; Tetsuya Ishizeki
Original assignee: Sanden Automotive Climate Systems Corp
Current assignee: Sanden Automotive Climate Systems Corp
Priority date: 2018-05-28
Filing date: 2018-05-28
Publication date: 2019-12-05
Anticipated expiration: 2038-05-28
Also published as: JP7098866B2; WO2019230116A1

Abstract

【課題】冷却対象の複数の機器のそれぞれの目標の冷却温度が互いに異なる場合に、それぞれ容易に目標の冷却温度とすることのできる車両用空気調和装置を提供する。【解決手段】バッテリＢから放出された熱を吸収する第１熱媒体が流通する第１熱媒体回路３０と、電動モータＭから放出された熱を吸収する第２熱媒体が流通する第２熱媒体回路４０と、冷媒回路２０を流通する冷媒と第１熱媒体回路３０を流通する第１熱媒体とを熱交換して第１熱媒体から冷媒に熱を放出させる第１熱媒体熱交換器２３ａと、冷媒回路２０において第１熱媒体熱交換器２３ａと直列に接続され、冷媒回路２０を流通する冷媒と第２熱媒体回路４０を流通する第２熱媒体とを熱交換して第２熱媒体から冷媒に熱を放出させる第２熱媒体熱交換器２３ｂと、第１熱媒体熱交換器２３ａと第２熱媒体熱交換器２３ｂとの間の冷媒流通路２０ｇの開口面積を変更可能な第４膨張弁２４ｄと、を備えている。【選択図】図３

Description

本発明は、例えば、走行用の電動モータや走行用の電動モータに供給する電力を蓄えるバッテリ等、使用によって熱が放出される複数の機器を備えた車両に適用可能な車両用空気調和装置に関するものである。

従来、この種の車両用空気調和装置では、圧縮機、室内熱交換器、室外熱交換器及び膨張弁を有する冷媒回路を備え、室内熱交換器において冷媒と熱交換した空気を車室内に供給することによって車室内の冷房、暖房、除湿等を行っている。

また、前記車両用空気調和装置が搭載される車両としては、電気自動車やハイブリッド車等、駆動源としての電動モータや、電動モータに供給する電力を蓄えるバッテリ等、使用によって熱を放出する複数の機器を備えているものがある。

このため、前記車両では、熱を放出する複数の機器を冷却水回路に接続し、冷却水回路を流通する冷却水によってそれぞれの機器を冷却するとともに、機器を冷却することによって熱を吸収した冷却水を、冷媒回路を流通する冷媒と熱交換することで放熱させるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１８−４３７４１号公報

前記車両おいて、冷却対象の複数の機器は、それぞれ目標の冷却温度が異なる。前記車両では、１つの冷却水回路に互いに目標の冷却温度が異なる複数の機器が接続されているため、冷却対象の複数の機器のそれぞれを目標の冷却温度とする制御が複雑となる可能性がある。

本発明の目的とするところは、冷却対象の複数の機器のそれぞれの目標の冷却温度が互いに異なる場合に、それぞれ容易に目標の冷却温度とすることのできる車両用空気調和装置を提供することにある。

本発明の車両用空気調和装置は、前記目的を達成するために、圧縮機、室内熱交換器、室外熱交換器及び膨張弁を有し、室内熱交換器において車室内に供給する空気と冷媒とを熱交換することによって車室内の空気の温度または湿度を調節する冷媒回路と、第１放熱体から放出された熱を吸収する第１熱媒体が流通する第１熱媒体回路と、第２放熱体から放出された熱を吸収する第２熱媒体が流通する第２熱媒体回路と、冷媒回路を流通する冷媒と第１熱媒体回路を流通する第１熱媒体とを熱交換して第１熱媒体から冷媒に熱を放出させる第１熱媒体放熱器と、冷媒回路における第１熱媒体放熱器と直列に接続され、冷媒回路を流通する冷媒と第２熱媒体回路を流通する第２熱媒体とを熱交換して第２熱媒体から冷媒に熱を放出させる第２熱媒体放熱器と、第１熱媒体放熱器と第２熱媒体放熱器との間の冷媒流通路の開口面積を変更可能な開度調整弁と、を備えている。

これにより、開度調整弁によって第１熱媒体放熱器と第２熱媒体放熱器との間の冷媒流通路の開口面積を変更することで、第１熱媒体放熱器及び第２熱媒体放熱器のそれぞれにおける冷媒の吸熱量の調整が可能となり、第１熱媒体及び第２熱媒体がそれぞれ異なる温度に冷却される。

本発明によれば、第１熱媒体放熱器及び第２熱媒体放熱器のそれぞれにおける冷媒の吸熱量を調整することで、第１熱媒体及び第２熱媒体をそれぞれ異なる温度に冷却することが可能となるので、第１放熱体及び第２放熱体をそれぞれ異なる温度に冷却することが可能となり、複数の放熱体をそれぞれ目標の冷却温度に応じて第１熱媒体回路または第２熱媒体回路に接続することによって、複雑な制御を行うことなく、容易に第１放熱体及び第２放熱体をそれぞれ目標の冷却温度とすることが可能となる。

本発明の一実施形態を示す車両用空気調和装置の概略構成図である。バッテリ冷却運転及び第１モータ冷却運転を示す車両用空気調和装置の概略構成図である。バッテリ冷却運転及び第２モータ冷却運転を示す車両用空気調和装置の概略構成図である。バッテリ加熱運転及び第２モータ冷却運転を示す車両用空気調和装置の概略構成図である。

図１乃至図４は、本発明の一実施形態を示すものである。

本発明の車両用空気調和装置１は、例えば電気自動車やハイブリッド車等、電動モータの駆動力によって走行可能な車両に適用されるものである。

車両は、走行用の第２放熱体としての電動モータＭと、電動モータＭに供給する電力が蓄えられる走行用の第１放熱体としてのバッテリＢと、を有している。電動モータＭ及びバッテリＢは、それぞれ使用可能な温度帯が異なる。また、電動モータＭ及びバッテリＢは、それぞれ使用によって熱を放出するものである。このため、電動モータＭ及びバッテリＢは、それぞれ個別に冷却したり加熱したりする必要がある。電動モータＭは、例えば３０℃〜５０℃の範囲での使用が望ましく、バッテリＢは、電動モータＭの使用可能な温度範囲よりも低い、例えば１０℃〜３０℃の範囲での使用が望ましい。

この車両用空気調和装置１は、図１に示すように、車両の車室内に設けられる空調ユニット１０と、車室内および車室外にわたって設けられる冷媒回路２０と、バッテリＢから放出された熱を吸収したりバッテリＢを加熱したりする第１熱媒体を流通させるための第１熱媒体回路３０と、電動モータＭから放出された熱を吸収する第２熱媒体を流通させるための第２熱媒体回路４０と、を備えている。

空調ユニット１０は、車室内に供給する空気を流通させるための空気流通路１１を有している。空気流通路１１の一端側には、車室外の空気を空気流通路１１に流入させるための外気吸入口１１ａと、車室内の空気を空気流通路１１に流入させるための内気吸入口１１ｂと、が設けられている。また、空気流通路１１の他端側には、空気流通路１１を流通した空気を、搭乗者の足元に向かって吹き出させる図示しないフット吹出口、搭乗者の上半身に向かって吹き出させる図示しないベント吹出口、及び、車両のフロントガラスの車室内側の面に向かって吹き出させる図示しないデフ吹出口、が設けられている。

空気流通路１１の一端側には、外気吸入口１１ａ及び内気吸入口１１ｂの一方を開放して他方を閉鎖することが可能な吸入口切換えダンパ１３が設けられている。吸入口切換えダンパ１３は、内気吸入口１１ｂを閉鎖して外気吸入口１１ａが開放する外気供給モードと、外気吸入口１１ａを閉鎖して内気吸入口１１ｂを開放する内気循環モードと、外気吸入口１１ａと内気吸入口１１ｂとの間に位置させることで外気吸入口１１ａと内気吸入口１１ｂとをそれぞれ開放する内外気吸入モードと、を切換えることが可能である。

空気流通路１１内の一端側には、空気流通路１１の一端側から他端側に向かって空気を流通させるためのシロッコファン等の室内送風機１２が設けられている。

空気流通路１１における室内送風機１２の空気流通方向下流側には、空気流通路１１を流通する空気を冷却及び除湿するための室内熱交換器としての吸熱器１４が設けられている。また、空気流通路１１における吸熱器１４の空気流通方向下流側には、空気流通路１１を流通する空気を加熱するための室内熱交換器としての放熱器１５が設けられている。

放熱器１５は、空気流通路１１の直交方向一方側に配置され、空気流通路１１の直交方向他方側には、放熱器１５を迂回する放熱器バイパス流通路１１ｃが形成される。空気流通路１１における放熱器１５の空気流通方向下流側には、車室内に供給する空気を加熱するための空気加熱ヒータ１６が設けられている。

空気流通路１１における吸熱器１４と放熱器１５との間には、吸熱器１４を通過した空気のうち、放熱器１５によって加熱される空気の割合を調整するためのエアミックスダンパ１７が設けられている。エアミックスダンパ１７は、放熱器１５及び放熱器バイパス流通路１１ｃの空気流通方向上流側において、放熱器バイパス流通路１１ｃ及び放熱器１５の一方の空気流通方向上流側を閉鎖して他方を開放したり、放熱器バイパス流通路１１ｃ及び放熱器１５の両方を開放し、放熱器１５の空気流通方向上流側の開度を調整したりする。エアミックスダンパ１７は、空気流通路１１における放熱器１５の空気流通方向上流側を閉鎖して放熱器バイパス流通路１１ｃを開放した状態で開度が０％となり、空気流通路１１における放熱器１５の空気流通方向上流側を開放し、放熱器バイパス流通路１１ｃを閉鎖した状態で開度が１００％となる。

冷媒回路２０は、前記吸熱器１４、前記放熱器１５、冷媒を圧縮するための圧縮機２１、冷媒と車室外の空気とを熱交換するための室外熱交換器２２、冷媒回路２０を流通する冷媒と第１熱媒体回路３０を流通する第１熱媒体とを熱交換するための第１熱媒体放熱器としての第１熱媒体熱交換器２３ａ、冷媒回路２０を流通する冷媒と第２熱媒体回路４０を流通する第２熱媒体とを熱交換するための第２熱媒体放熱器としての第２熱媒体熱交換器２３ｂ、全閉と全開との間で弁開度の調整が可能な第１乃至第３膨張弁２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，開度調整弁としての第４膨張弁２４ｄ、冷媒の流路を開閉するための第１及び第２電磁弁２５ａ，２５ｂ、冷媒の流路における冷媒の流通方向を規制するための第１及び第２逆止弁２６ａ，２６ｂ、気体の冷媒と液体の冷媒を分離して液体の冷媒が圧縮機２１に吸入されることを防止するためのアキュムレータ２７を有し、これらは例えばアルミニウム管や銅管によって接続されている。冷媒回路２０を流通する冷媒としては、例えば、Ｒ−１３４ａ等が用いられる。

具体的に説明すると、圧縮機２１の冷媒吐出側には、放熱器１５の冷媒流入側を接続することにより、冷媒流通路２０ａが形成されている。放熱器１５の冷媒流出側には、室外熱交換器２２の冷媒流入側を接続することにより、冷媒流通路２０ｂが形成されている。冷媒流通路２０ｂには、第１膨張弁２４ａが設けられている。室外熱交換器２２の冷媒流出側には、吸熱器１４の冷媒流入側を接続することにより、冷媒流通路２０ｃが形成されている。冷媒流通路２０ｃには、室外熱交換器２２側から順に、第１逆止弁２６ａ、第２膨張弁２４ｂが設けられている。吸熱器１４の冷媒流出側には、圧縮機２１の冷媒吸入側を接続することにより、冷媒流通路２０ｄが形成されている。冷媒流通路２０ｄには、吸熱器１４側から順に、第２逆止弁２６ｂ、アキュムレータ２７が設けられている。また、冷媒流通路２０ｂにおける放熱器１５と第１膨張弁２４ａとの間には、室外熱交換器２２を迂回し、冷媒流通路２０ｃにおける第１逆止弁２６ａと第２膨張弁２４ｂとの間を接続することにより、冷媒流通路２０ｅが形成されている。冷媒流通路２０ｅには、第１電磁弁２５ａが設けられている。冷媒流通路２０ｅにおける第１電磁弁２５ａと冷媒流通路２０ｃとの接続部との間には、第２熱媒体熱交換器２３ｂの冷媒流入側を接続することにより、冷媒流通路２０ｆが形成されている。冷媒流通路２０ｆには、第３膨張弁２４ｃが設けられている。第２熱媒体熱交換器２３ｂの冷媒流出側には、第１熱媒体熱交換器２３ａの冷媒流入側を接続することにより、冷媒流通路２０ｇが形成されている。冷媒流通路２０ｇには、第４膨張弁２４ｄが設けられている。第１熱媒体熱交換器２３ａの冷媒流出側には、冷媒流通路２０ｄにおける第２逆止弁２６ｂとアキュムレータ２７との間を接続することにより、冷媒流通路２０ｈが形成されている。冷媒流通路２０ｃにおける室外熱交換器２２と第１逆止弁２６ａとの間には、冷媒流通路２０ｄにおける吸熱器１４と第２逆止弁２６ｂとの間を接続することにより、冷媒流通路２０ｉが形成されている。冷媒流通路２０ｉには、第２電磁弁２５ｂが設けられている。

第１熱媒体回路３０は、前記第１熱媒体熱交換器２３ａ、第１熱媒体を圧送するための第１熱媒体ポンプ３１、第１熱媒体回路３０を流通する第１熱媒体を加熱するための熱媒体加熱ヒータ３２、第１熱媒体三方弁３３、車両走行用の電力を蓄えるためのバッテリＢ、を有し、これらは例えばアルミニウム管や銅管によって接続されている。第１熱媒体回路３０を流通する第１熱媒体としては、例えば、エチレングリコール等の不凍液が用いられる。

具体的に説明すると、第１熱媒体ポンプ３１の熱媒体吐出側には、第１熱媒体三方弁３３の熱媒体流入口を接続することにより、熱媒体流通路３０ａが形成されている。第１熱媒体三方弁３３の二つの熱媒体流出口のうちの一方には、第１熱媒体熱交換器２３ａの熱媒体流入側を接続することにより、熱媒体流通路３０ｂが形成されている。第１熱媒体熱交換器２３ａの熱媒体流出側には、バッテリＢの熱媒体流入側を接続することにより、熱媒体流通路３０ｃが形成されている。熱媒体流通路３０ｃには、熱媒体加熱ヒータ３２が設けられている。バッテリＢの熱媒体流出側には、第１熱媒体ポンプ３１の熱媒体吸入側を接続することにより、熱媒体流通路３０ｄが形成されている。また、第１熱媒体三方弁３３の他方の熱媒体流出口には、第１熱媒体熱交換器２３ａを迂回して熱媒体流通路３０ｃにおける熱媒体加熱ヒータ３２の熱媒体流通方向上流側に接続することにより、熱媒体流通路３０ｅが形成されている。第１熱媒体三方弁３３は、熱媒体流通路３０ａが連通する先を熱媒体流通路３０ｂ側または熱媒体流通路３０ｅ側に切り替える。

第２熱媒体回路４０は、前記第２熱媒体熱交換器２３ｂ、第２熱媒体を圧送するための第２熱媒体ポンプ４１、第２熱媒体と車室外の空気とを熱交換するためのラジエータ４２、第２熱媒体三方弁４３、車両走行用の電動モータＭ、を有し、これらは例えばアルミニウム管や銅管によって接続されている。第２熱媒体回路４０を流通する第２熱媒体としては、例えば、エチレングリコール等の不凍液が用いられる。

具体的に説明すると、第２熱媒体ポンプ４１の熱媒体吐出側には、電動モータＭの熱媒体流入側を接続することにより、熱媒体流通路４０ａが形成されている。電動モータＭの熱媒体流出側には、第２熱媒体三方弁４３の熱媒体流入口を接続することにより、熱媒体流通路４０ｂが形成されている。第２熱媒体三方弁４３の二つの熱媒体流出口のうち、一方の熱媒体流出口には、第２熱媒体熱交換器２３ｂの熱媒体流入側を接続することにより、熱媒体流通路４０ｃが形成されている。第２熱媒体熱交換器２３ｂの熱媒体流出側には、第２熱媒体ポンプ４１の熱媒体吸入側を接続することにより、熱媒体流通路４０ｄが形成されている。第２熱媒体三方弁４３の他方の熱媒体流出口には、ラジエータ４２の熱媒体流入側を接続することにより、熱媒体流通路４０ｅが形成されている。ラジエータ４２の熱媒体流出側には、第２熱媒体ポンプ４１の熱媒体吸入側を接続することにより、熱媒体流通路４０ｆが形成されている。第２熱媒体三方弁４３は、熱媒体流通路４０ｂが連通する先を熱媒体流通路４０ｃ側または熱媒体流通路４０ｅ側に切り替える。

また、室外熱交換器２２及びラジエータ４２は、フィンとチューブとからなる熱交換器であり、エンジンルーム等の車室外において空気の流通方向となる車両の前後方向に配置されている。室外熱交換器２２及びラジエータ４２の近傍には、車両の停止時に車室外の空気を前後方向に流通させるための室外送風機２２ａが設けられている。

以上のように構成された車両用空気調和装置１では、空調ユニット１０及び冷媒回路２０を用いて車室内の空気の温度及び湿度を調節する。

例えば、車室内の温度を低下させる冷房運転では、空調ユニット１０において、室内送風機１２を駆動させるとともに、エアミックスダンパ１７の開度を０％に設定する。また、冷媒回路２０において、第１膨張弁２４ａを全開、第２膨張弁２４ｂを所定の弁開度、第３及び第４膨張弁２４ｃ，２４ｄを全閉、第１電磁弁２５ａを閉鎖、第２電磁弁２５ｂを閉鎖した状態で圧縮機２１を駆動させる。

これにより、圧縮機２１から吐出された冷媒は、図１の実線の矢印で示すように、冷媒流通路２０ａ、放熱器１５、冷媒流通路２０ｂ、室外熱交換器２２、冷媒流通路２０ｃ、吸熱器１４、冷媒流通路２０ｄの順に流通して圧縮機２１に吸入される。

冷媒回路２０を流通する冷媒は、エアミックスダンパ１７の開度が０％であるため放熱器１５において放熱することなく、室外熱交換器２２において放熱し、吸熱器１４において吸熱する。

空気流通路１１を流通する空気は、吸熱器１４において吸熱する冷媒と熱交換することによって冷却されて車室内に吹き出される。

また、例えば、車室内の温度及び湿度を低下させる除湿冷房運転では、冷房運転時における冷媒回路２０の冷媒の流路において、空調ユニット１０のエアミックスダンパ１７の開度を０％よりも大きい開度に設定する。

これにより、冷媒回路２０を流通する冷媒は、放熱器１５及び室外熱交換器２２において放熱し、吸熱器１４において吸熱する。

空気流通路１１を流通する空気は、吸熱器１４において吸熱する冷媒と熱交換することによって除湿されるとともに冷却され、放熱器１５において目標吹出温度まで加熱されて車室内に吹き出される。

また、例えば、車室内の湿度を低下させるとともに温度を上昇させる除湿暖房運転では、冷房運転時の冷媒回路２０の冷媒の流路において、第１膨張弁２４ａを全開よりも小さい所定の弁開度とする。また、空調ユニット１０のエアミックスダンパ１７の開度を０％よりも大きい開度に設定する。

これにより、冷媒回路２０を流通する冷媒は、放熱器１５において放熱し、室外熱交換器２２及び吸熱器１４において吸熱する。

空調ユニット１０の空気流通路１１を流通する空気は、吸熱器１４において吸熱する冷媒と熱交換することによって除湿されるとともに冷却され、放熱器１５において目標吹き出し温度まで加熱されて吹出される。

また、例えば、車室内の温度を上昇させる暖房運転では、空調ユニット１０において、室内送風機１２を駆動させるとともに、エアミックスダンパ１７を０％よりも大きい開度に設定する。また、冷媒回路２０において、第１膨張弁２４ａを全開よりも小さい所定の弁開度、第２乃至第４膨張弁２４ｂ，２４ｃ，２４ｄを全閉、第１電磁弁２５ａを閉鎖、第２電磁弁２５ｂを開放した状態で、圧縮機２１を駆動させる。

これにより、圧縮機２１から吐出された冷媒は、図１の破線の矢印で示すように、冷媒流通路２０ａ、放熱器１５、冷媒流通路２０ｂ、室外熱交換器２２、冷媒流通路２０ｃの一部，冷媒流通路２０ｉ，冷媒流通路２０ｄの一部の順に流通して圧縮機２１に吸入される。

冷媒回路２０を流通する冷媒は、放熱器１５において放熱し、室外熱交換器２２において吸熱する。

空調ユニット１０の空気流通路１１を流通する空気は、吸熱器１４において冷媒と熱交換することなく、放熱器１５において放熱する冷媒と熱交換することによって加熱されて車室内に吹き出される。

また、車両の走行時には、電動モータＭ及びバッテリＢから熱が放出される。このため、車両用空気調和装置１では、空調ユニット１０及び冷媒回路２０を用いて車室内の温度及び湿度を調節している状態において、図２及び図３に示すように、バッテリＢを冷却するためのバッテリ冷却運転と、電動モータＭを冷却するためのモータ冷却運転と、を行う。

ここで、モータ冷却運転は、電動モータＭから放出される熱を、図２に示すように、ラジエータ４２を介して車室外の空気中に放出するための第１モータ冷却運転と、図３に示すように、第２熱媒体熱交換器２３ｂを介して冷媒回路２０を流通する冷媒に放出するための第２モータ冷却運転と、を行うことが可能である。

図２におけるバッテリ冷却運転は、冷媒回路２０において、第３膨張弁２４ｃを所定の弁開度に設定すると共に第４膨張弁２４ｄを全開に設定し、第１熱媒体回路３０において、第１熱媒体三方弁３３の流路を熱媒体流通路３０ｂ側に連通させ、第１熱媒体ポンプ３１を駆動させる。

また、第１モータ冷却運転は、第２熱媒体回路４０において、第２熱媒体三方弁４３の流路を熱媒体流通路４０ｅ側に設定し、第２熱媒体ポンプ４１を駆動させる。

これにより、冷媒回路２０を流通する冷媒は、図２に示すように、冷媒流通路２０ｆを流通して第３膨張弁２４ｃによって減圧され、第２熱媒体熱交換器２３ｂ及び冷媒流通路２０ｇを通過して第１熱媒体熱交換器２３ａにおいて吸熱し、冷媒流通路２０ｈを流通して冷媒流通路２０ｄに合流して圧縮機２１に吸入される。このとき、第２熱媒体熱交換器２３ｂでは、熱媒体側の流路を第２熱媒体が流通しないため、冷媒は第２熱媒体と熱交換を行わない。

一方、第１熱媒体回路３０を流通する第１熱媒体は、バッテリＢから放出された熱によって加熱され、第１熱媒体熱交換器２３ａにおいて吸熱する冷媒と熱交換することによって冷却される。

バッテリＢは、第１熱媒体熱交換器２３ａを介して冷媒と熱交換した第１熱媒体によって冷却される。

また、第１モータ冷却運転において、第２熱媒体回路４０を流通する第２熱媒体は、図２に示すように、電動モータＭから放出される熱によって加熱され、ラジエータ４２において車室外の空気と熱交換することによって冷却される。

電動モータＭは、ラジエータ４２を介して車室外の空気と熱交換した第２熱媒体によって冷却される。

また、第２モータ冷却運転では、第２熱媒体回路４０において、第２熱媒体三方弁４３の流路を熱媒体流通路４０ｃ側に設定し、第２熱媒体ポンプ４１を駆動させる。

第２モータ冷却運転において、第２熱媒体回路４０を流通する第２熱媒体は、電動モータＭから放出される熱によって加熱され、第２熱媒体熱交換器２３ｂにおいて冷媒と熱交換することによって冷却される。

電動モータＭは、第２熱媒体熱交換器２３ｂにおいて冷媒と熱交換した第２熱媒体によって冷却される。

さらに、第２モータ冷却運転をバッテリ冷却運転と同時に行う場合には、冷媒回路２０において、第３及び第４膨張弁２４ｃ，２４ｄをそれぞれ所定の弁開度に設定する。

図３では、車室内の暖房運転と同時に、バッテリ冷却運転及び第２モータ冷却運転を行う場合における、冷媒回路２０の冷媒の流路、第１熱媒体回路３０の第１熱媒体の流路、第２熱媒体回路４０の第２熱媒体の流路を示している。

冷媒回路２０を流通する冷媒は、冷媒流通路２０ａ、放熱器１５、冷媒流通路２０ｂの一部、の順に流通した後、一部の冷媒が、室外熱交換器２２、冷媒流通路２０ｃの一部，冷媒流通路２０ｉ，冷媒流通路２０ｄの一部の順に流通して圧縮機２１に吸入される。

一方、冷媒流通路２０ｂを流通したその他の冷媒は、冷媒流通路２０ｅの一部、冷媒流通路２０ｆを流通して第３膨張弁２４ｃによって減圧され、第２熱媒体熱交換器２３ｂにおいて吸熱し、冷媒流通路２０ｇを流通して第１熱媒体熱交換器２３ａにおいて吸熱し、冷媒流通路２０ｈを流通して冷媒流通路２０ｄに合流して圧縮機２１に吸入される。このとき、第１熱媒体熱交換器２３ａ及び第２熱媒体熱交換器２３ｂのそれぞれの吸熱量は、第４膨張弁２４ｄの弁開度を調整することによって調整され、第１熱媒体及び第２熱媒体がそれぞれ目標の温度に冷却される。

具体的には、第４膨張弁２４ｄの弁開度を小さくする方向に変化させると、冷媒流通方向下流側に位置する第１熱媒体熱交換器２３ａにおける冷媒の圧力が小さくなる方向に変化し、上流側に位置する第２熱媒体熱交換器２３ｂにおける冷媒の圧力が大きくなる方向に変化する。これにより、第１熱媒体熱交換器２３ａにおける冷媒の温度が高くなる方向に変化し、第２熱媒体熱交換器２３ｂにおける冷媒の温度が低くなる方向に変化する。したがって、第１熱媒体熱交換器２３ａにおける冷媒の熱交換量が小さくなる方向に変化し、第２熱媒体熱交換器２３ｂにおける冷媒の熱交換量が大きくなる方向に変化する。

また、第４膨張弁２４ｄの弁開度を大きくする方向に変化させると、冷媒流通方向下流側に位置する第１熱媒体熱交換器２３ａにおける冷媒の圧力が大きくなる方向に変化し、上流側に位置する第２熱媒体熱交換器２３ｂにおける冷媒の圧力が小さくなる方向に変化する。これにより、第１熱媒体熱交換器２３ａにおける冷媒の温度が低くなる方向に変化し、第２熱媒体熱交換器２３ｂにおける冷媒の温度が高くなる方向に変化する。したがって、第１熱媒体熱交換器２３ａにおける冷媒の熱交換量が大きくなる方向に変化し、第２熱媒体熱交換器２３ｂにおける冷媒の熱交換量が小さくなる方向に変化する。

また、空調ユニット１０及び冷媒回路２０を用いて車室内の温度及び湿度を調節している状態において、図４に示すように、電動モータＭを第２モータ冷却運転で冷却するとともに、バッテリＢを加熱するバッテリ加熱運転を行うことが可能である。

バッテリ加熱運転では、第１熱媒体回路３０において、第１熱媒体三方弁３３の流路を熱媒体流通路３０ｅ側に設定し、第１熱媒体ポンプ３１を駆動させるとともに、熱媒体加熱ヒータ３２を駆動させる。

第１熱媒体回路３０を流通する第１熱媒体は、熱媒体加熱ヒータ３２によって加熱される。バッテリＢは、熱媒体加熱ヒータ３２によって加熱された第１熱媒体によって加熱される。

また、空調ユニット１０及び冷媒回路２０を用いて車室内の暖房または除湿暖房を行っている状態において、冷媒の吸熱量が不足する場合には、第１熱媒体回路３０及び第２熱媒体回路４０の一方または両方から放熱される熱を冷媒に吸熱させることで不足する吸熱量を補うことが可能である。

このように、本実施形態の車両用空気調和装置によれば、車室内に供給する空気と冷媒とを熱交換することによって車室内の空気の温度または湿度を調節する冷媒回路２０と、バッテリＢから放出された熱を吸収する第１熱媒体が流通する第１熱媒体回路３０と、電動モータＭから放出された熱を吸収する第２熱媒体が流通する第２熱媒体回路４０と、冷媒回路２０を流通する冷媒と第１熱媒体回路３０を流通する第１熱媒体とを熱交換して第１熱媒体から冷媒に熱を放出させる第１熱媒体熱交換器２３ａと、冷媒回路２０において第１熱媒体熱交換器２３ａと直列に接続され、冷媒回路２０を流通する冷媒と第２熱媒体回路４０を流通する第２熱媒体とを熱交換して第２熱媒体から冷媒に熱を放出させる第２熱媒体熱交換器２３ｂと、第１熱媒体熱交換器２３ａと第２熱媒体熱交換器２３ｂとの間の冷媒流通路２０ｇの開口面積を変更可能な第４膨張弁２４ｄと、を備えている。

これにより、第４膨張弁２４ｄによって冷媒流通路２０ｇの開口面積を調整することで第１熱媒体熱交換器２３ａ及び第２熱媒体熱交換器２３ｂのそれぞれにおける冷媒の吸熱量を調整し、第１熱媒体及び第２熱媒体をそれぞれ異なる温度に冷却することが可能となるので、バッテリＢ及び電動モータＭをそれぞれ異なる温度に冷却することが可能となり、バッテリＢ及び電動モータＭをそれぞれ目標の冷却温度に応じて第１熱媒体回路３０または第２熱媒体回路４０に接続することによって、複雑な制御を行うことなく、容易にバッテリＢ及び電動モータＭをそれぞれ目標の冷却温度とすることが可能となる。

また、第１熱媒体熱交換器２３ａは、冷媒回路２０における第２熱媒体熱交換器２３ｂの冷媒流通方向下流側に接続され、第１熱媒体回路３０を流通する第１熱媒体は、第２熱媒体回路４０を流通する第２熱媒体よりも目標の冷却温度が低い温度に設定される。

これにより、電動モータＭよりも目標の冷却温度が低いバッテリＢは、第１熱媒体回路３０に接続することによって、確実に目標の冷却温度に冷却することが可能となる。

また、第２熱媒体回路４０は、第２熱媒体熱交換器２３ｂを迂回して第２熱媒体を循環させる熱媒体流通路４０ｅ，４０ｆと、熱媒体流通路４０ｅ，４０ｆを流通する第２熱媒体と車室外の空気とを熱交換するラジエータ４２と、を有している。

これにより、第２熱媒体から車室外の空気中に放熱させることができるので、冷媒回路２０及び第１熱媒体回路３０を介することなく電動モータＭを冷却することが可能となる。

また、第１熱媒体回路３０は、流通する第１熱媒体を加熱する熱媒体加熱ヒータ３２を有している。

これにより、第１熱媒体回路３０を流通する第１熱媒体を加熱することができるので、低温度の環境において車両の走行を開始するとき等、バッテリＢの加熱が必要な場合に、加熱された第１熱媒体によってバッテリＢを加熱することが可能となる。また、暖房運転時において、冷媒回路２０における室外熱交換器２２からの吸熱量が不足する場合に、第１熱媒体熱交換器２３ａを介して第１熱媒体から冷媒回路２０を流通する冷媒に吸熱させることが可能となる。

また、第１熱媒体回路３０には、車両の走行用の電力を供給するためのバッテリＢが接続され、第２熱媒体回路４０には、車両の走行用の電動モータＭが接続されている。

これにより、電気自動車等の車両において、互いに使用可能な温度帯が異なるバッテリＢ及び電動モータＭを、それぞれ異なる温度に冷却することが可能となる。

尚、前記実施形態では、第１放熱体としてのバッテリＢ及び第２放熱体としての電動モータＭを冷却対象の機器として示したが、これに限られるものではない。第２放熱体の目標冷却温度が第１放熱体の目標冷却温度よりも高いものであれば、例えば、車両の構成部品としてのコンバータ等の電源装置や電子部品を第１放熱体として、電動モータＭを第２放熱体として用いてもよい。

また、前記実施形態では、第２熱媒体回路４０に、第２熱媒体熱交換器２３ｂを迂回して第２熱媒体を循環させる熱媒体流通路４０ｅ，４０ｆと、熱媒体流通路４０ｅ，４０ｆを流通する第２熱媒体と車室外の空気とを熱交換するラジエータ４２と、を設けたものを示している。第２熱媒体回路４０と同様に、第１熱媒体回路３０に対しても、第１熱媒体熱交換器２３ａを迂回して熱媒体を循環させるバイパス流通路と、バイパス流通路を流通する第１熱媒体と車室外の空気とを熱交換するラジエータと、を設けるようにしてもよい。

また、前記実施形態では、第１熱媒体回路３０を流通する第１熱媒体、第２熱媒体回路４０を流通する第２熱媒体として、それぞれ不凍液を用いたものを示したが、これに限られるものではない。冷媒と第１熱媒体との間、第１熱媒体と第２熱媒体との間で熱交換可能であれば、例えば、水や油等を第１及び第２熱媒体として用いることも可能である。

１４…吸熱器、１５…放熱器、２０…冷媒回路、２１…圧縮機、２２…室外熱交換器、２３ａ…第１熱媒体熱交換器、２３ｂ…第２熱媒体熱交換器、２４ｄ…第４膨張弁、３０…第１熱媒体回路、３２…熱媒体加熱ヒータ、４０…第２熱媒体回路、４２…ラジエータ、Ｂ…バッテリ、Ｍ…電動モータ。

Claims

圧縮機、室内熱交換器、室外熱交換器及び膨張弁を有し、室内熱交換器において車室内に供給する空気と冷媒とを熱交換することによって車室内の空気の温度または湿度を調節する冷媒回路と、
第１放熱体から放出された熱を吸収する第１熱媒体が流通する第１熱媒体回路と、
第２放熱体から放出された熱を吸収する第２熱媒体が流通する第２熱媒体回路と、
冷媒回路を流通する冷媒と第１熱媒体回路を流通する第１熱媒体とを熱交換して第１熱媒体から冷媒に熱を放出させる第１熱媒体放熱器と、
冷媒回路における第１熱媒体放熱器と直列に接続され、冷媒回路を流通する冷媒と第２熱媒体回路を流通する第２熱媒体とを熱交換して第２熱媒体から冷媒に熱を放出させる第２熱媒体放熱器と、
第１熱媒体放熱器と第２熱媒体放熱器との間の冷媒流通路の開口面積を変更可能な開度調整弁と、を備えた
車両用空気調和装置。
第１熱媒体放熱器は、冷媒回路における第２熱媒体放熱器の冷媒流通方向下流側に接続され、
第１熱媒体回路を流通する第１熱媒体は、第２熱媒体回路を流通する第２熱媒体よりも目標の冷却温度が低い温度に設定される
請求項１に記載の車両用空気調和装置。
第２熱媒体回路は、第２熱媒体放熱器を迂回して第２熱媒体を循環させるバイパス流通路と、バイパス流通路を流通する第２熱媒体と車室外の空気とを熱交換するラジエータと、を有している
請求項１または２に記載の車両用空気調和装置。
第１熱媒体回路は、第１熱媒体放熱器を迂回して第１熱媒体を循環させるバイパス流通路と、バイパス流通路を流通する第１熱媒体と車室外の空気とを熱交換するラジエータと、を有している
請求項１乃至３のいずれかに記載の車両用空気調和装置。
第１熱媒体回路は、第１熱媒体を加熱するヒータを有している
請求項１乃至４のいずれかに記載の車両用空気調和装置。
第１放熱体は、車両の走行用の電力を供給するバッテリであり、
第２放熱体は、車両の走行用の電動モータである
請求項１乃至５のいずれかに記載の車両用空気調和装置。