JP2020085382A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構成を簡素にすることにより製造上のコストを低減することの可能な冷凍サイクル装置を提供する。【解決手段】車室内空調と電池冷却とを同時に行うことの可能な冷凍サイクル装置１は、圧縮機２、凝縮器３、第１減圧機構４、第２減圧機構５、電池用蒸発器６、空調用蒸発器７および蒸発圧力調整弁８を備える。圧縮機２で圧縮された冷媒は、凝縮器３で凝縮され、第１減圧機構４と第２減圧機構５によって減圧される。電池用蒸発器６は、第１減圧機構４から流出した冷媒の蒸発熱により電池を冷却する。空調用蒸発器７は、第２減圧機構５から流出した冷媒の蒸発熱により車室内空調のための空調風を生成する。蒸発圧力調整弁８は、電池用蒸発器６と圧縮機２とを接続する配管の途中に設けられ、電池用蒸発器６を流れる冷媒の蒸発圧力を、空調用蒸発器７を流れる冷媒の蒸発圧力より高く維持する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載される冷凍サイクル装置に関するものである。

従来、車両に搭載され、車両用電池の冷却と車室内空調とを同時に行うことの可能な冷凍サイクル装置が知られている。一般に、この種の冷凍サイクル装置では、車両用電池を冷却するための電池用蒸発器の温度が２０℃程度に維持され、車室内空調を行うための空調用蒸発器の温度が０〜１０℃程度に維持される。

特許文献１に記載の冷凍サイクル装置は、電池用蒸発器の上流側の配管に電気制御式膨張弁を設置している。電気制御式膨張弁は、電子制御装置から伝送される制御信号に応じて弁開度を制御可能なものである。電子制御装置は、電池用蒸発器に設置した温度センサで検出される温度をフィードバックしながら、電気制御式膨張弁の弁開度を制御している。

特開２０１４−３７９５９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の冷凍サイクル装置に使用される電気制御式膨張弁は、一般に、温度式膨張弁や固定式の膨張弁に比べて部品コストが高い。また、この冷凍サイクル装置は、電気制御式膨張弁の弁開度を制御するために、電池用蒸発器の温度を検出する温度センサや、制御用の配線などの部品点数が増加する構成となっている。そのため、この冷凍サイクル装置は、構成部品のコストが高いことに加えて部品点数が増加し、構成が複雑化することで製造上のコストが高くなるといった問題がある。

本発明は上記点に鑑みて、構成を簡素にすることにより製造上のコストを低減することの可能な冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、
車室内空調と電池冷却とを同時に行うことの可能な冷凍サイクル装置において、
冷媒を吸入し、圧縮して吐き出す圧縮機と、
圧縮機から吐き出された冷媒と外気との熱交換により冷媒を凝縮させる凝縮器と、
凝縮器から流出した冷媒を減圧膨張させる第１減圧機構と、
第１減圧機構と並列に設けられ、凝縮器から流出した冷媒を減圧膨張させる第２減圧機構と、
第１減圧機構から流出した冷媒の蒸発熱により電池を冷却する電池用蒸発器と、
第２減圧機構から流出した冷媒の蒸発熱により車室内空調のための空調風を生成する空調用蒸発器と、
電池用蒸発器の冷媒出口と圧縮機の冷媒吸入口とを接続する配管の途中に設けられ、電池用蒸発器を流れる冷媒の蒸発圧力を、空調用蒸発器を流れる冷媒の蒸発圧力より高く維持する蒸発圧力調整弁と、を備える。

ここで、蒸発圧力調整弁は、その蒸発圧力調整弁より上流側に配置される電池用蒸発器を流れる冷媒の蒸発圧力が設定圧力以上に維持されるよう弁開度が機械的に調整される機能を有する弁である。一般に、車両用空調装置に用いられる冷凍サイクルにおいて、蒸発圧力調整弁は、冷房負荷が小さい運転条件のときに空調用蒸発器が着霜することを防止するために使われる。なお、蒸発圧力調整弁は、ＥＰＲ（Evaporator Pressure Regulator ）とも呼ばれる。

請求項１に係る発明は、そのような蒸発圧力調整弁を、電池用蒸発器の冷媒出口と圧縮機の冷媒吸入口とを接続する配管の途中に設けることで、電池用蒸発器を流れる冷媒の蒸発圧力を、空調用蒸発器を流れる冷媒の蒸発圧力より高く維持する構成である。これにより、電池用蒸発器を流れる冷媒の温度は、空調用蒸発器を流れる冷媒の温度より高く維持される。そして、この冷凍サイクル装置は、電池用蒸発器の下流側に蒸発圧力調整弁を設けたことにより、電池用蒸発器と空調用蒸発器のそれぞれ上流側に配置される減圧機構に、温度式膨張弁または固定絞りなどの簡素な構成部品を用いることが可能である。したがって、この冷凍サイクル装置は、構成を簡素にすることにより製造上のコストを低減することができる。

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

第１実施形態に係る冷凍サイクル装置の構成図である。 冷凍サイクル装置を循環する冷媒の状態をモリエル線図上に示した図である。 比較例の冷凍サイクル装置の構成図である。 第２実施形態に係る冷凍サイクル装置の構成図である。 第３実施形態に係る冷凍サイクル装置の構成図である。 第４実施形態に係る冷凍サイクル装置の構成図である。 第５実施形態に係る冷凍サイクル装置の構成図である。 第６実施形態に係る冷凍サイクル装置の構成図である。 第７実施形態に係る冷凍サイクル装置の構成図である。 第８実施形態に係る冷凍サイクル装置の構成図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。

（第１実施形態）
第１実施形態について説明する。本実施形態の冷凍サイクル装置１は、例えば、車両走行用の駆動力を電動モータから得る構成とした電気自動車またはハイブリッド車などに搭載される。そして、この冷凍サイクル装置１は、その電動モータなどに電力を供給するための電池の冷却と、車室内の空調とを同時に行うことが可能なものである。

図１に示すように、冷凍サイクル装置１は、圧縮機２、凝縮器３、第１減圧機構４、第２減圧機構５、電池用蒸発器６、空調用蒸発器７、蒸発圧力調整弁８、および、それらの機器を接続するための第１〜第７配管１１〜１７などを備えている。この冷凍サイクル装置１は、蒸気圧縮式冷凍機を構成している。この冷凍サイクル装置１を循環する冷媒として、例えばＨＦＣ系冷媒（例えば、Ｒ１３４ａ）またはＨＦＯ系冷媒（例えば、Ｒ１２３４ｙｆ）等が用いられる。なお、冷媒として、自然冷媒（例えば、二酸化炭素）等を用いてもよい。

圧縮機２は、冷媒吸入口から吸入した冷媒を圧縮し、冷媒吐出口から第１配管１１に吐き出すものである。圧縮機２は、図示しない電動モータまたはエンジンの動力により駆動される。圧縮機２として、固定容量型または可変容量型のいずれを採用してもよい。圧縮機２は、電子制御装置（以下、ＥＣＵという）１０から伝送される制御信号によって回転数が制御される。したがって、ＥＣＵ１０が圧縮機２の回転数を制御することにより、圧縮機２の冷媒吐出能力が変更される。なお、ＥＣＵ１０は、制御処理や演算処理を行うプロセッサ、プログラムやデータ等を記憶するＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶部を含むマイクロコンピュータ、およびその周辺回路で構成されている。

圧縮機２から吐き出された高温高圧の冷媒は、第１配管１１を通じて凝縮器３に流入する。凝縮器３は、圧縮機２から吐き出された冷媒と外気とを熱交換させる熱交換器である。凝縮器３を流れる冷媒は、外気に放熱して凝縮する。また、図示していないが、凝縮器３の下流側に気液分離器としてのレシーバ、および過冷却用熱交換器をこの順に設置してもよい。これにより、凝縮器３で凝縮した液冷媒の過冷却度を大きくすることが可能となる。凝縮器３の近傍には、その凝縮器３に対して外気を送風するための図示しない凝縮器用送風機が設けられる。

凝縮器３と電池用蒸発器６と空調用蒸発器７とは、第２〜第４配管１２〜１４と、三方継手により構成される第１分岐部１８によって接続されている。具体的には、第２配管１２は、凝縮器３の冷媒出口と第１分岐部１８とを接続している。第３配管１３は、第１分岐部１８と電池用蒸発器６の冷媒入口とを接続している。第４配管１４は、第１分岐部１８と空調用蒸発器７の冷媒入口とを接続している。

上述した第３配管１３の途中に、第１減圧機構４が設けられている。第１減圧機構４は、凝縮器３から流出した冷媒を減圧膨張させるための絞り弁である。第１実施形態では、第１減圧機構４として、温度式膨張弁４１が採用されている。温度式膨張弁４１は、電池用蒸発器６の冷媒出口側に設置される図示しない感温部によって検出された冷媒の過熱度に応じて、膨張弁本体の弁開度が自動調整される機械式の膨張弁である。第１減圧機構４を通過して減圧された冷媒は、気液二相状態となって電池用蒸発器６に流入する。

一方、上述した第４配管１４の途中に、第２減圧機構５が設けられている。第２減圧機構５も、凝縮器３から流出した冷媒を減圧膨張させるための絞り弁である。第１実施形態では、第２減圧機構５として、温度式膨張弁５１が採用されている。第２減圧機構５を通過して減圧された冷媒は、気液二相状態となって空調用蒸発器７に流入する。

電池用蒸発器６は、第１減圧機構４から流出した冷媒と、電池とを直接または間接的に熱交換させる熱交換器である。電池用蒸発器６は、第１減圧機構４から流出して気液二相となった冷媒の蒸発熱により電池を直接または間接的に冷却することが可能である。電池用蒸発器６による電池の冷却方法として、例えば、電池用蒸発器６を電池またはそのケースに直接設置してもよい。または、電池用蒸発器６により生成される冷風または冷却水などが電池に供給されるように構成してもよい。または、電池用蒸発器６と電池とを、ヒートパイプなどを介して熱輸送可能に接続する構成としてもよい。そのように構成することで、電池用蒸発器６を流れる気液二相冷媒は、冷却対象である電池から直接吸熱するか、または、電池との間で熱を輸送する熱媒体から吸熱して蒸発する。

一方、空調用蒸発器７は、第２減圧機構５から流出した冷媒と、空調用蒸発器７を通過する空気とを熱交換させる熱交換器である。空調用蒸発器７は、第２減圧機構５から流出して気液二相となった冷媒の蒸発熱により車室内空調のための空調風を生成することが可能である。空調用蒸発器７は、例えば、車両のインストルメントパネルの内側などに設置される図示しない空調ケース内に設けられる。空調用蒸発器７を流れる気液二相冷媒は、その空調ケース内で空調用蒸発器７を通過する空気から吸熱して蒸発する。空調用蒸発器７を通過する空気は、空調用蒸発器７を流れる冷媒に放熱して冷却された後、車室内に設けられた図示しない吹出口から車室内に吹き出される。これにより、車室内の冷房が行われる。

電池用蒸発器６と空調用蒸発器７と圧縮機２とは、第５〜第７配管１５〜１７と、三方継手により構成される第２分岐部１９によって接続されている。具体的には、第５配管１５は、電池用蒸発器６の冷媒出口と第２分岐部１９とを接続している。第６配管１６は、空調用蒸発器７の冷媒出口と第２分岐部１９とを接続している。第７配管１７は、第２分岐部１９と圧縮機２の冷媒吸入口とを接続している。

上述した第５配管１５の途中に、蒸発圧力調整弁８が設けられている。第５配管１５は、電池用蒸発器６の冷媒出口と圧縮機２の冷媒吸入口とを接続する配管の一部である。そのため、蒸発圧力調整弁８は、電池用蒸発器６の冷媒出口と圧縮機２の冷媒吸入口とを接続する配管の途中に設けられているといえる。
蒸発圧力調整弁８は、その蒸発圧力調整弁８より上流側に配置される電池用蒸発器６を流れる冷媒の蒸発圧力が設定圧力以上に維持されるよう弁開度が機械的に調整される機能を有する弁である。すなわち、凝縮器３→第３配管１３→第１減圧機構４→電池用蒸発器６→蒸発圧力調整弁８→第５配管→圧縮機２へ流れる冷媒は、第１減圧機構４と蒸発圧力調整弁８とで２回減圧されることになる。そして、本実施形態の蒸発圧力調整弁８は、電池用蒸発器６を流れる冷媒の蒸発圧力を、空調用蒸発器７を流れる冷媒の蒸発圧力より高く維持するように設定されている。冷媒の蒸発圧力と冷媒温度とは相関関係を有する。具体的には、蒸発圧力調整弁８は、電池用蒸発器６の温度が、例えば２０℃程度に維持されるように調整されている。

次に、本実施形態の冷凍サイクル装置１の特性を、図２を参照して説明する。
図２は、冷凍サイクル装置１を循環する冷媒の状態を、モリエル線図上に表したものである。図２において、Ｒ１は、圧縮機２の冷媒吐出口から吐き出され、凝縮器３の冷媒入口に流入する冷媒の状態を示している。Ｒ２は、凝縮器３の冷媒出口から流出し、第１減圧機構４と第２減圧機構５にそれぞれ流入する冷媒の状態を示している。Ｒ３は、第１減圧機構４から流出し、電池用蒸発器６の冷媒入口に流入する冷媒の状態を示している。Ｒ４は、第２減圧機構５から流出し、空調用蒸発器７の冷媒入口に流入する冷媒の状態を示している。Ｒ５は、電池用蒸発器６の冷媒出口から流出し、蒸発圧力調整弁８に流入する冷媒の状態を示している。Ｒ６は、空調用蒸発器７の冷媒出口から流出する冷媒の状態を示している。Ｒ７は、蒸発圧力調整弁８から流出した冷媒と空調用蒸発器７から流出した冷媒とが第２分岐部１９で合流し、圧縮機２の冷媒吸入口に吸入される冷媒の状態を示している。

上述したように、Ｒ３およびＲ５に示される冷媒圧力は、電池用蒸発器６を流れる冷媒の圧力である。一方、Ｒ４およびＲ６に示される冷媒圧力は、空調用蒸発器７を流れる冷媒の圧力である。このように、この冷凍サイクル装置１は、電池用蒸発器６の下流側に蒸発圧力調整弁８を設けたことで、電池用蒸発器６を流れる冷媒の蒸発圧力を、空調用蒸発器７を流れる冷媒の蒸発圧力より高く維持することが可能である。したがって、この冷凍サイクル装置１は、電池用蒸発器６を流れる冷媒の温度を、空調用蒸発器７を流れる冷媒の温度より高い温度で維持することができる。

そして、この冷凍サイクル装置１は、電池用蒸発器６の下流側に蒸発圧力調整弁８を設けたことにより、電池用蒸発器６の上流側に配置される第１減圧機構４に、温度式膨張弁４１などの簡素な構成の絞り弁を用いることが可能である。したがって、本実施形態の冷凍サイクル装置１は、構成を簡素にすることにより、製造上のコストを低減することができる。

上述した第１実施形態の冷凍サイクル装置１と比較するため、比較例の冷凍サイクル装置１００について説明する。
図３に示すように、比較例では、第１分岐部１８と電池用蒸発器６の冷媒入口とを接続する第３配管１３の途中に設けられる第１減圧機構４として、電気制御式膨張弁４００が採用されている。電気制御式膨張弁４００は、弁開度を変更可能に構成された図示しない弁体と、その弁体による弁開度を変化させる図示しないアクチュエータを有する可変絞り機構である。電気制御式膨張弁４００は、ＥＣＵ１０からアクチュエータに出力される制御信号に応じて弁体による弁開度を制御可能に構成されている。

また、比較例では、電池用蒸発器６と第２分岐部１９とを接続する第５配管１５の途中に蒸発圧力調整弁８が設けられていない。その代り、比較例では、その第５配管１５の途中に、電池用蒸発器６の冷媒出口側の冷媒温度を検出するための温度センサ４０１が設けられている。温度センサ４０１の出力信号は、ＥＣＵ１０に伝送される。ＥＣＵ１０は、温度センサ４０１から出力される信号をフィードバックしながら、電気制御式膨張弁４００の弁開度を制御する。具体的には、ＥＣＵ１０は、電池用蒸発器６の温度が、例えば２０℃程度に維持されるように、電気制御式膨張弁４００の弁開度を制御する。

このように、比較例の冷凍サイクル装置１００は、第１減圧機構４として電気制御式膨張弁４００を採用しているので、温度式膨張弁４１などに比べて部品コストが高いものとなっている。また、この比較例の冷凍サイクル装置１００は、電気制御式膨張弁４００の弁開度を制御するために、電池用蒸発器６の温度を検出する温度センサ４０１や、制御用の配線などの部品点数が増加する構成となっている。そのため、この比較例の冷凍サイクル装置１００は、構成部品のコストが高いことに加えて、配線等の部品点数が増加し構成が複雑化することで、製造上のコストが高くなることが懸念される。

これに対し、本実施形態の冷凍サイクル装置１は、電池用蒸発器６の下流側に蒸発圧力調整弁８を設けたことで、電池用蒸発器６の上流側に配置される第１減圧機構４に温度式膨張弁４１などの簡素な構成部品を用いることが可能である。したがって、本実施形態の冷凍サイクル装置１は、構成部品のコストを下げると共に、構成を簡素にすることにより製造上のコストを低減することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１実施形態に対して第１減圧機構４の構成を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図４に示すように、第２実施形態では、第１減圧機構４として、固定絞り４２が採用されている。固定絞り４２は、例えば、オリフィスまたはキャピラリチューブ等により構成されるものである。この固定絞り４２により減圧された冷媒は、気液二相状態となって電池用蒸発器６に流入する。第２実施形態でも、第１実施形態と同様に、電池用蒸発器６の下流側には蒸発圧力調整弁８が設けられている。そのため、この蒸発圧力調整弁８により、電池用蒸発器６を流れる冷媒の蒸発圧力を、空調用蒸発器７を流れる冷媒の蒸発圧力より高く維持することが可能である。

以上説明した第２実施形態では、第１減圧機構４に関し、固定絞り４２といったより簡素な構成のものを採用している。したがって、この冷凍サイクル装置１は、部品コストをより下げることで、製造上のコストをより低減することができる。

なお、蒸発圧力調整弁８によって電池用蒸発器６の冷媒の蒸発圧力は空調用蒸発器７の冷媒の蒸発圧力より高く維持されるので、第１減圧機構４に固定絞り４２を採用した場合でも、電池用蒸発器６から流出する冷媒に液相冷媒が含まれることは殆ど無い。

（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。第３実施形態は、第２実施形態等に対して第２減圧機構５の構成と空調用蒸発器７の下流側の構成を変更したものであり、その他については第２実施形態と同様であるため、第２実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図５に示すように、第３実施形態では、第２減圧機構５として、固定絞り５２が採用されている。固定絞り５２は、例えば、オリフィスまたはキャピラリチューブ等により構成されるものである。この固定絞り５２により減圧された冷媒は、気液二相状態となって空調用蒸発器７に流入する。

また、第３実施形態では、第２分岐部１９と圧縮機２の冷媒吸入口とを接続する第７配管１７の途中にアキュムレータ９が設けられている。アキュムレータ９は、空調用蒸発器７から流出した冷媒の気液を分離し、冷凍サイクル内の余剰冷媒を蓄えると共に、気相冷媒を圧縮機２の冷媒吸入口に供給するものである。したがって、空調用蒸発器７に対する冷房負荷が小さい条件のときに、空調用蒸発器７の出口から気液が混合した冷媒が流出する場合でも、アキュムレータ９により気液が分離され、気相冷媒のみが圧縮機２へ供給される。

以上説明した第３実施形態では、第１減圧機構４と第２減圧機構５の両方に、固定絞り４２、５２といったより簡素な構成のものを採用している。したがって、この冷凍サイクル装置１は、部品コストをより下げることで、製造上のコストをより低減することができる。

また、第３実施形態では、第２分岐部１９と圧縮機２の冷媒吸入口とを接続する第７配管１７の途中にアキュムレータ９を設けることで、圧縮機２に液相冷媒が吸入されることが防がれる。言い換えれば、この冷凍サイクル装置１は、第７配管１７にアキュムレータ９を設けることで、第１減圧機構４と第２減圧機構５の両方に固定絞り４２、５２を用いることが可能である。したがって、冷凍サイクル装置１をより簡素な構成にすることで、製造上のコストをより低減することができる。

（第４実施形態）
第４実施形態について説明する。第４実施形態は、第１実施形態等に対して蒸発圧力調整弁８の構成の一部を変更したものであり、その他については第１実施形態等と同様であるため、第１実施形態等と異なる部分についてのみ説明する。

図６に示すように、第４実施形態では、蒸発圧力調整弁８として、電気制御式の蒸発圧力調整弁８１が採用されている。電気制御式の蒸発圧力調整弁８１は、ＥＣＵ１０から出力される制御信号に応じて、電池用蒸発器６を流れる冷媒の蒸発圧力の設定を調整可能に構成されたものである。具体的には、電気制御式の蒸発圧力調整弁８１は、上流側の冷媒圧力が所定の圧力以上になると開弁するように構成された図示しない弁体と、その弁体が開弁する所定の圧力を変更可能な図示しないアクチュエータを有している。そのアクチュエータは、ＥＣＵ１０から出力される制御信号に応じて駆動する。したがって、電気制御式の蒸発圧力調整弁８１は、電池用蒸発器６を流れる冷媒の蒸発圧力の設定を、ＥＣＵ１０からアクチュエータへ出力される制御信号に応じて調整可能である。

車両に搭載される電池には、車両の走行状態に応じて電池の発熱量が大きくなる場合など、車両側から電池を急冷する要求（以下、電池急冷要求という）が生じることがある。そこで、第４実施形態では、蒸発圧力調整弁８に電気制御式のものを採用している。この電気制御式の蒸発圧力調整弁８１は、車両側から電池急冷要求が生じた場合、ＥＣＵ１０から出力される制御信号により、電池用蒸発器６の冷媒の蒸発圧力の設定を下げるように制御される。すなわち、車両側から電池急冷要求が生じた場合、電気制御式の蒸発圧力調整弁８１は、上流側の冷媒圧力が通常時よりも低圧で開弁するように制御される。そのため、電池用蒸発器６の冷媒の蒸発圧力が下がり、それに伴って電池用蒸発器６の冷媒温度が低下する。そのため、電池用蒸発器６と電池との温度差が大きくなり、電池用蒸発器６による電池の冷却能力が向上する。したがって、この冷凍サイクル装置１は、車両側の電池急冷要求に応じて、電池用蒸発器６を流れる冷媒の温度を低くし、電池を急冷することができる。

（第５実施形態）
第５実施形態について説明する。第５実施形態は、第１実施形態等に対して電池用蒸発器６の下流側の構成の一部を変更したものであり、その他については第１実施形態等と同様であるため、第１実施形態等と異なる部分についてのみ説明する。

図７に示すように、第５実施形態では、第５配管１５のうち、電池用蒸発器６の冷媒出口と蒸発圧力調整弁８との間の部位に三方弁２０が設けられている。三方弁２０は、ＥＣＵ１０から出力される制御信号に応じて冷媒が流れる流路を切り替え可能なように構成されている。また、第５実施形態では、第５配管１５のうち蒸発圧力調整弁８より下流側の部位と、三方弁２０とを迂回通路２１が接続している。この迂回通路２１を流れる冷媒は、蒸発圧力調整弁８を迂回して流れることになる。

第５実施形態では、通常時（すなわち、車両側から電池急冷要求が無い状態）において、ＥＣＵ１０は三方弁２０を制御し、電池用蒸発器６から流出する冷媒が蒸発圧力調整弁８を経由して圧縮機２側へ流れるようにしている。

これに対し、車両側から電池急冷要求が生じた場合、ＥＣＵ１０は三方弁２０を制御し、電池用蒸発器６から流出する冷媒が迂回通路２１に流れるように三方弁２０の流路を切り替える。これにより、電池用蒸発器６から流出する冷媒は、蒸発圧力調整弁８を迂回して圧縮機２側へ流れる。そのため、電池用蒸発器６の冷媒の蒸発圧力は、空調用蒸発器７の冷媒の蒸発圧力と同程度まで低下する。したがって、この冷凍サイクル装置１は、車両側の電池急冷要求に応じて電池用蒸発器６を流れる冷媒の温度を低下させ、電池を急冷することができる。

（第６実施形態）
第６実施形態について説明する。第６実施形態は、第５実施形態の変形例であるため、第５実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図８に示すように、第６実施形態では、第５実施形態で説明した迂回通路２１に代えて、連絡通路２２を備えている。連絡通路２２は、空調用蒸発器７の冷媒出口と第２分岐部１９とを接続する第６配管１６と、三方弁２０とを接続する通路である。この連絡通路２２を流れる冷媒は、蒸発圧力調整弁８を迂回して流れることになる。

第６実施形態においても、三方弁２０の動作は、第５実施形態で説明したものと同様である。したがって、第６実施形態の構成も、車両側の電池急冷要求に応じて電池用蒸発器６を流れる冷媒の温度を低下させ、電池を急冷することができる。
なお、第６実施形態では、冷凍サイクル装置１が搭載される車両において第５配管１５と第６配管１６とが近い位置に設けられている場合、第５実施形態で説明した迂回通路２１よりも、連絡通路２２を短い配管で構成することができる。

（第７実施形態）
第７実施形態について説明する。第７実施形態は、第１実施形態等に対して電池用蒸発器６と空調用蒸発器７の上流側の構成の一部を変更したものであり、その他については第１実施形態等と同様であるため、第１実施形態等と異なる部分についてのみ説明する。

図９に示すように、第７実施形態では、第３配管１３のうち、第１分岐部１８と第１減圧機構４との間の部位に第１流量調整弁３１が設けられている。第１流量調整弁３１は、ＥＣＵ１０から出力される制御信号に応じて、第３配管１３を流れる冷媒の流量を調整可能である。また、第７実施形態では、第４配管１４のうち、第１分岐部１８と第２減圧機構５との間の部位に第２流量調整弁３２が設けられている。第２流量調整弁３２は、ＥＣＵ１０から出力される制御信号に応じて、第４配管１４を流れる冷媒の流量を調整可能である。これにより、ＥＣＵ１０は、第１流量調整弁３１と第２流量調整弁３２を駆動制御することにより、電池用蒸発器６を流れる冷媒流量と、空調用蒸発器７を流れる冷媒流量を調整することが可能である。

第７実施形態では、車両側から電池急冷要求が生じた場合、ＥＣＵ１０は、圧縮機２の回転数を上げると共に、第１流量調整弁３１および第２流量調整弁３２による流量制御を行う。具体的には、凝縮器３から第１流量調整弁３１を経由して電池用蒸発器６に流れる冷媒流量を増やし、凝縮器３から第２流量調整弁３２を経由して空調用蒸発器７に流れる冷媒流量が増えることを抑制する。これにより、電池用蒸発器６による電池冷却能力を増大させると共に、空調用蒸発器７による車室内空調能力の変化を抑制することができる。したがって、第７実施形態では、車両側の電池急冷要求に応じて電池を急冷可能であると共に、車室内の空調能力を維持することが可能である。

以上説明した第７実施形態の冷凍サイクル装置１は、第１〜第６実施形態と同様に構成を簡素化して製造上のコストを低減することが可能であると共に、電池冷却と車室内空調のそれぞれの要求に対応することができる。

（第８実施形態）
第８実施形態について説明する。第８実施形態は、第７実施形態の変形例であるため、第７実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図１０に示すように、第８実施形態では、第１分岐部１８が流量調整弁３３により構成されている。流量調整弁３３は、ＥＣＵ１０から出力される制御信号に応じて、第２配管１２から第３配管１３と第４配管１４へそれぞれ流れる冷媒の流量を調整可能に構成されたものである。これにより、ＥＣＵ１０は、流量調整弁３３の制御により、電池用蒸発器６を流れる冷媒流量と、空調用蒸発器７を流れる冷媒流量を調整することが可能である。

第８実施形態では、車両側から電池急冷要求が生じた場合、ＥＣＵ１０は、圧縮機２の回転数を上げると共に、流量調整弁３３による流量制御を行う。具体的には、凝縮器３から流量調整弁３３を経由して電池用蒸発器６に流れる冷媒流量を増やし、凝縮器３から流量調整弁３３を経由して空調用蒸発器７に流れる冷媒流量が増えることを抑制する。これにより、第８実施形態も、第７実施形態と同様に、車両側の電池急冷要求に応じて電池を急冷可能であると共に、車室内の空調能力を維持することが可能である。

また、第８実施形態の冷凍サイクル装置１は、第７実施形態の構成に比べて、流量調整弁の数を減らし、冷凍サイクル装置１の構成を簡素にすることで、製造上のコストをより低減することができる。

（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。

（１）上記実施形態では、凝縮器３と電池用蒸発器６と空調用蒸発器７とが第２〜第４配管１４および第１分岐部１８によって接続されるものとして説明したが、これに限らない。例えば、第２配管１２および第１分岐部１８を廃止し、第３配管１３と第４配管１４がそれぞれ凝縮器３の冷媒出口に直接接続される構成としてもよい。

（２）上記実施形態では、電池用蒸発器６と空調用蒸発器７と圧縮機２とが第５〜第７配管１５〜１７および第２分岐部１９によって接続されるものとして説明したが、これに限らない。例えば、第７配管１７および第２分岐部１９を廃止し、第５配管１５と第６配管１６がそれぞれ圧縮機２の冷媒吸入口に直接接続される構成としてもよい。

（３）上記実施形態の構成において、必要に応じて、第６配管１６に逆止弁を設けてもよい。その場合、逆止弁は、空調用蒸発器７の冷媒出口から第２分岐部１９への冷媒の流れを許容し、第２分岐部１９から空調用蒸発器７の冷媒出口への冷媒の流れを遮断するように設けられる。

（まとめ）
上述の実施形態の一部または全部で示された第１の観点によれば、車室内空調と電池冷却とを同時に行うことの可能な冷凍サイクル装置は、圧縮機、凝縮器、第１減圧機構、第２減圧機構、電池用蒸発器、空調用蒸発器および蒸発圧力調整弁を備える。圧縮機は、冷媒を吸入し、圧縮して吐き出す。凝縮器は、圧縮機から吐き出された冷媒と外気との熱交換により冷媒を凝縮させる。第１減圧機構は、凝縮器から流出した冷媒を減圧膨張させる。第２減圧機構は、第１減圧機構と並列に設けられ、凝縮器から流出した冷媒を減圧膨張させる。電池用蒸発器は、第１減圧機構から流出した冷媒の蒸発熱により電池を冷却する。空調用蒸発器は、第２減圧機構から流出した冷媒の蒸発熱により車室内空調のための空調風を生成する。蒸発圧力調整弁は、電池用蒸発器の冷媒出口と圧縮機の冷媒吸入口とを接続する配管の途中に設けられ、電池用蒸発器を流れる冷媒の蒸発圧力を、空調用蒸発器を流れる冷媒の蒸発圧力より高く維持する。

第２の観点によれば、第１減圧機構は、凝縮器の冷媒出口と電池用蒸発器の冷媒入口とを接続する配管に設けられる温度式膨張弁である。
これによれば、この冷凍サイクル装置は、電池用蒸発器の下流側に蒸発圧力調整弁を設けたことで、電池用蒸発器の上流側に配置される第１減圧機構に関し、温度式膨張弁を用いることが可能である。そのため、この冷凍サイクル装置は、第１減圧機構に関し、電気制御式膨張弁を用いることなく、温度式膨張弁といった簡素な構成のものを用いることで、製造上のコストを低減することができる。

第３の観点によれば、第１減圧機構は、凝縮器の冷媒出口と電池用蒸発器の冷媒入口とを接続する配管に設けられる固定絞りである。
これによれば、この冷凍サイクル装置は、電池用蒸発器の上流側に配置される第１減圧機構に関し、固定絞りといったより簡素な構成のものを用いることが可能である。したがって、この冷凍サイクル装置は、製造上のコストをより低減することができる。

第４の観点によれば、第２減圧機構は、凝縮器の冷媒出口と空調用蒸発器の冷媒入口とを接続する配管に設けられる固定絞りである。
これによれば、この冷凍サイクル装置は、空調用蒸発器の上流側に配置される第２減圧機構に関しても、固定絞りといったより簡素な構成のものを用いることが可能である。

ところで、空調用蒸発器の上流側に配置される第２減圧機構に固定絞りを用いると、空調用蒸発器に対する冷房負荷が小さい条件のとき、その空調用蒸発器の出口から流出する冷媒に液相冷媒が含まれることがある。

そこで、第５の観点によれば、冷凍サイクル装置は、空調用蒸発器の冷媒出口と圧縮機の冷媒入口とを接続する配管に設けられるアキュムレータをさらに備える。これにより、アキュムレータにより気液を分離して圧縮機に気相冷媒のみを供給し、圧縮機に液相冷媒が吸入されることを防ぐことができる。言い換えれば、この冷凍サイクル装置は、空調用蒸発器の下流側にアキュムレータを設けることで、第１減圧機構と第２減圧機構の両方に固定絞りを用いることが可能となるので、冷凍サイクル装置をより簡素な構成として製造上のコストをより低減することができる。

ところで、車両に搭載される電池には、車両の走行状態に応じて電池の発熱量が大きくなる場合など、車両側から電池急冷要求が生じることがある。

そこで、第６の観点では、蒸発圧力調整弁として、電池用蒸発器を流れる冷媒の蒸発圧力の設定を調整可能に構成された電気制御式の蒸発圧力調整弁を採用する。車両側から電池急冷要求が生じた場合、その電気制御式の蒸発圧力調整弁は、電池用蒸発器の冷媒の蒸発圧力の設定を下げるように制御される。これにより、電池用蒸発器の冷媒の蒸発圧力が下がり、それに伴って電池用蒸発器の冷媒温度が低下する。そのため、電池用蒸発器と電池との温度差が大きくなり、電池用蒸発器による電池の冷却能力が向上する。したがって、この冷凍サイクル装置は、車両側の電池急冷要求に応じて、電池用蒸発器を流れる冷媒の温度を低くし、電池を急冷することができる。

第７の観点によれば、冷凍サイクル装置は、三方弁と迂回通路をさらに備える。三方弁は、電池用蒸発器の冷媒出口と蒸発圧力調整弁の冷媒入口とを接続する配管の途中に設けられる。迂回通路は、蒸発圧力調整弁の冷媒出口と圧縮機の冷媒吸入口とを接続する配管の途中と、三方弁とを接続する。
これにより、車両側から電池急冷要求が生じた場合、三方弁を駆動し、電池用蒸発器から流出する冷媒が迂回通路を経由して圧縮機へ流れるように流路を切り替えることが可能である。その際、電池用蒸発器から流出する冷媒は、蒸発圧力調整弁を迂回して圧縮機側へ流れる。そのため、電池用蒸発器の冷媒の蒸発圧力は、空調用蒸発器の冷媒の蒸発圧力と同程度まで低下する。したがって、この冷凍サイクル装置は、車両側の電池急冷要求に応じて電池用蒸発器を流れる冷媒の温度を低下させ、電池を急冷することができる。

第８の観点によれば、冷凍サイクル装置は、三方弁と連絡通路をさらに備える。三方弁は、電池用蒸発器の冷媒出口と蒸発圧力調整弁の冷媒入口とを接続する配管の途中に設けられる。連絡通路は、空調用蒸発器の冷媒出口と圧縮機の冷媒吸入口とを接続する配管の途中と、三方弁とを接続する。
これによれば、車両側から電池急冷要求が生じた場合、三方弁を駆動し、電池用蒸発器から流出する冷媒が連絡通路を経由して圧縮機へ流れるように流路を切り替えることが可能である。これにより、第８の観点においても、第７の観点と同様に、電池を急冷することができる。なお、第８の観点では、電池用蒸発器と圧縮機とを接続する配管と、空調用蒸発器と圧縮機とを接続する配管とが近い位置にある場合、連絡通路を迂回通路よりも短い配管で構成することができる。

ところで、車両側から電池急冷要求が生じた場合、圧縮機の回転数を上げることで、冷凍サイクル装置を循環する冷媒の流量を増加し、電池を急冷することが考えられる。しかし、圧縮機の回転数を上げる場合、電池用蒸発器による電池冷却能力が増大することに伴って、空調用蒸発器による車室内空調能力も増大すると、車室内空調に変化が生じることが懸念される。

そこで、第９の観点では、冷凍サイクル装置は、第１流量調整弁と第２流量調整弁をさらに備える。第１流量調整弁は、凝縮器の冷媒出口と第１減圧機構の冷媒入口とを接続する配管の途中に設けられる。第２流量調整弁は、凝縮器の冷媒出口と第２減圧機構の冷媒入口とを接続する配管の途中に設けられる。
これにより、第１流量調整弁と第２流量調整弁の制御により、電池用蒸発器を流れる冷媒流量と、空調用蒸発器を流れる冷媒流量を調整することが可能である。そのため、圧縮機の回転数を上げて、電池用蒸発器による電池冷却能力を増大させた場合、空調用蒸発器による車室内空調能力の変化を抑制することができる。したがって、この冷凍サイクル装置は、電池冷却と車室内空調のそれぞれの要求に対応可能な構成であると共に、構成を簡素化して製造上のコストを低減することができる。

第１０の観点によれば、冷凍サイクル装置は、凝縮器の冷媒出口と第１減圧機構の冷媒入口と第２減圧機構の冷媒入口とを接続する配管の分岐点に設けられる流量調整弁をさらに備える。
これによれば、上述した第９の観点の構成に比べて、流量調整弁の数を減らし、冷凍サイクル装置の構成を簡素にすることで、製造上のコストをより低減することができる。

１ 冷凍サイクル装置
２ 圧縮機
３ 凝縮器
４ 第１減圧機構
５ 第２減圧機構
６ 電池用蒸発器
７ 空調用蒸発器
８ 蒸発圧力調整弁

Claims (10)

1. 車室内空調と電池冷却とを同時に行うことの可能な冷凍サイクル装置において、
   冷媒を吸入し、圧縮して吐き出す圧縮機（２）と、
   前記圧縮機から吐き出された冷媒と外気との熱交換により冷媒を凝縮させる凝縮器（３）と、
   前記凝縮器から流出した冷媒を減圧膨張させる第１減圧機構（４）と、
   前記第１減圧機構と並列に設けられ、前記凝縮器から流出した冷媒を減圧膨張させる第２減圧機構（５）と、
   前記第１減圧機構から流出した冷媒の蒸発熱により電池を冷却する電池用蒸発器（６）と、
   前記第２減圧機構から流出した冷媒の蒸発熱により車室内空調のための空調風を生成する空調用蒸発器（７）と、
   前記電池用蒸発器の冷媒出口と前記圧縮機の冷媒吸入口とを接続する配管の途中に設けられ、前記電池用蒸発器を流れる冷媒の蒸発圧力を、前記空調用蒸発器を流れる冷媒の蒸発圧力より高く維持する蒸発圧力調整弁（８）と、を備える冷凍サイクル装置。
2. 前記第１減圧機構は、前記凝縮器の冷媒出口と前記電池用蒸発器の冷媒入口とを接続する配管に設けられる温度式膨張弁（４１）である、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 前記第１減圧機構は、前記凝縮器の冷媒出口と前記電池用蒸発器の冷媒入口とを接続する配管に設けられる固定絞り（４２）である、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
4. 前記第２減圧機構は、前記凝縮器の冷媒出口と前記空調用蒸発器の冷媒入口とを接続する配管に設けられる固定絞り（５２）である、請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
5. 前記空調用蒸発器の冷媒出口と前記圧縮機の冷媒吸入口とを接続する配管に設けられるアキュムレータ（９）をさらに備える、請求項４に記載の冷凍サイクル装置。
6. 前記蒸発圧力調整弁は、前記電池用蒸発器を流れる冷媒の蒸発圧力の設定を調整可能に構成された電気制御式の蒸発圧力調整弁（８１）であり、
   車両側から前記電池を急冷する要求がある場合、前記電気制御式の蒸発圧力調整弁は、前記電池用蒸発器の冷媒の蒸発圧力の設定を下げるように制御される、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
7. 前記電池用蒸発器の冷媒出口と前記蒸発圧力調整弁の冷媒入口とを接続する配管の途中に設けられる三方弁（２０）と、
   前記蒸発圧力調整弁の冷媒出口と前記圧縮機の冷媒吸入口とを接続する配管の途中と前記三方弁とを接続する迂回通路（２１）をさらに備える、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
8. 前記電池用蒸発器の冷媒出口と前記蒸発圧力調整弁の冷媒入口とを接続する配管の途中に設けられる三方弁（２０）と、
   前記空調用蒸発器の冷媒出口と前記圧縮機の冷媒吸入口とを接続する配管の途中と前記三方弁とを接続する連絡通路（２２）をさらに備える、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
9. 前記凝縮器の冷媒出口と前記第１減圧機構の冷媒入口とを接続する配管の途中に設けられる第１流量調整弁（３１）と、
   前記凝縮器の冷媒出口と前記第２減圧機構の冷媒入口とを接続する配管の途中に設けられる第２流量調整弁（３２）をさらに備える、請求項１ないし８のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
10. 前記凝縮器の冷媒出口と前記第１減圧機構の冷媒入口と前記第２減圧機構の冷媒入口とを接続する配管の分岐点に設けられる流量調整弁（３３）をさらに備える、請求項１ないし８のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
    

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