JP5955673B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両走行用の電力を供給する電池を備えた車両に搭載される車両用空調装置に関する。なお、車両走行用の電力を供給する電池を備えた車両としては、二次電池を搭載する電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド車（ＨＶ）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＶ）、燃料電池を搭載する燃料電池車（ＦＣＶ）等が相当する。

従来、例えば、燃料電池を備えた車両に搭載される空調装置用のヒートポンプサイクルに、燃料電池を暖機・冷却するための冷却回路に具備された電池用熱交換装置を接続し、ヒートポンプサイクルに配置された圧縮機によって冷媒を電池用熱交換装置に流すことによって、燃料電池の暖機・冷却や燃料電池の廃熱により冷媒を加熱するものがある（例えば特許文献１参照）。

特開２００４−２４１３５７号公報

前記従来例（特許文献１参照）によると、車室内の暖房時でかつ電池の暖機時において、ヒートポンプサイクルの圧縮機により圧縮された高温の冷媒を、電池用熱交換装置に流すことにより燃料電池の暖機を行った後、その冷媒を空調用熱交換器に流すことにより車室内の暖房に使用している。このように、燃料電池の暖機によって温度が低下された冷媒を空調用熱交換器に流すため、電池の暖機能力が向上されるものの、車室内の暖房能力が低下するという問題があった。なお、ヒートポンプサイクルの圧縮機により圧縮された高温の冷媒を、空調用熱交換器に流してから電池用熱交換装置に流すことも考えられる。この場合、車室内の暖房能力の低下を抑制できるものの、燃料電池の暖機能力が低下するという問題をきたすことになる。

本発明が解決しようとする課題は、車室内の暖房時でかつ電池の暖機時における車室内の暖房能力の低下を抑制するとともに電池の暖機能力を向上することのできる車両用空調装置を提供することにある。

第１の発明は、車両走行用の電力を供給する電池を備えた車両に搭載される車両用空調装置であって、空調用の冷媒が循環する空調用冷媒回路、電池用の冷媒が循環する電池用冷媒回路、空調用冷媒回路と電池用冷媒回路との間で熱交換を行う熱交換器を備え、空調用冷媒回路は、冷媒を圧縮する圧縮機と、車室内の暖房時において圧縮機によって温度が上昇した冷媒の熱で車室内を暖房するヒータコアと、車室内の冷房時において冷媒の蒸発作用により車室内を冷房する蒸発器とを備え、空調用冷媒回路に、ヒータコアをバイパスしかつ熱交換器を経由する電池用暖機流路を設け、車室内の暖房時でかつ電池の暖機時に、冷媒をヒータコアと熱交換器とに分配して並列的に流すように構成したものである。この構成によると、車室内の暖房時には、圧縮機によって温度が上昇した冷媒をヒータコアに流すことにより、その冷媒の熱で車室内の暖房を行うことができる。また、車室内の冷房時には、圧縮機から吐出された冷媒を蒸発器に流すことにより、その冷媒の蒸発作用によって車室内の冷房を行うことができる。また、車室内の暖房時でかつ電池の暖機時には、車室内の暖房時において圧縮機によって温度が上昇した冷媒を、電池用暖機流路に流して熱交換器を経由させる。熱交換器において、空調用冷媒回路の電池用暖機流路と電池用冷媒回路との間で熱交換が行われることにより、電池用冷媒回路の冷媒の温度が上昇されるので、その冷媒の熱で電池の暖機を行うことができる。ところで、圧縮機によって温度が上昇した冷媒をヒータコアと熱交換器とに分配して並列的に流すことによって、車室内の暖房能力の低下を抑制するとともに電池の暖機能力を向上することができる。

第２の発明は、第１の発明において、空調用冷媒回路は、圧縮機、ヒータコア及び蒸発器が順次直列に接続された主流路を備え、主流路のヒータコアと蒸発器との間に、冷媒を膨張させる第１膨張弁、冷媒を放熱させて凝縮させる凝縮器、及び、冷媒を膨張させる第２膨張弁が順次直列に配置され、主流路の蒸発器と圧縮機との間に、冷媒を気液分離する気液分離器が配置され、主流路には、ヒータコア及び第１膨張弁をバイパスする第１バイパス流路を設けるとともに、その主流路と第１バイパス流路とを選択的に開閉する第１切替弁を設け、主流路には、第２膨張弁及び蒸発器をバイパスする第２バイパス流路を設けるとともに、その主流路と第２バイパス流路とを選択的に開閉する第２切替弁を設け、車室内の暖房時に、第１切替弁が第１バイパス流路を閉じるとともに第２切替弁が第２バイパス流路を開く構成とし、車室内の冷房時に、第１切替弁が第１バイパス流路を開くとともに第２切替弁が第２バイパス流路を閉じる構成としたものである。この構成によると、車室内の暖房時には、第１切替弁が第１バイパス流路を閉じるとともに第２切替弁が第２バイパス流路を開く。これにより、圧縮機によって温度が上昇した冷媒を、ヒータコア、第１膨張弁、凝縮器、気液分離器に順次流す暖房用循環流路が構成されることにより、暖房効率を向上することができる。また、車室内の冷房時には、第１切替弁が第１バイパス流路を開くとともに第２切替弁が第２バイパス流路を閉じる。これにより、圧縮機から吐出された冷媒を、凝縮器、第２膨張弁、蒸発器、気液分離器に順次流す冷房用循環流路が構成されることにより、冷房効率を向上することができる。

第３の発明は、第２の発明において、空調用冷媒回路の主流路の気液分離器と圧縮機との間に、熱交換器を経由する電池用冷却流路を設け、電池の冷却時に、気液分離器から流出された冷媒を電池用冷却流路を介して圧縮機に吸入させる構成としたものである。この構成によると、電池の冷却時には、気液分離器から流出された冷媒を、電池用冷却流路に流して熱交換器を経由させる。熱交換器において、空調用冷媒回路の電池用冷却流路と電池用冷媒回路との間で熱交換が行われることにより、電池用冷媒回路の冷媒の温度が低下されるので、その冷媒の熱で電池の冷却を行うことができる。一方、空調用冷媒回路の電池用冷却流路の冷媒は、熱交換器を経由することにより温度が上昇された後で圧縮機に吸入される。これにより、気液分離器から流出された冷媒が熱交換器を経由することなく圧縮機に吸入させる場合に比べて、圧縮機に吸入される冷媒の温度が高くなるため、圧縮機の省動力化を図ることができる。

第４の発明は、第３の発明において、空調用冷媒回路の主流路の第２切替弁と第２膨張弁との間の流路部と、電池用冷却流路の熱交換器よりも上流側の流路部との間に、両者間で熱交換を行う内部熱交換器を設けたものである。この構成によると、車室内の冷房時でかつ電池の冷却時には、内部熱交換器において、空調用冷媒回路の主流路の第２切替弁と第２膨張弁との間の流路部と、電池用冷却流路の熱交換器よりも上流側の流路部との間で熱交換が行われる。これにより、空調用冷媒回路の主流路を流れる冷媒は、内部熱交換器において温度が低下された後で第２膨張弁、蒸発器へと順次流れるため、冷房効率を向上することができる。一方、空調用冷媒回路の電池用冷却流路の冷媒は、内部熱交換器において温度が上昇された後で熱交換器、圧縮機へと順次流れる。このため、圧縮機に吸入される冷媒の温度が高くなるため、圧縮機の省動力化を図ることができる。なお、電池用冷却流路の冷媒の温度は、内部熱交換器において上昇されるが、その温度は熱交換器を流れる電池用冷媒回路の冷媒の温度よりも低い。

第５の発明は、第１〜４のいずれかの発明において、電池に、相変化により発熱する潜熱蓄熱材を容器内に封入してなる潜熱蓄熱装置を備えたものである。したがって、車両の冷間始動時において、潜熱蓄熱装置の潜熱蓄熱材の相変化による発熱を利用して電池を加温することにより、潜熱蓄熱材の発熱分に相当する圧縮機の動力を低減することができる。

一実施形態にかかる車両用空調装置を示す構成図である。 車両用空調装置の車室内の暖房時における冷媒の流れを示す説明図である。 車両用空調装置の車室内の冷房時における冷媒の流れを示す説明図である。 車両用空調装置の車室内の暖房時でかつ電池の暖機時における冷媒の流れを示す説明図である。 車両用空調装置の車室内の暖房時でかつ電池の冷却時における冷媒の流れを示す説明図である。 車両用空調装置の車室内の冷房時でかつ電池の冷却時における冷媒の流れを示す説明図である。 二次電池を示す側面図である。

以下、本発明を実施するための実施形態について図面を用いて説明する。本実施形態では、車両走行用の電力を供給するための二次電池を備えた車両に搭載される車両用空調装置について例示する。図１は車両用空調装置を示す構成図である。
図１に示すように、車両用空調装置１０は、空調用の冷媒が循環する空調用冷媒回路１２と、電池用の冷媒が循環する電池用冷媒回路１４と、両冷媒回路１２，１４の間で熱交換を行う熱交換器１６とを備えている。電池用冷媒回路１４は、熱交換器（「第１熱交換器」という）１６及び二次電池（「電池」という）１８を順次経由する循環流路であり、電池用の冷媒を循環させる循環ポンプ２０を備えている。

前記空調用冷媒回路１２における冷媒の主流路２２（図１中、太線参照）には、圧縮機２４、ヒータコア２６、膨張弁２８、凝縮器３０、膨張弁３２、蒸発器３４、及び、気液分離器３６が順次直列に接続されている。圧縮機２４は、冷媒を圧縮するコンプレッサである。また、ヒータコア２６は、車室内の暖房時において圧縮機２４によって温度が上昇した冷媒の熱で車室内を暖房するものである。また、膨張弁（「第１膨張弁」という）２８は、冷媒を膨張（減圧）させるものである。また、凝縮器３０は、冷媒を放熱させて凝縮させる室外機である。また、膨張弁（「第２膨張弁」という）３２は、冷媒を膨張させるものである。また、蒸発器３４は、車室内の冷房時において冷媒の蒸発作用により車室内を冷房するエバポレータである。また、気液分離器３６は、冷媒を気液分離するアキュムレータである。

前記主流路２２には、前記ヒータコア２６及び前記第１膨張弁２８をバイパスするバイパス流路３８が設けられている。主流路２２におけるバイパス流路（「第１バイパス流路」という）３８の分岐部には、電磁式三方弁からなる切替弁４０が設けられている。切替弁（「第１切替弁」という）４０は、切替弁４０よりも下流側（すなわちヒータコア２６側）の主流路２２と第１バイパス流路３８とを選択的に開閉することによって、該切替弁４０よりも上流側の主流路２２に対して該切替弁４０よりも下流側の主流路２２と第１バイパス流路３８とを選択的に切替えて接続するもので、後述する制御装置により切替制御される。

前記主流路２２には、前記第２膨張弁３２及び前記蒸発器３４をバイパスするバイパス流路４２が設けられている。主流路２２におけるバイパス流路（「第２バイパス流路」という）４２の分岐部には、電磁式三方弁からなる切替弁４４が設けられている。切替弁（「第２切替弁」という）４４は、該切替弁４４よりも下流側（すなわち第２膨張弁３２側）の主流路２２と第２バイパス流路４２とを選択的に開閉することによって、該切替弁４０よりも上流側の主流路２２に対して該切替弁４４よりも下流側の主流路２２と第２バイパス流路４２とを選択的に切替えて接続するもので、後述する制御装置により切替制御される。

前記主流路２２には、前記ヒータコア２６をバイパスしかつ前記第１熱交換器１６を経由する電池用暖機流路４６が設けられている。主流路２２における電池用暖機流路４６の分岐部には、弁開度調整可能な電磁式三方弁からなる流量調整弁４８が設けられている。流量調整弁４８は、該流量調整弁４８よりも上流側の主流路２２から流れてくる冷媒を、該流量調整弁４８よりも下流側（すなわちヒータコア２６側）の主流路２２と電池用暖機流路４６とに分配しかつその分配割合を調整するもので、後述する制御装置により切替制御される。

前記主流路２２の気液分離器３６と圧縮機２４との間には、前記第１熱交換器１６を経由する電池用冷却流路５０が設けられている。電池用冷却流路５０は、前記電池用暖機流路４６における第１熱交換器１６を含む流路部を併用している。このため、電池用冷却流路５０は、上流側の流路部５０ａと下流側の流路部５０ｂとに分割されている。上流側の流路部５０ａの上流端は、主流路２２の気液分離器３６と圧縮機２４との間の流路部に接続されている。上流側の流路部５０ａの下流端は、電池用暖機流路４６の第１熱交換器１６よりも上流側の流路部に接続されている。また、下流側の流路部５０ｂの上流端は、電池用暖機流路４６の第１熱交換器１６よりも下流側の流路部に接続されている。下流側の流路部５０ｂの下流端は、主流路２２の気液分離器３６と圧縮機２４との間でかつ上流側の流路部５０ａの接続部よりも下流側の流路部に接続されている。

前記主流路２２における電池用冷却流路５０の分岐部すなわち上流側の流路部５０ａの接続部には、電磁式三方弁からなる切替弁５２が設けられている。切替弁（「第３切替弁」という）５２は、該切替弁５２よりも下流側（すなわち圧縮機２４側）の主流路２２と電池用冷却流路５０（詳しくは上流側の流路部５０ａ）とを選択的に開閉することによって、該切替弁５２よりも上流側の主流路２２に対して該切替弁５２よりも下流側の主流路２２と電池用冷却流路５０とを選択的に切替えて接続するもので、後述する制御装置により切替制御される。

前記電池用暖機流路４６の第１熱交換器１６よりも下流側の流路部における電池用冷却流路５０の分岐部すなわち下流側の流路部５０ｂの接続部には、電磁式三方弁からなる切替弁５４が設けられている。切替弁（「第４切替弁」という）５４は、該切替弁５４よりも下流側（すなわち第１膨張弁２８側）の電池用暖機流路４６と下流側の流路部５０ｂとを選択的に開閉することによって、該切替弁５４よりも上流側（すなわち第１熱交換器１６側）の電池用暖機流路４６に対して該切替弁５４よりも下流側の電池用暖機流路４６と下流側の流路部５０ｂとを選択的に切替えて接続するもので、後述する制御装置により切替制御される。

前記主流路２２の第２切替弁４４と第２膨張弁３２との間の流路部と、前記電池用冷却流路５０の第１熱交換器１６よりも上流側の流路部５０ａとの間には、両者間で熱交換を行う熱交換器５６が設けられている。なお、熱交換器（「第２熱交換器」という）５６は、空調用冷媒回路１２内の同一の冷媒の間で熱交換を行うもので、本明細書でいう「内部熱交換器」に相当する。

図７は電池を示す側面図である。図７に示すように、前記電池１８は、例えば複数の電池セル６０を前後の両保持部材６２，６３の間に積層してなる。電池セル６０の相互間にはセパレータ（図示省略）が配置されている。電池１８において、適宜の隣り合う電池セル６０の相互間には潜熱蓄熱装置６５が介装されている。潜熱蓄熱装置６５は、相変化により発熱する潜熱蓄熱材（図示省略）を容器６６内に封入してなる。潜熱蓄熱装置６５は、潜熱蓄熱材の相変化を促す発核装置６８を備えている。潜熱蓄熱材は、発核装置６８によって衝撃が与えられることによって発核し、相変化を起こすことによって発熱する。また、発核装置６８は、後述する制御装置（図示省略）により作動制御されるようになっている。また、冷媒は、一方（前側）の保持部材６２の入口７０より電池１８に導入され、電池セル６０及び潜熱蓄熱装置６５を流通してから他方（後側）の保持部材６３の出口７２から導出されるようになっている。

前記車両用空調装置１０は、図示しない制御装置（ＥＣＵ）を備えている。制御装置はＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えたマイクロコンピュータを有する。ＣＰＵがＲＯＭからＲＡＭに読み出したプログラムを実行することで、制御装置の各種作動が実現する。本実施形態においては、制御装置は、循環ポンプ２０、圧縮機２４、第１切替弁４０、第２切替弁４４、流量調整弁４８、第３切替弁５２、第４切替弁５４、発核装置６８等に制御信号を出力することで、これらを制御する。また、制御装置は、図示しない車両の操作装置に対する乗員の操作内容に応じて、車室内の冷房を行うか暖房を行うかを決定する。また、制御装置は、電池１８の温度状態に応じて、電池１８の暖機を行うか冷却を行うかを決定する。

次に、前記空調装置の空調状態、すなわち、（１）車室内の暖房時、（２）車室内の冷房時、（３）車室内の暖房時でかつ電池１８の暖機時、（４）車室内の暖房時でかつ電池１８の冷却時、（５）車室内の冷房時でかつ電池１８の冷却時のそれぞれの状態の作動について説明する。図２は車両用空調装置の車室内の暖房時における冷媒の流れを示す説明図、図３は同じく車室内の冷房時における冷媒の流れを示す説明図、図４は同じく車室内の暖房時でかつ電池の暖機時における冷媒の流れを示す説明図、図５は同じく車室内の暖房時でかつ電池の冷却時における冷媒の流れを示す説明図、図６は同じく車室内の冷房時でかつ電池の冷却時における冷媒の流れを示す説明図である。

（１）車室内の暖房時（図２参照）
第１切替弁４０がヒータコア２６側（詳しくは流量調整弁４８側）の主流路２２を開くとともに、流量調整弁４８が該切替弁４０よりも下流側（ヒータコア２６側）の主流路２２を１００％の弁開度で開く。また、第２切替弁４４が第２バイパス流路４２を開くとともに、第３切替弁５２が該切替弁５２よりも下流側（圧縮機２４側）の主流路２２を開く。これにより、車室内の暖房用循環流路（図２中、太線経路参照）が構成される。なお、電池用冷媒回路１４の循環ポンプ２０は停止している。また、第４切替弁５４は下流側の流路部５０ｂを閉じている。

この状態で、圧縮機２４の作動により圧縮されて温度が上昇した高温の冷媒は、圧縮機２４から吐出され、その全量がヒータコア２６へ流れる。ヒータコア２６によって、冷媒の熱が車室内に供給される空気と熱交換されることで、その空気が加熱される。これにより、車室内の暖房が行われる。また、ヒータコア２６を流出した冷媒は、第１膨張弁２８によって減圧された後、凝縮器３０によって放熱されて凝縮される。さらに、凝縮器３０から流出した冷媒は、気液分離器３６によって気液分離される。気液分離器３６から流出した気相の冷媒は、圧縮機２４に吸入される。圧縮機２４により、再び圧縮されて高温の冷媒となって吐出される。以下、このサイクルを繰り返す。

（２）車室内の冷房時（図３参照）
第１切替弁４０が第１バイパス流路３８を開き、第２切替弁４４が該切替弁４４よりも下流側（第２熱交換器５６側）の主流路２２を開くとともに、第３切替弁５２が該切替弁５２よりも下流側（圧縮機２４側）の主流路２２を開く。これにより、車室内の冷房用循環流路（図３中、太線経路参照）が構成される。なお、電池用冷媒回路１４の循環ポンプ２０は停止している。また、第４切替弁５４は電池用冷却流路５０の下流側の流路部５０ｂを閉じている。

この状態で、圧縮機２４の作動により圧縮されて温度が上昇した高温の冷媒は、圧縮機２４から吐出され、凝縮器３０へ流れる。凝縮器３０によって、放熱されて凝縮される。また、凝縮器３０を流出した冷媒は、第２熱交換器５６を通過し、第２膨張弁３２によって減圧された後、蒸発器３４に流れる。蒸発器３４によって、冷媒が蒸発され、そのときに必要な蒸発潜熱を車室内に供給される空気から吸収することで、その空気が冷却される。これにより、車室内の冷房が行われる。また、蒸発器３４から流出した冷媒は、気液分離器３６によって気液分離される。気液分離器３６から流出した気相の冷媒は、圧縮機２４に吸入される。圧縮機２４により、再び圧縮されて高温の冷媒となって吐出される。以下、このサイクルを繰り返す。

（３）車室内の暖房時でかつ電池１８の暖機時（図４参照）
前記「（１）車室内の暖房時（図２参照）」において、流量調整弁４８が、冷媒をヒータコア２６側の主流路２２と電池用暖機流路４６とに分配するように調整される。また、第４切替弁５４が該切替弁５４よりも下流側（第１膨張弁２８側）の電池用暖機流路４６を開く。また、電池用冷媒回路１４の循環ポンプ２０の作動により冷媒が電池用冷媒回路１４を循環する。なお、車室内の暖房用循環流路（図２中、太線経路参照）における各装置の作動は、前記と同様であるから重複する説明を省略する。また、図４中、太線は冷媒の流れる経路を示す。

この状態で、圧縮機２４から吐出された高温の冷媒の一部が流量調整弁４８により電池用暖機流路４６に分配される。電池用暖機流路４６に分配された冷媒は、第１熱交換器１６を経由した後、ヒータコア２６と第１膨張弁２８との間において主流路２２に合流する。また、第１熱交換器１６によって、電池用暖機流路４６の冷媒の熱が電池用冷媒回路１４の冷媒と熱交換されることで、電池用冷媒回路１４の冷媒が加温される。また、電池用冷媒回路１４において、第１熱交換器１６から流出した冷媒は、電池１８を経由することにより、電池１８の暖機（加温）が行われる。

また、電池１８の暖機時において、潜熱蓄熱装置６５（図７参照）の発核装置６８の作動により潜熱蓄熱材が発核し、相変化を起こすことによって発熱する。これにより、電池１８を暖機することができる。なお、潜熱蓄熱装置６５の潜熱蓄熱材は、電池１８が所定温度以上に上昇したときにその熱を吸熱する。

（４）車室内の暖房時でかつ電池１８の冷却時（図５参照）
前記「（１）車室内の暖房時（図２参照）」において、第３切替弁５２が電池用冷却流路５０の上流側の流路部５０ａを開くとともに、第４切替弁５４が下流側の流路部５０ｂを開く。また、電池用冷媒回路１４の循環ポンプ２０の作動により冷媒が電池用冷媒回路１４を循環する。なお、車室内の暖房用循環流路（図２中、太線経路参照）における各装置の作動は、前記と同様であるから重複する説明を省略する。また、図５中、太線は冷媒の流れる経路を示す。

この状態で、気液分離器３６から流出した気相の冷媒は、その全量が電池用冷却流路５０に流れる。電池用冷却流路５０を流れる冷媒は、第２熱交換器５６を通過し、第１熱交換器１６を経由した後、下流側の流路部５０ｂを介して主流路２２に合流し、圧縮機２４に吸入される。また、第１熱交換器１６によって、電池用暖機流路４６の冷媒の熱が電池用冷媒回路１４の冷媒と熱交換されることで、電池用冷媒回路１４の冷媒が冷却される。また、電池用冷媒回路１４において、第１熱交換器１６から流出した冷媒は、電池１８を経由することにより、電池１８の冷却が行われる。

（５）車室内の冷房時でかつ電池１８の冷却時（図６参照）
前記「（２）車室内の冷房時（図３参照）」において、第３切替弁５２が電池用冷却流路５０の上流側の流路部５０ａを開くとともに、第４切替弁５４が下流側の流路部５０ｂを開く。また、電池用冷媒回路１４の循環ポンプ２０の作動により冷媒が電池用冷媒回路１４を循環する。なお、車室内の冷房用循環流路（図３中、太線経路参照）における各装置の作動は、前記と同様であるから重複する説明を省略する。また、図６中、太線は冷媒の流れる経路を示す。

この状態で、気液分離器３６から流出した気相の冷媒は、その全量が電池用冷却流路５０に流れる。電池用冷却流路５０を流れる冷媒は、第２熱交換器５６に流れる。第２熱交換器５６によって、主流路２２（詳しくは、第２切替弁４４と第２膨張弁３２との間の流路部）を流れる冷媒と、上流側の流路部５０ａ（第１熱交換器１６よりも上流側の流路部）の冷媒との間で熱交換が行われる。これにより、主流路２２を流れる冷媒の温度が低下されるとともに、上流側の流路部５０ａの冷媒の温度が上昇される。

また、第２熱交換器５６から流出した冷媒は、第１熱交換器１６を経由した後、下流側の流路部５０ｂを介して主流路２２に合流し、圧縮機２４に吸入される。また、第１熱交換器１６によって、電池用暖機流路４６の冷媒の熱が電池用冷媒回路１４の冷媒と熱交換されることで、電池用冷媒回路１４の冷媒が冷却される。また、電池用冷媒回路１４において、第１熱交換器１６から流出した冷媒は、電池１８を経由することにより、電池１８の冷却が行われる。

前記した車両用空調装置１０によると、車室内の暖房時（図２参照）には、圧縮機２４によって温度が上昇した冷媒をヒータコア２６に流すことにより、その冷媒の熱で車室内の暖房を行うことができる。また、車室内の冷房時（図３参照）には、圧縮機２４から吐出された冷媒を蒸発器３４に流すことにより、その冷媒の蒸発作用によって車室内の冷房を行うことができる。

また、車室内の暖房時でかつ電池１８の暖機時（図４参照）には、圧縮機２４によって温度が上昇した冷媒を、電池用暖機流路４６に流して第１熱交換器１６を経由させる。第１熱交換器１６において、空調用冷媒回路１２の電池用暖機流路４６と電池用冷媒回路１４との間で熱交換が行われることにより、電池用冷媒回路１４の冷媒の温度が上昇されるので、その冷媒の熱で電池１８の暖機を行うことができる。

ところで、圧縮機２４によって温度が上昇した冷媒をヒータコア２６と第１熱交換器１６とに分配して並列的に流すことによって、車室内の暖房能力の低下を抑制するとともに電池１８の暖機能力を向上することができる。また、電池１８の暖機能力の向上により、電池１８の加熱スピードを向上することができる。

また、車室内の暖房時（図２参照）には、第１切替弁４０が第１バイパス流路３８を閉じるとともに第２切替弁４４が第２バイパス流路４２を開く。これにより、圧縮機２４によって温度が上昇した冷媒を、ヒータコア２６、第１膨張弁２８、凝縮器３０、気液分離器３６に順次流す暖房用循環流路（図２中、太線経路参照）が構成されることにより、暖房効率を向上することができる。

また、車室内の冷房時（図３参照）には、第１切替弁４０が第１バイパス流路３８を開くとともに第２切替弁４４が第２バイパス流路４２を閉じる。これにより、圧縮機２４から吐出された冷媒を、凝縮器３０、第２膨張弁３２、蒸発器３４、気液分離器３６に順次流す冷房用循環流路（図３中、太線経路参照）が構成されることにより、冷房効率を向上することができる。

また、電池１８の冷却時には、気液分離器３６から流出された冷媒を、電池用冷却流路５０に流して第１熱交換器１６を経由させる。第１熱交換器１６において、空調用冷媒回路１２の電池用冷却流路５０と電池用冷媒回路１４との間で熱交換が行われることにより、電池用冷媒回路１４の冷媒の温度が低下されるので、その冷媒の熱で電池１８の冷却を行うことができる。一方、空調用冷媒回路１２の電池用冷却流路５０の冷媒は、第１熱交換器１６を経由することにより温度が上昇された後で圧縮機２４に吸入される。これにより、気液分離器３６から流出された冷媒が第１熱交換器１６を経由することなく圧縮機２４に吸入させる場合に比べて、圧縮機２４に吸入される冷媒の温度が高くなるため、圧縮機２４の省動力化を図ることができる。

また、車室内の暖房時でかつ電池１８の冷却時（図５参照）、又は、車室内の冷房時でかつ電池１８の冷却時（図６参照）には、第２熱交換器５６において、空調用冷媒回路１２の主流路２２の第２切替弁４４と第２膨張弁３２との間の流路部と、電池用冷却流路５０の第１熱交換器１６よりも上流側の流路部５０ａとの間で熱交換が行われる。これにより、空調用冷媒回路１２の主流路２２を流れる冷媒は、第２熱交換器５６において温度が低下された後で第２膨張弁３２、蒸発器３４へと順次流れるため、冷房効率を向上することができる。一方、空調用冷媒回路１２の電池用冷却流路５０の冷媒は、第２熱交換器５６において温度が上昇された後で第１熱交換器１６、圧縮機２４へと順次流れる。このため、圧縮機２４に吸入される冷媒の温度が高くなるため、圧縮機２４の省動力化を図ることができる。なお、電池用冷却流路５０の冷媒の温度は、第２熱交換器５６において上昇されるが、その温度は第１熱交換器１６を流れる電池用冷媒回路１４の冷媒の温度よりも低い。

また、電池１８に、相変化により発熱する潜熱蓄熱材を容器６６内に封入してなる潜熱蓄熱装置６５を備えたものである（図７参照）。したがって、車両の冷間始動時において、潜熱蓄熱装置６５の潜熱蓄熱材の相変化による発熱を利用して電池１８を加温することにより、潜熱蓄熱材の発熱分に相当する圧縮機２４の動力を低減することができる。

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。

１０…車両用空調装置
１２…空調用冷媒回路
１４…電池用冷媒回路
１６…第１熱交換器（熱交換器）
１８…電池
２０…循環ポンプ
２２…主流路
２４…圧縮機
２６…ヒータコア
２８…第１膨張弁
３０…凝縮器
３２…第２膨張弁
３４…蒸発器
３６…気液分離器
３８…第１バイパス流路
４０…第１切替弁
４２…第２バイパス流路
４４…第２切替弁
４６…電池用暖機流路
５０…電池用冷却流路
５６…第２熱交換器（内部熱交換器）
６５…潜熱蓄熱装置
６６…容器

Claims (3)

1. 車両走行用の電力を供給する電池を備えた車両に搭載される車両用空調装置であって、
   空調用の冷媒が循環する空調用冷媒回路、電池用の冷媒が循環する電池用冷媒回路、空調用冷媒回路と電池用冷媒回路との間で熱交換を行う熱交換器を備え、
   前記空調用冷媒回路は、冷媒を圧縮する圧縮機と、車室内の暖房時において圧縮機によって温度が上昇した冷媒の熱で車室内を暖房するヒータコアと、車室内の冷房時において冷媒の蒸発作用により車室内を冷房する蒸発器とを備え、
   前記空調用冷媒回路に、前記ヒータコアをバイパスしかつ前記熱交換器を経由する電池用暖機流路を設け、
   車室内の暖房時でかつ電池の暖機時に、冷媒を前記ヒータコアと前記熱交換器とに分配して並列的に流すように構成し、
   前記空調用冷媒回路は、前記圧縮機、前記ヒータコア及び前記蒸発器が順次直列に接続された主流路を備え、
   前記主流路のヒータコアと蒸発器との間に、冷媒を膨張させる第１膨張弁、冷媒を放熱させて凝縮させる凝縮器、及び、冷媒を膨張させる第２膨張弁が順次直列に配置され、
   前記主流路の蒸発器と圧縮機との間に、冷媒を気液分離する気液分離器が配置され、
   前記主流路には、前記ヒータコア及び前記第１膨張弁をバイパスする第１バイパス流路を設けるとともに、そのヒータコア側の主流路と第１バイパス流路とを選択的に開閉する第１切替弁を設け、
   前記主流路には、前記第２膨張弁及び前記蒸発器をバイパスする第２バイパス流路を設けるとともに、その第２膨張弁側の主流路と第２バイパス流路とを選択的に開閉する第２切替弁を設け、
   車室内の暖房時に、前記第１切替弁が前記第１バイパス流路を閉じるとともに前記第２切替弁が第２バイパス流路を開く構成とし、
   車室内の冷房時に、前記第１切替弁が前記第１バイパス流路を開くとともに前記第２切替弁が前記第２バイパス流路を閉じる構成とし、
   前記空調用冷媒回路の主流路の気液分離器と圧縮機との間に、前記熱交換器を経由する電池用冷却流路を設け、
   前記電池の冷却時に、前記気液分離器から流出された冷媒を電池用冷却流路を介して前記圧縮機に吸入させる構成とした
   ことを特徴とする車両用空調装置。
2. 請求項１に記載の車両用空調装置であって、
   前記空調用冷媒回路の主流路の第２切替弁と第２膨張弁との間の流路部と、前記電池用冷却流路の熱交換器よりも上流側の流路部との間に、両者間で熱交換を行う内部熱交換器を設けたことを特徴とする車両用空調装置。
3. 請求項１又は２に記載の車両用空調装置であって、
   前記電池に、相変化により発熱する潜熱蓄熱材を容器内に封入してなる潜熱蓄熱装置を備えたことを特徴とする車両用空調装置。

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