WO2016067598A1 - 冷却装置 - Google Patents

Abstract

　冷却装置は、冷凍サイクル（２０）の冷媒を吸入して吐出する圧縮機（２１）と、熱媒体を吸入して吐出するポンプ（１１）と、冷媒と熱媒体とを熱交換させて熱媒体を冷却するチラー（１２）と、チラー（１２）で冷却された熱媒体が流通する熱媒体流通機器（１４）と、チラー（１２）で冷却された熱媒体の温度が、熱媒体流通機器（１４）における熱媒体の温度よりも低くなるように熱媒体の温度を調整する熱媒体温度調整装置（１９、４０）とを備える。例えば、熱媒体温度調整装置（１９、４０）は、熱媒体流通機器（１４）に流入する熱媒体の流量を調整することによって、熱媒体の温度を調整する。

Description

冷却装置 関連出願の相互参照

　本出願は、当該開示内容が参照によって本出願に組み込まれた、２０１４年１０月３０日に出願された日本特許出願２０１４－２２１４９９号を基にしている。

　本開示は、冷凍サイクルで冷熱を発生させる冷却装置に関する。

　従来、特許文献１には、冷凍サイクルで発生させた冷温熱を利用して冷温水を発生させ、この冷温水を複数の車載機器に供給することによって複数の車載機器の温度を調整する車両用温度制御装置が記載されている。

　この従来技術の車両用温度制御装置では、冷水が持つ冷熱を蓄える蓄冷器を備えている。そして、冷凍サイクルの圧縮機が停止していて冷熱を発生させることができない場合、蓄冷器で蓄えた冷熱を利用して複数の車載機器の温度を調整可能になっている。

国際公開第２０１１／０１５４２６号

　本開示の発明者らの検討によると、上記従来技術では、冷水が大きな熱容量を持っているので、蓄冷器のみならず冷水自体でも冷熱を蓄えることができる。そして、冷凍サイクルが冷水（熱媒体）の温度を低くするほど蓄冷量を多く確保できる。

　しかしながら、上記従来技術では、冷水の温度が低くなると車載機器（熱媒体流通機器）の温度が低くなり過ぎるおそれがある。例えば、車室内へ送風される空気と冷水とを熱交換させて空気を冷却するクーラコアにおいては、冷水の温度が低くなると、空気の冷却によって発生する凝縮水が凍結（フロスト）して熱交換の妨げとなるおそれがある。

　本開示は上記点に鑑みて、熱媒体流通機器の温度が低くなり過ぎることを抑制しつつ蓄冷量を多くすることを目的とする。

　本開示の一つの態様による冷却装置は、冷凍サイクルの冷媒を吸入して吐出する圧縮機と、熱媒体を吸入して吐出するポンプと、冷媒と熱媒体とを熱交換させて熱媒体を冷却するチラーと、チラーで冷却された熱媒体が流通する熱媒体流通機器と、チラーで冷却された熱媒体の温度が、熱媒体流通機器における熱媒体の温度よりも低くなるように熱媒体の温度を調整する熱媒体温度調整装置とを備える。

　これによると、チラーで冷却された熱媒体の温度が、熱媒体流通機器における熱媒体の温度よりも低くなるので、熱媒体流通機器の温度が低くなり過ぎることを抑制しつつ蓄冷量を多く確保することができる。

　例えば、熱媒体温度調整装置は、熱媒体流通機器に流入する熱媒体の流量を調整することによって、熱媒体の温度を調整してもよい。

第１実施形態における車両用冷却装置の全体構成図である。 第１実施形態における車両用冷却装置の空調制御装置が実行する制御処理を示すフローチャートである。 図２の制御処理の詳細を示すフローチャートである。 第１実施形態の変形例における車両用冷却装置の全体構成図である。 第２実施形態における車両用冷却装置の全体構成図である。 第３実施形態における車両用冷却装置の全体構成図である。 第３実施形態の変形例における車両用冷却装置の全体構成図である。

　以下、実施形態について図に基づいて説明する。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、図中、同一符号を付してある。

　（第１実施形態）
　以下、第１実施形態を図１～図４に基づいて説明する。図１に示す車両用空調装置１０は、車室内空間を冷却する冷却装置である。

　図１に示すように、車両用空調装置１０は、ポンプ１１、チラー１２、コンデンサ１３、クーラコア１４および蓄冷器１５を備えている。

　ポンプ１１は、冷却水（熱媒体）を吸入して吐出する電動ポンプである。冷却水は、熱媒体としての流体である。本実施形態では、冷却水として、少なくともエチレングリコール、ジメチルポリシロキサンもしくはナノ流体を含む液体、または不凍液体が用いられている。

　チラー１２、クーラコア１４および蓄冷器１５は、冷却水が流通する冷却水流通機器（熱媒体流通機器）である。

　チラー１２は、冷凍サイクル２０の低圧側冷媒と冷却水とを熱交換させることによって冷却水の熱を低圧側冷媒に吸熱させて冷却水を冷却する低圧側熱交換器（熱媒体冷却用熱交換器）である。

　コンデンサ１３は、冷凍サイクル２０の高圧側冷媒と車室外の空気（外気）とを熱交換させることによって高圧側冷媒の熱を外気に放熱させる高圧側熱交換器（放熱機器）である。

　冷凍サイクル２０は、圧縮機２１、コンデンサ１３、膨張弁２２およびチラー１２を備える蒸気圧縮式冷凍機である。本実施形態の冷凍サイクル２０では、冷媒としてフロン系冷媒を用いており、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成している。

　圧縮機２１は、エンジン２５（内燃機関）によって駆動されるエンジン駆動式圧縮機であり、冷凍サイクル２０の冷媒を吸入して圧縮して吐出する。圧縮機２１としては、吐出容量の変化により冷媒吐出能力を調整できる可変容量型圧縮機、あるいは電磁クラッチの断続により圧縮機作動の稼働率を変化させて冷媒吐出能力を調整する固定容量型圧縮機のいずれを使用してもよい。圧縮機２１は、電池から供給される電力によって駆動される電動圧縮機であってもよい。

　コンデンサ１３は、圧縮機２１から吐出された高圧側冷媒と外気とを熱交換させることによって高圧側冷媒を凝縮させる凝縮器である。コンデンサ１３には、室外送風機１６によって外気が送風される。車両の走行時にはコンデンサ１３に走行風を当てることができるようになっている。

　室外送風機１６は、コンデンサ１３へ向けて外気を送風する。室外送風機１６は、ファンを電動モータにて駆動する電動送風機である。

　膨張弁２２は、コンデンサ１３から流出した液相冷媒を減圧膨張させる減圧装置である。チラー１２は、膨張弁２２で減圧膨張された低圧側冷媒と冷却水とを熱交換させることによって低圧側冷媒を蒸発させる蒸発器である。

　クーラコア１４は、チラー１２で冷却された冷却水と、車室内へ送風される空気とを熱交換させることによって空気を冷却する空気冷却用熱交換器である。

　クーラコア１４は、室内空調ユニット３０のケーシング３１に収容されている。室内空調ユニット３０は、室内送風機１７によって送風された空気を温度調整して車室内（空調対象空間）へ吹き出す機能を有している。

　室内空調ユニット３０は、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いる。ケーシング３１は、室内空調ユニット３０の外殻を形成しているとともに、室内送風機１７によって送風された空気が流れる空気通路を形成している。

　室内送風機１７は、遠心多翼ファン（シロッコファン）を電動モータ（ブロワモータ）にて駆動する電動送風機である。室内送風機１７は、クーラコア１４を流れる空気の流量を調整する空気流量調整部である。

　蓄冷器１５は、冷却水が持つ冷熱を蓄える蓄冷装置である。蓄冷器１５は、潜熱蓄冷材を有している。潜熱蓄冷材は、液体から固体へ変化する際に吸収する冷熱潜熱を蓄える蓄冷材である。

　ポンプ１１、チラー１２、クーラコア１４および蓄冷器１５は、冷却水回路Ｃ１（熱媒体回路）に配置されている。冷却水回路Ｃ１は、冷却水がポンプ１１→チラー１２→蓄冷器１５→クーラコア１４→ポンプ１１の順に循環するように構成されている。

　ポンプ１１は、冷却水回路Ｃ１の冷却水流通機器１２、１４、１５を流れる冷却水の流量を調整する熱媒体流量調整部である。

　冷却水回路Ｃ１には、バイパス流路１８および三方弁１９が配置されている。バイパス流路１８は、クーラコア１４をバイパスして冷却水が流れる流路である。三方弁１９は、クーラコア１４を流れる冷却水とバイパス流路１８を流れる冷却水との流量割合を調整する流量割合調整部である。三方弁１９は、クーラコア１４側の冷却水流路を全閉可能になっている。三方弁１９は、バイパス流路１８を全閉可能になっている。

　三方弁１９の作動は、空調制御装置４０によって制御される。三方弁１９および空調制御装置４０は、冷却水の温度を調整する冷却水温度調整装置（熱媒体温度調整装置）である。

　空調制御装置４０およびエンジン制御装置５０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内に記憶された空調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制御対象機器の作動を制御する制御装置である。

　空調制御装置４０の出力側には、ポンプ１１、室内送風機１７、室外送風機１６、圧縮機２１および三方弁１９等の制御対象機器が接続されている。

　空調制御装置４０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部（ハードウェアおよびソフトウェア）が一体に構成されている。例えば、空調制御装置４０のうちポンプ１１の作動を制御するポンプ制御部、圧縮機２１の作動を制御する圧縮機制御部、および三方弁１９の作動を制御する三方弁制御部等が一体に構成されている。

　それぞれの制御対象機器の作動を制御する制御部は、空調制御装置４０に対して別体で構成されていてもよい。

　空調制御装置４０の入力側には、内気センサ４１、外気センサ４２、日射センサ４３、蓄冷温度センサ４４、クーラ温度センサ４５のセンサ群の検出信号が入力される。

　内気センサ４１は、内気温（車室内温度）を検出する検出器（内気温度検出器）である。外気センサ４２は、外気温（車室外温度）を検出する検出器（外気温度検出器）である。日射センサ４３は、車室内の日射量を検出する検出器（日射量検出器）である。

　蓄冷温度センサ４４は、蓄冷温度を検出する蓄冷温度検出器である。図１の例では、蓄冷温度センサ４４は、冷却水回路Ｃ１の冷却水温度を検出する検出器（熱媒体温度検出器）である。蓄冷温度センサ４４は、冷却水回路Ｃ１の任意の場所に設置すればよい。図１の例では、蓄冷温度センサ４４は、冷却水回路Ｃ１において蓄冷器１５と三方弁１９との間に配置されている。

　クーラ温度センサ４５は、クーラコア１４の温度（クーラ温度）を検出するクーラ温度検出器である。図１の例では、クーラ温度センサ４５は、クーラコア１４から吹き出される空気の温度ＴＣ（クーラ温度）を検出するクーラ温度検出器である。

　なお、内気温、外気温、日射量、蓄冷温度およびクーラ温度を、種々の物理量の検出値に基づいて推定するようにしてもよい。

　空調制御装置４０の入力側には、空調操作パネル４６の操作部材からの種々な空調操作信号が入力される。空調操作パネル４６は、車室内の計器盤付近に配置されている。空調操作パネル４６には、車室内の設定温度を設定する温度設定スイッチ４６ａ、圧縮機２１の作動・停止を切り替えるエアコンスイッチ、室内送風機１７の風量を切り替える風量切替スイッチ等が設けられている。

　エンジン制御装置５０の出力側には、エンジン２５を構成する各種エンジン構成機器（図示せず）が接続されている。各種エンジン構成機器としては、具体的には、エンジン２５を始動させるスタータ、エンジン２５に燃料を供給する燃料噴射弁（インジェクタ）の駆動回路等がある。

　また、エンジン制御装置５０の入力側には、エンジン制御用の各種センサ群（図示せず）が接続されている。エンジン制御用の各種センサ群としては、具体的には、アクセル開度Ａｃｃを検出するアクセル開度センサ、エンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数センサ、車速Ｖｖを検出する車速センサ等がある。

　空調制御装置４０およびエンジン制御装置５０は、電気的に接続されて通信可能に構成されている。これにより、一方の制御装置に入力された検出信号あるいは操作信号に基づいて、他方の制御装置が出力側に接続された各種機器の作動を制御することもできる。例えば、空調制御装置４０がエンジン制御装置５０へエンジン２５の要求信号を出力することによって、エンジン２５の作動を要求することが可能となっている。

　エンジン制御装置５０では、空調制御装置４０からのエンジン２５の作動を要求する要求信号（作動要求信号）を受信すると、エンジン２５の作動の要否を判定し、その判定結果に応じてエンジン２５の作動を制御する。

　次に、上記構成における作動を説明する。空調制御装置４０がポンプ１１および圧縮機２１を作動させると、冷凍サイクル２０に冷媒が循環し、冷却水回路Ｃ１に冷却水が循環する。

　チラー１２では、冷凍サイクル２０の冷媒が冷却水回路Ｃ１の冷却水から吸熱するので、冷却水回路Ｃ１の冷却水が冷却される。チラー１２で吸熱した冷媒は、コンデンサ１３で外気へ放熱する。これにより、冷却水回路Ｃ１の冷却水から吸熱した冷媒が冷却される。

　チラー１２で冷却された冷却水回路Ｃ１の冷却水は、クーラコア１４において、車室内へ送風される空気から吸熱する。これにより、車室内へ送風される空気が冷却される。クーラコア１４で冷却された空気は車室内へ吹き出される。これにより、車室内が冷房される。

　すなわち、チラー１２は、膨張弁２２で減圧膨張された冷媒と車室内へ送風される空気とを、冷却水回路Ｃ１の冷却水を介して間接的に熱交換させて、車室内へ送風される空気を冷却する。

　空調制御装置４０は、図２のフローチャートに示す制御処理を実行する。ステップＳ１００では、車室内吹出空気の目標吹出温度ＴＡＯを、以下の数式Ｆ１により算出する。
ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ－Ｋｒ×Ｔｒ－Ｋａｍ×Ｔａｍ－Ｋｓ×Ｔｓ＋Ｃ…（Ｆ１）
　ここで、Ｔｓｅｔは車室内温度設定スイッチ４６ａによって設定された車室内設定温度、Ｔｒは内気センサ４１によって検出された車室内温度（内気温）、Ｔａｍは外気センサ４２によって検出された外気温、Ｔｓは日射センサ４３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。

　目標吹出温度ＴＡＯは、車室内を所望の温度に保つために車両用空調装置１０が生じさせる必要のある熱量に相当する。目標吹出温度ＴＡＯは、車両用空調装置１０に要求される空調熱負荷に相当する。

　続くステップＳ１１０では、目標クーラ温度ＴＣＯを目標吹出温度ＴＡＯに基づいて算出する。目標クーラ温度ＴＣＯは、クーラコア１４から吹き出される空気の目標温度（第２制御温度）である。換言すれば、目標クーラ温度ＴＣＯは、クーラコア１４における冷却水の目標温度（第２制御温度）である。

　具体的には、目標吹出温度ＴＡＯの上昇に伴って、目標クーラ温度ＴＣＯが上昇するように決定される。さらに、目標クーラ温度ＴＣＯは、クーラコア１４の着霜（フロスト）を防止するため、着霜温度（０℃）よりも高い所定温度（本実施形態では、１℃）以上となるように決定される。

　蓄冷器１５の潜熱蓄冷材の融点は、この目標クーラ温度ＴＣＯ以下となるように設定されている。

　続くステップＳ１２０では、エンジン２５が作動状態（ＯＮ）であるか否かを、エンジン制御装置５０からの入力信号に基づいて判定する。

　エンジン２５が作動状態（ＯＮ）であると判定した場合、ステップＳ１３０へ進み、目標蓄冷温度ＴＳＯを算出する。目標蓄冷温度ＴＳＯは、チラー１２から流出した冷却水の目標温度（第１制御温度）である。

　具体的には、目標吹出温度ＴＡＯの上昇に伴って、目標蓄冷温度ＴＳＯが低下するように決定される。これにより、空調熱負荷が高いほど蓄冷量を多く確保できる。

　続くステップＳ１４０では、圧縮機２１の目標冷媒吐出能力を目標蓄冷温度ＴＳＯに基づいて演算する。具体的には、実際の蓄冷温度ＴＳが目標蓄冷温度ＴＳＯに近づくように圧縮機２１の目標冷媒吐出能力を算出し、算出した目標冷媒吐出能力に基づいて圧縮機２１の作動を制御する。実際の蓄冷温度ＴＳは、蓄冷温度センサ４４が検出した温度である。

　続くステップＳ１５０では、ポンプ１１の目標冷却水吐出能力（目標回転数）、および三方弁１９の目標開度を目標クーラ温度ＴＣＯに基づいて算出し、算出結果に基づいてポンプ１１および三方弁１９の作動を制御してステップＳ１００へ戻る。

　具体的には、ステップＳ１５０では、図３のフローチャートに示す制御処理によって、三方弁１９の開度を算出する。ステップＳ１５１０では、クーラ要求が大きいか否かを判定する。具体的には、目標吹出温度ＴＡＯが閾値αよりも小さく且つ内気温が閾値βよりも大きい場合、クーラ要求が大きいと判定する。

　クーラ要求が大きいと判定した場合、ステップＳ１５２０へ進み、クーラ優先時の三方弁１９の開度を算出する。具体的には、バイパス流路１８を全閉し、クーラコア１４側の冷却水流路を全開する。これにより、バイパス流路１８に冷却水が流れず、冷却水の全量がクーラコア１４を流れるので、クーラコア１４による空気の冷却を蓄冷よりも優先できる。

　一方、クーラ要求が大きくないと判定した場合、ステップＳ１５３０へ進み、実際のクーラ温度ＴＣが目標クーラ温度ＴＣＯを上回っているか否かを判定する。実際のクーラ温度ＴＣは、クーラ温度センサ４５が検出した温度である。

　クーラ温度ＴＣが目標クーラ温度ＴＣＯを上回っていると判定した場合、ステップＳ１５２０へ進み、クーラ優先時の三方弁１９の開度を算出する。

　一方、実際のクーラ温度ＴＣが目標クーラ温度ＴＣＯを上回っていないと判定した場合、ステップＳ１５４０へ進み、蓄冷優先時の三方弁１９の開度を算出する。具体的には、バイパス流路１８を開け、クーラコア１４側の冷却水流路の開度を調整する。これにより、バイパス流路１８に冷却水が流れて、クーラコア１４を流れる冷却水の流量が減少するので、冷却水回路Ｃ１の冷却水の温度を低下させることができ、ひいては蓄冷を優先できる。

　図２のフローチャートにおいて、ステップＳ１２０にてエンジン２５が作動状態（ＯＮ）でないと判定した場合、ステップＳ１６０へ進み、エンジン作動要求クーラ温度ＴＣＥを算出する。エンジン作動要求クーラ温度ＴＣＥは、エンジン２５を作動状態（ＯＮ）にする要求（エンジン作動要求）をエンジン制御装置５０に出力するクーラ温度であり、目標クーラ温度ＴＣＯよりも高い温度に設定される。

　続くステップＳ１７０では、ポンプ１１の冷却水吐出能力（回転数）、および三方弁１９の開度を目標クーラ温度ＴＣＯに基づいて算出し、算出結果に基づいてポンプ１１および三方弁１９の作動を制御する。

　続くステップＳ１８０では、エンジン作動要求クーラ温度ＴＣＥが目標クーラ温度ＴＣＯを上回っているか否かを判定する。

　エンジン作動要求クーラ温度ＴＣＥが目標クーラ温度ＴＣＯを上回っていると判定した場合、ステップＳ１００へ戻る。

　一方、エンジン作動要求クーラ温度ＴＣＥが目標クーラ温度ＴＣＯを上回っていないと判定した場合、ステップＳ１９０へ進み、エンジン作動要求をエンジン制御装置５０に出力した後、ステップＳ１００へ戻る。

　本実施形態では、空調制御装置４０および三方弁１９は、チラー１２で冷却された冷却水の温度が、クーラコア１４における冷却水の温度よりも低くなるように冷却水の温度を調整する。

　具体的には、空調制御装置４０および三方弁１９は、チラー１２で熱交換された冷却水の温度が第１制御温度ＴＳＯに近づき、クーラコア１４における冷却水の温度が、第１制御温度ＴＳＯよりも高い第２制御温度ＴＣＯに近づくように、クーラコア１４に流入する冷却水の流量を調整する。

　これによると、チラー１２で冷却された冷却水の温度が、クーラコア１４における冷却水の温度よりも低くなるので、クーラコア１４の温度が低くなり過ぎることを抑制しつつ蓄冷量を多く確保することができる。

　具体的には、空調制御装置４０および三方弁１９は、クーラコア１４に流入する冷却水の流量を調整することによって、冷却水の温度を調整する。

　より具体的には、空調制御装置４０および三方弁１９は、クーラコア１４を流れる冷却水と、バイパス流路１８を流れる冷却水との流量割合を調整することによって、冷却水の温度を調整する。

　これにより、チラー１２で冷却された冷却水の温度を、クーラコア１４における冷却水の温度よりも確実に低くできる。

　本実施形態では、蓄冷器１５の蓄冷材は、融点が第２制御温度ＴＣＯ以下の潜熱蓄冷材である。このような低融点の潜熱蓄冷材を用いても、クーラコア１４の温度が低くなり過ぎることを抑制できる。蓄冷器１５の蓄冷材の融点は第２制御温度ＴＣＯ以上であってもよい。

　本実施形態では、蓄冷器１５で冷熱を蓄えるのみならず、冷却水の熱容量を利用して冷熱を蓄えることができる。換言すれば、冷却水は、その比熱を利用して冷熱顕熱を蓄える顕熱蓄冷材として機能する。

　したがって、図４に示す変形例のように、冷却水回路Ｃ１に蓄冷器１５が配置されていなくてもよい。顕熱蓄冷材で冷熱を蓄える場合、空調熱負荷に応じて蓄冷温度を幅広く変化させることができる。したがって、空調熱負荷に応じて蓄冷量を柔軟に変化させることができる。

　（第２実施形態）
　本実施形態では、冷却水回路Ｃ１において、蓄冷器１５がクーラコア１４と直列に配置されているが、図５に示すように、蓄冷器１５がバイパス流路１８に配置されていて、クーラコア１４と並列になっていてもよい。

　（第３実施形態）
　上記実施形態では、三方弁１９の作動を制御することによって、チラー１２で熱交換された冷却水の温度を、クーラコア１４における冷却水の温度よりも低くするが、本実施形態では、ポンプ１１の冷却水吐出能力（回転数）を制御することによって、チラー１２で熱交換された冷却水の温度を、クーラコア１４における冷却水の温度よりも低くする。

　図６に示すように、本実施形態では、上記実施形態のバイパス流路１８および三方弁１９を備えていない。

　本実施形態では、空調制御装置４０がポンプ１１の冷却水吐出能力（回転数）を制御することによって、冷却水の温度を調整する。すなわち、空調制御装置４０は、冷却水の温度を調整する冷却水温度調整装置（熱媒体温度調整装置）である。

　空調制御装置４０は、蓄冷を優先する場合、クーラを優先する場合と比較して、ポンプ１１の冷却水吐出能力を低くする。これにより、ポンプ１１から吐出される冷却水の流量が少なくなり、冷却水回路Ｃ１を循環する冷却水の流量が少なくなる。その結果、チラー１２における冷却水の温度と、クーラコア１４における冷却水の温度との差が大きくなるので、チラー１２で熱交換された冷却水の温度を、クーラコア１４における冷却水の温度よりも低くできる。

　本実施形態では、蓄冷温度センサ４４は、チラー１２における冷却水の温度（チラー温度）を検出する。空調制御装置４０は、蓄冷温度センサ４４が検出したチラー温度が目標蓄冷温度ＴＳＯに近づくようにポンプ１１の目標冷却水吐出能力を算出し、算出した目標冷却水吐出能力に基づいて、ポンプ１１の作動を制御する。

　本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。図７に示す変形例のように、蓄冷器１５がチラー１２に取り付けられていてもよい。

　（他の実施形態）
　上記実施形態を適宜組み合わせ可能である。上記実施形態を例えば以下のように種々変形可能である。

　（１）上記実施形態では、冷却水回路Ｃ１に、空気を冷却するクーラコア１４が配置されているが、クーラコア１４に限定されることなく、種々の冷却水流通機器が冷却水回路Ｃ１に配置されていてもよい。例えば、電池やインバーター等の車載機器を冷却するための機器が冷却水回路Ｃ１に配置されていてもよい。

　（２）上記実施形態において、蓄冷器１５は、電池やインバータ等の熱容量の大きな車載機器や、余剰冷却水を溜めるリザーブタンク（顕熱蓄冷器）であってもよい。

　（３）上記実施形態では、蓄冷温度センサ４４は、冷却水回路Ｃ１の冷却水温度を検出するが、蓄冷温度センサ４４は、蓄冷器１５の温度やチラー１２の温度を検出してもよい。

　（４）上記実施形態では、クーラ温度センサ４５は、クーラコア１４から吹き出される空気の温度を検出するが、クーラ温度センサ４５は、クーラコア１４を流れる冷却水の温度を検出してもよい。

　（５）上記第１実施形態において、コンデンサ１３は、圧縮機２１から吐出された高圧側冷媒と外気とを熱交換させることによって高圧側冷媒を凝縮させるが、コンデンサ１３は、圧縮機２１から吐出された高圧側冷媒と、第２の冷却水回路を循環する冷却水とを熱交換させることによって高圧側冷媒を凝縮させるようになっていてもよい。第２の冷却水回路は、冷却水回路Ｃ１とは独立した冷却水回路である。

　さらに、第２の冷却水回路が、冷却水回路Ｃ１と切替弁を介して接続されていて、この切替弁が、冷却水回路Ｃ１および第２の冷却水回路に配置された各冷却水流通機器に対して、第１ポンプ１１によって吸入・吐出される冷却水が循環する場合と、第２ポンプ１２によって吸入・吐出される冷却水が循環する場合とを切り替えるようになっていてもよい。

　（６）上記実施形態では、冷却水回路Ｃ１を流れる熱媒体として冷却水を用いているが、油などの各種媒体を熱媒体として用いてもよい。熱媒体として、エチレングリコール系の不凍液、水、または一定の温度以上に維持された空気等を用いてもよい。

　熱媒体として、ナノ流体を用いてもよい。ナノ流体とは、粒子径がナノメートルオーダーのナノ粒子が混入された流体のことである。ナノ粒子を熱媒体に混入させることで、エチレングリコールを用いた冷却水（いわゆる不凍液）のように凝固点を低下させる作用効果に加えて、次のような作用効果を得ることができる。

　すなわち、特定の温度帯での熱伝導率を向上させる作用効果、熱媒体の熱容量を増加させる作用効果、金属配管の防食効果やゴム配管の劣化を防止する作用効果、および極低温での熱媒体の流動性を高める作用効果を得ることができる。

　このような作用効果は、ナノ粒子の粒子構成、粒子形状、配合比率、付加物質によって様々に変化する。

　これによると、熱伝導率を向上させることができるので、エチレングリコールを用いた冷却水と比較して少ない量の熱媒体であっても同等の冷却効率を得ることが可能になる。

　また、熱媒体の熱容量を増加させることができるので、熱媒体自体の蓄冷熱量（顕熱による蓄冷熱）を増加させることができる。

　ナノ粒子のアスペクト比は５０以上であるのが好ましい。十分な熱伝導率を得ることができるからである。なお、アスペクト比は、ナノ粒子の縦×横の比率を表す形状指標である。

　ナノ粒子としては、Ａｕ、Ａｇ、ＣｕおよびＣのいずれかを含むものを用いることができる。具体的には、ナノ粒子の構成原子として、Ａｕナノ粒子、Ａｇナノワイヤー、ＣＮＴ（カーボンナノチューブ）、グラフェン、グラファイトコアシェル型ナノ粒子（上記原子を囲むようにカーボンナノチューブ等の構造体があるような粒子体）、およびＡｕナノ粒子含有ＣＮＴなどを用いることができる。

　（７）上記実施形態の冷凍サイクル２０では、冷媒としてフロン系冷媒を用いているが、冷媒の種類はこれに限定されるものではなく、二酸化炭素等の自然冷媒や炭化水素系冷媒等を用いてもよい。

　また、上記実施形態の冷凍サイクル２０は、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成しているが、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超える超臨界冷凍サイクルを構成していてもよい。

 

Claims (7)

1. 　冷凍サイクル（２０）の冷媒を吸入して吐出する圧縮機（２１）と、
   　熱媒体を吸入して吐出するポンプ（１１）と、
   　前記冷媒と前記熱媒体とを熱交換させて前記熱媒体を冷却するチラー（１２）と、
   　前記チラー（１２）で冷却された前記熱媒体が流通する熱媒体流通機器（１４）と、
   　前記チラー（１２）で冷却された前記熱媒体の温度が、前記熱媒体流通機器（１４）における前記熱媒体の温度よりも低くなるように前記熱媒体の温度を調整する熱媒体温度調整装置（１９、４０）とを備えている冷却装置。
2. 　前記熱媒体温度調整装置（１９、４０）は、前記熱媒体流通機器（１４）に流入する前記熱媒体の流量を調整することによって、前記熱媒体の温度を調整することを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
3. 　前記熱媒体温度調整装置（１９、４０）は、前記チラー（１２）で熱交換された前記熱媒体の温度が第１制御温度（ＴＳＯ）に近づき、前記熱媒体流通機器（１４）における前記熱媒体の温度が、前記第１制御温度（ＴＳＯ）よりも高い第２制御温度（ＴＣＯ）に近づくように、前記熱媒体流通機器（１４）に流入する前記熱媒体の流量を調整することを特徴とする請求項２に記載の冷却装置。
4. 　前記チラー（１２）で熱交換された前記熱媒体が前記熱媒体流通機器（１４）をバイパスして流れるバイパス流路（１８）を備え、
   　前記熱媒体温度調整装置（１９、４０）は、前記熱媒体流通機器（１４）を流れる前記熱媒体と、前記バイパス流路（１８）を流れる前記熱媒体との流量割合を調整することによって、前記熱媒体の温度を調整することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の冷却装置。
5. 　前記チラー（１２）で冷却された前記熱媒体の冷熱を蓄える蓄冷材（１５）を備え、
   　前記蓄冷材（１５）は、融点が前記第２制御温度（ＴＣＯ）以下であり、液体から固体へ変化する際に吸収する冷熱潜熱を蓄える潜熱蓄冷材であることを特徴とする請求項３に記載の冷却装置。
6. 　前記チラー（１２）で冷却された前記熱媒体の冷熱を蓄える蓄冷材（１５）を備え、
   　前記蓄冷材（１５）は、前記チラー（１２）に取り付けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の冷却装置。
7. 　前記熱媒体流通機器（１４）は、車室内へ送風される空気を冷却する熱交換器であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の冷却装置。
    
   
    

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