JP2019130980A - 車両用空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両に搭載された発熱機器の温度に影響されること無く、効率的な空調運転を実現することができる車両用空気調和装置を提供する。【解決手段】圧縮機２と、放熱器４と、室外熱交換器７と、車両に搭載されたバッテリ５５（発熱機器）に熱媒体を循環させる熱媒体循環装置６１と、コントローラを備える。熱媒体循環装置は、冷媒と熱媒体とを熱交換させるための冷媒−熱媒体熱交換器６４と、熱媒体を加熱するための熱媒体加熱ヒータ６６と、バッテリに流すこと無く、熱媒体を循環させるためのバイパス回路６７と、バッテリに熱媒体を流すか、バイパス回路に熱媒体を流すかを切り換えるための三方弁２３を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、車両の車室内を空調するヒートポンプ方式の空気調和装置、特にハイブリッド自動車や電気自動車に好適な車両用空気調和装置に関するものである。

近年の環境問題の顕在化から、バッテリから供給される電力で走行用モータを駆動するハイブリッド自動車や電気自動車が普及するに至っている。そして、このような車両に適用することができる空気調和装置として、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、車室内側に設けられて冷媒を放熱させる放熱器と、車室内側に設けられて冷媒を吸熱させる吸熱器と、車室外側に設けられて外気が通風されると共に、冷媒を吸熱又は放熱させる室外熱交換器が接続された冷媒回路を備え、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器において放熱させ、この放熱器において放熱した冷媒を室外熱交換器において吸熱させる暖房モード（暖房運転）と、圧縮機から吐出された冷媒を室外熱交換器において放熱させ、吸熱器において吸熱させる冷房モード（冷房運転）を切り換えて実行するものが開発されている（例えば、特許文献１参照）。

一方、車両に搭載されたバッテリは低温環境下では充放電性能が低下する。また、自己発熱等で高温となった環境下で充放電を行うと、劣化が進行し、やがては作動不良を起こして破損する危険性がある。そこで、冷却水（熱媒体）をバッテリに循環させる低水温ループ（熱媒体循環装置）を設け、チラー（冷媒−熱媒体熱交換器）で冷媒回路を循環する冷媒と冷却水（熱媒体）とを熱交換させ、また、温水ヒータ（加熱装置）によって冷却水（熱媒体）を加熱することでバッテリの温度を調整し、更に、バッテリの廃熱や温水ヒータ（加熱装置）による加熱で暖房補助を行うことができるようにしたものも開発されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１４−２１３７６５号公報 特許第５８６０３６０号公報

しかしながら、上記特許文献２のような加熱装置（温水ヒータ）による加熱で暖房補助を行う暖房補助運転を実行する際、バッテリの温度は使用下限温度以上であるが、冷媒−熱媒体熱交換器（チラー）で冷媒の加熱に必要な熱媒体（冷却水）の温度よりバッテリの温度が低い状況では、バッテリが暖まるまで、このバッテリの熱容量分、加熱装置（温水ヒータ）の発熱量が奪われることになり、無駄な電力が消費されると云う欠点があった。

本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、バッテリ等の車両に搭載された発熱機器の温度に影響されること無く、効率的な空調運転を実現することができる車両用空気調和装置を提供することを目的とする。

本発明の車両用空気調和装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、車室内に供給する空気が流通する空気流通路と、冷媒を放熱させて空気流通路から車室内に供給する空気を加熱するための放熱器と、車室外に設けられて冷媒を吸熱させるための室外熱交換器と、車両に搭載された発熱機器に熱媒体を循環させる熱媒体循環装置と、制御装置を備え、車室内を空調するものであって、熱媒体循環装置は、冷媒と熱媒体とを熱交換させるための冷媒−熱媒体熱交換器と、熱媒体を加熱するための加熱装置と、発熱機器に流すこと無く、熱媒体を循環させるためのバイパス回路と、発熱機器に熱媒体を流すか、バイパス回路に熱媒体を流すかを切り換えるための流路切換装置を備えたことを特徴とする。

請求項２の発明の車両用空気調和装置は、上記発明において制御装置は、発熱機器の温度に基づき、流路切換装置を制御することを特徴とする。

請求項３の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明において制御装置は、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、室外熱交換器と冷媒−熱媒体熱交換器にて吸熱させ、加熱装置により熱媒体を加熱すると共に、発熱機器を加熱する必要が無い場合、流路切換装置によりバイパス回路に熱媒体を流すことを特徴とする。

請求項４の発明の車両用空気調和装置は、上記発明において制御装置は、発熱機器の温度が所定の使用下限温度以上である場合、当該発熱機器を加熱する必要が無いと判断することを特徴とする。

請求項５の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明において制御装置は、発熱機器の廃熱を回収することができる場合、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、室外熱交換器と冷媒−熱媒体熱交換器にて吸熱させると共に、流路切換装置により発熱機器に熱媒体を流すことを特徴とする。

請求項６の発明の車両用空気調和装置は、上記発明において制御装置は、発熱機器の温度が、当該発熱機器の廃熱を回収可能か否かの判断基準となる冷媒−熱媒体熱交換器の出口側の熱媒体の温度の所定値より高い場合、発熱機器の廃熱を回収することができると判断することを特徴とする。

請求項７の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明において制御装置は、発熱機器を加熱する必要がある場合、加熱装置により熱媒体を加熱すると共に、流路切換装置により発熱機器に熱媒体を流すことを特徴とする。

請求項８の発明の車両用空気調和装置は、上記発明において制御装置は、発熱機器の温度が所定の使用下限温度より低い場合、当該発熱機器を加熱する必要があると判断することを特徴とする。

請求項９の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明において制御装置は、発熱機器を冷却する必要がある場合、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、冷媒−熱媒体熱交換器にて吸熱させると共に、加熱装置による熱媒体の加熱を停止し、流路切換装置により発熱機器に熱媒体を流すことを特徴とする。

請求項１０の発明の車両用空気調和装置は、上記発明において制御装置は、発熱機器の温度が所定の使用上限温度より高い場合、当該発熱機器を冷却する必要があると判断することを特徴とする。

本発明によれば、冷媒を圧縮する圧縮機と、車室内に供給する空気が流通する空気流通路と、冷媒を放熱させて空気流通路から車室内に供給する空気を加熱するための放熱器と、車室外に設けられて冷媒を吸熱させるための室外熱交換器と、車両に搭載された発熱機器に熱媒体を循環させる熱媒体循環装置と、制御装置を備え、車室内を空調する車両用空気調和装置において、熱媒体循環装置に、冷媒と熱媒体とを熱交換させるための冷媒−熱媒体熱交換器と、熱媒体を加熱するための加熱装置と、発熱機器に流すこと無く、熱媒体を循環させるためのバイパス回路と、発熱機器に熱媒体を流すか、バイパス回路に熱媒体を流すかを切り換えるための流路切換装置を設けたので、この流路切換装置により、熱媒体循環装置の熱媒体を加熱装置、冷媒−熱媒体熱交換器及び発熱機器に流す状態と、発熱機器に流すこと無く、熱媒体を加熱装置、冷媒−熱媒体熱交換器及びバイパス回路に流す状態とに切り換えることで、発熱機器の温度に影響されること無く、効率的な空調運転を実現することが可能となる。

この場合、請求項２の発明の如く発熱機器の温度に基づいて制御装置により流路切換装置を制御するようにすれば、発熱機器の温度の状況によって適切に流路切換装置を制御することができるようになる。

例えば、請求項３の発明の如く制御装置が、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、室外熱交換器と冷媒−熱媒体熱交換器にて吸熱させ、加熱装置により熱媒体を加熱する暖房補助を行う際に、発熱機器を加熱する必要が無いものの、当該発熱機器の温度が低い状況では、流路切換装置によりバイパス回路に熱媒体を流すようにすることで、加熱装置で加熱された熱媒体が発熱機器との熱交換で温度が低下してしまう不都合を解消することができるようになる。即ち、加熱装置による暖房補助を行う際、発熱機器の温度は低いが、加熱する必要は無い状況において、発熱機器の熱容量分の無駄な電力が加熱装置で消費される不都合を未然に回避し、効率的な暖房補助による空調運転を実現することができるようになるものである。

この場合、例えば請求項４の発明の如く制御装置が、発熱機器の温度が所定の使用下限温度以上である場合、当該発熱機器を加熱する必要が無いと判断することで、発熱機器を加熱する必要が無いことを的確に判断して流路切換装置を制御することができるようになる。

また、請求項５の発明の如く制御装置が、発熱機器の廃熱を回収することができる場合、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、室外熱交換器と冷媒−熱媒体熱交換器にて吸熱させると共に、流路切換装置により発熱機器に熱媒体を流すようにすることで、発熱機器の廃熱を有効に利用して効率良く車室内の暖房空調を行うことができるようになると共に、発熱機器の温度上昇も抑制し、且つ、室外熱交換器への着霜を抑制することも可能となる。

この場合、例えば請求項６の発明の如く制御装置により、発熱機器の温度が、当該発熱機器の廃熱を回収可能か否かの判断基準となる冷媒−熱媒体熱交換器の出口側の熱媒体の温度の所定値より高い場合、発熱機器の廃熱を回収することができると判断することで、発熱機器の廃熱を回収することができることを的確に判断して流路切換装置を制御することができるようになる。

尚、発熱機器を加熱する必要がある場合には、請求項７の発明の如く制御装置が、加熱装置により熱媒体を加熱すると共に、流路切換装置により発熱機器に熱媒体を流すようにすることで、加熱装置により加熱された熱媒体で発熱機器を支障無く加熱することができるようになる。

この場合も、例えば請求項８の発明の如く制御装置が、発熱機器の温度が所定の使用下限温度より低い場合、当該発熱機器を加熱する必要があると判断することで、発熱機器を加熱する必要があることを的確に判断して流路切換装置を制御することができるようになる。

また、発熱機器を冷却する必要がある場合、請求項９の発明の如く制御装置が、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、冷媒−熱媒体熱交換器にて吸熱させると共に、加熱装置による熱媒体の加熱を停止し、流路切換装置により発熱機器に熱媒体を流すようにすることで、冷媒−熱媒体熱交換器で冷媒により冷却された熱媒体で発熱機器を支障無く冷却することができるようになる。

この場合も、例えば請求項１０の発明の如く制御装置が、発熱機器の温度が所定の使用上限温度より高い場合、当該発熱機器を冷却する必要があると判断することで、発熱機器を冷却する必要があることを的確に判断して流路切換装置を制御することができるようになる。

本発明を適用した一実施形態の車両用空気調和装置の構成図である。 図１の車両用空気調和装置のコントローラの電気回路のブロック図である。 図２のコントローラによる暖房運転を説明する図である。 図２のコントローラによる除湿暖房運転を説明する図である。 図２のコントローラによる内部サイクル運転を説明する図である。 図２のコントローラによる除湿冷房運転を説明する図である。 図２のコントローラによる冷房運転を説明する図である。 図３の暖房運転において図２のコントローラが実行する暖房補助運転を説明する図である。 図３の暖房運転や図８の暖房補助運転において図２のコントローラが実行するバッテリ廃熱回収運転と、バッテリ加熱運転を説明する図である。 図２のコントローラが実行するバッテリ冷却運転を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例の車両用空気調和装置１の構成図を示している。本発明を適用する実施例の車両は、エンジン（内燃機関）が搭載されていない電気自動車（ＥＶ）であって、車両にバッテリ５５が搭載され、このバッテリ５５に充電された電力を走行用の電動モータ（図示せず）に供給することで駆動し、走行するものであり、本発明の車両用空気調和装置１も、バッテリ５５の電力で駆動されるものとする。

即ち、実施例の車両用空気調和装置１は、エンジン廃熱による暖房ができない電気自動車において、冷媒回路Ｒを用いたヒートポンプ運転により暖房運転を行い、更に、除湿暖房運転や内部サイクル運転、除湿冷房運転、冷房運転の各空調運転を選択的に実行することで車室内の空調を行うものである。

尚、車両として電気自動車に限らず、エンジンと走行用の電動モータを供用する所謂ハイブリッド自動車にも本発明が有効であり、更には、エンジンで走行する通常の自動車にも適用可能であることは云うまでもない。また、本出願ではバッテリ５５を車両に搭載された発熱機器として例示するが、それに限らず、発熱機器としては前述した走行用の電動モータや、当該電動モータの制御用のインバータ等が挙げられる。

実施例の車両用空気調和装置１は、電気自動車の車室内の空調（暖房、冷房、除湿、及び、換気）を行うものであり、冷媒を圧縮する電動式の圧縮機２と、車室内空気が通気循環されるＨＶＡＣユニット１０の空気流通路３内に設けられ、圧縮機２から吐出された高温高圧の冷媒が冷媒配管１３Ｇを介して流入し、この冷媒を車室内に放熱させる放熱器４と、暖房時に冷媒を減圧膨張させる電動弁（電子膨張弁）から成る室外膨張弁６と、冷房時には冷媒を放熱させる放熱器として機能し、暖房時には冷媒を吸熱させる蒸発器として機能すべく冷媒と外気との間で熱交換を行わせる室外熱交換器７と、冷媒を減圧膨張させる電動弁（電子膨張弁）から成る室内膨張弁８と、空気流通路３内に設けられて冷房時及び除湿時に車室内外から冷媒に吸熱させる吸熱器９と、アキュムレータ１２等が冷媒配管１３により順次接続され、冷媒回路Ｒが構成されている。

室外膨張弁６は放熱器４から出て室外熱交換器７に流入する冷媒を減圧膨張させると共に全閉も可能とされている。また、室内膨張弁８は吸熱器９に流入する冷媒を減圧膨張させると共に全閉も可能とされている。

尚、室外熱交換器７には、室外送風機１５が設けられている。この室外送風機１５は、室外熱交換器７に外気を強制的に通風することにより、外気と冷媒とを熱交換させるものであり、これにより停車中（即ち、車速が０ｋｍ／ｈ）にも室外熱交換器７に外気が通風されるよう構成されている。

また、室外熱交換器７の冷媒出口側に接続された冷媒配管１３Ａは、逆止弁１８を介して冷媒配管１３Ｂに接続されている。尚、逆止弁１８は冷媒配管１３Ｂ側が順方向とされている。そして、この冷媒配管１３Ｂは室内膨張弁８に接続されている。

また、室外熱交換器７から出た冷媒配管１３Ａは逆止弁１８の手前（冷媒上流側）で分岐しており、この分岐した冷媒配管１３Ｄは、暖房時に開放される電磁弁２１を介して吸熱器９の出口側に位置する冷媒配管１３Ｃに連通接続されている。そして、この冷媒配管１３Ｄが接続された箇所より冷媒下流側の冷媒配管１３Ｃは、逆止弁２０を介してアキュムレータ１２に接続され、アキュムレータ１２は圧縮機２の冷媒吸込側に接続されている。尚、逆止弁２０はアキュムレータ１２側が順方向とされている。

更に、放熱器４の出口側の冷媒配管１３Ｅは、室外膨張弁６の手前（冷媒上流側）で冷媒配管１３Ｊと冷媒配管１３Ｆに分岐しており、分岐した一方の冷媒配管１３Ｊが室外膨張弁６を介して室外熱交換器７の冷媒入口側に接続されている。また、分岐した他方の冷媒配管１３Ｆは除湿時に開放される電磁弁２２を介して逆止弁１８の冷媒下流側に位置する冷媒配管１３Ａと冷媒配管１３Ｂとの接続部に連通接続されている。これにより、冷媒配管１３Ｆは室外膨張弁６、室外熱交換器７及び逆止弁１８の直列回路に対して並列に接続されたかたちとなり、室外膨張弁６、室外熱交換器７及び逆止弁１８をバイパスすることになる。

また、吸熱器９の空気上流側における空気流通路３には、外気吸込口と内気吸込口の各吸込口が形成されており（図１では吸込口２５で代表して示す）、この吸込口２５には空気流通路３内に導入する空気を車室内の空気である内気（内気循環）と、車室外の空気である外気（外気導入）とに切り換える吸込切換ダンパ２６が設けられている。更に、この吸込切換ダンパ２６の空気下流側には、導入した内気や外気を空気流通路３に送給するための室内送風機（ブロワファン）２７が設けられている。

また、放熱器４の空気上流側における空気流通路３内には、当該空気流通路３内に流入し、吸熱器９を通過した後の空気流通路３内の空気（内気や外気）を放熱器４に通風する割合を調整するエアミックスダンパ２８が設けられている。更に、放熱器４の空気下流側における空気流通路３には、ＦＯＯＴ（フット）、ＶＥＮＴ（ベント）、ＤＥＦ（デフ）の各吹出口（図１では代表して吹出口２９で示す）が形成されており、この吹出口２９には上記各吹出口からの空気の吹き出しを切換制御する吹出口切換ダンパ３１が設けられている。

更に、本発明の車両用空気調和装置１は、バッテリ５５（発熱機器）に熱媒体を循環させて当該バッテリ５５を加熱し、或いは、バッテリ５５の廃熱を回収し、若しくは、バッテリ５５を冷却するための熱媒体循環装置６１を備えている。実施例の熱媒体循環装置６１は、バッテリ５５に熱媒体を循環させるための循環装置としての循環ポンプ６２と、加熱装置としての熱媒体加熱ヒータ６６と、冷媒−熱媒体熱交換器６４と、流路切換装置としての三方弁２３を備え、それらとバッテリ５５が熱媒体配管６８にて環状に接続されている。

この実施例の場合、循環ポンプ６２の吐出側に熱媒体加熱ヒータ６６が接続され、熱媒体加熱ヒータ６６の出口に冷媒−熱媒体熱交換器６４の熱媒体流路６４Ａの入口が接続され、この熱媒体流路６４Ａの出口に三方弁２３の入口が接続されている。この三方弁２３の一方の出口にバッテリ５５の入口が接続され、他方の出口にはバッテリ５５に流すこと無く、熱媒体を循環させるためのバイパス回路６７が接続されている。そして、このバイパス回路６７の出口とバッテリ５５の出口の合流箇所が循環ポンプ６２の吸込側に接続されている。

この熱媒体循環装置６１で使用される熱媒体としては、例えば水、ＨＦＯ−１２３４ｆのような冷媒、クーラント等の液体、空気等の気体が採用可能である。尚、実施例では水を熱媒体として採用している。また、熱媒体加熱ヒータ６６はＰＴＣヒータ等の電気ヒータから構成されている。更に、バッテリ５５の周囲には例えば熱媒体が当該バッテリ５５と熱交換関係で流通可能なジャケット構造が施されているものとする。

そして、循環ポンプ６２が運転されると、循環ポンプ６２から吐出された熱媒体は熱媒体加熱ヒータ６６に至り、熱媒体加熱ヒータ６６が発熱されている場合にはそこで加熱された後、次に冷媒−熱媒体熱交換器６４の熱媒体流路６４Ａに流入する。この冷媒−熱媒体熱交換器６４の熱媒体流路６４Ａを出た熱媒体は三方弁２３に至る。この三方弁２３の入口と一方の出口が連通する状態である場合には、熱媒体は三方弁２３からバッテリ５５に至り、熱媒体はそこでバッテリ５５と熱交換した後、循環ポンプ６２に吸い込まれる。また、三方弁２３が、その入口と他方の出口が連通する状態に切り換えられると、熱媒体は三方弁２３からバイパス回路６７に流れ、バッテリ５５に流れること無く、循環ポンプ６２に吸い込まれる。このようにして、熱媒体は熱媒体配管６８内を循環される。

一方、冷媒回路Ｒの冷媒配管１３Ｆの電磁弁２２の冷媒下流側には、分岐配管７２の一端が接続されている。この分岐配管７２には電動弁（電子膨張弁）から構成された補助膨張弁７３が設けられている。この補助膨張弁７３は冷媒−熱媒体熱交換器６４の後述する冷媒流路６４Ｂに流入する冷媒を減圧膨張させると共に全閉も可能とされている。そして、分岐配管７２の他端は冷媒−熱媒体熱交換器６４の冷媒流路６４Ｂに接続されており、この冷媒流路６４Ｂの出口には冷媒配管７４の一端が接続され、冷媒配管７４の他端はアキュムレータ１２の手前（冷媒上流側）であって逆止弁２０の冷媒下流側の冷媒配管１３Ｃに接続されている。そして、これら補助膨張弁７３等も冷媒回路Ｒの一部を構成すると同時に、熱媒体循環装置６１の一部をも構成することになる。

補助膨張弁７３と電磁弁２２が開いている場合、冷媒配管１３Ｆに流入した冷媒はこの補助膨張弁７３で減圧された後、冷媒−熱媒体熱交換器６４の冷媒流路６４Ｂに流入し、そこで蒸発する。冷媒は冷媒流路６４Ｂを流れる過程で熱媒体流路６４Ａを流れる熱媒体から吸熱した後、アキュムレータ１２を経て圧縮機２に吸い込まれることになる。

次に、図２において３２は制御装置としてのコントローラ（ＥＣＵ）である。このコントローラ３２は、プロセッサを備えたコンピュータの一例としてのマイクロコンピュータから構成されており、その入力には車両の外気温度（Ｔａｍ）を検出する外気温度センサ３３と、外気湿度を検出する外気湿度センサ３４と、吸込口２５から空気流通路３に吸い込まれる空気の温度を検出するＨＶＡＣ吸込温度センサ３６と、車室内の空気（内気）の温度を検出する内気温度センサ３７と、車室内の空気の湿度を検出する内気湿度センサ３８と、車室内の二酸化炭素濃度を検出する室内ＣＯ₂濃度センサ３９と、吹出口２９から車室内に吹き出される空気の温度を検出する吹出温度センサ４１と、圧縮機２の吐出冷媒圧力（吐出圧力Ｐｄ）を検出する吐出圧力センサ４２と、圧縮機２の吐出冷媒温度を検出する吐出温度センサ４３と、圧縮機２の吸込冷媒温度を検出する吸込温度センサ４４と、放熱器４の温度（放熱器４を経た空気の温度、又は、放熱器４自体の温度：放熱器温度ＴＣＩ）を検出する放熱器温度センサ４６と、放熱器４の冷媒圧力（放熱器４内、又は、放熱器４を出た直後の冷媒の圧力：放熱器圧力ＰＣＩ）を検出する放熱器圧力センサ４７と、吸熱器９の温度（吸熱器９を経た空気の温度、又は、吸熱器９自体の温度：吸熱器温度Ｔｅ）を検出する吸熱器温度センサ４８と、吸熱器９の冷媒圧力（吸熱器９内、又は、吸熱器９を出た直後の冷媒の圧力）を検出する吸熱器圧力センサ４９と、車室内への日射量を検出するための例えばフォトセンサ式の日射センサ５１と、車両の移動速度（車速）を検出するための車速センサ５２と、設定温度や空調運転の切り換えを設定するための空調操作部５３（エアコン操作部）と、室外熱交換器７の温度（室外熱交換器７から出た直後の冷媒の温度、又は、室外熱交換器７自体の温度：室外熱交換器温度ＴＸＯ。室外熱交換器７が蒸発器として機能するとき、室外熱交換器温度ＴＸＯは室外熱交換器７における冷媒の蒸発温度となる）を検出する室外熱交換器温度センサ５４と、室外熱交換器７の冷媒圧力（室外熱交換器７内、又は、室外熱交換器７から出た直後の冷媒の圧力）を検出する室外熱交換器圧力センサ５６の各出力が接続されている。

また、コントローラ３２の入力には更に、バッテリ５５の温度（バッテリ５５自体の温度、又は、バッテリ５５を出た熱媒体の温度、或いは、バッテリ５５に入る熱媒体の温度：バッテリ温度Ｔｂ）を検出するバッテリ温度センサ７６と、熱媒体加熱ヒータ６６の温度（熱媒体加熱ヒータ６６自体の温度、熱媒体加熱ヒータ６６を出た熱媒体の温度）を検出する熱媒体加熱ヒータ温度センサ７７と、冷媒−熱媒体熱交換器６４の熱媒体流路６４Ａの出口側の熱媒体の温度（出口熱媒体温度Ｔｏｕｔ）を検出する第１出口温度センサ７８と、冷媒流路６４Ｂを出た冷媒の温度を検出する第２の出口温度センサ７９の各出力も接続されている。

一方、コントローラ３２の出力には、前記圧縮機２と、室外送風機１５と、室内送風機（ブロワファン）２７と、吸込切換ダンパ２６と、エアミックスダンパ２８と、吹出口切換ダンパ３１と、室外膨張弁６、室内膨張弁８と、電磁弁２２（除湿）、電磁弁２１（暖房）の各電磁弁と、三方弁２３、循環ポンプ６２、熱媒体加熱ヒータ６６、補助膨張弁７３が接続されている。そして、コントローラ３２は各センサの出力と空調操作部５３にて入力された設定に基づいてこれらを制御するものである。

以上の構成で、次に実施例の車両用空気調和装置１の動作を説明する。コントローラ３２は実施例では暖房運転と、除湿暖房運転と、内部サイクル運転と、除湿冷房運転と、冷房運転の各空調運転を切り換えて実行すると共に、熱媒体加熱ヒータ６６を用いた暖房補助運転を行う。また、この熱媒体加熱ヒータ６６を用いてバッテリ５５を加熱すると共に、バッテリ５５の廃熱を回収し、若しくは、バッテリ５５を冷却することで、当該バッテリ５５の温度を調整するものであるが、先ず、冷媒回路Ｒの各空調運転について説明する。

（１）暖房運転
最初に、図３を参照しながら暖房運転について説明する。図３は暖房運転における冷媒回路Ｒの冷媒の流れ（実線矢印）を示している。コントローラ３２により（オートモード）、或いは、空調操作部５３へのマニュアル操作（マニュアルモード）により暖房運転が選択されると、コントローラ３２は電磁弁２１（暖房用）を開放し、室内膨張弁８を全閉（全閉位置）とする。また、室外膨張弁６は開放して冷媒の減圧制御を行う状態とし、電磁弁２２（除湿用）は閉じる。尚、暖房運転中の補助膨張弁７３の制御については後に詳述する。

そして、圧縮機２、及び、各送風機１５、２７を運転し、エアミックスダンパ２８は室内送風機２７から吹き出された空気が放熱器４に通風される割合を調整する状態とする。これにより、圧縮機２から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器４に流入する。放熱器４には空気流通路３内の空気が通風されるので、空気流通路３内の空気は放熱器４内の高温冷媒により加熱され、一方、放熱器４内の冷媒は空気に熱を奪われて冷却され、凝縮液化する。

放熱器４内で液化した冷媒は放熱器４を出た後、冷媒配管１３Ｅ、１３Ｊを経て室外膨張弁６に至る。室外膨張弁６に流入した冷媒はそこで減圧された後、室外熱交換器７に流入する。室外熱交換器７に流入した冷媒は蒸発し、走行により、或いは、室外送風機１５にて通風される外気中から熱を汲み上げる（吸熱）。即ち、冷媒回路Ｒがヒートポンプとなる。そして、室外熱交換器７を出た低温の冷媒は冷媒配管１３Ａ及び冷媒配管１３Ｄ、電磁弁２１を経て冷媒配管１３Ｃに至り、逆止弁２０を経てアキュムレータ１２に入り、そこで気液分離された後、ガス冷媒が圧縮機２に吸い込まれる循環を繰り返す。放熱器４にて加熱された空気は吹出口２９から吹き出されるので、これにより車室内の暖房が行われることになる。

コントローラ３２は、後述する目標吹出温度ＴＡＯから算出される目標ヒータ温度ＴＣＯ（放熱器４を経た空気の温度ＴＨの目標値）から目標放熱器圧力ＰＣＯ（放熱器４の圧力ＰＣＩの目標値）を算出し、この目標放熱器圧力ＰＣＯと、放熱器圧力センサ４７が検出する放熱器４の冷媒圧力（放熱器圧力ＰＣＩ。冷媒回路Ｒの高圧圧力）に基づいて圧縮機２の回転数を制御すると共に、放熱器温度センサ４６が検出する放熱器４の温度（放熱器温度ＴＣＩ）及び放熱器圧力センサ４７が検出する放熱器圧力ＰＣＩに基づいて室外膨張弁６の弁開度を制御し、放熱器４の出口における冷媒の過冷却度を制御する。前記目標ヒータ温度ＴＣＯは基本的にはＴＣＯ＝ＴＡＯとされるが、制御上の所定の制限が設けられる。

（２）除湿暖房運転
次に、図４を参照しながら除湿暖房運転について説明する。図４は除湿暖房運転における冷媒回路Ｒの冷媒の流れ（実線矢印）を示している。除湿暖房運転では、コントローラ３２は上記暖房運転の状態において電磁弁２２を開放する。但し、補助膨張弁７３は全閉（全閉位置）とする。また、室内膨張弁８も開放して冷媒の減圧制御を行う状態とする。これにより、放熱器４を経て冷媒配管１３Ｅを流れる凝縮冷媒の一部が分流され、この分流された冷媒が電磁弁２２を経て冷媒配管１３Ｆに流入し、冷媒配管１３Ｂから室内膨張弁８に流れ、残りの冷媒が室外膨張弁６に流れるようになる。即ち、分流された一部の冷媒が室内膨張弁８にて減圧された後、吸熱器９に流入して蒸発する。

コントローラ３２は吸熱器９の出口における冷媒の過熱度（ＳＨ）を所定値に維持するように室内膨張弁８の弁開度を制御するが、このときに吸熱器９で生じる冷媒の吸熱作用で室内送風機２７から吹き出された空気中の水分が吸熱器９に凝結して付着するので、空気は冷却され、且つ、除湿される。分流されて冷媒配管１３Ｊに流入した残りの冷媒は、室外膨張弁６で減圧された後、室外熱交換器７で蒸発することになる。

吸熱器９で蒸発した冷媒は、冷媒配管１３Ｃに出て冷媒配管１３Ｄからの冷媒（室外熱交換器７からの冷媒）と合流した後、逆止弁２０及びアキュムレータ１２を経て圧縮機２に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器９にて除湿された空気は放熱器４を通過する過程で再加熱されるので、これにより車室内の除湿暖房が行われることになる。

コントローラ３２は目標ヒータ温度ＴＣＯから算出される目標放熱器圧力ＰＣＯと放熱器圧力センサ４７が検出する放熱器圧力ＰＣＩ（冷媒回路Ｒの高圧圧力）に基づいて圧縮機２の回転数を制御すると共に、吸熱器温度センサ４８が検出する吸熱器９の温度（吸熱器温度Ｔｅ）に基づいて室外膨張弁６の弁開度を制御する。

（３）内部サイクル運転
次に、図５を参照しながら内部サイクル運転について説明する。図５は内部サイクル運転における冷媒回路Ｒの冷媒の流れ（実線矢印）を示している。内部サイクル運転では、コントローラ３２は上記除湿暖房運転の状態において室外膨張弁６を全閉とする（全閉位置）。但し、電磁弁２１は開いた状態を維持し、室外熱交換器７の冷媒出口は圧縮機２の冷媒吸込側に連通させておく。即ち、この内部サイクル運転は除湿暖房運転における室外膨張弁６の制御で当該室外膨張弁６を全閉とした状態であるので、この内部サイクル運転も除湿暖房運転の一部と捉えることができる。

但し、室外膨張弁６が閉じられることにより、室外熱交換器７への冷媒の流入は阻止されることになるので、放熱器４を経て冷媒配管１３Ｅを流れる凝縮冷媒は電磁弁２２を経て冷媒配管１３Ｆに全て流れるようになる。そして、冷媒配管１３Ｆを流れる冷媒は冷媒配管１３Ｂより室内膨張弁８に至る。室内膨張弁８にて冷媒は減圧された後、吸熱器９に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機２７から吹き出された空気中の水分が吸熱器９に凝結して付着するので、空気は冷却され、且つ、除湿される。

吸熱器９で蒸発した冷媒は冷媒配管１３Ｃを流れ、逆止弁２０及びアキュムレータ１２を経て圧縮機２に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器９にて除湿された空気は放熱器４を通過する過程で再加熱されるので、これにより、車室内の除湿暖房が行われることになるが、この内部サイクル運転では室内側の空気流通路３内にある放熱器４（放熱）と吸熱器９（吸熱）の間で冷媒が循環されることになるので、外気からの熱の汲み上げは行われず、圧縮機２の消費動力分の暖房能力が発揮される。除湿作用を発揮する吸熱器９には冷媒の全量が流れるので、上記除湿暖房運転に比較すると除湿能力は高いが、暖房能力は低くなる。

また、室外膨張弁６は閉じられるものの、電磁弁２１は開いており、室外熱交換器７の冷媒出口は圧縮機２の冷媒吸込側に連通しているので、室外熱交換器７内の液冷媒は冷媒配管１３Ｄ及び電磁弁２１を経て冷媒配管１３Ｃに流出し、アキュムレータ１２に回収され、室外熱交換器７内はガス冷媒の状態となる。これにより、電磁弁２１を閉じたときに比して、冷媒回路Ｒ内を循環する冷媒量が増え、放熱器４における暖房能力と吸熱器９における除湿能力を向上させることができるようになる。

コントローラ３２は吸熱器９の温度、又は、前述した放熱器圧力ＰＣＩ（冷媒回路Ｒの高圧圧力）に基づいて圧縮機２の回転数を制御する。このとき、コントローラ３２は吸熱器９の温度によるか放熱器圧力ＰＣＩによるか、何れかの演算から得られる圧縮機目標回転数の低い方を選択して圧縮機２を制御する。

（４）除湿冷房運転
次に、図６を参照しながら除湿冷房運転について説明する。図６は除湿冷房運転における冷媒回路Ｒの冷媒の流れ（実線矢印）を示している。除湿冷房運転では、コントローラ３２は室外膨張弁６と室内膨張弁８を開放してそれぞれ冷媒の減圧制御を行う状態とし、電磁弁２１を閉じる。また、電磁弁２２を閉じる。そして、圧縮機２、及び、各送風機１５、２７を運転し、エアミックスダンパ２８は室内送風機２７から吹き出された空気が放熱器４に通風される割合を調整する状態とする。これにより、圧縮機２から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器４に流入する。放熱器４には空気流通路３内の空気が通風されるので、空気流通路３内の空気は放熱器４内の高温冷媒により加熱され、一方、放熱器４内の冷媒は空気に熱を奪われて冷却され、凝縮液化していく。

放熱器４を出た冷媒は冷媒配管１３Ｅを経て室外膨張弁６に至り、開き気味で制御される室外膨張弁６を経て室外熱交換器７に流入する。室外熱交換器７に流入した冷媒はそこで走行により、或いは、室外送風機１５にて通風される外気により空冷され、凝縮する。室外熱交換器７を出た冷媒は冷媒配管１３Ａ、逆止弁１８を経て冷媒配管１３Ｂに入り、室内膨張弁８に至る。室内膨張弁８にて冷媒は減圧された後、吸熱器９に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機２７から吹き出された空気中の水分が吸熱器９に凝結して付着するので、空気は冷却され、且つ、除湿される。

吸熱器９で蒸発した冷媒は冷媒配管１３Ｃを経て逆止弁２０に至り、次にアキュムレータ１２を経て圧縮機２に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器９にて冷却され、除湿された空気は放熱器４を通過する過程でリヒート（再加熱：暖房時よりも放熱能力は低い）されるので、これにより車室内の除湿冷房が行われることになる。

コントローラ３２は吸熱器温度センサ４８が検出する吸熱器９の温度（吸熱器温度Ｔｅ）とその目標値である目標吸熱器温度ＴＥＯに基づき、吸熱器温度Ｔｅを目標吸熱器温度ＴＥＯにするように圧縮機２の回転数を制御すると共に、放熱器圧力センサ４７が検出する放熱器圧力ＰＣＩ（冷媒回路Ｒの高圧圧力）と目標ヒータ温度ＴＣＯから算出される目標放熱器圧力ＰＣＯ（放熱器圧力ＰＣＩの目標値）に基づき、放熱器圧力ＰＣＩを目標放熱器圧力ＰＣＯにするように室外膨張弁６の弁開度を制御することで放熱器４による必要なリヒート量を得る。

（５）冷房運転
次に、図７を参照しながら冷房運転について説明する。図７は冷房運転における冷媒回路Ｒの冷媒の流れ（実線矢印）を示している。冷房運転では、コントローラ３２は上記除湿冷房運転の状態において室外膨張弁６を全開とする（全開位置）。尚、エアミックスダンパ２８は放熱器４に空気が通風される割合を調整する状態とする。

これにより、圧縮機２から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器４に流入する。放熱器４には空気流通路３内の空気は通風されるものの、その割合は小さくなるので（冷房時のリヒートのみのため）、ここは殆ど通過するのみとなり、放熱器４を出た冷媒は冷媒配管１３Ｅを経て室外膨張弁６に至る。このとき室外膨張弁６は全開とされているので冷媒は冷媒配管１３Ｊを通過し、そのまま室外熱交換器７に流入し、そこで走行により、或いは、室外送風機１５にて通風される外気により空冷され、凝縮液化する。室外熱交換器７を出た冷媒は冷媒配管１３Ａ、逆止弁１８を経て冷媒配管１３Ｂに入り、室内膨張弁８に至る。室内膨張弁８にて冷媒は減圧された後、吸熱器９に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機２７から吹き出された空気中の水分が吸熱器９に凝結して付着し、空気は冷却される。

吸熱器９で蒸発した冷媒は冷媒配管１３Ｃを経て逆止弁２０からアキュムレータ１２に至り、そこを経て圧縮機２に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器９にて冷却され、除湿された空気は吹出口２９から車室内に吹き出されるので、これにより車室内の冷房が行われることになる。この冷房運転においては、コントローラ３２は吸熱器温度センサ４８が検出する吸熱器９の温度（吸熱器温度Ｔｅ）に基づいて圧縮機２の回転数を制御する。

（６）空調運転の切り換え
コントローラ３２は下記式（Ｉ）から前述した目標吹出温度ＴＡＯを算出する。この目標吹出温度ＴＡＯは、吹出口２９から車室内に吹き出される空気の温度の目標値である。
ＴＡＯ＝（Ｔｓｅｔ−Ｔｉｎ）×Ｋ＋Ｔｂａｌ（ｆ（Ｔｓｅｔ、ＳＵＮ、Ｔａｍ））
・・（Ｉ）
ここで、Ｔｓｅｔは空調操作部５３で設定された車室内の設定温度、Ｔｉｎは内気温度センサ３７が検出する車室内空気の温度、Ｋは係数、Ｔｂａｌは設定温度Ｔｓｅｔや、日射センサ５１が検出する日射量ＳＵＮ、外気温度センサ３３が検出する外気温度Ｔａｍから算出されるバランス値である。そして、一般的に、この目標吹出温度ＴＡＯは外気温度Ｔａｍが低い程高く、外気温度Ｔａｍが上昇するに伴って低下する。

そして、コントローラ３２は起動時には外気温度センサ３３が検出する外気温度Ｔａｍと目標吹出温度ＴＡＯとに基づいて上記各空調運転のうちの何れかの空調運転を選択する。また、起動後は外気温度Ｔａｍや目標吹出温度ＴＡＯ等の環境や設定条件の変化に応じて前記各空調運転を選択し、切り換えていくものである。

（７）熱媒体循環装置６１の制御
次に、図８〜図１０を参照しながらコントローラ３２が実行する熱媒体循環装置６１の制御について説明する。前述した如くバッテリ５５は低温環境下では充放電性能が低下する。また、バッテリ５５は自己発熱等で高温となった環境下で充放電を行うと、劣化が進行する。

そこで、コントローラ３２は基本的にはバッテリ温度センサ７６が検出するバッテリ５５（発熱機器）の温度（バッテリ温度Ｔｂ）に基づき、後述する如く熱媒体循環装置６１を制御してバッテリ温度Ｔｂを所定の使用下限温度ＢＬ（例えば、０℃）以上、使用上限温度ＢＨ（例えば、＋４０℃）以下の使用温度範囲内に調整するものであるが、熱媒体循環装置６１には熱媒体加熱ヒータ６６が設けられているので、低外気温時等に放熱器４による暖房能力が不足する状況では、この熱媒体加熱ヒータ６６を利用して車室内の暖房補助を行う。

（７−１）暖房補助運転
先ず、図８を参照しながら図３の暖房運転においてコントローラ３２が実行する暖房補助運転について説明する。コントローラ３２は、暖房運転（図３）においては、例えば下記式（ＩＩ）、（ＩＩＩ）を用いて放熱器４に要求される車室内の暖房能力である要求暖房能力Ｑｔｇｔと、放熱器４が発生可能な暖房能力Ｑｈｐを算出している。
Ｑｔｇｔ＝（ＴＣＯ−Ｔｅ）×Ｃｐａ×ρ×Ｑａｉｒ ・・（ＩＩ）
Ｑｈｐ＝ｆ（Ｔａｍ、ＮＣ、ＢＬＶ、ＶＳＰ、ＦＡＮＶｏｕｔ、Ｔｅ）・・（ＩＩＩ）
ここで、Ｔｅは吸熱器温度センサ４８が検出する吸熱器９の温度、Ｃｐａは放熱器４に流入する空気の比熱［ｋｊ／ｋｇ・Ｋ］、ρは放熱器４に流入する空気の密度（比体積）［ｋｇ／ｍ³］、Ｑａｉｒは放熱器４を通過する風量［ｍ³／ｈ］（室内送風機２７のブロワ電圧ＢＬＶなどから推定）、ＶＳＰは車速センサ５２から得られる車速、ＦＡＮＶｏｕｔは室外送風機１５の電圧である。

そして、算出された要求暖房能力Ｑｔｇｔが放熱器４が発生可能な暖房能力Ｑｈｐよりも大きくなり（Ｑｈｐ＜Ｑｔｇｔ）、放熱器４の暖房能力が不足する状況となった場合、コントローラ３２は電磁弁２２を開き、補助膨張弁７３を開放して冷媒の減圧制御を行う状態とする。これにより、放熱器４を出て冷媒回路１３Ｅを流れる冷媒の一部は、図８中実線矢印で示す如く冷媒配管１３Ｆに分流され、残りの冷媒が室外膨張弁６で減圧されて室外熱交換器７に流入し、蒸発して外気から吸熱するようになる。一方、冷媒配管１３Ｆに分流された冷媒は、補助膨張弁７３で減圧された後、冷媒−熱媒体熱交換器６４の冷媒流路６４Ｂに流入し、そこで蒸発するようになる。この冷媒は冷媒流路６４Ｂを流れる過程で熱媒体流路６４Ａを流れる熱媒体から吸熱した後、アキュムレータ１２を経て圧縮機２に吸い込まれる。

他方、コントローラ３２は、例えば先ず三方弁２３の入口と一方の出口を連通した状態で、熱媒体循環装置６１の循環ポンプ６２を運転する。そのとき、バッテリ温度センサ７６が検出するバッテリ温度Ｔｂが使用下限温度ＴＬ以上ではあるが（ＴＬ≦Ｔｂ）、バッテリ５５の廃熱を冷媒回路Ｒ側に回収することが可能か否かの判断基準となる冷媒−熱媒体熱交換器６４の熱媒体流路６４Ａの出口側の熱媒体の温度（出口熱媒体温度Ｔｏｕｔ）の所定値Ｔｏｕｔ１（例えば、＋１０℃程）以下である場合（Ｔｂ≦Ｔｏｕｔ１）、コントローラ３２は三方弁２３を、入口と他方の出口が連通する状態に切り換える。

これにより、熱媒体循環装置６１内の熱媒体は、図８中破線矢印で示す如くバッテリ５５を経ること無くバイパス回路６７に流れ、循環ポンプ６２に吸引されるようになる。また、コントローラ３２は熱媒体加熱ヒータ６６に通電して発熱させる（ＯＮ）。循環ポンプ６２から吐出された熱媒体は熱媒体加熱ヒータ６６に至り、この熱媒体加熱ヒータ６６で加熱された後、冷媒−熱媒体熱交換器６４の熱媒体流路６４Ａに流れ、冷媒流路６４Ｂを流れる冷媒回路Ｒの冷媒と熱交換するようになる。

この冷媒−熱媒体熱交換器６４の冷媒流路６４Ｂ内で蒸発する冷媒は、熱媒体加熱ヒータ６６で加熱された熱媒体の熱を汲み上げることになるので、結果として熱媒体加熱ヒータ６６の発熱量が放熱器４に搬送され、室外熱交換器７で外気から汲み上げられる熱量に加えられて、車室内の暖房能力を補完することになる。コントローラ３２は、例えば要求暖房能力Ｑｔｇｔと暖房能力Ｑｈｐとの差（Ｑｔｇｔ−Ｑｈｐ）に基づき、下記式（ＩＶ）を用いて熱媒体加熱ヒータ６６の通電を制御する。
Ｑｅｃｈ＝Ｑｔｇｔ−Ｑｈｐ ・・（ＩＶ）
尚、上記Ｑｅｃｈは熱媒体加熱ヒータ６６の要求能力（発熱量）である。これにより、要求暖房能力Ｑｔｇｔに対して暖房能力Ｑｈｐが不足する分を補助（補完）し、車室内を快適に暖房すると共に、室外熱交換器７への着霜も抑制する。

このとき、三方弁２３は入口と他方の出口を連通してバイパス回路６７に熱媒体を流しており、バッテリ５５には熱媒体は流れないので、冷媒−熱媒体熱交換器６４の熱媒体流路６４Ａを出た熱媒体がバッテリ５５によって吸熱され、熱媒体の温度が低下してしまうことも回避される。

即ち、圧縮機２から吐出された冷媒を放熱器４にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、室外熱交換器７と冷媒−熱媒体熱交換器６４にて吸熱させ、熱媒体加熱ヒータ６６により熱媒体を加熱する暖房補助運転を実行する際、バッテリ温度Ｔｂは低いが、使用下限温度ＴＬ以上であって（ＴＬ≦Ｔｂ）、バッテリ５５を加熱する必要が無いときには、三方弁２３により熱媒体をバイパス回路６７に流すことで、熱媒体加熱ヒータ６６で加熱された熱媒体が、バッテリ５５との熱交換で温度が低下してしまう不都合を解消することができるようになり、バッテリ５５の熱容量分の無駄な電力が熱媒体加熱ヒータ６６で消費される不都合を未然に回避し、効率的な暖房補助運転を実現することができるようになる。

特に、実施例ではコントローラ３２が、バッテリ５５の温度（バッテリ温度Ｔｂ）が使用下限温度ＴＬ以上である場合にバッテリ５５を加熱する必要が無いと判断するようにしているので、バッテリ５５を加熱する必要が無いことを的確に判断して三方弁２３を切り換え制御することができるようになる。

（７−２）バッテリ廃熱回収運転
一方、例えば前述した図３の暖房運転や上述した図８の暖房補助運転を行っている状態で、例えば充放電によりバッテリ温度Ｔｂが上昇し（使用下限温度ＴＬより高いものとする）、前述した冷媒−熱媒体熱交換器６４の熱媒体流路６４Ａの出口側の熱媒体の温度（出口熱媒体温度Ｔｏｕｔ）の所定値Ｔｏｕｔ１より高くなった場合（Ｔｏｕｔ１＜Ｔｂ）、コントローラ３２はバッテリ５５の廃熱を回収することができるものと判断してバッテリ廃熱回収運転に移行する。図９はこのバッテリ廃熱回収運転を説明する図である。バッテリ廃熱回収運転では、コントローラ３２は三方弁２３をその入口と一方の出口が連通する状態に切り換える。そして、循環ポンプ６２を運転する。また、暖房運転を行っていたときには、コントローラ３２は前述した暖房補助運転の場合と同様に電磁弁２２を開き、補助膨張弁７３を開放して冷媒の減圧制御を行う状態とする。

これにより、放熱器４を出て冷媒回路１３Ｅを流れる冷媒の一部は、図９中実線矢印で示す如く冷媒配管１３Ｆに分流され、残りの冷媒が室外膨張弁６で減圧されて室外熱交換器７に流入し、蒸発して外気から吸熱するようになる。冷媒配管１３Ｆに分流された冷媒は、補助膨張弁７３で減圧された後、冷媒−熱媒体熱交換器６４の冷媒流路６４Ｂに流入し、そこで蒸発するようになる。この冷媒は冷媒流路６４Ｂを流れる過程で熱媒体流路６４Ａを流れる熱媒体から吸熱した後、アキュムレータ１２を経て圧縮機２に吸い込まれる。

一方、熱媒体循環装置６１内の熱媒体は、図９中破線矢印で示す如くバイパス回路６７では無くバッテリ５５に流れ、循環ポンプ６２に吸引されるようになる。また、コントローラ３２は熱媒体加熱ヒータ６６に通電して発熱させる（ＯＮ）。循環ポンプ６２から吐出された熱媒体は熱媒体加熱ヒータ６６に至り、この熱媒体加熱ヒータ６６で加熱された後、冷媒−熱媒体熱交換器６４の熱媒体流路６４Ａに流れる。そして、この熱媒体流路６４Ａから出た熱媒体は、三方弁２３を経てバッテリ５５に流れて熱交換し、当該バッテリ５５から吸熱し、バッテリ５５は逆に熱媒体によって冷却されるようになる。

前述した図８の暖房補助運転を行っているときのバッテリ廃熱回収運転では、コントローラ３２は例えば下記式（Ｖ）を用いて熱媒体加熱ヒータ６６の通電を制御する。
Ｑｅｃｈ＝（Ｑｔｇｔ−Ｑｈｐ）−（Ｔｂ−Ｔｏｕｔ１）×ｋ１×ｋ２ ・・（Ｖ）
ここで、ｋ１は熱媒体循環装置６１内を循環する熱媒体の比熱［ｋｊ／ｋｇ・Ｋ］、ｋ２は熱媒体の流量［ｍ³／ｈ］である。

従って、このバッテリ廃熱回収運転でコントローラ３２は、冷媒−熱媒体熱交換器６４の熱媒体流路６４Ａ内で蒸発する冷媒により汲み上げられる熱量から、バッテリ５５により熱媒体が加熱される分の熱量を差し引いた熱量を発生するように熱媒体加熱ヒータ６６の通電を制御することになる。即ち、バッテリ５５の廃熱も熱媒体により冷媒−熱媒体熱交換器６４に搬送され、冷媒により汲み上げられて車室内の暖房に寄与することになり、熱媒体加熱ヒータ６６の発熱量はバッテリ５５の廃熱分削減されて省エネルギーとなる。

尚、放熱器４が発生可能な暖房能力Ｑｈｐが要求暖房能力Ｑｔｇｔを満足する図３の暖房運転を行っているときのバッテリ廃熱回収運転では（Ｑｔｇｔ≦Ｑｈｐ）、コントローラ３２は上記式（Ｖ）によらず、熱媒体加熱ヒータ６６の通電を停止する（ＯＦＦ）。即ち、バッテリ５５の廃熱のみを利用して放熱器４による暖房補助を行うようにして、最も省エネルギーとなる状態とする。

このように、バッテリ５５の廃熱を回収することができる場合には、コントローラ３２が圧縮機２から吐出された冷媒を放熱器４にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、室外熱交換器７と冷媒−熱媒体熱交換器６４にて吸熱させると共に、三方弁２３によりバッテリ５５に熱媒体を流すようにするので、バッテリ５５の廃熱を有効に利用して効率良く車室内の暖房を行うことができるようになると共に、バッテリ５５のそれ以上の温度上昇も抑制し、且つ、室外熱交換器への着霜を抑制することも可能となる。

この場合も、実施例ではコントローラ３２は、バッテリ温度Ｔｂが当該バッテリ５５から廃熱回収可能か否かの判断基準となる冷媒−熱媒体熱交換器６４の熱媒体流路６４Ｂの出口側の熱媒体の温度（出口熱媒体温度Ｔｏｕｔ）の所定値Ｔｏｕｔ１より高い場合、バッテリ５５の廃熱を回収することができると判断するので、バッテリ５５の廃熱を回収することができることを的確に判断して三方弁２３を切り換え制御することができるようになる。尚、バッテリ温度Ｔｂが所定値Ｔｏｕｔ１以下となった場合には、コントローラ３２は再び前記式（ＩＶ）で熱媒体加熱ヒータ６６を通電する暖房補助運転か、図３の暖房運転に復帰することになる。

（７−３）バッテリ加熱運転
次に、コントローラ３２が実行するバッテリ加熱運転について説明する。コントローラ３２は、バッテリ温度センサ７６が検出するバッテリ温度Ｔｂが使用下限温度ＴＬより低い場合（Ｔｂ＜ＴＬ）、バッテリ５５を加熱する必要があると判断して、三方弁２３をその入口と一方の出口が連通する状態とする（例えば、暖房補助運転で入口と他方の出口が連通する状態であった場合には、入口が一方の出口に連通する状態に切り換える）。そして、循環ポンプ６２を運転する。

これにより、熱媒体循環装置６１内の熱媒体は、前述したバッテリ廃熱回収運転の場合と同様に、図９中破線矢印で示す如くバイパス回路６７では無くバッテリ５５に流れ、循環ポンプ６２に吸引されるようになる。また、コントローラ３２は熱媒体加熱ヒータ６６に通電して発熱させる（ＯＮ）。循環ポンプ６２から吐出された熱媒体は熱媒体加熱ヒータ６６に至り、この熱媒体加熱ヒータ６６で加熱された後、冷媒−熱媒体熱交換器６４の熱媒体流路６４Ａに流れる。そして、この熱媒体流路６４Ａから出た熱媒体は、三方弁２３を経てバッテリ５５に流れて熱交換し、当該バッテリ５５を加熱するようになる。

前述した図８の暖房補助運転を行っているときのバッテリ加熱運転では、コントローラ３２は例えば下記式（ＶＩ）を用いて熱媒体加熱ヒータ６６の通電を制御する。
Ｑｅｃｈ＝（Ｑｔｇｔ−Ｑｈｐ）＋（ＴＬ−Ｔｂ）×ｋ１×ｋ２ ・・（ＶＩ）
ここで、同様にｋ１は熱媒体循環装置６１内を循環する熱媒体の比熱［ｋｊ／ｋｇ・Ｋ］、ｋ２は熱媒体の流量［ｍ³／ｈ］である。即ち、このバッテリ加熱運転でコントローラ３２は、冷媒−熱媒体熱交換器６４の熱媒体流路６４Ａを熱媒体が流れるときに冷媒流路６４Ｂ内で蒸発する冷媒によって汲み上げられる熱量に加え、バッテリ５５の温度を使用下限温度ＴＬまで上昇させるための熱量を発生するように熱媒体加熱ヒータ６６の通電を制御することになる。

尚、放熱器４が発生可能な暖房能力Ｑｈｐが要求暖房能力Ｑｔｇｔを満足する図３の暖房運転を行っているときや（Ｑｔｇｔ≦Ｑｈｐ）、暖房補助運転及び暖房運転以外の運転、若しくは、圧縮機２が停止しているときのバッテリ加熱運転では、コントローラ３２は上記式（ＶＩ）によらず、下記式（ＶＩＩ）を用いて熱媒体加熱ヒータ６６の通電を制御する。
Ｑｅｃｈ＝（ＴＬ−Ｔｂ）×ｋ１×ｋ２ ・・（ＶＩＩ）
ここで、同様にｋ１は熱媒体循環装置６１内を循環する熱媒体の比熱［ｋｊ／ｋｇ・Ｋ］、ｋ２は熱媒体の流量［ｍ³／ｈ］である。即ち、バッテリ５５を加熱するためのみの発熱量を発生する状態とする。

このように、バッテリ５５を加熱する必要がある場合には、コントローラ３２が熱媒体加熱ヒータ６６により熱媒体を加熱すると共に、三方弁２３によりバッテリ５５に熱媒体を流すようにするので、熱媒体加熱ヒータ６６により加熱された熱媒体でバッテリ５５を支障無く使用下限温度ＴＬ以上になるまで加熱することができるようになる。

この場合も、実施例ではコントローラ３２は、バッテリ５５の温度が使用下限温度ＴＬより低い場合に、当該バッテリ５５を加熱する必要があると判断するので、バッテリ５５を加熱する必要があることを的確に判断して三方弁２３を切り換え制御することができるようになる。

尚、バッテリ温度Ｔｂが使用下限温度ＴＬ以上となった場合、コントローラ３２はバッテリ加熱運転を終了し、前述した他の運転（暖房運転や暖房補助運転等）に復帰し、若しくは、熱媒体加熱ヒータ６６の通電や圧縮機２、循環ポンプ６２の運転を停止することになる。

（７−４）バッテリ冷却運転
ここで、バッテリ５５の充放電によりバッテリ温度Ｔｂが急激に上昇し、使用上限温度ＴＨより高くなった場合（ＴＨ＜Ｔｂ）、コントローラ３２はバッテリ５５を冷却する必要があると判断してバッテリ冷却運転を実行する。次に、図１０を用いてバッテリ冷却運転について説明する。

このバッテリ冷却運転では、コントローラ３２は室外膨張弁６及び室内膨張弁８を全閉（全閉位置）とし、電磁弁２２を開き、補助膨張弁７３は開いて冷媒を減圧制御する状態とする。そして、圧縮機２を運転する。また、コントローラ３２は熱媒体加熱ヒータ６６による熱媒体の加熱を停止し（ＯＦＦ）、三方弁２３をその入口と一方の出口が連通する状態に切り換えて循環ポンプ６２を運転する。

これにより、圧縮機２から吐出された冷媒は放熱器４で放熱し、この放熱器４で放熱した全ての冷媒が補助膨張弁７３で減圧され、冷媒−熱媒体熱交換器６４の冷媒流路６４Ｂに流入して蒸発するようになる。また、循環ポンプ６２から吐出された熱媒体は熱媒体加熱ヒータ６６で加熱されずに通過して冷媒−熱媒体熱交換器６４の熱媒体流路６４Ａに流れ、そこで冷媒から吸熱されて冷却された後、三方弁２３を経てバッテリ５５に流れ、当該バッテリ５５から吸熱して冷却するようになる。

このバッテリ冷却運転では、コントローラ３２はバッテリ温度センサ７６が検出するバッテリ５５の温度（バッテリ温度Ｔｂ）と上述した使用上限温度ＴＨとに基づき、例えば下記式（ＶＩＩＩ）を用いて熱媒体循環装置６１に要求されるバッテリ５５の冷却能力である要求バッテリ冷却能力Ｑｂａｔを算出する。
Ｑｂａｔ＝（Ｔｂ−ＴＨ）×ｋ１×ｋ２ ・・（ＶＩＩＩ）
ここで、同様にｋ１は熱媒体循環装置６１内を循環する熱媒体の比熱［ｋｊ／ｋｇ・Ｋ］、ｋ２は熱媒体の流量［ｍ³／ｈ］である。そして、この要求バッテリ冷却能力Ｑｂａｔを達成するように圧縮機２や補助膨張弁７３を制御する。

これにより、バッテリ温度Ｔｂは迅速に低下していくことになる。尚、このバッテリ冷却運転で、バッテリ温度Ｔｂが使用上限温度ＴＨ以下に低下した場合には、コントローラ３２はバッテリ冷却運転を終了し、他の運転（暖房運転や暖房補助運転等）に復帰し、若しくは、圧縮機２や循環ポンプ６２を停止することになる。

このように、バッテリ５５を冷却する必要がある場合、コントローラ３２は圧縮機２から吐出された冷媒を放熱器４にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、冷媒−熱媒体熱交換器６４にて吸熱させると共に、熱媒体加熱ヒータ６６による熱媒体の加熱を停止し、三方弁２３によりバッテリ５５に熱媒体を流すようにするので、冷媒−熱媒体熱交換器６４で冷媒により冷却された熱媒体でバッテリ５５を支障無く冷却することができるようになる。

この場合も、実施例ではコントローラ３２は、バッテリ温度Ｔｂが使用上限温度ＴＨより高い場合、当該バッテリ５５を冷却する必要があると判断するようにしているので、バッテリ５５を冷却する必要があることを的確に判断することができるようになる。

本発明では、以上詳述した如く熱媒体循環装置６１に、バッテリ５５に流すこと無く、熱媒体を循環させるためのバイパス回路６７と、バッテリ５５に熱媒体を流すか、バイパス回路６７に熱媒体を流すかを切り換えるための三方弁２３を設けたことで、三方弁２３により、熱媒体循環装置６１の熱媒体を熱媒体加熱ヒータ６６、冷媒−熱媒体熱交換器６４及びバッテリ５５に流す状態と、バッテリ５５に流すこと無く、熱媒体を熱媒体加熱ヒータ６６、冷媒−熱媒体熱交換器６４及びバイパス回路６７に流す状態とに切り換えることで、バッテリ５５の温度に影響されること無く、効率的な空調運転を実現することが可能となる。

また、実施例ではコントローラ３２により、バッテリ温度Ｔｂに基づいて三方弁２３を制御するようにしているので、バッテリ５５の温度の状況によって適切に三方弁２３を切り換え制御することができるようになる。

尚、上記実施例で説明した冷媒回路Ｒや熱媒体循環装置６１の構成、各温度等の数値や制御ファクタはそれに限定されるものでは無く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能であることは云うまでもない。

１ 車両用空気調和装置
２ 圧縮機
３ 空気流通路
４ 放熱器
６ 室外膨張弁
７ 室外熱交換器
８ 室内膨張弁
９ 吸熱器
２１、２２ 電磁弁
３２ コントローラ（制御装置）
５５ バッテリ（発熱機器）
６１ 熱媒体循環装置
６２ 循環ポンプ
６４ 冷媒−熱媒体熱交換器
６６ 熱媒体加熱ヒータ（加熱装置）
６７ バイパス回路
７３ 補助膨張弁
Ｒ 冷媒回路

Claims (10)

1. 冷媒を圧縮する圧縮機と、
   車室内に供給する空気が流通する空気流通路と、
   前記冷媒を放熱させて前記空気流通路から前記車室内に供給する空気を加熱するための放熱器と、
   車室外に設けられて前記冷媒を吸熱させるための室外熱交換器と、
   車両に搭載された発熱機器に熱媒体を循環させる熱媒体循環装置と、
   制御装置を備え、前記車室内を空調する車両用空気調和装置において、
   前記熱媒体循環装置は、
   前記冷媒と前記熱媒体とを熱交換させるための冷媒−熱媒体熱交換器と、
   前記熱媒体を加熱するための加熱装置と、
   前記発熱機器に流すこと無く、前記熱媒体を循環させるためのバイパス回路と、
   前記発熱機器に前記熱媒体を流すか、前記バイパス回路に前記熱媒体を流すかを切り換えるための流路切換装置を備えたことを特徴とする車両用空気調和装置。
2. 前記制御装置は、前記発熱機器の温度に基づき、前記流路切換装置を制御することを特徴とする請求項１に記載の車両用空気調和装置。
3. 前記制御装置は、前記圧縮機から吐出された前記冷媒を前記放熱器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、前記室外熱交換器と前記冷媒−熱媒体熱交換器にて吸熱させ、前記加熱装置により前記熱媒体を加熱すると共に、
   前記発熱機器を加熱する必要が無い場合、前記流路切換装置により前記バイパス回路に前記熱媒体を流すことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用空気調和装置。
4. 前記制御装置は、前記発熱機器の温度が所定の使用下限温度以上である場合、当該発熱機器を加熱する必要が無いと判断することを特徴とする請求項３に記載の車両用空気調和装置。
5. 前記制御装置は、前記発熱機器の廃熱を回収することができる場合、前記圧縮機から吐出された前記冷媒を前記放熱器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、前記室外熱交換器と前記冷媒−熱媒体熱交換器にて吸熱させると共に、
   前記流路切換装置により前記発熱機器に前記熱媒体を流すことを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。
6. 前記制御装置は、前記発熱機器の温度が、当該発熱機器の廃熱を回収可能か否かの判断基準となる前記冷媒−熱媒体熱交換器の出口側の前記熱媒体の温度の所定値より高い場合、前記発熱機器の廃熱を回収することができると判断することを特徴とする請求項５に記載の車両用空気調和装置。
7. 前記制御装置は、前記発熱機器を加熱する必要がある場合、前記加熱装置により前記熱媒体を加熱すると共に、
   前記流路切換装置により前記発熱機器に前記熱媒体を流すことを特徴とする請求項１乃至請求項６のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。
8. 前記制御装置は、前記発熱機器の温度が所定の使用下限温度より低い場合、当該発熱機器を加熱する必要があると判断することを特徴とする請求項７に記載の車両用空気調和装置。
9. 前記制御装置は、前記発熱機器を冷却する必要がある場合、前記圧縮機から吐出された前記冷媒を前記放熱器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、前記冷媒−熱媒体熱交換器にて吸熱させると共に、
   前記加熱装置による前記熱媒体の加熱を停止し、前記流路切換装置により前記発熱機器に前記熱媒体を流すことを特徴とする請求項１乃至請求項８のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。
10. 前記制御装置は、前記発熱機器の温度が所定の使用上限温度より高い場合、当該発熱機器を冷却する必要があると判断することを特徴とする請求項９に記載の車両用空気調和装置。

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