JP2014020675A - Refrigeration cycle device for cell temperature adjustment - Google Patents

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隆 山中
Masayuki Takeuchi
雅之 竹内
Yasumitsu Omi
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a refrigeration cycle device for cell temperature adjustment that can efficiently cool a cell 20 by preventing a high pressure rise and preventing a coolant and oil from being released beyond a refrigeration cycle.SOLUTION: A refrigeration cycle device for cell temperature adjustment comprises: a pressure relief valve 10 that releases a coolant held in a compressor 1 to the outside of the compressor 1 by opening a valve when a pressure of the coolant exceeds a predetermined pressure; a condenser 2 for dissipating heat of the coolant having been compressed; an expansion valve 3 for expanding the coolant that has passed through the condenser 2; an evaporator 4 for allowing evaporation of the expanded coolant; a cell 20 whose temperature is adjusted by a fluid subjected to heat exchange with the condenser 2 and/or the evaporator 4; a bypass circuit 7 for allowing the coolant to flow therethrough by bypassing at least the expansion valve 3 from a high pressure side to a low pressure side; and a high pressure suppression valve 8 for suppressing, upon a high pressure rise, a high pressure by causing the coolant to flow from the high pressure side to the low pressure side via the bypass circuit 7 with a high pressure being set to be equal to or less than a predetermined pressure relevant to the pressure relief valve 10.

Description

本発明は、車両に搭載される電池の温度調節を行う電池温調用冷凍サイクル装置に関するものである。   The present invention relates to a battery temperature adjusting refrigeration cycle apparatus that adjusts the temperature of a battery mounted on a vehicle.

電気自動車やハイブリッド車などの電動車両では、二次電池等の蓄電装置に蓄えた電気エネルギーを、インバータなどを介して走行用モータに供給している。電池は、急速充電中や走行中等の充放電により自己発熱し温度が上昇していく。電池が高温になると、十分な電池機能を得られないだけでなく、劣化や破損を招いてしまうため、ある温度以下に電池を冷却する必要がある。   In an electric vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle, electric energy stored in a power storage device such as a secondary battery is supplied to a traveling motor via an inverter or the like. The battery self-heats due to charge / discharge during rapid charging or running, and the temperature rises. When the battery becomes high temperature, not only a sufficient battery function cannot be obtained, but also deterioration and breakage are caused. Therefore, it is necessary to cool the battery below a certain temperature.

一方、電池は、冬季等低温時にも入出力特性が悪化し、走行のため等の十分な電力が得られない、あるいは、充電や回生等ができない等の問題が生じる。そのため、電池に対する加熱手段も必要となる場合がある。   On the other hand, the battery has a problem that input / output characteristics deteriorate even at low temperatures such as in winter, and sufficient electric power cannot be obtained for traveling or charging or regeneration cannot be performed. Therefore, a heating means for the battery may be necessary.

電池が最適に作動する温度は、一般的に10℃〜40℃とされ、この温度範囲に電池を温度調節することが必要となる。この様な要求に対応できる車載用システムとして、特許文献1に記載の車両用冷却システムがある。   The temperature at which the battery operates optimally is generally 10 ° C. to 40 ° C., and it is necessary to adjust the temperature of the battery within this temperature range. As a vehicle-mounted system that can meet such demands, there is a vehicle cooling system described in Patent Document 1.

この特許文献1においては、圧縮機と凝縮器と膨張弁と蒸発器とを備えた冷凍サイクルを有し、蒸発器にEV系冷却システムが接続されている。そして、蒸発器と、室内空調用熱交換器と、電池と、DC/DCコンバータとを直列に繋いで、ポンプで冷却媒体を直列に流す構成である。   In this patent document 1, it has the refrigerating cycle provided with the compressor, the condenser, the expansion valve, and the evaporator, and EV system cooling system is connected to the evaporator. And it is the structure which connects an evaporator, the heat exchanger for indoor air conditioning, a battery, and a DC / DC converter in series, and lets a cooling medium flow in series with a pump.

特許第4285292号公報Japanese Patent No. 4285292

上記の特許文献1のような車両用冷却システムを用いて、電池を冷却することも出来るが、1つの冷凍サイクルで、車室内空調と電池とを温度調節した場合、下記のような問題を解決するために冷凍サイクルが複雑になる。   Although the battery can be cooled by using the vehicle cooling system as in Patent Document 1 described above, when the temperature of the vehicle interior air conditioner and the battery is adjusted by one refrigeration cycle, the following problems are solved. This complicates the refrigeration cycle.

第1の問題は、電池に対する温度調節を行った場合、車室内空調フィーリング(エアコン性能)が悪化することである。第2の問題は、車室内空調は加熱、電池は冷却といった異なる別々の要求に応える必要があることである。   The first problem is that the vehicle interior air conditioning feeling (air conditioner performance) deteriorates when the temperature of the battery is adjusted. The second problem is that it is necessary to satisfy different and different requirements such as heating in the vehicle interior air conditioning and cooling the battery.

そこで、電池温調専用の冷凍サイクル(車室内空調とは切り離したスタンドアローン型の冷凍サイクル)を設置したいとの車両メーカの要望がある。この要望実現のためには、電池温調用の冷房および加熱の最大能力が1kW〜2kW程度で、電池の集合体である組電池に一体化できる小型の冷凍サイクル装置を新規開発する必要がある。   Therefore, there is a demand from a vehicle manufacturer to install a refrigeration cycle dedicated to battery temperature control (a stand-alone refrigeration cycle separated from the air conditioning in the vehicle interior). In order to realize this demand, it is necessary to newly develop a small refrigeration cycle apparatus that has a maximum cooling and heating capacity for battery temperature control of about 1 kW to 2 kW and can be integrated into an assembled battery that is an assembly of batteries.

小型の冷凍サイクル装置を組電池と一体化した場合、車室内空調用の空調用冷凍サイクル装置に比べて凝縮器のサイズを小さくする必要がある。このため、凝縮器の内容積(チューブ内の冷媒収容体積)も小さくなる。例えば、一般の空調用凝縮器のチューブ内の内容積は約200ccであるが、上記用途の凝縮器の内容積は、約35ccと成る。   When a small refrigeration cycle apparatus is integrated with an assembled battery, it is necessary to reduce the size of the condenser as compared with an air conditioning refrigeration cycle apparatus for air conditioning in a vehicle interior. For this reason, the internal volume of the condenser (the refrigerant storage volume in the tube) is also reduced. For example, the internal volume in the tube of a general air conditioning condenser is about 200 cc, whereas the internal volume of the condenser for the above application is about 35 cc.

また、図13のように、冷媒充填量と圧縮機高圧側の高圧圧力との関係において、最適充填量は所定の範囲内に制限される。上記スタンドアローン型の冷凍サイクルでは、凝縮器への冷媒充填における余裕度が少なく、運転条件によっては過充填状態となり、高圧圧力が跳ね上がる傾向にある。   Further, as shown in FIG. 13, the optimum filling amount is limited within a predetermined range in the relationship between the refrigerant filling amount and the high pressure on the high pressure side of the compressor. In the above stand-alone refrigeration cycle, there is little margin in charging the refrigerant into the condenser, and depending on the operating conditions, the refrigerant is overfilled and the high pressure tends to jump.

詳述すれば、液冷媒(一例としてのHFC−134a)は、高温高圧になるほど図14のように、液比容積(単位質量当たりの液冷媒の占める容積)が大きくなる傾向にある。このため、図13のように運転負荷が高い(高圧圧力が高い)程、サイクルの最適充填量が、図13の左側に推移して、減少していく傾向にある。   More specifically, the liquid refrigerant (HFC-134a as an example) tends to increase in liquid specific volume (volume occupied by the liquid refrigerant per unit mass) as the temperature and pressure increase, as shown in FIG. For this reason, as the operating load is higher as shown in FIG. 13 (higher pressure is higher), the optimum filling amount of the cycle tends to decrease on the left side of FIG.

この様な高負荷条件で、凝縮器内に冷媒を過充填気味に充填して、冷凍サイクルを作動させた場合に、何らかの外乱で冷凍サイクルのバランスが変化すると、「高圧圧力上昇」、「液冷媒密度低下(液冷媒の比容積増加)」、「凝縮器内の液冷媒量増加」、「凝縮器能力低下」、「高圧圧力上昇」(初めに戻る)という悪循環に陥る。   Under such a high load condition, when the refrigerant is overfilled in the condenser and the refrigeration cycle is operated, if the balance of the refrigeration cycle changes due to some disturbance, "high pressure rise", "liquid A vicious circle of “reduced refrigerant density (increased specific volume of liquid refrigerant)”, “increased amount of liquid refrigerant in the condenser”, “decreased condenser capacity”, and “increased high pressure” (returned to the beginning) occurs.

ここで、凝縮器の放熱性能は、冷媒が凝縮する飽和温度と外気温度との温度差ΔTと、凝縮面積で大部分が決定される。凝縮器内に液冷媒が溜まると、凝縮部面積が低下するため、その分、冷媒が凝縮する飽和温度と外気温度との温度差(上記ΔT)を大きくとる方向にサイクルバランスが変化する。このため、高圧圧力が上昇する。よって、液冷媒が凝縮部に溜まる液冷媒量の変動により、凝縮部の面積が大幅に縮小することなり、高圧圧力が一気に上昇する。   Here, the heat dissipation performance of the condenser is largely determined by the temperature difference ΔT between the saturation temperature at which the refrigerant condenses and the outside air temperature and the condensation area. When liquid refrigerant accumulates in the condenser, the area of the condensing portion decreases, and accordingly, the cycle balance changes in a direction that increases the temperature difference (above ΔT) between the saturation temperature at which the refrigerant condenses and the outside air temperature. For this reason, the high pressure increases. Therefore, the area of the condensing part is significantly reduced due to the fluctuation of the amount of liquid refrigerant in which the liquid refrigerant accumulates in the condensing part, and the high pressure is increased at once.

内容積の大きい凝縮器を使用した場合でも、高圧圧力上昇自体が有るが、凝縮部の能力低下割合(速度)が小さい為、急激な高圧圧力上昇は発生しない。従って、圧縮機制御における高圧圧力フィードバック制御等で対応可能であり、高圧圧力が一気に上昇することが無い。   Even when a condenser with a large internal volume is used, there is a high pressure rise itself, but since the rate of reduction in the capacity (speed) of the condensing part is small, a rapid high pressure rise does not occur. Therefore, it can be handled by high pressure feedback control or the like in the compressor control, and the high pressure does not rise at a stretch.

このように、電池温調専用の冷凍サイクル(車室内空調装置の冷凍システムとは切り離されたスタンドアローン型の冷凍サイクル)では、凝縮器内が液冷媒で満たされるため、凝縮器内のガス冷媒が空気と熱交換できず、空気による凝縮器の冷却能力が一気に低下し、冷凍サイクルの高圧圧力が急激に上昇するという問題が生じる。   In this way, in the refrigeration cycle dedicated to battery temperature control (a stand-alone refrigeration cycle separated from the refrigeration system of the vehicle interior air conditioner), the condenser is filled with liquid refrigerant, so the gas refrigerant in the condenser However, heat cannot be exchanged with the air, the cooling capacity of the condenser with air is reduced at a stretch, and the high pressure of the refrigeration cycle is rapidly increased.

ここで、従来周知のように、保護装置として内部の圧力が高圧になると大気中に冷媒を放出するプレッシャリリーフバルブ(特開2004−353578号公報等)が圧縮機の外装ケースに設けられている。   Here, as is well known in the art, a pressure relief valve (such as Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-353578) that discharges refrigerant into the atmosphere when the internal pressure becomes high is provided as a protective device in the outer case of the compressor. .

このプレッシャリリーフバルブは、圧縮機本体で圧縮された冷媒ガスが所定の圧力に達したときに、その冷媒ガスと圧力を圧縮機の外部大気側に放出または開放する。従って、上記のように、冷凍サイクルの高圧圧力が急激に上昇するという問題が生じた場合は、保護装置としてプレッシャリリーフバルブが開弁する。   This pressure relief valve releases or opens the refrigerant gas and pressure to the outside atmosphere of the compressor when the refrigerant gas compressed by the compressor body reaches a predetermined pressure. Therefore, as described above, when a problem occurs that the high pressure of the refrigeration cycle suddenly increases, the pressure relief valve is opened as a protective device.

図15は、圧縮機内の吐出圧力変化とプレッシャリリーフバルブの開弁圧の関係を図示している。圧縮機内吐出圧力は通常1.5MPa程度であるが、冷凍サイクルの高圧圧力が急激に上昇し、プレッシャリリーフバルブのリリーフ開弁圧(例えば3MPa)を超えると、プレッシャリリーフバルブから大気中(車両内)に冷媒とオイルが噴出する。   FIG. 15 illustrates the relationship between the discharge pressure change in the compressor and the opening pressure of the pressure relief valve. The discharge pressure in the compressor is usually about 1.5 MPa, but when the high pressure in the refrigeration cycle rises rapidly and exceeds the relief opening pressure (for example, 3 MPa) of the pressure relief valve, ) Refrigerant and oil erupt.

電池バックを小型の冷凍サイクルで冷却する場合、このプレッシャリリーフバルブは、電池の近くに設置されることになる。従って、プレッシャリリーフバルブが開弁した場合、圧縮機内の冷媒とオイルとが霧状に噴出し、近くの電池にダメージを与える可能性がある。   When the battery bag is cooled by a small refrigeration cycle, the pressure relief valve is installed near the battery. Therefore, when the pressure relief valve is opened, the refrigerant and oil in the compressor may be sprayed in the form of a mist, which may damage nearby batteries.

特に小型一体化により電池とスタンドアローン型の冷凍サイクル装置とを一体化した場合に問題が大きい。また、放出された分の冷媒を再充填する必要が有り、メンテナンスが煩雑になり、サービス性も悪化する。   The problem is particularly great when the battery and the stand-alone refrigeration cycle apparatus are integrated by compact integration. In addition, it is necessary to refill the refrigerant that has been discharged, which complicates maintenance and deteriorates serviceability.

なお、プレッシャリリーフバルブが開弁する前に、圧縮機の能力(回転数等)を制御することや、運転を停止させる手段もあるが、圧縮機の能力制御は応答性が悪く、確実に圧縮機の能力制御で高圧圧力上昇を抑制できない可能性や、確実に高圧圧力上昇を抑制しようとすると制御定数決めに時間が掛かりすぎるといった問題もある。   In addition, before the pressure relief valve opens, there is a means to control the compressor capacity (rotation speed, etc.) and to stop the operation, but the compressor capacity control is poorly responsive and reliably compresses. There is a possibility that the high pressure rise cannot be suppressed by the capacity control of the machine, and that it takes too much time to determine the control constant if the high pressure rise is surely suppressed.

本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目して成されたものであり、その目的は、電池の冷却に冷凍サイクルを用いた場合に、高圧圧力上昇を防止すると共に、冷媒やオイルが冷凍サイクル外部へ放出されることを防止して、効率良く電池を冷却できる電池温調用冷凍サイクル装置を提供することにある。   The present invention has been made paying attention to such problems existing in the prior art, and its purpose is to prevent an increase in high pressure when a refrigeration cycle is used for cooling a battery, An object of the present invention is to provide a battery temperature control refrigeration cycle apparatus capable of efficiently cooling a battery by preventing refrigerant and oil from being discharged to the outside of the refrigeration cycle.

従来技術として列挙された特許文献の記載内容は、この明細書に記載された技術的要素の説明として、参照によって導入ないし援用することができる。   Descriptions of patent documents listed as prior art can be introduced or incorporated by reference as explanations of technical elements described in this specification.

本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、請求項に記載の発明では、冷媒を圧縮する圧縮機(1)と、圧縮機(1)内の冷媒の圧力が所定圧力を超えると開弁して圧縮機(1)の外部に冷媒を放出するプレッシャリリーフバルブ(10)と、圧縮機(1)によって圧縮された冷媒の熱を放熱する凝縮器(2)と、凝縮器(2)を通過した冷媒を膨張させる膨張弁(3)と、膨張弁(3)にて膨張した冷媒が蒸発する蒸発器(4)と、凝縮器(2)および蒸発器(4)のうち少なくともいずれかと熱交換する流体によって温度調節される電池(20)と、圧縮機(1)によって昇圧された冷媒を、膨張弁(3)をバイパスして流すバイパス回路(7、7a、7b)と、プレッシャリリーフバルブ(10)に係る所定圧力以下の圧力でバイパス回路(7、7a、7b)を介して冷媒を流して、該冷媒の圧力の上昇を抑制する、バイパス回路(7、7a、7b)内に設けられた高圧抑制弁(8)とを備えたことを特徴としている。   In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means. That is, in the invention described in the claims, the compressor (1) that compresses the refrigerant and the valve is opened when the pressure of the refrigerant in the compressor (1) exceeds a predetermined pressure, and the refrigerant is placed outside the compressor (1). Pressure relief valve (10) that discharges, condenser (2) that dissipates heat of the refrigerant compressed by the compressor (1), and expansion valve (3) that expands the refrigerant that has passed through the condenser (2) And an evaporator (4) in which the refrigerant expanded by the expansion valve (3) evaporates, and a battery (20 that is temperature-controlled by a fluid that exchanges heat with at least one of the condenser (2) and the evaporator (4) ), And the refrigerant pressurized by the compressor (1) at a pressure equal to or lower than a predetermined pressure related to the bypass circuit (7, 7a, 7b) and the pressure relief valve (10) that flows through the expansion valve (3). Via the bypass circuit (7, 7a, 7b) Flowing a medium, suppress the rise in pressure of the refrigerant, is characterized in that it comprises a bypass circuit (7, 7a, 7b) pressure suppression valve provided in the (8).

この発明によれば、急激な高圧圧力上昇が発生した場合に、所定圧力以下の段階で、バイパス回路上に設置された高圧抑制弁を開弁し、高圧圧力上昇を抑制すると共に、冷媒やオイルがプレッシャリリーフバルブを介して冷凍サイクル外部へ放出されることを抑制し、放出された冷媒により電池がダメージを受けることを防止することができる。   According to the present invention, when a rapid increase in high pressure occurs, the high pressure suppression valve installed on the bypass circuit is opened at a stage below a predetermined pressure to suppress the increase in high pressure, and the refrigerant or oil Can be prevented from being discharged to the outside of the refrigeration cycle through the pressure relief valve, and the battery can be prevented from being damaged by the discharged refrigerant.

また、電池(20)の使用は、予め定められた車両外部の空気温度の上限である外気上限温度以下で行われ、所定圧力以下の圧力は、外気上限温度において電池(20)を冷却する冷媒の飽和圧力より高い圧力であることを特徴としている。   Further, the battery (20) is used at a temperature lower than the predetermined upper limit of the outside air temperature that is the upper limit of the air temperature outside the vehicle, and a pressure equal to or lower than the predetermined pressure is a refrigerant that cools the battery (20) at the upper limit of the outdoor air temperature. The pressure is higher than the saturation pressure.

この発明によれば、所定圧力以下の圧力は、電池を搭載した車両走行時の外気上限温度において電池を冷却する冷媒の飽和圧力より高い圧力であるから、外気上限温度になるまでは、高圧側と低圧側を繋ぐバイパス回路上に設置された高圧抑制弁が開いてしまうことがないため、少なくとも外気上限温度までにおいて、電池を冷却することができる。   According to the present invention, since the pressure equal to or lower than the predetermined pressure is higher than the saturation pressure of the refrigerant that cools the battery at the outdoor air upper limit temperature when the vehicle is mounted, the high pressure side is required until the outdoor air upper limit temperature is reached. Since the high-pressure suppression valve installed on the bypass circuit connecting the low-pressure side and the low-pressure side does not open, the battery can be cooled at least up to the outside air upper limit temperature.

更に、高圧抑制弁(8)は、凝縮器(2)の出口側と蒸発器(4)との間において設けられたバイパス回路(7a、7b)内に設けられ、蒸発器(4)入口側に設けられた膨張弁(3)の一端にバイパス回路(7a、7b)が接続されていることを特徴としている。   Further, the high-pressure suppression valve (8) is provided in a bypass circuit (7a, 7b) provided between the outlet side of the condenser (2) and the evaporator (4), and the evaporator (4) inlet side. A bypass circuit (7a, 7b) is connected to one end of the expansion valve (3) provided in the valve.

この発明によれば、膨張弁は高圧冷媒を絞って低圧冷媒としており高圧配管と低圧配管とが隣接する場所に設けられている。よって、膨張弁の一端にバイパス回路が接続され、そのバイパス回路内に高圧抑制弁を設けると、膨張弁と高圧抑制弁とを隣接して取付け易い。メンテナンス性に関しては、膨張弁が市場で交換を想定しているので、高圧抑制弁の上記設置位置は、メンテナンスがし易い位置と言える。   According to this invention, the expansion valve squeezes the high-pressure refrigerant into a low-pressure refrigerant, and is provided at a location where the high-pressure pipe and the low-pressure pipe are adjacent to each other. Therefore, when a bypass circuit is connected to one end of the expansion valve and a high-pressure suppression valve is provided in the bypass circuit, the expansion valve and the high-pressure suppression valve are easily attached adjacent to each other. Regarding the maintainability, since the expansion valve is assumed to be replaced in the market, it can be said that the installation position of the high-pressure suppression valve is a position where maintenance is easy.

なお、特許請求の範囲および上記各手段に記載の括弧内の符号ないし説明は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を分かり易く示す一例であり、発明の内容を限定するものではない。   In addition, the code | symbol in parentheses described in a claim and each said means is an example which shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later easily, and limits the content of invention is not.

本発明の第1実施形態における電池温調用冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。It is a refrigerant circuit figure of the refrigerating cycle device for battery temperature control in a 1st embodiment of the present invention. 図1の冷媒回路に使用する高圧抑制弁の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the high pressure | pressure suppression valve used for the refrigerant circuit of FIG. 図1の冷媒回路図において冷凍サイクル運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。FIG. 2 is a refrigerant circuit diagram illustrating a refrigerant flow during a refrigeration cycle operation in the refrigerant circuit diagram of FIG. 1. 図3の冷媒回路において、高圧抑制弁が開弁した場合の冷媒流れを示す冷媒回路図である。FIG. 4 is a refrigerant circuit diagram illustrating a refrigerant flow when the high pressure suppression valve is opened in the refrigerant circuit of FIG. 3. 上記実施形態における電池温調用冷凍サイクル装置の冷却モード時の模式構成図である。It is a schematic block diagram at the time of the cooling mode of the refrigerating cycle apparatus for battery temperature control in the said embodiment. 上記実施形態における制御装置に対する機器の接続状態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the connection state of the apparatus with respect to the control apparatus in the said embodiment. 上記実施形態における電池温調用冷凍サイクル装置の加熱モード時の模式構成図である。It is a schematic block diagram at the time of the heating mode of the refrigerating cycle apparatus for battery temperature control in the said embodiment. 本発明の第2実施形態における電池温調用冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。It is a refrigerant circuit figure of the refrigerating cycle device for battery temperature control in a 2nd embodiment of the present invention. 本発明の第3実施形態における電池温調用冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。It is a refrigerant circuit figure of the refrigerating cycle device for battery temperature control in a 3rd embodiment of the present invention. 本発明の第4実施形態における電池温調用冷凍サイクル装置の模式構成図である。It is a schematic block diagram of the refrigerating-cycle apparatus for battery temperature control in 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5実施形態における電池温調用冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。It is a refrigerant circuit figure of the refrigerating cycle device for battery temperature control in a 5th embodiment of the present invention. 上記第5実施形態における外気温度および電池温度に応じた運転モードの遷移状態を説明するグラフである。It is a graph explaining the transition state of the operation mode according to the outside temperature and battery temperature in the said 5th Embodiment. 発明の背景において、冷媒充填量、高圧圧力、最適充填量の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between refrigerant | coolant filling amount, high pressure, and optimal filling amount in the background of invention. 発明の背景において、液冷媒の一例の圧力と液比容積の関係を示すグラフである。In the background of the invention, it is a graph which shows the relationship between the pressure of one example of a liquid refrigerant, and a liquid specific volume. 発明の背景を説明し、かつ第1実施形態において使用するプレッシャリリーフバルブの開弁圧を説明するグラフである。It is a graph explaining the background of invention and explaining the valve opening pressure of the pressure relief valve used in 1st Embodiment.

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。   A plurality of modes for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. In each embodiment, parts corresponding to the matters described in the preceding embodiment may be denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted. When only a part of the configuration is described in each mode, the other modes described above can be applied to the other parts of the configuration.

各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。   Not only combinations of parts that clearly indicate that the combination is possible in each embodiment, but also the embodiments are partially combined even if they are not clearly specified unless there is a problem with the combination. It is also possible.

(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について図1ないし図5を用いて詳細に説明する。図1は、電池温調用冷凍サイクル装置100において、電池の冷却と加熱つまり温度調節(温調)を行う冷凍サイクルの構成を示している。図1において、冷凍サイクルの構成は、通常の冷凍サイクルのシステム構成(圧縮機1、凝縮器2、膨張弁3、蒸発器4)をベースに、圧縮機吐出部(高圧側)5と圧縮機吸入部(低圧側)6を繋ぐバイパス回路7が設けられている。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 1 shows a configuration of a refrigeration cycle that performs cooling and heating of a battery, that is, temperature adjustment (temperature control) in a battery temperature adjustment refrigeration cycle apparatus 100. In FIG. 1, the configuration of the refrigeration cycle is based on the system configuration of the normal refrigeration cycle (compressor 1, condenser 2, expansion valve 3, and evaporator 4), compressor discharge section (high pressure side) 5 and compressor. A bypass circuit 7 that connects the suction part (low pressure side) 6 is provided.

そして、バイパス回路7上にある所定圧力になると開弁する高圧抑制弁8が設置されている。この高圧抑制弁8は、第1実施形態では差圧弁から構成されているが、電磁弁等の制御弁で構成することもできる。高圧抑制弁8は圧縮機1外部の高圧配管7Hと低圧配管7Lとを連結するバイパス回路7に設けられている。また、高圧圧力を測定する高圧圧力測定手段(圧力センサ)9が周知のように設けられている。なお、バイパス回路7は、冷媒の高圧側から低圧側に向けて少なくとも膨張弁3をバイパスして(通過せずに)冷媒を流し得る。   And the high pressure | pressure suppression valve 8 which opens when it becomes the predetermined pressure on the bypass circuit 7 is installed. The high pressure suppression valve 8 is constituted by a differential pressure valve in the first embodiment, but can also be constituted by a control valve such as an electromagnetic valve. The high-pressure suppression valve 8 is provided in the bypass circuit 7 that connects the high-pressure pipe 7H and the low-pressure pipe 7L outside the compressor 1. Further, a high pressure measuring means (pressure sensor) 9 for measuring the high pressure is provided as is well known. The bypass circuit 7 can flow the refrigerant by bypassing (without passing) the expansion valve 3 from the high pressure side to the low pressure side of the refrigerant.

図2において、バイパス回路7上に設けられ、所定圧力になると開弁する差圧弁から成る高圧抑制弁8の構成を示す。図2の上方が圧縮機吐出部5側となる高圧側である。また、図2の下方が圧縮機吸入部6側となる低圧側である。高圧抑制弁8は、内部にバネ11の押圧力により常時閉弁しているシャット弁12を有する。   FIG. 2 shows a configuration of a high-pressure suppression valve 8 that is provided on the bypass circuit 7 and is a differential pressure valve that opens when a predetermined pressure is reached. The upper side of FIG. 2 is the high pressure side that is the compressor discharge section 5 side. Moreover, the lower side of FIG. 2 is the low pressure side which becomes the compressor suction part 6 side. The high-pressure suppression valve 8 has a shut valve 12 that is normally closed by a pressing force of a spring 11 inside.

図3は、冷凍サイクル運転時の冷媒の流れを矢印で示している。図3において、冷凍サイクルの凝縮器2と蒸発器4とが天地方向に分かれて設置されているが、第1実施形態は、この天地配置でなくても良い。冷媒は、圧縮機1で圧縮され、天側に配置された凝縮器2、圧力センサ9、膨張弁3、蒸発器4と経由して流れて、圧縮機1に戻る。   FIG. 3 shows the flow of the refrigerant during the refrigeration cycle operation with arrows. In FIG. 3, the condenser 2 and the evaporator 4 of the refrigeration cycle are installed separately in the vertical direction, but the first embodiment may not have this vertical arrangement. The refrigerant is compressed by the compressor 1, flows through the condenser 2, the pressure sensor 9, the expansion valve 3, and the evaporator 4 disposed on the top side, and returns to the compressor 1.

圧縮機1の両端に差圧弁から成る高圧抑制弁8が設けられているが、通常時は、閉弁(遮断)している。圧縮機1の圧縮機吐出部5側である高圧側が異常な高圧圧力に成ると、高圧抑制弁8が差圧で開弁して、図4のように、圧縮機1の両端を高圧抑制弁8で短絡して冷媒が流れる。   A high-pressure suppression valve 8 composed of a differential pressure valve is provided at both ends of the compressor 1, but is normally closed (blocked). When the high pressure side which is the compressor discharge section 5 side of the compressor 1 becomes abnormally high pressure, the high pressure suppression valve 8 is opened by the differential pressure, and both ends of the compressor 1 are connected to the high pressure suppression valve as shown in FIG. Short circuit at 8 and refrigerant flows.

図5において、電池冷却時の電池温調用冷凍サイクル装置の構成を説明する。冷凍サイクルの凝縮器2と蒸発器4とが天地方向に夫々設置されている。電池温調用のブロワ11(単にブロワとも言う)によって発生した温調用の風を、蒸発器4または凝縮器2へ導くことで冷却と加熱とを切換える。このための複数の切換えドア13、14、15、16が設けられている。また、外気への放熱(または外気からの吸熱)を行うための電動ファン17が設けられている。   In FIG. 5, the structure of the refrigeration cycle apparatus for battery temperature adjustment during battery cooling will be described. A condenser 2 and an evaporator 4 of the refrigeration cycle are respectively installed in the vertical direction. Cooling and heating are switched by introducing the temperature adjusting air generated by the battery temperature adjusting blower 11 (also simply referred to as a blower) to the evaporator 4 or the condenser 2. For this purpose, a plurality of switching doors 13, 14, 15, 16 are provided. In addition, an electric fan 17 is provided for performing heat radiation to the outside air (or heat absorption from the outside air).

本発明の電池温調用冷凍サイクル装置100は、第1に、内燃機関を走行用駆動源とする内部に電池を有する自動車、第2に内燃機関と二次電池の電力で駆動されるモータとを組み合わせて走行するハイブリッド自動車、第3にモータを走行駆動源とする電気自動車等に用いられる。この第1実施形態は電気自動車に用いられる場合を示している。また、温調される温調対象は、車両に設けられ、温度調節された温調空気が送風可能な空間に配置された電池である。   The battery temperature control refrigeration cycle apparatus 100 according to the present invention includes, firstly, an automobile having a battery inside using an internal combustion engine as a driving source, and secondly, an internal combustion engine and a motor driven by the power of the secondary battery. It is used for a hybrid vehicle that travels in combination, and thirdly, an electric vehicle that uses a motor as a travel drive source. This 1st Embodiment has shown the case where it is used for an electric vehicle. The temperature controlled object to be temperature-controlled is a battery that is provided in a vehicle and arranged in a space where temperature-controlled temperature-controlled air can be blown.

なお、図5には、温度調節を要する温調対象となる電池を冷却する冷却モードを実施したときの空気の流れを矢印により示している。第1実施形態では、電池を成す組電池20を温度調整するための温調流体として、ダクト46内を流れる空気を採用している。   In FIG. 5, arrows indicate the air flow when the cooling mode for cooling the battery to be temperature-controlled requiring temperature adjustment is performed. In 1st Embodiment, the air which flows through the inside of the duct 46 is employ | adopted as a temperature control fluid for adjusting the temperature of the assembled battery 20 which comprises a battery.

組電池20を構成する二次電池は、充放電可能で、車両走行用のモータ等に電力を供給する用途に用いられる。当該電力は、組電池20を構成する各単電池(電池セルとも言う)に蓄えられる。各単電池は、例えばニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池、有機ラジカル電池等から成る。組電池20は、例えば、筐体内に収納された状態で、電気自動車の座席下、後部座席とトランクルームとの間の空間、運転席と助手席の間の空間等に配置される。組電池20が収納された筐体の反ブロワ側の出口46aと熱交換器上流側通路41とはダクト46で空気が流れるようにされている。   The secondary battery constituting the assembled battery 20 is chargeable / dischargeable, and is used for an application for supplying electric power to a vehicle running motor or the like. The electric power is stored in each single battery (also referred to as a battery cell) constituting the assembled battery 20. Each unit cell is composed of, for example, a nickel-hydrogen secondary battery, a lithium ion secondary battery, an organic radical battery, or the like. For example, the assembled battery 20 is arranged in a space between the rear seat and the trunk room, a space between the driver seat and the passenger seat, etc. under the seat of the electric vehicle while being housed in the housing. The duct 46 is configured to allow air to flow between the outlet 46 a on the side opposite to the blower of the housing in which the assembled battery 20 is housed and the heat exchanger upstream side passage 41.

図6は、第1実施形態における制御装置21に対する機器の接続状態を示している。図5および図6のように、電池温調用冷凍サイクル装置100は、通電可能に接続された複数個の単電池からなる組電池20と、組電池20に対して温度調整された空気(以下、「温調空気」ともいう)を送風するブロワ11と、空気を温度調整する熱交換器からなる凝縮器2および蒸発器4と、温調空気が流通する空気通路を運転モードに応じて切換えるドア13、14、15、16と、圧縮機1と電池温度センサ45と、電動ファン17とを備え、更に、これら各機器1、11、13〜16の作動を制御する制御装置21を備える。   FIG. 6 shows a connection state of devices to the control device 21 in the first embodiment. As shown in FIG. 5 and FIG. 6, the battery temperature adjustment refrigeration cycle apparatus 100 includes a battery pack 20 composed of a plurality of single cells connected to be energized, and air (hereinafter referred to as the temperature adjusted) for the battery pack 20. A door for switching the blower 11 for blowing air), the condenser 2 and the evaporator 4 including a heat exchanger for adjusting the temperature of the air, and the air passage through which the temperature-controlled air flows according to the operation mode. 13, 14, 15, 16, a compressor 1, a battery temperature sensor 45, and an electric fan 17, and a control device 21 that controls the operation of these devices 1, 11, 13 to 16.

組電池20内には、空気が各単電池の外表面または電極端子に接触するように流れる電池通路が形成され、温調空気がこの電池通路を流れることで、組電池20を温度調整することができる。ブロワ11は、複数個の単電池に対して温調空気を送風する温調用送風手段である。   A battery passage is formed in the assembled battery 20 so that air contacts the outer surface or electrode terminal of each unit cell, and the temperature of the assembled battery 20 is adjusted by the temperature-controlled air flowing through the battery passage. Can do. The blower 11 is a temperature adjusting blower that blows temperature adjusted air to a plurality of single cells.

組電池20は、複数個の単電池の充電、放電、温度調節に用いられる複数の電子部品(図示せず)によって制御され、周囲を流通する空気によって各単電池が温度調節される。この電子部品は、リレー、充電器のインバータ等を制御する電子部品、電池監視装置、電池保護回路、各種制御装置等から成る。各単電池は、例えば扁平な直方体状の外装ケースを有し、外装ケースから電極端子が突出している。   The assembled battery 20 is controlled by a plurality of electronic components (not shown) used for charging, discharging, and temperature adjustment of the plurality of unit cells, and the temperature of each unit cell is adjusted by the air flowing around. This electronic component includes an electronic component that controls a relay, an inverter of a charger, a battery monitoring device, a battery protection circuit, various control devices, and the like. Each single cell has, for example, a flat rectangular parallelepiped outer case, and electrode terminals protrude from the outer case.

電極端子として、各単電池は、所定の間隔をあけて配置された正極端子および負極端子を有する。例えば、組電池20を構成するすべての単電池は、その積層方向の一方端部側に位置する単電池における負極端子から始まって、隣接する単電池の電極端子間を接続するバスバーによって、積層方向の他方端部側に位置する単電池の正極端子に至るまで通電可能に直列接続されている。   As the electrode terminals, each unit cell has a positive electrode terminal and a negative electrode terminal arranged with a predetermined interval. For example, all the unit cells constituting the assembled battery 20 start from the negative terminal of the unit cell located on one end side in the stacking direction, and are connected in the stacking direction by the bus bar connecting the electrode terminals of the adjacent unit cells. Are connected in series so that they can be energized up to the positive terminal of the unit cell located on the other end side.

冷凍サイクルは、少なくとも圧縮機1、放熱器を成す凝縮器2、減圧手段を成す膨張弁3、および蒸発器4等を環状に接続して構成される冷媒回路を有する。凝縮器2は、組電池20(図5)へ送風する空気を加熱して温調空気を生成する加熱用熱交換器を成す。この凝縮器2は、加熱モード時に、冷凍サイクルにおいて圧縮機1で圧縮された冷媒が凝縮器2の熱交換部を通過する空気に対して放熱する作用により、当該通過空気を加熱する。   The refrigeration cycle has a refrigerant circuit configured by annularly connecting at least a compressor 1, a condenser 2 constituting a radiator, an expansion valve 3 constituting a decompression means, an evaporator 4 and the like. The condenser 2 constitutes a heating heat exchanger that heats the air sent to the assembled battery 20 (FIG. 5) to generate temperature-controlled air. In the heating mode, the condenser 2 heats the passing air by the action of the refrigerant compressed by the compressor 1 in the refrigeration cycle dissipating heat to the air passing through the heat exchange part of the condenser 2.

図1において、さらに詳しく冷凍サイクルの構成を説明する。凝縮器2の熱交換部は、交互に配されたチューブ2tを備え、これらを積層して一体にして形成されている。チューブ2t内には、冷媒が流通し、チューブ2t間に存在するアウターフィンには、加熱される空気が冷媒流れ方向に対して直交する方向に通過する。複数のチューブ2tの一方側端部は、上部タンク2uに接続され、他方側端部は下部タンク2dに接続される。上部タンク2uと下部タンク2dとは、複数のチューブ2tの内部を介して連通する。つまり、下部タンク2d内に流入した冷媒は、チューブ2t内部を介して上部タンク2uの内部に流通しうる。   In FIG. 1, the configuration of the refrigeration cycle will be described in more detail. The heat exchanging part of the condenser 2 includes tubes 2t arranged alternately, and these are laminated and formed integrally. The refrigerant flows in the tubes 2t, and the heated air passes through the outer fins existing between the tubes 2t in a direction orthogonal to the refrigerant flow direction. One end of the plurality of tubes 2t is connected to the upper tank 2u, and the other end is connected to the lower tank 2d. The upper tank 2u and the lower tank 2d communicate with each other through the inside of the plurality of tubes 2t. That is, the refrigerant that has flowed into the lower tank 2d can flow into the upper tank 2u through the tube 2t.

蒸発器4は、組電池20へ送風する空気を冷却して温調空気を生成する冷却用熱交換器の一例である。蒸発器4においては、冷却モード時に、冷凍サイクルにおいて凝縮器2を流出後、減圧器を成す膨張弁3によって減圧された冷媒が、熱交換部を通過する空気から吸熱する。   The evaporator 4 is an example of a cooling heat exchanger that cools air sent to the assembled battery 20 to generate temperature-controlled air. In the evaporator 4, in the cooling mode, after flowing out of the condenser 2 in the refrigeration cycle, the refrigerant decompressed by the expansion valve 3 constituting the decompressor absorbs heat from the air passing through the heat exchange unit.

この蒸発器4の熱交換部は、凝縮器2と同様に、交互に配されたチューブ4tとアウターフィンとを備え、これらを積層して一体にして形成される。チューブ4t内には、冷媒が流通し、チューブ4t間に存在するアウターフィンには、冷却される空気が冷媒流れ方向に対して直交する方向に通過する。複数のチューブ4tの一方側端部は、上部タンク4uに接続され、他方側端部は下部タンク4dに接続される。上部タンク4uと下部タンク4dとは、複数のチューブ4tの内部を介して連通する。つまり、下部タンク4d内に流入した冷媒は、チューブ4t内部を介して上部タンク4uの内部に流通しうる。   Similar to the condenser 2, the heat exchanging portion of the evaporator 4 includes tubes 4 t and outer fins that are alternately arranged, and these are stacked and integrated. The refrigerant flows in the tubes 4t, and the cooled air passes through the outer fins existing between the tubes 4t in a direction perpendicular to the refrigerant flow direction. One end of the plurality of tubes 4t is connected to the upper tank 4u, and the other end is connected to the lower tank 4d. The upper tank 4u and the lower tank 4d communicate with each other through the inside of the plurality of tubes 4t. That is, the refrigerant that has flowed into the lower tank 4d can flow into the upper tank 4u through the tube 4t.

冷凍サイクルは、圧縮機1を迂回可能に蒸発器4と凝縮器2を連絡するバイパス回路7と、バイパス回路7における冷媒の流通を許可および禁止する弁装置の一例である高圧抑制弁8とを有する。   The refrigeration cycle includes a bypass circuit 7 that connects the evaporator 4 and the condenser 2 so as to be able to bypass the compressor 1, and a high-pressure suppression valve 8 that is an example of a valve device that permits and prohibits refrigerant flow in the bypass circuit 7. Have.

なお、圧縮機吐出部5と接続される凝縮器2の部分は、上部タンク2uに限定するものではなく、その高さ位置を任意に設定してもよい。例えば、凝縮器2の当該部分は、下部タンク2dに設けてもよい。   In addition, the part of the condenser 2 connected to the compressor discharge unit 5 is not limited to the upper tank 2u, and the height position thereof may be arbitrarily set. For example, the portion of the condenser 2 may be provided in the lower tank 2d.

また、圧縮機吸入部6と接続される蒸発器4の部分は、下部タンク4dに限定するものではなく、その高さ位置を任意に設定してもよい。例えば、蒸発器4の当該部分は、上部タンク4uに設けてもよい。   Further, the portion of the evaporator 4 connected to the compressor suction portion 6 is not limited to the lower tank 4d, and the height position thereof may be arbitrarily set. For example, the portion of the evaporator 4 may be provided in the upper tank 4u.

また、膨張弁3の出口部と接続される蒸発器4の部分は、下部タンク4dに限定するものではなく、その高さ位置を任意に設定してもよい。例えば、蒸発器4の当該部分は、上部タンク4uに設けてもよい。   Further, the portion of the evaporator 4 connected to the outlet portion of the expansion valve 3 is not limited to the lower tank 4d, and the height position thereof may be arbitrarily set. For example, the portion of the evaporator 4 may be provided in the upper tank 4u.

また、凝縮器2と蒸発器4とには、同じ構成の熱交換器、つまり、全く同じ部品を用いることが可能である。これにより、凝縮器2および蒸発器4として使用する熱交換器を一つの部品で管理できるので、部品の管理工数の低減により製品コスト低減に貢献できる。   Further, the condenser 2 and the evaporator 4 can use heat exchangers having the same configuration, that is, exactly the same components. Thereby, since the heat exchanger used as the condenser 2 and the evaporator 4 can be managed by one part, it can contribute to product cost reduction by reducing the management man-hour of parts.

更に、図5に示すように、これらの熱交換器2、4は、隣接可能であるため、単一の部品(熱交換器ユニット2、4)として一体に構成することも可能である。   Furthermore, as shown in FIG. 5, these heat exchangers 2 and 4 can be adjacent to each other, and thus can be integrally configured as a single component (heat exchanger units 2 and 4).

図5において、電池温調用冷凍サイクル装置100は、組電池20の電池通路と、熱交換器上流側通路41と、熱交換器下流側通路42と、車室外に通じる外気取入れ通路43と、車室外に通じる室外排出通路44とを空気通路として備えている。   In FIG. 5, a refrigeration cycle apparatus 100 for battery temperature control includes a battery passage of the assembled battery 20, a heat exchanger upstream passage 41, a heat exchanger downstream passage 42, an outside air intake passage 43 communicating with the outside of the passenger compartment, An outdoor discharge passage 44 communicating with the outside is provided as an air passage.

電動ファン17は、外気取入れ通路43から室外排出通路44への強制的な外気の流れを創りだすことができる位置に配置される。ブロワ11は、熱交換器下流側通路42の空気流れ下流側と電池通路の空気流れ上流側との間に配置され、熱交換器下流側通路42から電池通路に至る空気流れを創りだす。   The electric fan 17 is disposed at a position where a forced outdoor air flow from the outdoor air intake passage 43 to the outdoor discharge passage 44 can be created. The blower 11 is arranged between the air flow downstream side of the heat exchanger downstream passage 42 and the air flow upstream side of the battery passage, and creates an air flow from the heat exchanger downstream passage 42 to the battery passage.

組電池20には、単電池の温度を検出する電池温度センサ45が設けられている。この電池温度センサ45は、温調対象の温度を検出する機器温度検出手段の一例である。また、電池温度センサ45は、所定の単電池の表面温度、電極端子の温度、およびバスバーの温度のいずれかを検出するように構成することができる。   The assembled battery 20 is provided with a battery temperature sensor 45 that detects the temperature of the unit cell. The battery temperature sensor 45 is an example of a device temperature detection unit that detects the temperature of the temperature adjustment target. The battery temperature sensor 45 can be configured to detect any one of the surface temperature of a predetermined unit cell, the temperature of the electrode terminal, and the temperature of the bus bar.

熱交換器上流側通路41は、凝縮器2および蒸発器4に対して空気流れの上流に位置する通路であり、熱交換器上流側通路41から凝縮器2と蒸発器4のそれぞれの入口部に通じる2つの通路に分岐される。熱交換器下流側通路42は、凝縮器2および蒸発器4に対して空気流れの下流に位置する通路であり、凝縮器2と蒸発器4のそれぞれの出口部から延びる2つの通路が熱交換器下流側通路42に合流する。   The heat exchanger upstream side passage 41 is a passage located upstream of the air flow with respect to the condenser 2 and the evaporator 4, and the respective inlet portions of the condenser 2 and the evaporator 4 from the heat exchanger upstream side passage 41. Branches into two passages leading to The heat exchanger downstream side passage 42 is a passage located downstream of the air flow with respect to the condenser 2 and the evaporator 4, and the two passages extending from the respective outlet portions of the condenser 2 and the evaporator 4 perform heat exchange. It joins the downstream side passage 42 of the vessel.

外気取入れ通路43は、凝縮器2および蒸発器4に対して空気流れの上流に位置する通路である。室外排出通路44は、凝縮器2および蒸発器4に対して空気流れの下流に位置する通路である。   The outside air intake passage 43 is a passage located upstream of the air flow with respect to the condenser 2 and the evaporator 4. The outdoor discharge passage 44 is a passage located downstream of the air flow with respect to the condenser 2 and the evaporator 4.

ドア13〜16は、運転モードに応じて温調空気が流通する空気経路を切換える空気経路切換手段である。ドア13は、熱交換器上流側通路41の下流側、かつ凝縮器2の上流側に位置し、凝縮器2の入口部を熱交換器上流側通路41、外気取入れ通路43のいずれかに連通するように切換える開度位置に設定される空気経路切換手段である。   The doors 13 to 16 are air path switching means for switching the air path through which the temperature-controlled air flows according to the operation mode. The door 13 is located downstream of the heat exchanger upstream passage 41 and upstream of the condenser 2, and the inlet portion of the condenser 2 communicates with either the heat exchanger upstream passage 41 or the outside air intake passage 43. It is an air path switching means set to the opening position which switches so that it may do.

ドア14は、凝縮器2の下流側、かつ熱交換器下流側通路42の上流側に位置し、凝縮器2の出口部を熱交換器下流側通路42、室外排出通路44のいずれかに切換える開度位置に設定される空気経路切換手段である。ドア13およびドア14の開度位置は、図7に示すように、組電池20を温める加熱モード時に、ダクト46を流れる温調空気が凝縮器2の熱交換部を通過する空気通路と組電池20の電池通路とを循環する空気経路を形成するように設定される。   The door 14 is located downstream of the condenser 2 and upstream of the heat exchanger downstream passage 42, and switches the outlet of the condenser 2 to either the heat exchanger downstream passage 42 or the outdoor discharge passage 44. Air path switching means set at the opening position. As shown in FIG. 7, the opening positions of the door 13 and the door 14 are the air passage through which the temperature-controlled air flowing through the duct 46 passes through the heat exchanging portion of the condenser 2 and the assembled battery in the heating mode for heating the assembled battery 20. An air path that circulates through the 20 battery passages is set.

ドア15は、熱交換器上流側通路41の下流側、かつ蒸発器4の上流側に位置し、蒸発器4の入口部を熱交換器上流側通路41、外気取入れ通路43のいずれかに連通するように切換える位置に設定する空気経路切換手段である。ドア16は、蒸発器4の下流側、かつ熱交換器下流側通路42の上流側に位置し、蒸発器4の出口部を熱交換器下流側通路42および室外排出通路44のいずれかに切換える位置に設定する空気経路切換手段である。   The door 15 is located downstream of the heat exchanger upstream passage 41 and upstream of the evaporator 4, and the inlet portion of the evaporator 4 communicates with either the heat exchanger upstream passage 41 or the outside air intake passage 43. It is an air path switching means set to the position to switch so as to. The door 16 is located downstream of the evaporator 4 and upstream of the heat exchanger downstream passage 42, and switches the outlet of the evaporator 4 to either the heat exchanger downstream passage 42 or the outdoor discharge passage 44. Air path switching means for setting the position.

ドア15およびドア16の開度位置は、図5に示すように、組電池20を冷却する冷却モード時に、ダクト46を流れる温調空気が蒸発器4の熱交換部を通過する空気通路と組電池20の電池通路とを循環する空気経路を形成するように設定される。   As shown in FIG. 5, the opening positions of the door 15 and the door 16 are set together with the air passage through which the temperature-controlled air flowing through the duct 46 passes through the heat exchange part of the evaporator 4 in the cooling mode for cooling the assembled battery 20. An air path that circulates through the battery passage of the battery 20 is set.

図6に示すように、制御装置21は、電池温度センサ45(図5)の検出信号が入力され、演算部および記憶装置等に予め記憶された演算プログラムを用いた演算結果に従い、圧縮機1の回転数、各ドア13〜16の開度位置、ブロワ11の回転数および電動ファン17の回転数等の作動を制御する。なお、膨張弁3(図3)は、開度が固定式の減圧器であるが、開度可変式の電子制御式膨張弁を用いて、制御装置21によって減圧量を制御するようにしてもよい。   As shown in FIG. 6, the control device 21 receives the detection signal of the battery temperature sensor 45 (FIG. 5), and according to the calculation result using the calculation program stored in advance in the calculation unit and the storage device, the compressor 1 , The opening positions of the doors 13 to 16, the rotational speed of the blower 11, and the rotational speed of the electric fan 17 are controlled. The expansion valve 3 (FIG. 3) is a decompressor with a fixed opening, but the decompression amount may be controlled by the control device 21 using an electronically controlled expansion valve with a variable opening. Good.

同様に、高圧抑制弁8も電磁弁等の制御弁として圧力センサ9等の信号に応じて制御装置21で開閉制御することもできる。なお、スタンドアローン型といえども、制御装置21は、車室内を空調するためのエアコン制御装置と一体化することができる。   Similarly, the high-pressure suppression valve 8 can also be controlled to open and close by the control device 21 in accordance with a signal from the pressure sensor 9 or the like as a control valve such as an electromagnetic valve. Even in the stand-alone type, the control device 21 can be integrated with an air conditioner control device for air-conditioning the vehicle interior.

制御装置21は、温風の提供によって組電池20を温める加熱モードの実施条件が成立する場合にドア13〜16、ブロワ11、および圧縮機1を制御して加熱モードの運転を実施する。また、組電池20に与える空気を冷却する冷却モードの実施条件が成立する場合に、ドア13〜16、ブロワ11、および圧縮機1を制御して冷却モードの運転を実施する。制御装置21の制御は、車両のスタートスイッチ(例えば、イグニッションスイッチ)がON状態である場合に継続して実施される。   The control device 21 controls the doors 13 to 16, the blower 11, and the compressor 1 to perform the heating mode operation when the heating mode execution condition for warming the assembled battery 20 by providing warm air is established. Moreover, when the implementation conditions of the cooling mode which cools the air given to the assembled battery 20 are materialized, the doors 13-16, the blower 11, and the compressor 1 are controlled, and the operation of a cooling mode is implemented. The control of the control device 21 is continuously performed when a vehicle start switch (for example, an ignition switch) is in an ON state.

制御装置21は、加熱モードでは、図7に示すように、圧縮機1を駆動するとともに、熱交換器上流側通路41と熱交換器下流側通路42とが凝縮器2を経由して連通する空気経路をなすように、ドア13およびドア14の開度位置を制御し、外気取入れ通路43と室外排出通路44とが蒸発器4を経由して連通する空気経路をなすようにドア15およびドア16の開度位置を制御する。さらに制御装置21は、ブロワ11および電動ファン17を制御する。   In the heating mode, as shown in FIG. 7, the controller 21 drives the compressor 1, and the heat exchanger upstream side passage 41 and the heat exchanger downstream side passage 42 communicate with each other via the condenser 2. The opening positions of the door 13 and the door 14 are controlled so as to form an air path, and the door 15 and the door 15 are formed so as to form an air path in which the outside air intake passage 43 and the outdoor discharge passage 44 communicate with each other via the evaporator 4. 16 opening positions are controlled. Further, the control device 21 controls the blower 11 and the electric fan 17.

これにより、圧縮機1から吐出された高圧圧力の冷媒は、凝縮器2で放熱して通過空気を加熱する。加熱された空気は、凝縮器2の熱交換部を通過する空気通路と組電池20の電池通路とを循環し続け、凝縮器2で加熱され続ける。このように加熱され続ける温調空気は、組電池20の電池通路を流通するときに、単電池の表面や電極端子に接触することで単電池を加熱し、組電池20の温度を上昇させることができる。   Thereby, the high-pressure refrigerant discharged from the compressor 1 dissipates heat in the condenser 2 and heats the passing air. The heated air continues to circulate through the air passage that passes through the heat exchange section of the condenser 2 and the battery passage of the assembled battery 20, and continues to be heated by the condenser 2. The temperature-controlled air that continues to be heated in this way, when flowing through the battery passage of the battery pack 20, contacts the surface of the battery cell or the electrode terminal to heat the battery cell and raise the temperature of the battery pack 20. Can do.

また、凝縮器2から流出した冷媒は、膨張弁3(図3)で減圧された後、蒸発器4で気化して通過空気から吸熱することにより通過空気を冷却した後、圧縮機1に吸入される。蒸発器4で冷却された通過空気は、外気取入れ通路43から室外排出通路44へ向けて流通する外気であり、冷却された外気は、再び車室外に排出される。   The refrigerant flowing out of the condenser 2 is decompressed by the expansion valve 3 (FIG. 3), vaporized by the evaporator 4 and absorbed by the passing air to cool the passing air, and then sucked into the compressor 1. Is done. The passing air cooled by the evaporator 4 is the outside air flowing from the outside air intake passage 43 toward the outdoor discharge passage 44, and the cooled outside air is again discharged outside the vehicle compartment.

この場合、車両走行風によって外気を外気取入れ通路43から室外排出通路44へ向けて流通させることができる場合には、電動ファン17を駆動せず停止状態に制御してもよい。このように、加熱運転では、蒸発器4で吸熱した外気の熱を凝縮器2で放熱して空気を加熱し、温調空気として組電池20に対して提供する。
(第1実施形態の作動)
図5において、外気取入れ通路43から取入れられる外気の温度である外気温度が、車両走行時の外気上限温度となる高温(例えば約45℃)のとき、この外気に対して凝縮器2での冷媒飽和温度は約70℃となる。その理由は、以下の通りである。凝縮器2に送風ファン17で外気を送った場合、一旦、凝縮器2と送風ファン17とを通過した風の一部が凝縮器2側に回り込んで再び凝縮器2を通過する熱の回り込みがあるため、上記45℃に熱の回り込み分を考慮して約15℃程度上積みしなければならない。また、効率的な熱交換のために、冷媒と外気との温度差が10℃程度必要である。
In this case, when the outside air can be circulated from the outside air intake passage 43 to the outdoor discharge passage 44 by the vehicle traveling wind, the electric fan 17 may be controlled to be stopped without being driven. Thus, in the heating operation, the heat of the outside air absorbed by the evaporator 4 is dissipated by the condenser 2 to heat the air, and is provided to the assembled battery 20 as temperature-controlled air.
(Operation of the first embodiment)
In FIG. 5, when the outside air temperature, which is the temperature of the outside air taken in from the outside air intake passage 43, is a high temperature (for example, about 45 ° C.) that is the outside air upper limit temperature when the vehicle travels, the refrigerant in the condenser 2 with respect to this outside air. The saturation temperature is about 70 ° C. The reason is as follows. When the outside air is sent to the condenser 2 by the blower fan 17, a part of the wind that has passed through the condenser 2 and the blower fan 17 once wraps around the condenser 2 side and the heat wraps around again through the condenser 2. Therefore, it is necessary to add about 45 ° C. to the 45 ° C. in consideration of heat wraparound. Further, a temperature difference between the refrigerant and the outside air of about 10 ° C. is necessary for efficient heat exchange.

従って、70℃(45+15+10=70)に冷媒温度(冷媒上限温度と称する)が成るように圧縮機1で加熱する必要がある。   Therefore, it is necessary to heat the compressor 1 so that the refrigerant temperature (referred to as the refrigerant upper limit temperature) is 70 ° C. (45 + 15 + 10 = 70).

この加熱により、冷媒の圧力が高まるが、この圧力では、高圧抑制弁8もプレッシャリリーフバルブ10(図1、図15)も開弁することが無いように設定されている。しかし、この種の用途のスタンドアローン型の冷凍サイクルの凝縮器2では、前述したように冷媒を収容する内容積が約35ccと小さいため、凝縮器2内で液化しやすい。そして、凝縮器2内での液化が進行すると、外気と有効に熱交換できるガス冷媒が少なくなり、ますます凝縮器2の能力が低下してしまう。   The pressure of the refrigerant increases due to this heating, and at this pressure, the high pressure suppression valve 8 and the pressure relief valve 10 (FIGS. 1 and 15) are set so as not to open. However, the condenser 2 of the stand-alone type refrigeration cycle for this type of application is liable to be liquefied in the condenser 2 because the internal volume for storing the refrigerant is as small as about 35 cc as described above. And if the liquefaction in the condenser 2 progresses, the gas refrigerant that can effectively exchange heat with the outside air is reduced, and the capacity of the condenser 2 is further reduced.

これを避けるため、差圧弁から成る高圧抑制弁8が、バイパス回路7の高圧側と低圧側との差圧により開弁し、冷媒の圧縮をなくしている。また、この差圧弁から成る高圧抑制弁8が有効に作用する限り、安全弁としての機能を果たすプレッシャリリーフバルブ10が開弁することが無い。従って、冷媒が不用意に空気中に放出され、電池等に悪影響を与えることも無い。なお、プレッシャリリーフバルブ10の開弁圧は、冷媒がHFC−134aである場合、一般的に使われている仕様値は3.3〜4.0MPa−A(図15の約3MPa)である。これに対して、高圧抑制弁8の弁設定圧力は2.1〜3.3MPa−Aである。   In order to avoid this, the high-pressure suppression valve 8 composed of a differential pressure valve is opened by the differential pressure between the high-pressure side and the low-pressure side of the bypass circuit 7 to eliminate the compression of the refrigerant. In addition, as long as the high-pressure suppression valve 8 comprising this differential pressure valve operates effectively, the pressure relief valve 10 that functions as a safety valve will not open. Accordingly, the refrigerant is inadvertently released into the air without adversely affecting the battery or the like. When the refrigerant is HFC-134a, the generally used specification value of the pressure relief valve 10 is 3.3 to 4.0 MPa-A (about 3 MPa in FIG. 15). On the other hand, the valve set pressure of the high-pressure suppression valve 8 is 2.1 to 3.3 MPa-A.

次に、高圧圧力異常時の作動を説明する。冷凍サイクルが過充填状態になり、高圧圧力が上昇した場合、ある圧力以上になった場合に、高低圧配管を繋ぐバイパス回路7(図4)上に設置された差圧弁から成る高圧抑制弁8が開き、高圧圧力上昇を防止する。   Next, the operation when the high pressure is abnormal will be described. When the refrigeration cycle is overfilled and the high pressure rises or exceeds a certain pressure, the high pressure suppression valve 8 comprising a differential pressure valve installed on the bypass circuit 7 (FIG. 4) connecting the high and low pressure pipes. Opens and prevents high pressure rise.

この開弁圧力は、電池冷却に必要な能力を確保するため、上記70℃の冷媒上限温度での飽和圧力より高く、かつプレッシャリリーフバルブ10の開弁圧(上述のように冷媒がHFC132aである場合は約3MPa)より低く設定する必要がある。   This valve opening pressure is higher than the saturation pressure at the refrigerant upper limit temperature of 70 ° C. in order to ensure the capacity required for battery cooling, and the valve opening pressure of the pressure relief valve 10 (the refrigerant is HFC132a as described above). In this case, it is necessary to set it lower than about 3 MPa).

高圧圧力異常時に、差圧弁をなす高圧抑制弁8が開かれることで、高圧冷媒が低圧側に流れ、高圧圧力の異常上昇を防止すると共に、圧縮機1の高温高圧のガスを生成するという仕事量が抑制されるため、冷凍サイクルの能力が低下し、高圧圧力上昇を防止できる。   When the high-pressure pressure abnormality occurs, the high-pressure suppression valve 8 serving as a differential pressure valve is opened, so that the high-pressure refrigerant flows to the low-pressure side, preventing abnormal increase in the high-pressure pressure and generating high-temperature and high-pressure gas of the compressor 1. Since the amount is suppressed, the capacity of the refrigeration cycle is reduced, and an increase in high pressure can be prevented.

また、高圧圧力異常時に、差圧弁をなす高圧抑制弁8が開かれることで、冷凍サイクル内の低圧側に冷媒を導くため、冷凍サイクル外部へ冷媒やオイルが噴出することが無い。よって、組み電池20内の単電池が噴出した冷媒に晒されることがなく、電池の安全性も向上する。   Moreover, since the refrigerant is guided to the low pressure side in the refrigeration cycle by opening the high pressure suppression valve 8 serving as a differential pressure valve when the high pressure is abnormal, the refrigerant and oil are not ejected outside the refrigeration cycle. Therefore, the single battery in the assembled battery 20 is not exposed to the ejected refrigerant, and the safety of the battery is improved.

ちなみに、電池に冷媒が噴出すると、電池の一部が冷媒により冷却(または加熱)されることで、電池パックにとって最適な温度から外れることとなる。こうなると、電池の一部が加熱(40℃以上)された場合は、電池劣化が加速する。更に、高温の冷媒に電池が晒されると、更に安全上の対策を必要とすることが考えられる。   By the way, when the refrigerant is ejected to the battery, a part of the battery is cooled (or heated) by the refrigerant, so that the temperature deviates from the optimum temperature for the battery pack. In this case, when a part of the battery is heated (40 ° C. or higher), the battery deterioration is accelerated. Furthermore, if the battery is exposed to a high-temperature refrigerant, it may be necessary to take further safety measures.

逆に、一部が冷媒によって冷却された場合は、その冷やされた単電池の出力特性が悪化することで、電池パックの出力制限が生じ、この出力制限により電気自動車が走行不能になる可能性がある。また、冷媒と一緒に冷凍サイクル内を循環しているオイルが噴出し、電池の端子(通電部)に付着すると、絶縁性が確保できなくなり漏電する可能性が考えられる。従って、冷凍サイクル外部へ冷媒やオイルが噴出することが無いようにすることが重要と成る。   On the contrary, when a part of the battery is cooled by the refrigerant, the output characteristics of the cooled unit cell are deteriorated, so that the output of the battery pack is restricted. There is. In addition, if the oil circulating in the refrigeration cycle together with the refrigerant is ejected and adheres to the battery terminal (conducting portion), there is a possibility that the insulation cannot be ensured and the electric leakage may occur. Therefore, it is important to prevent the refrigerant and oil from jetting out of the refrigeration cycle.

次に、高圧抑制弁8は、圧縮機1外部の高圧配管7H(図1)と低圧配管7Lとを連結するバイパス回路7の配管中に設けられている。これによれば、高圧抑制弁8が、圧縮機1の外部に設けられているため、走行する地域が異なる車種の相違や搭載する電池20の種別に応じて圧縮機1が同一でも高圧抑制弁8を任意の特性に設定しやすい。   Next, the high-pressure suppression valve 8 is provided in the pipe of the bypass circuit 7 that connects the high-pressure pipe 7H (FIG. 1) outside the compressor 1 and the low-pressure pipe 7L. According to this, since the high pressure suppression valve 8 is provided outside the compressor 1, even if the compressor 1 is the same, the high pressure suppression valve is different depending on the type of the vehicle in which the traveling region is different and the type of the battery 20 to be mounted. It is easy to set 8 to an arbitrary characteristic.

また、高圧抑制弁8が開弁する所定圧力以下の圧力は、プレッシャリリーフバルブ10が開弁する所定圧力の70%以上の圧力である。これによれば、確実にプレッシャリリーフバルブ10が開弁する前に高圧抑制弁8を開弁することができ、かつ異常高圧圧力になった場合に開弁して高圧圧力を抑制できる。   Further, the pressure equal to or lower than the predetermined pressure at which the high pressure suppression valve 8 is opened is 70% or more of the predetermined pressure at which the pressure relief valve 10 is opened. According to this, the high pressure suppression valve 8 can be reliably opened before the pressure relief valve 10 is opened, and when the pressure becomes abnormally high, the high pressure can be suppressed.

なお、プレッシャリリーフバルブ10が開弁してしまう前に、確実に高圧抑制弁8で異常な高圧圧力上昇を抑制するための数値を特定する場合、プレッシャリリーフバルブ10の開弁圧(所定圧力)に対し70%以上(但し、プレッシャリリーフバルブの開弁圧以下)の圧力で高圧抑制弁8が開弁するように開弁圧を設定する根拠について以下に説明する。   In addition, before the pressure relief valve 10 opens, when the numerical value for reliably suppressing the abnormal high pressure rise with the high pressure suppression valve 8 is specified, the valve opening pressure (predetermined pressure) of the pressure relief valve 10 is specified. The basis for setting the valve opening pressure so that the high-pressure suppression valve 8 opens at a pressure of 70% or more (but not more than the valve opening pressure of the pressure relief valve) will be described below.

図15のプレッシャリリーフバルブ10の開弁圧(リリーフ開弁圧)3MPa(正確には3.3MPa−A以上)と、冷媒(HFC−134a)における70℃飽和圧(2.1MPa)との割合は、約0.63(2.1/3.3=0.63)となり、冷媒(HFC−134a)における70℃飽和圧(2.1MPa)は、プレッシャリリーフバルブ10の開弁圧3.3MPaの63%程度である。従って、高圧制御弁8の開弁圧を、所定圧力の70%以上から所定圧力より若干小さな値(75%〜95%程度)に選定するとよい。   Ratio of valve opening pressure (relief valve opening pressure) of 3 MPa (more precisely 3.3 MPa-A or more) of the pressure relief valve 10 of FIG. 15 and 70 ° C. saturation pressure (2.1 MPa) in the refrigerant (HFC-134a) Is approximately 0.63 (2.1 / 3.3 = 0.63), and the 70 ° C. saturation pressure (2.1 MPa) in the refrigerant (HFC-134a) is 3.3 MPa of the opening pressure of the pressure relief valve 10. It is about 63%. Accordingly, the valve opening pressure of the high-pressure control valve 8 may be selected from 70% or more of the predetermined pressure to a value slightly smaller than the predetermined pressure (about 75% to 95%).

これにより、圧縮機1内の冷媒の圧力が所定圧力を超えると、開弁して圧縮機1の外部に冷媒を放出するプレッシャリリーフバルブ10を設けた場合に、この所定圧力以下で、かつ70%以上の圧力から成る高圧側の圧力でバイパス回路7を介して高圧側から低圧側に高圧抑制弁8が冷媒を流すことにより、確実にプレッシャリリーフバルブ10が開弁する前の異常圧力時に高圧抑制弁8で高圧圧力上昇を抑制することができる。   Accordingly, when the pressure relief valve 10 is provided that opens and releases the refrigerant to the outside of the compressor 1 when the pressure of the refrigerant in the compressor 1 exceeds a predetermined pressure, the pressure is less than the predetermined pressure and 70 The high-pressure suppression valve 8 flows the refrigerant from the high-pressure side to the low-pressure side via the bypass circuit 7 with the pressure on the high-pressure side, which is equal to or higher than%, so that the pressure is high at the abnormal pressure before the pressure relief valve 10 is reliably opened. The suppression valve 8 can suppress an increase in high pressure.

更に説明すれば、車両が走行するときの外気は最高45℃程度である。この様な条件で電池温調用冷凍サイクル装置100が運転された場合、高圧圧力は冷媒温度70℃程度の飽和圧力にまで一般的に上昇する。従って、70℃の飽和圧力(2.1MPa)までは、通常の作動状態と判断できる。   More specifically, the outside air when the vehicle travels is about 45 ° C. at maximum. When the battery temperature adjusting refrigeration cycle apparatus 100 is operated under such conditions, the high pressure generally increases to a saturation pressure of about 70 ° C. of the refrigerant temperature. Therefore, it can be judged that the operation state is normal up to a saturation pressure of 70 ° C. (2.1 MPa).

この70℃における冷媒(一般的なHFC−134aの場合)の飽和圧力(2.1MPa)より高い圧力で高圧抑制弁8を開弁させる必要がある。よって、「高圧抑制弁8が開弁する所定圧力以下の圧力は、プレッシャリリーフバルブ10が開弁する所定圧力の70%以上」とすることにより「プレッシャリリーフバルブ10が開弁する所定圧力(3.3MPa)の70%以上の圧力は2.31MPa以上の圧力」と成り、通常の作動状態と判断できる70℃の飽和圧力(2.1MPa)までは高圧抑制弁8が開弁しないようにすることができる。   The high pressure suppression valve 8 needs to be opened at a pressure higher than the saturation pressure (2.1 MPa) of the refrigerant at 70 ° C. (in the case of general HFC-134a). Therefore, “a pressure equal to or lower than a predetermined pressure at which the high-pressure suppression valve 8 is opened is 70% or more of a predetermined pressure at which the pressure relief valve 10 is opened” is set to “a predetermined pressure at which the pressure relief valve 10 is opened (3 .3 MPa) is a pressure of 2.31 MPa or more ”, and prevents the high-pressure suppression valve 8 from opening until a saturation pressure of 70 ° C. (2.1 MPa) that can be judged as a normal operating state. be able to.

また、第1実施形態の高圧抑制弁8の設置位置は、圧縮機1の近辺である。よって圧縮機1と高圧制御弁8とを一体化させることもできる。メンテナンス性に関しても、上記高圧抑制弁8の設置位置は、圧縮機1が市場で交換を想定しているので、高圧抑制弁のメンテナンスがし易い位置と言える。   Further, the installation position of the high pressure suppression valve 8 of the first embodiment is in the vicinity of the compressor 1. Therefore, the compressor 1 and the high-pressure control valve 8 can be integrated. Regarding the maintainability, the installation position of the high-pressure suppression valve 8 can be said to be a position where the high-pressure suppression valve can be easily maintained because the compressor 1 assumes replacement in the market.

また、高圧制御弁8を圧縮機1と一体に構成すれば、予め一体化された高圧抑制弁8および圧縮機1のユニット1、8が、高圧配管7Hと低圧配管7Lとを連結するように取付けられる。また、これによって、部品点数を削減することができる。   If the high-pressure control valve 8 is configured integrally with the compressor 1, the high-pressure suppression valve 8 and the units 1 and 8 of the compressor 1 that are integrated in advance connect the high-pressure pipe 7H and the low-pressure pipe 7L. Mounted. In addition, this can reduce the number of parts.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。なお、以降の各実施形態においては、上述した第1実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成および特徴について説明する。図8おいて、第2実施形態の差圧弁から成る高圧抑制弁8の設置位置について説明する。図8の第2実施形態におけるバイパス回路7aの位置は、凝縮器2の冷媒流れ下流側と蒸発器4の冷媒流れ上流側とを橋絡する位置とし、膨張弁3と並列に高圧抑制弁8を配置している。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the following embodiments, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted, and different configurations and features will be described. In FIG. 8, the installation position of the high-pressure suppression valve 8 composed of the differential pressure valve of the second embodiment will be described. The position of the bypass circuit 7 a in the second embodiment of FIG. 8 is a position that bridges the refrigerant flow downstream side of the condenser 2 and the refrigerant flow upstream side of the evaporator 4, and the high pressure suppression valve 8 in parallel with the expansion valve 3. Is arranged.

上記第2実施形態において、高圧抑制弁8は、凝縮器2の出口側と蒸発器4との間において設けられたバイパス回路7aに設けられている。そして、蒸発器4入口側に設けられた膨張弁3の一端にバイパス回路7aが接続されている。   In the second embodiment, the high pressure suppression valve 8 is provided in a bypass circuit 7 a provided between the outlet side of the condenser 2 and the evaporator 4. A bypass circuit 7a is connected to one end of the expansion valve 3 provided on the inlet side of the evaporator 4.

これによれば、膨張弁3は高圧冷媒を絞って低圧冷媒としており、高圧側と低圧側とが隣接する場所に設けられている。よって、膨張弁3の一端にバイパス回路7aが接続され、そのバイパス回路7a内に高圧抑制弁8を設けると、膨張弁3と高圧抑制弁8とを隣接して取付け易い。   According to this, the expansion valve 3 squeezes the high-pressure refrigerant into a low-pressure refrigerant, and is provided at a location where the high-pressure side and the low-pressure side are adjacent to each other. Therefore, when the bypass circuit 7a is connected to one end of the expansion valve 3 and the high-pressure suppression valve 8 is provided in the bypass circuit 7a, the expansion valve 3 and the high-pressure suppression valve 8 are easily attached adjacent to each other.

このように、上記高圧抑制弁8の設置位置は、膨張弁3に対する隣接位置となる。よって、膨張弁3と高圧抑制弁8とを一体化させることもできる。メンテナンス性に関しても、上記高圧抑制弁8の設置位置は、膨張弁3が市場で交換を想定しているので、高圧抑制弁8のメンテナンスがし易い位置と言える。また、高圧抑制弁8を、膨張弁3と一体に構成した場合、予め一体化された高圧抑制弁8および膨張弁3のユニットが、高圧側と低圧側とを連結するように取付けられる。これによって、部品点数を削減することもできる。   Thus, the installation position of the high pressure suppression valve 8 is an adjacent position to the expansion valve 3. Therefore, the expansion valve 3 and the high-pressure suppression valve 8 can be integrated. Regarding the maintainability, the installation position of the high-pressure suppression valve 8 can be said to be a position where the high-pressure suppression valve 8 can be easily maintained because the expansion valve 3 is assumed to be replaced in the market. Further, when the high pressure suppression valve 8 is configured integrally with the expansion valve 3, the unit of the high pressure suppression valve 8 and the expansion valve 3 integrated in advance is attached so as to connect the high pressure side and the low pressure side. Thereby, the number of parts can be reduced.

(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。図9において、第3実施形態の差圧弁から成る高圧抑制弁8の設置位置について説明する。バイパス回路7bの位置は、凝縮器2を通過した直後と圧縮機1の低圧側とを繋ぐ位置としている。そして、このバイパス回路7bに差圧弁から成る高圧抑制弁8を配置している。また、高圧抑制弁8と、凝縮器2の冷媒流れ下流側と、蒸発器4の冷媒流れ上流側とを膨張弁3で結合している。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. Features different from the above-described embodiment will be described. In FIG. 9, the installation position of the high-pressure suppression valve 8 composed of the differential pressure valve of the third embodiment will be described. The position of the bypass circuit 7 b is a position connecting the immediately after passing through the condenser 2 and the low pressure side of the compressor 1. A high-pressure suppression valve 8 composed of a differential pressure valve is disposed in the bypass circuit 7b. Further, the high pressure suppression valve 8, the refrigerant flow downstream side of the condenser 2, and the refrigerant flow upstream side of the evaporator 4 are connected by the expansion valve 3.

これによれば、膨張弁3は高圧冷媒を絞って低圧冷媒としており高圧側と低圧側とが隣接する場所に設けられている。よって、膨張弁3の一端にバイパス回路7bが接続され、そのバイパス回路7b内に高圧抑制弁8を設けると、膨張弁3と高圧抑制弁8とが隣接して取付けられる。   According to this, the expansion valve 3 squeezes the high-pressure refrigerant into a low-pressure refrigerant, and is provided at a location where the high-pressure side and the low-pressure side are adjacent to each other. Therefore, when the bypass circuit 7b is connected to one end of the expansion valve 3 and the high pressure suppression valve 8 is provided in the bypass circuit 7b, the expansion valve 3 and the high pressure suppression valve 8 are attached adjacently.

また、上記高圧抑制弁8の設置位置は、圧縮機1と膨張弁3の近辺となる。よって、高圧抑制弁8を圧縮機1や膨張弁3と一体化させることができる。また、圧縮機1および膨張弁3は市場で交換を想定している。従って、メンテナンス性に関しても、上記高圧抑制弁8の設置位置は、メンテナンスがし易い位置と言える。また、高圧抑制弁8を、膨張弁3あるいは圧縮機1と一体にすれば、予め膨張弁3あるいは圧縮機1と一体化された高圧抑制弁8のユニットが、バイパス回路7bに取付けられる。これによって、部品点数を削減することができる。   The installation position of the high-pressure suppression valve 8 is in the vicinity of the compressor 1 and the expansion valve 3. Therefore, the high pressure suppression valve 8 can be integrated with the compressor 1 and the expansion valve 3. The compressor 1 and the expansion valve 3 are assumed to be replaced in the market. Therefore, regarding the maintainability, it can be said that the installation position of the high-pressure suppression valve 8 is a position where maintenance is easy. If the high-pressure suppression valve 8 is integrated with the expansion valve 3 or the compressor 1, a unit of the high-pressure suppression valve 8 previously integrated with the expansion valve 3 or the compressor 1 is attached to the bypass circuit 7b. As a result, the number of parts can be reduced.

(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。上記各実施形態においては、高圧抑制弁として、機械式の開閉弁から成る差圧弁を用いたが、第4実施形態と成る図10では、高圧圧力センサ(援用する図3の圧縮機吐出部5に追加して設けた圧力センサ、または既存の圧力センサ9を使用できる)の検出信号により、開弁閉弁作動を行う電磁弁等の制御弁を差圧弁の代わりに用いて、高圧抑制弁8を構成したものである。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. Features different from the above-described embodiment will be described. In each of the above embodiments, a differential pressure valve made up of a mechanical on-off valve is used as the high pressure suppression valve. However, in FIG. 10 which is the fourth embodiment, a high pressure sensor (the compressor discharge section 5 of FIG. In addition to the differential pressure valve, a high pressure suppression valve 8 is used by using a control valve such as a solenoid valve that opens and closes the valve in response to a detection signal of a pressure sensor provided in addition to the above or an existing pressure sensor 9. Is configured.

また、圧縮機1と高圧抑制弁8とを制御する制御装置21(援用する図6の制御装置21と同じ)が設けられている。制御装置21には上記圧縮機吐出部(高圧側)5に設けた圧力センサの値が取り込まれる。そして、高圧抑制弁8は、制御装置21からの信号で開弁する弁からなる。従って、制御装置21により高圧抑制弁8の開弁特性を任意に設定することができる。   Moreover, the control apparatus 21 (same as the control apparatus 21 of FIG. 6 to assist) which controls the compressor 1 and the high pressure | pressure suppression valve 8 is provided. The control device 21 takes in the value of the pressure sensor provided in the compressor discharge section (high pressure side) 5. The high-pressure suppression valve 8 is a valve that is opened by a signal from the control device 21. Therefore, the valve opening characteristic of the high pressure suppression valve 8 can be arbitrarily set by the control device 21.

(第5実施形態)
次に、本発明の第5実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。図11おいて、第5実施形態の冷凍サイクルはヒートサイフォン機能を利用したものである。図11に示すように、蒸発器4は凝縮器2よりも低い位置に配置されている。つまり、車両に設置された状態において、凝縮器2は、蒸発器4よりも高い天側の位置にある。さらに冷媒が蒸発器4に向けて流出する凝縮器2の出口部は、下部タンク2dに設けられ、冷媒配管を介して膨張弁3に接続されている。凝縮器2と蒸発器4とがヒートサイフォン(サーモサイフォンとも言う)機能を発揮するためには、凝縮器2の出口部が凝縮器2の下部に配置されることが好ましい。また膨張弁3は、冷媒配管を介して蒸発器4の下部タンク4dに接続されている。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. Features different from the above-described embodiment will be described. In FIG. 11, the refrigeration cycle of the fifth embodiment utilizes a heat siphon function. As shown in FIG. 11, the evaporator 4 is arranged at a position lower than the condenser 2. That is, in the state installed in the vehicle, the condenser 2 is at a higher position on the top side than the evaporator 4. Furthermore, the outlet part of the condenser 2 from which the refrigerant flows out toward the evaporator 4 is provided in the lower tank 2d and is connected to the expansion valve 3 via a refrigerant pipe. In order for the condenser 2 and the evaporator 4 to exhibit a heat siphon (also referred to as thermosiphon) function, the outlet portion of the condenser 2 is preferably disposed at the lower portion of the condenser 2. The expansion valve 3 is connected to the lower tank 4d of the evaporator 4 through a refrigerant pipe.

冷却を行う場合は、圧縮機1を運転し、蒸発器4と熱交換された冷却風を作ることが一般的である。しかし、圧縮機1を運転するための消費電力により、EV車(電気自動車)の航続距離が少なくなるという課題があった。そこで、凝縮器2を上側(天側)、蒸発器4を下側(地側)に設置し、圧縮機1をバイパスするバイパス回路7を設けた回路構成とする。この回路構成とすることで、電池温度より外気温度が10℃〜15℃低い場合は、後述するヒートサイフォン運転を行うことで、圧縮機1で電力を消費することなく電池を冷却することが可能となる。   When cooling is performed, it is common to operate the compressor 1 and create cooling air heat-exchanged with the evaporator 4. However, there is a problem that the cruising distance of the EV vehicle (electric vehicle) is reduced due to power consumption for operating the compressor 1. Therefore, the condenser 2 is installed on the upper side (top side), the evaporator 4 is installed on the lower side (ground side), and the circuit configuration is provided with the bypass circuit 7 that bypasses the compressor 1. With this circuit configuration, when the outside air temperature is 10 ° C. to 15 ° C. lower than the battery temperature, the battery can be cooled without consuming electric power by the compressor 1 by performing the heat siphon operation described later. It becomes.

このヒートサイフォンの機能について更に説明する。10℃〜40℃で正常に作動する電池の温度が、25℃から35℃で、外気温度が電池温度よりも5℃〜15℃低いと判断された時、制御装置(援用する図10の制御装置21)は、圧縮機1を停止し、電磁弁から成る高圧抑制弁8を開弁してヒートサイフォン運転に切換える。   The function of this heat siphon will be further described. When it is determined that the temperature of the battery that normally operates at 10 ° C. to 40 ° C. is 25 ° C. to 35 ° C. and the outside air temperature is 5 ° C. to 15 ° C. lower than the battery temperature, the control device (control of FIG. The device 21) stops the compressor 1, opens the high-pressure suppression valve 8 comprising an electromagnetic valve, and switches to heat siphon operation.

冷凍サイクル内に充填された液冷媒は、重力により下方に設置された蒸発器4内に蓄えられる。電池内に設定されたブロワ11(援用する図10)により、電池の熱を蒸発器4へ流すことで、蒸発器4内の液冷媒を蒸発させる。   The liquid refrigerant filled in the refrigeration cycle is stored in the evaporator 4 installed below by gravity. The liquid refrigerant in the evaporator 4 is evaporated by causing the heat of the battery to flow to the evaporator 4 by the blower 11 (FIG. 10 to be used) set in the battery.

蒸発した冷媒は、圧縮機1に並列に設置されたバイパス回路7と開弁している電磁弁等から成る高圧抑制弁8とを通り凝縮器2へ導かれ、外気により冷やされることで液化する。そして、液化した冷媒は重力により蒸発器4へ導かれる。この冷媒流れの繰り返しにより、電池を冷却することが出来る。   The evaporated refrigerant is led to the condenser 2 through a bypass circuit 7 installed in parallel to the compressor 1 and a high-pressure suppression valve 8 including a solenoid valve that is opened, and is liquefied by being cooled by outside air. . The liquefied refrigerant is guided to the evaporator 4 by gravity. The battery can be cooled by repeating the refrigerant flow.

図12は、電池の温度と外気温度とに応じて運転モードが変化する運転遷移状態を説明している。このように、ヒートサイフォン運転と通常の冷凍サイクル運転との運転切換えを行い。外気の温度および電池の温度に応じてヒートサイフォン運転が可能であると判断されたときは、通常の冷凍サイクル運転からヒートサイフォン運転に切換える。そして、ヒートサイフォン運転への切換え弁である図10、図11の電磁弁から成る高圧抑制弁3は、高圧圧力異常時、つまり、圧縮機吐出部5の圧力が異常高圧圧力になった時、制御装置21が高圧制御弁8を開弁することで、バイパス回路7を介して高圧側と低圧側とを連通させ、高圧圧力上昇を阻止する弁ともなる。   FIG. 12 illustrates an operation transition state in which the operation mode changes according to the battery temperature and the outside air temperature. In this way, the operation is switched between the heat siphon operation and the normal refrigeration cycle operation. When it is determined that the heat siphon operation is possible according to the temperature of the outside air and the temperature of the battery, the normal refrigeration cycle operation is switched to the heat siphon operation. And the high pressure suppression valve 3 consisting of the electromagnetic valve of FIG. 10 and FIG. 11 which is a switching valve for heat siphon operation is when the high pressure is abnormal, that is, when the pressure of the compressor discharge section 5 becomes an abnormal high pressure. When the control device 21 opens the high-pressure control valve 8, the high-pressure side and the low-pressure side are communicated with each other via the bypass circuit 7, and the high-pressure pressure rise is prevented.

また、上記第5実施形態においては、凝縮器2が天方向に設けられ、蒸発器4が地方向に設けられている。その上で、制御装置21は、圧縮機1を回転させて通常の冷凍サイクルで電池の冷却を行うと共に、圧縮機1を停止させて高圧抑制弁8を異常高圧でないにもかかわらず開弁し、凝縮器2と蒸発器4とにヒートサイフォン機能で冷媒を流している。これによれば、圧縮機1を回転させないでヒートサイフォン機能で電池を冷却でき、かつ、ヒートサイフォン運転への切換えに必要な切換え弁と高圧抑制弁8とを兼用させることができる。   Moreover, in the said 5th Embodiment, the condenser 2 is provided in the sky direction and the evaporator 4 is provided in the earth direction. In addition, the control device 21 rotates the compressor 1 to cool the battery in a normal refrigeration cycle, and stops the compressor 1 to open the high-pressure suppression valve 8 even if it is not abnormally high pressure. The refrigerant is passed through the condenser 2 and the evaporator 4 by a heat siphon function. According to this, the battery can be cooled by the heat siphon function without rotating the compressor 1, and the switching valve and the high pressure suppression valve 8 necessary for switching to the heat siphon operation can be combined.

なお、上記第5実施形態における冷却モードは、ヒートサイフォン機能を利用して図12の高能力冷却モードと低能力冷却モードの2段階の運転モードを設定しているともいえる。以下これについて、詳しく説明する。   In addition, it can be said that the cooling mode in the said 5th Embodiment has set the operation mode of 2 steps, the high capability cooling mode of FIG. 12, and the low capability cooling mode using a heat siphon function. This will be described in detail below.

高能力冷却モードは、電池温度センサ45で検出された電池温度が第1所定温度T1を超える場合に実施される大きな冷却能力を発揮するモードである。第1所定温度T1としては、例えば35℃とすることができる。   The high-capacity cooling mode is a mode that exhibits a large cooling capacity that is performed when the battery temperature detected by the battery temperature sensor 45 exceeds the first predetermined temperature T1. The first predetermined temperature T1 can be set to 35 ° C., for example.

すなわち、制御装置21は、検出された電池温度が35℃を超えたと判定すると、組電池20は即時に冷却を必要とする状態であると判断し、高能力冷却モードを実行する。この高能力冷却モードは、検出される電池温度が第1所定温度T1以下になるまで継続実施され、当該電池温度が第1所定温度T1以下であると判定すると、高能力冷却モードは終了する。なお、援用する図3の矢印は、高能力冷却モードにおける冷媒に流れを示している。   That is, when the control device 21 determines that the detected battery temperature exceeds 35 ° C., it determines that the assembled battery 20 is in a state that requires immediate cooling, and executes the high-capacity cooling mode. This high-capacity cooling mode is continued until the detected battery temperature becomes equal to or lower than the first predetermined temperature T1, and when it is determined that the battery temperature is equal to or lower than the first predetermined temperature T1, the high-capacity cooling mode ends. In addition, the arrow of FIG. 3 to support has shown the flow to the refrigerant | coolant in high capacity cooling mode.

制御装置21は、高能力冷却モードにおいて、図3に示すように、高圧抑制弁8を閉状態に制御し圧縮機1を駆動するとともに、援用する図5の外気取入れ通路43と室外排出通路44とが凝縮器2を経由して連通する空気経路をなすようにドア13およびドア14の開度位置を制御する。そして、熱交換器上流側通路41と熱交換器下流側通路42とが蒸発器4を経由して連通する空気経路をなすようにドア15およびドア16の開度位置を制御する。さらに制御装置21は、ブロワ11および電動ファン17を駆動する。   In the high-capacity cooling mode, the control device 21 controls the high-pressure suppression valve 8 to the closed state to drive the compressor 1 as shown in FIG. 3, and uses the outside air intake passage 43 and the outdoor discharge passage 44 of FIG. And the opening positions of the door 13 and the door 14 are controlled so as to form an air path communicating with each other via the condenser 2. Then, the opening positions of the door 15 and the door 16 are controlled so that the heat exchanger upstream side passage 41 and the heat exchanger downstream side passage 42 form an air path communicating with each other via the evaporator 4. Further, the control device 21 drives the blower 11 and the electric fan 17.

これにより、圧縮機1から吐出された高圧圧力の冷媒は、外気取入れ通路43から室外排出通路44へ向けて流通する外気に対して凝縮器2で放熱して外気を加熱する。加熱された外気は、再び車室外に排出される。このとき、車両走行風によって外気を外気取入れ通路43から室外排出通路44へ向けて流通させることができる場合には、電動ファン17を駆動せず停止状態に制御してもよい。したがって、駐車時等、車両走行風が得られない場合は、電動ファン17を駆動する必要がある。   Thereby, the high-pressure refrigerant discharged from the compressor 1 dissipates heat in the condenser 2 with respect to the outside air flowing from the outside air intake passage 43 toward the outdoor discharge passage 44 and heats the outside air. The heated outside air is again discharged out of the passenger compartment. At this time, when the outside air can be circulated from the outside air intake passage 43 to the outdoor discharge passage 44 by the vehicle traveling wind, the electric fan 17 may be controlled to be stopped without being driven. Therefore, the electric fan 17 needs to be driven when the vehicle traveling wind cannot be obtained during parking or the like.

また、凝縮器2を流出した冷媒は、膨張弁3で減圧された後、蒸発器4で気化して通過空気から吸熱することにより通過空気を冷却した後、圧縮機1に吸入される。蒸発器4で冷却された通過空気は、蒸発器4の熱交換部を通過する空気通路と組電池20の電池通路とを循環し続け、蒸発器4で冷却され続ける。このように冷却され続ける温調空気は、組電池20の電池通路を流通するときに、単電池の表面や電極端子に接触することで単電池から吸熱し、組電池20の温度を低下させることができる。つまり、高能力冷却モードでは、蒸発器4で冷却される空気を温調空気として組電池20に対して提供し、凝縮器2で放熱した冷媒熱を車室外に排出する。   The refrigerant that has flowed out of the condenser 2 is decompressed by the expansion valve 3, vaporized by the evaporator 4, cooled by passing heat from the passing air, and then sucked into the compressor 1. The passing air cooled by the evaporator 4 continues to circulate through the air passage passing through the heat exchange part of the evaporator 4 and the battery passage of the assembled battery 20, and continues to be cooled by the evaporator 4. The temperature-controlled air that continues to be cooled in this way absorbs heat from the unit cell by contacting the surface of the unit cell or the electrode terminal when flowing through the battery passage of the unit cell 20, thereby lowering the temperature of the unit cell 20. Can do. That is, in the high-capacity cooling mode, the air cooled by the evaporator 4 is provided as temperature-controlled air to the assembled battery 20, and the refrigerant heat radiated by the condenser 2 is discharged outside the passenger compartment.

加熱モードは、検出された電池温度が第2所定温度T2未満である場合に実施される大きな加熱能力を発揮するモードである。第2所定温度T2は、第1所定温度T1よりも低い温度に設定され、電池温度がそれ未満になると本来の充放電能力を発揮し難くなる。第2所定温度T2としては、例えば、10℃とすることができる。   The heating mode is a mode that exerts a large heating capability that is performed when the detected battery temperature is lower than the second predetermined temperature T2. The second predetermined temperature T2 is set to a temperature lower than the first predetermined temperature T1, and when the battery temperature becomes lower than that, it becomes difficult to exhibit the original charge / discharge capability. The second predetermined temperature T2 can be set to 10 ° C., for example.

すなわち、制御装置21は、検出された電池温度が10℃未満であると判定すると、電池を即時に加熱を必要とする状態であると判断し、加熱モードを実行する。この加熱モードは、検出される電池温度が第2所定温度T2以上になるまで継続実施され、当該電池温度が第2所定温度T2以上であると判定すると、加熱モードは終了する。なお、加熱モードにおける冷媒の流れは、高能力冷却モードにおける冷媒の流れと同一であるが、ドア13、14、15および16の開度位置が異なる。   That is, when the control device 21 determines that the detected battery temperature is less than 10 ° C., the control device 21 determines that the battery needs to be heated immediately, and executes the heating mode. This heating mode is continued until the detected battery temperature becomes equal to or higher than the second predetermined temperature T2, and when it is determined that the battery temperature is equal to or higher than the second predetermined temperature T2, the heating mode ends. The refrigerant flow in the heating mode is the same as the refrigerant flow in the high performance cooling mode, but the opening positions of the doors 13, 14, 15 and 16 are different.

低能力冷却モードは、検出された電池温度が第3所定温度T3(例えば25℃)以上で第1所定温度T1以下に含まれる所定の温度範囲に該当する場合に実施される比較的小さな冷却能力を発揮するモードである。当該所定の温度範囲は、例えば、25℃以上35℃以下に設定することができる。   The low-capacity cooling mode is a relatively small cooling capacity that is performed when the detected battery temperature falls within a predetermined temperature range that is equal to or higher than a third predetermined temperature T3 (for example, 25 ° C.) and lower than the first predetermined temperature T1. It is a mode that demonstrates. The predetermined temperature range can be set to 25 ° C. or more and 35 ° C. or less, for example.

すなわち、制御装置21は、検出された電池温度が25℃以上35℃以下の範囲に含まれると判定すると、電池は冷却を必要とする状態であるが、急激に温度低下を要する状態でないと判断し、低能力冷却モードを実行する。この低能力冷却モードは、検出される電池温度が25℃未満になるまで、または35℃を超えるまで継続実施される。なお、バイパス回路7を通る図11の矢印は、低能力冷却モードにおける冷媒に流れを示している。但し、外気温度が電池温度よりも5℃〜15℃低いという条件を満たさない場合は、ヒートサイフォンによる冷却は行わないで、圧縮機1を回転させる通常のエアコンサイクルによる冷却が行われる。   That is, if the control device 21 determines that the detected battery temperature is included in the range of 25 ° C. or more and 35 ° C. or less, the control device 21 determines that the battery is in a state that requires cooling but is not in a state that requires rapid temperature reduction. Then, the low capacity cooling mode is executed. This low capacity cooling mode is continued until the detected battery temperature is below 25 ° C. or above 35 ° C. In addition, the arrow of FIG. 11 which passes the bypass circuit 7 has shown the flow to the refrigerant | coolant in low-capacity cooling mode. However, when the outside air temperature does not satisfy the condition that the temperature is 5 ° C. to 15 ° C. lower than the battery temperature, the cooling by the normal air conditioner cycle that rotates the compressor 1 is performed without performing the cooling by the heat siphon.

制御装置21は、低能力冷却モードでは、図11に示すように、圧縮機1を停止状態、電磁弁からなる高圧抑制弁8を開状態に制御し、援用する図10の外気取入れ通路43と室外排出通路44とが凝縮器2を経由して連通する空気経路をなすようにドア13およびドア14の開度位置を制御する。そして、熱交換器上流側通路41と熱交換器下流側通路42とが蒸発器4を経由して連通する空気経路をなすようにドア15およびドア16の開度位置を制御する。さらに制御装置21は、ブロワ11および電動ファン17を駆動する。   In the low-capacity cooling mode, the control device 21 controls the compressor 1 in a stopped state and the high-pressure suppression valve 8 including an electromagnetic valve in an open state, as shown in FIG. The opening positions of the door 13 and the door 14 are controlled so as to form an air path that communicates with the outdoor discharge passage 44 via the condenser 2. Then, the opening positions of the door 15 and the door 16 are controlled so that the heat exchanger upstream side passage 41 and the heat exchanger downstream side passage 42 form an air path communicating with each other via the evaporator 4. Further, the control device 21 drives the blower 11 and the electric fan 17.

これにより、冷凍サイクル内の冷媒の一部は、凝縮器2よりも下方に配置されている蒸発器4に液体冷媒として留まるようになる。ここで組電池20から蒸発器4の熱交換部に送られる温風が熱交換部を通過するときに、液体冷媒が蒸発することにより、温風から吸熱する。これにより、温風は冷却されて再び組電池20の電池通路に供給され電池を冷却する。   Thereby, a part of refrigerant | coolant in a refrigerating cycle comes to remain as a liquid refrigerant in the evaporator 4 arrange | positioned below the condenser 2. FIG. Here, when the warm air sent from the assembled battery 20 to the heat exchange unit of the evaporator 4 passes through the heat exchange unit, the liquid refrigerant evaporates, thereby absorbing heat from the warm air. Thereby, the warm air is cooled and supplied again to the battery passage of the assembled battery 20 to cool the battery.

蒸発器4で蒸発した冷媒は、図11のバイパス回路7を通って、凝縮器2に流入し、凝縮器2の熱交換部を成すチューブ2tで通過空気によって冷却されて凝縮する。そして、凝縮した冷媒は、自重によって凝縮器2の下部タンク2dを経由して再び蒸発器4の下部タンク4dに流入し、上記の冷媒の蒸発、凝縮の作用が繰り返し行われる。したがって、蒸発器4、凝縮器2およびこれらを連通させる冷媒配管は、ヒートサイフォンとして機能する。また、高圧抑制弁8を断続制御したり開度可変制御した場合、または膨張弁3に開度可変式の電子制御式膨張弁を用いて該電子制御式膨張弁の開度を制御したりすることにより、蒸発器4における冷却能力を調整することが可能である。   The refrigerant evaporated in the evaporator 4 flows into the condenser 2 through the bypass circuit 7 in FIG. 11, and is cooled and condensed by the passing air in the tube 2 t forming the heat exchange part of the condenser 2. The condensed refrigerant flows into the lower tank 4d of the evaporator 4 again by its own weight via the lower tank 2d of the condenser 2, and the above-described evaporation and condensation of the refrigerant are repeated. Therefore, the evaporator 4, the condenser 2, and the refrigerant pipe that communicates these function as a heat siphon. Further, when the high-pressure suppression valve 8 is intermittently controlled or variable in opening, the opening of the electronically controlled expansion valve is controlled by using a variable opening electronically controlled expansion valve as the expansion valve 3. Thus, it is possible to adjust the cooling capacity in the evaporator 4.

低能力冷却モードでは、凝縮器2で加熱された外気は、再び車室外に排出される。このとき、車両走行風によって外気を外気取入れ通路43(図10)から室外排出通路44へ向けて流通させることができる場合には、電動ファン17を駆動せず停止状態に制御してもよい。したがって、駐車時等、車両走行風が得られない場合は、電動ファン17を駆動する必要がある。   In the low capacity cooling mode, the outside air heated by the condenser 2 is again discharged out of the passenger compartment. At this time, when the outside air can be circulated from the outside air intake passage 43 (FIG. 10) toward the outdoor discharge passage 44 by the vehicle running wind, the electric fan 17 may be controlled to be stopped without being driven. Therefore, the electric fan 17 needs to be driven when the vehicle traveling wind cannot be obtained during parking or the like.

以下、本実施形態の電池温調用冷凍サイクル装置100がもたらす作用について更に説明する。電池温調用冷凍サイクル装置100は、組電池20と、組電池20に対して温調空気を送風するブロワ11と、温調空気が流通する空気経路を運転モードに応じて変更するドア13、14、15、16と、温調対象を加熱する加熱モードにおいて、冷凍サイクル中を流れる冷媒の放熱作用により温調対象へ送風される空気を加熱する凝縮器2と、温調対象を冷却する冷却モードにおいて、冷凍サイクル中を流れる冷媒の吸熱作用により温調対象へ送風される空気を冷却する蒸発器4と、冷凍サイクルにおいて凝縮器2へ冷媒を吐出する圧縮機1とを備える。蒸発器4は、凝縮器2よりも低い位置に配置される。   Hereinafter, the effect | action which the refrigerating-cycle apparatus 100 for battery temperature control of this embodiment brings is demonstrated further. The battery temperature adjustment refrigeration cycle apparatus 100 includes an assembled battery 20, a blower 11 that blows temperature-controlled air to the assembled battery 20, and doors 13 and 14 that change an air path through which the temperature-controlled air circulates according to an operation mode. 15, 16 and the heating mode for heating the temperature adjustment object, the condenser 2 for heating the air blown to the temperature adjustment object by the heat radiation action of the refrigerant flowing in the refrigeration cycle, and the cooling mode for cooling the temperature adjustment object 1, the evaporator 4 that cools the air blown to the temperature adjustment target by the endothermic action of the refrigerant that flows in the refrigeration cycle, and the compressor 1 that discharges the refrigerant to the condenser 2 in the refrigeration cycle. The evaporator 4 is disposed at a position lower than the condenser 2.

これによれば、圧縮機1を駆動しない場合、すなわち強制的な冷媒の吐出を実施しない場合でも、凝縮器2および蒸発器4について、蒸発、凝縮を繰り返し起こさせるヒートサイフォン機能を実現できる。これにより、圧縮機1を駆動する場合ほど高い冷却能力を必要としない状況、例えば、駐車中、市街地、住宅地の低速運転中等の温調制御において、動力不要の冷却モードが実施できるとともに、周辺への騒音低減が図れる。   According to this, even when the compressor 1 is not driven, that is, when forced refrigerant discharge is not performed, the heat siphon function for causing the condenser 2 and the evaporator 4 to repeatedly evaporate and condense can be realized. As a result, a cooling mode that does not require power can be performed in a temperature control that does not require as high a cooling capacity as when the compressor 1 is driven, for example, during parking, in an urban area, during low-speed operation in a residential area, etc. Noise reduction can be achieved.

また、加熱用熱交換器として冷凍サイクルに含まれる凝縮器2を採用し、冷却用交換器として冷凍サイクルに含まれる蒸発器4を採用するため、簡単な構成の冷凍サイクルを活用することによって、低能力冷却モード、高能力冷却モード、および加熱モードを実行できる装置を提供できる。   In addition, by adopting the condenser 2 included in the refrigeration cycle as a heat exchanger for heating and the evaporator 4 included in the refrigeration cycle as a cooling exchanger, by utilizing a refrigeration cycle with a simple configuration, An apparatus capable of performing a low capacity cooling mode, a high capacity cooling mode, and a heating mode can be provided.

更に、冷凍サイクルを車室内空調用の冷凍サイクルとは独立したサイクルとしたから、車室内空調の制御と適合させる必要がなく、温調対象と成る電池にとって必要とされる温調能力に応じた温調制御が実施できる。また、この電池温調用冷凍サイクル装置100によれば、温調空気は循環する形態であるため、外部からの湿気、埃等の流入を抑制できるとともに、温調空気の熱損失を低減できるため、省電力の装置を提供できる。   Furthermore, since the refrigeration cycle is a cycle independent of the refrigeration cycle for vehicle interior air conditioning, it is not necessary to adapt to the control of vehicle interior air conditioning, and according to the temperature control capability required for the battery to be temperature controlled. Temperature control can be implemented. In addition, according to the battery temperature adjustment refrigeration cycle apparatus 100, since the temperature-controlled air is in a circulating form, it is possible to suppress the inflow of moisture, dust and the like from the outside, and to reduce the heat loss of the temperature-controlled air. A power-saving device can be provided.

加えて、蒸発器4に連通する凝縮器2の出口部(例えば図11の下部タンク2d)は、凝縮器2の下部に配置される。これによれば、蒸発器4で気化した冷媒が凝縮器2で凝縮して液体になった冷媒を、自重により凝縮器2の下部に集め、蒸発器4に確実に送ることができる。したがって、確実かつ効果的なヒートサイフォン機能の発揮を実現できる。   In addition, the outlet portion of the condenser 2 that communicates with the evaporator 4 (for example, the lower tank 2 d in FIG. 11) is disposed at the lower portion of the condenser 2. According to this, the refrigerant evaporated in the evaporator 4 and condensed into a liquid by the condenser 2 can be collected in the lower part of the condenser 2 by its own weight and reliably sent to the evaporator 4. Therefore, it is possible to realize a reliable and effective heat siphon function.

また、図12のように、制御装置21は、電池温度センサ45によって検出された電池の温度が第1所定温度T1を超える場合は、圧縮機1を駆動させるとともに、ドア13〜16およびブロワ11を制御して高能力の冷却モードを実施する。制御装置21は、電池温度センサ45によって検出された温調対象の温度が第2所定温度T2よりも低温である第2所定温度T2未満である場合は、圧縮機1を駆動するとともに、ドア13〜16およびブロワ11を制御して加熱モードを実施する。   As shown in FIG. 12, when the battery temperature detected by the battery temperature sensor 45 exceeds the first predetermined temperature T1, the control device 21 drives the compressor 1 and drives the doors 13 to 16 and the blower 11. To control the high-performance cooling mode. When the temperature of the temperature adjustment target detected by the battery temperature sensor 45 is lower than the second predetermined temperature T2, which is lower than the second predetermined temperature T2, the control device 21 drives the compressor 1 and also opens the door 13 -16 and the blower 11 are controlled and a heating mode is implemented.

制御装置21は、外気温度が所望範囲内であり、かつ電池温度センサ45によって検出された電池の温度が第3所定温度T3以上かつ第1所定温度T1以下に含まれる所定の温度範囲に該当する場合は、圧縮機1を駆動させないで停止状態にするとともに、蒸発器4によって吸熱された空気を温調対象へ送風するようにドア13〜16およびブロワ11を制御して低能力冷却モード(ヒートサイフォンによる冷却)を実施する。   The control device 21 corresponds to a predetermined temperature range in which the outside air temperature is within a desired range and the battery temperature detected by the battery temperature sensor 45 is included in a range between the third predetermined temperature T3 and the first predetermined temperature T1. In this case, the compressor 1 is not driven and is brought into a stopped state, and the doors 13 to 16 and the blower 11 are controlled so that the air absorbed by the evaporator 4 is blown to the temperature control target. (Siphon cooling).

これによれば、複数の能力レベルに応じた温調制御をエネルギーの無駄なく、適切に実施することができる。また、温調対象は、車両走行のための電力を蓄電する二次電池であるため、電池の主要機能(充電、放電等)を発揮できる温度範囲が決まっていることから、省電力かつ低騒音の効果的な温調制御を実施できる。   According to this, the temperature control according to a plurality of capability levels can be appropriately performed without wasting energy. In addition, because the temperature control target is a secondary battery that stores electric power for driving the vehicle, the temperature range in which the battery's main functions (charging, discharging, etc.) can be exhibited has been determined. Effective temperature control can be implemented.

次に、凝縮器2が天方向に設けられ、蒸発器4が地方向に設けられ、制御装置21は、圧縮機1を回転させて通常の冷凍サイクルで電池20の冷却を行うと共に、圧縮機1を停止させて高圧抑制弁8を開弁し、凝縮器2と蒸発器4とにヒートサイフォン機能で冷媒を流す。これによれば、圧縮機1を回転させないでヒートサイフォン機能で電池20を冷却でき、かつヒートサイフォン運転への切換えに必要な切換え弁と高圧抑制弁8とを兼用させることができる。   Next, the condenser 2 is provided in the sky direction, the evaporator 4 is provided in the ground direction, and the control device 21 rotates the compressor 1 to cool the battery 20 in a normal refrigeration cycle. 1 is stopped, the high pressure suppression valve 8 is opened, and the refrigerant flows through the condenser 2 and the evaporator 4 by the heat siphon function. According to this, the battery 20 can be cooled by the heat siphon function without rotating the compressor 1, and the switching valve necessary for switching to the heat siphon operation and the high-pressure suppression valve 8 can be combined.

なお、図12において、第3所定温度T3=第2所定温度T2としてヒートサイフォンによる冷却からエアコンサイクルによる加熱となるように設定することもできるが、第3所定温度T3と第2所定温度T2との間に温度差Hcを設定することで、境界ラインBLでは、図10のドア13〜16を切換えるだけで、迅速に冷却から加熱に切換えることができる。   In FIG. 12, the third predetermined temperature T3 = the second predetermined temperature T2 can be set so that the cooling by the heat siphon is changed to the heating by the air conditioner cycle, but the third predetermined temperature T3 and the second predetermined temperature T2 By setting the temperature difference Hc during the period, the boundary line BL can be quickly switched from cooling to heating only by switching the doors 13 to 16 in FIG.

(その他の実施形態)
上述の実施形態では、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述し
た実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形
して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明
の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範
囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものである。
(Other embodiments)
In the above-described embodiment, the preferred embodiment of the present invention has been described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. It is. The structure of the said embodiment is an illustration to the last, Comprising: The scope of the present invention is not limited to the range of these description. The scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further includes meanings equivalent to the description of the scope of claims and all modifications within the scope.

上記の実施形態において、単電池の温度を電池温度センサによって検出しているが、温調対象である電池の温度の代わりに、電池を収容している筐体の温度、電池近傍の他の部材の温度、電池の雰囲気温度等を検出し、電池の温度状態を判断する指標としてもよい。   In the above embodiment, the temperature of the unit cell is detected by the battery temperature sensor, but instead of the temperature of the battery to be temperature controlled, the temperature of the casing housing the battery, other members in the vicinity of the battery The temperature of the battery, the ambient temperature of the battery, and the like may be detected and used as an index for determining the temperature state of the battery.

上記の実施形態において、ブロワおよび電動ファンは、制御装置によって回転数の制御が可能に構成されているが、運転および停止のみが可能で回転数制御が不可能な機器であってもよい。   In the above embodiment, the blower and the electric fan are configured to be able to control the rotational speed by the control device, but may be devices that can only be operated and stopped but cannot be controlled.

上記の実施形態において、ドアは、板状のドア本体部を有する空気経路切換手段であるが、この形態に限定するものではない。例えば、ドアとして、スライド式のドア、フィルム状のドア本体を有するドアを採用してもよい。また、上記の実施形態において、組電池を構成する単電池の形状は、扁平な直方体状、円筒状等であり、特に限定されない。   In the above embodiment, the door is an air path switching means having a plate-like door main body, but is not limited to this form. For example, a door having a sliding door or a film-like door body may be adopted as the door. Moreover, in said embodiment, the shape of the cell which comprises an assembled battery is a flat rectangular parallelepiped shape, a cylindrical shape, etc., and is not specifically limited.

なお、電池と電池温調専用の冷凍サイクル構成部品(圧縮機、膨張弁、電磁弁からなる高圧抑制弁、蒸発器、凝縮器、電動ファン、ブロワ、通風路切換えドア)とを一体の筐体内または互いに隣接した筐体内に収納しても良い。また、制御装置からの信号で開弁する制御弁から成る高圧制御弁は、電磁弁に限らず電動機や圧電アクチュエータ等で作動する弁であっても良い。   In addition, the battery and the refrigeration cycle components dedicated to battery temperature control (compressor, expansion valve, high-pressure suppression valve consisting of solenoid valve, evaporator, condenser, electric fan, blower, ventilation path switching door) are integrated into a single housing. Or you may accommodate in the mutually adjacent housing | casing. Further, the high-pressure control valve including a control valve that is opened by a signal from the control device is not limited to an electromagnetic valve, and may be a valve that is operated by an electric motor, a piezoelectric actuator, or the like.

用語の統一
2 凝縮器
3 膨張弁
4 蒸発器
7、7a、7b バイパス回路
7H 高圧配管
7L 低圧配管
8 高圧抑制弁
10 プレッシャリリーフバルブ
20 電池(組電池)
21 制御装置
Terminology 2 Condenser 3 Expansion valve 4 Evaporator 7, 7a, 7b Bypass circuit 7H High pressure piping 7L Low pressure piping 8 High pressure suppression valve 10 Pressure relief valve 20 Battery (assembled battery)
21 Control device

Claims (8)

冷媒を圧縮する圧縮機(1)と、
前記圧縮機(1)内の冷媒の圧力が所定圧力を超えると開弁して前記圧縮機(1)の外部に冷媒を放出するプレッシャリリーフバルブ(10)と、
前記圧縮機(1)によって圧縮された冷媒の熱を放熱する凝縮器(2)と、
前記凝縮器(2)を通過した冷媒を膨張させる膨張弁(3)と、
前記膨張弁(3)にて膨張した冷媒が蒸発する蒸発器(4)と、
前記凝縮器(2)および前記蒸発器(4)のうち少なくともいずれかと熱交換する流体によって温度調節される電池(20)と、
前記圧縮機(1)によって昇圧された冷媒を、前記膨張弁(3)をバイパスして流すバイパス回路(7、7a、7b)と、
前記プレッシャリリーフバルブ(10)に係る前記所定圧力以下の圧力で前記バイパス回路(7、7a、7b)を介して冷媒を流して、該冷媒の圧力の上昇を抑制する、前記バイパス回路(7、7a、7b)内に設けられた高圧抑制弁(8)と、を備えたことを特徴とする電池温調用冷凍サイクル装置。
A compressor (1) for compressing the refrigerant;
A pressure relief valve (10) that opens when the pressure of the refrigerant in the compressor (1) exceeds a predetermined pressure and releases the refrigerant to the outside of the compressor (1);
A condenser (2) that dissipates heat of the refrigerant compressed by the compressor (1);
An expansion valve (3) for expanding the refrigerant that has passed through the condenser (2);
An evaporator (4) in which the refrigerant expanded by the expansion valve (3) evaporates;
A battery (20) that is temperature controlled by a fluid that exchanges heat with at least one of the condenser (2) and the evaporator (4);
A bypass circuit (7, 7a, 7b) for flowing the refrigerant pressurized by the compressor (1), bypassing the expansion valve (3);
The bypass circuit (7, 7) is configured to flow a refrigerant through the bypass circuit (7, 7a, 7b) at a pressure equal to or lower than the predetermined pressure related to the pressure relief valve (10) to suppress an increase in the pressure of the refrigerant. 7a, 7b) and a high-pressure suppression valve (8) provided in the battery temperature control refrigeration cycle apparatus.
前記電池(20)の使用は、予め定められた車両外部の空気温度の上限である外気上限温度以下で行われ、前記所定圧力以下の圧力は、前記外気上限温度において前記電池(20)を冷却する冷媒の飽和圧力より高い圧力であることを特徴とする請求項1に記載の電池温調用冷凍サイクル装置。   The use of the battery (20) is performed at a temperature below the upper limit of the outside air, which is a predetermined upper limit of the air temperature outside the vehicle, and the pressure below the predetermined pressure cools the battery (20) at the outside air upper limit temperature. The refrigeration cycle apparatus for battery temperature control according to claim 1, wherein the pressure is higher than a saturation pressure of the refrigerant. 更に、前記圧縮機(1)を制御する制御装置(21)を備え、前記高圧抑制弁(8)は、前記制御装置(21)からの信号で開弁する制御弁からなることを特徴とする請求項1または2に記載の電池温調用冷凍サイクル装置。   Furthermore, the control apparatus (21) which controls the said compressor (1) is provided, The said high pressure | pressure suppression valve (8) consists of a control valve opened by the signal from the said control apparatus (21), It is characterized by the above-mentioned. The refrigeration cycle apparatus for battery temperature control according to claim 1 or 2. 前記凝縮器(2)が天方向に設けられ、前記蒸発器(4)が地方向に設けられ、前記制御装置(21)は、前記圧縮機(1)を回転させて通常の冷凍サイクルで前記電池(20)の冷却を行うと共に、前記圧縮機(1)を停止させて前記高圧抑制弁(8)を開弁し、前記凝縮器(2)と前記蒸発器(4)とにヒートサイフォン機能で冷媒を流すことを特徴とする請求項3に記載の電池温調用冷凍サイクル装置。   The condenser (2) is provided in the sky direction, the evaporator (4) is provided in the ground direction, and the control device (21) rotates the compressor (1) to perform the normal refrigeration cycle. The battery (20) is cooled, the compressor (1) is stopped, the high pressure suppression valve (8) is opened, and a heat siphon function is provided to the condenser (2) and the evaporator (4). The battery temperature control refrigeration cycle apparatus according to claim 3, wherein the refrigerant is caused to flow. 前記圧縮機(1)外部において、前記圧縮機(1)の吐出側に接続された高圧配管(7H)と前記圧縮機(1)の吸入側に接続された低圧配管(7L)とを有し、前記高圧抑制弁(8)は、前記高圧配管(7H)と前記低圧配管(7L)とを連結する前記圧縮機(1)外部の前記バイパス回路(7)に設けられていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載の電池温調用冷凍サイクル装置。   Outside the compressor (1), it has a high pressure pipe (7H) connected to the discharge side of the compressor (1) and a low pressure pipe (7L) connected to the suction side of the compressor (1). The high-pressure suppression valve (8) is provided in the bypass circuit (7) outside the compressor (1) that connects the high-pressure pipe (7H) and the low-pressure pipe (7L). The refrigeration cycle apparatus for battery temperature control according to any one of claims 1 to 4. 前記高圧抑制弁(8)は、前記凝縮器(2)の出口側と前記蒸発器(4)との間において設けられた前記バイパス回路(7a、7b)内に設けられ、前記蒸発器(4)入口側に設けられた前記膨張弁(3)の一端に前記バイパス回路(7a、7b)が接続されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の電池温調用冷凍サイクル装置。   The high-pressure suppression valve (8) is provided in the bypass circuit (7a, 7b) provided between the outlet side of the condenser (2) and the evaporator (4), and the evaporator (4 4) The battery temperature control according to any one of claims 1 to 3, wherein the bypass circuit (7a, 7b) is connected to one end of the expansion valve (3) provided on the inlet side. Refrigeration cycle equipment. 前記高圧抑制弁(8)は、前記膨張弁(3)と一体に構成されていることを特徴とする請求項6に記載の電池温調用冷凍サイクル装置。   The said high-pressure suppression valve (8) is comprised integrally with the said expansion valve (3), The refrigeration cycle apparatus for battery temperature control of Claim 6 characterized by the above-mentioned. 前記高圧抑制弁(8)が開弁する前記所定圧力以下の圧力は、前記プレッシャリリーフバルブ(10)が開弁する前記所定圧力以下で、かつ前記所定圧力の70%以上であることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか一項に記載の電池温調用冷凍サイクル装置。   The pressure equal to or lower than the predetermined pressure at which the high pressure suppression valve (8) opens is equal to or lower than the predetermined pressure at which the pressure relief valve (10) opens and is equal to or higher than 70% of the predetermined pressure. The refrigeration cycle apparatus for battery temperature control according to any one of claims 1 to 7.
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