JP2015045453A - Integrated valve and drive system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガスインジェクションサイクルに切替可能なヒートポンプサイクルに適用される統合弁、および当該統合弁の駆動システムに関するもので、車両用空調装置に好適である。 The present invention relates to an integrated valve applied to a heat pump cycle that can be switched to a gas injection cycle, and a drive system for the integrated valve, and is suitable for a vehicle air conditioner.
従来、電気自動車等のように車室内の暖房用の熱源を確保し難い車両に適用される空調装置として、ヒートポンプサイクル(蒸気圧縮式の冷凍サイクル)の圧縮機から吐出された高温高圧の冷媒を熱源として、車室内の暖房を行うものがある。 Conventionally, high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from a compressor of a heat pump cycle (vapor compression type refrigeration cycle) is used as an air conditioner applied to a vehicle such as an electric vehicle in which it is difficult to secure a heat source for heating the passenger compartment. Some heat sources heat the passenger compartment.
この種のヒートポンプサイクルとして、放熱器と蒸発器の間で冷媒を2段階に減圧し、中間圧冷媒の一部(気相冷媒)を、圧縮機における圧縮過程の冷媒と合流させるガスインジェクションサイクル(エコノマイザ式冷凍サイクル)が知られている。 As this type of heat pump cycle, the refrigerant is decompressed in two stages between the radiator and the evaporator, and a gas injection cycle in which a part of the intermediate pressure refrigerant (gas phase refrigerant) is merged with the refrigerant in the compression process in the compressor ( An economizer refrigeration cycle is known.
例えば、特許文献1には、暖房運転時におけるサイクルの成績係数(COP)を向上させるために、暖房運転時に通常サイクル(一段圧縮サイクル)からガスインジェクションサイクル(二段圧縮サイクル)に切り替えるヒートポンプサイクルが開示されている。
For example,
ここで、ガスインジェクションサイクルに切替可能なヒートポンプサイクルは、通常の一段圧縮サイクルに比べて、放熱器から流出した冷媒の気液を分離する気液分離手段、冷媒回路を切り替える切替手段等が必要となり、サイクル構成が複雑化するといった課題がある。 Here, the heat pump cycle that can be switched to the gas injection cycle requires a gas-liquid separation means that separates the gas-liquid refrigerant flowing out of the radiator, a switching means that switches the refrigerant circuit, and the like, compared to a normal one-stage compression cycle. There is a problem that the cycle configuration becomes complicated.
そこで、特許文献1では、ヒートポンプサイクルにおいて、ガスインジェクションサイクルを実現する際に必要となる気液分離手段、冷媒回路を切り替える切替手段等を統合弁として一体化することで、サイクル構成の簡素化を図っている。
Therefore, in
ところで、本発明者らは、特許文献1に記載の統合弁をヒートポンプサイクルに適用したところ、ヒートポンプサイクルをガスインジェクションサイクルに切り替えた際に、中間圧冷媒通路を介して圧縮機へ液相冷媒が流入してしまう場合があることが判った。このような圧縮機への液相冷媒の流入が生ずると、圧縮機の内部に存する潤滑油が流出して、圧縮機内部の潤滑油不足等の不具合を招く要因となることから、好ましくない。
By the way, when the present inventors applied the integrated valve described in
本発明者らは、上述の不具合の発生要因について調査したところ、当該不具合の発生要因が明らかとなった。以下、この点について、統合弁の構成要素を踏まえて説明する。 When the present inventors investigated the cause of the above-mentioned trouble, the cause of the trouble became clear. Hereinafter, this point will be described based on the components of the integrated valve.
図23は、ガスインジェクションサイクルと通常サイクルに切替可能なヒートポンプサイクルに対して、特許文献1に開示された統合弁を適用した構成(以下、検討例という。)を示す模式図である。なお、図23に示す実線矢印は、暖房運転時にガスインジェクションサイクルに切り替えた際の冷媒の流れを示し、図23に示す破線矢印は、暖房運転時に通常サイクル(一段圧縮サイクル)に切り替えた際の冷媒の流れを示している。
FIG. 23 is a schematic diagram showing a configuration (hereinafter referred to as a study example) in which the integrated valve disclosed in
まず、検討例の各構成要素について簡単に説明する。検討例のヒートポンプサイクル100は、吸入ポート101aから吸入した冷媒を圧縮して吐出ポート101bから吐出すると共に、サイクル内の中間圧冷媒を流入させて圧縮過程の冷媒に合流させる中間圧ポート101cを有する二段圧縮型の圧縮機101を備える。
First, each component of the study example will be briefly described. The
圧縮機101の吐出ポート101b側には、上流側から順に放熱器102、減圧手段103、統合弁104、蒸発器として機能する室外熱交換器105、室外熱交換器105から流出した冷媒の気液を分離するアキュムレータ106等が接続されている。
From the upstream side to the
統合弁104は、減圧手段103から流出した冷媒の気液を分離する気液分離空間104bが形成されたボデー104aの内部に、気相冷媒通路104cおよび液相冷媒通路104dを選択的に開閉する弁体104e、および固定絞り104fが収容されている。なお、弁体104eは、ロッド104gを介して電動アクチュエータ104hに連結されている。なお、気相冷媒通路104cは、中間圧冷媒通路107を介して圧縮機101の中間圧ポート101cに連通している。
The integrated
以上までが検討例に係るヒートポンプサイクル100の説明であり、以下、前述の不具合の発生要因について説明する。
The above is description of the
通常サイクル時には、統合弁104の弁体104eは、電動アクチュエータ104hにより気相冷媒通路104cを閉じ、且つ、液相冷媒通路104dを開く位置に設定される。この場合、液相冷媒通路104dが開いているので、気液分離空間104bから流出した冷媒の全てが、液相冷媒通路104dを介して蒸発器として機能する室外熱交換器105に流入する。
During the normal cycle, the
この状態から、ガスインジェクションサイクルへ切り替える場合、統合弁104では、電動アクチュエータ104hにより、弁体104eの位置が液相冷媒通路104dを閉じ、且つ、気相冷媒通路104cを開く位置に設定される。
When switching from this state to the gas injection cycle, in the integrated
この場合、液相冷媒通路104dが閉鎖されることで、気液分離空間104bにて分離された液相冷媒の全てが、固定絞り104fに流入する。この際、固定絞り104fを通過する冷媒の流量が急激に増加することで、ヒートポンプサイクル10が、サイクル内の低圧冷媒の圧力が急激に低下するようにバランスする。
In this case, all of the liquid-phase refrigerant separated in the gas-
そして、サイクル内の低圧冷媒の急激な圧力低下により、固定絞り104f下流側のアキュムレータ106にてフォーミング(沸騰、突沸)が生じ、アキュムレータ106内に蓄えられた余剰冷媒が圧縮機101の吸入ポート101aへ吸入される。これにより、サイクル内を循環する冷媒の流量が増加する。
Then, due to a rapid pressure drop of the low-pressure refrigerant in the cycle, forming (boiling, bumping) occurs in the
ここで、サイクル内を循環する冷媒の流量が増加するまでの時間は、固定絞り104f前後の圧力差が固定絞り104fで液相冷媒を全て流しきるレベルに拡大するまでの時間よりも短い。 Here, the time until the flow rate of the refrigerant circulating in the cycle increases is shorter than the time until the pressure difference before and after the fixed throttle 104f expands to a level at which all the liquid refrigerant flows through the fixed throttle 104f.
このため、固定絞り104fでは、サイクル内を循環する冷媒の流量が増加した際に、液相冷媒を全て流しきることができず、固定絞り104fにて流しきれない液相冷媒が、気相冷媒と共に気相冷媒通路104cを介して、中間圧冷媒通路107へ流出する。この結果、中間圧冷媒通路107を介して圧縮機101へ液相冷媒が流入してしまう。
For this reason, in the fixed throttle 104f, when the flow rate of the refrigerant circulating in the cycle increases, the liquid-phase refrigerant cannot completely flow through the fixed throttle 104f, and the liquid-phase refrigerant that cannot flow through the fixed throttle 104f is a gas-phase refrigerant. At the same time, the refrigerant flows out to the intermediate
このような不具合は、ヒートポンプサイクル100の冷媒回路の切り替え時に限らず、例えば、ガスインジェクションサイクルにおいて、圧縮機101の負荷状態が急激に増加した場合においても同様に生ずる。つまり、圧縮機101の負荷状態が高負荷状態に移行する過渡期には、固定絞り104fを通過する冷媒の流量が急激に増加して、固定絞り104f通過後の冷媒の圧力が急激に低下するようにサイクルがバランスする。これにより、ヒートポンプサイクル100の冷媒回路の切り替え時と同様に、アキュムレータ106にてフォーミング(沸騰、突沸)が生じ、サイクル内を循環する冷媒の流量が増加するからである。
Such a malfunction occurs not only when the refrigerant circuit of the
本発明は上記点に鑑みて、中間圧冷媒通路を介して圧縮機へ液相冷媒が流入してしまうことを抑制しつつ、ヒートポンプサイクルのサイクル構成の簡素化を図ることのできる統合弁、およびその駆動システムを提供することを目的とする。 In view of the above, the present invention provides an integrated valve capable of simplifying the cycle configuration of the heat pump cycle while suppressing the liquid phase refrigerant from flowing into the compressor through the intermediate pressure refrigerant passage, and An object is to provide such a drive system.
本発明は、ガスインジェクションサイクルに切替可能なヒートポンプサイクル10に適用される統合弁、およびその駆動システムを対象としている。
The present invention is directed to an integrated valve applied to a
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、
ヒートポンプサイクルの圧縮機(11)から吐出された冷媒を流入させる冷媒流入口(141a)、冷媒流入口から流入した冷媒の気液を分離する気液分離空間(141b)、中間圧冷媒通路(15)を介して気液分離空間にて分離された気相冷媒を圧縮機の中間吸入口(11c)側へ流出させる気相側流出口(141e)、および気液分離空間にて分離された液相冷媒を流出させる液相側流出口(142b)が形成されたボデー(140)と、
気液分離空間から気相側流出口へ至る気相冷媒通路(141f)の通路開度を変更する気相側弁体(161)と、
気液分離空間から液相側流出口へ至る液相冷媒通路(142c)の通路開度を変更する液相側弁体(162)と、
気相側弁体および液相側弁体の双方を変位させる駆動手段(18)と、
液相側弁体が液相冷媒通路を閉じた際に、液相側流出口へ流出させる冷媒を減圧する固定絞り(17)と、を備え、
駆動手段は、
気相冷媒通路を閉じる全閉位置に気相側弁体を変位させる際に、液相冷媒通路の通路開度が全開状態となる全開位置に液相側弁体を変位させるように構成され、
液相冷媒通路を閉じる全閉位置に液相側弁体を変位させる際に、気相冷媒通路の通路開度が全開状態となる全開位置、および気相冷媒通路の通路開度が全開状態よりも小さくなる位置に変位させることが可能に構成されていることを特徴としている。
In order to achieve the above object, in the invention described in
Refrigerant inlet (141a) through which the refrigerant discharged from the compressor (11) of the heat pump cycle flows, gas-liquid separation space (141b) for separating the gas and liquid of the refrigerant flowing in from the refrigerant inlet, and intermediate pressure refrigerant passage (15 ) Through which the gas-phase refrigerant separated in the gas-liquid separation space flows out to the intermediate suction port (11c) side of the compressor, and the liquid separated in the gas-liquid separation space A body (140) formed with a liquid-phase side outlet (142b) through which the phase refrigerant flows out;
A gas-phase-side valve element (161) that changes the passage opening degree of the gas-phase refrigerant passage (141f) from the gas-liquid separation space to the gas-phase-side outlet,
A liquid-phase side valve element (162) for changing the passage opening degree of the liquid-phase refrigerant passage (142c) from the gas-liquid separation space to the liquid-phase side outlet;
Drive means (18) for displacing both the gas phase side valve body and the liquid phase side valve body;
A fixed throttle (17) for depressurizing the refrigerant flowing out to the liquid-phase side outlet when the liquid-phase side valve element closes the liquid-phase refrigerant passage,
The drive means is
When displacing the gas phase side valve element to the fully closed position that closes the gas phase refrigerant path, the liquid phase side valve element is configured to be displaced to the fully open position where the passage opening degree of the liquid phase refrigerant path is in a fully open state,
When the liquid phase side valve element is displaced to the fully closed position for closing the liquid phase refrigerant passage, the opening degree of the gas phase refrigerant passage is fully opened, and the opening degree of the gas phase refrigerant passage is from the fully open state. It is characterized in that it can be displaced to a smaller position.
これによれば、ボデーの内部に、固定絞り、液相側弁体、および気相側弁体を収容して一体化し、液相冷媒側弁体および気相側弁体を単一の駆動手段により変位させることで、ガスインジェクションサイクルに切替可能なヒートポンプサイクルを簡素なサイクル構成で実現できる。 According to this, the fixed throttle, the liquid phase side valve element, and the gas phase side valve element are accommodated and integrated in the body, and the liquid phase refrigerant side valve element and the gas phase side valve element are integrated into a single drive means. The heat pump cycle that can be switched to the gas injection cycle can be realized with a simple cycle configuration.
具体的には、気相冷媒通路を閉じた状態で液相冷媒通路の通路開度を全開状態に設定することで、気液分離空間から流出した冷媒の全てを、液相側流出口から流出させる冷媒回路に切り替えることができる。 Specifically, all the refrigerant that has flowed out of the gas-liquid separation space flows out of the liquid-phase side outlet by setting the passage opening of the liquid-phase refrigerant passage to a fully open state with the gas-phase refrigerant passage closed. The refrigerant circuit can be switched to.
また、液相冷媒通路を閉じた状態で気相冷媒通路の通路開度を全開状態に設定することで、気液分離空間にて分離された液相冷媒を固定絞りで減圧すると共に、気液分離空間から流出した気相冷媒を圧縮機の中間吸入口側へ流出させる冷媒回路に切り替えることができる。 In addition, by setting the opening degree of the gas-phase refrigerant passage to a fully open state with the liquid-phase refrigerant passage closed, the liquid-phase refrigerant separated in the gas-liquid separation space is decompressed with a fixed throttle, It is possible to switch to a refrigerant circuit that causes the gas-phase refrigerant flowing out from the separation space to flow out to the intermediate suction port side of the compressor.
特に、請求項1に記載の発明では、液相冷媒通路を閉じた状態で気相冷媒通路の通路開度を全開状態よりも小さい通路開度に設定可能となっている。 In particular, in the first aspect of the present invention, the opening degree of the gas-phase refrigerant path can be set to a smaller opening degree than that in the fully opened state with the liquid phase refrigerant path closed.
これによれば、固定絞りにて液相冷媒が流しきれない場合に、気相冷媒通路の通路開度を全開状態よりも小さい通路開度に設定することで、中間圧冷媒通路を介して圧縮機の中間吸入口側へ液相冷媒が流入してしまうことを抑制可能となる。この結果、液相冷媒が流入することによる圧縮機の不具合の発生を抑制することができる。 According to this, when the liquid-phase refrigerant cannot flow through the fixed throttle, the gas-phase refrigerant passage is compressed through the intermediate pressure refrigerant passage by setting the passage opening of the gas-phase refrigerant passage to a passage opening smaller than the fully opened state. It is possible to suppress the liquid refrigerant from flowing into the intermediate suction port side of the machine. As a result, it is possible to suppress the occurrence of a malfunction of the compressor due to the inflow of the liquid phase refrigerant.
従って、本発明によれば、ガスインジェクションサイクルに切替可能なヒートポンプサイクルのサイクル構成の簡素化を図りつつ、中間圧冷媒通路を介して圧縮機へ液相冷媒が流入してしまうことを抑制することができる。 Therefore, according to the present invention, it is possible to suppress the liquid phase refrigerant from flowing into the compressor through the intermediate pressure refrigerant passage while simplifying the cycle configuration of the heat pump cycle that can be switched to the gas injection cycle. Can do.
なお、「通路開度」とは、冷媒通路を開き度合いを示しており、通路開度が大きい程、冷媒通路が全開状態に近づき、通路開度が小さい程、各冷媒通路が全閉状態に近づくことになる。また、「気相冷媒通路の通路開度が全開状態よりも小さくなる位置」には、気相冷媒通路が開いた状態となる位置だけでなく、気相冷媒通路が閉じた状態となる位置(全閉位置)も含まれる。 The “passage opening” indicates the degree of opening of the refrigerant passage. The larger the passage opening, the closer the refrigerant passage is to the fully open state, and the smaller the passage opening, the more the refrigerant passages are fully closed. It will approach. In addition, the “position where the opening degree of the gas-phase refrigerant passage is smaller than the fully opened state” includes not only the position where the gas-phase refrigerant passage is opened but also the position where the gas-phase refrigerant passage is closed ( (Fully closed position) is also included.
また、請求項5に記載の発明では、
請求項1ないし4のいずれか1つに記載の統合弁(14)と、
駆動手段を制御して、気相冷媒通路を閉じた状態で液相冷媒通路の通路開度を全開状態とする第1モード、液相冷媒通路を閉じた状態で気相冷媒通路の通路開度を全開状態とする第2モード、および液相冷媒通路を閉じた状態で気相冷媒通路の通路開度を全開状態よりも小さい通路開度とする第3モードに切り替える駆動制御手段(40a)と、を備え、
駆動制御手段は、中間圧冷媒通路へ液相冷媒が流入する液流入条件が成立した際に、駆動手段を制御して第3モードへ切り替えることを特徴としている。
In the invention according to claim 5,
Integrated valve (14) according to any one of
A first mode in which the drive means is controlled to fully open the passage opening of the liquid phase refrigerant passage with the gas phase refrigerant passage closed, and the passage opening of the gas phase refrigerant passage with the liquid phase refrigerant passage closed. Drive control means (40a) for switching to a second mode in which the gas-phase refrigerant passage is closed and a third mode in which the passage opening of the gas-phase refrigerant passage is smaller than that in the full-open state with the liquid-phase refrigerant passage closed. With
The drive control means is characterized by controlling the drive means to switch to the third mode when a liquid inflow condition in which the liquid refrigerant flows into the intermediate pressure refrigerant passage is satisfied.
このように、圧縮機の中間吸入口へ液相冷媒の流入が想定される条件で、液相冷媒通路を閉じた状態で気相冷媒通路の通路開度を全開状態よりも小さい通路開度に切り替えることで、気相冷媒通路への液相冷媒の流入を効果的に抑制できる。この結果、中間圧冷媒通路を介して圧縮機へ液相冷媒が流入してしまうことを効果的に抑制することができる。 In this way, the passage opening of the gas-phase refrigerant passage is made smaller than that in the fully open state with the liquid-phase refrigerant passage closed, under the condition that the liquid-phase refrigerant flows into the intermediate suction port of the compressor. By switching, the inflow of the liquid phase refrigerant into the gas phase refrigerant passage can be effectively suppressed. As a result, it is possible to effectively suppress the liquid refrigerant from flowing into the compressor via the intermediate pressure refrigerant passage.
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。 In addition, the code | symbol in the parenthesis of each means described in this column and the claim shows an example of a correspondence relationship with the specific means described in the embodiment described later.
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態では、本発明の統合弁14、および統合弁14の駆動システムを備えるヒートポンプサイクル10を、走行用の電動モータから車両走行用の駆動力を得る電気自動車の空調装置1に適用している。ヒートポンプサイクル10は、車両用空調装置1において、空調対象空間である車室内へ送風する室内送風空気を熱交換対象流体とし、当該室内送風空気の温度を調整する機能を果たす。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, the
本実施形態のヒートポンプサイクル10は、車室内を冷房する冷房運転モードや車室内を除湿しながら暖房する除湿暖房運転モードの冷媒回路(図1)、および車室内を暖房する暖房運転モードの冷媒回路(図2、図3)を切替可能に構成されている。
The
また、本実施形態のヒートポンプサイクル10では、後述するように暖房運転モードとして、外気温が極低温時(例えば、0℃以下の時)に実行される第1暖房モードの冷媒回路(図2)、通常の暖房が実行される第2暖房モードの冷媒回路(図3)を切替可能に構成されている。
In the
本実施形態では、図2に示す第1暖房モードの冷媒回路がガスインジェクションサイクル(二段圧縮サイクル)を構成し、冷房運転モードおよび除湿暖房モードの冷媒回路や第2暖房モードの冷媒回路が通常サイクル(一段圧縮サイクル)を構成している。なお、本実施形態では、第1暖房モードが、後述の中間圧冷媒通路15を介して圧縮機11の中間圧ポート11c側へ気相冷媒を流入させる「インジェクションモード」に相当している。
In the present embodiment, the refrigerant circuit in the first heating mode shown in FIG. 2 constitutes a gas injection cycle (two-stage compression cycle), and the refrigerant circuit in the cooling operation mode and the dehumidifying heating mode and the refrigerant circuit in the second heating mode are normal. Cycle (single-stage compression cycle). In the present embodiment, the first heating mode corresponds to an “injection mode” in which the gas-phase refrigerant flows into the
従って、本実施形態のヒートポンプサイクル10は、ガスインジェクションサイクル(二段圧縮サイクル)、およびガスインジェクションサイクル以外の通常サイクル(一段圧縮サイクル)に切替可能なサイクルとして構成されている。なお、図1の全体構成図は、冷房運転モードおよび除湿暖房運転モードに切り替えた際の冷媒回路を示しており、図2、図3の全体構成図が暖房運転モードに切り替えた際の冷媒回路を示している。また、図1〜図3では、それぞれの運転モードにおける冷媒の流れを実線矢印で示している。
Therefore, the
ヒートポンプサイクル10では、冷媒としてHFC系冷媒(例えば、R134a)を採用しており、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない蒸気圧縮式の亜臨界冷凍サイクルを構成している。勿論、HFO系冷媒(例えば、R1234yf)や二酸化炭素CO2等を採用してもよい。なお、冷媒には圧縮機11を潤滑するための冷凍機油(潤滑油)が混入されており、冷凍機油の一部は冷媒とともにサイクルを循環している。
The
ヒートポンプサイクル10の構成機器のうち、圧縮機11は、車両のボンネット内に配置され、ヒートポンプサイクル10において冷媒を吸入し、圧縮して吐出するものである。圧縮機11は、外殻を構成するハウジング内部に、図示しない圧縮室内の冷媒を圧縮する圧縮機構、および圧縮機構を回転駆動する電動モータを収容して構成された電動圧縮機で構成されている。
Among the components of the
圧縮機11のハウジングには、圧縮室へ低圧冷媒を吸入させる吸入ポート11a、圧縮室から高圧冷媒を吐出する吐出ポート11b、サイクル内の中間圧冷媒を圧縮室へ導くと共に、圧縮過程の冷媒に合流させる中間圧ポート(中間吸入口)11cが設けられている。なお、図示しないが、圧縮機11には、圧縮機構における摺動部位に対して潤滑油を供給するための油溜めが設けられている。
The housing of the
圧縮機11の圧縮機構としては、スクロール型圧縮機構を採用することができる。なお、圧縮機11の圧縮機構としては、スクロール型圧縮機構に限らず、ベーン型圧縮機構、ローリングピストン型圧縮機構等の各種形式のものを採用することができる。
As the compression mechanism of the
また、圧縮機11には、中間圧ポート11cに接続される後述の中間圧冷媒通路15側から圧縮室への冷媒の流入を許容し、圧縮室から中間圧冷媒通路15側への冷媒の流入を禁止する逆止弁(図示略)が内蔵されている。これにより、圧縮室の冷媒圧力が中間圧冷媒通路15の冷媒圧力(中間圧ポート11c側の冷媒圧力)よりも高くなった際に、中間圧ポート11cを介して圧縮室から中間圧冷媒通路15側へ冷媒が逆流してしまうことを防止できる。
Further, the
電動モータは、後述する空調制御装置40から出力される制御信号によって、その作動(回転数)が制御されるもので、交流モータ、直流モータのいずれの形式を採用してもよい。そして、この回転数制御によって、圧縮機11の冷媒吐出能力が変更される。従って、本実施形態では、電動モータが圧縮機11の吐出能力変更手段を構成している。
The operation (rotation speed) of the electric motor is controlled by a control signal output from the air
圧縮機11の吐出ポート11bには、室内凝縮器12の冷媒入口側が接続されている。室内凝縮器12は、後述する室内空調ユニット30の空調ケース31内に配置され、圧縮機11から吐出された高圧冷媒を放熱させて、後述する室内蒸発器23を通過した室内送風空気を加熱する放熱器である。
The refrigerant inlet side of the
室内凝縮器12の冷媒出口側には、室内凝縮器12から流出した高圧冷媒を中間圧冷媒となるまで減圧可能な高段側膨脹弁13の入口側が接続されている。この高段側膨脹弁13は、絞り開度を変更可能に構成された弁体と、この弁体の絞り開度を変化させるステッピングモータからなる電動アクチュエータとを有して構成される電気式の可変絞り機構である。
The refrigerant outlet side of the
高段側膨脹弁13は、減圧作用を発揮する絞り状態と減圧作用を発揮しない全開状態とに設定可能に構成されている。換言すれば、本実施形態の高段側膨脹弁13は、室内凝縮器12から流出した冷媒を少なくとも中間圧冷媒となるまで減圧させる絞り状態に設定可能に構成されている。
The high stage
具体的には、高段側膨脹弁13では、冷媒を減圧させる際に、絞り通路面積が相当直径φ0.5〜φ3mmとなる範囲で絞り開度を変化させるように構成されている。また、高段側膨脹弁13は、絞り開度を全開とする際に、絞り通路面積を相当直径φ10mm程度確保して、冷媒減圧作用を発揮させないようにすることもできる。なお、高段側膨脹弁13は、空調制御装置40から出力される制御信号によって、その作動が制御される。
Specifically, the high-
高段側膨脹弁13の出口側には、統合弁14の冷媒入口側が接続されている。この統合弁14は、ヒートポンプサイクル10をガスインジェクションサイクルとして機能させるために必要な構成機器の一部を一体的に構成したものであり、サイクルを循環する冷媒の冷媒回路を切り替える冷媒回路切替手段としての機能を果たす。
The refrigerant inlet side of the
具体的には、統合弁14は、冷媒の気液を分離する気液分離手段(気液分離空間141b)、気液分離手段で分離された液相冷媒を減圧させる固定絞り17、気液分離手段から流出した冷媒が流通する冷媒通路を開閉する弁手段16等を一体的に構成したものである。
Specifically, the
統合弁14の詳細構成については、図4〜図8を用いて説明する。ここで、図4〜図6は、統合弁14の模式的な上下方向断面図であり、図4は、気相冷媒通路141fを閉じた状態で、液相冷媒通路142cを全開する第1モード時の断面図を示している。また、図5は、液相冷媒通路142cを閉じた状態で、気相冷媒通路141fを全開する第2モード時の断面図を示し、図6は、液相冷媒通路142cを閉じた状態で、気相冷媒通路141fを全閉、または微開とする第3モード時の断面図を示している。なお、図4〜図6における上下を示す矢印は、統合弁14を車両用空調装置1へ搭載した状態における方向を示している。
The detailed configuration of the
統合弁14は、その外殻を形成すると共に、内部に固定絞り17や弁手段16等を収容するボデー140を有している。ボデー140は、その軸方向が上下方向に延びる略角筒状の金属ブロック体(例えば、アルミニウム)で構成されている。本実施形態のボデー140は、上方側に配置されるアッパーブロック141、およびアッパーブロック141の下方側に取り付け固定されるロワーブロック142によって構成されている。
The
アッパーブロック141には、その内部に高段側膨脹弁13から流出した冷媒の気液を分離する気液分離空間141bが形成されている。この気液分離空間141bは、その軸線方向が上下方向に延びる円柱状に形成されている。
In the
より詳細には、本実施形態の気液分離空間141bは、その内容積が、サイクルに封入される冷媒量を液相に換算した際の封入冷媒体積から、サイクルの最大能力を発揮するために必要な冷媒量を液相に換算した際の必要冷媒体積を減算した余剰冷媒体積よりも小さく設定されている。すなわち、本実施形態の気液分離空間141bの内容積は、サイクルに負荷変動が生じてサイクルを循環する冷媒循環流量が変動しても、実質的に余剰冷媒を溜めることができない程度の容積となっている。これによれば、統合弁14全体としての体格の小型化を図ることができる。
More specifically, the gas-
また、アッパーブロック141は、その外側壁面に高段側膨脹弁13からの冷媒を流入させる冷媒流入口141aが形成されている。この冷媒流入口141aは、気液分離空間141bの内側壁面に開口する冷媒導入穴141gを介して、気液分離空間141bに連通している。
Further, the
ここで、冷媒流入口141aから冷媒導入穴141gへ至る冷媒通路を構成する冷媒導入通路141hは、気液分離空間141bの軸線方向から見たときに、気液分離空間141bの内側壁面の接線方向に延びるように形成されている。
Here, the
これにより、冷媒流入口141aから気液分離空間141bに流入した冷媒は、気液分離空間141bの内側壁面に沿って旋回して流れる。そして、この旋回流れによって生ずる遠心力により、気液分離空間141bに流入した冷媒の気液が分離され、分離された液相冷媒が重力により気液分離空間141bの下方側へ落下する。なお、本実施形態の気液分離空間141bは、遠心分離方式の気液分離手段を構成している。
Thereby, the refrigerant that has flowed into the gas-
また、アッパーブロック141には、気液分離空間141bの内部であって、気液分離空間141bと同軸上に配置される丸管状のパイプ部141cが設けられている。なお、気液分離空間141bに流入した冷媒は、パイプ部141cの周囲を旋回して流れる。
Further, the
このパイプ部141cは、最も下方側の下方端部が気液分離空間141bの内部に位置付けられるように延びており、当該下方端部に、気液分離空間141bにて分離された気相冷媒を流入させる円環状(ドーナツ状)の気相側流入部141dが形成されている。なお、気相側流入部141dは、下方に向かって突出しており、後述する気相側弁体161が接離する気相側弁座部としての機能を果たしている。
The
アッパーブロック141の気液分離空間141bの上方側には、アッパーブロック141の外側壁面に形成された気相側流出口141e、およびパイプ部141cの内部空間に連通する貫通穴が形成されている。この貫通穴は、パイプ部141cの内部空間と共に、気液分離空間141bにて分離された気相冷媒を気相側流出口141eから流出させる気相冷媒通路141fを構成している。なお、図示しないが気相側流出口141eには、圧縮機11の中間圧ポート11cへ気相冷媒を導く中間圧冷媒通路15が接続されている。
On the upper side of the gas-
続いて、ロワーブロック142は、アッパーブロック141と一体化された際に、気相側流入部141dと対向する位置に、気液分離空間141bにて分離された液相冷媒を流入させる円環状(ドーナツ状)の液相側流入部142aが形成されている。なお、液相側流入部142aは、上方に向かって突出するように、ロワーブロック142と一体に形成されており、後述する液相側弁体162が接離する液相側弁座部としての機能を果たしている。
Subsequently, when the
また、ロワーブロック142には、ロワーブロック142の外側壁面に形成された液相側流出口142b、および液相側流入部142aに連通する貫通穴が形成されている。この貫通穴は、気液分離空間141bにて分離された液相冷媒を液相側流出口142bから流出させる液相冷媒通路142cを構成している。
The
また、ロワーブロック142には、後述する液相側弁体162が液相冷媒通路142cを閉じた際に、気液分離空間141bから流入した冷媒を減圧させて液相側流出口142b側へ流出させる固定絞り17が形成されている。
In addition, when the liquid phase
ここで、液相冷媒通路142cを開いた状態で、冷媒が液相冷媒通路142cを通過する際に生ずる圧力損失は、冷媒が固定絞り17を通過する際に生ずる圧力損失に対して極めて小さい。
Here, the pressure loss that occurs when the refrigerant passes through the liquid-phase
このため、液相冷媒通路142cを開いた状態では、液相側流入部142aから流入した冷媒は、固定絞り17にて減圧されることなく、液相冷媒通路142を介して液相側流出口142bから流出する。
For this reason, in a state where the liquid phase
一方、液相冷媒通路142cを閉じた状態では、液相側流入部142aから流入した冷媒は、固定絞り17にて減圧され、固定絞り17にて減圧された冷媒が液相側流出口142bから流出する。
On the other hand, in a state where the liquid-phase
ここで、固定絞り17としては、絞り開度が固定されたノズル、オリフィス等を採用することができる。ノズル、オリフィス等の固定絞りでは、絞り通路面積が急縮小あるいは急拡大するので、上流側と下流側との圧力差(出入口間差圧)の変化に伴って、固定絞りを通過する冷媒の流量および固定絞り上流側冷媒の乾き度を自己調整(バランス)することができる。
Here, as the fixed
具体的には、圧力差が比較的大きい場合には、サイクルを循環させる必要のある冷媒の必要循環流量が減少するに伴って、固定絞り上流側冷媒の乾き度が大きくなるようにバランスする。一方、圧力差が比較的小さい場合には、冷媒循環流量が増加するに伴って、固定絞り上流側冷媒の乾き度が小さくなるようにバランスする。 Specifically, when the pressure difference is relatively large, a balance is made so that the dryness of the fixed throttle upstream side refrigerant increases as the necessary circulation flow rate of the refrigerant that needs to circulate the cycle decreases. On the other hand, when the pressure difference is relatively small, it is balanced so that the dryness of the fixed throttle upstream side refrigerant decreases as the refrigerant circulation flow rate increases.
続いて、気相冷媒通路141fおよび液相冷媒通路142cを開閉する弁手段16、および当該弁手段16の各弁体161、162の双方を変位させる駆動手段18について説明する。
Next, the valve means 16 that opens and closes the gas-phase
まず、弁手段16について説明すると、本実施形態の弁手段16は、気相冷媒通路141fの通路開度を変更する気相側弁体161、および液相冷媒通路142cの通路開度を変更する液相側弁体162を有する。
First, the valve means 16 will be described. The valve means 16 of the present embodiment changes the gas phase
各弁体161、162それぞれは、互いに対向するように形成された気相側流入部(気相側弁座部)141dと液相側流入部(液相側弁座部)142aとの間に配置されている。より具体的には、気相側弁体161が気相側流入部141dと対向するように配置され、液相側弁体162が、気相側弁体161の下方側にて液相側流入部142aと対向するように配置されている。
Each of the
液相側弁体162は、液相側流入部142aに接離する円盤状の弁部162a、および後述するロッドにおける弁部162aと気相側弁体161との間に存する部位を覆うように設けられた環状の筒状部162bを一体化した部材で構成されている。
The liquid-phase
弁部162aは、液相側弁体162における液相側流入部142aと対向する部位であり、その中央に後述するロッド181が摺動可能な大きさの貫通穴が形成されている。また、図7の要部断面図に示すように、弁部162aの面積Sa2は、液相側流入部142aの開口面積Sa1よりも大きくなっている(Sa2>Sa1)。
The
さらに、弁部162aの下面側における液相側流入部142a、および後述するロッド181の第2突起部181bに接触する部位には、円環状に形成されたゴム製の第1のシール部材162cが配置されている。
Further, a rubber-made
この第1のシール部材162cは、図5に示すように、液相側弁体162が液相冷媒通路142cを閉じる位置に変位した際に、液相側弁体162と液相側流入部142aとのシール性を高める部材として機能する。
As shown in FIG. 5, the
また、第1のシール部材162cは、図4に示すように、気相側弁体161が気相冷媒通路141fを閉じる位置に変位した際に、後述するロッド181の第2突起部181bと密着して、液相側弁体162とロッド181との間の隙間から冷媒が漏れることを抑制するための部材でもある。
Further, as shown in FIG. 4, the
ここで、第1のシール部材162cが設けられていない場合、気相側弁体161が気相冷媒通路141fを閉じたとしても、図9の一点鎖線矢印Aで示すように、液相側弁体162とロッド181との隙間を介して高圧冷媒や液相冷媒が気相冷媒通路141fに流入してしまう可能性がある。
Here, when the
このような冷媒漏れは、サイクル性能や圧縮機11の保護の観点から好ましくない。例えば、冷房運転モード時には、高圧冷媒が、気相冷媒通路141fおよび中間圧冷媒通路15を介して、圧縮機11の中間圧ポート11cへ流入すると、圧縮機11から吐出する冷媒の温度が必要以上に上昇することになり、サイクルの性能が低下してしまう。
Such refrigerant leakage is not preferable from the viewpoint of cycle performance and protection of the
このため、本実施形態では、気相側弁体161が気相冷媒通路141fを閉じた際に、第1のシール部材162cと第2突起部181bとを密着させる構成としている。なお、第1のシール部材162cは、気相側弁体161が気相冷媒通路141fを閉じた際に、液相側弁体162と後述するロッド181との間の隙間から冷媒が漏れることを抑制する第2漏洩抑制部を構成している。
For this reason, in this embodiment, when the gas-phase-
また、筒状部162bは、気相側弁体161側の部位における内径が拡大されることで、気相側弁体161と接触する上端部位が上方に向かって突出する形状に形成されている。この筒状部162bは、後述するロッド181と弁部162aとの間の隙間からの冷媒漏れを抑制する機能を果たす。
Moreover, the
一方、気相側弁体161は、その中央部に後述するロッド181が摺動可能な大きさの貫通穴が形成された円盤状の部材で構成されている。そして、図7の要部断面図に示すように、気相側弁体161の面積Sb2は、気相側流入部141dの開口面積Sb1よりも大きくなっている(Sb2>Sb1)。
On the other hand, the gas-phase
ここで、本実施形態では、気液分離空間141bにて分離された液相冷媒は、重力により気液分離空間141bの下方側へ落下する。
Here, in the present embodiment, the liquid-phase refrigerant separated in the gas-
ところが、気液分離空間141bの下方側に液相冷媒が溜まっていると、図8に示すように、気相側弁体161が気相側流入部141dを開いた際に、上方の気相冷媒通路141f側へ液相冷媒が飛散して、気相冷媒通路141fへ液相冷媒が流入してしまう可能性がある。
However, if the liquid-phase refrigerant is accumulated in the lower side of the gas-
そこで、本実施形態では、気相側流入部141dの開口面積Sb1に対する気相側弁体161の面積Sb2の面積比を、液相側流入部142aの開口面積Sa1に対する液相側弁体162の面積Sa2の面積比を大きくしている(Sb2/Sb1>Sa2/Sa1)。
Therefore, in the present embodiment, the area ratio of the area Sb2 of the gas phase
このように、気相側弁体161の面積Sb2を気相側流入部141dの開口面積Sb1よりも拡大することで、気相側弁体161を、気相冷媒通路141fを開いた際の気相冷媒通路141f側への液相冷媒の飛散を抑制するシャッタとして機能させることができる。
Thus, by expanding the area Sb2 of the gas-phase
また、気相側弁体161の上面側における気相側流入部141dに接触する部位には、円環状に形成されたゴム製の第2のシール部材161aが配置されている。この第2のシール部材161aは、図4に示すように、気相側弁体161が気相冷媒通路141fを閉じた際に、気相側弁体161と気相側流入部141dとのシール性を高めるための部材である。
In addition, a rubber-made
また、気相側弁体161の下面側における液相側弁体162の筒状部162bに接触する部位には、円環状に形成されたゴム製の第3のシール部材161bが配置されている。この第3のシール部材161bは、図4に示すように、気相側弁体161が気相冷媒通路141fを閉じた際に、筒状部162bに密着して、気相側弁体161と後述するロッド181との間の隙間から冷媒が漏れることを抑制するための部材である。
In addition, a rubber-made
ここで、第3のシール部材161bが設けられていない場合、気相側弁体161が気相冷媒通路141fを閉じたとしても、図9の二点鎖線矢印Bで示すように、気相側弁体161とロッド181との隙間を介して高圧冷媒や液相冷媒が気相冷媒通路141fに流入してしまう可能性がある。
Here, when the
このような冷媒漏れは、サイクル性能や圧縮機11の保護の観点から好ましくない。例えば、冷房運転モード時には、高圧冷媒が、気相冷媒通路141fおよび中間圧冷媒通路15を介して、圧縮機11の中間圧ポート11cへ流入すると、圧縮機11から吐出する冷媒の温度が必要以上に上昇することになり、サイクルの性能が低下してしまう。
Such refrigerant leakage is not preferable from the viewpoint of cycle performance and protection of the
このため、本実施形態では、気相側弁体161が気相冷媒通路141fを閉じた際に、第3のシール部材161bと筒状部162bとを密着させる構成としている。なお、第3のシール部材161bは、気相側弁体161が気相冷媒通路141fを閉じた際に、気相側弁体161と後述するロッド181との間の隙間から冷媒が漏れることを抑制する第1漏洩抑制部を構成している。
For this reason, in this embodiment, when the gas-phase-
なお、各弁体161とロッド181との隙間からの冷媒漏れは、各弁体161とロッド181との間の隙間にOリング等のシール部材を配置することでも対応可能である。
Note that refrigerant leakage from the gaps between the
しかし、各弁体161とロッド181との間の隙間にOリング等のシール部材を配置する場合、当該シール部材が、各弁体161、162の変位を妨げる要素(摺動抵抗)となり、各弁体161、162を変位させる際に必要となる操作力が増大してしまう。このような操作力の増大は、後述する駆動手段18の電動アクチュエータ182の大型化を招く要因となり、好ましくない。
However, when a seal member such as an O-ring is disposed in the gap between each
このため、本実施形態のように、ロッド181から離間させた状態で配置した第1、第3シール部材162c、161bにより、各弁体161とロッド181との隙間からの冷媒漏れを抑制する構成とすることが望ましい。
For this reason, the structure which suppresses the refrigerant | coolant leakage from the clearance gap between each
続いて、駆動手段18について説明する。駆動手段18は、各弁体161、162の双方を所望の位置に変位させるものである。
Next, the driving
具体的には、本実施形態の駆動手段18は、気相冷媒通路141fを閉じる全閉位置に気相側弁体161を変位させる際に、図4に示すように、液相冷媒通路142cの通路開度が全開状態となる全開位置に液相側弁体162を変位可能に構成されている。
Specifically, when the driving means 18 of the present embodiment displaces the gas phase
また、駆動手段18は、液相冷媒通路142cを閉じる全閉位置に液相側弁体162を変位させる際に、図5に示すように、気相冷媒通路141fの通路開度が全開状態となる全開位置に気相側弁体161を変位可能に構成されている。
Further, when the driving means 18 displaces the liquid phase
さらに、駆動手段18は、液相冷媒通路142cを閉じる全閉位置に液相側弁体162を変位させる際に、図6に示すように、気相冷媒通路141fの通路開度が全開状態よりも小さくなる位置(全閉位置または微開位置)に気相側弁体161を変位可能に構成されている。
Furthermore, when the driving means 18 displaces the liquid-phase
このように、本実施形態の統合弁14は、駆動手段18で各弁体161、162の位置を変位させることで、その作動モードを図10に示す第1〜第3モードといった3つのモードに切替可能となっている。
Thus, the
本実施形態の駆動手段18は、各弁体161、162の双方を貫通するように配設されたロッド181、ロッド181を軸方向(上下方向)に駆動させる電動アクチュエータ182、各弁体161、162の間に配設された弾性部材183を備えている。
The driving means 18 of the present embodiment includes a
ロッド181は、上方側の一端部が電動アクチュエータ182の可動部に連結されると共に、下方側の他端部がロワーブロック142に形成されたガイド穴142d内に摺動可能に収容されている。本実施形態のロッド181は、その軸がパイプ部141cの軸線と一致しており、パイプ部141cの内部空間を貫通するように配設されている。
One end of the
ロッド181には、気相冷媒通路141fを開く位置に気相側弁体161を変位させる際に、気相側弁体161に接触して気相側弁体161に対して気相側流入部141dから離間する方向(下方)へ荷重を付与する第1突起部181aが設けられている。この第1突起部181aは、ロッド181の軸方向に垂直な方向に突出する鍔状の部材であり、ロッド181における気相側弁体161の上方側にかしめ等により固定されている。
When the gas-phase
また、ロッド181には、液相冷媒通路142cを開く位置に液相側弁体162を変位させる際に、液相側弁体162に接触して液相側弁体162に対して液相側流入部142aから離間する方向(上方)へ荷重を付与する第2突起部181bが設けられている。この第2突起部181bは、ロッド181の軸方向に垂直な方向に突出する鍔状の部材であり、液相側弁体162の下方側にてロッド181と一体に形成されている。
Further, when the liquid phase
本実施形態の第2突起部181bは、液相側弁体162に接触した際に第1のシール部材162cと当接するように、その上面側の部位が上方に向かって突出する形状に形成されている。
The second projecting
ここで、本実施形態では、第1、第2突起部181a、181bの間隔が、気相側流入部141dと液相側流入部142aとの間の間隔よりも大きくなっている。これにより、本実施形態では、ロッド181を駆動した際に、第1、第2突起部181a、181bそれぞれが、気相側流入部141dおよび液相側流入部142aに接触しない状態にすることが可能となっている。
Here, in this embodiment, the space | interval of the 1st,
電動アクチュエータ182は、ロッド181を上下方向に駆動することで、各弁体161、162を変位させるものである。本実施形態では、電動アクチュエータ182としてステッピングモータを採用している。
The
本実施形態の電動アクチュエータ182は、後述する空調制御装置40から出力される制御パルスにより、その作動が制御される。なお、電動アクチュエータ182をステッピングモータで構成する場合、空調制御装置40から出力される制御パルスが停止された際、送りねじの摩擦力や磁石の保持トルクにより、各弁体161、162の位置が保持される。
The operation of the
弾性部材183は、各弁体161、162に対して互いに離間するように荷重をかける部材であり、コイルバネ等のスプリングで構成されている。具体的には、弾性部材183は、気相側弁体161に対して気相側流入部141dに接触する方向へ荷重が作用すると共に、液相側弁体162に対して液相側流入部142aに接触する方向へ荷重が作用するように、各弁体161、162の間に配設されている。
The
電動アクチュエータ182は、液相側弁体162により液相冷媒通路142cを開く際に、ロッド181を上方側へ駆動する。これにより、図4に示すように、ロッド181の第2突起部181bと液相側弁体162とが接触して、液相側弁体162に対して液相側流入部142aから離間する方向へ荷重が付与される。この際、弾性部材183の荷重により気相側流入部141dに当接する位置に気相側弁体161が変位することで、気相冷媒通路141fが閉鎖される。
The
また、電動アクチュエータ182は、気相側弁体161により気相冷媒通路141fを開く際に、ロッド181を下方側へ駆動する。これにより、図5に示すように、ロッド181の第1突起部181aと気相側弁体161とが接触して、気相側弁体161に対して気相側流入部141dから離間する方向へ荷重が付与される。この際、弾性部材183の荷重により液相側流入部142aに当接する位置に液相側弁体162が変位することで、液相冷媒通路142cが閉鎖される。
In addition, the
ここで、各弁体161、162により液相冷媒通路142cおよび気相冷媒通路141fを閉じる際には、電動アクチュエータ182は、各突起部181a、181bそれぞれが、気相側流入部141および液相側流入部142に接触しない位置にロッド181を駆動する。
Here, when the liquid phase
これにより、図6に示すように、各弁体161、162には、各突起部181a、181bから荷重が付与されず、弾性部材183の荷重により各流入部141d、142aに当接する位置に各弁体161、162が変位することで、各冷媒通路141f、142cの双方が閉鎖される。
As a result, as shown in FIG. 6, no load is applied to each
なお、液相冷媒通路142cを閉じ、且つ、気相冷媒通路141fを微開とする際には、電動アクチュエータ182は、各突起部181a、181bが気相側流入部141および液相側流入部142に接触しない位置から、ロッド181を僅かに下方側へ駆動する。
When the liquid-phase
これにより、ロッド181の第1突起部181aと気相側弁体161とが接触して、気相側弁体161に対して気相側流入部141dから離間する方向へ荷重が付与され、気相側弁体161が僅かに気相冷媒通路141fを開く位置に変位する。この際、弾性部材183の荷重により液相側流入部142aに当接する位置に液相側弁体162が変位することで、液相冷媒通路142cが閉鎖される。
As a result, the
図1〜図3に戻り、統合弁14の液相側流出口142bには、室外熱交換器20の冷媒入口側が接続されている。室外熱交換器20は、ボンネット内に配置されて、内部を流通する冷媒と送風ファン21から送風された車室外空気(外気)とを熱交換させるものである。この室外熱交換器20は、第1、第2暖房モード時等に冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる蒸発器として機能し、冷房運転モード時等に冷媒を放熱させる放熱器として機能する熱交換器である。
Returning to FIGS. 1 to 3, the refrigerant inlet side of the
室外熱交換器20の冷媒出口側には、低段側膨脹弁22の冷媒入口側が接続されている。低段側膨脹弁22は、冷房運転モード時等に室外熱交換器20から流出し、室内蒸発器23へ流入する冷媒を減圧させるものである。この低段側膨脹弁22の基本的構成は、高段側膨脹弁13と同様であり、空調制御装置40から出力される制御信号によって、その作動が制御される。
The refrigerant inlet side of the low stage
低段側膨脹弁22の出口側には、室内蒸発器23の冷媒入口側が接続されている。室内蒸発器23は、室内空調ユニット30の空調ケース31内のうち、室内凝縮器12の送風空気流れ上流側に配置され、冷房運転モード時や除湿暖房運転モード時に、冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させることにより車室内への送風空気を冷却する熱交換器である。
The refrigerant inlet side of the
室内蒸発器23の冷媒出口側には、アキュムレータ24の入口側が接続されている。アキュムレータ24は、その内部に流入した冷媒の気液を分離して余剰冷媒を蓄えるものである。さらに、アキュムレータ24の気相冷媒出口側には、圧縮機11の吸入ポート11aが接続されている。従って、室内蒸発器23は、圧縮機11の吸入ポート11a側へ流出させるように接続されている。
The inlet side of the
さらに、室外熱交換器20の冷媒出口側には、室外熱交換器20から流出した冷媒を低段側膨脹弁22および室内蒸発器23を迂回させてアキュムレータ24の入口側へ導く迂回通路25が接続されている。
Further, on the refrigerant outlet side of the
この迂回通路25には、迂回用開閉弁251が配置されている。この迂回用開閉弁251は、迂回通路25を開閉する電磁弁であり、空調制御装置40から出力される制御信号によって、その開閉作動が制御される。
A bypass opening /
本実施形態の迂回用開閉弁251は、迂回通路25を開閉することによって、サイクル構成(冷媒流路)を切り替える機能を果たす。従って、本実施形態の迂回用開閉弁251は、サイクルを循環する冷媒の冷媒流路を切り替える冷媒流路切替手段を構成している。なお、冷媒が迂回用開閉弁251を通過する際に生じる圧力損失は、低段側膨脹弁22を通過する際に生じる圧力損失に対して極めて小さい。
The bypass on-off
従って、室外熱交換器20から流出した冷媒は、迂回用開閉弁251が開いている場合には迂回通路25を介してアキュムレータ24へ流入し、迂回用開閉弁251が閉じている場合には低段側膨脹弁22を介して室内蒸発器23へ流入する。
Accordingly, the refrigerant flowing out of the
次に、室内空調ユニット30について説明する。室内空調ユニット30は、車室内最前部の計器盤(インストルメントパネル)の内側に配置されて、室内空調ユニット30の外殻を形成すると共に、その内部に車室内に送風される室内送風空気の空気通路を形成する空調ケース31を有している。そして、この空気通路に送風機32、前述の室内凝縮器12、室内蒸発器23等が収容されている。
Next, the indoor
空調ケース31の空気流れ最上流側には、車室内空気(内気)と外気とを切替導入する内外気切替装置33が配置されている。この内外気切替装置33は、空調ケース31内に内気を導入させる内気導入口および外気を導入させる外気導入口の開口面積を、内外気切替ドアによって連続的に調整して、内気の風量と外気の風量との風量割合を連続的に変化させるものである。
On the most upstream side of the air flow in the
内外気切替装置33の空気流れ下流側には、内外気切替装置33を介して吸入した空気を車室内へ向けて送風する送風機32が配置されている。この送風機32は、遠心多翼ファン(シロッコファン)を電動モータにて駆動する電動送風機であって、空調制御装置40から出力される制御信号によって回転数(送風量)が制御される。
On the downstream side of the air flow of the inside / outside
送風機32の空気流れ下流側には、前述の室内蒸発器23および室内凝縮器12が、室内送風空気の流れに対して、室内蒸発器23→室内凝縮器12の順に配置されている。換言すると、室内蒸発器23は、室内凝縮器12に対して、空気流れ上流側に配置されている。
On the downstream side of the air flow of the
また、空調ケース31内には、室内蒸発器23通過後の送風空気を、室内凝縮器12を迂回して流すバイパス通路35が設けられており、室内蒸発器23の空気流れ下流側であって、室内凝縮器12の空気流れ上流側には、エアミックスドア34が配置されている。
Further, a
このエアミックスドア34は、室内蒸発器23通過後の送風空気のうち、室内凝縮器12を通過させる風量とバイパス通路35を通過させる風量との風量割合を調整して、室内凝縮器12の熱交換能力を調整する熱交換能力調整手段である。なお、エアミックスドア34は、空調制御装置40から出力される制御信号によって作動が制御される図示しないサーボモータによって駆動される。
The
また、室内凝縮器12およびバイパス通路35の空気流れ下流側には、室内凝縮器12にて冷媒と熱交換して加熱された送風空気とバイパス通路35を通過して加熱されていない送風空気が合流する合流空間36が設けられている。
Further, on the downstream side of the air flow of the
空調ケース31の空気流れ最下流部には、合流空間36にて合流した送風空気を、空調対象空間である車室内へ吹き出す開口穴が形成されている。具体的には、車両前面窓ガラス内側面に向けて空調風を吹き出すデフロスタ開口穴37a、車室内の乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すフェイス開口穴37b、乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフット開口穴37cが形成されている。
In the most downstream part of the air flow of the
各開口穴37a〜37cの空気流れ下流側は、それぞれ空気通路を形成するダクトを介して、車室内に設けられたフェイス吹出口、フット吹出口、およびデフロスタ吹出口に接続されている。 The air flow downstream side of each of the opening holes 37a to 37c is connected to a face air outlet, a foot air outlet, and a defroster air outlet provided in the vehicle interior via ducts that form air passages.
また、各開口穴37a〜37cの空気流れ上流側には、デフロスタ開口穴37aを開閉するデフロスタドア38a、フェイス開口穴37bを開閉するフェイスドア38b、フット開口穴37cを開閉するフットドア38cが配置されている。各ドア38a〜38cは、車室内への空気の吹出モードを切り替える吹出モード切替手段を構成する。なお、各ドア38a〜38cは、空調制御装置40から出力される制御信号によってその作動が制御される図示しないサーボモータによって駆動される。
Further, a
次に、本実施形態の電気制御部について説明する。空調制御装置40は、CPU、ROMおよびRAM等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されている。空調制御装置40は、ROM等に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、出力側に接続された各制御機器(圧縮機11、高段側膨脹弁13、統合弁14、迂回用開閉弁251、送風機32等)の作動を制御する。
Next, the electric control unit of this embodiment will be described. The air
また、空調制御装置40の入力側には、各種空調制御用のセンサ群41が接続されている。センサ群41としては、車室内温度を検出する内気センサ、外気温を検出する外気センサ、車室内の日射量を検出する日射センサ、室内蒸発器23の温度を検出する蒸発器温度センサ、圧縮機11から吐出された高圧冷媒圧力を検出する吐出圧センサ等が挙げられる。
A
さらに、空調制御装置40の入力側には、計器盤付近に配置された図示しない操作パネルが接続され、この操作パネルに設けられた各種空調操作スイッチからの操作信号が入力される。操作パネルに設けられた各種空調操作スイッチとしては、具体的に、車両用空調装置1の作動スイッチ、車室内温度を設定する温度設定スイッチ、冷房運転モードと暖房運転モードとの選択スイッチ等が設けられている。
Further, an operation panel (not shown) arranged near the instrument panel is connected to the input side of the air
ここで、空調制御装置40は、その出力側に接続された各制御機器の作動を制御する制御手段が一体に構成されたものであるが、各制御機器の作動を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)が各制御機器の作動を制御する制御手段を構成している。
Here, the air-
例えば、本実施形態では、空調制御装置40における統合弁14を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)が駆動制御手段40aを構成する。本実施形態では、統合弁14および駆動制御手段40aにより統合弁14の駆動システムが構成されている。なお、空調制御装置40における駆動制御手段40aを、空調制御装置40とは別の制御装置により構成してもよい。
For example, in this embodiment, the structure (hardware and software) which controls the
次に、本実施形態の車両用空調装置1の作動を説明すると、車両用空調装置1は、冷房運転モード、暖房運転モード、および除湿暖房運転モードに切替可能となっている。各運転モードの切替は、空調制御装置40の制御処理により行われる。
Next, the operation of the
本実施形態の空調制御装置40が実行する運転モードの切替制御処理については、図11のフローチャートを用いて説明する。なお、図11に示す制御ルーチンは、操作パネルにて車両用空調装置1の作動スイッチが投入(オン操作)されることで開始する。
The operation mode switching control process executed by the air
図11に示すように、まず、各種空調制御用のセンサ群41、および操作パネルから各種信号を読み込み(S10)、読み込んだ各種信号に基づいて、ヒートポンプサイクル10の運転モードを決定する(S12)。
As shown in FIG. 11, first, various signals are read from the various air conditioning
本実施形態では、操作パネルの選択スイッチ、温度設定スイッチ、および外気温センサの検出値に応じて、車両用空調装置1の運転モードを決定する。
In the present embodiment, the operation mode of the
例えば、設定スイッチの設定温度が外気温センサの検出値以下となっている場合に、操作パネルの選択スイッチが冷房に設定されると、運転モードが冷房運転モードに決定される。なお、運転モードが冷房運転モードに決定された場合には、運転モードフラグが「冷房」を示す値(例えば、0)に設定される。 For example, when the setting temperature of the setting switch is equal to or lower than the detection value of the outside air temperature sensor, when the selection switch on the operation panel is set to cooling, the operation mode is determined to be the cooling operation mode. When the operation mode is determined to be the cooling operation mode, the operation mode flag is set to a value (for example, 0) indicating “cooling”.
そして、設定スイッチの設定温度が外気温センサの検出値より高くなっている場合に、操作パネルの選択スイッチが冷房に設定されると、運転モードが除湿暖房運転モードに決定される。なお、運転モードが除湿暖房運転モードに決定された場合には、運転モードフラグが「除湿暖房」を示す値(例えば、1)に設定される。 And when the setting temperature of a setting switch is higher than the detection value of an outside air temperature sensor, if the selection switch of an operation panel is set to air_conditioning | cooling, an operation mode will be determined to dehumidification heating operation mode. When the operation mode is determined to be the dehumidifying / heating operation mode, the operation mode flag is set to a value (for example, 1) indicating “dehumidifying / heating”.
また、外気温が極低温(例えば、外気温センサの検出値が0℃以下)となっている場合に、操作パネルの選択スイッチが暖房に設定されると、ヒートポンプサイクル10の冷媒回路をガスインジェクションサイクル(二段圧縮サイクル)とする第1暖房モードに決定される。なお、運転モードが第1暖房モードに決定された場合には、運転モードフラグが「第1暖房」を示す値(例えば、2)に設定される。
Further, when the outside air temperature is extremely low (for example, the detected value of the outside air temperature sensor is 0 ° C. or less), when the selection switch on the operation panel is set to heating, the refrigerant circuit of the
そして、外気温が極低温となっていない場合に、操作パネルの選択スイッチが暖房に設定されると、ヒートポンプサイクル10の冷媒回路を通常の一段圧縮サイクルとする第2暖房モードに決定される。なお、運転モードが第2暖房モードに決定された場合には、運転モードフラグが「第2暖房」を示す値(例えば、3)に設定される。
Then, when the outside air temperature is not extremely low, when the selection switch on the operation panel is set to heating, the second heating mode in which the refrigerant circuit of the
続いて、ステップS12にて決定された運転モードが、冷房運転モードであるか否かを判定し(S14)、冷房運転モードであると判定された場合に、冷房制御処理を実行する(S16)。 Subsequently, it is determined whether or not the operation mode determined in step S12 is the cooling operation mode (S14), and when it is determined that the operation mode is the cooling operation mode, the cooling control process is executed (S16). .
続いて、空調を停止するか否かを判定し(S18)、空調を停止しないと判定された場合にはステップS10に戻り再び各種信号を読み込む。一方、空調を停止すると判定された場合には運転モードの切替制御を終える。なお、空調を停止するか否かは、例えば、作動スイッチのオフ操作の有無により判定すればよい。 Subsequently, it is determined whether or not to stop the air conditioning (S18). If it is determined not to stop the air conditioning, the process returns to step S10 to read various signals again. On the other hand, when it is determined to stop the air conditioning, the operation mode switching control is finished. Whether or not to stop the air conditioning may be determined, for example, based on whether or not the operation switch is turned off.
ステップS14の判定処理の結果、冷房運転モードでないと判定された場合には、第1暖房モードであるか否かを判定する(S20)。この結果、第1暖房モードであると判定された場合には、第1暖房制御処理を実行し(S22)、その後、ステップS18へ移行する。 As a result of the determination process in step S14, when it is determined that the cooling operation mode is not selected, it is determined whether or not the first heating mode is selected (S20). As a result, when it determines with it being 1st heating mode, 1st heating control processing is performed (S22) and it transfers to step S18 after that.
一方、ステップS20の判定処理の結果、第1暖房モードでないと判定された場合には、第2暖房モードであるか否かを判定する(S24)。この結果、第2暖房モードであると判定された場合に、第2暖房制御処理を実行し(S26)、その後、ステップS18へ移行する。 On the other hand, as a result of the determination process in step S20, if it is determined that the first heating mode is not selected, it is determined whether or not the second heating mode is selected (S24). As a result, when it determines with it being the 2nd heating mode, a 2nd heating control process is performed (S26), and it transfers to step S18 after that.
ステップS24の判定処理の結果、第2暖房モードでないと判定された場合には、除湿暖房制御処理を実行し(S28)、その後、ステップS18へ移行する。なお、ステップS14、S20、S24の各判定は、ステップS12にて設定された運転モードフラグの値に基づいて処理される。 As a result of the determination process in step S24, when it is determined that it is not the second heating mode, a dehumidification heating control process is executed (S28), and then the process proceeds to step S18. Each determination of steps S14, S20, and S24 is processed based on the value of the operation mode flag set in step S12.
続いて、図11のステップS16、S22、S26、S28にて実行される制御処理の内容、および各運転モードにおける車両用空調装置1の作動について説明する。
Next, the contents of the control process executed in steps S16, S22, S26, and S28 of FIG. 11 and the operation of the
(A)冷房制御処理(冷房運転モード)
冷房制御処理では、空調制御装置40が、高段側膨脹弁13を全開状態(減圧作用を発揮しない状態)、低段側膨脹弁22を絞り状態(減圧作用を発揮する状態)、迂回用開閉弁251を閉弁状態とする。
(A) Cooling control processing (cooling operation mode)
In the cooling control process, the air
さらに、空調制御装置40が、気相側弁体161が気相冷媒通路141fの全閉位置、液相側弁体162が液相冷媒通路142cの全開位置に変位するように、電動アクチュエータ182に対して制御パルスを出力する。これにより、統合弁14は、図4に示すように、気相冷媒通路141fを閉じた状態で液相冷媒通路142cの通路開度が全開状態となる第1モードに切り替わる。
Further, the air-
従って、ヒートポンプサイクル10では、図1の実線矢印で示すように冷媒が流れる冷媒回路に切り替えられる。
Therefore, in the
この冷媒回路の構成で、空調制御装置40が空調制御用のセンサ群41の検出信号および操作パネルの操作信号を読み込み、車室内へ吹き出す空気の目標温度である目標吹出温度TAOを算出する。さらに、算出された目標吹出温度TAOおよびセンサ群の検出信号に基づいて、空調制御装置40の出力側に接続された各制御機器の作動状態を決定する。
With this refrigerant circuit configuration, the air
例えば、圧縮機11の電動モータに出力される制御信号については、以下のように決定される。まず、目標吹出温度TAOに基づいて、予め空調制御装置40に記憶された制御マップを参照して、室内蒸発器23の目標蒸発器吹出温度TEOを決定する。そして、蒸発器温度センサの検出値(吹出空気温度)が目標蒸発器吹出温度TEOに近づくように、圧縮機11の電動モータに出力される制御信号が決定される。
For example, the control signal output to the electric motor of the
また、低段側膨脹弁22へ出力される制御信号については、低段側膨脹弁22へ流入する冷媒の過冷却度が、COPを略最大値に近づくように予め決定された目標過冷却度に近づくように決定される。
As for the control signal output to the low-stage
また、エアミックスドア34のサーボモータへ出力される制御信号については、エアミックスドア34が室内凝縮器12の空気通路を閉塞し、室内蒸発器23通過後の送風空気の全流量がバイパス通路35を通過するように決定される。
Regarding the control signal output to the servo motor of the
そして、上記の如く決定された制御信号等を各制御機器へ出力する。その後、操作パネルによって車両用空調装置1の作動停止が要求されるまで、所定の制御周期毎に、各信号の読み込み→目標吹出温度TAOの算出→各制御機器の作動状態決定→制御信号の出力といった制御ルーチンが繰り返される。なお、このような制御ルーチンの繰り返しは、他の運転モード時にも同様に行われる。
Then, the control signal determined as described above is output to each control device. Thereafter, reading of each signal → calculation of the target blowout temperature TAO → determination of the operating state of each control device → output of the control signal at every predetermined control period until the operation stop of the
従って、冷房運転モードのヒートポンプサイクル10では、図12のモリエル線図に示すように、圧縮機11の吐出ポート11bから吐出された高圧冷媒(図12のa11点)が室内凝縮器12へ流入する。この際、エアミックスドア34が室内凝縮器12の空気通路を閉塞しているので、室内凝縮器12へ流入した冷媒は殆ど室内送風空気へ放熱することなく、室内凝縮器12から流出する。
Therefore, in the
室内凝縮器12から流出した冷媒は、高段側膨脹弁13が全開状態となっているので、高段側膨脹弁13にて殆ど減圧されることなく統合弁14内部の気液分離空間141bに流入する。
Since the high-
この際、気液分離空間141bへ流入する冷媒は過熱度を有する気相状態となっているものの、気相側弁体161により気相冷媒通路141fを全閉されている。このため、気液分離空間141bへ流入した冷媒は、図4に示すように、気相側流出口141eから流出することなく、液相冷媒通路142cに流入する。なお、気液分離空間141bへ流入した冷媒は、液相側弁体162により液相冷媒通路142cが全開されているので、固定絞り17にて殆ど減圧されることなく、液相冷媒通路142cを介して統合弁14の液相側流出口142bから流出する。
At this time, the refrigerant flowing into the gas-
統合弁14の液相側流出口142bから流出した冷媒は、室外熱交換器20へ流入し、室外熱交換器20にて送風ファン21から送風された外気と熱交換して放熱する(図12のa11点→b11点)。室外熱交換器20から流出した冷媒は、迂回用開閉弁251が閉弁状態となっているので、絞り状態となっている低段側膨脹弁22へ流入して低圧冷媒となるまで、等エンタルピ的に減圧膨脹される(図12のb11点→c11点)。
The refrigerant flowing out from the liquid-
そして、低段側膨脹弁22にて減圧された冷媒は、室内蒸発器23へ流入し、送風機32から送風された室内送風空気から吸熱して蒸発する(図12のc11点→d11点)。これにより、室内送風空気が冷却される。
The refrigerant decompressed by the low stage
室内蒸発器23から流出した冷媒は、アキュムレータ24へ流入して気液分離される。そして、分離された気相冷媒が圧縮機11の吸入ポート11a(図12のe11点)から吸入されて、再び圧縮される(図12のe11点→a111点→a11点)。なお、アキュムレータ24にて分離された液相冷媒は、サイクルが要求されている冷凍能力を発揮するために必要としていない余剰冷媒としてアキュムレータ24内に蓄えられる。
The refrigerant flowing out of the
ここで、図12においてd11点とe11点が異なっている理由は、アキュムレータ24から圧縮機11の吸入ポート11aへ至る冷媒配管を流通する気相冷媒に生じる圧力損失と、気相冷媒が外部(外気)から吸熱する吸熱量を表したものである。従って、理想的なサイクルでは、d11点とe11点が一致していることが望ましい。このことは、以下のモリエル線図においても同様である。
Here, the reason why the point d 11 and the point e 11 are different in FIG. 12 is that the pressure loss generated in the gas phase refrigerant flowing through the refrigerant pipe from the
以上の如く、冷房運転モードでは、エアミックスドア34にて室内凝縮器12の空気通路を閉塞しているので、室内蒸発器23にて冷却された送風空気を車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の冷房を実現することができる。
As described above, in the cooling operation mode, since the air passage of the
(B)第1暖房制御処理(第1暖房モード)
第1暖房制御処理では、空調制御装置40が、高段側膨脹弁13を絞り状態(減圧作用を発揮する状態)、低段側膨脹弁22を全閉状態、迂回用開閉弁251を開弁状態とする。
(B) 1st heating control process (1st heating mode)
In the first heating control process, the air-
また、第1暖房制御処理では、基本的には、空調制御装置40が、気相側弁体161が気相冷媒通路141fの全開位置、液相側弁体162が液相冷媒通路142cの全閉位置に変位するように、電動アクチュエータ182に対して制御パルスを出力する。これにより、統合弁14は、図5に示すように、気相冷媒通路141fを開いた状態で液相冷媒通路142cの通路開度が全閉状態となる第2モードに切り替わる。
In the first heating control process, basically, the air-
従って、ヒートポンプサイクル10では、図2の実線矢印で示すように冷媒が流れる冷媒回路、すなわち、ガスインジェクションサイクルの冷媒回路に切り替えられる。
Accordingly, the
この冷媒回路の構成で、空調制御装置40が目標吹出温度TAOおよびセンサ群41の検出信号に基づいて、空調制御装置40の出力側に接続された各制御機器の作動状態を決定する。なお、第1暖房モードでは、高段側膨脹弁13へ出力される制御信号については、室内凝縮器12における冷媒圧力が予め定めた目標高圧となるように、あるいは、室内凝縮器12から流出する冷媒の過冷却度が予め定めた目標過冷却度となるように決定される。また、エアミックスドア34のサーボモータへ出力される制御信号については、エアミックスドア34がバイパス通路35を閉塞し、室内蒸発器23通過後の送風空気の全流量が室内凝縮器12を通過するように決定される。
With the configuration of the refrigerant circuit, the air
従って、第1暖房モードのヒートポンプサイクル10では、図13のモリエル線図に示すように、圧縮機11の吐出ポート11bから吐出された高圧冷媒(図13のa12点)が室内凝縮器12へ流入する。室内凝縮器12へ流入した冷媒は、送風機32から送風されて室内蒸発器23を通過した車室内送風空気と熱交換して放熱する(図13のa12点→b12点)。これにより、車室内送風空気が加熱される。
Therefore, in the
室内凝縮器12から流出した冷媒は、絞り状態となっている高段側膨脹弁13にて中間圧冷媒となるまで等エンタルピ的に減圧膨脹される(図13のb12点→c112点)。そして、高段側膨脹弁13にて減圧された中間圧冷媒は、統合弁14の冷媒流入口141aから気液分離空間141b内へ流入して気液分離される(図13のc12点→c212点、c12点→c312点)。
The refrigerant flowing from the
気液分離空間141bにて分離された液相冷媒は、図5に示すように、液相側弁体162により液相冷媒通路142cが全閉されているので、固定絞り17にて低圧冷媒となるまで等エンタルピ的に減圧膨脹されて(図13のc312点→c412点)、液相側流出口142bから流出する。
As shown in FIG. 5, the liquid-phase refrigerant separated in the gas-
また、気液分離空間141bにて分離された気相冷媒は、気相側弁体161により気相冷媒通路141fが全開されているので、統合弁14の気相側流出口141eから流出して圧縮機11の中間圧ポート11c側へ流入する(図13のc212点)。
Further, the gas-phase refrigerant separated in the gas-
中間圧ポート11cへ流入した冷媒は、圧縮機11の圧縮過程の冷媒(図13のa112点)と合流して圧縮される(図13のa212点)。
The refrigerant flowing into the
続いて、統合弁14の液相側流出口142bから流出した冷媒は、室外熱交換器20へ流入して、送風ファン21から送風された外気と熱交換して吸熱する(図13のc412点→d12点)。
Subsequently, the refrigerant flowing out from the liquid
室外熱交換器20から流出した冷媒は、迂回用開閉弁251が開弁状態となっているので、迂回通路25を介して、アキュムレータ24へ流入して気液分離される。そして、分離された気相冷媒が圧縮機11の吸入ポート11a(図13のe12点)から吸入されて再び圧縮される。一方、分離された液相冷媒はサイクルが要求されている冷凍能力を発揮するために必要としていない余剰冷媒としてアキュムレータ24内に蓄えられる。
The refrigerant flowing out of the
以上の如く、第1暖房モードでは、室内凝縮器12にて圧縮機11から吐出された冷媒の有する熱を車室内送風空気に放熱させて、加熱された室内送風空気を車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の暖房を実現することができる。
As described above, in the first heating mode, the heat of the refrigerant discharged from the
さらに、第1暖房モードでは、固定絞り17にて減圧された低圧冷媒を圧縮機11の吸入ポート11aから吸入させ、高段側膨脹弁13にて減圧された中間圧冷媒を中間圧ポート11cへ流入させて昇圧過程の冷媒と合流させる、ガスインジェクションサイクル(エコノマイザ式冷凍サイクル)を構成することができる。
Further, in the first heating mode, the low-pressure refrigerant decompressed by the fixed
これにより、圧縮機11に温度の低い混合冷媒を吸入させることができ、圧縮機11における圧縮効率を向上させることができる。この結果、ヒートポンプサイクル10全体としてのCOPを向上させることができる。
Accordingly, the refrigerant refrigerant having a low temperature can be sucked into the
ここで、第1暖房モードにおいて、常時、気相冷媒通路141fが全開状態となっていると、気相冷媒通路141fに液相冷媒が流入して、中間圧冷媒通路15を介して圧縮機11へ液相冷媒が吸引されてしまうことがある。
Here, in the first heating mode, when the gas-phase
本発明者らの調査によれば、このような不具合は、他の運転モードから第1暖房モードへの切り替えの初期段階、および第1暖房モード時に圧縮機11の負荷状態が所定の高負荷状態に移行する過渡期に生じ易いことが判っている。以下、第1暖房モードにおいて、気相冷媒通路141fに液相冷媒が流入する不具合の発生要因について図14〜図16を用いて説明する。
According to the investigation by the present inventors, such a problem is caused by the initial stage of switching from another operation mode to the first heating mode, and when the load state of the
ここで、図15は、他の運転モード(本実施形態では第2暖房モードを想定)から第1暖房モードへ切り替えた際の高段側膨脹弁13、サイクル内の冷媒圧力、圧縮機11の回転数の変化を示すタイミングチャートである。なお、図15中に示す時刻Ta1が、他の運転モードから第1暖房モードへの切り替えタイミングを示している。また、図15中の冷媒圧力のうち、実線P1が圧縮機11から吐出された高圧冷媒の圧力変化、点線P2が圧縮機11に吸入される低圧冷媒の圧力変化、一点鎖線P3が固定絞り17通過前の冷媒の圧力変化、二点鎖線P4が固定絞り17通過後の冷媒の圧力変化を示している。この点は、図16中に示す冷媒の圧力変化についても同様である。
Here, FIG. 15 shows the high-stage
図15に示すように、他の運転モードを実行している状態から、第1暖房モードへの切り替わると(時間Ta1)、液相側弁体162により液相冷媒通路104dが全閉され、気液分離空間141bにて分離された液相冷媒の全てが固定絞り17に流入する。これにより、固定絞り17を通過する冷媒の流量が急激に増加する。
As shown in FIG. 15, when the operation mode is changed to the first heating mode (time Ta1), the liquid-
冷媒流量Grは、図14に示すように、固定絞り17の前後の圧力差ΔP(=Pin−Pout)に比例する特性がある。このため、固定絞り17を通過する冷媒の流量が増加(Gr1→Gr2:Gr1<Gr2)すると、サイクル内の低圧冷媒の圧力が急激に低下するようにサイクルがバランスする(図15の点線P2参照)。
As shown in FIG. 14, the refrigerant flow rate Gr has a characteristic proportional to the pressure difference ΔP (= Pin−Pout) before and after the fixed
そして、サイクル内の低圧冷媒の急激な圧力低下により、固定絞り17下流側のアキュムレータ24にてフォーミング(沸騰、突沸)が生じ、アキュムレータ24内に蓄えられた余剰冷媒が圧縮機11の吸入ポート11aへ吸入される。これにより、サイクル内を循環する冷媒の流量が増加する。
Then, due to a rapid pressure drop of the low-pressure refrigerant in the cycle, forming (boiling, bumping) occurs in the
ここで、サイクル内を循環する冷媒の流量が増加するまでの時間は、固定絞り17前後の圧力差ΔP(=P3−P4)が固定絞り17で液相冷媒を全て流しきるレベルに拡大するまでの時間(図14の時間Ta1〜時間Ta2までの時間)よりも短い。
Here, the time until the flow rate of the refrigerant circulating in the cycle increases is until the pressure difference ΔP (= P3−P4) before and after the fixed
このため、固定絞り17では、サイクル内を循環する冷媒の流量が増加した際に、液相冷媒を全て流しきることができず、固定絞り17にて流しきれない液相冷媒が、気相冷媒と共に気相冷媒通路141fを介して、中間圧冷媒通路15へ流入する。
For this reason, in the fixed
このように、他の運転モードを実行している状態や空調の停止状態等から第1暖房モードへの切り替える際には、気相冷媒通路141fに液相冷媒が流入し、中間圧冷媒通路15を介して圧縮機11へ液相冷媒が吸引されてしまうことがある。
As described above, when switching from the state in which another operation mode is being executed or the air-conditioning stop state to the first heating mode, the liquid-phase refrigerant flows into the gas-phase
また、図16は、圧縮機11の負荷状態が高負荷状態となった際の高段側膨脹弁13、サイクル内の冷媒圧力、圧縮機11の回転数の変化を示すタイミングチャートである。なお、図16中に示す時刻Tb1が、圧縮機11の負荷状態が高負荷状態となったタイミングを示している。
FIG. 16 is a timing chart showing changes in the high-stage
図16に示すように、圧縮機11の負荷状態が低い定常期間(時間Tb1までの期間)では、冷媒流量に対して、固定絞り17前後の圧力差ΔP(=P3−P4)が大きく、固定絞り17で液相冷媒を充分に流すことが可能となっている。
As shown in FIG. 16, in a steady period (a period up to time Tb1) in which the load state of the
この状態から、車室内の設定温度の変更等により圧縮機11の回転数が急激に増加して、圧縮機11の負荷状態が高負荷状態へ移行する過渡期には(時間Tb1)、固定絞り17を通過する冷媒の流量が急激に増加する。
From this state, during the transitional period (time Tb1) in which the rotation speed of the
これにより、サイクル内の低圧冷媒の圧力が急激に低下するようにサイクルがバランスする(図16の点線P2参照)。そして、サイクル内の低圧冷媒の急激な圧力低下により、固定絞り17下流側のアキュムレータ24にてフォーミングが生じ、アキュムレータ24内に蓄えられた余剰冷媒が圧縮機11の吸入ポート11aへ吸入されることで、サイクル内を循環する冷媒の流量が増加する。この結果、固定絞り17では、液相冷媒を全て流しきることができず、固定絞り17にて流しきれない液相冷媒が、気相冷媒と共に気相冷媒通路141fを介して、中間圧冷媒通路15へ流入する。
As a result, the cycle is balanced so that the pressure of the low-pressure refrigerant in the cycle rapidly decreases (see dotted line P2 in FIG. 16). Then, due to the rapid pressure drop of the low-pressure refrigerant in the cycle, forming occurs in the
このように、第1暖房モードの実行中であっても、圧縮機11の負荷状態が高負荷状態に移行する過渡期には、気相冷媒通路141fに液相冷媒が流入し、中間圧冷媒通路15を介して圧縮機11へ液相冷媒が吸引されてしまうことがある。
Thus, even during the execution of the first heating mode, in the transition period when the load state of the
本実施形態では、中間圧冷媒通路15を介して圧縮機11へ液相冷媒が吸引されてしまう不具合の対策として、中間圧冷媒通路15へ液相冷媒が流入する液流入条件が成立した際に、統合弁14の作動モードを第3モードへ切り替えるようにしている。
In the present embodiment, as a countermeasure against the problem that the liquid phase refrigerant is sucked into the
本実施形態の統合弁14のモード切替処理については、図17のフローチャートを用いて説明する。なお、図17の制御ルーチンは、第1暖房モード時に実行される処理である。
The mode switching process of the
図17に示すように、まず、前回のヒートポンプサイクル10の運転モードが、第1暖房モードではなく、他の運転モードであるか否かを判定する(S241)。すなわち、ヒートポンプサイクル10の運転モードが、第1暖房モード以外の他の運転モードから第1暖房モードへ切り替わった初期段階であるか否かを判定する。なお、ステップS241の判定処理では、前回の運転モードフラグと今回の運転モードフラグが一致するか否かを判定し、一致しない場合に、前回の運転モードが他の運転モードであると判定する。
As shown in FIG. 17, first, it is determined whether or not the previous operation mode of the
ステップS241の判定処理の結果、前回の運転モードが第1暖房モード以外の他の運転モードであると判定された場合には、液流入条件が成立して、中間圧冷媒通路15を介して圧縮機11へ液相冷媒が吸引されてしまう可能性がある。
As a result of the determination process in step S241, when it is determined that the previous operation mode is an operation mode other than the first heating mode, the liquid inflow condition is satisfied and the compression is performed via the intermediate pressure
このため、空調制御装置40は、統合弁14の作動モードを第3モードに切り替えて、インジェクション抑制運転を実行する(S242)。具体的には、空調制御装置40は、液相側弁体162が液相冷媒通路142cの全閉位置、気相側弁体161が気相冷媒通路141fの全閉位置(または微開位置)に変位するように、電動アクチュエータ182に対して制御パルスを出力する。これにより、統合弁14は、液相冷媒通路142cを閉じた状態で気相冷媒通路141fの通路開度が全開状態よりも小さい通路開度となる第3モードに切り替わる。この第3モードでは、図6に示すように、気液分離空間141bにて分離された液相冷媒が、固定絞り17にて低圧冷媒となるまで等エンタルピ的に減圧膨脹されて、液相側流出口142bから流出する。
For this reason, the air-
この際、気相側弁体161により気相冷媒通路141fが全閉または微開となっているので、液相冷媒は、気相冷媒通路141fへ殆ど流入することなく、固定絞り17を介して液相側流出口142bから流出する。なお、気液分離空間141bにて分離された気相冷媒は、気相側弁体161により気相冷媒通路141fが全閉または微開となっているので、気相冷媒通路141fへの流入量が制限される。
At this time, since the gas-phase
図17に戻り、統合弁14の作動モードを第3モードに切り替えた後、所定の復帰条件が成立したか否かを判定する(S243)。
Returning to FIG. 17, after switching the operation mode of the
本実施形態では、ステップS243の復帰条件を、第3モードへ切り替えてから予め定めた基準時間が経過した際に成立する条件に設定している。なお、基準時間は、ヒートポンプサイクル10の運転モードを第1暖房モードへ切り替えてから固定絞り17前後の圧力差が固定絞り17で液相冷媒を全て流しきるレベルに拡大するまでに要する時間に設定されている。なお、基準時間は、例えば、図15に示す時間Ta1〜時間Ta2までの時間、および図16に示す時間Tb1〜時間Tb2までの時間のうち、時間が長い方を基準に設定すればよい。
In the present embodiment, the return condition in step S243 is set to a condition that is satisfied when a predetermined reference time has elapsed since switching to the third mode. The reference time is set to the time required for the pressure difference before and after the fixed
図17に示すステップS243の判定処理の結果、復帰条件が不成立と判定された場合には、ステップS242へ戻る。つまり、復帰条件が成立するまでは、統合弁14の作動モードが第3モードに維持される。
As a result of the determination processing in step S243 shown in FIG. 17, if it is determined that the return condition is not satisfied, the process returns to step S242. That is, until the return condition is satisfied, the operation mode of the
また、ステップS243の判定処理の結果、復帰条件が成立したと判定された場合には、固定絞り17前後の圧力差が固定絞り17で液相冷媒を全て流しきるレベルに拡大していると考えられる。
Further, when it is determined that the return condition is satisfied as a result of the determination processing in step S243, it is considered that the pressure difference before and after the fixed
このため、空調制御装置40は、統合弁14の作動モードを第2モードに切り替えて、インジェクション運転を実行する(S244)。具体的には、空調制御装置40は、液相側弁体162が液相冷媒通路142cの全閉位置、気相側弁体161が気相冷媒通路141fの全開位置に変位するように、電動アクチュエータ182に対して制御パルスを出力する。これにより、統合弁14は、図5に示すように、液相冷媒通路142cを閉じた状態で気相冷媒通路141fの通路開度が全開状態となる第2モードに切り替わる。
For this reason, the air-
一方、ステップS241の判定処理の結果、前回の運転モードが第1暖房モード以外の他の運転モードでないと判定された場合には、圧縮機11の負荷状態が所定の高負荷状態に移行する過渡期であるか否かを判定する(S245)。
On the other hand, as a result of the determination process in step S241, when it is determined that the previous operation mode is not an operation mode other than the first heating mode, the transient state in which the load state of the
本実施形態では、圧縮機11の電動モータに出力される目標回転数と、現在の電動モータの回転数との差(=目標回転数−現在の回転数)が、予め定めた基準値以上となった際に、圧縮機11の負荷状態が高負荷状態に移行する過渡期であると判定する。
In the present embodiment, the difference between the target rotational speed output to the electric motor of the
一方、圧縮機11の電動モータに出力される目標回転数と、現在の電動モータの回転数との差が、基準値より小さい場合に、圧縮機11の負荷状態が高負荷状態に移行する過渡期でないと判定する。
On the other hand, when the difference between the target rotational speed output to the electric motor of the
この結果、圧縮機11の負荷状態が所定の高負荷状態に移行する過渡期であると判定された場合には、液流入条件が成立して、中間圧冷媒通路15を介して圧縮機11へ液相冷媒が吸引されてしまう可能性がある。
As a result, when it is determined that the load state of the
このため、空調制御装置40は、統合弁14の作動モードを第3モードに切り替えて、所定の復帰条件が成立するまでインジェクション抑制運転を実行する(S242、S243)。
For this reason, the air-
一方、圧縮機11の負荷状態が所定の高負荷状態に移行する過渡期でないと判定された場合には、固定絞り17前後の圧力差が固定絞り17で液相冷媒を全て流しきるレベルに拡大していると考えられる。このため、空調制御装置40は、統合弁14の作動モードを第2モードに切り替えて、インジェクション運転を実行する(S244)。
On the other hand, when it is determined that the load state of the
続いて、第1暖房制御処理を終了する処理終了条件が成立したか否かを判定し(S246)、処理終了条件が成立したと判定された場合に第1暖房制御処理を終え、処理終了条件が成立していないと判定された場合にステップS241に戻る。なお、処理終了条件は、運転モードの切り替え時、車両用空調装置1の作動スイッチがオフされた際に成立する条件である。
Subsequently, it is determined whether or not a process end condition for ending the first heating control process is satisfied (S246). When it is determined that the process end condition is satisfied, the first heating control process is ended, and the process end condition is determined. When it is determined that is not established, the process returns to step S241. The process end condition is a condition that is satisfied when the operation switch of the
このように、本実施形態の第1暖房モードでは、固定絞り17にて液相冷媒を流し切れない可能性が高い場合、統合弁14の作動モードを気相冷媒通路141fの通路開度が全開状態よりも小さい通路開度となる第3モードへ切り替えるようにしている。
As described above, in the first heating mode of the present embodiment, when there is a high possibility that the liquid refrigerant does not completely flow through the fixed
これによれば、中間圧冷媒通路15を介して圧縮機11の中間圧ポート11c側へ液相冷媒が流入してしまうことを抑制可能となる。この結果、液相冷媒が流入することによる圧縮機11の不具合の発生を抑制することができる。なお、本実施形態では、図17におけるステップS241、およびステップS245の判定処理が、液流入条件が成立したか否かを判定する成否判定手段を構成している。
According to this, it becomes possible to suppress the liquid phase refrigerant from flowing into the
(C)第2暖房制御処理(第2暖房モード)
第2暖房制御処理では、空調制御装置40が、高段側膨脹弁13を絞り状態(減圧作用を発揮する状態)、低段側膨脹弁22を全閉状態、迂回用開閉弁251を開弁状態とする。
(C) Second heating control process (second heating mode)
In the second heating control process, the air-
さらに、空調制御装置40が、気相側弁体161が気相冷媒通路141fの全閉位置、液相側弁体162が液相冷媒通路142cの全開位置に変位するように、電動アクチュエータ182に対して制御パルスを出力する。これにより、統合弁14は、図4に示すように、気相冷媒通路141fを閉じた状態で液相冷媒通路142cの通路開度が全開状態となる第1モードに切り替わる。
Further, the air-
従って、ヒートポンプサイクル10では、図3の実線矢印で示すように冷媒が流れる冷媒回路に切り替えられる。
Therefore, in the
この冷媒回路の構成で、空調制御装置40が目標吹出温度TAOおよびセンサ群41の検出信号に基づいて、空調制御装置40の出力側に接続された各制御機器の作動状態を決定する。なお、第2暖房モードでは、高段側膨脹弁13へ出力される制御信号については、室内凝縮器12における冷媒圧力が予め定めた目標高圧となるように、あるいは、室内凝縮器12から流出する冷媒の過冷却度が予め定めた目標過冷却度となるように決定される。また、エアミックスドア34のサーボモータへ出力される制御信号については、エアミックスドア34がバイパス通路35を閉塞し、室内蒸発器23通過後の送風空気の全流量が室内凝縮器12を通過するように決定される。
With the configuration of the refrigerant circuit, the air
従って、第2暖房モードのヒートポンプサイクル10では、図18のモリエル線図に示すように、圧縮機11の吐出ポート11bから吐出された高圧冷媒(図18のa13点)が室内凝縮器12へ流入する。室内凝縮器12へ流入した冷媒は、送風機32から送風されて室内蒸発器23を通過した車室内送風空気と熱交換して放熱する(図18のa13点→b13点)。これにより、車室内送風空気が加熱される。
Therefore, in the
室内凝縮器12から流出した冷媒は、絞り状態となっている高段側膨脹弁13にて低圧冷媒となるまで等エンタルピ的に減圧膨脹されて(図18のb13点→c13点)、統合弁14の気液分離空間141b内へ流入する。気液分離空間141bへ流入した冷媒は、冷房運転モードと同様に、気相側流出口141eから流出することなく、液相冷媒通路142cを介して液相側流出口142bから流出する。
The refrigerant flowing from the
液相側流出口142bから流出した低圧冷媒は、室外熱交換器20へ流入し、送風ファン21から送風された外気と熱交換して吸熱する(図18のc13点→d13点)。室外熱交換器20から流出した冷媒は、迂回用開閉弁251が開弁状態となっているので、迂回通路25を介して、アキュムレータ24へ流入して気液分離される。そして、分離された気相冷媒が圧縮機11の吸入ポート11a(図18のe13点)から吸入される。
Low-pressure refrigerant flowing from the liquid
以上の如く、第2暖房モードでは、室内凝縮器12にて圧縮機11から吐出された冷媒の有する熱を車室内送風空気に放熱させて、加熱された室内送風空気を車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の暖房を実現することができる。
As described above, in the second heating mode, the heat of the refrigerant discharged from the
ここで、第2暖房モード時を、第1暖房モードに対して、外気温が高い場合等のように暖房負荷が比較的低い場合に実行することの効果を説明する。第1暖房モードでは、上述の如く、ガスインジェクションサイクルを構成することができるので、ヒートポンプサイクル10全体としてのCOPを向上させることができる。
Here, the effect of executing the second heating mode when the heating load is relatively low, such as when the outside air temperature is high, is described with respect to the first heating mode. In the first heating mode, since the gas injection cycle can be configured as described above, the COP of the
つまり、理論的には、圧縮機11の回転数が同一であれば、第1暖房モードは、第2暖房モード時よりも高い暖房性能を発揮することができる。換言すると、同一の暖房性能を発揮させるために必要な圧縮機11の回転数(冷媒吐出能力)は、第2暖房モードよりも第1暖房モード時の方が低くなる。
That is, theoretically, if the rotation speed of the
ところが、圧縮機構には、圧縮効率が最大(ピーク)となる最大効率回転数があり、最大効率回転数よりも回転数が低くなると、圧縮効率が大きく低下してしまうという特性がある。このため、暖房負荷が比較的低い場合に圧縮機11を最大効率回転数よりも低い回転数で作動させると、第1暖房モードでは、却ってCOPが低下してしまうことがある。
However, the compression mechanism has a maximum efficiency rotational speed at which the compression efficiency is maximized (peak), and the compression efficiency is greatly reduced when the rotational speed is lower than the maximum efficient rotational speed. For this reason, when the
そこで、本実施形態では、第1暖房モードの実行中に、外気温が高く暖房負荷が低くなった際に、第2暖房モードへ切り替え、第2暖房モードの実行中に外気温が低くなり暖房負荷が高くなった際に、第1暖房モードへ切り替えるようにしている。 Therefore, in the present embodiment, when the outside air temperature is high and the heating load is low during execution of the first heating mode, the mode is switched to the second heating mode, and the outside air temperature becomes low during the execution of the second heating mode. When the load becomes high, the mode is switched to the first heating mode.
これにより、第1暖房モードおよび第2暖房モードのうち高いCOPを発揮できる運転モードを選択することができる。従って、第1暖房モードの実行中に、圧縮機11の回転数が基準回転数以下となってしまう場合であっても、第2暖房モードへ切り替えることにより、ヒートポンプサイクル10全体としてのCOPを向上させることができる。
Thereby, the operation mode which can exhibit high COP can be selected among 1st heating mode and 2nd heating mode. Therefore, even when the rotation speed of the
(D)除湿暖房制御処理(除湿暖房運転モード)
除湿暖房制御処理では、空調制御装置40が、各膨脹弁13、22を全開状態あるいは絞り状態とすると共に、迂回用開閉弁251を閉弁状態とする。
(D) Dehumidification heating control processing (dehumidification heating operation mode)
In the dehumidifying and heating control process, the air
さらに、空調制御装置40が、気相側弁体161が気相冷媒通路141fの全閉位置、液相側弁体162が液相冷媒通路142cの全開位置に変位するように、電動アクチュエータ182に対して制御パルスを出力する。これにより、統合弁14は、図4に示すように、気相冷媒通路141fを閉じた状態で液相冷媒通路142cの通路開度が全開状態となる第1モードに切り替わる。
Further, the air-
従って、ヒートポンプサイクル10では、冷房運転モードと同様の冷媒回路、すなわち、図1の実線矢印で示すように冷媒が流れる冷媒回路に切り替えられる。
Therefore, in the
この冷媒回路の構成で、空調制御装置40が目標吹出温度TAOおよびセンサ群41の検出信号に基づいて、空調制御装置40の出力側に接続された各制御機器の作動状態を決定する。
With the configuration of the refrigerant circuit, the air
例えば、エアミックスドア34のサーボモータへ出力される制御信号については、エアミックスドア34がバイパス通路35を閉塞し、室内蒸発器23通過後の送風空気の全流量が室内凝縮器12を通過するように決定される。さらに、本実施形態の除湿暖房モードでは、設定温度と外気温との温度差に応じて、高段側膨脹弁13および低段側膨脹弁22の絞り開度を変化させている。具体的には、前述した目標吹出温度TAOの上昇に伴って、第1〜第4除湿暖房モードの4段階の除湿暖房運転モードを実行する。
For example, for the control signal output to the servo motor of the
(D−1)第1除湿暖房モード
第1除湿暖房モードでは、高段側膨脹弁13を全開状態とし、低段側膨脹弁22を絞り状態とする。従って、サイクル構成については、冷房運転モードと全く同様となるものの、エアミックスドア34が室内凝縮器12の空気通路を全開しているので、サイクルを循環する冷媒の状態については図19のモリエル線図に示すように変化する。
(D-1) 1st dehumidification heating mode In 1st dehumidification heating mode, the high stage
すなわち、図19に示すように、圧縮機11の吐出ポート11bから吐出された高圧冷媒(図19のa14点)は、室内凝縮器12へ流入して、室内蒸発器23にて冷却されて除湿された車室内送風空気と熱交換して放熱する(図19のa14点→b114点)。これにより、車室内送風空気が加熱される。
That is, as shown in FIG. 19, the high-pressure refrigerant discharged from the
室内凝縮器12から流出した冷媒は、冷房運転モードと同様に、高段側膨脹弁13→統合弁14の順に流れて室外熱交換器20へ流入する。そして、室外熱交換器20へ流入した高圧冷媒は、送風ファン21から送風された外気と熱交換して放熱する(図19のb114点→b214点)。以降の作動は冷房運転モードと同様である。
The refrigerant that has flowed out of the
以上の如く、第1除湿暖房モード時には、室内蒸発器23にて冷却され除湿された車室内送風空気を、室内凝縮器12にて加熱して車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の除湿暖房を実現することができる。
As described above, in the first dehumidifying / heating mode, the vehicle interior blown air cooled and dehumidified by the
(D−2)第2除湿暖房モード
次に、第1除湿暖房モードの実行中に、目標吹出温度TAOが予め定めた第1基準温度よりも高くなった際には、第2除湿暖房モードが実行される。第2除湿暖房モードでは、高段側膨脹弁13を絞り状態とし、低段側膨脹弁22の絞り開度を第1除湿暖房モードよりも増加させた絞り状態とする。従って、第2除湿暖房モードでは、サイクルを循環する冷媒の状態については図20のモリエル線図に示すように変化する。
(D-2) Second Dehumidifying Heating Mode Next, when the target blowing temperature TAO becomes higher than a predetermined first reference temperature during execution of the first dehumidifying heating mode, the second dehumidifying heating mode is set. Executed. In the second dehumidifying and heating mode, the high stage
すなわち、図20に示すように、圧縮機11の吐出ポート11bから吐出された高圧冷媒(図20のa15点)は、第1除湿暖房モードと同様に、室内凝縮器12へ流入して、室内蒸発器23にて冷却されて除湿された車室内送風空気と熱交換して放熱する(図20のa15点→b115点)。これにより、車室内送風空気が加熱される。
That is, as shown in FIG. 20, the high-pressure refrigerant discharged from the
室内凝縮器12から流出した冷媒は、絞り状態となっている高段側膨脹弁13によって外気温よりも温度の高い中間圧冷媒となるまで等エンタルピ的に減圧される(図20のb115点→b215点)。高段側膨脹弁13にて減圧された中間圧冷媒は、冷房運転モードと同様に、統合弁14を介して室外熱交換器20へ流入する。
The refrigerant that has flowed out of the
そして、室外熱交換器20へ流入した中間圧冷媒は、送風ファン21から送風された外気と熱交換して放熱する(図20のb215点→b315点)。以降の作動は冷房運転モードと同様である。
And the intermediate pressure refrigerant | coolant which flowed into the
以上の如く、第2除湿暖房モードでは、第1除湿暖房モード時と同様に、室内蒸発器23にて冷却され除湿された車室内送風空気を、室内凝縮器12にて加熱して車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の除湿暖房を実現することができる。
As described above, in the second dehumidifying and heating mode, as in the first dehumidifying and heating mode, the vehicle interior blown air that has been cooled and dehumidified by the
この際、第2除湿暖房モードでは、高段側膨脹弁13を絞り状態としているので、第1除湿暖房モードに対して、室外熱交換器20へ流入する冷媒の温度を低下させることができる。従って、室外熱交換器20における冷媒の温度と外気温との温度差を縮小して、室外熱交換器20における冷媒の放熱量を低減できる。
At this time, in the second dehumidifying and heating mode, since the high stage
その結果、第1除湿暖房モード時に対してサイクルを循環する冷媒循環流量を増加させることなく、室内凝縮器12における冷媒圧力を上昇させることができ、第1除湿暖房モードよりも室内凝縮器12から吹き出される温度を上昇させることができる。
As a result, it is possible to increase the refrigerant pressure in the
(D−3)第3除湿暖房モード
次に、第2除湿暖房モードの実行中に、目標吹出温度TAOが予め定めた第2基準温度(第2基準温度>第1基準温度)よりも高くなった際には、第3除湿暖房モードが実行される。第3除湿暖房モードでは、高段側膨脹弁13の絞り開度を第2除湿暖房モードよりも縮小させた絞り状態とし、低段側膨脹弁22の絞り開度を第2除湿暖房モードよりも増加させる。従って、第3除湿暖房モードでは、サイクルを循環する冷媒の状態については図21のモリエル線図に示すように変化する。
(D-3) Third Dehumidifying Heating Mode Next, during the execution of the second dehumidifying heating mode, the target blowing temperature TAO becomes higher than a predetermined second reference temperature (second reference temperature> first reference temperature). In this case, the third dehumidifying heating mode is executed. In the third dehumidifying and heating mode, the throttle opening of the high stage
すなわち、図21に示すように、圧縮機11の吐出ポート11bから吐出された高圧冷媒(図21のa16点)は、第1、第2除湿暖房モードと同様に、室内凝縮器12へ流入して、室内蒸発器23にて冷却されて除湿された車室内送風空気と熱交換して放熱する(図21のa16点→b16点)。これにより、車室内送風空気が加熱される。
That is, as shown in FIG. 21, the high-pressure refrigerant discharged from the
室内凝縮器12から流出した冷媒は、絞り状態となっている高段側膨脹弁13によって外気温よりも温度の低い中間圧冷媒となるまで等エンタルピ的に減圧される(図21のb16点→c116点)。高段側膨脹弁13にて減圧された中間圧冷媒は、冷房運転モードと同様に、統合弁14を介して室外熱交換器20へ流入する。
The refrigerant that has flowed out of the
そして、室外熱交換器20へ流入した中間圧冷媒は、送風ファン21から送風された外気と熱交換して吸熱する(図21のc116点→c216点)。さらに、室外熱交換器20から流出した冷媒は、低段側膨脹弁22にて等エンタルピ的に減圧されて(図21のc216点→c316点)、室内蒸発器23へ流入する。以降の作動は冷房運転モードと同様である。
The intermediate-pressure refrigerant that has flowed into the
以上の如く、第3除湿暖房モードでは、第1、第2除湿暖房モード時と同様に、室内蒸発器23にて冷却され除湿された車室内送風空気を、室内凝縮器12にて加熱して車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の除湿暖房を実現することができる。
As described above, in the third dehumidifying and heating mode, similarly to the first and second dehumidifying and heating modes, the vehicle interior blown air cooled by the
この際、第3除湿暖房モードでは、高段側膨脹弁13の絞り開度を縮小させることによって、室外熱交換器20を蒸発器として作用させているので、第2除湿暖房モードに対して、室外熱交換器20における冷媒の吸熱量を増加させることができる。
At this time, in the third dehumidifying and heating mode, the
その結果、第2除湿暖房モード時に対して、圧縮機11の吸入冷媒密度を上昇させることができ、コンプレッサ回転数を増加させることなく、室内凝縮器12における冷媒圧力を上昇させることができ、第2除湿暖房モードよりも室内凝縮器12から吹き出される温度を上昇させることができる。
As a result, the suction refrigerant density of the
(D−4)第4除湿暖房モード
次に、第3除湿暖房モードの実行中に、目標吹出温度TAOが予め定めた第3基準温度(第3基準温度>第2基準温度)よりも高くなった際には、第4除湿暖房モードが実行される。第4除湿暖房モードでは、高段側膨脹弁13の絞り開度を第3除湿暖房モードよりも縮小させた絞り状態とし、低段側膨脹弁22を全開状態とする。従って、第4除湿暖房モードでは、サイクルを循環する冷媒の状態については図22のモリエル線図に示すように変化する。
(D-4) Fourth Dehumidifying Heating Mode Next, during the execution of the third dehumidifying heating mode, the target outlet temperature TAO becomes higher than a predetermined third reference temperature (third reference temperature> second reference temperature). In this case, the fourth dehumidifying and heating mode is executed. In the fourth dehumidifying and heating mode, the throttle opening of the high stage
すなわち、図22に示すように、圧縮機11の吐出ポート11bから吐出された高圧冷媒(図22のa17点)は、第1、第2除湿暖房モードと同様に、室内凝縮器12へ流入して、室内蒸発器23にて冷却されて除湿された車室内送風空気と熱交換して放熱する(図22のa17点→b17点)。これにより、車室内送風空気が加熱される。
That is, as shown in FIG. 22, (a 17 point in FIG. 22) the high-pressure refrigerant discharged from the
室内凝縮器12から流出した冷媒は、絞り状態となっている高段側膨脹弁13によって外気温よりも温度の低い低圧冷媒となるまで等エンタルピ的に減圧される(図22のb17点→c117点)。高段側膨脹弁13にて減圧された低圧冷媒は、冷房運転モードと同様に、統合弁14を介して室外熱交換器20へ流入する。
The refrigerant that has flowed out of the
そして、室外熱交換器20へ流入した低圧冷媒は、送風ファン21から送風された外気と熱交換して吸熱する(図22のc117点→c217点)。さらに、室外熱交換器20から流出した冷媒は、低段側膨脹弁22が全開状態となっているので、減圧されることなく室内蒸発器23へ流入する。以降の作動は冷房運転モードと同様である。
And the low-pressure refrigerant | coolant which flowed into the
以上の如く、第4除湿暖房モードでは、第1〜第3除湿暖房モード時と同様に、室内蒸発器23にて冷却され除湿された車室内送風空気を、室内凝縮器12にて加熱して車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の除湿暖房を実現することができる。
As described above, in the fourth dehumidifying and heating mode, the vehicle interior blown air cooled and dehumidified by the
この際、第4除湿暖房モードでは、第3除湿暖房モードと同様に、室外熱交換器20を蒸発器として作用させるとともに、第3除湿暖房モードよりも高段側膨脹弁13の絞り開度を縮小させているので、室外熱交換器20における冷媒蒸発温度を低下させることができる。従って、第3除湿暖房モードよりも室外熱交換器20における冷媒の温度と外気温との温度差を拡大させて、室内凝縮器12における冷媒の吸熱量を増加させることができる。
At this time, in the fourth dehumidifying and heating mode, the
その結果、第3除湿暖房モード時に対して、圧縮機11の吸入冷媒密度を上昇させることができ、回転数を増加させることなく、室内凝縮器12における冷媒圧力を上昇させることができ、第3除湿暖房モードよりも室内凝縮器12から吹き出される温度を上昇させることができる。
As a result, the suction refrigerant density of the
以上説明した本実施形態の車両用空調装置1では、上記の如く、ヒートポンプサイクル10の冷媒回路を切り替えることによって、種々のサイクル構成を実現して、車室内の適切な冷房、暖房および除湿暖房を実現できる。
In the
さらに、本実施形態のように電気自動車に適用される車両用空調装置1では、内燃機関(エンジン)を搭載する車両のようにエンジンの廃熱を車室内の暖房のために利用できない。従って、本実施形態のヒートポンプサイクル10のように、暖房運転モード時に暖房負荷によらず高いCOPを発揮できることは、極めて有効である。
Furthermore, in the
また、本実施形態では、ヒートポンプサイクル10をガスインジェクションサイクルとして機能させるために必要な構成機器の一部を一体的に構成した統合弁14を採用しているので、ガスインジェクションサイクルを構成するヒートポンプサイクル10のサイクル構成を簡素化できる。延いては、ヒートポンプサイクル10の搭載対象物への搭載性の向上を図ることができる。
Moreover, in this embodiment, since the
また、本実施形態の統合弁14では、単一の駆動手段18にて、冷媒の気液分離、液相冷媒通路142cおよび気相冷媒通路141fの開閉、並びに、液相冷媒の減圧を行うことができる。これによれば、ガスインジェクションサイクルに切替可能なヒートポンプサイクル10を簡素なサイクル構成で実現できる。
Further, in the
具体的には、気相冷媒通路141fを閉じた状態で液相冷媒通路142cの通路開度を全開状態に設定することで、気液分離空間141bから流出した冷媒の全てを、液相側流出口142bから流出させる冷媒回路に切り替えることができる。
Specifically, by setting the passage opening degree of the liquid-phase
また、液相冷媒通路142cを閉じた状態で気相冷媒通路141fの通路開度を全開状態に設定することで、気液分離空間141bにて分離された液相冷媒を固定絞り17で減圧すると共に、気相冷媒を圧縮機11の中間圧ポート11c側へ流出させる冷媒回路に切り替えることができる。
Further, the liquid-phase refrigerant separated in the gas-
特に、本実施形態の統合弁14は、液相冷媒通路142cを閉じた状態で気相冷媒通路141fの通路開度を全開状態よりも小さい通路開度に設定可能となっている。
In particular, the
これによれば、固定絞り17にて液相冷媒が流しきれない場合に、気相冷媒通路141fの通路開度を全開状態よりも小さい通路開度に設定することで、中間圧冷媒通路15を介して圧縮機11の中間圧ポート11c側へ液相冷媒が流入してしまうことを抑制可能となる。この結果、液相冷媒が流入することによる圧縮機11の不具合の発生を抑制することができる。
According to this, when the liquid refrigerant cannot flow through the fixed
従って、本実施形態の統合弁14によれば、ガスインジェクションサイクルに切替可能なヒートポンプサイクル10のサイクル構成の簡素化を図りつつ、中間圧冷媒通路15を介して圧縮機11へ液相冷媒が流入してしまうことを抑制することができる。
Therefore, according to the
また、本実施形態の統合弁14の駆動システムでは、圧縮機11の中間圧ポート11cへの液相冷媒の流入が想定される条件で、液相冷媒通路142cを閉じた状態で気相冷媒通路141fの通路開度を全開状態よりも小さい通路開度に切り替えるようにしている。
Further, in the drive system for the
これによれば、気相冷媒通路141fへの液相冷媒の流入を抑制して、中間圧冷媒通路15を介して圧縮機11へ液相冷媒が流入してしまうことを効果的に抑制することができる。
According to this, the inflow of the liquid phase refrigerant into the gas phase
また、本実施形態の統合弁14は、ロッド181、電動アクチュエータ182、弾性部材183を備える簡素な駆動手段18により、各弁体161、162の位置に変位させることで、統合弁14の作動モードを第1〜第3モードといった3つのモードに切り替え可能となっている。これによれば、中間圧冷媒通路15を介して圧縮機11の中間圧ポート11c側へ液相冷媒が流入してしまうことを抑制可能な統合弁14の簡素化を図ることができる。
Moreover, the
また、本実施形態の統合弁14は、液相側弁体162の筒状部162bによりロッド181の一部を覆うと共に、各弁体161、162に第1、第3のシール部材162c、161bを設ける構成としている。
Moreover, the
これによれば、気相側弁体161により気相冷媒通路141fを閉じた際に、ロッド181と各弁体161、162との間の隙間を介して液相冷媒が気相冷媒通路141fへ流入することを抑制可能となる。
According to this, when the gas-phase
さらに、ロッド181と各弁体161、162との間の隙間ではなく、気相側弁体161における筒状部162bと接触する部位に第3のシール部材161bを設け、液相側弁体162における第2突起部181bと接触する部位に第1のシール部材162cを設けている。
Furthermore, a
これによれば、各シール部材162c、161bがロッド181に接触しないので、各弁体161、162が変位する際の摺動抵抗を増加させることなく、ロッド181と各弁体161、162との間の隙間を介して冷媒が漏れることを抑制できる。
According to this, since each sealing
また、本実施形態では、気相側流入部141dの開口面積Sb1に対する気相側弁体161の面積Sb2の面積比を、液相側流入部142aの開口面積Sa1に対する液相側弁体162の面積Sa2の面積比を大きくしている(Sb2/Sb1>Sa2/Sa1)。
Further, in the present embodiment, the area ratio of the area Sb2 of the gas phase
このように、気相側弁体161の面積Sb2を気相側流入部141dの開口面積Sb1よりも拡大することで、気相側弁体161を、気相冷媒通路141fを開いた際の気相冷媒通路141f側への液相冷媒の飛散を抑制するシャッタとして機能させることができる。これにより、専用の部材を設けることなく、気液分離空間141bにて分離された液相冷媒が気相冷媒通路141fへ流入することを抑制できる。
Thus, by expanding the area Sb2 of the gas-phase
(他の実施形態)
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。例えば、以下のように種々変形可能である。
(Other embodiments)
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, In the range described in the claim, it can change suitably. For example, various modifications are possible as follows.
(1)上述の実施形態では、ヒートポンプサイクル10を電気自動車用の車両用空調装置1に適用した例を説明したが、ヒートポンプサイクル10は、例えば、エンジン(内燃機関)および走行用電動モータから走行用の駆動力を得るハイブリッド車両のように、エンジン廃熱が暖房用熱源として不充分となることのある車両に適用して有効である。
(1) In the above-described embodiment, the example in which the
さらに、ヒートポンプサイクル10は、例えば、据置型空調装置、冷温保存庫、液体加熱装置等に適用してもよい。さらに、液体加熱装置に適用する場合は、利用側熱交換器として液体−冷媒熱交換器を採用し、流量調整手段として液体−冷媒熱交換器へ流入する液体流量を調整する液体ポンプあるいは流量調整弁を採用してもよい。
Further, the
(2)上述の実施形態では、各膨脹弁13、22、統合弁14、迂回用開閉弁251等にてヒートポンプサイクル10の冷媒回路の切り替えることで、種々の運転モードを実現する例について説明したが、これに限定されない。
(2) In the above-described embodiment, examples in which various operation modes are realized by switching the refrigerant circuit of the
ヒートポンプサイクル10は、ガスインジェクションサイクルとガスインジェクションサイクル以外の通常サイクルとを切替可能な構成であればよい。例えば、ヒートポンプサイクル10は、第1暖房モードおよび第2暖房モードからなる暖房運転モードだけが実現可能な構成となっていてもよいし、第1暖房モードおよび冷房運転モードだけが実現可能な構成となっていてもよい。勿論、種々の運転モードを設ける方が、熱交換対象流体(送風空気)の温度を適切に温度調整できる点で有効である。
The
(3)上述の実施形態では、外気温に基づいて第1暖房モードと第2暖房モードとを切り替える例について説明したが、これに限定されず、例えば、圧縮機11の回転数に基づいて、第1暖房モードと第2暖房モードとを切り替えるようにしてもよい。具体的には、第1暖房モードの実行中に、圧縮機11の回転数が基準回転数(最大効率回転数)以下となってしまう場合に第2暖房モードへ切り替え、第2暖房モードの実行中に基準回転数に対して予め定めた所定量を加えた回転数以上となった際に第1暖房モードへ切り替えればよい。これによっても、第1暖房モードおよび第2暖房モードのうち高いCOPを発揮できる運転モードを選択することができる。
(3) In the above-mentioned embodiment, although the example which switches 1st heating mode and 2nd heating mode based on external temperature was demonstrated, it is not limited to this, For example, based on the rotation speed of the
(4)上述の実施形態では、ボデー140の形状として外観略角筒状のものを採用した例を説明したが、ボデー140の形状はこれに限定されず、搭載対象物に搭載される際の搭載スペースに適合する形状のものを採用してもよい。これによれば、ヒートポンプサイクル10全体としての搭載対象物への搭載性をより一層向上させることができる。
(4) In the above-described embodiment, an example of adopting a substantially rectangular tube appearance as the shape of the
(5)上述の実施形態の如く、統合弁14全体としての体格の小型化を図る観点では、気液分離空間141bの内容積を、実質的に余剰冷媒を溜めることができない程度の容積とすることが望ましいが、これに限定されない。すなわち、気液分離空間141bの内容積は、余剰冷媒を溜めることができる程度の容積に設定されていてもよい。
(5) From the viewpoint of reducing the size of the
(6)上述の実施形態では、気液分離空間141bが遠心分離方式の気液分離手段を構成する例について説明したが、これに限定されず、要求される気液分離性能に応じて、重力の作用や表面張力の作用等によって気液分離する構成を採用してもよい。
(6) In the above-described embodiment, an example in which the gas-
(7)上述の実施形態の如く、気相側弁体161を、気相冷媒通路141fを開いた際の気相冷媒通路141f側への液相冷媒の飛散を抑制するシャッタとして機能させることが望ましいが、これに限定されない。例えば、気相側流入部141dと液相側流入部142aとの間に、気相冷媒通路141fを開いた際の気相冷媒通路141f側への液相冷媒の飛散を抑制するシャッタ部材を追加してもよい。
(7) As in the above-described embodiment, the gas-phase
(8)上述の実施形態では、駆動手段18をロッド181、電動アクチュエータ182、弾性部材183により構成する例について説明したが、これに限定されない。駆動手段18は、統合弁14の作動モードを図10に示す第1〜第3モードといった3つのモードに切替可能であれば、その他の機構により構成されていてもよい。
(8) In the above-described embodiment, the example in which the
(9)上述の実施形態の如く、ロッド181から離間させた状態で配置した第1、第3シール部材162c、161bにより、各弁体161とロッド181との隙間からの冷媒漏れを抑制することが望ましいが、これに限定されない。各弁体161とロッド181との隙間が小さく、冷媒漏れが殆ど問題とならない場合には、各シール部材162c、161bを省略してもよい。
(9) As in the above-described embodiment, the first and
(10)上述の実施形態では、弁手段16を変位させる駆動手段18の電動アクチュエータ182としてステッピングモータを採用する例について説明したが、これに限らず、例えば、電動アクチュエータ182としてサーボモータを採用してもよい。
(10) In the above-described embodiment, the example in which the stepping motor is employed as the
(11)上述の実施形態の如く、車両用空調装置1の運転モードが第1暖房モードへ切り替わった初期段階、および圧縮機11の負荷状態が高負荷状態に移行する過渡期に、統合弁14の作動モードを第3モードへ切り替えることが望ましいが、これに限定されない。例えば、車両用空調装置1の運転モードが第1暖房モードへ切り替わった初期段階にだけ統合弁14の作動モードを第3モードへ切り替えたり、圧縮機11の負荷状態が高負荷状態に移行する過渡期にだけ、統合弁14の作動モードを第3モードへ切り替えたりしてもよい。
(11) As in the above-described embodiment, in the initial stage in which the operation mode of the
(12)上述の実施形態では、車両用空調装置1の運転モードの切替制御処理や統合弁14のモード切替処理について図11、図17のフローチャートを用いて説明したが、図11、図17のフローチャートは一例にすぎず、当該フローチャートに示す処理内容を他の処理にて実現してもよい。
(12) In the above-described embodiment, the operation mode switching control process of the
(13)上述の実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。 (13) In the above-described embodiment, the elements constituting the embodiment are not necessarily essential unless explicitly stated as essential and clearly considered essential in principle. Needless to say.
(14)上述の実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されない。 (14) In the above-described embodiment, when numerical values such as the number, numerical value, quantity, range, etc. of the constituent elements of the embodiment are mentioned, it is clearly indicated that it is particularly essential and clearly specified in principle. It is not limited to the specific number except in a limited case.
(15)上述の実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されない。 (15) In the above-described embodiment, when referring to the shape, positional relationship, etc. of the component, etc., unless specifically stated, and in principle limited to a specific shape, positional relationship, etc. The positional relationship is not limited.
140 ボデー
141a 冷媒流入口
141b 気液分離空間
141e 気相側流出口
142b 液相側流出口
15 中間圧冷媒通路
161 気相側弁体
162 液相側弁体
17 固定絞り
18 駆動手段
140
Claims (7)
前記ヒートポンプサイクルの圧縮機(11)から吐出された冷媒を流入させる冷媒流入口(141a)、前記冷媒流入口から流入した冷媒の気液を分離する気液分離空間(141b)、中間圧冷媒通路(15)を介して前記気液分離空間にて分離された気相冷媒を前記圧縮機の中間吸入口(11c)側へ流出させる気相側流出口(141e)、および前記気液分離空間にて分離された液相冷媒を流出させる液相側流出口(142b)が形成されたボデー(140)と、
前記気液分離空間から前記気相側流出口へ至る気相冷媒通路(141f)の通路開度を変更する気相側弁体(161)と、
前記気液分離空間から前記液相側流出口へ至る液相冷媒通路(142c)の通路開度を変更する液相側弁体(162)と、
前記気相側弁体および前記液相側弁体の双方を変位させる駆動手段(18)と、
前記液相側弁体が前記液相冷媒通路を閉じた際に、前記液相側流出口へ流出させる冷媒を減圧する固定絞り(17)と、を備え、
前記駆動手段は、
前記気相冷媒通路を閉じる全閉位置に前記気相側弁体を変位させる際に、前記液相冷媒通路の通路開度が全開状態となる全開位置に前記液相側弁体を変位させるように構成され、
前記液相冷媒通路を閉じる全閉位置に前記液相側弁体を変位させる際に、前記気相冷媒通路の通路開度が全開状態となる全開位置、および前記気相冷媒通路の通路開度が全開状態よりも小さくなる位置に変位させることが可能に構成されていることを特徴とする統合弁。 An integrated valve applied to a heat pump cycle (10) switchable to a gas injection cycle,
Refrigerant inlet (141a) through which the refrigerant discharged from the compressor (11) of the heat pump cycle flows, gas-liquid separation space (141b) for separating the gas and liquid of the refrigerant flowing in from the refrigerant inlet, and intermediate pressure refrigerant passage (15) the gas-phase refrigerant separated in the gas-liquid separation space via the gas-phase side outlet (141e) for flowing out to the intermediate suction port (11c) side of the compressor, and the gas-liquid separation space A body (140) having a liquid-phase side outlet (142b) for allowing the separated liquid-phase refrigerant to flow out;
A gas phase side valve element (161) for changing a passage opening degree of a gas phase refrigerant path (141f) from the gas-liquid separation space to the gas phase side outlet,
A liquid phase side valve element (162) that changes the passage opening degree of the liquid phase refrigerant path (142c) from the gas-liquid separation space to the liquid phase side outlet port;
Drive means (18) for displacing both the gas phase side valve element and the liquid phase side valve element;
A fixed throttle (17) that depressurizes the refrigerant that flows out to the liquid-phase side outlet when the liquid-phase side valve element closes the liquid-phase refrigerant passage;
The driving means includes
When the gas-phase side valve element is displaced to the fully-closed position for closing the gas-phase refrigerant path, the liquid-phase side valve element is displaced to the fully-open position where the opening degree of the liquid-phase refrigerant path is fully open. Composed of
When the liquid-phase side valve element is displaced to the fully-closed position for closing the liquid-phase refrigerant passage, the opening degree of the gas-phase refrigerant passage is fully opened, and the opening degree of the gas-phase refrigerant passage is An integrated valve characterized in that it is configured to be able to be displaced to a position smaller than the fully open state.
前記液相側弁体および前記気相側弁体それぞれは、前記液相側弁座部と前記気相側弁座部との間に配置されており、
前記駆動手段は、
前記気相側弁体および前記液相側弁体の双方を貫通するように配設されたロッド(181)と、
前記ロッドを軸方向に駆動する電動アクチュエータ(182)と、
前記気相側弁体と前記液相側弁体との間に配設され、前記気相側弁体に対して前記気相側弁座部に接触する方向へ荷重をかけると共に、前記液相側弁体に対して前記液相側弁座部に接触する方向へ荷重をかける弾性部材(183)と、を有し、
前記ロッドには、前記気相冷媒通路を開く位置に前記気相側弁体を変位させる際に、前記気相側弁体に接触して前記気相側弁体に対して前記気相側弁座部から離間する方向へ荷重を付与する第1突起部(181a)、および前記液相冷媒通路を開く位置に前記液相側弁体を変位させる際に、前記液相側弁体に接触して、前記液相側弁体に対して前記液相側弁座部から離間する方向へ荷重を付与する第2突起部(181b)が設けられ、
前記第1突起部と前記気相側弁体とが接触して前記気相側弁体に対して前記気相側弁座部から離間する方向へ荷重が付与された際に、前記弾性部材による荷重により前記液相側弁座部に当接する位置へ前記液相側弁体が変位し、
前記第2突起部と前記液相側弁体とが接触して前記液相側弁体に対して前記液相側弁座部から離間する方向へ荷重が付与された際に、前記弾性部材による荷重により前記気相側弁座部に当接する位置へ前記気相側弁体が変位することを特徴とする請求項1に記載の統合弁。 Inside the body, a liquid phase side valve seat part (142a) where the liquid phase side valve element comes in contact with and separates from each other, and a gas phase side valve seat part (141a) where the gas phase side valve body comes in contact with and separates from each other. Is formed as
Each of the liquid phase side valve element and the gas phase side valve element is disposed between the liquid phase side valve seat part and the gas phase side valve seat part,
The driving means includes
A rod (181) disposed so as to penetrate both the gas phase side valve body and the liquid phase side valve body;
An electric actuator (182) for driving the rod in the axial direction;
The gas phase side valve element is disposed between the liquid phase side valve element and applies a load to the gas phase side valve element in a direction in contact with the gas phase side valve seat part, and the liquid phase side An elastic member (183) for applying a load to the side valve body in a direction in contact with the liquid phase side valve seat portion,
When the gas phase side valve element is displaced to a position where the gas phase refrigerant passage is opened, the rod contacts the gas phase side valve element and contacts the gas phase side valve element with respect to the gas phase side valve element. When the liquid phase side valve element is displaced to a position where the liquid phase refrigerant passage is opened, and the first protrusion (181a) that applies a load in a direction away from the seat part, the liquid phase side valve element is brought into contact with the liquid phase side valve element. A second projecting portion (181b) for applying a load to the liquid phase side valve body in a direction away from the liquid phase side valve seat portion,
When the first protrusion and the gas phase side valve body come into contact with each other and a load is applied to the gas phase side valve body in a direction away from the gas phase side valve seat portion, the elastic member causes The liquid phase side valve element is displaced to a position where it abuts on the liquid phase side valve seat by a load,
When the second protrusion and the liquid phase side valve body come into contact with each other and a load is applied to the liquid phase side valve body in a direction away from the liquid phase side valve seat portion, the elastic member causes 2. The integrated valve according to claim 1, wherein the gas phase side valve body is displaced to a position where the gas phase side valve seat portion comes into contact with a load.
前記気相側弁体には、前記筒状部と接触する部位に、前記ロッドと前記気相側弁体との間に形成され隙間を介して冷媒が漏れることを抑制するための第1漏洩抑制部(161b)が設けられ、
前記液相側弁体には、前記第2突起部と接触する部位に、前記ロッドと前記液相側弁体との間に形成され隙間を介して冷媒が漏れることを抑制するための第2漏洩抑制部(162c)が設けられていることを特徴とする請求項2に記載の統合弁。 The liquid phase side valve body covers a valve portion (162a) that contacts and separates from the liquid phase side valve seat portion, and a portion of the rod that exists between the liquid phase side valve portion and the gas phase side valve body. An annular cylindrical portion (162b) provided
The gas-phase-side valve body has a first leak for suppressing a refrigerant from leaking through a gap formed between the rod and the gas-phase-side valve body at a portion in contact with the cylindrical portion. A suppression portion (161b) is provided;
The liquid-phase side valve element is a second part for suppressing the refrigerant from leaking through a gap formed between the rod and the liquid-phase side valve element at a portion in contact with the second protrusion. The integrated valve according to claim 2, wherein a leakage suppression unit (162 c) is provided.
前記駆動手段を制御して、前記統合弁の作動モードを、前記気相冷媒通路を閉じた状態で前記液相冷媒通路の通路開度を全開状態とする第1モード、前記液相冷媒通路を閉じた状態で前記気相冷媒通路の通路開度を全開状態とする第2モード、および前記液相冷媒通路を閉じた状態で前記気相冷媒通路の通路開度を全開状態よりも小さい通路開度とする第3モードに切り替える駆動制御手段(40a)と、を備え、
前記駆動制御手段は、前記中間圧冷媒通路へ前記液相冷媒が流入する液流入条件が成立した際に、前記統合弁の作動モードを前記第3モードへ切り替えることを特徴とする駆動システム。 Integrated valve (14) according to any one of claims 1 to 4,
Controlling the driving means to change the operation mode of the integrated valve into a first mode in which the opening degree of the liquid-phase refrigerant passage is fully opened while the gas-phase refrigerant passage is closed; A second mode in which the opening of the gas-phase refrigerant passage is fully opened in the closed state; and a passage opening in which the opening of the gas-phase refrigerant passage is smaller than that in the fully-open state in the state of closing the liquid-phase refrigerant passage. Drive control means (40a) for switching to the third mode,
The drive system is characterized in that the operation mode of the integrated valve is switched to the third mode when a liquid inflow condition for allowing the liquid phase refrigerant to flow into the intermediate pressure refrigerant passage is satisfied.
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