JP2017190938A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、冷凍サイクル装置の第1実施形態について説明する。
図1に示されるように、本実施形態の冷凍サイクル装置10は、車両用空調装置1に適用されている。車両用空調装置1は、例えば内燃機関及び走行用電動モータから車両走行用の駆動力を得るハイブリッド車両に搭載される。車両用空調装置1は、空調対象空間である車室内に送風される送風空気の温度を調整することにより、車室内の温度を調整する装置である。車両用空調装置1は、冷凍サイクル装置10と、空調ユニット20とを備えている。
圧力調整部13では、暖房モード時に開閉弁132が閉状態になる。これにより、暖房モード時には、水冷コンデンサ12の第1熱交換部120から流出した冷媒が固定絞り130を流れることで減圧され、室外熱交換器14へと流れる。一方、冷房モード時には開閉弁132が全開状態になる。これにより、冷房モード時には、水冷コンデンサ12の第1熱交換部120から流出した冷媒が固定絞り130を迂回してバイパス流路131を流れる。すなわち、水冷コンデンサ12の第1熱交換部120から流出した冷媒は、減圧されることなく、室外熱交換器14へと流れる。
ケーシング21内には、送風空気が矢印Aで示される方向に流れている。ケーシング21内には、送風空気の流れ方向の上流側から下流側に向かって、蒸発器18と、ヒータコア50とが順に配置されている。蒸発器18は、内部を流れる冷媒と、送風空気との間で熱交換を行うことにより、送風空気を冷却する。ケーシング21における蒸発器18の下流側には、ヒータコア50が配置される温風通路23と、ヒータコア50が配置されていない冷風通路24とが設けられている。すなわち、温風通路23は、蒸発器18を通過した送風空気をヒータコア50に流す空気通路である。また、冷風通路24は、蒸発器18を通過した送風空気をヒータコア50を迂回させて流す空気通路である。
図1に示されるように、車両用空調装置1は、冷媒温度センサ60、冷媒圧力センサ61、吸入圧力センサ62、及び吐出温度センサ63を備えている。
ECU70は、車両用空調装置1を冷房モードで運転させる場合、送風通路切替ドア22を、図1に破線で示される第2ドア位置に変位させる。また、ECU70は、開閉弁132を開状態に設定するとともに、流量調整弁16を閉状態に設定する。さらに、ECU70は、第2室外熱交換部142から流出した冷媒が冷媒流路171を流れるように三方弁15を動作させる。これにより、破線の矢印で示されるように、「圧縮機11→水冷コンデンサ12の第1熱交換部120→開閉弁132→第1室外熱交換部140→気液分離貯液部141→第2室外熱交換部142→三方弁15→減圧器17→蒸発器18→圧縮機11」の順で冷媒が循環する冷凍サイクルが構成される。
ECU70は、車両用空調装置1を暖房モードで運転させる場合、送風通路切替ドア22を、図1に実線で示される第1ドア位置に変位させる。また、ECU70は、開閉弁132を閉状態に設定するとともに、流量調整弁16を所定の開度で開状態にする。さらに、ECU70は、第2室外熱交換部142から流出した冷媒が第2バイパス流路181を流れるように三方弁15を動作させる。これにより、実線の矢印で示されるように、「圧縮機11→水冷コンデンサ12の第1熱交換部120→固定絞り130→第1室外熱交換部140→気液分離貯液部141→第1バイパス流路180→冷媒流路172→圧縮機11」の順で冷媒が循環する冷凍サイクルが構成される。また、「圧縮機11→水冷コンデンサ12の第1熱交換部120→固定絞り130→第1室外熱交換部140→気液分離貯液部141→第2室外熱交換部142→三方弁15→第2バイパス流路181→第1バイパス流路180→冷媒流路172→圧縮機11」の順で冷媒が循環する冷凍サイクルも構成される。
次に、冷凍サイクル装置10の第2実施形態について説明する。以下、第1実施形態との相違点を中心に説明する。
次に、冷凍サイクル装置10の第3実施形態について説明する。以下、第1実施形態との相違点を中心に説明する。
次に、冷凍サイクル装置10の第4実施形態について説明する。以下、第1実施形態との相違点を中心に説明する。
次に、冷凍サイクル装置10の第5実施形態について説明する。以下、第1実施形態との相違点を中心に説明する。
次に、冷凍サイクル装置10の第6実施形態について説明する。以下、第1実施形態との相違点を中心に説明する。
次に、冷凍サイクル装置10の第7実施形態について説明する。以下、第1実施形態との相違点を中心に説明する。なお、以下では、気液分離貯液部141の液相冷媒出口141bを「第1液相冷媒出口141b」と称する。
第1開閉弁91は、第1バイパス流路180における第2バイパス流路181との合流部分180bの下流側に設けられている。第1開閉弁91は、第1バイパス流路180を開閉する電磁弁からなる。
ECU70は、車両用空調装置1を冷房モードで運転させる場合、圧力調整弁19を全開状態とすることにより、冷媒流路190を全開状態とする。また、ECU70は、第1開閉弁91を閉状態に設定するとともに、第2開閉弁を開状態に設定する。これにより、図9に破線の矢印で示されるように、「圧縮機11→水冷コンデンサ12の第1熱交換部120→全開状態の圧力調整弁19→第1室外熱交換部140→気液分離貯液部141→第2室外熱交換部142→減圧器17→蒸発器18→圧縮機11」の順で冷媒が循環する冷媒回路が構成される。
ECU70は、車両用空調装置1を暖房モードで運転させる場合、圧力調整弁19の開度を全開状態よりも小さい開度に設定することにより、冷媒流路190を絞る。また、ECU70は、第1開閉弁91を開状態に設定するとともに、第2開閉弁を閉状態に設定する。これにより、図9に実線の矢印で示されるように、「圧縮機11→水冷コンデンサ12の第1熱交換部120→絞り状態の圧力調整弁19→第1室外熱交換部140→気液分離貯液部141→第1バイパス流路180→冷媒流路172→圧縮機11」の順で冷媒が循環する冷媒回路が構成される。また、「圧縮機11→水冷コンデンサ12の第1熱交換部120→絞り状態の圧力調整弁19→第1室外熱交換部140→気液分離貯液部141→第2バイパス流路181→第1バイパス流路180→冷媒流路172→圧縮機11」の順で冷媒が循環する冷媒回路も構成される。
次に、冷凍サイクル装置10の第8実施形態について説明する。以下、第7実施形態との相違点を中心に説明する。
ECU70は、車両用空調装置1を冷房モードで運転させる場合、弁駆動部825を駆動させることにより、駆動軸826及び配管824を図14に示される下限位置Pminに位置させる。これにより、第1弁体821が第1弁座815から離座し、且つ第2弁体822が第2弁座842に着座し、且つ第3弁体823が第3弁座843から離座した状態となる。
ECU70は、車両用空調装置1を暖房モードで運転させる場合、弁駆動部825を駆動させることにより、駆動軸826及び配管824を図15に示される上限位置Pmaxまで変位させる。これにより、第1弁体821が第1弁座815に着座するため、第1流路部811が絞られた状態となる。換言すれば、冷媒流路190が絞られた状態となる。すなわち、水冷コンデンサ12の第1熱交換部120から流出する冷媒は、第1弁座815の溝8211を通過する際に減圧されて、第1室外熱交換部14へと流入する。
なお、各実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・第3実施形態のECU70は、外気温Tamと圧縮機11の回転速度とに基づいて、第2バイパス流路181を流れる冷媒の圧力を推定してもよい。
11:圧縮機
12:水冷コンデンサ(放熱器)
13:圧力調整器(圧力調整部)
14:室外熱交換器
15:三方弁(切替部)
16:調整弁(切替部、流量バランス調整部,圧損比率調整部)
17:減圧器(減圧部)
18:蒸発器
19:圧力調整弁(圧力調整部)
65:外気温センサ(外気温検出部,素子温度検出部)
60:冷媒温度センサ(冷媒状態検出部)
61:冷媒圧力センサ(冷媒状態検出部)
63:吐出温度センサ(冷媒温度検出部)
62:吸入圧力センサ(冷媒圧力検出部)
70:ECU(制御部,素子温度検出部)
80,81:アクチュエータ装置
91:第1開閉弁(切替部)
92:第2開閉弁(切替部)
140:第1室外熱交換部(第1熱交換部)
141:気液分離貯液部
142:第2室外熱交換部(第2熱交換部)
170:冷媒流路(第1冷媒流路)
180:第1バイパス流路
181:第2バイパス流路
190:冷媒流路(第2冷媒流路)
810:弁本体
815:第1弁座
821:第1弁体(圧力調整部)
822:第2弁体(切替部,第1開閉弁)
823:第3弁体(流量バランス調整部)
824:配管
825:弁駆動部(圧力調整部,切替部,第1開閉弁,流量バランス調整部)
842:第2弁座
843:第3弁座
Claims (21)
- 冷媒を吸入して圧縮するとともに、圧縮された冷媒を吐出する圧縮機(11)と、
前記圧縮機から吐出される冷媒の熱を、空調対象空間への送風空気に放熱する放熱器(12)と、
前記放熱器から流出した冷媒が外気との間で熱交換を行う第1熱交換部(140)と、
前記第1熱交換部において、冷媒が外気から吸熱する第1モードと、冷媒が外気へと放熱する第2モードとを切替可能にすべく、前記第1熱交換部に流入する冷媒の圧力を調整する圧力調整部(13,19,821,825)と、
前記第1熱交換部から流出した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離し、前記気相冷媒と前記液相冷媒とを別々に流出させること及び前記液相冷媒を貯留することが可能な気液分離貯液部(141)と、
前記気液分離貯液部から流出した液相冷媒を減圧させる減圧部(17)と、
前記減圧部により減圧された冷媒と送風空気との間で熱交換を行うことにより冷媒を蒸発させる蒸発器(18)と、
前記気液分離貯液部において分離された気相冷媒を前記圧縮機に導く第1バイパス流路(180)と、
前記気液分離貯液部から流出した液相冷媒を前記第1バイパス流路に導く第2バイパス流路(181)と、
前記気液分離貯液部から気相冷媒を流出させて前記第1バイパス流路及び前記圧縮機に流入させるとともに、前記気液分離貯液部から液相冷媒を流出させて前記第2バイパス流路及び前記第1バイパス流路に流入させさらに前記圧縮機に流入させる第1モードの冷媒回路と、前記気液分離貯液部から液相冷媒を流出させて前記減圧部及び前記蒸発器に流入させさらに前記圧縮機に流入させる第2モードの冷媒回路とを切り替える切替部(15,16,91,92,822,825)と、
を備える冷凍サイクル装置。 - 前記第1モードの冷媒回路において、前記気液分離貯液部から流出する気相冷媒と液相冷媒との流量バランスを調整可能に構成された流量バランス調整部(16,823,825))を更に備える
請求項1に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記第1モードの冷媒回路において、前記気液分離貯液部から流出する液相冷媒と外気との間で熱交換を行うことにより冷媒を蒸発させる第2熱交換部(142)を更に備える
請求項1又は2に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記第1モードの冷媒回路において、前記気液分離貯液部から流出する液相冷媒と外気との間で熱交換を行うことにより冷媒を蒸発させ、前記第2モードの冷媒回路においては、前記気液分離貯液部から流出する液相冷媒と外気との間で熱交換を行うことにより冷媒を過冷却する第2熱交換部(142)を更に備える
請求項1又は2に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記第1熱交換部、前記気液分離貯液部、及び前記第2熱交換部が室外熱交換器(14)として一体に構成されている
請求項4に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記室外熱交換器、及び前記第2バイパス流路が一体に構成されている
請求項5に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記圧力調整部、前記切替部、及び前記流量バランス調整部がアクチュエータ装置(80)として一体に構成されている
請求項2に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記第1モードの冷媒回路において、前記気液分離貯液部から流出する液相冷媒と外気との間で熱交換を行うことにより冷媒を蒸発させ、前記第2モードの冷媒回路においては、前記気液分離貯液部から流出する液相冷媒と外気との間で熱交換を行うことにより冷媒を過冷却する第2熱交換部(142)を更に備え、
前記第1熱交換部、前記気液分離貯液部、及び前記第2熱交換部が室外熱交換器(14)として一体に構成され、
前記室外熱交換器、前記第2バイパス流路、及び前記アクチュエータ装置が一体に構成されている
請求項7に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記第1モードの冷媒回路において、前記気液分離貯液部から流出する液相冷媒と外気との間で熱交換を行うことにより冷媒を蒸発させる第2熱交換部(142)を更に備え、
前記第2バイパス流路は、前記気液分離貯液部から流出する液相冷媒を前記第2熱交換部を通過させることなく前記第1バイパス流路に直接導くように構成されている
請求項1に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記第1モードの冷媒回路において、前記気液分離貯液部から流出する気相冷媒と液相冷媒との流量バランスを調整可能に構成された流量バランス調整部(16,823,825)を更に備える
請求項9に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記切替部は、
前記第1バイパス流路における前記第2バイパス流路との合流部分の下流側に設けられ、前記第1バイパス流路を開閉する第1開閉弁(91,822,825)と、
前記気液分離貯液部から流出する液相冷媒を前記減圧部に流入させる冷媒流路(170)に設けられ、前記冷媒流路を開閉させる第2開閉弁(92)と、を含み、
前記第1モードの冷媒回路は、前記第1開閉弁が開状態となり、且つ前記第2開閉弁が閉状態となることにより構成され、
前記第2モードの冷媒回路は、前記第1開閉弁が閉状態となり、且つ前記第2開閉弁が開状態となることにより構成され
前記圧力調整部、前記第1開閉弁、及び前記流量バランス調整部がアクチュエータ装置(81)として一体に構成され、
前記アクチュエータ装置は、前記気液分離貯液部に一体的に組み付けられている
請求項2又は10に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記冷媒流路を第1冷媒流路とするとき、
前記アクチュエータ装置は、
前記放熱器から流出した冷媒を前記第1熱交換部に導く第2冷媒流路(190)、及び前記第1バイパス流路を有する弁本体(810)と、
前記気液分離貯液部に貯められた前記液相冷媒を前記第1バイパス流路に導くことにより前記第2バイパス流路として機能する配管(824)と、
前記弁本体における前記第2冷媒流路の途中に設けられる第1弁座(815)との間の流路の断面積を変化させることにより、前記圧力調整部として機能する第1弁体(821)と、
前記弁本体における前記第1バイパス流路の途中に設けられる第2弁座(842)に着座することにより前記第1バイパス流路を全閉状態とするとともに、前記第2弁座から離座することにより前記第1バイパス流路を全開状態とすることにより、前記第1開閉弁として機能する第2弁体(822)と、
前記弁本体における前記第1バイパス流路の途中に設けられる第3弁座(843)との間の流路の断面積を変化させることにより、前記流量バランス調整部として機能する第3弁体(823)と、
前記第1弁体、前記第2弁体、及び前記第3弁体を駆動させる弁駆動部(825)と、を有する
請求項11に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記弁駆動部は、
前記第1モードの冷媒回路において、前記第1弁体を前記第1弁座から離座させることにより前記第2冷媒流路を全開状態とし、且つ前記第2弁体を前記第2弁座に着座させることにより前記第1バイパス流路を全閉状態とし、
前記第2モードの冷媒回路において、前記第1弁体と前記第1弁座との間の流路の断面積を一定とし、且つ前記第2弁体を前記第2弁座から離座させることにより前記第1バイパス流路を全開状態とし、且つ前記第3弁体と前記第3弁座との間の流路の断面積を可変とする、
請求項12に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記弁駆動部は、
前記第2モードの冷媒回路において、更に、前記第1弁体と前記第1弁座との間の流路の断面積を可変とし、且つ前記第2弁体を前記第2弁座から離座させることにより前記第1バイパス流路を全開状態とし、且つ前記第3弁体を前記第3弁座から離座させることによりそれらの間の流路を全開状態とする
請求項13に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記流量バランス調整部は、前記第1バイパス流路における前記第2バイパス流路との接続部分よりも上流側の流路の圧損と前記第2バイパス流路の圧損との比率を変更可能な圧損比率調整部である
請求項2又は10に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記流量バランス調整部を制御する制御部(70)を更に備える
請求項2又は10に記載の冷凍サイクル装置。 - 外気温を検出する外気温検出部(65)を更に備え、
前記制御部は、前記外気温に基づいて前記流量バランス調整部を制御する
請求項16に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記第2バイパス流路を流れる冷媒の状態を検出する冷媒状態検出部(60,61)を更に備え、
前記制御部は、前記第2バイパス流路を流れる冷媒の状態がスーパーヒート域の状態であると判定されることに基づいて、前記第2バイパス流路を流れる冷媒の流量が増加するように前記流量バランス調整部を制御する
請求項16に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記圧縮機のインバータのパワー素子の温度を検出する素子温度検出部(65,70)を更に備え、
前記制御部は、前記インバータのパワー素子の温度が所定の閾値温度以上であることに基づいて、前記第2バイパス流路を流れる冷媒の流量が増加するように前記流量バランス調整部を制御する
請求項16に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記圧縮機から吐出される冷媒の温度を検出する冷媒温度検出部(63)を更に備え、
前記制御部は、前記圧縮機から吐出される冷媒の温度が所定の閾値温度以上であることに基づいて、前記第2バイパス流路を流れる冷媒の流量が増加するように前記流量バランス調整部を制御する
請求項16に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記圧縮機に吸入される冷媒の圧力を検出する冷媒圧力検出部(62)を更に備え、
前記制御部は、前記圧縮機に吸入される冷媒の圧力が所定の閾値圧力以上であることに基づいて、前記第2バイパス流路を流れる冷媒の流量が増加するように前記流量バランス調整部を制御する
請求項16に記載の冷凍サイクル装置。
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2016
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