JP2020122621A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】電池との温度差を適切に確保可能な冷凍サイクル装置を提供する。【解決手段】制御部60は、電池冷却部19、25、52に流入する冷媒の温度が電池80の温度よりも低くなるように、入口側減圧部14cおよび出口側減圧部14dのうち少なくとも入口側減圧部14cで冷媒を減圧させる電池冷却モードと、電池冷却部19、25、52に流入する冷媒の温度が電池80の温度よりも高くなるように、入口側減圧部14cおよび出口側減圧部14dのうち少なくとも1つの減圧部で冷媒を減圧させる電池加熱モードとを切り替え、電池加熱モードでは、電池80の温度が高くなるにつれて電池冷却部19、25、52に流入する冷媒の圧力が高くなるように入口側減圧部14cおよび出口側減圧部14dを制御する。【選択図】図4
Description
本発明は、電池の温度調整に適用される冷凍サイクル装置に関する。
従来、特許文献1には、電池を温度調整する冷凍サイクル装置が記載されている。この従来技術では、冷凍サイクル装置をホットガスサイクルとして運転することによって、電池を加熱する。
本発明者の検討によると、ホットガスサイクルの冷媒で電池を加熱する場合、冷媒と電池との温度差によって圧縮機の仕事量が変化して電池の加熱能力が変化することがわかった。そして、電池の加熱能力が最大となるような適切な温度差があることがわかった。
しかしながら、上記従来技術では、ホットガスサイクルの低圧冷媒で電池を加熱するので、低圧冷媒の温度の調整幅が小さくなってしまう。そのため、電池との温度差を適切に確保するのが困難である。
本発明は上記点に鑑みて、電池との温度差を適切に確保可能な冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項1に記載の冷凍サイクル装置では、
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機(11)と、
圧縮機(11)から吐出された冷媒を放熱させる放熱部(12、42)と、
放熱部(12、42)から流出した冷媒を減圧させ、冷媒の減圧量を変化させることが可能な入口側減圧部(14c)と、
入口側減圧部(14c)から流出した冷媒で電池(80)を冷却する電池冷却部(19、25、52)と、
電池冷却部(19、25、52)から流出した冷媒を減圧させ、冷媒の減圧量を変化させることが可能な出口側減圧部(14d)と、
入口側減圧部(14c)および出口側減圧部(14d)を制御して冷媒の減圧量を調整する制御部(60)とを備え、
制御部(60)は、
電池冷却部(19、25、52)に流入する冷媒の温度が電池(80)の温度よりも低くなるように、入口側減圧部(14c)および出口側減圧部(14d)のうち少なくとも入口側減圧部(14c)で冷媒を減圧させる電池冷却モードと、
電池冷却部(19、25、52)に流入する冷媒の温度が電池(80)の温度よりも高くなるように、入口側減圧部(14c)および出口側減圧部(14d)のうち少なくとも1つの減圧部で冷媒を減圧させる電池加熱モードとを切り替え、
電池加熱モードでは、電池(80)の温度が高くなるにつれて電池冷却部(19、25、52)に流入する冷媒の圧力が高くなるように入口側減圧部(14c)および出口側減圧部(14d)を制御する。
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機(11)と、
圧縮機(11)から吐出された冷媒を放熱させる放熱部(12、42)と、
放熱部(12、42)から流出した冷媒を減圧させ、冷媒の減圧量を変化させることが可能な入口側減圧部(14c)と、
入口側減圧部(14c)から流出した冷媒で電池(80)を冷却する電池冷却部(19、25、52)と、
電池冷却部(19、25、52)から流出した冷媒を減圧させ、冷媒の減圧量を変化させることが可能な出口側減圧部(14d)と、
入口側減圧部(14c)および出口側減圧部(14d)を制御して冷媒の減圧量を調整する制御部(60)とを備え、
制御部(60)は、
電池冷却部(19、25、52)に流入する冷媒の温度が電池(80)の温度よりも低くなるように、入口側減圧部(14c)および出口側減圧部(14d)のうち少なくとも入口側減圧部(14c)で冷媒を減圧させる電池冷却モードと、
電池冷却部(19、25、52)に流入する冷媒の温度が電池(80)の温度よりも高くなるように、入口側減圧部(14c)および出口側減圧部(14d)のうち少なくとも1つの減圧部で冷媒を減圧させる電池加熱モードとを切り替え、
電池加熱モードでは、電池(80)の温度が高くなるにつれて電池冷却部(19、25、52)に流入する冷媒の圧力が高くなるように入口側減圧部(14c)および出口側減圧部(14d)を制御する。
これによると、電池(80)の温度が高くなるにつれて電池冷却部(19、25、52)に流入する冷媒の温度を高くできるので、電池(80)との温度差を適切に確保できる。
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を示すものである。
以下、実施形態について図に基づいて説明する。以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
(第1実施形態)
本実施形態では、冷凍サイクル装置10を、電動モータから走行用の駆動力を得る電気自動車に搭載された車両用空調装置1に適用している。この車両用空調装置1は、空調対象空間である車室内の空調を行うだけでなく、電池80の温度を調整する機能を有している。このため、車両用空調装置1は、電池温度調整機能付きの空調装置と呼ぶこともできる。
本実施形態では、冷凍サイクル装置10を、電動モータから走行用の駆動力を得る電気自動車に搭載された車両用空調装置1に適用している。この車両用空調装置1は、空調対象空間である車室内の空調を行うだけでなく、電池80の温度を調整する機能を有している。このため、車両用空調装置1は、電池温度調整機能付きの空調装置と呼ぶこともできる。
電池80は、電動モータ等の車載機器へ供給される電力を蓄える二次電池である。本実施形態の電池80は、リチウムイオン電池である。電池80は、複数の電池セル81を積層配置し、これらの電池セル81を電気的に直列あるいは並列に接続することによって形成された、いわゆる組電池である。
電池80は、低温になると出力が低下しやすく、高温になると劣化が進行しやすい。このため、電池80の温度は、電池の充放電容量を充分に活用することができる適切な温度範囲内(本実施形態では、15℃以上かつ55℃以下)に維持されている必要がある。
そこで、車両用空調装置1では、冷凍サイクル装置10によって生成された冷熱によって電池80を冷却することができるようになっている。電池80は、冷凍サイクル装置10における冷却対象物である。
車両用空調装置1は、図1の全体構成図に示すように、冷凍サイクル装置10、室内空調ユニット30、高温側熱媒体回路40等を備えている。
冷凍サイクル装置10は、車室内の空調を行うために、車室内へ送風される空気を冷却する機能、および高温側熱媒体回路40を循環する高温側熱媒体を加熱する機能を果たす。さらに、冷凍サイクル装置10は、電池80を冷却する機能を果たす。
冷凍サイクル装置10は、車室内の空調を行うために、様々な運転モード用の冷媒回路を切替可能に構成されている。例えば、冷房モードの冷媒回路、除湿暖房モードの冷媒回路、暖房モードの冷媒回路等を切替可能に構成されている。
冷凍サイクル装置10は、空調用の各運転モードにおいて、電池80を冷却する運転モードと電池80の冷却を行わない運転モードとを切り替えることができる。冷凍サイクル装置10は、電池80を加熱する冷媒回路に切り替えることもできる。
冷凍サイクル装置10では、冷媒としてHFO系冷媒(具体的には、R1234yf)を採用しており、圧縮機11から吐出された吐出冷媒の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。さらに、冷媒には圧縮機11を潤滑するための冷凍機油が混入されている。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。
冷凍サイクル装置10の構成機器のうち、圧縮機11は、冷凍サイクル装置10において冷媒を吸入し、圧縮して吐出する。圧縮機11は、駆動装置室内に配置されている。駆動装置室は、車室の前方に配置されている。駆動装置室には、電動モータ等が収容されている。
圧縮機11は、吐出容量が固定された固定容量型の圧縮機構を電動モータにて回転駆動する電動圧縮機である。圧縮機11は、制御装置60から出力される制御信号によって、回転数(すなわち、冷媒吐出能力)が制御される。
圧縮機11の吐出口には、水−冷媒熱交換器12の冷媒通路の入口側が接続されている。水−冷媒熱交換器12は、圧縮機11から吐出された高圧冷媒を流通させる冷媒通路と、高温側熱媒体回路40を循環する高温側熱媒体を流通させる水通路とを有している。そして、水−冷媒熱交換器12は、冷媒通路を流通する高圧冷媒と、水通路を流通する高温側熱媒体とを熱交換させて、高温側熱媒体を加熱する加熱用の熱交換器である。
水−冷媒熱交換器12の冷媒通路の出口には、互いに連通する3つの流入出口を有する第1三方継手13aの流入口側が接続されている。このような三方継手としては、複数の配管を接合して形成されたものや、金属ブロックや樹脂ブロックに複数の冷媒通路を設けることによって形成されたものを採用することができる。
さらに、冷凍サイクル装置10は、第2〜第6三方継手13b〜13fを備えている。これらの第2〜第6三方継手13b〜13fの基本的構成は、第1三方継手13aと同様である。
第1三方継手13aの一方の流出口には、暖房用膨張弁14aの入口側が接続されている。第1三方継手13aの他方の流出口には、バイパス通路22aを介して、第2三方継手13bの一方の流入口側が接続されている。バイパス通路22aには、除湿用開閉弁15aが配置されている。
除湿用開閉弁15aは、第1三方継手13aの他方の流出口側と第2三方継手13bの一方の流入口側とを接続する冷媒通路を開閉する電磁弁である。さらに、冷凍サイクル装置10は、暖房用開閉弁15bを備えている。暖房用開閉弁15bの基本的構成は、除湿用開閉弁15aと同様である。
除湿用開閉弁15aおよび暖房用開閉弁15bは、冷媒通路を開閉することで、各運転モードの冷媒回路を切り替えることができる。従って、除湿用開閉弁15aおよび暖房用開閉弁15bは、サイクルの冷媒回路を切り替える冷媒回路切替部である。除湿用開閉弁15aおよび暖房用開閉弁15bは、制御装置60から出力される制御電圧によって、その作動が制御される。
暖房用膨張弁14aは、水−冷媒熱交換器12の冷媒通路から流出した高圧冷媒を減圧させるとともに、下流側へ流出させる冷媒の流量(具体的には質量流量)を調整する暖房用減圧部である。暖房用膨張弁14aは、絞り開度を変更可能に構成された弁体と、この弁体の開度を変化させ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。暖房用膨張弁14aは、絞り開度を変更することによって、冷媒の減圧量を変化させることが可能になっている。
冷凍サイクル装置10は、冷房用膨張弁14b、入口側膨張弁14cおよび出口側膨張弁14dを備えている。冷房用膨張弁14b、入口側膨張弁14cおよび出口側膨張弁14dの基本的構成は、暖房用膨張弁14aと同様である。冷房用膨張弁14b、入口側膨張弁14cおよび出口側膨張弁14dは、絞り開度を変更することによって、冷媒の減圧量を変化させることが可能になっている。
暖房用膨張弁14a、冷房用膨張弁14bおよび入口側膨張弁14cは、弁開度を全開にすることで流量調整作用および冷媒減圧作用を殆ど発揮することなく単なる冷媒通路として機能する全開機能、および弁開度を全閉にすることで冷媒通路を閉塞する全閉機能を有している。
暖房用膨張弁14a、冷房用膨張弁14bおよび入口側膨張弁14cは、各運転モードの冷媒回路を切り替えることができる。
従って、本実施形態の暖房用膨張弁14a、冷房用膨張弁14bおよび入口側膨張弁14cは、冷媒回路切替部としての機能も兼ね備えている。暖房用膨張弁14a、冷房用膨張弁14b、入口側膨張弁14cおよび出口側膨張弁14dは、制御装置60から出力される制御信号(制御パルス)によって、その作動が制御される。
暖房用膨張弁14aの出口には、室外熱交換器16の冷媒入口側が接続されている。室外熱交換器16は、暖房用膨張弁14aから流出した冷媒と、図示しない冷却ファンにより送風された外気とを熱交換させる熱交換器である。室外熱交換器16は、駆動装置室内の前方側に配置されている。このため、車両走行時には、室外熱交換器16に走行風を当てることができる。
室外熱交換器16の冷媒出口には、第3三方継手13cの流入口側が接続されている。第3三方継手13cの一方の流出口には、暖房用通路22bを介して、第4三方継手13dの一方の流入口側が接続されている。暖房用通路22bには、この冷媒通路を開閉する暖房用開閉弁15bが配置されている。
第3三方継手13cの他方の流出口には、第2三方継手13bの他方の流入口側が接続されている。第3三方継手13cの他方の流出口側と第2三方継手13bの他方の流入口側とを接続する冷媒通路には、逆止弁17が配置されている。逆止弁17は、第3三方継手13c側から第2三方継手13b側へ冷媒が流れることを許容し、第2三方継手13b側から第3三方継手13c側へ冷媒が流れることを禁止する機能を果たす。
第2三方継手13bの流出口には、第5三方継手13eの流入口側が接続されている。第5三方継手13eの一方の流出口には、冷房用膨張弁14bの入口側が接続されている。第5三方継手13eの他方の流出口には、入口側膨張弁14cの入口側が接続されている。
冷房用膨張弁14bは、第5三方継手13eから流出した冷媒を減圧させるとともに、下流側へ流出させる冷媒の流量を調整する冷房用減圧部(換言すれば、空気冷却用減圧部)である。
冷房用膨張弁14bの出口には、室内蒸発器18の冷媒入口側が接続されている。室内蒸発器18は、室内空調ユニット30の空調ケース31内に配置されている。室内蒸発器18は、冷房用膨張弁14bにて減圧された低圧冷媒と送風機32から送風された空気とを熱交換させて低圧冷媒を蒸発させ、低圧冷媒に吸熱作用を発揮させることによって空気を冷却する空気冷却用熱交換器である。室内蒸発器18は、送風機32から送風された空気を冷却する空気冷却部である。室内蒸発器18の冷媒出口には、第6三方継手13fの一方の流入口側が接続されている。
入口側膨張弁14cは、第5三方継手13eから流出した冷媒を減圧させるとともに、下流側へ流出させる冷媒の流量を調整する入口側減圧部である。
入口側膨張弁14cの出口には、電池冷却器19の入口側が接続されている。電池冷却器19は、冷媒通路を流通する冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させることによって電池80を冷却する、いわゆる直冷式の冷却器である。電池冷却器19は電池冷却部である。
電池冷却器19では、電池80の全域を均等に冷却できるように、互いに並列的に接続された複数の冷媒流路を有するものが採用されていることが望ましい。電池冷却器19の出口には、出口側膨張弁14dの入口側が接続されている。
出口側膨張弁14dは、電池冷却器19から流出した冷媒を減圧させるとともに、下流側へ流出させる冷媒の流量を調整する出口側減圧部である。
出口側膨張弁14dの基本的構成は、暖房用膨張弁14aと同様である。出口側膨張弁14dは、弁開度を全開にすることで流量調整作用および冷媒減圧作用を殆ど発揮することなく単なる冷媒通路として機能する全開機能を有している。
出口側膨張弁14dの出口には、第6三方継手13fの他方の流入口側が接続されている。第6三方継手13fの流出口には、蒸発圧力調整弁20の入口側が接続されている。蒸発圧力調整弁20は、室内蒸発器18の着霜を抑制するために、室内蒸発器18における冷媒蒸発圧力を、予め定めた基準圧力以上に維持する機能を果たす。蒸発圧力調整弁20は、室内蒸発器18の出口側冷媒の圧力の上昇に伴って、弁開度を増加させる機械式の可変絞り機構で構成されている。
蒸発圧力調整弁20は、室内蒸発器18における冷媒蒸発温度を、室内蒸発器18の着霜を抑制可能な着霜抑制温度(本実施形態では、1℃)以上に維持している。本実施形態の蒸発圧力調整弁20は、合流部である第6三方継手13fよりも冷媒流れ下流側に配置されている。このため、蒸発圧力調整弁20は、電池冷却器19における冷媒蒸発温度についても、着霜抑制温度以上に維持している。
蒸発圧力調整弁20の出口には、第4三方継手13dの他方の流入口側が接続されている。第4三方継手13dの流出口には、アキュムレータ21の入口側が接続されている。アキュムレータ21は、内部に流入した冷媒の気液を分離して、サイクル内の余剰液相冷媒を蓄える気液分離器である。アキュムレータ21の気相冷媒出口には、圧縮機11の吸入口側が接続されている。
第5三方継手13eは、室外熱交換器16から流出した冷媒の流れを分岐する分岐部である。第6三方継手13fは、室内蒸発器18から流出した冷媒の流れと電池冷却器19から流出した冷媒の流れとを合流させて、圧縮機11の吸入側へ流出させる合流部である。
室内蒸発器18および電池冷却器19は、冷媒流れに対して互いに並列的に接続されている。バイパス通路22aは、水−冷媒熱交換器12の冷媒通路から流出した冷媒を、第5三方継手13eの上流側へ導いている。暖房用通路22bは、室外熱交換器16から流出した冷媒を、圧縮機11の吸入口側へ導いている。
次に、高温側熱媒体回路40について説明する。高温側熱媒体回路40は、高温側熱媒体を循環させる熱媒体循環回路である。高温側熱媒体としては、エチレングリコール、ジメチルポリシロキサン、あるいはナノ流体等を含む溶液、不凍液等を採用することができる。高温側熱媒体回路40には、水−冷媒熱交換器12の水通路、高温側熱媒体ポンプ41、ヒータコア42等が配置されている。
高温側熱媒体ポンプ41は、高温側熱媒体を水−冷媒熱交換器12の水通路の入口側へ圧送する水ポンプである。高温側熱媒体ポンプ41は、制御装置60から出力される制御電圧によって、回転数(すなわち、圧送能力)が制御される電動ポンプである。
水−冷媒熱交換器12の水通路の出口には、ヒータコア42の熱媒体入口側が接続されている。ヒータコア42は、水−冷媒熱交換器12にて加熱された高温側熱媒体と室内蒸発器18を通過した空気とを熱交換させて、空気を加熱する熱交換器である。ヒータコア42は、室内空調ユニット30の空調ケース31内に配置されている。水−冷媒熱交換器12およびヒータコア42は、圧縮機11から吐出された冷媒を、車室内に送風される空気に高温側熱媒体を介して放熱する放熱部である。
ヒータコア42の熱媒体出口には、高温側熱媒体ポンプ41の吸入口側が接続されている。高温側熱媒体回路40では、高温側熱媒体ポンプ41が、ヒータコア42へ流入する高温側熱媒体の流量を調整することによって、水−冷媒熱交換器12における冷媒から高温側熱媒体への放熱量を調整することができる。高温側熱媒体ポンプ41は放熱量調整部である。
水−冷媒熱交換器12およびヒータコア42は、圧縮機11から吐出された冷媒を熱源として空気を加熱する加熱部である。
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、冷凍サイクル装置10によって温度調整された空気を車室内へ吹き出す。室内空調ユニット30は、車室内最前部の計器盤の内側に配置されている。
室内空調ユニット30は、空調ケース31内に形成された空気通路内に送風機32、室内蒸発器18、ヒータコア42等を収容している。
空調ケース31は、室内空調ユニット30の外殻を形成している。空調ケース31は、車室内に送風される空気の通路を形成している。空調ケース31は、ある程度の弾性を有し、強度的にも優れた樹脂(例えば、ポリプロピレン)にて成形されている。
空調ケース31の空気流れ最上流側には、内外気切替装置33が配置されている。内外気切替装置33は、空調ケース31内へ内気(車室内空気)と外気(車室外空気)とを切替導入する。
内外気切替装置33は、空調ケース31内へ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、内気の導入風量と外気の導入風量との導入割合を変化させる。内外気切替ドアは、図示しない電動アクチュエータによって駆動される。電動アクチュエータの作動は、制御装置60から出力される制御信号によって制御される。
内外気切替装置33の空気流れ下流側には、送風機32が配置されている。送風機32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は、遠心多翼ファンを電動モータにて駆動する電動送風機である。送風機32の回転数(すなわち送風能力)は、制御装置60から出力される制御電圧によって制御される。
送風機32の空気流れ下流側には、室内蒸発器18およびヒータコア42が配置されている。室内蒸発器18は、ヒータコア42よりも空気流れ上流側に配置されている。
空調ケース31内には冷風バイパス通路35が設けられている。冷風バイパス通路35は、室内蒸発器18通過後の空気を、ヒータコア42を迂回して流すための空気通路である。空調ケース31内の室内蒸発器18の空気流れ下流側であって、かつヒータコア42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。
エアミックスドア34は、室内蒸発器18通過後の空気のうち、ヒータコア42側を通過する空気の風量と冷風バイパス通路35を通過させる空気の風量との風量割合を調整する。エアミックスドア34は風量割合調整部である。エアミックスドア34は電動アクチュエータによって駆動される。電動アクチュエータの作動は、制御装置60から出力される制御信号によって制御される。
空調ケース31内のヒータコア42および冷風バイパス通路35の空気流れ下流側には、混合空間が配置されている。混合空間は、ヒータコア42にて加熱された空気と、冷風バイパス通路35を通過して加熱されていない空気とを混合させる空間である。
空調ケース31の空気流れ最下流部には、混合空間にて混合された空気を、空調対象空間である車室内へ吹き出すための開口穴が配置されている。
図示を省略しているが、空調ケース31の開口穴としては、フェイス開口穴、フット開口穴およびデフロスタ開口穴が設けられている。フェイス開口穴は、車室内の乗員の上半身に向けて空気を吹き出すための開口穴である。フット開口穴は、乗員の足元に向けて空気を吹き出すための開口穴である。デフロスタ開口穴は、車両前面窓ガラス内側面に向けて空気を吹き出すための開口穴である。
フェイス開口穴、フット開口穴、およびデフロスタ開口穴は、それぞれ空気通路を形成するダクトを介して、車室内の図示しないフェイス吹出口、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。
エアミックスドア34が、ヒータコア42を通過させる風量と冷風バイパス通路35を通過させる風量との風量割合を調整することによって、混合空間にて混合されて各吹出口から車室内へ吹き出される空気の温度が調整される。
フェイス開口穴、フット開口穴およびデフロスタ開口穴の空気流れ上流側には、それぞれ、図示しないフェイスドア、フットドアおよびデフロスタドアが配置されている。フェイスドアは、フェイス開口穴の開口面積を調整する。フットドアは、フット開口穴の開口面積を調整する。デフロスタドアは、フロスタ開口穴の開口面積を調整する。
フェイスドア、フットドアおよびデフロスタドアは、吹出口モードを切り替える吹出口モード切替装置である。フェイスドア、フットドアおよびデフロスタドアは、共通のリンク機構等を介して共通の電動アクチュエータに連結されて、互いに連動して回転操作される。電動アクチュエータの作動は、制御装置60から出力される制御信号によって制御される。
吹出口モード切替装置によって切り替えられる吹出口モードとしては、フェイスモード、バイレベルモードおよびフットモード等がある。
フェイスモードは、フェイス吹出口を全開としてフェイス吹出口から車室内乗員の上半身に向けて空気を吹き出す吹出口モードである。バイレベルモードは、フェイス吹出口とフット吹出口の両方を開口して車室内乗員の上半身と足元に向けて空気を吹き出す吹出口モードである。フットモードは、フット吹出口を全開とするとともにデフロスタ吹出口を小開度だけ開口して、フット吹出口から主に空気を吹き出す吹出口モードである。
乗員が操作パネル70に設けられた吹出モード切替スイッチをマニュアル操作することによって、デフロスタモードに切り替えることもできる。デフロスタモードは、デフロスタ吹出口を全開としてデフロスタ吹出口からフロント窓ガラス内面に空気を吹き出す吹出口モードである。
次に、本実施形態の電気制御部の概要について説明する。制御装置60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。そして、そのROM内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、その出力側に接続された各種制御対象機器11、14a〜14c、15a、15b、32、41、51、53等の作動を制御する。
制御装置60の入力側には、図2のブロック図に示すように、内気温センサ61、外気温センサ62、日射センサ63、第1〜第5冷媒温度センサ64a〜64e、蒸発器温度センサ64f、冷却器入口温度センサ64g、第1冷媒圧力センサ65a、第2冷媒圧力センサ65b、高温側熱媒体温度センサ66a、電池温度センサ68、空気温度センサ69等が接続されている。そして、制御装置60には、これらのセンサ群の検出信号が入力される。
内気温センサ61は、車室内温度(換言すれば、内気温)Trを検出する内気温検出部である。外気温センサ62は、車室外温度(換言すれば、外気温)Tamを検出する外気温検出部である。日射センサ63は、車室内へ照射される日射量Tsを検出する日射量検出部である。
第1冷媒温度センサ64aは、圧縮機11から吐出された冷媒の温度T1を検出する吐出冷媒温度検出部である。第2冷媒温度センサ64bは、水−冷媒熱交換器12の冷媒通路から流出した冷媒の温度T2を検出する第2冷媒温度検出部である。第3冷媒温度センサ64cは、室外熱交換器16から流出した冷媒の温度T3を検出する第3冷媒温度検出部である。
第4冷媒温度センサ64dは、室内蒸発器18から流出した冷媒の温度T4を検出する第4冷媒温度検出部である。第5冷媒温度センサ64eは、電池冷却器19の冷媒通路から流出した冷媒の温度T5を検出する。
蒸発器温度センサ64fは、室内蒸発器18における冷媒蒸発温度である蒸発器温度Tefinを検出する蒸発器温度検出部である。本実施形態の蒸発器温度センサ64fでは、具体的に、室内蒸発器18の熱交換フィン温度を検出している。
冷却器入口温度センサ64gは、電池冷却器19の冷媒通路へ流入する冷媒の温度を検出する冷却器入口温度検出部である。
第1冷媒圧力センサ65aは、水−冷媒熱交換器12の冷媒通路から流出した冷媒の圧力P1を検出する第1冷媒圧力検出部である。第2冷媒圧力センサ65bは、電池冷却器19の冷媒通路から流出した冷媒の圧力P2を検出する第2冷媒圧力検出部である。
高温側熱媒体温度センサ66aは、水−冷媒熱交換器12の水通路から流出した高温側熱媒体の温度である高温側熱媒体温度TWHを検出する高温側熱媒体温度検出部である。
電池温度センサ68は、電池温度TB(すなわち、電池80の温度)を検出する電池温度検出部である。電池温度センサ68は、電池80の複数の箇所の温度を検出する複数の温度センサを有している。電池温度センサ68は、複数の温度センサの検出値の平均値を電池温度TBとする。電池温度センサ68は、電池80の各部の温度差を検出することもできる。
空気温度センサ69は、混合空間から車室内へ送風される空気温度TAVを検出する空気温度検出部である。
制御装置60の入力側には、車室内前部の計器盤付近に配置された操作パネル70が接続されている。制御装置60には、操作パネル70に設けられた各種操作スイッチからの操作信号が入力される。
操作パネル70に設けられた各種操作スイッチとしては、オートスイッチ、エアコンスイッチ、風量設定スイッチ、温度設定スイッチ、吹出モード切替スイッチ等がある。オートスイッチは、車両用空調装置の自動制御運転を設定あるいは解除するための操作スイッチである。エアコンスイッチは、室内蒸発器18で空気の冷却を行うことを要求するための操作スイッチである。風量設定スイッチは、送風機32の風量をマニュアル設定するための操作スイッチである。温度設定スイッチは、車室内の目標温度Tsetを設定するための操作スイッチである。吹出モード切替スイッチは、吹出モードをマニュアル設定するための操作スイッチである。
制御装置60のうち、それぞれの制御対象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)は、それぞれの制御対象機器の作動を制御する制御部を構成している。制御装置60は、それらの制御部が一体に構成されたものである。
例えば、制御装置60のうち、圧縮機11の回転数(すなわち、冷媒吐出能力)を制御する構成は、圧縮機制御部60aである。暖房用膨張弁14a、冷房用膨張弁14b、入口側膨張弁14cおよび出口側膨張弁14dの作動を制御する構成は、膨張弁制御部60bである。除湿用開閉弁15aおよび暖房用開閉弁15bの作動を制御する構成は、冷媒回路切替制御部60cである。
高温側熱媒体ポンプ41の高温側熱媒体の圧送能力を制御する構成は、高温側熱媒体ポンプ制御部60dである。低温側熱媒体ポンプ51の低温側熱媒体の圧送能力を制御する構成は、低温側熱媒体ポンプ制御部60eである。
次に、上記構成における本実施形態の作動について説明する。車両用空調装置1は、車室内の空調を行う機能だけでなく、電池80の温度を調整する機能を有している。このため、冷凍サイクル装置10では、冷媒回路を切り替えて、以下の運転モードでの運転を行うことができる。
(a)冷房モード
冷房モードは、空気を冷却して車室内へ吹き出すことによって車室内の冷房を行う運転モードである。
冷房モードは、空気を冷却して車室内へ吹き出すことによって車室内の冷房を行う運転モードである。
制御装置60は、冷凍サイクル装置10を冷房モードの冷媒回路に切り替えるために、暖房用膨張弁14aを全開状態とし、冷房用膨張弁14bを、冷媒減圧作用を発揮する絞り状態とし、入口側膨張弁14cを全閉状態とし、除湿用開閉弁15aを閉じ、暖房用開閉弁15bを閉じる。
冷房モードの冷凍サイクル装置10では、圧縮機11→水−冷媒熱交換器12(→暖房用膨張弁14a)→室外熱交換器16→逆止弁17→冷房用膨張弁14b→室内蒸発器18→蒸発圧力調整弁20→アキュムレータ21→圧縮機11の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。
冷房モードの冷凍サイクル装置10では、水−冷媒熱交換器12および室外熱交換器16が圧縮機11から吐出された冷媒を放熱させる放熱器として機能し、冷房用膨張弁14bが冷媒を減圧させる減圧部として機能し、室内蒸発器18が蒸発器として機能する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。
これによれば、室内蒸発器18にて、空気を冷却することができるとともに、水−冷媒熱交換器12にて、高温側熱媒体を加熱することができる。
従って、冷房モードの車両用空調装置1では、エアミックスドア34の開度調整によって、室内蒸発器18にて冷却された空気の一部をヒータコア42にて再加熱し、目標吹出温度TAOに近づくように温度調整された空気を車室内へ吹き出すことによって、車室内の冷房を行うことができる。
(b)直列除湿暖房モード
直列除湿暖房モードは、冷却除湿された空気を再加熱して車室内へ吹き出すことによって車室内の除湿暖房を行う運転モードである。
直列除湿暖房モードは、冷却除湿された空気を再加熱して車室内へ吹き出すことによって車室内の除湿暖房を行う運転モードである。
制御装置60は、冷凍サイクル装置10を直列除湿暖房モードの冷媒回路に切り替えるために、暖房用膨張弁14aを絞り状態とし、冷房用膨張弁14bを絞り状態とし、入口側膨張弁14cを全閉状態とし、除湿用開閉弁15aを閉じ、暖房用開閉弁15bを閉じる。
直列除湿暖房モードの冷凍サイクル装置10では、圧縮機11→水−冷媒熱交換器12→暖房用膨張弁14a→室外熱交換器16→逆止弁17→冷房用膨張弁14b→室内蒸発器18→蒸発圧力調整弁20→アキュムレータ21→圧縮機11の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。
直列除湿暖房モードの冷凍サイクル装置10では、水−冷媒熱交換器12が圧縮機11から吐出された冷媒を放熱させる放熱器として機能し、暖房用膨張弁14aおよび冷房用膨張弁14bが減圧部として機能し、室内蒸発器18が蒸発器として機能する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。
室外熱交換器16における冷媒の飽和温度が、外気温Tamよりも高くなっている際には、室外熱交換器16が放熱器として機能するサイクルが構成される。室外熱交換器16における冷媒の飽和温度が、外気温Tamよりも低くなっている際には、室外熱交換器16が蒸発器として機能するサイクルが構成される。
これによれば、室内蒸発器18にて、空気を冷却することができるとともに、水−冷媒熱交換器12にて、高温側熱媒体を加熱することができる。従って、直列除湿暖房モードの車両用空調装置1では、室内蒸発器18にて冷却除湿された空気を、ヒータコア42にて再加熱して車室内へ吹き出すことによって、車室内の除湿暖房を行うことができる。
(c)並列除湿暖房モード
並列除湿暖房モードは、冷却除湿された空気を直列除湿暖房モードよりも高い加熱能力で再加熱して車室内へ吹き出すことによって車室内の除湿暖房を行う運転モードである。
並列除湿暖房モードは、冷却除湿された空気を直列除湿暖房モードよりも高い加熱能力で再加熱して車室内へ吹き出すことによって車室内の除湿暖房を行う運転モードである。
制御装置60は、冷凍サイクル装置10を並列除湿暖房モードの冷媒回路に切り替えるために、暖房用膨張弁14aを絞り状態とし、冷房用膨張弁14bを絞り状態とし、入口側膨張弁14cを全閉状態とし、除湿用開閉弁15aを開き、暖房用開閉弁15bを開く。
制御装置60は、並列除湿暖房モードの冷凍サイクル装置10では、圧縮機11→水−冷媒熱交換器12→暖房用膨張弁14a→室外熱交換器16→暖房用通路22b→アキュムレータ21→圧縮機11の順に冷媒が循環するとともに、圧縮機11→水−冷媒熱交換器12→バイパス通路22a→冷房用膨張弁14b→室内蒸発器18→蒸発圧力調整弁20→アキュムレータ21→圧縮機11の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。
並列除湿暖房モードの冷凍サイクル装置10では、水−冷媒熱交換器12が圧縮機11から吐出された冷媒を放熱させる放熱器として機能し、暖房用膨張弁14aが減圧部として機能し、室外熱交換器16が蒸発器として機能するとともに、冷房用膨張弁14bが減圧部として機能し、室内蒸発器18が蒸発器として機能する冷凍サイクルが構成される。
これによれば、室内蒸発器18にて空気を冷却することができるとともに、水−冷媒熱交換器12にて、高温側熱媒体を加熱することができる。従って、並列除湿暖房モードの車両用空調装置1では、室内蒸発器18にて冷却除湿された空気を、ヒータコア42にて再加熱して車室内へ吹き出すことによって、車室内の除湿暖房を行うことができる。
並列除湿暖房モードの冷凍サイクル装置10では、室外熱交換器16と室内蒸発器18とが冷媒流れに対して並列的に接続され、室内蒸発器18の下流側に蒸発圧力調整弁20が配置されている。これにより、室外熱交換器16における冷媒蒸発温度を、室内蒸発器18における冷媒蒸発温度よりも低下させることができる。
従って、並列除湿暖房モードでは、直列除湿暖房モードよりも、室外熱交換器16における冷媒の吸熱量を増加させることができ、水−冷媒熱交換器12における冷媒の放熱量を増加させることができる。その結果、並列除湿暖房モードでは、直列除湿暖房モードよりも高い加熱能力で空気を再加熱することができる。
(d)暖房モード
暖房モードは、空気を加熱して車室内へ吹き出すことによって車室内の暖房を行う運転モードである。
暖房モードは、空気を加熱して車室内へ吹き出すことによって車室内の暖房を行う運転モードである。
制御装置60は、冷凍サイクル装置10を暖房モードの冷媒回路に切り替えるために、暖房用膨張弁14aを絞り状態とし、冷房用膨張弁14bを全閉状態とし、入口側膨張弁14cを全閉状態とし、除湿用開閉弁15aを閉じ、暖房用開閉弁15bを開く。
暖房モードの冷凍サイクル装置10では、圧縮機11→水−冷媒熱交換器12→暖房用膨張弁14a→室外熱交換器16→暖房用通路22b→アキュムレータ21→圧縮機11の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。
暖房モードの冷凍サイクル装置10では、水−冷媒熱交換器12が圧縮機11から吐出された冷媒を放熱させる放熱器として機能し、暖房用膨張弁14aが減圧部として機能し、室外熱交換器16が蒸発器として機能する冷凍サイクルが構成される。
これによれば、水−冷媒熱交換器12にて、高温側熱媒体を加熱することができる。従って、暖房モードの車両用空調装置1では、ヒータコア42にて加熱された空気を車室内へ吹き出すことによって、車室内の暖房を行うことができる。
(e)冷却モード
冷却モードは、車室内の空調を行うことなく、電池80の冷却を行う運転モードである。
冷却モードは、車室内の空調を行うことなく、電池80の冷却を行う運転モードである。
制御装置60は、冷凍サイクル装置10を冷却モードの冷媒回路に切り替えるために、暖房用膨張弁14aを全開状態とし、冷房用膨張弁14bを全閉状態とし、入口側膨張弁14cを絞り状態とし、出口側膨張弁14dを全開状態または絞り状態とし、除湿用開閉弁15aを閉じ、暖房用開閉弁15bを閉じる。
冷却モードの冷凍サイクル装置10では、圧縮機11→水−冷媒熱交換器12(→暖房用膨張弁14a)→室外熱交換器16→逆止弁17→入口側膨張弁14c→電池冷却器19→出口側膨張弁14d→蒸発圧力調整弁20→アキュムレータ21→圧縮機11の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。
冷却モードの冷凍サイクル装置10では、室外熱交換器16が圧縮機11から吐出された冷媒を放熱させる放熱器として機能し、入口側膨張弁14cが減圧部として機能し、電池冷却器19が蒸発器として機能する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。
これによれば、冷却モードの車両用空調装置1では、入口側膨張弁14cで減圧された低圧冷媒を電池冷却器19へ流入させることによって、電池80の冷却を行うことができる。
(f)加熱モード
加熱モードは、車室内の空調を行うことなく、電池80の加熱を行う運転モードである。
加熱モードは、車室内の空調を行うことなく、電池80の加熱を行う運転モードである。
制御装置60は、電池温度TBに応じて、(f−1)低圧加熱モード、(f−2)中間圧加熱モードおよび(f−3)高圧加熱モードを切り替える。
低圧加熱モードは、電池温度TBが−10℃以下の場合に実施される。低圧加熱モードでは、電池80を最も低温で加熱する。
中間圧加熱モードは、電池温度TBが−10℃以上0℃以下の場合に実施される。中間圧加熱モードでは、電池80を低圧加熱モードと高圧加熱モードとの間の温度で加熱する。
高圧加熱モードは、電池温度TBが0℃以上の場合に実施される。高圧加熱モードでは、電池80を中間圧加熱モードよりも高温で加熱する。
(f−1)低圧加熱モード
制御装置60は、冷凍サイクル装置10を低圧加熱モードの冷媒回路に切り替えるために、暖房用膨張弁14aを全閉状態とし、冷房用膨張弁14bを全閉状態とし、入口側膨張弁14cを絞り状態とし、出口側膨張弁14dを全開状態とし、除湿用開閉弁15aを開き、暖房用開閉弁15bを閉じる。
制御装置60は、冷凍サイクル装置10を低圧加熱モードの冷媒回路に切り替えるために、暖房用膨張弁14aを全閉状態とし、冷房用膨張弁14bを全閉状態とし、入口側膨張弁14cを絞り状態とし、出口側膨張弁14dを全開状態とし、除湿用開閉弁15aを開き、暖房用開閉弁15bを閉じる。
低圧加熱モードの冷凍サイクル装置10では、圧縮機11→水−冷媒熱交換器12→入口側膨張弁14c→電池冷却器19→出口側膨張弁14d→蒸発圧力調整弁20→アキュムレータ21→圧縮機11の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。
低圧加熱モードでは、高温側熱媒体ポンプ41を停止させる。したがって、低圧加熱モードでは、水−冷媒熱交換器12で熱交換が行われない。
つまり、低圧加熱モードの冷凍サイクル装置10では、図3のモリエル線図に示すように、電池冷却器19が、入口側膨張弁14cで減圧された冷媒を放熱させる放熱器として機能するホットガスサイクルが構成される。
これによれば、電池冷却器19にて、電池80の加熱を行うことができる。
(f−2)中間圧加熱モード
制御装置60は、冷凍サイクル装置10を中間圧加熱モードの冷媒回路に切り替えるために、低圧加熱モードの冷媒回路に対して、入口側膨張弁14cを絞り状態とし、出口側膨張弁14dを絞り状態とする。中間圧加熱モードの冷凍サイクル装置10では、入口側膨張弁14cおよび出口側膨張弁14dの両方を絞り状態とするので、図4のモリエル線図に示すように、電池冷却器19に流入する冷媒の圧力は、圧縮機11に吸入される冷媒の圧力よりも高く、圧縮機11から吐出された冷媒の圧力よりも低くなる。そのため、電池冷却器19に流入する冷媒の圧力および温度を、低圧加熱モードよりも高くすることができる。
制御装置60は、冷凍サイクル装置10を中間圧加熱モードの冷媒回路に切り替えるために、低圧加熱モードの冷媒回路に対して、入口側膨張弁14cを絞り状態とし、出口側膨張弁14dを絞り状態とする。中間圧加熱モードの冷凍サイクル装置10では、入口側膨張弁14cおよび出口側膨張弁14dの両方を絞り状態とするので、図4のモリエル線図に示すように、電池冷却器19に流入する冷媒の圧力は、圧縮機11に吸入される冷媒の圧力よりも高く、圧縮機11から吐出された冷媒の圧力よりも低くなる。そのため、電池冷却器19に流入する冷媒の圧力および温度を、低圧加熱モードよりも高くすることができる。
そのため、電池冷却器19にて、低圧加熱モードよりも高温で電池80の加熱を行うことができる。
(f−3)高圧加熱モード
制御装置60は、冷凍サイクル装置10を高圧加熱モードの冷媒回路に切り替えるために、中間圧加熱モードの冷媒回路に対して、入口側膨張弁14cを全開状態とし、出口側膨張弁14dを絞り状態とする。
制御装置60は、冷凍サイクル装置10を高圧加熱モードの冷媒回路に切り替えるために、中間圧加熱モードの冷媒回路に対して、入口側膨張弁14cを全開状態とし、出口側膨張弁14dを絞り状態とする。
高圧加熱モードの冷凍サイクル装置10では、入口側膨張弁14cを全開状態とするので、図5のモリエル線図に示すように、電池冷却器19に流入する冷媒の圧力は、圧縮機11から吐出された冷媒の圧力と同じになる。そのため、電池冷却器19に流入する冷媒の圧力および温度を、中間圧加熱モードよりも高くすることができる。
そのため、電池冷却器19にて、中間圧加熱モードよりも高温で電池80の加熱を行うことができる。
(f−1)低圧加熱モード、(f−2)中間圧加熱モードおよび(f−3)高圧加熱モードの切り替えにより、電池温度TBが高くなるにつれて電池冷却器19に流入する冷媒の温度を高くすることができる。そのため、電池80との温度差を適切に確保してサイクル効率を高めることができる。
上述の運転モードの切り替えは、制御プログラムが実行されることによって行われる。図6を用いて、制御プログラムについて説明する。図6等のフローチャートに示す各制御ステップは、制御装置60が有する機能実現部である。
図6のステップS10では、上述したセンサ群の検出信号、および操作パネル70の操作信号を読み込む。続くステップS20では、ステップS10にて読み込んだ検出信号および操作信号に基づいて、車室内へ送風される空気の目標温度である目標吹出温度TAOを決定する。従って、ステップS20は、目標吹出温度決定部である。
具体的には、目標吹出温度TAOは、以下数式F1によって算出される。
TAO=Kset×Tset−Kr×Tr−Kam×Tam−Ks×Ts+C…(F1)
Tsetは温度設定スイッチによって設定された車室内設定温度である。Trは内気センサによって検出された車室内温度である。Tamは外気センサによって検出された車室外温度である。Tsは日射センサによって検出された日射量である。Kset、Kr、Kam、Ksは制御ゲインであり、Cは補正用の定数である。
TAO=Kset×Tset−Kr×Tr−Kam×Tam−Ks×Ts+C…(F1)
Tsetは温度設定スイッチによって設定された車室内設定温度である。Trは内気センサによって検出された車室内温度である。Tamは外気センサによって検出された車室外温度である。Tsは日射センサによって検出された日射量である。Kset、Kr、Kam、Ksは制御ゲインであり、Cは補正用の定数である。
次に、ステップS30では、エアコンスイッチがオンされているか否かが判定される。エアコンスイッチがオンされていることは、乗員が車室内の冷房あるいは除湿を要求していることを意味している。換言すると、エアコンスイッチがオンされていることは、室内蒸発器18にて空気を冷却することが要求されていることを意味している。
ステップS30にて、エアコンスイッチがオンされていないと判定された場合は、ステップS40へ進む。ステップS30にて、エアコンスイッチがオンされていると判定された場合は、ステップS70へ進む。
ステップS40では、電池80の加熱が必要であるか否かが判定される。具体的には、本実施形態では、電池温度センサ68によって検出された電池温度TBが、予め定めた基準加熱温度KTB(本実施形態では、10℃)以下となっている際に、電池80の加熱が必要であると判定する。電池温度TBが基準加熱温度KTBよりも高くなっている際に、電池80の加熱は必要でないと判定する。
ステップS40にて、電池80の加熱は必要でないと判定された場合は、ステップS50へ進む。ステップS40にて、電池80の加熱が必要であると判定された場合は、ステップS60へ進む。
ステップS50では、冷凍サイクル装置10を作動させないことが選択される。すなわち、空調も、電池80の冷却・加熱も行われない。
ステップS60では、電池加熱単独運転が選択される。電池加熱単独運転では、電池温度センサ68が検出した電池温度TBに基づいて、(f−1)低圧加熱モード、(f−2)中間圧加熱モード、(f−3)高圧加熱モードのいずれかが選択される。
電池加熱単独運転では、図7のフローチャートに示す制御プログラムを実行する。ステップS100では、目標電池出口冷媒温度を算出する。目標電池出口冷媒温度は、電池温度センサ68が検出した電池温度TBに基づいて算出される。冷媒と電池80との温度差が一定となるような目標電池出口冷媒温度を算出するのが好ましい。
ステップS110では、電池加熱モード時に電池出口冷媒温度が目標電池出口冷媒温度となるように、電池加熱モードにおける入口側膨張弁14cおよび出口側膨張弁14dの開度を変更する。
目標電池出口冷媒温度の代わりに目標電池入口冷媒温度を算出して、電池入口冷媒温度が目標電池入口冷媒温度となるように、入口側膨張弁14cおよび出口側膨張弁14dの開度を変更してもよい。
図6に示すステップS70では、ステップS40と同様に、電池80の加熱が必要であるか否かが判定される。ステップS70にて、電池80の加熱は必要でないと判定された場合は、ステップS80へ進む。ステップS700にて、電池80の加熱が必要であると判定された場合は、ステップS90へ進む。
ステップS80では、空調単独運転が選択される。空調単独運転では、外気温Tamと目標吹出温度TAOとに基づいて、(a)冷房モード、(b)直列除湿暖房モード、(c)並列除湿暖房モード、(d)暖房モードのいずれかが選択される。
したがって、ステップS80で選択される空調単独運転には、冷房単独運転(換言すれば空気冷却単独運転)、直列除湿暖房単独運転(換言すれば除湿暖房単独運転)、並列除湿暖房単独運転(換言すれば除湿暖房単独運転)および暖房単独運転(換言すれば空気加熱単独運転)がある。
ステップS90では、空調連携電池加熱運転が選択される。空調連携電池加熱運転では、空調単独運転と同様に、外気温Tamと目標吹出温度TAOとに基づいて、(a)冷房モード、(b)直列除湿暖房モード、(c)並列除湿暖房モード、(d)暖房モードのいずれかが選択される。さらに、電池温度センサ68が検出した電池温度TBに基づいて、(f−1)低圧加熱モード、(f−2)中間圧加熱モード、(f−3)高圧加熱モードのいずれかが選択される。
したがって、ステップS90で選択される空調連携電池加熱運転には、冷房電池加熱運転(換言すれば空気冷却電池加熱運転)、直列除湿暖房電池加熱運転(換言すれば除湿暖房電池加熱運転)、並列除湿暖房電池加熱運転(換言すれば除湿暖房電池加熱運転)、暖房電池加熱運転(換言すれば空気加熱電池加熱運転)がある。
そして、選択された(a)冷房モード、(b)直列除湿暖房モード、(c)並列除湿暖房モード、(d)暖房モードのいずれかの空調運転モードと、(f−1)低圧加熱モード、(f−2)中間圧加熱モード、(f−3)高圧加熱モードのいずれかの電池加熱モードとが所定時間毎に交互に切り替えられる。これにより、空調と電池加熱とが連携して実行される。
(f−1)低圧加熱モード、(f−2)中間圧加熱モード、(f−3)高圧加熱モードのいずれかの電池加熱モードが実行されている場合、電池加熱単独運転と同様に、図7のフローチャートに示す制御プログラムを実行して、入口側膨張弁14cおよび出口側膨張弁14dの開度を変更する。
(d)暖房モードと(f−1)低圧加熱モードとが選択された場合、図8のモリエル線図に示すように、冷凍サイクル装置10の低圧冷媒が室内蒸発器18と電池冷却器19とに並列に流入するようにしてもよい。
制御装置60は、冷凍サイクル装置10をこの冷媒回路に切り替えるために、暖房用膨張弁14aを全閉状態とし、冷房用膨張弁14bを絞り状態とし、入口側膨張弁14cを絞り状態とし、出口側膨張弁14dを全開状態とし、除湿用開閉弁15aを開き、暖房用開閉弁15bを閉じる。
従って、加熱モードの冷凍サイクル装置10では、圧縮機11→水−冷媒熱交換器12→冷房用膨張弁14b→室内蒸発器18→蒸発圧力調整弁20→アキュムレータ21→圧縮機11の順に冷媒が循環するとともに、圧縮機11→水−冷媒熱交換器12→入口側膨張弁14c→電池冷却器19→出口側膨張弁14d→蒸発圧力調整弁20→アキュムレータ21→圧縮機11の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。
低圧加熱モードでは、高温側熱媒体ポンプ41を停止させる。したがって、低圧加熱モードでは、水−冷媒熱交換器12で熱交換が行われない。
このとき、電池加熱単独運転と同様に、図7のフローチャートに示す制御プログラムを実行して、入口側膨張弁14cおよび出口側膨張弁14dの開度を変更する。これにより、電池冷却器19に流入する冷媒の温度が電池80の温度よりも高くなるように、入口側膨張弁14cの開度が変更される。
つまり、この運転モードでは、図8のモリエル線図に示すように、室内蒸発器18が、入口側膨張弁14cで減圧された冷媒を放熱させる放熱器として機能し、電池冷却器19が、入口側膨張弁14cで減圧された冷媒を放熱させる放熱器として機能するホットガスサイクルが構成される。
この運転モードの車両用空調装置1では、室内蒸発器18にて加熱された空気を車室内へ吹き出すことによって、車室内の暖房を行うことができる。さらに、電池冷却器19にて、電池80の加熱を行うことができる。
(d)暖房モードと(f−1)低圧加熱モードとが選択された場合、図9のモリエル線図に示すように、冷凍サイクル装置10の高圧冷媒が水−冷媒熱交換器12に流入し、冷凍サイクル装置10の低圧冷媒が電池冷却器19に流入するようにしてもよい。
制御装置60は、冷凍サイクル装置10をこの冷媒回路に切り替えるために、暖房用膨張弁14aを全閉状態とし、冷房用膨張弁14bを全閉状態とし、入口側膨張弁14cを絞り状態とし、出口側膨張弁14dを全開状態とし、除湿用開閉弁15aを開き、暖房用開閉弁15bを閉じる。
従って、加熱モードの冷凍サイクル装置10では、圧縮機11→水−冷媒熱交換器12→入口側膨張弁14c→電池冷却器19→出口側膨張弁14d→蒸発圧力調整弁20→アキュムレータ21→圧縮機11の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。
このとき、電池加熱単独運転と同様に、図7のフローチャートに示す制御プログラムを実行して、入口側膨張弁14cおよび出口側膨張弁14dの開度を変更する。これにより、電池冷却器19に流入する冷媒の温度が電池80の温度よりも高くなるように、入口側膨張弁14cの開度が変更される。
つまり、この運転モードでは、図9のモリエル線図に示すように、水−冷媒熱交換器12が、圧縮機11から吐出された冷媒を放熱させる放熱器として機能し、電池冷却器19が、入口側膨張弁14cで減圧された冷媒を放熱させる放熱器として機能するホットガスサイクルが構成される。
これによれば、水−冷媒熱交換器12にて、高温側熱媒体を加熱することができる。従って、この運転モードの車両用空調装置1では、ヒータコア42にて加熱された空気を車室内へ吹き出すことによって、車室内の暖房を行うことができる。さらに、電池冷却器19にて、電池80の加熱を行うことができる。
以上の如く、本実施形態の冷凍サイクル装置10では、各種運転モードを切り替えることができる。これにより、車両用空調装置1では、電池80の温度を適切に調整しつつ、車室内の快適な空調を実現することができる。
本実施形態では、制御装置60は、電池加熱モードでは、電池80の温度が高くなるにつれて電池冷却器19に流入する冷媒の圧力が高くなるように入口側膨張弁14cおよび出口側膨張弁14dを制御する。
これによると、電池80の温度が高くなるにつれて電池冷却器19に流入する冷媒の温度を高くできるので、電池80との温度差を適切に確保できる。電池冷却器19に流入する冷媒と電池80との温度差を適切に確保することにより、圧縮機の仕事量を極力大きくして、電池80の加熱能力を極力大きくすることができる。
制御装置60は、電池加熱モードでは、電池冷却器19に流入する冷媒と電池80との温度差が一定とするのが好ましい。
具体的には、制御装置60は、電池80の温度が高くなるにつれて低圧加熱モード、中間圧加熱モード、高圧加熱モードの順に切り替える。これにより、電池80との温度差を確実に確保できる。
本実施形態では、制御装置60は、電池加熱モードでは、電池冷却モードよりも放熱量が少なくなるように高温側熱媒体ポンプ41を制御する。これにより、電池加熱モードにおいて電池80を加熱する能力を高めることができる。
本実施形態では、制御装置60は、空気加熱単独運転と、電池加熱単独運転と、空気加熱電池加熱モードとを切り替えるように入口側膨張弁14c、出口側膨張弁14dおよび高温側熱媒体ポンプ41を制御する。
これにより、暖房のみと、電池加熱のみと、暖房および電池加熱の両方とを切り替えて行うことができる。
本実施形態では、制御装置60は、空気冷却単独運転と、電池加熱単独運転と、空気冷却電池加熱運転とを切り替えるように入口側膨張弁14c、出口側膨張弁14dおよび冷房用膨張弁14bを制御する。
これにより、冷房のみと、電池加熱のみと、冷房および電池加熱の両方とを切り替えて行うことができる。
本実施形態では、制御装置60は、除湿暖房単独運転と、電池加熱単独運転と、除湿暖房電池加熱運転とを切り替えるように入口側膨張弁14c、出口側膨張弁14d、冷房用膨張弁14bおよび高温側熱媒体ポンプ41を制御する。
これにより、除湿暖房のみと、電池加熱のみと、除湿暖房および電池加熱の両方とを切り替えて行うことができる。
(第2実施形態)
上記実施形態では、電池冷却器19を流通する冷媒によって電池80を冷却または加熱するが、本実施形態では、図10に示すように、チラー25を流通する冷媒で低温側熱媒体回路50の低温側熱媒体を冷却または加熱し、低温側熱媒体回路50の低温側熱媒体によって電池80を冷却または加熱する。
上記実施形態では、電池冷却器19を流通する冷媒によって電池80を冷却または加熱するが、本実施形態では、図10に示すように、チラー25を流通する冷媒で低温側熱媒体回路50の低温側熱媒体を冷却または加熱し、低温側熱媒体回路50の低温側熱媒体によって電池80を冷却または加熱する。
本実施形態では、入口側膨張弁14cの出口には、チラー25の入口側が接続されている。チラー25は、冷媒通路を流通する冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させることによって低温側熱媒体回路50の低温側熱媒体を冷却する熱交換器である。チラー25の出口には、出口側膨張弁14dの入口側が接続されている。
低温側熱媒体回路50は、低温側熱媒体を循環させる熱媒体循環回路である。低温側熱媒体としては、高温側熱媒体と同様の流体を採用することができる。低温側熱媒体回路50には、チラー25の水通路、低温側熱媒体ポンプ51、電池冷却器52、三方弁53、低温側ラジエータ54等が配置されている。
低温側熱媒体ポンプ51は、低温側熱媒体をチラー25の水通路の入口側へ圧送する水ポンプである。低温側熱媒体ポンプ51の基本的構成は、高温側熱媒体ポンプ41と同様である。
チラー25の水通路の出口には、電池冷却器52の入口側が接続されている。電池冷却器52は、電池80を形成する複数の電池セル81に接触するように配置された金属製の複数の熱媒体流路を有している。そして、熱媒体流路を流通する低温側熱媒体と電池セル81とを熱交換させることによって、電池80を冷却する熱交換部である。
このような電池冷却器52は、積層配置された電池セル81同士の間に熱媒体流路を配置することによって形成すればよい。電池冷却器52は、電池80に一体的に形成されていてもよい。例えば、積層配置された電池セル81を収容する専用ケースに熱媒体流路を設けることによって、電池80に一体的に形成されていてもよい。
チラー25および電池冷却器52は、入口側膨張弁14cから流出した冷媒で電池80を冷却する電池冷却部である。
電池冷却器52の出口には、三方弁53の流入口側が接続されている。三方弁53は、1つの流入口と、2つの流出口とを有し、2つの流出口の通路面積比を連続的に調整可能な電気式の三方流量調整弁である。三方弁53の作動は、制御装置60から出力される制御信号によって制御される。
三方弁53の一方の流出口には、低温側ラジエータ54の熱媒体入口側が接続されている。三方弁53の他方の流出口には、低温側熱媒体ポンプ51の吸入口側が接続されている。従って、三方弁53は、低温側熱媒体回路50において、電池冷却器52から流出した低温側熱媒体のうち、低温側ラジエータ54へ流入させる低温側熱媒体の流量を連続的に調整する機能を果たしている。
低温側ラジエータ54は、電池冷却器52から流出した冷媒と、図示しない外気ファンにより送風された外気とを熱交換させて、低温側熱媒体の熱を外気に放熱させる熱交換器である。
低温側ラジエータ54は、駆動装置室内の前方側に配置されている。このため、車両走行時には、低温側ラジエータ54に走行風を当てることができる。従って、低温側ラジエータ54は、室外熱交換器16等と一体的に形成されていてもよい。低温側ラジエータ54の熱媒体出口には、低温側熱媒体ポンプ51の吸入口側が接続されている。
従って、低温側熱媒体回路50では、低温側熱媒体ポンプ51が、電池冷却器52へ流入する低温側熱媒体の流量を調整することによって、電池冷却器52における低温側熱媒体が電池80から奪う吸熱量を調整することができる。つまり、本実施形態では、チラー25および低温側熱媒体回路50の各構成機器によって、入口側膨張弁14cから流出した冷媒を蒸発させて、電池80を冷却する冷却部が構成されている。
制御装置60の入力側には、第1低温側熱媒体温度センサ67aおよび第2低温側熱媒体温度センサ67bが接続されている。制御装置60には、第1、第2低温側熱媒体温度センサ67a、67bの検出信号が入力される。
第1低温側熱媒体温度センサ67aは、チラー25の水通路から流出した低温側熱媒体の温度である第1低温側熱媒体温度TWL1を検出する第1低温側熱媒体温度検出部である。第2低温側熱媒体温度センサ67bは、チラー25から流出した低温側熱媒体の温度である第2低温側熱媒体温度TWL2を検出する第2低温側熱媒体温度検出部である。
本実施形態では、チラー25で温度調整された低温側熱媒体によって電池80を温度調整できるので、上記実施形態と同様の運転モードを実行することができ、ひいては上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
(第3実施形態)
上記実施形態の冷凍サイクル装置10は、冷房モードの冷媒回路、除湿暖房モードの冷媒回路、暖房モードの冷媒回路等を切替可能に構成されているが、本実施形態の冷凍サイクル装置10は、図11に示すように、冷房モードの冷媒回路を実行可能になっている。
上記実施形態の冷凍サイクル装置10は、冷房モードの冷媒回路、除湿暖房モードの冷媒回路、暖房モードの冷媒回路等を切替可能に構成されているが、本実施形態の冷凍サイクル装置10は、図11に示すように、冷房モードの冷媒回路を実行可能になっている。
本実施形態の冷凍サイクル装置10は、圧縮機11、室外熱交換器16、第5三方継手13e、冷房用膨張弁14b、室内蒸発器18、第6三方継手13f、入口側膨張弁14c、電池冷却器19、出口側膨張弁14d、アキュムレータ21を備えている。
室内空調ユニット30の空調ケース31内には加熱部36が設けられている。加熱部は、冷凍サイクル装置10の冷媒以外を熱源として、室内蒸発器18を通過した空気を加熱する。加熱部は、例えば電力を熱源とする電気ヒータである。加熱部36は、車両に搭載された各種機器の排熱を熱源とするヒータコアであってもよい。
室内蒸発器18を通過した空気を加熱部で加熱することによって、暖房および除湿暖房を行うことができる。
さらに、上記第1実施形態と同様の冷却モード、加熱モード(低圧加熱モード、中間圧加熱モード、高圧加熱モード)を実行可能になっている。
したがって、本実施形態においても、上記第1実施形態と同様に、空調単独運転と空調連携電池加熱運転と電池単独運転とを行うことができる。
(他の実施形態)
上述の実施形態に限定されることなく、以下のように種々変形可能である。上記各実施形態に開示された手段は、実施可能な範囲で適宜組み合わせてもよい。
上述の実施形態に限定されることなく、以下のように種々変形可能である。上記各実施形態に開示された手段は、実施可能な範囲で適宜組み合わせてもよい。
(1)第1実施形態では、複数の空調運転モードに切り替え可能な冷凍サイクル装置10について説明したが、冷凍サイクル装置10の空調運転モードの切り替えはこれに限定されない。
例えば、冷却対象物の温度を適切に調整しつつ、空気の温度を幅広い範囲で連続的に調整するためには、少なくとも直列除湿暖房モードに切り替え可能であればよい。望ましくは、上記4つの運転モードに加えて、冷房モードおよび暖房モードの運転モードに切り替え可能であればよい。
(2)冷凍サイクル装置の構成機器は、上述の実施形態に開示されたものに限定されない。上述した効果を発揮できるように、複数のサイクル構成機器を一体化等を行ってもよい。例えば、第1実施形態において、第2三方継手13bと第5三方継手13eとを一体化させた四方継手構造のものを採用してもよい。冷房用膨張弁14bおよび入口側膨張弁14cとして、全閉機能を有しない電気式膨張弁と開閉弁とを直接的に接続したものを採用してもよい。
上述の実施形態では、冷媒としてR1234yfを採用した例を説明したが、冷媒はこれに限定されない。例えば、R134a、R600a、R410A、R404A、R32、R407C、等を採用してもよい。これらの冷媒のうち複数種を混合させた混合冷媒等を採用してもよい。さらに、冷媒として二酸化炭素を採用して、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界冷凍サイクルを構成してもよい。
(3)加熱部の構成は、上述の実施形態に開示されたものに限定されない。例えば、第1実施形態で説明した高温側熱媒体回路40に対して、第2実施形態で説明した低温側熱媒体回路50の三方弁53および低温側ラジエータ54と同様の三方弁および高温側ラジエータを追加し、余剰の熱を外気に放熱させるようにしてもよい。さらに、ハイブリッド車両のようにエンジン(換言すれば内燃機関)を備える車両では、高温側熱媒体回路40にエンジン冷却水を循環させるようにしてもよい。
例えば、水−冷媒熱交換器12およびヒータコア42の代わりに室内凝縮器を備えていてもよい。室内凝縮器は、室内空調ユニット30の空調ケース31内に収容されて、圧縮機11から吐出された高圧冷媒と、室内蒸発器18通過後の空気とを熱交換させて、空気を加熱する加熱用の熱交換器である。この場合、エアミックスドア34は、室内凝縮器における冷媒からの放熱量を調整する放熱量調整部として機能する。
(4)冷却部の構成は、上述の実施形態に開示されたものに限定されない。例えば、冷却部として、第2実施形態で説明した低温側熱媒体回路50のチラー25を凝縮部とし、電池冷却器52を蒸発部として機能させるサーモサイフォンを採用してもよい。これによれば、低温側熱媒体ポンプ51を廃止することができる。
サーモサイフォンは、冷媒を蒸発させる蒸発部と冷媒を凝縮させる凝縮部とを有し、蒸発部と凝縮部とを閉ループ状に(すなわち、環状に)接続することによって構成されている。そして、蒸発部における冷媒の温度と凝縮部における冷媒の温度との温度差によって回路内の冷媒に比重差を生じさせ、重力の作用によって冷媒を自然循環させて、冷媒とともに熱を輸送する熱輸送回路である。
(5)上述の各実施形態では、冷凍サイクル装置10を車両用空調装置1に適用したが、冷凍サイクル装置10の適用はこれに限定されない。例えば、コンピューターサーバーの温度を適切に調整しつつ、室内の空調を行うサーバー冷却機能付きの空調装置等に適用してもよい。
(6)上述の各実施形態では、室内蒸発器18は、車室内最前部の計器盤の内側に配置された室内空調ユニット30の空調ケース31内に収容されているが、室内蒸発器18は、車室内の後席側空間を空調する後席側空調ユニットの空調ケース内に収容されていてもよい。
(7)上述の各実施形態の冷凍サイクル装置10において、排熱回収用熱交換器が室内蒸発器18と並列に配置されていてもよい。排熱回収用熱交換器は、車両に搭載された各種機器の排熱を冷媒に吸熱させる熱交換器である。
11 圧縮機
12 水−冷媒熱交換器(放熱部)
14b 冷房用膨張弁(空気冷却用減圧部)
14c 入口側膨張弁(入口側減圧部)
14d 出口側膨張弁(出口側減圧部)
19 電池冷却器(電池冷却部)
25 チラー(電池冷却部)
41 高温側熱媒体ポンプ(放熱量調整部)
42 ヒータコア(放熱部)
12 水−冷媒熱交換器(放熱部)
14b 冷房用膨張弁(空気冷却用減圧部)
14c 入口側膨張弁(入口側減圧部)
14d 出口側膨張弁(出口側減圧部)
19 電池冷却器(電池冷却部)
25 チラー(電池冷却部)
41 高温側熱媒体ポンプ(放熱量調整部)
42 ヒータコア(放熱部)
Claims (6)
- 冷媒を圧縮して吐出する圧縮機(11)と、
前記圧縮機から吐出された前記冷媒を放熱させる放熱部(12、42)と、
前記放熱部から流出した前記冷媒を減圧させ、前記冷媒の減圧量を変化させることが可能な入口側減圧部(14c)と、
前記入口側減圧部から流出した前記冷媒で電池(80)を冷却する電池冷却部(19、25、52)と、
前記電池冷却部から流出した前記冷媒を減圧させ、前記冷媒の減圧量を変化させることが可能な出口側減圧部(14d)と、
前記入口側減圧部および前記出口側減圧部を制御して前記冷媒の減圧量を調整する制御部(60)とを備え、
前記制御部は、
前記電池冷却部に流入する前記冷媒の温度が前記電池の温度よりも低くなるように、前記入口側減圧部および前記出口側減圧部のうち少なくとも前記入口側減圧部で前記冷媒を減圧させる電池冷却モードと、
前記電池冷却部に流入する前記冷媒の温度が前記電池の温度よりも高くなるように、前記入口側減圧部および前記出口側減圧部のうち少なくとも1つの減圧部で前記冷媒を減圧させる電池加熱モードとを切り替え、
前記電池加熱モードでは、前記電池の温度が高くなるにつれて前記電池冷却部に流入する前記冷媒の圧力が高くなるように前記入口側減圧部および前記出口側減圧部を制御する冷凍サイクル装置。 - 前記電池加熱モードは、前記入口側減圧部および前記出口側減圧部のうち前記入口側減圧部のみで前記冷媒を減圧させる低圧加熱モードと、
前記入口側減圧部および前記出口側減圧部の両方で前記冷媒を減圧させる中間圧加熱モードと、
前記入口側減圧部および前記出口側減圧部のうち前記出口側減圧部のみで前記冷媒を減圧させる高圧加熱モードとを含んでおり、
前記制御部は、前記電池の温度が高くなるにつれて前記低圧加熱モード、前記中間圧加熱モード、前記高圧加熱モードの順に切り替える請求項1に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記放熱部における前記冷媒からの放熱量を調整する放熱量調整部(41)を備え、
前記制御部は、前記電池加熱モードでは、前記電池冷却モードよりも前記放熱量が少なくなるように前記放熱量調整部を制御する請求項1または2に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記放熱部における前記冷媒からの放熱量を調整する放熱量調整部(41)を備え、
前記放熱部は、前記圧縮機から吐出された前記冷媒と、空調対象空間に送風される空気とを熱交換させて前記空気を加熱し、
前記制御部は、
前記放熱部で前記空気を加熱するが前記電池冷却部で前記電池を加熱しない空気加熱単独運転と、
前記放熱部で前記空気を加熱しないが前記電池冷却部で前記電池を加熱する電池加熱単独運転と、
前記放熱部で前記空気を加熱するとともに前記電池冷却部で前記電池を加熱する空気加熱電池加熱モードとを切り替えるように前記入口側減圧部、前記出口側減圧部および前記放熱量調整部を制御する請求項1または2に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記放熱部から流出した前記冷媒を減圧させ、前記冷媒の減圧量を変化させることが可能な空気冷却用減圧部(14b)と、
前記空気冷却用減圧部で減圧された前記冷媒と、空調対象空間に送風される空気とを熱交換させて前記空気を冷却する空気冷却部(18)とを備え、
前記制御部は、
前記空気冷却部で前記空気を冷却するが前記電池冷却部で前記電池を加熱しない空気冷却単独運転と、
前記空気冷却部で前記空気を冷却しないが前記電池冷却部で前記電池を加熱する電池加熱単独運転と、
前記空気冷却部で前記空気を冷却するとともに前記電池冷却部で前記電池を加熱する空気冷却電池加熱運転とを切り替えるように前記入口側減圧部、前記出口側減圧部および前記空気冷却用減圧部を制御する請求項1または2に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記放熱部から流出した前記冷媒を減圧させ、前記冷媒の減圧量を変化させることが可能な空気冷却用減圧部(14b)と、
前記空気冷却用減圧部で減圧された前記冷媒と、空調対象空間に送風される空気とを熱交換させて前記空気を冷却する空気冷却部(18)と、
前記放熱部における前記冷媒からの放熱量を調整する放熱量調整部(41)とを備え、
前記放熱部は、前記圧縮機から吐出された前記冷媒と、前記空気冷却部で冷却された前記空気とを熱交換させて前記空気を加熱し、
前記制御部は、
前記空気を前記空気冷却部で冷却した後に前記放熱部で加熱するが前記電池冷却部で前記電池を加熱しない除湿暖房単独運転と、
前記空気を前記空気冷却部で冷却せず前記放熱部で加熱しないが前記電池冷却部で前記電池を加熱する電池加熱単独運転と、
前記空気を前記空気冷却部で冷却した後に前記放熱部で加熱するとともに前記電池冷却部で前記電池を加熱する除湿暖房電池加熱運転とを切り替えるように前記入口側減圧部、前記出口側減圧部、前記空気冷却用減圧部および前記放熱量調整部を制御する請求項1または2に記載の冷凍サイクル装置。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114590097A (zh) * | 2021-05-26 | 2022-06-07 | 株式会社电装 | 一种热管理分配控制系统 |
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JP2022034162A (ja) * | 2020-08-18 | 2022-03-03 | 株式会社豊田自動織機 | 電池温調システム |
JP2022034161A (ja) * | 2020-08-18 | 2022-03-03 | 株式会社豊田自動織機 | 電池温調システム |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013039047A1 (ja) * | 2011-09-12 | 2013-03-21 | ダイキン工業株式会社 | 自動車用温調システム |
JP2013184596A (ja) * | 2012-03-08 | 2013-09-19 | Denso Corp | 車両空調用、及び、自動車構成部品温度調整用冷凍サイクル装置 |
JP2013220712A (ja) * | 2012-04-16 | 2013-10-28 | Denso Corp | 車載機器温調装置 |
JP2014037959A (ja) * | 2012-07-18 | 2014-02-27 | Denso Corp | 冷凍サイクル装置 |
JP2018185104A (ja) * | 2017-04-26 | 2018-11-22 | 株式会社デンソー | 冷凍サイクル装置 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10155430B2 (en) * | 2012-11-30 | 2018-12-18 | Sanden Holdings Corporation | Vehicle air-conditioning device |
JP2014228190A (ja) * | 2013-05-22 | 2014-12-08 | 株式会社デンソー | 冷凍サイクル装置 |
WO2017098795A1 (ja) * | 2015-12-10 | 2017-06-15 | 株式会社デンソー | 冷凍サイクル装置 |
-
2019
- 2019-01-31 JP JP2019015111A patent/JP7163799B2/ja active Active
-
2020
- 2020-01-16 WO PCT/JP2020/001338 patent/WO2020158423A1/ja active Application Filing
- 2020-01-16 CN CN202080008956.XA patent/CN113302437A/zh active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013039047A1 (ja) * | 2011-09-12 | 2013-03-21 | ダイキン工業株式会社 | 自動車用温調システム |
JP2013184596A (ja) * | 2012-03-08 | 2013-09-19 | Denso Corp | 車両空調用、及び、自動車構成部品温度調整用冷凍サイクル装置 |
JP2013220712A (ja) * | 2012-04-16 | 2013-10-28 | Denso Corp | 車載機器温調装置 |
JP2014037959A (ja) * | 2012-07-18 | 2014-02-27 | Denso Corp | 冷凍サイクル装置 |
JP2018185104A (ja) * | 2017-04-26 | 2018-11-22 | 株式会社デンソー | 冷凍サイクル装置 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114590097A (zh) * | 2021-05-26 | 2022-06-07 | 株式会社电装 | 一种热管理分配控制系统 |
WO2022249576A1 (ja) * | 2021-05-26 | 2022-12-01 | 株式会社デンソー | 熱管理分配制御システム |
CN114590097B (zh) * | 2021-05-26 | 2024-04-09 | 株式会社电装 | 一种热管理分配控制系统 |
WO2023074322A1 (ja) * | 2021-10-25 | 2023-05-04 | 株式会社デンソー | ヒートポンプサイクル装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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JP7163799B2 (ja) | 2022-11-01 |
CN113302437A (zh) | 2021-08-24 |
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