JP2021027704A - 車両搭載発熱機器の温度調整装置及びそれを備えた車両用空気調和装置 - Google Patents
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Abstract
Description
即ち、第5三方弁87が入口と一方の出口を連通し、第1三方弁81が入口と一方の出口を連通し、第2三方弁82が入口と一方の出口を連通し、第3三方弁83が入口と一方の出口を連通する状態に切り換えられているときに、第1循環ポンプ62が運転されると、図1に実線矢印で示す如く、第1循環ポンプ62から吐出された熱媒体は熱媒体配管68A、熱媒体加熱ヒータ66、熱媒体配管68B、第5三方弁87、熱媒体配管68C、バッテリ55、熱媒体配管68D、第1三方弁81、熱媒体配管68E、走行用モータ65、熱媒体配管68F、第2三方弁82、熱媒体配管68G、冷媒−熱媒体熱交換器64の熱媒体流路64A、熱媒体配管68H、第3三方弁83、熱媒体配管68Lの順に流れて第1循環ポンプ62に吸い込まれる循環を行う。これが第1循環モードである。
また、第5三方弁87が入口と一方の出口を連通し、第1三方弁81が入口と他方の出口を連通し、第4三方弁84が入口と一方の出口を連通し、第3三方弁83が入口と一方の出口を連通する状態に切り換えられているときに、第1循環ポンプ62が運転されると、図3及び図4に実線矢印で示す如く、第1循環ポンプ62から吐出された熱媒体は熱媒体配管68A、熱媒体加熱ヒータ66、熱媒体配管68B、第5三方弁87、熱媒体配管68C、バッテリ55、熱媒体配管68D、第1三方弁81、熱媒体配管68J、第4三方弁84、第1バイパス経路68K、熱媒体配管68G、冷媒−熱媒体熱交換器64の熱媒体流路64A、熱媒体配管68H、第3三方弁83、熱媒体配管68Lの順に流れて第1循環ポンプ62に吸い込まれる循環を行う。これが第2循環モードである。
また、第2三方弁82が入口と他方の出口を連通する状態に切り換えられているときに、第2循環ポンプ63が運転されると、図5に実線矢印で示す如く、第2循環ポンプ63から吐出された熱媒体は熱媒体配管68T、熱媒体配管68E、走行用モータ65、熱媒体配管68F、第2三方弁82、熱媒体配管68N、空気−熱媒体熱交換器67、熱媒体配管68Pの順に流れて第2循環ポンプ63に吸い込まれる循環を行う。これが第3循環モードである。
また、第2三方弁82が入口と一方の出口を連通し、第3三方弁83が入口と他方の出口を連通する状態に切り換えられているときに、第2循環ポンプ63が運転されると、図6に実線矢印で示す如く、第2循環ポンプ63から吐出された熱媒体は熱媒体配管68T、熱媒体配管68E、走行用モータ65、熱媒体配管68F、第2三方弁82、熱媒体配管68G、冷媒−熱媒体熱交換器64の熱媒体流路64A、熱媒体配管68H、第3三方弁83、第2バイパス経路68U、熱媒体配管68Pの順に流れて第2循環ポンプ63に吸い込まれる循環を行う。これが第4循環モードである。
また、第5三方弁87が入口と一方の出口を連通し、第1三方弁81が入口と他方の出口を連通し、第4三方弁84が入口と他方の出口を連通する状態に切り換えられているときに、第1循環ポンプ62が運転されると、図7に実線矢印で示す如く、第1循環ポンプ62から吐出された熱媒体は熱媒体配管68A、熱媒体加熱ヒータ66、熱媒体配管68B、第5三方弁87、熱媒体配管68C、バッテリ55、熱媒体配管68D、第1三方弁81、熱媒体配管68J、第4三方弁84、第3バイパス経路68M、熱媒体配管68Lの順に流れて第1循環ポンプ62に吸い込まれる循環を行う。これが第5循環モードである。
また、第5三方弁87が入口と一方の出口を連通し、第1三方弁81が入口と他方の出口を連通し、第4三方弁84が入口と一方の出口を連通する状態に切り換えられており、第2三方弁82が入口と他方の出口を連通する状態に切り換えられているときに、第1循環ポンプ62と第2循環ポンプ63が運転されると、図8に実線矢印で示す如く、第1循環ポンプ62から吐出された熱媒体は熱媒体配管68A、熱媒体加熱ヒータ66、熱媒体配管68B、第5三方弁87、熱媒体配管68C、バッテリ55、熱媒体配管68D、第1三方弁81、熱媒体配管68J、第4三方弁84、第1バイパス経路68K、熱媒体配管68G、冷媒−熱媒体熱交換器64の熱媒体流路64A、熱媒体配管68H、熱媒体配管68Lの順に流れて第1循環ポンプ62に吸い込まれ、第2循環ポンプ63から吐出された熱媒体は熱媒体配管68T、熱媒体配管68E、走行用モータ65、熱媒体配管68F、第2三方弁82、熱媒体配管68N、空気−熱媒体熱交換器67、熱媒体配管68Pの順に流れて第2循環ポンプ63に吸い込まれる循環を行う。これが第2循環モード+第3循環モードの循環モードである。
また、第5三方弁87が入口と他方の出口を連通する状態に切り換えられているときに、第1循環ポンプ62が運転されると、図9に実線矢印で示す如く、第1循環ポンプ62から吐出された熱媒体は熱媒体配管68A、熱媒体加熱ヒータ66、熱媒体配管68B、第5三方弁87、第4バイパス経路68V、ヒータコア23、熱媒体配管68W、熱媒体配管68Lの順に流れて第1循環ポンプ62に吸い込まれる循環を行う。これが第6循環モードである。
最初に、図1、図3、図6を参照しながら暖房運転について説明する。図1、図3、図6には暖房運転における冷媒回路Rの冷媒の流れ(破線矢印)を示している。冬場等に空調コントローラ32により(オートモード)、或いは、空調操作部53へのマニュアル操作(マニュアルモード)により暖房運転が選択されると、空調コントローラ32は電磁弁21(暖房用)を開放し、室内膨張弁8を全閉とする。また、電磁弁22(除湿用)を閉じる。
次に、除湿暖房運転では、空調コントローラ32は上記暖房運転の状態において電磁弁22を開放し、室内膨張弁8を開いて冷媒を減圧膨張させる状態とする。これにより、放熱器4を経て冷媒配管13Eを流れる凝縮冷媒の一部が分流され、この分流された冷媒が電磁弁22を経て冷媒配管13Fに流入し、冷媒配管13Bから室内膨張弁8に流れ、残りの冷媒が室外膨張弁6に流れるようになる。即ち、分流された一部の冷媒が室内膨張弁8にて減圧された後、吸熱器9に流入して蒸発する。
次に、除湿冷房運転では、空調コントローラ32は室内膨張弁8を開いて冷媒を減圧膨張させる状態とし、電磁弁21と電磁弁22を閉じる。そして、圧縮機2、及び、各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は室内送風機27から吹き出された空気がヒータコア23及び放熱器4に通風される割合を調整する状態とする。これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器4に流入する。放熱器4には空気流通路3内の空気が通風されるので、空気流通路3内の空気は放熱器4内の高温冷媒により加熱され、一方、放熱器4内の冷媒は空気に熱を奪われて冷却され、凝縮液化していく。
次に、図4を用いて冷房運転について説明する。夏場等に実行されるこの冷房運転では、空調コントローラ32は上記除湿冷房運転の状態において室外膨張弁6の弁開度を全開とする。尚、エアミックスダンパ28はヒータコア23及び放熱器4に空気が通風される割合を調整する状態とする。
空調コントローラ32は下記式(I)から前述した目標吹出温度TAOを算出する。この目標吹出温度TAOは、吹出口29から車室内に吹き出される空気の温度の目標値である。
TAO=(Tset−Tin)×K+Tbal(f(Tset、SUN、Tam))
・・(I)
ここで、Tsetは空調操作部53で設定された車室内の設定温度、Tinは内気温度センサ37が検出する車室内空気の温度、Kは係数、Tbalは設定温度Tsetや、日射センサ51が検出する日射量SUN、外気温度センサ33が検出する外気温度Tamから算出されるバランス値である。そして、一般的に、この目標吹出温度TAOは外気温度Tamが低い程高く、外気温度Tamが上昇するに伴って低下する。
次に、図10のフローチャートを参照しながら、空調コントローラ32により温度調整装置61の熱媒体の循環モード切換制御について説明する。空調コントローラ32は図10のステップS1でヒートポンプ装置HPが運転可能か否か判断し、例えば室外熱交換器7への過着霜が発生している等の理由でヒートポンプ装置HPが運転できない場合は、空調コントローラ32はステップS2に進み、車室内の暖房が必要か否かを判断する。
2 圧縮機
4 放熱器(放熱用熱交換器)
6 室外膨張弁
7 室外熱交換器(放熱用熱交換器)
8 室内膨張弁
9 吸熱器
21、22 電磁弁
23 ヒータコア
32 空調コントローラ(制御装置)
55 バッテリ(低温発熱機器)
61 温度調整装置
62 第1循環ポンプ(循環装置)
63 第2循環ポンプ(循環装置)
64 冷媒−熱媒体熱交換器(冷却部)
65 走行用モータ(高温発熱機器)
66 熱媒体加熱ヒータ(加熱部)
67 空気−熱媒体熱交換器
68 熱媒体配管
68K 第1バイパス経路
68M 第3バイパス経路
68U 第2バイパス経路
68V 第4バイパス経路
72 分岐配管
73 補助膨張弁
81 第1三方弁(第1流路切換装置、第4流路切換装置)
82 第2三方弁(第2流路切換装置
83 第3三方弁(第3流路切換装置)
84 第4三方弁(第1流路切換装置、第4流路切換装置)
87 第5三方弁(第5流路切換装置)
Claims (10)
- 車両に搭載された低温発熱機器と、該低温発熱機器よりも発熱温度が高い高温発熱機器の温度を調整するための温度調整装置であって、
前記低温発熱機器と前記高温発熱機器に熱媒体を循環させるための熱媒体循環回路と、
該熱媒体循環回路を循環する熱媒体を冷却するための冷却部を備え、
該冷却部にて冷却された前記熱媒体が、前記低温発熱機器を経た後、前記高温発熱機器に流れることを特徴とする車両搭載発熱機器の温度調整装置。 - 前記高温発熱機器をバイパスして、前記低温発熱機器を経た前記熱媒体を前記冷却部に流すための第1バイパス経路と、
前記低温発熱機器を経た前記熱媒体を前記高温発熱機器に流すか、前記第1バイパス経路に流すかを切り換えるための第1流路切換装置と、
該第1流路切換装置を制御する制御装置を備え、
該制御装置は、前記冷却部にて冷却された前記熱媒体を前記低温発熱機器に流した後、前記高温発熱機器に流す第1循環モードと、
前記冷却部にて冷却された前記熱媒体を前記低温発熱機器に流した後、前記第1バイパス経路に流す第2循環モードを有することを特徴とする請求項1に記載の車両搭載発熱機器の温度調整装置。 - 外気と前記熱媒体を熱交換させるための空気−熱媒体熱交換器と、
前記制御装置により制御され、前記高温発熱機器を経た前記熱媒体を前記冷却部に流すか、前記空気−熱媒体熱交換器に流すかを切り換えるための第2流路切換装置を備え、
前記制御装置は、前記高温発熱機器と前記空気−熱媒体熱交換器の間で前記熱媒体を循環させる第3循環モードを有することを特徴とする請求項2に記載の車両搭載発熱機器の温度調整装置。 - 前記低温発熱機器をバイパスして、前記冷却部を経た前記熱媒体を前記高温発熱機器に流すための第2バイパス経路と、
前記制御装置により制御され、前記冷却部を経た前記熱媒体を前記低温発熱機器に流すか、前記第2バイパス経路に流すかを切り換えるための第3流路切換装置を備え、
前記制御装置は、前記高温発熱機器と前記冷却部の間で前記熱媒体を循環させる第4循環モードを有することを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の車両搭載発熱機器の温度調整装置。 - 前記制御装置により制御され、前記低温発熱機器に流入する前記熱媒体を加熱するための加熱部を備えたことを特徴とする請求項2乃至請求項4のうちの何れかに記載の車両搭載発熱機器の温度調整装置。
- 前記第1バイパス経路及び前記冷却部をバイパスする第3バイパス経路と、
前記制御装置により制御され、前記低温発熱機器を経た前記熱媒体を前記第1バイパス経路に流すか、前記第3バイパス経路に流すかを切り換えるための第4流路切換装置を備え、
前記制御装置は、前記低温発熱機器と前記加熱部の間で前記熱媒体を循環させる第5循環モードを有することを特徴とする請求項5に記載の車両搭載発熱機器の温度調整装置。 - 車室内に供給する空気を加熱するためのヒータコアと、
前記低温発熱機器をバイパスして、前記加熱部を経た前記熱媒体を前記ヒータコアに流すための第4バイパス経路と、
前記制御装置により制御され、前記加熱部を経た前記熱媒体を前記低温発熱機器に流すか、前記第4バイパス経路に流すかを切り換えるための第5流路切換装置を備え、
前記制御装置は、前記ヒータコアと前記加熱部の間で前記熱媒体を循環させる第6循環モードを有することを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の車両搭載発熱機器の温度調整装置。 - 冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機から吐出された前記冷媒を放熱させるための放熱用熱交換器と、
該放熱用熱交換器にて放熱した前記冷媒を吸熱させることにより、前記熱媒体を冷却するための前記冷却部としての冷媒−熱媒体熱交換器を有する冷媒回路を備えたことを特徴とする請求項1乃至請求項7のうちの何れかに記載の車両搭載発熱機器の温度調整装置。 - 冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記冷媒を放熱させて車室内に供給する空気を加熱するための放熱器と、
前記冷媒を吸熱させて前記熱媒体を冷却するための前記冷却部としての冷媒−熱媒体熱交換器を有する冷媒回路を備え、
前記制御装置は、
前記圧縮機から吐出された前記冷媒を前記放熱器にて放熱させて前記車室内を暖房する暖房運転を実行可能とされており、
該暖房運転において、前記放熱器にて放熱した冷媒の少なくとも一部を前記冷媒−熱媒体熱交換器に流し、前記第1循環モード、前記第2循環モード、又は、前記第4循環モードを実行することを特徴とする請求項2、請求項4又は請求項5のうちの何れかに記載の車両搭載発熱機器の温度調整装置を備えた車両用空気調和装置。 - 冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記冷媒を吸熱させて車室内に供給する空気を冷却するための吸熱器と、
車室外に設けられた室外熱交換器と、
前記冷媒を吸熱させて前記熱媒体を冷却するための前記冷却部としての冷媒−熱媒体熱交換器を有する冷媒回路を備え、
前記制御装置は、
前記圧縮機から吐出された前記冷媒を前記室外熱交換器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、前記吸熱器にて吸熱させて前記車室内を冷房する冷房運転を実行可能とされており、
該冷房運転において、前記室外熱交換器にて放熱した冷媒の少なくとも一部を前記冷媒−熱媒体熱交換器に流し、前記第2循環モードを実行することを特徴とする請求項2に記載の車両搭載発熱機器の温度調整装置を備えた車両用空気調和装置。
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