JP5724610B2 - 車両用冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明を適用した第1実施形態に係る車両用冷凍サイクル装置を示すブロック図である。車両には、車室内の温度を調節するための車両用の空調装置1が設けられている。空調装置1は、車両に搭載された車両用の冷凍サイクル装置2を備える。冷凍サイクル装置2は、主として車室内に供給される空気を冷却するために利用される。冷凍サイクル装置2は、車室内に供給される空気を加熱するヒートポンプサイクルを提供してもよい。車両には、車両の走行用の動力源としてのモータ3が設けられている。モータ3は、車両の駆動輪を駆動する。車両には、モータ3に給電する電池4が設けられている。電池4は、二次電池である。電池4は、車両に搭載された電気化学的な機器である。電池4は、車両に搭載された電気機器である。電池4は、例えば、リチウムイオン電池によって提供される。冷凍サイクル装置2は、電池4と熱交換可能に構成されている。冷凍サイクル装置2は、空調装置1のための装置であるとともに、電池4の温度を調節するための電池温度調節装置でもある。車両には、冷凍サイクル装置2を制御する制御装置5が設けられている。
圧縮機21は、圧縮工程の途中段階において中間圧力のガス冷媒を導入するガスインジェクション型の圧縮機である。圧縮機21は、低圧冷媒の吸入ポート21aと、中間圧力の冷媒を導入するガスインジェクションポート21bと、加圧された冷媒の吐出ポート21cとを有する。圧縮機21は、第1の圧縮段階と、第2の圧縮段階とを有し、それら第1の圧縮段階と第2の圧縮段階との間にガスインジェクションポート21bを有している。凝縮器22は、圧縮機21から吐出された高圧冷媒から放熱させる放熱器である。凝縮器22は、高圧冷媒を放熱させることにより冷媒を凝縮させる。凝縮器22は、車室外の空気と熱交換することにより、冷媒を凝縮させる。
図4は、本発明を適用した第2実施形態に係る車両用冷凍サイクル装置を示すブロック図である。第1実施形態では、水を熱輸送媒体として利用する中間熱交換器24を採用した。これに代えて、この実施形態では、空気を熱輸送媒体として利用する中間熱交換器224を採用する。電池204は、空気と熱交換可能に構成されている。中間熱交換器224は、第1熱交換器224aと、送風機224bとを備える。第1熱交換器224aは、中間圧力の冷媒と、空気との熱交換を提供する。送風機224bは、第1熱交換器224aを通過した空気を電池204に供給する。この構成においても、中間熱交換器224は、電池204を冷却することができるとともに、電池204を加熱することができる。
図5は、本発明を適用した第3実施形態に係る車両用冷凍サイクル装置を示すブロック図である。上記実施形態では、熱輸送媒体を利用する中間熱交換器24を採用した。これに代えて、この実施形態では、中間圧力の冷媒と電池4との間の直接的な熱交換を提供する中間熱交換器324を採用する。中間熱交換器324は、第1減圧器23の下流に設けられ、電池4に到達する配管324bを有する。さらに中間熱交換器324は、電池4と冷媒との熱交換を提供する熱交換器324cを備える。この構成においても、中間熱交換器324は、電池4を冷却することができるとともに、電池4を加熱することができる。
図6は、本発明を適用した第4実施形態に係る車両用冷凍サイクル装置を示すブロック図である。上記実施形態では、温度センサ54は電池4の温度を直接的に検出するように配置した。これに代えて、この実施形態では、温度センサ454は、熱輸送媒体である水の温度を検出する。温度センサ454は、循環システム24bの配管に設けられ、熱輸送媒体の温度を検出する。熱輸送媒体の温度は、電池4の温度に対応する。よって、温度センサ454は、電池4の温度を間接的に検出している。この構成においても、中間熱交換器324は、電池4を冷却することができるとともに、電池4を加熱することができる。
図7は、本発明を適用した第5実施形態に係る車両用冷凍サイクル装置を示すブロック図である。上記実施形態では第1減圧器23の下流における中間圧力Pmを目標圧力Pmc、Pmhに制御した。これに代えて、第1減圧器23の下流における冷媒の乾き度χ(カイ)を検出し。この乾き度を目標乾き度に制御する。乾き度χは、第1減圧器23の下流における気液混合冷媒に占める蒸気冷媒(ガス冷媒)の割合に相当する。乾き度χは、図3に示されるように、飽和蒸気線と飽和液線との間の等圧線上における蒸気量に対応している。空調装置1は、圧力センサ53に代えて、乾き度演算手段553を備える。乾き度演算手段553は、乾き度χを演算するために必要な冷凍サイクル装置2の作動状態を検出する複数の検出手段を含む。
図8は、本発明を適用した第6実施形態に係る車両用冷凍サイクル装置を示すブロック図である。上記実施形態では、冷凍サイクル装置2を電池温度調節装置としても利用した。これに加えて、この実施形態では、冷凍サイクル装置2が電池温度調節装置として利用されるときに、冷凍サイクル装置2を液圧縮から保護する保護手段を採用する。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。
Claims (4)
- 低圧冷媒の吸入ポート(21a)とガスインジェクションポート(21b)とを有する圧縮機(21)と、
ガスインジェクション通路(29)を経由して前記圧縮機に接続された気液分離器(25)と、
高圧冷媒を減圧し、前記気液分離器に供給する減圧器(23)と、
前記減圧器と前記気液分離器との間に設けられ、電池(4)と熱交換可能な中間熱交換器(24、224、324)と、
前記中間熱交換器における冷媒の中間圧力(Pm)を目標圧力(Pmc、Pmh)に制御するように前記減圧器(23)を制御する制御手段(5)であって、前記電池が高い性能を発揮する温度範囲内に前記電池の温度を調節するために前記目標圧力を設定し、前記中間熱交換器に流れる中間圧力の冷媒によって前記電池が温度調節されるように前記減圧器を制御する制御手段(5)とを備え、
前記制御手段(5)は、
前記電池の温度が前記温度範囲を越えると、前記電池を冷却するために、前記中間圧力(Pm)が所定の冷却用目標圧力(Pmc)になるように前記減圧器を制御する冷却制御手段(51)と、
前記電池の温度が前記温度範囲を下回ると、前記電池を加熱するために、前記中間圧力(Pm)が所定の加熱用目標圧力(Pmh)になるように前記減圧器を制御する加熱制御手段(52)とを備え、
前記制御手段(5)は、
前記中間熱交換器に流れる中間圧力の冷媒によって前記電池が加熱されるように前記減圧器を制御し、前記電池が高い性能を発揮する温度範囲内に前記電池の温度を調節するために必要な必要加熱量に応じて前記目標圧力を設定し、
前記必要加熱量が大きくなるほど、前記目標圧力を高く設定することを特徴とする車両用冷凍サイクル装置。 - 前記減圧器は第1減圧器(23)であり、
さらに、主冷媒回路(28)における前記気液分離器の下流に設けられ、前記中間圧力の冷媒を空調のための低圧圧力に減圧する第2減圧器(26)と、
前記主冷媒回路(28)における前記第2減圧器の下流に設けられ、車室内に供給される空気と熱交換することにより車室内に供給される空気を冷却する蒸発器(27)とを備え、
前記制御手段(5)は、前記電池が前記温度範囲内にあるとき、前記車両用冷凍サイクル装置が前記気液分離器からガス冷媒を前記圧縮機に供給するガスインジェクションサイクルとして運転され、前記車室内の空調のために機能するように前記第1減圧器(23)を制御することを特徴とする請求項1に記載の車両用冷凍サイクル装置。 - 前記制御手段(5)は、前記中間熱交換器における冷媒の温度が、前記電池が高い性能を発揮する温度範囲内となるように、前記目標圧力を設定することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の車両用冷凍サイクル装置。
- 前記制御手段は、前記圧縮機への液バックを検出すると前記中間熱交換器と前記電池との熱交換量を減少させる液バック防止制御手段(655)を備えることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の車両用冷凍サイクル装置。
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