JP5831423B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Description
熱交換対象流体を冷却する冷却モード時には、冷媒回路切替手段(16a〜16c)が、加熱用熱交換器(12)から流出した冷媒を室外熱交換器(14)へ流入させ、室外熱交換器(14)から流出した冷媒を気液分離手段(17)へ流入させる冷媒回路に切り替えることによって、高圧冷媒を第1減圧手段(13)にて減圧させることなく気液分離手段(17)へ流入させ、
熱交換対象流体を加熱する加熱モード時には、冷媒回路切替手段(16a〜16c)が、加熱用熱交換器(12)から流出した冷媒を第1減圧手段(13)にて減圧させ、第1減圧手段(13)にて減圧された冷媒を気液分離手段(17)へ流入させる冷媒回路に切り替えることによって、加熱用熱交換器(12)下流側の冷媒を第1減圧手段(13)にて減圧させて気液分離手段(17)へ流入させ、
さらに、冷媒回路切替手段(16a〜16c)は、冷却モード時には、気液分離手段(17)にて分離された液相冷媒を第2減圧手段(19)へ流入させる冷媒回路に切り替え、加熱モード時には、第1減圧手段(13)にて減圧された冷媒を室外熱交換器(14)を介して気液分離手段(17)へ流入させ、さらに、気液分離手段(17)にて分離された気相冷媒を圧縮機(11)の吸入側へ導くとともに、気液分離手段(17)にて分離された液相冷媒を前記第2減圧手段(19)へ流入させる冷媒回路に切り替える冷凍サイクル装置を特徴とする。
また、請求項2に記載の発明では、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機(11)と、圧縮機(11)から吐出された高圧冷媒を熱交換対象流体と熱交換させて熱交換対象流体を加熱する加熱用熱交換器(12)と、加熱用熱交換器(12)下流側の冷媒を減圧させる第1、第2減圧手段(13、19)と、第2減圧手段(19)から流出した冷媒を、熱交換対象流体と熱交換させて蒸発させることによって熱交換対象流体を冷却するとともに、圧縮機(11)吸入側へ流出させる冷却用熱交換器(20)と、外気に晒される外部空間に配置されて冷媒の気液を分離する気液分離手段(17)と、加熱用熱交換器(12)下流側の冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器(14)と、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(16a〜16c)と、気液分離手段(17)にて分離された液相冷媒と外気とを熱交換させる補助室外熱交換器(14a)と、を備え、
熱交換対象流体を冷却する冷却モード時には、冷媒回路切替手段(16a〜16c)が、加熱用熱交換器(12)から流出した冷媒を室外熱交換器(14)へ流入させ、室外熱交換器(14)から流出した冷媒を気液分離手段(17)へ流入させる冷媒回路に切り替えることによって、高圧冷媒を第1減圧手段(13)にて減圧させることなく気液分離手段(17)へ流入させ、
熱交換対象流体を加熱する加熱モード時には、冷媒回路切替手段(16a〜16c)が、加熱用熱交換器(12)から流出した冷媒を第1減圧手段(13)にて減圧させ、第1減圧手段(13)にて減圧された冷媒を気液分離手段(17)へ流入させる冷媒回路に切り替えることによって、加熱用熱交換器(12)下流側の冷媒を第1減圧手段(13)にて減圧させて気液分離手段(17)へ流入させ、
さらに、冷媒回路切替手段(16a〜16c)は、冷却モード時には、気液分離手段(17)にて分離された液相冷媒を補助室外熱交換器(14a)へ流入させ、さらに、補助室外熱交換器(14a)から流出した冷媒を第2減圧手段(19)へ流入させる冷媒回路に切り替え、加熱モード時には、第1減圧手段(13)にて減圧された冷媒を室外熱交換器(14)を介して気液分離手段(17)へ流入させ、さらに、気液分離手段(17)にて分離された気相冷媒を圧縮機(11)の吸入側へ導くとともに、気液分離手段(17)にて分離された液相冷媒を補助室外熱交換器(14a)へ流入させて補助室外熱交換器(14a)から流出した冷媒を第2減圧手段(19)へ流入させる冷媒回路に切り替える冷凍サイクル装置を特徴とする。これによれば、請求項1に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
また、請求項3に記載の発明では、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機(11)と、圧縮機(11)から吐出された高圧冷媒を熱交換対象流体と熱交換させて熱交換対象流体を加熱する加熱用熱交換器(12)と、加熱用熱交換器(12)下流側の冷媒を減圧させる第1、第2減圧手段(40、19)と、第2減圧手段(19)から流出した冷媒を熱交換対象流体と熱交換させて熱交換対象流体を冷却するとともに圧縮機(11)吸入側へ流出させる冷却用熱交換器(20)と、外気に晒される外部空間に配置されて冷媒の気液を分離する気液分離手段(17)と、加熱用熱交換器(12)下流側の冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器(14)と、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(16a〜16g、19、24)と、を備え、
熱交換対象流体を冷却する冷却モード時には、冷媒回路切替手段(16a…24)が、加熱用熱交換器(12)から流出した冷媒を室外熱交換器(14)へ流入させ、室外熱交換器(14)から流出した冷媒を気液分離手段(17)へ流入させる冷媒回路に切り替えることによって、高圧冷媒を第1減圧手段(40)にて減圧させることなく気液分離手段(17)へ流入させ、
熱交換対象流体を加熱する加熱モード時には、冷媒回路切替手段(16a…24)が、加熱用熱交換器(12)から流出した冷媒を第1減圧手段(40)にて減圧させ、第1減圧手段(40)にて減圧された冷媒を気液分離手段(17)へ流入させる冷媒回路に切り替えることによって、加熱用熱交換器(12)下流側の冷媒を第1減圧手段(40)にて減圧させて気液分離手段(17)へ流入させ、
第1減圧手段は、冷媒を減圧させるノズル部(40a)から噴射する高速度の噴射冷媒の流れによって冷媒吸引口(40c)から冷媒を吸引し、噴射冷媒と冷媒吸引口(40c)から吸引された吸引冷媒とを混合して昇圧させるエジェクタ(40)であり、
さらに、冷媒回路切替手段(16a…24)は、加熱モード時には、加熱用熱交換器(12)から流出した冷媒をノズル部(40a)にて減圧させ、ノズル部(40a)にて減圧された低圧冷媒を気液分離手段(17)へ流入させ、気液分離手段(17)にて分離された液相冷媒を室外熱交換器(14)へ流入させ、さらに、室外熱交換器(14)から流出した冷媒を冷媒吸引口(40c)から吸引させる冷媒回路に切り替え、
冷却モード時には、気液分離手段(17)にて分離された液相冷媒を第2減圧手段(19)へ流入させる冷媒回路に切り替える冷凍サイクル装置を特徴とする。これによれば、請求項1に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
(第1実施形態)
図1〜図4により、本発明の第1実施形態について説明する。本実施形態では、本発明の冷凍サイクル装置10を、車両走行用の駆動力を走行用電動モータから得る電気自動車に搭載される車両用空調装置1に適用している。この冷凍サイクル装置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される送風空気を加熱あるいは冷却する機能を果たす。従って、本実施形態の熱交換対象流体は送風空気である。
本実施形態では、第1実施形態の冷凍サイクル装置10に対して、図5、図6の全体構成図に示すように、バイパス通路21、固定絞り22、液相出口側開閉弁16dおよびバイパス通路開閉弁16eを追加している。なお、図5、図6では、第1実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付している。このことは、以下の図面でも同様である。
本実施形態では、第1実施形態の冷凍サイクル装置10に対して、図9、図10の全体構成図に示すように、アキュムレータ17にて分離された液相冷媒と外気とを熱交換させる補助室外熱交換器14aを追加した例を説明する。
本実施形態では、第3実施形態の冷凍サイクル装置10に対して、図13、図14の全体構成図に示すように、液相出口側開閉弁16dおよび室外器側開閉弁16fを追加した例を説明する。より具体的には、本実施形態の液相出口側開閉弁16dは、アキュムレータ17の液相冷媒流出口と第2膨張弁19の入口側とを接続する冷媒通路に配置されている。
本実施形態では、第3実施形態の冷凍サイクル装置10に対して、図15、図16の全体構成図に示すように、第2実施形態と同様のバイパス通路21、バイパス通路開閉弁16eおよび固定絞り22、並びに、第4実施形態と同様の室外器側開閉弁16fを追加した例を説明する。
本実施形態では、第3実施形態の冷凍サイクル装置10に対して、図17の全体構成図に示すように、各開閉弁16a〜16c、分岐部15aおよび合流部15bを廃止し、さらに、アキュムレータ17の気相側流入口および気相冷媒流出口を廃止した例を説明する。
本実施形態では、第6実施形態の冷凍サイクル装置10に対して、図19、図20の全体構成図に示すように、第4実施形態と同様の液相出口側開閉弁16dおよび室外器側開閉弁16fを追加した例を説明する。
本実施形態では、第6実施形態の冷凍サイクル装置10に対して、図22の全体構成図に示すように、第1膨張弁13の配置を変更した例を説明する。具体的には、本実施形態の第1膨張弁13は、室外熱交換器14の冷媒出口からアキュムレータ17の液相側流入口へ至る冷媒通路に配置されている。その他の構成は、第6実施形態と同様である。
本実施形態では、第6実施形態の冷凍サイクル装置10に対して、図24、図25の全体構成図に示すように、第1膨張弁13の配置を第8実施形態と同様に変更するとともに、アキュムレータ17の液相冷媒流出口側から補助室外熱交換器14aの冷媒入口側へ至る冷媒通路に室外器側開閉弁16fを配置している。
本実施形態では、第1実施形態の冷凍サイクル装置10に対して、図27、図28の全体構成図に示すように、第1膨張弁13に代えてエジェクタ40を採用し、冷媒回路構成を変更した例を説明する。
本実施形態では、第10実施形態の冷凍サイクル装置10に対して、図30、図31の全体構成図に示すように、バイパス通路21およびバイパス通路膨張弁24を追加した例を説明する。具体的には、本実施形態のバイパス通路21は、室内凝縮器12から流出した冷媒を、エジェクタ40、室外熱交換器14、アキュムレータ17および第2膨張弁19等を迂回させて、室内蒸発器20の冷媒入口側へ導く冷媒通路である。
本実施形態では、第10実施形態の冷凍サイクル装置10に対して、図33、図34の全体構成図に示すように、エジェクタ側開閉弁16gに代えて第3膨張弁25を採用した例を説明する。
第1モードは、第2暖房モード時に、目標吹出温度TAOが予め定めた第1基準温度以下となっている場合に実行される。第1モードでは、空調制御装置が、第3膨張弁25から流出した冷媒の温度が外気温よりも高くなる範囲で、第3膨張弁25および第2膨張弁19の絞り開度を調整する。従って、第1モードでは、図35のモリエル線図に示すようにサイクルを循環する冷媒の状態が変化する。
第2モードは、第2暖房モード時に、目標吹出温度TAOが第1基準温度より高く、かつ、予め定めた第2基準温度以下となった場合に実行される。第2モードでは、空調制御装置が、第3膨張弁25の絞り開度を、第3膨張弁25から流出した冷媒の温度が外気温よりも低くなるように第1モード時よりも減少させ、さらに、第2膨張弁19の絞り開度を第1モード時よりも増加させる。
第3モードは、第2暖房モード時に、目標吹出温度TAOが第2基準温度より高くなった場合に実行される。第3モードでは、空調制御装置が、第3膨張弁25の絞り開度を第2モード時よりも減少させ、第2膨張弁19を全開状態とする。従って、第3モードでは、図37のモリエル線図に示すようにサイクルを循環する冷媒の状態が変化する。
本実施形態では、第11実施形態の冷凍サイクル装置10に対して、図38、図39の全体構成図に示すように、エジェクタ側開閉弁16gに代えて第3膨張弁25を採用した例を説明する。
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。
12 室内凝縮器
13 第1膨張弁
14 室外熱交換器
17 アキュムレータ
19 第2膨張弁
20 室内蒸発器
40 エジェクタ
Claims (5)
- 冷媒を圧縮して吐出する圧縮機(11)と、
前記圧縮機(11)から吐出された高圧冷媒を熱交換対象流体と熱交換させて前記熱交換対象流体を加熱する加熱用熱交換器(12)と、
前記加熱用熱交換器(12)下流側の冷媒を減圧させる第1、第2減圧手段(13、19)と、
前記第2減圧手段(19)から流出した冷媒を、前記熱交換対象流体と熱交換させて蒸発させることによって前記熱交換対象流体を冷却するとともに、前記圧縮機(11)吸入側へ流出させる冷却用熱交換器(20)と、
外気に晒される外部空間に配置されて冷媒の気液を分離する気液分離手段(17)と、
前記加熱用熱交換器(12)下流側の冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器(14)と、
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(16a〜16c)と、を備え、
前記熱交換対象流体を冷却する冷却モード時には、前記冷媒回路切替手段(16a〜16c)が、前記加熱用熱交換器(12)から流出した冷媒を前記室外熱交換器(14)へ流入させ、前記室外熱交換器(14)から流出した冷媒を前記気液分離手段(17)へ流入させる冷媒回路に切り替えることによって、前記高圧冷媒を前記第1減圧手段(13)にて減圧させることなく前記気液分離手段(17)へ流入させ、
前記熱交換対象流体を加熱する加熱モード時には、前記冷媒回路切替手段(16a〜16c)が、前記加熱用熱交換器(12)から流出した冷媒を前記第1減圧手段(13)にて減圧させ、前記第1減圧手段(13)にて減圧された冷媒を前記気液分離手段(17)へ流入させる冷媒回路に切り替えることによって、前記加熱用熱交換器(12)下流側の冷媒を前記第1減圧手段(13)にて減圧させて前記気液分離手段(17)へ流入させ、
さらに、前記冷媒回路切替手段(16a〜16c)は、
前記冷却モード時には、前記気液分離手段(17)にて分離された液相冷媒を前記第2減圧手段(19)へ流入させる冷媒回路に切り替え、
前記加熱モード時には、前記第1減圧手段(13)にて減圧された冷媒を前記室外熱交換器(14)を介して前記気液分離手段(17)へ流入させ、さらに、前記気液分離手段(17)にて分離された気相冷媒を前記圧縮機(11)の吸入側へ導くとともに、前記気液分離手段(17)にて分離された液相冷媒を前記第2減圧手段(19)へ流入させる冷媒回路に切り替えることを特徴とする冷凍サイクル装置。 - 冷媒を圧縮して吐出する圧縮機(11)と、
前記圧縮機(11)から吐出された高圧冷媒を熱交換対象流体と熱交換させて前記熱交換対象流体を加熱する加熱用熱交換器(12)と、
前記加熱用熱交換器(12)下流側の冷媒を減圧させる第1、第2減圧手段(13、19)と、
前記第2減圧手段(19)から流出した冷媒を、前記熱交換対象流体と熱交換させて蒸発させることによって前記熱交換対象流体を冷却するとともに、前記圧縮機(11)吸入側へ流出させる冷却用熱交換器(20)と、
外気に晒される外部空間に配置されて冷媒の気液を分離する気液分離手段(17)と、
前記加熱用熱交換器(12)下流側の冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器(14)と、
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(16a〜16c)と、
前記気液分離手段(17)にて分離された液相冷媒と外気とを熱交換させる補助室外熱交換器(14a)と、を備え、
前記熱交換対象流体を冷却する冷却モード時には、前記冷媒回路切替手段(16a〜16c)が、前記加熱用熱交換器(12)から流出した冷媒を前記室外熱交換器(14)へ流入させ、前記室外熱交換器(14)から流出した冷媒を前記気液分離手段(17)へ流入させる冷媒回路に切り替えることによって、前記高圧冷媒を前記第1減圧手段(13)にて減圧させることなく前記気液分離手段(17)へ流入させ、
前記熱交換対象流体を加熱する加熱モード時には、前記冷媒回路切替手段(16a〜16c)が、前記加熱用熱交換器(12)から流出した冷媒を前記第1減圧手段(13)にて減圧させ、前記第1減圧手段(13)にて減圧された冷媒を前記気液分離手段(17)へ流入させる冷媒回路に切り替えることによって、前記加熱用熱交換器(12)下流側の冷媒を前記第1減圧手段(13)にて減圧させて前記気液分離手段(17)へ流入させ、
さらに、前記冷媒回路切替手段(16a〜16c)は、
前記冷却モード時には、前記気液分離手段(17)にて分離された液相冷媒を前記補助室外熱交換器(14a)へ流入させ、さらに、前記補助室外熱交換器(14a)から流出した冷媒を前記第2減圧手段(19)へ流入させる冷媒回路に切り替え、
前記加熱モード時には、前記第1減圧手段(13)にて減圧された冷媒を前記室外熱交換器(14)を介して前記気液分離手段(17)へ流入させ、さらに、前記気液分離手段(17)にて分離された気相冷媒を前記圧縮機(11)の吸入側へ導くとともに、前記気液分離手段(17)にて分離された液相冷媒を前記補助室外熱交換器(14a)へ流入させて前記補助室外熱交換器(14a)から流出した冷媒を前記第2減圧手段(19)へ流入させる冷媒回路に切り替えることを特徴とする冷凍サイクル装置。 - 冷媒を圧縮して吐出する圧縮機(11)と、
前記圧縮機(11)から吐出された高圧冷媒を熱交換対象流体と熱交換させて前記熱交換対象流体を加熱する加熱用熱交換器(12)と、
前記加熱用熱交換器(12)下流側の冷媒を減圧させる第1、第2減圧手段(40、19)と、
前記第2減圧手段(19)から流出した冷媒を前記熱交換対象流体と熱交換させて前記熱交換対象流体を冷却するとともに前記圧縮機(11)吸入側へ流出させる冷却用熱交換器(20)と、
外気に晒される外部空間に配置されて冷媒の気液を分離する気液分離手段(17)と、
前記加熱用熱交換器(12)下流側の冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器(14)と、
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(16a〜16g、19、24)と、を備え、
前記熱交換対象流体を冷却する冷却モード時には、前記冷媒回路切替手段(16a…24)が、前記加熱用熱交換器(12)から流出した冷媒を前記室外熱交換器(14)へ流入させ、前記室外熱交換器(14)から流出した冷媒を前記気液分離手段(17)へ流入させる冷媒回路に切り替えることによって、前記高圧冷媒を前記第1減圧手段(40)にて減圧させることなく前記気液分離手段(17)へ流入させ、
前記熱交換対象流体を加熱する加熱モード時には、前記冷媒回路切替手段(16a…24)が、前記加熱用熱交換器(12)から流出した冷媒を前記第1減圧手段(40)にて減圧させ、前記第1減圧手段(40)にて減圧された冷媒を前記気液分離手段(17)へ流入させる冷媒回路に切り替えることによって、前記加熱用熱交換器(12)下流側の冷媒を前記第1減圧手段(40)にて減圧させて前記気液分離手段(17)へ流入させ、
前記第1減圧手段は、冷媒を減圧させるノズル部(40a)から噴射する高速度の噴射冷媒の流れによって冷媒吸引口(40c)から冷媒を吸引し、前記噴射冷媒と前記冷媒吸引口(40c)から吸引された吸引冷媒とを混合して昇圧させるエジェクタ(40)であり、
さらに、前記冷媒回路切替手段(16a…24)は、
前記加熱モード時には、前記加熱用熱交換器(12)から流出した冷媒を前記ノズル部(40a)にて減圧させ、前記ノズル部(40a)にて減圧された低圧冷媒を前記気液分離手段(17)へ流入させ、前記気液分離手段(17)にて分離された液相冷媒を前記室外熱交換器(14)へ流入させ、さらに、前記室外熱交換器(14)から流出した冷媒を前記冷媒吸引口(40c)から吸引させる冷媒回路に切り替え、
前記冷却モード時には、前記気液分離手段(17)にて分離された液相冷媒を前記第2減圧手段(19)へ流入させる冷媒回路に切り替えることを特徴とする冷凍サイクル装置。 - さらに、前記加熱用熱交換器(12)から流出した冷媒を減圧させて前記室外熱交換器(14)の冷媒入口側へ流出させる第3減圧手段(25)を備え、
前記冷媒回路切替手段(16a…24)は、
前記加熱モード時よりも低い加熱能力で前記熱交換対象流体を加熱する第2加熱モード時には、前記加熱用熱交換器(12)下流側の冷媒を前記第3減圧手段(25)にて減圧させ、前記第3減圧手段(25)にて減圧された冷媒を前記室外熱交換器(14)を介して前記気液分離手段(17)へ流入させることを特徴とする請求項3に記載の冷凍サイクル装置。 - さらに、前記加熱用熱交換器(12)から流出した冷媒を前記第2減圧手段(19)の入口側へ導くバイパス通路(21)を備え、
前記冷媒回路切替手段として、前記バイパス通路(21)を開閉するバイパス通路開閉手段(24)が設けられ、
前記バイパス通路開閉手段(24)は、前記加熱モード時に、前記バイパス通路(21)を開くことを特徴とする請求項3または4に記載の冷凍サイクル装置。
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