JP6094401B2 - Integrated valve for heat pump - Google Patents
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Description
本発明は、ガスインジェクションサイクルに切替可能なヒートポンプサイクルに適用されるヒートポンプ用統合弁に関する。 The present invention relates to a heat pump integrated valve applied to a heat pump cycle that can be switched to a gas injection cycle.
従来、電気自動車等の如く、車室内の暖房用の熱源を確保し難い車両に適用される空調装置として、ヒートポンプサイクル(蒸気圧縮式の冷凍サイクル)の圧縮機から吐出された高温高圧の冷媒を熱源として車室内の暖房を行うものがある。 Conventionally, as an air conditioner applied to a vehicle that is difficult to secure a heat source for heating a vehicle interior such as an electric vehicle, a high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from a compressor of a heat pump cycle (vapor compression refrigeration cycle) is used. Some heat sources heat the passenger compartment.
この種のヒートポンプサイクルとして、放熱器と蒸発器の間で冷媒を2段階に減圧し、中間圧冷媒の一部(気相冷媒)を、圧縮機における圧縮過程の冷媒と合流させるガスインジェクションサイクル(エコノマイザ式冷凍サイクル)が知られている。 As this type of heat pump cycle, the refrigerant is decompressed in two stages between the radiator and the evaporator, and a gas injection cycle in which a part of the intermediate pressure refrigerant (gas phase refrigerant) is merged with the refrigerant in the compression process in the compressor ( An economizer refrigeration cycle is known.
例えば、特許文献1には、暖房運転時におけるサイクルの成績係数(COP)を向上させるために、暖房運転時に通常サイクル(一段圧縮サイクル)からガスインジェクションサイクル(二段圧縮サイクル)に切り替えるヒートポンプサイクルが開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a heat pump cycle that switches from a normal cycle (one-stage compression cycle) to a gas injection cycle (two-stage compression cycle) during heating operation in order to improve the coefficient of performance (COP) of the cycle during heating operation. It is disclosed.
具体的には、特許文献1のヒートポンプサイクルは、放熱器からの流出冷媒を減圧する第1、第2減圧手段、第1減圧手段で減圧された中間圧冷媒の気液を分離する気液分離器、第1減圧手段で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器等を備える。 Specifically, in the heat pump cycle of Patent Document 1, the first and second decompression means for decompressing the refrigerant flowing out from the radiator, and the gas-liquid separation for separating the gas-liquid of the intermediate pressure refrigerant decompressed by the first decompression means. And an evaporator for evaporating the refrigerant decompressed by the first decompression means.
そして、気液分離器で分離された気相冷媒を圧縮機の中間圧ポートへと導く中間圧冷媒通路に、当該冷媒通路を開閉する開閉弁を設けることで、ガスインジェクションサイクルと、ガスインジェクションサイクル以外の通常サイクルとを切り替える構成としている。 And, by providing an on-off valve for opening and closing the refrigerant passage in the intermediate pressure refrigerant passage for guiding the gas-phase refrigerant separated by the gas-liquid separator to the intermediate pressure port of the compressor, a gas injection cycle and a gas injection cycle It is configured to switch between other normal cycles.
ここで、ヒートポンプサイクルを通常サイクルとして機能させる際には、第2減圧手段が減圧作用を発揮しない全開状態に設定される。一方、ヒートポンプサイクルをガスインジェクションサイクルとして機能させる際には、放熱器からの流出冷媒を2段階に減圧するために、第1、第2減圧手段の双方が減圧作用を発揮する絞り状態に設定される。 Here, when the heat pump cycle is caused to function as a normal cycle, the second decompression means is set to a fully open state that does not exhibit a decompression action. On the other hand, when the heat pump cycle is made to function as a gas injection cycle, both the first and second decompression means are set to a throttle state that exerts a decompression action in order to decompress the refrigerant flowing out of the radiator in two stages. The
そこで、特許文献1では、中間圧冷媒通路を開閉する開閉弁を、第2減圧手段の前後差圧が所定差圧以上となった際に、中間圧冷媒通路を開く差圧弁で構成している。これにより、ヒートポンプサイクルのサイクル構成の簡素化を図っている。 Therefore, in Patent Document 1, the open / close valve that opens and closes the intermediate pressure refrigerant passage is configured as a differential pressure valve that opens the intermediate pressure refrigerant passage when the front-rear differential pressure of the second pressure reducing means becomes equal to or greater than a predetermined differential pressure. . This simplifies the cycle configuration of the heat pump cycle.
ところで、特許文献1の如く、ガスインジェクションサイクルに切替可能なヒートポンプサイクルでは、サイクル内へ冷媒を充填する冷媒充填作業で中間圧冷媒通路の真空引きにより差圧弁の開閉作動が不能となる不具合があることが分かった。本発明者らは、前述の不具合について鋭意検討したところ、その発生要因が明らかとなった。この点について以下に説明する。 By the way, in the heat pump cycle that can be switched to the gas injection cycle as in Patent Document 1, there is a problem that the differential pressure valve cannot be opened and closed by evacuation of the intermediate pressure refrigerant passage in the refrigerant filling operation of filling the refrigerant into the cycle. I understood that. The inventors of the present invention diligently studied the above-described problems and found the cause of the occurrence. This will be described below.
図18は、ガスインジェクションサイクルに切替可能なヒートポンプサイクルを示す模式図である。まず、検討例の各構成要素について簡単に説明する。検討例のヒートポンプサイクル100は、吸入ポート101aから吸入した冷媒を圧縮して吐出ポート101bから吐出すると共に、サイクル内の中間圧冷媒を流入させて圧縮過程の冷媒に合流させる中間圧ポート101cを有するスクロール型の圧縮機101を備える。なお、圧縮機101には、中間圧ポート101cから後述の中間圧冷媒通路111側への冷媒の逆流を防止する逆止弁101fが設けられている。
FIG. 18 is a schematic diagram showing a heat pump cycle that can be switched to a gas injection cycle. First, each component of the study example will be briefly described. The
圧縮機101の吐出ポート101b側には、上流側から順に放熱器102、第1減圧手段103、気液分離器104が接続されている。そして、気液分離器104における液相冷媒の出口側には、第2減圧手段105として機能する固定絞り105a、および固定絞り105aを迂回して冷媒を流すバイパス流路の開閉弁105bが設けられている。
On the
また、第2減圧手段105の出口側には、冷媒を外気と熱交換させる室外熱交換器106、室外熱交換器106から流出した冷媒を減圧する第3減圧手段107、蒸発器108、蒸発器108から流出した冷媒の気液を分離するアキュムレータ109が接続されている。なお、室外熱交換器106の出口側には、第3減圧手段107および蒸発器108を迂回してアキュムレータ109へ冷媒を流すバイパス流路110を開閉する開閉弁110aが設けられている。
Further, on the outlet side of the second decompression means 105, an
さらに、気液分離器104には、分離した気相冷媒を圧縮機101の中間圧ポート101cへ導く中間圧冷媒通路111が接続されている。そして、中間圧冷媒通路111には、固定絞り105aの前後差圧が所定圧力以上となった際に、中間圧冷媒通路111を開く差圧弁112が設けられている。
Further, the gas-
具体的には、差圧弁112は、図19に示すように、中間圧冷媒通路111を開閉する弁体112a、中間圧冷媒通路111を閉じる側に弁体112aに荷重をかけるスプリング112b等で構成されている。
Specifically, as shown in FIG. 19, the
差圧弁112の弁体112aには、固定絞り105a前後の圧力差による力F23が開弁方向に作用する。また、弁体112aには、中間圧冷媒通路111の中間圧ポート101c側および固定絞り105aの上流側の圧力差による力F21、およびスプリング112bの付勢力Fspが閉弁方向に作用する。
A force F23 due to a pressure difference between the front and rear of the
そして、差圧弁112の開弁力Fは、以下の数式で規定でき、開弁力F>0となる条件で開弁して、ヒートポンプサイクル100がガスインジェクションサイクルに切り替わる。
F=F23−F21−Fsp
F=A2×(P2−P3)−A1×(P2−P1)−Fsp
なお、「P1」が中間圧冷媒通路111の中間圧ポート101c側の圧力、「P2」が固定絞り105a上流側の圧力、「P3」が固定絞り105a下流側の圧力である。また、「A1」が弁体112aにおいて圧力P1、P2が作用する部位の面積であり、「A2」が弁体112aにおいて圧力P2、P3が作用する部位の面積である。
And the valve opening force F of the
F = F23−F21−Fsp
F = A2 * (P2-P3) -A1 * (P2-P1) -Fsp
“P1” is the pressure on the
図18に戻り、ヒートポンプサイクル100には、サイクル内の高圧冷媒通路に冷媒を充填する第1充填ポート113、およびサイクル内の低圧冷媒通路に冷媒を充填する第2充填ポート114が設けられている。なお、第1充填ポート113は、真空引きを行うためのポートとしても機能する。
Returning to FIG. 18, the
以上までがヒートポンプサイクル100の説明である。以下、前述の不具合の発生要因について説明する。ヒートポンプサイクル100では、各開閉弁105b、110a等の機能弁が全開状態に設定された状態で、第1充填ポート113を介して真空引きが行われる。これにより、中間圧冷媒通路111が真空状態(P1≒0)となる。
The above is the description of the
そして、ヒートポンプサイクル100の真空引き工程の完了後、各充填ポート113、114の少なくとも一つを介して規定量の冷媒を充填する。この際、差圧弁112が開かず、中間圧冷媒通路111における当該差圧弁112から圧縮機101の逆止弁101fまでの冷媒通路へ冷媒を封入することができないことがある。
Then, after the evacuation process of the
前述のように、差圧弁112は、開弁力F>0となる条件で開弁するが、真空引き工程により中間圧冷媒通路111が真空状態(P1≒0)となっていると、図19に示す差圧弁112の弁体112aに閉弁方向に作用する力F21が増大してしまう。
As described above, the
これにより、サイクル作動により発生する差圧では、差圧弁112が開弁しなくなってしまう。つまり、検討例の構成によれば、中間圧冷媒通路の圧力低下によって、差圧弁112の弁体112aに開弁方向に作用する力が減少することで、差圧弁112が作動不能となってしまう。
As a result, the
また、検討例に示すヒートポンプサイクル100を実現しようとすると、サイクル構成が複雑化し易い。このようなサイクル構成の複雑化は、ヒートポンプサイクル全体としての搭載対象物(例えば、車両)への搭載性の悪化を招く要因となり、好ましくない。
Moreover, if it is going to implement | achieve the
本発明は上記点に鑑みて、ガスインジェクションサイクルに切り替え可能なヒートポンプサイクルにおいて、冷媒充填作業に伴う不具合を解消すると共に、搭載対象物への搭載性の向上を図ることが可能なヒートポンプ用統合弁を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above, the present invention provides an integrated heat pump valve capable of eliminating problems associated with refrigerant filling work and improving mountability on a mounted object in a heat pump cycle that can be switched to a gas injection cycle. The purpose is to provide.
本発明は、ガスインジェクションサイクルに切替可能なヒートポンプサイクルに適用されるヒートポンプ用統合弁を対象としている。 The present invention is directed to a heat pump integrated valve applied to a heat pump cycle that can be switched to a gas injection cycle.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、圧縮機(11)から吐出された冷媒を流入させる冷媒流入口(141a)、冷媒流入口から流入した冷媒の気液を分離する気液分離空間(141b)、気液分離空間にて分離された液相冷媒を流出させる液相側流出口(141e)、気液分離空間にて分離された気相冷媒を流出させる気相側流出口(142a)が形成されたボデー(140)と、
ボデーに収容され、気液分離空間から液相側流出口へ至る液相冷媒通路(141d)を開閉する液相側弁体(181)と、
液相冷媒通路を開放する開放位置および液相冷媒通路を閉鎖する閉鎖位置に液相側弁体を変位させる駆動機構(182)と、
駆動機構が液相側弁体を液相冷媒通路の閉鎖位置に変位させた際に液相冷媒を減圧させて液相側流出口へ流出させる固定絞り(17)と、
ボデーに収容され、気液分離空間から気相側流出口へ至る気相冷媒通路を開閉する開閉機構(16)と、を備え、
気相側流出口は、気相冷媒を圧縮機における圧縮過程の冷媒と合流させる中間圧ポート(11d)へ導く中間圧冷媒通路(15)に接続されており、
開閉機構が気相冷媒通路を閉じた際の気相冷媒通路における気液分離空間側の冷媒通路を上流側通路(142h)とし、気相冷媒通路における気相側流出口側の冷媒通路を下流側通路(142g)としたとき、
ボデーには、上流側通路の圧力が導入される背圧室(142e)が形成されており、
開閉機構は、気相冷媒通路を閉鎖する閉鎖位置および気相冷媒通路を開放する開放位置に変位する主弁部材(161)、主弁部材に対して気相冷媒通路を開く方向に荷重をかける主弾性部材(162)、下流側通路と背圧室とを連通させる連通路(161b、167)を開閉する副弁部材(164、166)を含んで構成され、
主弁部材は、気相冷媒通路を開く方向に作用する下流側通路の圧力と気相冷媒通路を閉じる方向に作用する背圧室の圧力との圧力差、および主弾性部材からの荷重に応じて気相冷媒通路を開閉するように構成され、
副弁部材は、駆動機構が液相側弁体を液相冷媒通路の閉鎖位置に変位させた際に、連通路を開くように構成されていることを特徴としている。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the refrigerant inlet (141a) through which the refrigerant discharged from the compressor (11) flows in, and the gas that separates the gas and liquid of the refrigerant flowing in from the refrigerant inlet. A liquid separation space (141b), a liquid phase side outlet (141e) for letting out the liquid phase refrigerant separated in the gas liquid separation space, and a gas phase side flow for letting out the gas phase refrigerant separated in the gas liquid separation space. A body (140) formed with an outlet (142a);
A liquid-phase side valve body (181) that opens and closes a liquid-phase refrigerant passage (141d) from the gas-liquid separation space to the liquid-phase side outlet,
A drive mechanism (182) for displacing the liquid-phase side valve element to an open position for opening the liquid-phase refrigerant passage and a closed position for closing the liquid-phase refrigerant passage;
A fixed throttle (17) that depressurizes the liquid-phase refrigerant to flow out to the liquid-phase side outlet when the drive mechanism displaces the liquid-phase side valve element to the closed position of the liquid-phase refrigerant passage;
An open / close mechanism (16) that opens and closes a gas-phase refrigerant passage that is housed in the body and extends from the gas-liquid separation space to the gas-phase side outlet,
The gas-phase side outlet is connected to an intermediate-pressure refrigerant passage (15) that leads to an intermediate-pressure port (11d) that joins the gas-phase refrigerant with the refrigerant in the compression process in the compressor,
The gas-liquid separation space-side refrigerant passage in the gas-phase refrigerant passage when the opening / closing mechanism closes the gas-phase refrigerant passage is the upstream passage (142h), and the gas-phase refrigerant outlet-side refrigerant passage in the gas-phase refrigerant passage is downstream. When the side passage (142g)
The body has a back pressure chamber (142e) into which the pressure in the upstream passage is introduced,
The opening / closing mechanism applies a load in a direction to open the gas-phase refrigerant passage with respect to the main valve member (161) that is displaced to a closed position that closes the gas-phase refrigerant passage and an open position that opens the gas-phase refrigerant passage. A main elastic member (162), and a sub-valve member (164, 166) for opening and closing the communication passages (161b, 167) for communicating the downstream passage and the back pressure chamber,
The main valve member is responsive to the pressure difference between the pressure of the downstream passage acting in the direction of opening the gas-phase refrigerant passage and the pressure of the back pressure chamber acting in the direction of closing the gas-phase refrigerant passage, and the load from the main elastic member. Configured to open and close the gas-phase refrigerant passage,
The auxiliary valve member is configured to open the communication passage when the drive mechanism displaces the liquid-phase side valve element to the closed position of the liquid-phase refrigerant passage.
これによれば、駆動機構が液相側弁体を液相冷媒通路の閉鎖位置に変位させた際に、連通路を介して下流側通路と背圧室とが連通する。これにより、背圧室の圧力が下流側通路の圧力と同等の圧力となり、主弾性部材による荷重によって主弁部材が気相冷媒通路を開く位置に変位する。 According to this, when the drive mechanism displaces the liquid phase side valve body to the closed position of the liquid phase refrigerant passage, the downstream side passage and the back pressure chamber communicate with each other through the communication passage. As a result, the pressure in the back pressure chamber becomes equal to the pressure in the downstream passage, and the main valve member is displaced to the position where the gas-phase refrigerant passage is opened by the load from the main elastic member.
このため、真空引きにより中間圧冷媒通路(下流側通路)が真空(圧力≒0)となっていたとしても、駆動機構により液相側弁体を液相冷媒通路の閉鎖位置に変位させることで、開閉機構により中間圧冷媒通路に連通する気相冷媒通路(中間圧冷媒通路)を開放することが可能となる。 For this reason, even if the intermediate pressure refrigerant passage (downstream passage) is evacuated (pressure ≈ 0) due to evacuation, the liquid phase side valve element is displaced to the closed position of the liquid phase refrigerant passage by the drive mechanism. The gas-phase refrigerant passage (intermediate pressure refrigerant passage) communicating with the intermediate pressure refrigerant passage can be opened by the opening / closing mechanism.
さらに、気液分離空間、固定絞り、液相側弁体、開閉機構といったガスインジェクションサイクルに切り替えるために必要となる機器をボデーの内部に収容して一体化しているので、ヒートポンプサイクルのサイクル構成を簡素化できる。 In addition, the equipment necessary for switching to the gas injection cycle such as gas-liquid separation space, fixed throttle, liquid phase side valve element, and opening / closing mechanism is housed in the body and integrated, so the cycle configuration of the heat pump cycle It can be simplified.
従って、本発明によれば、冷媒充填作業の真空引きに伴って中間圧冷媒通路(気相冷媒通路)の開閉動作が不能となる不具合を解消すると共に、ヒートポンプサイクルの搭載対象物への搭載性を向上させることが可能となる。 Therefore, according to the present invention, it is possible to eliminate the problem that the opening / closing operation of the intermediate pressure refrigerant passage (gas phase refrigerant passage) becomes impossible due to the evacuation of the refrigerant filling operation, and to mount the heat pump cycle on an object to be mounted. Can be improved.
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の一例を示すものである。 In addition, the code | symbol in the parenthesis of each means described in this column and the claim shows an example of a correspondence relationship with the specific means described in the embodiment described later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、先行する実施形態で説明した事項と互いに同一もしくは均等である部分には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する場合がある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same as or equivalent to the matters described in the preceding embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description thereof may be omitted.
(第1実施形態)
第1実施形態について説明すると、本実施形態では、本発明のヒートポンプ用統合弁14(以下、単に統合弁14と記載する。)を備えるヒートポンプサイクル10を、走行用電動モータから車両走行用の駆動力を得る電気自動車の車両用空調装置1に適用している。
(First embodiment)
The first embodiment will be described. In this embodiment, a
ヒートポンプサイクル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室内送風空気を熱交換対象流体とし、室内送風空気を冷却あるいは加熱する機能を果たす。
In the vehicle air conditioner 1, the
本実施形態のヒートポンプサイクル10は、車室内を冷房する冷房運転モードや車室内を除湿しながら暖房する除湿暖房運転モードの冷媒回路(図1)、および車室内を暖房する暖房運転モードの冷媒回路(図2、図3)を切替可能に構成されている。
The
また、本実施形態のヒートポンプサイクル10では、後述するように暖房運転モードとして、外気温が極低温時(例えば、0℃以下の時)に実行される第1暖房モードの冷媒回路(図2)、通常の暖房が実行される第2暖房モード(図3)の冷媒回路を切替可能に構成されている。
In the
本実施形態では、図2に示す第1暖房モードの冷媒回路がガスインジェクションサイクル(二段圧縮サイクル)を構成し、冷房運転モードおよび除湿暖房モードの冷媒回路や第2暖房モードの冷媒回路が通常サイクル(一段圧縮サイクル)を構成している。 In the present embodiment, the refrigerant circuit in the first heating mode shown in FIG. 2 constitutes a gas injection cycle (two-stage compression cycle), and the refrigerant circuit in the cooling operation mode and the dehumidifying heating mode and the refrigerant circuit in the second heating mode are normal. Cycle (single-stage compression cycle).
従って、本実施形態のヒートポンプサイクル10は、ガスインジェクションサイクル(二段圧縮サイクル)、およびガスインジェクションサイクル以外の通常サイクル(一段圧縮サイクル)に切替可能なサイクルとして構成されている。なお、図1の全体構成図は、冷房運転モードおよび除湿暖房運転モードに切り替えた際の冷媒回路を示しており、図2、図3の全体構成図が暖房運転モードに切り替えた際の冷媒回路を示している。また、図1〜図3では、それぞれの運転モードにおける冷媒の流れを実線矢印で示している。
Therefore, the
ヒートポンプサイクル10では、冷媒としてHFC系冷媒(例えば、R134a)を採用しており、高圧側冷媒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。勿論、HFO系冷媒(例えば、R1234yf)や二酸化炭素CO2等を採用してもよい。なお、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おり、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。
The
ヒートポンプサイクル10の構成機器のうち、圧縮機11は、車両のボンネット内に配置され、ヒートポンプサイクル10において冷媒を吸入し、圧縮して吐出するものである。圧縮機11は、外殻を構成するハウジング内部に、圧縮室11a内の冷媒を圧縮する圧縮機構、および圧縮機構を回転駆動する電動モータを収容して構成された電動圧縮機で構成されている。
Among the components of the
圧縮機11のハウジングには、圧縮室11aへ低圧冷媒を吸入させる吸入ポート11b、圧縮室11aから高圧冷媒を吐出する吐出ポート11c、サイクル内の中間圧冷媒を圧縮室11aへ導くと共に、圧縮過程の冷媒に合流させる中間圧ポート11dが設けられている。
The housing of the
圧縮機11の圧縮機構としては、例えば、スクロール型圧縮機構を採用することができる。なお、圧縮機11の圧縮機構としては、スクロール型圧縮機構に限らず、ベーン型圧縮機構、ローリングピストン型圧縮機構等の各種形式のものを採用することができる。
As the compression mechanism of the
また、圧縮機11には、中間圧ポート11dに接続される後述の中間圧冷媒通路15側から圧縮室11aへの冷媒の流入を許容し、圧縮室11aから中間圧冷媒通路15側への冷媒の流入を禁止する逆止弁11eが内蔵されている。これにより、圧縮室11aの冷媒圧力が中間圧冷媒通路15の冷媒圧力(中間圧ポート11d側の冷媒圧力)よりも高くなった際に、中間圧ポート11dを介して圧縮室11aから中間圧冷媒通路15側へ冷媒が逆流してしまうことを防止できる。
Further, the
電動モータは、後述する空調制御装置40から出力される制御信号によって、その作動(回転数)が制御されるもので、交流モータ、直流モータのいずれの形式を採用してもよい。そして、この回転数制御によって、圧縮機11の冷媒吐出能力が変更される。従って、本実施形態では、電動モータが圧縮機11の吐出能力変更手段を構成している。
The operation (rotation speed) of the electric motor is controlled by a control signal output from the air
圧縮機11の吐出ポート11cには、室内凝縮器12の冷媒入口側が接続されている。室内凝縮器12は、後述する室内空調ユニット30の空調ケース31内に配置され、圧縮機11から吐出された高圧冷媒を放熱させて、後述する室内蒸発器23を通過した室内送風空気を加熱する放熱器である。
The refrigerant inlet side of the
室内凝縮器12の冷媒出口側には、室内凝縮器12から流出した高圧冷媒を中間圧冷媒となるまで減圧可能な高段側膨脹弁13の入口側が接続されている。この高段側膨脹弁13は、絞り開度を変更可能に構成された弁体と、この弁体の絞り開度を変化させるステッピングモータからな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。
The refrigerant outlet side of the
高段側膨脹弁13は、減圧作用を発揮する絞り状態と減圧作用を発揮しない全開状態とに設定可能に構成されている。換言すれば、本実施形態の高段側膨脹弁13は、室内凝縮器12から流出した冷媒を少なくとも中間圧冷媒となるまで減圧させる絞り状態に設定可能に構成されている。
The high stage
具体的には、高段側膨脹弁13では、冷媒を減圧させる際に、絞り通路面積が相当直径φ0.5〜φ3mmとなる範囲で絞り開度を変化させるように構成されている。また、高段側膨脹弁13は、絞り開度を全開とする際に、絞り通路面積を相当直径φ10mm程度確保して、冷媒減圧作用を発揮させないようにすることもできる。なお、高段側膨脹弁13は、空調制御装置40から出力される制御信号によって、その作動が制御される。
Specifically, the high-
高段側膨脹弁13の出口側には、統合弁14の冷媒入口側が接続されている。この統合弁14は、ヒートポンプサイクル10をガスインジェクションサイクルとして機能させるために必要な構成機器の一部を一体的に構成したものであり、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としての機能を果たす。
The refrigerant inlet side of the
具体的には、統合弁14は、冷媒の気液を分離する気液分離手段(気液分離空間141b)、気液分離手段で分離された液相冷媒を減圧させる減圧手段(固定絞り17等)、気液分離手段で分離された気相冷媒の冷媒通路を開閉する開閉機構16等により構成されている。なお、開閉機構16は、中間圧冷媒通路15を開閉する中間圧開閉弁として機能する。
Specifically, the
統合弁14の詳細については、図4〜図6を用いて説明する。図4、図5は、統合弁14の模式的な上下方向断面図である。なお、図4、図5における上下の各矢印は、統合弁14を車両用空調装置1に搭載した状態における上下の各方向を示している。このことは、以降の実施形態においても同様である。
Details of the
統合弁14は、その外殻を形成すると共に、内部に開閉機構16等を収容するボデー140を有している。ボデー140は、その軸方向が上下方向に延びる略角筒状の金属ブロック体(例えば、アルミニウム)で構成されている。本実施形態のボデー140は、下方側に配置されるロワーブロック141、およびロワーブロック141の上方側に取り付け固定されるアッパーブロック142によって構成されている。
The
ロワーブロック141には、その内部に高段側膨脹弁13から流出した冷媒の気液を分離する気液分離空間141bが形成されている。この気液分離空間141bは、その軸線方向が上下方向に延びる円柱状に形成されている。
In the
また、ロワーブロック141は、その外側壁面に高段側膨脹弁13からの冷媒を流入させる冷媒流入口141aが形成されている。この冷媒流入口141aは、気液分離空間141bの内側壁面に開口する冷媒導入穴141gを介して、気液分離空間141bに連通している。
Further, the
ここで、冷媒流入口141aから冷媒導入穴141gへ至る冷媒通路を構成する冷媒導入通路141hは、気液分離空間141bの軸線方向から見たときに、気液分離空間141bの内側壁面の接線方向に延びるように形成されている。
Here, the
これにより、冷媒流入口141aから気液分離空間141bに流入した冷媒は、気液分離空間141bの内側壁面に沿って旋回して流れる。そして、この旋回流れによって生ずる遠心力により、気液分離空間141bに流入した冷媒の気液が分離され、分離された液相冷媒が重力により気液分離空間141bの下方側へ落下する。なお、本実施形態の気液分離空間141bは、遠心分離方式の気液分離手段を構成している。
Thereby, the refrigerant that has flowed into the gas-
ロワーブロック141の気液分離空間141bの下方側には、分離された液相冷媒を液相冷媒通路141d側へ流出させる液相側流出穴141cが形成されている。液相冷媒通路141dは、気液分離空間141bの下方側に形成されており、気液分離空間141bから流出した冷媒を、統合弁14の外部へ流出させる液相側流出口141e側へ導く冷媒通路である。
On the lower side of the gas-
より具体的には、液相冷媒通路141dは、気液分離空間141bの軸線方向に垂直な方向(本実施形態では水平方向)に延びて、ロワーブロック141の中心部を通過して側面同士を貫通するように形成された貫通穴により構成されている。なお、液相冷媒通路141dを構成する貫通穴の一端側の開口部が、液相側流出口141eを構成している。
More specifically, the liquid-
この液相冷媒通路141dの内部には、液相冷媒通路141dを開閉する液相側弁体181、液相側弁体181に液相冷媒通路141dを閉じる方向へ荷重をかけるスプリング181a等が収容されている。
The liquid-
スプリング181aは、液相側弁体181に対し、液相側弁体181の先端部に配置された樹脂性の環状のシール部材181bを液相冷媒通路141dに形成された弁座部141fに押し付けてシール性を高める方向へ荷重をかけるものである。なお、弁座部141fは、シール部材181bに適合する環状の突起部により構成されている。
The
液相側弁体181には、シャフト181cを介してソレノイドアクチュエータ182(以下、単にソレノイド182と記載する。)の可動部材に連結されている。ソレノイド182は、給電により電磁力を発生させて可動部材を変位させる駆動機構であり、後述の空調制御装置40からの出力される制御電圧によって、その作動が制御される。
The liquid phase
本実施形態では、空調制御装置40がソレノイド182へ給電すると、可動部材に作用する電磁力によって、シャフト181cを介して液相側弁体181に液相冷媒通路141dを開く側の荷重がかかるようになっている。そして、電磁力による荷重がスプリング181aによる荷重を上回ることで、図4に示すように、液相側弁体181が弁座部141fから離間する位置に変位する。これにより、液相冷媒通路141dが開放される。
In the present embodiment, when the air-
なお、ソレノイド182への給電が停止されると、可動部材に電磁力が作用せず、スプリング181aによる荷重によって、図5に示すように、液相側弁体181が弁座部141fへ当接する位置に変位する。これにより、液相冷媒通路141dが閉鎖される。
When the power supply to the
本実施形態の液相側弁体181、ソレノイド182といった液相冷媒通路141dを開閉する構成は、ノーマルクローズ型の電磁弁18を構成している。また、本実施形態のソレノイド182は、液相冷媒通路141dを開放する開放位置および液相冷媒通路141dを閉鎖する閉鎖位置に液相側弁体181を変位させる駆動機構を構成している。なお、ソレノイド182は、液相冷媒通路141dを構成する貫通穴の他端側の開口部を閉塞する閉塞部材としても機能している。
The configuration for opening and closing the liquid phase
ここで、ロワーブロック141には、液相側弁体181が液相冷媒通路141dを閉じた際に、気液分離空間141bから流入した冷媒を減圧させて液相側流出口141e側へ流出させる固定絞り17が形成されている。
Here, in the
液相側弁体181が液相冷媒通路141dを開いた状態で、冷媒が液相冷媒通路141dを通過する際に生ずる圧力損失は、冷媒が固定絞り17を通過する際に生ずる圧力損失に対して極めて小さい。
The pressure loss that occurs when the refrigerant passes through the liquid phase
このため、液相側弁体181が液相冷媒通路141dを開いた状態では、冷媒が、固定絞り17にて減圧されることなく、弁座部141fの内周側に形成された冷媒通路を介して液相側流出口141eから流出する。
Therefore, in a state where the liquid phase
一方、液相側弁体181が液相冷媒通路141dを閉じた状態では、冷媒が固定絞り17にて減圧され、固定絞り17にて減圧された冷媒が液相側流出口141eから流出する。
On the other hand, in a state where the liquid phase
本実施形態の統合弁14は、液相側弁体181による液相冷媒通路141dの開閉により、気液分離空間141bにて分離された液相冷媒を減圧する絞り状態、および気液分離空間141bを通過した冷媒を減圧しない全開状態に切替可能となっている。なお、本実施形態では、統合弁14における固定絞り17および電磁弁18が、気液分離手段で分離された液相冷媒を減圧可能な減圧手段を構成している。
The
ここで、固定絞り17としては、絞り開度が固定されたノズル、オリフィス等を採用することができる。ノズル、オリフィス等の固定絞りでは、絞り通路面積が急縮小あるいは急拡大するので、上流側と下流側との圧力差(出入口間差圧)の変化に伴って、固定絞りを通過する冷媒の流量および固定絞り上流側冷媒の乾き度を自己調整(バランス)することができる。
Here, as the fixed
具体的には、圧力差が比較的大きい場合には、サイクルを循環させる必要のある必要循環冷媒流量が減少するに伴って、固定絞り上流側冷媒の乾き度が大きくなるようにバランスする。一方、圧力差が比較的小さい場合には、必要循環冷媒流量が増加するに伴って、固定絞り上流側冷媒の乾き度が小さくなるようにバランスする。 Specifically, when the pressure difference is relatively large, a balance is made so that the dryness of the fixed throttle upstream side refrigerant increases as the necessary circulating refrigerant flow rate required to circulate the cycle decreases. On the other hand, when the pressure difference is relatively small, it is balanced so that the dryness of the fixed throttle upstream side refrigerant decreases as the required circulating refrigerant flow rate increases.
続いて、アッパーブロック142について説明する。アッパーブロック142は、開閉機構16を構成する各種部品(主弁部材161、主弾性部材162、副弁部材164等)を収容するボデーを構成している。
Next, the
本実施形態のアッパーブロック142は、その外側壁面に圧縮機11の中間圧ポート11d側に気相冷媒を流出させる気相側流出口142aが形成されている。なお、図示しないが気相側流出口142aには、中間圧ポート11dへ導く中間圧冷媒通路15が接続されている。
The
アッパーブロック142は、その内部に気液分離空間141bにて分離された気相冷媒が流通する気相冷媒通路142bが形成されている。この気相冷媒通路142bは、後述の冷媒流入部142dから流入した気相冷媒を気相側流出口142aに導く冷媒通路である。
The
アッパーブロック142は、ロワーブロック141と一体化した際に、気液分離空間141bと同軸上に配置される丸管状のパイプ部142cが設けられている。なお、気液分離空間141bに流入した冷媒は、パイプ部142cの周囲を旋回して流れる。
When the
このパイプ部142cは、最も下方側の下方端部が気液分離空間141bの内部に位置付けられるように延びており、当該下方端部に、気液分離空間141bにて分離された気相冷媒を気相冷媒通路142bへ流入させる冷媒流入部142dが形成されている。
The
本実施形態の気相冷媒通路142bは、パイプ部142c内側の空間、およびアッパーブロック142における気液分離空間141bの軸線方向に垂直に延びる貫通穴の一部で構成されている。この貫通穴の一方の開口部は、気相側流出口142aを構成している。
The gas-phase
また、貫通穴には、後述する主弁部材161の一端部が接離する主弁座部142fが形成されている。本実施形態の主弁座部142fは、アッパーブロック142に一体に形成されており、主弁部材161側に向かって突出する環状(ドーナツ状)の突出部で構成されている。
The through-hole is formed with a main
アッパーブロック142に形成された貫通穴には、開閉機構16を構成する各種部品(主弁部材161、主弾性部材162等)が収容されている。本実施形態では、開閉機構16が気相冷媒通路142bを閉じた際の気相冷媒通路142における気液分離空間141b側の冷媒通路を上流側通路142hとし、気相冷媒通路142bにおける気相側流出口142a側の冷媒通路を下流側通路142gとする。なお、下流側通路142gは、中間圧冷媒通路15に連通しているため、下流側通路142gの圧力は、中間圧冷媒通路15の圧力と同等の圧力となる。
Various parts (
開閉機構16は、主弁部材161、主弾性部材162、副弁部材164、副弾性部材165を備え、副弁部材164の作動により、主弁部材161に作用する圧力を変化させることによって、主弁部材161を変位させるパイロット方式の弁機構で構成されている。
The opening /
開閉機構16の主弁部材161は、シール部材161dが設けられた一端部が主弁座部142fに接触する位置と、主弁座部142fから離間する位置との間で変位することで、気相冷媒通路142bを開閉する部材である。
The
本実施形態の主弁部材161は、主弁座部142fに接離する一端部が気相冷媒通路142bを開く方向に下流側通路142gの圧力を受けるように構成されている。つまり、主弁部材161は、主弁座部142fに接離する一端部に、気相冷媒通路142bを開く方向に下流側通路142gの圧力を受ける受圧面を有する。なお、主弁部材161における下流側通路142gに露出する端面が、下流側通路142gの圧力を受ける受圧面を構成している。
The
また、主弁部材161は、主弁座部142fに接離する一端部の反対側の他端部に胴体部161aを有する。この胴体部161aは、アッパーブロック142に形成された貫通穴を、気相冷媒通路142b側の空間と、上流側通路142hの圧力が導入される背圧室142eを形成する空間とを区画する部材である。なお、胴体部161aは、外径が貫通穴の内径よりも僅かに小さい円柱状に形成されており、貫通穴の内側壁面に摺動可能に支持されている。
Further, the
また、胴体部161aは、気相冷媒通路142bを閉じる方向に背圧室142eの圧力を受けるように構成されている。つまり、胴体部161aは、気相冷媒通路142bを閉じる方向に背圧室142eの圧力を受ける受圧面を有する。なお、胴体部161aにおける上流側通路142hに露出する端面が、上流側通路142hの圧力を受ける受圧面を構成し、背圧室142eに露出する端面が、背圧室142eの圧力を受ける受圧面を構成している。なお、背圧室142eには、胴体部161aと貫通穴との間に形成される隙間通路を介して上流側通路142hの圧力が導入されるようになっている。
In addition, the
ここで、本実施形態の主弁部材161には、下流側通路142gと背圧室142eとを連通させる連通路161bが形成されている。この連通路161bは、主弁部材161の一端部から他端部に向かって延びる貫通穴により構成されている。なお、連通路161bにおける背圧室142e側の開口部は、副弁部材164により開閉されるパイロット孔を構成している。
Here, the
また、胴体部161aにより区画形成された気相冷媒通路142b側の空間に、主弁部材161に対して気相冷媒通路142bを開く方向に荷重をかけるコイルバネ等で構成される主弾性部材162が収容されている。
In addition, a main
また、本実施形態の背圧室142eには、主弁部材161の変位を規制する規制部材163、および主弁部材161に形成された連通路161bを開閉する副弁部材164が配置されている。
In the
規制部材163は、アッパーブロック142に形成された貫通穴の内径に適合する外径を有する有底の筒状部材であり、主弁部材161の変位を規制するストッパ、およびアッパーブロック142に形成された貫通穴を閉塞する閉塞部材として機能する。
The restricting
副弁部材164は、規制部材163の内側壁面に摺動可能に支持されており、主弁部材161に形成された連通路161bの開口部を閉鎖する閉鎖位置と、当該開口部を開放する開放位置との間で変位することで、連通路161bを開閉する部材である。
The
本実施形態の副弁部材164は、連通路161bに対向する側の一端部が円錐状に形成されており、当該一端部が連通路161bを開く方向に背圧室142eの圧力を受けるように構成されている。つまり、副弁部材164は、その一端部に連通路161bを開く方向に背圧室142eの圧力を受ける受圧面を有する。なお、副弁部材164の一端部には、連通路161bを介して、連通路161bを開く方向に下流側通路142gの圧力を受ける。
The
ここで、本実施形態の副弁部材164は、下流側通路142gの圧力が連通路161bの副弁部材164の開閉動作に影響することを抑制可能な構成となっている。すなわち、本実施形態の副弁部材164は、図6に示すように、下流側通路142gの圧力を受ける受圧面の面積B1が、背圧室142eの圧力を受ける受圧面の面積B2に対して極めて小さくなるように設定されている(B1<<B2)。
Here, the
本実施形態では、副弁部材164における下流側通路142gの圧力P1を受ける受圧面の面積B1に対する背圧室142eの圧力P2を受ける受圧面の面積B2の比(B2/B1)が、主弁部材161における下流側通路142gの圧力を受ける受圧面の面積A1に対する上流側通路142hの圧力を受ける受圧面の面積A2の比よりも大きくなるように設定されている(B2/B1>A2/A1)。
In the present embodiment, the ratio (B2 / B1) of the area B2 of the pressure receiving surface that receives the pressure P2 of the
図4、図5に戻り、本実施形態の副弁部材164は、円錐状に形成された一端部の反対側の他端部が、連通路161bを閉じる方向に、後述の圧力室142iの圧力を受けるように構成されている。つまり、副弁部材164は、その他端部に連通路161bを閉じる方向に圧力室142iの圧力を受ける受圧面を有する。
4 and 5, the
ここで、圧力室142iは、副弁部材164の他端部と規制部材163の内側壁面と間に形成される空間である。圧力室142iは、固定絞り17の冷媒流れ下流側の冷媒通路に連通する圧力導入通路19に接続されており、この圧力導入通路19を介して固定絞り17の冷媒流れ下流側の圧力が導入される。
Here, the
また、圧力室142iには、副弁部材164に対して、連通路161bを閉じる方向に荷重をかけるコイルバネ等で構成される副弾性部材165が収容されている。
Further, the
続いて、本実施形態の開閉機構16を構成する副弁部材164の開弁条件について説明する。図6に示すように、本実施形態の副弁部材164の一端部には、背圧室142eの圧力P2による力[P2×(B2−B1)]が、副弁部材164の開弁方向に作用する。なお、「B2−B1」は、副弁部材164の一端部における背圧室142eの圧力P2を受ける受圧面の面積である。
Then, the valve opening conditions of the subvalve
また、本実施形態の副弁部材164の他端部には、圧力室142iの圧力P3による力[P3×B2]、および副弾性部材165による荷重Fsp2が、副弁部材164の閉弁方向に作用する。なお、「B2」は、副弁部材164の他端部における圧力室142iの圧力P3を受ける受圧面の面積である。
Further, the force [P3 × B2] due to the pressure P3 of the
そして、副弁部材164に対して開弁方向に作用する力が、閉弁方向に作用する力以下となる際に、副弁部材164が連通路161bを閉鎖する閉鎖位置に変位して、連通路161bが閉鎖される。
Then, when the force acting in the valve opening direction on the
一方、副弁部材164に対して開弁方向に作用する力が、閉弁方向に作用する力を上回る際に、副弁部材164が連通路161bを開放する開放位置に変位して、連通路161bが開放される。
On the other hand, when the force acting in the valve opening direction on the
具体的には、副弁部材164が連通路161bを開く条件は、以下の[数1]に示す関係となった際に成立する。
P2×(B2−B1)>P3×B2+Fsp2・・・[数1]
上述の[数1]から明らかであるが、背圧室142eの圧力P2、圧力室142iの圧力P3、および副弾性部材165の荷重Fsp2に応じて、副弁部材164が連通路161bを開閉することになる。
Specifically, the condition for the
P2 × (B2−B1)> P3 × B2 + Fsp2 (Equation 1)
As is clear from the above [Equation 1], the
なお、背圧室142eの圧力P2は、固定絞り17の上流側の圧力(上流側通路142hの圧力)と同等または僅かに小さい圧力となり、圧力室142iの圧力P3は、固定絞り17の下流側の圧力と同等の圧力となる。このため、本実施形態の副弁部材164は、固定絞り17の前後の圧力差、および副弾性部材165の荷重Fsp2に応じて連通路161bを開閉することになる。
The pressure P2 in the
ここで、副弾性部材165は、液相側弁体181により液相冷媒通路141dが閉鎖され、固定絞り17の前後の圧力差が拡大した際に、[数1]が成立するように荷重Fsp2が設定されている。これにより、本実施形態の副弁部材164は、ソレノイド182が液相側弁体181を液相冷媒通路141dの閉鎖位置に変位させた際の固定絞り17前後の圧力差により連通路161bを開くことになる。
Here, the
続いて、本実施形態の開閉機構16を構成する主弁部材161の開弁条件について説明する。本実施形態の主弁部材161は、副弁部材164により連通路161bが開放された際に気相冷媒通路142bを開放する開放位置に変位し、副弁部材164により連通路161bが閉鎖された際に気相冷媒通路142bを閉鎖する閉鎖位置に変位するように構成されている。
Then, the valve opening conditions of the
この点について説明すると、主弁部材161には、下流側通路142gの圧力P1による力、および主弾性部材162による荷重Fsp1が、気相冷媒通路142bを開く方向に作用する。また、主弁部材161には、背圧室142eの圧力P2による力が、気相冷媒通路142bを閉じる方向に作用する。
Explaining this point, the force due to the pressure P1 in the
そして、副弁部材164により連通路161bが閉鎖されていると、背圧室142eの圧力P2による力が主弁部材161に閉弁方向に作用する。これにより、主弁部材161は、図4に示すように、主弁座部142fに接触する位置に変位し、気相冷媒通路142bが閉鎖される。なお、本実施形態の主弾性部材162は、副弁部材164により連通路161bが閉鎖されている際に、主弁部材161の開弁方向に作用する力が主弁部材161の閉弁方向に作用する力を下回るように荷重Fsp1が設定されている。
And if the communicating
一方、副弁部材164により連通路161bが開放されると、下流側通路142gと背圧室142eとが連通することで、下流側通路142gの圧力P1と背圧室142eの圧力P2とが主弁部材161に対して打ち消し合うように作用する。これにより、主弁部材161は、主弾性部材162による荷重Fsp1によって、図5に示すように、主弁座部142fから離間する位置に変位し、気相冷媒通路142bが開放される。
On the other hand, when the
図1〜図3に戻り、室外熱交換器20は、ボンネット内に配置されて、内部を流通する冷媒と送風ファン21から送風された車室外空気(外気)とを熱交換させるものである。この室外熱交換器20は、第1、第2暖房モード時等に冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる蒸発器として機能し、冷房運転モード時等に冷媒を放熱させる放熱器として機能する熱交換器である。
Returning to FIG. 1 to FIG. 3, the
室外熱交換器20の冷媒出口側には、低段側膨脹弁22の冷媒入口側が接続されている。低段側膨脹弁22は、冷房運転モード時等に室外熱交換器20から流出し、室内蒸発器23へ流入する冷媒を減圧させるものである。この低段側膨脹弁22の基本的構成は、高段側膨脹弁13と同様であり、空調制御装置40から出力される制御信号によって、その作動が制御される。
The refrigerant inlet side of the low stage
低段側膨脹弁22の出口側には、室内蒸発器23の冷媒入口側が接続されている。室内蒸発器23は、室内空調ユニット30の空調ケース31内のうち、室内凝縮器12の送風空気流れ上流側に配置され、冷房運転モード時や除湿暖房運転モード時に、冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させることにより車室内への送風空気を冷却する熱交換器である。
The refrigerant inlet side of the
室内蒸発器23の冷媒出口側には、アキュムレータ24の入口側が接続されている。アキュムレータ24は、その内部に流入した冷媒の気液を分離して余剰冷媒を蓄えるものである。さらに、アキュムレータ24の気相冷媒出口側には、圧縮機11の吸入ポート11bが接続されている。従って、室内蒸発器23は、圧縮機11の吸入ポート11b側へ流出させるように接続されている。
The inlet side of the
さらに、室外熱交換器20の冷媒出口側には、室外熱交換器20から流出した冷媒を低段側膨脹弁22および室内蒸発器23を迂回させてアキュムレータ24の入口側へ導く迂回通路25が接続されている。
Further, on the refrigerant outlet side of the
この迂回通路25には、迂回用開閉弁251が配置されている。この迂回用開閉弁251は、迂回通路25を開閉する電磁弁であり、空調制御装置40から出力される制御信号によって、その開閉作動が制御される。
A bypass opening /
本実施形態の迂回用開閉弁251は、迂回通路25を開閉することによって、サイクル構成(冷媒流路)を切り替える機能を果たす。従って、本実施形態の迂回用開閉弁251は、サイクルを循環する冷媒の冷媒流路を切り替える冷媒流路切替手段を構成している。なお、冷媒が迂回用開閉弁251を通過する際に生じる圧力損失は、低段側膨脹弁22を通過する際に生じる圧力損失に対して極めて小さい。
The bypass on-off
従って、室外熱交換器20から流出した冷媒は、迂回用開閉弁251が開いている場合には迂回通路25を介してアキュムレータ24へ流入し、迂回用開閉弁251が閉じている場合には低段側膨脹弁22を介して室内蒸発器23へ流入する。
Accordingly, the refrigerant flowing out of the
ところで、ヒートポンプサイクル10は、製品の製造時やサイクル構成機器の交換等を実施する際に、サイクル内へ冷媒を充填する冷媒充填作業が必要となる。この冷媒充填作業では、サイクル内の空気や水分を取り除く真空引き工程を実施し、真空引き完了後にサイクル内へ規定量の冷媒を充填する充填工程を実施する。
By the way, the
このような冷媒充填作業を実施するために、ヒートポンプサイクル10には、サイクル内の高圧側から冷媒を充填する第1充填ポート26a、およびサイクル内における低圧側から冷媒を充填する第2充填ポート26bが設けられている。
In order to carry out such a refrigerant charging operation, the
本実施形態では、第1充填ポート26aが室内凝縮器12から高段側膨脹弁13へ至る冷媒通路に設けられ、第2充填ポート26bがアキュムレータ24から圧縮機11の吸入ポート11bへ至る冷媒通路に設けられている。なお、本実施形態では、第1充填ポート26aが真空引きを実施するためのポートとしても機能する。
In the present embodiment, the first filling
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、車室内最前部の計器盤(インストルメントパネル)の内側に配置されて、室内空調ユニット30の外殻を形成すると共に、その内部に車室内に送風される室内送風空気の空気通路を形成する空調ケース31を有している。そして、この空気通路に送風機32、前述の室内凝縮器12、室内蒸発器23等が収容されている。
Next, the indoor
空調ケース31の空気流れ最上流側には、車室内空気(内気)と外気とを切替導入する内外気切替装置33が配置されている。この内外気切替装置33は、空調ケース31内に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、内気の風量と外気の風量との風量割合を連続的に変化させるものである。
On the most upstream side of the air flow in the
内外気切替装置33の空気流れ下流側には、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が配置されている。この送風機32は、遠心多翼ファン(シロッコファン)を電動モータにて駆動する電動送風機であって、空調制御装置40から出力される制御信号によって回転数(送風量)が制御される。
On the downstream side of the air flow of the inside / outside
送風機32の空気流れ下流側には、前述の室内蒸発器23および室内凝縮器12が、室内送風空気の流れに対して、室内蒸発器23→室内凝縮器12の順に配置されている。換言すると、室内蒸発器23は、室内凝縮器12に対して、空気流れ上流側に配置されている。
On the downstream side of the air flow of the
また、空調ケース31内には、室内蒸発器23通過後の送風空気を、室内凝縮器12を迂回して流すバイパス通路35が設けられており、室内蒸発器23の空気流れ下流側であって、室内凝縮器12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。
Further, a
このエアミックスドア34は、室内蒸発器23通過後の送風空気のうち、室内凝縮器12を通過させる風量とバイパス通路35を通過させる風量との風量割合を調整して、室内凝縮器12の熱交換能力を調整する熱交換能力調整手段である。なお、エアミックスドア34は、空調制御装置40から出力される制御信号によって作動が制御される図示しないサーボモータによって駆動される。
The
また、室内凝縮器12およびバイパス通路35の空気流れ下流側には、室内凝縮器12にて冷媒と熱交換して加熱された送風空気とバイパス通路35を通過して加熱されていない送風空気が合流する合流空間36が設けられている。
Further, on the downstream side of the air flow of the
空調ケース31の空気流れ最下流部には、合流空間36にて合流した送風空気を、空調対象空間である車室内へ吹き出す開口穴が形成されている。具体的には、車両前面窓ガラス内側面に向けて空調風を吹き出すデフロスタ開口穴37a、車室内の乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すフェイス開口穴37b、乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフット開口穴37cが形成されている。
In the most downstream part of the air flow of the
各開口穴37a〜37cの空気流れ下流側は、それぞれ空気通路を形成するダクトを介して、車室内に設けられたフェイス吹出口、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。 The air flow downstream side of each of the opening holes 37a to 37c is connected to a face air outlet, a foot air outlet, and a defroster air outlet provided in the vehicle interior via ducts that form air passages.
また、各開口穴37a〜37cの空気流れ上流側には、デフロスタ開口穴37aを開閉するデフロスタドア38a、フェイス開口穴37bを開閉するフェイスドア38b、フット開口穴37cを開閉するフットドア38cが配置されている。各ドア38a〜38cは、車室内への空気の吹出モードを切り替える吹出モード切替手段を構成する。なお、各ドア38a〜38cは、空調制御装置40から出力される制御信号によってその作動が制御される図示しないサーボモータによって駆動される。
Further, a
次に、本実施形態の電気制御部について説明する。空調制御装置40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。空調制御装置40は、ROM等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、出力側に接続された各制御機器(圧縮機11、高段側膨脹弁13、電磁弁18、迂回用開閉弁251、送風機32等)の作動を制御する。
Next, the electric control unit of this embodiment will be described. The air
また、空調制御装置40の入力側には、各種空調制御用のセンサ群41が接続されている。センサ群41としては、車室内温度を検出する内気センサ、外気温を検出する外気センサ、車室内の日射量を検出する日射センサ、室内蒸発器23の温度を検出する蒸発器温度センサ、圧縮機11から吐出された高圧冷媒圧力を検出する吐出圧センサ等が挙げられる。
A
さらに、空調制御装置40の入力側には、計器盤付近に配置された図示しない操作パネルが接続され、この操作パネルに設けられた各種空調操作スイッチからの操作信号が入力される。操作パネルに設けられた各種空調操作スイッチとしては、具体的に、車両用空調装置1の作動スイッチ、車室内温度を設定する車室内温度設定スイッチ、冷房運転モードと暖房運転モードとの選択スイッチ等が設けられている。
Further, an operation panel (not shown) arranged near the instrument panel is connected to the input side of the air
ここで、空調制御装置40は、その出力側に接続された各制御機器の作動を制御する制御手段が一体に構成されたものであるが、各制御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)が各制御機器の作動を制御する制御手段を構成している。
Here, the air-
例えば、本実施形態では、電磁弁18、迂回用開閉弁251の開閉作動を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)が流路切替制御手段を構成している。なお、空調制御装置40における流路切替制御手段を、空調制御装置40とは別の制御装置により構成してもよい。
For example, in this embodiment, the configuration (hardware and software) for controlling the opening / closing operation of the
次に、上記構成における本実施形態のヒートポンプサイクル10への冷媒充填作業、および車両用空調装置1の作動について説明する。まず、本実施形態のヒートポンプサイクル10への冷媒充填作業について説明する。
Next, the refrigerant | coolant filling operation | work to the
冷媒充填作業では、真空ポンプおよび冷媒充填ポンプを有する冷媒充填装置(図示略)を第1、第2充填ポート26a、26bに接続する。そして、電磁弁18および迂回用開閉弁251を開弁状態に設定された状態で、冷媒充填装置によって第1充填ポート26aからサイクル内に残存する空気等を吸引する(真空引き工程)。なお、真空引き工程では、例えば、冷媒充填装置によって第2充填ポート26bからサイクル内に残存する空気等を吸引するようにしてもよい。
In the refrigerant filling operation, a refrigerant filling device (not shown) having a vacuum pump and a refrigerant filling pump is connected to the first and second filling
続いて、真空引き工程の完了後、冷媒充填装置によって第1充填ポート26a、および第2充填ポート26bからサイクル内へ冷媒を充填する(充填工程)。なお、充填工程では、冷媒充填装置によって第1充填ポート26aおよび第2充填ポート26bの一方のポートからサイクル内へ冷媒を充填するようにしてもよい。
Subsequently, after completion of the evacuation step, the refrigerant is filled into the cycle from the first filling
ここで、[発明が解決しようとする課題]で説明したように、従来のヒートポンプサイクルでは、真空引き工程により中間圧冷媒通路が真空状態(P1≒0)となると、差圧弁の閉弁方向の力が増大し、中間圧冷媒通路を開くことができなくなってしまう。 Here, as described in [Problems to be Solved by the Invention], in the conventional heat pump cycle, when the intermediate pressure refrigerant passage is in a vacuum state (P1≈0) by the evacuation step, the differential pressure valve is closed in the valve closing direction. The force increases and the intermediate pressure refrigerant passage cannot be opened.
これに対して、本実施形態の開閉機構16の構成によれば、中間圧冷媒通路15が真空状態(P1≒0)となっていたとしても、中間圧冷媒通路15に冷媒を充填することができる。この点について、以下に説明する。
On the other hand, according to the configuration of the opening /
本実施形態の開閉機構16は、固定絞り17の前後の圧力差、および副弾性部材165の荷重Fsp2に応じて、副弁部材164が連通路161bを開閉する構造となっている。つまり、本実施形態の開閉機構16は、下流側通路142gの圧力(中間圧冷媒通路15の圧力)が、副弁部材164による連通路161bの開閉作動に殆ど影響しない構成となっている。
The opening /
このため、ソレノイド182により液相冷媒通路141dを閉じる位置に液相側弁体181を変位させ、固定絞り17の前後の圧力差を拡大させることで、副弁部材164を連通路161bの開放位置に変位させることができる。これに伴って、主弁部材161が主弁座部142fから離間する位置に変位して、気相冷媒通路142bが開放される。
For this reason, the
このように、本実施形態の開閉機構16は、中間圧冷媒通路15が真空状態(P1≒0)となっていたとしても、気相冷媒通路142bを開放することができるので、冷媒充填作業の充填工程において中間圧冷媒通路15に冷媒を充填することができる。なお、冷媒充填工程ではなく、ヒートポンプサイクル10をガスインジェクションサイクルとして作動させる段階で、開閉機構16により気相冷媒通路142bを開放して、中間圧冷媒通路15へ冷媒を充填するようにしてもよい。
Thus, the opening /
次に、本実施形態の車両用空調装置1の作動を説明すると、車両用空調装置1は、冷房運転モード、暖房運転モード、および除湿暖房運転モードに切り替えることができる。以下、各運転モードにおける作動を説明する。 Next, the operation of the vehicle air conditioner 1 of the present embodiment will be described. The vehicle air conditioner 1 can be switched to a cooling operation mode, a heating operation mode, and a dehumidifying heating operation mode. Hereinafter, the operation in each operation mode will be described.
(A)冷房運転モード
冷房運転モードは、例えば、操作パネルの作動スイッチが投入(ON)された状態で、選択スイッチによって冷房運転モードが選択されると開始される。
(A) Cooling operation mode The cooling operation mode is started when, for example, the cooling operation mode is selected by the selection switch in a state where the operation switch of the operation panel is turned on (ON).
冷房運転モードでは、空調制御装置40が、高段側膨脹弁13を全開状態(減圧作用を発揮しない状態)、低段側膨脹弁22を絞り状態(減圧作用を発揮する状態)、迂回用開閉弁251を閉弁状態とする。
In the cooling operation mode, the air-
さらに、空調制御装置40が、電磁弁18のソレノイド182へ給電し、液相側弁体181が液相冷媒通路141dを開いた状態(電磁弁18の開弁状態)とする。この場合、固定絞り17の前後の圧力が同等となり、副弁部材164が連通路161bを閉鎖する位置に変位するので、図4に示すように、主弁部材161が気相冷媒通路142bを閉じた状態(開閉機構16の閉弁状態)となる。これにより、ヒートポンプサイクル10は、図1の実線矢印で示すように冷媒が流れる冷媒回路に切り替えられる。
Furthermore, the air-
この冷媒回路の構成で、空調制御装置40が空調制御用のセンサ群41の検出信号および操作パネルの操作信号を読み込み、車室内へ吹き出す空気の目標温度である目標吹出温度TAOを算出する。さらに、算出された目標吹出温度TAOおよびセンサ群の検出信号に基づいて、空調制御装置40の出力側に接続された各制御機器の作動状態を決定する。
With this refrigerant circuit configuration, the air
例えば、圧縮機11の電動モータに出力される制御信号については、以下のように決定される。まず、目標吹出温度TAOに基づいて、予め空調制御装置40に記憶された制御マップを参照して、室内蒸発器23の目標蒸発器吹出温度TEOを決定する。そして、蒸発器温度センサの検出値(吹出空気温度)が目標蒸発器吹出温度TEOに近づくように、圧縮機11の電動モータに出力される制御信号が決定される。
For example, the control signal output to the electric motor of the
また、低段側膨脹弁22へ出力される制御信号については、低段側膨脹弁22へ流入する冷媒の過冷却度が、COPを略最大値に近づくように予め決定された目標過冷却度に近づくように決定される。
As for the control signal output to the low-stage
また、エアミックスドア34のサーボモータへ出力される制御信号については、エアミックスドア34が室内凝縮器12の空気通路を閉塞し、室内蒸発器23通過後の送風空気の全流量がバイパス通路35を通過するように決定される。
Regarding the control signal output to the servo motor of the
そして、上記の如く決定された制御信号等を各制御機器へ出力する。その後、操作パネルによって車両用空調装置1の作動停止が要求されるまで、所定の制御周期毎に、各信号の読み込み→目標吹出温度TAOの算出→各制御機器の作動状態決定→制御信号の出力といった制御ルーチンが繰り返される。なお、このような制御ルーチンの繰り返しは、他の運転モード時にも同様に行われる。 Then, the control signal determined as described above is output to each control device. Thereafter, reading of each signal → calculation of the target blowout temperature TAO → determination of the operating state of each control device → output of the control signal at every predetermined control period until the operation stop of the vehicle air conditioner 1 is requested by the operation panel The control routine is repeated. Such a control routine is repeated in the other operation modes.
従って、冷房運転モードのヒートポンプサイクル10では、図7のモリエル線図に示すように、圧縮機11の吐出ポート11cから吐出された高圧冷媒(図7のa11点)が室内凝縮器12へ流入する。この際、エアミックスドア34が室内凝縮器12の空気通路を閉塞しているので、室内凝縮器12へ流入した冷媒は殆ど室内送風空気へ放熱することなく、室内凝縮器12から流出する。
Therefore, in the
室内凝縮器12から流出した冷媒は、高段側膨脹弁13が全開状態となっているので、高段側膨脹弁13にて殆ど減圧されることなく統合弁14内部の気液分離空間141bに流入する。
Since the high-
この際、気液分離空間141bへ流入する冷媒は過熱度を有する気相状態となっているものの、開閉機構16が閉弁状態となっているので、気相側流出口142aから中間圧冷媒通路15へ冷媒が流出することなく、液相冷媒通路141dに流入する。
At this time, although the refrigerant flowing into the gas-
続いて、液相冷媒通路141dに流入した冷媒は、電磁弁18が開弁状態となっているので、固定絞り17にて殆ど減圧されることなく統合弁14の液相側流出口141eから流出する。
Subsequently, the refrigerant that has flowed into the liquid-
統合弁14の液相側流出口141eから流出した冷媒は、室外熱交換器20へ流入し、室外熱交換器20にて送風ファン21から送風された外気と熱交換して放熱する(図7のa11点→b11点)。室外熱交換器20から流出した冷媒は、迂回用開閉弁251が閉弁状態となっているので、絞り状態となっている低段側膨脹弁22へ流入して低圧冷媒となるまで、等エンタルピ的に減圧膨脹される(図7のb11点→c11点)。
The refrigerant that has flowed out of the liquid-
そして、低段側膨脹弁22にて減圧された冷媒は、室内蒸発器23へ流入し、送風機32から送風された室内送風空気から吸熱して蒸発する(図7のc11点→d11点)。これにより、室内送風空気が冷却される。
The refrigerant decompressed by the low stage
室内蒸発器23から流出した冷媒は、アキュムレータ24へ流入して気液分離される。そして、分離された気相冷媒が圧縮機11の吸入ポート11b(図7のe11点)から吸入されて、再び圧縮される(図7のe11点→a111点→a11点)。なお、アキュムレータ24にて分離された液相冷媒は、サイクルが要求されている冷凍能力を発揮するために必要としていない余剰冷媒としてアキュムレータ24内に蓄えられる。
The refrigerant flowing out of the
ここで、図7においてd11点とe11点が異なっている理由は、アキュムレータ24から圧縮機11の吸入ポート11bへ至る冷媒配管を流通する気相冷媒に生じる圧力損失と、気相冷媒が外部(外気)から吸熱する吸熱量を表したものである。従って、理想的なサイクルでは、d11点とe11点が一致していることが望ましい。このことは、以下のモリエル線図においても同様である。
Here, the reason why the point d 11 and the point e 11 are different in FIG. 7 is that the pressure loss generated in the gas phase refrigerant flowing through the refrigerant pipe from the
以上の如く、冷房運転モードでは、エアミックスドア34にて室内凝縮器12の空気通路を閉塞しているので、室内蒸発器23にて冷却された送風空気を車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の冷房を実現することができる。
As described above, in the cooling operation mode, since the air passage of the
(B)暖房運転モード
次に、暖房運転モードについて説明する。この暖房運転モードは、例えば、操作パネルの作動スイッチが投入(ON)された状態で、選択スイッチによって暖房運転モードが選択されると開始される。
(B) Heating operation mode Next, heating operation mode is demonstrated. This heating operation mode is started, for example, when the heating operation mode is selected by the selection switch while the operation switch of the operation panel is turned on (ON).
そして、暖房運転モードが開始されると、空調制御装置40がセンサ群41の検出信号および操作パネルの操作信号を読み込み、圧縮機11の冷媒吐出能力(圧縮機11の回転数)を決定する。さらに、決定された回転数に応じて、第1暖房モードあるいは第2暖房モードを実行する。
When the heating operation mode is started, the air
(B1):第1暖房モード
まず、第1暖房モードについて説明すると、第1暖房モードでは、空調制御装置40が、高段側膨脹弁13を絞り状態、低段側膨脹弁22を全閉状態、迂回用開閉弁251を開弁状態とする。
(B1): First Heating Mode First, the first heating mode will be described. In the first heating mode, the air
さらに、空調制御装置40が、電磁弁18のソレノイド182への給電を停止し、液相側弁体181が液相冷媒通路141dを閉じた状態(電磁弁18の閉弁状態)とする。この場合、固定絞り17の前後の圧力差が拡大し、副弁部材164が連通路161bを開放する位置に変位するので、図5に示すように、主弁部材161が気相冷媒通路142bを開いた状態(開閉機構16の開弁状態)となる。これにより、ヒートポンプサイクル10は、図2の実線矢印で示すように冷媒が流れる(ガスインジェクションサイクルの冷媒回路)に切り替えられる。
Furthermore, the air-
この冷媒回路の構成で、空調制御装置40が、冷房運転モードと同様に、センサ群41の検出信号等を読み込み、目標吹出温度TAO等に基づいて、空調制御装置40の出力側に接続された各種制御機器の作動状態を決定する。
With this refrigerant circuit configuration, the air-
なお、第1暖房モード時に高段側膨脹弁13へ出力される制御信号については、室内凝縮器12における冷媒圧力が予め定めた目標高圧となるように、あるいは、室内凝縮器12から流出する冷媒の過冷却度が予め定めた目標過冷却度となるように決定される。また、エアミックスドア34のサーボモータへ出力される制御信号については、エアミックスドア34がバイパス通路35を閉塞し、室内蒸発器23通過後の送風空気の全流量が室内凝縮器12を通過するように決定される。
The control signal output to the high
従って、第1暖房モードのヒートポンプサイクル10では、図8に示すように、圧縮機11の吐出ポート11cから吐出された高圧冷媒(図8のa12点)が室内凝縮器12へ流入する。室内凝縮器12へ流入した冷媒は、送風機32から送風されて室内蒸発器23を通過した室内送風空気と熱交換して放熱する(図8のa12点→b12点)。これにより、室内送風空気が加熱される。
Therefore, in the
室内凝縮器12から流出した冷媒は、絞り状態となっている高段側膨脹弁13にて中間圧冷媒となるまで等エンタルピ的に減圧膨脹される(図8のb12点→c112点)。そして、高段側膨脹弁13にて減圧された中間圧冷媒は、統合弁14の気液分離空間141bに流入し、気液分離空間141bにて気液が分離される(図8のc12点→c212点、c12点→c312点)。
Refrigerant flowing from the
気液分離空間141bにて分離された気相冷媒は、開閉機構16が開弁状態となっているので、気相側流出口142aから中間圧冷媒通路15へ流入して、中間圧冷媒通路15を介して圧縮機11の中間圧ポート11dへ流入する(図8のc212点)。そして、中間圧ポート11dへ流入した冷媒は、圧縮室11aにおける圧縮過程の冷媒(図8のa112点)と合流し(図8のa212点)、圧縮室11aにて圧縮される。
The gas-phase refrigerant separated in the gas-
一方、気液分離空間141bにて分離された液相冷媒は、液相冷媒通路141dに流入する。この際、電磁弁18が全閉状態となっているので、固定絞り17にて低圧冷媒となるまで等エンタルピ的に減圧膨脹される(図8のc312点→c412点)。そして、固定絞り17にて減圧された冷媒は、統合弁14の液相側流出口141eから流出する。
On the other hand, the liquid phase refrigerant separated in the gas-
統合弁14の液相側流出口141eから流出した冷媒は、室外熱交換器20へ流入して、送風ファン21から送風された外気と熱交換して吸熱する(図8のc412点→d12点)。室外熱交換器20から流出した冷媒は、低段側膨脹弁22が全閉状態となり、迂回用開閉弁251が開弁状態となっているので、迂回通路25を介して、アキュムレータ24へ流入して気液分離される。そして、アキュムレータ24にて分離された気相冷媒が圧縮機11の吸入ポート11b(図8のe12点)から吸入されて再び圧縮される。
The refrigerant flowing out from the liquid-
以上の如く、第1暖房モードでは、室内凝縮器12にて圧縮機11から吐出された冷媒の有する熱を室内送風空気に放熱させて、加熱された室内送風空気を車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の暖房を実現することができる。
As described above, in the first heating mode, the heat of the refrigerant discharged from the
この第1暖房モードでは、固定絞り17にて減圧された低圧冷媒を圧縮機11へ吸入させると共に、高段側膨脹弁13にて減圧された中間圧冷媒を圧縮機11の圧縮過程の冷媒と合流させるガスインジェクションサイクルを構成することができる。
In the first heating mode, the low-pressure refrigerant decompressed by the fixed
これにより、圧縮機11の吸入冷媒圧力と吐出冷媒圧力との圧力差を縮小させて、圧縮機11の圧縮効率を向上させることができる。その結果、ヒートポンプサイクル10全体としてのCOPを向上させることができる。
Thereby, the pressure difference between the suction refrigerant pressure and the discharge refrigerant pressure of the
(B2):第2暖房モード
次に、第2暖房モードについて説明すると、第2暖房モードでは、空調制御装置40が、高段側膨脹弁13を絞り状態、低段側膨脹弁22を全閉状態、迂回用開閉弁251を開弁状態とする。
(B2): Second Heating Mode Next, the second heating mode will be described. In the second heating mode, the air
さらに、空調制御装置40が、電磁弁18のソレノイド182へ給電し、液相側弁体181が液相冷媒通路141dを開いた状態(電磁弁18の開弁状態)とする。この場合、固定絞り17の前後の圧力が同等となり、副弁部材164が連通路161bを閉鎖する位置に変位するので、図4に示すように、主弁部材161が気相冷媒通路142bを閉じた状態(開閉機構16の閉弁状態)となる。これにより、ヒートポンプサイクル10は、図3の実線矢印で示すように冷媒が流れる冷媒回路に切り替えられる。
Furthermore, the air-
この冷媒回路の構成で、空調制御装置40が、センサ群41の検出信号等を読み込み、目標吹出温度TAO等に基づいて、空調制御装置40の出力側に接続された各制御機器の作動状態を決定する。なお、第2暖房モード時に高段側膨脹弁13へ出力される制御信号等については、第1暖房モードと同様に決定される。
With this refrigerant circuit configuration, the air
従って、第2暖房モード時のヒートポンプサイクル10では、図9に示すように、圧縮機11の吐出ポート11cから吐出された高圧冷媒(図9のa13点)が室内凝縮器12へ流入し、室内送風空気と熱交換して放熱する(図9のa13点→b13点)。これにより、室内送風空気が加熱される。
Therefore, in the
室内凝縮器12から流出した冷媒は、絞り状態となっている高段側膨脹弁13にて低圧冷媒となるまで等エンタルピ的に減圧膨脹され(図9のb13点→c13点)、統合弁14の気液分離空間141bに流入する。
The refrigerant flowing from the
そして、気液分離空間141bへ流入した冷媒は、冷房運転モードと同様に、開閉機構16が閉弁状態となっているので、気相側流出口142aから中間圧冷媒通路15へ冷媒が流出することなく、液相冷媒通路141dに流入する。
The refrigerant that has flowed into the gas-
続いて、液相冷媒通路141dに流入した冷媒は、電磁弁18が開弁状態となっているので、固定絞り17にて殆ど減圧されることなく統合弁14の液相側流出口141eから流出する。
Subsequently, the refrigerant that has flowed into the liquid-
統合弁14の液相側流出口141eから流出した冷媒は、室外熱交換器20へ流入し、室外熱交換器20にて送風ファン21から送風された外気と熱交換して吸熱する(図9のc13点→d13点)。以降の作動は第1暖房モードと同様であるため説明を省略する。
The refrigerant that has flowed out of the liquid-
以上の如く、第2暖房モードでは、室内凝縮器12にて圧縮機11から吐出された冷媒の有する熱を室内送風空気に放熱させて、加熱された室内送風空気を車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の暖房を実現することができる。
As described above, in the second heating mode, the heat of the refrigerant discharged from the
ここで、第2暖房モード時を、第1暖房モードに対して、外気温が高い場合等のように暖房負荷が比較的低い場合に実行することの効果を説明する。第1暖房モードでは、上述の如く、ガスインジェクションサイクルを構成することができるので、ヒートポンプサイクル10全体としてのCOPを向上させることができる。
Here, the effect of executing the second heating mode when the heating load is relatively low, such as when the outside air temperature is high, is described with respect to the first heating mode. In the first heating mode, since the gas injection cycle can be configured as described above, the COP of the
つまり、理論的には、圧縮機11の回転数が同一であれば、第1暖房モードは、第2暖房モード時よりも高い暖房性能を発揮することができる。換言すると、同一の暖房性能を発揮させるために必要な圧縮機11の回転数(冷媒吐出能力)は、第2暖房モードよりも第1暖房モード時の方が低くなる。
That is, theoretically, if the rotation speed of the
ところが、圧縮機11には、圧縮効率が最大(ピーク)となる最大効率回転数があり、最大効率回転数よりも回転数が低くなると、圧縮効率が大きく低下してしまうという特性がある。このため、暖房負荷が比較的低い場合に圧縮機11を最大効率回転数よりも低い回転数で作動させると、第1暖房モードでは、却ってCOPが低下してしまうことがある。
However, the
そこで、本実施形態では、上述の最大効率回転数を基準回転数として、第1暖房モードの実行中に、圧縮機11の回転数が基準回転数以下となってしまう場合に第2暖房モードへ切り替えるようにしている。なお、第2暖房モードから第1暖房モードへの切替は、第2暖房モードの実行中に基準回転数に対して予め定めた所定量を加えた回転数以上となった際に行うようにすればよい。
Therefore, in the present embodiment, when the rotation speed of the
これにより、第1暖房モードおよび第2暖房モードのうち高いCOPを発揮できる運転モードを選択することができる。従って、第1暖房モードの実行中に、圧縮機11の回転数が基準回転数以下となってしまう場合であっても、第2暖房モードへ切り替えることにより、ヒートポンプサイクル10全体としてのCOPを向上させることができる。
Thereby, the operation mode which can exhibit high COP can be selected among 1st heating mode and 2nd heating mode. Therefore, even when the rotation speed of the
(C)除湿暖房運転モード
次に、除湿暖房運転モードについて説明する。除湿暖房運転モードは、例えば、冷房運転モード時に車室内温度設定スイッチによって設定された設定温度が外気温よりも高い温度に設定された際に実行される。
(C) Dehumidification heating operation mode Next, the dehumidification heating operation mode will be described. The dehumidifying and heating operation mode is executed, for example, when the set temperature set by the vehicle interior temperature setting switch in the cooling operation mode is set higher than the outside air temperature.
除湿暖房運転モードでは、空調制御装置40が、高段側膨脹弁13および低段側膨脹弁22を全開状態あるいは絞り状態とし、迂回用開閉弁251を閉弁状態とする。
In the dehumidifying and heating operation mode, the air
さらに、空調制御装置40が、電磁弁18のソレノイド182へ給電し、液相側弁体181が液相冷媒通路141dを開いた状態(電磁弁18の開弁状態)とする。この場合、固定絞り17の前後の圧力が同等となり、副弁部材164が連通路161bを閉鎖する位置に変位するので、図4に示すように、主弁部材161が気相冷媒通路142bを閉じた状態(開閉機構16の閉弁状態)となる。これにより、ヒートポンプサイクル10は、冷房運転モードと同様に、図1の実線矢印で示すように冷媒が流れる冷媒回路に切り替えられる。
Furthermore, the air-
この冷媒回路の構成で、空調制御装置40が、冷房運転モードと同様に、センサ群41の検出信号等を読み込み、目標吹出温度TAO等に基づいて、空調制御装置40の出力側に接続された各制御機器の作動状態を決定する。
With this refrigerant circuit configuration, the air-
例えば、エアミックスドア34のサーボモータへ出力される制御信号については、エアミックスドア34がバイパス通路35を閉塞し、室内蒸発器23通過後の送風空気の全流量が室内凝縮器12を通過するように決定される。
For example, for the control signal output to the servo motor of the
さらに、本実施形態の除湿暖房運転モードでは、設定温度と外気温との温度差に応じて、高段側膨脹弁13および低段側膨脹弁22の絞り開度を変化させている。具体的には、前述した目標吹出温度TAOの上昇に伴って、以下の第1〜第4除湿暖房モードを実行する。
Further, in the dehumidifying and heating operation mode of the present embodiment, the throttle openings of the high stage
(C1):第1除湿暖房モード
第1除湿暖房モードでは、高段側膨脹弁13を全開状態とし、低段側膨脹弁22を絞り状態とする。従って、サイクル構成(冷媒流路)については、冷房運転モードと全く同様となるものの、エアミックスドア34が室内凝縮器12の空気通路を全開しているので、サイクルを循環する冷媒の状態については図10のモリエル線図に示すように変化する。
(C1): 1st dehumidification heating mode In 1st dehumidification heating mode, the high stage
すなわち、図10に示すように、圧縮機11の吐出ポート11cから吐出された高圧冷媒(図10のa14点)は、室内凝縮器12へ流入して、室内蒸発器23にて冷却されて除湿された室内送風空気と熱交換して放熱する(図10のa14点→b114点)。これにより、室内送風空気が加熱される。
That is, as shown in FIG. 10, the high-pressure refrigerant (point a 14 in FIG. 10) discharged from the
室内凝縮器12から流出した冷媒は、高段側膨脹弁13が全開状態となっているので、高段側膨脹弁13にて殆ど減圧されることなく統合弁14内部の気液分離空間141bに流入する。
Since the high-
そして、統合弁14の気液分離空間141bに流入した冷媒は、冷房運転モードと同様に、固定絞り17にて殆ど減圧されることなく液相側流出口141eから流出し、室外熱交換器20へ流入する。
Then, the refrigerant that has flowed into the gas-
室外熱交換器20へ流入した冷媒は、送風ファン21から送風された外気と熱交換して放熱する(図10のb114点→b214点)。以降の作動は冷房運転モードと同様であるため説明を省略する。
The refrigerant flowing into the
以上の如く、第1除湿暖房モード時には、室内蒸発器23にて冷却され除湿された室内送風空気を、室内凝縮器12にて加熱して車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の除湿暖房を実現することができる。
As described above, in the first dehumidifying and heating mode, the indoor blown air cooled and dehumidified by the
(C2):第2除湿暖房モード
次に、第1除湿暖房モードの実行中に、目標吹出温度TAOが予め定めた第1基準温度よりも高くなった際には、第2除湿暖房モードが実行される。第2除湿暖房モードでは、高段側膨脹弁13を絞り状態とし、低段側膨脹弁22の絞り開度を第1除湿暖房モードよりも増加させた絞り状態とする。従って、第2除湿暖房モードでは、サイクルを循環する冷媒の状態については図11のモリエル線図に示すように変化する。
(C2): Second Dehumidifying Heating Mode Next, when the target blowing temperature TAO becomes higher than a predetermined first reference temperature during execution of the first dehumidifying heating mode, the second dehumidifying heating mode is executed. Is done. In the second dehumidifying and heating mode, the high stage
すなわち、図11に示すように、圧縮機11の吐出ポート11cから吐出された高圧冷媒(図11のa15点)は、第1除湿暖房モードと同様に、室内凝縮器12へ流入して、室内蒸発器23にて冷却されて除湿された室内送風空気と熱交換して放熱する(図11のa15点→b115点)。これにより、室内送風空気が加熱される。
That is, as shown in FIG. 11, (a 15 point in FIG. 11) the high-pressure refrigerant discharged from the
室内凝縮器12から流出した冷媒は、絞り状態となっている高段側膨脹弁13によって外気温よりも温度の高い中間圧冷媒となるまで等エンタルピ的に減圧される(図11のb115点→b215点)。
The refrigerant that has flowed out of the
高段側膨脹弁13にて減圧された冷媒は、統合弁14の気液分離空間141bに流入して、冷房運転モードと同様に、固定絞り17にて殆ど減圧されることなく液相側流出口141eから流出する。
The refrigerant depressurized by the high stage
統合弁14の液相側流出口141eから流出した冷媒は、室外熱交換器20へ流入し、室外熱交換器20にて送風ファン21から送風された外気と熱交換して放熱する(図11のb215点→b315点)。
The refrigerant that has flowed out of the liquid-
さらに、室外熱交換器20から流出した冷媒は、低段側膨脹弁22にて等エンタルピ的に減圧されて(図11のb315点→c15点)、室内蒸発器23へ流入する。以降の作動は冷房運転モードと同様であるため説明を省略する。
Furthermore, the refrigerant that has flowed out of the
以上の如く、第2除湿暖房モードでは、第1除湿暖房モードと同様に、室内蒸発器23にて冷却され除湿された室内送風空気を、室内凝縮器12にて加熱して車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の除湿暖房を実現することができる。
As described above, in the second dehumidifying and heating mode, similarly to the first dehumidifying and heating mode, the indoor blowing air cooled and dehumidified by the
この際、第2除湿暖房モードでは、高段側膨脹弁13を絞り状態としているので、第1除湿暖房モードに対して、室外熱交換器20へ流入する冷媒の温度を低下させることができる。従って、室外熱交換器20における冷媒の温度と外気温との温度差を縮小して、室外熱交換器20における冷媒の放熱量を低減できる。
At this time, in the second dehumidifying and heating mode, since the high stage
その結果、第1除湿暖房モード時に対してサイクルを循環する冷媒循環流量を増加させることなく、室内凝縮器12における冷媒圧力を上昇させることができ、第1除湿暖房モードよりも室内凝縮器12から吹き出される温度を上昇させることができる。
As a result, it is possible to increase the refrigerant pressure in the
(C3):第3除湿暖房モード
次に、第2除湿暖房モードの実行中に、目標吹出温度TAOが予め定めた第2基準温度(第2基準温度>第1基準温度)よりも高くなった際には、第3除湿暖房モードが実行される。第3除湿暖房モードでは、高段側膨脹弁13の絞り開度を第2除湿暖房モードよりも縮小させた絞り状態とし、低段側膨脹弁22の絞り開度を第2除湿暖房モードよりも増加させる。従って、第3除湿暖房モードでは、サイクルを循環する冷媒の状態については図12のモリエル線図に示すように変化する。
(C3): Third dehumidifying heating mode Next, during the execution of the second dehumidifying heating mode, the target blowing temperature TAO became higher than a predetermined second reference temperature (second reference temperature> first reference temperature). At that time, the third dehumidifying heating mode is executed. In the third dehumidifying and heating mode, the throttle opening of the high stage
すなわち、図12に示すように、圧縮機11の吐出ポート11cから吐出された高圧冷媒(図12のa16点)は、第1除湿暖房モードと同様に、室内凝縮器12へ流入して、室内蒸発器23にて冷却されて除湿された室内送風空気と熱交換して放熱する(図12のa16点→b16点)。これにより、室内送風空気が加熱される。
That is, as shown in FIG. 12, the high-pressure refrigerant discharged from the
室内凝縮器12から流出した冷媒は、絞り状態となっている高段側膨脹弁13によって外気温よりも温度の低い中間圧冷媒となるまで等エンタルピ的に減圧される(図12のb16点→c116点)。
The refrigerant that has flowed out of the
高段側膨脹弁13にて減圧された冷媒は、統合弁14の気液分離空間141bに流入し、冷房運転モードと同様に、固定絞り17にて殆ど減圧されることなく液相側流出口141eから流出する。
The refrigerant depressurized by the high stage
液相側流出口141eから流出した冷媒は、室外熱交換器20へ流入し、室外熱交換器20にて送風ファン21から送風された外気と熱交換して吸熱する(図12のc116点→c216点)。
The refrigerant that has flowed out of the liquid-
さらに、室外熱交換器20から流出した冷媒は、低段側膨脹弁22にて等エンタルピ的に減圧されて(図12のc216点→c316点)、室内蒸発器23へ流入する。以降の作動は冷房運転モードと同様であるため説明を省略する。
Furthermore, the refrigerant that has flowed out of the
以上の如く、第3除湿暖房モードでは、第1除湿暖房モードと同様に、室内蒸発器23にて冷却され除湿された室内送風空気を、室内凝縮器12にて加熱して車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の除湿暖房を実現することができる。
As described above, in the third dehumidifying and heating mode, similarly to the first dehumidifying and heating mode, the indoor blowing air cooled and dehumidified by the
この際、第3除湿暖房モードでは、高段側膨脹弁13の絞り開度を縮小させることによって、室外熱交換器20を蒸発器として作用させているので、第2除湿暖房モードに対して、室外熱交換器20における冷媒の吸熱量を増加させることができる。
At this time, in the third dehumidifying and heating mode, the
その結果、第2除湿暖房モード時に対して、圧縮機11の吸入冷媒密度を上昇させることができ、圧縮機11の回転数を増加させることなく、室内凝縮器12における冷媒圧力を上昇させることができる。従って、第3除湿暖房モードでは、第2除湿暖房モードよりも室内凝縮器12から吹き出される温度を上昇させることができる。
As a result, the suction refrigerant density of the
(C4):第4除湿暖房モード
次に、第3除湿暖房モードの実行中に、目標吹出温度TAOが予め定めた第3基準温度(第3基準温度>第2基準温度)よりも高くなった際には、第4除湿暖房モードが実行される。第4除湿暖房モードでは、高段側膨脹弁13の絞り開度を第3除湿暖房モードよりも縮小させた絞り状態とし、低段側膨脹弁22を全開状態とする。従って、第4除湿暖房モードでは、サイクルを循環する冷媒の状態については図13のモリエル線図に示すように変化する。
(C4): Fourth Dehumidifying Heating Mode Next, during the execution of the third dehumidifying heating mode, the target blowing temperature TAO has become higher than a predetermined third reference temperature (third reference temperature> second reference temperature). At that time, the fourth dehumidifying heating mode is executed. In the fourth dehumidifying and heating mode, the throttle opening of the high stage
すなわち、図13に示すように、圧縮機11の吐出ポート11cから吐出された高圧冷媒(図13のa17点)は、第1除湿暖房モードと同様に、室内凝縮器12へ流入して、室内蒸発器23にて冷却されて除湿された室内送風空気と熱交換して放熱する(図13のa17点→b17点)。これにより、室内送風空気が加熱される。
That is, as shown in FIG. 13, the high-pressure refrigerant discharged from the
室内凝縮器12から流出した冷媒は、絞り状態となっている高段側膨脹弁13によって外気温よりも温度の低い低圧冷媒となるまで等エンタルピ的に減圧される(図13のb17点→c117点)。
The refrigerant that has flowed out of the
高段側膨脹弁13にて減圧された冷媒は、統合弁14の気液分離空間141bに流入し、冷房運転モードと同様に、固定絞り17にて殆ど減圧されることなく液相側流出口141eから流出する。
The refrigerant depressurized by the high stage
統合弁14の液相側流出口141eから流出した冷媒は、室外熱交換器20へ流入し、室外熱交換器20にて送風ファン21から送風された外気と熱交換して吸熱する(図13のc117点→c217点)。
The refrigerant flowing out from the liquid-
さらに、室外熱交換器20から流出した冷媒は、低段側膨脹弁22が全開状態となっているので、減圧されることなく室内蒸発器23へ流入する。以降の作動は冷房運転モードと同様であるため説明を省略する。
Furthermore, the refrigerant that has flowed out of the
以上の如く、第4除湿暖房モードでは、第1〜第3除湿暖房モード時と同様に、室内蒸発器23にて冷却され除湿された室内送風空気を、室内凝縮器12にて加熱して車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の除湿暖房を実現することができる。
As described above, in the fourth dehumidifying and heating mode, similarly to the first to third dehumidifying and heating modes, the indoor blast air cooled and dehumidified by the
この際、第4除湿暖房モードでは、第3除湿暖房モードと同様に室外熱交換器20を蒸発器として作用させると共に、第3除湿暖房モードよりも高段側膨脹弁13の絞り開度を縮小させているので、室外熱交換器20における冷媒蒸発温度を低下させることができる。従って、第3除湿暖房モードよりも室外熱交換器20における冷媒の温度と外気温との温度差を拡大させて、室外熱交換器20における冷媒の吸熱量を増加させることができる。
At this time, in the fourth dehumidifying and heating mode, the
その結果、第3除湿暖房モード時に対して、圧縮機11の吸入冷媒密度を上昇させることができ、圧縮機11の回転数を増加させることなく、室内凝縮器12における冷媒圧力を上昇させることができる。従って、第4除湿暖房モードでは、第3除湿暖房モードよりも室内凝縮器12から吹き出される温度を上昇させることができる。
As a result, the suction refrigerant density of the
以上説明した本実施形態の車両用空調装置1では、上記の如く、ヒートポンプサイクル10の冷媒回路を切り替えることによって、種々のサイクル構成を実現して、車室内の適切な冷房、暖房、および除湿暖房を実現できる。
In the vehicle air conditioner 1 of the present embodiment described above, various cycle configurations are realized by switching the refrigerant circuit of the
本実施形態のように電気自動車に適用される車両用空調装置1では、内燃機関(エンジン)を搭載する車両のようにエンジンの廃熱を車室内の暖房のために利用できない。従って、本実施形態のヒートポンプサイクル10のように、暖房運転モード時にガスインジェクションサイクル、および通常サイクルに切り替えることで、暖房負荷によらず高いCOPを発揮させることできることは、極めて有効である。
In the vehicle air conditioner 1 that is applied to an electric vehicle as in the present embodiment, the waste heat of the engine cannot be used for heating the passenger compartment as in a vehicle equipped with an internal combustion engine (engine). Therefore, as in the
また、本実施形態では、ヒートポンプサイクル10をガスインジェクションサイクルとして機能させるために必要な開閉機構16、気液分離手段(気液分離空間141b)、固定絞り17、電磁弁18等の構成部品と一体的に構成した統合弁14を採用している。このため、ガスインジェクションサイクルと通常サイクルとを切替可能なヒートポンプサイクル10を、簡素なサイクル構成で実現することができる。
In the present embodiment, the opening /
特に、本実施形態の開閉機構16は、電磁弁18のソレノイド182が液相側弁体181を液相冷媒通路141dの閉鎖位置に変位させた際に、副弁部材164が主弁部材161に形成された連通路161bを開放する位置に変位する構造となっている。
In particular, in the opening /
加えて、本実施形態の開閉機構16は、副弁部材164により連通路161bが開放された際に、主弁部材161が気相冷媒通路142bを開く位置に変位する構造となっている。
In addition, the opening /
これによれば、液相側弁体181を液相冷媒通路141dの閉鎖位置に変位させることで、気相冷媒通路142bを開く位置に主弁部材161を変位させることができる。すなわち、真空引きにより中間圧冷媒通路15(下流側通路142g)が真空(圧力≒0)となっていたとしても、開閉機構16により気相冷媒通路142bを開放して、中間圧冷媒通路15へ冷媒を充填することができる。
According to this, the
以上の如く、本実施形態の統合弁14によれば、冷媒充填作業の真空引きに伴って中間圧冷媒通路15(気相冷媒通路142b)の開閉動作が不能となる不具合を解消すると共に、ヒートポンプサイクル10の搭載対象物への搭載性を向上させることが可能となる。
As described above, according to the
(第2実施形態)
次に、第2実施形態について図14〜図17を用いて説明する。なお、本実施形態では、第1実施形態と同様または均等な部分についての説明を省略、または簡略化して説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, description of the same or equivalent parts as in the first embodiment will be omitted or simplified.
図14〜図17に示すように、本実施形態の開閉機構16は、ソレノイド182が液相側弁体181を液相冷媒通路141dの閉鎖位置に変位させる際に液相側弁体181に作用する力により、副弁部材166が連通路167を開く構造となっている。
As shown in FIGS. 14 to 17, the opening /
本実施形態の副弁部材166は、ソレノイド182に生ずる力を液相側弁体181に伝えるシャフト181cに連結され、液相側弁体181の作動に連動して、ボデー140に形成された連通路167を開閉するように構成されている。
The
具体的には、副弁部材166は、液相側弁体181における弁座部141fと接触する部位の反対側に一体に設けられ、液相側弁体181と連動して、連通路167を開放する開放位置、および連通路167を閉鎖する閉鎖位置とに変位する。なお、本実施形態の液相側弁体181には、液相側弁体181に液相冷媒通路141dを開く方向へ荷重をかけるようにスプリング181aが付勢されている。
Specifically, the
また、副弁部材166は、ロワーブロック141におけるソレノイド182と対向する位置に配置された円筒状の筒状体143の内側壁面により摺動可能に支持されている。この筒状体143には、その内側壁面に、副弁部材166に設けられたシール部材166aが接離する副弁座部143aが形成されている。
The
本実施形態の連通路167は、背圧室142eに連通する第1連通穴167a、および下流側通路142gに連通する第2連通穴167bにより構成されている。
The
第1連通穴167aは、筒状体143内部の弁座部143aよりも副弁部材166側の空間と背圧室142eとが連通するように、各ブロック141、142、筒状体143に跨って形成されている。
The
また、第2連通穴167bは、筒状体143内部の弁座部143aよりもソレノイド182側の空間と下流側通路142gとが連通するように、各ブロック141、142、筒状体143、規制部材163に跨って形成されている。なお、筒状体143内部は、連通路167と液相冷媒通路141dとが連通しないように、副弁部材166における内側壁面に接触する部位と、ソレノイド182とにより区画されている。
In addition, the
次に、本実施形態の開閉機構16の開閉作動を説明する。まず、冷媒充填作業にて中間圧冷媒通路15へ冷媒を充填する際の開閉機構16の開閉作動について説明する。
Next, the opening / closing operation of the opening /
中間圧冷媒通路15へ冷媒を充填する際には、ソレノイド182への給電を停止して液相冷媒通路141dを閉じる位置に液相側弁体181を変位させる。液相側弁体181が液相冷媒通路141dを閉じる位置に変位すると、これに連動して、副弁部材166が、副弁座部143aから離間する位置に変位して、連通路167が開放される。
When the intermediate pressure
この際、主弁部材161に作用する下流側通路142gの圧力P1および背圧室142eの圧力P2が打ち消し合うように作用する。これにより、主弁部材161は、主弾性部材162による荷重Fsp1によって、図16、図17に示すように、主弁座部142fから離間する位置に変位し、気相冷媒通路142bが開放される。
At this time, the pressure P1 of the
このように、本実施形態では、ソレノイド182への給電を停止することで、開閉機構16により気相冷媒通路142bが開放されるので、当該気相冷媒通路142bを介して中間圧冷媒通路15へ冷媒を充填することができる。
Thus, in this embodiment, since the gas-phase
続いて、ソレノイド182へ給電して液相冷媒通路141dを開く位置に液相側弁体181を変位させる冷房運転モード、第2暖房モード、および除湿暖房運転モード時について説明する。
Subsequently, the cooling operation mode, the second heating mode, and the dehumidifying heating operation mode in which the liquid-phase
これらの運転モードを実行時には、ソレノイド182への給電により液相側弁体181が液相冷媒通路141dを開く位置に変位すると、副弁部材166が、副弁座部143aに接触する位置に変位して、連通路167が閉鎖される。
When these operation modes are executed, when the liquid-phase
この際、主弁部材161に対して背圧室142eの圧力P2による力が閉弁方向に作用する。これにより、主弁部材161は、図14、図15に示すように、主弁座部142fに接触する位置に変位し、気相冷媒通路142bが閉鎖される。
At this time, the force due to the pressure P2 in the
このように、本実施形態では、冷房運転モード、第2暖房モード、および除湿暖房運転モード時には、開閉機構16により気相冷媒通路142bが閉鎖されるので、中間圧冷媒通路15を介して気相冷媒が圧縮機11の中間圧ポート11dに流入することはない。
As described above, in the present embodiment, in the cooling operation mode, the second heating mode, and the dehumidifying heating operation mode, the gas-phase
なお、ソレノイド182への給電を停止して液相冷媒通路141dを閉じる位置に液相側弁体181を変位させる第1暖房モード時については、中間圧冷媒通路15へ冷媒を充填する際と同様であるため、説明を省略する。
In the first heating mode in which the liquid-phase
その他の構成、および作動については、第1実施形態と同様である。本実施形態の開閉機構16は、電磁弁18のソレノイド182が液相側弁体181を液相冷媒通路141dの閉鎖位置に変位させた際に、副弁部材166がボデー140に形成された連通路167を開放する位置に変位するように構造となっている。
Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment. In the opening /
そして、本実施形態の開閉機構16は、副弁部材164により連通路161bが開放された際に、主弁部材161が気相冷媒通路142bを開く位置に変位する構造となっている。
The opening /
これによれば、真空引きにより中間圧冷媒通路15(下流側通路142g)が真空(圧力≒0)となっていたとしても、第1実施形態と同様に、開閉機構16により気相冷媒通路142bを開放して、中間圧冷媒通路15へ冷媒を充填することができる。
According to this, even if the intermediate pressure refrigerant passage 15 (
従って、本実施形態の統合弁14によれば、第1実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
Therefore, according to the
(他の実施形態)
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。例えば、以下のように種々変形可能である。
(Other embodiments)
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, In the range described in the claim, it can change suitably. For example, various modifications are possible as follows.
(1)上述の各実施形態では、本発明の統合弁14を電気自動車の車両用空調装置1のヒートポンプサイクル10に適用する例について説明したが、これに限定されない。例えば、ハイブリッド自動車の如く、エンジン廃熱が不充分なり得る車両の空調装置のヒートポンプサイクル10に、本発明の統合弁14を適用してもよい。
(1) In the above-described embodiments, the example in which the
(2)上述の各実施形態では、本発明の統合弁14を車両用空調装置1のヒートポンプサイクル10に適用した例を説明したが、これに限定されず、例えば、据置型空調装置や液体加熱装置(例えば、給湯機)等のヒートポンプサイクル10に適用してもよい。
(2) In each of the above-described embodiments, the example in which the
(3)上述の各実施形態では、各膨脹弁13、22、電磁弁18、迂回用開閉弁251等にてヒートポンプサイクル10の冷媒回路の切り替えることで、種々の運転モードを実現する例について説明したが、これに限定されない。
(3) In the above-described embodiments, examples in which various operation modes are realized by switching the refrigerant circuit of the
ヒートポンプサイクル10は、ガスインジェクションサイクルとガスインジェクションサイクル以外の通常サイクルとを切替可能な構成であればよい。例えば、ヒートポンプサイクル10は、第1暖房モードおよび第2暖房モードからなる暖房運転モードだけが実現可能な構成となっていてもよいし、第1暖房モードおよび冷房運転モードだけが実現可能な構成となっていてもよい。勿論、種々の運転モードを設ける方が、熱交換対象流体(送風空気)の温度を適切に温度調整できる点で有効である。
The
(4)上述の各実施形態では、高段側膨脹弁13を電気式の可変絞り機構で構成する例について説明したが、これに限定されない。例えば、高段側膨脹弁13を、固定絞り、固定絞りを迂回する迂回通路、当該迂回通路を開閉する通路開閉弁で構成してもよい。
(4) In each of the above-described embodiments, the example in which the high stage
(5)上述の各実施形態では、液相冷媒通路141dを開閉する電磁弁18を、ノーマルクローズ型の電磁弁により構成する例について説明したが、ノーマルオープン型の電磁弁で構成してもよい。
(5) In each of the above embodiments, the example in which the
(6)上述の各実施形態では、電磁弁18を駆動する駆動機構としてソレノイド182を採用する例について説明したが、これに限らず、例えば、ステッピングモータを電磁弁18の駆動機構として採用してもよい。
(6) In each of the above-described embodiments, the example in which the
(7)上述の第2実施形態では、副弁部材166を液相側弁体181における弁座部141fと接触する部位の反対側に一体に構成する例について説明したが、これに限定されない。副弁部材166は、液相側弁体181と連動して、連通路167を開放する開放位置、および連通路167を閉鎖する閉鎖位置とに変位する構成であれば、副弁部材166と液相側弁体181とを別体で構成する構造(例えば、パイロット方式の弁構造)としてもよい。
(7) In the above-described second embodiment, the example in which the
(8)上述の各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。 (8) The above-described embodiments are not irrelevant to each other, and can be appropriately combined unless the combination is clearly impossible.
(9)上述の各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。 (9) In each of the above-described embodiments, the elements constituting the embodiment are not necessarily essential unless explicitly stated as essential and clearly considered essential in principle. Needless to say.
(10)上述の各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されない。 (10) In each of the above-described embodiments, when numerical values such as the number, numerical value, quantity, range, etc. of the constituent elements of the embodiment are mentioned, the specific number is clearly specified when clearly indicated as essential. It is not limited to the specific number except when limited to.
(11)上述の各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されない。 (11) In each of the above-described embodiments, when referring to the shape, positional relationship, etc. of the component, etc., unless otherwise specified, and in principle limited to a specific shape, positional relationship, etc. It is not limited to shape, positional relationship, and the like.
14 統合弁(ヒートポンプ用統合弁)
16 開閉機構
161 主弁部材
162 主弾性部材
164、166 副弁部材
165、167 連通路
181 液相側弁体
182 ソレノイド(駆動機構)
14 Integrated valve (Integrated valve for heat pump)
16 Opening /
Claims (3)
圧縮機(11)から吐出された冷媒を流入させる冷媒流入口(141a)、前記冷媒流入口から流入した冷媒の気液を分離する気液分離空間(141b)、前記気液分離空間にて分離された液相冷媒を流出させる液相側流出口(141e)、前記気液分離空間にて分離された気相冷媒を流出させる気相側流出口(142a)が形成されたボデー(140)と、
前記ボデーに収容され、前記気液分離空間から前記液相側流出口へ至る液相冷媒通路(141d)を開閉する液相側弁体(181)と、
前記液相冷媒通路を開放する開放位置および前記液相冷媒通路を閉鎖する閉鎖位置に前記液相側弁体を変位させる駆動機構(182)と、
前記駆動機構が前記液相側弁体を前記液相冷媒通路の閉鎖位置に変位させた際に前記液相冷媒を減圧させて前記液相側流出口へ流出させる固定絞り(17)と、
前記ボデーに収容され、前記気液分離空間から前記気相側流出口へ至る気相冷媒通路を開閉する開閉機構(16)と、を備え、
前記気相側流出口は、前記気相冷媒を前記圧縮機における圧縮過程の冷媒と合流させる中間圧ポート(11d)へ導く中間圧冷媒通路(15)に接続されており、
前記開閉機構が前記気相冷媒通路を閉じた際の前記気相冷媒通路における前記気液分離空間側の冷媒通路を上流側通路(142h)とし、前記気相冷媒通路における前記気相側流出口側の冷媒通路を下流側通路(142g)としたとき、
前記ボデーには、前記上流側通路の圧力が導入される背圧室(142e)が形成されており、
前記開閉機構は、前記気相冷媒通路を閉鎖する閉鎖位置および前記気相冷媒通路を開放する開放位置に変位する主弁部材(161)、前記主弁部材に対して前記気相冷媒通路を開く方向に荷重をかける主弾性部材(162)、前記下流側通路と前記背圧室とを連通させる連通路(161b、167)を開閉する副弁部材(164、166)を含んで構成され、
前記主弁部材は、前記気相冷媒通路を開く方向に作用する前記下流側通路の圧力と前記気相冷媒通路を閉じる方向に作用する前記背圧室の圧力との圧力差、および前記主弾性部材からの荷重に応じて前記気相冷媒通路を開閉するように構成され、
前記副弁部材は、前記駆動機構が前記液相側弁体を前記液相冷媒通路の閉鎖位置に変位させた際に、前記連通路を開くように構成されていることを特徴とするヒートポンプ用統合弁。 An integrated valve for a heat pump applied to a heat pump cycle that can be switched to a gas injection cycle,
Separation is performed in the refrigerant inlet (141a) through which the refrigerant discharged from the compressor (11) flows, the gas-liquid separation space (141b) that separates the gas and liquid of the refrigerant flowing in from the refrigerant inlet, and the gas-liquid separation space. A body (140) formed with a liquid phase side outlet (141e) for flowing out the liquid refrigerant, and a gas phase outlet (142a) for discharging the vapor refrigerant separated in the gas-liquid separation space; ,
A liquid phase side valve body (181) that is accommodated in the body and opens and closes a liquid phase refrigerant passage (141d) from the gas-liquid separation space to the liquid phase side outlet;
A drive mechanism (182) for displacing the liquid-phase side valve element to an open position for opening the liquid-phase refrigerant passage and a closed position for closing the liquid-phase refrigerant passage;
A fixed throttle (17) that depressurizes the liquid-phase refrigerant to flow out to the liquid-phase side outlet when the drive mechanism displaces the liquid-phase side valve element to the closed position of the liquid-phase refrigerant passage;
An opening and closing mechanism (16) that is accommodated in the body and opens and closes a gas-phase refrigerant passage from the gas-liquid separation space to the gas-phase side outlet,
The gas-phase side outlet is connected to an intermediate-pressure refrigerant passage (15) that leads to an intermediate-pressure port (11d) that merges the gas-phase refrigerant with a refrigerant in a compression process in the compressor,
The gas-liquid separation space side refrigerant passage in the gas-phase refrigerant passage when the opening / closing mechanism closes the gas-phase refrigerant passage is an upstream passage (142h), and the gas-phase side outlet in the gas-phase refrigerant passage is When the refrigerant passage on the side is the downstream passage (142g),
The body is formed with a back pressure chamber (142e) into which the pressure of the upstream passage is introduced,
The opening / closing mechanism opens a gas-phase refrigerant passage to the main valve member (161) that is displaced to a closed position for closing the gas-phase refrigerant passage and an open position for opening the gas-phase refrigerant passage. A main elastic member (162) for applying a load in the direction, and a sub-valve member (164, 166) for opening and closing the communication passages (161b, 167) for communicating the downstream passage and the back pressure chamber,
The main valve member includes a pressure difference between a pressure of the downstream passage acting in a direction of opening the gas-phase refrigerant passage and a pressure of the back pressure chamber acting in a direction of closing the gas-phase refrigerant passage, and the main elasticity. Configured to open and close the gas-phase refrigerant passage according to a load from a member,
The sub-valve member is configured to open the communication passage when the drive mechanism displaces the liquid-phase side valve body to the closed position of the liquid-phase refrigerant passage. Integrated valve.
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