JP6232592B2 - VEHICLE HEAT PUMP DEVICE AND VEHICLE AIR CONDITIONER - Google Patents
VEHICLE HEAT PUMP DEVICE AND VEHICLE AIR CONDITIONER Download PDFInfo
- Publication number
- JP6232592B2 JP6232592B2 JP2016197739A JP2016197739A JP6232592B2 JP 6232592 B2 JP6232592 B2 JP 6232592B2 JP 2016197739 A JP2016197739 A JP 2016197739A JP 2016197739 A JP2016197739 A JP 2016197739A JP 6232592 B2 JP6232592 B2 JP 6232592B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- refrigerant
- vehicle
- coolant
- heat pump
- heat exchanger
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/32—Cooling devices
- B60H1/3204—Cooling devices using compression
- B60H1/3228—Cooling devices using compression characterised by refrigerant circuit configurations
- B60H1/32281—Cooling devices using compression characterised by refrigerant circuit configurations comprising a single secondary circuit, e.g. at evaporator or condenser side
Description
本発明は、車両用ヒートポンプ装置および車両用空調装置に関する。 The present invention relates to a vehicle heat pump device and a vehicle air conditioner.
内燃機関と電気モータとの両方を備えた、HEV(Hybrid Electric
Vehicle)、又は、PHV(Plug―in Hybrid Vehicle)と呼ばれる自動車がある。このような自動車に搭載される車両用空調装置では、内燃機関の熱、ならびに、蓄電池の電力によって発生したジュール熱を用いて、車室内の暖房を行うのが一般的である。
HEV (Hybrid Electric) equipped with both an internal combustion engine and an electric motor
There is an automobile called Vehicle (PH) or Plug-in Hybrid Vehicle (PHV). In such a vehicle air conditioner mounted on an automobile, it is common to heat the passenger compartment using the heat of the internal combustion engine and the Joule heat generated by the power of the storage battery.
また、ヒートポンプサイクルを用いて冷房運転を行う車両用空調装置も一般的である。ヒートポンプサイクルは、エンジンルームに配置されるコンプレッサと、車両前面に又は風が導入可能な位置に配置される室外熱交換器と、車室の吸気通路に配置されるエバポレータと、膨張弁等から構成される。コンプレッサにより圧縮された高温高圧の冷媒は室外熱交換器へ送られて冷却され、冷却された冷媒は、膨張弁によりさらに低温低圧にされてエバポレータへ送られる。そして、エバポレータにより車室内へ供給される空気が冷却される。エバポレータは、車室内に設置された空調装置(Heating, Ventilation, and Air Conditioning、以下、HVAC)に備えられる。 A vehicle air conditioner that performs a cooling operation using a heat pump cycle is also common. The heat pump cycle is composed of a compressor arranged in the engine room, an outdoor heat exchanger arranged in the front of the vehicle or at a position where wind can be introduced, an evaporator arranged in the intake passage of the vehicle compartment, an expansion valve, and the like. Is done. The high-temperature and high-pressure refrigerant compressed by the compressor is sent to the outdoor heat exchanger and cooled, and the cooled refrigerant is further lowered to low temperature and low pressure by the expansion valve and sent to the evaporator. And the air supplied to a vehicle interior by an evaporator is cooled. The evaporator is provided in an air conditioner (Heating, Ventilation, and Air Conditioning, hereinafter referred to as HVAC) installed in the passenger compartment.
従来、蓄電池の電力が無駄に消費されないよう、ヒートポンプを利用して車室内の暖房を行う車両用空調装置について、幾つも提案がなされている(例えば特許文献1を参照)。 Conventionally, several proposals have been made on a vehicle air conditioner that heats a vehicle interior using a heat pump so that the power of the storage battery is not wasted (see, for example, Patent Document 1).
冷房運転時のみヒートポンプサイクルを利用する従前の車両用空調装置では、冷媒の配管パターンは上述のように比較的単純になる。 In a conventional vehicle air conditioner that uses a heat pump cycle only during cooling operation, the refrigerant piping pattern is relatively simple as described above.
しかしながら、ヒートポンプサイクルを利用して暖房運転も行うようにした従来の車両用空調装置は、圧縮機、および、水冷媒熱交換器を同一筐体内に収納している(特許文献1の図21〜図24を参照)。冷房運転時のみヒートポンプサイクルを利用する従前の車両用空調装置を、ヒートポンプサイクルを利用した暖房運転も行えるように変更する場合、圧縮機、および、水冷媒熱交換器を同一筐体内に収納したものを用いると、圧縮機周辺の冷媒の配管パターンが大きく変わってしまうという課題があった。 However, a conventional vehicle air conditioner that performs heating operation using a heat pump cycle houses a compressor and a water-refrigerant heat exchanger in the same housing (FIGS. 21 to 21 of Patent Document 1). (See FIG. 24). When changing a conventional vehicle air conditioner that uses a heat pump cycle only during cooling operation so that heating operation using the heat pump cycle can also be performed, a compressor and a water refrigerant heat exchanger are housed in the same housing When is used, there is a problem that the piping pattern of the refrigerant around the compressor is greatly changed.
自動車においては、エンジン、モータ、トランスミッション、空調用コンプレッサ、吸気通路など、様々な構成が狭いスペースに搭載される。従って、各構成のレイアウト自由度は小さい。 In an automobile, various configurations such as an engine, a motor, a transmission, an air conditioning compressor, and an intake passage are mounted in a narrow space. Therefore, the layout flexibility of each configuration is small.
また、自動車の分野では、大きな構成は変更せず、部分的に構成を改変していく所謂マイナーチェンジによって、技術的改良が図られる。 In the field of automobiles, technical improvements are achieved by so-called minor changes in which the configuration is partially changed without changing the large configuration.
車両用空調装置においても、車両のマイナーチェンジとして改良が図られる場合があり、この場合、車両用空調装置の構成の改変は、車両の他の構成に影響を与えない改変であることが求められる。 The vehicle air conditioner may also be improved as a minor change of the vehicle. In this case, the modification of the configuration of the vehicle air conditioner is required to be a modification that does not affect other configurations of the vehicle.
ヒートポンプサイクルを用いた車両用空調装置は、車両の他の構成を避けて冷媒配管が施設される。このため、車両の他の構成に影響を与えずに車両用空調装置を改変するには、冷媒の配管パターンを大きく変更しないことが要件となる。冷媒配管は、冷却液の配管と異なり、高圧に耐える為に、例えば、アルミ製の配管が用いられる。そのため、冷媒配管のレイアウト変更は容易ではない。また、冷媒配管の大きな変更は、車両の他の構成のレイアウトに大きく影響してしまうために好ましくない。 The vehicle air conditioner using the heat pump cycle is provided with refrigerant piping while avoiding other configurations of the vehicle. For this reason, in order to modify the vehicle air conditioner without affecting other configurations of the vehicle, it is a requirement not to greatly change the refrigerant piping pattern. Unlike the coolant pipe, the coolant pipe is made of aluminum, for example, in order to withstand high pressure. Therefore, it is not easy to change the layout of the refrigerant piping. Further, a large change in the refrigerant piping is not preferable because it greatly affects the layout of other components of the vehicle.
本発明の目的は、冷房運転時のみヒートポンプサイクルを用いる従前の車両用空調装置と比較して、冷媒の配管パターンの変更点が少なく、且つ、ヒートポンプサイクルを用いて暖房運転を可能とする車両用ヒートポンプ装置および車両用空調装置を提供することである。 An object of the present invention is for a vehicle that has fewer changes in the refrigerant piping pattern than a conventional vehicle air conditioner that uses a heat pump cycle only during cooling operation, and that enables heating operation using the heat pump cycle. A heat pump device and a vehicle air conditioner are provided.
本発明の一態様に係る車両用ヒートポンプ装置は、筐体の外部にある圧縮機が吐出した高温高圧冷媒を導入して用いる車両用ヒートポンプ装置であって、前記圧縮機が吐出した前記高温高圧冷媒を前記筐体の外部から導入する第1の冷媒導入部と、前記第1の冷媒導入部から導入した前記高温高圧冷媒から冷却液へ放熱可能な水冷媒熱交換器と、前記水冷媒熱交換器を収容する前記筐体と、前記筐体の外部から前記水冷媒熱交換器へ前記冷却液を導入可能な冷却液導入部と、前記水冷媒熱交換器から前記筐体の外部へ前記冷却液を導出可能な冷却液導出部と、前記水冷媒熱交換器を通過した冷媒を前記筐体の外部へ導出する第1の冷媒導出部と、を具備した構成を採る。 A vehicle heat pump device according to an aspect of the present invention is a vehicle heat pump device that uses a high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from a compressor outside a housing and uses the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor. A first refrigerant introduction part for introducing heat from the outside of the housing, a water refrigerant heat exchanger capable of radiating heat from the high-temperature high-pressure refrigerant introduced from the first refrigerant introduction part to the coolant, and the water refrigerant heat exchange The housing for storing the cooler, the coolant introduction part capable of introducing the coolant from the outside of the housing to the water refrigerant heat exchanger, and the cooling from the water refrigerant heat exchanger to the outside of the housing A configuration including a cooling liquid deriving unit capable of deriving a liquid and a first refrigerant deriving unit for deriving the refrigerant that has passed through the water refrigerant heat exchanger to the outside of the casing is adopted.
本発明によれば、車両用ヒートポンプ装置を、室外熱交換器、圧縮機、およびエバポレータに配管接続することで、冷房運転だけでなく、容易にヒートポンプサイクルを利用した暖房運転を行うことができる。さらに、冷房運転時にヒートポンプサイクルを用いる従前の車両用空調装置と比較して、冷媒の配管パターンの変更点が少なくなる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, heating operation using not only cooling operation but a heat pump cycle can be easily performed by connecting the vehicle heat pump apparatus to an outdoor heat exchanger, a compressor, and an evaporator. Furthermore, compared with a conventional vehicle air conditioner that uses a heat pump cycle during cooling operation, the number of changes in the refrigerant piping pattern is reduced.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態の車両用ヒートポンプ装置および車両用空調装置を示す構成図である。 FIG. 1 is a configuration diagram showing a vehicle heat pump device and a vehicle air conditioner according to an embodiment of the present invention.
本発明の実施形態の車両用空調装置は、車両用ヒートポンプ装置10と、エンジン冷
却器40(内燃機関冷却器に相当)と、ヒータコア44と、エバポレータ48と、圧縮機12と、膨張弁52と、室外熱交換器56と、開閉弁60と、これらの間を結ぶ冷却液の配管、冷媒配管、および接続部等から構成される。ヒータコア44(暖房用熱交換器に相当)、および、エバポレータ48は車室内に搭載されるHVAC70に含まれる。ここでは、ファイアーウォールより室内側を車室内と呼んでいる。
The vehicle air conditioner according to the embodiment of the present invention includes a vehicle
車両用ヒートポンプ装置10は、水冷媒熱交換器14と、アキュムレータ16と、三方弁18と、逆止弁20と、オリフィス付開閉弁22と、開閉弁24と、筐体26と、冷却液導入管31と、冷却液導出管32と、2つの冷媒導出管33、35と、2つの冷媒導入管34,36と、制御部38とを備えている。
The vehicle
圧縮機12は、吸入した冷媒を高温高圧に圧縮して吐出する。圧縮機12は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する圧縮機構を内部に備える。この圧縮機構は、例えば、電動モータにより駆動される。圧縮機12の冷媒の吸入口は、配管および接続部19を介してエバポレータ48の冷媒通路の出口と連通している。さらに、圧縮機12の冷媒の吸入口は、配管および接続部19を介して冷媒導出管35とも連通している。接続部19は、エバポレータ48の冷媒通路の出口と、冷媒導出管35と、圧縮機12の冷媒の吸入口とを単に連通するものである。また、圧縮機12の冷媒の吐出口は、冷媒導入管36を介して水冷媒熱交換器14の冷媒通路の入口に連通している。
The
水冷媒熱交換器14は、冷却液の通路と冷媒通路とを有し、これらの通路が大きな面積で熱交換可能に接触して構成される。冷媒通路の入口は圧縮機12の吐出口に連通し、冷媒通路の出口はオリフィス付開閉弁22が付設された冷媒導出管33に連通している。冷却液の通路の入口は配管を介して三方弁18に接続され、冷却液の出口は配管を介して逆止弁20に接続されている。
The water-
水冷媒熱交換器14には、圧縮機12の駆動中、高温高圧の冷媒が流れる一方、冷却液は三方弁の切り替えによって流れ有りの状態と停止の状態とに切り替えられる。冷却液が流れれば、高温高圧冷媒から冷却液へ放熱が行われ、冷却液が停止すれば、高温高圧冷媒はほぼそのままの温度で水冷媒熱交換器14を通過する。
While the
三方弁18は、電気的な制御により、冷却液導入管31から導入された冷却液を、水冷媒熱交換器14側および冷却液導出管32側の何れか一方に切り替えて流す。
The three-
逆止弁20は、水冷媒熱交換器14への冷却液の逆流を防止する。
The
この実施の形態においては、三方弁18および逆止弁20が、冷却液を水冷媒熱交換器14へバイパスさせるか否かを切り替える冷却液切替弁に相当する。
In this embodiment, the three-
オリフィス付開閉弁22は膨張弁機能付き開閉弁に相当する。オリフィス付開閉弁22は、暖房運転時に膨張弁としての機能を有する開閉弁であり、制御部38による電気的な制御によって状態が切り替えられる。オリフィス付開閉弁22は、例えば、大径の通路と、小径の通路を有するオリフィスとを有し、大径の通路が開閉可能に構成されている。オリフィス付開閉弁22は、大径の通路が開いたときに、冷媒をそのまま通過させ、大径の通路が閉じてオリフィスの通路だけ通じているときに、高圧の冷媒を小径の通路に通して膨張させる。膨張した冷媒は、低温低圧の冷媒となる。
The orifice open /
オリフィス付開閉弁22に替えて、開閉弁とこの開閉弁をバイパスした経路を設け、このバイパスした経路にオリフィスを設置する事で、オリフィス付開閉弁22と同様の機能を持たせることも可能である。また電子膨張弁を設定し、全開時に冷媒をそのまま通過
させ、この電子膨張弁の開度を調整して膨張弁の役目を果たしても良い。いずれも、膨張弁
機能付き開閉弁に相当するものである。
In place of the on-off
冷媒導入管34は、開閉弁24を介してアキュムレータ16の入力口に連通している。アキュムレータ16の出力口は冷媒導出管35に連通している。開閉弁24は、制御部38による電気的な制御によって、冷媒導入管34とアキュムレータ16の入力口との間の通路を開閉する。
The
アキュムレータ16は、気相および液相の冷媒を分離して気相の冷媒のみを冷媒導出管35を介して圧縮機12へ送る。
The
上記の三方弁18、オリフィス付開閉弁22、開閉弁24は、例えば、車両用空調装置の制御装置から電気信号が送られて、状態が切り替えられる。或いは、三方弁18、オリフィス付開閉弁22、開閉弁24は、車両用空調装置の制御装置の指令を受けて、車両用ヒートポンプ装置10の制御部38が信号を出力して、状態が切り替わる構成としてもよい。
The three-
筐体26は、水冷媒熱交換器14、アキュムレータ16、三方弁18、逆止弁20、オリフィス付開閉弁22、および、開閉弁24を収容し、これらの構成を一体的にパッケージングする。筐体26の周囲は断熱されていてもよい。
The
冷媒導出管33、および、冷媒導出管35は、車両用ヒートポンプ装置10の第1の冷媒導出部、第2の冷媒導出部にそれぞれ相当する。また、冷媒導入管36、および、冷媒導入管34は、車両用ヒートポンプ装置10の第1の冷媒導入部、および、第2の冷媒導入部にそれぞれ相当する。冷媒導出管33、35および冷媒導入管34,36は、筐体26の外部に一端が露出し、車両用空調装置の冷媒配管と連結される。冷媒導出管33、35および冷媒導入管34,36の一端には、配管連結用のコネクタまたはソケットが設けられていてもよい。
The
エンジン冷却器40およびヒータコア44が、冷却液導出管32および冷却液導入管31の間に直列に接続されている。また、室外熱交換器56およびエバポレータ48が、この順で冷媒導出管33と圧縮機12の吸入口との間に直列に接続されている。
The
また、エバポレータ48と圧縮機12の吸入口とを接続する冷媒通路は、冷媒導出管35とも接続されている。さらに、室外熱交換器56およびエバポレータ48との間の冷媒通路が分岐して冷媒導入管34と接続されている。以下、詳細に説明する。
Further, the refrigerant passage connecting the
冷却液導入管31と冷却液導出管32とは、車両用ヒートポンプ装置10の冷却液の導入部および導出部にそれぞれ相当する。冷却液導入管31および冷却液導出管32は、筐体26の外部に一端が露出し、車両用空調装置の冷却液の配管と連結される。冷却液導入管31および冷却液導出管32の一端には、配管連結用のコネクタまたはソケットが設けられていてもよい。
The
エンジン冷却器40は、内燃機関の周囲に冷却液を流すウォータジャケットと、ウォータジャケットに冷却液を流すポンプとを具備し、ウォータジャケットに流れる冷却液へ内燃機関から熱を放出させる。ウォータジャケットの冷却液の通路の入口および出口は、ヒータコア44と車両用ヒートポンプ装置10の冷却液導入管31とにそれぞれ連通する。
The
ヒータコア44は、冷却液と空気との熱交換を行う機器であり、車室内へ空気を供給するHVAC70の吸気通路B内に配置される。ヒータコア44の冷却液の通路は、エンジン冷却器40と、車両用ヒートポンプ装置10の冷却液導出管32に連通する。HVAC70の吸気通路Bには、ファンF2によって外気等が導入される。
The
エバポレータ48は、低温低圧に膨張された冷媒と、空気との熱交換を行う機器であり、HVAC70の吸気通路B内に配置される。低温低圧に膨張された冷媒は、エバポレータ48を通過する際に、空気から熱を吸収して気化する。エバポレータ48の冷媒通路の入口は、膨張弁52と開閉弁60とを間に挟んで、配管を介して室外熱交換器56に連通している。エバポレータ48の冷媒通路の出口は、配管および接続部19を介して圧縮機12の吸入口に連通している。
The
膨張弁52は、高圧の冷媒を低温低圧に膨張して、エバポレータ48に吐出する。膨張弁52は、車両用ヒートポンプ装置10の外部で、エバポレータ48に近接する位置に連結されている。
The
室外熱交換器56は、冷媒を流す通路と、空気を流す通路とを有し、例えばエンジンルーム内の車両の先頭付近に配置されて、各通路を流れる冷媒と外気との間で熱交換を行う。室外熱交換器56の冷媒通路の入口は、配管を介して車両用ヒートポンプ装置10の冷媒導出管33に連通する。また、冷媒通路の出口は、途中で2本の配管に分岐して、エバポレータ48および車両用ヒートポンプ装置10の一つの冷媒導入管34にそれぞれ連通する。
The
室外熱交換器56には、暖房運転時には低温低圧の冷媒が流れて外気から熱を吸収し、冷房運転時には高温高圧の冷媒が流れて外気へ熱を放出する。室外熱交換器56には、例えば、ファンF1により外気が吹き付けられる。
In the
開閉弁60は、室外熱交換器56からエバポレータ48へ冷媒を流す配管の途中に設けられ、電気的な制御によって、この通路の開閉を行う。
The on-off
[冷房運転動作]
図2は、実施形態の車両用空調装置における冷房運転時の動作を説明する図である。図の配管の網掛け部分は、冷媒または冷却液の流れがないことを示す。
[Cooling operation]
Drawing 2 is a figure explaining operation at the time of air conditioning operation in the air-conditioner for vehicles of an embodiment. The shaded portion of the piping in the figure indicates that there is no refrigerant or coolant flow.
冷房運転時には、開閉弁24が閉、開閉弁60が開、オリフィス付開閉弁22が開、三方弁18の水冷媒熱交換器14側が閉に切り替えられる。
During the cooling operation, the on-off
この切替により、冷却液は、エンジン冷却器40とヒータコア44とを循環する一方、冷却液は水冷媒熱交換器14に流れない。HVAC70内の吸気通路Bにおいては、ヒータコア44に風が流れないようにエアミックスダンパが切り替えられることで、車室内へ供給される送風への加熱は行われない。
By this switching, the coolant circulates between the
冷媒は、圧縮機12により高温高圧に圧縮されたのち、水冷媒熱交換器14を高温のまま通過して室外熱交換器56へ送られる。その後、冷媒は、室外熱交換器56で冷却された後、膨張弁52を通過して低温低圧に膨張し、続いてエバポレータ48へ送られる。エバポレータ48では、車室内へ送られる空気から冷媒へ吸熱が行われて、空気の冷却と冷媒の気化とが行われる。気化した冷媒は圧縮機12へと戻される。
The refrigerant is compressed to a high temperature and a high pressure by the
このようなヒートポンプサイクルによって、車室内へ冷たい空気を送ることができる。 By such a heat pump cycle, cold air can be sent into the passenger compartment.
[暖房運転動作]
図3は、実施形態の車両用空調装置における暖房運転時の動作を説明する図である。図の配管の網掛け部分は、冷媒または冷却液の流れがないことを示す。
[Heating operation]
Drawing 3 is a figure explaining operation at the time of heating operation in an air-conditioner for vehicles of an embodiment. The shaded portion of the piping in the figure indicates that there is no refrigerant or coolant flow.
暖房運転時には、開閉弁24が開、開閉弁60が閉、オリフィス付開閉弁22が閉、三方弁18の冷却液導出管32側が閉に切り替えられる。
During the heating operation, the on-off
この切替により、冷却液は、エンジン冷却器40と、水冷媒熱交換器14と、ヒータコア44とを循環する。この間、冷却液は、エンジン冷却器40と、水冷媒熱交換器14とで加熱され、ヒータコア44でHVAC70内の吸気通路Bを流れる空気へと放熱を行う。
By this switching, the coolant circulates through the
さらに、車両用ヒートポンプ装置10では、圧縮機12で発生した熱が水冷媒熱交換器14で冷却水へ伝えられる。
Further, in the vehicle
吸気通路Bにおいては、ヒータコア44に風が流れるようにエアミックスダンパ等が切り替えられて、車室内へ送られる空気が温められる。
In the intake passage B, the air mix damper or the like is switched so that the air flows through the
冷媒は、圧縮機12により高温高圧に圧縮されたのち、水冷媒熱交換器14を通過して冷却液へ放熱を行う。放熱後の高圧の冷媒は、オリフィス付開閉弁22を通過して低温低圧に膨張し、室外熱交換器56へ送られる。室外熱交換器56では、外気から冷媒へ吸熱が行われて、冷媒が気化する。気化した冷媒は、アキュムレータ16を介して圧縮機12へ戻される。エバポレータ48には、冷媒が流れず、そこでは熱交換も行われない。
The refrigerant is compressed to a high temperature and a high pressure by the
このような動作により、車室内へ温かい空気を送ることができる。温風には、エンジンの熱が有効活用され、エンジン熱で足りない分がヒートポンプサイクルによって補われる。また、圧縮機12の排熱も空気を温めるのに有効活用されている。空気の加熱はヒートポンプサイクルを利用しているので、加熱量に対する消費電力は低く抑えられている。
With such an operation, warm air can be sent into the passenger compartment. The warm air effectively uses the heat of the engine, and the heat pump cycle compensates for the lack of engine heat. Further, the exhaust heat of the
[配管経路の比較]
図4は、従前の車両用空調装置からの冷媒配管の変更点を説明する図である。図中、実線で従前の車両用空調装置の配管を示している。
[Comparison of piping routes]
FIG. 4 is a diagram illustrating a change in refrigerant piping from a conventional vehicle air conditioner. In the figure, a solid line indicates the piping of a conventional vehicle air conditioner.
[従前の車両用空調装置の場合]
冷房運転時のみヒートポンプサイクルを用いる従前の車両用空調装置では、室外熱交換器56がエンジンルーム内の車両先頭付近に配置され、吸気通路B、ヒータコア44およびエバポレータ48が車室内のHVAC70に配置される。さらに、圧縮機12がエンジンルームに配置される。
[In the case of conventional vehicle air conditioners]
In the conventional vehicle air conditioner that uses the heat pump cycle only during the cooling operation, the
この構成において、冷媒の配管は、図4の実線に示すものとなる。すなわち、エンジンルーム内の車両先頭の室外熱交換器56から膨張弁52を介して車室内のエバポレータ48へつながる配管P1、圧縮機12から室外熱交換器56へつながる配管P2、ならびに、車室内のエバポレータ48から圧縮機12へ連なる配管P3のみとなる。
In this configuration, the refrigerant piping is as shown by the solid line in FIG. That is, a pipe P1 connected from the head
各配管P1〜P3は、車両の各構成を避けつつ、冷媒の圧力損失が大きくならないよう、なるだけ直線的な経路となるようにレイアウトされる。特に、長い区間に渡って施設される配管P1は、優先的に直線的な経路にできるようにレイアウト設計されることがある。 The pipes P1 to P3 are laid out so as to be as straight as possible so as not to increase the pressure loss of the refrigerant while avoiding each configuration of the vehicle. In particular, the piping P1 provided over a long section may be designed so that it can be preferentially a straight path.
冷却液の配管W1,W2は、エンジンルームのエンジン冷却器40とHVAC70内のヒータコア44との間に施設される。
The coolant pipes W <b> 1 and W <b> 2 are provided between the engine cooler 40 in the engine room and the
次に、冷房運転時のみヒートポンプサイクルを利用する従前の車両用空調装置を、車両用ヒートポンプ装置10を用いることで、ヒートポンプサイクルを利用した暖房運転も行
えるように変更する場合について説明する。
Next, the case where the conventional vehicle air conditioner that uses the heat pump cycle only during the cooling operation is changed by using the vehicle
従前の配管からの変更点としては、2本の冷媒配管P21、P22が追加される。冷媒配管P21は車両用ヒートポンプ装置10の冷媒導出管35と、冷媒配管P22は車両用ヒートポンプ装置10の冷媒導入管34と接続する。
As a change from the previous pipe, two refrigerant pipes P21 and P22 are added. The refrigerant pipe P21 is connected to the
また、エンジンルームを渡って設けられる長い配管P2の一部分P2bが除去される。配管P2bが除去された後の、配管P2の圧縮機12の冷媒の吐出口の側を配管P2aと、配管P2の室外熱交換器56の側を配管P2cと称する。
Further, a part P2b of the long pipe P2 provided across the engine room is removed. After the piping P2b is removed, the refrigerant discharge port side of the
冷媒配管P2aは車両用ヒートポンプ装置10の冷媒導入管36と、冷媒配管P2cは車両用ヒートポンプ装置10の冷媒導出管33と接続する。
The refrigerant pipe P2a is connected to the
車両用ヒートポンプ装置10とヒータコア44との間には、熱せられた冷却液を循環させる配管W21,W22が設けられる。これらの配管W21,W22は、例えばエンジン冷却器40に連通する配管W1の一部W1aを分断してバイパスするように接続される。配管W21は冷却液導入管31と接続し、配管W22は冷却液導出管32と接続する。
Between the vehicle
車両用ヒートポンプ装置10内の水冷媒熱交換器14にて、圧縮機12で圧縮された高温高圧冷媒から冷却液へ放熱される。この熱は、HVAC70内の吸気通路Bで空気を温めるヒータコア44に伝達される。
Heat is radiated from the high-temperature and high-pressure refrigerant compressed by the
例えば、特許文献1に開示される圧縮機、および、水冷媒熱交換器を同一筐体内に収納したもの(特許文献1の図21〜図24を参照)を用いて、冷房運転時のみヒートポンプサイクルを利用する従前の車両用空調装置を、ヒートポンプサイクルを利用した暖房運転も行えるように変更する場合を検討する。 For example, using a compressor disclosed in Patent Document 1 and a water refrigerant heat exchanger housed in the same housing (see FIGS. 21 to 24 of Patent Document 1), the heat pump cycle is performed only during cooling operation. Consider the case of changing the conventional vehicle air conditioner that uses the heat pump so that the heating operation using the heat pump cycle can also be performed.
この場合、従前の車両用空調装が備える圧縮機を、圧縮機および水冷媒熱交換器を同一筐体内に収納した装置に置換する必要がある。このため、圧縮機周辺の配管パターンを大きく変更する必要がある。 In this case, it is necessary to replace the compressor included in the conventional vehicle air conditioner with an apparatus in which the compressor and the water refrigerant heat exchanger are housed in the same casing. For this reason, it is necessary to greatly change the piping pattern around the compressor.
[本実施の形態の場合]
一方、本実施の形態の構成では、図1と図4との比較から分かるように、従前の車両用空調装置からの冷媒配管の変更点は、冷媒配管P21、P22の追加と、配管P2の一部分の配管P2bを除去した部分に車両用ヒートポンプ装置10を配置するだけで済む。
[In the case of this embodiment]
On the other hand, in the configuration of the present embodiment, as can be seen from the comparison between FIG. 1 and FIG. 4, the change in the refrigerant pipe from the conventional vehicle air conditioner is that the refrigerant pipes P21 and P22 are added and the pipe P2 is changed. It is only necessary to arrange the vehicle
さらに、圧縮機の配置は変更しないため、冷媒の配管パターンの変更点が少なくしつつ、容易にヒートポンプサイクルを利用した暖房運転を行うことができる。 Furthermore, since the arrangement of the compressor is not changed, it is possible to easily perform the heating operation using the heat pump cycle while reducing the change points of the refrigerant piping pattern.
以上のように、本実施の形態の車両用ヒートポンプ装置10および車両用空調装置によれば、冷房運転時のみヒートポンプサイクルを用いる従前の車両用空調装置の配管に2本の配管追加、一部配管の除去を行うだけでヒートポンプサイクルを用いて暖房運転を行うことができるようになる。
As described above, according to the vehicle
従って、従前の車両用空調装置が採用されている車両に対して、マイナーチェンジまたはオプション変更により、ヒートポンプサイクルによる暖房運転が可能な車両用空調装置を搭載する場合に、本実施の形態は特に有効になる。すなわち、車両用ヒートポンプ装置10および追加の冷媒配管P21、P22のスペースだけを設ければ、車両の他の構成のレイアウトに影響を及ぼすことなく、本実施の形態の車両用空調装置を適用することが可能となる。車両用ヒートポンプ装置10は後述するように、比較的小さな装置として構成可能であり、従前の車両用空調装置の構成要素の間に容易に配置可能である。
Therefore, the present embodiment is particularly effective when a vehicle air conditioner capable of heating operation by a heat pump cycle is installed by a minor change or option change on a vehicle in which a conventional vehicle air conditioner is adopted. Become. That is, if only the space for the vehicle
[変形例1]
図5は、本発明の実施の形態の車両用ヒートポンプ装置および車両用空調装置の変形例を説明する構成図である。
[Modification 1]
FIG. 5 is a configuration diagram illustrating a modification of the vehicle heat pump device and the vehicle air conditioner according to the embodiment of the present invention.
本発明の実施形態の車両用ヒートポンプ装置10としては、図5に示すように、開閉弁24、オリフィス付開閉弁22、三方弁18および逆止弁20の全部または何れかを、筐体26の外側に設けるようにしてもよい。
As shown in FIG. 5, the vehicle
また、2つの開閉弁24、60は、冷媒配管の分岐箇所d1,d2に三方弁を設けて代替することも可能である。
The two on-off
さらに、冷却液を水冷媒熱交換器14へバイパスさせるか否かを切り替えるための構成は、三方弁18および逆止弁20に限られず、複数の開閉弁を用いて構成することもできる。
Furthermore, the configuration for switching whether or not to bypass the coolant to the water-
[変形例2]
図6は、本発明の実施形態の車両用ヒートポンプ装置および車両用空調装置の変形例を説明する構成図である。図5との相違点は、図5とにおける2つの開閉弁24、60を、1つの三方弁21で代替している点である。
[Modification 2]
FIG. 6 is a configuration diagram illustrating a modification of the vehicle heat pump device and the vehicle air conditioner according to the embodiment of the present invention. The difference from FIG. 5 is that the two on-off
三方弁21は、電気的に制御される。三方弁21は、冷房運転時には室外熱交換器56を通過した冷媒をエバポレータ48の側へのみ送るようにする。また、三方弁21は、暖房運転時には室外熱交換器56を通過した冷媒を車両用ヒートポンプ装置10の冷媒導入管34に接続された側へのみ送るようにする。
The three-
以上、本発明の実施の形態について説明した。 The embodiment of the present invention has been described above.
なお、上記実施の形態における圧縮機12は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する圧縮機構を駆動するための電動モータを備えてもよい。また、上記実施の形態における圧縮機12は、内燃機関の駆動力等、圧縮機12の外部の駆動力をベルト等で伝達することで圧縮機構を駆動するようにしてもよい。
The
なお、上記実施の形態では、車両用ヒートポンプ装置10の冷媒導入部または冷媒導出部として、管状の構成を例にとって説明したが、冷媒導入部または冷媒導出部は、例えば、配管接続用のコネクタまたはソケットを筐体26の壁体に埋設した構成としてもよい。冷却液の導入部または導出部も同様である。
In the above embodiment, a tubular configuration has been described as an example of the refrigerant introduction part or the refrigerant lead part of the vehicle
また、上記実施の形態では、ヒータコアに内燃機関から熱をもらった冷却液を供給する構成を例にとって説明したが、ヒータコア44には車両用ヒートポンプ装置10の冷却液だけが流れる構成を採用してもよい。
In the above-described embodiment, the configuration in which the coolant supplied with heat from the internal combustion engine is supplied to the heater core is described as an example. However, the
また、上記実施の形態の車両用空調装置および車両用ヒートポンプ装置は、自動車に
新規に搭載される構成としても良い。また、上記実施の形態の車両用ヒートポンプは、図4に示したような、冷房運転時のみヒートポンプサイクルを用いる従前の車両用空調装置の一部と交換される構成としても良い。この交換により、本実施形態の車両用空調装置が実現されて、ヒートポンプサイクルによる暖房運転が可能となる。
Moreover, the vehicle air conditioner and the vehicle heat pump device according to the above-described embodiment may be newly installed in an automobile. Moreover, the vehicle heat pump of the said embodiment is good also as a structure replaced with a part of conventional vehicle air conditioner which uses a heat pump cycle only at the time of cooling operation as shown in FIG. By this replacement, the vehicle air conditioner of the present embodiment is realized, and the heating operation by the heat pump cycle becomes possible.
本発明は、車両に搭載される車両用ヒートポンプ装置および車両用空調装置に利用できる。 The present invention can be used for a vehicle heat pump device and a vehicle air conditioner mounted on a vehicle.
10 車両用ヒートポンプ装置
12 圧縮機
14 水冷媒熱交換器
16 アキュムレータ
18 三方弁
19 接続部
20 逆止弁
21 三方弁
22 オリフィス付開閉弁
24 開閉弁
26 筐体
31 冷却液導入管
32 冷却液導出管
33、35 冷媒導出管
34、36 冷媒導入管
38 制御部
40 エンジン冷却器
44 ヒータコア
48 エバポレータ
52 膨張弁
56 室外熱交換器
60 開閉弁
B 吸気通路
F1,F2 ファン
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記圧縮機が吐出した前記高温高圧冷媒を前記筐体の外部から導入する第1の冷媒導入部と、
前記筐体に収容されるとともに、前記第1の冷媒導入部から導入した前記高温高圧冷媒から冷却液へ放熱可能な水冷媒熱交換器と、
前記筐体の外部から前記水冷媒熱交換器へ前記冷却液を導入可能な冷却液導入部と、
前記水冷媒熱交換器から前記筐体の外部へ前記冷却液を導出可能な冷却液導出部と、
前記水冷媒熱交換器を通過した前記冷媒を前記筐体の外部へ導出する第1の冷媒導出部と、
前記冷却液導入部から導入された前記冷却液を、前記水冷媒熱交換器を通して前記冷却液導出部へ送るか、前記水冷媒熱交換器を通さずに、前記水冷媒熱交換器を通して送られる前記冷却液導出部と同じ前記冷却液導出部へ送るかを、切替可能な冷却液切替弁と、
を具備した、車両用ヒートポンプ装置。 A vehicle heat pump device that uses and introduces a high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from a compressor that compresses the refrigerant sucked outside the housing,
A first refrigerant introduction section for introducing the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor from the outside of the housing;
A water-refrigerant heat exchanger that is housed in the housing and is capable of radiating heat to the coolant from the high-temperature and high-pressure refrigerant introduced from the first refrigerant introduction part;
A coolant introduction part capable of introducing the coolant from the outside of the housing to the water refrigerant heat exchanger;
A coolant lead-out portion capable of leading the coolant from the water-refrigerant heat exchanger to the outside of the housing;
A first refrigerant deriving unit for deriving the refrigerant that has passed through the water refrigerant heat exchanger to the outside of the housing;
The coolant introduced from the coolant introduction part is sent to the coolant lead-out part through the water refrigerant heat exchanger or sent through the water refrigerant heat exchanger without passing through the water refrigerant heat exchanger. Whether to send to the same coolant outlet as the coolant outlet, or a coolant switching valve that can be switched,
A vehicle heat pump device.
前記第2の冷媒導入部から導入した前記低圧冷媒を気相および液相の冷媒に分離するアキュムレータと、
前記アキュムレータで分離された気相の冷媒を前記圧縮機へ導出する第2の冷媒導出部と、
をさらに具備し、
前記アキュムレータは前記筐体に収容されている、請求項2記載の車両用ヒートポンプ装置。 A second refrigerant introduction part for introducing a low-pressure refrigerant from the outside of the housing;
An accumulator for separating the low-pressure refrigerant introduced from the second refrigerant introduction part into a gas-phase and liquid-phase refrigerant;
A second refrigerant deriving unit for deriving the gas-phase refrigerant separated by the accumulator to the compressor;
Further comprising
The vehicle heat pump device according to claim 2, wherein the accumulator is housed in the housing.
車両の内燃機関から冷却液へ熱を吸収させる内燃機関冷却器と、
高温の冷却液から車室内へ送られる空気へ熱を放出させる暖房用熱交換器と、
車室外で冷媒と空気との熱交換を行う室外熱交換器と、
請求項1記載の車両用ヒートポンプ装置と、
を具備し、
前記内燃機関冷却器および前記暖房用熱交換器が、前記車両用ヒートポンプ装置の前記冷却液導出部および前記冷却液導入部の間に直列に接続し、
前記室外熱交換器が前記車両用ヒートポンプ装置の前記第1の冷媒導出部と接続し、
前記圧縮機の吐出口が前記車両用ヒートポンプ装置の第1の冷媒導入部と接続した、車両
用空調装置。 A compressor for compressing and discharging the sucked refrigerant;
An internal combustion engine cooler that absorbs heat from the internal combustion engine of the vehicle into the coolant;
A heat exchanger for heating that releases heat from the high-temperature coolant to the air sent to the passenger compartment;
An outdoor heat exchanger that performs heat exchange between the refrigerant and air outside the passenger compartment,
The vehicle heat pump device according to claim 1,
Comprising
The internal combustion engine cooler and the heating heat exchanger are connected in series between the coolant outlet and the coolant inlet of the vehicle heat pump device,
The outdoor heat exchanger is connected to the first refrigerant outlet of the vehicle heat pump device;
A vehicle air conditioner in which a discharge port of the compressor is connected to a first refrigerant introduction part of the vehicle heat pump device.
車両の内燃機関から冷却液へ熱を吸収させる内燃機関冷却器と、
高温の冷却液から車室内へ送られる空気へ熱を放出させる暖房用熱交換器と、
車室外で冷媒と空気との熱交換を行う室外熱交換器と、
車室内へ送られる空気から低温の冷媒へ熱を吸収させるエバポレータと、
請求項5記載の車両用ヒートポンプ装置と、
を具備し、
前記内燃機関冷却器および前記暖房用熱交換器が、前記車両用ヒートポンプ装置の前記冷却液導出部および前記冷却液導入部の間に直列に接続し、
前記室外熱交換器および前記エバポレータが、前記車両用ヒートポンプ装置の前記第1の冷媒導出部および前記圧縮機の吸入口との間に直列に接続され、
前記圧縮機の吐出口が前記車両用ヒートポンプ装置の前記第1の冷媒導入部と接続し、
前記エバポレータと前記圧縮機の吸入口とを接続する冷媒通路を前記車両用ヒートポンプ装置の前記第2の冷媒導出部と接続し、
前記室外熱交換器および前記エバポレータとの間の冷媒通路が分岐して前記第2の冷媒導入部と接続した、車両用空調装置。 A compressor for compressing and discharging the sucked refrigerant;
An internal combustion engine cooler that absorbs heat from the internal combustion engine of the vehicle into the coolant;
A heat exchanger for heating that releases heat from the high-temperature coolant to the air sent to the passenger compartment;
An outdoor heat exchanger that performs heat exchange between the refrigerant and air outside the passenger compartment,
An evaporator that absorbs heat from air sent to the passenger compartment into a low-temperature refrigerant;
A heat pump device for a vehicle according to claim 5;
Comprising
The internal combustion engine cooler and the heating heat exchanger are connected in series between the coolant outlet and the coolant inlet of the vehicle heat pump device,
The outdoor heat exchanger and the evaporator are connected in series between the first refrigerant outlet of the vehicle heat pump device and the suction port of the compressor,
A discharge port of the compressor is connected to the first refrigerant introduction part of the vehicle heat pump device;
Connecting a refrigerant passage connecting the evaporator and the suction port of the compressor to the second refrigerant outlet portion of the vehicle heat pump device;
A vehicle air conditioner in which a refrigerant passage between the outdoor heat exchanger and the evaporator is branched and connected to the second refrigerant introduction unit.
前記膨張弁が、前記車両用ヒートポンプ装置の外部で、且つ、前記エバポレータの上流に配置されている、請求項8記載の車両用空調装置。 Further comprising an expansion valve for expanding the high-pressure refrigerant and sending it to the evaporator;
The vehicle air conditioner according to claim 8, wherein the expansion valve is arranged outside the vehicle heat pump device and upstream of the evaporator.
請求項8または請求項9に記載の車両用空調装置。 An open / close valve capable of opening and closing a refrigerant passage between the outdoor heat exchanger and the evaporator;
The vehicle air conditioner according to claim 8 or 9.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016197739A JP6232592B2 (en) | 2016-10-06 | 2016-10-06 | VEHICLE HEAT PUMP DEVICE AND VEHICLE AIR CONDITIONER |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016197739A JP6232592B2 (en) | 2016-10-06 | 2016-10-06 | VEHICLE HEAT PUMP DEVICE AND VEHICLE AIR CONDITIONER |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012276498A Division JP6031676B2 (en) | 2012-12-06 | 2012-12-19 | VEHICLE HEAT PUMP DEVICE AND VEHICLE AIR CONDITIONER |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017052506A JP2017052506A (en) | 2017-03-16 |
JP6232592B2 true JP6232592B2 (en) | 2017-11-22 |
Family
ID=58320186
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016197739A Expired - Fee Related JP6232592B2 (en) | 2016-10-06 | 2016-10-06 | VEHICLE HEAT PUMP DEVICE AND VEHICLE AIR CONDITIONER |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6232592B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115214304A (en) * | 2019-09-16 | 2022-10-21 | 杭州三花研究院有限公司 | Thermal management system |
CN112248760A (en) * | 2020-10-28 | 2021-01-22 | 重庆长安汽车股份有限公司 | Automobile heating and ventilation loop structure and control method |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2555197Y2 (en) * | 1991-10-04 | 1997-11-19 | カルソニック株式会社 | Automotive air conditioners |
JP3477868B2 (en) * | 1993-12-27 | 2003-12-10 | 株式会社デンソー | Vehicle air conditioner |
JP2006188156A (en) * | 2005-01-06 | 2006-07-20 | Denso Corp | Vapor compressing type refrigerator |
FR2946415B1 (en) * | 2009-06-05 | 2013-12-27 | Valeo Systemes Thermiques | THERMAL MANAGEMENT SYSTEM COMPRISING AN AIR CONDITIONING LOOP AND A COOLANT FLUID CIRCUIT |
JP5610984B2 (en) * | 2010-11-01 | 2014-10-22 | 三菱重工業株式会社 | Heat pump air conditioner for vehicles |
-
2016
- 2016-10-06 JP JP2016197739A patent/JP6232592B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2017052506A (en) | 2017-03-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6108322B2 (en) | Air conditioner for vehicles | |
EP4122726A1 (en) | Heat pump system for vehicle | |
JP6361029B2 (en) | Air conditioner for vehicles | |
JP6304578B2 (en) | Air conditioner for vehicles | |
WO2014087645A1 (en) | Vehicle heat pump device, and vehicle air-conditioning device | |
KR101669826B1 (en) | Heat pump system for vehicle | |
JP6387532B2 (en) | Air conditioner for vehicle and component unit thereof | |
JP6590321B2 (en) | Air conditioner for vehicles | |
JP6103186B2 (en) | VEHICLE HEAT PUMP DEVICE AND VEHICLE AIR CONDITIONER | |
WO2015008463A1 (en) | Vehicle air conditioner and constituent unit thereof | |
JP6232592B2 (en) | VEHICLE HEAT PUMP DEVICE AND VEHICLE AIR CONDITIONER | |
JP6315222B2 (en) | Units for vehicle air conditioners | |
JP6031676B2 (en) | VEHICLE HEAT PUMP DEVICE AND VEHICLE AIR CONDITIONER | |
WO2014136446A1 (en) | Air conditioning device for vehicles | |
KR20180114388A (en) | Air conditioner for vehicle | |
JP2014113837A (en) | Air conditioner for vehicle | |
WO2021049339A1 (en) | Heat exchange module | |
JP2017171248A (en) | Air conditioning device for vehicle | |
KR20200063382A (en) | Air-conditioning system for electric vehicles |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170731 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170912 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170925 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6232592 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |