JP6278132B2 - ヒートポンプサイクル - Google Patents
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Description
潤滑油を含む冷媒を吸入するとともに、この吸入した冷媒を圧縮して高圧冷媒として吐出する圧縮機と、
室内に向けて送風される空気流を高圧冷媒により加熱する第1室内熱交換器と、
圧縮機から吐出される冷媒のうち潤滑油を除いた気相冷媒と気相冷媒以外の残りの冷媒とを分離する分離器と、
分離器から流出した残りの冷媒と外気との間で熱交換する室外熱交換器と、
室外熱交換器を通過した冷媒により空気流を冷却する第2室内熱交換器と、
第1室内熱交換器の出口および分離器の入口の間の冷媒流路の開度を制御する第1制御弁と、
室外熱交換器の出口および第2室内熱交換器の入口の間の冷媒流路の開度を制御する第2制御弁と、
第2室内熱交換器から流出した冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離して、液相冷媒を溜めつつ、気相冷媒を圧縮機に供給するアキュムレータと、
第2室内熱交換器および第2制御弁をバイパスしてアキュムレータの入口および室外熱交換器の出口の間を接続する第1バイパス通路と、
分離器から流出した気相冷媒を第2室内熱交換器に溜めつつ、圧縮機、第1室内熱交換器、第1制御弁、分離器、室外熱交換器、第1バイパス通路、アキュムレータを含む冷媒回路に冷媒を循環させた状態で、第1制御弁によって冷媒を減圧させるように第1室内熱交換器の出口および分離器の入口の間の冷媒流路の開度を制御して第1室内熱交換器において空気流を加熱させる制御部と、を備える。
室内に向けて送風される空気流を高圧冷媒により加熱する第1室内熱交換器と、
圧縮機から吐出される冷媒のうち潤滑油を除いた気相冷媒と気相冷媒以外の残りの冷媒とを分離する分離器と、
分離器から流出した残りの冷媒と外気との間で熱交換する室外熱交換器と、
室外熱交換器を通過した冷媒により空気流を冷却する第2室内熱交換器と、
第1室内熱交換器の出口および分離器の入口の間の冷媒流路の開度を制御する第1制御弁と、
室外熱交換器の出口および第2室内熱交換器の入口の間の冷媒流路の開度を制御する第2制御弁と、
第2室内熱交換器から流出した冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離して、液相冷媒を溜めつつ、気相冷媒を圧縮機に供給するアキュムレータと、
分離器から流出した気相冷媒を第1室内熱交換器に溜めつつ、圧縮機、分離器、室外熱交換器、第2制御弁、第2室内熱交換器、アキュムレータを含む冷媒回路に冷媒を循環させた状態で、第2制御弁によって冷媒を減圧させるように室外熱交換器の出口および第2室内熱交換器の入口の間の冷媒流路の開度を制御して第2室内熱交換器において空気流を冷却させる第2制御部と、を備える。
室内に向けて送風される空気流を高圧冷媒により加熱する第1室内熱交換器と、
圧縮機から吐出される冷媒のうち潤滑油を除いた気相冷媒と気相冷媒以外の残りの冷媒とを分離する分離器と、
分離器から流出した残りの冷媒と外気との間で熱交換する室外熱交換器と、
室外熱交換器を通過した冷媒により空気流を冷却する第2室内熱交換器と、
第1室内熱交換器の出口および分離器の入口の間の冷媒流路の開度を制御する第1制御弁と、
室外熱交換器の出口および第2室内熱交換器の入口の間の冷媒流路の開度を制御する第2制御弁と、
第2室内熱交換器から流出した冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離して、液相冷媒を溜めつつ、気相冷媒を圧縮機に供給するアキュムレータと、
第2室内熱交換器および第2制御弁をバイパスしてアキュムレータの入口および室外熱交換器の出口の間を接続する第1バイパス通路と、
室内を暖房する暖房モード、および室内を冷房する冷房モードのうちいずれの空調モードを実施するべきかを判定する空調モード判定部を備え、
暖房モードを実施するべきであると空調モード判定部が判定したとき、分離器から流出した気相冷媒を第2室内熱交換器に溜めつつ、圧縮機、第1室内熱交換器、第1制御弁、分離器、室外熱交換器、第1バイパス通路、アキュムレータを含む第1冷媒回路に冷媒を循環させた状態で、第1制御弁によって冷媒を減圧させるように第1室内熱交換器の出口および分離器の入口の間の冷媒流路の開度を制御して第1室内熱交換器において空気流を加熱させる第1制御部と、
冷房モードを実施するべきであると空調モード判定部が判定したとき、分離器から流出した気相冷媒を第1室内熱交換器に溜めつつ、圧縮機、分離器、室外熱交換器、第2制御弁、第2室内熱交換器、アキュムレータを含む第2冷媒回路に冷媒を循環させた状態で、第2制御弁によって冷媒を減圧させるように室外熱交換器の出口および第2室内熱交換器の入口の間の冷媒流路の開度を制御して第2室内熱交換器において空気流を冷却させる第2制御部と、を備える。
図1〜図5により、本開示の第1実施形態について説明する。本実施形態では、本開示の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やハブリット自動車の車両用空調装置1に適用している。このヒートポンプサイクル10は、車両用空調装置1において、本開示の室内である車室内へ送風される車室内送風空気を冷却あるいは加熱する機能を果たす。
冷房モードでは、電子制御装置40が、フロスト防止用膨張弁61を開弁状態とし、高段側膨脹弁13を減圧作用が発揮しない全開状態とし、冷房用膨脹弁22を減圧作用を発揮する絞り状態とし、冷房用開閉弁16cを閉弁状態とする。
次に、除湿モードについて説明する。
次に、通常暖房モードについて図1、図4を参照して説明する。
次に、液溜めモードについて図1、図4を参照して説明する。
次に、冷媒不足モードについて図1、図4を参照して説明する。
上記第1実施形態では、室内蒸発器23に冷媒を溜めた状態で冷媒回路に冷媒を循環させる暖房モードを実行した例について説明したが、これに加えて、本第2実施形態では、室内凝縮器12に液相冷媒を溜めた状態で冷房モードを実行する例について説明する。本実施形態においても、通常暖房モードの冷媒回路が第1冷媒回路に対応し、通常冷房モードの冷媒回路が第2冷媒回路に対応する。
ステップ100において、実行すべき運転モードとして除湿モードを決定すると、ステップ120Aで除湿モードを実行する。一方、実行すべき運転モードとして冷房モードを決定すると、次のステップ110Aにおいて冷房モードを実行する。
通常冷房モードでは、電子制御装置40が、三方弁70を制御して出口70cと入口70aとの間を接続するとともに、出口70bと入口70aとの間を開放、かつ出口70b、70cの間を開放する。このため、三方弁70において、入口70aから出口70cに冷媒を流通させる図6の流路2が形成される。
液溜めモードでは、電子制御装置40は、上記通常冷房モードと同様、三方弁70、71、高段側膨脹弁13、冷房用膨脹弁22、中間圧側開閉弁16a、冷房用開閉弁16c、低圧側開閉弁16b、およびフロスト防止用膨張弁61をそれぞれ制御する。
冷媒不足モードでは、電子制御装置40は、上記通常冷房モードと同様、三方弁70、冷房用膨脹弁22、中間圧側開閉弁16a、冷房用開閉弁16c、低圧側開閉弁16b、冷媒溜用開閉弁60、およびフロスト防止用膨張弁61をそれぞれ制御する。
次に、本実施形態の暖房モードにおいて通常暖房モード、液溜めモード、冷媒不足モードについて図9、図10を参照して説明する。
電子制御装置40は、上記第1実施形態の通常暖房モードと同様、圧縮機11、高段側膨脹弁13、冷房用膨脹弁22、中間圧側開閉弁16a、低圧側開閉弁16b、冷房用開閉弁16c、冷媒溜用開閉弁60、およびフロスト防止用膨張弁61をそれぞれ制御する。
電子制御装置40は、上記第2実施形態の通常暖房モードと同様、圧縮機11、三方弁70、71、高段側膨脹弁13、冷房用膨脹弁22、中間圧側開閉弁16a、低圧側開閉弁16b、冷房用開閉弁16c、およびフロスト防止用膨張弁61をそれぞれ制御する。
電子制御装置40は、上記第1実施形態の暖房モードの冷媒不足モードと同様、圧縮機11、高段側膨脹弁13、冷房用膨脹弁22、中間圧側開閉弁16a、低圧側開閉弁16b、冷房用開閉弁16c、冷媒溜用開閉弁60、およびフロスト防止用膨張弁61をそれぞれ制御する。
次に、本実施形態の除湿モードについて図7、図9、図11、図12を参照して説明する。
上記第1、第2の実施形態では、室外熱交換器20から流出される冷媒の過熱度を、冷媒温度センサ41gの検出温度、および冷媒圧力センサ41hの検出圧力に基づいて算出した例について説明したが、これに代えて、次のようにしてもよい。すなわち、冷媒圧力センサ41hの検出温度および外気センサ41bの検出温度に基づいて、冷媒の過熱度を算出してもよい。
送風空気を加熱しつつ、室内蒸発器23で冷媒が室内送風空気を冷却した例について説明したが、これに代えて、次のようにしてもよい。
Claims (14)
- 潤滑油を含む冷媒を吸入するとともに、この吸入した冷媒を圧縮して高圧冷媒として吐出する圧縮機(11)と、
室内に向けて送風される空気流を前記高圧冷媒により加熱する第1室内熱交換器(12)と、
前記圧縮機から吐出される冷媒のうち前記潤滑油を除いた気相冷媒と前記気相冷媒以外の残りの冷媒とを分離する分離器(14)と、
前記分離器から流出した前記残りの冷媒と外気との間で熱交換する室外熱交換器(20)と、
前記室外熱交換器を通過した冷媒により前記空気流を冷却する第2室内熱交換器(23)と、
前記第1室内熱交換器の出口および前記分離器の入口の間の冷媒流路の開度を制御する第1制御弁(13)と、
前記室外熱交換器の出口および前記第2室内熱交換器の入口の間の冷媒流路の開度を制御する第2制御弁(22)と、
前記第2室内熱交換器から流出した冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離して、前記液相冷媒を溜めつつ、前記気相冷媒を前記圧縮機に供給するアキュムレータ(24)と、
前記第2室内熱交換器および前記第2制御弁をバイパスして前記アキュムレータの入口および前記室外熱交換器の出口の間を接続する第1バイパス通路(25)と、
前記分離器から流出した前記気相冷媒を前記第2室内熱交換器に溜めつつ、前記圧縮機、前記第1室内熱交換器、前記第1制御弁、前記分離器、前記室外熱交換器、前記第1バイパス通路、前記アキュムレータを含む冷媒回路に前記冷媒を循環させた状態で、前記第1制御弁によって前記冷媒を減圧させるように前記第1室内熱交換器の出口および前記分離器の入口の間の冷媒流路の開度を制御して前記第1室内熱交換器において前記空気流を加熱させる制御部(S133)と、を備えるヒートポンプサイクル。 - 前記分離器に設けられて、前記潤滑油を除いた気相冷媒が流出する気相流出ポート(14a)と、
前記気相流出ポートおよび前記第2室内熱交換器の間を前記室外熱交換器および前記第2制御弁を迂回して接続する第2バイパス通路(50)と、
前記第2バイパス通路を開閉する開閉弁(60)と、
前記制御部が前記第1制御弁によって前記冷媒を減圧させるように前記第1室内熱交換器の出口および前記分離器の入口の間の冷媒流路の開度を制御するときに、前記開閉弁を制御して前記第2バイパス通路を開けて、前記分離器の前記気相流出ポートから流出した前記気相冷媒を前記開閉弁、および前記第2バイパス通路を通して前記第2室内熱交換器に流して前記気相冷媒を前記第2室内熱交換器に溜める制御を行う冷媒溜め部(S133)と、
を備える請求項1に記載のヒートポンプサイクル。 - 前記制御部によって前記第1制御弁を制御することを所定期間継続して実施させる実施部(S132)を備える請求項2に記載のヒートポンプサイクル。
- 前記制御部が前記第1制御弁を制御した後に、前記開閉弁を制御して前記第2バイパス通路を閉じて前記冷媒回路に前記冷媒を循環させつつ、前記第1制御弁において前記冷媒を減圧させるように前記第1室内熱交換器の出口および前記分離器の入口の間の冷媒流路の開度を制御して、前記第1室内熱交換器において前記空気流を加熱させる制御を行う加熱部(S134)を備える請求項2または3に記載のヒートポンプサイクル。
- 前記加熱部が前記第1制御弁を制御しているとき、前記冷媒回路内の冷媒量が必要冷媒量未満であるか否かを判定する冷媒量判定部(S135)と、
前記第2室内熱交換器の出口および前記アキュムレータの入口の間を開閉する第3制御弁(61)と、
前記冷媒回路内の冷媒量が必要冷媒量未満であると前記冷媒量判定部が判定したときには、前記第3制御弁を制御して前記第2室内熱交換器の出口および前記アキュムレータの入口の間を開けて前記第2室内熱交換器からの冷媒を前記第3制御弁を通して前記アキュムレータに供給して、前記冷媒回路内の冷媒量を増加する制御を行う冷媒供給部(S136)と、を備える請求項4に記載のヒートポンプサイクル。 - 前記冷媒量判定部は、前記室外熱交換器から流れ出た冷媒が正の過熱度を持つ過熱状態であるか否かを判定することにより、前記冷媒回路内の冷媒量が前記必要冷媒量未満であるか否かを判定する請求項5に記載のヒートポンプサイクル。
- 潤滑油を含む冷媒を吸入するとともに、この吸入した冷媒を圧縮して高圧冷媒として吐出する圧縮機(11)と、
室内に向けて送風される空気流を前記高圧冷媒により加熱する第1室内熱交換器(12)と、
前記圧縮機から吐出される冷媒のうち前記潤滑油を除いた気相冷媒と前記気相冷媒以外の残りの冷媒とを分離する分離器(14)と、
前記分離器から流出した前記残りの冷媒と外気との間で熱交換する室外熱交換器(20)と、
前記室外熱交換器を通過した冷媒により前記空気流を冷却する第2室内熱交換器(23)と、
前記第1室内熱交換器の出口および前記分離器の入口の間の冷媒流路の開度を制御する第1制御弁(13)と、
前記室外熱交換器の出口および前記第2室内熱交換器の入口の間の冷媒流路の開度を制御する第2制御弁(22)と、
前記第2室内熱交換器から流出した冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離して、前記液相冷媒を溜めつつ、前記気相冷媒を前記圧縮機に供給するアキュムレータ(24)と、
前記分離器から流出した前記気相冷媒を前記第1室内熱交換器に溜めつつ、前記圧縮機、前記分離器、前記室外熱交換器、前記第2制御弁、前記第2室内熱交換器、前記アキュムレータを含む冷媒回路に前記冷媒を循環させた状態で、前記第2制御弁によって前記冷媒を減圧させるように前記室外熱交換器の出口および前記第2室内熱交換器の入口の間の冷媒流路の開度を制御して前記第2室内熱交換器において前記空気流を冷却させる制御部(S113)と、を備えるヒートポンプサイクル。 - 前記分離器に設けられて、前記潤滑油を除いた気相冷媒が流出する気相流出ポート(14a)と、
前記気相流出ポートおよび前記第1室内熱交換器の間を前記第1制御弁を迂回して接続する第1バイパス通路(50)と、
前記第1バイパス通路を開閉する第1バイパス開閉弁(60、71)と、
前記第1バイパス開閉弁を制御して前記第1バイパス通路を開けて、前記分離器から流出した前記気相冷媒を前記第1バイパス開閉弁、および前記第1バイパス通路を通して前記第1室内熱交換器に流して前記気相冷媒を前記第1室内熱交換器に溜める制御を行う冷媒溜め部(S113)と、を備える請求項7に記載のヒートポンプサイクル。 - 前記制御部によって前記第2制御弁を制御することを所定期間継続して実施させる実施部(S112)を備える請求項8に記載のヒートポンプサイクル。
- 前記制御部が前記第2制御弁を制御した後に、前記第1バイパス開閉弁を制御して前記第1バイパス通路を閉じて前記冷媒回路に前記冷媒を循環させつつ、前記第2制御弁において前記冷媒を減圧させるように前記室外熱交換器の出口および前記第2室内熱交換器の入口の間の冷媒流路の開度を制御して、前記第2室内熱交換器において前記空気流を冷却させる制御を行う冷却部(S114)を備える請求項9に記載のヒートポンプサイクル。
- 前記冷却部が前記第2制御弁を制御しているとき、前記冷媒回路内の冷媒量が必要冷媒量未満であるか否かを判定する冷媒量判定部(S115)と、
前記第1室内熱交換器と前記アキュムレータとの間を前記分離器、前記室外熱交換器、および前記第2室内熱交換器を迂回して接続する第2バイパス通路(50)と、
前記第2バイパス通路を開閉する第2バイパス開閉弁(71)と、
前記冷媒回路内の冷媒量が必要冷媒量未満であると前記冷媒量判定部が判定したときには、前記第2バイパス開閉弁を制御して前記第1室内熱交換器の出口および前記アキュムレータの間の冷媒流路を開けて前記第1室内熱交換器からの冷媒を前記バイパス開閉弁を通して前記アキュムレータに供給することにより、前記冷媒回路内の冷媒量を増加する制御を行う冷媒供給部(S116)と、
を備える請求項10に記載のヒートポンプサイクル。 - 前記第2冷媒量判定部は、前記第2室内熱交換器から流れ出た冷媒が正の過熱度を持つ過熱状態であるか否かを判定することにより、前記冷媒回路内の前記冷媒量が必要冷媒量未満であるか否かを判定する請求項11に記載のヒートポンプサイクル。
- 潤滑油を含む冷媒を吸入するとともに、この吸入した冷媒を圧縮して高圧冷媒として吐出する圧縮機(11)と、
室内に向けて送風される空気流を前記高圧冷媒により加熱する第1室内熱交換器(12)と、
前記圧縮機から吐出される冷媒のうち前記潤滑油を除いた気相冷媒と前記気相冷媒以外の残りの冷媒とを分離する分離器(14)と、
前記分離器から流出した前記残りの冷媒と外気との間で熱交換する室外熱交換器(20)と、
前記室外熱交換器を通過した冷媒により前記空気流を冷却する第2室内熱交換器(23)と、
前記第1室内熱交換器の出口および前記分離器の入口の間の冷媒流路の開度を制御する第1制御弁(13)と、
前記室外熱交換器の出口および前記第2室内熱交換器の入口の間の冷媒流路の開度を制御する第2制御弁(22)と、
前記第2室内熱交換器から流出した冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離して、前記液相冷媒を溜めつつ、前記気相冷媒を前記圧縮機に供給するアキュムレータ(24)と、
前記第2室内熱交換器および前記第2制御弁をバイパスして前記アキュムレータの入口および前記室外熱交換器の出口の間を接続する第1バイパス通路(25)と、
前記室内を暖房する暖房モード、および前記室内を冷房する冷房モードのうちいずれの空調モードを実施するべきかを判定する空調モード判定部(S100)と、
前記暖房モードを実施するべきであると前記空調モード判定部が判定したとき、前記分離器から流出した前記気相冷媒を前記第2室内熱交換器に溜めつつ、前記圧縮機、前記第1室内熱交換器、前記第1制御弁、前記分離器、前記室外熱交換器、前記第1バイパス通路、前記アキュムレータを含む第1冷媒回路に前記冷媒を循環させた状態で、前記第1制御弁によって前記冷媒を減圧させるように前記第1室内熱交換器の出口および前記分離器の入口の間の冷媒流路の開度を制御して前記第1室内熱交換器において前記空気流を加熱させる第1制御部(S133)と、
前記冷房モードを実施するべきであると前記空調モード判定部が判定したとき、前記分離器から流出した前記気相冷媒を前記第1室内熱交換器に溜めつつ、前記圧縮機、前記分離器、前記室外熱交換器、前記第2制御弁、前記第2室内熱交換器、前記アキュムレータを含む第2冷媒回路に前記冷媒を循環させた状態で、前記第2制御弁によって前記冷媒を減圧させるように前記室外熱交換器の出口および前記第2室内熱交換器の入口の間の冷媒流路の開度を制御して前記第2室内熱交換器において前記空気流を冷却させる第2制御部(S113)と、
を備えるヒートポンプサイクル。 - 前記分離器に設けられて、前記潤滑油を除いた気相冷媒が流出する気相流出ポート(14a)と、
前記第1室内熱交換器および前記第2室内熱交換器のうち一方の室内熱交換器と前記気相流出ポートとの間を接続するとともに、他方の室内熱交換器と前記気相流出ポートとの間を開放する第1切替弁(71)と、
前記第1室内熱交換器および前記分離器のうち一方の機器の入口と前記圧縮機の出口とを接続し、前記第1室内熱交換器および前記分離器のうち前記一方の機器を除いた他方の機器の入口と前記圧縮機の出口とを開放する第2切替弁(70)と、
前記暖房モードを実施するべきであると前記空調モード判定部が判定したとき、前記第1切替弁を制御して前記気相流出ポートおよび前記第2室内熱交換器の間を接続させ、かつ前記第2切替弁を制御して前記圧縮機の出口と前記第1室内熱交換器の入口とを接続することにより、前記圧縮機から吐出される冷媒を前記第2切替弁を通して前記第1室内熱交換器に供給しつつ、前記分離器の前記気相流出ポートからの前記気相冷媒を前記第1切替弁を通して前記第2室内熱交換器に供給する第1切替制御部(S133)と、
前記冷房モードを実施するべきであると前記空調モード判定部が判定したとき、前記第1切替弁を制御して前記気相流出ポートおよび前記第1室内熱交換器の間を接続させ、かつ前記第2切替弁を制御して前記圧縮機の出口と前記分離器の入口とを接続することにより、前記圧縮機から吐出される冷媒を前記第2切替弁を通して前記分離器に供給しつつ、前記分離器の前記気相流出ポートからの前記気相冷媒を前記第1切替弁を通して前記第1室内熱交換器に供給する第2切替制御部(S113)と、を備える請求項13に記載のヒートポンプサイクル。
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