JP6388045B2 - ヒートポンプシステム - Google Patents
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Description
この開示は、車両(10)のためのヒートポンプシステム(12)において、冷媒が循環する冷媒循環路(18)、車両の乗員室(10a)の中に配置された室内熱交換器(30)、乗員室の外に配置された室外熱交換器(32)、室内熱交換器と室外熱交換器との間で冷媒を循環させるコンプレッサ(34)、室外熱交換器の下流に配置された気液分離/受液装置(36)、室内熱交換器の上流に配置された第1の弁(38)、気液分離/受液装置の下流に配置された第2の弁(40)、および、第1の弁および第2の弁を制御することにより加熱モードと冷却モードとの間でヒートポンプシステムを切り替える制御装置(20)を備え、冷媒循環路は、室外熱交換器と気液分離/受液装置との両方に接続された第1の管路(18a)、気液分離/受液装置と室内熱交換器との両方に接続された第2の管路(18b)、室内熱交換器とコンプレッサとに接続された第3の管路(18c)、および室内熱交換器をバイパスするために、気液分離/受液装置と第3の管路とに接続されたバイパス管路(18g)を有し、第1の弁は第2の管路の中に配置されており、第2の弁はバイパス管路の中に配置されており、制御装置は、(i)加熱モード中に、第2の管路を閉じるように第1の弁を、かつバイパス管路を開くように第2の弁を制御するように、(ii)冷却モード中に、第2の管路を開くように第1の弁を、かつバイパス管路を閉じるように第2の弁を制御するように構成されているヒートポンプシステムを提供する。
図1は、この実施形態によるヒートポンプシステム12が適用される車両10を概略的に示す。この実施形態では、車両10は、内燃機関(ENGINE)14、および図示しない電動機を有するプラグ・イン・ハイブリッド自動車である。内燃機関14は、以下、エンジン14と呼ぶ。しかしながら、この実施形態のヒートポンプシステム12は、電気車両、ハイブリッド車両、エンジンだけによって動力が供給される車両などのような他の形式の車両にも適用することができる。この開示において、車両の語は、地上で利用される車両ばかりでなく、船舶、航空機など乗員室を有する多様な乗り物を包含する語として理解されるべきである。車両10は、運転者と乗客を含む乗員の座席のために設計された乗員室10a、およびエンジン14が搭載されているエンジンルーム10bを備える。図1に図示されるように、ヒートポンプシステム12は、エンジンルーム10bと乗員室10aとにわたって搭載されている。
図5は、第2の実施形態に係るヒートポンプシステム12を示す。図5は、冷却モード(COOLING MODE)を示す。この実施形態では、ヒートポンプシステム12は、さらに、過冷却熱交換器70を含んでいる。この実施形態では、過冷却熱交換器70は、室外熱交換器32と、ひとつの部品として取扱えるように、一体的に形成されているが、しかし、それは、室外熱交換器32と、別部品として取り扱うような別々に形成されていてもよい。過冷却熱交換器70は、室外熱交換器32と同じ構造によって提供することができる。例えば、室外熱交換器32は、冷媒と外気との間の伝熱を促進するような、プレート・フィンと呼ばれる構造、あるいはチューブ・フィンと呼ばれる構造によって提供することができる。
上述した複数の実施形態では、第1のTXV38(つまり第1の弁)は、互いが一体的に、例えばひとつの部品として取り扱えるように組み立てられているTX部分38a、およびオン/オフ弁部分38bから形成されている。代替的に、第1のTXV38は、互いが別々になるように形作られたTX部分38a、およびオン/オフ弁部分38bで構成されてもよい。この場合、オン/オフ弁部分38bは、選択的に第3の管路18cを開閉するために、TX部分38aの上流側に配置される。
上記第2の出口は、上記容積室の上部に開く開口部(58a)を有する開示物1に記載の気液分離/受液装置。
冷媒が循環する冷媒循環路(18)、車両の乗員室(10a)の中に配置された室内熱交換器(30)、上記乗員室の外に配置された室外熱交換器(32)、上記室内熱交換器と上記室外熱交換器との間で冷媒を循環させるコンプレッサ(34)、上記室外熱交換器の下流に配置された気液分離/受液装置(36)、上記室内熱交換器の上流に配置された第1の弁(38)、上記気液分離/受液装置の下流に配置された第2の弁(40)、および上記第1の弁および上記第2の弁を制御することにより加熱モードと冷却モードとの間でヒートポンプシステムを切り替える制御装置(20)を備え、上記冷媒循環路は、上記室外熱交換器と上記気液分離/受液装置との両方に接続された第1の管路(18a)、上記気液分離/受液装置と上記室内熱交換器との両方に接続された第2の管路(18b)、上記室内熱交換器と上記コンプレッサとに接続された第3の管路(18c)、および上記室内熱交換器をバイパスするために、上記気液分離/受液装置と上記第3の管路とに接続されたバイパス管路(18g)を有し、上記第1の弁は上記第2の管路の中に配置されており、上記第2の弁は上記バイパス管路の中に配置されており、上記制御装置は、(i)上記加熱モード中に、上記第2の管路を閉じるように上記第1の弁を、かつ上記バイパス管路を開くように上記第2の弁を制御するように、(ii)上記冷却モード中に、上記第2の管路を開くように上記第1の弁を、かつ上記バイパス管路を閉じるように上記第2の弁を制御するように構成されているヒートポンプシステム。
16 冷却液循環路、 18 冷媒循環路、 18a 第1の管路、
18b 第2の管路、 18c 第3の管路、 18d 第4の管路、
18e 第1の冷却器管路、 18f 第2の冷却器管路、 18g バイパス管路、
20 制御装置、 24 ヒータコア、 28 中間熱交換器、
30 室内熱交換器、 32 室外熱交換器、 34 コンプレッサ、
36 気液分離/受液装置、 38 第1の弁、
38a 感温膨張部分、 38b オン/オフ弁部分、
40 第2の弁、 44 膨張装置、 44 絞り、 48 バッテリ冷却器、
50 第3の弁、 50a 感温膨張部分、 50b オン/オフ弁部分、
52 ボディ、 54 入口、 56 第1の出口、 56a 開口部、
58 第2の出口、 58a 開口部、 60 容積室、 62 乾燥剤、
70 過冷却熱交換器。
Claims (13)
- 車両(10)のためのヒートポンプシステム(12)において、
冷媒が循環する冷媒循環路(18)、
車両の乗員室(10a)の中に配置された室内熱交換器(30)、
前記乗員室の外に配置された室外熱交換器(32)、
前記室内熱交換器と前記室外熱交換器との間で冷媒を循環させるコンプレッサ(34)、
前記室外熱交換器の下流に配置された気液分離/受液装置(36)、
前記室内熱交換器の上流に配置された第1の弁(38)、
前記気液分離/受液装置の下流に配置された第2の弁(40)、および
前記第1の弁および前記第2の弁を制御することにより加熱モードと冷却モードとの間でヒートポンプシステムを切り替える制御装置(20)を備え、
前記冷媒循環路は、前記室外熱交換器と前記気液分離/受液装置との両方に接続された第1の管路(18a)、前記気液分離/受液装置と前記室内熱交換器との両方に接続された第2の管路(18b)、前記室内熱交換器と前記コンプレッサとに接続された第3の管路(18c)、および前記室内熱交換器をバイパスするために、前記気液分離/受液装置と前記第3の管路とに接続されたバイパス管路(18g)を有し、
前記第1の弁は前記第2の管路の中に配置されており、
前記第2の弁は前記バイパス管路の中に配置されており、
前記制御装置は、(i)前記加熱モード中に、前記第2の管路を閉じるように前記第1の弁を、かつ前記バイパス管路を開くように前記第2の弁を制御するように、(ii)前記冷却モード中に、前記第2の管路を開くように前記第1の弁を、かつ前記バイパス管路を閉じるように前記第2の弁を制御するように構成されているヒートポンプシステム。 - 前記気液分離/受液装置は、
冷媒を格納するために容積室(60)をその中に区画形成するボディ(52)、
前記第1の管路に接続された入口(54)、
前記第2の管路に接続された第1の出口(56)、および
前記バイパス管路に接続された第2の出口(58)、
前記冷却モードの間、前記第1の出口を通して、前記ボディの外へ前記冷媒の液成分が流れ、
前記加熱モードの間、前記第2の出口を通して、前記ボディの外へ前記冷媒の蒸気成分が流れる請求項1に記載のヒートポンプシステム。 - 前記第1の出口は、前記容積室の下部に開く開口部(56a)を有し、
前記第2の出口は、前記容積室の上部に開く開口部(58a)を有する請求項2に記載のヒートポンプシステム。 - 前記気液分離/受液装置は、さらに、水分を吸収するように前記ボディの前記容積室の中に配置された乾燥剤(62)を有する請求項2または請求項3に記載のヒートポンプシステム。
- さらに、前記第1の弁の上流における前記第2の管路の中に配置された過冷却熱交換器(70)を備える請求項1から請求項4のいずれかに記載のヒートポンプシステム。
- 前記第1の弁は、感温膨張部分(38a)と、オン/オフ弁部分(38b)とを有する請求項1から請求項5のいずれかに記載のヒートポンプシステム。
- さらに、バッテリ冷却器(48)、
第1の冷却器管路(18e)、
第2の冷却器管路(18f)、および
前記バッテリ冷却器の上流に配置された第3の弁(50)を備え、
前記第1の冷却器管路は、前記第2の管路から分岐され、前記バッテリ冷却器に接続されており、
前記第2の冷却器管路は、前記第3の管路と前記バッテリ冷却器との両方に接続されており、
前記第3の弁は、前記第1の冷却器管路の中に配置されており、
前記制御装置は、前記冷却モード中に前記第1の冷却器管路を開き、かつ、前記加熱モード中に前記第1の冷却器管路を閉じるように前記第3の弁を制御する請求項1から請求項6のいずれかに記載のヒートポンプシステム。 - 前記第3の弁は、感温膨張部分(50a)と、オン/オフ弁部分(50b)とを有する請求項7に記載のヒートポンプシステム。
- さらに、冷却液が循環する冷却液循環路(16)、
前記車両の前記乗員室の中に配置されたヒータコア(24)、および
前記冷媒循環路から前記冷却液循環路へ熱を移動させる中間熱交換器(28)を有する請求項1から請求項8のいずれかに記載のヒートポンプシステム。 - 前記冷媒循環路は、さらに、前記コンプレッサと前記室外熱交換器との両方に接続された第4の管路(18d)を有し、
前記中間熱交換器は、前記第4の管路に流れる冷媒から前記冷却液循環路へ熱を移動させる請求項9に記載のヒートポンプシステム。 - さらに、前記中間熱交換器と前記室外熱交換器との間の前記第4の管路の中に配置された膨張装置(44)を備える請求項10に記載のヒートポンプシステム。
- 前記膨張装置は、絞り(44)を含む請求項11に記載のヒートポンプシステム。
- 前記膨張装置は、電子膨張弁である請求項12に記載のヒートポンプシステム。
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