JP6632423B2 - Refrigeration cycle and air conditioning system for vehicle using this refrigeration cycle - Google Patents
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Description
本発明は、冷凍サイクル、およびこの冷凍サイクルを用いた車両用の空調システムに関する。 The present invention relates to a refrigeration cycle and an air conditioning system for a vehicle using the refrigeration cycle.
特許文献1には、コンプレッサ式の冷房システムと、吸着ヒートポンプ式の冷房システムとを統合した車両用の空調システムが開示されている。
この車両用の空調システムでは、検出した環境負荷に応じて、コンプレッサ式の冷凍サイクルと、吸着ヒートポンプ式の冷凍サイクルのうちの何れか一方を選択して使用するようになっている。
しかし、この車両用の空調システムは、二つの冷凍サイクルを有しているために、従来の車両用の空調システムよりもサイズが大型化しており、また二つの冷凍サイクルを切替えるための構成も複雑化している。
In this vehicle air conditioning system, one of a compressor type refrigeration cycle and an adsorption heat pump type refrigeration cycle is selected and used according to the detected environmental load.
However, since this vehicle air conditioning system has two refrigeration cycles, its size is larger than that of a conventional vehicle air conditioning system, and the configuration for switching between the two refrigeration cycles is also complicated. Is becoming
そのため、コンプレッサ式の冷凍サイクルと、吸着ヒートポンプ式の冷凍サイクルの両方を備える車両用の空調システムにおいて、冷凍サイクルの構成と運用をより簡単にすることが求められている。 Therefore, in a vehicle air-conditioning system including both a compressor-type refrigeration cycle and an adsorption heat pump-type refrigeration cycle, it is required to further simplify the configuration and operation of the refrigeration cycle.
本発明は、
冷媒が循環する循環路に、熱交換媒体との熱交換により前記冷媒を冷却して液化させるコンデンサと、液化した前記冷媒を気化させるエバポレータと、前記エバポレータ側から吸引して圧縮した前記冷媒を前記コンデンサが位置する下流側に吐出するコンプレッサと、が設けられた冷凍サイクルにおいて、
温度に応じて前記冷媒の吸着/脱着が可能な吸着材が封入された吸着材容器を、前記コンデンサとの間で熱交換可能に配置し、
前記吸着材容器と、前記エバポレータと前記コンプレッサとの間の前記循環路とを接続する配管に、開閉弁を設けたことを特徴とする冷凍サイクル。
The present invention
In a circulation path in which the refrigerant circulates, a condenser that cools and liquefies the refrigerant by heat exchange with a heat exchange medium, an evaporator that evaporates the liquefied refrigerant, and a refrigerant that is sucked and compressed from the evaporator side. And a compressor that discharges to the downstream side where the condenser is located,
An adsorbent container enclosing an adsorbent capable of adsorbing / desorbing the refrigerant according to the temperature is disposed so as to be able to exchange heat with the condenser,
A refrigeration cycle, wherein an on-off valve is provided in a pipe connecting the adsorbent container and the circulation path between the evaporator and the compressor.
コンデンサでは、コンプレッサから供給される高温の冷媒と低温の熱交換媒体との間での熱交換により、高温の冷媒を冷却して液化させるので、吸着材が封入された吸着材容器を、コンデンサとの間で熱交換可能に配置することで、コンプレッサ式の冷凍サイクルのコンデンサに供給される低温の熱交換媒体と高温の冷媒とを利用して、吸着材に対する冷媒の吸着/脱着を行うことができる。
これにより、吸着材容器内に封入された吸着材への冷媒の吸着/脱着のために、吸着材の冷却/加熱のための媒体の供給源を別途用意する必要がなく、吸着材への冷媒の吸着/脱着を行うことができる。
また、吸着材容器を、コンプレッサ式の冷凍サイクルのエバポレータとコンプレッサとの間の循環路に配管を介して接続したことで、配管に設けた開閉弁を開いて、吸着材に冷媒を吸着させると、エバポレータで冷媒を蒸発させることができる。
これにより、コンプレッサ式の冷凍サイクルと、吸着ヒートポンプ式の冷凍サイクルの両方の機能を有する冷凍サイクルが、コンプレッサ式の冷凍サイクルの構成品を流用しつつ、最小限の構成の追加で実現できるので、冷凍サイクルの構成と運用をより簡単にすることができる。
In the condenser, the high-temperature refrigerant is cooled and liquefied by heat exchange between the high-temperature refrigerant supplied from the compressor and the low-temperature heat exchange medium. The heat exchange medium between the heat exchanger and the heat exchange medium supplied to the condenser of the compressor type refrigeration cycle makes it possible to perform adsorption / desorption of the refrigerant to / from the adsorbent using the high temperature refrigerant and the low temperature heat exchange medium. it can.
Accordingly, it is not necessary to separately prepare a supply source of a medium for cooling / heating the adsorbent for adsorbing / desorbing the refrigerant to / from the adsorbent enclosed in the adsorbent container. Can be adsorbed / desorbed.
Also, by connecting the adsorbent container to the circulation path between the evaporator and the compressor of the compressor-type refrigeration cycle via a pipe, the on-off valve provided on the pipe is opened to adsorb the refrigerant to the adsorbent. The refrigerant can be evaporated by an evaporator.
As a result, a refrigeration cycle having both functions of a compressor-type refrigeration cycle and an adsorption heat pump-type refrigeration cycle can be realized with a minimum configuration added while diverting components of the compressor-type refrigeration cycle. The configuration and operation of the refrigeration cycle can be simplified.
以下、本発明の実施の形態を説明する。
図1は、実施の形態にかかる冷凍サイクル2を備える車両用の空調システム1の概略図である。なお、図1では、吸着材容器6に収容された吸着材Sの一部のみを示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic diagram of an
車両用の空調システム1では、車室内に吹き出す空気(空調空気)の流路R1上にエバポレータ3(蒸発器)とヒータコア91とが設けられている。
エバポレータ3では、循環路21を介してコンデンサ5側から供給された冷媒M1を減圧下で蒸発させて、冷媒M1が蒸発コア3aで蒸発する際の気化熱で、エバポレータ3を通過する空気Airが冷却されるようになっている。
In the
In the
車両用の空調システム1の冷凍サイクル2では、循環路21におけるエバポレータ3の下流側に、コンプレッサ4(圧縮器)が設けられている。
このコンプレッサ4は、エバポレータ3側から冷媒M1を吸引して圧縮するものであり、圧縮した冷媒M1は、コンプレッサ4の下流側に位置するコンデンサ5(凝縮器)側に吐出されるようになっている。
In the
The compressor 4 sucks and compresses the refrigerant M1 from the
コンデンサ5は、コンプレッサ4から吐出された高温高圧の冷媒M1を冷却するものであり、コンプレッサ4側から供給された冷媒M1は、コンデンサ5が備える凝縮コア5aでの熱交換媒体M2との熱交換により冷却されて、気体状態から液体状態に凝縮するようになっている。
The
熱交換媒体M2をコンデンサ5に供給する循環路71には、熱交換器7(ラジエータ)と、ポンプPと、が設けられており、熱交換器7での熱交換により冷却された熱交換媒体M2が、ポンプPによりコンデンサ5に供給されるようになっている。
ここで、実施の形態では、熱交換媒体M2として、例えば、水にエチレングリコール系の不凍液を混合した流体を用いており、循環路21を通流する冷媒M1として、例えばR134aを用いている。
A heat exchanger 7 (radiator) and a pump P are provided in a
Here, in the embodiment, for example, a fluid obtained by mixing an ethylene glycol-based antifreeze with water is used as the heat exchange medium M2, and, for example, R134a is used as the refrigerant M1 flowing through the
循環路21では、コンデンサ5の下流側に、コンデンサ5からの冷媒M1を溜めると共に、冷媒M1を気液に分離するリキッドタンク25と、リキッドタンク25からの冷媒M1を減圧する膨張弁26と、が設けられている。
In the
膨張弁26で減圧された低温低圧の冷媒M1は、前記したエバポレータ3に再び供給されて、エバポレータ3内で蒸発することで、エバポレータ3を通過する空気Airが冷却されるようになっている。
このように、冷凍サイクル2では、冷媒M1が循環路21内を循環するようになっており、コンプレッサ式の冷凍サイクルが循環路21に沿って形成されている。
The low-temperature and low-pressure refrigerant M1 depressurized by the
Thus, in the
この冷凍サイクル2では、吸着材Sを収容した吸着材容器6が、コンデンサ5に付設されており、吸着材Sが封入された吸着材容器6は、コンプレッサ4から吐出される高温の冷媒M1、および熱交換器7から供給される低温の熱交換媒体M2との間で、熱交換可能に設けられている。
ここで、本明細書における用語「高温の冷媒M1」における「高温」は、コンプレッサ4から吐出される圧縮された冷媒の最高温度を意味し、コンプレッサ4の性能に応じて変わる温度である。
また、用語「低温の熱交換媒体M2」における「低温」は、コンデンサ5での熱交換により、コンプレッサ4で圧縮されて高温になった冷媒M1を冷却することのできる温度を意味し、コンプレッサ4で圧縮されたのちに吐出される冷媒の最高温度よりも低い温度である。そして、この場合の「低温」の下限は、熱交換器7での熱交換により実現可能な熱交換媒体M2の最低温度を意味し、熱交換器7の性能に応じて変わる温度である。
In the
Here, “high temperature” in the term “high-temperature refrigerant M1” in the present specification means the maximum temperature of the compressed refrigerant discharged from the compressor 4, and is a temperature that changes according to the performance of the compressor 4.
The term “low temperature” in the term “low temperature heat exchange medium M2” means a temperature at which the refrigerant M1 compressed by the compressor 4 and heated to a high temperature by the heat exchange in the
吸着材Sは、温度に応じて冷媒M1の吸着/脱着が可能な有機系、または無機系の吸着材であり、コンデンサ5との間での熱交換により、吸着材Sを冷却/加熱すると、吸着材Sに対する冷媒M1の吸着/脱着が行えるようになっている。
また、無機系の吸着材として、例えばシリカゲルやゼオライトなどが例示される。
The adsorbent S is an organic or inorganic adsorbent capable of adsorbing / desorbing the refrigerant M1 depending on the temperature. When the adsorbent S is cooled / heated by heat exchange with the
Examples of the inorganic adsorbent include silica gel and zeolite.
ここで、本明細書における用語「吸着材」は、冷媒M1を保持(吸着)する特性を有する有機系の高分子材料や無機材料であって、この材料の表面に、冷媒M1を吸着させるもの(一般的な吸着材)だけではなく、材料の内部に冷媒M1を収容するもの(いわゆる収着材)の両方を意味している。 Here, the term “adsorbent” in the present specification is an organic polymer material or an inorganic material having a property of retaining (adsorbing) the refrigerant M1, and adsorbing the refrigerant M1 on the surface of this material. This means not only (a general adsorbent) but also a material (so-called sorbent) that contains the refrigerant M1 inside the material.
吸着材容器6には、この吸着材容器6の吸着材Sを収容する内部空間と、循環路21とを連通させる配管61が接続されており、循環路21においてこの配管61は、エバポレータ3とコンプレッサ4の間の低温低圧となる領域21aに接続されている。
配管61の途中には、開閉弁65が設けられており、この開閉弁65の開閉により、吸着材容器6の密閉された内部空間と、循環路21(領域21a)との連通/遮断が切り替えられるようになっている。
The
An opening /
実施の形態にかかる冷凍サイクル2では、吸着材Sから冷媒M1を脱着させる場合には、開閉弁65を開いて吸着材容器6と循環路21とを連通させた状態で、コンプレッサ4を稼動させて、高温の冷媒M1をコンデンサ5に供給するようになっている。
これにより、コンデンサ5では、高温の冷媒M1との間で熱交換により、吸着材Sが加熱されて、吸着材Sに吸着されていた冷媒M1が放出されて、配管61を介してコンプレッサ4側に吸入されるようになっている。
In the
Accordingly, in the
また、吸着材Sに冷媒M1を吸着させる場合には、開閉弁65を開いて吸着材容器6と循環路21とを連通させた状態で、コンプレッサ4を停止すると共に、ポンプPを稼動させて、熱交換器7での熱交換により冷却された熱交換媒体M2をコンデンサ5に供給するようになっている。
これにより、コンデンサ5では、熱交換媒体M2との間で熱交換により、吸着材Sが冷却されて、吸着材Sが冷媒M1の吸着に適した温度に保持される。そして、吸着材Sへの冷媒M1の吸着により、エバポレータ3から吸着材容器6までの領域が負圧になるので、コンプレッサ4を停止した状態で、エバポレータ3での冷媒M1の蒸発が連続的に行われるようになっている。
When the refrigerant M1 is adsorbed by the adsorbent S, the compressor 4 is stopped and the pump P is operated while the on-off
Thus, in the
空調システム1の動作は、空調システム1が備える制御装置8により行われるようになっており、制御装置8は、空調システム1のコンプレッサ4およびポンプPの稼動や、開閉弁66の開閉動作などを制御して、エバポレータ3での冷媒M1の蒸発をコントロールすることで、空気Airの冷却温度などを制御するようになっている。
The operation of the
以下、実施の形態にかかる車両用の空調システム1の動作を説明する。
図2は、車両用の空調システム1が備える冷凍サイクル2おいて、吸着材Sに対する冷媒M1の吸着/脱着を利用して、エバポレータ3での冷媒M1の蒸発を行う場合の動作を説明するフローチャートである。
Hereinafter, an operation of the vehicle
FIG. 2 is a flowchart for explaining the operation in the case where the refrigerant M1 is evaporated in the
空調システム1の通常の冷房運転時には、冷凍サイクル2は、コンプレッサ4の稼動により、エバポレータ3での冷媒M1の蒸発を行って、エバポレータ3を通過する空気Airを冷却している。
During a normal cooling operation of the air-
この状態で、吸着材Sに対する冷媒M1の吸着を利用して、エバポレータ3での冷媒M1の蒸発を行うためには、吸着材Sに既に吸着されている冷媒M1を、吸着材Sから脱着させて、吸着材Sを、冷媒M1を吸着できる状態(脱着状態)にする必要がある。
In this state, in order to evaporate the refrigerant M1 in the
そのため、ステップS101において制御装置8は、開閉弁65を開いて、吸着材容器6と循環路21とを連通させたのち、ステップS102において、吸着材Sから冷媒M1を脱着させる脱着工程を開始する。
具体的には、制御装置8が、コンプレッサ4を稼動させた状態でポンプPを停止して、コンデンサ5に、コンプレッサ4からの高温の冷媒M1のみが供給されるようにする。
Therefore, in step S101, the
Specifically, the
これにより、コンデンサ5では、高温の冷媒M1との熱交換により、吸着材容器6内の吸着材Sが加熱されて、吸着材Sに吸着されていた冷媒M1が放出されることになる。
そして、吸着材Sから放出された冷媒M1は、配管61と循環路21を通ってコンプレッサ4側に吸入される。
Thus, in the
Then, the refrigerant M1 released from the adsorbent S is drawn into the compressor 4 through the
続いて、ステップS103において、制御装置8は、吸着材Sからの冷媒M1の脱着が完了したか否かを確認する。
具体的には、制御装置8は、脱着工程の開始から所定時間が経過したのち、吸着材Sの温度Tsと、コンデンサ5から排出される冷媒M1の温度Tmとを比較する。そして、吸着材Sの温度Tsが、冷媒M1の温度Tmと同じ温度になった時点で、吸着材Sからの冷媒M1の脱着が完了したと判定する。
Subsequently, in step S103, the
Specifically, the
吸着材Sに吸着されている冷媒M1が脱着すると、吸着材Sの温度Tsが脱着熱により低下する。そのため、吸着材Sからの冷媒M1の脱着が継続している間は、吸着材Sは、脱着熱により、冷媒M1の温度Tmよりも低い温度で保持されることになる。
そして、吸着材Sに吸着されている冷媒M1が総て脱着すると、吸着材Sには、当該吸着材Sの温度を低下させる脱着熱が作用しなくなるので、吸着材Sは、コンプレッサ4から供給される高温の冷媒M1との間での熱交換により、温度が上昇することになる。
When the refrigerant M1 adsorbed on the adsorbent S desorbs, the temperature Ts of the adsorbent S decreases due to heat of desorption. Therefore, while the desorption of the refrigerant M1 from the adsorbent S continues, the adsorbent S is maintained at a temperature lower than the temperature Tm of the refrigerant M1 due to heat of desorption.
When all the refrigerant M1 adsorbed on the adsorbent S is desorbed, the heat of desorption that lowers the temperature of the adsorbent S does not act on the adsorbent S, so that the adsorbent S is supplied from the compressor 4. Due to the heat exchange with the high-temperature refrigerant M1 performed, the temperature rises.
そのため、冷媒M1の脱着が完了した吸着材Sは、最終的に、コンプレッサ4から排出される冷媒M1(冷却媒体)の温度Tmと同じ温度になるので、実施の形態では、吸着材Sの温度が、冷媒M1の温度Tmと同じ温度になったことをもって、吸着材Sからの冷媒M1の脱着完了を判定している。
なお、脱着工程の開始から所定時間を待つのは、脱着工程の開始直後の吸着が始まった時点では、吸着熱による温度の低下が不十分であり、誤って冷媒M1の脱着の完了を判定してしまう可能性があるからである。
Therefore, the adsorbent S from which the refrigerant M1 has been desorbed has finally reached the same temperature Tm as the refrigerant M1 (cooling medium) discharged from the compressor 4, and in the embodiment, the temperature of the adsorbent S Has reached the same temperature as the temperature Tm of the refrigerant M1, the completion of desorption of the refrigerant M1 from the adsorbent S is determined.
The reason for waiting for a predetermined time from the start of the desorption step is that at the time when the adsorption immediately after the start of the desorption step is started, the temperature drop due to the heat of adsorption is insufficient, and it is erroneously determined that the desorption of the refrigerant M1 is completed. It is because there is a possibility that it will be.
吸着材Sからの冷媒M1の脱着の完了が判定されると(ステップS103、Yes)、ステップS104において制御装置8は、脱着工程を終了させる。
具体的には、ステップS105において制御装置8が、開閉弁65を閉じて、吸着材容器6と循環路21との連通を遮断したのち、ポンプPを稼動させて、低温の熱交換媒体M2のコンデンサ5への供給を再開する。
そして、ステップS106において制御装置8が、コンプレッサ4を停止させて、コンプレッサ4によるエバポレータ3での冷媒M1の蒸発を停止させる。
When it is determined that the desorption of the refrigerant M1 from the adsorbent S is completed (Step S103, Yes), the
Specifically, in step S105, the
Then, in step S106, the
続くステップ107において、制御装置8は、吸着材Sに冷媒M1を吸着させる吸着工程の開始の可否を判定する。
具体的には、エバポレータ3の出口側に設けた温度センサ(図示せず)により、エバポレータ3の出口側の温度Toutを特定し、特定した温度Toutが、吸着工程の開始判定用の閾値温度Th1以上となった場合には、吸着工程の開始を決定する。
In the following step 107, the
Specifically, the temperature Tout on the outlet side of the
コンプレッサ4が停止すると、エバポレータ3での冷媒M1の蒸発が停止してエバポレータ3の出口側の圧力と温度が上昇する。
ここで、コンプレッサ4の停止よりも先に開閉弁65を閉じているので、吸着材容器6の内圧は、コンプレッサ4が稼動していたときの低い圧力のままで保持されている。
そして、コンプレッサ4の停止直後に、開閉弁65を開くと、吸着材容器6の内圧と、循環路21(領域21a)の内圧とがほぼ同じであるので、エバポレータ3側から吸着材容器6内に、冷媒M1を十分に吸引できなくなる可能性がある。
When the compressor 4 stops, the evaporation of the refrigerant M1 in the
Here, since the on-off
When the on-off
ここで、循環路21(領域21a)の内圧は、エバポレータ3の出口側の温度Toutと相関がある。そのため、実施の形態では、吸着材容器6の内圧と循環路212(領域21a)の内圧との差圧が、エバポレータ3側から吸着材容器6内に冷媒M1を吸引できる圧力になるのを待つために、エバポレータ3の出口側の温度Toutを用いて、吸着工程の開始の可否を判定している。
Here, the internal pressure of the circulation path 21 (
具体的には、制御装置8は、エバポレータ3の出口側の温度Toutが、吸着工程の開始判定用の閾値温度Th1以上となった場合に(ステップS107、Yes)、吸着工程の開始を決定する。
そして、続くステップS108において、制御装置8が、開閉弁65を開いて、吸着材容器6と循環路21とを連通させたのち、ステップS109において、吸着材Sに冷媒M1を吸着させる吸着工程を開始する。
具体的には、制御装置8が、停止させていたポンプPを稼動させて、コンデンサ5に、熱交換器7で冷却された熱交換媒体M2のみが供給されるようにする。
Specifically, when the temperature Tout on the outlet side of the
Then, in the subsequent step S108, the
Specifically, the
ここで、吸着材Sへの冷媒M1の吸着による吸着熱で、吸着材Sの温度が上昇するが、コンデンサ5には、冷却用の熱交換媒体M2が連続して供給されるので、コンデンサ5に付設された吸着材容器6では、冷却用の熱交換媒体M2との熱交換により、冷媒M1の吸着により温度が上昇した吸着材Sが冷却されて、吸着材Sが、冷媒M1の吸着に適した温度で保持されることになる。
Here, the temperature of the adsorbent S rises due to the heat of adsorption due to the adsorption of the refrigerant M1 to the adsorbent S. However, since the cooling heat exchange medium M2 is continuously supplied to the
そして、吸着材Sでの冷媒M1の吸着量が上限に達して飽和すると、エバポレータ3での冷媒M1の蒸発量が少なくなって、エバポレータ3の出口側の温度が徐々に上昇する。
そのため、ステップS110において制御装置8は、エバポレータ3の出口側の温度Toutを用いて、吸着工程の終了の可否を判定している。
When the amount of refrigerant M1 adsorbed by the adsorbent S reaches the upper limit and saturates, the amount of evaporation of the refrigerant M1 in the
Therefore, in step S110, the
具体的には、制御装置8は、エバポレータ3の出口側の温度Toutが、吸着工程の終了判定用の閾値温度Th2以上となった場合に(ステップS110、Yes)、吸着工程の終了を決定する。ここで、吸着工程の終了判定用の閾値温度Th2は、前記した吸着工程の開始判定用の閾値温度Th1と同じ値であっても良い。
そして、続くステップS111において、制御装置8が、開閉弁65を閉じて、吸着材容器6と循環路21との連通を遮断したのち、ステップS112において、停止させていたコンプレッサ4を稼動させる。
これにより、コンプレッサ4によるエバポレータ3での冷媒の蒸発が開始されることになる。
Specifically, when the temperature Tout on the outlet side of the
Then, in the following step S111, the
Thus, the evaporation of the refrigerant in the
このように、コンプレッサ4によるエバポレータ3での冷媒M1の蒸発を行っている間に、コンプレッサ4から排出される高温の冷媒M1を利用して、吸着材Sからの冷媒M1の脱着を実行する。そして、吸着材Sからの冷媒M1の脱着が完了すると、コンプレッサ4を停止して、吸着材Sへの冷媒M1の吸着を行うことで、吸着材Sへの吸着によるエバポレータ3での冷媒M1の蒸発が行われる。
よって、エバポレータ3での冷媒M1の蒸発を、コンプレッサ4を用いた蒸発と、吸着材Sへの冷媒M1の吸着を用いた蒸発との間で交互に切り替えて行うことができるので、コンプレッサ4の稼動時間を少なくできる。
As described above, while the refrigerant M1 is being evaporated by the
Therefore, the evaporation of the refrigerant M1 in the
ここで、車両用の空調システム1のコンプレッサ4が、車両用の空調システム1が搭載された車両の駆動源(エンジン)の駆動/停止に連動して、駆動/停止するように構成されている場合であって、例えばアイドリングストップ機能のように、所定の条件を満たしたときに駆動源(エンジン)を停止させる機能を有している場合には、制御装置8が、所定の条件を満たしたことにより、エンジンが停止した際に、吸着材Sへの冷媒M1の吸着による気化を実施する構成としても良い。
Here, the compressor 4 of the vehicle
以上の通り、実施の形態では、
(1)冷媒M1が循環する循環路21に、熱交換媒体M2との熱交換により冷媒M1を冷却して液化させるコンデンサ5と、液化した冷媒M1を気化させるエバポレータ3と、エバポレータ3側から吸引して圧縮した冷媒M1を、コンデンサ5が位置する下流側に吐出するコンプレッサ4と、が設けられた冷凍サイクル2において、
温度に応じて冷媒M1の吸着/脱着が可能な吸着材Sが封入された吸着材容器6を、コンデンサ5との間で熱交換可能に配置し、
吸着材容器6と、エバポレータ3とコンプレッサ4との間の循環路21の領域21a(低圧側領域)とを接続する配管61に、開閉弁65を設けた構成とした。
As described above, in the embodiment,
(1) A
An
An on-off
コンデンサ5では、コンプレッサ4から供給される高温の冷媒M1と低温の熱交換媒体M2との間での熱交換により、高温の冷媒M1を冷却して液化させる。
そのため、吸着材Sが封入された吸着材容器6を、コンデンサ5を通流する高温の冷媒M1や熱交換媒体M2に対して熱交換可能に配置することで、コンプレッサ式の冷凍サイクル2のコンデンサ5に供給される低温の熱交換媒体M2と高温の冷媒M1とを利用して、吸着材Sの冷却/加熱を行うことで、吸着材Sに対する冷媒M1の吸着/脱着を行うことができる。
これにより、吸着材容器6内に封入された吸着材Sへの冷媒M1の吸着/脱着のために、吸着材Sの冷却/加熱のための媒体の供給源を別途用意する必要がなく、吸着材Sへの冷媒M1の吸着/脱着を行うことができる。
また、吸着材容器6を、コンプレッサ式の冷凍サイクル2のエバポレータ3とコンプレッサ4との間の循環路21に配管61を介して接続したことで、配管61に設けた開閉弁65を開いて、吸着材Sに冷媒M1を吸着させると、エバポレータ3で冷媒M1を蒸発させることができる。
これにより、コンプレッサ式の冷凍サイクルと、吸着ヒートポンプ式の冷凍サイクルの両方の機能を有する冷凍サイクル2が、コンプレッサ式の冷凍サイクル2の構成品を流用しつつ、最小限の構成(吸着材容器6、配管61、開閉弁65)の追加で実現できるので、冷凍サイクル2の構成と運用をより簡単にすることができる。
The
Therefore, by disposing the
This eliminates the need to separately prepare a medium supply source for cooling / heating the adsorbent S for adsorbing / desorbing the refrigerant M1 to / from the adsorbent S enclosed in the
In addition, by connecting the
Thus, the
(2)吸着材Sへの冷媒M1の吸着状態に基づいて、エバポレータ3での冷媒M1の気化を、吸着材Sへの冷媒M1の吸着による気化と、コンプレッサ4での冷媒M1の吸引による気化との間で切り替えて制御する制御装置8(制御手段)を備える構成とした。
(2) The vaporization of the refrigerant M1 in the
このように構成すると、吸着材Sへの冷媒M1の吸着による気化を実施している間、コンプレッサ4を停止させることができるので、コンプレッサ4の駆動に消費される動力消費を低減させることができる。 With this configuration, the compressor 4 can be stopped while the refrigerant M1 is being vaporized by the adsorption of the refrigerant M1 onto the adsorbent S, so that the power consumption consumed for driving the compressor 4 can be reduced. .
(3)制御装置8は、
吸着材Sでの冷媒M1の吸着状態が、吸着材Sでの冷媒M1の吸着量が飽和した飽和状態と、吸着材Sへの冷媒M1の吸着が可能な脱着状態の何れであるのかを判定し、
吸着材Sでの冷媒M1の吸着状態が飽和状態である場合には、コンプレッサ4での冷媒M1の吸引により、エバポレータ3での冷媒M1の蒸発(気化)を実施し、
吸着材Sでの冷媒M1の吸着状態が脱着状態である場合には、吸着材Sへの冷媒M1の吸着により、エバポレータ3での冷媒M1の蒸発(気化)を実施する構成とした。
(3) The
It is determined whether the state of adsorption of the refrigerant M1 on the adsorbent S is a saturated state where the amount of adsorption of the refrigerant M1 on the adsorbent S is saturated or a desorption state where the refrigerant M1 can be adsorbed on the adsorbent S. And
When the adsorption state of the refrigerant M1 by the adsorbent S is a saturated state, the refrigerant M1 is evaporated (vaporized) by the
When the adsorption state of the refrigerant M1 on the adsorbent S is the desorption state, the refrigerant M1 is adsorbed on the adsorbent S, and the refrigerant M1 is evaporated (vaporized) by the
このように構成すると、吸着材Sが脱着状態である場合に、吸着材Sへの冷媒M1の吸着によるエバポレータ3での冷媒M1の蒸発(気化)を行うことができる。
With this configuration, when the adsorbent S is in the desorbed state, the refrigerant M1 can be evaporated (vaporized) in the
(4)特に、制御装置8は、
吸着材Sから冷媒M1を脱着させる脱着工程を実施している際に、吸着材Sの温度Tsが、冷媒M1の温度Tmと同じ温度になると、吸着材Sからの冷媒M1の脱着が完了した脱着状態であると判定し、
吸着材Sに冷媒M1を吸着させる吸着工程を実施している際に、エバポレータ3の出口側の温度Toutが、閾値温度Th2以上になると、吸着材Sでの冷媒M1の吸着量が飽和状態であると判定する構成とした。
(4) In particular, the
During the desorption step of desorbing the refrigerant M1 from the adsorbent S, when the temperature Ts of the adsorbent S reaches the same temperature as the temperature Tm of the refrigerant M1, the desorption of the refrigerant M1 from the adsorbent S is completed. Determined to be in the detached state,
When the temperature Tout on the outlet side of the
このように構成すると、吸着材Sの温度Tsやエバポレータ3の出口側の温度Toutに基づいて、吸着材が、吸着状態と脱着状態の何れであるのかを特定できるので、コンプレッサ4の駆動時間を抑えつつ、エバポレータ3での冷媒M1の蒸発を連続して行うことが可能になる。
With this configuration, it is possible to specify whether the adsorbent is in the adsorbed state or the desorbed state based on the temperature Ts of the adsorbent S and the temperature Tout on the outlet side of the
(5)熱交換媒体M2の循環路71に、熱交換器7と、ポンプPをさらに備える構成とした。
(5) The
このように構成すると、熱交換媒体M2との熱交換により冷却される吸着材Sの温度が、冷媒M1の吸着に適した温度に保持されように、熱交換器7での熱交換により冷却された熱交換媒体M2の温度をコントロールすることができる。
また、吸着材Sから冷媒M1を脱着させる脱着工程を実施している間、コンデンサ5への熱交換媒体M2の供給を停止することで、コンプレッサ4から吐出された高温の冷媒M1を、温度を低下させることなく、吸着材Sとの熱交換にそのまま用いることができる。
これにより、脱着工程を実施している間も熱交換媒体M2がコンデンサ5に供給され続けている場合に比べて、より短時間で吸着材Sを脱着状態にすることができるので、コンプレッサ4での冷媒M1の吸引によるエバポレータ3での冷媒M1の蒸発(気化)と、吸着材Sへの冷媒M1の吸着によるエバポレータ3での冷媒M1の蒸発(気化)との間の切り替えサイクルを短くすることができる。
With such a configuration, the adsorbent S cooled by heat exchange with the heat exchange medium M2 is cooled by heat exchange in the
In addition, during the desorption step of desorbing the refrigerant M1 from the adsorbent S, the supply of the heat exchange medium M2 to the
Thereby, the adsorbent S can be brought into the desorbed state in a shorter time than in the case where the heat exchange medium M2 is continuously supplied to the
(6)制御装置8は、
吸着材Sへの冷媒M1の吸着による気化を行う場合には、
コンプレッサ4を停止して、圧縮されて高温になった冷媒M1のコンデンサ5への供給を停止する一方で、
ポンプPを駆動して、熱交換器7での熱交換により放熱されて低温になった熱交換媒体M2をコンデンサ5に供給する構成とした。
(6) The
When performing vaporization by adsorption of the refrigerant M1 to the adsorbent S,
While stopping the compressor 4, the supply of the compressed refrigerant M1 having a high temperature to the
By driving the pump P, the heat exchange medium M2 radiated by the heat exchange in the
このように構成すると、吸着材Sへの冷媒M1の吸着を行う際には、熱交換器7での熱交換により放熱されて冷却された熱交換媒体M2のみがコンデンサ5に供給されるので、この熱交換媒体M2との熱交換により、吸着材Sを冷媒M1の吸着に適した温度に調節できる。
With this configuration, when the refrigerant M1 is adsorbed on the adsorbent S, only the heat exchange medium M2 that has been radiated and cooled by the heat exchange in the
(7)制御装置8は、
コンプレッサ4での冷媒M1の吸引による気化を行う場合には、
ポンプPを停止して、熱交換器7での熱交換により放熱されて低温になった熱交換媒体M2のコンデンサ4への供給を停止する構成とした。
(7) The
When performing vaporization by suction of the refrigerant M1 in the compressor 4,
The pump P is stopped, and the supply of the heat exchange medium M2 radiated by the heat exchange in the
コンプレッサ4での冷媒M1の吸引による気化を行う場合には、吸着材Sから冷媒M1を脱着させる脱着工程が平行して行われるので、
上記のように構成して、吸着材Sへの冷媒M1の吸着を行う際に、熱交換器7での熱交換により放熱されて冷却された熱交換媒体M2がコンデンサ5に供給されないようにすることで、コンプレッサ4により圧縮されて高温になった冷媒M1のみがコンデンサ5に供給される。
これにより、供給されたM1との熱交換により、吸着材Sを冷媒M1の脱着に適した温度に調節できる。
When vaporizing by suctioning the refrigerant M1 in the compressor 4, the desorption process of desorbing the refrigerant M1 from the adsorbent S is performed in parallel,
With the configuration described above, when the refrigerant M1 is adsorbed on the adsorbent S, the heat exchange medium M2 radiated and cooled by the heat exchange in the
Thereby, by the heat exchange with the supplied M1, the adsorbent S can be adjusted to a temperature suitable for desorption of the refrigerant M1.
(8)前記した冷凍サイクル2のエバポレータ3の蒸発コア3aで、冷媒M1を気化させた時の気化熱で、車室内に供給する空気を冷却する構成の車両用の空調システム1とした。
(8) The
このように構成すると、車両用の空調システム1の冷房運転時に、コンプレッサ4を連続的に駆動する必要がないので、コンプレッサ4の駆動に消費される電力量を低減することができる。
With this configuration, it is not necessary to continuously drive the compressor 4 during the cooling operation of the
(9)車両は、当該車両の停止時に駆動源を停止するアイドリングストップ機能を備えると共に、コンプレッサ4は、駆動源の駆動/停止に連動して、駆動/停止するように構成されており、
制御装置8は、
アイドリングストップ機能により駆動源が停止した際に、吸着材Sへの冷媒M1の吸着による気化を実施する構成とした。
(9) The vehicle has an idling stop function of stopping the drive source when the vehicle stops, and the compressor 4 is configured to drive / stop in conjunction with the drive / stop of the drive source.
The
When the driving source is stopped by the idling stop function, vaporization by adsorption of the refrigerant M1 to the adsorbent S is performed.
コンプレッサ4が、駆動源の駆動/停止に連動して、駆動/停止するように構成されていると、アイドリングストップ機能により駆動源が停止すると、コンプレッサ4での冷媒M1の吸引により、エバポレータ3での冷媒M1の蒸発(気化)を行えなくなる。
上記のように構成すると、アイドリングストップ機能による駆動源の停止時に、吸着材Sへの冷媒M1の吸着により、エバポレータ3での冷媒M1の蒸発(気化)を実施することで、アイドリングストップ機能により駆動源が停止している間も、車室内に供給する空気を冷却することができる。
これにより、アイドリングストップ機能により駆動源が停止しても、継続して車室内の空調(冷房)を行うことができる。
When the compressor 4 is configured to be driven / stopped in conjunction with the drive / stop of the drive source, when the drive source is stopped by the idling stop function, the compressor 4 sucks the refrigerant M1 and the
With the above-described configuration, when the driving source is stopped by the idling stop function, the refrigerant M1 is adsorbed on the adsorbent S, and the refrigerant M1 is evaporated (vaporized) in the
Thus, even if the driving source is stopped by the idling stop function, air conditioning (cooling) in the vehicle compartment can be continuously performed.
前記した実施の形態では、吸着材Sから冷媒M1を脱着させる脱着工程の実行中に、ポンプPを停止して、コンデンサ5に、コンプレッサ4からの高温の冷媒M1のみが、コンデンサ5に供給されるようにした場合を例示したが、吸着材Sから冷媒M1を脱着させる脱着工程の実行中に、ポンプPを停止させずに、熱交換器7での熱交換により冷却された熱交換媒体M2が、コンデンサ5に供給されるようにしても良い。
この場合には、コンデンサ5において吸着材Sからの冷媒M1の脱着に平行して、高温の冷媒M1の冷却による凝縮が行われることになるので、コンデンサ5よりも下流側に液化されていない気体状態の冷媒M1が大量に供給されることを好適に防止でき、エバポレータ3での冷媒M1の蒸発効率の低下を好適に防止できる。
In the above-described embodiment, the pump P is stopped during the desorption step of desorbing the refrigerant M1 from the adsorbent S, and only the high-temperature refrigerant M1 from the compressor 4 is supplied to the
In this case, the
1 空調システム
2 冷凍サイクル
3 エバポレータ(蒸発器)
4 コンプレッサ(圧縮器)
5 コンデンサ(凝縮器)
6 吸着材容器
7 熱交換器(ラジエータ)
8 制御装置
21 循環路
21a 領域
25 リキッドタンク
26 膨張弁
61 配管
65 開閉弁
71 循環路
91 ヒータコア
M1 冷媒(熱交換媒体)
M2 熱交換媒体
P ポンプ
S 吸着材
1
4 Compressor
5 Condenser (condenser)
6
M2 heat exchange medium P pump S adsorbent
Claims (8)
温度に応じて前記冷媒の吸着/脱着が可能な吸着材が封入された吸着材容器を、前記コンデンサとの間で熱交換可能に配置し、
前記吸着材容器と、前記エバポレータと前記コンプレッサとの間の前記循環路とを接続する配管に、開閉弁を設けたことを特徴とする冷凍サイクル。 In the circulation path in which the refrigerant circulates, a condenser that cools and liquefies the refrigerant by heat exchange with a heat exchange medium, an evaporator that evaporates the liquefied refrigerant, and the refrigerant that is sucked and compressed from the evaporator side, And a compressor that discharges to the downstream side where the condenser is located,
An adsorbent container enclosing an adsorbent capable of adsorbing / desorbing the refrigerant according to the temperature is disposed so as to be able to exchange heat with the condenser,
A refrigeration cycle, wherein an on-off valve is provided in a pipe connecting the adsorbent container and the circulation path between the evaporator and the compressor.
前記吸着材での前記冷媒の吸着状態が、前記吸着材での前記冷媒の吸着量が飽和した飽和状態と、前記吸着材への前記冷媒の吸着が可能な脱着状態の何れであるのかを判定し、
前記吸着材が前記飽和状態である場合には、前記コンプレッサでの前記冷媒の吸引による気化を実施し、
前記吸着材が脱着状態である場合には、前記吸着材への前記冷媒の吸着による気化を実施することを特徴とする請求項2に記載の冷凍サイクル。 The control means includes:
It is determined whether the state of adsorption of the refrigerant by the adsorbent is a saturated state in which the amount of adsorption of the refrigerant by the adsorbent is saturated, or a desorption state in which the refrigerant can be adsorbed by the adsorbent. And
If the adsorbent is in the saturated state, perform vaporization by suction of the refrigerant in the compressor,
The refrigeration cycle according to claim 2, wherein when the adsorbent is in a desorbed state, vaporization is performed by adsorption of the refrigerant onto the adsorbent.
前記吸着材への前記冷媒の吸着による気化を行う場合には、
前記コンプレッサを停止して、圧縮した前記冷媒の前記コンデンサへの供給を停止する一方で、前記ポンプを駆動して、前記熱交換器での熱交換により放熱された前記熱交換媒体を前記コンデンサに供給することを特徴とする請求項4に記載の冷凍サイクル。 The control means includes:
When performing vaporization by adsorption of the refrigerant to the adsorbent,
Stopping the compressor, while stopping the supply of the compressed refrigerant to the condenser, while driving the pump, the heat exchange medium radiated by heat exchange in the heat exchanger to the condenser. The refrigeration cycle according to claim 4, wherein the refrigeration cycle is supplied.
前記コンプレッサでの前記冷媒の吸引による気化を行う場合には、
前記ポンプを停止して、前記熱交換器での熱交換により放熱された前記熱交換媒体の前記コンデンサへの供給を停止することを特徴とする請求項4または請求項5に記載の冷凍サイクル。 The control means includes:
When performing vaporization by suction of the refrigerant in the compressor,
The refrigeration cycle according to claim 4, wherein the pump is stopped to stop supplying the heat exchange medium radiated by the heat exchange in the heat exchanger to the condenser.
前記車両は、当該車両の停止時に駆動源を停止するアイドリングストップ機能を備えており、
前記制御手段は、
前記アイドリングストップ機能により前記駆動源が停止した際に、前記吸着材への冷媒の吸着による気化を実施することを特徴とする車両用の空調システム。 An evaporator for a refrigeration cycle according to any one of claims 2 to 6, wherein the air conditioning system for a vehicle cools air supplied to a vehicle interior,
The vehicle has an idling stop function of stopping a driving source when the vehicle stops.
The control means includes:
The idling stop function when the driving source is stopped, the air conditioning system of the car amphibious you comprises carrying out the vaporization by adsorption of refrigerant to the adsorbent.
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