JP6796014B2 - Vehicle interior heat management system - Google Patents
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Description
本開示は、車室内の熱管理システムに関し、特には、冷房と暖房とが可能なヒートポンプサイクルにおいて、暖房運転の起動開始時の暖房能力の向上に関する。 The present disclosure relates to a heat management system in a vehicle interior, and more particularly to an improvement in heating capacity at the start of heating operation in a heat pump cycle capable of cooling and heating.
冷凍サイクルにおける高温高圧冷媒の熱を温水サイクルにおける液状熱媒体に移して温水を発生させ、車両の室内を暖房する技術が開示されている(例えば、特許文献1を参照。)。 A technique is disclosed in which the heat of a high-temperature and high-pressure refrigerant in a refrigeration cycle is transferred to a liquid heat medium in a hot water cycle to generate hot water to heat the interior of a vehicle (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1のようなサイクルは暖房稼働中の安定状態では一定の能力を発揮するが、暖房稼働開始時(暖房起動開始直後)の暖房能力の向上が求められている。例えば、特許文献1では、サイクルを停止すると、せっかくサイクルの稼働中に温度を上昇させた温水サイクルの熱が周囲に放熱されてしまい、次回、再稼動するときに、再び温め直す必要があって、暖房起動直後の能力に改善の余地があった。
A cycle as in
本開示は、液状熱媒体の熱を損失されにくいように蓄熱することができ、かつ、次回の再稼働時に確実に液状熱媒体のサイクルへ熱を戻すことができる車室内の熱管理システムを提供することを目的とする。 The present disclosure provides a heat management system in a vehicle interior that can store heat so that the heat of the liquid heat medium is not easily lost and can surely return the heat to the cycle of the liquid heat medium at the next restart. The purpose is to do.
本発明に係る車室内の熱管理システムは、少なくともポンプ及びヒーターコアを配管で接続して液状熱媒体を循環させる第1ループと、少なくとも圧縮機、室外熱交換器及び蒸発器を配管で接続して冷媒を循環させるループであり、前記圧縮機の吐出側と前記蒸発器との間に膨張装置を有する第2ループと、該第2ループの前記圧縮機の吐出側と前記膨張装置との間に配置され、前記第2ループを流れる冷媒と前記第1ループを流れる液状熱媒体との間で熱交換を行う冷媒凝縮器と、前記第1ループの液状熱媒体を流す第1のバイパス流路、前記第2ループの前記蒸発器と前記圧縮機の吸入側との間の冷媒を流す第2のバイパス流路、前記第1のバイパス流路の前記液状熱媒体の熱を蓄熱して該熱を前記第2のバイパス流路の前記冷媒に移動させる蓄熱部、前記第1のバイパス流路を開閉する第1の開閉装置及び前記第2のバイパス流路を開閉する第2の開閉装置を有する蓄熱装置と、を備える車室内の熱管理システムであって、前記車室内の熱管理システム(1)は、暖房運転が起動開始した時から前記第2のバイパス流路での吸熱量が所定値を下回るまでの間に実行される第1の暖房モードを有し、該第1の暖房モードでは、前記第1のバイパス流路を閉鎖し、かつ、前記第2のバイパス流路を開放し、前記蓄熱部の前記第2のバイパス流路の前記冷媒に移動した前記熱は、前記第1の暖房モードで利用されることを特徴とする。暖房運転の初期段階における暖房能力を向上することができる。 In the vehicle interior heat management system according to the present invention, at least the first loop in which the pump and the heater core are connected by pipes to circulate the liquid heat medium and at least the compressor, the outdoor heat exchanger and the evaporator are connected by pipes. A second loop having an expansion device between the discharge side of the compressor and the evaporator, and between the discharge side of the compressor and the expansion device of the second loop. A refrigerant condenser that exchanges heat between the refrigerant flowing through the second loop and the liquid heat medium flowing through the first loop, and a first bypass flow path through which the liquid heat medium of the first loop flows. , The second bypass flow path through which the refrigerant flows between the evaporator of the second loop and the suction side of the compressor, and the heat of the liquid heat medium of the first bypass flow path is stored and the heat is stored. It has a heat storage unit that moves the second bypass flow path to the refrigerant, a first opening / closing device that opens / closes the first bypass flow path, and a second opening / closing device that opens / closes the second bypass flow path. and thermal storage device, a vehicle interior thermal management system of Ru wherein the vehicle interior thermal management system (1), the endothermic amount at the second bypass flow path from the time the heating operation is started started predetermined It has a first heating mode that is executed before the value falls below the value, and in the first heating mode, the first bypass flow path is closed and the second bypass flow path is opened. The heat transferred to the refrigerant in the second bypass flow path of the heat storage unit is used in the first heating mode . The heating capacity at the initial stage of heating operation can be improved.
本発明に係る車室内の熱管理システムでは、前記膨張装置は、前記圧縮機の吐出側と前記室外熱交換器との間に配置される第1の膨張装置と、前記室外熱交換器と前記蒸発器との間に配置される第2の膨張装置とを含むことが好ましい。冷媒を適宜断熱膨張することで、室外熱交換器及び蒸発器のそれぞれに、より適切な温度の冷媒を送ることができ、冷凍サイクルによる暖房運転と冷房運転とを行うことができる。 In the vehicle interior heat management system according to the present invention, the expansion device includes a first expansion device arranged between the discharge side of the compressor and the outdoor heat exchanger, the outdoor heat exchanger, and the outdoor heat exchanger. It preferably includes a second inflator located between it and the evaporator. By appropriately adiabatically expanding the refrigerant, the refrigerant having a more appropriate temperature can be sent to each of the outdoor heat exchanger and the evaporator, and the heating operation and the cooling operation by the refrigeration cycle can be performed.
本発明に係る車室内の熱管理システムでは、前記蓄熱装置は、前記第1のバイパス流路の出口を開閉する第1の流出防止装置を更に有することが好ましい。車両停止時において、蓄熱装置の第1のバイパス流路内で温度が上昇した液状熱媒体が第1ループ内の液状熱媒体と接触し、蓄熱装置に蓄えられた熱が失われることを防止することができる。 In the vehicle interior heat management system according to the present invention, it is preferable that the heat storage device further includes a first outflow prevention device that opens and closes the outlet of the first bypass flow path. When the vehicle is stopped, the liquid heat medium whose temperature has risen in the first bypass flow path of the heat storage device comes into contact with the liquid heat medium in the first loop to prevent the heat stored in the heat storage device from being lost. be able to.
本発明に係る車室内の熱管理システムでは、前記蓄熱装置は、前記第2のバイパス流路の出口を開閉する第2の流出防止装置を更に有することが好ましい。蓄熱モードあるいは車両停止時において、蓄熱装置の第2のバイパス流路内で温度が上昇し膨張した冷媒が第2ループ内の冷媒と接触し、蓄熱装置に蓄えられた熱が失われることを防止することができる。 In the vehicle interior heat management system according to the present invention, it is preferable that the heat storage device further includes a second outflow prevention device that opens and closes the outlet of the second bypass flow path. Prevents the refrigerant that has expanded due to temperature rise in the second bypass flow path of the heat storage device from coming into contact with the refrigerant in the second loop and losing the heat stored in the heat storage device in the heat storage mode or when the vehicle is stopped. can do.
本発明に係る車室内の熱管理システムでは、前記第1ループは、前記冷媒凝縮器の下流側と前記ヒーターコアとの間に補助ヒータを更に有することが好ましい。より安定して暖房することができる。 In the vehicle interior heat management system according to the present invention, it is preferable that the first loop further has an auxiliary heater between the downstream side of the refrigerant condenser and the heater core. It can be heated more stably.
本発明に係る車室内の熱管理システムは、暖房運転が起動開始した時から前記第2のバイパス流路での吸熱量が所定値を下回った後に実行される第2の暖房モードを有し、該第2の暖房モードでは、前記第1のバイパス流路を閉鎖し、かつ、前記第2のバイパス流路を閉鎖することが好ましい。第1ループの液状熱媒体が十分に暖められて蓄熱装置での熱のやりとりの必要性が低いとき、蓄熱装置を迂回させて、蓄熱装置での通路抵抗を低減することができる。その結果、第2ループにおいて、圧縮機による吸入圧力をより小さくすることができ、圧縮機の動力をより低下させることができる。 The vehicle interior heat management system according to the present invention has a second heating mode that is executed after the amount of heat absorbed in the second bypass flow path falls below a predetermined value from the time when the heating operation starts. In the second heating mode, it is preferable to close the first bypass flow path and close the second bypass flow path. When the liquid heat medium of the first loop is sufficiently warmed and the need for heat exchange in the heat storage device is low, the heat storage device can be bypassed to reduce the passage resistance in the heat storage device. As a result, in the second loop, the suction pressure by the compressor can be made smaller, and the power of the compressor can be made lower.
本発明に係る車室内の熱管理システムは、エンジンの停止時に実行される第1の蓄熱モードを有し、該第1の蓄熱モードでは、前記第1のバイパス流路を開放し、かつ、前記第2のバイパス流路を閉鎖することが好ましい。暖房運転中に暖められた第1ループの液状熱媒体の熱を蓄熱装置に蓄熱することができる。 The vehicle interior heat management system according to the present invention has a first heat storage mode that is executed when the engine is stopped, and in the first heat storage mode, the first bypass flow path is opened and the said It is preferable to close the second bypass flow path. The heat of the liquid heat medium of the first loop warmed during the heating operation can be stored in the heat storage device.
本発明に係る車室内の熱管理システムは、エンジンが作動している時に実行される第2の蓄熱モードを有し、該第2の蓄熱モードでは、前記第1のバイパス流路を開放し、かつ、前記第2のバイパス流路を閉鎖することが好ましい。エンジン作動中に蓄熱装置に液状熱媒体の熱を蓄熱しておくことで、より多くの熱を蓄熱装置に蓄えることができる。 The vehicle interior heat management system according to the present invention has a second heat storage mode that is executed when the engine is operating, and in the second heat storage mode, the first bypass flow path is opened. Moreover, it is preferable to close the second bypass flow path. By storing the heat of the liquid heat medium in the heat storage device while the engine is operating, more heat can be stored in the heat storage device.
本発明に係る車室内の熱管理システムでは、エンジンの作動が停止した後、前記第1のバイパス流路を閉鎖し、かつ、前記第2のバイパス流路を閉鎖する第2の暖房モードを実行することが好ましい。エンジンの作動が停止した後、蓄熱装置を第1ループおよび第2ループから隔離することで、蓄熱装置の第1のバイパス流路内で温度が上昇した液状熱媒体が第1ループ内の液状熱媒体と接触すること、および、蓄熱装置の第2のバイパス流路内で温度が上昇し膨張した冷媒が第2ループ内の冷媒と接触し、蓄熱装置に蓄えられた熱が失われることを防止することができる。 In the vehicle interior heat management system according to the present invention, after the engine operation is stopped, a second heating mode is executed in which the first bypass flow path is closed and the second bypass flow path is closed. It is preferable to do so. By isolating the heat storage device from the first loop and the second loop after the engine operation is stopped, the liquid heat medium whose temperature has risen in the first bypass flow path of the heat storage device is the liquid heat in the first loop. Prevents contact with the medium and prevention of the refrigerant that has expanded due to temperature rise in the second bypass flow path of the heat storage device coming into contact with the refrigerant in the second loop and losing the heat stored in the heat storage device. can do.
本開示によれば、液状熱媒体の熱を損失されにくいように蓄熱することができ、かつ、次回の再稼働時に確実に液状熱媒体のサイクルへ熱を戻すことができる車室内の熱管理システムを提供することができる。 According to the present disclosure, the heat management system in the vehicle interior can store heat so that the heat of the liquid heat medium is not easily lost, and can surely return the heat to the cycle of the liquid heat medium at the next restart. Can be provided.
以下、添付の図面を参照して本発明の一態様を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。本発明の効果を奏する限り、種々の形態変更をしてもよい。 Hereinafter, one aspect of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiments. In the present specification and the drawings, the components having the same reference numerals shall indicate the same components. Various morphological changes may be made as long as the effects of the present invention are exhibited.
図1は、本実施形態に係る車室内の熱管理システムの一例を示すシステム図である。本実施形態に係る車室内の熱管理システム1は、図1に示すように、少なくともポンプ11及びヒーターコア12を配管で接続して液状熱媒体を循環させる第1ループ10と、少なくとも圧縮機21、室外熱交換器22及び蒸発器23を配管で接続して冷媒を循環させるループであり、圧縮機21の吐出側と蒸発器23との間に膨張装置24,25を有する第2ループ20と、第2ループ20の圧縮機21の吐出側と膨張装置24,25との間に配置され、第2ループ20を流れる冷媒と第1ループ10を流れる液状熱媒体との間で熱交換を行う冷媒凝縮器30と、第1ループ10の液状熱媒体を流す第1のバイパス流路(不図示)、第2ループ20の蒸発器23と圧縮機21の吸入側との間の冷媒を流す第2のバイパス流路(不図示)、第1のバイパス流路の液状熱媒体の熱を蓄熱して該熱を第2のバイパス流路の冷媒に移動させる蓄熱部(不図示)、第1のバイパス流路を開閉する第1の開閉装置41及び第2のバイパス流路を開閉する第2の開閉装置42を有する蓄熱装置40と、を備える。
FIG. 1 is a system diagram showing an example of a heat management system in a vehicle interior according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the vehicle interior
熱管理システム1は、車室内の冷房と暖房とが可能で、蓄熱機能を有するヒートポンプサイクルである。
The
第1ループ10は、例えば、ポンプ11、ヒーターコア12、冷媒凝縮器30の順に液状熱媒体を循環させる主流路を有する。ポンプ11は、例えば、電動ポンプであり、第1ループ10に液状熱媒体を循環させる。ポンプ11は、ウォーターポンプと呼ばれることもある。図1では、ポンプ11を冷媒凝縮器30とヒーターコア12との間に設けた形態を示したが、本発明では、第1ループ10内におけるポンプ11の位置は限定されない。
The
ヒーターコア12は、車室内を暖房する温風を発生する加熱用熱交換器である。ヒーターコア12は、車両用空調装置50のハウジング51に形成された空気流路に配置される。ハウジング51の上流には空気吸込口54が形成され、送風機52により取り込まれた送風空気は、ヒーターコア12よりも上流側に配置されたエアミックスドア53によって、ヒーターコア12に向かう空気とヒーターコア12を迂回する空気とに適宜分配される。ヒーターコア12に向かう送風空気は、液状熱媒体との間で熱交換が行われる。ヒーターコア12によって温められた送風空気(温風)は、ヒーターコア12を迂回した送風空気(図示せず)と適宜混合されることで調和空気となり、図示しない吹出口制御装置によって、ハウジング51の下流に形成された吹出口55、56から車室内へ適宜、吹き出される。
The
本実施形態に係る車室内の熱管理システム1では、第1ループ10は、冷媒凝縮器30の下流側とヒーターコア12との間に補助ヒータ(不図示)を更に有することが好ましい。補助ヒータは、例えば、PTCヒータなどの電気加熱式ヒータである。冷媒凝縮器30で液状熱媒体が受け取る熱エネルギーが小さいとき、補助ヒータによって液状熱媒体を補助的に加熱することで、より安定して暖房することができる。
In the vehicle interior
第2ループ20は、例えば、圧縮機21、冷媒凝縮器30、膨張装置24、室外熱交換器22、膨張装置25、蒸発器23の順に冷媒を循環させる主流路を有する。主流路は、冷凍サイクルを構成する。冷媒は、例えば、フロンや二酸化炭素である。
The
圧縮機21は、電力によって駆動するモータ(図示せず)の駆動力を受けて、又はエンジン(図示せず)からの駆動力を受けて、低温低圧の気体状の冷媒を圧縮して、高温高圧の気体状の冷媒にする。
The
室外熱交換器22は、一般的に車両の前方のエンジンルーム内に配置され、高温高圧の気体状の冷媒を外気流によって冷却し、高温高圧の液体状の冷媒にする。外気流は、冷却ファン61の稼動若しくは車両の走行のいずれか一方又は両方によって生成される。
The
蒸発器23は、液体状の冷媒を気化させ、そのときの蒸発熱によって蒸発器23を通過する送風空気を冷却除湿する冷却用熱交換器である。蒸発器23は、車両用空調装置50のハウジング51に形成された空気流路に配置される。蒸発器23は、ヒーターコア12よりも空気流路の上流側に配置されることが好ましい。冷却した空気を再加熱することができ、送風空気の除湿を行うことができる。蒸発器23を通過した送風空気(冷風)を、エアミックスドア53によってすべてヒーターコア12を迂回し(図示せず)、あるいはヒーターコア12を迂回する比率を多くし、吹出口55、56から車室内へ吹出すことで、車室内を冷却することができる。
The
膨張装置24,25は、高圧の冷媒を減圧・膨張させて、低圧の冷媒とするとともに、冷媒の流量の調整を行う。図1では、2つの膨張装置24,25を有する形態を示したが、本発明はこれに限定されず、膨張装置として、圧縮機21の吐出側と室外熱交換器22との間に配置される第1の膨張装置24だけを有する形態(不図示)としてもよい。
The
本実施形態に係る車室内の熱管理システム1では、膨張装置24,25は、圧縮機21の吐出側と室外熱交換器22との間に配置される第1の膨張装置24と、室外熱交換器22と蒸発器23との間に配置される第2の膨張装置25とを含むことが好ましい。第1の膨張装置24は、冷媒凝縮器30と室外熱交換器22との間に配置されることがより好ましい。第1の膨張装置24は、必要に応じて、後述する冷媒凝縮器30から流出された高圧の液体状の冷媒を低圧の霧状(気体と液体との混合状)の冷媒とする。第2の膨張装置25は、必要に応じて、室外熱交換器22から流出された高圧の液体状の冷媒を低圧の霧状(気体と液体との混合状)の冷媒とする。第1の膨張装置24による冷媒の減圧・膨張が十分であって、第2の膨張装置25による冷媒の減圧・膨張が不要であるとき、第2の膨張装置25は、開度を広くして、冷媒を減圧・膨張せずに冷媒をそのまま流すことが好ましい。第1の膨張装置24及び第2の膨張装置25を有することで冷媒を適宜断熱膨張して、室外熱交換器22及び蒸発器23のそれぞれに、より適切な温度の冷媒を送ることができ、冷凍サイクル1による暖房運転と冷房運転とを行うことができる。
In the vehicle interior
冷媒凝縮器30は、水コンデンサ(water cooled condenser、WCDS)とも呼ばれ、第1ループ10を流れる液状熱媒体と第2ループ20を流れる冷媒との間で熱交換を行う熱交換器である。冷媒凝縮器30では、液状熱媒体が冷媒の熱を吸熱して加熱される。
The
蓄熱装置40は、暖房運転中に暖められた第1ループ10の液状熱媒体の熱を蓄熱し、当該蓄熱した熱を第2ループ20の冷媒に移動させる装置である。蓄熱装置40は、第1のバイパス流路(不図示)と、第2のバイパス流路(不図示)と、蓄熱部(不図示)と、第1のバイパス流路を開閉する第1の開閉装置41と、第2のバイパス流路を開閉する第2の開閉装置42とを有する。
The
第1のバイパス流路は、第1ループ10の主流路をバイパスする副流路である。第1のバイパス流路の入口は、第1ループ10のヒーターコア12と冷媒凝縮器30との間の主流路から分岐する配管71に接続される。第1のバイパス流路の出口は、第1ループ10のヒーターコア12と冷媒凝縮器30との間の主流路に合流する配管72に接続される。
The first bypass flow path is a sub flow path that bypasses the main flow path of the
第2のバイパス流路は、第2ループ20の主流路をバイパスする副流路である。第2のバイパス流路の入口は、第2ループ20の蒸発器23と圧縮機21との間の主流路から分岐する配管73に接続される。第2のバイパス流路の出口は、第2ループ20の第2ループ20の蒸発器23と圧縮機21との間の主流路に合流する配管74に接続される。
The second bypass flow path is a sub flow path that bypasses the main flow path of the
蓄熱部には、蓄熱材が充填されていることが好ましい。蓄熱材は、接触する物質の温度を所定の温度に保持する物質である。蓄熱材は、保持温度が常温以下である場合に蓄冷材と呼ばれたり、包括的に蓄熱・蓄冷材と呼ばれたりすることもある。本発明でいう蓄熱材は、蓄冷材、又は蓄熱・蓄冷材を含む。蓄熱材は、例えば、比熱を利用した顕熱蓄熱材、融解・凝固などの相変化を利用した潜熱蓄熱材、化学反応による吸熱・発熱を利用した化学蓄熱材である。このうち、単位質量あたりの熱量が顕熱蓄熱材よりも大きい点及び化学的な安定性が化学蓄熱材よりも高い点で、潜熱蓄熱材であることが好ましい。潜熱蓄熱材は、例えば、パラフィンである。パラフィンは、一般式がCnH2n+2である鎖状の炭化水素化合物又は一般式がCnH2n(ただしn≧3)である環式の炭化水素化合物を含む物質である。本実施形態では、パラフィンは、化学的安定性がより高い点で、鎖状の炭化水素化合物を主成分とすることがより好ましい。パラフィンは、炭素数(一般式中nの数)の大小又は炭素鎖の構造が直鎖状、分枝状若しくは環状であるかによって融点(凝固点)が異なる。このため、目的とする保持温度に応じた相変化温度を有するパラフィンを任意に選択できる。蓄熱材の融点(凝固点)は、特に限定されないが、例えば、30〜40℃であることが好ましい。 It is preferable that the heat storage unit is filled with a heat storage material. The heat storage material is a substance that keeps the temperature of the substance in contact at a predetermined temperature. The heat storage material may be called a cold storage material when the holding temperature is below room temperature, or may be comprehensively called a heat storage / cold storage material. The heat storage material referred to in the present invention includes a cold storage material or a heat storage / cold storage material. The heat storage material is, for example, a sensible heat storage material that utilizes specific heat, a latent heat storage material that utilizes phase changes such as melting and solidification, and a chemical heat storage material that utilizes heat absorption and heat generation due to a chemical reaction. Of these, the latent heat storage material is preferable because the amount of heat per unit mass is larger than that of the sensible heat storage material and the chemical stability is higher than that of the chemical heat storage material. The latent heat storage material is, for example, paraffin. Paraffin is a substance containing a chain hydrocarbon compound having a general formula of C n H 2n + 2 or a cyclic hydrocarbon compound having a general formula of C n H 2n (where n ≧ 3). In the present embodiment, paraffin is more preferably composed of a chain hydrocarbon compound as a main component in terms of higher chemical stability. Paraffin has a different melting point (freezing point) depending on whether the number of carbon atoms (the number of n in the general formula) is large or small or the structure of the carbon chain is linear, branched or cyclic. Therefore, paraffin having a phase change temperature according to the target holding temperature can be arbitrarily selected. The melting point (freezing point) of the heat storage material is not particularly limited, but is preferably 30 to 40 ° C., for example.
第1の開閉装置41は、第1のバイパス流路の入口に接続される配管71又は第1のバイパス流路の出口に接続される配管72への液状熱媒体の流通を開閉する弁であることが好ましく、例えば、三方弁(図1に図示)又はストップバルブ(不図示)である。図1では、第1の開閉装置41が第1のバイパス流路の入口に設けられた形態を示したが、本発明はこれに限定されず、第1の開閉装置41が第1のバイパス流路の出口に設けられてもよい。なお、第1のバイパス流路の入口から第1のバイパス流路を経由せずに配管72と接続する配管81は、第1ループ10の主流路の一部である。
The
第2の開閉装置42は、第2のバイパス流路の入口に接続される配管73又は第2のバイパス流路の出口に接続される配管74への冷媒の流通を開閉する弁であることが好ましく、例えば、三方弁(図1に図示)又はストップバルブ(不図示)である。図1では、第2の開閉装置42が第2のバイパス流路の入口に設けられた形態を示したが、本発明はこれに限定されず、第2の開閉装置42が第2のバイパス流路の出口に設けられてもよい。なお、第2のバイパス流路の入口から第2のバイパス流路を経由せずに配管74と接続する配管82は、第2ループ20の主流路の一部である。
The
図2は、蓄熱装置の一例を示す斜視図である。図3は、図2の蓄熱装置の積層体の一部を示す正面図である。蓄熱装置40は、内部に第1のバイパス流路を有する第1チューブ43と、内部に第2のバイパス流路を有する第2チューブ44と、内部に蓄熱部を有する第3チューブ45とを積層した積層体46を有することが好ましい。積層体46は、図2及び図3に示すように、第3チューブ45を、第1チューブ43と第2チューブ44とで挟んだ部分構造を有し、該部分構造では、図3に示すように、第3チューブ45の一方の表面45a側に第1チューブ43が配置され、かつ、第3チューブ45の他方の表面45b側に第2チューブ44が配置されることが好ましい。蓄熱装置40が積層体46を有することで、第1チューブ43内の第1のバイパス流路を流れる液状熱媒体の熱を、第1チューブ43に隣接する第3チューブ45内の蓄熱部に充填された蓄熱材により効率的に伝達させることができるとともに、蓄熱部に蓄熱された熱を、第3チューブ45に隣接する第2チューブ44内の第2のバイパス流路を流れる冷媒により効率的に伝達させることができる。図2に示す積層体46は例示であって、本発明は積層体46における各チューブ43,44,45の配置及びチューブ43,44,45の数に限定されない。
FIG. 2 is a perspective view showing an example of the heat storage device. FIG. 3 is a front view showing a part of the laminated body of the heat storage device of FIG. In the
次に積層体46の各チューブ43,44,45を形成するプレートの一例について説明する。
Next, an example of a plate forming each
図4は、第1のバイパス流路のチューブ(第1チューブ)を形成するプレートの一例を示す平面図である。第1チューブ43(図2に図示)を形成するプレート(以降、第1プレートという。)100は、アルミニウム合金又は銅合金などの金属製であり、例えば、略方形の外形を有する。第1プレート100は、例えば、内側となる面(図4に図示した面)100aに、周壁108と、周壁108の表面よりも第1プレート100の板厚方向の外側に膨出させて形成された凹部103と、凹部103に連通する貫通孔101,102と、凹部103に連通しない貫通孔104,105,106,107と、を有する。周壁108は、少なくとも第1プレート100の周縁に設けられる。凹部103は、第1のバイパス流路を形成する。凹部103は、図4に示すように、返し部103aを有することが好ましい。第1のバイパス流路の全長を長くすることができ、より効率的に熱を伝達させることができる。また、第1のバイパス流路の流路断面積を小さくすることができ、液状熱媒体の流速を速くして、より効率的に熱を伝達することができる。凹部103に連通する貫通孔101は、凹部103によって形成される第1のバイパス流路に液状熱媒体を流入させる流入口または流出口となる。凹部103に連通する貫通孔102は、凹部103によって形成される第1のバイパス流路から液状熱媒体を流出させる流出口または流入口となる。凹部103に連通しない貫通孔104,105は、第2チューブ44に送られる冷媒の流路を形成する。凹部103に連通しない貫通孔106,107は、第3チューブ45に送られる蓄熱材の流路を形成する。
FIG. 4 is a plan view showing an example of a plate forming a tube (first tube) of the first bypass flow path. The plate (hereinafter referred to as the first plate) 100 forming the first tube 43 (shown in FIG. 2) is made of a metal such as an aluminum alloy or a copper alloy, and has, for example, a substantially square outer shape. The
第1チューブ43は、2枚の第1プレート100の内側となる面100a同士を向かい合わせにし、各第1プレート100の周壁108の頂部同士を相互に当接して、各第1プレート100同士をろう付けなどで接合することによって形成される。そうすると、2枚の第1プレート100の間に凹部103からなる空間が形成され、当該空間が、第1のバイパス流路となる。
In the
図5は、第2のバイパス流路のチューブ(第2チューブ)を形成するプレートの一例を示す平面図である。第2チューブ44(図2に図示)を形成するプレート(以降、第2プレートという。)200は、アルミニウム合金又は銅合金などの金属製であり、例えば、略方形の外形を有する。第2プレート200は、例えば、内側となる面(図4に図示した面)200aに、周壁208と、周壁208の表面よりも第2プレート200の板厚方向の外側に膨出させて形成された凹部203と、凹部203に連通する貫通孔204,205と、凹部203に連通しない貫通孔201,202,206,207と、を有する。周壁208は、少なくとも第2プレート200の周縁に設けられる。凹部203は、第2のバイパス流路を形成する。凹部203は、図5に示すように、返し部203aを有することが好ましい。第2のバイパス流路の全長を長くすることができ、より効率的に熱を伝達させることができる。また、第2のバイパス流路の流路断面積を小さくすることができ、冷媒の流速を速くして、より効率的に熱を伝達することができる。凹部203に連通する貫通孔204は、凹部203によって形成される第2のバイパス流路に冷媒を流入させる流入口または流出口となる。凹部203に連通する貫通孔205は、凹部203によって形成される第2のバイパス流路から冷媒を流出させる流出口または流入口となる。凹部203に連通しない貫通孔201,202は、第1チューブ43に送られる液状熱媒体の流路を形成する。凹部203に連通しない貫通孔206,207は、第3チューブ45に送られる蓄熱材の流路を形成する。
FIG. 5 is a plan view showing an example of a plate forming a tube (second tube) of the second bypass flow path. The plate (hereinafter referred to as the second plate) 200 forming the second tube 44 (shown in FIG. 2) is made of a metal such as an aluminum alloy or a copper alloy, and has, for example, a substantially square outer shape. The
第2チューブ44は、2枚の第2プレート200の内側となる面200a同士を向かい合わせにし、各第2プレート200の周壁208の頂部同士を相互に当接して、各第2プレート200同士をろう付けなどで接合することによって形成される。そうすると、2枚の第2プレート200の間に凹部203からなる空間が形成され、当該空間が、第2のバイパス流路となる。
In the
図6は、蓄熱部のチューブ(第3チューブ)を形成するプレートの一例を示す平面図である。第3チューブ45(図2に図示)を形成するプレート(以降、第3プレートという。)300は、アルミニウム合金又は銅合金などの金属製であり、例えば、略方形の外形を有する。第3プレート300は、例えば、内側となる面(図4に図示した面)300aに、周壁308と、周壁308の表面よりも第3プレート300の板厚方向の外側に膨出させて形成された凹部303と、凹部303に連通する貫通孔306,307と、凹部303に連通しない貫通孔301,302,304,305と、を有する。周壁308は、少なくとも第3プレート300の周縁に設けられる。凹部303は、蓄熱部を形成する。凹部303に連通する貫通孔306,307は、凹部303によって形成される蓄熱部に蓄熱材を充填する充填口となる。凹部303に連通しない貫通孔301,302は、第1チューブ43に送られる液状熱媒体の流路を形成する。凹部303に連通しない貫通孔304,305は、第2チューブ44に送られる冷媒の流路を形成する。
FIG. 6 is a plan view showing an example of a plate forming a tube (third tube) of the heat storage section. The plate (hereinafter referred to as the third plate) 300 forming the third tube 45 (shown in FIG. 2) is made of a metal such as an aluminum alloy or a copper alloy, and has, for example, a substantially rectangular outer shape. The
第3チューブ45は、2枚の第3プレート300の内側となる面300a同士を向かい合わせにし、各第2プレート300の周壁308の頂部同士を相互に当接して、各第3プレート300同士をろう付けなどで接合することによって形成される。そうすると、2枚の第3プレート300の間に凹部303からなる空間が形成され、当該空間が、蓄熱部となる。
In the
図2に示すように各チューブ43,44,45を積層させると、図4に示す第1プレート100の貫通孔101と、図6に示す第3プレート300の貫通孔301と、図5に示す第2プレート200の貫通孔201とが重ねられるとともに、図4に示す第1プレート100の貫通孔102と、図6に示す第3プレート300の貫通孔302と、図5に示す第2プレート200の貫通孔202とが重ねられる。これによって、液状熱媒体を積層体46の各第1チューブ43に分配して収集する液状熱媒体用タンク(不図示)が形成され、各第1チューブ43の第1のバイパス流路に液状熱媒体を流通させることができる。
When the
図2に示すように各チューブ43,44,45を積層させると、図4に示す第1プレート100の貫通孔104と、図6に示す第3プレート300の貫通孔304と、図5に示す第2プレート200の貫通孔204とが重ねられるとともに、図4に示す第1プレート100の貫通孔105と、図6に示す第3プレート300の貫通孔305と、図5に示す第2プレート200の貫通孔205とが重ねられる。これによって、冷媒を積層体46の各第2チューブ44に分配して収集する冷媒用タンク(不図示)が形成され、各第2チューブ44の第2のバイパス流路に冷媒を流通させることができる。
When the
図2に示すように各チューブ43,44,45を積層させると、図4に示す第1プレート100の貫通孔106と、図6に示す第3プレート300の貫通孔306と、図5に示す第2プレート200の貫通孔206とが重ねられるとともに、図4に示す第1プレート100の貫通孔107と、図6に示す第3プレート300の貫通孔307と、図5に示す第2プレート200の貫通孔207とが重ねられる。これによって、蓄熱材を積層体46の各第3チューブ44に充填する蓄熱材充填部(不図示)が形成され、各第3チューブ45の蓄熱部に蓄熱材を充填することができる。
When the
以上、説明したように、第1チューブ43によって形成される第1のバイパス流路と、第2チューブ44によって形成される第2のバイパス流路とは隔離されており、第1ループ10を流れる液状熱媒体と第2ループ20を流れる冷媒とは混合することはない。一方で、第1のバイパス流路と第2のバイパス流路とは、それぞれ、蓄熱材との熱の交換ができる位置に設けられる。
As described above, the first bypass flow path formed by the
本実施形態に係る車室内の熱管理システム1では、蓄熱装置40は、第1のバイパス流路の出口を開閉する第1の流出防止装置(不図示)を更に有することが好ましい。第1の流出防止装置は、例えば、三方弁又はストップバルブである。車両停止時において、蓄熱装置40の第1のバイパス流路内で温度が上昇した液状熱媒体が第1ループ10内の液状熱媒体と接触し、蓄熱装置40に蓄えられた熱が失われることを防止することができる。また、第1の開閉装置41が第1のバイパス流路の出口に設けられるとき、第1の開閉装置41が第1の流出防止装置を兼ねていてもよい。
In the vehicle interior
本実施形態に係る車室内の熱管理システム1では、蓄熱装置40は、第2のバイパス流路の出口を開閉する第2の流出防止装置(不図示)を更に有することが好ましい。第2の流出防止装置は、例えば、三方弁又はストップバルブである。後述する蓄熱モード(第1の蓄熱モード及び第2の蓄熱モード)あるいは車両停止時において、蓄熱装置40の第2のバイパス流路内で温度が上昇し膨張した冷媒が第2ループ20内の冷媒と接触し、蓄熱装置40に蓄えられた熱が失われることを防止することができる。また、第2の開閉装置42が第2のバイパス流路の出口に設けられるとき、第2の開閉装置42が第2の流出防止装置を兼ねていてもよい。
In the vehicle interior
次に、熱管理システム1による熱管理を説明する。
Next, heat management by the
図7は、図1のA部分の拡大図であり、第1の暖房モードを説明するための図である。図7〜10には、それぞれ、配管71に設けられた蓄熱前の液状熱媒体の温度を検出する温度検出部71t、配管72に設けられた蓄熱後の液状熱媒体の温度を検出する温度検出部72t、配管73に設けられた熱回収前の冷媒の温度を検出する温度検出部73t、配管74に設けられた熱回収後の冷媒の温度を検出する温度検出部74t、が図示されている。温度検出部71t、72t、73t、74tは特に限定はなく、例えば熱電対が用いられることでよい。
FIG. 7 is an enlarged view of a portion A of FIG. 1 and is a diagram for explaining a first heating mode. 7 to 10 show a
図7〜図11では、第1の開閉装置41及び第2の開閉装置42が3つの三角形の組合せで簡略的に図示されているが、塗りつぶされていない三角形は、当該三角形の底辺がある方向への冷媒又は液状熱媒体の流路が開いていることを意味し、塗りつぶされた三角形は、当該三角形の底辺がある方向への冷媒又は液状熱媒体の流路が閉じていることを意味する。本実施形態に係る車室内の熱管理システムは、暖房運転が起動開始した時から第2のバイパス流路での吸熱量が所定値を下回るまでの間に実行される第1の暖房モードを有し、第1の暖房モードでは、図7に示すように、第1のバイパス流路を閉鎖し、かつ、第2のバイパス流路を開放することが好ましい。第1の開閉装置41では、図7に示すように、第1のバイパス流路の入口に接続される配管71への流路が閉じており、ヒーターコア12から配管81を経由して冷媒凝縮器30へ向かう流路が開いている。また、第2の開閉装置42では、第2のバイパス流路の入口に接続される配管73への流路が開いており、蒸発器23から配管82を経由して圧縮機21へ向かう流路が閉じている。これによって、第1の暖房モードでは、図7に示すように、第1ループ10の液状熱媒体は、ヒーターコア12から流出した後、蓄熱装置40を通らず、冷媒凝縮器30に流入し、かつ、第2ループ20の冷媒は、蒸発器23から流出した後、蓄熱装置40を通り、圧縮機21を経て、冷媒凝縮器30(図1に図示)に流入する。
In FIGS. 7 to 11, the
第1の暖房モードは、暖房運転の初期段階に実行される制御の態様である。暖房運転の初期段階では、液状熱媒体の温度が暖房に必要な温度よりも低くて所望の暖房温度が得られない場合ある。本実施形態では、暖房運転の初期段階において、蓄熱装置の熱を利用することで、暖房運転の初期段階における暖房能力を向上することができる。「暖房運転が起動開始した時」は、例えば、図1に示すポンプ11が起動した時である。「第2のバイパス流路での吸熱量が所定値を下回る」とは、「熱回収後の冷媒の温度である温度検出部74tで検出された温度T4と、熱回収前の冷媒の温度である温度検出部73tで検出された温度T3との冷媒温度差が、所定値を下回る」ことをいう。「暖房運転が起動開始した時」は、第2のバイパス流路を通過する冷媒が蓄熱材から多くの熱を回収するため、冷媒の温度差は最大となる。その後、蓄熱材から回収する熱量が徐々に減少し、冷媒の温度差は徐々に縮小する。そして、冷媒の温度差が所定値(例えば、5℃)を下回ると、蓄熱材に蓄えられた熱量が僅かであるとして、第1の暖房モードを終了する。
The first heating mode is a mode of control performed in the early stages of heating operation. In the initial stage of the heating operation, the temperature of the liquid heat medium may be lower than the temperature required for heating and the desired heating temperature may not be obtained. In the present embodiment, the heating capacity in the initial stage of the heating operation can be improved by utilizing the heat of the heat storage device in the initial stage of the heating operation. “When the heating operation starts” is, for example, when the
図8は、図1のA部分の拡大図であり、第2の暖房モードを説明するための図である。本実施形態に係る車室内の熱管理システムは、暖房運転が起動開始した時から第2のバイパス流路での吸熱量が所定値を下回った後に実行される第2の暖房モードを有し、第2の暖房モードでは、図8に示すように、第1のバイパス流路を閉鎖し、かつ、第2のバイパス流路を閉鎖することが好ましい。第1の開閉装置41では、図8に示すように、第1のバイパス流路の入口に接続される配管71への流路が閉じており、ヒーターコア12から配管81を経由して冷媒凝縮器30へ向かう流路が開いている。また、第2の開閉装置42では、第2のバイパス流路の入口に接続される配管73への流路が閉じており、蒸発器23から配管82を経由して圧縮機21へ向かう流路が開いている。これによって、第2の暖房モードでは、図8に示すように、第1ループ10の液状熱媒体は、ヒーターコア12から流出した後、蓄熱装置40を通らず、冷媒凝縮器30に流入し、かつ、第2ループ20の冷媒は、蒸発器23から流出した後、蓄熱装置40を通らず、圧縮機21を経て、冷媒凝縮器30(図1に図示)に流入する。
FIG. 8 is an enlarged view of a portion A of FIG. 1 and is a diagram for explaining a second heating mode. The vehicle interior heat management system according to the present embodiment has a second heating mode that is executed after the amount of heat absorbed in the second bypass flow path falls below a predetermined value from the time when the heating operation starts. In the second heating mode, as shown in FIG. 8, it is preferable to close the first bypass flow path and close the second bypass flow path. In the
第2の暖房モードは、暖房運転の安定段階に実行される制御の態様である。暖房運転の安定段階では、液状熱媒体の温度が暖房に必要な温度に達しており、蓄熱装置の熱を利用しなくても、所望の暖房温度を得ることができる。このとき、本実施形態では、蓄熱装置40を迂回させることで、蓄熱装置40での通路抵抗を低減することができる。その結果、第2ループにおいて、圧縮機21による吸入圧力をより小さくすることができ、圧縮機21の動力をより低下させることができる。
The second heating mode is a mode of control performed during the stable stage of heating operation. In the stable stage of the heating operation, the temperature of the liquid heat medium has reached the temperature required for heating, and a desired heating temperature can be obtained without using the heat of the heat storage device. At this time, in the present embodiment, the passage resistance in the
図9は、図1のA部分の拡大図であり、第1の蓄熱モードを説明するための図である。本実施形態に係る車室内の熱管理システムは、エンジンの停止時に実行される第1の蓄熱モードを有し、第1の蓄熱モードでは、図9に示すように、第1のバイパス流路を開放し、かつ、第2のバイパス流路を閉鎖することが好ましい。第1の蓄熱モードでは、エンジンが停止後、ポンプ11(図1に図示)は起動状態とする。第1の開閉装置41では、図9に示すように、第1のバイパス流路の入口に接続される配管71への流路が開いており、ヒーターコア12から配管81を経由して冷媒凝縮器30へ向かう流路が閉じている。また、第2の開閉装置42では、第2のバイパス流路の入口に接続される配管73への流路が閉じており、蒸発器23から配管82を経由して圧縮機21へ向かう流路が開いている。これによって、第1ループ10の液状熱媒体が、図9に示すように、ヒーターコア12から流出した後、蓄熱装置40を通り、冷媒凝縮器30に流入する。
FIG. 9 is an enlarged view of a portion A of FIG. 1 and is a diagram for explaining a first heat storage mode. The vehicle interior heat management system according to the present embodiment has a first heat storage mode that is executed when the engine is stopped. In the first heat storage mode, as shown in FIG. 9, a first bypass flow path is provided. It is preferable to open and close the second bypass flow path. In the first heat storage mode, the pump 11 (shown in FIG. 1) is put into the starting state after the engine is stopped. In the
第1の蓄熱モードは、エンジン停止時に実行される制御の態様である。第1の蓄熱モードは、エンジンが停止した時から第1のバイパス流路での蓄熱量が所定値を下回るまでの間に実行されることが好ましい。「第1のバイパス流路での蓄熱量が所定値を下回る」とは、「蓄熱前の液状熱媒体の温度である温度検出部71tで検出された温度T1と、蓄熱後の液状熱媒体の温度である温度検出部72tで検出された温度T2との液状熱媒体の温度差が、所定値を下回る」ことをいう。「エンジンが停止した時」は、第1のバイパス流路を通過する液状熱媒体から蓄熱材へ多くの熱が移動するため、液状熱媒体の温度は最大となる。その後、蓄熱材へ異動する熱量が徐々に減少し、液状熱媒体の温度差は徐々に縮小する。そして、液状熱媒体の温度差が所定値(例えば、3℃)を下回ると、蓄熱材に多くの熱が蓄えられたとして、第1の蓄熱モードを終了する。
The first heat storage mode is a mode of control executed when the engine is stopped. The first heat storage mode is preferably executed from the time when the engine is stopped until the amount of heat storage in the first bypass flow path falls below a predetermined value. "The amount of heat stored in the first bypass flow path is less than a predetermined value" means that "the temperature T1 detected by the
図10は、図1のA部分の拡大図であり、第2の蓄熱モードを説明するための図である。本実施形態に係る車室内の熱管理システムは、エンジンが作動している時に実行される第2の蓄熱モードを有し、第2の蓄熱モードでは、図10に示すように、第1のバイパス流路を開放し、かつ、第2のバイパス流路を閉鎖することが好ましい。第1の開閉装置41では、図10に示すように、第1のバイパス流路の入口に接続される配管71への流路が開いており、ヒーターコア12から配管81を経由して冷媒凝縮器30へ向かう流路が閉じている。また、第2の開閉装置42では、第2のバイパス流路の入口に接続される配管73への流路が閉じており、蒸発器23から配管82を経由して圧縮機21へ向かう流路が開いている。これによって、第2の蓄熱モードでは、図10に示すように、第1ループ10の液状熱媒体は、ヒーターコア12から流出した後、蓄熱装置40を通り、冷媒凝縮器30に流入し、かつ、第2ループ20の冷媒は、蒸発器23から流出した後、蓄熱装置40を通らず、圧縮機21を経て、冷媒凝縮器30に流入する。
FIG. 10 is an enlarged view of a portion A in FIG. 1 and is a diagram for explaining a second heat storage mode. The vehicle interior heat management system according to the present embodiment has a second heat storage mode that is executed when the engine is operating, and in the second heat storage mode, as shown in FIG. 10, a first bypass It is preferable to open the flow path and close the second bypass flow path. In the
第2の蓄熱モードは、エンジン作動中に実行される制御の態様である。第2の蓄熱モードは、液状熱媒体の温度が暖房に必要な温度に達した暖房運転の安定段階に実行されることが好ましい。第2の蓄熱モードでは、エンジン作動中に蓄熱装置に液状熱媒体の熱を蓄熱しておくことで、より多くの熱を蓄熱装置に蓄えることができる。 The second heat storage mode is a mode of control performed while the engine is running. The second heat storage mode is preferably executed in the stable stage of the heating operation when the temperature of the liquid heat medium reaches the temperature required for heating. In the second heat storage mode, more heat can be stored in the heat storage device by storing the heat of the liquid heat medium in the heat storage device while the engine is operating.
本実施形態に係る車室内の熱管理システムでは、エンジンの作動が停止した後、第1のバイパス流路を閉鎖し、かつ、第2のバイパス流路を閉鎖する第2の暖房モードを実行することが好ましい。エンジンの作動が停止した後、蓄熱装置を第1ループおよび第2ループから隔離することで、蓄熱装置の第1のバイパス流路内で温度が上昇した液状熱媒体が第1ループ内の液状熱媒体と接触すること、および、蓄熱装置の第2のバイパス流路内で温度が上昇し膨張した冷媒が第2ループ内の冷媒と接触し、蓄熱装置に蓄えられた熱が失われることを防止することができる。 In the vehicle interior heat management system according to the present embodiment, after the engine operation is stopped, a second heating mode is executed in which the first bypass flow path is closed and the second bypass flow path is closed. Is preferable. By isolating the heat storage device from the first loop and the second loop after the engine operation is stopped, the liquid heat medium whose temperature has risen in the first bypass flow path of the heat storage device is the liquid heat in the first loop. Prevents contact with the medium and prevention of the refrigerant that has expanded due to temperature rise in the second bypass flow path of the heat storage device coming into contact with the refrigerant in the second loop and losing the heat stored in the heat storage device. can do.
図11は、本実施形態に係る車室内の熱管理システムの変形例を示すシステム図である。図11に示す変形例の熱管理システム2は、短流路26を有する以外は、基本的な構成及びその作用効果を図1に示す熱管理システム1と同じくする。図11に示すように、本実施形態に係る車室内の熱管理システム2では、膨張装置24,25が、圧縮機21の吐出側と室外熱交換器22との間に配置される第1の膨張装置24と、室外熱交換器22と蒸発器23との間に配置される第2の膨張装置25とを含み、第2ループ20が、冷媒凝縮器30及び第1の膨張装置24を迂回して、圧縮機21から吐出された冷媒を室外熱交換器22に流す短流路26を有することが好ましい。冷房運転時に、圧縮機21から吐出された冷媒を短流路26に流して冷媒凝縮器30を迂回させることで、冷媒凝縮器30での通路抵抗を低減することができる。その結果、圧縮機21による吸入圧力をより小さくすることができ、圧縮機21の動力をより低下させることができる。また、冷房運転時に圧縮機21から吐出された冷媒を短流路26に流すとき、第2の膨張装置25で、室外熱交換器22から流出された高圧の液体状の冷媒を低圧の霧状(気体と液体との混合状)の冷媒とする。一方、暖房運転時には、図1の熱管理システム1と同様に、圧縮機21から吐出された冷媒を冷媒凝縮器30に流す。このとき、第1の膨張装置24では、圧縮機21から吐出された高圧の気体状の冷媒を低圧の霧状の冷媒とし、第2の膨張装置25では、室外熱交換器22から流出された低圧の気体状の冷媒に対して減圧・膨張をせずに流すことが好ましい。
FIG. 11 is a system diagram showing a modified example of the heat management system in the vehicle interior according to the present embodiment. The
図12は、第1の暖房モード時のモリエル線図である。図12に示すモリエル線図と図1に示す各構成部品との関係を説明すると、点Aから点B間は圧縮機21での冷媒の状態変化、点Bから点C間は冷媒凝縮器30での冷媒の状態変化、点Cから点D間は膨張装置24での冷媒の状態変化、点Dから点A間は、室外熱交換器22、蒸発器23及び蓄熱装置40での冷媒の状態変化を、それぞれ示す。第1の暖房モードでは、図7に示すように、冷媒が蓄熱装置40を通ることで、冷媒のエンタルピは、室外熱交換器22での吸熱によるエンタルピの増加h1及び蒸発器23での吸熱によるエンタルピの増加h2に、蓄熱装置40での吸熱によるエンタルピの増加h3は加えられた量となる。このため、点Aにおけるエンタルピ、すなわち、圧縮機21に吸入される冷媒のエンタルピをより高めることができる。さらに、圧縮機21において、冷媒の圧縮によるエネルギー増加によるエンタルピの増加h4によって、点Bにおけるエンタルピ、すなわち、冷媒凝縮器30に流入される冷媒のエンタルピが更に高められる。その結果、冷媒凝縮器30を流れる冷媒の温度が高くなり、冷媒凝縮器30での冷媒と液状熱媒体との熱交換によって液状熱媒体の温度をより高くすることができ、暖房運転の初期段階において、暖房能力を向上することができる。
FIG. 12 is a Moriel diagram in the first heating mode. Explaining the relationship between the Moriel diagram shown in FIG. 12 and each component shown in FIG. 1, the state change of the refrigerant in the
図13は、蓄熱装置での蓄熱の効果を説明するための図である。蓄熱装置がない場合、図13の線901のように、前回の暖房運転の停止時T1から時間が経つにつれて第1ループ10の液状熱媒体の熱が放熱されて液状熱媒体の温度が低くなり、外気温度W1に近づく。そして、次回の暖房運転の開始時T2にポンプ11及び圧縮機21が起動しても、図13の線901のように、液状熱媒体の温度が暖房に必要な温度W3に達するには時間がかかり、暖房運転の初期段階における暖房能力が不足する問題があった。
FIG. 13 is a diagram for explaining the effect of heat storage in the heat storage device. When there is no heat storage device, as shown in
一方、本実施形態に係る熱管理システムでは、蓄熱装置40(図9に図示)を設け、第1の蓄熱モードを実行することで、前回の暖房運転の停止時T1の直後に、図13の線902のように、液状熱媒体の熱が蓄熱装置40の蓄熱部に蓄えられて、液状熱媒体の温度は温度W2まで急激に下げられる。その後、暖房運転が停止して時間が経つにつれて、第1ループ10の液状熱媒体の熱は放熱されて液状熱媒体の温度が低くなり、外気温度W1に近づく。しかし、次回の暖房運転の開始時T2にポンプ11及び圧縮機21が起動し、第1の暖房モードが実行されると、図7に示すように、第2ループ20の冷媒が蓄熱装置40を通る時に蓄熱部に蓄熱された熱を吸熱する。それによって、圧縮機21に吸入される冷媒の温度がより高くなり、更には冷媒凝縮器30(図1に図示)に流れる冷媒の温度がより高くなる。その結果、冷媒凝縮器30における冷媒と液状熱媒体との熱交換によって、図13の線902のように、次回の暖房起動時に、液状熱媒体の温度を暖房に必要な温度W3まで急速に高めることができる。このように、本実施形態に係る熱管理システムは、前回の暖房運転時に蓄熱装置に蓄熱されていた第1ループの液状熱媒体の熱を、次回の暖房起動時に冷媒凝縮器において第1ループの液状熱媒体に確実に戻すことができる。
On the other hand, in the heat management system according to the present embodiment, by providing the heat storage device 40 (shown in FIG. 9) and executing the first heat storage mode, immediately after T1 when the previous heating operation is stopped, FIG. Like the
次に、図14〜図16に、本実施形態に係る熱管理システムを、バッテリが搭載された車両に適用した例を示す。図14は、空調冷房運転及びバッテリ冷却運転の一例を示すシステム図である。図15は、空調暖房運転及びバッテリ加熱運転の一例を示すシステム図である。図16は、暖房起動運転及びバッテリ加熱運転の一例を示すシステム図である。図14〜図16では、各開閉装置が2つ又は3つの三角形の組合せで簡略的に図示されているが、塗りつぶされていない三角形は、当該三角形の底辺がある方向への冷媒又は液状熱媒体の流路が開いていることを意味し、塗りつぶされた三角形は、当該三角形の底辺がある方向への冷媒又は液状熱媒体の流路が閉じていることを意味する。また、実線は、冷媒又は液状熱媒体が流通していることを示し、点線は、冷媒又は液状熱媒体が流通していないことを示す。図14〜図16において、H/Cはヒーターコア12(図1に図示)、Compは圧縮機21(図1に図示)、Evapは蒸発器23(図1に図示)、WCDSは冷媒凝縮器30(図1に図示)蓄熱手段は蓄熱装置40(図1に図示)、Exp.Vは膨張装置、WPはウォーターポンプ、Water Heaterは補助ヒータ、Batteryは車両のエンジン始動又は電装品への電力供給などを行うバッテリ、Heat Exchangerはバッテリを冷却又は加熱する熱交換器、Chillerはバッテリの冷却水と冷凍サイクルの冷媒との間で熱交換を行う装置である。図14、図15に示すように、本実施形態に係る熱管理システムが適用された車両では、暖房及び冷房を含む空調運転に加えて、バッテリの冷却及び加熱を行うことができる。また、図16に示すように、本実施形態に係る熱管理システムが適用された車両では、暖房起動直後に、バッテリを加熱するとともに、暖房能力を向上することができる。なお、図16では、冷媒が室外熱交換器を流出したのちエバポレータを経由しないで蓄熱手段に流入する形態を示したがこれに限らず、冷媒が室外熱交換器を流出したのちエバポレータを経由して蓄熱手段に流入する形態(図示せず)であってもよい。蓄熱手段に流入する冷媒が室外熱交換器を流出したのちエバポレータを経由するか否かは、車室内の湿度又は温度に応じて適宜選択される。 Next, FIGS. 14 to 16 show an example in which the thermal management system according to the present embodiment is applied to a vehicle equipped with a battery. FIG. 14 is a system diagram showing an example of air conditioning cooling operation and battery cooling operation. FIG. 15 is a system diagram showing an example of air conditioning heating operation and battery heating operation. FIG. 16 is a system diagram showing an example of a heating start operation and a battery heating operation. In FIGS. 14-16, each opening / closing device is simply illustrated as a combination of two or three triangles, where the unfilled triangles are the refrigerant or liquid heat medium in the direction of the base of the triangles. The flow path of the refrigerant or liquid heat medium is closed, and the filled triangle means that the flow path of the refrigerant or liquid heat medium in the direction in which the base of the triangle is located is closed. Further, the solid line indicates that the refrigerant or the liquid heat medium is in circulation, and the dotted line indicates that the refrigerant or the liquid heat medium is not in circulation. In FIGS. 14 to 16, H / C is the heater core 12 (shown in FIG. 1), Comp is the compressor 21 (shown in FIG. 1), Evap is the evaporator 23 (shown in FIG. 1), and WCDS is the refrigerant condenser. 30 (shown in FIG. 1) The heat storage means is a heat storage device 40 (shown in FIG. 1), Exp. V is an expansion device, WP is a water pump, Water Heater is an auxiliary heater, Battery is a battery that starts the engine of a vehicle or supplies power to electrical components, Heat Exchange is a heat exchanger that cools or heats the battery, and Killer is a battery. It is a device that exchanges heat between the cooling water of the battery and the refrigerant of the refrigeration cycle. As shown in FIGS. 14 and 15, in the vehicle to which the heat management system according to the present embodiment is applied, the battery can be cooled and heated in addition to the air conditioning operation including heating and cooling. Further, as shown in FIG. 16, in the vehicle to which the heat management system according to the present embodiment is applied, the battery can be heated and the heating capacity can be improved immediately after the heating is started. Note that FIG. 16 shows a mode in which the refrigerant flows out of the outdoor heat exchanger and then flows into the heat storage means without passing through the evaporator. However, the present invention is not limited to this, and the refrigerant flows out of the outdoor heat exchanger and then passes through the evaporator. It may be in the form of flowing into the heat storage means (not shown). Whether or not the refrigerant flowing into the heat storage means passes through the evaporator after flowing out of the outdoor heat exchanger is appropriately selected according to the humidity or temperature in the vehicle interior.
1,2 熱管理システム
10 第1ループ
11 ポンプ
12 ヒーターコア
20 第2ループ
21 圧縮機
22 室外熱交換器
23 蒸発器
24 膨張装置(第1の膨張装置)
25 膨張装置(第2の膨張装置)
26 短流路
30 冷媒凝縮器
40 蓄熱装置
41 第1の開閉装置
42 第2の開閉装置
43 第1チューブ
44 第2チューブ
45 第3チューブ
45a 第3チューブの一方の表面
45b 第3チューブの他方の表面
46 積層体
61 冷却ファン
71,72,73,74 配管
71t、72t、73t、74t 温度検出部
81 配管(第1ループの主流路の一部)
82 配管(第2ループの主流路の一部)
100 第1プレート
100a 内側となる面
101,102 凹部に連通する貫通孔
103 凹部
103a 返し部
104,105,106,107 凹部に連通しない貫通孔
108 周壁
200 第2プレート
200a 内側となる面
201,202,206,207 凹部に連通しない貫通孔
203 凹部
203a 返し部
204,205 凹部に連通する貫通孔
208 周壁
300 第3プレート
300a 内側となる面
301,302,304,305 凹部に連通しない貫通孔
303 凹部
306,307 凹部に連通する貫通孔
308 周壁
1, 2,
25 Inflator (second inflator)
26
82 Piping (part of the main flow path of the second loop)
100
Claims (9)
少なくとも圧縮機(21)、室外熱交換器(22)及び蒸発器(23)を配管で接続して冷媒を循環させるループであり、前記圧縮機(21)の吐出側と前記蒸発器(23)との間に膨張装置(24,25)を有する第2ループ(20)と、
該第2ループ(20)の前記圧縮機(21)の吐出側と前記膨張装置(24,25)との間に配置され、前記第2ループ(20)を流れる冷媒と前記第1ループ(10)を流れる液状熱媒体との間で熱交換を行う冷媒凝縮器(30)と、
前記第1ループ(10)の液状熱媒体を流す第1のバイパス流路、前記第2ループ(20)の前記蒸発器(23)と前記圧縮機(21)の吸入側との間の冷媒を流す第2のバイパス流路、前記第1のバイパス流路の前記液状熱媒体の熱を蓄熱して該熱を前記第2のバイパス流路の前記冷媒に移動させる蓄熱部、前記第1のバイパス流路を開閉する第1の開閉装置(41)及び前記第2のバイパス流路を開閉する第2の開閉装置(42)を有する蓄熱装置(40)と、を備える車室内の熱管理システムであって、
前記車室内の熱管理システム(1)は、暖房運転が起動開始した時から前記第2のバイパス流路での吸熱量が所定値を下回るまでの間に実行される第1の暖房モードを有し、
該第1の暖房モードでは、前記第1のバイパス流路を閉鎖し、かつ、前記第2のバイパス流路を開放し、
前記蓄熱部の前記第2のバイパス流路の前記冷媒に移動した前記熱は、前記第1の暖房モードで利用されることを特徴とする車室内の熱管理システム。 At least the first loop (10) in which the pump (11) and the heater core (12) are connected by piping to circulate the liquid heat medium, and
It is a loop in which at least the compressor (21), the outdoor heat exchanger (22) and the evaporator (23) are connected by piping to circulate the refrigerant, and the discharge side of the compressor (21) and the evaporator (23) A second loop (20) having an expansion device (24, 25) between and
The refrigerant and the first loop (10) are arranged between the discharge side of the compressor (21) of the second loop (20) and the expansion devices (24, 25) and flow through the second loop (20). ), And a refrigerant condenser (30) that exchanges heat with the liquid heat medium flowing through.
The first bypass flow path through which the liquid heat medium of the first loop (10) flows, and the refrigerant between the evaporator (23) of the second loop (20) and the suction side of the compressor (21). A second bypass flow path to flow, a heat storage unit that stores heat of the liquid heat medium of the first bypass flow path and transfers the heat to the refrigerant of the second bypass flow path, the first bypass. first switchgear (41) and said second second switchgear (42) Bei obtaining cabin thermal management system of the heat storage unit (40), the having to open and close the bypass passage for opening and closing the flow path And
The vehicle interior heat management system (1) has a first heating mode that is executed from the time when the heating operation is started until the amount of heat absorbed in the second bypass flow path falls below a predetermined value. And
In the first heating mode, the first bypass flow path is closed and the second bypass flow path is opened.
A heat management system in a vehicle interior, characterized in that the heat transferred to the refrigerant in the second bypass flow path of the heat storage unit is used in the first heating mode .
該第2の暖房モードでは、前記第1のバイパス流路を閉鎖し、かつ、前記第2のバイパス流路を閉鎖することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の車室内の熱管理システム。 The vehicle interior heat management system (1) has a second heating mode that is executed after the amount of heat absorbed in the second bypass flow path falls below a predetermined value from the time when the heating operation starts.
The vehicle according to any one of claims 1 to 5 , wherein in the second heating mode, the first bypass flow path is closed and the second bypass flow path is closed. Indoor heat management system.
該第1の蓄熱モードでは、前記第1のバイパス流路を開放し、かつ、前記第2のバイパス流路を閉鎖することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の車室内の熱管理システム。 The vehicle interior heat management system (1) has a first heat storage mode that is executed when the engine is stopped.
The vehicle according to any one of claims 1 to 6 , wherein in the first heat storage mode, the first bypass flow path is opened and the second bypass flow path is closed. Indoor heat management system.
該第2の蓄熱モードでは、前記第1のバイパス流路を開放し、かつ、前記第2のバイパス流路を閉鎖することを特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載の車室内の熱管理システム。 The vehicle interior heat management system (1) has a second heat storage mode that is executed when the engine is running.
The vehicle according to any one of claims 1 to 7 , wherein in the second heat storage mode, the first bypass flow path is opened and the second bypass flow path is closed. Indoor heat management system.
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