JP6838527B2 - Vehicle air conditioner - Google Patents
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Description
本発明は、車両に用いられる空調装置に関する。 The present invention relates to an air conditioner used in a vehicle.
従来、特許文献1には、空調(すなわち冷房および暖房)と電池の温度調整とを行う電池温度調節装置が記載されている。
Conventionally,
この電池温度調節装置は、圧縮機、室内コンデンサ、屋外コンデンサ、蒸発器、膨張弁、低温熱交換器および電池温調部を有している。そして、車両外部から電池に充電を行う際に車外から受電した電力で電池を余熱しておき、電池に蓄熱された熱を暖房等に利用する。 This battery temperature controller includes a compressor, an indoor condenser, an outdoor condenser, an evaporator, an expansion valve, a low temperature heat exchanger, and a battery temperature control unit. Then, when the battery is charged from the outside of the vehicle, the battery is preheated by the electric power received from the outside of the vehicle, and the heat stored in the battery is used for heating or the like.
この電池温度調節装置は、車両外部から充電を行う場合に、電池への蓄熱の要否を判断し、蓄熱要と判断した場合には、蓄熱不要と判断した場合よりも、充電中の電池の目標温度を高く設定する。 This battery temperature control device determines the necessity of heat storage in the battery when charging from the outside of the vehicle, and when it is determined that heat storage is necessary, the battery being charged is more than when it is determined that heat storage is unnecessary. Set the target temperature high.
この電池温度調節装置では、電池の目標温度を一律に設定するのではなく、蓄熱が必要と判断した場合には、蓄熱不要と判断した場合よりも、目標温度を高く設定する。したがって、蓄熱不要であるときには外部充電時の消費電力を抑制できる一方で、蓄熱が必要である時には電池に放熱可能な熱を蓄えることができる。 In this battery temperature control device, the target temperature of the battery is not set uniformly, but when it is determined that heat storage is necessary, the target temperature is set higher than when it is determined that heat storage is not necessary. Therefore, when heat storage is not required, power consumption during external charging can be suppressed, while when heat storage is required, heat that can be dissipated can be stored in the battery.
そのため、外部充電時の消費電力の無駄を省きつつ、電池を蓄熱部として有効利用できる。その結果、電池に蓄えられた熱を暖房等に利用して、暖房の省エネルギー化を図ることができる。 Therefore, the battery can be effectively used as a heat storage unit while eliminating waste of power consumption during external charging. As a result, the heat stored in the battery can be used for heating or the like to save energy in heating.
しかしながら、上記従来技術では、電池自体に熱を蓄えることから、電池の熱容量を超えて蓄熱することができず、蓄熱量に限界がある。そのため、省エネルギー化に限界があるという問題がある。 However, in the above-mentioned conventional technique, since heat is stored in the battery itself, it is not possible to store heat in excess of the heat capacity of the battery, and the amount of heat storage is limited. Therefore, there is a problem that there is a limit to energy saving.
本発明は上記点に鑑みて、空気の冷却および加熱を行う空調装置において、充電時の蓄熱量を増加させて一層の省エネルギー化を図ることを目的とする。 In view of the above points, it is an object of the present invention to increase the amount of heat stored during charging in an air conditioner that cools and heats air to further save energy.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の車両用空調装置では、
冷媒を吸入して圧縮して吐出する圧縮機(11)と、
圧縮機(11)から吐出された冷媒の有する熱を熱源として、空調対象空間へ送風される空気を加熱する加熱部(12、22)と、
冷媒の有する熱を外気に放熱させる放熱部(12、23、81)と、
冷媒の有する冷熱を利用して空気を冷却する冷却部(14)と、
冷媒と熱媒体とを熱交換させて熱媒体を冷却する熱媒体冷却熱交換器(17)と、
熱媒体冷却熱交換器(17)に流入する冷媒を減圧させることが可能な減圧部(80、13、16)と、
熱媒体冷却熱交換器(17)で熱媒体から冷媒に吸熱させて、加熱部(12、22)で空気を加熱する空気加熱モードと、放熱部(12、23、81)で冷媒から外気に放熱させて、冷却部(14)で空気を冷却する空気冷却モードとを切り替えるモード切替部(18、54、80)と、
車両の走行用モータに電力を供給し、充電される際に発熱し、熱媒体によって冷却される電池(33)と、
電池(33)が充電されている際に発熱し、熱媒体によって冷却される発熱機器(36)と、
電池(33)から電力の供給を受けることに伴って発熱し、電池(33)よりも許容温度が高く、熱媒体が循環する走行系発熱機器(35、37)と、
熱媒体冷却熱交換器(17)に熱媒体を循環させる熱媒体回路(30)と、
電池(33)、発熱機器(36)および走行系発熱機器(35、37)に対して熱媒体の循環を遮断可能な弁であり、熱媒体冷却熱交換器(17)に冷媒が流れておらず且つ外部電源によって電池(33)が充電されている際に、熱媒体回路(30)の熱媒体の温度が切替温度(T1)以上であると推定される場合、電池(33)および発熱機器(36)のうち少なくとも一方と熱媒体冷却熱交換器(17)と走行系発熱機器(35、37)との間で熱媒体が循環するように熱媒体回路(30)における熱媒体の流れを切り替える熱媒体流れ切替部(24、38、39、42)とを備える。
In order to achieve the above object, the vehicle air conditioner according to
A compressor (11) that sucks in refrigerant, compresses it, and discharges it.
Heating units (12, 22) that heat the air blown to the air-conditioned space using the heat of the refrigerant discharged from the compressor (11) as a heat source.
Heat dissipation parts (12, 23, 81) that dissipate the heat of the refrigerant to the outside air,
A cooling unit (14) that cools the air using the cold heat of the refrigerant, and
A heat medium cooling heat exchanger (17) that cools the heat medium by exchanging heat between the refrigerant and the heat medium.
A decompression unit (80, 13, 16) capable of depressurizing the refrigerant flowing into the heat medium cooling heat exchanger (17), and
The air heating mode in which the heat medium absorbs heat from the heat medium to the refrigerant in the heat medium cooling heat exchanger (17) and heats the air in the heating section (12, 22), and the outside air from the refrigerant in the heat dissipation section (12, 23, 81). A mode switching unit (18, 54, 80) that switches between an air cooling mode that dissipates heat and cools the air with the cooling unit (14),
A battery (33) that supplies electric power to the vehicle's running motor, generates heat when it is charged, and is cooled by a heat medium.
A heating device (36) that generates heat when the battery (33) is being charged and is cooled by a heat medium.
Traveling system heat generating devices (35, 37) that generate heat when receiving electric power from the battery (33), have a higher allowable temperature than the battery (33), and circulate the heat medium.
A heat medium circuit (30) that circulates a heat medium through a heat medium cooling heat exchanger (17),
It is a valve capable of blocking the circulation of the heat medium to the battery (33), the heat generating device (36) and the traveling system heat generating device (35, 37), and the refrigerant flows through the heat medium cooling heat exchanger (17). If the temperature of the heat medium of the heat medium circuit (30) is estimated to be equal to or higher than the switching temperature (T1) when the battery (33) is being charged by an external power source, the battery (33) and the heat generating device The flow of the heat medium in the heat medium circuit (30) is circulated so that the heat medium circulates between at least one of (36), the heat medium cooling heat exchanger (17), and the traveling system heat generating device (35, 37). It is provided with a heat medium flow switching unit (24, 38, 39, 42) for switching.
これによると、冷却部(14)にて冷媒が空気を冷却し、放熱部(12、23、81)にて冷媒が外気に放熱することによって空気冷却モードを実現できる。 According to this, the air cooling mode can be realized by the refrigerant cooling the air in the cooling unit (14) and the refrigerant dissipating heat to the outside air in the heat radiating unit (12, 23, 81).
また、放熱部(12、23、81)にて冷媒が外気から吸熱し、加熱部(12、22)が生成した熱を利用して空気を加熱することによって空気加熱モードを実現できる。 Further, the air heating mode can be realized by the refrigerant absorbing heat from the outside air at the heat radiating unit (12, 23, 81) and heating the air using the heat generated by the heating unit (12, 22).
そして、外部電源によって電池(33)が充電されている際に、電池(33)および発熱機器(36)のうち少なくとも一方が発生する熱を熱媒体回路(30)の熱媒体に蓄えるので、電池(33)および発熱機器(36)のうち少なくとも一方の熱容量を超えて蓄熱することができる。そのため、蓄熱量を増加させることができるので、充電によって発生する熱を一層有効利用して一層の省エネルギー化を図ることができる。 Then, when the battery (33) is charged by an external power source, the heat generated by at least one of the battery (33) and the heat generating device (36) is stored in the heat medium of the heat medium circuit (30), so that the battery Heat can be stored in excess of the heat capacity of at least one of (33) and the heat generating device (36). Therefore, since the amount of heat storage can be increased, the heat generated by charging can be used more effectively to further save energy.
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 The reference numerals in parentheses of each means described in this column and in the claims indicate the correspondence with the specific means described in the embodiments described later.
以下、実施形態について図に基づいて説明する。以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In each of the following embodiments, parts that are the same or equal to each other are designated by the same reference numerals in the drawings.
(第1実施形態)
以下、実施形態について図に基づいて説明する。図1〜2に示す車両用空調装置1は、車室内空間(換言すれば、空調対象空間)を適切な温度に調整する空調装置である。車両用空調装置1は、冷凍サイクル装置10を有している。本実施形態では、冷凍サイクル装置10を、エンジン(換言すれば内燃機関)および走行用モータ(換言すれば電動モータ)から車両走行用の駆動力を得るハイブリッド自動車に搭載されている。
(First Embodiment)
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. The
本実施形態のハイブリッド自動車は、車両停車時に外部電源(換言すれば商用電源)から供給された電力を、車両に搭載された電池(換言すれば車載バッテリ)に充電可能なプラグインハイブリッド自動車として構成されている。電池としては、例えばリチウムイオン電池を用いることができる。 The hybrid vehicle of the present embodiment is configured as a plug-in hybrid vehicle capable of charging the electric power supplied from an external power source (in other words, a commercial power source) when the vehicle is stopped to a battery mounted on the vehicle (in other words, an in-vehicle battery). Has been done. As the battery, for example, a lithium ion battery can be used.
充電モードとして、高電圧にて急速に充電する急速充電モードを有している。高電圧とは、家庭用電源の電圧よりも高い電圧のことであり、例えば、400Vや500V等の電圧である。 As a charging mode, it has a quick charging mode for rapidly charging at a high voltage. The high voltage is a voltage higher than the voltage of the household power supply, and is, for example, a voltage such as 400V or 500V.
エンジンから出力される駆動力は、車両走行用として用いられるのみならず、発電機を作動させるためにも用いられる。そして、発電機にて発電された電力および外部電源から供給された電力を電池に蓄わえることができ、電池に蓄えられた電力は、走行用モータのみならず、冷凍サイクル装置10を構成する電動式構成機器をはじめとする各種車載機器に供給される。
The driving force output from the engine is used not only for traveling the vehicle but also for operating the generator. Then, the electric power generated by the generator and the electric power supplied from the external power source can be stored in the battery, and the electric power stored in the battery constitutes not only the traveling motor but also the
冷凍サイクル装置10は、圧縮機11、凝縮器12、第1膨張弁80、室外熱交換器81、第2膨張弁13、空気冷却用蒸発器14、定圧弁15、第3膨張弁16および冷却水冷却用蒸発器17を備える蒸気圧縮式冷凍機である。本実施形態の冷凍サイクル装置10では、冷媒としてフロン系冷媒を用いており、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成している。
The
冷凍サイクル装置10は、直列冷媒流路10a、第1並列冷媒流路10b、第2並列冷媒流路10c、室外器バイパス流路10dおよび蒸発器バイパス流路10eを備える。直列冷媒流路10a、第1並列冷媒流路10b、第2並列冷媒流路10c、室外器バイパス流路10dおよび蒸発器バイパス流路10eは、冷媒が流れる流路である。
The
直列冷媒流路10a、第1並列冷媒流路10bおよび第2並列冷媒流路10cによって、冷媒が循環する冷媒循環回路が形成されている。第1並列冷媒流路10bおよび第2並列冷媒流路10cは、冷媒が互いに並列に流れるように直列冷媒流路10aに接続されている。
The series
直列冷媒流路10aには、圧縮機11、凝縮器12、第1膨張弁80および室外熱交換器81が、冷媒の流れにおいてこの順番で互いに直列に配置されている。
In the series
第1並列冷媒流路10bには、第2膨張弁13、空気冷却用蒸発器14および定圧弁15が、冷媒の流れにおいてこの順番で互いに直列に配置されている。
In the first parallel
第2並列冷媒流路10cには、第3膨張弁16および冷却水冷却用蒸発器17が、冷媒の流れにおいてこの順番で互いに直列に配置されている。
In the second parallel
直列冷媒流路10aおよび第1並列冷媒流路10bによって、冷媒が圧縮機11、凝縮器12、第2膨張弁13、空気冷却用蒸発器14、定圧弁15、圧縮機11の順に循環する冷媒循環回路が形成される。
The refrigerant circulates in the order of the
直列冷媒流路10aおよび第2並列冷媒流路10cによって、冷媒が圧縮機11、凝縮器12、第3膨張弁16、冷却水冷却用蒸発器17の順に循環する冷媒循環回路が形成される。
The series
室外器バイパス流路10dは、凝縮器12から流出した冷媒が室外熱交換器81をバイパスして流れる流路である。蒸発器バイパス流路10eは、室外熱交換器81から流出した冷媒が空気冷却用蒸発器14をバイパスして流れる流路である。
The outdoor unit
室外器バイパス流路10dと直列冷媒流路10aとの合流部は、蒸発器バイパス流路10eと直列冷媒流路10aとの合流部よりも冷媒流れ下流側に位置している。
The confluence of the outdoor unit
蒸発器バイパス流路10eと直列冷媒流路10aとの合流部と、室外器バイパス流路10dと直列冷媒流路10aとの合流部との間には、冷媒の逆流を防止する逆止弁82が配置されている。
A
室外器バイパス流路10dには室外機バイパス電磁弁83が配置されている。室外機バイパス電磁弁83は、室外器バイパス流路10dを開閉する。室外機バイパス電磁弁83の作動は、制御装置60によって制御される。
An outdoor unit
凝縮器12から流出した冷媒が室外器バイパス流路10dを流れるように室外機バイパス電磁弁83を制御することによって、室外熱交換器81を流れる冷媒の流量を減少させて、室外熱交換器81における熱交換量を減少させることができる。
By controlling the outdoor unit
蒸発器バイパス流路10eには蒸発器バイパス電磁弁84が配置されている。蒸発器バイパス電磁弁84は、蒸発器バイパス流路10eを開閉する。蒸発器バイパス電磁弁84の作動は、制御装置60によって制御される。
An evaporator
室外熱交換器81から流出した冷媒が蒸発器バイパス流路10eを流れるように蒸発器バイパス電磁弁84を制御することによって、空気冷却用蒸発器14を流れる冷媒の流量を減少させて、空気冷却用蒸発器14における熱交換量を減少させることができる。
By controlling the evaporator bypass
圧縮機11は、電池から供給される電力によって駆動される電動圧縮機であり、冷凍サイクル装置10の冷媒を吸入して圧縮して吐出する。圧縮機11は、ベルトによって駆動される可変容量圧縮機であってもよい。
The
凝縮器12は、圧縮機11から吐出された高圧側冷媒と高温冷却水回路20の冷却水とを熱交換させることによって高圧側冷媒を凝縮させる高圧側冷媒熱媒体熱交換器である。凝縮器12は、圧縮機11から吐出された高圧側冷媒と高温冷却水回路20の冷却水とを熱交換させることによって高温冷却水回路20の冷却水を加熱する熱媒体加熱熱交換器である。
The
高温冷却水回路20の冷却水は、熱媒体としての流体である。高温冷却水回路20の冷却水は高温熱媒体である。本実施形態では、高温冷却水回路20の冷却水として、少なくともエチレングリコール、ジメチルポリシロキサンもしくはナノ流体を含む液体、または不凍液体が用いられている。高温冷却水回路20は、高温熱媒体が循環する高温熱媒体回路である。
The cooling water of the high-temperature
第1膨張弁80は、凝縮器12から流出した液相冷媒を減圧膨張させる第1減圧部である。第1膨張弁80は、電気式の可変絞り機構であり、弁体と電動アクチュエータとを有している。弁体は、冷媒通路の通路開度(換言すれば絞り開度)を変更可能に構成されている。電動アクチュエータは、弁体の絞り開度を変化させるステッピングモータを有している。
The
第1膨張弁80は、冷媒通路を全開する全開機能付きの可変絞り機構で構成されている。第1膨張弁80は、制御装置60から出力される制御信号によって、その作動が制御される。
The
室外熱交換器81は、第1膨張弁80で減圧膨張された冷媒と、外気とを熱交換させる冷媒外気熱交換器である。室外熱交換器81は、冷媒の有する熱を外気に放熱させる放熱部である。
The
室外熱交換器81を流通する冷媒の温度が外気の温度よりも低い場合、室外熱交換器81は、外気の熱を冷媒に吸熱させる吸熱器として機能する。室外熱交換器81を流通する冷媒の温度が外気の温度よりも高い場合、室外熱交換器81は、冷媒の熱を外気に放熱させる放熱器として機能する。
When the temperature of the refrigerant flowing through the
第1膨張弁80は、暖房モードと冷房モードとを切り替えるモード切替部である。第1膨張弁80の絞り開度を制御することによって、室外熱交換器81が吸熱器として機能する状態と、室外熱交換器81が放熱器として機能する状態とを切り替えることができる。
The
室外熱交換器81を吸熱器として機能させることによって、外気の熱を暖房に利用できる。室外熱交換器81を放熱器として機能させることによって、冷凍サイクル装置10が生成した熱のうち余剰熱を外気に放熱させることができる。
By making the
第2膨張弁13は、室外熱交換器81から流出した液相冷媒を減圧膨張させる第2減圧部である。第2膨張弁13は、機械式の温度式膨張弁である。機械式膨張弁は、感温部を有し、ダイヤフラム等の機械的機構によって弁体を駆動する温度式膨張弁である。
The
第1並列冷媒流路10bには、第1開閉弁18が配置されている。第1開閉弁18は、第1並列冷媒流路10bを開閉する電磁弁である。第1開閉弁18の作動は、制御装置60から出力される制御信号によって制御される。第1開閉弁18は、暖房モードと冷房モードとを切り替えるモード切替部である。
A first on-off
第2膨張弁13は、冷媒通路を全閉する全閉機能付きの可変絞り機構で構成されている。つまり、第2膨張弁13は、冷媒通路を全閉にすることで冷媒の流れを遮断することができる。第2膨張弁13の作動は、図3に示す制御装置60から出力される制御信号によって制御される。
The
空気冷却用蒸発器14は、第2膨張弁13から流出した冷媒と車室内へ送風される空気とを熱交換させて車室内へ送風される空気を冷却する空気冷却用熱交換器である。空気冷却用蒸発器14は、冷媒の有する冷熱を利用して空気を冷却する冷却部である。空気冷却用蒸発器14では、冷媒が車室内へ送風される空気から吸熱する。
The
定圧弁15は、空気冷却用蒸発器14の出口側における冷媒の圧力を所定値に維持する圧力調整部(換言すれば圧力調整用減圧部)である。
The
定圧弁15は、機械式の可変絞り機構で構成されている。具体的には、定圧弁15は、空気冷却用蒸発器14の出口側における冷媒の圧力が所定値を下回ると冷媒通路の通路面積(すなわち絞り開度)を減少させ、空気冷却用蒸発器14の出口側における冷媒の圧力が所定値を超えると冷媒通路の通路面積(すなわち絞り開度)を増加させる。
The
サイクルを循環する循環冷媒流量の変動が少ない場合等には、定圧弁15に代えて、オリフィス、キャピラリチューブ等からなる固定絞りを採用してもよい。
When the fluctuation of the flow rate of the circulating refrigerant circulating in the cycle is small, a fixed throttle made of an orifice, a capillary tube, or the like may be adopted instead of the
第3膨張弁16は、室外熱交換器81から流出した液相冷媒を減圧膨張させる第3減圧部である。第3膨張弁16は、第2膨張弁13と同様に機械式の温度式膨張弁である。
The
第2並列冷媒流路10cに第2開閉弁19が配置されている。第2開閉弁19は、第2並列冷媒流路10cを開閉する電磁弁である。第2開閉弁19の作動は、制御装置60から出力される制御信号によって制御される。
A second on-off
冷却水冷却用蒸発器17は、第3膨張弁16を流出した低圧冷媒と低温冷却水回路30の冷却水とを熱交換させることによって低圧冷媒を蒸発させる低圧側冷媒熱媒体熱交換器である。冷却水冷却用蒸発器17は、冷媒と低温冷却水回路30の冷却水を熱交換させて低温冷却水回路30の冷却水を冷却する熱媒体冷却熱交換器である。冷却水冷却用蒸発器17で蒸発した気相冷媒は圧縮機11に吸入されて圧縮される。
The cooling
低温冷却水回路30の冷却水は、熱媒体としての流体である。低温冷却水回路30の冷却水は低温熱媒体である。本実施形態では、低温冷却水回路30の冷却水として、少なくともエチレングリコール、ジメチルポリシロキサンもしくはナノ流体を含む液体、または不凍液体が用いられている。低温冷却水回路30は、低温熱媒体が循環する低温熱媒体回路である。
The cooling water of the low temperature cooling
高温冷却水回路20には、凝縮器12、高温側ポンプ21、ヒータコア22、ラジエータ23、二方弁24および高温側リザーブタンク25が配置されている。
In the high temperature cooling
高温側ポンプ21は、冷却水を吸入して吐出する熱媒体ポンプである。高温側ポンプ21は電動式のポンプである。
The high
高温側ポンプ21は、高温冷却水回路20を循環する冷却水の流量を調整する高温側流量調整部である。第1低温側ポンプ31および第2低温側ポンプ34は、低温冷却水回路30を循環する冷却水の流量を調整する低温側流量調整部である。
The high
ヒータコア22は、高温冷却水回路20の冷却水と車室内へ送風される空気とを熱交換させて車室内へ送風される空気を加熱する空気加熱用熱交換器である。ヒータコア22は、高温冷却水回路20の冷却水と車室内へ送風される空気とを熱交換させて空気を加熱する空気加熱熱交換器である。
The
凝縮器12およびヒータコア22は、圧縮機11から吐出された冷媒の有する熱を熱源として、空調対象空間へ送風される空気を加熱する加熱部である。
The
ラジエータ23は、高温冷却水回路20の冷却水と外気とを熱交換させる高温熱媒体外気熱交換器である。凝縮器12およびラジエータ23は、冷媒の有する熱を外気に放熱させる放熱部である。
The
ラジエータ23は、高温冷却水回路20および低温冷却水回路30の両方に共通のラジエータである。ラジエータ23および室外熱交換器81には、室外送風機41によって外気が送風される。
The
ラジエータ23は、高温冷却水回路20および低温冷却水回路30の両方に共通のラジエータである。ラジエータ23および室外熱交換器81には、図2に示す室外送風機41によって外気が送風される。
The
室外送風機41は、ラジエータ23および室外熱交換器81へ向けて外気を送風する外気送風部である。室外送風機41は、ファンを電動モータにて駆動する電動送風機である。ラジエータ23、室外熱交換器81および室外送風機41は、車両の最前部に配置されている。従って、車両の走行時にはラジエータ23および室外熱交換器81に走行風を当てることができるようになっている。
The
凝縮器12、高温側ポンプ21およびヒータコア22は、高温側循環流路20aに配置されている。高温側循環流路20aは、高温側冷却水が循環する流路である。
The
ラジエータ23および二方弁24は、ラジエータ流路20bに配置されている。ラジエータ流路20bは、高温側冷却水がヒータコア22に対して並列に流れる流路である。
The
ラジエータ流路20bの一部は、低温冷却水回路30の一部を構成している。すなわち、ラジエータ流路20bの一部は、高温冷却水回路20および低温冷却水回路30の両方に共通の冷却水流路である。
A part of the
二方弁24は、ラジエータ流路20bを開閉する電磁弁である。二方弁24の作動は、制御装置60によって制御される。二方弁24は、高温冷却水回路20における冷却水の流れを切り替える高温切替部である。
The two-
二方弁24は、サーモスタットであってもよい。サーモスタットは、温度によって体積変化するサーモワックスによって弁体を変位させて冷却水流路を開閉する機械的機構を備える冷却水温度応動弁である。
The two-
高温側リザーブタンク25は、余剰冷却水を貯留する冷却水貯留部である。高温側リザーブタンク25に余剰冷却水を貯留しておくことによって、各流路を循環する冷却水の液量の低下を抑制することができる。
The high temperature
高温側リザーブタンク25は、密閉式リザーブタンクや大気開放式リザーブタンクである。密閉式リザーブタンクは、蓄えている冷却水の液面における圧力が所定圧力になるようなリザーブタンクである。大気開放式リザーブタンクは、蓄えている冷却水の液面における圧力が大気圧になるようなリザーブタンクである。
The high temperature
低温冷却水回路30には、冷却水冷却用蒸発器17、第1低温側ポンプ31、ラジエータ23、電池33、第2低温側ポンプ34、インバータ35、チャージャ36、モータジェネレータ37、第1三方弁38、第2三方弁39および低温側リザーブタンク40が配置されている。
The low-temperature
第1低温側ポンプ31および第2低温側ポンプ34は、冷却水を吸入して吐出する熱媒体ポンプである。第1低温側ポンプ31および第2低温側ポンプ34は電動式のポンプである。
The first low
図1、図2に示す電池33、インバータ35、チャージャ36およびモータジェネレータ37は、車両に搭載された車載機器であり、作動に伴って発熱する発熱機器である。電池33およびチャージャ36は、電池33の充電に伴って発熱する充電系発熱機器である。インバータ35およびモータジェネレータ37は、電池33から電力の供給を受けることに伴って発熱する走行系発熱機器である。
The
電池33、インバータ35、チャージャ36およびモータジェネレータ37は、作動に伴って発生する廃熱を低温冷却水回路30の冷却水に放熱する。換言すれば、電池33、インバータ35、チャージャ36およびモータジェネレータ37は、低温冷却水回路30の冷却水に熱を供給する。
The
インバータ35は、電池33から供給された直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータ37に出力する電力変換部である。チャージャ36は、電池33を充電するための充電器である。モータジェネレータ37は、インバータ35から出力された電力を利用して走行用駆動力を発生するとともに、減速中や降坂中に回生電力を発生させる。
The
例えば、電池33の上限温度は50℃程度である。インバータ35およびモータジェネレータ37の上限温度は、電池33の上限温度よりも高くなっており、例えば65℃程度である。チャージャ36の上限温度は、インバータ35およびモータジェネレータ37の上限温度よりも高くなっている。電池33、インバータ35、チャージャ36およびモータジェネレータ37は、劣化や故障の防止のために、上限温度(換言すれば保護温度)以下の温度に保たれる必要がある。
For example, the upper limit temperature of the
低温側リザーブタンク40は、余剰冷却水を貯留する冷却水貯留部である。低温側リザーブタンク40に余剰冷却水を貯留しておくことによって、各流路を循環する冷却水の液量の低下を抑制することができる。
The low temperature
低温側リザーブタンク40は、密閉式リザーブタンクや大気開放式リザーブタンクである。密閉式リザーブタンクは、蓄えている冷却水の液面における圧力が所定圧力になるようなリザーブタンクである。大気開放式リザーブタンクは、蓄えている冷却水の液面における圧力が大気圧になるようなリザーブタンクである。
The low temperature
第1三方弁38、第1低温側ポンプ31、冷却水冷却用蒸発器17および低温側リザーブタンク40は、低温側主流路30aに配置されている。低温側主流路30aは、低温側冷却水が流れる流路である。
The first three-
電池33およびチャージャ36は、電池流路30cに配置されている。電池流路30cは、低温側主流路30aに接続されている。低温側主流路30aおよび電池流路30cによって、低温側冷却水が循環する冷却水回路が形成される。
The
低温側主流路30aと電池流路30cとの接続部には、第1三方弁38が配置されている。第1三方弁38は、低温側主流路30aの冷却水が電池流路30cに循環する状態と循環しない状態とを切り替える。第1三方弁38の作動は、制御装置60によって制御される。
A first three-
第2低温側ポンプ34、インバータ35およびモータジェネレータ37は、機器流路30dに配置されている。低温側主流路30aおよび機器流路30dによって、低温側冷却水が循環する冷却水回路が形成される。
The second low
機器流路30dには、バイパス流路30eが接続されている。機器流路30dおよびバイパス流路30eによって、低温側冷却水が循環する冷却水回路が形成される。
A
機器流路30dとバイパス流路30eとの接続部には、第2三方弁39が配置されている。第2三方弁39は、低温側主流路30aの冷却水が機器流路30dに循環する状態と循環しない状態とを切り替えるとともに、機器流路30dの冷却水がバイパス流路30eに循環する状態と循環しない状態とを切り替える。第2三方弁39の作動は、制御装置60によって制御される。
A second three-
第1三方弁38および第2三方弁39は、低温冷却水回路30における冷却水の流れを切り替える低温切替部である。
The first three-
ラジエータ接続流路30f、30gは、低温側主流路30aとラジエータ流路20bとを接続する冷却水流路である。低温側主流路30a、ラジエータ接続流路30f、30gおよびラジエータ流路20bによって、低温側冷却水が循環する冷却水回路が形成される。
The radiator
ラジエータ接続流路30fには、ラジエータ二方弁42が配置されている。ラジエータ二方弁42は、ラジエータ接続流路30fを開閉する。ラジエータ二方弁42の作動は、制御装置60によって制御される。ラジエータ二方弁42は、低温冷却水回路30における冷却水の流れを切り替える低温切替部である。ラジエータ二方弁42は、サーモスタットであってもよい。
A radiator two-
空気冷却用蒸発器14およびヒータコア22は、図1に示す室内空調ユニット50のケーシング51(以下、空調ケーシングと言う。)に収容されている。室内空調ユニット50は、車室内前部の図示しない計器盤の内側に配置されている。空調ケーシング51は、空気通路を形成する空気通路形成部材である。
The
ヒータコア22は、空調ケーシング51内の空気通路において、空気冷却用蒸発器14の空気流れ下流側に配置されている。空調ケーシング51には、内外気切替箱52と室内送風機53とが配置されている。内外気切替箱52は、空調ケーシング51内の空気通路に内気と外気とを切替導入する内外気切替部である。室内送風機53は、内外気切替箱52を通して空調ケーシング51内の空気通路に導入された内気および外気を吸入して送風する。
The
空調ケーシング51内の空気通路において空気冷却用蒸発器14とヒータコア22との間には、エアミックスドア54が配置されている。エアミックスドア54は、空気冷却用蒸発器14を通過した冷風のうちヒータコア22に流入する冷風と冷風バイパス通路55を流れる冷風との風量割合を調整する。エアミックスドア54は、ヒータコア22における空気の加熱量を調整する空気加熱量調整部である。エアミックスドア54は、暖房モードと冷房モードとを切り替えるモード切替部である。
An
冷風バイパス通路55は、空気冷却用蒸発器14を通過した冷風がヒータコア22をバイスして流れる空気通路である。
The cold
エアミックスドア54は、空調ケーシング51に対して回転可能に支持された回転軸と、回転軸に結合されたドア基板部とを有する回転式ドアである。エアミックスドア54の開度位置を調整することによって、空調ケーシング51から車室内に吹き出される空調風の温度を所望温度に調整できる。
The
エアミックスドア54の回転軸は、サーボモータによって駆動される。サーボモータの作動は、制御装置60によって制御される。
The rotating shaft of the
エアミックスドア54は、空気流れと略直交する方向にスライド移動するスライドドアであってもよい。スライドドアは、剛体で形成された板状のドアであってもよいし。可撓性を有するフィルム材で形成されたフィルムドアであってもよい。
The
エアミックスドア54によって温度調整された空調風は、空調ケーシング51に形成された吹出口56から車室内へ吹き出される。
The conditioned air whose temperature is adjusted by the
図3に示す制御装置60は、CPU、ROMおよびRAM等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されている。制御装置60は、ROM内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行う。制御装置60の出力側には各種制御対象機器が接続されている。制御装置60は、各種制御対象機器の作動を制御する制御部である。
The
制御装置60によって制御される制御対象機器は、圧縮機11、第1膨張弁80、第2膨張弁13、第3膨張弁16、室外送風機41、高温側ポンプ21、二方弁24、第1低温側ポンプ31、第2低温側ポンプ34、第1三方弁38、第2三方弁39およびラジエータ二方弁42等である。
The devices to be controlled controlled by the
制御装置60のうち圧縮機11の電動モータを制御するソフトウェアおよびハードウェアは、冷媒吐出能力制御部である。制御装置60のうち第1膨張弁80、第2膨張弁13および第3膨張弁16を制御するソフトウェアおよびハードウェアは、絞り制御部である。
The software and hardware for controlling the electric motor of the
制御装置60のうち高温側ポンプ21を制御するソフトウェアおよびハードウェアは、高温熱媒体流量制御部である。制御装置60のうち第1低温側ポンプ31および第2低温側ポンプ34を制御するソフトウェアおよびハードウェアは、低温熱媒体流量制御部である。
The software and hardware that control the high-temperature side pump 21 of the
制御装置60のうち室外送風機41を制御するソフトウェアおよびハードウェアは、外気送風能力制御部である。制御装置60のうち二方弁24を制御するソフトウェアおよびハードウェアは、二方弁制御部である。
The software and hardware that control the
制御装置60のうち第1三方弁38を制御するソフトウェアおよびハードウェアは、第1三方弁制御部である。制御装置60のうち第2三方弁39を制御するソフトウェアおよびハードウェアは、第2三方弁制御部である。
The software and hardware that control the first three-
制御装置60の入力側には、内気温度センサ61、外気温度センサ62、日射量センサ63、蒸発器温度センサ64、ヒータコア温度センサ65、冷媒圧力センサ66、高温冷却水温度センサ67、低温冷却水温度センサ68、窓表面湿度センサ69等の種々の制御用センサ群が接続されている。
On the input side of the
内気温度センサ61は車室内温度Trを検出する。外気温度センサ62は外気温Tamを検出する。日射量センサ63は車室内の日射量Tsを検出する。
The inside
蒸発器温度センサ64は、空気冷却用蒸発器14の温度を検出する温度検出部である。蒸発器温度センサ64は、例えば、空気冷却用蒸発器14の熱交換フィンの温度を検出するフィンサーミスタや、空気冷却用蒸発器14を流れる冷媒の温度を検出する冷媒温度センサ等である。
The
ヒータコア温度センサ65は、ヒータコア22の温度を検出する温度検出部である。ヒータコア温度センサ65は、例えば、ヒータコア22の熱交換フィンの温度を検出するフィンサーミスタや、ヒータコア22を流れる冷却水の温度を検出する冷媒温度センサ、ヒータコア22から流出した空気の温度を検出する空気温度センサ等である。
The heater
冷媒圧力センサ66は、圧縮機11から吐出された冷媒の圧力を検出する冷媒圧力検出部である。冷媒圧力センサ66の代わりに冷媒温度センサが制御装置60の入力側に接続されていてもよい。冷媒温度センサは、圧縮機11から吐出された冷媒の温度を検出する冷媒圧力検出部である。制御装置60は、冷媒の温度に基づいて冷媒の圧力を推定してもよい。
The
高温冷却水温度センサ67は、高温冷却水回路20の冷却水の温度を検出する温度検出部である。例えば、高温冷却水温度センサ67は、凝縮器12の冷却水の温度を検出する。
The high-temperature cooling
低温冷却水温度センサ68は、低温冷却水回路30の冷却水の温度を検出する温度検出部である。例えば、低温冷却水温度センサ68は、冷却水冷却用蒸発器17の冷却水の温度を検出する。
The low-temperature cooling
窓表面湿度センサ69は、窓近傍湿度センサ、窓近傍空気温度センサおよび窓表面温度センサで構成されている。
The window
窓近傍湿度センサは、車室内のフロントガラス近傍の車室内空気の相対湿度(以下、窓近傍相対湿度と言う。)を検出する。窓近傍空気温度センサは、フロントガラス近傍の車室内空気の温度を検出する。窓表面温度センサは、フロントガラスの表面温度を検出する。 The window humidity sensor detects the relative humidity of the vehicle interior air near the windshield in the vehicle interior (hereinafter referred to as the window relative humidity). The air temperature sensor near the window detects the temperature of the air inside the vehicle near the windshield. The window surface temperature sensor detects the surface temperature of the windshield.
制御装置60の入力側には、図示しない各種操作スイッチが接続されている。各種操作スイッチは操作パネル70に設けられており、乗員によって操作される。操作パネル70は車室内前部の計器盤付近に配置されている。制御装置60には、各種操作スイッチからの操作信号が入力される。
Various operation switches (not shown) are connected to the input side of the
各種操作スイッチは、エアコンスイッチ、温度設定スイッチ等である。エアコンスイッチは、室内空調ユニット50にて空気の冷却を行うか否かを設定する。温度設定スイッチは、車室内の設定温度を設定する。
Various operation switches are an air conditioner switch, a temperature setting switch, and the like. The air conditioner switch sets whether or not to cool the air in the indoor
次に、上記構成における作動を説明する。制御装置60は、目標吹出温度TAO等に基づいて運転モードを、図4〜5に示す冷房モードおよび図6〜7に示す暖房モードのいずれかに切り替える。冷房モードは、車室内へ送風される空気を冷却する空気冷却モードである。暖房モードは、車室内へ送風される空気を加熱する空気加熱モードである。
Next, the operation in the above configuration will be described. The
目標吹出温度TAOは、車室内へ吹き出す吹出空気の目標温度である。制御装置60は、目標吹出温度TAOを以下の数式に基づいて算出する。
The target blowing temperature TAO is the target temperature of the blowing air blown into the vehicle interior. The
TAO=Kset×Tset−Kr×Tr−Kam×Tam−Ks×Ts+C
この数式において、Tsetは操作パネル70の温度設定スイッチによって設定された車室内設定温度、Trは内気温度センサ61によって検出された内気温、Tamは外気温度センサ62によって検出された外気温、Tsは日射量センサ63によって検出された日射量である。Kset、Kr、Kam、Ksは制御ゲインであり、Cは補正用の定数である。
TAO = Kset x Tset-Kr x Tr-Kam x Tam-Ks x Ts + C
In this formula, Tset is the vehicle interior set temperature set by the temperature setting switch of the
制御装置60は、暖房モードにおいて、車両の窓が曇る可能性があると判定した場合、除湿暖房モードに切り替える。例えば、制御装置60は、暖房モードにおいて、窓表面湿度センサ69の検出値に基づいて車室内側表面の相対湿度RHW(以下、窓表面相対湿度と言う。)を算出し、車室内側表面の相対湿度RHWに基づいて車両の窓が曇る可能性があるか否かを判定する。
When the
窓表面相対湿度RHWは、フロントガラスが曇る可能性を表す指標である。具体的には、窓表面相対湿度RHWの値が大きいほど、フロントガラスが曇る可能性が高いことを意味する。 The window surface relative humidity RHW is an index indicating the possibility that the windshield becomes cloudy. Specifically, the larger the value of the window surface relative humidity RHW, the higher the possibility that the windshield becomes cloudy.
次に、冷房モード、暖房モードおよび除湿暖房モードにおける作動について説明する。 Next, the operation in the cooling mode, the heating mode, and the dehumidifying heating mode will be described.
(1)冷房モード
冷房モードでは、制御装置60が、第1膨張弁80を全開状態とし、第2膨張弁13を絞り状態とし、第3膨張弁16を全閉状態とする。
(1) Cooling Mode In the cooling mode, the
制御装置60は、目標吹出温度TAO、センサ群の検出信号等に基づいて、制御装置60に接続された各種制御機器の作動状態(各種制御機器へ出力する制御信号)を決定する。
The
第2膨張弁13へ出力される制御信号については、圧縮機11へ流入する冷媒の過熱度が、サイクルの成績係数(いわゆるCOP)を最大値に近づくように予め定められた目標過熱度に近づくように決定される。
Regarding the control signal output to the
エアミックスドア54のサーボモータへ出力される制御信号については、エアミックスドア54が図1の実線位置に位置してヒータコア22の空気通路を閉塞し、空気冷却用蒸発器14を通過した空気の全流量がヒータコア22の空気通路を迂回して流れるように決定される。
Regarding the control signal output to the servomotor of the
冷房モードでは、圧縮機11および高温側ポンプ21を作動させる。冷房モードでは、二方弁24は、ラジエータ流路20bを開ける。これにより、図4の高温冷却水回路20中の太線に示すように、ラジエータ23に高温冷却水回路20の冷却水が循環してラジエータ23で冷却水から外気に放熱される。
In the cooling mode, the
このとき、ヒータコア22にも高温冷却水回路20の冷却水が循環するが、エアミックスドア54がヒータコア22の空気通路を閉塞しているので、ヒータコア22では冷却水から空気への放熱が殆ど行われない。
At this time, the cooling water of the high-temperature
冷房モード時の冷凍サイクル装置10では、図1の破線矢印のように冷媒が流れ、サイクルを循環する冷媒の状態については、以下のように変化する。
In the refrigerating
すなわち、圧縮機11から吐出された高圧冷媒が凝縮器12に流入する。凝縮器12に流入した冷媒は、高温冷却水回路20の冷却水に放熱する。これにより、凝縮器12で冷媒が冷却されて凝縮する。
That is, the high-pressure refrigerant discharged from the
凝縮器12から流出した冷媒は、第1膨張弁80に流入する。第1膨張弁80は全開状態とされているので、第1膨張弁80では冷媒は減圧膨張されない。
The refrigerant flowing out of the
第1膨張弁80から流出した冷媒は、室外熱交換器81に流入し、外気に放熱する。これにより、第1膨張弁80でも冷媒が冷却されて凝縮する。
The refrigerant flowing out of the
第1膨張弁80から流出した冷媒は、第2膨張弁13へ流入して、第2膨張弁13にて低圧冷媒となるまで減圧膨張される。第2膨張弁13にて減圧された低圧冷媒は、空気冷却用蒸発器14に流入し、車室内へ送風される空気から吸熱して蒸発する。これにより、車室内へ送風される空気が冷却される。
The refrigerant flowing out of the
そして、空気冷却用蒸発器14から流出した冷媒は、圧縮機11の吸入側へと流れて再び圧縮機11にて圧縮される。
Then, the refrigerant flowing out of the
以上の如く、冷房モードでは、空気冷却用蒸発器14にて低圧冷媒に空気から吸熱させて、冷却された空気を車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の冷房を実現することができる。
As described above, in the cooling mode, the
冷房モードでは、電池33、インバータ35、チャージャ36およびモータジェネレータ37のうち少なくとも1つを冷却する必要がある場合、第3膨張弁16を絞り状態とするとともに第1低温側ポンプ31を作動させる。
In the cooling mode, when it is necessary to cool at least one of the
これにより、図1の実線矢印に示すように、室外熱交換器81から流出した冷媒は、第3膨張弁16へ流入して、第3膨張弁16にて低圧冷媒となるまで減圧膨張される。第3膨張弁16にて減圧された低圧冷媒は、冷却水冷却用蒸発器17に流入し、低温冷却水回路30の冷却水から吸熱して蒸発する。これにより、低温冷却水回路30の冷却水が冷却される。
As a result, as shown by the solid arrow in FIG. 1, the refrigerant flowing out of the
電池33およびチャージャ36を冷却する必要がある場合、第1三方弁38は、低温側主流路30aの冷却水が電池流路30cに循環する状態にする。これにより、図4の低温冷却水回路30中の太線に示すように、電池33およびチャージャ36に低温冷却水回路30の冷却水が循環して電池33が冷却される。
When it is necessary to cool the
インバータ35およびモータジェネレータ37を冷却する必要がある場合、第2三方弁39は、低温側主流路30aの冷却水が機器流路30dに循環する状態にする。これにより、図5の低温冷却水回路30中の太線に示すように、インバータ35およびモータジェネレータ37に低温冷却水回路30の冷却水が循環してインバータ35およびモータジェネレータ37が冷却される。
When it is necessary to cool the
(2)暖房モード
暖房モードでは、制御装置60は、第1膨張弁80を絞り状態とし、第2膨張弁13を全閉状態とし、第3膨張弁16を絞り状態とする。
(2) Heating Mode In the heating mode, the
制御装置60は、目標吹出温度TAO、センサ群の検出信号等に基づいて、制御装置60に接続された各種制御機器の作動状態(各種制御機器へ出力する制御信号)を決定する。
The
第1膨張弁80へ出力される制御信号については、室外熱交換器81へ流入する冷媒の温度が外気温度以下となるように決定される。
The control signal output to the
第3膨張弁16へ出力される制御信号については、圧縮機11へ流入する冷媒の過熱度が、予め定められた目標過熱度に近づくように決定される。目標過熱度は、サイクルの成績係数(いわゆるCOP)を最大値に近づけるように定められている。
Regarding the control signal output to the
エアミックスドア54のサーボモータへ出力される制御信号については、エアミックスドア54が図1の破線位置に位置してヒータコア22の空気通路を全開し、空気冷却用蒸発器14を通過した空気の全流量がヒータコア22の空気通路を通過するように決定される。
Regarding the control signal output to the servomotor of the
暖房モードでは、圧縮機11、高温側ポンプ21、第1低温側ポンプ31を作動させる。暖房モードでは、二方弁24は、ラジエータ流路20bを閉じる。これにより、図6の高温冷却水回路20中の太線に示すように、ヒータコア22に高温冷却水回路20の冷却水が循環してヒータコア22で冷却水から、車室内へ送風される空気に放熱される。
In the heating mode, the
暖房モードでは、第1三方弁38が電池流路30cを閉じるとともに、第2三方弁39が機器流路30dおよびバイパス流路30eを閉じる。これにより、図6の低温冷却水回路30中の太線に示すように、ラジエータ23に低温冷却水回路30の冷却水が循環する。
In the heating mode, the first three-
暖房モードの冷凍サイクル装置10では、図1の実線矢印のように冷媒が流れ、サイクルを循環する冷媒の状態については、次のように変化する。
In the refrigerating
すなわち、圧縮機11から吐出された高圧冷媒は、凝縮器12へ流入して、高温冷却水回路20の冷却水と熱交換して放熱する。これにより、高温冷却水回路20の冷却水が加熱される。
That is, the high-pressure refrigerant discharged from the
凝縮器12から流出した冷媒は、第1膨張弁80に流入し、外気温度以下となるように減圧される。そして、第1膨張弁80にて減圧された冷媒は、室外熱交換器81に流入して、殆ど外気と熱交換しないか、外気から吸熱する。
The refrigerant flowing out of the
第1膨張弁80から流出した冷媒は、第3膨張弁16に流入し、低圧冷媒となるまで減圧される。そして、第3膨張弁16にて減圧された低圧冷媒は、冷却水冷却用蒸発器17に流入して、低温冷却水回路30の冷却水から吸熱して蒸発する。
The refrigerant flowing out of the
そして、冷却水冷却用蒸発器17から流出した冷媒は、圧縮機11の吸入側へと流れて再び圧縮機11にて圧縮される。
Then, the refrigerant flowing out of the cooling
以上の如く、暖房モードでは、圧縮機11から吐出された高圧冷媒の有する熱を凝縮器12にて高温冷却水回路20の冷却水に放熱させ、高温冷却水回路20の冷却水が有する熱をヒータコア22にて空気に放熱させ、ヒータコア22で加熱された空気を車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の暖房を実現することができる。
As described above, in the heating mode, the heat of the high-pressure refrigerant discharged from the
低温冷却水回路30の冷却水がラジエータ23を循環するので、外気から低温冷却水回路30の冷却水に吸熱させ、冷却水冷却用蒸発器17にて低温冷却水回路30の冷却水から低圧冷媒に吸熱させることができる。したがって、外気の熱を車室内の暖房に利用できる。
Since the cooling water of the low-temperature
なお、暖房モードでは、室外機バイパス電磁弁83を開状態にして、凝縮器12から流出した冷媒が第1膨張弁80および室外熱交換器81をバイパスして流れるようにしてもよい。
In the heating mode, the outdoor unit
暖房モードでは、図7の低温冷却水回路30中の太線に示すように、低温冷却水回路30の冷却水を電池33、インバータ35、チャージャ36およびモータジェネレータ37にも循環させることによって、電池33、インバータ35、チャージャ36およびモータジェネレータ37の廃熱を低温冷却水回路30の冷却水に吸熱させ、冷却水冷却用蒸発器17にて低温冷却水回路30の冷却水から低圧冷媒に吸熱させることができる。
In the heating mode, as shown by the thick line in the low-temperature
したがって、電池33、インバータ35、チャージャ36およびモータジェネレータ37の廃熱を車室内の暖房に利用できる。また、電池33、インバータ35、チャージャ36およびモータジェネレータ37の廃熱を、ラジエータ23の除霜に利用できる。
Therefore, the waste heat of the
なお、低温冷却水回路30の冷却水を電池33、インバータ35、チャージャ36およびモータジェネレータ37の少なくとも1つにも循環させることによって、電池33、インバータ35、チャージャ36およびモータジェネレータ37の少なくとも1つの廃熱を車室内の暖房や除霜に利用できる。
By circulating the cooling water of the low temperature cooling
(3)暖房モード後の除霜
暖房モードでは、ラジエータ23で低温冷却水回路30の冷却水が外気から吸熱するので、ラジエータ23に着霜が生じる。そこで、暖房モードを実行した後の停車時に、高温冷却水回路20の冷却水に残った熱を利用してラジエータ23を除霜する。
(3) Defrosting after the heating mode In the heating mode, the cooling water of the low temperature cooling
すなわち、ラジエータ23を高温冷却水回路20に接続することによって、高温冷却水回路20の冷却水に残った熱によりラジエータ23の温度が上昇して、ラジエータ23の表面に付着した霜を融かすことができる。
That is, by connecting the
(4)除湿暖房モード
除湿暖房モードでは、制御装置60は、第1膨張弁80を絞り状態とし、第2膨張弁13を絞り全閉状態とし、第3膨張弁16を全閉状態とする。
(4) Dehumidifying and heating mode In the dehumidifying and heating mode, the
制御装置60は、目標吹出温度TAO、センサ群の検出信号等に基づいて、制御装置60に接続された各種制御機器の作動状態(各種制御機器へ出力する制御信号)を決定する。
The
第1膨張弁80へ出力される制御信号については、室外熱交換器81へ流入する冷媒の温度が外気温度未満となるように決定される。
The control signal output to the
第3膨張弁16へ出力される制御信号については、第3膨張弁16へ流入する冷媒の過熱度が、予め定められた目標過熱度に近づくように決定される。目標過熱度は、サイクルの成績係数(いわゆるCOP)を最大値に近づけるように定められている。
Regarding the control signal output to the
エアミックスドア54のサーボモータへ出力される制御信号については、エアミックスドア54がヒータコア22の空気通路を全開し、空気冷却用蒸発器14を通過した空気の全流量がヒータコア22の空気通路を通過するように決定される。
Regarding the control signal output to the servomotor of the
除湿暖房モードでは、圧縮機11、高温側ポンプ21、第1低温側ポンプ31を作動させる。除湿暖房モードでは、二方弁24は、ラジエータ流路20bを閉じる。これにより、図6の高温冷却水回路20中の太線に示すように、ヒータコア22に高温冷却水回路20の冷却水が循環してヒータコア22で冷却水から、車室内へ送風される空気に放熱される。
In the dehumidifying / heating mode, the
除湿暖房モードの冷凍サイクル装置10では、図1の破線矢印のように冷媒が流れ、サイクルを循環する冷媒の状態については、次のように変化する。
In the refrigerating
すなわち、圧縮機11から吐出された高圧冷媒は、凝縮器12へ流入して、高温冷却水回路20の冷却水と熱交換して放熱する。これにより、高温冷却水回路20の冷却水が加熱される。
That is, the high-pressure refrigerant discharged from the
凝縮器12から流出した冷媒は、第1膨張弁80に流入し、外気温度未満となるように減圧される。そして、第1膨張弁80にて減圧された冷媒は、室外熱交換器81に流入して外気から吸熱する。
The refrigerant flowing out of the
室外熱交換器81から流出した冷媒は、第2膨張弁13に流入し、低圧冷媒となるまで減圧される。そして、第2膨張弁13にて減圧された低圧冷媒は、空気冷却用蒸発器14に流入し、車室内へ送風される空気から吸熱して蒸発する。これにより、車室内へ送風される空気が冷却除湿される。そして、空気冷却用蒸発器14から流出した冷媒は、圧縮機11の吸入側へと流れて再び圧縮機11にて圧縮される。
The refrigerant flowing out of the
以上の如く、除湿暖房モードでは、圧縮機11から吐出された高圧冷媒の有する熱を凝縮器12にて高温冷却水回路20の冷却水に放熱させ、高温冷却水回路20の冷却水が有する熱をヒータコア22にて空気に放熱させる。
As described above, in the dehumidifying / heating mode, the heat of the high-pressure refrigerant discharged from the
また、第3膨張弁16にて減圧された低圧冷媒に、空気冷却用蒸発器14にて車室内へ送風される空気から吸熱させ、空気冷却用蒸発器14で冷却除湿された空気を、ヒータコア22で加熱して車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の除湿暖房を実現することができる。
Further, the low-pressure refrigerant decompressed by the
除湿暖房モードにおいて、第1膨張弁80を絞り状態とすることによって、第1膨張弁80にて減圧された冷媒が室外熱交換器81に流入して外気から吸熱する。したがって、外気の熱を車室内の暖房に利用できる。
In the dehumidifying and heating mode, by setting the
除湿暖房モードにおいて、第3膨張弁16を絞り状態とすることによって、第3膨張弁16にて減圧された低圧冷媒が冷却水冷却用蒸発器17に流入して、低温冷却水回路30の冷却水から吸熱して蒸発する。
By setting the
そして、図6の低温冷却水回路30中の太線に示すように、ラジエータ23に低温冷却水回路30の冷却水を循環させることによって、外気から低温冷却水回路30の冷却水に吸熱させ、冷却水冷却用蒸発器17にて低温冷却水回路30の冷却水から低圧冷媒に吸熱させることができる。したがって、外気の熱を車室内の暖房に利用できる。
Then, as shown by the thick line in the low-temperature
また、図7の低温冷却水回路30中の太線に示すように、冷却水冷却用蒸発器17で冷却された冷却水を電池33、インバータ35、チャージャ36およびモータジェネレータ37にも循環させることによって、電池33、インバータ35、チャージャ36およびモータジェネレータ37の廃熱を低温冷却水回路30の冷却水に吸熱させ、冷却水冷却用蒸発器17にて低温冷却水回路30の冷却水から低圧冷媒に吸熱させることができる。したがって、電池33、インバータ35、チャージャ36およびモータジェネレータ37の廃熱を車室内の暖房に利用できる。
Further, as shown by the thick line in the low temperature cooling
このように、本実施形態の車両用空調装置1では、空気冷却用蒸発器14および冷却水冷却用蒸発器17に対する冷媒流れと、高温冷却水回路20および低温冷却水回路30における冷却水流れとを切り替えることによって、車室内の適切な冷房、暖房および除湿暖房を実行することができ、ひいては車室内の快適な空調を実現することができる。
As described above, in the
駐車時、電池33を高電圧で急速に充電する急速充電モードが実行されている場合、図8に示すように、制御装置60は、第1三方弁38が電池流路30cと第1低温側ポンプ31とを連通させるとともに、第2三方弁39が機器流路30dおよびバイパス流路30eを閉じるように第1三方弁38および第2三方弁39を制御する。さらに、制御装置60は、ラジエータ二方弁42がラジエータ接続流路30fを閉じるようにラジエータ二方弁42を制御する。これにより、図8の低温冷却水回路30中の太線に示すように、冷却水冷却用蒸発器17と電池33とチャージャ36との間で冷却水が循環する冷却水回路が形成される。
When the quick charge mode in which the
そのため、急速充電にて電池33が発熱する熱量を、冷却水冷却用蒸発器17を含む冷却水回路にて蓄熱することができるので、蓄熱された熱量を暖房運転開始後に暖房利用できる。そのため、暖房性能やサイクル効率(いわゆるCOP)を向上できる。
Therefore, the amount of heat generated by the
また、室外熱交換器81およびラジエータ23において、外気からの吸熱量を少なくすることができるので、室外熱交換器81およびラジエータ23の着霜を抑制できる。そのため、着霜に伴う暖房性能やサイクル効率(いわゆるCOP)の低下を抑制できる。
Further, since the amount of heat absorbed from the outside air can be reduced in the
急速充電モードにおいて、冷却水冷却用蒸発器17と電池33との間で循環する冷却水の温度が、切替温度T1以上になった場合、図9に示すように、第1三方弁38が低温側主流路30aと電池流路30cとを全て連通させるとともに、第2三方弁39が機器流路30dを開けてバイパス流路30eを閉じる。さらに、ラジエータ二方弁42がラジエータ接続流路30fを閉じる。切替温度T1は、電池33の上限温度(例えば50℃程度)を上回るおそれがある温度(例えば45℃)である。
In the quick charge mode, when the temperature of the cooling water circulating between the cooling
これにより、図9の低温冷却水回路30中の太線に示すように、冷却水冷却用蒸発器17と電池33とチャージャ36とインバータ35とモータジェネレータ37との間で冷却水が循環する冷却水回路が形成される。
As a result, as shown by the thick line in the low temperature cooling
そのため、急速充電にて電池33およびチャージャ36が発熱する熱量を、冷却水冷却用蒸発器17のみならずインバータ35およびモータジェネレータ37をも含む冷却水回路にて蓄熱することができるので、蓄熱量を増加させることができ、ひいては暖房性能やサイクル効率(いわゆるCOP)を一層向上できる。
Therefore, the amount of heat generated by the
急速充電モードにおいて、冷却水冷却用蒸発器17と電池33とチャージャ36との間で循環する冷却水の温度が、切替温度T1(例えば45℃)以上になった場合、図10に示すように、ラジエータ二方弁42がラジエータ接続流路30fを開けてもよい。これにより、冷却水冷却用蒸発器17と電池33とチャージャ36とインバータ35とモータジェネレータ37とラジエータ23との間で冷却水が循環する冷却水回路が形成される。
In the quick charge mode, when the temperature of the cooling water circulating between the cooling
このとき、室外送風機41は停止してラジエータ23へ送風しないので、ラジエータ23において冷却水から外気への放熱は殆ど行われない。
At this time, since the
そのため、急速充電にて電池33およびチャージャ36が発熱する熱量を、冷却水冷却用蒸発器17のみならずインバータ35、モータジェネレータ37およびラジエータ23をも含む冷却水回路にて蓄熱することができるので、蓄熱量を一層増加させることができ、ひいては暖房性能やサイクル効率(いわゆるCOP)をより一層向上できる。
Therefore, the amount of heat generated by the
急速充電モードにおいて、冷却水冷却用蒸発器17と電池33との間で循環する冷却水の温度が、切替温度T1以上になった場合、図11に示すように、ラジエータ二方弁42がラジエータ接続流路30fを開け、二方弁24がラジエータ流路20bを開けてもよい。
In the quick charge mode, when the temperature of the cooling water circulating between the cooling
これにより、図11中の太線に示すように、冷却水冷却用蒸発器17と電池33とチャージャ36とインバータ35とモータジェネレータ37と凝縮器12との間で冷却水が循環する冷却水回路が形成される。
As a result, as shown by the thick line in FIG. 11, the cooling water circuit in which the cooling water circulates between the cooling
このとき、室外送風機41は停止してラジエータ23へ送風しないので、ラジエータ23において冷却水から外気への放熱は殆ど行われない。また、室内送風機53は停止してヒータコア22へ送風しないので、ヒータコア22において冷却水から空気への放熱は殆ど行われない。
At this time, since the
そのため、急速充電にて電池33が発熱する熱量を、冷却水冷却用蒸発器17、インバータ35およびモータジェネレータ37のみならず凝縮器12をも含む冷却水回路にて蓄熱することができるので、蓄熱量を一層増加させることができ、ひいては暖房性能やサイクル効率(いわゆるCOP)をより一層向上できる。
Therefore, the amount of heat generated by the
急速充電モードにおいて、冷却水冷却用蒸発器17と電池33との間で循環する冷却水の温度が、放熱温度T2以上になった場合、図12に示すように、第1三方弁38が低温側主流路30aと電池流路30cとを全て連通させるとともに、第2三方弁39が低温側主流路30a側を閉じてバイパス流路30eを開ける。さらに、ラジエータ二方弁42がラジエータ接続流路30fを開け、二方弁24がラジエータ流路20bを開ける。放熱温度T2は、電池33の上限温度近傍の温度(例えば50℃)である。
In the quick charge mode, when the temperature of the cooling water circulating between the cooling
これにより、図12中の太線に示すように、冷却水冷却用蒸発器17と電池33とチャージャ36とラジエータ23と凝縮器12とヒータコア22との間で冷却水が循環する冷却水回路と、インバータ35とモータジェネレータ37とバイパス流路30eとの間で冷却水が循環する冷却水回路とが形成される。
As a result, as shown by the thick line in FIG. 12, the cooling water circuit in which the cooling water circulates between the cooling
そのため、電池33を循環する冷却水が持つ熱をラジエータ23で外気に放熱できるので、電池33が上限温度を超えることを抑制して、電池33を保護できる。
Therefore, the heat of the cooling water circulating in the
また、インバータ35とモータジェネレータ37が発熱する熱量を、インバータ35、モータジェネレータ37およびバイパス流路30eを含む冷却水回路にて蓄熱することができる。したがって、電池33の保護と蓄熱量の増加とを両立させることができる。
Further, the amount of heat generated by the
急速充電モードにおいて、電池33の温度がバイパス温度T3以上になり、かつインバータ35およびモータジェネレータ37の温度もバイパス温度T3以上になった場合、図13に示すように、第1三方弁38が低温側主流路30aと電池流路30cとを全て連通させるとともに、第2三方弁39が低温側主流路30a側を閉じてバイパス流路30eを開ける。さらに、ラジエータ二方弁42がラジエータ接続流路30fを開け、二方弁24がラジエータ流路20bを閉じる。バイパス温度T3は、電池33の上限温度近傍の温度(例えば50℃)である。
In the quick charge mode, when the temperature of the
これにより、図13中の太線に示すように、冷却水冷却用蒸発器17と電池33とラジエータ23との間で冷却水が循環する冷却水回路と、インバータ35とモータジェネレータ37とバイパス流路30eとの間で冷却水が循環する冷却水回路とが形成される。
As a result, as shown by the thick line in FIG. 13, the cooling water circuit in which the cooling water circulates between the cooling
そのため、電池33が上限温度を超えそうな場合に、電池33を循環する冷却水が持つ熱をラジエータ23で外気に放熱できるので、電池33が上限温度を超えることを抑制して、電池33を保護できる。
Therefore, when the
インバータ35およびモータジェネレータ37の上限温度は電池33の上限温度よりも高いことから、このときのインバータ35およびモータジェネレータ37の温度は、その上限温度に対して余裕がある。この点に鑑みて、インバータ35とモータジェネレータ37が発熱する熱量を、インバータ35、モータジェネレータ37およびバイパス流路30eを含む冷却水回路にて蓄熱させるので、電池33の保護と蓄熱量の増加とを両立させることができる。
Since the upper limit temperature of the
本実施形態では、第1三方弁38および第2三方弁39は、外部電源によって電池33が急速充電されている際に、電池33およびチャージャ36と冷却水冷却用蒸発器17との間で冷却水が循環するように低温冷却水回路30における冷却水の流れを切り替える。
In the present embodiment, the first three-
これによると、外部電源によって電池33が充電されている際に、電池33およびチャージャ36が発生する熱を低温冷却水回路30の冷却水に蓄えるので、電池33およびチャージャ36の熱容量を超えて蓄熱することができる。そのため、蓄熱量を増加させることができるので、急速充電によって発生する熱を一層有効利用して一層の省エネルギー化を図ることができる。
According to this, when the
特に、電池33の容量が大きい車両においては、電池33およびチャージャ36が発生する熱量が多くなることから、本実施形態のように蓄熱量を増加させることによって、顕著な省エネルギー化を図ることができる。
In particular, in a vehicle having a large capacity of the
本実施形態では、第1三方弁38および第2三方弁39は、外部電源によって電池33が充電されている際に、低温冷却水回路30の冷却水の温度が切替温度T1以上であると推定される場合、電池33と冷却水冷却用蒸発器17とインバータ35およびモータジェネレータ37との間で冷却水が循環するように低温冷却水回路30における冷却水の流れを切り替える。
In the present embodiment, in the first three-
これにより、外部電源によって電池33が充電されている際に、電池33、インバータ35およびモータジェネレータ37が発生する熱を低温冷却水回路30の冷却水に蓄えるので、電池33、インバータ35およびモータジェネレータ37の熱容量を超えて蓄熱することができる。そのため、蓄熱量を増加させることができるので、急速充電によって発生する熱を一層有効利用して一層の省エネルギー化を図ることができる。
As a result, when the
本実施形態では、二方弁24、第1三方弁38、第2三方弁39およびラジエータ二方弁42は、外部電源によって電池33が充電されている際に、低温冷却水回路30の冷却水の温度が切替温度T1以上であると推定される場合、低温冷却水回路30と高温冷却水回路20とを接続する。
In the present embodiment, the two-
これにより、外部電源によって電池33が充電されている際に、電池33およびチャージャ36が発生する熱を低温冷却水回路30の冷却水のみならず高温冷却水回路20の冷却水にも蓄えるので、電池33およびチャージャ36の熱容量を超えて蓄熱量を一層増加させることができる。
As a result, when the
本実施形態では、第1三方弁38およびラジエータ二方弁42は、外部電源によって電池33が充電されている際に、低温冷却水回路30の冷却水の温度が放熱温度T2以上であると推定される場合、電池33と冷却水外気熱交換器32との間で冷却水が循環するように低温冷却水回路30における冷却水の流れを切り替える。
In the present embodiment, the first three-
これにより、電池33が上限温度を超えることを抑制でき、ひいては電池33を保護できる。
As a result, it is possible to prevent the
本実施形態では、第1三方弁38および第2三方弁39は、外部電源によって電池33が充電されている際に、電池33、インバータ35およびモータジェネレータ37がバイパス温度T3以上になったと推定される場合、インバータ35およびモータジェネレータ37とバイパス流路30eとの間で、電池33とは独立して冷却水が循環するように低温冷却水回路30における冷却水の流れを切り替える。
In the present embodiment, it is estimated that in the first three-
これによると、冷却水冷却用蒸発器17と電池33とラジエータ23との間で冷却水が循環する冷却水回路と、インバータ35とモータジェネレータ37とバイパス流路30eとの間で冷却水が循環する冷却水回路とが形成される。
According to this, the cooling water circulates between the cooling
この冷却水回路では、冷却水が電池33とは独立して循環するので、インバータ35およびモータジェネレータ37が発生する熱によって電池33が上限温度を超えることを抑制でき、ひいては電池33を保護できる。
In this cooling water circuit, since the cooling water circulates independently of the
このとき、インバータ35およびモータジェネレータ37の温度は、その上限温度に対して余裕があることから、インバータ35とモータジェネレータ37が発熱する熱量を、インバータ35、モータジェネレータ37およびバイパス流路30eを含む冷却水回路にて蓄熱させる。これにより、電池33の保護と蓄熱量の増加とを両立させることができる。
At this time, since the temperatures of the
急速充電後に冷房モードが実行されることが予測される場合、第1三方弁38および第2三方弁39は、電池33およびチャージャ36と冷却水外気熱交換器32との間で冷却水が循環するように低温冷却水回路30における冷却水の流れを切り替えるようにしてもよい。
When it is predicted that the cooling mode will be executed after the quick charge, the first three-
これによると、急速充電後に冷房モードが実行されることが予測される場合、急速充電中に暖房のための蓄熱を行う必要がないことから、電池33およびチャージャ36と冷却水外気熱交換器32との間で冷却水を循環させることによって、電池33およびチャージャ36が発生した熱を外気に放熱させることができる。
According to this, when it is predicted that the cooling mode will be executed after the quick charge, it is not necessary to store heat for heating during the quick charge, so that the
(第2実施形態)
上記実施形態では、チャージャ36は電池流路30cに配置されているが、本実施形態では、図14に示すように、チャージャ36は機器流路30dに配置されている。本実施形態においても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
(Second Embodiment)
In the above embodiment, the
本実施形態では、第1三方弁38および第2三方弁39は、外部電源によって電池33が充電されている際に、低温冷却水回路30の温度が遮断温度T4未満である場合、充電器36と電池33との間で冷却水が循環し、低温冷却水回路30の温度が遮断温度T4以上である場合、充電器36と電池33との間で冷却水が循環しないように低温冷却水回路30における冷却水の流れを切り替える。遮断温度T4は、電池33の上限温度近傍の温度(例えば50℃)である。
In the present embodiment, the first three-
これによると、チャージャ36の許容温度が電池33の許容温度よりも高いことに鑑みて、電池33の保護と蓄熱量の増加とを両立させることができる。
According to this, considering that the permissible temperature of the
(第3実施形態)
本実施形態では、図15に示すように、冷却水回路に蓄熱器85が配置されている。蓄熱器85は、冷却水が持つ熱を蓄える蓄熱部である。蓄熱器85は、冷却水よりも単位体積当たりの熱容量が大きくなっている。
(Third Embodiment)
In this embodiment, as shown in FIG. 15, the
蓄熱器85は、低温側主流路30a、電池流路30cおよび機器流路30dに配置されている。蓄熱器85は、低温側主流路30a、電池流路30cおよび機器流路30dのうち少なくとも1つの流路に配置されていればよい。
The
換言すれば、蓄熱器85は、低温冷却水回路30のうち、電池33およびチャージャ36と冷却水冷却用蒸発器17との間で冷却水が循環する部位、ならびに電池33およびチャージャ36とインバータ35およびモータジェネレータ37との間で冷却水が循環する部位のうち少なくとも一方の部位に配置されている。
In other words, the
これによると、急速充電中に冷却水が持つ熱を蓄熱器85が蓄えることができるので、急速充電にて電池33が発熱する熱量を冷却水回路にて一層蓄熱することができる。そのため、蓄熱量を一層増加させることができるので、暖房性能やサイクル効率(いわゆるCOP)を一層向上できる。
According to this, since the
(他の実施形態)
上記実施形態を例えば以下のように種々変形可能である。
(Other embodiments)
The above embodiment can be variously modified as follows, for example.
(1)上記実施形態では、第2膨張弁13および第3膨張弁16は機械式の温度式膨張弁であるが、第2膨張弁13および第3膨張弁16は、全閉機能付きの電気式の可変絞り機構であってもよい。この場合、第1開閉弁18および第2開閉弁19を廃止できる。
(1) In the above embodiment, the
電気式の可変絞り機構は、弁体と電動アクチュエータとを有している。弁体は、冷媒通路の通路開度(換言すれば絞り開度)を変更可能に構成されている。電動アクチュエータは、弁体の絞り開度を変化させるステッピングモータを有している。 The electric variable throttle mechanism has a valve body and an electric actuator. The valve body is configured so that the passage opening of the refrigerant passage (in other words, the throttle opening) can be changed. The electric actuator has a stepping motor that changes the throttle opening of the valve body.
第2膨張弁13および第3膨張弁16の作動は、制御装置60から出力される制御信号によって制御できる。
The operation of the
(2)上記実施形態では、定圧弁15は機械式の可変絞り機構であるが、定圧弁15はは電気式の可変絞り機構であってもよい。この場合、定圧弁15の作動は、制御装置60から出力される制御信号によって制御できる。
(2) In the above embodiment, the
(3)上記実施形態では、ラジエータ23において冷却水から外気への放熱を行わない場合、室外送風機41を停止させるが、ラジエータバイパス流路とバイパス切替弁が設けられていてもよい。ラジエータバイパス流路は、冷却水がラジエータ23をバイパスして流れる冷却水流路である。バイパス切替弁は、冷却水がラジエータ23を流れる状態とラジエータ23を流れない状態とを切り替える電磁弁である。バイパス切替弁の作動は、制御装置60から出力される制御信号によって制御できる。
(3) In the above embodiment, when the
ラジエータ23において冷却水から外気への放熱を行わない場合、ラジエータバイパス流路に冷却水が流れ、ラジエータ23に冷却水が流れないように切替弁を制御すればよい。
When the
(4)チャージャ36は、必ずしも車両に搭載されている必要はなく、外部電源側の設備に設けられていてもよい。
(4) The
(5)上記実施形態では、熱媒体として冷却水を用いているが、油などの各種媒体を熱媒体として用いてもよい。 (5) In the above embodiment, cooling water is used as the heat medium, but various media such as oil may be used as the heat medium.
熱媒体として、ナノ流体を用いてもよい。ナノ流体とは、粒子径がナノメートルオーダーのナノ粒子が混入された流体のことである。ナノ粒子を熱媒体に混入させることで、エチレングリコールを用いた冷却水のように凝固点を低下させて不凍液にする作用効果に加えて、次のような作用効果を得ることができる。 A nanofluid may be used as the heat medium. A nanofluid is a fluid in which nanoparticles having a particle size on the order of nanometers are mixed. By mixing the nanoparticles into the heat medium, the following effects can be obtained in addition to the effects of lowering the freezing point to make antifreeze like cooling water using ethylene glycol.
すなわち、特定の温度帯での熱伝導率を向上させる作用効果、熱媒体の熱容量を増加させる作用効果、金属配管の防食効果やゴム配管の劣化を防止する作用効果、および極低温での熱媒体の流動性を高める作用効果を得ることができる。 That is, the action effect of improving the thermal conductivity in a specific temperature zone, the action effect of increasing the heat capacity of the heat medium, the action effect of preventing the corrosion of metal pipes and the deterioration of rubber pipes, and the action effect of preventing deterioration of rubber pipes, and the heat medium at extremely low temperatures. It is possible to obtain the effect of increasing the fluidity of the material.
このような作用効果は、ナノ粒子の粒子構成、粒子形状、配合比率、付加物質によって様々に変化する。 Such effects vary depending on the particle composition, particle shape, compounding ratio, and additive substance of the nanoparticles.
これによると、熱伝導率を向上させることができるので、エチレングリコールを用いた冷却水と比較して少ない量の熱媒体であっても同等の冷却効率を得ることが可能になる。 According to this, since the thermal conductivity can be improved, it is possible to obtain the same cooling efficiency even with a small amount of heat medium as compared with the cooling water using ethylene glycol.
また、熱媒体の熱容量を増加させることができるので、熱媒体自体の顕熱による蓄冷熱量を増加させることができる。 Further, since the heat capacity of the heat medium can be increased, the amount of cold storage heat due to the sensible heat of the heat medium itself can be increased.
蓄冷熱量を増加させることにより、圧縮機11を作動させない状態であっても、ある程度の時間は蓄冷熱を利用した冷却・加熱が実施できるため、車両用空調装置の省動力化が可能になる。
By increasing the amount of cold storage heat, even when the
ナノ粒子のアスペクト比は50以上であるのが好ましい。十分な熱伝導率を得ることができるからである。なお、アスペクト比は、ナノ粒子の縦×横の比率を表す形状指標である。 The aspect ratio of the nanoparticles is preferably 50 or more. This is because sufficient thermal conductivity can be obtained. The aspect ratio is a shape index representing the aspect ratio of nanoparticles.
ナノ粒子としては、Au、Ag、CuおよびCのいずれかを含むものを用いることができる。具体的には、ナノ粒子の構成原子として、Auナノ粒子、Agナノワイヤー、CNT、グラフェン、グラファイトコアシェル型ナノ粒子、およびAuナノ粒子含有CNTなどを用いることができる。 As the nanoparticles, those containing any of Au, Ag, Cu and C can be used. Specifically, Au nanoparticles, Ag nanoparticles, CNTs, graphene, graphite core-shell type nanoparticles, Au nanoparticles-containing CNTs, and the like can be used as constituent atoms of the nanoparticles.
CNTはカーボンナノチューブである。グラファイトコアシェル型ナノ粒子は、上記原子を囲むようにカーボンナノチューブ等の構造体があるような粒子体である。 CNTs are carbon nanotubes. Graphite core-shell nanoparticles are particles such as carbon nanotubes or the like that surround the atoms.
(6)上記実施形態の冷凍サイクル装置10では、冷媒としてフロン系冷媒を用いているが、冷媒の種類はこれに限定されるものではなく、二酸化炭素等の自然冷媒や炭化水素系冷媒等を用いてもよい。
(6) In the
また、上記実施形態の冷凍サイクル10は、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成しているが、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超える超臨界冷凍サイクルを構成していてもよい。
Further, the
(7)上記実施形態では、高温冷却水回路20および低温冷却水回路30の両方に共通のラジエータ23が設けられているが、高温冷却水回路20と低温冷却水回路30とに別々のラジエータが設けられていてもよい。この別々のラジエータは、共通のフィンによって互いに接合されていてもよい。
(7) In the above embodiment, the
(8)上記実施形態では、空気冷却用蒸発器14に低圧冷媒が流れるが、空気冷却用蒸発器14に中間圧冷媒や高圧冷媒が流れるようになっていてもよい。すなわち、空気冷却用蒸発器14に中間圧冷媒や高圧冷媒が流れるように、第1膨張弁80および第2膨張弁13の絞り開度を調整するようにしてもよい。
(8) In the above embodiment, the low-pressure refrigerant flows through the air-cooling
(9)上記実施形態では、空気冷却用蒸発器14で低圧冷媒と空気とを熱交換させて空気を冷却するが、低圧冷媒と空気とを冷却水を介して熱交換させるようにしてもよい。
(9) In the above embodiment, the
例えば、低温冷却水回路30に、冷却水と空気とを熱交換させて空気を冷却する空気冷却用熱交換器を配置してもよい。
For example, an air cooling heat exchanger that cools the air by exchanging heat between the cooling water and the air may be arranged in the low temperature cooling
11 圧縮機
12 凝縮器(加熱部、放熱部)
13 第2膨張弁(減圧部)
14 空気冷却用蒸発器(冷却部)
16 第3膨張弁(減圧部)
17 冷却水冷却用蒸発器(熱媒体冷却熱交換器)
18 第1開閉弁(モード切替部)
20 高温冷却水回路(高温熱媒体回路)
22 ヒータコア(空気加熱部)
23 ラジエータ(放熱部)
24 二方弁(熱媒体流れ切替部)
30 低温冷却水回路(熱媒体回路、低温熱媒体回路)
33 電池
35 インバータ(走行系発熱機器)
36 チャージャ(発熱機器)
37 モータジェネレータ(走行系発熱機器)
38 第1三方弁(熱媒体流れ切替部)
39 第2三方弁(熱媒体流れ切替部)
42 ラジエータ二方弁(熱媒体流れ切替部)
54 エアミックスドア(モード切替部)
80 第1膨張弁(減圧部、モード切替部)
81 室外熱交換器(冷媒外気熱交換器)
11
13 Second expansion valve (pressure reducing part)
14 Air cooling evaporator (cooling unit)
16 Third expansion valve (pressure reducing part)
17 Cooling water cooling evaporator (heat medium cooling heat exchanger)
18 1st on-off valve (mode switching part)
20 High-temperature cooling water circuit (high-temperature heat medium circuit)
22 Heater core (air heating part)
23 Radiator (heat dissipation part)
24 Two-way valve (heat medium flow switching part)
30 Low temperature cooling water circuit (heat medium circuit, low temperature heat medium circuit)
33
36 Charger (heat generating device)
37 Motor generator (driving system heat generating equipment)
38 1st three-way valve (heat medium flow switching part)
39 Second three-way valve (heat medium flow switching part)
42 Radiator two-way valve (heat medium flow switching part)
54 Air mix door (mode switching unit)
80 First expansion valve (pressure reducing part, mode switching part)
81 Outdoor heat exchanger (refrigerant outside air heat exchanger)
Claims (11)
前記圧縮機から吐出された前記冷媒の有する熱を熱源として、空調対象空間へ送風される空気を加熱する加熱部(12、22)と、
前記冷媒の有する熱を外気に放熱させる放熱部(12、23、81)と、
前記冷媒の有する冷熱を利用して前記空気を冷却する冷却部(14)と、
前記冷媒と熱媒体とを熱交換させて熱媒体を冷却する熱媒体冷却熱交換器(17)と、
前記熱媒体冷却熱交換器に流入する前記冷媒を減圧させることが可能な減圧部(80、13、16)と、
前記熱媒体冷却熱交換器で前記熱媒体から前記冷媒に吸熱させて、前記加熱部で前記空気を加熱する空気加熱モードと、前記放熱部で前記冷媒から前記外気に放熱させて、前記冷却部で前記空気を冷却する空気冷却モードとを切り替えるモード切替部(18、54、80)と、
車両の走行用モータに電力を供給し、充電される際に発熱し、前記熱媒体によって冷却される電池(33)と、
前記電池が充電されている際に発熱し、前記熱媒体によって冷却される発熱機器(36)と、
前記電池から電力の供給を受けることに伴って発熱し、前記電池よりも許容温度が高く、前記熱媒体が循環する走行系発熱機器(35、37)と、
前記熱媒体冷却熱交換器に前記熱媒体を循環させる熱媒体回路(30)と、
前記電池、前記発熱機器および前記走行系発熱機器に対して前記熱媒体の循環を遮断可能な弁であり、前記熱媒体冷却熱交換器に前記冷媒が流れておらず且つ前記外部電源によって前記電池が充電されている際に、前記熱媒体回路の前記熱媒体の温度が切替温度(T1)以上であると推定される場合、前記電池および前記発熱機器のうち少なくとも一方と前記熱媒体冷却熱交換器と前記走行系発熱機器との間で前記熱媒体が循環するように前記熱媒体回路における前記熱媒体の流れを切り替える熱媒体流れ切替部(24、38、39、42)とを備える車両用空調装置。
A compressor (11) that sucks in refrigerant, compresses it, and discharges it.
Heating units (12, 22) that heat the air blown to the air-conditioned space using the heat of the refrigerant discharged from the compressor as a heat source.
Heat dissipation units (12, 23, 81) that dissipate the heat of the refrigerant to the outside air,
A cooling unit (14) that cools the air using the cold heat of the refrigerant, and
A heat medium cooling heat exchanger (17) that cools the heat medium by exchanging heat between the refrigerant and the heat medium.
A decompression unit (80, 13, 16) capable of depressurizing the refrigerant flowing into the heat medium cooling heat exchanger, and
The air heating mode in which the heat medium absorbs heat from the heat medium to the refrigerant in the heat medium cooling heat exchanger and heats the air in the heating unit, and the cooling unit dissipates heat from the refrigerant to the outside air in the heat dissipation unit. A mode switching unit (18, 54, 80) for switching between the air cooling mode for cooling the air and
A battery (33) that supplies electric power to a vehicle's traveling motor, generates heat when it is charged, and is cooled by the heat medium.
A heating device (36) that generates heat when the battery is being charged and is cooled by the heat medium.
Traveling system heat generating devices (35, 37) that generate heat when receiving electric power from the battery, have a higher allowable temperature than the battery, and circulate the heat medium.
A heat medium circuit (30) that circulates the heat medium in the heat medium cooling heat exchanger, and
A valve capable of blocking the circulation of the heat medium to the battery, the heat generating device and the traveling system heat generating device, the refrigerant does not flow through the heat medium cooling heat exchanger, and the battery is supplied by the external power source. When it is estimated that the temperature of the heat medium in the heat medium circuit is equal to or higher than the switching temperature (T1), at least one of the battery and the heat generating device and the heat medium cooling heat exchange with the battery and the heat generating device. For vehicles including a heat medium flow switching unit (24, 38, 39, 42) that switches the flow of the heat medium in the heat medium circuit so that the heat medium circulates between the device and the traveling system heat generating device. Air conditioner.
前記熱媒体回路は低温熱媒体回路(30)であり、
さらに、前記低温熱媒体回路とは独立して前記熱媒体が流れる高温熱媒体回路(20)を備え、
前記熱媒体流れ切替部は、前記外部電源によって前記電池が充電されている際に、前記熱媒体回路の前記熱媒体の温度が切替温度(T1)以上であると推定される場合、前記低温熱媒体回路と前記高温熱媒体回路との間で前記熱媒体を循環させることによって前記低温熱媒体回路と前記高温熱媒体回路とを接続する請求項1に記載の車両用空調装置。 The heating unit includes a heat medium heating heat exchanger (12) that heats the heat medium by exchanging heat between the refrigerant discharged from the compressor and the heat medium, and the heat medium heating heat exchanger (12). It has an air heating heat exchanger (22) that heats the air by exchanging heat between the heat medium heated in) and the air.
The heat medium circuit is a low temperature heat medium circuit (30).
Further, a high temperature heat medium circuit (20) through which the heat medium flows independently of the low temperature heat medium circuit is provided.
When the temperature of the heat medium of the heat medium circuit is estimated to be equal to or higher than the switching temperature (T1) when the battery is charged by the external power source, the heat medium flow switching unit performs the low temperature heat. The vehicle air conditioner according to claim 1 , wherein the low temperature heat medium circuit and the high temperature heat medium circuit are connected by circulating the heat medium between the medium circuit and the high temperature heat medium circuit.
前記熱媒体流れ切替部は、前記外部電源によって前記電池が充電されている際に、前記熱媒体回路の前記熱媒体の温度が放熱温度(T2)以上であると推定される場合、前記電池と前記熱媒体外気熱交換器との間で前記熱媒体が循環するように前記熱媒体回路における前記熱媒体の流れを切り替える請求項1または2に記載の車両用空調装置。 The heat radiating unit has a heat medium outside air heat exchanger (32) that exchanges heat between the heat medium and the outside air.
When the temperature of the heat medium in the heat medium circuit is estimated to be equal to or higher than the heat dissipation temperature (T2) when the battery is being charged by the external power source, the heat medium flow switching unit may be used with the battery. The vehicle air conditioner according to claim 1 or 2 , wherein the flow of the heat medium in the heat medium circuit is switched so that the heat medium circulates with the heat medium outside air heat exchanger.
前記熱媒体流れ切替部は、前記外部電源によって前記電池が充電されている際に、前記電池および前記走行系発熱機器がバイパス温度(T3)以上になったと推定される場合、前記走行系発熱機器と前記バイパス流路との間で、前記電池とは独立して前記熱媒体が循環するように前記熱媒体回路における前記熱媒体の流れを切り替える請求項1ないし3のいずれか1つに記載の車両用空調装置。 A bypass flow path (30e) for circulating the heat medium to the traveling system heat generating device by bypassing the battery is provided.
When it is estimated that the battery and the traveling system heat generating device have reached the bypass temperature (T3) or higher when the battery is being charged by the external power source, the heat medium flow switching unit is the traveling system heat generating device. The one according to any one of claims 1 to 3, wherein the flow of the heat medium in the heat medium circuit is switched so that the heat medium circulates between the and the bypass flow path independently of the battery. Vehicle air conditioner.
前記熱媒体流れ切替部は、前記外部電源によって前記電池が充電されている際に、前記熱媒体回路の温度が遮断温度(T4)未満である場合、前記充電器と前記電池との間で前記熱媒体が循環し、前記熱媒体回路の温度が前記遮断温度以上である場合、前記充電器と前記電池との間で前記熱媒体が循環しないように前記熱媒体回路における前記熱媒体の流れを切り替える請求項1ないし4のいずれか1つに記載の車両用空調装置。 The heat generating device is a charger (36) that charges the battery, has a higher allowable temperature than the traveling system heat generating device, and circulates the heat medium with the traveling system heat generating device.
When the temperature of the heat medium circuit is lower than the breaking temperature (T4) when the battery is being charged by the external power source, the heat medium flow switching unit is said to be between the charger and the battery. When the heat medium circulates and the temperature of the heat medium circuit is equal to or higher than the breaking temperature, the flow of the heat medium in the heat medium circuit is flowed so that the heat medium does not circulate between the charger and the battery. The vehicle air conditioner according to any one of claims 1 to 4 to be switched.
前記熱媒体流れ切替部は、前記電池が充電された後に前記空気冷却モードが実行されることが予測される場合、前記電池と前記熱媒体外気熱交換器との間で前記熱媒体が循環するように前記熱媒体回路における前記熱媒体の流れを切り替える請求項1ないし5のいずれか1つに記載の車両用空調装置。 The heat radiating unit has a heat medium outside air heat exchanger (32) that exchanges heat between the heat medium and the outside air.
When it is predicted that the air cooling mode will be executed after the battery is charged, the heat medium flow switching unit circulates the heat medium between the battery and the heat medium outside air heat exchanger. The vehicle air conditioner according to any one of claims 1 to 5 , wherein the flow of the heat medium in the heat medium circuit is switched as described above.
前記熱媒体流れ切替部は、前記電池が充電された後に前記空気冷却モードが実行されることが予測される場合、前記発熱機器と前記熱媒体外気熱交換器との間で前記熱媒体が循環するように前記熱媒体回路における前記熱媒体の流れを切り替える請求項1ないし6のいずれか1つに記載の車両用空調装置。 The heat radiating unit has a heat medium outside air heat exchanger (32) that exchanges heat between the heat medium and the outside air.
When it is predicted that the air cooling mode will be executed after the battery is charged, the heat medium flow switching unit circulates the heat medium between the heat generating device and the heat medium outside air heat exchanger. The vehicle air conditioner according to any one of claims 1 to 6, wherein the flow of the heat medium in the heat medium circuit is switched so as to be performed.
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