WO2024070265A1 - 冷凍装置 - Google Patents
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Classifications
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- F25D21/00—Defrosting; Preventing frosting; Removing condensed or defrost water
- F25D21/06—Removing frost
Definitions
- This disclosure relates to a refrigeration device.
- Patent Document 1 discloses a refrigeration system for transport.
- the refrigeration system has a refrigerant circuit including a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator, and a secondary battery that serves as the power source for the refrigeration system.
- the inventors of the present application have created a configuration in which the temperature of a battery is adjusted using a refrigeration device.
- a first user-side heat exchanger and a second user-side heat exchanger are provided in parallel in a refrigerant circuit.
- the first user-side heat exchanger which functions as an evaporator, cools a first object
- the second user-side heat exchanger which functions as an evaporator, adjusts the temperature of a second object.
- the objective of this disclosure is to provide a refrigeration device that can suppress frost formation on the second user-side heat exchanger.
- the refrigeration device of the first embodiment includes a refrigerant circuit (R) and a controller (60).
- the refrigerant circuit (R) includes a compressor (12), a heat source side heat exchanger (13) provided in series with the compressor (12), a first refrigerant flow path (P1) provided in series with the compressor (12) and the heat source side heat exchanger (13) and having a first expansion mechanism (23) and a first utilization side heat exchanger (21), and a second refrigerant flow path (P2) provided in parallel with the first refrigerant flow path (P1) and having a second expansion mechanism (33), a second utilization side heat exchanger (31), and a pressure adjustment mechanism (34).
- the controller (60) controls the second expansion mechanism (33) and the pressure adjustment mechanism (34) so that the second utilization side heat exchanger (31) does not frost under operating conditions in which the heat source side heat exchanger (13) functions as a radiator, the first utilization side heat exchanger (21) and the second utilization side heat exchanger (31) function as evaporators, and the first utilization side heat exchanger (21) may frost.
- the controller (60) controls the second expansion mechanism (33) and the pressure adjustment mechanism (34). This makes it possible to individually adjust the evaporation temperature of the first utilization side heat exchanger (21) and the evaporation temperature of the second utilization side heat exchanger (31), thereby making it possible to suppress frost formation in the second utilization side heat exchanger (31).
- the second user-side heat exchanger (31) in the first embodiment adjusts the temperature of the battery (B).
- frost formation on the second utilization side heat exchanger (31) can be suppressed, thereby ensuring the reliability of temperature regulation of the battery (B).
- the third aspect is the first or second aspect, in which the first utilization side heat exchanger (21) cools the air inside the storage unit.
- the controller (60) controls the second expansion mechanism (33) and the pressure adjustment mechanism (34) so that the second utilization side heat exchanger (31) does not frost, so that the first utilization side heat exchanger (21) can keep the temperature inside the cabinet low while suppressing frost formation on the second utilization side heat exchanger (31).
- the controller (60) controls the refrigerant circuit (R) to perform a defrost operation in which the refrigerant in the refrigerant circuit (R) melts the frost in the first utilization side heat exchanger (21), and the refrigerant circuit (R) is configured to suppress the flow of refrigerant to the second utilization side heat exchanger (31) during the defrost operation.
- the refrigerant circuit (R) prevents the refrigerant from flowing to the second use-side heat exchanger (31). This prevents the refrigerant from increasing the temperature of the second use-side heat exchanger (31), and further prevents the temperature of the object to be temperature-controlled in the second use-side heat exchanger (31) from increasing.
- the fifth aspect is the fourth aspect, in which the controller (60) controls the refrigerant circuit (R) to perform the first operation, the second operation, or the third operation as the defrost operation.
- the first operation is an operation in which the high-pressure refrigerant discharged from the compressor (12) bypasses the heat source side heat exchanger (13) and flows into the first usage side heat exchanger (21).
- the second operation is an operation in which the high-pressure refrigerant discharged from the compressor (12) dissipates heat in the first usage side heat exchanger (21) and evaporates in the heat source side heat exchanger (13).
- the third operation is an operation in which the high-pressure refrigerant discharged from the compressor (12) flows through the heat source side heat exchanger (13) whose corresponding fan (14) is stopped, and then through the first usage side heat exchanger (21).
- the refrigerant circuit (R) has one end connected to the discharge side of the compressor (12) and the other end connected to the first refrigerant flow path (P1) between the first expansion mechanism (23) and the first utilization side heat exchanger (21), and also has a bypass flow path (36) through which the high pressure refrigerant discharged from the compressor (12) flows in the first operation.
- the high-pressure refrigerant discharged from the compressor (12) flows through the first utilization-side heat exchanger (21) via the bypass flow path (36). This allows the frost on the first utilization-side heat exchanger (21) to be melted by the high-pressure refrigerant.
- the seventh aspect is the sixth aspect, in which a check valve (39) is provided in the first refrigerant flow path (P1) between the connection end of the bypass flow path (36) and the first refrigerant flow path (P1) and the branching portion (17) of the first refrigerant flow path (P1) and the second refrigerant flow path (P2) to prohibit the flow of refrigerant from the connection end to the branching portion (17).
- a check valve (39) is provided in the first refrigerant flow path (P1) between the connection end of the bypass flow path (36) and the first refrigerant flow path (P1) and the branching portion (17) of the first refrigerant flow path (P1) and the second refrigerant flow path (P2) to prohibit the flow of refrigerant from the connection end to the branching portion (17).
- the check valve (39) in the first operation, can prevent the refrigerant that has flowed out of the bypass flow path (36) from flowing into the second refrigerant flow path (P2). This makes it possible to prevent high-pressure refrigerant from flowing into the second utilization-side heat exchanger (31) during defrost operation.
- the eighth aspect is any one of the fourth to seventh aspects, in which the controller (60) reduces the opening of the second expansion valve (33) serving as the second expansion mechanism (33) during the defrost operation.
- reduces the opening of the second expansion valve here also includes setting the opening of the second expansion valve (33) to zero, in other words, fully closing the second expansion valve.
- the opening of the second expansion valve (33) is reduced during defrost operation, thereby preventing the refrigerant from flowing through the second utilization side heat exchanger (31).
- the ninth aspect is any one of the fourth to eighth aspects, in which the controller (60) reduces the opening of the pressure adjustment valve (34) serving as the pressure adjustment mechanism during the defrost operation.
- reducing the opening of the pressure adjustment valve here also includes setting the opening of the pressure adjustment valve (34) to zero, in other words, fully closing the pressure adjustment valve.
- the opening of the pressure control valve (34) is reduced during defrost operation, thereby preventing the refrigerant from flowing through the second utilization side heat exchanger (31).
- the tenth aspect is any one of the first to ninth aspects, in which the first expansion mechanism (23) is an electronic expansion valve, a temperature-sensitive expansion valve, or a capillary tube.
- FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vehicle and a refrigeration device according to an embodiment.
- FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a refrigerant circuit of the refrigeration device according to the embodiment.
- FIG. 3 is a block diagram of main devices of the refrigeration device according to the embodiment.
- FIG. 4 is a control flowchart of the refrigeration device according to the embodiment.
- FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a refrigerant circuit of a refrigeration device according to the first modification.
- FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a refrigerant circuit of a refrigeration device according to the second modification.
- FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a refrigerant circuit of a refrigeration device according to the third modification.
- FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a refrigerant circuit of a refrigeration device according to the fourth modification.
- a vehicle (1) is a truck.
- the vehicle (1) is a refrigerated vehicle having a cabin (2) and a cooler (3) provided behind the cabin (2).
- a driver's cab (2a) is formed inside the cabin (2).
- a luggage compartment (3a) is formed inside the cooler (3).
- Objects such as food are stored in the luggage compartment (3a).
- the vehicle (1) has a refrigeration device (10) for cooling the air inside the cooler (3).
- the refrigeration device (10) of this embodiment has a battery (B) and uses the battery (B) as a driving source.
- the refrigeration device (10) has a refrigerant circuit (R) filled with a refrigerant.
- the refrigerant circuit (R) performs a vapor compression refrigeration cycle.
- the refrigeration device (10) has a first unit (11), a second unit (20), and a third unit (30).
- the first unit (11) is disposed above the cabin (2).
- the first unit (11) constitutes a heat source unit located in the outdoor space (O).
- the second unit (20) is disposed in the luggage compartment (3a).
- the second unit (20) constitutes a cooling unit.
- the third unit (30) is disposed in a battery chamber (30a) partitioned from the luggage compartment (3a) by a partition member (4).
- the third unit (30) constitutes a battery temperature adjustment unit.
- the first unit (11) has a compressor (12), an outdoor heat exchanger (13), and an outdoor fan (14).
- the second unit (20) has an internal heat exchanger (21) and an internal fan (22).
- the third unit (30) has a battery (B), a battery-side heat exchanger (31), and a battery-side fan (32).
- the third unit (30) may be configured without the battery-side fan (32).
- the refrigerant circuit (R) has, as its main components, a compressor (12), an outdoor heat exchanger (13), an indoor heat exchanger (21), and a battery-side heat exchanger (31).
- the refrigerant circuit (R) has a first expansion valve (23), a second expansion valve (33), and a pressure control valve (34).
- the compressor (12) compresses the sucked refrigerant and discharges the compressed refrigerant.
- the compressor (12) is a scroll type, rotary type, oscillating piston type, or other compressor.
- the compressor (12) is connected in series to the gas end of the outdoor heat exchanger (13) via a discharge pipe (15).
- the outdoor heat exchanger (13) is an example of a heat source side heat exchanger.
- the outdoor heat exchanger (13) is installed in the outdoor space (O) or in a flow path through which outdoor air flows.
- the outdoor heat exchanger (13) exchanges heat between the outdoor air and the refrigerant.
- the outdoor heat exchanger (13) is of a fin-and-tube type.
- the liquid end of the outdoor heat exchanger (13) is connected to the first pipe (P1) and the second pipe (P2) via the main liquid pipe (16).
- the outdoor fan (14) is disposed near the outdoor heat exchanger (13).
- the outdoor fan (14) transports the outdoor air so that the outdoor air flows through the outdoor heat exchanger (13).
- the first pipe (P1) and the second pipe (P2) are connected in parallel to each other in the refrigerant circuit (R).
- One end of the first pipe (P1) and the second pipe (P2) is connected to a branch portion (17) which is an end of the main liquid pipe (16).
- the other end of the first pipe (P1) and the second pipe (P2) is connected to the suction pipe (18) of the compressor (12).
- the first pipe (P1) is an example of a first refrigerant flow path.
- the second pipe (P2) is an example of a second refrigerant flow path.
- the first pipe (P1) is connected to a first expansion valve (23) and an internal heat exchanger (21) in that order from the liquid side to the gas side.
- the first expansion valve (23) is an example of a first expansion mechanism.
- the first expansion valve (23) is configured as an electronic expansion valve whose opening is adjustable.
- the internal heat exchanger (21) is an example of a first use-side heat exchanger.
- the internal heat exchanger (21) is installed in the luggage compartment (3a).
- the internal heat exchanger (21) exchanges heat between the air in the luggage compartment (3a) and the refrigerant.
- the internal heat exchanger (21) is of a fin-and-tube type.
- the internal fan (22) is disposed near the internal heat exchanger (21).
- the internal fan (22) transports air from the luggage compartment (3a) so that the air flows through the internal heat exchanger (21).
- a second expansion valve (33), a battery-side heat exchanger (31), and a pressure control valve (34) are connected to the second pipe (P2) in that order from the liquid side to the gas side.
- the second expansion valve (33) is an example of a second expansion mechanism.
- the second expansion valve (33) is configured as an electronic expansion valve whose opening is adjustable.
- the pressure control valve (34) is an example of a pressure control mechanism that adjusts the evaporation pressure of the battery-side heat exchanger (31).
- the pressure control valve (34) is configured as, for example, an electronic expansion valve.
- the battery-side heat exchanger (31) is an example of a second user-side heat exchanger.
- the battery-side heat exchanger (31) is installed inside the casing (35) of the third unit (30).
- the battery-side heat exchanger (31) exchanges heat between the air transported by the battery-side fan (32) and the refrigerant.
- the battery-side fan (32) may be omitted, and the battery-side heat exchanger (31) may be configured to contact the battery (B). In this case, heat is exchanged directly between the battery-side heat exchanger (31) and the battery (B) without the intervention of air.
- the third unit (30) of this embodiment is disposed in the battery chamber (30a).
- the third unit (30) has a casing (35).
- the casing (35) is formed in a hollow box shape.
- the casing (35) is made of a heat insulating material.
- the casing (35) houses the battery (B), the battery side heat exchanger (31), and the battery side fan (32).
- the battery side heat exchanger (31) may be disposed away from the battery (B) or in contact with the battery (B).
- the battery (B) functions as a power source for the refrigeration system (10).
- the battery (B) supplies power to the compressor (12), the outdoor fan (14), the interior fan (22), and the battery-side fan (32).
- the battery (B) supplies power to the first expansion valve (23), the second expansion valve (33), the pressure control valve (34), and various sensors (described in detail below).
- An example of a type of battery (B) is a lithium-ion battery. It is necessary to maintain the temperature of the battery (B) within an appropriate temperature range. This temperature range is, for example, 10°C to 30°C. The need for temperature management is particularly great for lithium-ion batteries. If the temperature of the battery (B) becomes too low, the charging and discharging characteristics will deteriorate. Furthermore, if the temperature of the battery (B) becomes too high, the deterioration of the battery (B) will be accelerated.
- the refrigeration system (10) has a plurality of sensors, including an internal temperature sensor (51), a battery side temperature sensor (52), a suction temperature sensor (53), and a suction pressure sensor (54).
- the inside temperature sensor (51) is disposed in the luggage compartment (3a) and detects the temperature of the air inside the cool storage compartment (3).
- the battery side temperature sensor (52) is attached to the surface of the battery side heat exchanger (31).
- the battery side temperature sensor (52) detects the temperature of the surface of the battery side heat exchanger (31).
- the suction temperature sensor (53) is provided in the suction pipe (18).
- the suction temperature sensor (53) detects the temperature of the refrigerant sucked into the compressor (12).
- the suction pressure sensor (54) detects the pressure of the refrigerant sucked into the compressor (12).
- the suction temperature sensor (53) and the suction pressure sensor (54) constitute a superheat detection unit for determining the superheat degree of the refrigerant that has flowed out of the internal heat exchanger (21).
- the refrigeration system (10) has a controller (60).
- the controller (60) includes a microcomputer mounted on a control board and a memory device (specifically, a semiconductor memory) for storing software for operating the microcomputer.
- the controller (60) controls the refrigerant circuit (R). Specifically, the controller (60) controls the ON/OFF of the compressor (12) and the rotation speed of the compressor (12). The controller (60) controls the ON/OFF of the outdoor fan (14), the internal fan (22), and the battery side fan (32). The controller (60) controls the rotation speeds of the outdoor fan (14), the internal fan (22), and the battery side fan (32). The controller (60) controls the openings of the first expansion valve (23), the second expansion valve (33), and the pressure regulating valve (34).
- the controller (60) determines the degree of superheat of the refrigerant that has flowed out of the internal heat exchanger (21) based on the detection values of the suction temperature sensor (53) and the suction pressure sensor (54).
- the degree of superheat is a value obtained by subtracting the saturation temperature, which corresponds to the pressure detected by the suction pressure sensor (54), from the temperature detected by the suction temperature sensor (53).
- the controller (60) controls the second expansion valve (33) and the pressure control valve (34) so that frost does not form on the battery-side heat exchanger (31) under operating conditions that may cause frost to form on the internal heat exchanger (21). The details of this control will be described later.
- the controller (60) When the refrigeration system is operating, the controller (60) operates the compressor (12), the outdoor fan (14), the interior fan (22), and the battery-side fan (32). The controller (60) adjusts the openings of the first expansion valve (23) and the second expansion valve (33).
- the refrigerant compressed by the compressor (12) flows through the outdoor heat exchanger (13). In the outdoor heat exchanger (13), the refrigerant releases heat to the outdoor air and condenses.
- the condensed refrigerant flows through the main liquid pipe (16) and is divided into the first pipe (P1) and the second pipe (P2).
- the refrigerant that has flowed into the first pipe (P1) is decompressed by the first expansion valve (23) and then flows through the internal heat exchanger (21).
- the refrigerant absorbs heat from the air in the cargo compartment (3a) and evaporates.
- the air in the cargo compartment (3a) is cooled by the internal heat exchanger (21).
- the refrigerant that has flowed into the second pipe (P2) is decompressed by the second expansion valve (33) and then flows through the battery-side heat exchanger (31).
- the battery-side heat exchanger (31) the refrigerant absorbs heat from the air in the casing (35) and evaporates.
- the air in the casing (35) is cooled by the battery-side heat exchanger (31). This adjusts the temperature of the battery (B) to a predetermined temperature.
- the refrigerant that has evaporated in the internal heat exchanger (21) and the battery-side heat exchanger (31) is sucked into the compressor (12) through the suction pipe (18) and compressed again.
- the interior of the refrigeration system (10) is cooled by the interior heat exchanger (21) and the temperature of the battery (B) is adjusted by the battery-side heat exchanger (31).
- the interior heat exchanger (21) is provided in the cooler (3) of a refrigerator or freezer and cools the air inside the refrigeration system (10) to a relatively low temperature.
- the above-mentioned operation may be in an operating condition in which the interior heat exchanger (21) may be frosted. Specifically, the operation may be such that the evaporation temperature of the interior heat exchanger (21) is 0° C. or lower.
- the interior heat exchanger (21) and the battery-side heat exchanger (31) function as evaporators, and the interior heat exchanger (21) may be frosted, the evaporation temperature of the battery-side heat exchanger (31) also becomes 0° C. or lower, which causes a problem of frosting of the battery-side heat exchanger (31).
- the heat exchange performance of the battery-side heat exchanger (31) decreases. As a result, the temperature of the battery (B) cannot be adjusted to a predetermined temperature, and the performance of the battery (B) is impaired.
- step S11 the controller (60) adjusts the rotation speed of the compressor (12) based on the air temperature (Ti) inside the cabinet and the target temperature (Tis).
- the air temperature (Ti) is detected by the cabinet temperature sensor (51).
- the target temperature (Tis) inside the cabinet is determined according to the operation mode of the refrigeration device, such as the refrigeration mode/freezing mode, and the set temperature input by the user.
- the controller (60) may adjust the rotation speed of the compressor (12) so that the evaporation temperature (Te1) of the heat exchanger (21) inside the cabinet approaches the target evaporation temperature (Tes).
- the target evaporation temperature (Tes) is determined based on the air temperature (Ti) and the target temperature inside the cabinet (Tis).
- the evaporation temperature (Te1) is, for example, a saturation temperature that corresponds to the pressure detected by the suction pressure sensor (54).
- step S12 the controller (60) adjusts the opening of the first expansion valve (23).
- the opening of the first expansion valve (23) is adjusted according to the degree of superheat (SH) of the refrigerant sucked into the compressor (12). Specifically, the controller (60) adjusts the opening of the first expansion valve (23) so that the degree of superheat (SH) is maintained at a target degree of superheat.
- the degree of superheat is determined by the detection values of the suction temperature sensor (53) and the suction pressure sensor, as described above.
- step S13 the controller (60) adjusts the opening of the second expansion valve (33) and the pressure control valve (34). Specifically, the controller (60) adjusts the opening of the second expansion valve (33) and the pressure control valve (34) so that the temperature of the battery side heat exchanger (31) (battery temperature (Tb)) approaches the battery target temperature (Tbs).
- the battery temperature (Tb) is detected by the battery side temperature sensor (52).
- the battery target temperature (Tbs) is the optimal temperature of the battery (B).
- the battery target temperature (Tbs) is a predetermined temperature higher than the temperature (e.g., 0°C) at which the battery side heat exchanger (31) forms frost.
- the battery target temperature (Tbs) is a predetermined temperature higher than the target temperature inside the storage compartment, and is set to, for example, 20°C.
- step S11 of FIG. 4 for example, when the internal target temperature (Tis) is ⁇ 5° C., the evaporation temperature (Te1) of the internal heat exchanger (21) is a predetermined temperature lower than ⁇ 5° C. In this case, the refrigeration system (10) operates in such a way that frost may form on the internal heat exchanger (21).
- the controller (60) controls the aperture of the second expansion valve (33) and the pressure control valve (34) so that the battery temperature (Tb) approaches the battery target temperature (Tbs).
- the battery target temperature (Tbs) is higher than the temperature at which frost forms on the battery-side heat exchanger (31). Therefore, in this embodiment, frosting on the battery-side heat exchanger (31) can be suppressed under operating conditions in which frost may form on the internal heat exchanger (21).
- step 13 the controller (60) adjusts the opening of the second expansion valve (33) so that the degree of superheat of the refrigerant that has flowed out of the battery-side heat exchanger (31) becomes a predetermined target value.
- the controller (60) adjusts the opening of the pressure control valve (34) so that the battery target temperature (Tbs) becomes the target battery temperature (Tb).
- the controller (60) controls the openings of the second expansion valve (33) and the pressure control valve (34) so as to prevent frost from forming on the battery-side heat exchanger (31) under operating conditions in which the outdoor heat exchanger (13) functions as a radiator, the internal heat exchanger (21) and the battery-side heat exchanger (31) function as evaporators, and the internal heat exchanger (21) may frost.
- the air inside the compartment can be cooled to a low temperature by the interior heat exchanger (21), and frost formation on the battery-side heat exchanger (31) can be suppressed.
- the temperature of the battery (B) can be adjusted to a desired temperature by the battery-side heat exchanger (31), and the performance of the battery (B) can be maintained.
- the refrigeration system (10) can be simplified and the cost can be reduced.
- the temperature of the battery-side heat exchanger (31) can be prevented from increasing due to defrosting, it is possible to avoid a shortened life of the battery (B) caused by an increase in temperature of the battery-side heat exchanger (31). As a result, the reliability of the refrigeration system (10) can be ensured.
- a refrigeration system (10) of Modification 1 shown in Fig. 5 is configured by adding a bypass flow path (36) to the refrigerant circuit (R) of the embodiment.
- the bypass flow path (36) is a flow path for sending high-pressure refrigerant discharged from the compressor (12) to the internal heat exchanger (21) while bypassing the outdoor heat exchanger (13).
- bypass flow path (36) One end of the bypass flow path (36) is connected to the discharge pipe (15).
- the other end of the bypass flow path (36) in the first modification is connected to the first pipe (P1).
- the other end of the bypass flow path (36) is connected between the first expansion valve (23) and the internal heat exchanger (21).
- the refrigerant circuit (R) has a first on-off valve (37) and a second on-off valve (38).
- the first on-off valve (37) is provided in a gas line between the compressor (12) and the outdoor heat exchanger (13). Specifically, the first on-off valve (37) is provided in the gas line between the connection end of the bypass flow path (36) and the gas end of the outdoor heat exchanger (13).
- the second on-off valve (38) is provided in the bypass flow path (36).
- the first on-off valve (37) and the second on-off valve (38) are each composed of an electromagnetic on-off valve.
- the first on-off valve (37) and the second on-off valve (38) constitute a switching mechanism that switches between a flow path that sends high-pressure refrigerant discharged from the compressor (12) to the outdoor heat exchanger (13) and a flow path that sends high-pressure refrigerant discharged from the compressor (12) to the bypass flow path (36).
- the switching mechanism may be, for example, a three-way valve.
- the refrigeration system (10) of the first modification performs a defrost operation to melt the frost on the internal heat exchanger (21).
- the refrigeration system (10) of the first modification performs a first operation as the defrost operation.
- the first operation is an operation in which the high-pressure refrigerant discharged from the compressor (12) is caused to bypass the outdoor heat exchanger (13) and flow to the internal heat exchanger (21).
- the first operation is a so-called hot gas defrost operation.
- the controller (60) opens the first on-off valve (37) and closes the second on-off valve (38). This causes the refrigerant circuit (R) to perform a refrigeration cycle similar to that of the embodiment described above.
- the controller (60) closes the first on-off valve (37) and opens the second on-off valve (38).
- the controller (60) operates the compressor (12) and the interior fan (22) and stops the outdoor fan (14) and the battery-side fan (32).
- the controller (60) closes the first expansion valve (23), the second expansion valve (33), and the pressure control valve (34).
- the refrigerant discharged from the compressor (12) flows through the bypass flow path (36) and then through the internal heat exchanger (21).
- the high-pressure refrigerant releases heat to the surface of the internal heat exchanger (21). This melts the frost on the surface of the internal heat exchanger (21).
- the refrigerant that has passed through the internal heat exchanger (21) is sucked into the compressor (12).
- the refrigerant circuit (R) of the first modification is configured to suppress the flow of refrigerant to the battery-side heat exchanger (31) during defrost operation (first operation). Specifically, the refrigerant circuit (R) suppresses the flow of refrigerant to the battery-side heat exchanger (31) by the following configurations 1) through 1.
- the other end of the bypass flow path (36) is connected to the first pipe (P1).
- the high-pressure refrigerant will easily flow to the second pipe (P2).
- the bypass flow path (36) is connected to the first pipe (P1), the high-pressure refrigerant can be prevented from flowing to the second pipe (P2).
- the refrigerant circuit (R) has a first expansion valve (23) whose opening is reduced during defrost operation. Reducing the opening of the first expansion valve (23) can prevent the refrigerant that has flowed through the bypass flow path (36) from flowing from the first pipe (P1) to the second pipe (P2). During defrost operation, the controller (60) may fully close the first expansion valve (23) or reduce its opening to a predetermined opening that is greater than zero.
- the refrigerant circuit (R) has a second expansion valve (33) whose opening is reduced during defrost operation. Reducing the opening of the second expansion valve (33) can prevent the refrigerant that has flowed through the bypass passage (36) from flowing from the first pipe (P1) to the second pipe (P2). During defrost operation, the controller (60) may fully close the second expansion valve (33) or reduce its opening to a predetermined opening that is greater than zero.
- the refrigerant circuit (R) has a pressure control valve (34) whose opening is reduced during defrost operation. Reducing the opening of the pressure control valve (34) can prevent the refrigerant that has flowed through the first pipe (P1) from flowing into the second pipe (P2). During defrost operation, the controller (60) may fully close the pressure control valve (34) or reduce its opening to a predetermined opening that is greater than zero.
- the refrigerant circuit (R) must be configured to satisfy at least one of the above 1) to 4).
- the controller (60) preferably reduces the opening of the first expansion valve (23), the second expansion valve (33), or the pressure control valve (34) immediately before the compressor (12) is operated. This makes it possible to prevent the refrigerant discharged from the compressor (12) from flowing into the battery-side heat exchanger (31).
- the suppression units 1) to 4) described above can suppress high-pressure refrigerant from flowing through the battery-side heat exchanger (31) during defrost operation. As a result, the life of the battery (B) can be extended, and the reliability of the refrigeration device (10) can be ensured.
- a check valve (39) is added to the first pipe (P1) of the first modification.
- the check valve (39) is provided between the connection end of the bypass flow path (36) and the first pipe (P1) and the branch portion (17) of the first pipe (P1) and the second pipe (P2).
- the check valve (39) prevents the refrigerant from flowing from the connection end of the bypass flow path (36) and the first pipe (P1) to the branch portion (17).
- the check valve (39) allows the refrigerant to flow from the branch portion (17) to the connection end of the bypass flow path (36) and the first pipe (P1).
- the check valve (39) is a suppression unit that suppresses the flow of high-pressure refrigerant into the battery-side heat exchanger (31) during defrost operation. Specifically, during the first operation, the check valve (39) prohibits the refrigerant that has flowed out of the bypass flow path (36) from flowing toward the second pipe (P2). As a result, it is possible to reliably suppress the temperature rise of the battery-side heat exchanger (31) due to the defrost operation.
- the controller (60) closes the second expansion valve (33) and the pressure control valve (34), thereby preventing high-pressure refrigerant from flowing into the battery-side heat exchanger (31).
- a four-way switching valve (40) is provided in the refrigerant circuit (R) of the embodiment.
- the four-way switching valve (40) is a flow path switching mechanism for switching between a forward cycle and a reverse cycle of the refrigerant circuit (R).
- the forward cycle corresponds to the refrigeration cycle during normal operation in the above-described embodiment.
- the reverse cycle corresponds to the refrigeration cycle of the second operation of the defrost operation, the details of which will be described later.
- the four-way switching valve (40) is switched to a first state (a state shown by a solid line in FIG. 8) in the forward cycle, and to a second state (a state shown by a dashed line in FIG. 8) in the reverse cycle.
- the four-way switching valve (40) in the first state communicates the discharge pipe (15) of the compressor (12) with the gas end side of the outdoor heat exchanger (13), and also communicates the suction pipe (18) of the compressor (12) with the gas end sides of the internal heat exchanger (21) and the battery-side heat exchanger (31).
- the four-way switching valve (40) in the second state communicates the discharge pipe (15) of the compressor (12) with the gas end sides of the internal heat exchanger (21) and the battery-side heat exchanger (31), and also communicates the suction pipe (18) of the compressor (12) with the gas end side of the outdoor heat exchanger (13).
- the controller (60) controls the refrigerant circuit (R) to perform a second operation as a defrost operation, in which the high-pressure refrigerant discharged from the compressor (12) is dissipated in the internal heat exchanger (21) and evaporated in the external heat exchanger (13).
- the second operation is a so-called reverse cycle defrost operation.
- the controller (60) sets the four-way switching valve (40) to the second state.
- the controller (60) operates the compressor (12), the outdoor fan (14), and the interior fan (22), and stops the battery-side fan (32).
- the controller (60) appropriately adjusts the opening of the first expansion valve (23).
- the controller (60) closes the second expansion valve (33) and the pressure control valve (34).
- the refrigerant discharged from the compressor (12) flows through the internal heat exchanger (21).
- the high-pressure refrigerant releases heat to the surface of the internal heat exchanger (21). This melts the frost on the surface of the internal heat exchanger (21).
- the refrigerant that has passed through the internal heat exchanger (21) is reduced in pressure by the first expansion valve (23) and then flows through the outdoor heat exchanger (13).
- the refrigerant absorbs heat from the outdoor air and evaporates.
- the refrigerant that has passed through the outdoor heat exchanger (13) is sucked into the compressor (12).
- the refrigerant circuit (R) of the fourth modification is configured to suppress the flow of refrigerant into the battery-side heat exchanger (31) during defrost operation (second operation). Specifically, by reducing the opening of the pressure control valve (34), high-pressure refrigerant is suppressed from flowing into the battery-side heat exchanger (31). By reducing the opening of the second expansion valve (33), refrigerant is suppressed from flowing into the battery-side heat exchanger (31).
- the refrigerant circuit (R) is the same as that of the above embodiment shown in Fig. 2, and the controller (60) controls the refrigerant circuit (R) to perform a third operation as a defrost operation.
- the third operation is an operation in which high-pressure refrigerant discharged from the compressor (12) is caused to flow through the outdoor heat exchanger (13) whose corresponding outdoor fan (14) is stopped, and then through the indoor heat exchanger (21).
- the third operation is a so-called positive cycle defrost operation.
- the controller (60) operates the compressor (12) and the interior fan (22) and stops the outdoor fan (14) and the battery-side fan (32).
- the controller (60) fully opens the first expansion valve (23).
- the controller (60) closes the second expansion valve (33) and the pressure control valve (34).
- the refrigerant discharged from the compressor (12) passes through the outdoor heat exchanger (13) and the first expansion valve (23), and then flows through the internal heat exchanger (21).
- the high-pressure refrigerant releases heat to the surface of the internal heat exchanger (21). This melts the frost on the surface of the internal heat exchanger (21).
- the refrigerant that has passed through the internal heat exchanger (21) is sucked into the compressor (12).
- the refrigerant circuit (R) of the fifth modified example is configured to suppress the flow of refrigerant into the battery-side heat exchanger (31) during defrost operation (third operation). Specifically, the opening of the second expansion valve (33) is reduced to suppress the flow of refrigerant into the battery-side heat exchanger (31). The opening of the pressure control valve (34) is reduced to suppress the flow of high-pressure refrigerant into the battery-side heat exchanger (31).
- the refrigeration system (10) is applied to a vehicle (1), but may also be applied to a vehicle such as a train or an airplane.
- the refrigeration system (10) does not necessarily have to be applied to a vehicle and may be a stationary type.
- the refrigeration system (10) may also be an air conditioning system that conditions the air inside a room, etc.
- the battery (B) may supply power to devices other than the refrigeration device.
- the battery (B) may supply power to a drive device of the vehicle (1), or to an air conditioning device that conditions the driver's cab (2a).
- the first user-side heat exchanger may be an air conditioning heat exchanger that cools or heats the air in the driver's cab (2a).
- the second user-side heat exchanger may adjust the temperature of an object other than the battery.
- an object may be an electrical component such as a converter or a power device.
- the electrical component is preferably provided in the power supply circuit of the refrigeration device (10).
- the first expansion mechanism does not have to be an electronic expansion valve, but may be a temperature-sensitive expansion valve or a capillary tube.
- the first expansion mechanism may be an expander that expands the refrigerant inside a cylinder.
- the second expansion mechanism does not have to be an electronic expansion valve, but may be a temperature-sensitive expansion valve or a capillary tube.
- the second expansion mechanism may be an expander that expands the refrigerant inside a cylinder.
- the present disclosure is useful for refrigeration devices.
- Refrigeration equipment 12 Compressor 13 Outdoor heat exchanger (heat source side heat exchanger) 17 Branch 21 Internal heat exchanger (first user side heat exchanger) 23 First expansion valve (first expansion mechanism) 31 Battery side heat exchanger (second user side heat exchanger) 33 Second expansion valve (second expansion mechanism) 34 Pressure control valve (pressure control mechanism) 36 Bypass flow path 39
- Check valve 60 Controller Battery P1 First pipe (first refrigerant flow path) P2 Second pipe (second refrigerant flow path) R Refrigerant circuit
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Abstract
制御器(60)は、熱源側熱交換器(13)が放熱器として機能し、第1利用側熱交換器(21)および前記第2利用側熱交換器(31)が蒸発器として機能するとともに、第1利用側熱交換器(21)が着霜し得る運転条件下において、第2利用側熱交換器(31)が着霜しないように第2膨張機構(33)および圧力調節機構(34)を制御する。
Description
本開示は、冷凍装置に関する。
特許文献1には、輸送用の冷凍装置が開示されている。冷凍装置は、圧縮機、凝縮器、膨張弁、および蒸発器を含む冷媒回路と、冷凍装置の電源となる二次電池(バッテリ)とを有する。
本願発明者らは、冷凍装置によってバッテリの温度を調節する構成を創出した。具体的には、冷媒回路に第1利用側熱交換器および第2利用側熱交換器を並列に設ける。蒸発器として機能する第1利用側熱交換器によって、第1対象物を冷却し、同時に蒸発器として機能する第2利用側熱交換器によって第2対象物の温度を調節する。
一方、このような運転においては、第1利用側熱交換器が着霜し得る運転条件になることがある。この運転条件下では、第1利用側熱交換器の蒸発温度が比較的低くなるので、これに併せて第2利用側熱交換器の蒸発温度も低くなる。その結果、第1利用側熱交換器だけでなく、第2利用側熱交換器も着霜し、第2対象物に悪影響を及ぼす問題があった。
本開示の目的は、第2利用側熱交換器の着霜を抑制できる冷凍装置を提供することである。
第1の態様の冷凍装置は、冷媒回路(R)と制御器(60)とを備える。冷媒回路(R)は、圧縮機(12)と、前記圧縮機(12)と直列に設けられる熱源側熱交換器(13)と、前記圧縮機(12)および前記熱源側熱交換器(13)と直列に設けられるとともに第1膨張機構(23)および第1利用側熱交換器(21)を有する第1冷媒流路(P1)と、前記第1冷媒流路(P1)と並列に設けられるとともに第2膨張機構(33)、第2利用側熱交換器(31)、圧力調節機構(34)を有する第2冷媒流路(P2)とを備える。
制御器(60)は、前記熱源側熱交換器(13)が放熱器として機能し、前記第1利用側熱交換器(21)および前記第2利用側熱交換器(31)が蒸発器として機能するとともに、前記第1利用側熱交換器(21)が着霜し得る運転条件下において、前記第2利用側熱交換器(31)が着霜しないように前記第2膨張機構(33)および前記圧力調節機構(34)を制御する。
第1の態様では、第1利用側熱交換器(21)が着霜し得る運転条件下において、制御器(60)は、第2膨張機構(33)および圧力調節機構(34)を制御する。これにより、第1利用側熱交換器(21)の蒸発温度と、第2利用側熱交換器(31)の蒸発温度を個別に調節でき、第2利用側熱交換器(31)の着霜を抑制できる。
第2の態様は、第1の態様において、前記第2利用側熱交換器(31)は、バッテリ(B)の温度を調節する。
第2利用側熱交換器(31)が着霜してしまうと、第2利用側熱交換器(31)によるバッテリ(B)の温度を所定温度に保つことが困難となる。第2の態様では、第2利用側熱交換器(31)の着霜を抑制できるので、バッテリ(B)の温度調節の信頼性を確保できる。
第3の態様は、第1または第2の態様において、前記第1利用側熱交換器(21)は、庫内の空気を冷却する。
第3の態様では、第1利用側熱交換器(21)が庫内の空気を冷却するので、第1利用側熱交換器(21)の蒸発温度が比較的低くなり易く、第1利用側熱交換器(21)が着霜し易くなる。これに対して、制御器(60)は、第2利用側熱交換器(31)が着霜しないように、第2膨張機構(33)および圧力調節機構(34)を制御するので、第1利用側熱交換器(21)によって庫内の温度を低温としつつ、第2利用側熱交換器(31)の着霜を抑制する運転を行うことができる。
第4の態様は、第1~第3のいずれか1つの態様において、前記制御器(60)は、前記冷媒回路(R)の冷媒によって第1利用側熱交換器(21)の霜を融かすデフロスト運転を実行するように前記冷媒回路(R)を制御し、前記冷媒回路(R)は、前記デフロスト運転において前記第2利用側熱交換器(31)に冷媒が流れるのを抑制するように構成される。
第4の態様では、第1利用側熱交換器(21)の霜を融かすデフロスト運転において、冷媒回路(R)は、第2利用側熱交換器(31)に冷媒が流れることを抑制する。このため、冷媒によって第2利用側熱交換器(31)の温度が上昇すること、さらには第2利用側熱交換器(31)の温調の対象物の温度が上昇することを抑制できる。
第5の態様は、第4の態様において、前記制御器(60)は、前記デフロスト運転として、第1動作、第2動作、または第3動作を行うように冷媒回路(R)を制御する。
第1動作は、前記圧縮機(12)から吐出した高圧冷媒を前記熱源側熱交換器(13)をバイパスさせて前記第1利用側熱交換器(21)に流す動作である。第2動作は、前記圧縮機(12)から吐出した高圧冷媒を前記第1利用側熱交換器(21)で放熱させ、前記熱源側熱交換器(13)で蒸発させる第2動作である。第3動作は、前記圧縮機(12)から吐出した高圧冷媒を、対応するファン(14)が停止中の前記熱源側熱交換器(13)、前記第1利用側熱交換器(21)の順に流す動作である。
第6の態様は、第5の態様において、前記冷媒回路(R)には、一端が前記圧縮機(12)の吐出側に接続し、他端が前記第1冷媒流路(P1)における前記第1膨張機構(23)と前記第1利用側熱交換器(21)の間に接続するとともに、前記第1動作において前記圧縮機(12)から吐出された高圧冷媒が流れるバイパス流路(36)を備える。
第6の態様では、デフロスト運転の第1動作において、圧縮機(12)から吐出された高圧冷媒が、バイパス流路(36)を介して第1利用側熱交換器(21)を流れる。これにより、第1利用側熱交換器(21)の霜を高圧冷媒によって融かすことができる。
第7の態様は、第6の態様において、記第1冷媒流路(P1)には、前記バイパス流路(36)と該第1冷媒流路(P1)の接続端と、該第1冷媒流路(P1)および前記第2冷媒流路(P2)の分岐部(17)との間に、該接続端から該分岐部(17)への冷媒の流れを禁止する逆止弁(39)が設けられる。
第7の態様では、第1動作において、バイパス流路(36)を流出した冷媒が、第2冷媒流路(P2)に流れることを、逆止弁(39)によって抑制できる。これにより、デフロスト運転において第2利用側熱交換器(31)に高圧冷媒が流れることを抑制できる。
第8の態様は、第4~第7のいずれか1つの態様において、前記制御器(60)は、前記デフロスト運転において、前記第2膨張機構(33)としての第2膨張弁(33)の開度を小さくする。なお、ここでいう「第2膨張弁の開度を小さくする」は、第2膨張弁(33)の開度をゼロとする、言い換えると第2膨張弁を全閉とすることも含む。
第8の態様では、デフロスト運転において第2膨張弁(33)の開度が小さくなることで、冷媒が第2利用側熱交換器(31)を流れることを抑制できる。
第9の態様は、第4~第8のいずれか1つの態様において、前記制御器(60)は、前記デフロスト運転において、前記圧力調節機構としての圧力調節弁(34)の開度を小さくする。なお、ここでいう「圧力調節弁の開度を小さくする」は、圧力調節弁(34)の開度をゼロとする、言い換えると圧力調節弁を全閉とすることも含む。
第9の態様では、デフロスト運転において圧力調節弁(34)の開度が小さくなることで、冷媒が第2利用側熱交換器(31)を流れることを抑制できる。
第10の態様は、第1~第9のいずれか1つの態様において、第1膨張機構(23)は、電子膨張弁、感温式膨張弁、キャピリーチューブのいずれかである。
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示される実施形態に限定されるものではなく、本開示の技術的思想を逸脱しない範囲内で各種の変更が可能である。各図面は、本開示を概念的に説明するためのものであるから、理解容易のために必要に応じて寸法、比または数を誇張または簡略化して表す場合がある。
(1)車両
図1に示すように、実施形態に係る車両(1)はトラックである。車両(1)は、キャビン(2)と、キャビン(2)の後方に設けられる保冷庫(3)とを有する冷凍車両である。キャビン(2)内には、運転室(2a)が形成される。保冷庫(3)内には、荷室(3a)が形成される。荷室(3a)には、食料品などの対象物が貯蔵される。車両(1)は、保冷庫(3)の庫内空気を冷却するための冷凍装置(10)を有する。
図1に示すように、実施形態に係る車両(1)はトラックである。車両(1)は、キャビン(2)と、キャビン(2)の後方に設けられる保冷庫(3)とを有する冷凍車両である。キャビン(2)内には、運転室(2a)が形成される。保冷庫(3)内には、荷室(3a)が形成される。荷室(3a)には、食料品などの対象物が貯蔵される。車両(1)は、保冷庫(3)の庫内空気を冷却するための冷凍装置(10)を有する。
(2)冷凍装置の全体構成
本実施形態の冷凍装置(10)は、バッテリ(B)を有し、該バッテリ(B)を駆動源とする。冷凍装置(10)は、冷媒が充填された冷媒回路(R)を有する。冷媒回路(R)は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う。冷凍装置(10)は、第1ユニット(11)、第2ユニット(20)、および第3ユニット(30)を有する。第1ユニット(11)は、キャビン(2)の上方に配置される。第1ユニット(11)は、室外空間(O)に位置する熱源ユニットを構成する。第2ユニット(20)は、荷室(3a)に配置される。第2ユニット(20)は、冷却ユニットを構成する。第3ユニット(30)は、仕切部材(4)によって荷室(3a)と区画されたバッテリ室(30a)に配置される。第3ユニット(30)は、バッテリ温調ユニットを構成する。
本実施形態の冷凍装置(10)は、バッテリ(B)を有し、該バッテリ(B)を駆動源とする。冷凍装置(10)は、冷媒が充填された冷媒回路(R)を有する。冷媒回路(R)は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う。冷凍装置(10)は、第1ユニット(11)、第2ユニット(20)、および第3ユニット(30)を有する。第1ユニット(11)は、キャビン(2)の上方に配置される。第1ユニット(11)は、室外空間(O)に位置する熱源ユニットを構成する。第2ユニット(20)は、荷室(3a)に配置される。第2ユニット(20)は、冷却ユニットを構成する。第3ユニット(30)は、仕切部材(4)によって荷室(3a)と区画されたバッテリ室(30a)に配置される。第3ユニット(30)は、バッテリ温調ユニットを構成する。
第1ユニット(11)は、圧縮機(12)、室外熱交換器(13)、および室外ファン(14)を有する。第2ユニット(20)は、庫内熱交換器(21)および庫内ファン(22)を有する。第3ユニット(30)は、バッテリ(B)、バッテリ側熱交換器(31)、およびバッテリ側ファン(32)を有する。なお、第3ユニット(30)は、バッテリ側ファン(32)を有しない構成であってもよい。
(2-1)冷媒回路の構成
図2に示すように、冷媒回路(R)は、主要な機器として、圧縮機(12)、室外熱交換器(13)、庫内熱交換器(21)、およびバッテリ側熱交換器(31)を有する。冷媒回路(R)は、第1膨張弁(23)、第2膨張弁(33)、および圧力調節弁(34)を有する。
図2に示すように、冷媒回路(R)は、主要な機器として、圧縮機(12)、室外熱交換器(13)、庫内熱交換器(21)、およびバッテリ側熱交換器(31)を有する。冷媒回路(R)は、第1膨張弁(23)、第2膨張弁(33)、および圧力調節弁(34)を有する。
圧縮機(12)は、吸入した冷媒を圧縮し、圧縮した冷媒を吐出する。圧縮機(12)は、スクロール型、ロータリー型、揺動ピストン型などの圧縮機である。圧縮機(12)は、吐出管(15)を介して室外熱交換器(13)のガス端部と直列に接続する。
室外熱交換器(13)は、熱源側熱交換器の一例である。室外熱交換器(13)は、室外空間(O)、あるいは室外空気が流れる流路に設置される。室外熱交換器(13)は、室外空気と冷媒とを熱交換させる。室外熱交換器(13)は、フィンアンドチューブ式である。室外熱交換器(13)の液端部は、主液管(16)を介して第1管(P1)および第2管(P2)に接続する。
室外ファン(14)は、室外熱交換器(13)の近傍に配置される。室外ファン(14)は、室外空気が室外熱交換器(13)を流れるように、室外空気を搬送する。
第1管(P1)および第2管(P2)は、冷媒回路(R)において互いに並列に接続される。第1管(P1)および第2管(P2)の一端は、主液管(16)の端部である分岐部(17)に接続する。第1管(P1)および第2管(P2)の他端は、圧縮機(12)の吸入管(18)と接続する。第1管(P1)は、第1冷媒流路の一例である。第2管(P2)は、第2冷媒流路の一例である。
第1管(P1)には、液側からガス側に向かって順に、第1膨張弁(23)、庫内熱交換器(21)が接続される。第1膨張弁(23)は、第1膨張機構の一例である。第1膨張弁(23)は、開度が調節可能な電子膨張弁で構成される。
庫内熱交換器(21)は、第1利用側熱交換器の一例である。庫内熱交換器(21)は、荷室(3a)に設置される。庫内熱交換器(21)は、荷室(3a)の空気と冷媒とを熱交換させる。庫内熱交換器(21)は、フィンアンドチューブ式である。
庫内ファン(22)は、庫内熱交換器(21)の近傍に配置される。庫内ファン(22)は、荷室(3a)の空気が庫内熱交換器(21)を流れるように、荷室(3a)の空気を搬送する。
第2管(P2)には、液側からガス側に向かって順に、第2膨張弁(33)、バッテリ側熱交換器(31)、圧力調節弁(34)が接続される。第2膨張弁(33)は、第2膨張機構の一例である。第2膨張弁(33)は、開度が調節可能な電子膨張弁で構成される。圧力調節弁(34)は、バッテリ側熱交換器(31)の蒸発圧力を調節する圧力調節機構の一例である。圧力調節弁(34)は、例えば電子膨張弁で構成される。
バッテリ側熱交換器(31)は、第2利用側熱交換器の一例である。バッテリ側熱交換器(31)は、第3ユニット(30)のケーシング(35)の内部に設置される。バッテリ側熱交換器(31)は、バッテリ側ファン(32)が搬送する空気と、冷媒とを熱交換させる。なお、バッテリ側ファン(32)を省略し、バッテリ側熱交換器(31)とバッテリ(B)を接触する構成としてもよい。この場合、バッテリ側熱交換器(31)とバッテリ(B)との間では、空気を介さず直接的に熱交換が行われる。
(2-2)第3ユニットの詳細
本実施形態の第3ユニット(30)は、バッテリ室(30a)に配置される。第3ユニット(30)は、ケーシング(35)を有する。ケーシング(35)は、中空の箱状に形成される。ケーシング(35)は、断熱部材によって構成される。ケーシング(35)は、バッテリ(B)、バッテリ側熱交換器(31)およびバッテリ側ファン(32)を収容する。バッテリ側熱交換器(31)は、バッテリ(B)と離れて配置されてもよいし、バッテリ(B)と接触するように配置されてもよい。
本実施形態の第3ユニット(30)は、バッテリ室(30a)に配置される。第3ユニット(30)は、ケーシング(35)を有する。ケーシング(35)は、中空の箱状に形成される。ケーシング(35)は、断熱部材によって構成される。ケーシング(35)は、バッテリ(B)、バッテリ側熱交換器(31)およびバッテリ側ファン(32)を収容する。バッテリ側熱交換器(31)は、バッテリ(B)と離れて配置されてもよいし、バッテリ(B)と接触するように配置されてもよい。
バッテリ(B)は、冷凍装置(10)の電源として機能する。バッテリ(B)は、圧縮機(12)、室外ファン(14)、庫内ファン(22)、およびバッテリ側ファン(32)に電力を供給する。バッテリ(B)は、第1膨張弁(23)、第2膨張弁(33)、圧力調節弁(34)、および各種のセンサ(詳細は後述する)に電力を供給する。
バッテリ(B)の種類としては例えばリチウムイオンバッテリがある。バッテリ(B)は、その温度を適正な温度範囲内に維持することが求められる。この温度範囲は、例えば10℃~30℃の範囲である。特に、リチウムイオンバッテリでは、その温度管理の必要性が大きくなる。バッテリ(B)の温度が低くなり過ぎると、充放電特性が悪化する。また、バッテリ(B)の温度が高くなると、バッテリ(B)の劣化が促進される。
(2-3)センサ
冷凍装置(10)は、複数のセンサを有する。複数のセンサは、庫内温度センサ(51)、バッテリ側温度センサ(52)、吸入温度センサ(53)、および吸入圧力センサ(54)を含む。
冷凍装置(10)は、複数のセンサを有する。複数のセンサは、庫内温度センサ(51)、バッテリ側温度センサ(52)、吸入温度センサ(53)、および吸入圧力センサ(54)を含む。
庫内温度センサ(51)は、荷室(3a)に配置され、保冷庫(3)の庫内空気の温度を検出する。バッテリ側温度センサ(52)は、バッテリ側熱交換器(31)の表面に取り付けられる。バッテリ側温度センサ(52)は、バッテリ側熱交換器(31)の表面の温度を検出する。
吸入温度センサ(53)は、吸入管(18)に設けられる。吸入温度センサ(53)は、圧縮機(12)に吸入される冷媒の温度を検出する。吸入圧力センサ(54)は、圧縮機(12)に吸入される冷媒の圧力を検出する。吸入温度センサ(53)および吸入圧力センサ(54)は、庫内熱交換器(21)を流出した冷媒の過熱度を求めるための過熱度検出部を構成する。
(2-4)コントローラ
図2および図3に示すように、冷凍装置(10)は、コントローラ(60)を有する。コントローラ(60)は、制御基板上に搭載されたマイクロコンピュータと、該マイクロコンピュータを動作させるためのソフトウエアを格納するメモリディバイス(具体的には半導体メモリ)とを含む。
図2および図3に示すように、冷凍装置(10)は、コントローラ(60)を有する。コントローラ(60)は、制御基板上に搭載されたマイクロコンピュータと、該マイクロコンピュータを動作させるためのソフトウエアを格納するメモリディバイス(具体的には半導体メモリ)とを含む。
コントローラ(60)は、冷媒回路(R)を制御する。具体的には、コントローラ(60)は、圧縮機(12)のON/OFF、および圧縮機(12)の回転数を制御する。コントローラ(60)は、室外ファン(14)、庫内ファン(22)、およびバッテリ側ファン(32)のON/OFFを制御する。コントローラ(60)は、室外ファン(14)、庫内ファン(22)、およびバッテリ側ファン(32)の回転数を制御する。コントローラ(60)は、第1膨張弁(23)、第2膨張弁(33)、および圧力調節弁(34)の開度を制御する。
コントローラ(60)は、吸入温度センサ(53)および吸入圧力センサ(54)の検出値に基づいて庫内熱交換器(21)を流出した冷媒の過熱度を求める。ここで、過熱度は、吸入温度センサ(53)の検出温度から、吸入圧力センサ(54)の検出圧力に相当する飽和温度を引いた値である。
コントローラ(60)は、庫内熱交換器(21)が着霜し得る運転条件下において、バッテリ側熱交換器(31)が着霜しないように、第2膨張弁(33)および圧力調節弁(34)を制御する。この制御の詳細は後述する。
(3)運転動作
冷凍装置(10)の基本的な運転動作について図2を参照しながら説明する。
冷凍装置(10)の基本的な運転動作について図2を参照しながら説明する。
冷凍装置の運転時には、コントローラ(60)が圧縮機(12)、室外ファン(14)、庫内ファン(22)、およびバッテリ側ファン(32)を運転させる。コントローラ(60)は、第1膨張弁(23)および第2膨張弁(33)の開度を調節する。
圧縮機(12)で圧縮された冷媒は、室外熱交換器(13)を流れる。室外熱交換器(13)では、冷媒が室外空気に放熱して凝縮する。凝縮した冷媒は、主液管(16)を流れ、第1管(P1)と第2管(P2)とに分流する。
第1管(P1)に流入した冷媒は、第1膨張弁(23)で減圧された後、庫内熱交換器(21)を流れる。庫内熱交換器(21)では、冷媒が荷室(3a)内の空気から吸熱して蒸発する。荷室(3a)内の空気は、庫内熱交換器(21)によって冷やされる。
第2管(P2)を流入した冷媒は、第2膨張弁(33)で減圧された後、バッテリ側熱交換器(31)を流れる。バッテリ側熱交換器(31)では、冷媒がケーシング(35)内の空気から吸熱して蒸発する。ケーシング(35)内の空気は、バッテリ側熱交換器(31)によって冷やされる。これにより、バッテリ(B)の温度が所定温度に調節される。
庫内熱交換器(21)およびバッテリ側熱交換器(31)でそれぞれ蒸発した冷媒は、吸入管(18)から圧縮機(12)に吸入され、再び圧縮される。
(4)特徴
(4-1)課題
冷凍装置(10)の運転では、上述したように、庫内熱交換器(21)によって庫内を冷却すると同時に、バッテリ側熱交換器(31)におってバッテリ(B)の温度を調節する。ここで、庫内熱交換器(21)は、冷蔵庫や冷凍庫の保冷庫(3)に設けられ、庫内の空気を比較的低温まで冷却する。このため、上述した運転では、庫内熱交換器(21)が着霜し得る運転条件になることがある。具体的には、庫内熱交換器(21)の蒸発温度が0度以下の運転となることがある。したがって、室外熱交換器(13)が放熱器(凝縮器)として機能し、庫内熱交換器(21)およびバッテリ側熱交換器(31)が蒸発器として機能するとともに、庫内熱交換器(21)が着霜し得る運転条件下では、バッテリ側熱交換器(31)の蒸発温度も0度以下となり、バッテリ側熱交換器(31)が着霜してしまうという問題が生じる。
(4-1)課題
冷凍装置(10)の運転では、上述したように、庫内熱交換器(21)によって庫内を冷却すると同時に、バッテリ側熱交換器(31)におってバッテリ(B)の温度を調節する。ここで、庫内熱交換器(21)は、冷蔵庫や冷凍庫の保冷庫(3)に設けられ、庫内の空気を比較的低温まで冷却する。このため、上述した運転では、庫内熱交換器(21)が着霜し得る運転条件になることがある。具体的には、庫内熱交換器(21)の蒸発温度が0度以下の運転となることがある。したがって、室外熱交換器(13)が放熱器(凝縮器)として機能し、庫内熱交換器(21)およびバッテリ側熱交換器(31)が蒸発器として機能するとともに、庫内熱交換器(21)が着霜し得る運転条件下では、バッテリ側熱交換器(31)の蒸発温度も0度以下となり、バッテリ側熱交換器(31)が着霜してしまうという問題が生じる。
バッテリ側熱交換器(31)の表面が霜で覆われると、バッテリ側熱交換器(31)の熱交換性能が低下してしまう。その結果、バッテリ(B)の温度を所定温度に調節することができず、バッテリ(B)の性能が損なわれてしまう。
これに対して、バッテリ側熱交換器(31)を除霜するための対策を講じることもできるが、この対策により冷凍装置の構造や制御が複雑となる。
さらに、何らかの対策により、バッテリ側熱交換器(31)を加熱すると、バッテリ(B)の温度が上昇してしまう。その結果、バッテリ(B)の寿命が短くなり、バッテリ(B)の交換頻度が高くなったり、冷凍装置(10)の信頼性が損なわれたりする問題も生じる。
(4-2)バッテリ側熱交換器の着霜を抑制する制御
上記の課題を解決するため、制御器(60)は以下の制御を行う。この制御について図4を参照しながら説明する。
上記の課題を解決するため、制御器(60)は以下の制御を行う。この制御について図4を参照しながら説明する。
ステップS11では、コントローラ(60)は、庫内の空気温度(Ti)および庫内目標温度(Tis)に基づいて圧縮機(12)の回転数を調節する。ここで、空気温度(Ti)は、庫内温度センサ(51)によって検出される。庫内目標温度(Tis)は、冷凍装置の冷蔵モード/冷凍モードなどの運転モード、ユーザが入力した設定温度に応じて決定される。コントローラ(60)は、例えば空気温度(Ti)と庫内目標温度(Tis)との差ΔT(=Ti-Tis)に基づいて、圧縮機(12)の回転数を調節する。言い換えると、コントローラ(60)は庫内の冷却負荷に基づいて、圧縮機(12)の回転数を調節する。なお、コントローラ(60)は、庫内熱交換器(21)の蒸発温度(Te1)が目標蒸発温度(Tes)に近づくように圧縮機(12)の回転数を調節してもよい。この場合、目標蒸発温度(Tes)は、空気温度(Ti)および庫内目標温度(Tis)に基づいて決定される。蒸発温度(Te1)は、例えば吸入圧力センサ(54)によって検出される圧力に相当する飽和温度である。
ステップS12では、コントローラ(60)は、第1膨張弁(23)の開度を調節する。第1膨張弁(23)の開度は、圧縮機(12)に吸入される冷媒の過熱度(SH)に応じて調節される。具体的には、コントローラ(60)は、過熱度(SH)が目標過熱度に維持されるように、第1膨張弁(23)の開度を調節する。過熱度は、上述したように吸入温度センサ(53)および吸入圧力センサの検出値によって求められる。
ステップS13では、コントローラ(60)は、第2膨張弁(33)および圧力調節弁(34)の開度を調節する。具体的には、コントローラ(60)は、バッテリ側熱交換器(31)の温度(バッテリ温度(Tb))がバッテリ目標温度(Tbs)に近づくように第2膨張弁(33)および圧力調節弁(34)の開度を調節する。ここで、バッテリ温度(Tb)は、バッテリ側温度センサ(52)によって検出される。バッテリ目標温度(Tbs)は、バッテリ(B)の最適温度である。バッテリ目標温度(Tbs)は、バッテリ側熱交換器(31)が着霜する温度(例えば0℃)よりも高い所定温度である。バッテリ目標温度(Tbs)は、庫内目標温度よりも高い所定温度であり、例えば20℃に設定される。
図4のステップS11において、例えば庫内目標温度(Tis)が-5℃である場合、庫内熱交換器(21)の蒸発温度(Te1)は、-5℃よりも低い所定温度となる。この場合、冷凍装置(10)は、庫内熱交換器(21)が着霜し得る運転を行うことになる。これに対し、ステップS13では、コントローラ(60)は、バッテリ温度(Tb)がバッテリ目標温度(Tbs)に近づくように、第2膨張弁(33)および圧力調節弁(34)の開度を制御する。ここで、バッテリ目標温度(Tbs)は、バッテリ側熱交換器(31)が着霜する温度よりも高い。したがって、本実施形態では、庫内熱交換器(21)が着霜し得る運転条件下において、バッテリ側熱交換器(31)が着霜することを抑制できる。
なお、ステップ13においては、例えばコントローラ(60)は、バッテリ側熱交換器(31)を流出した冷媒の過熱度が所定の目標値となるように、第2膨張弁(33)の開度を調節する。同時に、コントローラ(60)は、バッテリ目標温度(Tbs)が目標バッテリ温度(Tb)となるように、圧力調節弁(34)の開度を調節する。
(4-3)実施形態の効果
上記実施形態では、コントローラ(60)は、室外熱交換器(13)が放熱器として機能し、庫内熱交換器(21)およびバッテリ側熱交換器(31)が蒸発器として機能するとともに、庫内熱交換器(21)が着霜し得る運転条件下において、バッテリ側熱交換器(31)が着霜しないように第2膨張弁(33)および圧力調節弁(34)の開度を制御する。
上記実施形態では、コントローラ(60)は、室外熱交換器(13)が放熱器として機能し、庫内熱交換器(21)およびバッテリ側熱交換器(31)が蒸発器として機能するとともに、庫内熱交換器(21)が着霜し得る運転条件下において、バッテリ側熱交換器(31)が着霜しないように第2膨張弁(33)および圧力調節弁(34)の開度を制御する。
このため、庫内熱交換器(21)により庫内の空気を低い温度まで冷却するとともに、バッテリ側熱交換器(31)の着霜を抑制できる。その結果、バッテリ側熱交換器(31)によってバッテリ(B)の温度を所望の温度に調節でき、バッテリ(B)の性能を維持できる。
さらに、バッテリ側熱交換器(31)のデフロストを行うための手段が不要になるので、冷凍装置(10)の簡素化、低コスト化を図ることができる。加えて、デフロストによりバッテリ側熱交換器(31)の温度が高くなることを抑制できるので、バッテリ側熱交換器(31)の温度上昇に起因してバッテリ(B)の寿命が短くなることを回避できる。その結果、冷凍装置(10)の信頼性を確保できる。
(5)実施形態の変形例
上記実施形態については、以下の変形例の構成としてもよい。なお、以下では、上記実施形態と異なる点について説明する。
上記実施形態については、以下の変形例の構成としてもよい。なお、以下では、上記実施形態と異なる点について説明する。
(5-1)変形例1
図5に示す変形例1の冷凍装置(10)は、実施形態の冷媒回路(R)にバイパス流路(36)が付加されている。バイパス流路(36)は、圧縮機(12)から吐出した高圧冷媒を、室外熱交換器(13)をバイパスさせて、庫内熱交換器(21)に送るための流路である。
図5に示す変形例1の冷凍装置(10)は、実施形態の冷媒回路(R)にバイパス流路(36)が付加されている。バイパス流路(36)は、圧縮機(12)から吐出した高圧冷媒を、室外熱交換器(13)をバイパスさせて、庫内熱交換器(21)に送るための流路である。
バイパス流路(36)の一端は、吐出管(15)に接続される。変形例1のバイパス流路(36)の他端は、第1管(P1)に接続される。具体的には、バイパス流路(36)の他端は、第1膨張弁(23)と庫内熱交換器(21)の間に接続される。
冷媒回路(R)は、第1開閉弁(37)と第2開閉弁(38)とを有する。第1開閉弁(37)は、圧縮機(12)と室外熱交換器(13)の間のガスラインに設けられる。具体的には、第1開閉弁(37)は、ガスラインにおける、バイパス流路(36)の接続端と、室外熱交換器(13)のガス端との間に設けられる。第2開閉弁(38)は、バイパス流路(36)に設けられる。第1開閉弁(37)および第2開閉弁(38)は、それぞれ電磁開閉弁で構成される。第1開閉弁(37)および第2開閉弁(38)は、圧縮機(12)から吐出した高圧冷媒を室外熱交換器(13)に送る流路と、圧縮機(12)から吐出した高圧冷媒をバイパス流路(36)に送る流路とを切り換える切換機構を構成する。切換機構は、例えば三方弁であってもよい。
変形例1の冷凍装置(10)は、庫内熱交換器(21)の霜を融かすデフロスト運転を行う。変形例1の冷凍装置(10)は、デフロスト運転として第1動作を行う。第1動作は、圧縮機(12)から吐出した高圧冷媒を、室外熱交換器(13)をバイパスさせて庫内熱交換器(21)に流す動作である。第1動作は、いわゆるホットガスデフロスト動作である。
冷凍装置(10)の通常の運転では、コントローラ(60)は、第1開閉弁(37)を開け、第2開閉弁(38)を閉じる。これにより、冷媒回路(R)は、上述した実施形態と同様の冷凍サイクルを行う。
冷凍装置(10)のデフロスト運転(第1動作)では、コントローラ(60)は、第1開閉弁(37)を閉じ、第2開閉弁(38)を開ける。コントローラ(60)は、圧縮機(12)および庫内ファン(22)を運転し、室外ファン(14)およびバッテリ側ファン(32)を停止する。コントローラ(60)は、第1膨張弁(23)、第2膨張弁(33)、および圧力調節弁(34)を閉じる。
第1動作において、圧縮機(12)から吐出された冷媒は、バイパス流路(36)を流れ、庫内熱交換器(21)を流れる。庫内熱交換器(21)では、高圧冷媒が庫内熱交換器(21)の表面に熱を放出する。これにより、庫内熱交換器(21)の表面の霜が融ける。庫内熱交換器(21)を通過した冷媒は、圧縮機(12)に吸入される。
変形例1の冷媒回路(R)は、デフロスト運転(第1動作)においてバッテリ側熱交換器(31)に冷媒が流れるのを抑制するように構成される。具体的には、冷媒回路(R)は、以下の1)~構成により、冷媒がバッテリ側熱交換器(31)に流れることを抑制する。
1)バイパス流路(36)の他端は、第1管(P1)に接続する。例えば第1管(P1)の他端を、主液管(16)に接続すると、高圧冷媒が、第2管(P2)に流れ易くなる。これに対し、バイパス流路(36)の他端を、第1管(P1)に接続することで、高圧冷媒が第2管(P2)に流れることを抑制できる。
2)冷媒回路(R)は、デフロスト運転において、開度が小さくなる第1膨張弁(23)を有する。第1膨張弁(23)の開度を小さくすることで、バイパス流路(36)を流れた冷媒が、第1管(P1)から第2管(P2)へ流れることを抑制できる。コントローラ(60)は、デフロスト運転において、第1膨張弁(23)を全閉としてもよいし、その開度をゼロよりも大きい所定開度まで小さくしてもよい。
3)冷媒回路(R)は、デフロスト運転において、開度が小さくなる第2膨張弁(33)を有する。第2膨張弁(33)の開度を小さくすることで、バイパス流路(36)を流れた冷媒が、第1管(P1)から第2管(P2)へ流れることを抑制できる。コントローラ(60)は、デフロスト運転において、第2膨張弁(33)を全閉としてもよいし、その開度をゼロよりも大きい所定開度まで小さくしてもよい。
4)冷媒回路(R)は、デフロスト運転において、開度が小さくなる圧力調節弁(34)を有する。圧力調節弁(34)の開度を小さくすることで、第1管(P1)を流れた冷媒が、第2管(P2)へ流れることを抑制できる。コントローラ(60)は、デフロスト運転において、圧力調節弁(34)を全閉としてもよいし、その開度をゼロよりも大きい所定開度まで小さくしてもよい。
なお、冷媒回路(R)は、上記1)~4)の少なくとも1つを満たす構成でればよい。
コントローラ(60)は、圧縮機(12)が運転される直前に、第1膨張弁(23)、第2膨張弁(33)、または圧力調節弁(34)の開度を小さくするのが好ましい。これにより、圧縮機(12)から吐出した冷媒が、バッテリ側熱交換器(31)に流れることを抑制できる。
デフロスト運転において、高圧冷媒がバッテリ側熱交換器(31)を流れると、バッテリ(B)の温度が上昇し、バッテリ(B)の寿命が短くなる。これに対し、変形例1では、デフロスト運転において、上記1)~4)の抑制部により、高圧冷媒がバッテリ側熱交換器(31)に流れることを抑制できる。その結果、バッテリ(B)の寿命を長くでき、冷凍装置(10)の信頼性を確保できる。
(5-2)変形例2
図6に示す変形例2の冷凍装置(10)は、変形例1の第1管(P1)に逆止弁(39)が付加されている。逆止弁(39)は、バイパス流路(36)と第1管(P1)の接続端と、第1管(P1)および第2管(P2)の分岐部(17)との間に設けられる。逆止弁(39)は、バイパス流路(36)と第1管(P1)の接続端から、分岐部(17)への冷媒の流れを禁止する。逆止弁(39)は、分岐部(17)から、バイパス流路(36)と第1管(P1)の接続端への冷媒の流れを許容する。
図6に示す変形例2の冷凍装置(10)は、変形例1の第1管(P1)に逆止弁(39)が付加されている。逆止弁(39)は、バイパス流路(36)と第1管(P1)の接続端と、第1管(P1)および第2管(P2)の分岐部(17)との間に設けられる。逆止弁(39)は、バイパス流路(36)と第1管(P1)の接続端から、分岐部(17)への冷媒の流れを禁止する。逆止弁(39)は、分岐部(17)から、バイパス流路(36)と第1管(P1)の接続端への冷媒の流れを許容する。
逆止弁(39)は、デフロスト運転において、高圧冷媒がバッテリ側熱交換器(31)に流れることを抑制する抑制部である。具体的には、第1動作において、逆止弁(39)は、バイパス流路(36)を流出した冷媒が第2管(P2)側へ流れることを禁止する。その結果、デフロス運転に起因して、バッテリ側熱交換器(31)の温度が上昇することを確実に抑制できる。
(5-3)変形例3
図7に示す変形例3の冷凍装置(10)では、バイパス流路(36)の他端が、変形例1は異なる箇所に接続される。具体的に、バイパス流路(36)の他端は、主液管(16)に接続される。一方、デフロスト運転(第1動作)では、コントローラ(60)が第1膨張弁(23)を所定開度(例えば全開開度)で開放し、且つ第2膨張弁(33)を全閉する。圧縮機(12)から吐出された高圧冷媒は、バイパス流路(36)、第1膨張弁(23)を通過した後、庫内熱交換器(21)を流れる。庫内熱交換器(21)では、その表面の霜が冷媒によって融かされる。庫内熱交換器(21)を流れた冷媒は、圧縮機(12)に吸入される。
図7に示す変形例3の冷凍装置(10)では、バイパス流路(36)の他端が、変形例1は異なる箇所に接続される。具体的に、バイパス流路(36)の他端は、主液管(16)に接続される。一方、デフロスト運転(第1動作)では、コントローラ(60)が第1膨張弁(23)を所定開度(例えば全開開度)で開放し、且つ第2膨張弁(33)を全閉する。圧縮機(12)から吐出された高圧冷媒は、バイパス流路(36)、第1膨張弁(23)を通過した後、庫内熱交換器(21)を流れる。庫内熱交換器(21)では、その表面の霜が冷媒によって融かされる。庫内熱交換器(21)を流れた冷媒は、圧縮機(12)に吸入される。
変形例3では、コントローラ(60)が第2膨張弁(33)および圧力調節弁(34)を閉じることで、高圧冷媒がバッテリ側熱交換器(31)に流れることを抑制できる。
(5-4)変形例4
図8に示す変形例4の冷凍装置(10)は、実施形態の冷媒回路(R)に四方切換弁(40)が設けられる。四方切換弁(40)は、冷媒回路(R)の正サイクルと逆サイクルとを切り換えるための流路切換機構である。正サイクルは、上述した実施形態の通常の運転時に冷凍サイクルに対応する。逆サイクルは、詳細は後述するデフロスト運転の第2動作の冷凍サイクルに対応する。四方切換弁(40)は、正サイクルにおいて第1状態(図8の実線で示す状態)に切り換えられ、逆サイクルにおいて第2状態(図8の破線で示す状態)に切り換えられる。
図8に示す変形例4の冷凍装置(10)は、実施形態の冷媒回路(R)に四方切換弁(40)が設けられる。四方切換弁(40)は、冷媒回路(R)の正サイクルと逆サイクルとを切り換えるための流路切換機構である。正サイクルは、上述した実施形態の通常の運転時に冷凍サイクルに対応する。逆サイクルは、詳細は後述するデフロスト運転の第2動作の冷凍サイクルに対応する。四方切換弁(40)は、正サイクルにおいて第1状態(図8の実線で示す状態)に切り換えられ、逆サイクルにおいて第2状態(図8の破線で示す状態)に切り換えられる。
第1状態の四方切換弁(40)は、圧縮機(12)の吐出管(15)と室外熱交換器(13)のガス端側とを連通させ、且つ圧縮機(12)の吸入管(18)と庫内熱交換器(21)およびバッテリ側熱交換器(31)のガス端側とを連通させる。第2状態の四方切換弁(40)は、圧縮機(12)の吐出管(15)と庫内熱交換器(21)およびバッテリ側熱交換器(31)のガス端側とを連通させ、且つ圧縮機(12)の吸入管(18)と室外熱交換器(13)のガス端側とを連通させる。
変形例4では、コントローラ(60)は、デフロスト運転として、圧縮機(12)から吐出した高圧冷媒を庫内熱交換器(21)で放熱させ、室外熱交換器(13)で蒸発させる第2動作を行うように冷媒回路(R)を制御する。第2動作は、いわゆる逆サイクルデフロスト動作である。
冷凍装置(10)のデフロスト運転(第2動作)では、コントローラ(60)は、四方切換弁(40)を第2状態とする。コントローラ(60)は、圧縮機(12)、室外ファン(14)、および庫内ファン(22)を運転し、バッテリ側ファン(32)を停止する。コントローラ(60)は、第1膨張弁(23)の開度を適宜調節する。コントローラ(60)は、第2膨張弁(33)および圧力調節弁(34)を閉じる。
第2動作において、圧縮機(12)から吐出された冷媒は、庫内熱交換器(21)を流れる。庫内熱交換器(21)では、高圧冷媒が庫内熱交換器(21)の表面に熱を放出する。これにより、庫内熱交換器(21)の表面の霜が融ける。庫内熱交換器(21)を通過した冷媒は、第1膨張弁(23)で減圧された後、室外熱交換器(13)を流れる。室外熱交換器(13)では、冷媒が室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器(13)を通過した冷媒は、圧縮機(12)に吸入される。
変形例4の冷媒回路(R)は、デフロスト運転(第2動作)においてバッテリ側熱交換器(31)に冷媒が流れるのを抑制するように構成される。具体的には、圧力調節弁(34)の開度を小さくすることで、高圧冷媒がバッテリ側熱交換器(31)に流入することが抑制される。第2膨張弁(33)の開度を小さくすることで、冷媒がバッテリ側熱交換器(31)に流入することが抑制される。
(5-5)変形例5
変形例5の冷凍装置(10)は、図2に示す上記実施形態と同様の冷媒回路(R)において、コントローラ(60)は、デフロスト運転として、第3動作を行うように冷媒回路(R)を制御する。第3動作は、圧縮機(12)から吐出した高圧冷媒を、対応する室外ファン(14)が停止中の室外熱交換器(13)、庫内熱交換器(21)の順に流す動作を行う。第3動作は、いわゆる正サイクルデフロスト動作である。
変形例5の冷凍装置(10)は、図2に示す上記実施形態と同様の冷媒回路(R)において、コントローラ(60)は、デフロスト運転として、第3動作を行うように冷媒回路(R)を制御する。第3動作は、圧縮機(12)から吐出した高圧冷媒を、対応する室外ファン(14)が停止中の室外熱交換器(13)、庫内熱交換器(21)の順に流す動作を行う。第3動作は、いわゆる正サイクルデフロスト動作である。
冷凍装置(10)のデフロスト運転(第3動作)では、コントローラ(60)は、圧縮機(12)および庫内ファン(22)を運転し、室外ファン(14)およびバッテリ側ファン(32)を停止する。コントローラ(60)は、第1膨張弁(23)を全開とする。コントローラ(60)は、第2膨張弁(33)および圧力調節弁(34)を閉じる。
第3動作において、圧縮機(12)から吐出された冷媒は、室外熱交換器(13)および第1膨張弁(23)を通過した後、庫内熱交換器(21)を流れる。庫内熱交換器(21)では、高圧冷媒が庫内熱交換器(21)の表面に熱を放出する。これにより、庫内熱交換器(21)の表面の霜が融ける。庫内熱交換器(21)を通過した冷媒は、圧縮機(12)に吸入される。
変形例5の冷媒回路(R)は、デフロスト運転(第3動作)においてバッテリ側熱交換器(31)に冷媒が流れるのを抑制するように構成される。具体的には、第2膨張弁(33)の開度を小さくすることで、冷媒がバッテリ側熱交換器(31)に流入することが抑制される。圧力調節弁(34)の開度を小さくすることで、高圧冷媒がバッテリ側熱交換器(31)に流入することが抑制される。
(6)その他の実施形態
上記実施形態および各変形例においては、以下の構成を採用してもよい。
上記実施形態および各変形例においては、以下の構成を採用してもよい。
冷凍装置(10)は、車両(1)に適用されているが、鉄道、飛行機などの輸送体に適用されてもよい。冷凍装置(10)は、必ずしも輸送体に適用されていなくてもよく、据置式であってもよい。冷凍装置(10)は、室内などの空調を行う空気調和装置であってもよい。
バッテリ(B)は、冷凍装置以外に電力を供給してもよい。バッテリ(B)は、例えば車両(1)の駆動装置に電力を供給してもよいし、運転室(2a)を空調する空気調和装置に電力を供給してもよい。
第1利用側熱交換器は、運転室(2a)の空気を冷却したり、加熱したりする空調熱交換器であってもよい。
第2利用側熱交換器は、バッテリ以外の対象物の温度を調節してもよい。この対象物としては、コンバータやパワーデバイスなどの電気部品がある。この電気部品は、冷凍装置(10)の電源供給回路に設けられるのが好ましい。
第1膨張機構は、電子膨張弁でなくてもよく、感温式膨張弁やキャピラリーチューブであってもよい。第1膨張機構は、シリンダの内部で冷媒を膨張させる膨張機であってもよい。
第2膨張機構は、電子膨張弁でなくてもよく、感温式膨張弁やキャピラリーチューブであってもよい。第2膨張機構は、シリンダの内部で冷媒を膨張させる膨張機であってもよい。
以上、実施形態および変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。また、以上の実施形態、変形例、その他の実施形態の要素を適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。
以上に説明したように、本開示は、冷凍装置について有用である。
10 冷凍装置
12 圧縮機
13 室外熱交換器(熱源側熱交換器)
17 分岐部
21 庫内熱交換器(第1利用側熱交換器)
23 第1膨張弁(第1膨張機構)
31 バッテリ側熱交換器(第2利用側熱交換器)
33 第2膨張弁(第2膨張機構)
34 圧力調節弁(圧力調節機構)
36 バイパス流路
39 逆止弁
60 コントローラ
B バッテリ
P1 第1管(第1冷媒流路)
P2 第2管(第2冷媒流路)
R 冷媒回路
12 圧縮機
13 室外熱交換器(熱源側熱交換器)
17 分岐部
21 庫内熱交換器(第1利用側熱交換器)
23 第1膨張弁(第1膨張機構)
31 バッテリ側熱交換器(第2利用側熱交換器)
33 第2膨張弁(第2膨張機構)
34 圧力調節弁(圧力調節機構)
36 バイパス流路
39 逆止弁
60 コントローラ
B バッテリ
P1 第1管(第1冷媒流路)
P2 第2管(第2冷媒流路)
R 冷媒回路
Claims (10)
- 圧縮機(12)と、
前記圧縮機(12)と直列に設けられる熱源側熱交換器(13)と、
前記圧縮機(12)および前記熱源側熱交換器(13)と直列に設けられるとともに第1膨張機構(23)および第1利用側熱交換器(21)を有する第1冷媒流路(P1)と、
前記第1冷媒流路(P1)と並列に設けられるとともに第2膨張機構(33)、第2利用側熱交換器(31)、圧力調節機構(34)を有する第2冷媒流路(P2)と
を備えた冷媒回路(R)と、
前記熱源側熱交換器(13)が放熱器として機能し、前記第1利用側熱交換器(21)および前記第2利用側熱交換器(31)が蒸発器として機能するとともに、前記第1利用側熱交換器(21)が着霜し得る運転条件下において、前記第2利用側熱交換器(31)が着霜しないように前記第2膨張機構(33)および前記圧力調節機構(34)を制御する制御器(60)とを備える冷凍装置。 - 前記第2利用側熱交換器(31)は、バッテリ(B)の温度を調節する
請求項1に記載の冷凍装置。 - 前記第1利用側熱交換器(21)は、庫内の空気を冷却する
請求項1または2に記載の冷凍装置。 - 前記制御器(60)は、前記冷媒回路(R)の冷媒によって前記第1利用側熱交換器(21)の霜を融かすデフロスト運転を実行するように前記冷媒回路(R)を制御し、
前記冷媒回路(R)は、前記デフロスト運転において前記第2利用側熱交換器(31)に冷媒が流れるのを抑制するように構成される
請求項1~3のいずれか1つに記載の冷凍装置。 - 前記制御器(60)は、前記デフロスト運転として、
前記圧縮機(12)から吐出した高圧冷媒を前記熱源側熱交換器(13)をバイパスさせて前記第1利用側熱交換器(21)に流す第1動作、
または前記圧縮機(12)から吐出した高圧冷媒を前記第1利用側熱交換器(21)で放熱させ、前記熱源側熱交換器(13)で蒸発させる第2動作、
または前記圧縮機(12)から吐出した高圧冷媒を、対応するファン(14)が停止中の前記熱源側熱交換器(13)、前記第1利用側熱交換器(21)の順に流す第3動作を行うように、
前記冷媒回路(R)を制御する
請求項4に記載の冷凍装置。 - 前記制御器(60)は、前記デフロスト運転として、前記第1動作を実行するように構成され、
前記冷媒回路(R)には、一端が前記圧縮機(12)の吐出側に接続し、他端が前記第1冷媒流路(P1)における前記第1膨張機構(23)と前記第1利用側熱交換器(21)の間に接続するとともに、前記第1動作において前記圧縮機(12)から吐出された高圧冷媒が流れるバイパス流路(36)を備える
請求項5に記載の冷凍装置。 - 前記第1冷媒流路(P1)には、前記バイパス流路(36)と該第1冷媒流路(P1)の接続端と、該第1冷媒流路(P1)および前記第2冷媒流路(P2)の分岐部との間に、該接続端から該分岐部(17)への冷媒の流れを禁止する逆止弁(39)が設けられる
請求項6に記載の冷凍装置。 - 前記制御器(60)は、前記デフロスト運転において、前記第2膨張機構(33)としての第2膨張弁(33)の開度を小さくする
請求項4~7のいずれか1つに記載の冷凍装置。 - 前記制御器(60)は、前記デフロスト運転において、前記圧力調節機構としての圧力調節弁(34)の開度を小さくする
請求項4~8のいずれか1つに記載の冷凍装置。 - 前記第1膨張機構(23)は、電子膨張弁、感温式膨張弁、キャピリーチューブのいずれかである
請求項1~10のいずれか1つに記載の冷凍装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022-157408 | 2022-09-30 | ||
JP2022157408A JP7436900B1 (ja) | 2022-09-30 | 2022-09-30 | 冷凍装置 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2024070265A1 true WO2024070265A1 (ja) | 2024-04-04 |
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ID=89904559
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2023/029137 WO2024070265A1 (ja) | 2022-09-30 | 2023-08-09 | 冷凍装置 |
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WO (1) | WO2024070265A1 (ja) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0771844A (ja) * | 1993-08-31 | 1995-03-17 | Nippondenso Co Ltd | 車両用冷凍サイクル装置 |
JP2020128857A (ja) * | 2019-02-11 | 2020-08-27 | 株式会社デンソー | 冷凍サイクル装置 |
JP2021042910A (ja) * | 2019-09-12 | 2021-03-18 | 康和 杉谷 | 冷凍サイクル装置 |
-
2022
- 2022-09-30 JP JP2022157408A patent/JP7436900B1/ja active Active
-
2023
- 2023-08-09 WO PCT/JP2023/029137 patent/WO2024070265A1/ja unknown
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2020128857A (ja) * | 2019-02-11 | 2020-08-27 | 株式会社デンソー | 冷凍サイクル装置 |
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JP2024051313A (ja) | 2024-04-11 |
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