WO2026014033A1 - エジェクタ式冷凍サイクル装置 - Google Patents
エジェクタ式冷凍サイクル装置Info
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- WO2026014033A1 WO2026014033A1 PCT/JP2025/016724 JP2025016724W WO2026014033A1 WO 2026014033 A1 WO2026014033 A1 WO 2026014033A1 JP 2025016724 W JP2025016724 W JP 2025016724W WO 2026014033 A1 WO2026014033 A1 WO 2026014033A1
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- suction
- ejector
- section
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- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating devices
- B60H1/22—Heating, cooling or ventilating devices the heat source being other than the propulsion plant
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B5/00—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity
- F25B5/04—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity arranged in series
Definitions
- This disclosure relates to an ejector-type refrigeration cycle device equipped with an ejector and configured to allow switching of refrigerant circuits.
- Patent Document 1 discloses an ejector-type refrigeration cycle device used in a vehicle air conditioning system.
- the ejector-type refrigeration cycle device in Patent Document 1 is equipped with an ejector and is configured to be able to switch refrigerant circuits.
- the refrigerant that flows out from the suction-side evaporator is sucked in by the refrigerant suction action of the ejector. Therefore, the refrigerant suction action of the ejector can be used to cause refrigerant to flow into the suction-side evaporator. Furthermore, in an ejector-type refrigeration cycle device, the refrigerant pressure-boosting action of the ejector increases the pressure of the refrigerant sucked into the compressor above the refrigerant evaporation pressure in the suction-side evaporator. This reduces the power consumption of the compressor and improves the coefficient of performance (i.e., COP) of the cycle.
- COP coefficient of performance
- the ejector-type refrigeration cycle device of Patent Document 1 is configured to be able to switch between various operating modes by switching the refrigerant circuit. More specifically, when dehumidifying and heating the vehicle cabin, the operating mode is switched between a refrigerant circuit that allows refrigerant to flow into the nozzle portion of the ejector and a refrigerant circuit that does not allow refrigerant to flow into the nozzle portion. In each operating mode, the refrigerant pressure in the outdoor heat exchanger is adjusted, making it possible to continuously adjust the heating capacity of the blown air over a wide range.
- the present disclosure aims to provide an ejector-type refrigeration cycle device that can achieve both a high COP and stable operation when reheating a cooled temperature-adjusted object.
- the ejector-type refrigeration cycle device of the first aspect of the present disclosure includes a compression unit, a heating unit, a branching unit, an outdoor pressure reduction unit, an outdoor heat exchange unit, a suction-side evaporation unit, an ejector, and a refrigerant circuit switching unit.
- the compression section compresses and discharges the refrigerant.
- the heating section uses the refrigerant discharged from the compression section as a heat source to heat the object to be temperature-adjusted.
- the branching section branches the flow of refrigerant flowing out from the heating section.
- the outdoor pressure-reducing section depressurizes the refrigerant.
- the outdoor heat exchange section exchanges heat between the refrigerant flowing out from the outdoor pressure-reducing section and outside air.
- the suction-side evaporation section evaporates the refrigerant to cool the object to be temperature-adjusted.
- the ejector has a nozzle section and a body section.
- the nozzle section reduces the pressure of the refrigerant and sprays it.
- the body section is formed with a suction port and a pressure-boosting section.
- the suction port is a section that sucks in the refrigerant that flows out from the suction-side evaporation section.
- the pressure-boosting section is a section that mixes the refrigerant sprayed from the nozzle section with the suction refrigerant sucked in from the suction port to increase the pressure.
- the refrigerant circuit switching section switches the refrigerant circuit.
- a serial reheating mode has two operating modes: a serial reheating mode and a parallel reheating mode, in which the temperature-adjusted object cooled in the suction-side evaporation section is reheated in the heating section.
- the refrigerant circuit switching unit switches to a refrigerant circuit that allows refrigerant flowing out of the heating unit to flow into the outdoor pressure reduction unit and refrigerant flowing out of the outdoor heat exchange unit to flow into the nozzle unit.
- the refrigerant circuit switching unit switches to a refrigerant circuit that allows one refrigerant branched at the branch unit to flow into the outdoor pressure reduction unit and the other refrigerant branched at the branch unit to flow into the nozzle unit.
- the mode switches to parallel reheating mode.
- the pressure of the refrigerant in the outdoor heat exchange unit can be adjusted to a range higher than the saturation pressure of the refrigerant at the outdoor air temperature by adjusting the amount of pressure reduction in the outdoor pressure reduction unit. Therefore, in series reheating mode, the heating capacity of the heating unit can be continuously reduced as the amount of heat dissipated from the refrigerant to the outdoor air in the outdoor heat exchange unit increases.
- the pressure of the refrigerant in the outdoor heat exchanger can be adjusted to a range lower than the saturation pressure of the refrigerant at the outdoor temperature by adjusting the amount of pressure reduction in the outdoor pressure reduction section. Therefore, in parallel reheating mode, the heating capacity of the heating section can be continuously improved as the amount of heat absorbed by the refrigerant from the outdoor air in the outdoor heat exchanger increases.
- the mode is switched to parallel reheating mode. This allows the ejector to demonstrate appropriate refrigerant suction capacity and refrigerant pressure increase capacity in either operating mode.
- the heating capacity of the temperature-adjustment object can be continuously adjusted over a wide range. Furthermore, it is possible to achieve both a high COP and stable operation.
- FIG. 1 is a schematic overall configuration diagram of an ejector-type refrigeration cycle device according to a first embodiment
- FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an indoor air conditioning unit according to a first embodiment
- 2 is a block diagram showing an electrical control unit of the vehicle air conditioner of the first embodiment
- FIG. 3 is a control characteristic diagram for determining an operation mode in the first embodiment
- 4 is a flowchart showing a control flow for determining an operation mode in the first embodiment. 4 is a table showing the operating states of each component device of the first embodiment.
- FIG. 1 A first embodiment of an ejector-type refrigeration cycle device according to the present disclosure will be described using Figures 1 to 13.
- the ejector-type refrigeration cycle device according to the present disclosure is applied to a vehicle air conditioner 1.
- the vehicle air conditioner 1 conditions the air inside a vehicle cabin, which is a space to be air-conditioned.
- the vehicle air conditioner 1 includes an ejector-type refrigeration cycle 10, an interior air conditioning unit 30, a control device 50, etc.
- Ejector-type refrigeration cycle 10 is configured to be able to switch refrigerant circuits according to various operating modes described below in order to air-condition the vehicle interior.
- Ejector-type refrigeration cycle 10 uses carbon dioxide, a natural refrigerant, as its refrigerant.
- Ejector-type refrigeration cycle 10 constitutes a supercritical refrigeration cycle in which the refrigerant pressure on the high-pressure side exceeds the critical pressure of the refrigerant.
- Refrigerant oil is mixed into the refrigerant to lubricate the compressor 11.
- the refrigerant oil is PAG oil (i.e., polyalkylene glycol oil) or POE (i.e., polyol ester), which is compatible with liquid-phase refrigerants.
- a portion of the refrigerant oil circulates through the ejector-type refrigeration cycle 10 along with the refrigerant.
- the compressor 11 is located in a drive unit compartment formed at the front of the vehicle cabin.
- the drive unit compartment forms a space in which at least some of the equipment used to generate and adjust the driving force for vehicle operation is located.
- the space formed by the drive unit compartment is outside the vehicle cabin (i.e., outside the space to be air-conditioned).
- the refrigerant inlet side of the indoor radiator 12 is connected to the discharge port of the compressor 11.
- the indoor radiator 12 is a heating heat exchange unit that exchanges heat between the refrigerant discharged from the compressor and the blown air that has passed through the suction side evaporator 20, which will be described later.
- the indoor radiator 12 heats the blown air by radiating the heat contained in the discharged refrigerant to the blown air.
- the indoor radiator 12 is arranged in an air passage formed in the air conditioning case 31 of the indoor air conditioning unit 30, which will be described later.
- the indoor radiator 12 is a heating unit that heats the blown air using the refrigerant discharged from the compressor 11 as a heat source.
- the inlet side of the first three-way joint 13a is connected to the refrigerant outlet of the indoor radiator 12.
- the first three-way joint 13a has three inlet and outlet ports that communicate with each other.
- the first three-way joint 13a can be a joint formed by joining multiple pipes, or a joint formed by providing multiple refrigerant passages in a metal block or resin block.
- the ejector-type refrigeration cycle 10 is equipped with a second three-way joint 13b to a fourth three-way joint 13d.
- the basic configurations of the second three-way joint 13b to the fourth three-way joint 13d are the same as those of the first three-way joint 13a.
- the basic configurations of each three-way joint described in the embodiments described below are also the same as those of the first three-way joint 13a.
- the three-way joint branches the flow of refrigerant when one of the three inlet/outlet ports is used as an inlet and the remaining two are used as outlet ports. Furthermore, the three-way joint merges the refrigerant flows when two of the three inlet/outlet ports are used as inlet ports and the remaining one is used as an outlet port.
- the first three-way joint 13a is a branching section that branches the flow of refrigerant flowing out from the indoor radiator 12.
- One outlet of the first three-way joint 13a is connected to the inlet side of the heating expansion valve 14a.
- the other outlet of the first three-way joint 13a is connected to the inlet of the first passage 22a.
- the heating expansion valve 14a is an outdoor pressure reduction unit that reduces the pressure of the refrigerant flowing out from one outlet of the first three-way joint 13a, such as during the dehumidifying heating mode described below.
- the heating expansion valve 14a also serves as an outdoor flow rate adjustment unit that adjusts the flow rate (in this embodiment, the mass flow rate) of the refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger 15.
- the heating expansion valve 14a is an electric variable throttle mechanism that has a valve body that changes the opening of the throttle passage, and an electric actuator (specifically, a stepping motor or brushless DC motor) that acts as a drive unit to displace the valve body.
- the operation of the heating expansion valve 14a is controlled by a control signal output from the control device 50.
- the heating expansion valve 14a has a fully open function, whereby it functions simply as a refrigerant passageway with almost no refrigerant decompression or flow rate adjustment action when the valve is fully open.
- the heating expansion valve 14a also has a fully closed function, whereby the valve body fully closes the throttle passageway, thereby blocking the refrigerant passageway.
- the ejector refrigeration cycle 10 is equipped with a cooling expansion valve 14b and an evaporative pressure control valve 14c.
- the basic configurations of the cooling expansion valve 14b and the evaporative pressure control valve 14c are the same as those of the heating expansion valve 14a.
- the basic configurations of the various expansion valves described in the embodiments below are also the same as those of the heating expansion valve 14a.
- the cooling expansion valve 14b and the evaporation pressure adjustment valve 14c have a fully open function and a fully closed function.
- the heating expansion valve 14a, the cooling expansion valve 14b, and the evaporation pressure adjustment valve 14c can switch the circuit configuration of the refrigerant circuit by performing their fully closed function. Therefore, the heating expansion valve 14a, the cooling expansion valve 14b, and the evaporation pressure adjustment valve 14c also function as a refrigerant circuit switching unit.
- the heating expansion valve 14a, the cooling expansion valve 14b, and the evaporation pressure adjustment valve 14c may be formed by combining a variable throttle mechanism that does not have a full-closing function with an on-off valve that opens and closes the throttle passage.
- the on-off valve serves as the refrigerant circuit switching unit.
- the outlet of the heating expansion valve 14a is connected to the refrigerant inlet side of the outdoor heat exchanger 15.
- the outdoor heat exchanger 15 is an outdoor heat exchange unit that exchanges heat between the refrigerant flowing out of the heating expansion valve 14a and the outside air blown in by an outside air fan (not shown).
- the outdoor heat exchanger 15 is located on the front side of the drive unit compartment. Therefore, when the vehicle is traveling, the air flowing into the drive unit compartment through the grill can be directed against the outdoor heat exchanger 15.
- the inlet side of the second three-way joint 13b is connected to the refrigerant outlet of the outdoor heat exchanger 15.
- One outlet side of the second three-way joint 13b is connected to one inlet side of the third three-way joint 13c via the first check valve 16a.
- the other outlet side of the second three-way joint 13b is connected to the inlet portion of the second passage 22b.
- the outlet of the first passage 22a is connected to the other inlet of the third three-way joint 13c.
- the inlet side of the air conditioning expansion valve 14b is connected to the outlet of the third three-way joint 13c.
- the first check valve 16a allows refrigerant to flow from the second three-way joint 13b to the third three-way joint 13c, but prohibits refrigerant from flowing from the third three-way joint 13c to the second three-way joint 13b.
- the cooling expansion valve 14b is a nozzle-side pressure reduction unit that reduces the pressure of the refrigerant flowing out from the third three-way joint 13c during dehumidifying heating mode, etc.
- the cooling expansion valve 14b also serves as a nozzle-side flow rate adjustment unit that adjusts the flow rate of refrigerant flowing into the nozzle portion 17a of the ejector 17.
- the inlet side of the nozzle portion 17a of the ejector 17 is connected to the outlet of the cooling expansion valve 14b.
- the ejector 17 reduces the pressure of the refrigerant that flows out of the cooling expansion valve 14b during dehumidifying heating mode, etc.
- the ejector 17 is a refrigerant transport unit that sucks in and transports the refrigerant that flows out of the suction side evaporator 20.
- the ejector 17 is a refrigerant pressure booster that boosts the pressure of the refrigerant that flows into it.
- the ejector 17 has a nozzle portion 17a and a body portion 17b.
- the nozzle portion 17a is formed from a substantially cylindrical metal (stainless steel alloy in this embodiment) member that tapers in the direction of refrigerant flow.
- the nozzle portion 17a isentropically decompresses the refrigerant in a refrigerant passage formed inside, accelerating it to supersonic speed and spraying it.
- a so-called Laval nozzle or a tapered nozzle can be used as the nozzle portion 17a.
- Body portion 17b is formed from a substantially cylindrical member made of metal (aluminum alloy in this embodiment).
- Body portion 17b is a fixing member that supports and fixes nozzle portion 17a, and also forms the outer shell of ejector 17. Specifically, nozzle portion 17a is fixed by press-fitting so that it is housed inside one longitudinal end of body portion 17b.
- Body portion 17b may also be formed from resin.
- a suction port 17c When viewed from the outer periphery of body portion 17b, a suction port 17c is formed in the area corresponding to the outer periphery of nozzle portion 17a. It penetrates from the inside to the outside and communicates with the refrigerant injection port of nozzle portion 17a. Suction port 17c is a through-hole that draws refrigerant flowing out of the suction-side evaporator 20 into the interior of ejector 17 by the suction action of the refrigerant injected from nozzle portion 17a.
- a suction passage and a diffuser section 17d are formed inside the body section 17b.
- the suction passage is a refrigerant passage that guides the suction refrigerant drawn in through the suction port 17c to the refrigerant injection port side of the nozzle section 17a.
- the diffuser section 17d is a pressure-boosting section that mixes the suction refrigerant and the injected refrigerant to increase the pressure.
- the diffuser section 17d is a refrigerant passage arranged to connect to the outlet of the suction passage.
- the diffuser section 17d is formed in a truncated cone shape, with the cross-sectional area of the passage expanding downstream in the refrigerant flow.
- the kinetic energy of the mixed refrigerant is converted into pressure energy by the action of shock waves generated by the injected refrigerant and the expansion of the cross-sectional area of the passage.
- the dimensions of the ejector 17 of this embodiment are set so that it exerts a standard suction capacity when the pressure Pnoz of the refrigerant flowing into the nozzle portion 17a is equal to or greater than a predetermined standard pressure KPnoz.
- the reference pressure KPnoz in this embodiment is the saturation pressure of the refrigerant at the lowest outdoor temperature (e.g., 10°C) expected when the first dehumidifying heating mode described below is executed.
- the reference suction capacity is the suction capacity that allows the ejector-type refrigeration cycle 10 to operate stably.
- the outlet of the diffuser section 17d is connected to the inlet side of the gas-liquid separator 18.
- the gas-liquid separator 18 is an ejector-side gas-liquid separator that separates the refrigerant flowing out from the ejector 17 into gas and liquid.
- the inlet side of the fixed throttle 19 is connected to the liquid phase refrigerant outlet, from which mainly liquid phase refrigerant flows out from the gas-liquid separator 18.
- the inlet side of the evaporation pressure adjustment valve 14c is connected to the gas phase refrigerant outlet, from which mainly gas phase refrigerant flows out from the gas-liquid separator 18.
- the fixed throttle 19 is a separator-side pressure reducing section that reduces the pressure of the refrigerant flowing out from the liquid-phase refrigerant outlet of the gas-liquid separator 18.
- the fixed throttle 19 is also a flow rate adjusting section that adjusts the flow rate of the refrigerant flowing into the suction-side evaporator 20.
- An orifice, capillary tube, etc. can be used as the fixed throttle 19.
- the outlet of the fixed throttle 19 is connected to the refrigerant inlet side of the suction side evaporator 20.
- the suction side evaporator 20 is a cooling heat exchange unit that exchanges heat between the low-pressure refrigerant flowing out of the fixed throttle 19 and the air blown into the vehicle cabin by the interior blower 32.
- the suction side evaporator 20 is a suction side evaporation unit that cools the blown air by evaporating low-pressure refrigerant and exerting a heat absorption effect.
- the suction side evaporator 20 is arranged in the air passage within the air conditioning case 31 of the indoor air conditioning unit 30.
- the refrigerant outlet of the suction side evaporator 20 is connected to the suction port 17c side of the ejector 17.
- the evaporation pressure adjustment valve 14c maintains the refrigerant evaporation pressure in the suction side evaporator 20 at or above a predetermined set pressure to prevent frost from forming on the suction side evaporator 20.
- One inlet of the fourth three-way joint 13d is connected to the outlet of the evaporation pressure adjustment valve 14c via the second check valve 16b.
- the other inlet of the fourth three-way joint 13d is connected to the outlet of the second passage 22b.
- the second check valve 16b allows refrigerant to flow from the evaporation pressure adjustment valve 14c side to the fourth three-way joint 13d side, and prohibits refrigerant from flowing from the fourth three-way joint 13d side to the evaporation pressure adjustment valve 14c side.
- the outlet of the fourth three-way joint 13d is connected to the inlet side of the accumulator 21.
- the accumulator 21 is a low-pressure side gas-liquid separator that separates the refrigerant flowing out from the fourth three-way joint 13d into gas and liquid phases and stores the separated liquid phase refrigerant as excess refrigerant for the cycle.
- the gas phase refrigerant outlet of the accumulator 21 is connected to the refrigerant suction port side of the compressor 11.
- the first passage 22a is a refrigerant passage that connects the other outlet of the first three-way joint 13a and the other inlet of the third three-way joint 13c.
- a first on-off valve 23a that opens and closes the first passage 22a is arranged in the first passage 22a.
- the first on-off valve 23a is a solenoid valve whose opening and closing operation is controlled by a control voltage output from the control device 50.
- the second passage 22b is a refrigerant passage that connects the other outlet of the second three-way joint 13b with the other inlet of the fourth three-way joint 13d.
- a second on-off valve 23b and a third check valve 16c that open and close the second passage 22b are arranged in the second passage 22b.
- the basic configuration of the second on-off valve 23b is the same as that of the first on-off valve 23a.
- the third check valve 16c allows refrigerant to flow from the second three-way joint 13b to the fourth three-way joint 13d, and prohibits refrigerant from flowing from the fourth three-way joint 13d to the second three-way joint 13b. More specifically, in this embodiment, the third check valve 16c is positioned to allow refrigerant flowing out of the second on-off valve 23b to flow toward the fourth three-way joint 13d.
- the first on-off valve 23a and the second on-off valve 23b can switch the refrigerant circuit of the ejector-type refrigeration cycle 10 by opening and closing the first passage 22a and the second passage 22b, respectively. Therefore, the first on-off valve 23a and the second on-off valve 23b are refrigerant circuit switching units.
- the interior air conditioning unit 30 is a unit that integrates multiple components to blow out ventilation air adjusted to an appropriate temperature for air conditioning the vehicle cabin to appropriate locations within the vehicle cabin.
- the interior air conditioning unit 30 is located within the vehicle cabin. More specifically, the interior air conditioning unit 30 is located inside the instrument panel (i.e., the instrument panel) at the very front of the vehicle cabin.
- the indoor air conditioning unit 30 has an air conditioning case 31 that forms an air passage for the blown air.
- the air passage formed within the air conditioning case 31 houses an indoor blower 32, suction side evaporator 20, indoor radiator 12, etc.
- the air conditioning case 31 is made of a resin (specifically, polypropylene) that has a certain degree of elasticity and excellent strength.
- An inside/outside air switching device 33 is located at the most upstream side of the air flow in the air conditioning case 31.
- the inside/outside air switching device 33 is an inside/outside air switching unit that switches between introducing inside air (i.e., air inside the vehicle cabin) and outside air (i.e., air outside the vehicle cabin) into the air conditioning case 31.
- the operation of the inside/outside air switching device 33 is controlled by a control signal output from the control device 50.
- the interior blower 32 is located downstream of the inside/outside air switching device 33 in the blowing air flow.
- the interior blower 32 is a blower that blows air drawn in through the inside/outside air switching device 33 toward the vehicle interior.
- the rotation speed (i.e., blowing capacity) of the interior blower 32 is controlled by a control voltage output from the control device 50.
- the suction side evaporator 20 and the indoor radiator 12 are located downstream of the indoor blower 32 in the flow of blown air.
- the suction side evaporator 20 is located upstream of the indoor radiator 12 in the flow of blown air.
- a cold air bypass passage 35 is formed within the air conditioning case 31, allowing the blown air that has passed through the suction side evaporator 20 to bypass the indoor radiator 12.
- An air mix door 34 is located downstream of the suction-side evaporator 20 in the air conditioning case 31, and upstream of the indoor radiator 12 and the cool air bypass passage 35.
- the air mix door 34 adjusts the ratio of the volume of the blown air that passes through the heating air passage in which the indoor radiator 12 is located to the volume of the blown air that passes through the cold air bypass passage 35 after passing through the suction side evaporator 20.
- the operation of the actuator that drives the air mix door 34 is controlled by a control signal output from the control device 50.
- a mixing space 36 is located downstream of the indoor radiator 12 and the cold air bypass passage 35 in the flow direction of the blown air.
- the mixing space 36 is a space where the blown air heated by the indoor radiator 12 mixes with the blown air that has passed through the cold air bypass passage 35 and has not been heated.
- the temperature of the blown air (i.e., conditioned air) that is mixed in the mixing space 36 and blown into the vehicle cabin can be adjusted by adjusting the opening of the air mix door 34. Therefore, the air mix door 34 is a heat exchange air volume adjustment unit that adjusts the volume of the blown air that undergoes heat exchange in the interior radiator 12.
- the air conditioning case 31 has multiple openings (not shown) at the most downstream part of the blown air flow for blowing conditioned air toward various locations within the vehicle cabin.
- Each of the multiple openings is equipped with a blow mode door (not shown) that opens and closes each opening.
- the operation of the actuator for driving the blow mode door is controlled by a control signal output from the control device 50.
- the interior air conditioning unit 30 can blow conditioned air adjusted to an appropriate temperature to the appropriate location in the vehicle cabin by switching the opening holes that the blow-out mode door opens and closes.
- the control device 50 has a well-known microcomputer including a CPU, ROM, RAM, etc., and its peripheral circuits.
- the control device 50 performs various calculations and processing based on control programs stored in the ROM.
- the control device 50 controls the operation of various controlled devices connected to the output side based on the results of the calculations and processing.
- a group of control sensors is connected to the input side of the control device 50.
- the group of control sensors includes an inside air temperature sensor 51a, an outside air temperature sensor 51b, a solar radiation sensor 51c, a discharge refrigerant temperature sensor 52a, a radiator refrigerant sensor 52b, an outdoor unit refrigerant sensor 52c, an evaporator refrigerant sensor 52d, an evaporator temperature sensor 52f, and an air conditioning air temperature sensor 53.
- the interior air temperature sensor 51a is an interior air temperature detection unit that detects the interior air temperature (i.e., the temperature inside the vehicle cabin) Tr.
- the exterior air temperature sensor 51b is an exterior air temperature detection unit that detects the exterior air temperature (i.e., the temperature outside the vehicle cabin) Tam.
- the solar radiation sensor 51c is an exterior radiation detection unit that detects the amount of solar radiation As irradiating the vehicle cabin.
- the discharge refrigerant temperature sensor 52a is a discharge refrigerant temperature detection unit that detects the discharge refrigerant temperature Td, which is the temperature of the refrigerant discharged from the compressor 11.
- the radiator refrigerant sensor 52b is a radiator refrigerant temperature and pressure detection unit that detects the first refrigerant temperature T1 and first refrigerant pressure P1, which are the temperature and pressure of the refrigerant flowing out from the indoor radiator 12.
- the outdoor refrigerant sensor 52c is an outdoor refrigerant temperature and pressure detection unit that detects the second refrigerant temperature T2 and second refrigerant pressure P2, which are the temperature and pressure of the refrigerant flowing out from the outdoor heat exchanger 15.
- the evaporator refrigerant sensor 52d is an evaporator refrigerant temperature and pressure detection unit that detects the suction refrigerant temperature Tes and suction refrigerant pressure Pes, which are the temperature and pressure of the refrigerant flowing out from the suction side evaporator 20.
- the evaporator temperature sensor 52f is an evaporator temperature detection unit that detects the evaporator temperature Tefin, which is the temperature of the suction side evaporator 20. In this embodiment, the evaporator temperature sensor 52f specifically detects the heat exchange fin temperature of the suction side evaporator 20.
- the air conditioning air temperature sensor 53 is an air conditioning air temperature detection unit that detects the temperature TAV of the air blown into the vehicle cabin from the interior air conditioning unit 30.
- an operation panel 59 located near the instrument panel at the front of the vehicle interior is connected to the input side of the control device 50 via wired or wireless connection. Operation signals are input to the control device 50 from various operation switches provided on the operation panel 59. Specific examples of the various operation switches provided on the operation panel 59 include an auto switch, an air conditioning switch, an air volume setting switch, a temperature setting switch, etc.
- the auto switch is an automatic control setting unit that sets or cancels automatic control operation of the vehicle air conditioner 1.
- the air conditioner switch is a cooling request unit that requests cooling of the blown air by the suction side evaporator 20.
- the air volume setting switch is an air volume setting unit that manually sets the volume of the blown air blown into the vehicle cabin.
- the temperature setting switch is a temperature setting unit that sets the set temperature Tset inside the vehicle cabin.
- control device 50 is a device that integrates a control unit that controls various control target devices connected to the output side. Therefore, the configuration (hardware and software) that controls the operation of each control target device constitutes a control unit for controlling the operation of each control target device.
- the component of the control device 50 that controls the refrigerant discharge capacity of the compressor 11 constitutes a discharge capacity control unit.
- the component that controls the operation of the refrigerant circuit switching unit constitutes a refrigerant circuit control unit.
- the vehicle air conditioner 1 switches between various operating modes to provide appropriate air conditioning for the vehicle interior. Switching between operating modes is performed by executing a control program that is pre-stored in the control device 50.
- the control program is executed when the auto switch is turned on while the air conditioning switch on the operation panel 59 is on.
- the control program reads the detection signals from the control sensors described above and the operation signals from the operation switches on the operation panel 59.
- the control program also calculates the required blow-out temperature TAO.
- the required blow-out temperature TAO is the target temperature of the air blown into the vehicle cabin from the mixing space 36 of the interior air conditioning unit 30.
- TAO The required air temperature TAO is calculated using the following formula F1.
- TAO Kset ⁇ Tset-Kr ⁇ Tr-Kam ⁇ Tam-Ks ⁇ As+C...(F1)
- Tset is the vehicle interior temperature setting set by the temperature setting switch on the operation panel 59.
- Tr is the inside air temperature detected by the inside air temperature sensor 51a.
- Tam is the outside air temperature detected by the outside air temperature sensor 51b.
- Kset, Kr, Kam, and Ks are control gains, and C is a correction constant.
- control program determines the operating mode based on the outside air temperature Tam and the required blow-out temperature TAO, using a control map pre-stored in the control device 50 and the results of the suction capacity determination program.
- the operating mode is determined based on the position of a point determined by the outside air temperature Tam and the required blow-out temperature TAO, as shown in the control characteristics diagram of Figure 4. Furthermore, if the operating mode determined by the control characteristics diagram of Figure 4 is the first dehumidifying and heating mode, indicated by dotted hatching, the control device 50 executes the suction capacity determination program shown in the flowchart of Figure 5.
- the suction capacity determination program shown in the flowchart of Figure 5 is a subroutine called by the main routine of the control program when the operating mode determined by the control characteristics diagram of Figure 4 is the first dehumidifying heating mode.
- Each control step shown in the flowchart of Figure 5 is a function implementation part of the control device 50.
- step S51a of FIG. 5 it is determined whether the superheat degree SH of the refrigerant on the outlet side of the suction side evaporator 20 is equal to or greater than a predetermined reference superheat degree KSH1.
- the superheat degree SH is higher than necessary, it means that the flow rate of refrigerant flowing into the suction side evaporator 20 is decreasing. Therefore, if the superheat degree SH is higher than necessary, it means that the refrigerant suction capacity of the ejector 17 is decreasing.
- the suction capacity determination program determines in step S51a that the refrigerant suction capacity of the ejector 17 is below the reference suction capacity when the superheat degree SH is equal to or greater than the reference superheat degree KSH1, and proceeds to step S52.
- the operation mode is changed to the second dehumidifying and heating mode, and the program returns to the main routine.
- step S51a of the suction capacity determination program is the suction capacity determination section.
- control program controls the operation of various controlled devices according to the determined operating mode.
- the control program repeats control routines such as reading the detection signal and operation signal, calculating the required blown air temperature TAO, determining the operating mode, and controlling the operation of various controlled devices according to the determined operating mode at each predetermined control cycle until a predetermined termination condition is met. Detailed operations in each operating mode are explained below.
- the cooling mode is an operating mode in which cooled air is blown into the vehicle cabin to cool the interior of the vehicle.
- the cooling mode is likely to be selected when the auto switch and the air conditioner switch are on, the outside air temperature Tam is relatively high (in this embodiment, 25°C or higher), or the required air outlet temperature TAO is relatively low.
- control device 50 In cooling mode, as shown in the diagram in Figure 6, the control device 50 fully opens the heating expansion valve 14a, places the cooling expansion valve 14b in a throttled state (i.e., a controlled state) that reduces the refrigerant pressure, and fully opens the evaporation pressure control valve 14c.
- the control device 50 also closes the first on-off valve 23a and the second on-off valve 23b.
- the refrigerant discharged from the compressor 11 is switched to a refrigerant circuit that flows in the following order: indoor radiator 12, heating expansion valve 14a, outdoor heat exchanger 15, cooling expansion valve 14b, ejector 17, and gas-liquid separator 18.
- the refrigerant flowing out of the liquid-phase refrigerant outlet of the gas-liquid separator 18 flows in the following order: fixed throttle 19, suction-side evaporator 20, and suction port 17c of the ejector 17, while the refrigerant flowing out of the gas-phase refrigerant outlet of the gas-liquid separator 18 flows in the following order: evaporation pressure control valve 14c, accumulator 21, and suction port of the compressor 11.
- the control device 50 also performs evaporator temperature control on the compressor 11.
- evaporator temperature control the refrigerant discharge capacity of the compressor 11 is controlled so that the evaporator temperature Tefin detected by the evaporator temperature sensor 52f approaches the target evaporator temperature TEO.
- the target evaporator temperature TEO is determined based on the required blow-off temperature TAO by referring to a control map stored in advance in the control device 50.
- the control map increases the target evaporator temperature TEO as the required blow-off temperature TAO increases.
- the control map also determines the target evaporator temperature TEO within a range that can suppress frost formation on the suction-side evaporator 20.
- the control device 50 also performs outdoor unit outlet pressure control on the cooling expansion valve 14b.
- the outdoor unit outlet pressure control controls the throttle opening of the cooling expansion valve 14b so that the second refrigerant pressure P2 detected by the outdoor unit refrigerant sensor 52c approaches the target second refrigerant pressure PO2.
- the target second refrigerant pressure PO2 is determined based on the discharge refrigerant temperature Td detected by the discharge refrigerant temperature sensor 52a and by referring to a control map pre-stored in the control device 50.
- the control map determines the target second refrigerant pressure PO2 so that the COP of the ejector refrigeration cycle 10 approaches its maximum value.
- the control device 50 controls the air blowing capacity of the indoor blower 32 so as to achieve the target air blowing capacity.
- the target air blowing capacity of the indoor blower 32 is determined based on the required blowing temperature TAO and by referring to a control map stored in advance in the control device 50.
- the blowing capacity is determined to approach the maximum air volume. Furthermore, as the required blowing temperature TAO moves from the extremely low temperature range towards the intermediate temperature range, the blowing capacity is determined to decrease. And when the required blowing temperature TAO is in the intermediate temperature range, the blowing capacity is determined to approach the minimum air volume.
- control device 50 controls the operation of the electric actuator for the air mix door 34 so that the blown air temperature TAV detected by the air conditioning air temperature sensor 53 approaches the required blown air temperature TAO.
- the control device 50 also controls the operation of the inside/outside air switching device 33 based on the operation signal and the required blowing temperature TAO.
- the control device 50 also controls the operation of the electric actuator for the blowing mode door based on the required blowing temperature TAO, by referencing a control map pre-stored in the control device 50. Furthermore, the control device 50 appropriately controls the operation of other controlled devices.
- the refrigerant discharged from the compressor 11 flows into the indoor radiator 12.
- the refrigerant that flows into the indoor radiator 12 dissipates heat into the blown air cooled by the suction side evaporator 20, depending on the opening degree of the air mix door 34.
- the operation of the air mix door 34 is often controlled so that the volume of the blown air flowing into the cold air bypass passage 35 is greater than the volume of the blown air flowing toward the indoor radiator 12.
- the refrigerant flowing out of the indoor radiator 12 flows into the outdoor heat exchanger 15 via the heating expansion valve 14a.
- the refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger 15 dissipates heat to the outside air.
- the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 15 flows into the cooling expansion valve 14b and is depressurized.
- the refrigerant depressurized by the cooling expansion valve 14b flows into the nozzle portion 17a of the ejector 17.
- the refrigerant flowing into the nozzle portion 17a is isentropically depressurized and injected toward the diffuser portion 17d.
- the refrigerant ejected from the nozzle 17a sucks the refrigerant flowing out of the suction-side evaporator 20 through the suction port 17c.
- the suction refrigerant sucked through the suction port 17c is guided to the diffuser 17d side via the suction passage. Furthermore, the suction action of the ejected refrigerant causes the refrigerant, whose pressure has been reduced by the fixed throttle 19, to flow into the suction-side evaporator 20.
- the velocity energy of the mixed refrigerant of the injected refrigerant and the suctioned refrigerant is converted into pressure energy due to the action of the shock waves generated by the injected refrigerant and the expansion of the cross-sectional area of the passage. This increases the pressure of the mixed refrigerant of the injected refrigerant and the suctioned refrigerant.
- the refrigerant flowing out of the diffuser section 17d flows into the gas-liquid separator 18, where it is separated into gas and liquid.
- the refrigerant flowing out from the liquid-phase refrigerant outlet of the gas-liquid separator 18 is depressurized by the fixed throttle 19 and flows into the suction-side evaporator 20.
- the refrigerant flowing into the suction-side evaporator 20 absorbs heat from the blown air sent from the indoor blower 32 and evaporates. This cools the blown air.
- the refrigerant flowing out from the gas-phase refrigerant outlet of the gas-liquid separator 18 flows into the accumulator 21 via the evaporation pressure control valve 14c.
- the refrigerant is separated into gas and liquid phases, and the separated liquid-phase refrigerant can be stored as excess refrigerant for the cycle.
- the refrigerant flowing out from the gas-phase refrigerant outlet of the gas-liquid separator 18 may contain liquid-phase refrigerant.
- the refrigerant flowing out from the gas-phase refrigerant outlet of the accumulator 21 is drawn into the compressor 11 and compressed again.
- the air blown from the interior blower 32 toward the vehicle cabin is cooled as it passes through the suction-side evaporator 20.
- the cooled air in the suction-side evaporator 20 is reheated depending on the opening degree of the air mix door 34.
- the temperature-adjusted air is then blown out to an appropriate location within the vehicle cabin, thereby cooling the vehicle cabin.
- the dehumidifying and heating mode is an operating mode in which cooled and dehumidified ventilation air is reheated and blown into the passenger compartment to dehumidify and heat the passenger compartment.
- the dehumidifying and heating mode is likely to be selected when the auto switch and air conditioner switch are on, the outside air temperature Tam is in the intermediate range (in this embodiment, 10°C or higher and lower than 25°C), or when the required outlet temperature TAO is in the intermediate range.
- first dehumidifying and heating mode There are three dehumidifying and heating modes: first dehumidifying and heating mode, second dehumidifying and heating mode, and third dehumidifying and heating mode.
- second dehumidifying and heating mode the ventilation air can be reheated with a higher heating capacity than in first dehumidifying and heating mode.
- third dehumidifying and heating mode the ventilation air can be reheated with a higher heating capacity than in second dehumidifying and heating mode.
- Detailed operation in each dehumidifying and heating mode is explained below.
- (b-1) First Dehumidifying and Heating Mode
- the control device 50 controls the heating expansion valve 14a, controls the cooling expansion valve 14b, and fully opens the evaporation pressure control valve 14c, as shown in the diagram of Fig. 6.
- the control device 50 also closes the first on-off valve 23a and the second on-off valve 23b.
- the first dehumidifying and heating mode is a serial reheating mode in which the refrigerant flowing out of the indoor radiator 12 flows into the heating expansion valve 14a, and the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 15 flows into the nozzle portion 17a of the ejector 17.
- the control device 50 also controls the evaporator temperature of the compressor 11 in the same way as in cooling mode.
- the control device 50 also controls the opening pattern of the heating expansion valve 14a and the cooling expansion valve 14b.
- the opening pattern KPN is adjusted based on the required blowing temperature TAO by referring to a control map stored in advance in the control device 50.
- the opening pattern KPN is a parameter used to determine the combination of the throttle opening of the heating expansion valve 14a and the throttle opening of the cooling expansion valve 14b. As shown in the control characteristics diagram of Figure 8, the opening pattern KPN corresponds to the ratio of the throttle opening of the cooling expansion valve 14b to the throttle opening of the heating expansion valve 14a.
- the opening pattern KPN increases as the required blowing temperature TAO increases.
- the opening of the heating expansion valve 14a indicated by the thick dashed line
- the opening of the cooling expansion valve 14b indicated by the thick solid line
- the operation of the other components is the same as in cooling mode.
- the state of the refrigerant changes as shown in the Mollier diagram in Figure 9. That is, the refrigerant discharged from the compressor 11 (point a in Figure 9) flows into the indoor radiator 12. The refrigerant that flows into the indoor radiator 12 releases heat to the blown air cooled by the suction-side evaporator 20, depending on the opening degree of the air mix door 34 (from point a9 to point b9 in Figure 9).
- the refrigerant that flows out of the indoor radiator 12 flows into the heating expansion valve 14a and is depressurized (from point b9 to point c9 in Figure 9).
- the refrigerant that has been depressurized by the heating expansion valve 14a flows into the outdoor heat exchanger 15.
- the dimensions of the ejector 17 are set so that it exerts the reference suction capacity when the pressure Pnoz of the refrigerant flowing into the nozzle portion 17a is equal to or greater than the reference pressure KPnoz.
- the pressure of the refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger 15, which is located upstream of the ejector 17, is reliably higher than the reference pressure KPnoz.
- the temperature of the refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger 15 is reliably higher than the outside air temperature Tam.
- the refrigerant that flows into the outdoor heat exchanger 15 dissipates heat to the outside air (from point c9 to point d9 in Figure 9).
- the refrigerant that flows out of the outdoor heat exchanger 15 flows into the cooling expansion valve 14b and is depressurized (from point d9 to point e9 in Figure 9).
- the refrigerant that has been depressurized by the cooling expansion valve 14b flows into the nozzle portion 17a of the ejector 17.
- the refrigerant that flows into the nozzle portion 17a is isentropically depressurized and sprayed (from point e9 to point f9 in Figure 9). Then, due to the suction action of the sprayed refrigerant, the refrigerant that has flowed out of the suction-side evaporator 20 is sucked in through the suction port 17c. The sprayed refrigerant and the suctioned refrigerant flow into the diffuser portion 17d of the ejector 17 and are mixed (from point f9 to point g9, and from point k9 to point g9 in Figure 9).
- the pressure of the mixed refrigerant of the injected refrigerant and the suctioned refrigerant increases (from point g9 to point h9 in Figure 9).
- the refrigerant flowing out of the diffuser section 17d flows into the gas-liquid separator 18 and is separated into gas and liquid (from point h9 to point m9, and from point h9 to point i9 in Figure 9).
- the refrigerant flowing out from the liquid-phase refrigerant outlet of the gas-liquid separator 18 is depressurized by the fixed throttle 19 and flows into the suction-side evaporator 20 (from point i9 to point j9 in Figure 9).
- the refrigerant that flows into the suction-side evaporator 20 absorbs heat from the blown air sent from the indoor blower 32 and evaporates (from point j9 to point k9 in Figure 9). This cools the blown air.
- the gas-phase refrigerant separated in the accumulator 21 is drawn into the compressor 11 and compressed again (from point m9 to point a9 in Figure 9).
- the air blown from the interior blower 32 is cooled as it passes through the suction-side evaporator 20.
- the air cooled by the suction-side evaporator 20 is reheated by the interior radiator 12.
- the temperature- and humidity-adjusted air is then blown out to an appropriate location within the vehicle cabin, thereby achieving dehumidifying and heating the vehicle cabin.
- opening pattern control is performed, so the throttling opening of the heating expansion valve 14a can be reduced as the required blowing temperature TAO rises. This reduces the amount of heat dissipated by the refrigerant in the outdoor heat exchanger 15 to the outside air, and increases the amount of heat dissipated by the refrigerant in the indoor radiator 12 to the blown air, as the required blowing temperature TAO rises.
- the cooling capacity of the suction side evaporator 20 is kept constant, and the heating capacity of the blown air in the indoor radiator 12 can be improved as the required blowing temperature TAO increases.
- control device 50 controls the heating expansion valve 14a, controls the cooling expansion valve 14b, and fully opens the evaporation pressure control valve 14c, as shown in the diagram of Fig. 6.
- the control device 50 also opens the first on-off valve 23a and the second on-off valve 23b.
- the refrigerant discharged from the compressor 11 is switched to a refrigerant circuit in which it flows in the following order: indoor radiator 12, heating expansion valve 14a, outdoor heat exchanger 15, accumulator 21, and the suction port of the compressor 11.
- the refrigerant discharged from the compressor 11 is switched to a refrigerant circuit in which it flows in the following order: indoor radiator 12, cooling expansion valve 14b, ejector 17, and gas-liquid separator 18.
- the refrigerant flowing out from the liquid-phase refrigerant outlet of the gas-liquid separator 18 flows in the following order: fixed throttle 19, suction-side evaporator 20, and suction port 17c of the ejector 17, and the refrigerant flowing out from the gas-phase refrigerant outlet of the gas-liquid separator 18 is switched to a refrigerant circuit in which it flows in the following order: evaporation pressure control valve 14c, accumulator 21, and the suction port of the compressor 11.
- the second dehumidifying and heating mode is a parallel reheating mode in which one refrigerant branched at the first three-way joint 13a flows into the heating expansion valve 14a, and the other refrigerant branched at the first three-way joint 13a flows from the cooling expansion valve 14b into the nozzle portion 17a of the ejector 17.
- control device 50 controls the evaporator temperature of the compressor 11 in the same manner as in the cooling mode.
- the control device 50 also controls the opening pattern of the heating expansion valve 14a and the cooling expansion valve 14b in the same manner as in the first dehumidifying and heating mode.
- the operation of the other components is the same as in the first dehumidifying and heating mode.
- the refrigerant discharged from the compressor 11 flows into the indoor radiator 12.
- the refrigerant that flows into the indoor radiator 12 dissipates heat to the blown air that has been cooled by the suction side evaporator 20 (from point a11 to point b11 in Figure 11).
- the flow of refrigerant that flows out of the indoor radiator 12 is branched at the first three-way joint 13a.
- the refrigerant flowing out from one outlet of the first three-way joint 13a flows into the heating expansion valve 14a and is decompressed (from point b11 to point c11 in Figure 11).
- the refrigerant decompressed by the heating expansion valve 14a flows into the outdoor heat exchanger 15.
- the opening pattern KPN is determined so that the refrigerant flow rate flowing into the outdoor heat exchanger 15 is an appropriate value.
- the opening pattern KPN is determined so that the amount of heat absorbed by the refrigerant in the outdoor heat exchanger 15 is an appropriate value. Therefore, the refrigerant that flows into the outdoor heat exchanger 15 absorbs heat from the outside air (from point c11 to point m11 in Figure 11). The refrigerant that flows out of the outdoor heat exchanger 15 flows into the accumulator 21 via the second passage 22b.
- the refrigerant flowing out from the other outlet of the first three-way joint 13a flows into the cooling expansion valve 14b and is depressurized (from point b11 to point e11 in Figure 11).
- the refrigerant depressurized by the cooling expansion valve 14b flows into the nozzle portion 17a of the ejector 17.
- the injected refrigerant and suctioned refrigerant are mixed and pressurized in the diffuser portion 17d, as in the first dehumidifying heating mode (from point g11 to point h11 in Figure 11).
- the refrigerant flowing out from the liquid-phase refrigerant outlet of the gas-liquid separator 18 is depressurized by the fixed throttle 19, as in the first dehumidifying heating mode, and flows into the suction-side evaporator 20.
- the refrigerant that flows into the suction-side evaporator 20 absorbs heat from the blown air sent from the indoor blower 32 and evaporates (from point j11 to point k11 in Figure 11). This cools the blown air.
- the refrigerant flowing out from the gas-phase refrigerant outlet of the gas-liquid separator 18 flows into the accumulator 21 via the evaporation pressure control valve 14c, just as in the first dehumidifying heating mode.
- the refrigerant flowing out from the accumulator 21 is drawn into the compressor 11 and compressed again (from point m11 to point a11 in Figure 11).
- the air blown from the interior blower 32 is cooled as it passes through the suction-side evaporator 20.
- the air cooled by the suction-side evaporator 20 is reheated by the interior radiator 12.
- the temperature- and humidity-adjusted air is then blown out to an appropriate location within the vehicle cabin, thereby achieving dehumidifying and heating within the vehicle cabin.
- the refrigerant evaporation temperature in the outdoor heat exchanger 15 is lowered below the outdoor air temperature Tam, allowing the heat of the outdoor air to be absorbed by the refrigerant in the outdoor heat exchanger 15.
- This allows the amount of heat dissipated by the indoor radiator 12 to be increased compared to the first dehumidifying and heating mode, and therefore the blown air can be heated with a higher heating capacity than in the first dehumidifying and heating mode.
- opening pattern control is performed, so the throttling opening of the heating expansion valve 14a can be increased as the required blowing temperature TAO rises.
- This increases the refrigerant flow rate flowing to the outdoor heat exchanger 15 as the required blowing temperature TAO rises, thereby increasing the amount of heat absorbed by the refrigerant from the outside air in the outdoor heat exchanger 15 and increasing the amount of heat released by the refrigerant in the indoor radiator 12 to the blown air.
- the cooling capacity of the suction side evaporator 20 is kept constant, and the heating capacity of the blown air in the indoor radiator 12 can be improved as the required blowing temperature TAO increases.
- control device 50 controls the heating expansion valve 14a, the cooling expansion valve 14b, and the evaporation pressure control valve 14c, as shown in the diagram of Fig. 6.
- the control device 50 also opens the first on-off valve 23a and the second on-off valve 23b.
- the refrigerant circuit is switched to one in which the same refrigerant flows as in the second dehumidifying and heating mode, as shown in Figure 10.
- the control device 50 also controls the discharge temperature of the compressor 11.
- the refrigerant discharge capacity of the compressor 11 is controlled so that the blown air temperature TAV detected by the air conditioning air temperature sensor 53 approaches the required discharge temperature TAO.
- control device 50 controls the opening pattern of the heating expansion valve 14a and the cooling expansion valve 14b in the same way as in the first dehumidifying and heating mode.
- the control device 50 also performs frost suppression control on the evaporative pressure control valve 14c.
- frost suppression control the throttle opening of the evaporative pressure control valve 14c is controlled so that the evaporator temperature Tefin is equal to or higher than the frost reference temperature (0°C in this embodiment) at which frost formation on the suction side evaporator can be suppressed.
- the operation of the other components is the same as in cooling mode.
- the refrigerant discharged from the compressor 11 dissipates heat in the indoor radiator 12 (from point a12 to point b12 in Figure 12), just as in the second dehumidifying heating mode, and is branched at the first three-way joint 13a.
- One of the refrigerants branched at the first three-way joint 13a flows into the heating expansion valve 14a and is depressurized (from point b12 to point c12 in Figure 12).
- the refrigerant depressurized by the heating expansion valve 14a flows into the outdoor heat exchanger 15.
- the opening pattern KPN is determined so that the temperature of the refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger 15 is lower than the outdoor air temperature Tam. Furthermore, the opening pattern KPN is determined so that the pressure of the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 15 is lower than the pressure of the refrigerant flowing out of the diffuser section 17d of the ejector 17.
- the refrigerant that flows into the outdoor heat exchanger 15 absorbs heat from the outside air (from point c12 to point n12 in Figure 12).
- the refrigerant that flows out of the outdoor heat exchanger 15 flows into the other inlet of the fourth three-way joint 13d.
- the refrigerant flowing out from the liquid-phase refrigerant outlet of the gas-liquid separator 18 (point i12 in Figure 12) is decompressed by the fixed throttle 19, as in the first dehumidifying heating mode, and flows into the suction-side evaporator 20.
- the refrigerant that flows into the suction-side evaporator 20 absorbs heat from the blown air sent from the indoor blower 32 and evaporates (from point j12 to point k12 in Figure 12). This cools the blown air.
- the refrigerant flowing out from the gas-phase refrigerant outlet of the gas-liquid separator 18 flows into the evaporation pressure adjustment valve 14c and is reduced in pressure.
- the refrigerant flowing out from the gas-liquid separator 18 is reduced in pressure to the same as the refrigerant flowing out from the outdoor heat exchanger 15 (from point m12 to point n12 in Figure 12).
- the refrigerant flowing out from the evaporation pressure adjustment valve 14c flows into one inlet of the fourth three-way joint 13d.
- the refrigerant that flows out from the fourth three-way joint 13d flows into the accumulator 21.
- the refrigerant that flows out from the accumulator 21 is drawn into the compressor 11 and compressed again (from point n12 to point a12 in Figure 12).
- the air blown from the interior blower 32 is cooled as it passes through the suction-side evaporator 20.
- the air cooled by the suction-side evaporator 20 is reheated by the interior radiator 12.
- the temperature- and humidity-adjusted air is then blown out to an appropriate location within the vehicle cabin, thereby achieving dehumidifying and heating the vehicle cabin.
- the refrigerant evaporation temperature in the outdoor heat exchanger 15 is lowered below the pressure of the refrigerant flowing out from the diffuser section 17d, allowing the refrigerant to absorb the heat of the outside air in the outdoor heat exchanger 15. This allows the amount of heat dissipated by the indoor radiator 12 to be increased more than in the second dehumidifying and heating mode, and therefore the blown air can be heated with a higher heating capacity than in the second dehumidifying and heating mode.
- opening pattern control is performed, so even if the rotation speed of the compressor 11 increases and the refrigerant flow rate increases as the required blowing temperature TAO rises, the throttle opening of the heating expansion valve 14a can be reduced. This allows the amount of heat absorbed by the refrigerant from the outside air in the outdoor heat exchanger 15 to increase as the required blowing temperature TAO rises, while maintaining a constant refrigerant flow rate, thereby increasing the amount of heat radiated by the refrigerant to the blown air in the indoor radiator 12.
- the cooling capacity of the suction side evaporator 20 is kept constant, and the heating capacity of the blown air in the indoor radiator 12 can be improved as the required blowing temperature TAO increases.
- Heating Mode is an operating mode in which the vehicle interior is heated by heating the ventilation air and blowing it into the vehicle interior.
- the heating mode is likely to be selected when the auto switch and the air conditioner switch are on, the outside air temperature Tam is relatively low (less than 10°C in this embodiment), or the required air outlet temperature TAO is relatively high.
- control device 50 controls the heating expansion valve 14a, fully closes the cooling expansion valve 14b, and fully opens the evaporation pressure control valve 14c.
- the control device 50 also closes the first on-off valve 23a and opens the second on-off valve 23b.
- the refrigerant discharged from the compressor 11 is switched to a refrigerant circuit in which it flows in the following order: indoor radiator 12, heating expansion valve 14a, outdoor heat exchanger 15, accumulator 21, and the suction port of the compressor 11.
- the control device 50 also controls the compressor 11 to achieve the same blowout temperature as in the third dehumidifying and heating mode.
- the control device 50 also controls the radiator outlet pressure of the heating expansion valve 14a.
- the radiator outlet pressure control controls the throttle opening of the heating expansion valve 14a so that the first refrigerant pressure P1 detected by the radiator refrigerant sensor 52b approaches the target first refrigerant pressure PO1.
- the target first refrigerant pressure PO1 is determined based on the outdoor unit outlet refrigerant temperature T1 and by referring to a control map pre-stored in the control device 50.
- the control map determines the target first refrigerant pressure PO1 so that the COP of the ejector refrigeration cycle 10 approaches its maximum value.
- the operation of other components is the same as in cooling mode.
- the refrigerant discharged from the compressor 11 flows into the indoor radiator 12.
- the refrigerant that flows into the indoor radiator 12 dissipates heat into the blown air that has passed through the suction side evaporator 20. This heats the blown air.
- the refrigerant that flows into the indoor radiator 12 flows into the heating expansion valve 14a and is decompressed.
- the refrigerant that has been decompressed by the heating expansion valve 14a flows into the outdoor heat exchanger 15.
- the refrigerant that flows into the outdoor heat exchanger 15 absorbs heat from the outside air and evaporates.
- the refrigerant that flows out of the outdoor heat exchanger 15 flows into the accumulator 21 via the second passage 22b.
- the refrigerant that flows out from the gas phase refrigerant outlet of the accumulator 21 is drawn into the compressor 11 and compressed again.
- the interior air conditioning unit 30 blows air from the interior blower 32 toward the vehicle cabin and passes through the suction-side evaporator 20.
- the air that has passed through the suction-side evaporator 20 is heated by the interior radiator 12.
- the temperature-adjusted air is then blown out to an appropriate location within the vehicle cabin, thereby heating the vehicle cabin.
- the vehicle air conditioning system 1 of this embodiment can provide comfortable air conditioning for the vehicle cabin by switching between operating modes.
- the vehicle air conditioning system 1 of this embodiment can switch between the first dehumidifying heating mode and the second dehumidifying heating mode, so the heating capacity of the blown air can be adjusted over a wide range when dehumidifying and heating the vehicle cabin.
- the heating capacity of the blown air can be adjusted over a wide range when dehumidifying and heating the vehicle cabin.
- the pressure of the refrigerant in the outdoor heat exchanger 15 can be adjusted to a range higher than the saturation pressure of the refrigerant at the outdoor air temperature Tam by adjusting the amount of pressure reduction in the heating expansion valve 14a.
- the amount of pressure reduction in the heating expansion valve 14a is reduced, and the amount of heat dissipated from the refrigerant to the outside air in the outdoor heat exchanger 15 is increased, thereby continuously reducing the heating capacity of the indoor radiator 12 for the blown air.
- the temperature of the blown air reheated in the indoor radiator 12 can be continuously adjusted within a relatively low temperature range.
- the pressure of the refrigerant in the outdoor heat exchanger 15 can be adjusted to a range lower than the saturation pressure of the refrigerant at the outdoor air temperature Tam by adjusting the amount of pressure reduction in the heating expansion valve 14a.
- the amount of pressure reduction in the heating expansion valve 14a is increased, increasing the amount of heat absorbed by the refrigerant from the outside air in the outdoor heat exchanger 15, thereby continuously improving the heating capacity of the blown air in the indoor radiator 12.
- the temperature of the blown air reheated in the indoor radiator 12 can be continuously adjusted within a relatively high temperature range.
- the mode will switch to the second dehumidifying heating mode.
- the mode can be switched to the second dehumidifying heating mode.
- the ejector 17 can be made to exhibit appropriate refrigerant suction and pressure-boosting capabilities.
- the vehicle air conditioning system 1 of this embodiment is able to continuously adjust the heating capacity of the blown air over a wide range when dehumidifying and heating the passenger compartment, while also achieving both a high COP and stable operation.
- the refrigerant circuit in the first dehumidifying heating mode, is switched to one in which the liquid-phase refrigerant flowing out of the gas-liquid separator 18 flows into the suction-side evaporator 20 via the fixed throttle 19. Therefore, in the refrigerant circuit in the first dehumidifying heating mode, the discharge pressure of the compressor 11 cannot be directly applied to the inlet side of the suction-side evaporator 20.
- the refrigerant suction action of the ejector 17 is used to flow refrigerant from the gas-liquid separator 18 side into the suction side evaporator 20. For this reason, switching to the second dehumidifying heating mode when the refrigerant suction capacity of the ejector 17 falls below the reference suction capacity, i.e., switching the operating mode based on the refrigerant suction capacity of the ejector 17, is extremely effective for stable operation of the cycle.
- a third dehumidifying heating mode can be implemented.
- the blown air can be reheated with a higher heating capacity than in the second dehumidifying heating mode. Therefore, the heating capacity of the blown air can be adjusted over an even wider range.
- control step S51b which is the suction capacity determination unit of this embodiment, it is determined whether the second refrigerant pressure P2 is equal to or lower than the saturation pressure Pams of the refrigerant at the outside air temperature Tam.
- the ejector 17 exerts its reference suction capacity when the pressure Pnoz of the refrigerant flowing into the nozzle portion 17a is equal to or greater than the reference pressure KPnoz. Therefore, as long as the second refrigerant pressure P2 is higher than the saturation pressure Pams when the first dehumidifying heating mode is being executed, the ejector 17 reliably exerts its reference suction capacity.
- the suction capacity determination program determines in step S51b that the refrigerant suction capacity of the ejector 17 is below the reference suction capacity when the second refrigerant pressure P2 is below the saturation pressure Pams, and proceeds to step S52.
- the operation mode is changed to the second dehumidifying and heating mode, and the program returns to the main routine.
- step S51a if it is determined in step S51a that the superheat degree SH is lower than the reference superheat degree KSH1, it is determined that the refrigerant suction capacity of the ejector 17 is higher than the reference suction capacity, and the process returns to the main routine. In other words, the operating mode remains in the first dehumidifying heating mode, and the process returns to the main routine.
- the vehicle air conditioner 1 of this embodiment can also achieve the same effects as in the first embodiment.
- the vehicle air conditioner 1 of this embodiment can also achieve the same effects as in the first embodiment.
- the heating capacity of the blown air be continuously adjusted over a wide range, but it can also achieve both a high COP and stable operation.
- the vehicle air conditioner 1a includes an ejector-type refrigeration cycle 10a.
- the ejector-type refrigeration cycle 10a adds a fifth three-way joint 13e, a suction-side expansion valve 14d, and an outlet-side evaporator 24 to the ejector-type refrigeration cycle 10 described in the first embodiment. Furthermore, the ejector-type refrigeration cycle 10a does not include the gas-liquid separator 18 and fixed throttle 19 compared to the ejector-type refrigeration cycle 10.
- the inlet side of the fifth three-way joint 13e is connected to the outlet side of the cooling expansion valve 14b.
- One outlet of the fifth three-way joint 13e is connected to the inlet side of the nozzle portion 17a of the ejector 17.
- One outlet of the fifth three-way joint 13e is connected to the inlet side of the suction side expansion valve 14d.
- the fifth three-way joint 13e is a nozzle-side branching section that further branches the other refrigerant flow branched at the first three-way joint 13a during dehumidifying heating mode, etc.
- the suction side expansion valve 14d is a suction side pressure reduction unit that reduces the pressure of the refrigerant flowing out from the other outlet of the fifth three-way joint 13e (i.e., the other refrigerant branched at the fifth three-way joint 13e).
- the suction side expansion valve 14d also serves as a flow rate adjustment unit that adjusts the flow rate of the refrigerant flowing into the suction side evaporator 20.
- the refrigerant inlet side of the outlet-side evaporator 24 is connected to the outlet of the diffuser section 17d of the ejector 17.
- the outlet-side evaporator 24 is a cooling heat exchange section that exchanges heat between the refrigerant flowing out from the diffuser section 17d and the air blown into the vehicle cabin by the interior blower 32.
- the outlet-side evaporator 24 is an outlet-side evaporator that cools the blown air by evaporating the refrigerant and exerting a heat absorption effect.
- the outlet-side evaporator 24, together with the suction-side evaporator 20, is arranged in the air passage within the air conditioning case 31 of the indoor air conditioning unit 30.
- the outlet-side evaporator 24 and the suction-side evaporator 20 are integrally formed.
- both the outlet-side evaporator 24 and the suction-side evaporator 20 are formed as so-called tank-and-tube heat exchangers.
- a tank-and-tube heat exchanger has multiple tubes through which the refrigerant flows, and a pair of collection and distribution tanks located on both ends of the multiple tubes to collect or distribute the refrigerant flowing through the tubes.
- the collection and distribution tanks for the outlet-side evaporator 24 and the suction-side evaporator 20 are formed from the same material, thereby integrating the outlet-side evaporator 24 and the suction-side evaporator 20.
- the outlet-side evaporator 24 and the suction-side evaporator 20 are arranged so that the outlet-side evaporator 24 is located upstream of the suction-side evaporator 20 in the flow of blown air.
- the rest of the configuration of the vehicle air conditioner 1a is the same as that of the vehicle air conditioner 1 described in the first embodiment.
- the vehicle air conditioner 1a of this embodiment switches between operating modes, just like the first embodiment.
- the basic operation in each operating mode is the same as in the first embodiment.
- the flow of refrigerant flowing out from the cooling expansion valve 14b is branched at the fifth three-way joint 13e.
- the refrigerant flowing out from one outlet of the fifth three-way joint 13e i.e., one of the refrigerant branches at the fifth three-way joint 13e flows into the nozzle portion 17a of the ejector 17.
- the refrigerant that flows into the nozzle portion 17a is isentropically depressurized and sprayed. Then, due to the suction action of the sprayed refrigerant, the refrigerant that has flowed out of the suction-side evaporator 20 is sucked in through the suction port 17c. The sprayed refrigerant and the suctioned refrigerant are mixed in the diffuser portion 17d and pressurized.
- the refrigerant that flows out from the diffuser section 17d flows into the outlet-side evaporator 24.
- the refrigerant that flows into the outlet-side evaporator 24 absorbs heat from the air blown by the indoor blower 32 and evaporates. This cools the air.
- the refrigerant that flows out of the outlet-side evaporator 24 flows into the accumulator 21 via the evaporation pressure adjustment valve 14c.
- the other refrigerant branched off at the fifth three-way joint 13e flows into the suction side expansion valve 14d and is decompressed.
- the control device 50 determines the throttle opening of the suction side expansion valve 14d based on the degree of superheat SH of the refrigerant on the outlet side of the suction side evaporator 20, by referencing a control map stored in advance in the control device 50.
- the control map determines the throttle opening of the suction side expansion valve 14d so that the flow rate ratio ⁇ of the refrigerant flow rate into the suction side expansion valve 14d to the refrigerant flow rate into the nozzle portion 17a is an appropriate value.
- the refrigerant flowing out from the suction side expansion valve 14d flows into the suction side evaporator 20.
- the refrigerant flowing into the suction side evaporator 20 absorbs heat from the blown air cooled by the outlet side evaporator 24 and evaporates. This further cools the blown air cooled by the outlet side evaporator 24.
- the refrigerant flowing out from the suction side evaporator 20 is sucked in through the suction port 17c of the ejector 17.
- the blown air is cooled as it passes through the outlet-side evaporator 24 and the suction-side evaporator 20.
- the cooled blown air is heated by the interior radiator 12 as needed.
- the temperature-adjusted blown air is then blown out to an appropriate location within the vehicle cabin, thereby cooling the vehicle cabin in (a) cooling mode, and dehumidifying and heating in (b) dehumidifying and heating mode.
- the vehicle air conditioner 1a of this embodiment can also achieve the same effects as in the first embodiment.
- the vehicle air conditioner 1a of this embodiment can also achieve the same effects as in the first embodiment.
- the heating capacity of the blown air can be continuously adjusted over a wide range, but it can also achieve both a high COP and stable operation.
- the vehicle air conditioner 1b includes an ejector-type refrigeration cycle 10b.
- the ejector-type refrigeration cycle 10b has an internal heat exchanger 25 added to the ejector-type refrigeration cycle 10a described in the third embodiment. Furthermore, the ejector-type refrigeration cycle 10b does not have the outlet-side evaporator 24 compared to the ejector-type refrigeration cycle 10a.
- the internal heat exchanger 25 has a high-pressure side passage and a low-pressure side passage, and exchanges heat between the high-pressure side refrigerant flowing through the high-pressure side passage and the low-pressure side refrigerant flowing through the low-pressure side passage.
- the inlet of the high-pressure side passage is connected to one outlet side of the second three-way joint 13b.
- the outlet of the high-pressure side passage is connected to one inlet side of the third three-way joint 13c via the first check valve 16a.
- the inlet of the low-pressure side passage is connected to the outlet side of the diffuser section 17d of the ejector 17.
- the outlet of the low-pressure side passage is connected to the inlet side of the evaporation pressure adjustment valve 14c.
- the refrigerant flowing out from the outdoor heat exchanger 15 via the second three-way joint 13b flows into the high-temperature side passage of the internal heat exchanger 25.
- the refrigerant flowing out from the ejector 17 flows into the low-temperature side passage of the internal heat exchanger 25.
- the internal heat exchanger 25 is an internal heat exchange unit that exchanges heat between the refrigerant flowing out from the exterior heat exchanger 15 and the refrigerant flowing out from the ejector 17.
- the rest of the configuration of the vehicle air conditioner 1b is the same as that of the vehicle air conditioner 1a described in the third embodiment.
- the vehicle air conditioner 1a of this embodiment switches between operating modes, just like the first embodiment.
- the basic operation in each operating mode is the same as in the first embodiment.
- one of the refrigerant branches at the fifth three-way joint 13e flows into the nozzle portion 17a of the ejector 17.
- the refrigerant that flows out of the diffuser portion 17d then flows into the low-pressure side passage of the internal heat exchanger 25.
- the refrigerant flowing out of the low-pressure passage of the internal heat exchanger 25 flows into the accumulator 21 via the evaporation pressure control valve 14c. Furthermore, as in the second embodiment, the other refrigerant branched off at the fifth three-way joint 13e absorbs heat from the blown air in the suction-side evaporator 20 and evaporates. This cools the blown air.
- the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 15 flows into the high-temperature side passage of the internal heat exchanger 25.
- the internal heat exchanger 25 heat is exchanged between the refrigerant flowing through the high-temperature side passage and the refrigerant flowing through the high-temperature side passage, reducing the enthalpy of the refrigerant flowing out of the high-temperature side passage.
- the vehicle air conditioner 1b of this embodiment can also achieve the same effects as in the first embodiment.
- the vehicle air conditioner 1b of this embodiment can also achieve the same effects as in the first embodiment.
- the heating capacity of the blown air can be continuously adjusted over a wide range, but it can also achieve both a high COP and stable operation.
- Refrigerated storage cabinets are storage cabinets that keep temperature-adjusted objects at a desired temperature.
- adsorption devices that adsorb specific adsorption objects.
- Adsorption devices are devices that reheat the fluid to be adsorbed (e.g., gas containing carbon dioxide) from which moisture has been removed to a predetermined temperature, adsorb it onto an adsorbent, and recover it.
- outlet-side evaporator 24 and the suction-side evaporator 20 were formed as a single unit and used to cool the blown air, but this is not limiting.
- the outlet-side evaporator 24 and the suction-side evaporator 20 may be formed as separate components, and each may cool the blown air to be blown to a different space.
- one evaporator may cool the blown air for air conditioning, and the other evaporator may cool the coolant.
- the configuration of the ejector-type refrigeration cycle device according to the present disclosure is not limited to the configuration disclosed in the above embodiment.
- the heating unit is not limited to an indoor radiator.
- the heating unit may be one in which a high-temperature side pump, a water-refrigerant heat exchanger, a heater core, etc. are arranged in a high-temperature side heat medium circulation circuit that circulates the heat medium.
- the water-refrigerant heat exchanger is a heat exchanger that exchanges heat between the high-pressure refrigerant discharged from the compressor 11 and the high-temperature heat medium pumped from the high-temperature pump.
- the heater core is a heating heat exchanger that exchanges heat between the high-temperature heat medium heated in the water-refrigerant heat exchanger and the blown air.
- the heater core can be placed in the air passage of the indoor air conditioning unit 30 in the same manner as the indoor radiator 12.
- variable throttle mechanism composed of a mechanical mechanism may also be used as the evaporation pressure adjustment valve.
- a variable throttle mechanism composed of a mechanical mechanism that increases the valve opening in response to an increase in pressure of the refrigerant on the outlet side of the suction side evaporator 20 or an increase in pressure of the refrigerant flowing out of the ejector 17 may be used.
- cooling expansion valve 14b and the ejector 17 may also be configured as an integrated body.
- a needle-shaped valve element may be placed in the refrigerant passage of the nozzle portion 17a, and by displacing the valve element, the same function as the cooling expansion valve 14b may be achieved.
- an auxiliary evaporator may be added that is connected in parallel to the ejector 17 or the suction-side evaporator 20.
- the auxiliary evaporator may then be used to cool heat-generating equipment that generates heat during operation.
- a parallel passage is added that connects the inlet side of the nozzle portion 17a or the cooling expansion valve 14b with the outlet side of the evaporation pressure control valve 14c. Furthermore, a parallel passage expansion valve and a chiller serving as an auxiliary evaporation section are arranged in the parallel circuit.
- the chiller is a heat exchanger that exchanges heat between the low-pressure refrigerant decompressed by the parallel passage expansion valve and the cooling water. The cooling water cooled by the chiller may then be used to cool heat-generating devices such as batteries, motor generators, and inverters.
- the group of control sensors connected to the input side of the control device 50 is not limited to the detection units disclosed in the above embodiment. Various detection units may be added as needed.
- the operating mode of the ejector-type refrigeration cycle device according to the present disclosure is not limited to the configuration disclosed in the above embodiment.
- vehicle air conditioners 1-1b capable of executing various operating modes have been described, but it is not necessary for all of the operating modes described above to be executable.
- the air conditioner according to the present disclosure can achieve the effects described in the above-described embodiment as long as it is capable of executing at least (b-1) the first dehumidifying heating mode and (b-2) the second dehumidifying heating mode.
- the suction capacity determination unit is not limited to the determination unit described in the first and second embodiments.
- a suction capacity determination unit may be employed that determines that the refrigerant suction capacity of the ejector 17 is below the reference suction capacity when the pressure difference ⁇ P2 obtained by subtracting the saturation pressure Pams of the refrigerant at the outside air temperature Tam from the pressure Pnoz of the refrigerant flowing into the nozzle portion 17a is below a predetermined reference pressure difference K ⁇ P2.
- a suction capacity determination unit may be employed that determines that the refrigerant suction capacity of the ejector 17 is below the reference suction capacity when the pressure increase amount ⁇ P1 of the ejector 17 is below a predetermined reference pressure increase amount K ⁇ P1.
- the pressure increase amount ⁇ P1 can be defined as the refrigerant pressure on the outlet side of the diffuser portion 17d of the ejector 17 minus the refrigerant pressure on the suction port 17c side.
- the pressure increase amount ⁇ P1 can be defined as the refrigerant pressure on the outlet side of the diffuser portion 17d of the ejector 17 minus the refrigerant pressure on the outlet side of the suction side evaporator 20.
- a suction capacity determination unit may be employed that combines two or more determination criteria to determine whether the ejector's refrigerant suction capacity is equal to or less than a predetermined reference suction capacity.
- suction capacity determination unit described in the second embodiment may be applied to the ejector-type refrigeration cycle device described in the third and fourth embodiments.
- the ejector-type refrigeration cycle device disclosed in this specification has the following features.
- (Item 1) a compression section (11) that compresses and discharges a refrigerant; a heating section (12) that heats an object to be temperature-adjusted using the refrigerant discharged from the compression section as a heat source; a branching section (13a) for branching the flow of the refrigerant flowing out from the heating section; an outdoor side decompression section (14a) that decompresses the refrigerant; an outdoor heat exchange section (15) for exchanging heat between the refrigerant flowing out from the outdoor pressure reducing section and outside air; a suction-side evaporation section (20) that evaporates the refrigerant to cool the object to be temperature-adjusted; an ejector (17) having a nozzle portion (17a) for decompressing the refrigerant and spraying it, a suction port (17c) for sucking the refrigerant flowing out from the suction-side
- a suction capacity determination unit (S51a) that determines whether the refrigerant suction capacity is equal to or less than the reference suction capacity; 2.
- the suction capacity determination unit determines that the refrigerant suction capacity is equal to or less than the reference suction capacity when the superheat (SH) of the outlet-side refrigerant of the suction-side evaporation section is equal to or greater than a predetermined reference superheat (KSH1).
- a suction capacity determination unit (S51b) that determines whether the refrigerant suction capacity is equal to or less than the reference suction capacity;
- a nozzle-side branching portion (13e) that branches the other of the refrigerant flows branched at the branching portion; a suction-side decompression section (14d) for decompressing the refrigerant and causing it to flow out to the inlet side of the suction-side evaporation section; an outlet-side evaporation section (24) that evaporates the refrigerant flowing out from the ejector to cool the object to be temperature-adjusted,
- An inlet side of the nozzle portion (17a) is connected to one outlet of the nozzle-side branch portion (13e), The other outlet of the nozzle-side branch portion (13e) is connected to the inlet side of the suction-side pressure reducing portion, 4.
- a refrigerant outlet of the outflow-side evaporation section is connected to a suction port side of the compression section.
- a nozzle-side branching portion (13e) that branches the other of the refrigerant flows branched at the branching portion; a suction-side decompression section (14d) for decompressing the refrigerant and causing it to flow out to the inlet side of the suction-side evaporation section; an internal heat exchange section (25) that exchanges heat between the refrigerant flowing out from the outdoor heat exchange section and the refrigerant flowing out from the ejector,
- An inlet side of the nozzle portion (17a) is connected to one outlet of the nozzle-side branch portion (13e), 4.
- the ejector-type refrigeration cycle apparatus according to any one of items 1 to 3, wherein the other outlet of the nozzle-side branch portion (13e) is connected to the inlet side of the su
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Abstract
エジェクタ式冷凍サイクル装置は、圧縮部(11)と、加熱部(12)と、分岐部(13a)と、室外側減圧部(14a)と、室外熱交換部(15)と、吸引側蒸発部(20)と、エジェクタ(17)と、を備える。吸引側蒸発部(20)にて冷却された温度調整対象物を加熱部(12)にて再加熱する運転モードとして、直列再加熱モード、および並列再加熱モードを有する。直列再加熱モードでは、室外熱交換部(15)から流出した冷媒をエジェクタ(17)のノズル部(17a)へ流入させる冷媒回路に切り替える。並列再加熱モードでは、分岐部(13a)にて分岐された一方の冷媒を室外側減圧部(14a)へ流入させ、分岐部(13a)にて分岐された他方の冷媒をノズル部(17a)へ流入させる冷媒回路に切り替える。直列再加熱モードの実行中に、エジェクタ(17)の冷媒吸引能力が予め定めた基準吸引能力以下となった際に、並列再加熱モードへ切り替える。
Description
本出願は、2024年7月8日に出願された日本特許出願2024-109564号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
本開示は、エジェクタを備え、冷媒回路を切替可能に構成されたエジェクタ式冷凍サイクル装置に関する。
従来、特許文献1に、車両用空調装置に適用されたエジェクタ式冷凍サイクル装置が開示されている。特許文献1のエジェクタ式冷凍サイクル装置は、エジェクタを備え、冷媒回路を切替可能に構成されている。
この種のエジェクタ式冷凍サイクル装置では、エジェクタの冷媒吸引作用によって、吸引側蒸発器から流出した冷媒を吸引する。従って、エジェクタの冷媒吸引作用を利用して、吸引側蒸発器へ冷媒を流入させることができる。また、エジェクタ式冷凍サイクル装置では、エジェクタの冷媒昇圧作用によって、吸引側蒸発器における冷媒蒸発圧力よりも、圧縮機へ吸入される冷媒の圧力を上昇させる。これにより、圧縮機の消費動力を低減させて、サイクルの成績係数(すなわち、COP)を向上させることができる。
さらに、特許文献1のエジェクタ式冷凍サイクル装置は、冷媒回路を切り替えることによって、各種運転モードを切替可能に構成されている。より具体的には、車室内の除湿暖房を行う際に、エジェクタのノズル部へ冷媒を流入させる冷媒回路の運転モードと、ノズル部へ冷媒を流入させない冷媒回路の運転モードとを切り替える。そして、それぞれの運転モードにおいて、室外熱交換器における冷媒の圧力を調整することによって、送風空気の加熱能力を幅広い範囲で連続的に調整可能にしている。
しかし、特許文献1のエジェクタ式冷凍サイクル装置のように、車室内の除湿暖房を行う際に、エジェクタのノズル部へ冷媒を流入させない冷媒回路に切り替えてしまうと、エジェクタの冷媒昇圧作用によるCOP向上効果を得ることができなくなってしまう。
一方、ノズル部へ冷媒を流入させる冷媒回路に切り替えて、室外熱交換器における冷媒の圧力を変化させた際に、ノズル部へ流入する冷媒の圧力が低下してしまうと、エジェクタが冷媒吸引作用を発揮できなくなってしまうことがある。その結果、吸引側蒸発器に冷媒を供給できなくなり、サイクルを安定的に作動させることができなくなってしまう。
本開示は、上記点に鑑み、冷却した温度調整対象物の再加熱する際に、高いCOPを発揮すること、および安定的に作動することの両立を可能とするエジェクタ式冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
本開示の第1の態様のエジェクタ式冷凍サイクル装置は、圧縮部と、加熱部と、分岐部と、室外側減圧部と、室外熱交換部と、吸引側蒸発部と、エジェクタと、冷媒回路切替部と、を備える。
圧縮部は、冷媒を圧縮して吐出する。加熱部は、圧縮部から吐出された吐出冷媒を熱源として温度調整対象物を加熱する。分岐部は、加熱部から流出した冷媒の流れを分岐する。室外側減圧部は、冷媒を減圧させる。室外熱交換部は、室外側減圧部から流出した冷媒と外気とを熱交換させる。吸引側蒸発部は、冷媒を蒸発させて温度調整対象物を冷却する。
エジェクタは、ノズル部と、ボデー部と、を有する。ノズル部は、冷媒を減圧させて噴射する。ボデー部には、吸引口、および昇圧部が形成されている。吸引口は、吸引側蒸発部から流出した冷媒を吸引する部位である。昇圧部は、ノズル部から噴射された噴射冷媒と吸引口から吸引された吸引冷媒とを混合させて昇圧させる部位である。冷媒回路切替部は、冷媒回路を切り替える。
さらに、吸引側蒸発部にて冷却された温度調整対象物を加熱部にて再加熱する運転モードとして、直列再加熱モード、および並列再加熱モードを有している。
直列再加熱モードでは、冷媒回路切替部が、加熱部から流出した冷媒を室外側減圧部へ流入させ、室外熱交換部から流出した冷媒をノズル部へ流入させる冷媒回路に切り替える。並列再加熱モードでは、冷媒回路切替部が、分岐部にて分岐された一方の冷媒を室外側減圧部へ流入させ、分岐部にて分岐された他方の冷媒をノズル部へ流入させる冷媒回路に切り替える。
そして、直列再加熱モードの実行中に、エジェクタの冷媒吸引能力が予め定めた基準吸引能力以下となった際に、並列再加熱モードへ切り替える。
これによれば、直列再加熱モードの冷媒回路では、室外側減圧部の減圧量を調整することによって、室外熱交換部における冷媒の圧力を、外気温における冷媒の飽和圧力よりも高い範囲で調整することができる。従って、直列再加熱モードでは、室外熱交換部における冷媒から外気への放熱量を増加させるに伴って、加熱部の加熱能力を連続的に低下させることができる。
また、並列再加熱モードの冷媒回路では、室外側減圧部の減圧量を調整することによって、室外熱交換部における冷媒の圧力を、外気温における冷媒の飽和圧力よりも低い範囲で調整することができる。従って、並列再加熱モードでは、室外熱交換部における冷媒の外気からの吸熱量を増加させるに伴って、加熱部の加熱能力を連続的に向上させることができる。
さらに、直列再加熱モードの実行中に、エジェクタの冷媒吸引能力が予め定めた基準吸引能力以下となった際に、並列再加熱モードへ切り替える。これによれば、いずれの運転モードにおいても、エジェクタに適切な冷媒吸引能力、および冷媒昇圧能力を発揮させることができる。
その結果、第1の態様のエジェクタ式冷凍サイクル装置によれば、冷却した温度調整対象物を再加熱する際に、温度調整対象物の加熱能力を幅広い範囲で連続的に調整することができる。さらに、高いCOPを発揮すること、および安定的に作動することの両立を図ることができる。
本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確となる。
第1実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル装置の模式的な全体構成図である。
第1実施形態の室内空調ユニットの模式的な構成図である。
第1実施形態の車両用空調装置の電気制御部を示すブロック図である。
第1実施形態の運転モードを決定するための制御特性図である。
第1実施形態の運転モードを決定するための制御フローを示すフローチャートである。
第1実施形態の各構成機器の作動状態を示す図表である。
第1実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル装置の冷房モード時、および第1除湿暖房モード時の冷媒の流れを示す模式的な全体構成図である。
開度パターン制御の制御特性図である。
第1実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルの第1除湿暖房モード時の冷媒の状態の変化を示すモリエル線図である。
第1実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル装置の第2除湿暖房モード時、および第3除湿暖房モード時の冷媒の流れを示す模式的な全体構成図である。
第1実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルの第2除湿暖房モード時の冷媒の状態の変化を示すモリエル線図である。
第1実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルの第3除湿暖房モード時の冷媒の状態の変化を示すモリエル線図である。
第1実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル装置の暖房モード時の冷媒の流れを示す模式的な全体構成図である。
第2実施形態の運転モードを決定するための制御フローを示すフローチャートである。
第3実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル装置の模式的な全体構成図である。
第4実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル装置の模式的な全体構成図である。
以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の実施形態を説明する。各実施形態において先行する実施形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の実施形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示していなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
(第1実施形態)
図1~図13を用いて、本開示に係るエジェクタ式冷凍サイクル装置の第1実施形態を説明する。本実施形態では、本開示に係るエジェクタ式冷凍サイクル装置を、車両用空調装置1に適用している。車両用空調装置1は、空調対象空間である車室内の空調を行う。車両用空調装置1は、エジェクタ式冷凍サイクル10、室内空調ユニット30、制御装置50等を備えている。
図1~図13を用いて、本開示に係るエジェクタ式冷凍サイクル装置の第1実施形態を説明する。本実施形態では、本開示に係るエジェクタ式冷凍サイクル装置を、車両用空調装置1に適用している。車両用空調装置1は、空調対象空間である車室内の空調を行う。車両用空調装置1は、エジェクタ式冷凍サイクル10、室内空調ユニット30、制御装置50等を備えている。
まず、図1の全体構成図を用いて、エジェクタ式冷凍サイクル10について説明する。エジェクタ式冷凍サイクル10は、後述するエジェクタ17を備え、車室内へ送風される送風空気の温度を調整する蒸気圧縮式の冷凍サイクルである。従って、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル装置の温度調整対象物は、送風空気である。
エジェクタ式冷凍サイクル10は、車室内の空調を行うために、後述する各種運転モードに応じて、冷媒回路を切替可能に構成されている。エジェクタ式冷凍サイクル10では、冷媒として自然冷媒である二酸化炭素を採用している。エジェクタ式冷凍サイクル10は、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界冷凍サイクルを構成する。
冷媒には、圧縮機11を潤滑するための冷凍機油が混入されている。冷凍機油は、液相冷媒に相溶性を有するPAGオイル(すなわち、ポリアルキレングリコールオイル)、あるいは、POE(すなわち、ポリオールエステル)である。冷凍機油の一部は、冷媒とともにエジェクタ式冷凍サイクル10を循環している。
圧縮機11は、エジェクタ式冷凍サイクル10において、冷媒を吸入し、圧縮して吐出する圧縮部である。圧縮機11は、吐出容量が固定された固定容量型の圧縮機構を電動モータにて回転駆動する電動圧縮機である。圧縮機11は、後述する制御装置50から出力される制御信号によって、回転数(すなわち、冷媒吐出能力)が制御される。
圧縮機11は、車室の前方側に形成された駆動装置室内に配置されている。駆動装置室は、車両走行用の駆動力の発生や調整のために用いられる機器の少なくとも一部が配置される空間を形成している。駆動装置室によって形成される空間は、車室外(すなわち、空調対象空間外)である。
圧縮機11の吐出口には、室内放熱器12の冷媒入口側が接続されている。室内放熱器12は、圧縮機から吐出された吐出冷媒と、後述する吸引側蒸発器20を通過した送風空気とを熱交換させる加熱用熱交換部である。室内放熱器12では、吐出冷媒の有する熱を送風空気へ放熱させて、送風空気を加熱する。室内放熱器12は、後述する室内空調ユニット30の空調ケース31内に形成された空気通路に配置されている。
従って、室内放熱器12は、圧縮機11から吐出された吐出冷媒を熱源として送風空気を加熱する加熱部である。
室内放熱器12の冷媒出口には、第1三方継手13aの流入口側が接続されている。第1三方継手13aは、互いに連通する3つの流入出口を有している。第1三方継手13aとしては、複数の配管を接合して形成された継手部や、金属ブロックや樹脂ブロックに複数の冷媒通路を設けることによって形成された継手部を採用することができる。
さらに、エジェクタ式冷凍サイクル10は、後述するように、第2三方継手13b~第4三方継手13dを備えている。第2三方継手13b~第4三方継手13dの基本的構成は、第1三方継手13aと同様である。また、後述する実施形態で説明する各三方継手の基本的構成についても、第1三方継手13aと同様である。
三方継手は、3つの流入出口のうち1つが流入口として用いられ、残りの2つが流出口として用いられた際には、冷媒の流れを分岐する。また、三方継手は、3つの流入出口のうち2つが流入口として用いられ、残りの1つが流出口として用いられた際には、冷媒の流れを合流させる。第1三方継手13aは、室内放熱器12から流出した冷媒の流れを分岐する分岐部である。
第1三方継手13aの一方の流出口には、暖房用膨張弁14aの入口側が接続されている。第1三方継手13aの他方の流出口には、第1通路22aの入口部が接続されている。
暖房用膨張弁14aは、後述する除湿暖房モード時等に、第1三方継手13aの一方の流出口から流出した冷媒を減圧させる室外側減圧部である。また、暖房用膨張弁14aは、室外熱交換器15へ流入する冷媒の流量(本実施形態では、質量流量)を調整する室外側流量調整部である。
暖房用膨張弁14aは、絞り通路の開度を変化させる弁体部、および弁体部を変位させる駆動部としての電動アクチュエータ(具体的には、ステッピングモータ、あるいは、ブラシレス直流モータ)を有する電気式の可変絞り機構である。暖房用膨張弁14aは、制御装置50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。
暖房用膨張弁14aは、弁開度を全開にすることで、冷媒減圧作用、および流量調整作用を殆ど発揮することなく単なる冷媒通路として機能する全開機能を有している。また、暖房用膨張弁14aは、弁体部が絞り通路を全閉にすることで、冷媒通路を閉塞する全閉機能を有している。
さらに、エジェクタ式冷凍サイクル10は、後述するように、冷房用膨張弁14b、および蒸発圧力調整弁14cを備えている。冷房用膨張弁14b、および蒸発圧力調整弁14cの基本的構成は、暖房用膨張弁14aと同様である。また、後述する実施形態で説明する各種膨張弁の基本的構成についても、暖房用膨張弁14aと同様である。
従って、冷房用膨張弁14b、および蒸発圧力調整弁14cは、全開機能、および全閉機能を有している。暖房用膨張弁14a、冷房用膨張弁14b、および蒸発圧力調整弁14cは、全閉機能を発揮することによって冷媒回路の回路構成を切り替えることができる。このため、暖房用膨張弁14a、冷房用膨張弁14b、および蒸発圧力調整弁14cは、冷媒回路切替部としての機能を兼ね備えている。
もちろん、暖房用膨張弁14a、冷房用膨張弁14b、および蒸発圧力調整弁14cを、全閉機能を有していない可変絞り機構と絞り通路を開閉する開閉弁とを組み合わせて形成してもよい。この場合は、開閉弁が冷媒回路切替部となる。
暖房用膨張弁14aの出口には、室外熱交換器15の冷媒入口側が接続されている。室外熱交換器15は、暖房用膨張弁14aから流出した冷媒と図示しない外気ファンにより送風された外気とを熱交換させる室外熱交換部である。室外熱交換器15は、駆動装置室の前方側に配置されている。このため、車両走行時には、グリルを介して駆動装置室へ流入した走行風を室外熱交換器15に当てることができる。
室外熱交換器15の冷媒出口には、第2三方継手13bの流入口側が接続されている。第2三方継手13bの一方の流出口には、第1逆止弁16aを介して、第3三方継手13cの一方の流入口側が接続されている。第2三方継手13bの他方の流出口には、第2通路22bの入口部が接続されている。
また、第3三方継手13cの他方の流入口には、第1通路22aの出口部が接続されている。第3三方継手13cの流出口には、冷房用膨張弁14bの入口側が接続されている。第1逆止弁16aは、第2三方継手13b側から第3三方継手13c側へ冷媒が流れることを許容し、第3三方継手13c側から第2三方継手13b側へ冷媒が流れることを禁止する。
冷房用膨張弁14bは、除湿暖房モード時等に、第3三方継手13cから流出した冷媒を減圧させるノズル側減圧部である。また、冷房用膨張弁14bは、エジェクタ17のノズル部17aへ流入する冷媒の流量を調整するノズル側流量調整部である。
冷房用膨張弁14bの出口には、エジェクタ17のノズル部17aの入口側が接続されている。エジェクタ17は、除湿暖房モード時等に、冷房用膨張弁14bから流出した冷媒を減圧させる。エジェクタ17は、吸引側蒸発器20から流出した冷媒を吸引して輸送する冷媒輸送部である。さらに、エジェクタ17は、内部へ流入した冷媒を昇圧させる冷媒昇圧部である。
エジェクタ17は、ノズル部17a、およびボデー部17bを有している。ノズル部17aは、冷媒の流れ方向に向かって先細る形状の金属製(本実施形態では、ステンレス合金製)の略円筒状部材で形成されている。ノズル部17aは、内部に形成された冷媒通路にて、冷媒を等エントロピ的に減圧させて、超音速となるまで加速させて噴射する。ノズル部17aとしては、いわゆるラバルノズルや先細ノズルを採用することができる。
ボデー部17bは、金属製(本実施形態では、アルミニウム合金製)の略円筒状部材で形成されている。ボデー部17bは、ノズル部17aを支持固定する固定部材であるとともに、エジェクタ17の外殻を形成している。具体的には、ノズル部17aは、ボデー部17bの長手方向一端側の内部に収容されるように、圧入にて固定されている。ボデー部17bは、樹脂にて形成されていてもよい。
ボデー部17bの外周側から見て、ノズル部17aの外周側に対応する部位には、その内外を貫通してノズル部17aの冷媒噴射口と連通するように設けられた吸引口17cが形成されている。吸引口17cは、ノズル部17aから噴射される噴射冷媒の吸引作用によって、吸引側蒸発器20から流出した冷媒をエジェクタ17の内部へ吸引する貫通穴である。
ボデー部17bの内部には、吸引通路、およびディフューザ部17dが形成されている。吸引通路は、吸引口17cから吸引された吸引冷媒をノズル部17aの冷媒噴射口側へ導く冷媒通路である。ディフューザ部17dは、吸引冷媒と噴射冷媒とを混合させて昇圧させる昇圧部である。
より詳細には、ディフューザ部17dは、吸引通路の出口に連続するように配置された冷媒通路である。ディフューザ部17dは、冷媒流れ下流側に向かって通路断面積が拡大する円錐台形状に形成されている。ディフューザ部17dでは、噴射冷媒が生じさせた衝撃波の作用、および通路断面積の拡大によって、混合冷媒の運動エネルギを圧力エネルギに変換する。
さらに、本実施形態のエジェクタ17は、ノズル部17aへ流入する冷媒の圧力Pnozが、予め定めた基準圧力KPnoz以上となっている際に、基準吸引能力を発揮するように寸法諸元が設定されている。
より具体的には、本実施形態の基準圧力KPnozは、後述する第1除湿暖房モードが実行される際に想定される最低外気温(例えば、10℃)における冷媒の飽和圧力としている。また、基準吸引能力は、エジェクタ式冷凍サイクル10を安定的に作動させることが可能な吸引能力である。
ディフューザ部17dの出口には、気液分離器18の入口側が接続されている。気液分離器18は、エジェクタ17から流出した冷媒の気液を分離するエジェクタ側の気液分離部である。気液分離器18から主に液相冷媒を流出させる液相冷媒出口には、固定絞り19の入口側が接続されている。気液分離器18から主に気相冷媒を流出させる気相冷媒出口には、蒸発圧力調整弁14cの入口側が接続されている。
固定絞り19は、気液分離器18の液相冷媒出口から流出した冷媒を減圧させる分離器側減圧部である。また、固定絞り19は、吸引側蒸発器20へ流入する冷媒の流量を調整する流量調整部である。固定絞り19としては、オリフィス、キャピラリチューブ等を採用することができる。
固定絞り19の出口には、吸引側蒸発器20の冷媒入口側が接続されている。吸引側蒸発器20は、固定絞り19から流出した低圧冷媒と、室内送風機32から車室内へ送風された送風空気とを熱交換させる冷却用熱交換部である。
吸引側蒸発器20は、低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させることによって、送風空気を冷却する吸引側蒸発部である。吸引側蒸発器20は、室内空調ユニット30の空調ケース31内の空気通路に配置されている。吸引側蒸発器20の冷媒出口には、エジェクタ17の吸引口17c側が接続されている。
蒸発圧力調整弁14cは、吸引側蒸発器20の着霜を抑制するために、吸引側蒸発器20における冷媒蒸発圧力を、予め定めた設定圧力以上に維持する。蒸発圧力調整弁14cの出口には、第2逆止弁16bを介して、第4三方継手13dの一方の流入口が接続されている。第4三方継手13dの他方の流入口には、第2通路22bの出口部が接続されている。
第2逆止弁16bは、蒸発圧力調整弁14c側から第4三方継手13d側へ冷媒が流れることを許容し、第4三方継手13d側から蒸発圧力調整弁14c側へ冷媒が流れることを禁止する。第4三方継手13dの流出口には、アキュムレータ21の入口側が接続されている。
アキュムレータ21は、第4三方継手13dから流出した冷媒の気液を分離して、分離された液相冷媒をサイクルの余剰冷媒として貯える低圧側の気液分離部である。アキュムレータ21の気相冷媒出口には、圧縮機11の冷媒吸入口側が接続されている。
前述の如く、第1通路22aは、第1三方継手13aの他方の流出口と第3三方継手13cの他方の流入口とを接続する冷媒通路である。第1通路22aには、第1通路22aを開閉する第1開閉弁23aが配置されている。第1開閉弁23aは、制御装置50から出力される制御電圧によって開閉作動が制御される電磁弁である。
また、第2通路22bは、第2三方継手13bの他方の流出口と第4三方継手13dの他方の流入口とを接続する冷媒通路である。第2通路22bには、第2通路22bを開閉する第2開閉弁23bと第3逆止弁16cが配置されている。第2開閉弁23bの基本的構成は、第1開閉弁23aと同様である。
第3逆止弁16cは、第2三方継手13b側から第4三方継手13d側へ冷媒が流れることを許容し、第4三方継手13d側から第2三方継手13b側へ冷媒が流れることを禁止する。より具体的には、本実施形態の第3逆止弁16cは、第2開閉弁23bから流出した冷媒が第4三方継手13d側へ流れることを許容するように配置されている。
第1開閉弁23a、および第2開閉弁23bは、それぞれ第1通路22a、および第2通路22bを開閉することによって、エジェクタ式冷凍サイクル10の冷媒回路を切り替えることができる。従って、第1開閉弁23a、および第2開閉弁23bは、冷媒回路切替部である。
次に、図2を用いて、室内空調ユニット30について説明する。室内空調ユニット30は、車室内の空調のために適切な温度に調整された送風空気を、車室内の適切な箇所へ吹き出すために、複数の構成機器を一体化したユニットである。室内空調ユニット30は、車室内に配置されている。より具体的には、室内空調ユニット30は、車室内の最前部の計器盤(すなわち、インストルメントパネル)の内側に配置されている。
室内空調ユニット30は、図2に示すように、送風空気の空気通路を形成する空調ケース31を有している。空調ケース31内に形成された空気通路には、室内送風機32、吸引側蒸発器20、室内放熱器12等が収容されている。空調ケース31は、ある程度の弾性を有し、強度的にも優れた樹脂(具体的には、ポリプロピレン)にて形成されている。
空調ケース31の送風空気流れ最上流側には、内外気切替装置33が配置されている。内外気切替装置33は、空調ケース31内へ内気(すなわち、車室内空気)と外気(すなわち、車室外空気)とを切替導入する内外気切替部である。内外気切替装置33は、制御装置50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。
内外気切替装置33の送風空気流れ下流側には、室内送風機32が配置されている。室内送風機32は、内外気切替装置33を介して吸入した空気を車室内へ向けて送風する送風部である。室内送風機32は、制御装置50から出力される制御電圧によって、回転数(すなわち、送風能力)が制御される。
室内送風機32の送風空気流れ下流側には、吸引側蒸発器20、および室内放熱器12が配置されている。吸引側蒸発器20は、室内放熱器12よりも、送風空気流れ上流側に配置されている。空調ケース31内には、吸引側蒸発器20通過後の送風空気を、室内放熱器12を迂回させて流す冷風バイパス通路35が形成されている。
空調ケース31内の吸引側蒸発器20の送風空気流れ下流側であって、かつ、室内放熱器12、および冷風バイパス通路35の送風空気流れ上流側には、エアミックスドア34が配置されている。
エアミックスドア34は、吸引側蒸発器20通過後の送風空気のうち、室内放熱器12が配置された加熱用空気通路を通過させる送風空気の風量と冷風バイパス通路35を通過させる送風空気の風量との風量割合を調整する。エアミックスドア34の駆動用のアクチュエータは、制御装置50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。
室内放熱器12、および冷風バイパス通路35の送風空気流れ下流側には、混合空間36が配置されている。混合空間36は、室内放熱器12にて加熱された送風空気と冷風バイパス通路35を通過して加熱されていない送風空気とを混合させる空間である。
室内空調ユニット30では、エアミックスドア34の開度調整によって、混合空間36にて混合されて車室内へ吹き出される送風空気(すなわち、空調風)の温度を調整することができる。従って、エアミックスドア34は、室内放熱器12にて熱交換される送風空気の風量を調整する熱交換風量調整部である。
空調ケース31の送風空気流れ最下流部には、空調風を車室内の様々な箇所へ向けて吹き出すための図示しない複数の開口穴が形成されている。複数の開口穴には、それぞれの開口穴を開閉する図示しない吹出モードドアが配置されている。吹出モードドアの駆動用のアクチュエータは、制御装置50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。
従って、室内空調ユニット30では、吹出モードドアが開閉する開口穴を切り替えることによって、車室内の適切な箇所へ適切な温度に調整された空調風を吹き出すことができる。
次に、図3を用いて、車両用空調装置1の電気制御部について説明する。制御装置50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を有している。制御装置50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、および処理を行う。制御装置50は、演算、および処理結果に基づいて、出力側に接続された各種制御対象機器の作動を制御する。
制御装置50の入力側には、図3のブロック図に示すように、制御用のセンサ群が接続されている。制御用のセンサ群には、内気温センサ51a、外気温センサ51b、日射量センサ51c、吐出冷媒温度センサ52a、放熱器冷媒センサ52b、室外器冷媒センサ52c、蒸発器冷媒センサ52d、蒸発器温度センサ52f、空調風温度センサ53等が含まれる。
内気温センサ51aは、内気温(すなわち、車室内温度)Trを検出する内気温検出部である。外気温センサ51bは、外気温(すなわち、車室外温度)Tamを検出する外気温検出部である。日射量センサ51cは、車室内へ照射される日射量Asを検出する日射量検出部である。
吐出冷媒温度センサ52aは、圧縮機11から吐出された冷媒の温度である吐出冷媒温度Tdを検出する吐出冷媒温度検出部である。放熱器冷媒センサ52bは、室内放熱器12から流出した冷媒の温度、および圧力である第1冷媒温度T1、および第1冷媒圧力P1を検出する放熱器冷媒温度圧力検出部である。室外器冷媒センサ52cは、室外熱交換器15から流出した冷媒の温度、および圧力である第2冷媒温度T2、および第2冷媒圧力P2を検出する室外器冷媒温度圧力検出部である。
蒸発器冷媒センサ52dは、吸引側蒸発器20から流出した冷媒の温度および圧力である吸引冷媒温度Tes、および吸引冷媒圧力Pesを検出する蒸発器冷媒温度圧力検出部である。蒸発器温度センサ52fは、吸引側蒸発器20の温度である蒸発器温度Tefinを検出する蒸発器温度検出部である。本実施形態の蒸発器温度センサ52fは、具体的に、吸引側蒸発器20の熱交換フィン温度を検出する。
空調風温度センサ53は、室内空調ユニット30から車室内へ送風される送風空気温度TAVを検出する空調風温度検出部である。
さらに、制御装置50の入力側には、図3に示すように、車室内前部の計器盤付近に配置された操作パネル59が、有線または無線で接続されている。制御装置50には、操作パネル59に設けられた各種操作スイッチからの操作信号が入力される。操作パネル59に設けられた各種操作スイッチとしては、具体的に、オートスイッチ、エアコンスイッチ、風量設定スイッチ、温度設定スイッチ等がある。
オートスイッチは、車両用空調装置1の自動制御運転を設定あるいは解除する自動制御設定部である。エアコンスイッチは、吸引側蒸発器20にて送風空気の冷却を行うことを要求する冷却要求部である。風量設定スイッチは、車室内へ送風される送風空気の風量をマニュアル設定する風量設定部である。温度設定スイッチは、車室内の設定温度Tsetを設定する温度設定部である。
なお、本実施形態の制御装置50は、出力側に接続された各種制御対象機器を制御する制御部が一体に構成された装置である。従って、それぞれの制御対象機器の作動を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)が、それぞれの制御対象機器の作動を制御するための制御部を構成している。
例えば、制御装置50のうち、圧縮機11の冷媒吐出能力を制御する構成は、吐出能力制御部を構成している。冷媒回路切替部の作動を制御する構成は、冷媒回路制御部を構成している。
次に、上記構成における本実施形態の車両用空調装置1の作動について説明する。車両用空調装置1では、車室内の適切な空調を行うために、各種運転モードを切り替える。運転モードの切り替えは、予め制御装置50に記憶されている制御プログラムが実行されることによって行われる。
制御プログラムは、操作パネル59のエアコンスイッチが投入された状態で、オートスイッチが投入されると実行される。制御プログラムでは、上述した制御用のセンサ群の検出信号および操作パネル59の操作スイッチの操作信号を読み込む。さらに、制御プログラムでは、必要吹出温度TAOを算定する。必要吹出温度TAOは、室内空調ユニット30の混合空間36から車室内へ吹き出される送風空気の目標温度である。
必要吹出温度TAOは、以下数式F1を用いて算出される。
TAO=Kset×Tset-Kr×Tr-Kam×Tam-Ks×As+C…(F1)
Tsetは、操作パネル59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である。Trは、内気温センサ51aによって検出された内気温である。Tamは、外気温センサ51bによって検出された外気温である。Asは、日射量センサ51c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×Tset-Kr×Tr-Kam×Tam-Ks×As+C…(F1)
Tsetは、操作パネル59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である。Trは、内気温センサ51aによって検出された内気温である。Tamは、外気温センサ51bによって検出された外気温である。Asは、日射量センサ51c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。
さらに、制御プログラムでは、外気温Tam、および必要吹出温度TAOに基づいて、予め制御装置50に記憶されている制御マップ、および吸引能力判定プログラムの判定結果に基づいて、運転モードを決定する。
より具体的には、本実施形態の制御プログラムでは、図4の制御特性図に示すように、外気温Tam、および必要吹出温度TAOによって決定される点の位置によって、運転モードを決定する。さらに、図4の制御特性図によって決定された運転モードが点ハッチングで示す第1除湿暖房モードだった場合、制御装置50は、図5のフローチャートに示す吸引能力判定プログラムを実行する。
図5のフローチャートに示す吸引能力判定プログラムは、図4の制御特性図によって決定された運転モードが第1除湿暖房モードである場合に、制御プログラムのメインルーチンが呼び出すサブルーチンである。図5のフローチャートに記載された各制御ステップは、それぞれ制御装置50が有する機能実現部である。
まず、図5のステップS51aでは、吸引側蒸発器20の出口側冷媒の過熱度SHが予め定めた基準過熱度KSH1以上となっているか否かを判定する。ここで、過熱度SHが必要以上に上昇していることは、吸引側蒸発器20へ流入する冷媒の流量が減少していることを意味している。従って、過熱度SHが必要以上に上昇していることは、エジェクタ17の冷媒吸引能力が低下していることを意味している。
そこで、本実施形態の吸引能力判定プログラムでは、ステップS51aにて、過熱度SHが基準過熱度KSH1以上となっている際には、エジェクタ17の冷媒吸引能力が基準吸引能力以下となっていると判定して、ステップS52へ進む。ステップS52では、運転モードが第2除湿暖房モードに変更されて、メインルーチンへ戻る。
また、ステップS51aにて、過熱度SHが基準過熱度KSH1より低くなっていると判定された際には、エジェクタ17の冷媒吸引能力が基準吸引能力より高くなっていると判定して、メインルーチンへ戻る。すなわち、運転モードが、第1除湿暖房モードに維持されて、メインルーチンへ戻る。従って、吸引能力判定プログラムのステップS51aは、吸引能力判定部である。
さらに、制御プログラムでは、決定された運転モードに応じて、各種制御対象機器の作動を制御する。制御プログラムでは、所定の終了条件が成立するまで、所定の制御周期毎に、検出信号および操作信号の読み込み、必要吹出温度TAOの算定、運転モードの決定、決定された運転モードに応じた各種制御対象機器の作動制御といった制御ルーチンを繰り返す。以下に、各運転モードにおける詳細作動について説明する。
(a)冷房モード
冷房モードは、冷却された送風空気を車室内へ吹き出すことによって、車室内の冷房を行う運転モードである。冷房モードは、オートスイッチ、およびエアコンスイッチが投入された状態で、外気温Tamが比較的高い温度(本実施形態では、25℃以上)になっている際や、必要吹出温度TAOが比較的低い値になっている際に選択されやすい。
冷房モードは、冷却された送風空気を車室内へ吹き出すことによって、車室内の冷房を行う運転モードである。冷房モードは、オートスイッチ、およびエアコンスイッチが投入された状態で、外気温Tamが比較的高い温度(本実施形態では、25℃以上)になっている際や、必要吹出温度TAOが比較的低い値になっている際に選択されやすい。
冷房モードでは、図6の図表に示すように、制御装置50は、暖房用膨張弁14aを全開状態とし、冷房用膨張弁14bを冷媒減圧作用を発揮する絞り状態(すなわち、制御状態)とし、蒸発圧力調整弁14cを全開状態とする。また、制御装置50は、第1開閉弁23aを閉じ、第2開閉弁23bを閉じる。
このため、冷房モードのエジェクタ式冷凍サイクル10では、図7に示すように、圧縮機11から吐出された冷媒が、室内放熱器12、暖房用膨張弁14a、室外熱交換器15、冷房用膨張弁14b、エジェクタ17、気液分離器18の順に流れる冷媒回路に切り替えられる。さらに、気液分離器18の液相冷媒出口から流出した冷媒が、固定絞り19、吸引側蒸発器20、エジェクタ17の吸引口17cの順に流れるとともに、気液分離器18の気相冷媒出口から流出した冷媒が、蒸発圧力調整弁14c、アキュムレータ21、圧縮機11の吸入口の順に流れる冷媒回路に切り替えられる。
また、制御装置50は、圧縮機11に対して、蒸発器温度制御を行う。蒸発器温度制御では、蒸発器温度センサ52fによって検出された蒸発器温度Tefinが、目標蒸発器温度TEOに近づくように、圧縮機11の冷媒吐出能力を制御する。
目標蒸発器温度TEOは、必要吹出温度TAOに基づいて、予め制御装置50記憶されている制御マップを参照して決定される。制御マップでは、必要吹出温度TAOの上昇に伴って、目標蒸発器温度TEOを上昇させる。また、制御マップでは、吸引側蒸発器20の着霜を抑制可能な範囲で目標蒸発器温度TEOを決定する。
また、制御装置50は、冷房用膨張弁14bに対して、室外器出口圧力制御を行う。室外器出口圧力制御では、室外器冷媒センサ52cによって検出された第2冷媒圧力P2が、目標第2冷媒圧力PO2に近づくように、冷房用膨張弁14bの絞り開度を制御する。
目標第2冷媒圧力PO2は、吐出冷媒温度センサ52aによって検出された吐出冷媒温度Tdに基づいて、予め制御装置50に記憶されている制御マップを参照して決定される。制御マップでは、エジェクタ式冷凍サイクル10のCOPが極大値に近づくように、目標第2冷媒圧力PO2を決定する。
冷房モードの室内空調ユニット30では、制御装置50が、目標送風能力を発揮するように、室内送風機32の送風能力を制御する。室内送風機32の目標送風能力は、必要吹出温度TAOに基づいて、予め制御装置50に記憶されている制御マップを参照して決定される。
制御マップでは、必要吹出温度TAOが極低温域(すなわち、最大冷房時)となっている際には、送風能力が最大風量に近づくように決定する。さらに、必要吹出温度TAOが極低温域から中間温度域に向かうに伴って、送風能力を低下させるように決定する。そして、必要吹出温度TAOが中間温度域となっている際には、送風能力が最小風量に近づくように決定する。
また、制御装置50は、空調風温度センサ53によって検出された送風空気温度TAVが必要吹出温度TAOに近づくように、エアミックスドア34用の電動アクチュエータの作動を制御する。
また、制御装置50は、操作信号および必要吹出温度TAOに基づいて、内外気切替装置33の作動を制御する。また、制御装置50は、必要吹出温度TAOに基づいて、予め制御装置50に記憶されている制御マップを参照して吹出モードドア用の電動アクチュエータの作動を制御する。さらに、制御装置50は、その他の制御対象機器の作動を適宜制御する。
従って、冷房モードのエジェクタ式冷凍サイクル10では、圧縮機11から吐出された吐出冷媒が、室内放熱器12へ流入する。室内放熱器12へ流入した冷媒は、エアミックスドア34の開度に応じて、吸引側蒸発器20にて冷却された送風空気に放熱する。ここで、冷房モードでは、冷風バイパス通路35へ流入する送風空気の風量が、室内放熱器12側へ流入する送風空気の風量よりも多くなるように、エアミックスドア34の作動が制御されることが多い。
室内放熱器12から流出した冷媒は、暖房用膨張弁14aを介して、室外熱交換器15へ流入する。室外熱交換器15へ流入した冷媒は、外気に放熱する。室外熱交換器15から流出した冷媒は、冷房用膨張弁14bへ流入して減圧される。冷房用膨張弁14bにて減圧された冷媒は、エジェクタ17のノズル部17aへ流入する。ノズル部17aへ流入した冷媒は、等エントロピ的に減圧されてディフューザ部17d側へ噴射される。
エジェクタ17では、ノズル部17aから噴射された噴射冷媒の吸引作用によって、吸引側蒸発器20から流出した冷媒が、吸引口17cから吸引される。吸引口17cから吸引された吸引冷媒は、吸引通路を介して、ディフューザ部17d側へ導かれる。さらに、噴射冷媒の吸引作用によって、固定絞り19にて減圧された冷媒が吸引側蒸発器20へ流入する。
ディフューザ部17dでは、噴射冷媒が生じさせた衝撃波の作用、および通路断面積の拡大によって、噴射冷媒と吸引冷媒との混合冷媒の速度エネルギが圧力エネルギに変換される。これにより、噴射冷媒と吸引冷媒との混合冷媒の圧力が上昇する。ディフューザ部17dから流出した冷媒は、気液分離器18へ流入して、気液分離される。
気液分離器18の液相冷媒出口から流出した冷媒は、固定絞り19にて減圧されて吸引側蒸発器20へ流入する。吸引側蒸発器20へ流入した冷媒は、室内送風機32から送風された送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、送風空気が冷却される。
気液分離器18の気相冷媒出口から流出した冷媒は、蒸発圧力調整弁14cを介して、アキュムレータ21へ流入する。アキュムレータ21では、冷媒の気液を分離して、分離された液相冷媒をサイクルの余剰冷媒として貯えることができる。このため、気液分離器18の気相冷媒出口から流出した冷媒に液相冷媒が含まれていてもよい。アキュムレータ21の気相冷媒出口から流出した冷媒は、圧縮機11へ吸引されて再び圧縮される。
また、冷房モードの室内空調ユニット30では、室内送風機32から車室内へ向けて送風された送風空気が、吸引側蒸発器20を通過する際に冷却される。吸引側蒸発器20にて冷却された送風空気は、エアミックスドア34の開度に応じて再加熱される。そして、温度調整された送風空気が車室内の適切な箇所へ吹き出されることによって、車室内の冷房が実現される。
(b)除湿暖房モード
除湿暖房モードは、冷却されて除湿された送風空気を再加熱して車室内へ吹き出すことによって、車室内の除湿暖房を行う運転モードである。除湿暖房モードは、オートスイッチ、およびエアコンスイッチが投入された状態で、外気温Tamが中間域の温度(本実施形態では、10℃以上、25℃未満)になっている際や、必要吹出温度TAOが中間域の値になっている際に選択されやすい。
除湿暖房モードは、冷却されて除湿された送風空気を再加熱して車室内へ吹き出すことによって、車室内の除湿暖房を行う運転モードである。除湿暖房モードは、オートスイッチ、およびエアコンスイッチが投入された状態で、外気温Tamが中間域の温度(本実施形態では、10℃以上、25℃未満)になっている際や、必要吹出温度TAOが中間域の値になっている際に選択されやすい。
除湿暖房モードには、第1除湿暖房モード、第2除湿暖房モード、および第3除湿暖房モードがある。第2除湿暖房モードでは、第1除湿暖房モードよりも高い加熱能力で、送風空気を再加熱することができる。第3除湿暖房モードでは、第2除湿暖房モードよりも高い加熱能力で、送風空気を再加熱することができる。以下に、各除湿暖房モードにおける詳細作動について説明する。
(b-1)第1除湿暖房モード
第1除湿暖房モードのエジェクタ式冷凍サイクル10では、図6の図表に示すように、制御装置50は、暖房用膨張弁14aを制御状態とし、冷房用膨張弁14bを制御状態とし、蒸発圧力調整弁14cを全開状態とする。また、制御装置50は、第1開閉弁23aを閉じ、第2開閉弁23bを閉じる。
第1除湿暖房モードのエジェクタ式冷凍サイクル10では、図6の図表に示すように、制御装置50は、暖房用膨張弁14aを制御状態とし、冷房用膨張弁14bを制御状態とし、蒸発圧力調整弁14cを全開状態とする。また、制御装置50は、第1開閉弁23aを閉じ、第2開閉弁23bを閉じる。
このため、第1除湿暖房モードのエジェクタ式冷凍サイクル10では、図7に示すように、冷房モードと同様に冷媒が流れる冷媒回路に切り替えられる。従って、第1除湿暖房モードは、室内放熱器12から流出した冷媒を暖房用膨張弁14aへ流入させ、室外熱交換器15から流出した冷媒をエジェクタ17のノズル部17aへ流入させる直列再加熱モードである。
また、制御装置50は、圧縮機11に対して、冷房モードと同様の蒸発器温度制御を行う。また、制御装置50は、暖房用膨張弁14aおよび冷房用膨張弁14bに対して開度パターン制御を行う。開度パターン制御では、必要吹出温度TAOに基づいて、予め制御装置50に記憶されている制御マップを参照して、開度パターンKPNを調整する。
開度パターンKPNは、暖房用膨張弁14aの絞り開度および冷房用膨張弁14bの絞り開度の組合せを決定するためのパラメータである。開度パターンKPNは、図8の制御特性図に示すように、暖房用膨張弁14aの絞り開度に対する冷房用膨張弁14bの絞り開度の開度比に対応している。
制御マップでは、必要吹出温度TAOの上昇に伴って、開度パターンKPNを上昇させる。図8の制御特性図に示すように、開度パターンKPNを上昇させるに伴って、太破線で示す暖房用膨張弁14aの絞り開度が小さくなり、太実線で示す冷房用膨張弁14bの絞り開度が大きくなる。その他の構成機器の作動は、冷房モードと同様である。
従って、第1除湿暖房モードのエジェクタ式冷凍サイクル10では、図9のモリエル線図に示すように、冷媒の状態が変化する。すなわち、圧縮機11から吐出された冷媒(図9のa点)が、室内放熱器12へ流入する。室内放熱器12へ流入した冷媒は、エアミックスドア34の開度に応じて、吸引側蒸発器20にて冷却された送風空気に放熱する(図9のa9点からb9点へ)。
室内放熱器12から流出した冷媒は、暖房用膨張弁14aへ流入して減圧される(図9のb9点からc9点へ)。暖房用膨張弁14aにて減圧された冷媒は、室外熱交換器15へ流入する。
ここで、本実施形態のエジェクタ17は、ノズル部17aへ流入する冷媒の圧力Pnozが基準圧力KPnoz以上となっている際に、基準吸引能力を発揮するように寸法諸元が設定されている。
このため、第1除湿暖房モードが選択されている際には、エジェクタ17よりも冷媒流れ上流側に配置される室外熱交換器15へ流入する冷媒の圧力は、確実に基準圧力KPnozより高くなる。すなわち、室外熱交換器15へ流入する冷媒の温度は、確実に外気温Tamよりも高くなっている。
従って、室外熱交換器15へ流入した冷媒は、外気に放熱する(図9のc9点からd9点へ)。室外熱交換器15から流出した冷媒は、冷房用膨張弁14bへ流入して減圧される(図9のd9点からe9点へ)。冷房用膨張弁14bにて減圧された冷媒は、エジェクタ17のノズル部17aへ流入する。
ノズル部17aへ流入した冷媒は、等エントロピ的に減圧されて噴射される(図9のe9点からf9点へ)。そして、噴射冷媒の吸引作用によって、吸引側蒸発器20から流出した冷媒が、吸引口17cから吸引される。噴射冷媒および吸引冷媒は、エジェクタ17のディフューザ部17dへ流入して混合される(図9のf9点からg9点へ、k9点からg9点へ)。
ディフューザ部17dでは、噴射冷媒と吸引冷媒との混合冷媒の圧力が上昇する(図9のg9点からh9点へ)。ディフューザ部17dから流出した冷媒は、気液分離器18へ流入して、気液分離される(図9のh9点からm9点へ、h9点からi9点へ)。
気液分離器18の液相冷媒出口から流出した冷媒は、固定絞り19にて減圧されて吸引側蒸発器20へ流入する(図9のi9点からj9点へ)。吸引側蒸発器20へ流入した冷媒は、室内送風機32から送風された送風空気から吸熱して蒸発する(図9のj9点からk9点へ)。これにより、送風空気が冷却される。
気液分離器18の気相冷媒出口から流出した冷媒は、蒸発圧力調整弁14cを介して、アキュムレータ21へ流入する。アキュムレータ21にて気液分離された気相冷媒は、圧縮機11へ吸引されて再び圧縮される(図9のm9点からa9点へ)。
また、第1除湿暖房モードの室内空調ユニット30では、室内送風機32から送風された送風空気が、吸引側蒸発器20を通過する際に冷却される。吸引側蒸発器20にて冷却された送風空気は、室内放熱器12にて再加熱される。そして、温度および湿度の調整された送風空気が車室内の適切な箇所へ吹き出されることによって、車室内の除湿暖房が実現される。
さらに、第1除湿暖房モードでは、開度パターン制御を行うので、必要吹出温度TAOの上昇に伴って、暖房用膨張弁14aの絞り開度を縮小させることができる。これによれば、必要吹出温度TAOの上昇に伴って、室外熱交換器15における冷媒の外気への放熱量を減少させて、室内放熱器12における冷媒の送風空気への放熱量を増加させることができる。
従って、第1除湿暖房モードでは、吸引側蒸発器20での冷却能力を一定に保ち、必要吹出温度TAOの上昇に伴って、室内放熱器12における送風空気の加熱能力を向上させることができる。
(b-2)第2除湿暖房モード
第2除湿暖房モードのエジェクタ式冷凍サイクル10では、図6の図表に示すように、制御装置50は、暖房用膨張弁14aを制御状態とし、冷房用膨張弁14bを制御状態とし、蒸発圧力調整弁14cを全開状態とする。また、制御装置50は、第1開閉弁23aを開き、第2開閉弁23bを開く。
第2除湿暖房モードのエジェクタ式冷凍サイクル10では、図6の図表に示すように、制御装置50は、暖房用膨張弁14aを制御状態とし、冷房用膨張弁14bを制御状態とし、蒸発圧力調整弁14cを全開状態とする。また、制御装置50は、第1開閉弁23aを開き、第2開閉弁23bを開く。
このため、第2除湿暖房モードのエジェクタ式冷凍サイクル10では、図10に示すように、圧縮機11から吐出された冷媒が、室内放熱器12、暖房用膨張弁14a、室外熱交換器15、アキュムレータ21、圧縮機11の吸入口の順に流れる冷媒回路に切り替えられる。同時に、圧縮機11から吐出された冷媒が、室内放熱器12、冷房用膨張弁14b、エジェクタ17、気液分離器18の順に流れる冷媒回路に切り替えられる。さらに、気液分離器18の液相冷媒出口から流出した冷媒が、固定絞り19、吸引側蒸発器20、エジェクタ17の吸引口17cの順に流れるとともに、気液分離器18の気相冷媒出口から流出した冷媒が、蒸発圧力調整弁14c、アキュムレータ21、圧縮機11の吸入口の順に流れる冷媒回路に切り替えられる。
従って、第2除湿暖房モードは、第1三方継手13aにて分岐された一方の冷媒を暖房用膨張弁14aへ流入させ、第1三方継手13aにて分岐された他方の冷媒を冷房用膨張弁14bからエジェクタ17のノズル部17aへ流入させる並列再加熱モードである。
また、制御装置50は、圧縮機11に対して、冷房モードと同様の蒸発器温度制御を行う。また、制御装置50は、暖房用膨張弁14a、および冷房用膨張弁14bに対して、第1除湿暖房モードと同様の開度パターン制御を行う。その他の構成機器の作動は、第1除湿暖房モードと同様である。
従って、第2除湿暖房モードのエジェクタ式冷凍サイクル10では、図11のモリエル線図に示すように、冷媒の状態が変化する。図11では、第1除湿暖房モードで説明した図9に対して、サイクル構成上同等の箇所の冷媒の状態を、同一の符号(アルファベット)で示し、添字(数字)のみを図番に合わせて変更している。このことは、以下のモリエル線図においても同様である。
すなわち、圧縮機11から吐出された冷媒(図11のa11点)が、室内放熱器12へ流入する。室内放熱器12へ流入した冷媒は、吸引側蒸発器20にて冷却された送風空気に放熱する(図11のa11点からb11点へ)。室内放熱器12から流出した冷媒の流れは、第1三方継手13aにて分岐される。
第1三方継手13aの一方の流出口から流出した冷媒(すなわち、第1三方継手13aにて分岐された一方の冷媒)は、暖房用膨張弁14aへ流入して減圧される(図11のb11点からc11点へ)。暖房用膨張弁14aにて減圧された冷媒は、室外熱交換器15へ流入する。
第2除湿暖房モードの制御マップでは、室外熱交換器15へ流入する冷媒流量が適切な値になるように開度パターンKPNを決定する。換言すると、室外熱交換器15にて冷媒が吸熱する吸熱量が適切な値となるように開度パターンKPNを決定する。従って、室外熱交換器15へ流入した冷媒は、外気から吸熱する(図11のc11点からm11点へ)。室外熱交換器15から流出した冷媒は、第2通路22bを介して、アキュムレータ21へ流入する。
第1三方継手13aの他方の流出口から流出した冷媒(すなわち、第1三方継手13aにて分岐された他方の冷媒)は、冷房用膨張弁14bへ流入して減圧される(図11のb11点からe11点へ)。冷房用膨張弁14bにて減圧された冷媒は、エジェクタ17のノズル部17aへ流入する。エジェクタ17では、第1除湿暖房モードと同様に、噴射冷媒および吸引冷媒が、ディフューザ部17dにて混合されて昇圧される(図11のg11点からh11点へ)。
気液分離器18の液相冷媒出口から流出した冷媒は、第1除湿暖房モードと同様に、固定絞り19にて減圧されて、吸引側蒸発器20へ流入する。吸引側蒸発器20へ流入した冷媒は、室内送風機32から送風された送風空気から吸熱して蒸発する(図11のj11点からk11点へ)。これにより、送風空気が冷却される。
気液分離器18の気相冷媒出口から流出した冷媒は、第1除湿暖房モードと同様に、蒸発圧力調整弁14cを介して、アキュムレータ21へ流入する。アキュムレータ21から流出した冷媒は、圧縮機11へ吸引されて再び圧縮される(図11のm11点からa11点へ)。
また、第2除湿暖房モードの室内空調ユニット30では、室内送風機32から送風された送風空気が、吸引側蒸発器20を通過する際に冷却される。吸引側蒸発器20にて冷却された送風空気は、室内放熱器12にて再加熱される。そして、温度および湿度の調整された送風空気が車室内の適切な箇所へ吹き出されることによって、車室内の除湿暖房が実現される。
さらに、第2除湿暖房モードでは、室外熱交換器15における冷媒蒸発温度を外気温Tamよりも低下させて、室外熱交換器15にて外気の有する熱を冷媒に吸熱させることができる。これにより、第1除湿暖房モードよりも、室内放熱器12における放熱量を増加させることができるので、第1除湿暖房モードよりも高い加熱能力で、送風空気を加熱することができる。
また、第2除湿暖房モードでは、開度パターン制御を行うので、必要吹出温度TAOの上昇に伴って、暖房用膨張弁14aの絞り開度を増加させることができる。これによれば、必要吹出温度TAOの上昇に伴って、室外熱交換器15に流れる冷媒流量を増加させて室外熱交換器15における冷媒の外気からの吸熱量を増加させて、室内放熱器12における冷媒の送風空気への放熱量を増加させることができる。
従って、第2除湿暖房モードでは、吸引側蒸発器20での冷却能力を一定に保ち、必要吹出温度TAOの上昇に伴って、室内放熱器12における送風空気の加熱能力を向上させることができる。
(b-3)第3除湿暖房モード
第3除湿暖房モードのエジェクタ式冷凍サイクル10では、図6の図表に示すように、制御装置50は、暖房用膨張弁14aを制御状態とし、冷房用膨張弁14bを制御状態とし、蒸発圧力調整弁14cを制御状態とする。また、制御装置50は、第1開閉弁23aを開き、第2開閉弁23bを開く。
第3除湿暖房モードのエジェクタ式冷凍サイクル10では、図6の図表に示すように、制御装置50は、暖房用膨張弁14aを制御状態とし、冷房用膨張弁14bを制御状態とし、蒸発圧力調整弁14cを制御状態とする。また、制御装置50は、第1開閉弁23aを開き、第2開閉弁23bを開く。
このため、第3除湿暖房モードのエジェクタ式冷凍サイクル10では、図10に示すように、第2除湿暖房モードと同様の冷媒が流れる冷媒回路に切り替えられる。
また、制御装置50は、圧縮機11に対して吹出温度制御を行う。吹出温度制御では、空調風温度センサ53によって検出された送風空気温度TAVが必要吹出温度TAOに近づくように、圧縮機11の冷媒吐出能力を制御する。
また、制御装置50は、暖房用膨張弁14aおよび冷房用膨張弁14bに対して、第1除湿暖房モードと同様の開度パターン制御を行う。
また、制御装置50は、蒸発圧力調整弁14cに対して、着霜抑制制御を行う。着霜抑制制御では、蒸発器温度Tefinが吸引側蒸発器の着霜を抑制可能な着霜基準温度(本実施形態では、0℃)以上となるように、蒸発圧力調整弁14cの絞り開度を制御する。その他の構成機器の作動は、冷房モードと同様である。
従って、第3除湿暖房モードのエジェクタ式冷凍サイクル10では、図12のモリエル線図に示すように、冷媒の状態が変化する。
すなわち、圧縮機11から吐出された冷媒(図12のa12点)が、第2除湿暖房モードと同様に、室内放熱器12にて放熱して(図12のa12点からb12点へ)、第1三方継手13aにて分岐される。第1三方継手13aにて分岐された一方の冷媒は、暖房用膨張弁14aへ流入して減圧される(図12のb12点からc12点へ)。暖房用膨張弁14aにて減圧された冷媒は、室外熱交換器15へ流入する。
第3除湿暖房モードの制御マップでは、室外熱交換器15へ流入する冷媒の温度が、外気温Tamよりも低くなるように開度バターンKPNを決定する。さらに、室外熱交換器15から流出した冷媒の圧力が、エジェクタ17のディフューザ部17dから流出した冷媒の圧力よりも低くなるように開度パターンKPNを決定する。
従って、室外熱交換器15へ流入した冷媒は、外気から吸熱する(図12のc12点からn12点へ)。室外熱交換器15から流出した冷媒は、第4三方継手13dの他方の流入口へ流入する。
第1三方継手13aにて分岐された他方の冷媒は、冷房用膨張弁14bへ流入して減圧される(図12のb12点からe12点へ)。冷房用膨張弁14bにて減圧された冷媒は、エジェクタ17のノズル部17aへ流入する。エジェクタ17では、第1除湿暖房モードと同様に、噴射冷媒および吸引冷媒が、ディフューザ部17dにて混合されて昇圧される(図12のg12点からh12点へ)。
気液分離器18の液相冷媒出口から流出した冷媒(図12のi12点)は、第1除湿暖房モードと同様に、固定絞り19にて減圧されて、吸引側蒸発器20へ流入する。吸引側蒸発器20へ流入した冷媒は、室内送風機32から送風された送風空気から吸熱して蒸発する(図12のj12点からk12点へ)。これにより、送風空気が冷却される。
気液分離器18の気相冷媒出口から流出した冷媒(図12のm12点)は、蒸発圧力調整弁14cへ流入して減圧される。蒸発圧力調整弁14cでは、気液分離器18から流出した冷媒が、室外熱交換器15から流出した冷媒と同等の圧力となるまで減圧される(図12のm12点からn12点へ)。蒸発圧力調整弁14cから流出した冷媒は、第4三方継手13dの一方の流入口へ流入する。
第4三方継手13dから流出した冷媒は、アキュムレータ21へ流入する。アキュムレータ21から流出した冷媒は、圧縮機11へ吸引されて再び圧縮される(図12のn12点からa12点へ)。
また、第3除湿暖房モードの室内空調ユニット30では、室内送風機32から送風された送風空気が、吸引側蒸発器20を通過する際に冷却される。吸引側蒸発器20にて冷却された送風空気は、室内放熱器12にて再加熱される。そして、温度および湿度の調整された送風空気が車室内の適切な箇所へ吹き出されることによって、車室内の除湿暖房が実現される。
さらに、第3除湿暖房モードでは、室外熱交換器15における冷媒蒸発温度をディフューザ部17dから流出した冷媒の圧力よりも低下させて、室外熱交換器15にて外気の有する熱を冷媒に吸熱させることができる。これにより、第2除湿暖房モードよりも、室内放熱器12における放熱量を増加させることができるので、第2除湿暖房モードよりも高い加熱能力で、送風空気を加熱することができる。
また、第3除湿暖房モードでは、開度パターン制御を行うので、必要吹出温度TAOの上昇に伴って、圧縮機11の回転数が増加して冷媒流量が増加しても暖房用膨張弁14aの絞り開度を縮小することができる。これによれば、エジェクタ17へ流入する冷媒流量を一定量に保ちながら、必要吹出温度TAOの上昇に伴って、室外熱交換器15における冷媒の外気からの吸熱量を増加させて、室内放熱器12における冷媒の送風空気への放熱量を増加させることができる。
従って、第3除湿暖房モードでは、吸引側蒸発器20での冷却能力を一定に保ち、必要吹出温度TAOの上昇に伴って、室内放熱器12における送風空気の加熱能力を向上させることができる。
(c)暖房モード
暖房モードは、送風空気を加熱して車室内へ吹き出すことによって、車室内の暖房を行う運転モードである。暖房モードは、オートスイッチ、およびエアコンスイッチが投入された状態で、外気温Tamが比較的低い温度(本実施形態では、10℃未満)になっている際や、必要吹出温度TAOが比較的高い値になっている際に選択されやすい。
暖房モードは、送風空気を加熱して車室内へ吹き出すことによって、車室内の暖房を行う運転モードである。暖房モードは、オートスイッチ、およびエアコンスイッチが投入された状態で、外気温Tamが比較的低い温度(本実施形態では、10℃未満)になっている際や、必要吹出温度TAOが比較的高い値になっている際に選択されやすい。
暖房モードでは、図6の図表に示すように、制御装置50は、暖房用膨張弁14aを制御状態とし、冷房用膨張弁14bを全閉状態とし、蒸発圧力調整弁14cを全開状態とする。また、制御装置50は、第1開閉弁23aを閉じ、第2開閉弁23bを開く。
このため、暖房モードのエジェクタ式冷凍サイクル10では、図13に示すように、圧縮機11から吐出された冷媒が、室内放熱器12、暖房用膨張弁14a、室外熱交換器15、アキュムレータ21、圧縮機11の吸入口の順に流れる冷媒回路に切り替えられる。
また、制御装置50は、圧縮機11に対して、第3除湿暖房モードと同様の吹出温度制御を行う。また、制御装置50は、暖房用膨張弁14aに対して、放熱器出口圧力制御を行う。放熱器出口圧力制御では、放熱器冷媒センサ52bによって検出された第1冷媒圧力P1が、目標第1冷媒圧力PO1に近づくように、暖房用膨張弁14aの絞り開度を制御する。
目標第1冷媒圧力PO1は、室外器出口冷媒温度T1に基づいて、予め制御装置50に記憶されている制御マップを参照して決定される。制御マップでは、エジェクタ式冷凍サイクル10のCOPが極大値に近づくように、目標第1冷媒圧力PO1を決定する。その他の構成機器の作動は、冷房モードと同様である。
従って、暖房モードのエジェクタ式冷凍サイクル10では、圧縮機11から吐出された吐出冷媒が、室内放熱器12へ流入する。室内放熱器12へ流入した冷媒は、吸引側蒸発器20を通過した送風空気に放熱する。これにより、送風空気が加熱される。
室内放熱器12へ流入した冷媒は、暖房用膨張弁14aへ流入して減圧される。暖房用膨張弁14aにて減圧された冷媒は、室外熱交換器15へ流入する。室外熱交換器15へ流入した冷媒は、外気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器15から流出した冷媒は、第2通路22bを介して、アキュムレータ21へ流入する。アキュムレータ21の気相冷媒出口から流出した冷媒は、圧縮機11へ吸引されて再び圧縮される。
また、暖房モードの室内空調ユニット30では、室内送風機32から車室内へ向けて送風された送風空気が、吸引側蒸発器20を通過する。吸引側蒸発器20を通過した送風空気は、室内放熱器12にて加熱される。そして、温度調整された送風空気が車室内の適切な箇所へ吹き出されることによって、車室内の暖房が実現される。
以上の如く、本実施形態の車両用空調装置1では、運転モードを切り替えることによって、車室内の快適な空調を行うことができる。
さらに、本実施形態の車両用空調装置1では、第1除湿暖房モード、および第2除湿暖房モードを切り替えることができるので、車室内の除湿暖房を行う際に、送風空気の加熱能力を幅広い範囲で調整することができる。これに加えて、車室内の除湿暖房を行う際に、高いCOPを発揮すること、および安定的に作動することの両立を図ることができる。
より詳細には、第1除湿暖房モードの冷媒回路では、暖房用膨張弁14aの減圧量を調整することによって、室外熱交換器15における冷媒の圧力を、外気温Tamにおける冷媒の飽和圧力よりも高い範囲で調整することができる。
このため、第1除湿暖房モードでは、暖房用膨張弁14aの減圧量を減少させて、室外熱交換器15における冷媒から外気への放熱量を増加させるに伴って、室内放熱器12における送風空気の加熱能力を連続的に低下させることができる。換言すると、第1除湿暖房モードでは、室内放熱器12にて再加熱された送風空気の温度を比較的低い温度帯で連続的に調整することができる。
また、第2除湿暖房モードの冷媒回路では、暖房用膨張弁14aの減圧量を調整することによって、室外熱交換器15における冷媒の圧力を、外気温Tamにおける冷媒の飽和圧力よりも低い範囲で調整することができる。
このため、第2除湿暖房モードでは、暖房用膨張弁14aの減圧量を増加させて、室外熱交換器15における冷媒の外気からの吸熱量を増加させるに伴って、室内放熱器12における送風空気の加熱能力を連続的に向上させることができる。換言すると、第2除湿暖房モードでは、室内放熱器12にて再加熱された送風空気の温度を比較的高い温度帯で連続的に調整することができる。
さらに、第1除湿暖房モードの実行中に、エジェクタ17の冷媒吸引能力が基準吸引能力以下となった際に、第2除湿暖房モードへ切り替える。つまり、仮に、エジェクタ17が充分な冷媒昇圧作用を発揮していても、エジェクタ17の冷媒吸引能力が基準吸引能力以下となった際には、第2除湿暖房モードへ切り替えることができる。
従って、第1除湿暖房モードおよび第2除湿暖房モードのいずれの運転モードにおいても、エジェクタ17に適切な冷媒吸引能力、および冷媒昇圧能力を発揮させることができる。その結果、本実施形態の車両用空調装置1によれば、車室内の除湿暖房を行う際に、送風空気の加熱能力を幅広い範囲で連続的に調整することができるだけでなく、高いCOPを発揮すること、および安定的に作動することの両立を図ることができる。
また、本実施形態の車両用空調装置1では、第1除湿暖房モード時に、気液分離器18から流出した液相冷媒を、固定絞り19を介して、吸引側蒸発器20へ流入させる冷媒回路に切り替える。このため、第1除湿暖房モードの冷媒回路では、吸引側蒸発器20の入口側に、圧縮機11の吐出圧を直接的に作用させることができない。
従って、第1除湿暖房モードの冷媒回路では、エジェクタ17の冷媒吸引作用を利用して気液分離器18側から吸引側蒸発器20へ冷媒を流入させている。このため、エジェクタ17の冷媒吸引能力が基準吸引能力以下となった際に、第2除湿暖房モードへ切り替えること、すなわち、エジェクタ17の冷媒吸引能力に基づいて運転モードを切り替えることは、サイクルを安定的に作動させるために極めて有効である。
また、本実施形態の車両用空調装置1では、第1除湿暖房モード、および第2除湿暖房モードに加えて、第3除湿暖房モードを実行することができる。第3除湿暖房モードでは、第2除湿暖房モードよりも高い加熱能力で送風空気を再加熱することができる。従って、送風空気の加熱能力を、より一層広い範囲で調整することができる。
(第2実施形態)
本実施形態の車両用空調装置1では、図14に示すように、吸引能力判定プログラムを変更した例を説明する。本実施形態の吸引能力判定部である制御ステップS51bでは、第2冷媒圧力P2が外気温Tamにおける冷媒の飽和圧力Pams以下となっているか否かを判定する。
本実施形態の車両用空調装置1では、図14に示すように、吸引能力判定プログラムを変更した例を説明する。本実施形態の吸引能力判定部である制御ステップS51bでは、第2冷媒圧力P2が外気温Tamにおける冷媒の飽和圧力Pams以下となっているか否かを判定する。
ここで、エジェクタ17は、第1実施形態で説明したように、ノズル部17aへ流入する冷媒の圧力Pnozが、基準圧力KPnoz以上となっている際に、基準吸引能力を発揮する。従って、第2冷媒圧力P2が第1除湿暖房モードの実行時の飽和圧力Pamsよりも高くなっていれば、エジェクタ17は、確実に基準吸引能力を発揮する。
そこで、本実施形態の吸引能力判定プログラムでは、ステップS51bにて、第2冷媒圧力P2が飽和圧力Pams以下となっている際には、エジェクタ17の冷媒吸引能力が基準吸引能力以下となっていると判定して、ステップS52へ進む。ステップS52では、運転モードが第2除湿暖房モードに変更されて、メインルーチンへ戻る。
また、ステップS51aにて、過熱度SHが基準過熱度KSH1より低くなっていると判定された際には、エジェクタ17の冷媒吸引能力が基準吸引能力より高くなっていると判定して、メインルーチンへ戻る。すなわち、運転モードが、第1除湿暖房モードに維持されて、メインルーチンへ戻る。
その他の車両用空調装置1の構成、および作動は、第1実施形態と同様である。従って、本実施形態の車両用空調装置1においても、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、車室内の除湿暖房を行う際に、送風空気の加熱能力を幅広い範囲で連続的に調整することができるだけでなく、高いCOPを発揮すること、および安定的に作動することの両立を図ることができる。
(第3実施形態)
本実施形態では、本開示に係るエジェクタ式冷凍サイクル装置を、車両用空調装置1aに適用した例を説明する。車両用空調装置1aは、エジェクタ式冷凍サイクル10aを備えている。
本実施形態では、本開示に係るエジェクタ式冷凍サイクル装置を、車両用空調装置1aに適用した例を説明する。車両用空調装置1aは、エジェクタ式冷凍サイクル10aを備えている。
エジェクタ式冷凍サイクル10aは、図15の全体構成図に示すように、第1実施形態で説明したエジェクタ式冷凍サイクル10に対して、第5三方継手13e、吸引側膨張弁14d、流出側蒸発器24が追加されている。また、エジェクタ式冷凍サイクル10aでは、エジェクタ式冷凍サイクル10に対して、気液分離器18、固定絞り19が廃止されている。
エジェクタ式冷凍サイクル10aでは、冷房用膨張弁14bの出口側に第5三方継手13eの流入口側が接続されている。第5三方継手13eの一方の流出口には、エジェクタ17のノズル部17aの入口側が接続されている。第5三方継手13eの一方の流出口には、吸引側膨張弁14dの入口側が接続されている。
従って、第5三方継手13eは、除湿暖房モード時等に、第1三方継手13aにて分岐された他方の冷媒の流れを、さらに分岐するノズル側分岐部である。
吸引側膨張弁14dは、第5三方継手13eの他方の流出口から流出した冷媒(すなわち、第5三方継手13eにて分岐された他方の冷媒)を減圧させる吸引側減圧部である。また、吸引側膨張弁14dは、吸引側蒸発器20へ流入する冷媒の流量を調整する流量調整部である。
また、エジェクタ式冷凍サイクル10aでは、エジェクタ17のディフューザ部17dの出口に、流出側蒸発器24の冷媒入口側が接続されている。流出側蒸発器24は、ディフューザ部17dから流出した冷媒と、室内送風機32から車室内へ送風された送風空気とを熱交換させる冷却用熱交換部である。
流出側蒸発器24は、冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させることによって、送風空気を冷却する流出側蒸発部である。流出側蒸発器24は、吸引側蒸発器20とともに、室内空調ユニット30の空調ケース31内の空気通路に配置されている。
より具体的には、本実施形態の流出側蒸発器24および吸引側蒸発器20は、一体的に形成されている。具体的には、流出側蒸発器24および吸引側蒸発器20は、いずれも、いわゆるタンクアンドチューブ型の熱交換器で形成されている。タンクアンドチューブ型の熱交換器は、冷媒を流通させる複数本のチューブと、複数のチューブの両端側に配置されてチューブを流通する冷媒の集合あるいは分配を行う一対の集合分配用タンクとを有している。
そして、流出側蒸発器24および吸引側蒸発器20の集合分配用タンクを同一部材にて形成することによって、流出側蒸発器24および吸引側蒸発器20を一体化させている。流出側蒸発器24および吸引側蒸発器20は、流出側蒸発器24が吸引側蒸発器20に対して送風空気流れ上流側に配置されるように配置されている。その他の車両用空調装置1aの構成は、第1実施形態で説明した車両用空調装置1と同様である。
次に、上記構成の本実施形態の車両用空調装置1aの作動について説明する。本実施形態の車両用空調装置1aは、第1実施形態と同様に、運転モードを切り替える。各運転モードにおける基本的作動は、第1実施形態と同様である。
このため、(a)冷房モード、および(b)除湿暖房モードのエジェクタ式冷凍サイクル10aでは、冷房用膨張弁14bから流出した冷媒が、エジェクタ17のノズル部17aへ流入する。
より具体的には、エジェクタ式冷凍サイクル10aでは、冷房用膨張弁14bから流出した冷媒の流れが、第5三方継手13eにて分岐される。第5三方継手13eの一方の流出口から流出した冷媒(すなわち、第5三方継手13eにて分岐された一方の冷媒)は、エジェクタ17のノズル部17aへ流入する。
ノズル部17aへ流入した冷媒は、第1実施形態と同様に、等エントロピ的に減圧されて噴射される。そして、噴射冷媒の吸引作用によって、吸引側蒸発器20から流出した冷媒が、吸引口17cから吸引される。噴射冷媒および吸引冷媒は、ディフューザ部17dにて混合されて昇圧される。
ディフューザ部17dから流出した冷媒は、流出側蒸発器24へ流入する。流出側蒸発器24へ流入した冷媒は、室内送風機32から送風された送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、送風空気が冷却される。流出側蒸発器24から流出した冷媒は、蒸発圧力調整弁14cを介して、アキュムレータ21へ流入する。
第5三方継手13eにて分岐された他方の冷媒は、吸引側膨張弁14dへ流入して減圧される。この際、制御装置50は、吸引側蒸発器20の出口側冷媒の過熱度SHに基づいて、予め制御装置50に記憶されている制御マップを参照して、吸引側膨張弁14dの絞り開度を決定する。
制御マップでは、ノズル部17aへ流入する冷媒流量に対する吸引側膨張弁14dへ流入する冷媒流量の流量比ηが適切な値となるように、吸引側膨張弁14dの絞り開度を決定する。
吸引側膨張弁14dから流出した冷媒は、吸引側蒸発器20へ流入する。吸引側蒸発器20へ流入した冷媒は、流出側蒸発器24にて冷却された送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、流出側蒸発器24にて冷却された送風空気が、さらに冷却される。吸引側蒸発器20から流出した冷媒は、エジェクタ17の吸引口17cから吸引される。
また、(a)冷房モード、および(b)除湿暖房モードの室内空調ユニット30では、送風空気が流出側蒸発器24、吸引側蒸発器20を通過する際に冷却される。冷却された送風空気は、必要に応じて室内放熱器12にて加熱される。そして、温度調整された送風空気が車室内の適切な箇所へ吹き出されることによって、(a)冷房モードでは車室内の冷房が実現され、(b)除湿暖房モードでは、除湿暖房が実現される。
その他の車両用空調装置1aの作動は、第1実施形態と同様である。従って、本実施形態の車両用空調装置1aにおいても、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、車室内の除湿暖房を行う際に、送風空気の加熱能力を幅広い範囲で連続的に調整することができるだけでなく、高いCOPを発揮すること、および安定的に作動することの両立を図ることができる。
(第4実施形態)
本実施形態では、本開示に係るエジェクタ式冷凍サイクル装置を、車両用空調装置1bに適用した例を説明する。車両用空調装置1bは、エジェクタ式冷凍サイクル10bを備えている。
本実施形態では、本開示に係るエジェクタ式冷凍サイクル装置を、車両用空調装置1bに適用した例を説明する。車両用空調装置1bは、エジェクタ式冷凍サイクル10bを備えている。
エジェクタ式冷凍サイクル10bは、図16の全体構成図に示すように、第3実施形態で説明したエジェクタ式冷凍サイクル10aに対して、内部熱交換器25が追加されている。また、エジェクタ式冷凍サイクル10bでは、エジェクタ式冷凍サイクル10aに対して、流出側蒸発器24が廃止されている。
内部熱交換器25は、高圧側通路、および低圧側通路を有し、高圧側通路を有する高圧側の冷媒と低圧側通路を流通する低圧側の冷媒とを熱交換させる。
高圧側通路の入口には、第2三方継手13bの一方の流出口側が接続されている。高圧側通路の出口には、第1逆止弁16aを介して、第3三方継手13cの一方の流入口側が接続されている。低圧側通路の入口には、エジェクタ17のディフューザ部17dの出口側が接続されている。低圧側通路の出口には、蒸発圧力調整弁14cの入口側が接続されている。
このため、内部熱交換器25の高温側通路には、第2三方継手13bを介して室外熱交換器15から流出した冷媒が流入する。内部熱交換器25の低温側通路には、エジェクタ17から流出した冷媒が流入する。
従って、内部熱交換器25は、室外熱交換器15から流出した冷媒と、エジェクタ17から流出した冷媒とを熱交換させる内部熱交換部である。その他の車両用空調装置1bの構成は、第3実施形態で説明した車両用空調装置1aと同様である。
次に、上記構成の本実施形態の車両用空調装置1bの作動について説明する。本実施形態の車両用空調装置1aは、第1実施形態と同様に、運転モードを切り替える。各運転モードにおける基本的作動は、第1実施形態と同様である。
このため、(a)冷房モード、および(b)除湿暖房モードのエジェクタ式冷凍サイクル10bでは、冷房用膨張弁14bから流出した冷媒が、エジェクタ17のノズル部17aへ流入する。
より具体的には、エジェクタ式冷凍サイクル10bでは、第2実施形態と同様に、第5三方継手13eにて分岐された一方の冷媒が、エジェクタ17のノズル部17aへ流入する。そして、ディフューザ部17dから流出した冷媒が、内部熱交換器25の低圧側通路へ流入する。
内部熱交換器25の低圧側通路から流出した冷媒は、蒸発圧力調整弁14cを介して、アキュムレータ21へ流入する。さらに、第2実施形態と同様に、第5三方継手13eにて分岐された他方の冷媒が、吸引側蒸発器20にて送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、送風空気が冷却される。
さらに、(a)冷房モード、および(b-1)除湿暖房モードのエジェクタ式冷凍サイクル10bでは、室外熱交換器15から流出した冷媒が、内部熱交換器25の高温側通路へ流入する。内部熱交換器25では、高温側通路を流通する冷媒と高温側通路を流通する冷媒が熱交換して、高温側通路から流出する冷媒のエンタルピが低下する。
内部熱交換器25の高温側通路から流出した冷媒は、冷房用膨張弁14b、および吸引側膨張弁14dを介して、吸引側蒸発器20へ流入する。従って、(a)冷房モード、および(b-1)除湿暖房モードでは、吸引側蒸発器20にて発揮される冷凍能力を拡大させることができ、より一層のCOPを向上させることができる。
その他の車両用空調装置1bの作動は、第1実施形態と同様である。従って、本実施形態の車両用空調装置1bおいても、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、車室内の除湿暖房を行う際に、送風空気の加熱能力を幅広い範囲で連続的に調整することができるだけでなく、高いCOPを発揮すること、および安定的に作動することの両立を図ることができる。
本開示は上述の実施形態に限定されることなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。
上述の実施形態では、本開示に係るエジェクタ式冷凍サイクル装置を、車両用空調装置に適用した例を説明したが、エジェクタ式冷凍サイクル装置の適用対象は、車両用空調装置に限定されない。
例えば、定置型の空調装置や、冷温保存庫に適用してもよい。冷温保存庫は、温度調整対象物を所望の温度で保温する保存庫である。例えば、特定の吸着対象物を吸着する吸着装置に適応してもよい。吸着装置は、水分を除去した吸着対象流体(例えば、二酸化炭素を含有するガス)を、所定の温度に再加熱して吸着材に吸着して回収する装置である。
また、第3実施形態では、流出側蒸発器24および吸引側蒸発器20を一体的に形成して、送風空気を冷却するために用いた例を説明したが、これに限定されない。例えば、流出側蒸発器24および吸引側蒸発器20を別部材で形成し、それぞれ異なる空間へ送風される送風空気を冷却するようになっていてもよい。また、一方の蒸発器で空調用の送風空気を冷却し、他方の蒸発器で冷却水を冷却するようになっていてもよい。
本開示に係るエジェクタ式冷凍サイクル装置の構成は、上述の実施形態に開示された構成に限定されない。
例えば、上述の実施形態では、加熱部として、室内放熱器12を採用した例を説明したが、加熱部は、室内放熱器に限定されない。例えば、加熱部として、熱媒体を循環させる高温側熱媒体循環回路に、高温側ポンプ、水-冷媒熱交換器、ヒータコア等を配置したものを採用してもよい。
水-冷媒熱交換器は、圧縮機11から吐出された高圧冷媒と高温側ポンプから圧送された高温側熱媒体とを熱交換させる熱交換器である。ヒータコアは、水-冷媒熱交換器にて加熱された高温側熱媒体と送風空気とを熱交換させる加熱用熱交換器である。ヒータコアを室内空調ユニット30の空気通路内に室内放熱器12と同様に配置すればよい。
また、上述した実施形態では、蒸発圧力調整弁14cとして、電気式の可変絞り機構を採用した例を説明したが、蒸発圧力調整弁として、機械的機構で構成された可変絞り機構を採用してもよい。具体的には、吸引側蒸発器20の出口側冷媒の圧力上昇、あるいは、エジェクタ17から流出した冷媒の圧力上昇に伴って、弁開度を増加させる機械的機構で構成された可変絞り機構を採用すればよい。
また、上述した実施形態で説明した効果を得ることのできる範囲で、複数のサイクル構成機器の一体化を行ってもよい。例えば、冷房用膨張弁14bとエジェクタ17とを別体で構成した例を説明したが、冷房用膨張弁14bとエジェクタ17とを一体的に構成してもよい。具体的には、ノズル部17aの冷媒通路内に、ニードル状の弁体を配置し、弁体を変位させることで、冷房用膨張弁14bと同様の機能を発揮させるようにしてもよい。
また、エジェクタ17あるいは吸引側蒸発器20に対して、並列的に接続される補助蒸発部を追加してもよい。そして、補助蒸発部を用いて、作動時に発熱する発熱機器を冷却可能に構成されていてもよい。
具体的には、ノズル部17aもしくは冷房用膨張弁14bの入口側と蒸発圧力調整弁14cの出口側とを接続する並列通路を追加する。さらに、並列回路に、並列通路用膨張弁、補助蒸発部としてのチラーを配置する。チラーは、並列通路用膨張弁にて減圧された低圧冷媒と冷却水とを熱交換させる熱交換器である。そして、チラーにて冷却された冷却水を用いて、バッテリ、モータジェネレータ、インバータ等の発熱機器を冷却可能に構成されていてもよい。
また、制御装置50の入力側に接続される制御用のセンサ群は、上述の実施形態に開示された検出部に限定されない。必要に応じて各種検出部を追加してもよい。
また、上述の実施形態では、エジェクタ式冷凍サイクル装置の冷媒として、二酸化炭素を採用した例を説明したが、冷媒はこれに限定されない。例えば、R134a、R600a、R410A、R404A、R32、R407C、R290、およびこれらの混合冷媒を採用して、高圧側の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もよい。
本開示に係るエジェクタ式冷凍サイクル装置の作動態様は、上述の実施形態に開示された構成に限定されない。
上述の実施形態では、各種運転モードを実行可能な車両用空調装置1~1bについて説明したが、上述した全ての運転モードを実行可能である必要はない。本開示に係る空調装置は、少なくとも(b-1)第1除湿暖房モード、および(b-2)第2除湿暖房モードを実行可能であれば、上述した実施形態で説明した効果を得ることができる。
すなわち、車室内の除湿暖房を行う際に、送風空気の加熱能力を幅広い範囲で連続的に調整することができるだけでなく、高いCOPを発揮すること、および安定的に作動することの両立を図ることができる。
また、吸引能力判定部は、第1実施形態、第2実施形態にて説明した判定部に限定されない。例えば、ノズル部17aへ流入する冷媒の圧力Pnozから外気温Tamにおける冷媒の飽和圧力Pamsを減算した圧力差ΔP2が予め定めた基準圧力差KΔP2以下になっている際に、エジェクタ17の冷媒吸引能力が基準吸引能力以下になっていると判定する吸引能力判定部を採用してもよい。
例えば、エジェクタ17の昇圧量ΔP1が予め定めた基準昇圧量KΔP1以下になっている際に、エジェクタ17の冷媒吸引能力が基準吸引能力以下になっていると判定する吸引能力判定部を採用してもよい。昇圧量ΔP1は、エジェクタ17のディフューザ部17dの出口側の冷媒圧力から吸引口17c側の冷媒圧力を減算した値で定義することができる。あるいは、昇圧量ΔP1は、エジェクタ17のディフューザ部17dの出口側の冷媒圧力から吸引側蒸発器20の出口側の冷媒圧力を減算した値で定義することができる。
さらに、2つ以上の判定基準を組み合わせて、エジェクタの冷媒吸引能力が予め定めた基準吸引能力以下となっているか否かを判定する吸引能力判定部を採用してもよい。
上記の各実施形態に開示された手段は、実施可能な範囲で適宜組み合わせてもよい。例えば、第2実施形態で説明した吸引能力判定部を、第3、第4実施形態で説明したエジェクタ式冷凍サイクル装置に適用してもよい。
本明細書に開示されたエジェクタ式冷凍サイクル装置の特徴を以下の通り示す。
(項目1)
冷媒を圧縮して吐出する圧縮部(11)と、
前記圧縮部から吐出された吐出冷媒を熱源として温度調整対象物を加熱する加熱部(12)と、
前記加熱部から流出した前記冷媒の流れを分岐する分岐部(13a)と、
前記冷媒を減圧させる室外側減圧部(14a)と、
前記室外側減圧部から流出した前記冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換部(15)と、
前記冷媒を蒸発させて前記温度調整対象物を冷却する吸引側蒸発部(20)と、
前記冷媒を減圧させて噴射するノズル部(17a)と、前記吸引側蒸発部から流出した前記冷媒を吸引する吸引口(17c)、および前記ノズル部から噴射された噴射冷媒と前記吸引口から吸引された吸引冷媒とを混合させて昇圧させる昇圧部(17d)が形成されたボデー部(17b)と、を有するエジェクタ(17)と、
冷媒回路を切り替える冷媒回路切替部(23a、23b)と、を備え、
前記吸引側蒸発部にて冷却された前記温度調整対象物を前記加熱部にて再加熱する運転モードとして、直列再加熱モード、および並列再加熱モードを有し、
前記直列再加熱モードでは、前記冷媒回路切替部が、前記加熱部から流出した前記冷媒を前記室外側減圧部へ流入させ、前記室外熱交換部から流出した前記冷媒を前記ノズル部へ流入させる冷媒回路に切り替え、
前記並列再加熱モードでは、前記冷媒回路切替部が、前記分岐部にて分岐された一方の前記冷媒を前記室外側減圧部へ流入させ、前記分岐部にて分岐された他方の前記冷媒を前記ノズル部へ流入させる冷媒回路に切り替え、
前記直列再加熱モードの実行中に、前記エジェクタの冷媒吸引能力が予め定めた基準吸引能力以下となっている際に、前記並列再加熱モードへ切り替えるエジェクタ式冷凍サイクル装置。
(項目2)
前記冷媒吸引能力が前記基準吸引能力以下となっていることを判定する吸引能力判定部(S51a)を、備え、
前記吸引能力判定部は、前記吸引側蒸発部の出口側冷媒の過熱度(SH)が、予め定めた基準過熱度(KSH1)以上となっている際に、前記冷媒吸引能力が前記基準吸引能力以下になっていると判定する項目1に記載のエジェクタ式冷凍サイクル装置。
(項目3)
前記冷媒吸引能力が前記基準吸引能力以下となっていることを判定する吸引能力判定部(S51b)を、備え、
前記吸引能力判定部は、前記室外熱交換部の出口側冷媒の圧力(P2)が、外気温における前記冷媒の飽和圧力(Pams)以下となっている際に、前記冷媒吸引能力が前記基準吸引能力以下になっていると判定する項目1または2に記載のエジェクタ式冷凍サイクル装置。
(項目4)
前記エジェクタから流出した前記冷媒の気液を分離する気液分離部(18)と、
前記気液分離部にて分離された液相冷媒を減圧させて前記吸引側蒸発部の入口側へ流出させる分離器側減圧部(19)と、を備える項目1ないし3のいずれか1つに記載のエジェクタ式冷凍サイクル装置。
(項目5)
前記分岐部にて分岐された他方の前記冷媒の流れを分岐するノズル側分岐部(13e)と、
前記冷媒を減圧させて前記吸引側蒸発部の入口側へ流出させる吸引側減圧部(14d)と、
前記エジェクタから流出した前記冷媒を蒸発させて前記温度調整対象物を冷却する流出側蒸発部(24)と、を備え、
前記ノズル側分岐部(13e)の一方の流出口には、前記ノズル部(17a)の入口側が接続されており、
前記ノズル側分岐部(13e)の他方の流出口には、前記吸引側減圧部の入口側が接続されており、
前記流出側蒸発部の冷媒出口には、前記圧縮部の吸入口側が接続されている項目1ないし3のいずれか1つに記載のエジェクタ式冷凍サイクル装置。
(項目6)
前記分岐部にて分岐された他方の前記冷媒の流れを分岐するノズル側分岐部(13e)と、
前記冷媒を減圧させて前記吸引側蒸発部の入口側へ流出させる吸引側減圧部(14d)と、
前記室外熱交換部から流出した前記冷媒と前記エジェクタから流出した前記冷媒とを熱交換させる内部熱交換部(25)と、を備え、
前記ノズル側分岐部(13e)の一方の流出口には、前記ノズル部(17a)の入口側が接続されており、
前記ノズル側分岐部(13e)の他方の流出口には、前記吸引側減圧部の入口側が接続されている項目1ないし3のいずれか1つに記載のエジェクタ式冷凍サイクル装置。
(項目1)
冷媒を圧縮して吐出する圧縮部(11)と、
前記圧縮部から吐出された吐出冷媒を熱源として温度調整対象物を加熱する加熱部(12)と、
前記加熱部から流出した前記冷媒の流れを分岐する分岐部(13a)と、
前記冷媒を減圧させる室外側減圧部(14a)と、
前記室外側減圧部から流出した前記冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換部(15)と、
前記冷媒を蒸発させて前記温度調整対象物を冷却する吸引側蒸発部(20)と、
前記冷媒を減圧させて噴射するノズル部(17a)と、前記吸引側蒸発部から流出した前記冷媒を吸引する吸引口(17c)、および前記ノズル部から噴射された噴射冷媒と前記吸引口から吸引された吸引冷媒とを混合させて昇圧させる昇圧部(17d)が形成されたボデー部(17b)と、を有するエジェクタ(17)と、
冷媒回路を切り替える冷媒回路切替部(23a、23b)と、を備え、
前記吸引側蒸発部にて冷却された前記温度調整対象物を前記加熱部にて再加熱する運転モードとして、直列再加熱モード、および並列再加熱モードを有し、
前記直列再加熱モードでは、前記冷媒回路切替部が、前記加熱部から流出した前記冷媒を前記室外側減圧部へ流入させ、前記室外熱交換部から流出した前記冷媒を前記ノズル部へ流入させる冷媒回路に切り替え、
前記並列再加熱モードでは、前記冷媒回路切替部が、前記分岐部にて分岐された一方の前記冷媒を前記室外側減圧部へ流入させ、前記分岐部にて分岐された他方の前記冷媒を前記ノズル部へ流入させる冷媒回路に切り替え、
前記直列再加熱モードの実行中に、前記エジェクタの冷媒吸引能力が予め定めた基準吸引能力以下となっている際に、前記並列再加熱モードへ切り替えるエジェクタ式冷凍サイクル装置。
(項目2)
前記冷媒吸引能力が前記基準吸引能力以下となっていることを判定する吸引能力判定部(S51a)を、備え、
前記吸引能力判定部は、前記吸引側蒸発部の出口側冷媒の過熱度(SH)が、予め定めた基準過熱度(KSH1)以上となっている際に、前記冷媒吸引能力が前記基準吸引能力以下になっていると判定する項目1に記載のエジェクタ式冷凍サイクル装置。
(項目3)
前記冷媒吸引能力が前記基準吸引能力以下となっていることを判定する吸引能力判定部(S51b)を、備え、
前記吸引能力判定部は、前記室外熱交換部の出口側冷媒の圧力(P2)が、外気温における前記冷媒の飽和圧力(Pams)以下となっている際に、前記冷媒吸引能力が前記基準吸引能力以下になっていると判定する項目1または2に記載のエジェクタ式冷凍サイクル装置。
(項目4)
前記エジェクタから流出した前記冷媒の気液を分離する気液分離部(18)と、
前記気液分離部にて分離された液相冷媒を減圧させて前記吸引側蒸発部の入口側へ流出させる分離器側減圧部(19)と、を備える項目1ないし3のいずれか1つに記載のエジェクタ式冷凍サイクル装置。
(項目5)
前記分岐部にて分岐された他方の前記冷媒の流れを分岐するノズル側分岐部(13e)と、
前記冷媒を減圧させて前記吸引側蒸発部の入口側へ流出させる吸引側減圧部(14d)と、
前記エジェクタから流出した前記冷媒を蒸発させて前記温度調整対象物を冷却する流出側蒸発部(24)と、を備え、
前記ノズル側分岐部(13e)の一方の流出口には、前記ノズル部(17a)の入口側が接続されており、
前記ノズル側分岐部(13e)の他方の流出口には、前記吸引側減圧部の入口側が接続されており、
前記流出側蒸発部の冷媒出口には、前記圧縮部の吸入口側が接続されている項目1ないし3のいずれか1つに記載のエジェクタ式冷凍サイクル装置。
(項目6)
前記分岐部にて分岐された他方の前記冷媒の流れを分岐するノズル側分岐部(13e)と、
前記冷媒を減圧させて前記吸引側蒸発部の入口側へ流出させる吸引側減圧部(14d)と、
前記室外熱交換部から流出した前記冷媒と前記エジェクタから流出した前記冷媒とを熱交換させる内部熱交換部(25)と、を備え、
前記ノズル側分岐部(13e)の一方の流出口には、前記ノズル部(17a)の入口側が接続されており、
前記ノズル側分岐部(13e)の他方の流出口には、前記吸引側減圧部の入口側が接続されている項目1ないし3のいずれか1つに記載のエジェクタ式冷凍サイクル装置。
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
Claims (6)
- 冷媒を圧縮して吐出する圧縮部(11)と、
前記圧縮部から吐出された吐出冷媒を熱源として温度調整対象物を加熱する加熱部(12)と、
前記加熱部から流出した前記冷媒の流れを分岐する分岐部(13a)と、
前記冷媒を減圧させる室外側減圧部(14a)と、
前記室外側減圧部から流出した前記冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換部(15)と、
前記冷媒を蒸発させて前記温度調整対象物を冷却する吸引側蒸発部(20)と、
前記冷媒を減圧させて噴射するノズル部(17a)と、前記吸引側蒸発部から流出した前記冷媒を吸引する吸引口(17c)、および前記ノズル部から噴射された噴射冷媒と前記吸引口から吸引された吸引冷媒とを混合させて昇圧させる昇圧部(17d)が形成されたボデー部(17b)と、を有するエジェクタ(17)と、
冷媒回路を切り替える冷媒回路切替部(23a、23b)と、を備え、
前記吸引側蒸発部にて冷却された前記温度調整対象物を前記加熱部にて再加熱する運転モードとして、直列再加熱モード、および並列再加熱モードを有し、
前記直列再加熱モードでは、前記冷媒回路切替部が、前記加熱部から流出した前記冷媒を前記室外側減圧部へ流入させ、前記室外熱交換部から流出した前記冷媒を前記ノズル部へ流入させる冷媒回路に切り替え、
前記並列再加熱モードでは、前記冷媒回路切替部が、前記分岐部にて分岐された一方の前記冷媒を前記室外側減圧部へ流入させ、前記分岐部にて分岐された他方の前記冷媒を前記ノズル部へ流入させる冷媒回路に切り替え、
前記直列再加熱モードの実行中に、前記エジェクタの冷媒吸引能力が予め定めた基準吸引能力以下となっている際に、前記並列再加熱モードへ切り替えるエジェクタ式冷凍サイクル装置。 - 前記冷媒吸引能力が前記基準吸引能力以下となっていることを判定する吸引能力判定部(S51a)を、備え、
前記吸引能力判定部は、前記吸引側蒸発部の出口側冷媒の過熱度(SH)が、予め定めた基準過熱度(KSH1)以上となっている際に、前記冷媒吸引能力が前記基準吸引能力以下になっていると判定する請求項1に記載のエジェクタ式冷凍サイクル装置。 - 前記冷媒吸引能力が前記基準吸引能力以下となっていることを判定する吸引能力判定部(S51b)を、備え、
前記吸引能力判定部は、前記室外熱交換部の出口側冷媒の圧力(P2)が、外気温における前記冷媒の飽和圧力(Pams)以下となっている際に、前記冷媒吸引能力が前記基準吸引能力以下になっていると判定する請求項1に記載のエジェクタ式冷凍サイクル装置。 - 前記エジェクタから流出した前記冷媒の気液を分離する気液分離部(18)と、
前記気液分離部にて分離された液相冷媒を減圧させて前記吸引側蒸発部の入口側へ流出させる分離器側減圧部(19)と、を備える請求項1ないし3のいずれか1つに記載のエジェクタ式冷凍サイクル装置。 - 前記分岐部にて分岐された他方の前記冷媒の流れを分岐するノズル側分岐部(13e)と、
前記冷媒を減圧させて前記吸引側蒸発部の入口側へ流出させる吸引側減圧部(14d)と、
前記エジェクタから流出した前記冷媒を蒸発させて前記温度調整対象物を冷却する流出側蒸発部(24)と、を備え、
前記ノズル側分岐部(13e)の一方の流出口には、前記ノズル部(17a)の入口側が接続されており、
前記ノズル側分岐部(13e)の他方の流出口には、前記吸引側減圧部の入口側が接続されており、
前記流出側蒸発部の冷媒出口には、前記圧縮部の吸入口側が接続されている請求項1ないし3のいずれか1つに記載のエジェクタ式冷凍サイクル装置。 - 前記分岐部にて分岐された他方の前記冷媒の流れを分岐するノズル側分岐部(13e)と、
前記冷媒を減圧させて前記吸引側蒸発部の入口側へ流出させる吸引側減圧部(14d)と、
前記室外熱交換部から流出した前記冷媒と前記エジェクタから流出した前記冷媒とを熱交換させる内部熱交換部(25)と、を備え、
前記ノズル側分岐部(13e)の一方の流出口には、前記ノズル部(17a)の入口側が接続されており、
前記ノズル側分岐部(13e)の他方の流出口には、前記吸引側減圧部の入口側が接続されている請求項1ないし3のいずれか1つに記載のエジェクタ式冷凍サイクル装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2024-109564 | 2024-07-08 | ||
| JP2024109564 | 2024-07-08 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2026014033A1 true WO2026014033A1 (ja) | 2026-01-15 |
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ID=98386490
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2025/016724 Pending WO2026014033A1 (ja) | 2024-07-08 | 2025-05-07 | エジェクタ式冷凍サイクル装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2026014033A1 (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011080729A (ja) * | 2009-10-09 | 2011-04-21 | Saginomiya Seisakusho Inc | 空調装置 |
| WO2014076903A1 (ja) * | 2012-11-16 | 2014-05-22 | 株式会社デンソー | エジェクタ |
| WO2015040850A1 (ja) * | 2013-09-23 | 2015-03-26 | 株式会社デンソー | エジェクタ式冷凍サイクル |
| JP2019020062A (ja) * | 2017-07-19 | 2019-02-07 | 株式会社デンソー | エジェクタ式冷凍サイクル |
-
2025
- 2025-05-07 WO PCT/JP2025/016724 patent/WO2026014033A1/ja active Pending
Patent Citations (4)
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