JP2015137779A - ヒートポンプサイクル - Google Patents
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Abstract
【解決手段】室内凝縮器12から流出した冷媒を減圧させる第1暖房用膨張弁15と、第1暖房用膨張弁15にて減圧された冷媒の気液を分離する気液分離器16と、気液分離器16から流出した液相冷媒を減圧させて室外熱交換器20の入口側へ流出させる中間圧固定絞り17と、室内凝縮器12から流出した冷媒を第1暖房用膨張弁15等を迂回させて室外熱交換器20の入口側へ導く迂回通路14cと、迂回通路14cに配置された第2暖房用膨張弁19とを備える構成とする。これによれば、冷媒の充填時に第1暖房用膨張弁15および第2暖房用膨張弁19の双方を全開とすることで、サイクルのいずれの冷媒流路にチャージングポートCP1、CP2を設けても冷媒を適切に充填することができる。
【選択図】図2
Description
第1減圧手段(15)および第3減圧手段(19)は、冷媒通路を閉塞させる全閉機能を有しているヒートポンプサイクルを特徴とする。
第1、第2加熱モードでは、低圧側開閉手段(24)が低圧側迂回通路(14e)を開くようにし、熱交換対象流体を冷却する冷却モードでは、第1減圧手段(15)が全閉となるとともに、第3減圧手段(19)が全開となり、低圧側開閉手段(24)が低圧側迂回通路(14e)を閉じるようにしてもよい。
図1〜図8を用いて、本発明の第1実施形態について説明する。本実施形態では、本発明に係るヒートポンプサイクル10を、走行用電動モータから車両走行用の駆動力を得る電気自動車の車両用空調装置1に適用している。このヒートポンプサイクル10は、車両用空調装置1において、空調対象空間である車室内へ送風される送風空気を冷却あるいは加熱する機能を果たす。従って、本実施形態の熱交換対象流体は、送風空気である。
冷房モードは、操作パネルの作動スイッチが投入(ON)された状態で、選択スイッチによって冷房モードが選択されると実行される。冷房モードでは、空調制御装置40が、第1暖房用膨張弁15を全閉とし、第2暖房用膨張弁19を全開とし、冷房用膨張弁21を減圧作用を発揮する絞り状態とし、低圧側開閉弁24を閉じる。従って、冷房モードは、特許請求の範囲に記載された冷却モードに対応する運転モードである。
TAO=Kset×Tset−Kr×Tr−Kam×Tam−Ks×As+C…(F1)
なお、Tsetは操作パネルの温度設定スイッチによって設定された車室内設定温度、Trは内気センサによって検出された車室内温度(内気温)、Tamは外気センサによって検出された外気温、Asは日射センサ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。
次に、除湿暖房モードについて説明する。除湿暖房モードは、冷房モード時に車室内温度設定スイッチによって設定された設定温度Tsetが外気温Tamよりも高い温度に設定された際に実行される。
第1除湿暖房モードは、目標吹出温度TAOが予め定めた基準除湿暖房温度以下となっている際に実行される。第1除湿暖房モードでは、第2暖房用膨張弁19を全開とし、冷房用膨張弁21を絞り状態とする。なお、冷房用膨張弁21の絞り開度は、冷房用膨張弁21へ流入する冷媒の過冷却度が、COPが略最大値に近づくように決定された目標過冷却度に近づくように決定される。
第1除湿暖房モードは、目標吹出温度TAOが予め定めた基準除湿暖房温度より高くなっている際に実行される。第2除湿暖房モードでは、第2暖房用膨張弁19を絞り状態とし、冷房用膨張弁21を全開とする。なお、第2暖房用膨張弁19の絞り開度は、第2暖房用膨張弁19へ流入する冷媒の過冷却度が、COPが略最大値に近づくように決定された目標過冷却度に近づくように決定される。
次に、暖房モードについて説明する。暖房モードは、操作パネルの作動スイッチが投入(ON)された状態で、選択スイッチによって暖房モードが選択されると実行される。
第1暖房モードでは、空調制御装置40が、第1暖房用膨張弁15を絞り状態とし、第2暖房用膨張弁19を全閉とし、冷房用膨張弁21を全閉とし、低圧側開閉弁24を開く。従って、第1暖房モードは、特許請求の範囲に記載された第1加熱モードに対応する運転モードである。
第2暖房モードでは、空調制御装置40が、第1暖房用膨張弁15を全閉とし、第2暖房用膨張弁19を絞り状態とし、冷房用膨張弁21を全閉とし、低圧側開閉弁24を開く。従って、第2暖房モードは、特許請求の範囲に記載された第2加熱モードに対応する運転モードである。
本実施形態では、第1実施形態に対して、第1三方継手13a、気液分離器側通路14aの少なくとも一部、第1暖房用膨張弁15、迂回通路14cの少なくとも一部、および第2暖房用膨張弁19(すなわち、図9の一点鎖線で囲まれた範囲内のサイクル構成機器および構成部材)を統合弁100として一体に構成した例を説明する。
本実施形態では、第2実施形態と同様に、図9の一点鎖線で囲まれた範囲内のサイクル構成機器等を統合弁110として一体に構成した例を説明する。本実施形態の統合弁110は、図11の模式的な断面図に示すように、第2実施形態に対して、第1弁体部15aおよび第2弁体部19aの双方を共通する駆動部110a(駆動手段)によって駆動変位させる構成になっている。
本実施形態では、第1実施形態に対して、気液分離器16、中間圧固定絞り17、暖房用逆止弁18、および室外熱交換器20(すなわち、図13の一点鎖線で囲まれた範囲内のサイクル構成機器および構成部材)を、図14に示すように、気液分離器一体型熱交換器200として一体に構成した例を説明する。
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明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。
11a、11b、11c 吸入ポート、中間圧ポート、吐出ポート
12 室内凝縮器(放熱器)
14b、14c 中間圧冷媒通路、迂回通路
15 第1暖房用膨張弁(第1減圧手段)
16 気液分離器
17 中間圧固定絞り(第2減圧手段)
19 第2暖房用膨張弁(第3減圧手段)
20 室外熱交換器
Claims (7)
- 吸入ポート(11a)から吸入した低圧冷媒を高圧冷媒となるまで圧縮して吐出ポート(11c)から吐出するとともに、サイクル内の中間圧冷媒を流入させて圧縮過程の冷媒に合流させる中間圧ポート(11b)を有する圧縮機(11)と、
前記吐出ポート(11c)から吐出された高圧冷媒と熱交換対象流体とを熱交換させる放熱器(12)と、
前記放熱器(12)から流出した高圧冷媒を減圧させる第1減圧手段(15)と、
前記第1減圧手段(15)にて中間圧冷媒となるまで減圧された冷媒の気液を分離する気液分離手段(16)と、
前記気液分離手段(16)にて分離された気相冷媒を前記中間圧ポート(11b)側へ導く中間圧冷媒通路(14b)と、
前記気液分離手段(16)にて分離された液相冷媒を減圧させる第2減圧手段(17)と、
前記放熱器(12)から流出した高圧冷媒を、前記第1減圧手段(15)、前記気液分離手段(16)および前記第2減圧手段(17)を迂回させて流す迂回通路(14c)と、
前記迂回通路(14c)を流通する高圧冷媒を減圧させる第3減圧手段(19)と、
前記第2減圧手段(17)にて減圧された冷媒および前記第3減圧手段(19)にて減圧された冷媒のうち一方の冷媒を、外気と熱交換させて、前記吸入ポート(11a)の上流側へ流出させる室外熱交換器(20)と、
サイクル内へ冷媒を充填するためのチャージングポート(CP1、CP2)と、備え、
前記第1減圧手段(15)および前記第3減圧手段(19)は、冷媒通路を閉塞させる全閉機能を有していることを特徴とするヒートポンプサイクル。 - 前記熱交換対象流体を加熱する第1加熱モードでは、前記第1減圧手段(15)が減圧作用を発揮する絞り状態となるとともに、前記第3減圧手段(19)が全閉となり、
前記熱交換対象流体を前記第1加熱モードとは異なる加熱能力で加熱する第2加熱モードでは、前記第1減圧手段(15)が全閉となるとともに、前記第3減圧手段(19)が減圧作用を発揮する絞り状態となることを特徴とする請求項1に記載のヒートポンプサイクル。 - 前記室外熱交換器(20)から流出した冷媒を減圧させる第4減圧手段(21)と、
前記第4減圧手段(21)にて減圧された冷媒と前記熱交換対象流体とを熱交換させて、前記吸入ポート(11a)の上流側へ流出させる蒸発器(22)と、
前記室外熱交換器(20)から流出した冷媒を前記第4減圧手段(21)および前記蒸発器(22)を迂回させて前記吸入ポート(11a)の上流側へ導く低圧側迂回通路(14e)と、
前記低圧側迂回通路(14e)を開閉する低圧側開閉手段(24)と、を備え、
前記第1、第2加熱モードでは、前記低圧側開閉手段(24)が前記低圧側迂回通路(14e)を開き、
前記熱交換対象流体を冷却する冷却モードでは、前記第1減圧手段(15)が全閉となるとともに、前記第3減圧手段(19)が全開となり、前記低圧側開閉手段(24)が前記低圧側迂回通路(14e)を閉じることを特徴とする請求項2に記載のヒートポンプサイクル。 - 前記第1減圧手段(15)および前記第3減圧手段(19)は、前記第1減圧手段(15)にて絞り開度を変化させる第1弁体部(15a)および前記第3減圧手段(19)にて絞り開度を変化させる第2弁体部(19a)の双方を、同一のハウジング(101)の内部に収容することによって、一体に構成されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載のヒートポンプサイクル。
- 前記第1弁体部(15a)および前記第2弁体部(19a)は、共通する駆動手段(110a)によって駆動されることを特徴とする請求項4に記載のヒートポンプサイクル。
- 前記室外熱交換器(20)は、冷媒を流通させる複数本のチューブ(20a)、および前記複数本のチューブ(20a)の端部に接続されて冷媒の集合あるいは分配を行うタンク(20b)を有し、
前記気液分離手段(16)および前記室外熱交換器(20)は、前記気液分離手段(16)および前記タンク(20b)が、ろう付け接合されていることによって、一体に構成されていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載のヒートポンプサイクル。 - 前記吐出ポート(11c)から前記第1減圧手段(15)の入口側へ至る冷媒経路および前記吐出ポート(11c)から前記第3減圧手段(19)を介して前記室外熱交換器(20)の冷媒入口側へ至る冷媒経路のうち少なくとも一方には、サイクル内へ冷媒を充填するためのチャージングポート(CP1)が配置されていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載のヒートポンプサイクル。
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