JP2023046573A - Heat pump type temperature adjustment device - Google Patents
Heat pump type temperature adjustment device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2023046573A JP2023046573A JP2021155242A JP2021155242A JP2023046573A JP 2023046573 A JP2023046573 A JP 2023046573A JP 2021155242 A JP2021155242 A JP 2021155242A JP 2021155242 A JP2021155242 A JP 2021155242A JP 2023046573 A JP2023046573 A JP 2023046573A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- heat exchange
- temperature control
- heat medium
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims abstract description 73
- 230000006837 decompression Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 27
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 18
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 12
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims description 4
- 239000002826 coolant Substances 0.000 abstract description 10
- 230000006870 function Effects 0.000 description 12
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 4
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- 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 [HVAC] devices
- B60H1/22—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- 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 [HVAC] devices
- B60H1/32—Cooling devices
-
- 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
-
- 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
-
- 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
- F25B6/00—Compression machines, plants or systems, with several condenser circuits
- F25B6/04—Compression machines, plants or systems, with several condenser circuits arranged in series
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/61—Types of temperature control
- H01M10/613—Cooling or keeping cold
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/61—Types of temperature control
- H01M10/615—Heating or keeping warm
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
- H01M10/625—Vehicles
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/63—Control systems
- H01M10/633—Control systems characterised by algorithms, flow charts, software details or the like
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
- H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
- H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
- H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
- H01M10/6569—Fluids undergoing a liquid-gas phase change or transition, e.g. evaporation or condensation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/66—Heat-exchange relationships between the cells and other systems, e.g. central heating systems or fuel cells
- H01M10/663—Heat-exchange relationships between the cells and other systems, e.g. central heating systems or fuel cells the system being an air-conditioner or an engine
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/66—Heat-exchange relationships between the cells and other systems, e.g. central heating systems or fuel cells
- H01M10/667—Heat-exchange relationships between the cells and other systems, e.g. central heating systems or fuel cells the system being an electronic component, e.g. a CPU, an inverter or a capacitor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Description
本発明は、ヒートポンプ式温調装置に関するものである。 The present invention relates to a heat pump type temperature control device.
従来、ヒートポンプの放熱と吸熱を利用し、熱媒体回路（例えば、水回路）を介して対象物の温度調整を行う温調装置が知られている（下記特許文献１参照）。このような従来技術によると、圧縮機から吐出した冷媒を循環させる冷媒回路に、放熱部となる水冷媒熱交換器、膨張弁、吸熱部となる水冷媒熱交換器を設け、放熱部を介して高温側熱媒体回路の熱媒体を加熱し、吸熱部を介して低温側熱媒体回路の熱媒体を冷却している。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a temperature control device that utilizes heat dissipation and heat absorption of a heat pump to adjust the temperature of an object through a heat medium circuit (for example, a water circuit) (see Patent Document 1 below). According to such conventional technology, a refrigerant circuit that circulates the refrigerant discharged from the compressor is provided with a water-refrigerant heat exchanger as a heat radiating part, an expansion valve, and a water-refrigerant heat exchanger as a heat absorbing part. The heat medium in the high temperature side heat medium circuit is heated through the heat absorbing portion, and the heat medium in the low temperature side heat medium circuit is cooled through the heat absorbing portion.
前述した温調装置において、水冷媒熱交換器が放熱部と吸熱部で各１つ設けられている場合、高温側熱媒体回路と低温側熱媒体回路における熱媒体の温度は各々１つの温度になる。このような温調装置で、温調対象物の熱負荷状況に応じて、様々な温度帯の熱媒体を生成するには、高温の熱媒体と低温の熱媒体を適宜の割合で混合する、或いは高温側熱媒体回路と低温側熱媒体回路との間で相互に熱交換することが行われている。しかしながら、高温熱媒体と低温熱媒体の混合や高温側熱媒体回路と低温側熱媒体回路間の熱交換を行うためには、複雑な回路構成が必要になると共に、高温側の熱媒体温度と低温側の熱媒体温度を独立して調整することができない問題が生じる。 In the temperature control device described above, when one water-refrigerant heat exchanger is provided for each of the heat radiating part and the heat absorbing part, the temperature of the heat medium in the high temperature side heat medium circuit and the low temperature side heat medium circuit is one temperature. Become. In such a temperature control device, in order to generate heat medium in various temperature ranges according to the heat load status of the object to be temperature controlled, a high-temperature heat medium and a low-temperature heat medium are mixed in an appropriate ratio. Alternatively, mutual heat exchange is performed between the high temperature side heat medium circuit and the low temperature side heat medium circuit. However, in order to mix the high-temperature heat medium and the low-temperature heat medium and to exchange heat between the high-temperature side heat medium circuit and the low-temperature side heat medium circuit, a complicated circuit configuration is required, and the temperature of the high-temperature side heat medium A problem arises that the temperature of the heat medium on the low temperature side cannot be adjusted independently.
これに対して、温調装置の出力調整を行うことで、熱媒体の温度を変化させることが考えられる。しかしながら、冷媒回路の出力調整を行った場合に熱媒体回路の流量を変えないと温度追従性が悪くなり、熱媒体回路の流量を低下させて温度追従性を高めようとすると、熱交換効率が低下してエネルギー消費効率（ＣＯＰ：Coefficient Of Performance）が悪化する。このため、温調装置の出力調整では、効率よく温調装置を運転しながら、熱媒体の温度を多様に変化させることができない問題があった。 On the other hand, it is conceivable to change the temperature of the heat medium by adjusting the output of the temperature control device. However, if the flow rate of the heat medium circuit is not changed when the output of the refrigerant circuit is adjusted, the temperature followability deteriorates. It lowers and the energy consumption efficiency (COP: Coefficient Of Performance) deteriorates. Therefore, in adjusting the output of the temperature control device, there is a problem that the temperature of the heat medium cannot be changed in various ways while operating the temperature control device efficiently.
本発明は、このような問題に対処することを課題としている。すなわち、熱媒体回路の構成を煩雑にすること無く、温調対象物の熱負荷状況に応じて熱媒体の温度を変えて温調できるようにすること、高温側熱媒体回路の熱媒体温度と低温側熱媒体回路の熱媒体温度を独立して調整できるようにすること、温調装置を効率よく運転しながら、様々な温度帯での温調を可能にすること、などが本発明の課題である。 An object of the present invention is to address such problems. That is, without complicating the configuration of the heat medium circuit, the temperature of the heat medium can be changed according to the heat load of the object to be temperature-regulated, and the temperature of the heat medium in the high-temperature side heat medium circuit can be adjusted. It is an object of the present invention to independently adjust the temperature of the heat medium in the low-temperature side heat medium circuit, and to enable temperature control in various temperature ranges while operating the temperature control device efficiently. is.
このような課題を解決するために、本発明は、以下の構成を具備するものである。
圧縮機、放熱器として機能する第１熱交換部、減圧装置、吸熱器として機能する第２熱交換部を具備し、前記圧縮機から吐出した冷媒を、前記第１熱交換部、前記減圧装置、前記第２熱交換部の順に循環させる冷媒回路と、前記第１熱交換部にて前記冷媒と熱交換した熱媒体が循環する高温側の熱媒体回路と前記第２熱交換部にて前記冷媒と熱交換した熱媒体が循環する低温側の熱媒体回路を有し、前記熱媒体を介して複数の温調対象の温度調整を行う温調装置であって、前記第１熱交換部と前記第２熱交換部は、それぞれ複数の熱交換要素を備え、前記熱媒体回路は、前記熱媒体が前記複数の熱交換要素のうち選択した前記熱交換要素を連続して通過して前記温調対象と熱交換する直列モードと、前記熱媒体が前記熱交換要素を個別に通過して前記温調対象と熱交換する並列モードとを切り替え可能な切替部を有することを特徴とするヒートポンプ式温調装置。
In order to solve such problems, the present invention has the following configurations.
A compressor, a first heat exchange section functioning as a radiator, a decompression device, and a second heat exchange section functioning as a heat absorber are provided. , a refrigerant circuit that circulates in order of the second heat exchange section; A temperature control device having a heat medium circuit on a low temperature side in which a heat medium that has exchanged heat with a refrigerant circulates, and performs temperature control of a plurality of temperature control targets via the heat medium, the first heat exchange unit and Each of the second heat exchange sections includes a plurality of heat exchange elements, and the heat medium circuit continuously passes the heat medium through the heat exchange element selected from the plurality of heat exchange elements to obtain the temperature. A heat pump type, characterized by having a switching unit capable of switching between a series mode in which heat is exchanged with an object to be adjusted and a parallel mode in which the heat medium individually passes through the heat exchange elements and exchanges heat with the object to be temperature adjusted. temperature control device.
このような特徴を有するヒートポンプ式温調装置は、直列モードと並列モードの切替えで熱媒体の温度を変化させることができるので、熱媒体回路の構成を煩雑にすること無く、温調対象物の熱負荷状況に応じて熱媒体の温度を変えて温調することができる。 The heat pump type temperature control device having such characteristics can change the temperature of the heat medium by switching between the series mode and the parallel mode. The temperature can be adjusted by changing the temperature of the heat medium according to the heat load condition.
また、高温側と低温側の熱媒体回路でそれぞれ直列モードと並列モードの切替えを行うことで、高温側と低温側の熱媒体回路における熱媒体の温度を夫々で独立して調整することができる。また、冷媒回路や熱媒体回路の出力調整を行わないで熱媒体の温度を変化させることができるので、温調装置を効率よく運転しながら、様々な温度帯での温調が可能になる。 Further, by switching between the series mode and the parallel mode in the heat medium circuits on the high temperature side and the low temperature side, respectively, the temperature of the heat medium in the heat medium circuits on the high temperature side and the low temperature side can be adjusted independently. . Moreover, since the temperature of the heat medium can be changed without adjusting the outputs of the refrigerant circuit and the heat medium circuit, it is possible to control the temperature in various temperature ranges while efficiently operating the temperature control device.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明で、異なる図における同一符号は同一機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, the same reference numerals in different figures denote portions having the same function, and duplication of description in each figure will be omitted as appropriate.
図１に示すように、ヒートポンプ式温調装置（以下、温調装置）１は、冷媒回路２と熱媒体回路３を備えている。
As shown in FIG. 1 , a heat pump type temperature control device (hereinafter referred to as temperature control device) 1 includes a
冷媒回路２は、圧縮機１０、第１熱交換部１１、減圧装置１２、第２熱交換部１３を備えており、ヒートポンプを構成している。冷媒回路２において、圧縮機１０から吐出した冷媒は、第１熱交換部１１、減圧装置１２、第２熱交換部１３の順に循環する。第１熱交換部１１は、圧縮機１０で圧縮された高温冷媒が熱を放出する放熱器として機能する。第２熱交換部１３は、減圧装置１２で減圧された低温冷媒が熱を吸収する吸熱器として機能する。
The
熱媒体回路３は、冷媒回路２の冷媒と熱交換する熱媒体が循環する。熱媒体回路３は、第1熱交換部１１において高温の冷媒と熱媒体が熱交換する高温側の熱媒体回路３Ａと、第２熱交換部１３において低温の冷媒と熱媒体が熱交換する低温側の熱媒体回路３Ｂを有する。
A heat medium that exchanges heat with the refrigerant in the
第１熱交換部１１は、複数の熱交換要素１１Ａ，１１Ｂを備え、第２熱交換部１３は、複数の熱交換要素１３Ａ，１３Ｂを備える。図１に示した例では、第１熱交換部１１と第２熱交換部１３は、それぞれ２つの熱交換要素１１Ａ，１１Ｂ（１３Ａ，１３Ｂ）を備えているが、これに限らず、それぞれ３つ以上の熱交換要素を備えるようにしてもよい。熱交換要素１１Ａ，１１Ｂ（１３Ａ，１３Ｂ）は、そこを通過する冷媒と熱媒体が互いに熱交換する冷媒・熱媒体熱交換器である。
The first
熱媒体回路３は、ポンプＰによって循環する熱媒体を介して複数の温調対象Ｍ１～Ｍ４の温度調整を行う。そのために、熱媒体回路３は、複数の熱交換部Ｔ１～Ｔ４を有している。図示の例では、熱交換部Ｔ１，Ｔ２は、高温側の熱媒体回路３Ａにおいて温調対象Ｍ１，Ｍ２を加熱するために設けられており、熱交換部Ｔ３，Ｔ４は、低温側の熱媒体回路３Ｂにおいて温調対象Ｍ３，Ｍ４を冷却するために設けられている。なお、複数の熱交換要素１１Ａ，１１Ｂ（１３Ａ，１３Ｂ）は、複数の温調対象Ｍ１～Ｍ４に対応して設けられている。
The
この熱媒体回路３は、直列モードと並列モードの切り替えを行う切替部４を備えている。図１に示した例では、切替部４は、熱媒体流路の開閉弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ４’，Ｖ５，Ｖ６，Ｖ７，Ｖ８，Ｖ８’によって構成されている。
The
図２は、熱媒体回路３における直列モードと並列モードの切り替え状態を示している。図２では、高温側の熱媒体回路３Ａのみを例示しているが、低温側の熱媒体回路３Ｂにおいても同様の切り替えが可能になる。
FIG. 2 shows a switching state between series mode and parallel mode in the
直列モードは、図２（ａ）に示すように、熱媒体が複数の熱交換要素１１Ｂ，１１Ａを連続して通過して温調対象Ｍ１又は温調対象Ｍ２と熱交換する回路状態になる。図２は、２つの熱交換要素１１Ａ，１１Ｂを備える例を示しているが、３つ以上の熱交換要素が存在する場合には、直列モードは、そのうちの選択した熱交換要素を連続して通過して温調対象と熱交換する回路状態になる。
In the series mode, as shown in FIG. 2A, the heat medium continuously passes through the
図２（ａ）に示した熱媒体回路３Ａでは、開閉弁Ｖ１，Ｖ２を閉にし、開閉弁Ｖ３，Ｖ４，Ｖ４’を開にすることで、ポンプＰから吐出した熱媒体は、熱交換要素１１Ｂと熱交換要素１１Ａを連続して通過して温調対象用の熱交換部Ｔ１と熱交換部Ｔ２を通過する。この際、熱媒体回路３Ａを循環する熱媒体は、熱交換要素１１Ｂと熱交換要素１１Ａを連続して通過することで、より長い流路で高温の冷媒と熱交換することになり、より高温の熱媒体になる。開閉弁Ｖ４，Ｖ４’は、熱交換要素１１Ｂと熱交換要素１１Ａを連続して通過する熱媒体が熱交換部Ｔ１と熱交換部Ｔ２に選択的に流れるようにするための開閉弁であり、開閉弁Ｖ４’を閉にし、開閉弁Ｖ４を開にすることで、熱媒体は熱交換部Ｔ１を選択して通過し、開閉弁Ｖ４’を開にし、開閉弁Ｖ４を閉にすることで、熱媒体は熱交換部Ｔ２を選択して通過する。
In the
ここでの熱交換部Ｔ１と熱交換部Ｔ２の選択は、温調対象Ｍ１と温調対象Ｍ２の夫々に加熱要求が有るか否かで選択される。この選択で、加熱要求が無い温調対象に対して熱媒体が流れないようにすることで、加熱要求が有る温調対象に対して効率よく高温熱媒体を流すことができ、加熱要求が有る温調対象の加熱効率を高めることができる。 The selection of the heat exchange portion T1 and the heat exchange portion T2 here is made depending on whether or not there is a heating request for each of the temperature control target M1 and the temperature control target M2. With this selection, by preventing the heat medium from flowing to the temperature control target that does not require heating, the high-temperature heat medium can efficiently flow to the temperature control target that requires heating, and there is a heating request. It is possible to increase the heating efficiency of the temperature control target.
これに対して、並列モードは、図２（ｂ）に示すように、熱媒体が複数の熱交換要素１１Ａ又は熱交換要素１１Ｂを個別に通過して温調対象Ｍ１又は温調対象Ｍ２と熱交換する。図２（ｂ）に示した熱媒体回路３Ａにおいては、開閉弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ４’を開にし、開閉弁Ｖ３，Ｖ４を閉にすることで、熱交換要素１１Ａを通過する熱媒体が温調対象用の熱交換部Ｔ２を通過し、また、熱交換要素１１Ｂを通過する熱媒体が温調対象用の熱交換部Ｔ１を通過する。この際、熱媒体回路３Ａを循環する熱媒体は、熱交換要素１１Ａ又は熱交換要素１１Ｂを個別に通過して冷媒と熱交換するので、直列モードにおける温度帯より低い温度帯の高温熱媒体になる。この際にも、開閉弁Ｖ４’を閉にし、開閉弁Ｖ１を開にすることで、熱媒体は熱交換部Ｔ１を選択して通過し、開閉弁Ｖ４’を開にし、開閉弁Ｖ１を閉にすることで、熱媒体は熱交換部Ｔ２を選択して通過する。
On the other hand, in the parallel mode, as shown in FIG. 2(b), the heat medium individually passes through the plurality of
低温側の熱媒体回路３Ｂにおいても同様に直列モードと並列モードの切り替えが可能になる。直列モードでは、開閉弁Ｖ５，Ｖ６を閉にし、開閉弁Ｖ７，Ｖ８，Ｖ８’を開にすることで、ポンプＰから吐出した熱媒体は、熱交換要素１３Ａと熱交換要素１３Ｂを連続して通過して温調対象用の熱交換部Ｔ３，Ｔ４を通過する。これにより、直列モードでは、熱媒体は、熱交換要素１３Ａ，１３Ｂを通過してより低温の熱媒体になる。また、並列モードでは、開閉弁Ｖ５，Ｖ６，Ｖ８’を開にし、開閉弁Ｖ７，Ｖ８を閉にすることで、熱交換要素１３Ａを通過する熱媒体が温調対象用の熱交換部Ｔ３を通過し、また、熱交換要素１３Ｂを通過する熱媒体が温調対象用の熱交換部Ｔ４を通過する。これにより、並列モードでは、直列モードにおける温度帯より高い温度帯の低温熱媒体になる。なお、熱媒体回路３Ｂにおける開閉弁Ｖ８’は、熱媒体回路３Ａにおける開閉弁Ｖ４’と同様に熱交換部Ｔ３，Ｔ４を選択する機能を有する。
Similarly, the
ここでの熱交換部Ｔ３と熱交換部Ｔ４の選択は、温調対象Ｍ３と温調対象Ｍ４の夫々に冷却要求が有るか否かで選択される。この選択で、冷却要求が無い温調対象に対して熱媒体が流れないようにすることで、冷却要求が有る温調対象に対して効率よく低温熱媒体を流すことができ、冷却要求の有る温調対象の冷却効率を高めることができる。 The selection of the heat exchange portion T3 and the heat exchange portion T4 here is made depending on whether or not there is a cooling request for each of the temperature control target M3 and the temperature control target M4. This selection prevents the heat medium from flowing to a temperature control target that does not require cooling. It is possible to increase the cooling efficiency of the temperature control target.
このように、本発明の実施形態に係る温調装置１は、冷媒回路２の放熱機能を有する第１熱交換部１１と吸熱機能を有する第２熱交換部１３を夫々複数の熱交換要素とし、第１熱交換部１１と第２熱交換部１３にて冷媒と熱交換する熱媒体回路において、前述した直列モードと並列モードの切り替えを可能にしている。これよると、温調装置１は、複数の熱交換要素の数に応じて、熱媒体回路３を循環する熱媒体の温度帯を多様化することができ、熱負荷状況の異なる温調対象に対して、それに応じた温度帯の熱媒体を対応させて、所望の温度調整を行うことができる。
As described above, the temperature control device 1 according to the embodiment of the present invention uses the first
温調装置１は、温調装置１の出力調整（圧縮機１０の回転数調整やポンプＰの流量調整）を行うことなく、前述した直列モードと並列モードの切り替えで、熱媒体回路３を循環する熱媒体の温度帯を多様化することができる。これにより、出力調整に伴う温度追従性の悪化やエネルギー消費効率の悪化を招くことなく、効率の良い装置の運転で、多様な温度帯の熱媒体を生成することができる。
The temperature control device 1 circulates in the
温調装置１は、高温側の熱媒体回路３Ａの熱媒体と冷温側の熱媒体回路３Ｂの熱媒体を混合させたり、高温側の熱媒体回路３Ａと低温側の熱媒体回路３Ｂとの間で相互に熱交換させたりすることなく、多様な温度帯の熱媒体を生成する。これにより、熱媒体回路３の回路構成が複雑になることを避けることができる。また、高温側の熱媒体回路３Ａと低温側の熱媒体回路３Ｂに、それぞれ直列モードと並列モードの切り替えを設定することで、高温側の熱媒体回路３Ａの熱媒体温度と低温側の熱媒体回路３Ｂの熱媒体温度を独立して調整することできる。
The temperature control device 1 mixes the heat medium in the
直列モードへの切り替えは、例えば、高温側の熱媒体回路３Ａにおいては、温調対象Ｍ１，Ｍ２と熱交換する熱媒体の目標温度が、第１熱交換部１１における１つの熱交換要素（１１Ａ又は１１Ｂ）で熱交換した熱媒体の温度より高い場合に行われ、低温側の熱媒体回路３Ｂにおいては、温調対象Ｍ３，Ｍ４と熱交換する熱媒体の目標温度が、第２熱交換部１３における１つの熱交換要素（１３Ａ又は１３Ｂ）で熱交換した熱媒体の温度より低い場合に行われる。
ここで１つの熱交換要素とは、連続した１つの熱媒体流路を構成する単体であり、切換部（分岐手段や流路切替手段など）を含まない熱交換要素のことをいう。
Switching to the series mode is performed, for example, in the
Here, one heat exchange element is a single unit constituting one continuous heat medium flow path, and refers to a heat exchange element that does not include a switching section (branching means, flow path switching means, etc.).
図３は、第１熱交換部１１（第２熱交換部１３も同様）の構成例を示している。この例では、第１熱交換部１１が、複数の熱交換要素を１ケースに収めた熱交換モジュールにて構成されている。
FIG. 3 shows a configuration example of the first heat exchange section 11 (the same applies to the second heat exchange section 13). In this example, the first
図３において、第１熱交換部１１は、ケース１００の内部に分割された複数の熱媒体流路１０１，１０２が形成され、熱媒体流路１０１の内部に外表面が熱媒体と接する冷媒流路１１０が形成され、熱媒体流路１０２の内部に外表面が熱媒体と接する冷媒流路１１１が形成されている。冷媒は、ケース１００外から熱媒体流路１０１内の冷媒流路１１０に流れ、冷媒流路１１０から熱媒体流路１０２内の冷媒流路１１１に流れ、冷媒流路１１１からケース１００外に流れる。これの例においては、ケース１００内の複数の熱媒体流路１０１，１０２に対応して、冷媒流路１１０，１１１を有する複数の熱交換要素１１Ａ，１１Ｂが形成されている。
In FIG. 3, the first
第１熱交換部１１と第２熱交換部１３の一方又は両方を、前述したように、複数の熱交換要素を１つのケース１００に収めた熱交換モジュールにすることで、温調装置１の構成をコンパクト化することができる。
One or both of the first
図４には、温調装置１の具体的な構成例を示す。図４に示した温調装置１は、車両用温調装置であり、電動車両の熱管理システムとして採用することができる。図４に示す温調装置１の熱媒体回路３は、温調対象用の熱交換部Ｔ０１～Ｔ０７を備えると共に、外気と熱交換する外部熱交換部Ｔ１０を備える。ここでの温調対象用の熱交換部Ｔ０１～Ｔ０７は、例えば、熱交換部Ｔ０１，Ｔ０２が車室内のシートなどに設置される個別空調装置Ｍ０１，Ｍ０２用であり、熱交換部Ｔ０３が車両部品Ｍ０３（例えば、インバータ）温調用であり、熱交換部Ｔ０４が車両部品Ｍ０４（例えば、モーター）温調用であり、熱交換部Ｔ０５がバッテリＭ０５温調用であり、熱交換部Ｔ０６，Ｔ０７が室内空調装置Ｍ０６用である。
FIG. 4 shows a specific configuration example of the temperature control device 1. As shown in FIG. The temperature control device 1 shown in FIG. 4 is a vehicle temperature control device, and can be employed as a heat management system for an electric vehicle. The
図４における冷媒回路２は、圧縮機１０、第１熱交換部１１、減圧装置１２、第２熱交換部１３を備え、放熱器として機能する第１熱交換部１１が、３個の熱交換要素１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを備え、吸熱器として機能する第２熱交換部１３が、４個の熱交換要素１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄを備える。図において、冷媒の流れを矢印付きの太二重線で示している。
The
図４における熱媒体回路３の切替部４は、三方弁Ｖ０１～Ｖ１４と開閉弁Ｖ２０～Ｖ２５と流量制御機能付き三方弁Ｖ３０によって構成される。この切替部４の切り替えにより、図４に示した温調装置１は、以下に示す各種の温調モードを選択的に実行できる。図５～図１３において、切替部４の弁の黒塗りは閉状態を示し、弁の白塗りは開状態を示す。また、図示の矢印付きの黒色太線は高温熱媒体が流れる熱媒体回路３Ａを示し、矢印付きの灰色太線は低温熱媒体が流れる熱媒体回路３Ｂを示す。図示された矢印付きの細破線は不使用状態の熱媒体流路を示す。
The
図５に示した温調モードＡでは、高温側の熱媒体回路３Ａは、個別空調装置Ｍ０１，Ｍ０２の熱交換部Ｔ０１，Ｔ０２、室内空調装置Ｍ０６の熱交換部Ｔ０６，Ｔ０７、バッテリＭ０５温調用の熱交換部Ｔ０５に高温の熱媒体を流して、個別空調装置Ｍ０１，Ｍ０２と室内空調装置Ｍ０６（例えば、ＨＶＡＣユニット）の暖房運転を行い、バッテリＭ０５の加熱を行っている。この際、熱媒体回路３Ａには、ＥＣＨ(Electron Cyclotron Heating：電子サイクロトロン加熱)などの加熱装置を必要に応じて適宜の位置（図示の例では、熱交換要素１１Ｂの出口側流路）に設け、高温の熱媒体を補助的に加熱するようにしてもよい。
In the temperature control mode A shown in FIG. 5, the
温調モードＡにおける高温側の熱媒体回路３Ａは、並列モードで熱交換要素１１Ａを個別に通過する熱媒体が熱交換部Ｔ０１，Ｔ０２を通過することで、個別空調装置Ｍ０１，Ｍ０２の暖房運転を行い、並列モードで熱交換要素１１Ｂを個別に通過する熱媒体が熱交換部Ｔ０６，Ｔ０７を通過することで、室内空調装置Ｍ０６を暖房運転し、並列モードで熱交換要素１１Ｃを個別に通過する熱媒体が熱交換部Ｔ０５を通過することで、バッテリＭ０５の加熱を行っている。
In the
また、温調モードＡにおける低温側の熱媒体回路３Ｂは、インバータやモーターといった車両部品Ｍ０３，Ｍ０４温調用の熱交換部Ｔ０３，Ｔ０４、外気と熱交換する外部熱交換器Ｔ１０に低温の熱媒体を流している。そして、温調モードＡでは、並列モードで熱交換要素１３Ａを個別に通過する熱媒体が外部熱交換器Ｔ１０を通過することで外気吸熱を行い、直列モードで熱交換要素１３Ｂと熱交換要素１３Ｃを連続して通過する熱媒体が熱交換部Ｔ０３，Ｔ０４を通過することで、インバータやモーターといった車両部品Ｍ０３，Ｍ０４の冷却を行いながら車両部品Ｍ０３，Ｍ０４の排熱を吸熱（回収）している。
The
温調モードＡでは、高温側の熱媒体回路３Ａが並列モードで個別空調装置Ｍ０１，Ｍ０２の熱交換部Ｔ０１，Ｔ０２と室内空調装置Ｍ０６の熱交換部Ｔ０６，Ｔ０７とバッテリＭ０５温調用の熱交換部Ｔ０５にそれぞれ熱媒体を流している。これによると、熱交換要素１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの夫々の熱交換量に応じて、夫々の温調対象に供給する熱媒体の温度帯を多様化することができる。
In the temperature control mode A, the
また、温調モードＡにおける低温側の熱媒体回路３Ｂは、熱交換要素１３Ｂと熱交換要素１３Ｃを連続して通過する熱媒体が熱交換部Ｔ０３，Ｔ０４を通過することで、十分に低い温度帯の熱媒体で車両部品Ｍ０３，Ｍ０４を冷却することができる。そして、並列モードで熱交換要素１３Ａを通過する熱媒体が外部熱交換器Ｔ１０において吸熱する吸熱量に対して、直列モードで熱交換要素１３Ｂと熱交換要素１３Ｃを通過する熱媒体が熱交換部Ｔ０３，Ｔ０４にて吸熱する吸熱量を大きくすることができるので、外気温が低い場合の排熱回収吸熱を効果的に行うことができる。
In addition, in the
図６に示した温調モードＡ’では、高温側の熱媒体回路３Ａは、個別空調装置Ｍ０１，Ｍ０２の熱交換部Ｔ０１，Ｔ０２とバッテリＭ０５温調用の熱交換部Ｔ０５に高温の熱媒体を流し、個別空調装置Ｍ０１，Ｍ０２の暖房運転を行いながら、バッテリＭ０５の加熱を行っている。また、低温側の熱媒体回路３Ｂは、車両部品Ｍ０３，Ｍ０４温調用の熱交換部Ｔ０３，Ｔ０４と外部熱交換器Ｔ１０に低温の熱媒体を流し、車両部品Ｍ０３，Ｍ０４を冷却（排熱回収吸熱）しながら外気吸熱を行っている。
In the temperature control mode A' shown in FIG. 6, the high temperature side
温調モードＡ’の熱媒体回路３Ａは、直列モードで熱交換要素１１Ｂを通過する熱媒体が連続して熱交換要素１１Ａを通過することで、より高温の熱媒体が個別空調装置Ｍ０１，Ｍ０２の熱交換部Ｔ０１，Ｔ０２を通過する。また、並列モードで熱交換要素１１Ｃを個別に通過することで、比較的温度の低い熱媒体がバッテリＭ０５温調用の熱交換部Ｔ０５を通過する。このように、温調モードＡ’では、直列モードと並列モードの選択により、個別空調装置Ｍ０１，Ｍ０２の熱交換部Ｔ０１，Ｔ０２を流れる熱媒体とバッテリＭ０５温調用の熱交換部Ｔ０５を流れる熱媒体の温度帯を異なる値にしている。温調モードＡ’における低温側の熱媒体回路３Ｂは、温調モードＡの熱媒外回路３Ｂと同様である。
In the
図７に示した温調モードＢでは、高温側の熱媒体回路３Ａは、個別空調装置Ｍ０１，Ｍ０２の熱交換部Ｔ０１，Ｔ０２、バッテリＭ０５温調用の熱交換部Ｔ０５、室内空調装置Ｍ０６のヒーターコアとして機能し空気を加熱する熱交換部Ｔ０６に高温の熱媒体を流し、低温側の熱媒体回路３Ｂは、車両部品Ｍ０３，Ｍ０４温調用の熱交換部Ｔ０３，Ｔ０４、室内空調装置Ｍ０６のクーラーコアとして機能し空気を冷却する熱交換部Ｔ０７、外部熱交換器Ｔ１０に低温の熱媒体を流している。
In the temperature control mode B shown in FIG. 7, the
温調モードＢでは、並列モードで熱交換要素１１Ａを個別に通過する熱媒体が熱交換部Ｔ０１，Ｔ０２を通過することで、個別空調装置Ｍ０１，Ｍ０２の暖房運転を行い、並列モードで熱交換要素１１Ｃを個別に通過する熱媒体が熱交換部Ｔ０５を通過することで、バッテリＭ０５の加熱を行っている。また、温調モードＢでは、室内空調装置Ｍ０６のヒーターコアになる熱交換部Ｔ０６に並列モードで熱交換要素１１Ｂを個別に通過する高温の熱媒体を流し、室内空調装置Ｍ０６のクーラーコアになる熱交換部Ｔ０７に並列モードで熱交換要素１３Ｂを個別に通過する低温の熱媒体を流すことで、室内空調装置Ｍ０６が除湿運転を行っている。
In the temperature control mode B, the heat medium individually passing through the
更に、温調モードＢは、並列モードで熱交換要素１３Ｃを個別に通過する熱媒体が車両部品Ｍ０３，Ｍ０４温調用の熱交換部Ｔ０３，Ｔ０４を通過し、並列モードで熱交換要素１３Ａを個別に通過する熱媒体が外部熱交換器Ｔ１０を通過することで、車両部品Ｍ０３，Ｍ０４を冷却（排熱回収吸熱）しながら外気吸熱を行っている。
Furthermore, in temperature control mode B, the heat medium that individually passes through the
図８に示した温調モードＣでは、高温側の熱媒体回路３Ａは、個別空調装置Ｍ０１，Ｍ０２の熱交換部Ｔ０１，Ｔ０２、室内空調装置Ｍ０６の熱交換部Ｔ０６，Ｔ０７に高温の熱媒体を流し、低温側の熱媒体回路３Ｂは、車両部品Ｍ０３，Ｍ０４温調用の熱交換部Ｔ０３，Ｔ０４、バッテリＭ０５温調用の熱交換部Ｔ０５、外部熱交換器Ｔ１０に低温の熱媒体を流している。
In the temperature control mode C shown in FIG. 8, the
温調モードＣでは、並列モードで熱交換要素１１Ａを個別に通過する熱媒体が熱交換部Ｔ０１，Ｔ０２を通過することで、個別空調装置Ｍ０１，Ｍ０２の暖房運転を行い、直列モードで熱交換要素１１Ｃと熱交換要素１１Ｂを連続して通過する熱媒体が熱交換部Ｔ０６，Ｔ０７を通過することで、室内空調装置Ｍ０６の暖房運転を行っている。また、温調モードＣでは、並列モードで熱交換要素１３Ｄを個別に通過する熱媒体が熱交換部Ｔ０５を通過することで、バッテリＭ０５の冷却を行い、直列モードで熱交換要素１３Ｂと熱交換要素１３Ｃを連続して通過する熱媒体が熱交換部Ｔ０３，Ｔ０４を通過することで、車両部品Ｍ０３，Ｍ０４の冷却（排熱回収吸熱）を行っており、並列モードで熱交換要素１３Ａを個別に通過する熱媒体が外部熱交換器Ｔ１０を通過することで、外気吸熱を行っている。
In the temperature control mode C, the heat medium that individually passes through the
図９に示した温調モードＣ’では、高温側の熱媒体回路３Ａは、個別空調装置Ｍ０１，Ｍ０２の熱交換部Ｔ０１，Ｔ０２に高温の熱媒体を流し、低温側の熱媒体回路３Ｂは、温調モードＣと同様に、バッテリＭ０５温調用の熱交換部Ｔ０５、車両部品Ｍ０３，Ｍ０４温調用の熱交換部Ｔ０３，Ｔ０４、外部熱交換器Ｔ１０に低温の熱媒体を流している。
In the temperature control mode C′ shown in FIG. 9, the
温調モードＣ’では、直列モードで熱交換要素１１Ｃと熱交換要素１１Ｂと熱交換要素１１Ａを連続して通過する熱媒体が熱交換部Ｔ０１，Ｔ０２を通過することで、個別空調装置Ｍ０１，Ｍ０２の暖房運転を行っている。ここでは、３つの熱交換要素を連続して通過させることで、温調モードＣの熱交換部Ｔ０１，Ｔ０２を通過する熱媒体よりも高い温度の熱媒体を生成することができる。温調モードＣ’の熱媒体回路３Ｂは、温調モードＣと同様である。
In the temperature control mode C′, the heat medium that continuously passes through the
図１０に示した温調モードＤでは、高温側の熱媒体回路３Ａは、個別空調装置Ｍ０１，Ｍ０２の熱交換部Ｔ０１，Ｔ０２、室内空調装置Ｍ０６のヒーターコアになる熱交換部Ｔ０６に高温の熱媒体を流し、低温側の熱媒体回路３Ｂは、車両部品Ｍ０３，Ｍ０４温調用の熱交換部Ｔ０３，Ｔ０４、バッテリＭ０５温調用の熱交換部Ｔ０５、室内空調装置Ｍ０６のクーラーコアになる熱交換部Ｔ０７、外部熱交換器Ｔ１０に低温の熱媒体を流している。
In the temperature control mode D shown in FIG. 10, the
温調モードＤでは、並列モードで熱交換要素１１Ａを個別に通過する熱媒体が熱交換部Ｔ０１，Ｔ０２を通過することで、個別空調装置Ｍ０１，Ｍ０２の暖房運転を行っている。また、並列モードで熱交換要素１３Ａを個別に通過する熱媒体が外部熱交換器Ｔ１０を通過することで外気吸熱を行い、並列モードで熱交換要素１３Ｃを個別に通過する熱媒体が熱交換部Ｔ０３，Ｔ０４を通過することで、車両部品Ｍ０３，Ｍ０４の冷却（排熱回収吸熱）を行い、並列モードで個別に熱交換要素１３Ｄを通過する熱媒体が熱交換部Ｔ０５を通過することで、バッテリＭ０５の冷却を行っている。
In the temperature control mode D, the heating operation of the individual air conditioners M01 and M02 is performed by the heat medium individually passing through the
また、温調モードＤでは、直列モードで熱交換要素１１Ｃと熱交換要素１１Ｂを連続して通過する熱媒体が室内空調装置Ｍ０６の熱交換部Ｔ０６を通過し、並列モードで熱交換要素１３Ｂを個別に通過する熱媒体が室内空調装置Ｍ０６の熱交換部Ｔ０７を通過することで、室内空調装置Ｍ０６の除湿暖房運転を行っている。
Further, in the temperature control mode D, the heat medium continuously passing through the
図１１に示した温調モードＥでは、高温側の熱媒体回路３Ａは、車両部品Ｍ０３，Ｍ０４温調用の熱交換部Ｔ０３，Ｔ０４、室内空調装置Ｍ０６のヒーターコアになる熱交換部Ｔ０６、外部熱交換器Ｔ１０に高温の熱媒体を流し、低温側の熱媒体回路３Ｂは、個別空調装置Ｍ０１，Ｍ０２の熱交換部Ｔ０１，Ｔ０２、バッテリＭ０５温調用の熱交換部Ｔ０５、室内空調装置Ｍ０６のクーラーコアになる熱交換部Ｔ０７に低温の熱媒体を流している。
In the temperature control mode E shown in FIG. 11, the
温調モードＥでは、並列モードで熱交換要素１１Ａを個別に通過する熱媒体が外部熱交換器Ｔ１０を通過することで外気放熱を行っている。また、並列モードで熱交換要素１３Ｃを個別に通過する熱媒体が熱交換部Ｔ０１，Ｔ０２を通過することで、個別空調装置Ｍ０１，Ｍ０２の冷房運転を行い、並列モードで熱交換要素１３Ｄを個別に通過する熱媒体が熱交換部Ｔ０５を通過することで、バッテリＭ０５の冷却を行っている。
In the temperature control mode E, the heat medium that individually passes through the
温調モードＥにおいては、車両部品Ｍ０３，Ｍ０４温調用の熱交換部Ｔ０３，Ｔ０４を通過する熱媒体は外部熱交換器Ｔ１０を通過することで放熱され、車両部品Ｍ０３，Ｍ０４を外気放熱により冷却している。また、直列モードで熱交換要素１１Ｃと熱交換要素１１Ｂを連続して通過する熱媒体が室内空調装置Ｍ０６の熱交換部Ｔ０６を通過し、直列モードで熱交換要素１３Ａと熱交換要素１３Ｂを連続して通過する熱媒体が室内空調装置Ｍ０６の熱交換部Ｔ０７を通過することで、室内空調装置Ｍ０６を除湿運転している。
In the temperature control mode E, the heat medium passing through the heat exchange parts T03 and T04 for temperature control of the vehicle parts M03 and M04 is radiated by passing through the external heat exchanger T10, and the vehicle parts M03 and M04 are cooled by outside air heat radiation. are doing. In addition, the heat medium that continuously passes through the
図１２に示した温調モードＦでは、高温側の熱媒体回路３Ａは、車両部品Ｍ０３，Ｍ０４温調用の熱交換部Ｔ０３，Ｔ０４、外部熱交換器Ｔ１０に高温の熱媒体を流し、低温側の熱媒体回路３Ｂは、個別空調装置Ｍ０１，Ｍ０２の熱交換部Ｔ０１，Ｔ０２、バッテリＭ０５温調用の熱交換部Ｔ０５、室内空調装置Ｍ０６の熱交換部Ｔ０６，Ｔ０７に低温の熱媒体を流している。
In the temperature control mode F shown in FIG. 12, the
温調モードＦでは、直列モードで熱交換要素１１Ｃと熱交換要素１１Ｂと熱交換要素１１Ａを連続して通過する熱媒体が外部熱交換器Ｔ１０を通過することで外気放熱され、熱交換部Ｔ０３，Ｔ０４を通過する熱媒体は外部熱交換器Ｔ１０を通過することで、車両部品Ｍ０３，Ｍ０４を外気放熱により冷却している。
In the temperature control mode F, the heat medium continuously passing through the
また、温調モードＦでは、直列モードで熱交換要素１３Ａと熱交換要素１３Ｂを連続して通過する熱媒体が熱交換部Ｔ０７，Ｔ０６を通過することで、室内空調装置Ｍ０６を冷房運転し、並列モードで熱交換要素１３Ｃを個別に通過する熱媒体が熱交換部Ｔ０１，Ｔ０２を通過することで、個別空調装置Ｍ０１，Ｍ０２を冷房運転し、並列モードで熱交換要素１３Ｄを個別に通過する熱媒体が熱交換部Ｔ０５を通過することでバッテリＭ０５の冷却を行っている。
In the temperature control mode F, the heat medium continuously passing through the
図１３に示した温調モードＦ’では、高温側の熱媒体回路３Ａは、温調モードＦと同様である。温調モードＦにおける低温側の熱媒体回路３Ｂは、直列モードで熱交換要素１３Ａと熱交換要素１３Ｂと熱交換要素１３Ｃを通過する熱媒体が熱交換部Ｔ０１，Ｔ０２を通過することで、個別空調装置Ｍ０１，Ｍ０２を冷房運転し、並列モードで熱交換要素１３Ｄを個別に通過する熱媒体が熱交換部Ｔ０５を通過することでバッテリＭ０５の冷却を行っている。
In temperature control mode F' shown in FIG. 13, the
前述した各種の温調モードでは、熱媒体回路３Ａの直列モードでは、複数の熱交換要素１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃのうち選択された要素の数に応じてより高い温度帯の熱媒体を生成することができ、熱媒体回路３Ｂの直列モードでは、複数の熱交換要素１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄのうち選択された要素の数に応じてより低い温度帯の熱媒体を生成することができる。また、熱媒体回路３Ａ（３Ｂ）の並列モードでは、複数の熱交換要素１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ（１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ）における個別の要素の熱交換量に応じて多様性のある温度帯の熱媒体を生成することができる。
In the various temperature control modes described above, in the serial mode of the
なお、バッテリＭ０５へ流す熱媒体の目標温度は、暖房時には個別空調装置Ｍ０１，Ｍ０２や室内空調装置Ｍ０６へ流す熱媒体の目標温度より低く、冷房時には個別空調装置Ｍ０１，Ｍ０２や室内空調装置Ｍ０６へ流す熱媒体の目標温度より高くなる。このため、従来の温調装置では、空調用の熱媒体の目標温度とバッテリ温調用の熱媒体の目標温度の両方を満足するために回路構成や制御が複雑化していた。これに対して、本発明の実施形態に係る温調装置１は、切替部４の切り替えで直列モードと並列モードを切り替えるだけで、回路構成や制御を複雑にすること無く、前述した空調とバッテリ温調における異なる温度帯の目標温度に対応する熱媒体の生成が可能になる。
The target temperature of the heat medium flowing to the battery M05 is lower than the target temperature of the heat medium flowing to the individual air conditioners M01, M02 and the indoor air conditioner M06 during heating, and the target temperature of the heat medium flowing to the individual air conditioners M01, M02 and the indoor air conditioner M06 Higher than the target temperature of the flowing heat medium. Therefore, in the conventional temperature control device, the circuit configuration and control are complicated in order to satisfy both the target temperature of the heat medium for air conditioning and the target temperature of the heat medium for battery temperature control. On the other hand, the temperature control device 1 according to the embodiment of the present invention simply switches between the series mode and the parallel mode by switching the
この際、高温側の熱媒体回路３Ａにおいて、直列モードでは、例えば温調モードＡ’のように、冷媒回路２の冷媒の循環方向下流側の熱交換要素（例えば熱交換要素１１Ｂ）を通過する熱媒体が冷媒の循環方向上流側の熱交換要素（例えば熱交換要素１１Ａ）を通過する。また、低温側の熱媒体回路３Ｂにおいて、直列モードでは、例えば温調モードＡのように、冷媒回路２の冷媒の循環方向上流側の熱交換要素（例えば熱交換要素１３Ｂ）を通過する熱媒体が冷媒の循環方向下流側の熱交換要素（例えば熱交換要素１３Ｃ）を通過する。
At this time, in the
第１熱交換部１１での冷媒の放熱は、冷媒の上流側の方が冷媒と熱媒体の温度差が取りやすいため、高温側の熱媒体回路３Ａの直列モードでは、冷媒の循環方向下流側の熱交換要素を通過する熱媒体を冷媒の循環方向上流側の熱交換要素に流すことで、より熱媒体の温度を上げることができる。
Since the temperature difference between the refrigerant and the heat medium is more likely to be taken on the upstream side of the refrigerant, the heat dissipation of the refrigerant in the first
これに対して、第２熱交換部１３では、冷媒の圧損により、冷媒の下流側でより冷媒温度が低くなり、熱媒体との温度差が取りやすい。このため、低温側の熱媒体回路３Ｂの直列モードでは、冷媒の循環方向上流側の熱交換要素を通過する熱媒体を冷媒の循環方向下流側の熱交換要素に流すことで、より熱媒体の温度を下げることができる。
On the other hand, in the second
但し、低温側の熱媒体回路３Ｂにおいて、第２熱交換部１３における出口側で過熱度がつくような回路とする場合は、冷媒の循環方向下流側の熱交換要素を通過する熱媒体を冷媒の循環方向上流側の熱交換要素に流し、且つ第２熱交換部１３における冷媒の流れ方向と熱媒体の流れ方向を対向流とすることで、より熱媒体の温度を下げることができる。なお、図１における熱媒体回路３Ｂは、第２熱交換部１３での冷媒の流れと熱媒体の流れが対向流になっていないが、前述した第２熱交換部１３における出口側で過熱度がつくような回路では、減圧装置１２から出た冷媒が熱交換要素１３Ｂを経由して熱交換要素１３Ａを通過し圧縮機１０に入るようにすることで、冷媒の循環方向下流側の熱交換要素を通過する熱媒体を冷媒の循環方向上流側の熱交換要素に流し、且つ冷媒の流れと熱媒体の流れを対向流にすることができる。
However, in the
図５～図１３に示した温調装置１は、バッテリＭ０５温調用の熱交換部Ｔ０５を、高温側の熱媒体回路３Ａ又は低温側の熱媒体回路３Ｂにおいて、冷媒回路２の冷媒の循環方向最下流側の熱交換要素（高温側であれば熱交換要素１１Ｃ、低温側であれば熱交換要素１３Ｄ）に接続して、バッテリＭ０５の温調を行っている。
In the temperature control device 1 shown in FIGS. 5 to 13, the heat exchange portion T05 for temperature control of the battery M05 is set in the
電動車両用の温調装置１では、温調対象の１つであるバッテリＭ０５は車両駆動用の電源になる。車両駆動用電源としてのバッテリＭ０５は、バッテリＭ０５の性能を確保するために、適正な温度範囲（例えば、１０℃～４０℃）に調整する必要がある。特にバッテリ温度が適正な温度範囲を超えた場合、バッテリＭ０５の劣化が生じるため、加熱時に特に注意が必要になる。図５～図１３に示した温調装置１は、並列モードで、バッテリＭ０５温調用の熱交換部Ｔ０５を、バッテリＭ０５加熱時に熱交換要素１１Ｃに接続することで、熱交換量が比較的低い冷媒循環方向最下流側の熱交換要素が使用されることになり、過剰加熱を抑止して、バッテリ温度を適正な温度範囲に調整しやすくなる。
In the temperature control device 1 for an electric vehicle, the battery M05, which is one of temperature control targets, serves as a power source for driving the vehicle. The battery M05 as a power source for driving the vehicle needs to be adjusted to an appropriate temperature range (for example, 10° C. to 40° C.) in order to ensure the performance of the battery M05. Especially when the battery temperature exceeds the proper temperature range, deterioration of the battery M05 occurs, so special care must be taken when heating. The temperature control device 1 shown in FIGS. 5 to 13, in the parallel mode, connects the heat exchange part T05 for temperature control of the battery M05 to the
図５～図１３に示した温調装置１の第１熱交換部１１又は第２熱交換部１３に設けられる複数の熱交換要素は、夫々の熱交換要素の熱交換量を様々に設定することで、直列モードと並列モードの切り替えにより、上述の実施例よりも熱媒体の多様な温度帯が可能になる。
A plurality of heat exchange elements provided in the first
図１４には、複数の熱交換要素の熱交換量の設定例を示している。図示の例では、第１熱交換部１１において、複数の熱交換要素１１Ａ～１１Ｃの夫々の熱交換量が、冷媒回路２の冷媒の循環方向上流側の熱交換要素ほど大きくなっている。また、第２熱交換部１３において、複数の熱交換要素１３Ａ～１３Ｄの夫々の熱交換量が、冷媒回路２の冷媒の循環方向下流側の熱交換要素ほど大きくなっている。このように、複数の熱交換要素の熱交換量を設定することで、直列モードと並列モードの切り替えにより、多様な温度帯の熱媒体を生成することができる。
FIG. 14 shows a setting example of the heat exchange amount of a plurality of heat exchange elements. In the illustrated example, in the first
前述した直列モードと並列モードの切り替えや各種の温調モードを実行するための切替部４の切り替えは、図１５に示すように、温調装置１が備える制御装置２００によって行うことができる。電動車両（ＥＶ）に備えられる温調装置１の制御装置２００は、ＥＶの制御を行う各種ＥＣＵ（Electronic Control Unit）に車載ネットワークＬを介して接続された一つのＥＣＵとして構成される。制御装置２００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）２０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）２０３、入出力Ｉ／Ｆ（Interface）２０４、車内通信Ｉ／Ｆ（Interface）２０５などを備え、各ハードウェアは、バス２０６を介して相互に接続されている。
Switching between the series mode and the parallel mode and switching of the
ＣＰＵ２０１は、ＲＯＭ２０２に記憶されている各種プログラムを実行することにより、制御装置２００の切り替え制御を実行する。ＲＯＭ２０２は、不揮発性メモリである。例えば、ＲＯＭ２０２は、ＣＰＵ２０１により実行されるプログラム、ＣＰＵ２０１がプログラムを実行するために必要なデータ等を記憶する。ＲＡＭ２０３は、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）やＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）等の主記憶装置である。例えば、ＲＡＭ２０３は、ＣＰＵ２０１がプログラムを実行する際に利用する作業領域として機能する。入出力Ｉ／Ｆ２０４は、ＥＶに設置される各種センサやモニタに接続され、ＣＰＵ２０１にデータを入力すると共に、ＣＰＵ２０１が演算処理したデータを出力する。車内通信Ｉ／Ｆ２０５は、車載ネットワークＬに接続されることで、ＥＶに設定された他のＥＣＵとのデータ送受信を制御する。
The
制御装置２００は、入出力Ｉ／Ｆ２０４や車内通信Ｉ／Ｆ２０５を介して、温調対象の熱負荷状況に関するデータ或いはＥＶの運転状況に関するデータが入力されることで、ＣＰＵ２０１が実行するプログラムによって、前述した温調モードの切替え制御を実行する。
The
この際、制御装置２００は、温調対象の熱負荷状況に関するデータ或いはＥＶの運転状況に関するデータから、温調対象に加熱要求或いは冷却要求が有るか否かを判断し、要求が無い温調対象に対応する熱交換要素を出た熱媒体を、要求の有る温調対象に対応する熱交換要素に流す直列モードを実行する。これにより、加熱要求或いは冷却要求が無い温調対象に対して熱媒体を流す熱ロスを無くして、高い効率で温調対象の加熱要求又は冷却要求に応えることができるようになる。
At this time, the
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to these embodiments, and design modifications and the like are made within the scope of the present invention. is included in the present invention. In addition, each of the above-described embodiments can be combined by utilizing each other's techniques unless there is a particular contradiction or problem in the purpose, configuration, or the like.
１：温調装置，２：冷媒回路，３，３Ａ，３Ｂ：熱媒体回路，４：切替部，
１０：圧縮機，１１：第１熱交換部，１２：減圧装置，１３：第２熱交換部，
１１Ａ～１１Ｃ，１３Ａ～１３Ｄ：熱交換要素，
Ｔ１～Ｔ４，Ｔ０１～Ｔ０７：熱交換部，Ｔ１０：外部熱交換器，
Ｐ：ポンプ，Ｖ１～Ｖ８，Ｖ２０～Ｖ２５：開閉弁，Ｖ０１～Ｖ１４：三方弁，
Ｖ３０：流量制御機能付き三方弁，Ｍ１～Ｍ４：温調対象，
Ｍ０１，Ｍ０２：個別空調装置，Ｍ０３，Ｍ０４：車両部品，
Ｍ０５：バッテリ，Ｍ０６：室内空調装置，
１００：ケース，１０１，１０２：熱媒体流路，１１０，１１１：冷媒流路，
２００：制御装置，２０１：ＣＰＵ，２０２：ＲＯＭ，２０３：ＲＡＭ，
２０４：入出力Ｉ／Ｆ，２０５：車内通信Ｉ／Ｆ，２０６：バス，
Ｌ：車載ネットワーク
1: temperature control device, 2: refrigerant circuit, 3, 3A, 3B: heat medium circuit, 4: switching unit,
10: compressor, 11: first heat exchange section, 12: decompression device, 13: second heat exchange section,
11A-11C, 13A-13D: heat exchange elements,
T1 to T4, T01 to T07: heat exchange unit, T10: external heat exchanger,
P: pump, V1 to V8, V20 to V25: on-off valve, V01 to V14: three-way valve,
V30: three-way valve with flow control function, M1 to M4: temperature control target,
M01, M02: individual air conditioners, M03, M04: vehicle parts,
M05: battery, M06: indoor air conditioner,
100: case, 101, 102: heat medium flow path, 110, 111: refrigerant flow path,
200: control device, 201: CPU, 202: ROM, 203: RAM,
204: input/output I/F, 205: in-vehicle communication I/F, 206: bus,
L: In-vehicle network
Claims (12)
前記第１熱交換部にて前記冷媒と熱交換した熱媒体が循環する高温側の熱媒体回路と前記第２熱交換部にて前記冷媒と熱交換した熱媒体が循環する低温側の熱媒体回路を有し、前記熱媒体を介して複数の温調対象の温度調整を行う温調装置であって、
前記第１熱交換部と前記第２熱交換部は、それぞれ複数の熱交換要素を備え、
前記熱媒体回路は、前記熱媒体が前記複数の熱交換要素のうち選択した前記熱交換要素を連続して通過して前記温調対象と熱交換する直列モードと、前記熱媒体が前記熱交換要素を個別に通過して前記温調対象と熱交換する並列モードとを切り替え可能な切替部を有することを特徴とするヒートポンプ式温調装置。 A compressor, a first heat exchange section functioning as a radiator, a decompression device, and a second heat exchange section functioning as a heat absorber are provided. , a refrigerant circuit that circulates in order of the second heat exchange part;
A heat medium circuit on the high temperature side in which the heat medium that has exchanged heat with the refrigerant in the first heat exchange section circulates, and a heat medium on the low temperature side in which the heat medium that has exchanged heat with the refrigerant in the second heat exchange section circulates. A temperature control device having a circuit and performing temperature control of a plurality of temperature control targets via the heat medium,
The first heat exchange section and the second heat exchange section each include a plurality of heat exchange elements,
The heat medium circuit has a series mode in which the heat medium continuously passes through the heat exchange element selected from the plurality of heat exchange elements to exchange heat with the temperature control target, and a series mode in which the heat medium exchanges heat with the temperature control target. A heat pump type temperature control device, comprising a switching section capable of switching between a parallel mode in which heat is exchanged with the temperature control target by passing through individual elements.
One or both of the first heat exchange section and the second heat exchange section are configured by a heat exchange module containing the plurality of heat exchange elements in one case. The heat pump type temperature control device according to any one of the above.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021155242A JP2023046573A (en) | 2021-09-24 | 2021-09-24 | Heat pump type temperature adjustment device |
| PCT/JP2022/031569 WO2023047863A1 (en) | 2021-09-24 | 2022-08-22 | Heat pump–type temperature control device |
| CN202280060747.9A CN117980167A (en) | 2021-09-24 | 2022-08-22 | Heat pump type temperature regulating device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021155242A JP2023046573A (en) | 2021-09-24 | 2021-09-24 | Heat pump type temperature adjustment device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2023046573A true JP2023046573A (en) | 2023-04-05 |
Family
ID=85720510
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021155242A Pending JP2023046573A (en) | 2021-09-24 | 2021-09-24 | Heat pump type temperature adjustment device |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2023046573A (en) |
| CN (1) | CN117980167A (en) |
| WO (1) | WO2023047863A1 (en) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5123105B2 (en) * | 1972-07-20 | 1976-07-14 | ||
| JP2007278624A (en) * | 2006-04-07 | 2007-10-25 | Denso Corp | Heat pump cycle |
| FR2945478B1 (en) * | 2009-05-13 | 2015-07-17 | Valeo Systemes Thermiques | VENTILATION, HEATING AND / OR AIR CONDITIONING INSTALLATION COMPRISING FOUR HEAT EXCHANGERS |
| JP6380265B2 (en) * | 2014-07-23 | 2018-08-29 | 株式会社デンソー | Refrigeration cycle equipment |
| JP6922856B2 (en) * | 2017-08-10 | 2021-08-18 | 株式会社デンソー | Refrigeration cycle equipment |
| JP2019206215A (en) * | 2018-05-28 | 2019-12-05 | サンデン・オートモーティブクライメイトシステム株式会社 | Vehicular air conditioning device |
-
2021
- 2021-09-24 JP JP2021155242A patent/JP2023046573A/en active Pending
-
2022
- 2022-08-22 WO PCT/JP2022/031569 patent/WO2023047863A1/en active Application Filing
- 2022-08-22 CN CN202280060747.9A patent/CN117980167A/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2023047863A1 (en) | 2023-03-30 |
| CN117980167A (en) | 2024-05-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102382721B1 (en) | Integrated heat management system of vehicle | |
| US20090193830A1 (en) | Air conditioning system for vehicle | |
| KR102573227B1 (en) | Heat management system of vehicle | |
| JP2019155930A (en) | Heat circulation system for vehicle | |
| CN114312205A (en) | Thermal management system, control method of thermal management system and electric automobile | |
| JP2005306300A (en) | Air conditioner for vehicle | |
| WO2023047863A1 (en) | Heat pump–type temperature control device | |
| CN113459760A (en) | Heat request adjustment device and adjustment method, non-transitory storage medium, and vehicle | |
| WO2022270593A1 (en) | Heat medium temperature adjustment system | |
| US20220396117A1 (en) | Cooling System for Vehicle | |
| WO2022064930A1 (en) | Heat management system | |
| CN212400825U (en) | Thermal management system of electric vehicle | |
| CN218054788U (en) | Integrated vehicle-mounted air conditioning system and vehicle | |
| KR102513033B1 (en) | Air conditioning system with dual HVAC heat exchanger for vehicle | |
| WO2023112633A1 (en) | Vehicle air-conditioning device | |
| WO2023203942A1 (en) | Heat medium circuit | |
| WO2023203943A1 (en) | Vehicular air conditioning device | |
| WO2023228645A1 (en) | Vehicle air-conditioning device | |
| WO2023120022A1 (en) | Heat management system | |
| WO2022250020A1 (en) | Vehicle heat management system | |
| US20230001763A1 (en) | Air conditioning system for electric vehicle | |
| WO2021261320A1 (en) | Vehicle cooling device | |
| CN115431697A (en) | Electric automobile heat pump system and electric automobile | |
| KR20240017608A (en) | Integrated thermal management system | |
| JP2023183719A (en) | Vehicle air-conditioning device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20220810 |