JP6319275B2 - 吸着式ヒートポンプを備えた車両用エアコン装置 - Google Patents
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Description
さらに、上記構成の吸着式ヒートポンプを備えた車両用エアコン装置では、冷房要求時から暖房要求時に切替えるときには、制御部によって第1切替弁、第2切替弁、第3切替弁の切替えを制御することで、吸着工程が行われる第1熱交換器と第2循環回路とを切替弁によって接続できる。これにより、冷房要求時から暖房要求時への切替えを簡易な構成で実現することができる。
以下、図1〜図3を用いて第1の実施の形態に係る吸着式ヒートポンプを備えた車両用エアコン装置10(以下、車両用エアコン装置10という)について説明する。図1及び図2に示されるように、車両用エアコン装置10は、吸着式ヒートポンプ20を備えたエアコン装置として構成されている。また、車両用エアコン装置10は、「高温熱源」としてのエンジン42とヒータコア44との間において冷媒(冷却水)を循環させるための第1循環回路40と、吸着式ヒートポンプ20と室内熱交換器52との間において冷媒(冷却水)を循環させるための第2循環回路50と、吸着式ヒートポンプ20とラジエータ62との間において冷媒(冷却水)を循環させるための第3循環回路60と、を含んで構成されている。以下、始めに、吸着式ヒートポンプ20について説明し、次いで、車両用エアコン装置10について説明する。なお、室内熱交換器52としては、例えばクーラコアが用いられる。
吸着式ヒートポンプ20は、複数(本実施の形態では2つ)の容器を備えており、一方の容器において吸着工程が行われ、他方の容器において脱離工程が行われるようになっている。すなわち、一方の容器において、吸着剤32によって冷媒(水)を吸着し、吸着剤32による冷媒の吸着に伴って冷媒が蒸発することで生じる蒸発潜熱を利用して、冷温に冷却された冷却水を得るようになっている。また、他方の容器において、冷媒(水)を吸着した吸着剤32を加熱することで、吸着剤32から冷媒(水)を脱離するようになっている。以下、具体的に説明する。
第1循環回路40は、エンジン42と、熱交換器であるヒータコア44と、を接続し、両者間において冷却水を循環させるための回路として構成されている。なお、ヒータコア44は、室内空調ユニット70の一部を構成しており、室内空調ユニット70については後述する。第1循環回路40は、第1循環回路40の上流側の部分を構成する上流側配管40Aと、第1循環回路40の下流側の部分を構成する下流側配管40Bと、を有している。そして、エンジン42及びヒータコア44が上流側配管40A及び下流側配管40Bによって接続されている。これにより、高温(一例として90℃)の冷却水が、ヒータコア44に供給されるようになっている。
第2循環回路50は、吸着式ヒートポンプ20と、熱交換器である室内熱交換器52と、を接続し、両者間において冷却水を循環させるための回路として構成されている。なお、室内熱交換器52は、室内空調ユニット70の一部を構成しており、室内空調ユニット70については後述する。第2循環回路50は、第2循環回路50の上流側の部分を構成する上流側配管50Aと、第2循環回路50の下流側の部分を構成する下流側配管50Bと、を有している。そして、吸着式ヒートポンプ20及び室内熱交換器52が、上流側配管50A及び下流側配管50Bによって接続されている。具体的には、上流側配管50Aが4方弁28Bに接続されており、下流側配管50Bが4方弁28Aに接続されている。さらに、上流側配管50Aには、冷却水を循環させるための第2ポンプ54が設けられている。
第3循環回路60は、吸着式ヒートポンプ20と、熱交換器であるラジエータ62と、の間を接続し、両者間において冷却水を循環させるための回路として構成されている。なお、ラジエータ62は、車両のエンジンルームの前端部に配置されており、エンジン冷却用のラジエータとは別の熱交換器として構成されている。第3循環回路60は、第3循環回路60の上流側の部分を構成する上流側配管60Aと、第3循環回路60の下流側の部分を構成する下流側配管60Bと、を有している。そして、上流側配管60Aが、前述した4方弁26Aと4方弁28Aとの間を連結しており、下流側配管60Bが、前述した4方弁28Bと4方弁26Aとの間を連結している。また、上流側配管60Aの中間部に、ラジエータ62が設けられており、上流側配管60Aを循環する冷却水がラジエータ62によって低温(一例として35℃)に冷却される構成となっている。さらに、下流側配管60Bには、冷却水を循環させるための第3ポンプ64が設けられている。
図3に示されるように、室内空調ユニット70は、通風ダクト72を有している。通風ダクト72の上流側には、図示しない外気導入用の空気取入口、内気導入用の空気取入口、が設けられている。また、通風ダクト72内には、その上流側において、ブロワファンを備えたブロワ74が設けられており、空気取入口又は空気取入口から通風ダクト72内に導入された空気をブロワ74によって通風ダクト72の下流側へ送風するように構成されている。
冷房要求時には、制御部30が4方弁26A,26B及び4方弁28A,28Bの切替を制御することで、吸着工程側の第1吸着コア22C又は第2吸着コア24Cを4方弁26A,26Bによって第3循環回路60に接続させ、吸着工程側の第1蒸発凝縮コア22D又は第2蒸発凝縮コア24Dを4方弁28A,28Bによって第2循環回路50に接続させる。一方、脱離工程側の第1吸着コア22C又は第2吸着コア24Cを4方弁26A,26Bによって第1循環回路40に接続させ、脱離工程側の第1蒸発凝縮コア22D又は第2蒸発凝縮コア24Dを4方弁28A,28Bによって第3循環回路60に接続させる。また、室内空調ユニット70では、エアミックスダンパ76が作動されて(図3の2点鎖線で示されるエアミックスダンパ76を参照)、通風ダクト72内の通路が、室内熱交換器52を通過した空気を流す第1通路とされる。
暖房要求時には、制御部30が4方弁26A,26B及び4方弁28A,28Bの切替を制御することで、吸着工程側の第1吸着コア22C又は第2吸着コア24Cを4方弁26A,26Bによって第3循環回路60に接続させ、吸着工程側の第1蒸発凝縮コア22D又は第2蒸発凝縮コア24Dを4方弁28A,28Bによって第3循環回路60に接続させる。一方、脱離工程側の第1吸着コア22C又は第2吸着コア24Cを4方弁26A,26Bによって第1循環回路40に接続させ、脱離工程側の第1蒸発凝縮コア22D又は第2蒸発凝縮コア24Dを4方弁28A,28Bによって第2循環回路50に接続させる。そして、室内空調ユニット70では、エアミックスダンパ76が作動されて(図3の実線で示されるエアミックスダンパ76を参照)、通風ダクト72内の通路が、室内熱交換器52及びヒータコア44を通過した空気を流す第2通路とされる。
以下、図4及び図5を用いて第2の実施の形態の車両用エアコン装置100について説明する。第2の実施の形態では、以下に示す点を除いて第1の実施の形態と同様に構成されている。なお、以下の説明では、第1の実施の形態と同様に構成されている部材には、同一の符号を付している。
冷房要求時には、制御部30が4方弁26A,26B、4方弁28A,28B、及び4方弁104A,104Bを制御することで、吸着工程側の第1吸着コア22C又は第2吸着コア24Cを第3循環回路60に接続させ、吸着工程側の第1蒸発凝縮コア22D又は第2蒸発凝縮コア24Dを第2循環回路50に接続させる。一方、脱離工程側の第1吸着コア22C又は第2吸着コア24Cを第1循環回路40に接続させ、脱離工程側の第1蒸発凝縮コア22D又は第2蒸発凝縮コア24Dを第3循環回路60に接続させる。そして、室内空調ユニット70では、エアミックスダンパ76が作動されて、通風ダクト72内の通路が、室内熱交換器52を通過した空気を流す第1通路とされている。
暖房要求時には、制御部30が4方弁26A,26B、4方弁28A,28B、及び4方弁104A,104Bを制御することで、吸着工程側の第1吸着コア22C又は第2吸着コア24Cを第2循環回路50に接続させ、吸着工程側の第1蒸発凝縮コア22D又は第2蒸発凝縮コア24Dを第3循環回路60に接続させる。一方、脱離工程側の第1吸着コア22C又は第2吸着コア24Cを第1循環回路40に接続させ、脱離工程側の第1蒸発凝縮コア22D又は第2蒸発凝縮コア24Dを第3循環回路60に接続させる。そして、室内空調ユニット70では、エアミックスダンパ76が作動されて、通風ダクト72内の通路が、室内熱交換器52及びヒータコア44を通過した空気を流す第2通路とされている。
上記第2の実施の形態では、暖房時において、当該吸着熱を補助熱源として活用しているが、制御部30によって4方弁28A,28B、及び4方弁104A,104Bを切替制御することで、第1の実施の形態と同様に、凝縮熱を補助熱源として活用するように構成してもよい。この場合には、吸着工程側の第1吸着コア22C又は第2吸着コア24Cを第3循環回路60に接続させ、吸着工程側の第1蒸発凝縮コア22D又は第2蒸発凝縮コア24Dを第3循環回路60に接続させる。一方、脱離工程側の第1吸着コア22C又は第2吸着コア24Cを第1循環回路40に接続させ、脱離工程側の第1蒸発凝縮コア22D又は第2蒸発凝縮コア24Dを第2循環回路50に接続させる。そして、室内空調ユニット70の状態は、第2の実施の形態と同様の状態になっている。
20 吸着式ヒートポンプ
22 第1容器(容器)
22A 第1吸着部(吸着部)
22B 第1蒸発凝縮部(蒸発凝縮部)
22C 第1吸着コア(第1熱交換器)
22D 第1蒸発凝縮コア(第2熱交換器)
24 第2容器(容器)
24A 第2吸着部(吸着部)
24B 第2蒸発凝縮部(蒸発凝縮部)
24C 第2吸着コア(第1熱交換器)
24D 第2蒸発凝縮コア(第2熱交換器)
26A 4方弁(第1切替弁)
26B 4方弁(第1切替弁)
28A 4方弁(第2切替弁)
28B 4方弁(第2切替弁)
30 制御部
32 吸着剤
40 第1循環回路
42 エンジン(高温熱源)
44 ヒータコア
50 第2循環回路
52 室内熱交換器
60 第3循環回路
62 ラジエータ
100 吸着式ヒートポンプを備えた車両用エアコン装置
104A 4方弁(第3切替弁)
104B 4方弁(第3切替弁)
Claims (4)
- 吸着剤が収容された吸着部と、冷媒が封入された蒸発凝縮部と、を有する複数の容器を含んで構成され、前記容器内において吸着工程及び脱離工程が繰り返し行われる吸着式ヒートポンプと、
前記吸着部の内部に配置された第1熱交換器と、
前記蒸発凝縮部の内部に配置された第2熱交換器と、
高温熱源とヒータコアとの間で冷媒を循環させるための第1循環回路と、
切替弁によって前記吸着式ヒートポンプに接続され、前記吸着式ヒートポンプと室内熱交換器との間で冷媒を循環させるための第2循環回路と、
前記切替弁の切替えを制御すると共に、暖房要求時に、脱離工程側の前記第2熱交換器と前記第2循環回路とを前記切替弁によって接続させ又は吸着工程側の前記第1熱交換器と前記第2循環回路とを前記切替弁によって接続させる制御部と、
を有し、
前記切替弁によって前記吸着式ヒートポンプに接続され、前記吸着式ヒートポンプとラジエータとの間で冷媒を循環させるための第3循環回路を備え、
前記切替弁は、前記第1熱交換器に接続された第1切替弁と、前記第2熱交換器に接続された第2切替弁と、前記第1切替弁及び前記第2切替弁に連結された第3切替弁と、を含んで構成されており、
前記制御部は、
冷房要求時には、吸着工程側の前記第1熱交換器を前記第1切替弁及び前記第3切替弁によって前記第3循環回路に接続させ且つ吸着工程側の前記第2熱交換器を前記第2切替弁及び前記第3切替弁によって前記第2循環回路に接続させると共に、脱離工程側の前記第1熱交換器を前記第1切替弁によって前記第1循環回路に接続させ且つ脱離工程側の前記第2熱交換器を前記第2切替弁によって前記第3循環回路に接続させ、
暖房要求時には、吸着工程側の前記第1熱交換器を前記第1切替弁及び前記第3切替弁によって前記第2循環回路に接続させ且つ吸着工程側の前記第2熱交換器を前記第2切替弁及び前記第3切替弁によって前記第3循環回路に接続させると共に、脱離工程側の前記第1熱交換器を前記第1切替弁によって前記第1循環回路に接続させ且つ脱離工程側の前記第2熱交換器を前記第2切替弁によって前記第3循環回路に接続させる吸着式ヒートポンプを備えた車両用エアコン装置。 - 吸着剤が収容された吸着部と、冷媒が封入された蒸発凝縮部と、を有する複数の容器を含んで構成され、前記容器内において吸着工程及び脱離工程が繰り返し行われる吸着式ヒートポンプと、
前記吸着部の内部に配置された第1熱交換器と、
前記蒸発凝縮部の内部に配置された第2熱交換器と、
高温熱源とヒータコアとの間で冷媒を循環させるための第1循環回路と、
切替弁によって前記吸着式ヒートポンプに接続され、前記吸着式ヒートポンプと室内熱交換器との間で冷媒を循環させるための第2循環回路と、
前記切替弁の切替えを制御すると共に、暖房要求時に、脱離工程側の前記第2熱交換器と前記第2循環回路とを前記切替弁によって接続させ又は吸着工程側の前記第1熱交換器と前記第2循環回路とを前記切替弁によって接続させる制御部と、
を有し、
前記切替弁によって前記吸着式ヒートポンプに接続され、前記吸着式ヒートポンプとラジエータとの間で冷媒を循環させるための第3循環回路を備え、
前記切替弁は、前記第1熱交換器に接続された第1切替弁と、前記第2熱交換器に接続された第2切替弁と、を含んで構成されており、
前記制御部は、
冷房要求時には、吸着工程側の前記第1熱交換器を前記第1切替弁によって前記第3循環回路に接続させ且つ吸着工程側の前記第2熱交換器を前記第2切替弁によって前記第2循環回路に接続させると共に、脱離工程側の前記第1熱交換器を前記第1切替弁によって前記第1循環回路に接続させ且つ脱離工程側の前記第2熱交換器を前記第2切替弁によって前記第3循環回路に接続させ、
暖房要求時には、吸着工程側の前記第1熱交換器及び第2熱交換器を前記第1切替弁及び前記第2切替弁によって前記第3循環回路に接続させると共に、脱離工程側の前記第1熱交換器を前記第1切替弁によって前記第1循環回路に接続させ且つ脱離工程側の前記第2熱交換器を前記第2切替弁によって前記第2循環回路に接続させる吸着式ヒートポンプを備えた車両用エアコン装置。 - 暖房時において、前記制御部が前記第2切替弁及び前記第3切替弁を切替えることで、吸着工程側の前記第1熱交換器を前記第1切替弁及び前記第3切替弁によって前記第3循環回路に接続させ且つ吸着工程側の前記第2熱交換器を前記第2切替弁によって前記第3循環回路に接続させると共に、脱離工程側の前記第1熱交換器を前記第1切替弁によって前記第1循環回路に接続させ且つ脱離工程側の前記第2熱交換器を前記第2切替弁及び第3切替弁によって前記第2循環回路に接続させる請求項1に記載の吸着式ヒートポンプを備えた車両用エアコン装置。
- 前記切替弁は四方弁によって構成されている請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の吸着式ヒートポンプを備えた車両用エアコン装置。
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