JP6699460B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Description
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機(11)と、圧縮機から吐出された冷媒を熱源として、空調対象空間へ送風される送風空気を加熱する加熱用熱交換器(12)と、冷媒を減圧させる第1減圧装置(15a)と、第1減圧装置から流出した冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器(16)と、冷媒を減圧させる第2減圧装置(15b)と、第2減圧装置から流出した冷媒と加熱用熱交換器通過前の送風空気とを熱交換させる冷却用熱交換器(18)と、冷却用熱交換器における冷媒蒸発圧力(Pe)を調整する蒸発圧力調整弁(19)と、冷媒回路を切り替える冷媒回路切替装置(21、22)と、第1減圧装置および第2減圧装置の作動を制御する減圧装置制御部(40c)と、を備え、
蒸発圧力調整弁は、内部を流通する冷媒流量の増加に伴って、冷媒蒸発圧力(Pe)を上昇させるものであり、
冷媒回路切替装置は、冷却した送風空気を空調対象空間へ吹き出す冷房モード時には、加熱用熱交換器から流出した冷媒を第1減圧装置→室外熱交換器→第2減圧装置→冷却用熱交換器→蒸発圧力調整弁→圧縮機の順に流す冷媒回路に切り替え、冷却して除湿された送風空気を再加熱して空調対象空間へ吹き出す除湿暖房モード時には、加熱用熱交換器から流出した冷媒の流れ分岐し、分岐された一方の冷媒を第1減圧装置→室外熱交換器→圧縮機の順に流すとともに、分岐された他方の冷媒を第2減圧装置→冷却用熱交換器→蒸発圧力調整弁→圧縮機の順に流す冷媒回路に切り替え、
冷房モード時に冷却用熱交換器から流出して蒸発圧力調整弁を流通する冷媒流量が、除湿暖房モード時に冷却用熱交換器を流通する冷媒流量よりも多くなり、
蒸発圧力調整弁は、冷房モード時に、冷却用熱交換器の着霜を抑制できるように設定された着霜抑制圧力(APe)以上となるように冷媒蒸発圧力(Pe)を調整し、
減圧装置制御部は、除湿暖房モード時に、蒸発圧力調整弁を流通する冷媒流量(Ge)が冷却用熱交換器の着霜を生じさせないように設定された基準流量(KGe)よりも多くなるように、第1減圧装置の第1絞り通路面積(Ae1)に対する第2減圧装置の第2絞り通路面積(Ae2)の面積比(Ae2/Ae1)を変化させる冷凍サイクル装置である。
また、請求項2に記載の発明は、空調装置に適用される冷凍サイクル装置であって、
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機(11)と、圧縮機から吐出された冷媒を熱源として、空調対象空間へ送風される送風空気を加熱する加熱用熱交換器(12)と、冷媒を減圧させる第1減圧装置(15a)と、第1減圧装置から流出した冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器(16)と、冷媒を減圧させる第2減圧装置(15b)と、第2減圧装置から流出した冷媒と加熱用熱交換器通過前の送風空気とを熱交換させる冷却用熱交換器(18)と、冷却用熱交換器における冷媒蒸発圧力(Pe)を調整する蒸発圧力調整弁(19)と、冷媒回路を切り替える冷媒回路切替装置(21、22)と、第1減圧装置および第2減圧装置の作動を制御する減圧装置制御部(40c)と、を備え、
蒸発圧力調整弁は、内部を流通する冷媒流量の増加に伴って、冷媒蒸発圧力(Pe)を上昇させるものであり、
冷媒回路切替装置は、冷却した送風空気を空調対象空間へ吹き出す冷房モード時には、加熱用熱交換器から流出した冷媒を第1減圧装置→室外熱交換器→第2減圧装置→冷却用熱交換器→蒸発圧力調整弁→圧縮機の順に流す冷媒回路に切り替え、冷却して除湿された送風空気を再加熱して空調対象空間へ吹き出す除湿暖房モード時には、加熱用熱交換器から流出した冷媒の流れ分岐し、分岐された一方の冷媒を第1減圧装置→室外熱交換器→圧縮機の順に流すとともに、分岐された他方の冷媒を第2減圧装置→冷却用熱交換器→蒸発圧力調整弁→圧縮機の順に流す冷媒回路に切り替え、
減圧装置制御部は、除湿暖房モード時に、蒸発圧力調整弁を流通する冷媒流量(Ge)が予め定めた基準流量(KGe)よりも多くなるように、第1減圧装置の第1絞り通路面積(Ae1)に対する第2減圧装置の第2絞り通路面積(Ae2)の面積比(Ae2/Ae1)を変化させて、第1減圧装置の第1絞り通路面積(Ae1)と第2減圧装置の第2絞り通路面積(Ae2)との合計通路面積(Ae1+Ae2)を増加させる冷凍サイクル装置である。
これによれば、請求項1に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機(11)と、圧縮機から吐出された冷媒を熱源として、空調対象空間へ送風される送風空気を加熱する加熱用熱交換器(12)と、冷媒を減圧させる第1減圧装置(15a)と、第1減圧装置から流出した冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器(16)と、冷媒を減圧させる第2減圧装置(15b)と、第2減圧装置から流出した冷媒と加熱用熱交換器通過前の送風空気とを熱交換させる冷却用熱交換器(18)と、冷却用熱交換器における冷媒蒸発圧力(Pe)を調整する蒸発圧力調整弁(19)と、冷却用熱交換器の冷媒出口側を開閉する開閉装置(23)と、開閉装置の作動を制御する開閉制御部(40d)と、冷媒回路を切り替える冷媒回路切替装置(21、22)と、を備え、
蒸発圧力調整弁は、冷却用熱交換器を流通する冷媒流量の増加に伴って、冷媒蒸発圧力(Pe)を上昇させるものであり、
冷媒回路切替装置は、冷却した送風空気を空調対象空間へ吹き出す冷房モード時には、加熱用熱交換器から流出した冷媒を第1減圧装置→室外熱交換器→第2減圧装置→冷却用熱交換器→開閉装置→圧縮機の順に流す冷媒回路に切り替え、冷却して除湿された送風空気を再加熱して空調対象空間へ吹き出す除湿暖房モード時には、加熱用熱交換器から流出した冷媒の流れ分岐し、分岐された一方の冷媒を第1減圧装置→室外熱交換器→圧縮機の順に流すとともに、分岐された他方の冷媒を第2減圧装置→冷却用熱交換器→開閉装置→圧縮機の順に流す冷媒回路に切り替え、
開閉制御部は、除湿暖房モード時であって、かつ、冷却用熱交換器における冷媒蒸発温度(Te)が予め定めた基準蒸発温度(KTe)よりも高くなっている際には、冷却用熱交換器の冷媒出口側を開き、さらに、除湿暖房モード時であって、かつ、冷媒蒸発温度(Te)が基準蒸発温度(KTe)以下となっている際には、冷却用熱交換器の冷媒出口側を閉じるように開閉装置の作動を制御する冷凍サイクル装置である。
図1〜図7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、本発明に係る冷凍サイクル装置10を、車両走行用の駆動力を走行用電動モータから得る電気自動車に搭載される車両用空調装置1に適用している。この冷凍サイクル装置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。
P1×A1+P2×A2=K×L+P2×A1+F0…(F1)
ここで、P1は流入口91a側の冷媒圧力であり、P2は流出口91b側の冷媒圧力、A1は筒状弁体部92の受圧面積、A2はベローズ93の受圧面積、Kはベローズ93およびスプリング94の合計バネ定数、Lは筒状弁体部92の変位量、F0は調整ネジ94aによって調整されたベローズ93およびスプリング94の初期荷重である。
P1=K/A1×L+F0/A1…(F2)
この数式F2によれば、流入口91a側の冷媒圧力P1は、変位量Lの増加に伴って増加することが判る。また、前述の如く、変位量Lの増加に伴って蒸発圧力調整弁19内の冷媒通路面積が増加し、蒸発圧力調整弁19を流通する冷媒流量も増加する。
TAO=Kset×Tset−Kr×Tr−Kam×Tam−Ks×As+C…(F3)
なお、Tsetは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は内気温センサ51によって検出された車室内温度(内気温)、Tamは外気温センサ52によって検出された外気温、Asは日射センサ53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。
暖房モードでは、図7の図表に示すように、空調制御装置40が、第1開閉弁21を開き、第2開閉弁22を閉じ、第1膨張弁15aを減圧作用を発揮する絞り状態とし、第2膨張弁15bを全閉状態とする。
除湿暖房モードでは、図7の図表に示すように、空調制御装置40が、第1開閉弁21を開き、第2開閉弁22を開き、第1膨張弁15aを絞り状態とし、第2膨張弁15bを絞り状態とする。
冷房モードでは、図7の図表に示すように、空調制御装置40が、第1開閉弁21を閉じ、第2開閉弁22を閉じ、第1膨張弁15aを全開状態とし、第2膨張弁15bを絞り状態とする。
本実施形態では、第1実施形態に対して、除湿暖房モードの温度低下防止制御における制御態様を変更した例を説明する。
本実施形態では、図12の全体構成図に示すように、第1実施形態に対して、第3開閉弁23を追加した例を説明する。第3開閉弁23は、室内蒸発器18の冷媒出口側を開閉する開閉装置としての電磁弁である。第3開閉弁23は、蒸発圧力調整弁19の流出口91bから第4三方継手13dへ至る冷媒通路に配置されている。
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。
12 室内凝縮器(加熱用熱交換器)
15a 第1膨張弁(第1減圧装置)
15b 第2膨張弁(第2減圧装置)
16 室外熱交換器
18 室内蒸発器(冷却用熱交換器)
19 蒸発圧力調整弁
21、22 第1開閉弁、第2開閉弁(冷媒回路切替装置)
23 第3開閉弁(開閉装置)
40c 減圧装置制御部
40d 開閉制御部
Claims (8)
- 空調装置に適用される冷凍サイクル装置であって、
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機(11)と、
前記圧縮機から吐出された冷媒を熱源として、空調対象空間へ送風される送風空気を加熱する加熱用熱交換器(12)と、
冷媒を減圧させる第1減圧装置(15a)と、
前記第1減圧装置から流出した冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器(16)と、
冷媒を減圧させる第2減圧装置(15b)と、
前記第2減圧装置から流出した冷媒と前記加熱用熱交換器通過前の前記送風空気とを熱交換させる冷却用熱交換器(18)と、
前記冷却用熱交換器における冷媒蒸発圧力(Pe)を調整する蒸発圧力調整弁(19)と、
冷媒回路を切り替える冷媒回路切替装置(21、22)と、
前記第1減圧装置および前記第2減圧装置の作動を制御する減圧装置制御部(40c)と、を備え、
前記蒸発圧力調整弁は、内部を流通する冷媒流量の増加に伴って、前記冷媒蒸発圧力(Pe)を上昇させるものであり、
前記冷媒回路切替装置は、
冷却した前記送風空気を前記空調対象空間へ吹き出す冷房モード時には、前記加熱用熱交換器から流出した冷媒を前記第1減圧装置→前記室外熱交換器→前記第2減圧装置→前記冷却用熱交換器→前記蒸発圧力調整弁→前記圧縮機の順に流す冷媒回路に切り替え、
冷却して除湿された前記送風空気を再加熱して前記空調対象空間へ吹き出す除湿暖房モード時には、前記加熱用熱交換器から流出した冷媒の流れ分岐し、分岐された一方の冷媒を前記第1減圧装置→前記室外熱交換器→前記圧縮機の順に流すとともに、分岐された他方の冷媒を前記第2減圧装置→前記冷却用熱交換器→前記蒸発圧力調整弁→前記圧縮機の順に流す冷媒回路に切り替え、
前記冷房モード時に前記冷却用熱交換器から流出して前記蒸発圧力調整弁を流通する冷媒流量が、前記除湿暖房モード時に前記冷却用熱交換器から流出して前記蒸発圧力調整弁を流通する冷媒流量よりも多くなり、
前記蒸発圧力調整弁は、前記冷房モード時に、前記冷却用熱交換器の着霜を抑制できるように設定された着霜抑制圧力(APe)以上となるように前記冷媒蒸発圧力(Pe)を調整し、
前記減圧装置制御部は、前記除湿暖房モード時に、前記蒸発圧力調整弁を流通する冷媒流量(Ge)が前記冷却用熱交換器の着霜を生じさせないように設定された基準流量(KGe)よりも多くなるように、前記第1減圧装置の第1絞り通路面積(Ae1)に対する前記第2減圧装置の第2絞り通路面積(Ae2)の面積比(Ae2/Ae1)を変化させるものである冷凍サイクル装置。 - 空調装置に適用される冷凍サイクル装置であって、
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機(11)と、
前記圧縮機から吐出された冷媒を熱源として、空調対象空間へ送風される送風空気を加熱する加熱用熱交換器(12)と、
冷媒を減圧させる第1減圧装置(15a)と、
前記第1減圧装置から流出した冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器(16)と、
冷媒を減圧させる第2減圧装置(15b)と、
前記第2減圧装置から流出した冷媒と前記加熱用熱交換器通過前の前記送風空気とを熱交換させる冷却用熱交換器(18)と、
前記冷却用熱交換器における冷媒蒸発圧力(Pe)を調整する蒸発圧力調整弁(19)と、
冷媒回路を切り替える冷媒回路切替装置(21、22)と、
前記第1減圧装置および前記第2減圧装置の作動を制御する減圧装置制御部(40c)と、を備え、
前記蒸発圧力調整弁は、内部を流通する冷媒流量の増加に伴って、前記冷媒蒸発圧力(Pe)を上昇させるものであり、
前記冷媒回路切替装置は、
冷却した前記送風空気を前記空調対象空間へ吹き出す冷房モード時には、前記加熱用熱交換器から流出した冷媒を前記第1減圧装置→前記室外熱交換器→前記第2減圧装置→前記冷却用熱交換器→前記蒸発圧力調整弁→前記圧縮機の順に流す冷媒回路に切り替え、
冷却して除湿された前記送風空気を再加熱して前記空調対象空間へ吹き出す除湿暖房モード時には、前記加熱用熱交換器から流出した冷媒の流れ分岐し、分岐された一方の冷媒を前記第1減圧装置→前記室外熱交換器→前記圧縮機の順に流すとともに、分岐された他方の冷媒を前記第2減圧装置→前記冷却用熱交換器→前記蒸発圧力調整弁→前記圧縮機の順に流す冷媒回路に切り替え、
前記減圧装置制御部は、前記除湿暖房モード時に、前記蒸発圧力調整弁を流通する冷媒流量(Ge)が予め定めた基準流量(KGe)よりも多くなるように、前記第1減圧装置の第1絞り通路面積(Ae1)に対する前記第2減圧装置の第2絞り通路面積(Ae2)の面積比(Ae2/Ae1)を変化させて、前記第1減圧装置の第1絞り通路面積(Ae1)と前記第2減圧装置の第2絞り通路面積(Ae2)との合計通路面積(Ae1+Ae2)を増加させるものである冷凍サイクル装置。 - 前記減圧装置制御部は、前記除湿暖房モード時に、前記第1減圧装置の第1絞り通路面積(Ae1)を維持するように前記第1減圧装置の作動を制御するものである請求項2に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記減圧装置制御部は、前記除湿暖房モード時に、前記室外熱交換器(16)出口側冷媒の過熱度(SH)が予め定めた基準室外用過熱度に近づくように、前記第1減圧装置および前記第2減圧装置の作動を制御する請求項2または3に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記減圧装置制御部は、前記除湿暖房モード時に、前記冷却用熱交換器における冷媒蒸発温度(Te)が予め定めた基準蒸発温度(KTe)よりも高くなるように、前記面積比(Ae2/Ae1)を変化させるものである請求項1ないし4のいずれか1つに記載の冷凍サイクル装置。
- 前記減圧装置制御部は、前記除湿暖房モード時であって、かつ、前記冷却用熱交換器における冷媒蒸発温度(Te)が予め定めた基準蒸発温度(KTe)以下となっている際には、前記冷却用熱交換器における冷媒蒸発温度(Te)が予め定めた基準蒸発温度(KTe)よりも高くなるように、前記面積比(Ae2/Ae1)を変化させるものである請求項1ないし5のいずれか1つに記載の冷凍サイクル装置。
- 空調装置に適用される冷凍サイクル装置であって、
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機(11)と、
前記圧縮機から吐出された冷媒を熱源として、空調対象空間へ送風される送風空気を加熱する加熱用熱交換器(12)と、
冷媒を減圧させる第1減圧装置(15a)と、
前記第1減圧装置から流出した冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器(16)と、
冷媒を減圧させる第2減圧装置(15b)と、
前記第2減圧装置から流出した冷媒と前記加熱用熱交換器通過前の前記送風空気とを熱交換させる冷却用熱交換器(18)と、
前記冷却用熱交換器における冷媒蒸発圧力(Pe)を調整する蒸発圧力調整弁(19)と、
前記冷却用熱交換器の冷媒出口側を開閉する開閉装置(23)と、
前記開閉装置の作動を制御する開閉制御部(40d)と、
冷媒回路を切り替える冷媒回路切替装置(21、22)と、を備え、
前記蒸発圧力調整弁は、前記冷却用熱交換器を流通する冷媒流量の増加に伴って、前記冷媒蒸発圧力(Pe)を上昇させるものであり、
前記冷媒回路切替装置は、
冷却した前記送風空気を前記空調対象空間へ吹き出す冷房モード時には、前記加熱用熱交換器から流出した冷媒を前記第1減圧装置→前記室外熱交換器→前記第2減圧装置→前記冷却用熱交換器→前記開閉装置→前記圧縮機の順に流す冷媒回路に切り替え、
冷却して除湿された前記送風空気を再加熱して前記空調対象空間へ吹き出す除湿暖房モード時には、前記加熱用熱交換器から流出した冷媒の流れ分岐し、分岐された一方の冷媒を前記第1減圧装置→前記室外熱交換器→前記圧縮機の順に流すとともに、分岐された他方の冷媒を前記第2減圧装置→前記冷却用熱交換器→前記開閉装置→前記圧縮機の順に流す冷媒回路に切り替え、
前記開閉制御部は、前記除湿暖房モード時であって、かつ、前記冷却用熱交換器における冷媒蒸発温度(Te)が予め定めた基準蒸発温度(KTe)よりも高くなっている際には、前記冷却用熱交換器の冷媒出口側を開き、さらに、前記除湿暖房モード時であって、かつ、前記冷媒蒸発温度(Te)が前記基準蒸発温度(KTe)以下となっている際には、前記冷却用熱交換器の冷媒出口側を閉じるように前記開閉装置の作動を制御するものである冷凍サイクル装置。 - さらに、少なくとも前記第2減圧装置の作動を制御する減圧装置制御部(40c)を備え、
前記第2減圧装置は、絞り通路を全閉とする全閉機能を有し、
前記減圧装置制御部は、前記除湿暖房モード時に、前記冷媒蒸発温度(Te)が前記基準蒸発温度(KTe)以下となっている際には、前記第2減圧装置を閉じるように前記第2減圧装置の作動を制御するものである請求項7に記載の冷凍サイクル装置。
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