WO2020246337A1 - 熱交換器、冷凍サイクル装置 - Google Patents

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WO2020246337A1
WO2020246337A1 PCT/JP2020/020920 JP2020020920W WO2020246337A1 WO 2020246337 A1 WO2020246337 A1 WO 2020246337A1 JP 2020020920 W JP2020020920 W JP 2020020920W WO 2020246337 A1 WO2020246337 A1 WO 2020246337A1
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refrigerant
flow path
heat medium
cooler
radiator
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PCT/JP2020/020920
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稲垣 孝治
加藤 吉毅
Original Assignee
株式会社デンソー
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32Cooling devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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    • F25B39/02Evaporators
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    • F25B39/04Condensers
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    • F25B5/00Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity
    • F25B5/02Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity arranged in parallel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/02Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the heat-exchange media travelling at an angle to one another
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/08Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings

Definitions

  • the present disclosure relates to a heat exchanger that exchanges heat between a refrigerant containing oil and a heat medium, and a refrigeration cycle device.
  • the temperature of the refrigerant becomes very low on the low pressure side in the cycle, and the refrigerant density becomes low, so that the flow rate of the refrigerant passing through the heat exchanger on the low pressure side Becomes smaller.
  • the viscosity of the oil increases as the temperature of the refrigerant decreases.
  • the heat exchanger is The refrigerant containing oil exchanges heat with the heat medium and absorbs heat from the heat medium.
  • a flow path laminate composed of a plurality of refrigerant flow paths through which a refrigerant flows and a plurality of heat medium flow paths through which a heat medium flows are alternately laminated.
  • the dimension in the first direction orthogonal to the stacking direction of the flow path laminate is larger than the dimension in the second direction orthogonal to the stacking direction and the first direction, respectively.
  • the flow path laminate is provided with a refrigerant inlet portion serving as a refrigerant inlet and a refrigerant outlet portion serving as a refrigerant outlet in each of the plurality of refrigerant flow paths, and is installed in a posture in which the first direction is close to the vertical direction. Ori, The refrigerant outlet portion is set at a position closer to the lower end portion of the refrigerant flow path portion than the upper end portion of the refrigerant flow path portion.
  • the oil can be easily distributed vertically instead of horizontally in the refrigerant flow path. Become. That is, it is suppressed that the oil is unevenly distributed near the lower end portion in the refrigerant flow path portion.
  • the heat exchanger of this viewpoint has a structure in which oil is easily distributed vertically in the refrigerant flow path, and the refrigerant outlet of the refrigerant flow path is set at a position closer to the lower end than the upper end of the refrigerant flow path. Has been done. According to this, the oil existing in the refrigerant flow path portion tends to collect in the refrigerant outlet portion, so that the retention of oil in the heat exchanger can be suppressed.
  • Refrigeration cycle equipment A compressor that compresses and discharges a refrigerant containing oil, A radiator that dissipates the refrigerant discharged from the compressor to the first heat medium, A decompression unit that decompresses the refrigerant that has passed through the radiator, A heat absorber that exchanges heat with the second heat medium for the refrigerant decompressed by the decompression unit and absorbs heat from the second heat medium is provided.
  • the heat absorber has a flow path laminate formed by alternately stacking a plurality of refrigerant flow paths through which the refrigerant flows and a plurality of heat medium flow paths through which the second heat medium flows.
  • the dimension in the first direction orthogonal to the stacking direction of the flow path laminate is larger than the dimension in the second direction orthogonal to the stacking direction and the first direction, respectively.
  • the flow path laminate is provided with a refrigerant inlet portion serving as a refrigerant inlet and a refrigerant outlet portion serving as a refrigerant outlet in each of the plurality of refrigerant flow paths, and is installed in a posture in which the first direction is close to the vertical direction.
  • the refrigerant outlet portion is set at a position closer to the lower end portion of the refrigerant flow path portion than the upper end portion of the refrigerant flow path portion.
  • the heat absorber is installed in a posture in which the larger dimension of the refrigerant flow path is closer to the vertical direction in the direction orthogonal to the stacking direction, the oil is not horizontal but vertical in the refrigerant flow path. It becomes easy to distribute to. That is, it is suppressed that the oil is unevenly distributed near the lower end portion in the refrigerant flow path portion.
  • the heat absorber has a structure in which oil is easily distributed vertically in the refrigerant flow path, and the refrigerant outlet of the refrigerant flow path is set at a position closer to the lower end than the upper end of the refrigerant flow path. .. According to this, the oil existing in the refrigerant flow path portion tends to collect in the refrigerant outlet portion, so that the retention of oil in the heat absorber can be suppressed.
  • Refrigeration cycle equipment A compressor that compresses and discharges a refrigerant containing oil, A radiator that warms the blown air that blows air into the air-conditioned space using the refrigerant discharged from the compressor as a heat source.
  • the first decompression unit that decompresses the refrigerant that has passed through the radiator
  • a second decompression unit arranged in parallel with the first decompression unit on the downstream side of the refrigerant flow of the radiator
  • a room that functions as a cooler that cools the heating equipment by using the latent heat of evaporation of the refrigerant decompressed by the first decompression unit when the equipment is cooled, and heats the blown air using the refrigerant that passes through the radiator as a heat source.
  • a device cooler that functions as a heat absorber during heating, It is equipped with an air conditioning cooler that cools the blown air that is blown into the air conditioning target space by using the latent heat of vaporization of the refrigerant that has been decompressed by the second decompression unit.
  • the equipment cooler has a flow path laminate formed by alternately laminating a plurality of refrigerant flow paths through which a refrigerant flows and a plurality of heat medium flow paths through which a heat medium flows.
  • the dimension in the first direction orthogonal to the stacking direction of the flow path laminate is larger than the dimension in the second direction orthogonal to the stacking direction and the first direction, respectively.
  • the flow path laminate is provided with a refrigerant inlet portion serving as a refrigerant inlet and a refrigerant outlet portion serving as a refrigerant outlet in each of the plurality of refrigerant flow paths, and is installed in a posture in which the first direction is close to the vertical direction. Ori, The refrigerant outlet portion is set at a position closer to the lower end portion of the refrigerant flow path portion than the upper end portion of the refrigerant flow path portion.
  • the refrigeration cycle device from this viewpoint is configured so that the equipment cooler suppresses oil retention. That is, the equipment cooler is installed in a posture in which the larger the size of the refrigerant flow path in the direction orthogonal to the stacking direction is closer to the vertical direction. According to this, the oil is likely to be distributed vertically instead of horizontally in the refrigerant flow path portion. That is, it is suppressed that the oil is unevenly distributed near the lower end portion in the refrigerant flow path portion.
  • the device cooler of this aspect has a structure in which oil is easily distributed vertically in the refrigerant flow path, and the refrigerant outlet portion of the refrigerant flow path is closer to the lower end portion than the upper end portion of the refrigerant flow path. Is set to. According to this, the oil existing in the refrigerant flow path portion tends to collect in the refrigerant outlet portion, so that the retention of oil in the equipment cooler can be suppressed.
  • FIGS. 1 to 8. This embodiment describes an example in which the refrigeration cycle device 10 of the present disclosure is applied to the air conditioner 1 that adjusts the vehicle interior space to an appropriate temperature.
  • the vehicle interior space is the air conditioning target space.
  • the refrigeration cycle device 10 shown in FIG. 1 is mounted on a hybrid vehicle that obtains a driving force for vehicle traveling from an engine and an electric motor for traveling.
  • This hybrid vehicle is configured as a plug-in hybrid vehicle capable of charging the battery BT mounted on the vehicle with the electric power supplied from the external power source when the vehicle is stopped.
  • the driving force output from the engine is used not only for traveling the vehicle but also for generating electricity with the motor generator.
  • the electric power generated by the motor generator and the electric power supplied from the external power source are stored in the battery BT.
  • the electric power stored in the battery BT is supplied not only to the electric motor for traveling but also to various in-vehicle devices including the constituent devices of the refrigeration cycle device 10.
  • the refrigeration cycle device 10 is capable of performing indoor heating that heats the blown air blown into the vehicle interior, indoor cooling that cools the blown air that blows into the vehicle interior, and equipment cooling that cools the battery BT.
  • the refrigeration cycle apparatus 10 is composed of a vapor compression type refrigeration cycle.
  • the refrigeration cycle device 10 has a refrigerant circuit 100 in which a refrigerant circulates.
  • the refrigeration cycle device 10 has a compressor 11, a radiator 12, a first decompression unit 13, an equipment cooler 14, a second decompression unit 15, an air conditioning cooler 16, and an evaporation pressure adjusting valve for the refrigerant circuit 100. 17 is provided.
  • a fluorocarbon-based refrigerant (for example, HFO134a) is sealed in the refrigerant circuit 100 as a refrigerant.
  • the refrigerant circuit 100 has a subcritical cycle in which the pressure on the high pressure side in the cycle does not exceed the critical pressure of the refrigerant.
  • a refrigerant other than HFO134a may be adopted.
  • Oil for lubricating the compressor 11 (that is, refrigerating machine oil) is mixed in the refrigerant.
  • oil for example, polyalkylene glycol oil (that is, PAG oil) having compatibility with the liquid refrigerant is adopted. Part of the oil circulates in the cycle with the refrigerant.
  • the refrigerant circuit 100 has a first refrigerant flow path 100a, a second refrigerant flow path 100b, and a third refrigerant flow path 100c as flow paths through which the refrigerant flows.
  • the second refrigerant flow path 100b and the third refrigerant flow path 100c are connected to the first refrigerant flow path 100a so that the refrigerants flow in parallel with each other.
  • a compressor 11 and a radiator 12 are arranged in series in the first refrigerant flow path 100a. Specifically, in the first refrigerant flow path 100a, the radiator 12 is arranged on the downstream side of the compressor 11.
  • the first decompression unit 13 and the equipment cooler 14 are arranged in series in the second refrigerant flow path 100b. Specifically, in the second refrigerant flow path 100b, the equipment cooler 14 is arranged on the downstream side of the first decompression unit 13.
  • a second decompression unit 15 and an air conditioning cooler 16 are arranged in series in the third refrigerant flow path 100c. Specifically, in the third refrigerant flow path 100c, an air conditioning cooler 16 is arranged on the downstream side of the second decompression unit 15.
  • the compressor 11 is a device that compresses and discharges the refrigerant.
  • the compressor 11 is composed of an electric compressor that rotationally drives a compression mechanism unit that compresses the refrigerant by an electric motor.
  • the rotation speed of the electric motor is controlled by a control signal output from the control device 80 described later.
  • a radiator 12 is connected to the refrigerant discharge side of the compressor 11.
  • the radiator 12 dissipates the refrigerant discharged from the compressor 11.
  • the radiator 12 is a heat exchanger that dissipates high-temperature and high-pressure refrigerant (hereinafter, also referred to as high-pressure refrigerant) discharged from the compressor 11 to a high-temperature heat medium circulating in the high-temperature heat medium circuit 30.
  • the radiator 12 has a condensing unit 121, a liquid receiving unit 122, and a supercooling unit 123.
  • the condensing unit 121 condenses the high-pressure refrigerant by dissipating heat to a high-temperature heat medium.
  • the liquid receiving unit 122 separates the gas and liquid of the refrigerant that has passed through the condensing unit 121, and stores the separated liquid refrigerant as a surplus refrigerant in the cycle.
  • the supercooling unit 123 supercools the liquid refrigerant stored in the liquid receiving unit 122 by dissipating heat to a high-temperature heat medium before flowing into the condensing unit 121.
  • the radiator 12 warms the blown air blown into the vehicle interior by using the refrigerant discharged from the compressor 11 as a heat source. Specifically, the radiator 12 can heat the blown air by radiating the high-pressure refrigerant to the blown air that blows into the vehicle interior via the high-temperature heat medium circuit 30.
  • the high temperature heat medium circuit 30 is a circuit that circulates the high temperature heat medium.
  • the high-temperature heat medium for example, a solution containing ethylene glycol, an antifreeze solution, or the like is adopted.
  • the high temperature heat medium constitutes the first heat medium.
  • a radiator 12 a high temperature side pump 31, a heater core 32, a high temperature side radiator 33, a high temperature side flow rate adjusting valve 34, and the like are arranged.
  • the high temperature side pump 31 is a pump that pumps the high temperature heat medium to the radiator 12 in the high temperature heat medium circuit 30.
  • the high temperature side pump 31 is composed of an electric pump whose rotation speed is controlled according to a control signal output from the control device 80.
  • the heater core 32 is arranged in the casing 61 of the indoor air conditioning unit 60, which will be described later.
  • the heater core 32 is a heat exchanger that heats the blown air by exchanging heat between the high-temperature heat medium heated by the radiator 12 and the blown air that has passed through the air conditioning cooler 16 described later.
  • the high temperature side radiator 33 is a heat exchanger that dissipates heat from the high temperature heat medium heated by the radiator 12 to the outside air.
  • the high temperature side radiator 33 is arranged on the front side of the vehicle to which the running wind hits when the vehicle is running.
  • the high temperature side radiator 33 and the heater core 32 are connected in parallel to the flow of the high temperature heat medium in the high temperature heat medium circuit 30.
  • the high temperature side flow rate adjusting valve 34 determines the flow rate ratio of the flow rate of the high temperature heat medium flowing into the heater core 32 and the flow rate of the high temperature heat medium flowing into the high temperature side radiator 33 among the high temperature heat media heated by the radiator 12. It is a flow rate adjusting valve to adjust.
  • the high temperature side flow rate adjusting valve 34 is composed of a three-way valve type flow rate adjusting valve.
  • the high temperature side flow rate adjusting valve 34 is arranged at a connection portion between the inlet side of the heater core 32 and the inlet side of the high temperature side radiator 33 in the high temperature heat medium circuit 30.
  • the usage mode of the high-pressure refrigerant can be changed by adjusting the above-mentioned flow rate ratio by the high-temperature side flow rate adjusting valve 34.
  • the high-temperature heat medium circuit 30 heats the vehicle interior by using the heat of the high-temperature heat medium to heat the blown air by increasing the flow rate of the high-temperature heat medium flowing into the heater core 32 by, for example, the high-temperature side flow rate adjusting valve 34. can do.
  • the high temperature heat medium circuit 30 can release the heat of the high temperature heat medium to the outside air by increasing the flow rate of the high temperature heat medium flowing into the high temperature side radiator 33 by, for example, the high temperature side flow rate adjusting valve 34.
  • the outlet side of the radiator 12 is branched into a second refrigerant flow path 100b and a third refrigerant flow path 100c.
  • the first decompression unit 13 and the equipment cooler 14 are arranged in the second refrigerant flow path 100b.
  • a second decompression unit 15 and an air conditioning cooler 16 are arranged in the third refrigerant flow path 100c.
  • the first pressure reducing unit 13 has a first on-off valve 131 and a first expansion valve 132 that are fully closed or fully opened.
  • the first on-off valve 131 is a solenoid valve that opens and closes the second refrigerant flow path 100b. The opening / closing operation of the first on-off valve 131 is controlled in response to a control signal from the control device 80 described later.
  • the first expansion valve 132 is an expansion valve that reduces the pressure of the refrigerant flowing through the second refrigerant flow path 100b.
  • the first expansion valve 132 is composed of an electric expansion valve having a valve body and an electric actuator.
  • the valve body is configured so that the throttle opening, which is the opening of the refrigerant flow path, can be changed.
  • the electric actuator includes a stepping motor that displaces the valve body to change the throttle opening degree of the first expansion valve 132.
  • the throttle opening degree of the first expansion valve 132 is controlled according to a control signal from the control device 80 described later.
  • the equipment cooler 14 is a chiller that evaporates the refrigerant by exchanging heat with the low-temperature heat medium circulating in the low-temperature heat medium circuit 40 for the refrigerant decompressed by the first decompression unit 13.
  • the low-temperature heat medium is cooled by absorbing heat from the low-temperature heat medium and evaporating it. The details of the equipment cooler 14 will be described later.
  • the device cooler 14 of the present embodiment functions as a cooler that cools the battery BT by utilizing the latent heat of vaporization of the refrigerant decompressed by the first decompression unit 13 when the device is cooled, and functions as a heat absorber during room heating. .. Specifically, the device cooler 14 cools the battery BT via the low temperature heat medium circuit 40 when the device is cooled, and absorbs heat from the outside air when the room is heated.
  • the low temperature heat medium circuit 40 is a circuit that circulates the low temperature heat medium.
  • the low temperature heat medium for example, a solution containing ethylene glycol, an antifreeze solution, or the like is adopted.
  • the low temperature heat medium constitutes the second heat medium.
  • a cooler for equipment 14 a low-temperature side pump 41, a battery cooling unit 42, a low-temperature side radiator 43, a first flow path switching valve 44, a second flow path switching valve 45, and the like are arranged. ..
  • the low temperature side pump 41 is a pump that pumps the low temperature heat medium to the equipment cooler 14 in the low temperature heat medium circuit 40.
  • the low temperature side pump 41 is composed of an electric pump whose rotation speed is controlled according to a control signal output from the control device 80.
  • the battery cooling unit 42 cools the battery BT by the low temperature heat medium flowing through the low temperature heat medium circuit 40.
  • the battery BT is electrically connected to an inverter and a charger (not shown).
  • the battery BT supplies electric power to the inverter and stores electric power supplied from the charger.
  • the battery BT is composed of, for example, a lithium ion battery.
  • the low temperature side radiator 43 is a heat exchanger that exchanges heat with the outside air for the low temperature heat medium cooled by the equipment cooler 14 and absorbs heat from the outside air.
  • the low-temperature side radiator 43, together with the high-temperature side radiator 33, is arranged on the front side of the vehicle to which the running wind hits when the vehicle is running.
  • the low temperature side radiator 43 and the battery cooling unit 42 are connected in parallel to the flow of the low temperature heat medium in the low temperature heat medium circuit 40.
  • the first flow path switching valve 44 switches between a state in which the low temperature heat medium flows through the battery cooling unit 42 and a state in which the low temperature heat medium does not flow through the battery cooling unit 42.
  • the first flow path switching valve 44 is composed of a solenoid valve whose opening / closing operation is controlled according to a control signal output from the control device 80.
  • the second flow path switching valve 45 switches between a state in which the low temperature heat medium flows through the low temperature side radiator 43 and a state in which the low temperature heat medium does not flow through the low temperature side radiator 43.
  • the second flow path switching valve 45 is composed of a solenoid valve whose opening / closing operation is controlled according to a control signal output from the control device 80.
  • the usage mode of the low-pressure refrigerant can be changed by changing the flow path of the low-temperature heat medium by the first flow path switching valve 44 and the second flow path switching valve 45. it can.
  • the low-temperature heat medium circuit 40 can cool the battery BT with the low-temperature heat medium cooled by the device cooler 14, for example, by opening the first flow path switching valve 44.
  • the low temperature heat medium circuit 40 can absorb heat from the outside air to the low temperature heat medium by opening the second flow path switching valve 45 and allowing the low temperature heat medium to flow through the low temperature side radiator 43, for example.
  • the second decompression unit 15 is arranged in parallel with the first decompression unit 13 on the downstream side of the refrigerant flow of the radiator 12.
  • the second pressure reducing unit 15 has a second on-off valve 151 and a second expansion valve 152 that are fully closed or fully opened.
  • the second on-off valve 151 is a solenoid valve that opens and closes the third refrigerant flow path 100c. The opening / closing operation of the second on-off valve 151 is controlled in response to a control signal from the control device 80 described later.
  • the second expansion valve 152 is an expansion valve that reduces the pressure of the refrigerant flowing through the third refrigerant flow path 100c.
  • the second expansion valve 152 is composed of an electric expansion valve having a valve body and an electric actuator.
  • the valve body is configured so that the throttle opening, which is the opening of the refrigerant flow path, can be changed.
  • the electric actuator includes a stepping motor that displaces the valve body to change the throttle opening degree of the second expansion valve 152.
  • the throttle opening degree of the second expansion valve 152 is controlled according to a control signal from the control device 80 described later.
  • the air conditioning cooler 16 is arranged in the casing 61 of the indoor air conditioning unit 60, which will be described later.
  • the air-conditioning cooler 16 is a heat exchanger that evaporates the refrigerant by exchanging heat between the refrigerant decompressed by the second decompression unit 15 and the blown air blown into the vehicle interior.
  • the air-conditioning cooler 16 cools the blown air by utilizing the latent heat of vaporization of the refrigerant decompressed by the second decompression unit 15. That is, in the air conditioning cooler 16, the low-pressure refrigerant absorbs heat from the blown air and evaporates, so that the blown air is cooled.
  • An evaporation pressure adjusting valve 17 is arranged on the refrigerant outlet side of the air conditioner cooler 16.
  • the evaporation pressure adjusting valve 17 is a pressure adjusting valve for maintaining the pressure of the refrigerant on the outlet side of the air conditioning cooler 16 at a pressure higher than the pressure of the refrigerant on the outlet side of the equipment cooler 14.
  • the evaporation pressure adjusting valve 17 maintains the temperature of the refrigerant on the outlet side of the air conditioning cooler 16 at a temperature (for example, 1 ° C.) or higher that can suppress frost formation of the air conditioning cooler 16. It is configured as follows.
  • the second refrigerant flow path 100b and the third refrigerant flow path 100c are connected to the first refrigerant flow path 100a on the downstream side of the evaporation pressure adjusting valve 17.
  • the refrigeration cycle device 10 has a cycle configuration (that is, an accumulatorless cycle) in which the equipment cooler 14 and the air conditioner cooler 16 are connected to the refrigerant suction side of the compressor 11 without passing through the liquid receiving unit.
  • the refrigeration cycle apparatus 10 has a cycle configuration (that is, a receiver cycle) in which the liquid receiving unit 122 is provided on the high pressure side in the cycle and the liquid receiving unit is not provided on the low pressure side in the cycle. There is.
  • the equipment cooler 14 is integrally formed by joining a plurality of plate-shaped members 14a in a laminated state.
  • the plate-shaped member 14a is an elongated substantially rectangular plate material.
  • the plate-shaped member 14a for example, a double-sided clad material in which a brazing material is clad on both sides of an aluminum core material is used.
  • An overhanging portion 14b is formed on the outer peripheral edge portion of the plate-shaped member 14a so as to project in a direction substantially orthogonal to the plate surface of the plate-shaped member 14a.
  • the plurality of plate-shaped members 14a are joined to each other by brazing in a state where the overhanging portions 14b are laminated with each other.
  • the plurality of plate-shaped members 14a are arranged so that the protruding tips of the overhanging portions 14b are in the same direction.
  • the equipment cooler 14 includes a core unit 140 for heat exchange between a refrigerant and a low-temperature heat medium by a plurality of plate-shaped members 14a, a refrigerant distribution unit 143, a refrigerant collection unit 144, a heat medium distribution unit 145, and a heat medium collection unit. 146 is formed.
  • the core unit 140 has a plurality of refrigerant flow path portions 141 through which the refrigerant flows and a plurality of heat medium flow path portions 142 through which the low temperature heat medium flows.
  • the core portion 140 is a flow path laminate composed of a plurality of refrigerant flow path portions 141 and a plurality of heat medium flow path portions 142 alternately laminated.
  • the plate-shaped member 14a serves as a partition wall that separates the refrigerant flow path portion 141 and the heat medium flow path portion 142.
  • the heat exchange between the refrigerant flowing through the refrigerant flow path portion 141 and the low temperature heat medium flowing through the heat medium flow path portion 142 is performed via the plate-shaped member 14a.
  • the core portion 140 is configured in a rectangular parallelepiped shape.
  • the term "rectangular parallelepiped” does not strictly indicate only a rectangular parallelepiped, but means that the general shape as a whole is a rectangular parallelepiped even if it has some irregularly shaped portions.
  • the core portion 140 has a substantially rectangular outer shape as seen from the stacking direction DRst of the plate-shaped member 14a.
  • the dimension L1 in the first direction orthogonal to the stacking direction DRst of the plate-shaped member 14a is orthogonal to the stacking direction DRst and the first direction, respectively. It is larger than the dimension L2 in the second direction.
  • the first direction is the longitudinal direction DRl of the refrigerant flow path portion 141.
  • the second direction is the lateral DRs of the refrigerant flow path portion 141.
  • the vertical direction of the paper surface in FIG. 2 corresponds to the stacking direction DRst of the plate-shaped member 14a.
  • the left-right direction of the paper surface in FIG. 2 is orthogonal to the stacking direction DRst of the core portion 140 and corresponds to the longitudinal direction DRl of the refrigerant flow path portion 141.
  • the depth direction of the paper surface in FIG. 2 is orthogonal to each of the stacking direction DRst of the core portion 140 and the longitudinal direction DRl of the refrigerant flow path portion 141, and corresponds to the lateral DRs of the refrigerant flow path portion 141.
  • the refrigerant distribution section 143 and the heat medium collecting section 146 are formed in the core section 140 on one side of the refrigerant flow path section 141 and the heat medium flow path section 142 in the longitudinal direction DRl.
  • the refrigerant collecting portion 144 and the heat medium distribution portion 145 are formed in the core portion 140 on the other side of the refrigerant flow path portion 141 and the heat medium flow path portion 142 in the longitudinal direction DRl.
  • the refrigerant distribution unit 143, the refrigerant collection unit 144, the heat medium distribution unit 145, and the heat medium collection unit 146 are composed of communication holes formed at the four corners of the plate-shaped member 14a.
  • the refrigerant distribution unit 143 and the refrigerant collection unit 144 are formed at two diagonal corners of the four corners of the plate-shaped member 14a. Further, the heat medium distribution section 145 and the heat medium assembly section 146 are formed in the remaining two corners.
  • the refrigerant is distributed to the plurality of refrigerant flow paths 141 via the refrigerant distribution section 143. Therefore, the refrigerant distribution unit 143 constitutes the refrigerant inlet portions of the plurality of refrigerant flow path portions 141. Further, the refrigerant that has passed through the plurality of refrigerant flow path portions 141 collects in the refrigerant collecting portion 144. Therefore, the refrigerant collecting portion 144 constitutes a refrigerant outlet portion of a plurality of refrigerant flow path portions 141.
  • the plurality of plate-shaped members 14a include a first end plate-shaped member 14c and a second end plate-shaped member 14d located outside the stacking direction DRst.
  • An inlet connector 14e for connecting the refrigerant pipe is attached to the first end plate-shaped member 14c at the position where the refrigerant distribution portion 143 is formed, and the refrigerant pipe is provided at the position where the refrigerant collecting portion 144 is formed.
  • An outlet connector 14f for connection is attached.
  • the first end plate-shaped member 14c is attached with an inlet pipe 14g for connecting to the heat medium piping at a position where the heat medium distribution portion 145 is formed, and a position where the heat medium collecting portion 146 is formed.
  • An outlet pipe 14h for connecting a heat medium pipe is attached to the pipe.
  • the plurality of plate-shaped members 14a constituting the core portion 140 have a substantially cylindrical shape protruding toward one end side or the other end side of the stacking direction DRst at the four corners of the plate-shaped member 14a. It has a protruding portion 14i.
  • the protrusion 14i forms a refrigerant distribution unit 143, a refrigerant collection unit 144, a heat medium distribution unit 145, and a heat medium collection unit 146.
  • the equipment cooler 14 configured in this way has a plurality of refrigerant flow path portions 141 when the refrigerant flowing in from the inlet connector 14e side passes through the refrigerant distribution portion 143. Is distributed to. Then, the refrigerant distributed to the plurality of refrigerant flow path portions 141 flows from one side to the other side in the longitudinal direction DRl. After that, the refrigerant flowing through the plurality of refrigerant flow path portions 141 collects in the refrigerant collecting portion 144 and flows out from the outlet connector 14f side to the outside.
  • the equipment cooler 14 has a plurality of heat medium flow path portions 142 when the low temperature heat medium flowing in from the inlet pipe 14 g side passes through the heat medium distribution portion 145. Will be distributed to. Then, the low-temperature heat medium distributed to the plurality of heat medium flow path portions 142 flows from the other side of the longitudinal DRl toward one side. After that, the low-temperature heat medium flowing through the plurality of heat medium flow path portions 142 collects in the heat medium collecting portion 146 and flows out from the outlet pipe 14h side to the outside.
  • the device cooler 14 of the present embodiment is configured such that the flow of the refrigerant passing through the core portion 140 and the flow of the low-temperature heat medium are in opposite directions (that is, countercurrent). According to this, the temperature difference between the refrigerant and the low-temperature heat medium in the core portion 140 is maintained, so that the low-temperature heat medium easily absorbs heat into the refrigerant.
  • the offset fins 147 shown in FIG. 5 are arranged between the plate-shaped members 14a.
  • the offset fin 147 is an inner fin that is interposed between the plate-shaped members 14a and promotes heat exchange between the refrigerant and the low-temperature heat medium.
  • the offset fin 147 is a plate-shaped member on which a partially cut-up portion 147a is formed. A large number of cut-up portions 147a are formed in the direction F1 parallel to the flow direction of the refrigerant and the low-temperature heat medium.
  • cut-up portions 147a adjacent to each other in the direction F1 parallel to the flow direction of the refrigerant and the low-temperature heat medium are offset from each other.
  • a large number of cut-up portions 147a are staggered in a direction F1 parallel to the flow direction of the refrigerant and the low-temperature heat medium.
  • the temperature of the refrigerant becomes very low on the low pressure side in the cycle, and the refrigerant density becomes low. Therefore, the flow rate of the refrigerant passing through the air-conditioning cooler 16 and the equipment cooler 14 becomes small. In addition, on the low pressure side of the cycle, the viscosity of the oil increases as the temperature of the refrigerant decreases.
  • the evaporation pressure adjusting valve 17 is connected to the outlet side of the air conditioning cooler 16 among the air conditioning cooler 16 and the equipment cooler 14. Therefore, the pressure drop on the outlet side of the air conditioning cooler 16 is limited by the evaporation pressure adjusting valve 17. On the other hand, the pressure drop on the outlet side of the equipment cooler 14 is not particularly limited.
  • the lower limit temperature of the refrigerant flowing into the air conditioning cooler 16 is set to a temperature near the freezing point (for example, -1 ° C. to 1 ° C.).
  • the device cooler 14 functions as a heat absorber during indoor heating, for example. Since the equipment cooler 14 absorbs heat from a low-temperature heat medium, a cryogenic refrigerant (for example, about ⁇ 10 ° C. to ⁇ 30 ° C.) may pass through the cooler 14. Such a situation occurs, for example, when the low temperature side radiator 43 becomes frosted or the outside air temperature drops to an extremely low temperature.
  • a cryogenic refrigerant for example, about ⁇ 10 ° C. to ⁇ 30 ° C.
  • the temperature on the outlet side of the equipment cooler 14 may be lower than the temperature on the outlet side of the air conditioning cooler 16. Therefore, in the equipment cooler 14, the flow rate of the refrigerant tends to be smaller than that in the air conditioner cooler 16, and the oil tends to stay in the equipment cooler 14 as compared with the air conditioner cooler 16.
  • the equipment cooler 14 is configured so that the retention of oil is suppressed.
  • the equipment cooler 14 is installed in a posture in which the longitudinal DRl (that is, the first direction) of the refrigerant flow path portion 141 is close to the vertical direction.
  • the equipment cooler 14 is installed in a posture in which the larger the dimension of the refrigerant flow path portion 141 in the direction orthogonal to the stacking direction DRst of the core portion 140 is closer to the vertical direction.
  • the equipment cooler 14 is installed in a posture in which the longitudinal DRl of the refrigerant flow path portion 141 coincides with the vertical direction.
  • the equipment cooler 14 may be installed in a posture in which the longitudinal DRl of the refrigerant flow path portion 141 is slightly tilted with respect to the vertical direction.
  • the refrigerant collecting portion 144 constituting the refrigerant outlet portion of the refrigerant flow path portion 141 is located closer to the lower end portion 141b of the refrigerant flow path portion 141 than the upper end portion 141a of the refrigerant flow path portion 141. Is set to.
  • the refrigerant flow path portion 141 is configured so that the refrigerant flowing toward the refrigerant collecting portion 144 becomes a downflow. That is, in the refrigerant flow path portion 141, at least a flow path close to the refrigerant collecting portion 144 is positioned above the refrigerant collecting portion 144. Specifically, the refrigerant collecting portion 144 is set above the refrigerant distributing portion 143 so that most of the refrigerant flowing through the refrigerant flow path portion 141 flows down.
  • the indoor air conditioning unit 60 shown in FIG. 1 is for adjusting the temperature of the blown air blown into the vehicle interior to an appropriate temperature.
  • the interior air conditioning unit 60 is arranged inside the instrument panel at the front of the vehicle interior.
  • the air conditioning cooler 16 and the heater core 32 are housed inside the casing 61 forming the outer shell.
  • the casing 61 is a passage forming portion that forms an air flow path for blown air to be blown into the vehicle interior.
  • an inside / outside air box for adjusting the introduction ratio of the inside air to the outside air introduced into the casing 61 is arranged on the upstream side of the air flow of the casing 61.
  • a blower 62 for blowing the air introduced from the inside / outside air box into the vehicle interior is arranged.
  • the blower 62 is composed of an electric blower that rotates a centrifugal fan with an electric motor. The rotation speed of the blower 62 is controlled according to a control signal output from the control device 80 described later.
  • an air conditioner cooler 16 is arranged on the downstream side of the air flow of the blower 62. Inside the casing 61, the downstream side of the air flow of the air conditioning cooler 16 is divided into a hot air flow path 63 and a cold air flow path 64. A heater core 32 is arranged in the warm air flow path 63. The cold air flow path 64 is a flow path for allowing air that has passed through the air conditioning cooler 16 to bypass the heater core 32.
  • an air mix door 65 is arranged between the air conditioning cooler 16 and the heater core 32.
  • the air mix door 65 adjusts the air volume ratio of the air passing through the hot air flow path 63 and the air passing through the cold air flow path 64.
  • an air mix space 66 is formed on the downstream side of the hot air flow path 63 and the cold air flow path 64 to mix the hot air passing through the hot air flow path 63 and the cold air passing through the cold air flow path 64. ing.
  • a plurality of opening holes are formed inside the casing 61 at the most downstream portion of the air flow for blowing out blown air adjusted to a desired temperature in the air mix space 66 into the vehicle interior.
  • the control device 80 is composed of a computer including a processor and a memory, and peripheral circuits thereof.
  • the control device 80 performs various calculations and processes based on the program stored in the memory, and controls various devices connected to the output side.
  • the memory of the control device 80 is composed of a non-transitional substantive storage medium.
  • Various devices including the constituent devices of the refrigeration cycle device 10 are connected to the output of the control device 80. Specifically, on the output side of the control device 80, a compressor 11, a first decompression unit 13, a second decompression unit 15, a high temperature side pump 31, a high temperature side flow rate adjusting valve 34, a low temperature side pump 41, and each flow path. Switching valves 44 and 45, a blower 62, an air mix door 65 and the like are connected.
  • a sensor group 81 for air conditioning control is connected to the input side of the control device 80.
  • the sensor group 81 includes an inside air temperature sensor, an outside air temperature sensor, a solar radiation sensor, a PT sensor that detects the pressure and temperature on the outlet side of each of the coolers 14 and 16, and the like.
  • the detection signal of the sensor group 81 is input to the control device 80.
  • the refrigeration cycle device 10 can adjust the temperature of the blown air blown into the vehicle interior according to the physical quantity detected by the sensor group 81, and can realize comfortable air conditioning.
  • An operation panel 82 used for various input operations is connected to the input side of the control device 80.
  • the operation panel 82 is arranged near the instrument panel and has various operation switches. Operation signals from various operation switches provided on the operation panel 82 are input to the control device 80.
  • the various operation switches on the operation panel 82 include an auto switch, an operation mode changeover switch, an air volume setting switch, a temperature setting switch, a blowout mode changeover switch, and the like.
  • the refrigeration cycle device 10 can appropriately switch the operation mode of the refrigeration cycle device 10 by receiving the input from the operation panel 82.
  • the air conditioner 1 is configured to be capable of executing indoor cooling, equipment cooling, and indoor heating as operation modes. Therefore, in the present embodiment, the operation of the air conditioner 1 will be described for each of the indoor cooling, the equipment cooling, and the indoor heating.
  • the indoor cooling is an operation mode in which the air cooled to a desired temperature by the indoor air conditioning unit 60 is blown into the vehicle interior.
  • the control device 80 appropriately determines the operating state of various devices during indoor cooling by using the detection signal of the sensor group 81 and the operation signal of the operation panel 82.
  • each pressure reducing unit is such that the first on-off valve 131 is fully closed, the second on-off valve 151 is fully opened, and the throttle opening of the second expansion valve 152 is a predetermined opening. 13 and 15 are controlled.
  • the predetermined opening degree during indoor cooling is set to, for example, an opening degree at which the refrigerant state on the outlet side of the air conditioner cooler 16 becomes a superheated state having a degree of superheat.
  • control device 80 controls the high temperature side flow rate adjusting valve 34 so that the entire amount of the high temperature heat medium passing through the radiator 12 flows to the high temperature side radiator 33. Further, the control device 80 controls the air mix door 65 at a position where the hot air flow path 63 is fully closed and the cold air flow path 64 is fully opened. The control device 80 appropriately determines the control signals for other devices by using the detection signals of the sensor group 81 and the operation signals of the operation panel 82.
  • the high-pressure refrigerant discharged from the compressor 11 flows into the condensing portion 121 of the radiator 12.
  • the refrigerant flowing into the condensing unit 121 dissipates heat to the high-temperature heat medium flowing through the high-temperature heat medium circuit 30 and condenses.
  • the high-temperature heat medium flowing through the high-temperature heat medium circuit 30 is heated to raise the temperature.
  • the high-temperature heat medium heated by the condensing unit 121 flows to the high-temperature side radiator 33 and is dissipated to the outside air. That is, during indoor cooling, the high-pressure refrigerant in the cycle is dissipated to the outside air via the high-temperature heat medium.
  • the refrigerant that has passed through the condensing section 121 flows into the receiving section 122 and gas and liquid are separated. Then, the liquid refrigerant separated by the liquid receiving unit 122 flows into the supercooling unit 123. The refrigerant that has flowed into the supercooling unit 123 dissipates heat to the high-temperature heat medium flowing through the high-temperature heat medium circuit 30 and is supercooled.
  • the refrigerant flowing out of the supercooling unit 123 flows into the second decompression unit 15 and is depressurized by the second expansion valve 152 of the second decompression unit 15. Since the first on-off valve 131 is fully closed during indoor cooling, the refrigerant does not flow into the first expansion valve 132, and the entire amount of the refrigerant is depressurized by the second decompression unit 15.
  • the refrigerant decompressed by the second decompression unit 15 flows into the air conditioning cooler 16.
  • the refrigerant that has flowed into the air conditioning cooler 16 absorbs heat from the air blown from the blower 62 and evaporates. As a result, the blown air from the blower 62 is cooled.
  • the refrigerant that has passed through the air conditioning cooler 16 is sucked into the compressor 11 via the evaporation pressure adjusting valve 17.
  • the refrigerant sucked into the compressor 11 is compressed by the compressor 11 until it becomes a high-pressure refrigerant again.
  • the interior of the vehicle can be cooled by blowing out the blown air cooled by the air conditioner cooler 16 into the vehicle interior.
  • the equipment cooling is an operation mode in which the battery BT, which is a heat generating equipment, is cooled by utilizing the latent heat of vaporization of the refrigerant.
  • the control device 80 appropriately determines the operating state of various devices when the devices are cooled by using the detection signal of the sensor group 81 and the operation signal of the operation panel 82.
  • each pressure reducing unit is such that the second on-off valve 151 is fully closed, the first on-off valve 131 is fully opened, and the throttle opening of the first expansion valve 132 is a predetermined opening. 13 and 15 are controlled.
  • the predetermined opening degree at the time of cooling the equipment is set to, for example, an opening degree at which the refrigerant state on the outlet side of the equipment cooler 14 becomes a superheated state having a degree of superheat.
  • control device 80 controls the high temperature side flow rate adjusting valve 34 so that the entire amount of the high temperature heat medium passing through the radiator 12 flows to the high temperature side radiator 33. Further, in the control device 80, the first flow path switching valve 44 is fully opened and the second flow path switching valve 45 is opened so that the entire amount of the low temperature heat medium passing through the device cooler 14 flows to the battery cooling unit 42. Control so that it is in a fully closed state.
  • the control device 80 appropriately determines the control signals for other devices by using the detection signals of the sensor group 81 and the operation signals of the operation panel 82.
  • the high-pressure refrigerant discharged from the compressor 11 flows into the condensing portion 121 of the radiator 12 in the refrigeration cycle device 10.
  • the refrigerant flowing into the condensing unit 121 dissipates heat to the high-temperature heat medium flowing through the high-temperature heat medium circuit 30 and condenses. As a result, the high-temperature heat medium flowing through the high-temperature heat medium circuit 30 is heated to raise the temperature.
  • the high-temperature heat medium heated by the condensing unit 121 flows to the high-temperature side radiator 33 and is dissipated to the outside air. That is, when the equipment is cooled, the high-pressure refrigerant in the cycle is dissipated to the outside air via the high-temperature heat medium.
  • the refrigerant that has passed through the condensing section 121 flows into the receiving section 122 and gas and liquid are separated. Then, the liquid refrigerant separated by the liquid receiving unit 122 flows into the supercooling unit 123. The refrigerant that has flowed into the supercooling unit 123 dissipates heat to the high-temperature heat medium flowing through the high-temperature heat medium circuit 30 and is supercooled.
  • the refrigerant flowing out of the supercooling unit 123 flows into the first decompression unit 13 and is depressurized by the first expansion valve 132 of the first decompression unit 13. Since the second on-off valve 151 is fully closed when the equipment is cooled, the refrigerant does not flow into the second expansion valve 152, and the entire amount of the refrigerant is depressurized by the first decompression unit 13.
  • the refrigerant decompressed by the first decompression unit 13 flows into the equipment cooler 14.
  • the refrigerant flowing into the equipment cooler 14 absorbs heat from the low-temperature heat medium flowing through the low-temperature heat medium circuit 40 and evaporates. As a result, the low temperature heat medium is cooled.
  • the refrigerant that has passed through the equipment cooler 14 is sucked into the compressor 11.
  • the refrigerant sucked into the compressor 11 is compressed by the compressor 11 until it becomes a high-pressure refrigerant again.
  • the low-temperature heat medium cooled by the device cooler 14 flows to the battery cooling unit 42 and absorbs heat from the battery BT.
  • the battery BT is cooled. That is, when the equipment is cooled, the battery BT is cooled by utilizing the latent heat of vaporization of the refrigerant in the equipment cooler 14.
  • the battery BT when the equipment is cooled, the battery BT can be cooled by supplying the low temperature heat medium cooled by the equipment cooler 14 to the battery cooling unit 42.
  • the high temperature side flow rate adjusting valve 34 is controlled so that the entire amount of the high temperature heat medium passing through the radiator 12 flows to the high temperature side radiator 33, but the present invention is not limited to this. ..
  • the high temperature side flow rate adjusting valve 34 may be controlled by the control device 80 so that the high temperature heat medium passing through the radiator 12 flows to the heater core 32. According to this, it becomes possible to carry out equipment cooling and room heating at the same time.
  • the second on-off valve 151 is fully closed, the first on-off valve 131 is fully opened, and the throttle opening of the first expansion valve 132 is reduced to a predetermined opening degree.
  • Examples of those in which parts 13 and 15 are controlled are illustrated, but the present invention is not limited to this.
  • the control device 80 controls the second pressure reducing unit 15 so that the second on-off valve 151 is fully opened and the throttle opening of the second expansion valve 152 is a predetermined opening. May be controlled. According to this, it becomes possible to carry out equipment cooling and indoor cooling at the same time.
  • the indoor heating is an operation mode in which the air heated to a desired temperature by the indoor air conditioning unit 60 is blown into the vehicle interior.
  • the control device 80 appropriately determines the operating state of various devices during indoor heating by using the detection signal of the sensor group 81 and the operation signal of the operation panel 82.
  • each pressure reducing unit is such that the second on-off valve 151 is fully closed, the first on-off valve 131 is fully opened, and the throttle opening of the first expansion valve 132 is a predetermined opening. 13 and 15 are controlled.
  • the predetermined opening during indoor heating is set to an opening suitable for indoor heating.
  • control device 80 controls the high temperature side flow rate adjusting valve 34 so that the entire amount of the high temperature heat medium passing through the radiator 12 flows to the heater core 32. Further, the control device 80 controls the first flow path switching valve 44 and the second flow path switching valve 45 so that the entire amount of the low temperature heat medium passing through the equipment cooler 14 flows to the low temperature side radiator 43. That is, the control device 80 controls so that the first flow path switching valve 44 is in the fully closed state and the second flow path switching valve 45 is in the fully open state.
  • the control device 80 controls the air mix door 65 at a position where the cold air flow path 64 is fully closed and the hot air flow path 63 is fully opened.
  • the control device 80 appropriately determines the control signals for other devices by using the detection signals of the sensor group 81 and the operation signals of the operation panel 82.
  • the high-pressure refrigerant discharged from the compressor 11 flows into the condensing portion 121 of the radiator 12.
  • the refrigerant flowing into the condensing unit 121 dissipates heat to the high-temperature heat medium flowing through the high-temperature heat medium circuit 30 and condenses.
  • the high-temperature heat medium flowing through the high-temperature heat medium circuit 30 is heated to raise the temperature.
  • the high-temperature heat medium heated by the condensing unit 121 flows to the heater core 32 and is dissipated to the blown air blown into the vehicle interior. That is, during indoor heating, the high-pressure refrigerant in the cycle is dissipated to the blown air that blows into the vehicle interior via the high-temperature heat medium.
  • the refrigerant that has passed through the condensing section 121 flows into the receiving section 122 and gas and liquid are separated. Then, the liquid refrigerant separated by the liquid receiving unit 122 flows into the supercooling unit 123. The refrigerant that has flowed into the supercooling unit 123 dissipates heat to the high-temperature heat medium flowing through the high-temperature heat medium circuit 30 and is supercooled.
  • the refrigerant flowing out of the supercooling unit 123 flows into the first decompression unit 13 and is depressurized by the first expansion valve 132 of the first decompression unit 13. Since the second on-off valve 151 is fully closed during indoor heating, the refrigerant does not flow into the second expansion valve 152, and the entire amount of the refrigerant is depressurized by the first decompression unit 13.
  • the refrigerant decompressed by the first decompression unit 13 flows into the equipment cooler 14.
  • the refrigerant flowing into the equipment cooler 14 absorbs heat from the low-temperature heat medium flowing through the low-temperature heat medium circuit 40 and evaporates. As a result, the low temperature heat medium is cooled.
  • the low-temperature heat medium cooled by the equipment cooler 14 flows to the low-temperature side radiator 43 and absorbs heat from the outside air.
  • the refrigerant that has passed through the equipment cooler 14 is sucked into the compressor 11.
  • the refrigerant sucked into the compressor 11 is compressed by the compressor 11 until it becomes a high-pressure refrigerant again.
  • the interior of the vehicle can be heated by blowing out the blown air heated by the heater core 32 into the vehicle interior.
  • the first flow path switching valve 44 is controlled to be in a fully closed state so that the low temperature heat medium does not pass through the battery cooling unit 42 during the above-mentioned indoor heating, but the present invention is not limited to this.
  • the first flow path switching valve 44 may be controlled to the fully open state by the control device 80 so that the low temperature heat medium passes through the battery cooling unit 42.
  • the exhaust heat of the battery BT can be absorbed by the refrigerant in the device cooler 14 via the low temperature heat medium. Therefore, it can be used as a heat source for heating the blown air that blows the exhaust heat of the battery BT into the vehicle interior.
  • the equipment cooler 14 functions as an endothermic during indoor heating. Since the device cooler 14 absorbs heat from the outside air through a low-temperature heat medium, a cryogenic refrigerant (for example, about ⁇ 10 ° C. to ⁇ 30 ° C.) may pass through the cooler 14. In this case, the flow rate of the refrigerant decreases and the viscosity of the oil increases, so that the oil tends to stay in the equipment cooler 14.
  • a cryogenic refrigerant for example, about ⁇ 10 ° C. to ⁇ 30 ° C.
  • FIG. 7 shows the refrigerant flow path portion 141 when the equipment cooler 14 is installed horizontally.
  • FIG. 7 shows the refrigerant flow path portion 141 when the equipment cooler 14 is installed in a direction in which the lateral DRs of the refrigerant flow path portion 141 coincide with the vertical direction.
  • the gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed from the refrigerant distribution section 143 into the refrigerant flow path section 141 flows toward the refrigerant collecting section 144.
  • the liquid refrigerant passing through the refrigerant flow path portion 141 absorbs heat from the low-temperature heat medium and evaporates. Then, when the liquid refrigerant evaporates, the oil is separated from the refrigerant. A part of the oil separated from the refrigerant falls to the lower side of the refrigerant flow path portion 141 due to gravity. As a result, an oil retention portion OP in which oil stays is formed on the lower side of the refrigerant flow path portion 141. The oil retention portion OP is likely to be formed below the refrigerant distribution portion 143.
  • FIG. 8 shows the refrigerant flow path portion 141 when the equipment cooler 14 is installed vertically. That is, FIG. 8 shows the refrigerant flow path portion 141 in the installed state of the equipment cooler 14 of the present embodiment.
  • an oil retention portion OP is formed on the lower side of the refrigerant flow path portion 141.
  • the DRl in the longitudinal direction of the refrigerant flow path portion 141 is in a state close to the vertical direction, so that the oil retention portion OP becomes vertically long. That is, it is suppressed that the oil is unevenly distributed in the vicinity of the lower end portion 141b in the refrigerant flow path portion 141.
  • the distance Lb from the oil retention portion OP to the refrigerant collecting portion 144 is small, so that the oil retention is easily eliminated.
  • the device cooler 14 is configured so that oil retention is suppressed.
  • the equipment cooler 14 is installed in a posture in which the longitudinal DRl (that is, the first direction) of the refrigerant flow path portion 141 is close to the vertical direction.
  • the oil is likely to be distributed vertically instead of horizontally in the refrigerant flow path portion 141 of the equipment cooler 14. That is, it is suppressed that the oil is unevenly distributed in the vicinity of the lower end portion 141b in the refrigerant flow path portion 141 of the equipment cooler 14.
  • the equipment cooler 14 has a structure in which oil is easily distributed vertically in the refrigerant flow path portion 141, and the refrigerant collecting portion 144 is set at a position closer to the lower end portion 141b than the upper end portion 141a of the refrigerant flow path portion 141. Has been done. According to this, the oil existing in the refrigerant flow path portion 141 is likely to collect in the refrigerant collecting portion 144, so that the retention of oil in the equipment cooler 14 can be suppressed.
  • the refrigerant flow path portion 141 of the equipment cooler 14 is configured so that the refrigerant flowing toward the refrigerant collecting portion 144 becomes a downflow.
  • the refrigerant collecting unit 144 is set above the refrigerant distribution unit 143. According to this, the oil existing in the refrigerant flow path portion 141 is easily washed away to the refrigerant collecting portion 144 side by the flow of the refrigerant falling due to gravity, so that the retention of oil in the equipment cooler 14 can be suppressed. ..
  • the radiator 12 has a liquid receiving unit 122, and the outlet side of the equipment cooler 14 and the air conditioning cooler 16 is connected to the refrigerant suction side of the compressor 11.
  • the configuration in which the liquid receiving portion 122 is provided on the high pressure side in the cycle is a configuration in which the liquid receiving portion is provided on the outlet side of the equipment cooler 14 and the air conditioning cooler 16, as compared with the configuration in which the liquid receiving unit 122 is provided. It becomes easy to exhibit the heat exchange performance of 14. Therefore, according to this configuration, the heat exchange performance of the equipment cooler 14 can be appropriately exhibited while suppressing the retention of oil in the equipment cooler 14.
  • evaporation is performed to maintain the pressure of the refrigerant on the outlet side of the air conditioner cooler 16 at a pressure higher than the pressure of the refrigerant on the outlet side of the equipment cooler 14.
  • a pressure regulating valve 17 is arranged. According to this, when the refrigerant flows through both the air conditioner cooler 16 and the equipment cooler 14, the refrigerant flowing through the air conditioner cooler 16 and the equipment cooler 14 can be adjusted to a temperature suitable for each. It becomes.
  • an offset fin 147 is arranged inside, but the present invention is not limited to this.
  • the device cooler 14 may have inner fins other than the offset fins 147 arranged inside.
  • the corrugated fin 148 shown in FIG. 9 can be adopted.
  • the corrugated fin 148 is a fin bent in a wavy shape.
  • the corrugated fin 148 of this example has a slit-shaped louver 148a formed on the plate surface.
  • the corrugated fin 148 does not have to have the louver 148a formed on the plate surface.
  • the device cooler 14 of the present embodiment has the same configuration as that of the first embodiment. Therefore, the action and effect produced from the same configuration as that of the first embodiment can be obtained as in the first embodiment.
  • the refrigeration cycle device 10A of the present disclosure is applied to the device cooling system for cooling the battery BT, which is a heat generating device, will be described.
  • the refrigeration cycle device 10A shown in FIG. 11 can perform equipment cooling for cooling the battery BT.
  • the refrigeration cycle device 10A includes a compressor 11A, a radiator 12A, a decompression unit 13A, a device cooler 14A, and a control device 80.
  • a compressor 11A, a radiator 12A, a decompression unit 13A, and an equipment cooler 14A are arranged in this order. Since the compressor 11A and the device cooler 14A are configured in the same manner as the compressor 11 and the device cooler 14 described in the first embodiment, the description thereof will be omitted.
  • the radiator 12A dissipates the refrigerant discharged from the compressor 11.
  • the radiator 12A is a heat exchanger that dissipates the high-pressure refrigerant discharged from the compressor 11 to the outside air, which is the first heat medium.
  • the radiator 12A is arranged on the front side of the vehicle to which the running wind hits when the vehicle is running.
  • the radiator 12A has a condensing unit 121A that condenses the refrigerant, and a liquid receiving unit 122A that separates the gas and liquid of the refrigerant that has passed through the condensing unit 121A and stores the liquid refrigerant that becomes surplus in the cycle. ..
  • the condensing unit 121A is composed of, for example, a fin-and-tube type heat exchanger in which a plurality of tubes are connected by outer fins.
  • the liquid receiving unit 122A is configured in the same manner as the liquid receiving unit 122 described in the first embodiment.
  • a decompression unit 13A is connected to the outlet side of the radiator 12.
  • the pressure reducing unit 13A is an expansion valve that reduces the pressure of the refrigerant that has passed through the radiator 12.
  • the pressure reducing unit 13A is composed of an electric expansion valve having a valve body and an electric actuator.
  • the valve body is configured so that the throttle opening, which is the opening of the refrigerant flow path, can be changed.
  • the electric actuator includes a stepping motor that displaces the valve body to change the throttle opening degree of the decompression unit 13A.
  • the pressure reducing unit 13A controls the throttle opening degree according to the control signal from the control device 80.
  • the equipment cooler 14A is a chiller that evaporates the refrigerant by exchanging heat with the low temperature heat medium circulating in the low temperature heat medium circuit 40A from the refrigerant decompressed by the decompression unit 13A.
  • the equipment cooler 14A is an endothermic device that absorbs heat from the low-temperature heat medium by exchanging heat with the low-temperature heat medium that is the second heat medium, with the refrigerant decompressed by the decompression unit 13A.
  • the low temperature heat medium circuit 40A is a circuit that circulates the low temperature heat medium.
  • a device cooler 14A a low temperature side pump 41A, a battery cooling unit 42A, and the like are arranged.
  • the low temperature side pump 41A and the battery cooling unit 42A are configured in the same manner as the low temperature side pump 41A and the battery cooling unit 42A described in the first embodiment.
  • the equipment cooling system configured in this way cools the battery BT, which is a heat generating equipment, by utilizing the latent heat of vaporization of the refrigerant in the refrigeration cycle device 10.
  • the control device 80 appropriately determines the operating state of various devices by using the detection signal of the sensor group 81 and the operation signal of the operation panel 82 when the device is cooled to cool the battery BT.
  • the control device 80 controls so that the throttle opening degree of the decompression unit 13A becomes a predetermined opening degree.
  • the predetermined opening degree is set to, for example, an opening degree in which the refrigerant state on the outlet side of the equipment cooler 14A becomes a superheated state having a superheat degree.
  • the high-pressure refrigerant discharged from the compressor 11A flows into the condensing portion 121A of the radiator 12A.
  • the refrigerant that has flowed into the condensing section 121A dissipates heat to the outside air and condenses.
  • the refrigerant that has passed through the condensing portion 121A flows into the liquid receiving portion 122A, and gas and liquid are separated. Then, the liquid refrigerant separated by the liquid receiving unit 122A flows into the decompression unit 13A, and the pressure is reduced by the decompression unit 13A.
  • the refrigerant decompressed by the decompression unit 13A flows into the equipment cooler 14A.
  • the refrigerant that has flowed into the equipment cooler 14A absorbs heat from the low-temperature heat medium flowing through the low-temperature heat medium circuit 40A and evaporates. As a result, the low temperature heat medium is cooled.
  • the refrigerant that has passed through the equipment cooler 14A is sucked into the compressor 11A.
  • the refrigerant sucked into the compressor 11A is compressed by the compressor 11A until it becomes a high-pressure refrigerant again.
  • the low-temperature heat medium cooled by the device cooler 14A flows to the battery cooling unit 42A and absorbs heat from the battery BT.
  • the battery BT is cooled. That is, when the equipment is cooled, the battery BT is cooled by utilizing the latent heat of vaporization of the refrigerant in the equipment cooler 14A.
  • the equipment cooling system can cool the battery BT by supplying the low temperature heat medium cooled by the equipment cooler 14A to the battery cooling unit 42A at the time of equipment cooling.
  • the refrigeration cycle device 10A of the present embodiment has the same configuration as that of the first embodiment. Therefore, the action and effect produced from the same configuration as that of the first embodiment can be obtained as in the first embodiment.
  • the refrigeration cycle device 10 an example capable of performing indoor cooling, equipment cooling, and indoor heating is exemplified, but the present invention is not limited to this.
  • the refrigeration cycle device 10 may be configured to enable only indoor cooling and indoor heating, for example. Further, the refrigeration cycle device 10 may be configured to be capable of performing dehumidification and heating in the vehicle interior.
  • Each configuration of the refrigeration cycle apparatus 10 described in the above-described embodiment is not limited to the one disclosed in the above-described embodiment.
  • the compressor 11 for example, one driven by an internal combustion engine may be adopted.
  • the radiator 12 may have a configuration in which, for example, the liquid receiving unit 122 and the supercooling unit 123 are omitted, and only the condensing unit 121 is provided.
  • At least one of the first expansion valve 132, the second expansion valve 152, and the pressure reducing portion 13A may be composed of, for example, a mechanical expansion valve or a fixed throttle.
  • the first on-off valve 131 and the second on-off valve 151 may be arranged, for example, on the downstream side of the first expansion valve 132 and the second expansion valve 152.
  • first decompression unit 13 and the second decompression unit 15 may be composed of an electric expansion valve having a fully closed function.
  • the evaporation pressure adjusting valve 17 may be arranged not in the third refrigerant flow path 100c but in the second refrigerant flow path 100b, for example.
  • the refrigerant flow path portion 141 and the heat medium flow path portion 142 are alternately laminated one by one in the stacking direction DRst, but the present invention is not limited to this. ..
  • a plurality of refrigerant flow path portions 141 and heat medium flow path portions 142 may be alternately laminated in the stacking direction DRst.
  • the device cooler 14 is configured to include the refrigerant flow path portion 141 in which the flow of the refrigerant does not make a U-turn, but the present invention is not limited to this.
  • the equipment cooler 14 may be configured to include, for example, a refrigerant flow path portion 141 in which the flow of the refrigerant makes a U-turn. It is desirable that the equipment cooler 14 is installed so that when the refrigerant flow path 141 makes a U-turn, at least the flow toward the refrigerant collecting section 144 becomes a down flow.
  • the flow of the refrigerant and the flow of the low-temperature heat medium are in opposite directions (that is, countercurrent), but the present invention is not limited to this.
  • the flow of the refrigerant and the flow of the low-temperature heat medium may be in the same direction (that is, parallel flow).
  • examples of the device cooler 14 include those provided with inner fins and those in which a part of the plate-shaped member 14a is formed in a wavy shape, but the present invention is not limited to this.
  • the device cooler 14 may have, for example, a configuration in which there are no inner fins and a part of the plate-shaped member 14a is formed in a wavy shape.
  • the refrigerant flow path portion 141 of the equipment cooler 14 is preferably configured such that the refrigerant flowing toward the refrigerant collecting portion 144 is down-flowed, but the present invention is not limited to this.
  • the refrigerant flow path portion 141 of the equipment cooler 14 may be configured so that the refrigerant flowing toward the refrigerant collecting portion 144 does not flow down.
  • the refrigerant flow path portion 141 of the equipment cooler 14 has the refrigerant distribution portion 143 set above the refrigerant collecting portion 144.
  • the refrigerant distribution portion 143 and the refrigerant collecting portion 144 may be set at similar positions.
  • the present invention is not limited to this.
  • a gas may be adopted as long as it has excellent thermal conductivity.
  • the high-temperature heat medium circuit 30 is configured such that, for example, the flow rate ratio of the refrigerant flowing through the heater core 32 and the high-temperature side radiator 33 is adjusted by two flow rate adjusting valves provided corresponding to the heater core 32 and the high-temperature side radiator 33, respectively. You may be.
  • the low temperature heat medium circuit 40 may be configured such that the flow path is switched by a three-way valve type flow path switching valve.
  • the device to be cooled by the low-temperature heat medium flowing through the low-temperature heat medium circuit 40 may be a device other than the battery BT as long as it is a heat-generating device that generates heat during operation.
  • the on-board heating equipment includes an electric motor that outputs driving force for running, an inverter that converts the frequency of the electric power supplied to the electric motor, and a charger for charging the battery BT.
  • the low temperature heat medium circuit 40 may be configured to cool not only the battery BT but also the electric motor, the inverter, the charger, and the like. Such a configuration can be realized by connecting various heat generating devices in parallel or in series with respect to the flow of the low temperature heat medium.
  • the relationship between the high temperature side radiator 33 and the low temperature side radiator 43 is not mentioned, but the high temperature side radiator 33 and the low temperature side radiator 43 are not limited to independent configurations.
  • the heat of the high temperature heat medium and the heat of the low temperature heat medium may be integrated with each other so as to be heat transferable.
  • the heat media may be integrated so as to be heat transferable by sharing some components (for example, heat exchange fins) of the high temperature side radiator 33 and the low temperature side radiator 43.
  • the refrigeration cycle device 10 is applied to the air conditioner 1 and the equipment cooling system of the hybrid vehicle, but the present invention is not limited to this.
  • the refrigeration cycle device 10 can be applied to, for example, an air conditioner 1 of an electric vehicle or an equipment cooling system. Further, the refrigeration cycle device 10 can be applied to a stationary device or system instead of a moving body such as a vehicle.
  • the sensor when it is described that the external environment information of the vehicle (for example, the outside air temperature) is acquired from the sensor, the sensor is abolished and the external environment information is received from the server or the cloud outside the vehicle. It is also possible. Alternatively, it is possible to abolish the sensor, acquire related information related to the external environment information from a server or cloud outside the vehicle, and estimate the external environment information from the acquired related information.
  • the external environment information of the vehicle for example, the outside air temperature
  • the controls and techniques described herein are implemented by a dedicated computer provided by configuring a processor and memory programmed to perform one or more functions embodied by a computer program. May be done.
  • the control device and method thereof described in the present disclosure may be realized by a dedicated computer provided by configuring a processor with one or more dedicated hardware logic circuits.
  • the control device and method thereof described in the present disclosure may be a combination of a processor and memory programmed to perform one or more functions and a processor composed of one or more hardware logic circuits. It may be realized by one or more dedicated computers configured.
  • the computer program may be stored in a computer-readable non-transitional real storage medium as an instruction executed by the computer.
  • the heat exchanger includes a plurality of refrigerant flow paths through which the refrigerant flows and a plurality of heat medium flow paths through which the heat medium flows.
  • a flow path laminate composed of alternately laminated.
  • the flow path laminate is installed in a posture in which the larger the size of the refrigerant flow path portion in the direction orthogonal to the stacking direction is closer to the vertical direction.
  • the refrigerant outlet portion of the refrigerant flow path portion is set at a position closer to the lower end portion of the refrigerant flow path portion than the upper end portion of the refrigerant flow path portion.
  • the refrigerant flow path portion of the heat exchanger is configured so that the refrigerant flowing toward the refrigerant outlet portion becomes a downflow.
  • the oil existing in the refrigerant flow path portion is easily swept toward the refrigerant outlet portion side by the flow of the refrigerant falling due to gravity, so that the retention of oil in the heat exchanger can be suppressed.
  • the "downflow" includes not only a downward flow flowing along the direction of gravity but also a flow containing a downward component.
  • the refrigerant inlet portion is set on the upper side of the refrigerant outlet portion. According to this, the oil existing in the refrigerant flow path portion may be easily swept toward the refrigerant outlet portion side by the flow of the refrigerant falling due to gravity, so that the oil retention in the heat exchanger can be suppressed.
  • the refrigeration cycle device includes a compressor, a radiator, a decompression unit, and a heat absorber.
  • the heat absorber has a flow path laminate formed by alternately laminating a plurality of refrigerant flow path portions through which a refrigerant flows and a plurality of heat medium flow path portions through which a heat medium flows.
  • the flow path laminate is installed in a posture in which the larger the size of the refrigerant flow path portion in the direction orthogonal to the stacking direction is closer to the vertical direction.
  • the refrigerant outlet portion of the refrigerant flow path portion is set at a position closer to the lower end portion of the refrigerant flow path portion than the upper end portion of the refrigerant flow path portion.
  • the radiator has a condensing part for condensing the refrigerant, a gas-liquid part for the refrigerant passing through the condensing part, and a receiving part for storing the excess liquid refrigerant in the cycle.
  • the outlet side of the refrigerant of the heat absorber is connected to the refrigerant suction side of the compressor.
  • the configuration in which the liquid receiving portion is provided on the high pressure side in the cycle (so-called receiver cycle) has a heat exchange performance of the heat exchanger as compared with the configuration in which the liquid receiving portion is provided on the outlet side of the heat absorber (so-called accumulator cycle). It becomes easier to demonstrate. Therefore, according to this viewpoint, it is possible to appropriately exhibit the heat exchange performance of the heat exchanger while suppressing the retention of oil in the heat absorber.
  • the heat exchange performance of the heat exchanger is lower than that in the receiver cycle because a loss occurs on the refrigerant suction side of the compressor due to the liquid receiving portion.
  • the refrigeration cycle apparatus includes a compressor, a radiator, a first decompression unit, a second decompression unit, a device cooler, and an air conditioner cooler.
  • the equipment cooler has a flow path laminate formed by alternately laminating a plurality of refrigerant flow path portions through which a refrigerant flows and a plurality of heat medium flow path portions through which a heat medium flows.
  • the flow path laminate is installed in a posture in which the larger the size of the refrigerant flow path portion in the direction orthogonal to the stacking direction is closer to the vertical direction.
  • the refrigerant outlet portion of the refrigerant flow path portion is set at a position closer to the lower end portion of the refrigerant flow path portion than the upper end portion of the refrigerant flow path portion.
  • the radiator has a condensing part that condenses the refrigerant, a liquid-liquid part of the refrigerant that has passed through the condensing part, and a receiving part that stores the excess liquid refrigerant in the cycle.
  • the outlet portion of the refrigerant is connected to the refrigerant suction side of the compressor.
  • the configuration in which the liquid receiving portion is provided on the high pressure side in the cycle has a heat exchange performance of the equipment cooler as compared with the configuration in which the liquid receiving portion is provided on the outlet side of the equipment cooler and the air conditioning cooler. It becomes easier to exert. Therefore, according to this viewpoint, it is possible to appropriately exhibit the heat exchange performance of the equipment cooler while suppressing the retention of oil in the equipment cooler.
  • the pressure of the refrigerant on the outlet side of the air conditioner cooler is maintained at a pressure higher than the pressure of the refrigerant on the outlet side of the equipment cooler on the downstream side of the refrigerant flow of the air conditioner cooler.
  • a pressure regulating valve for this is arranged. According to this, when the refrigerant flows through both the air-conditioning cooler and the equipment cooler, the refrigerant flowing through the air-conditioning cooler and the equipment cooler can be adjusted to a temperature suitable for each.

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Abstract

熱交換器(14)は、オイルを含む冷媒を熱媒体と熱交換させて熱媒体から吸熱するものである。熱交換器は、冷媒が流通する複数の冷媒流路部(141)と熱媒体が流通する複数の熱媒体流路部(142)とが交互に積層されて構成される流路積層体(140)を備える。複数の冷媒流路部は、外形寸法のうち流路積層体の積層方向に直交する第1方向の寸法が積層方向および第1方向それぞれに直交する第2方向の寸法よりも大きくなっている。流路積層体は、複数の冷媒流路部それぞれに冷媒の入口となる冷媒入口部(143)および冷媒の出口となる冷媒出口部(144)が設けられるとともに、第1方向が鉛直方向に近くなる姿勢で設置されている。冷媒出口部は、冷媒流路部の上端部位(141a)よりも媒流路部の下端部位(141b)に近い位置に設定されている。

Description

熱交換器、冷凍サイクル装置 関連出願への相互参照
 本出願は、2019年6月6日に出願された日本特許出願番号2019-106420号に基づくもので、ここにその記載内容が参照により組み入れられる。
 本開示は、オイルを含む冷媒と熱媒体とを熱交換させる熱交換器、および冷凍サイクル装置に関する。
 従来、圧縮機から吐出された冷媒を車室内へ送風する送風空気と熱交換させて、送風空気を加熱する蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この種の冷凍サイクル装置は、一般的に、圧縮機を潤滑するためのオイルを冷媒に混入させて、オイルを含む冷媒をサイクル内で循環させている。
特開2010-42698号公報
 ところで、冷凍サイクル装置では、例えば、外気温が低くなると、サイクル内の低圧側で冷媒の温度が非常に低くなり、冷媒密度が小さくなることで、低圧側の熱交換器を通過する冷媒の流量が小さくなる。加えて、サイクル内の低圧側では、冷媒の温度低下によってオイルの粘性が大きくなる。
 これらによって、冷凍サイクル装置では、サイクル内の低圧側の熱交換器にオイルが滞留し易くなっている。熱交換器におけるオイルの滞留は、圧縮機の信頼性の低下を招く要因となることから好ましくない。
 本開示は、オイルの滞留を抑制可能な熱交換器、および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1つの観点によれば、
 熱交換器は、
 オイルを含む冷媒を熱媒体と熱交換させて熱媒体から吸熱するものであって、
 冷媒が流通する複数の冷媒流路部と熱媒体が流通する複数の熱媒体流路部とが交互に積層されて構成される流路積層体を備え、
 複数の冷媒流路部は、外形寸法のうち流路積層体の積層方向に直交する第1方向の寸法が積層方向および第1方向それぞれに直交する第2方向の寸法よりも大きくなっており、
 流路積層体は、複数の冷媒流路部それぞれに冷媒の入口となる冷媒入口部および冷媒の出口となる冷媒出口部が設けられるとともに、第1方向が鉛直方向に近くなる姿勢で設置されており、
 冷媒出口部は、冷媒流路部の上端部位よりも冷媒流路部の下端部位に近い位置に設定されている。
 このように、冷媒流路部のうち積層方向に直交する方向において寸法が大きくなる方が鉛直方向に近くなる姿勢で設置すれば、冷媒流路部においてオイルが横ではなく、縦に分布し易くなる。すなわち、冷媒流路部においてオイルが下端部位付近に偏在することが抑制される。
 特に、本観点の熱交換器は、冷媒流路部にオイルが縦に分布し易い構造において、冷媒流路部の冷媒出口部が冷媒流路部の上端部位よりも下端部位に近い位置に設定されている。これによると、冷媒流路部に存在するオイルが冷媒出口部に集まり易くなるので、熱交換器におけるオイルの滞留を抑制することができる。
 本開示の別の観点によれば、
 冷凍サイクル装置は、
 オイルを含む冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
 圧縮機から吐出された冷媒を第1熱媒体に放熱させる放熱器と、
 放熱器を通過した冷媒を減圧する減圧部と、
 減圧部で減圧された冷媒を第2熱媒体と熱交換させて第2熱媒体から吸熱する吸熱器と、を備え、
 吸熱器は、冷媒が流通する複数の冷媒流路部と第2熱媒体が流通する複数の熱媒体流路部とが交互に積層されて構成される流路積層体を有し、
 複数の冷媒流路部は、外形寸法のうち流路積層体の積層方向に直交する第1方向の寸法が積層方向および第1方向それぞれに直交する第2方向の寸法よりも大きくなっており、
 流路積層体は、複数の冷媒流路部それぞれに冷媒の入口となる冷媒入口部および冷媒の出口となる冷媒出口部が設けられるとともに、第1方向が鉛直方向に近くなる姿勢で設置されており、
 冷媒出口部は、冷媒流路部の上端部位よりも冷媒流路部の下端部位に近い位置に設定されている。
 冷凍サイクル装置では、吸熱器に対して減圧部で減圧された低温低圧の冷媒が流入する。吸熱器は、冷媒の密度が低下して冷媒の流量が減少することでオイルが流れ難くなる。加えて、オイルは、温度低下によって粘性が高まる。このため、冷凍サイクル装置では、吸熱器にオイルが滞留し易い。
 これに対して、冷媒流路部のうち積層方向に直交する方向において寸法が大きくなる方が鉛直方向に近くなる姿勢で吸熱器を設置すれば、冷媒流路部においてオイルが横ではなく、縦に分布し易くなる。すなわち、冷媒流路部においてオイルが下端部位付近に偏在することが抑制される。
 加えて、吸熱器は、冷媒流路部にオイルが縦に分布し易い構造において、冷媒流路部の冷媒出口部が冷媒流路部の上端部位よりも下端部位に近い位置に設定されている。これによると、冷媒流路部に存在するオイルが冷媒出口部に集まり易くなるので、吸熱器におけるオイルの滞留を抑制することができる。
 また、本開示の別の観点によれば、
 冷凍サイクル装置は、
 オイルを含む冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
 圧縮機から吐出された冷媒を熱源として空調対象空間に送風する送風空気を暖める放熱器と、
 放熱器を通過した冷媒を減圧する第1減圧部と、
 放熱器の冷媒流れ下流側において第1減圧部と並列に配置される第2減圧部と、
 発熱機器を冷却する機器冷却時に第1減圧部で減圧された冷媒の蒸発潜熱を利用して発熱機器を冷却する冷却器として機能し、放熱器を通過する冷媒を熱源として送風空気を加熱する室内暖房時に吸熱器として機能する機器用冷却器と、
 第2減圧部で減圧された冷媒の蒸発潜熱を利用して空調対象空間に送風する送風空気を冷却する空調用冷却器と、を備え、
 機器用冷却器は、冷媒が流通する複数の冷媒流路部と熱媒体が流通する複数の熱媒体流路部とが交互に積層されて構成される流路積層体を有し、
 複数の冷媒流路部は、外形寸法のうち流路積層体の積層方向に直交する第1方向の寸法が積層方向および第1方向それぞれに直交する第2方向の寸法よりも大きくなっており、
 流路積層体は、複数の冷媒流路部それぞれに冷媒の入口となる冷媒入口部および冷媒の出口となる冷媒出口部が設けられるとともに、第1方向が鉛直方向に近くなる姿勢で設置されており、
 冷媒出口部は、冷媒流路部の上端部位よりも冷媒流路部の下端部位に近い位置に設定されている。
 本観点の冷凍サイクル装置は、機器用冷却器がオイルの滞留が抑制されるように構成されている。すなわち、機器用冷却器は、冷媒流路部のうち積層方向に直交する方向において寸法が大きくなる方が鉛直方向に近くなる姿勢で設置されている。これによれば、冷媒流路部においてオイルが横ではなく、縦に分布し易くなる。すなわち、冷媒流路部においてオイルが下端部位付近に偏在することが抑制される。
 加えて、本観点の機器用冷却器は、冷媒流路部にオイルが縦に分布し易い構造において、冷媒流路部の冷媒出口部が冷媒流路部の上端部位よりも下端部位に近い位置に設定されている。これによると、冷媒流路部に存在するオイルが冷媒出口部に集まり易くなるので、機器用冷却器におけるオイルの滞留を抑制することができる。
 なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
第1実施形態に係る冷凍サイクル装置を含む空調装置の概略構成図である。 冷凍サイクル装置に用いられる機器用冷却器の模式図である。 図2の矢印IIIで示す方向における機器用冷却器の模式図である。 冷凍サイクル装置に用いられる機器用冷却器の内部構成を示す模式的な断面図である。 冷凍サイクル装置の機器用冷却器に用いられるインナーフィンを示す模式図である。 冷凍サイクル装置に用いられる機器用冷却器の搭載状態を示す模式図である。 横置きの機器用冷却器における冷媒の流れ方を説明するための説明図である。 縦置きの機器用冷却器における冷媒の流れ方を説明するための説明図である。 機器用冷却器に用いられるインナーフィンの変形例を示す模式図である。 第2実施形態に係る冷凍サイクル装置に用いられる機器用冷却器の内部構成を示す模式的な断面図である。 第3実施形態に係る冷凍サイクル装置を含む機器冷却システムの概略構成図である。
 以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態において、先行する実施形態で説明した事項と同一もしくは均等である部分には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する場合がある。また、実施形態において、構成要素の一部だけを説明している場合、構成要素の他の部分に関しては、先行する実施形態において説明した構成要素を適用することができる。以下の実施形態は、特に組み合わせに支障が生じない範囲であれば、特に明示していない場合であっても、各実施形態同士を部分的に組み合わせることができる。
 (第1実施形態)
 以下、本実施形態について図1~図8を参照して説明する。本実施形態は、車室内空間を適切な温度に調整する空調装置1に本開示の冷凍サイクル装置10を適用した例について説明する。本実施形態では、車室内空間が空調対象空間となる。
 図1に示す冷凍サイクル装置10は、図示しないが、エンジンおよび走行用の電動モータから車両走行用の駆動力を得るハイブリッド車両に搭載される。このハイブリッド車両は、車両停車時に外部電源から供給された電力を車両に搭載されたバッテリBTに充電可能なプラグインハイブリッド車両として構成されている。エンジンから出力される駆動力は、車両走行用として用いられるだけでなく、モータジェネレータで発電するためにも用いられることがある。モータジェネレータで発電された電力および外部電源から供給された電力は、バッテリBTに蓄えられる。バッテリBTに蓄えられた電力は、走行用の電動モータだけでなく、冷凍サイクル装置10の構成機器を含む各種車載機器に供給される。
 冷凍サイクル装置10は、車室内へ送風する送風空気を加熱する室内暖房、車室内へ送風する送風空気を冷却する室内冷房、およびバッテリBTを冷却する機器冷却を実施可能になっている。
 冷凍サイクル装置10は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルで構成されている。冷凍サイクル装置10は、冷媒が循環する冷媒回路100を有する。冷凍サイクル装置10は、冷媒回路100に対して、圧縮機11、放熱器12、第1減圧部13、機器用冷却器14、第2減圧部15、空調用冷却器16、および蒸発圧力調整弁17が設けられている。
 冷媒回路100には、冷媒としてフロン系冷媒(例えば、HFO134a)が封入されている。冷媒回路100は、サイクル内の高圧側の圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界サイクルになっている。なお、冷媒は、HFO134a以外のものが採用されていてもよい。
 冷媒には、圧縮機11を潤滑するためのオイル(すなわち、冷凍機油)が混入されている。オイルは、例えば、液冷媒に相溶性を有するポリアルキレングリコールオイル(すなわち、PAGオイル)が採用される。オイルは、その一部が冷媒と共にサイクル内を循環する。
 冷媒回路100は、冷媒が流れる流路として、第1冷媒流路100a、第2冷媒流路100b、および第3冷媒流路100cを有する。冷媒回路100は、第2冷媒流路100bおよび第3冷媒流路100cは、冷媒が互いに並列に流れるように第1冷媒流路100aに対して接続されている。
 第1冷媒流路100aには、圧縮機11および放熱器12が直列に配置されている。具体的には、第1冷媒流路100aには、圧縮機11の下流側に放熱器12が配置されている。
 第2冷媒流路100bには、第1減圧部13および機器用冷却器14が直列に配置されている。具体的には、第2冷媒流路100bには、第1減圧部13の下流側に機器用冷却器14が配置されている。
 第3冷媒流路100cには、第2減圧部15および空調用冷却器16が直列に配置されている。具体的には、第3冷媒流路100cには、第2減圧部15の下流側に空調用冷却器16が配置されている。
 圧縮機11は、冷媒を圧縮して吐出する機器である。圧縮機11は、冷媒を圧縮する圧縮機構部を電動モータによって回転駆動する電動圧縮機で構成されている。圧縮機11は、後述する制御装置80から出力される制御信号によって電動モータの回転数が制御される。
 圧縮機11の冷媒吐出側には、放熱器12が接続されている。放熱器12は、圧縮機11から吐出された冷媒を放熱させる。放熱器12は、圧縮機11から吐出された高温高圧の冷媒(以下、高圧冷媒とも呼ぶ)を、高温熱媒体回路30を循環する高温熱媒体に放熱させる熱交換器である。
 放熱器12は、凝縮部121、受液部122、および過冷却部123を有している。凝縮部121は、高圧冷媒を高温熱媒体に放熱させることで凝縮させる。受液部122は、凝縮部121を通過した冷媒の気液を分離するとともに、分離された液冷媒をサイクル内の余剰冷媒として貯留する。過冷却部123は、受液部122に貯留された液冷媒を凝縮部121に流入する前の高温熱媒体に放熱させることで過冷却する。
 放熱器12は、圧縮機11から吐出された冷媒を熱源として車室内に送風する送風空気を暖める。具体的には、放熱器12は、高温熱媒体回路30を介して、高圧冷媒を車室内へ送風する送風空気に放熱させて送風空気を加熱することが可能になっている。
 ここで、高温熱媒体回路30は、高温熱媒体を循環させる回路である。高温熱媒体は、例えば、エチレングリコールを含む溶液、不凍液等が採用されている。本実施形態では、高温熱媒体が第1熱媒体を構成している。高温熱媒体回路30には、放熱器12、高温側ポンプ31、ヒータコア32、高温側ラジエータ33、高温側流量調整弁34等が配置されている。
 高温側ポンプ31は、高温熱媒体回路30において、放熱器12に高温熱媒体を圧送するポンプである。高温側ポンプ31は、制御装置80から出力される制御信号に応じて回転数が制御される電動ポンプで構成されている。
 ヒータコア32は、後述する室内空調ユニット60のケーシング61内に配置されている。ヒータコア32は、放熱器12にて加熱された高温熱媒体と後述する空調用冷却器16を通過した送風空気とを熱交換させて、送風空気を加熱する熱交換器である。
 高温側ラジエータ33は、放熱器12にて加熱された高温熱媒体を外気に放熱させる熱交換器である。高温側ラジエータ33は、車両走行時に走行風が当たる車両の前方側に配置されている。高温側ラジエータ33およびヒータコア32は、高温熱媒体回路30において、高温熱媒体の流れに対して並列的に接続されている。
 高温側流量調整弁34は、放熱器12にて加熱された高温熱媒体のうち、ヒータコア32に流入させる高温熱媒体の流量と高温側ラジエータ33に流入させる高温熱媒体の流量との流量比を調整する流量調整弁である。高温側流量調整弁34は、三方弁タイプの流量調整弁で構成されている。高温側流量調整弁34は、高温熱媒体回路30におけるヒータコア32の入口側と高温側ラジエータ33の入口側との接続部に配置されている。
 このように構成される高温熱媒体回路30では、高温側流量調整弁34が上述の流量比を調整することで、高圧冷媒の使用態様を変更することができる。高温熱媒体回路30は、例えば、高温側流量調整弁34によりヒータコア32に流入する高温熱媒体の流量を増加させることで、高温熱媒体の熱を送風空気の加熱に使用して車室内を暖房することができる。一方、高温熱媒体回路30は、例えば、高温側流量調整弁34により高温側ラジエータ33に流入する高温熱媒体の流量を増加させることで、高温熱媒体の熱を外気に放出することができる。
 放熱器12の出口側は、第2冷媒流路100bおよび第3冷媒流路100cに分岐している。第2冷媒流路100bには、第1減圧部13および機器用冷却器14が配置されている。第3冷媒流路100cには、第2減圧部15および空調用冷却器16が配置されている。
 第1減圧部13は、全閉または全開する第1開閉弁131および第1膨張弁132を有している。第1開閉弁131は、第2冷媒流路100bを開閉する電磁弁である。第1開閉弁131は、後述する制御装置80からの制御信号に応じて開閉動作が制御される。
 第1膨張弁132は、第2冷媒流路100bを流れる冷媒を減圧させる膨張弁である。第1膨張弁132は、弁体と電動アクチュエータを有する電気式膨張弁で構成されている。弁体は、冷媒流路の開度である絞り開度を変更可能に構成されている。電動アクチュエータは、弁体を変位させて第1膨張弁132の絞り開度を変化させるステッピングモータを含んでいる。第1膨張弁132は、後述する制御装置80からの制御信号に応じて絞り開度が制御される。
 機器用冷却器14は、第1減圧部13で減圧された冷媒を、低温熱媒体回路40を循環する低温熱媒体と熱交換させることで、冷媒を蒸発させるチラーである。機器用冷却器14では、冷媒が低温熱媒体から吸熱して蒸発することで、低温熱媒体が冷却される。機器用冷却器14の詳細については後述する。
 本実施形態の機器用冷却器14は、機器冷却時に第1減圧部13で減圧された冷媒の蒸発潜熱を利用してバッテリBTを冷却する冷却器として機能し、室内暖房時に吸熱器として機能する。具体的には、機器用冷却器14は、機器冷却時に低温熱媒体回路40を介してバッテリBTを冷却し、室内暖房時に外気から吸熱する。
 ここで、低温熱媒体回路40は、低温熱媒体を循環させる回路である。低温熱媒体は、例えば、エチレングリコールを含む溶液、不凍液等が採用されている。本実施形態では、低温熱媒体が第2熱媒体を構成している。低温熱媒体回路40には、機器用冷却器14、低温側ポンプ41、バッテリ冷却部42、低温側ラジエータ43、第1流路切替弁44、第2流路切替弁45等が配置されている。
 低温側ポンプ41は、低温熱媒体回路40において、機器用冷却器14に低温熱媒体を圧送するポンプである。低温側ポンプ41は、制御装置80から出力される制御信号に応じて回転数が制御される電動ポンプで構成されている。
 バッテリ冷却部42は、低温熱媒体回路40を流れる低温熱媒体によってバッテリBTを冷却する。なお、バッテリBTは、図示しないインバータおよび充電器と電気的に接続される。バッテリBTは、インバータに電力を供給するとともに、充電器から供給される電力を蓄える。バッテリBTは、例えば、リチウムイオン電池で構成される。
 低温側ラジエータ43は、機器用冷却器14にて冷却された低温熱媒体を外気と熱交換させて外気から吸熱する熱交換器である。低温側ラジエータ43は、高温側ラジエータ33とともに、車両走行時に走行風が当たる車両の前方側に配置されている。低温側ラジエータ43およびバッテリ冷却部42は、低温熱媒体回路40において、低温熱媒体の流れに対して並列的に接続されている。
 第1流路切替弁44は、バッテリ冷却部42に低温熱媒体が流れる状態とバッテリ冷却部42に低温熱媒体が流れない状態とを切り替える。第1流路切替弁44は、制御装置80から出力される制御信号に応じて開閉動作が制御される電磁弁で構成されている。
 第2流路切替弁45は、低温側ラジエータ43に低温熱媒体が流れる状態と低温側ラジエータ43に低温熱媒体が流れない状態とを切り替える。第2流路切替弁45は、制御装置80から出力される制御信号に応じて開閉動作が制御される電磁弁で構成されている。
 このように構成される低温熱媒体回路40では、第1流路切替弁44および第2流路切替弁45によって低温熱媒体の流路を変えることで、低圧冷媒の使用態様を変更することができる。低温熱媒体回路40は、例えば、第1流路切替弁44を開放することで、機器用冷却器14で冷却された低温熱媒体によってバッテリBTを冷却することができる。一方、低温熱媒体回路40は、例えば、第2流路切替弁45を開放して、低温熱媒体を低温側ラジエータ43に流すことで、外気から低温熱媒体に吸熱させることができる。
 第2減圧部15は、放熱器12の冷媒流れ下流側において第1減圧部13と並列に配置される。第2減圧部15は、全閉または全開する第2開閉弁151および第2膨張弁152を有している。第2開閉弁151は、第3冷媒流路100cを開閉する電磁弁である。第2開閉弁151は、後述する制御装置80からの制御信号に応じて開閉動作が制御される。
 第2膨張弁152は、第3冷媒流路100cを流れる冷媒を減圧させる膨張弁である。第2膨張弁152は、弁体と電動アクチュエータを有する電気式膨張弁で構成されている。弁体は、冷媒流路の開度である絞り開度を変更可能に構成されている。電動アクチュエータは、弁体を変位させて第2膨張弁152の絞り開度を変化させるステッピングモータを含んでいる。第2膨張弁152は、後述する制御装置80からの制御信号に応じて絞り開度が制御される。
 空調用冷却器16は、後述する室内空調ユニット60のケーシング61内に配置されている。空調用冷却器16は、第2減圧部15で減圧された冷媒と車室内へ送風する送風空気とを熱交換させて冷媒を蒸発させる熱交換器である。空調用冷却器16は、第2減圧部15で減圧された冷媒の蒸発潜熱を利用して送風空気を冷却する。すなわち、空調用冷却器16は、低圧冷媒が送風空気から吸熱して蒸発することで、送風空気が冷却される。
 空調用冷却器16の冷媒出口側には、蒸発圧力調整弁17が配置されている。蒸発圧力調整弁17は、空調用冷却器16の出口側の冷媒の圧力を機器用冷却器14の出口側の冷媒の圧力よりも高い圧力に維持するための圧力調整弁である。具体的には、蒸発圧力調整弁17は、空調用冷却器16の出口側の冷媒の温度が、空調用冷却器16の着霜を抑制可能な温度(例えば、1℃)以上に維持されるように構成されている。
 このように構成される冷凍サイクル装置10は、蒸発圧力調整弁17の下流側で、第2冷媒流路100bおよび第3冷媒流路100cが第1冷媒流路100aに接続されている。冷凍サイクル装置10は、機器用冷却器14および空調用冷却器16が受液部を介さずに圧縮機11の冷媒吸入側に接続されるサイクル構成(すなわち、アキュムレータレスサイクル)になっている。具体的には、冷凍サイクル装置10は、サイクル内の高圧側に受液部122が設けられ、サイクル内の低圧側に受液部が設けられていないサイクル構成(すなわち、レシーバサイクル)になっている。
 続いて、本実施形態の機器用冷却器14について説明する。図2に示すように、機器用冷却器14は、複数の板状部材14aが積層された状態で接合されることによって一体的に形成されている。板状部材14aは、細長の略矩形状の板材である。
 板状部材14aは、例えば、アルミニウム製の心材の両面にロウ材をクラッドした両面クラッド材が用いられる。板状部材14aの外周縁部には、板状部材14aの板面に略直交する方向に突出する張出部14bが形成されている。複数の板状部材14aは、互いに積層された状態で張出部14b同士がロウ付けにより接合されている。なお、複数の板状部材14aは、張出部14bの突出先端が同じ向きとなるように配置されている。
 機器用冷却器14は、複数の板状部材14aによって、冷媒と低温熱媒体とを熱交換させるコア部140、冷媒分配部143、冷媒集合部144、熱媒体分配部145、および熱媒体集合部146が形成されている。
 コア部140は、冷媒が流通する複数の冷媒流路部141および低温熱媒体が流通する複数の熱媒体流路部142を有している。コア部140は、複数の冷媒流路部141および複数の熱媒体流路部142が交互に積層されて構成される流路積層体である。
 板状部材14aは、冷媒流路部141および熱媒体流路部142を仕切る隔壁の役割を果たしている。冷媒流路部141を流れる冷媒と熱媒体流路部142を流れる低温熱媒体との熱交換は、板状部材14aを介して行われる。
 コア部140は、直方体状に構成されている。なお、「直方体状」とは、厳密に直方体だけを示すものではなく、多少の異形部分を有していたとしても全体としての概略形状が直方体であることを意味する。
 図3に示すように、コア部140は、板状部材14aの積層方向DRstから見た外形状が略矩形状になっている。そして、冷媒流路部141および熱媒体流路部142は、外形寸法のうち、板状部材14aの積層方向DRstに直交する第1方向の寸法L1が、積層方向DRstおよび第1方向それぞれに直交する第2の方向の寸法L2よりも大きくなっている。なお、第1方向は、冷媒流路部141の長手方向DRlである。また、第2方向は、冷媒流路部141の短手方向DRsである。
 ここで、図2の紙面上下方向は、板状部材14aの積層方向DRstに対応する。図2の紙面左右方向は、コア部140の積層方向DRstと直交し、冷媒流路部141の長手方向DRlに対応する。図2の紙面奥行方向は、コア部140の積層方向DRstおよび冷媒流路部141の長手方向DRlそれぞれと直交し、冷媒流路部141の短手方向DRsに対応する。
 冷媒分配部143および熱媒体集合部146は、コア部140において、冷媒流路部141および熱媒体流路部142の長手方向DRlの一方側に形成されている。冷媒集合部144および熱媒体分配部145は、コア部140において、冷媒流路部141および熱媒体流路部142の長手方向DRlの他方側に形成されている。
 図3に示すように、冷媒分配部143、冷媒集合部144、熱媒体分配部145、および熱媒体集合部146は、板状部材14aの四隅に形成された連通孔によって構成されている。冷媒分配部143および冷媒集合部144は、板状部材14aの四隅のうち対角線上にある2つの隅部に形成されている。また、熱媒体分配部145および熱媒体集合部146は、残りの2つの隅部に形成されている。
 ここで、複数の冷媒流路部141には、冷媒分配部143を介して冷媒が分配される。このため、冷媒分配部143は複数の冷媒流路部141の冷媒入口部を構成する。また、複数の冷媒流路部141を通過した冷媒は、冷媒集合部144に集合する。このため、冷媒集合部144は複数の冷媒流路部141の冷媒出口部を構成する。
 複数の板状部材14aは、積層方向DRstの外側に位置する第1端部板状部材14cおよび第2端部板状部材14dを含んでいる。第1端部板状部材14cには、冷媒分配部143が形成された位置に、冷媒配管を接続するための入口コネクタ14eが取り付けられ、冷媒集合部144が形成された位置に、冷媒配管を接続するための出口コネクタ14fが取り付けられている。また、第1端部板状部材14cには、熱媒体分配部145が形成された位置に、熱媒体配管と接続するための入口管14gが取り付けられ、熱媒体集合部146が形成された位置に、熱媒体配管を接続するための出口管14hが取り付けられている。
 ここで、図4に示すように、コア部140を構成する複数の板状部材14aは、板状部材14aの四隅に積層方向DRstの一端側または他端側に向かって突出する略円筒状の突出部14iを有している。突出部14iにより、冷媒分配部143、冷媒集合部144、熱媒体分配部145、熱媒体集合部146が形成されている。
 このように構成される機器用冷却器14は、図2の実線矢印に示すように、入口コネクタ14e側から流入した冷媒が、冷媒分配部143を通過する際に、複数の冷媒流路部141に分配される。そして、複数の冷媒流路部141に分配された冷媒は、長手方向DRlの一方側から他方側に向けて流れる。その後、複数の冷媒流路部141を流れる冷媒は、冷媒集合部144に集合し、出口コネクタ14f側から外部に流出する。
 また、機器用冷却器14は、図2の破線矢印に示すように、入口管14g側から流入した低温熱媒体が、熱媒体分配部145を通過する際に、複数の熱媒体流路部142に分配される。そして、複数の熱媒体流路部142に分配された低温熱媒体は、長手方向DRlの他方側から一方側に向けて流れる。その後、複数の熱媒体流路部142を流れる低温熱媒体は、熱媒体集合部146に集合し、出口管14h側から外部に流出する。
 本実施形態の機器用冷却器14は、コア部140を通過する冷媒の流れと低温熱媒体の流れとが互いに反対方向(すなわち、対向流)になるように構成されている。これによると、コア部140における冷媒と低温熱媒体との温度差が維持されることで、低温熱媒体から冷媒に吸熱し易くなる。
 ここで、板状部材14a同士の間には、図5に示すオフセットフィン147が配置されている。オフセットフィン147は、板状部材14a同士の間に介在し、冷媒と低温熱媒体との間での熱交換を促進させるインナーフィンである。
 オフセットフィン147は、部分的に切り起こされた切り起こし部147aが形成された板状の部材である。切り起こし部147aは、冷媒および低温熱媒体の流れ方向と平行な方向F1に多数形成されている。
 冷媒および低温熱媒体の流れ方向と平行な方向F1に隣り合う切り起こし部147a同士は、互いにオフセットされている。図5の例では、多数個の切り起こし部147aは、冷媒および低温熱媒体の流れ方向と平行な方向F1に千鳥配置されている。
 ところで、冷凍サイクル装置10は、サイクル内の低圧側で冷媒の温度が非常に低くなり、冷媒密度が小さくなる。このため、空調用冷却器16および機器用冷却器14を通過する冷媒の流量が小さくなる。加えて、サイクル内の低圧側では、冷媒の温度低下によってオイルの粘性が大きくなる。
 本実施形態の冷凍サイクル装置10では、空調用冷却器16および機器用冷却器14のうち、空調用冷却器16の出口側に蒸発圧力調整弁17が接続されている。このため、空調用冷却器16の出口側の圧力低下は蒸発圧力調整弁17によって制限される。一方、機器用冷却器14の出口側の圧力低下は特に制限されない。
 また、空調用冷却器16は、冷媒の温度を低くし過ぎると、空気中の水分が氷結して空調用冷却器16の表面に霜が付着してしまうことがある。このため、冷凍サイクル装置10では、空調用冷却器16に流入する冷媒の下限温度が氷点付近の温度(例えば、-1℃から1℃)に設定される。
 一方、機器用冷却器14は、例えば、室内暖房時に吸熱器として機能する。機器用冷却器14は、低温の熱媒体から吸熱するために、極低温(例えば、-10℃から-30℃程度)の冷媒が通過することがある。このような事態は、例えば、低温側ラジエータ43が着霜状態となったり、外気温が極低温まで低下したりすると生ずる。
 このように、本実施形態の冷凍サイクル装置10では、機器用冷却器14の出口側の温度が空調用冷却器16の出口側の温度よりも低くなることがある。このため、機器用冷却器14は、空調用冷却器16よりも冷媒の流量が小さくなり易く、空調用冷却器16に比べてオイルが滞留し易くなっている。
 これに対して、冷凍サイクル装置10は、機器用冷却器14がオイルの滞留が抑制されるように構成されている。具体的には、機器用冷却器14は、図6に示すように、冷媒流路部141の長手方向DRl(すなわち、第1方向)が鉛直方向に近くなる姿勢で設置されている。換言すれば、機器用冷却器14は、冷媒流路部141のうちコア部140の積層方向DRstに直交する方向において寸法が大きくなる方が鉛直方向に近くなる姿勢で設置されている。具体的には、機器用冷却器14は、冷媒流路部141の長手方向DRlが鉛直方向に一致する姿勢で設置されている。なお、機器用冷却器14は、冷媒流路部141の長手方向DRlが鉛直方向に対して若干傾いた姿勢で設置されていてもよい。
 加えて、コア部140には、冷媒流路部141の冷媒出口部を構成する冷媒集合部144が、冷媒流路部141の上端部位141aよりも冷媒流路部141の下端部位141bに近い位置に設定されている。
 冷媒流路部141は、冷媒集合部144に向かって流れる冷媒がダウンフローとなるように構成されている。すなわち、冷媒流路部141は、少なくとも冷媒集合部144に近い流路が冷媒集合部144の上方に位置付けられている。具体的には、冷媒流路部141を流れる冷媒の大部分がダウンフローとなるように、冷媒集合部144が冷媒分配部143よりも上方側に設定されている。
 次に、室内空調ユニット60について図1を参照して説明する。図1に示す室内空調ユニット60は、車室内へ送風する送風空気を適温に調整するためのものである。室内空調ユニット60は、車室内の最前部の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60は、外殻を形成するケーシング61の内側に、空調用冷却器16およびヒータコア32等が収容されている。
 ケーシング61は、車室内へ送風する送風空気の空気流路を形成する通路形成部である。図示しないが、ケーシング61の空気流れ上流側には、ケーシング61の内側へ導入する内気と外気との導入割合を調整する内外気箱が配置されている。
 ケーシング61の内側には、内外気箱から導入される空気を車室内へ送風するための送風機62が配置されている。送風機62は、遠心ファンを電動モータで回転させる電動送風機で構成されている。送風機62は、後述する制御装置80から出力される制御信号に応じて回転数が制御される。
 ケーシング61の内側には、送風機62の空気流れ下流側に空調用冷却器16が配置されている。ケーシング61の内側には、空調用冷却器16の空気流れ下流側が、温風流路63および冷風流路64に分けられている。温風流路63には、ヒータコア32が配置されている。冷風流路64は、空調用冷却器16を通過した空気をヒータコア32を迂回して流すための流路である。
 ケーシング61の内側には、空調用冷却器16とヒータコア32との間にエアミックスドア65が配置されている。エアミックスドア65は、温風流路63を通過させる空気および冷風流路64を通過させる空気の風量割合を調整するものである。ケーシング61の内側には、温風流路63および冷風流路64の下流側に、温風流路63を通過した温風と冷風流路64を通過した冷風とを混合させるエアミックス空間66が形成されている。図示しないが、ケーシング61の内側には、空気流れの最下流部に、エアミックス空間66で所望の温度に調整された送風空気を車室内へ吹き出すための複数の開口穴が形成されている。
 次に、空調装置1の電子制御部の概要について説明する。制御装置80は、プロセッサ、メモリを含むコンピュータとその周辺回路とで構成されている。制御装置80は、メモリに記憶されたプログラムに基づいて各種演算、処理を行い、出力側に接続された各種機器を制御する。なお、制御装置80のメモリは、非遷移的実体的記憶媒体で構成されている。
 制御装置80の出力には、冷凍サイクル装置10の構成機器を含む各種機器が接続されている。具体的には、制御装置80の出力側には、圧縮機11、第1減圧部13、第2減圧部15、高温側ポンプ31、高温側流量調整弁34、低温側ポンプ41、各流路切替弁44、45、送風機62、エアミックスドア65等が接続されている。
 制御装置80の入力側には、空調制御用のセンサ群81が接続されている。このセンサ群81には、内気温センサ、外気温センサ、日射センサ、各冷却器14、16の出口側の圧力および温度を検出するPTセンサ等が含まれている。
 したがって、制御装置80には、センサ群81の検出信号が入力される。これにより、冷凍サイクル装置10は、センサ群81で検出した物理量に対応して、車室内に送風される送風空気の温度等を調整することができ、快適な空調を実現することができる。
 制御装置80の入力側には、種々の入力操作に用いられる操作パネル82が接続されている。操作パネル82は、インストルメントパネル付近に配置されており、各種操作スイッチを有している。制御装置80には、操作パネル82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82の各種操作スイッチには、オートスイッチ、運転モード切替スイッチ、風量設定スイッチ、温度設定スイッチ、吹出モード切替スイッチ等が含まれている。冷凍サイクル装置10は、操作パネル82による入力を受け付けることで、冷凍サイクル装置10の運転モードを適宜切り替えることができる。
 次に、上述のように構成される空調装置1の作動について説明する。空調装置1は、運転モードとして、室内冷房、機器冷却、および室内暖房を実行可能に構成されている。このため、本実施形態では、室内冷房、機器冷却、および室内暖房毎に空調装置1の作動を説明する。
 <室内冷房>
 室内冷房は、室内空調ユニット60で所望の温度に冷却した空気を車室内に吹き出す運転モードである。制御装置80は、室内冷房時における各種機器の作動状態をセンサ群81の検出信号および操作パネル82の操作信号を用いて適宜決定する。
 例えば、制御装置80は、第1開閉弁131が全閉となるとともに、第2開閉弁151が全開となり、さらに、第2膨張弁152の絞り開度が所定開度となるように各減圧部13、15を制御する。室内冷房時の所定開度は、例えば、空調用冷却器16の出口側の冷媒状態が過熱度を有する過熱状態となる開度に設定される。
 また、制御装置80は、放熱器12を通過する高温熱媒体の全量が高温側ラジエータ33に流れるように、高温側流量調整弁34を制御する。さらに、制御装置80は、温風流路63が全閉され、且つ、冷風流路64が全開される位置にエアミックスドア65を制御する。制御装置80は、その他の機器に対する制御信号について、センサ群81の検出信号および操作パネル82の操作信号を用いて適宜決定する。
 室内冷房時に冷凍サイクル装置10では、圧縮機11から吐出された高圧冷媒が放熱器12の凝縮部121に流入する。凝縮部121に流入した冷媒は、高温熱媒体回路30を流れる高温熱媒体に対して放熱して凝縮する。これにより、高温熱媒体回路30を流れる高温熱媒体が加熱されて昇温する。
 凝縮部121で加熱された高温熱媒体は、高温側ラジエータ33に流れ、外気に放熱される。すなわち、室内冷房時は、サイクル内の高圧冷媒が高温熱媒体を介して外気に放熱される。
 一方、凝縮部121を通過した冷媒は、受液部122に流入して気液が分離される。そして、受液部122で分離された液冷媒が過冷却部123に流入する。過冷却部123に流入した冷媒は、高温熱媒体回路30を流れる高温熱媒体に放熱して過冷却される。
 過冷却部123から流出した冷媒は、第2減圧部15に流入し、第2減圧部15の第2膨張弁152にて減圧される。なお、室内冷房時は、第1開閉弁131が全閉になっているので、冷媒が第1膨張弁132に流入せず、冷媒の全量が第2減圧部15にて減圧される。
 第2減圧部15で減圧された冷媒は、空調用冷却器16に流入する。空調用冷却器16に流入した冷媒は、送風機62からの送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、送風機62からの送風空気が冷却される。
 空調用冷却器16を通過した冷媒は、蒸発圧力調整弁17を介して圧縮機11に吸入される。圧縮機11に吸入された冷媒は、圧縮機11にて再び高圧冷媒となるまで圧縮される。
 以上の如く、室内冷房時には、空調用冷却器16にて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ことができる。
 <機器冷却>
 機器冷却は、冷媒の蒸発潜熱を利用して発熱機器であるバッテリBTを冷却する運転モードである。制御装置80は、機器冷却時における各種機器の作動状態をセンサ群81の検出信号および操作パネル82の操作信号を用いて適宜決定する。
 例えば、制御装置80は、第2開閉弁151が全閉となるとともに、第1開閉弁131が全開となり、さらに、第1膨張弁132の絞り開度が所定開度となるように各減圧部13、15を制御する。機器冷却時の所定開度は、例えば、機器用冷却器14の出口側の冷媒状態が過熱度を有する過熱状態となる開度に設定される。
 また、制御装置80は、放熱器12を通過する高温熱媒体の全量が高温側ラジエータ33に流れるように、高温側流量調整弁34を制御する。さらに、制御装置80は、機器用冷却器14を通過する低温熱媒体の全量がバッテリ冷却部42に流れるように、第1流路切替弁44が全開状態となり、第2流路切替弁45が全閉状態となるように制御する。制御装置80は、その他の機器に対する制御信号について、センサ群81の検出信号および操作パネル82の操作信号を用いて適宜決定する。
 機器冷却時に冷凍サイクル装置10では、圧縮機11から吐出された高圧冷媒が放熱器12の凝縮部121に流入する。凝縮部121に流入した冷媒は、高温熱媒体回路30を流れる高温熱媒体に対して放熱して凝縮する。これにより、高温熱媒体回路30を流れる高温熱媒体が加熱されて昇温する。
 凝縮部121で加熱された高温熱媒体は、高温側ラジエータ33に流れ、外気に放熱される。すなわち、機器冷却時は、サイクル内の高圧冷媒が高温熱媒体を介して外気に放熱される。
 一方、凝縮部121を通過した冷媒は、受液部122に流入して気液が分離される。そして、受液部122で分離された液冷媒が過冷却部123に流入する。過冷却部123に流入した冷媒は、高温熱媒体回路30を流れる高温熱媒体に放熱して過冷却される。
 過冷却部123から流出した冷媒は、第1減圧部13に流入し、第1減圧部13の第1膨張弁132にて減圧される。なお、機器冷却時は、第2開閉弁151が全閉になっているので、冷媒が第2膨張弁152に流入せず、冷媒の全量が第1減圧部13にて減圧される。
 第1減圧部13で減圧された冷媒は、機器用冷却器14に流入する。機器用冷却器14に流入した冷媒は、低温熱媒体回路40を流れる低温熱媒体から吸熱して蒸発する。これにより、低温熱媒体が冷却される。機器用冷却器14を通過した冷媒は、圧縮機11に吸入される。圧縮機11に吸入された冷媒は、圧縮機11にて再び高圧冷媒となるまで圧縮される。
 ここで、機器用冷却器14で冷却された低温熱媒体は、バッテリ冷却部42に流れ、バッテリBTから吸熱する。これにより、バッテリBTが冷却される。すなわち、機器冷却時は、機器用冷却器14における冷媒の蒸発潜熱を利用してバッテリBTが冷却される。
 以上の如く、機器冷却時には、機器用冷却器14にて冷却された低温熱媒体をバッテリ冷却部42に供給することで、バッテリBTの冷却を行うことができる。
 ここで、上述の機器冷却では、放熱器12を通過する高温熱媒体の全量が高温側ラジエータ33に流れるように、高温側流量調整弁34が制御されるものを例示したが、これに限定されない。例えば、機器冷却時に車室内の暖房が必要となる場合、放熱器12を通過する高温熱媒体がヒータコア32に流れるように制御装置80によって高温側流量調整弁34が制御されてもよい。これによると、機器冷却と室内暖房を同時に実施することが可能となる。
 また、上述の機器冷却では、第2開閉弁151が全閉となるとともに、第1開閉弁131が全開となり、さらに、第1膨張弁132の絞り開度が所定開度となるように各減圧部13、15が制御されるものを例示したが、これに限定されない。例えば、機器冷却時に室内冷房が必要となる場合、第2開閉弁151が全開となるとともに、第2膨張弁152の絞り開度が所定開度となるように制御装置80によって第2減圧部15が制御されてもよい。これによると、機器冷却と室内冷房を同時に実施することが可能となる。
 <室内暖房>
 室内暖房は、室内空調ユニット60で所望の温度に加熱した空気を車室内に吹き出す運転モードである。制御装置80は、室内暖房時における各種機器の作動状態をセンサ群81の検出信号および操作パネル82の操作信号を用いて適宜決定する。
 例えば、制御装置80は、第2開閉弁151が全閉となるとともに、第1開閉弁131が全開となり、さらに、第1膨張弁132の絞り開度が所定開度となるように各減圧部13、15を制御する。室内暖房時の所定開度は、室内暖房に適した開度に設定される。
 また、制御装置80は、放熱器12を通過する高温熱媒体の全量がヒータコア32に流れるように、高温側流量調整弁34を制御する。さらに、制御装置80は、機器用冷却器14を通過する低温熱媒体の全量が低温側ラジエータ43に流れるように、第1流路切替弁44および第2流路切替弁45を制御する。すなわち、制御装置80は、第1流路切替弁44が全閉状態となり、第2流路切替弁45が全開状態となるように制御する。
 制御装置80は、冷風流路64が全閉され、且つ、温風流路63が全開される位置にエアミックスドア65を制御する。制御装置80は、その他の機器に対する制御信号について、センサ群81の検出信号および操作パネル82の操作信号を用いて適宜決定する。
 室内暖房時に冷凍サイクル装置10では、圧縮機11から吐出された高圧冷媒が放熱器12の凝縮部121に流入する。凝縮部121に流入した冷媒は、高温熱媒体回路30を流れる高温熱媒体に対して放熱して凝縮する。これにより、高温熱媒体回路30を流れる高温熱媒体が加熱されて昇温する。
 凝縮部121で加熱された高温熱媒体は、ヒータコア32に流れ、車室内へ送風する送風空気に放熱される。すなわち、室内暖房時は、サイクル内の高圧冷媒が高温熱媒体を介して車室内へ送風する送風空気に放熱される。
 一方、凝縮部121を通過した冷媒は、受液部122に流入して気液が分離される。そして、受液部122で分離された液冷媒が過冷却部123に流入する。過冷却部123に流入した冷媒は、高温熱媒体回路30を流れる高温熱媒体に放熱して過冷却される。
 過冷却部123から流出した冷媒は、第1減圧部13に流入し、第1減圧部13の第1膨張弁132にて減圧される。なお、室内暖房時は、第2開閉弁151が全閉になっているので、冷媒が第2膨張弁152に流入せず、冷媒の全量が第1減圧部13にて減圧される。
 第1減圧部13で減圧された冷媒は、機器用冷却器14に流入する。機器用冷却器14に流入した冷媒は、低温熱媒体回路40を流れる低温熱媒体から吸熱して蒸発する。これにより、低温熱媒体が冷却される。機器用冷却器14で冷却された低温熱媒体は、低温側ラジエータ43に流れ、外気から吸熱する。
 機器用冷却器14を通過した冷媒は、圧縮機11に吸入される。圧縮機11に吸入された冷媒は、圧縮機11にて再び高圧冷媒となるまで圧縮される。
 以上の如く、室内暖房時には、ヒータコア32にて加熱された送風空気を車室内へ吹き出すことによって、車室内の暖房を行うことができる。
 ここで、上述の室内暖房時には、低温熱媒体がバッテリ冷却部42を通過しないように第1流路切替弁44が全閉状態に制御されるものを例示したが、これに限定されない。室内暖房時には、低温熱媒体がバッテリ冷却部42を通過するように制御装置80によって第1流路切替弁44が全開状態に制御されてもよい。
 これによると、低温熱媒体を介してバッテリBTの排熱を機器用冷却器14で冷媒に吸熱させることができる。したがって、バッテリBTの排熱を車室内へ送風する送風空気を加熱するための熱源として用いることができる。
 冷凍サイクル装置10は、室内暖房時に機器用冷却器14が吸熱器として機能する。機器用冷却器14は、低温の熱媒体を介して外気から吸熱するために、極低温(例えば、-10℃から-30℃程度)の冷媒が通過することがある。この場合、冷媒の流量が減少するとともに、オイルの粘性が大きくなることで、機器用冷却器14にオイルが滞留し易くなる。
 図7は、機器用冷却器14を横置きで設置した際の冷媒流路部141を示している。換言すれば、図7は、冷媒流路部141の短手方向DRsが鉛直方向に一致する向きで機器用冷却器14を設置した際の冷媒流路部141を示している。
 図7に示すように、横置きの機器用冷却器14では、冷媒分配部143から冷媒流路部141に流入した気液二相の冷媒が冷媒集合部144に向けて流れる。冷媒流路部141を通過する液冷媒は、低温熱媒体から吸熱して蒸発する。そして、液冷媒が蒸発する際に冷媒からオイルが分離する。冷媒から分離されたオイルの一部は、重力によって冷媒流路部141の下方側に落下する。これにより、冷媒流路部141の下方側には、オイルが滞留するオイル滞留部OPが形成される。このオイル滞留部OPは、冷媒分配部143の下方に形成され易い。
 横置きの機器用冷却器14では、冷媒流路部141の長手方向DRlが水平方向に近い状態となるので、オイル滞留部OPが横長となるが、オイル滞留部OPから冷媒集合部144までの距離Laが大きいことで、オイルの滞留が解消され難い。
 一方、図8は、機器用冷却器14を縦置きで設置した際の冷媒流路部141を示している。すなわち、図8は、本実施形態の機器用冷却器14の設置状態での冷媒流路部141を示している。
 図8に示すように、縦置きの機器用冷却器14では、冷媒流路部141の下方側にオイル滞留部OPが形成される。縦置きの機器用冷却器14では、冷媒流路部141の長手方向DRlが鉛直方向に近い状態となるので、オイル滞留部OPが縦長となる。すなわち、冷媒流路部141においてオイルが下端部位141b付近に偏在することが抑制される。加えて、縦置きの機器用冷却器14は、オイル滞留部OPから冷媒集合部144までの距離Lbが小さくなるので、オイルの滞留が解消され易い。
 以上説明した冷凍サイクル装置10は、機器用冷却器14がオイルの滞留が抑制されるように構成されている。具体的には、機器用冷却器14は、冷媒流路部141の長手方向DRl(すなわち、第1方向)が鉛直方向に近くなる姿勢で設置されている。これによれば、機器用冷却器14の冷媒流路部141においてオイルが横ではなく、縦に分布し易くなる。すなわち、機器用冷却器14の冷媒流路部141においてオイルが下端部位141b付近に偏在することが抑制される。
 加えて、機器用冷却器14は、冷媒流路部141にオイルが縦に分布し易い構造において、冷媒集合部144が冷媒流路部141の上端部位141aよりも下端部位141bに近い位置に設定されている。これによると、冷媒流路部141に存在するオイルが冷媒集合部144に集まり易くなるので、機器用冷却器14におけるオイルの滞留を抑制することができる。
 また、機器用冷却器14の冷媒流路部141は、冷媒集合部144に向かって流れる冷媒がダウンフローとなるように構成されている。具体的には、冷媒集合部144が冷媒分配部143よりも上方側に設定されている。これによると、冷媒流路部141に存在するオイルが、重力によって落下する冷媒の流れによって冷媒集合部144側に押し流され易くなるので、機器用冷却器14におけるオイルの滞留を抑制することができる。
 ここで、冷凍サイクル装置10は、放熱器12が受液部122を有し、機器用冷却器14および空調用冷却器16の出口側が圧縮機11の冷媒吸入側に接続されている。このように、サイクル内の高圧側に受液部122が設けられた構成は、機器用冷却器14および空調用冷却器16の出口側に受液部を備える構成に比べて、機器用冷却器14の熱交換性能を発揮し易くなる。このため、本構成によれば、機器用冷却器14におけるオイルの滞留を抑制しつつ、機器用冷却器14の熱交換性能を適切に発揮させることができる。
 また、空調用冷却器16の冷媒流れ下流側には、空調用冷却器16の出口側の冷媒の圧力を機器用冷却器14の出口側の冷媒の圧力よりも高い圧力に維持するための蒸発圧力調整弁17が配置されている。これによると、空調用冷却器16および機器用冷却器14の双方に冷媒が流れる場合に、空調用冷却器16および機器用冷却器14を流れる冷媒をそれぞれに適した温度に調整することが可能となる。
 (第1実施形態の変形例)
 上述の第1実施形態では、機器用冷却器14として、内部にオフセットフィン147が配置されるものを例示したが、これに限定されない。機器用冷却器14は、オフセットフィン147以外のインナーフィンが内部に配置されていてもよい。インナーフィンとしては、例えば、図9に示すコルゲートフィン148を採用することができる。コルゲートフィン148は、波形状に折り曲げられたフィンである。本例のコルゲートフィン148は、板面にスリット状のルーバ148aが形成されている。なお、コルゲートフィン148は、板面にルーバ148aが形成されていなくてもよい。
 (第2実施形態)
 次に、第2実施形態について、図10を参照して説明する。本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について主に説明し、第1実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
 図10に示すように、機器用冷却器14には、冷媒流路部141および熱媒体流路部142それぞれにインナーフィンが配置されていない。その一方で、機器用冷却器14を構成する板状部材14aは、冷媒流路部141および熱媒体流路部142を隔てる部位141cが波形状に折り曲げられている。これによると、機器用冷却器14の内側における冷媒と低温熱媒体との伝熱面積が大きくなることで、冷媒と低温熱媒体との間での熱交換が促進される。
 その他の構成は、第1実施形態と同様である。本実施形態の機器用冷却器14は、第1実施形態と共通の構成を有している。このため、第1実施形態と共通の構成から奏される作用効果を第1実施形態と同様に得ることができる。
 (第3実施形態)
 次に、第3実施形態について、図11を参照して説明する。本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について主に説明し、第1実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
 本実施形態では、発熱機器であるバッテリBTを冷却するための機器冷却システムに本開示の冷凍サイクル装置10Aを適用した例について説明する。図11に示す冷凍サイクル装置10Aは、バッテリBTを冷却する機器冷却を実施可能になっている。
 冷凍サイクル装置10Aは、圧縮機11A、放熱器12A、減圧部13A、および機器用冷却器14A、および制御装置80を備えている。冷凍サイクル装置10Aの冷媒回路100には、圧縮機11A、放熱器12A、減圧部13A、および機器用冷却器14Aがこの順序で配置されている。なお、圧縮機11Aおよび機器用冷却器14Aは、第1実施形態で説明した圧縮機11および機器用冷却器14と同様に構成されることから、その説明を省略する。
 放熱器12Aは、圧縮機11から吐出された冷媒を放熱させる。放熱器12Aは、圧縮機11から吐出された高圧冷媒を、第1熱媒体である外気に放熱させる熱交換器である。放熱器12Aは、車両走行時に走行風が当たる車両の前方側に配置されている。
 具体的には、放熱器12Aは、冷媒を凝縮させる凝縮部121A、凝縮部121Aを通過した冷媒の気液を分離するとともに、サイクル内で余剰となる液冷媒を貯留する受液部122Aを有する。凝縮部121Aは、例えば、複数のチューブをアウターフィンで接続するフィンアンドチューブ型の熱交換器で構成される。なお、受液部122Aは、第1実施形態で説明した受液部122と同様に構成される。
 放熱器12の出口側には減圧部13Aが接続されている。減圧部13Aは、放熱器12を通過した冷媒を減圧する膨張弁である。減圧部13Aは、弁体と電動アクチュエータを有する電気式膨張弁で構成されている。弁体は、冷媒流路の開度である絞り開度を変更可能に構成されている。電動アクチュエータは、弁体を変位させて減圧部13Aの絞り開度を変化させるステッピングモータを含んでいる。減圧部13Aは、制御装置80からの制御信号に応じて絞り開度が制御される。
 機器用冷却器14Aは、減圧部13Aで減圧された冷媒を、低温熱媒体回路40Aを循環する低温熱媒体と熱交換させることで、冷媒を蒸発させるチラーである。機器用冷却器14Aは、減圧部13Aで減圧された冷媒を第2熱媒体である低温熱媒体と熱交換させて低温熱媒体から吸熱する吸熱器である。
 ここで、低温熱媒体回路40Aは、低温熱媒体を循環させる回路である。低温熱媒体回路40Aには、機器用冷却器14A、低温側ポンプ41A、バッテリ冷却部42A等が配置されている。低温側ポンプ41Aおよびバッテリ冷却部42Aは、第1実施形態で説明した低温側ポンプ41Aおよびバッテリ冷却部42Aと同様に構成されている。
 このように構成される機器冷却システムは、冷凍サイクル装置10における冷媒の蒸発潜熱を利用して発熱機器であるバッテリBTを冷却する。制御装置80は、バッテリBTを冷却する機器冷却時に、各種機器の作動状態をセンサ群81の検出信号および操作パネル82の操作信号を用いて適宜決定する。例えば、制御装置80は、減圧部13Aの絞り開度が所定開度となるように制御する。なお、所定開度は、例えば、機器用冷却器14Aの出口側の冷媒状態が過熱度を有する過熱状態となる開度に設定される。
 冷凍サイクル装置10Aでは、圧縮機11Aから吐出された高圧冷媒が放熱器12Aの凝縮部121Aに流入する。凝縮部121Aに流入した冷媒は、外気に放熱して凝縮する。凝縮部121Aを通過した冷媒は、受液部122Aに流入して気液が分離される。そして、受液部122Aで分離された液冷媒が減圧部13Aに流入し、減圧部13Aにて減圧される。
 減圧部13Aで減圧された冷媒は、機器用冷却器14Aに流入する。機器用冷却器14Aに流入した冷媒は、低温熱媒体回路40Aを流れる低温熱媒体から吸熱して蒸発する。これにより、低温熱媒体が冷却される。機器用冷却器14Aを通過した冷媒は、圧縮機11Aに吸入される。圧縮機11Aに吸入された冷媒は、圧縮機11Aにて再び高圧冷媒となるまで圧縮される。
 ここで、機器用冷却器14Aで冷却された低温熱媒体は、バッテリ冷却部42Aに流れ、バッテリBTから吸熱する。これにより、バッテリBTが冷却される。すなわち、機器冷却時は、機器用冷却器14Aにおける冷媒の蒸発潜熱を利用してバッテリBTが冷却される。
 以上の如く、機器冷却システムは、機器冷却時に、機器用冷却器14Aにて冷却された低温熱媒体をバッテリ冷却部42Aに供給することで、バッテリBTの冷却を行うことができる。
 本実施形態の冷凍サイクル装置10Aは、第1実施形態と共通の構成を有している。このため、第1実施形態と共通の構成から奏される作用効果を第1実施形態と同様に得ることができる。
 (他の実施形態)
 以上、本開示の代表的な実施形態について説明したが、本開示は、上述の実施形態に限定されることなく、例えば、以下のように種々変形可能である。
 上述の実施形態では、冷凍サイクル装置10として、室内冷房、機器冷却、および室内暖房を実施可能なものを例示したが、これに限定されない。冷凍サイクル装置10は、例えば、室内冷房および室内暖房だけを実施可能に構成されていてもよい。また、冷凍サイクル装置10は、車室内の除湿暖房を実施可能に構成されていてもよい。
 上述の実施形態で説明した冷凍サイクル装置10の各構成は、上述の実施形態に開示されたものに限定されない。圧縮機11は、例えば、内燃機関により駆動されるものが採用されていてもよい。放熱器12は、例えば、受液部122や過冷却部123が省略され、凝縮部121だけを備える構成になっていてよい。第1膨張弁132、第2膨張弁152、および減圧部13Aは、例えば、少なくとも一方が機械式膨張弁や固定絞りで構成されていてもよい。第1開閉弁131および第2開閉弁151は、例えば、第1膨張弁132および第2膨張弁152の下流側に配置されていてもよい。また、第1減圧部13および第2減圧部15は、全閉機能を有する電気式膨張弁で構成されていてもよい。蒸発圧力調整弁17は、例えば、第3冷媒流路100cではなく第2冷媒流路100bに配置されていてもよい。
 上述の実施形態では、機器用冷却器14として、冷媒流路部141および熱媒体流路部142が積層方向DRstに1本ずつ交互に積層配置されているものを例示したが、これに限定されない。機器用冷却器14は、例えば、冷媒流路部141および熱媒体流路部142が積層方向DRstに複数本ずつ交互に積層配置されていてもよい。
 上述の実施形態では、機器用冷却器14として、冷媒の流れがUターンしない冷媒流路部141を含んで構成されているものを例示したが、これに限定されない。機器用冷却器14は、例えば、冷媒の流れがUターンする冷媒流路部141を含んで構成されていてもよい。機器用冷却器14は、冷媒流路部141が冷媒の流れがUターンする場合、少なくとも冷媒集合部144に向かう流れがダウンフローとなるように設置されることが望ましい。
 上述の実施形態では、機器用冷却器14として、冷媒の流れと低温熱媒体の流れとが互いに反対方向(すなわち、対向流)になっているものを例示したが、これに限定されない。機器用冷却器14は、例えば、冷媒の流れと低温熱媒体の流れとが互いに同じ方向(すなわち、平行流)になっていてもよい。
 上述の実施形態では、機器用冷却器14として、インナーフィンを備えるものや板状部材14aの一部が波形状に形成されるものを例示したが、これに限定されない。機器用冷却器14は、例えば、インナーフィンがなく、且つ、板状部材14aの一部が波形状に形成されて構成になっていてもよい。
 上述の実施形態の如く、機器用冷却器14の冷媒流路部141は、冷媒集合部144に向かって流れる冷媒がダウンフローとなるように構成されていることが望ましいが、これに限定されない。機器用冷却器14の冷媒流路部141は、冷媒集合部144に向かって流れる冷媒がダウンフローにならないように構成されていてもよい。
 上述の実施形態の如く、機器用冷却器14の冷媒流路部141は、冷媒分配部143が冷媒集合部144よりも上方側に設定されていることが望ましいが、これに限定されない。機器用冷却器14の冷媒流路部141は、例えば、冷媒分配部143と冷媒集合部144とが同様の位置に設定されていてもよい。
 上述の実施形態では、高温熱媒体および低温熱媒体として不凍液等の液体が用いられる例を説明したが、これに限定されない。高温熱媒体および低温熱媒体は、熱伝導性に優れていれば気体が採用されていてもよい。
 上述の実施形態で説明した高温熱媒体回路30の各構成は、上述の実施形態に開示されたものに限定されない。高温熱媒体回路30は、例えば、ヒータコア32および高温側ラジエータ33それぞれに対応して設けられた2つの流量調整弁によってヒータコア32および高温側ラジエータ33に流れる冷媒の流量比が調整される構成になっていてもよい。
 上述の実施形態で説明した低温熱媒体回路40の各構成は、上述の実施形態に開示されたものに限定されない。低温熱媒体回路40は、三方弁タイプの流路切替弁によって流路切替がなされる構成になっていてもよい。
 また、低温熱媒体回路40を流れる低温熱媒体で冷却する機器は、作動時に発熱を伴う発熱機器であれば、バッテリBT以外の機器であってもよい。
 車載される発熱機器は、バッテリBT以外に走行用の駆動力を出力する電動モータ、電動モータに供給させる電力の周波数を変換するインバータ、バッテリBTに電力を充電するための充電器等がある。
 このため、低温熱媒体回路40は、バッテリBTだけでなく、電動モータ、インバータ、充電器等を冷却するように構成されていてもよい。このような構成は、各種の発熱機器を低温熱媒体の流れに対して並列的あるいは直列的に接続することで実現可能である。
 また、上述の実施形態では、高温側ラジエータ33および低温側ラジエータ43の関係について言及していないが、高温側ラジエータ33および低温側ラジエータ43は、互いに独立した構成に限定されない。例えば、高温側ラジエータ33および低温側ラジエータ43は、高温熱媒体の有する熱と低温熱媒体の有する熱が互いに熱移動可能に一体化されていてもよい。具体的には、高温側ラジエータ33および低温側ラジエータ43の一部の構成部品(例えば、熱交換フィン)を共通化することによって、熱媒体同士が熱移動可能に一体化されていてもよい。
 上述の実施形態では、冷凍サイクル装置10をハイブリッド車両の空調装置1や機器冷却システムに適用したものを例示したが、これに限定されない。冷凍サイクル装置10は、例えば、電動車両の空調装置1や機器冷却システムに適用可能である。また、冷凍サイクル装置10は、車両のような移動体ではなく、定置型の装置やシステムにも適用可能である。
 上述の実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
 上述の実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されない。
 上述の実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されない。
 上述の実施形態において、センサから車両の外部環境情報(例えば、外気温)を取得することが記載されている場合、そのセンサを廃し、車両の外部のサーバまたはクラウドからその外部環境情報を受信することも可能である。あるいは、そのセンサを廃し、車両の外部のサーバまたはクラウドからその外部環境情報に関連する関連情報を取得し、取得した関連情報からその外部環境情報を推定することも可能である。
 本開示に記載の制御装置及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御装置及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御装置及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移実態的記憶媒体に記憶されていてもよい。
 (まとめ)
 上述の実施形態の一部または全部で示された第1の観点によれば、熱交換器は、冷媒が流通する複数の冷媒流路部と熱媒体が流通する複数の熱媒体流路部とが交互に積層されて構成される流路積層体を備える。流路積層体は、冷媒流路部のうち積層方向に直交する方向において寸法が大きくなる方が鉛直方向に近くなる姿勢で設置されている。そして、冷媒流路部の冷媒出口部は、冷媒流路部の上端部位よりも冷媒流路部の下端部位に近い位置に設定されている。
 第2の観点によれば、熱交換器の冷媒流路部は、冷媒出口部に向かって流れる冷媒がダウンフローとなるように構成されている。これによると、冷媒流路部に存在するオイルが、重力によって落下する冷媒の流れによって冷媒出口部側に押し流され易くなるので、熱交換器におけるオイルの滞留を抑制することができる。ここで、「ダウンフロー」とは、重力の方向に沿って流れる下向きの流れだけではなく、下向きの成分を含む流れも含まれる。
 第3の観点によれば、熱交換器の冷媒流路部は、冷媒入口部が冷媒出口部よりも上方側に設定されている。これによれば、冷媒流路部に存在するオイルが、重力によって落下する冷媒の流れによって冷媒出口部側に押し流され易くことがあるので、熱交換器におけるオイルの滞留を抑制することができる。
 第4の観点によれば、冷凍サイクル装置は、圧縮機、放熱器、減圧部、および吸熱器を備える。吸熱器は、冷媒が流通する複数の冷媒流路部と熱媒体が流通する複数の熱媒体流路部とが交互に積層されて構成される流路積層体を有する。流路積層体は、冷媒流路部のうち積層方向に直交する方向において寸法が大きくなる方が鉛直方向に近くなる姿勢で設置されている。そして、冷媒流路部の冷媒出口部は、冷媒流路部の上端部位よりも冷媒流路部の下端部位に近い位置に設定されている。
 第5の観点によれば、放熱器は、冷媒を凝縮させる凝縮部、凝縮部を通過した冷媒の気液を分離するとともに、サイクル内で余剰となる液冷媒を貯留する受液部を有する。そして、吸熱器は、冷媒の出口側が圧縮機の冷媒吸入側に接続されている。
 このように、サイクル内の高圧側に受液部を設ける構成(いわゆるレシーバサイクル)は、吸熱器の出口側に受液部を備える構成(いわゆるアキュムレータサイクル)に比べて、吸熱器の熱交換性能を発揮し易くなる。このため、本観点によれば、吸熱器におけるオイルの滞留を抑制しつつ、吸熱器の熱交換性能を適切に発揮させることができる。なお、アキュムレータサイクルは、受液部によって圧縮機の冷媒吸入側での損失が生ずるため、レシーバサイクルに比べて吸熱器の熱交換性能が低くなる。
 第6の観点によれば、冷凍サイクル装置は、圧縮機、放熱器、第1減圧部、第2減圧部、機器用冷却器、および空調用冷却器を備える。機器用冷却器は、冷媒が流通する複数の冷媒流路部と熱媒体が流通する複数の熱媒体流路部とが交互に積層されて構成される流路積層体を有する。流路積層体は、冷媒流路部のうち積層方向に直交する方向において寸法が大きくなる方が鉛直方向に近くなる姿勢で設置されている。そして、冷媒流路部の冷媒出口部は、冷媒流路部の上端部位よりも冷媒流路部の下端部位に近い位置に設定されている。
 第7の観点によれば、放熱器は、冷媒を凝縮させる凝縮部、凝縮部を通過した冷媒の気液を分離するとともに、サイクル内で余剰となる液冷媒を貯留する受液部を有する。そして、機器用冷却器および空調用冷却器は、冷媒の出口部が圧縮機の冷媒吸入側に接続されている。このように、サイクル内の高圧側に受液部を設ける構成は、機器用冷却器および空調用冷却器の出口側に受液部を備える構成に比べて、機器用冷却器の熱交換性能を発揮し易くなる。このため、本観点によれば、機器用冷却器におけるオイルの滞留を抑制しつつ、機器用冷却器の熱交換性能を適切に発揮させることができる。
 第8の観点によれば、空調用冷却器の冷媒流れ下流側には、空調用冷却器の出口側の冷媒の圧力を機器用冷却器の出口側の冷媒の圧力よりも高い圧力に維持するための圧力調整弁が配置されている。これによると、空調用冷却器および機器用冷却器の双方に冷媒が流れる場合に、空調用冷却器および機器用冷却器を流れる冷媒をそれぞれに適した温度に調整することが可能となる。

Claims (8)

  1.  オイルを含む冷媒を熱媒体と熱交換させて熱媒体から吸熱する熱交換器であって、
     冷媒が流通する複数の冷媒流路部(141)と熱媒体が流通する複数の熱媒体流路部(142)とが交互に積層されて構成される流路積層体(140)を備え、
     複数の前記冷媒流路部は、外形寸法のうち前記流路積層体の積層方向に直交する第1方向の寸法が前記積層方向および前記第1方向それぞれに直交する第2方向の寸法よりも大きくなっており、
     前記流路積層体は、複数の前記冷媒流路部それぞれに冷媒の入口となる冷媒入口部(143)および冷媒の出口となる冷媒出口部(144)が設けられるとともに、前記第1方向が鉛直方向に近くなる姿勢で設置されており、
     前記冷媒出口部は、前記冷媒流路部の上端部位(141a)よりも前記冷媒流路部の下端部位(141b)に近い位置に設定されている、熱交換器。
  2.  前記冷媒流路部は、前記冷媒出口部に向かって流れる冷媒がダウンフローとなるように構成されている、請求項1に記載の熱交換器。
  3.  前記冷媒流路部は、前記冷媒入口部が前記冷媒出口部よりも上方側に設定されている、請求項1または2に記載の熱交換器。
  4.  冷凍サイクル装置であって、
     オイルを含む冷媒を圧縮して吐出する圧縮機(11A)と、
     前記圧縮機から吐出された冷媒を第1熱媒体に放熱させる放熱器(12A)と、
     前記放熱器を通過した冷媒を減圧する減圧部(13A)と、
     前記減圧部で減圧された冷媒を第2熱媒体と熱交換させて第2熱媒体から吸熱する吸熱器(14A)と、を備え、
     前記吸熱器(14A)は、冷媒が流通する複数の冷媒流路部(141)と第2熱媒体が流通する複数の熱媒体流路部(142)とが交互に積層されて構成される流路積層体(140)を有し、
     複数の前記冷媒流路部は、外形寸法のうち前記流路積層体の積層方向に直交する第1方向の寸法が前記積層方向および前記第1方向それぞれに直交する第2方向の寸法よりも大きくなっており、
     前記流路積層体は、複数の前記冷媒流路部それぞれに冷媒の入口となる冷媒入口部(143)および冷媒の出口となる冷媒出口部(144)が設けられるとともに、前記第1方向が鉛直方向に近くなる姿勢で設置されており、
     前記冷媒出口部は、前記冷媒流路部の上端部位(141a)よりも前記冷媒流路部の下端部位(141b)に近い位置に設定されている、冷凍サイクル装置。
  5.  前記放熱器は、冷媒を凝縮させる凝縮部(121A)、前記凝縮部を通過した冷媒の気液を分離するとともに、サイクル内で余剰となる液冷媒を貯留する受液部(122A)を有し、
     前記吸熱器は、冷媒の出口側が前記圧縮機の冷媒吸入側に接続されている、請求項4に記載の冷凍サイクル装置。
  6.  冷凍サイクル装置であって、
     オイルを含む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に送風する送風空気を暖める放熱器(12)と、
     前記放熱器を通過した冷媒を減圧する第1減圧部(13)と、
     前記放熱器の冷媒流れ下流側において前記第1減圧部と並列に配置される第2減圧部(15)と、
     発熱機器を冷却する機器冷却時に前記第1減圧部で減圧された冷媒の蒸発潜熱を利用して前記発熱機器(BT)を冷却する冷却器として機能し、前記放熱器を通過する冷媒を熱源として前記空調対象空間に送風する送風空気を加熱する室内暖房時に吸熱器として機能する機器用冷却器(14)と、
     前記第2減圧部で減圧された冷媒の蒸発潜熱を利用して前記空調対象空間に送風する送風空気を冷却する空調用冷却器(16)と、を備え、
     前記機器用冷却器は、冷媒が流通する複数の冷媒流路部(141)と熱媒体が流通する複数の熱媒体流路部(142)とが交互に積層されて構成される流路積層体(140)を有し、
     複数の前記冷媒流路部は、外形寸法のうち前記流路積層体の積層方向に直交する第1方向の寸法が前記積層方向および前記第1方向それぞれに直交する第2方向の寸法よりも大きくなっており、
     前記流路積層体は、複数の前記冷媒流路部それぞれに冷媒の入口となる冷媒入口部(143)および冷媒の出口となる冷媒出口部(144)が設けられるとともに、前記第1方向が鉛直方向に近くなる姿勢で設置されており、
     前記冷媒出口部は、前記冷媒流路部の上端部位(141a)よりも前記冷媒流路部の下端部位(141b)に近い位置に設定されている、冷凍サイクル装置。
  7.  前記放熱器は、冷媒を凝縮させる凝縮部(121)、前記凝縮部を通過した冷媒の気液を分離するとともに、サイクル内で余剰となる液冷媒を貯留する受液部(122)を有し、
     前記機器用冷却器および前記空調用冷却器は、冷媒の出口部が前記圧縮機の冷媒吸入側に接続されている、請求項6に記載の冷凍サイクル装置。
  8.  前記空調用冷却器の冷媒流れ下流側には、前記空調用冷却器の出口側の冷媒の圧力を前記機器用冷却器の出口側の冷媒の圧力よりも高い圧力に維持するための圧力調整弁(17)が配置されている、請求項6または7に記載の冷凍サイクル装置。
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