WO2023188884A1 - 移動体用ヒートポンプ装置 - Google Patents

移動体用ヒートポンプ装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2023188884A1
WO2023188884A1 PCT/JP2023/004847 JP2023004847W WO2023188884A1 WO 2023188884 A1 WO2023188884 A1 WO 2023188884A1 JP 2023004847 W JP2023004847 W JP 2023004847W WO 2023188884 A1 WO2023188884 A1 WO 2023188884A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
refrigerant
condenser
evaporator
pump device
heat pump
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/004847
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
山本真也
Original Assignee
株式会社豊田自動織機
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社豊田自動織機 filed Critical 株式会社豊田自動織機
Publication of WO2023188884A1 publication Critical patent/WO2023188884A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/22—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-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
    • F28D9/02—Heat-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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/08—Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning

Definitions

  • the present invention relates to a heat pump device for a mobile body.
  • Patent Document 1 discloses a conventional heat pump device for a moving body (hereinafter simply referred to as a heat pump device). This heat pump device is mounted on an electric vehicle as a moving body.
  • the heat pump device includes an electric compressor, a condenser, and an evaporator.
  • the electric compressor has a housing, a compression mechanism, and an electric motor.
  • the compression mechanism is provided within the housing and has an inlet, an outlet, and a compression chamber.
  • the compression mechanism compresses the refrigerant sucked in from the suction port by the compression chamber and discharges it from the discharge port.
  • An electric motor is provided within the housing to operate the compression mechanism.
  • the condenser exchanges heat between the refrigerant and the heating liquid.
  • the condenser has a first inlet through which the refrigerant discharged from the discharge port flows, and a first outlet through which the refrigerant flows out toward the evaporator.
  • the evaporator exchanges heat between the refrigerant and the cooling liquid.
  • the evaporator has a second inlet into which the refrigerant flowing out from the first outlet flows, and a second outlet into which the refrigerant flows out toward the suction port.
  • the housing and the condenser are integrated in the radial direction of the housing.
  • the condenser is arranged on the outer peripheral side of the compression mechanism and the electric motor.
  • the evaporator is integrated with the housing in the axial direction of the housing. Note that the radial direction of the housing and the axial direction of the housing are perpendicular to each other.
  • the heating liquid is heated by heat exchange between the refrigerant and the heating liquid in the condenser. Further, the cooling liquid is cooled by heat exchange between the refrigerant and the cooling liquid in the evaporator.
  • the heating liquid heated in the condenser is used to heat the interior of the vehicle.
  • the cooling liquid cooled by the evaporator is used to cool the driving motor and the like.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned conventional situation, and an object to be solved is to provide a heat pump device for a moving body that is easy to mount on a moving body and has excellent heating ability.
  • the heat pump device for a mobile body of the present invention includes a housing, and a suction port, a discharge port, and a compression chamber provided in the housing, and compresses refrigerant sucked from the suction port by the compression chamber, and compresses the refrigerant sucked through the suction port.
  • an electric compressor having a compression mechanism for discharging air from the compressor; and an electric motor disposed within the housing to operate the compression mechanism; a condenser that exchanges heat between the refrigerant and the heating liquid; Equipped with an evaporator that exchanges heat between the refrigerant and the cooling liquid,
  • the condenser has a first inlet that sucks in the refrigerant discharged from the discharge port, and a first outlet that allows the refrigerant to flow out toward the evaporator.
  • the evaporator is a heat pump device for a mobile body, which has a second inlet into which the refrigerant flowing out from the first outflow port flows, and a second outflow port into which the refrigerant flows out toward the suction port.
  • the electric compressor is disposed between the condenser and the evaporator, and the condenser, the electric compressor, and the evaporator are integrated,
  • the discharge port is located closer to the condenser than the suction port,
  • the suction port is arranged closer to the evaporator side than the discharge port,
  • the compression mechanism is configured to communicate refrigerant at an intermediate pressure, which is higher than the suction pressure of the refrigerant sucked from the suction port and lower than the discharge pressure of the refrigerant discharged from the discharge port, to the compression chamber in the middle of compression.
  • Including pressure inlet further comprising an intermediate pressure plate between the electric compressor and the condenser or on a side of the condenser opposite to the electric compressor side,
  • the intermediate pressure plate is provided with a third inlet into which the refrigerant flowing out of the condenser flows, a pressure reducing means for reducing the pressure of the refrigerant flowing in from the third inlet, and downstream of the pressure reducing means, and is provided with a third inlet into which the refrigerant flows out from the condenser.
  • a gas-liquid separator that performs liquid separation
  • an injection port that is provided downstream of the gas-liquid separator and guides the gas-phase refrigerant separated from the gas-liquid by the gas-liquid separator to the intermediate pressure inlet; It is characterized by having a third outlet through which the liquid-phase refrigerant separated into gas and liquid by the liquid separator flows out toward the evaporator.
  • the electric compressor is disposed between the condenser and the evaporator, and the condenser, electric compressor, and evaporator are integrated.
  • the discharge port is located closer to the condenser than the suction port, and the suction port is located closer to the evaporator than the discharge port.
  • this heat pump device compared to a case where the discharge port is located farther from the condenser than the suction port, in this heat pump device, the refrigerant discharged from the discharge port reaches the first inlet of the condenser.
  • the distance can be shortened.
  • the distance that the refrigerant flowing out from the second outlet of the evaporator reaches the suction port can also be shortened.
  • the compression mechanism includes an intermediate pressure inlet that communicates with the compression chamber during compression.
  • the injection port guides the intermediate pressure refrigerant to the intermediate pressure inlet.
  • the pressure of the intermediate-pressure refrigerant is higher than the suction pressure of the refrigerant sucked into the compression chamber of the compression mechanism through the evaporator, and lower than the discharge pressure of the refrigerant discharged from the compression chamber, so it is discharged from the compression chamber.
  • the temperature of the refrigerant increases and the heating capacity increases.
  • an intermediate pressure plate is provided between the electric compressor and the condenser or on the opposite side of the condenser from the electric compressor side, and the intermediate pressure plate has a third inlet and a pressure reducing means.
  • the heat pump device for a moving body of the present invention has excellent mountability on a moving body and excellent heating ability.
  • the first outlet and the second inlet may be connected by a circulation passage.
  • a circulation passage Preferably, at least a portion of the circulation passage is formed in the housing.
  • at least a portion of the circulation flow path can be integrated with the heat pump device for a moving object, improving the ease of mounting on the moving object.
  • the intermediate pressure plate can be sandwiched between the housing and the condenser.
  • the gas-liquid separator and the injection port are preferably partitioned between the intermediate pressure plate and other members. In this case, the gas-liquid separator and the injection flow path are easily configured.
  • the pressure reducing means is preferably an orifice defined between the intermediate pressure plate and other members. In this case, the pressure reducing means is easily constructed.
  • the housing and the evaporator are integrated on the opposite side of the housing from the condenser.
  • the evaporator is also integrated in the axial direction with the heat pump device for a moving body, improving the ease of mounting on the moving body.
  • the electric motor is preferably placed between the compression mechanism and the evaporator.
  • the electric motor can be cooled by the refrigerant, improving durability.
  • the condenser includes a plurality of heat exchange plates, and a plurality of heat exchange plates that sandwich the heat exchange plates and form a first fluid path through which a refrigerant flows and a second fluid path through which a heating liquid flows. and a spacer.
  • each heat exchange plate and each spacer are laminated and fastened by a fastening member. In this case, by stacking and fastening the heat exchange plate and the spacer, the condenser becomes integrated with the heat pump device for a moving body, and the mountability on the moving body is improved.
  • the evaporator also includes a plurality of heat exchange plates, and a plurality of heat exchange plates in which a first fluid path through which a refrigerant flows and a second fluid path through which a cooling liquid flows, the heat exchange plates being sandwiched between the heat exchange plates. and a spacer.
  • each heat exchange plate and each spacer are laminated and fastened by a fastening member.
  • the evaporator is also integrated with the heat pump device for a moving body, and the mountability on the moving body is improved.
  • the heat pump for a moving body of the present invention has excellent mountability on a moving body and excellent heating ability.
  • FIG. 1 is a front view of a heat pump for a moving body according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a circuit diagram of a heat pump for a moving body according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a plan view of the heating plate side of the intermediate pressure plate used in the heat pump for a moving body according to the embodiment.
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the plate heat exchanger used in the heat pump for a moving body according to the example.
  • the heat pump device 30 for a mobile body includes an electric compressor 1, a heating side plate 3, an intermediate pressure plate 5, a condenser 7, a cooling side plate 9, and an evaporator 11. ing.
  • the electric compressor 1 includes a housing 13 extending in the axial direction O, a compression mechanism 15 provided within the housing 13, and an electric motor 17 provided within the housing 13.
  • the compression mechanism 15 is a scroll type compression mechanism having a compression chamber that reduces the volume. Electric motor 17 operates compression mechanism 15 .
  • the compression mechanism 15 has an inlet 15a located on the electric motor 17 side and an outlet 15b located on the heating side plate 3 side.
  • the compression chamber sucks in the refrigerant R from the suction port 15a, compresses it, and discharges it from the discharge port 15b.
  • the compression mechanism 15 is formed with an intermediate pressure introduction port 15d that communicates with a compression chamber during compression.
  • a fourth circulation passage 13a and a first suction passage 13c are formed in the housing 13.
  • the fourth circulation flow path 13a extends in the axial direction O, and is opened to the heating side plate 3 and the cooling side plate 9.
  • the first suction passage 13c extends in the axial direction O, communicates with the suction port 15a, and opens into the cooling side plate 9.
  • the housing 13 is formed with a third injection flow path 13b that communicates with the intermediate pressure introduction port 15d.
  • four internal threads are formed on one side and the other side of the housing 13 in the axial direction O, into which bolts 75, which will be described later, are screwed.
  • the heating side plate 3 is fastened together with the intermediate pressure plate 5 and the condenser 7 to the housing 13 of the electric compressor 1 with bolts 75 in the axial direction O.
  • the heating side plate 3 is formed with a first inlet 3a through which the heating coolant L1 flows, and a first outlet 3b through which the heating coolant L1 flows out.
  • the heating coolant L1 corresponds to the heating liquid.
  • the first inlet 3a is bent within the heating side plate 3 and opens toward the intermediate pressure plate 5.
  • the first outlet 3b is also bent within the heating side plate 3 and opens toward the intermediate pressure plate 5.
  • the heating side plate 3 is formed with a first discharge passage 3c, a third circulation passage 3d, and a second injection passage 3e.
  • the first discharge passage 3c communicates with the discharge port 15b and extends through the heating side plate 3 in the thickness direction.
  • the third circulation passage 3d opens into the housing 13 of the electric compressor 1 and communicates with the fourth circulation passage 13a.
  • One side of the third circulation flow path 3d in the axial direction O is open toward the intermediate pressure plate 5.
  • An on-off valve 19 is provided in the middle of the second injection flow path 3e. The on-off valve 19 is capable of opening and closing the second injection flow path 3e.
  • the second injection flow path 3e opens into the housing 13 of the electric compressor 1 and communicates with the third injection flow path 13b.
  • One side of the second injection flow path 3e in the axial direction O is open toward the intermediate pressure plate 5.
  • the outer periphery of the intermediate pressure plate 5 coincides with that of the heating side plate 3.
  • the intermediate pressure plate 5 is arranged between the heating side plate 3 and the condenser 7.
  • the intermediate pressure plate 5 is formed with a first inlet passage 5a communicating with the first inlet 3a and a first outlet passage 5b communicating with the first outlet 3b.
  • the first inflow passage 5a and the first outflow passage 5b penetrate the intermediate pressure plate 5 in the thickness direction.
  • the intermediate pressure plate 5 is formed with a second discharge passage 5c, a first circulation passage 5d, an orifice 5e, a receiver 5f, and a second circulation passage 5g.
  • the second discharge passage 5c communicates with the first discharge passage 3c and extends through the intermediate pressure plate 5 in the thickness direction.
  • the portions of the first circulation channel 5d, orifice 5e, receiver 5f, and second circulation channel 5g on the heating side plate 3 side are recessed from the surface of the intermediate pressure plate 5 on the heating side plate 3 side. It is set up.
  • the receiver 5f corresponds to a gas-liquid separator.
  • the first circulation flow path 5d extends in the thickness direction of the intermediate pressure plate 5 from the condenser 7 side, and extends upward on the surface of the intermediate pressure plate 5 on the heating side plate 3 side.
  • the opening of the first circulation flow path 5d on the condenser 7 side is the third inlet 103a.
  • the space between the first circulation channel 5d and the receiver 5f is narrowed to form an orifice 5e that reduces the pressure of the refrigerant.
  • the orifice 5e corresponds to a pressure reducing means.
  • the receiver 5f performs gas-liquid separation of the refrigerant.
  • a first injection flow path 5h extends in the thickness direction of the intermediate pressure plate 5 at the upper part of the receiver 5f.
  • the opening of the first injection channel 5h on the heating side plate 3 side is the injection port 103c.
  • the first injection flow path 5h communicates with the second injection flow path 3e through an injection port 103c.
  • a second circulation flow path 5g is formed in the lower part of the receiver 5f.
  • the second circulation flow path 5g extends in the thickness direction of the intermediate pressure plate 5.
  • the opening of the second circulation flow path 5g on the heating side plate 3 side is the third outlet 103b.
  • the second circulation flow path 5g communicates with the third circulation flow path 3d through a third outlet 103b.
  • bolt holes 5i are provided at the four corners of the intermediate pressure plate 5. Although not shown, bolt holes (not shown) are provided through the heating side plate 3, and each bolt hole 5i of the intermediate pressure plate 5 is aligned with a bolt hole of the heating side plate 3.
  • the condenser 7 is composed of a plate heat exchanger. As shown in FIG. 4, the condenser 7 includes a plurality of heat exchange plates 71, a plurality of spacers 72, one end plate 73, and four bolts 75. The bolt 75 corresponds to a fastening member. The outer peripheries of each heat exchange plate 71, each spacer 72, and end plate 73 coincide with the intermediate pressure plate 5.
  • the heat exchange plate 71 has a plate shape, has a concavo-convex portion 71a, and has first to fourth openings 71b (only one shown) extending around the concave-convex portion 71a.
  • Each spacer 72 has a plate shape with the heat exchange plate 71 sandwiched therebetween.
  • Each spacer 72 consists of a plate-shaped spacer body 72B made of stainless steel and rubber sealing layers 72S formed on both sides of the spacer body 72B.
  • Each spacer 72 includes a first fluid path F1 through which the refrigerant R flows through the uneven portion 71a by two of the first to fourth openings 71b (only one is shown) of the heat exchange plate 71 and the uneven portion 71a; A second fluid path F2 through which the heating coolant L1 flows through the uneven portion 71a is selectively formed with respect to the heat exchange plate 71.
  • Bolt holes 71c, 72a, and 73a are provided at the four corners of each heat exchange plate 71, each spacer 72, and each end plate 73.
  • the bolt holes 71c, 72a, and 73a are aligned and extend in the axial direction O.
  • Each bolt hole 71c, 72a, 73a (only one is shown) of each heat exchange plate 71, each spacer 72, and end plate 73 is a circular hole with the same diameter, and each bolt hole of intermediate pressure plate 5, respectively. 5i.
  • spacers 72 and heat exchange plates 71 are alternately stacked, such as spacer 72, heat exchange plate 71, spacer 72, heat exchange plate 71, . . . , spacer 72. At this time, the spacers 72 and the heat exchange plates 71 are alternately reversed.
  • each heat exchange plate 71, each spacer 72, end plate 73, intermediate pressure plate 5, and heating side plate 3 sandwich each heat exchange plate 71 and each spacer 72.
  • the four bolts 75 are inserted through the bolt holes 71c, 72a, 73a, the bolt holes 5i, and the bolt holes of the heating side plate 3, and are screwed into the female threads of the housing 13 of the electric compressor 1.
  • each heat exchange plate 71, each spacer 72, end plate 73, intermediate pressure plate 5, and heating side plate 3 are fastened to the housing 13.
  • the fastening force of the bolts 75 seals the space between each heat exchange plate 71 and each spacer 72, and fastens the intermediate pressure plate 5 and heating side plate 3 to the housing 13.
  • the first fluid passage F1 communicates with the second discharge passage 5c and the first circulation passage 5d
  • the second fluid passage F2 communicates with the first inflow passage 5a and the first outflow passage. 5b.
  • the opening on the intermediate pressure plate 5 side of the first fluid passage F1 that communicates with the second discharge passage 5c is the first inlet 101a, and the first fluid passage F1 that communicates with the third inlet 103a of the first circulation passage 5d.
  • the opening on the intermediate pressure plate 5 side is the first outlet 101b.
  • the cooling side plate 9 is also fastened to the housing 13 of the electric compressor 1 together with the evaporator 11 by bolts 75 in the axial direction O.
  • the cooling side plate 9 is formed with a second inlet 9a through which the cooling coolant L2 flows, and a second outlet 9b through which the cooling coolant L2 flows out.
  • the cooling coolant L2 corresponds to the cooling liquid.
  • bolt holes (not shown) are provided through the cooling side plate 9 as well.
  • the second inlet 9a is bent within the cooling side plate 9 and opens toward the evaporator 11.
  • the second outlet 9b is also bent within the cooling side plate 9 and opens toward the evaporator 11.
  • the cooling side plate 9 is formed with a fifth circulation passage 9c and a second suction passage 9d.
  • An expansion valve 21 is provided in the middle of the fifth circulation flow path 9c.
  • One side of the fifth circulation passage 9c in the axial direction O opens into the housing 13 of the electric compressor 1, and communicates with the fourth circulation passage 13a.
  • the other side of the fifth circulation flow path 9c in the axial direction O is open toward the evaporator 11.
  • One side of the second suction passage 9d in the axial direction O opens into the housing 13 of the electric compressor 1 and communicates with the first suction passage 13c.
  • the other side of the second suction passage 9d in the axial direction O is open toward the evaporator 11.
  • the evaporator 11, like the condenser 7, is composed of a plate heat exchanger. Then, the four bolts 75 are inserted through the bolt holes 71c, 72a, 73a and the bolt holes of the cooling side plate 9, and are screwed into the female threads of the housing 13 of the electric compressor 1. In this way, each heat exchange plate 71, each spacer 72, end plate 73, and cooling side plate 9 are fastened to the housing 13. The fastening force of the bolts 75 seals the space between each heat exchange plate 71 and each spacer 72, and fastens the cooling side plate 9 to the housing 13.
  • the first fluid path F1 communicates with the fifth circulation path 9c and the second suction path 9d
  • the second fluid path F2 communicates with the second inlet 9a and second outlet 9b.
  • the opening on the cooling side plate 9 side of the first fluid passage F1 that communicates with the fifth circulation passage 9c is the second inlet 102a, and the opening on the cooling side plate 9 side of the first fluid passage F1 that communicates with the second suction passage 9d.
  • the opening is the second outlet 102b.
  • the electric motor 17 operates the compression mechanism 15, and the compression mechanism 15 uses the compression chamber to suck refrigerant from the suction port 15a, compress it, and discharge the refrigerant. It is discharged from 15b.
  • the high-temperature, high-pressure refrigerant R discharged from the discharge port 15b flows into the first fluid path F1 of the condenser 7 from the first inlet 101a via the first discharge passage 3c and the second discharge passage 5c, and then flows into the first fluid passage F1 of the condenser 7 through the first discharge passage 3c and the second discharge passage 5c. It flows out from 101b to the first circulation flow path 5d.
  • heat exchange is performed between the refrigerant R and the heating coolant L1, so that the refrigerant R is cooled and the heating coolant L1 is heated.
  • the refrigerant R in the first circulation flow path 5d is depressurized by the orifice 5e and separated into gas and liquid by the receiver 5f.
  • the gas phase refrigerant R in the receiver 5f flows into the first injection flow path 5h. If the on-off valve 19 is open, the gas phase refrigerant R in the first injection channel 5h will reach the intermediate pressure inlet 15d via the injection port 103c, the second injection channel 3e, and the third injection channel 13b. , is introduced into the compression chamber of the compression mechanism 15 during compression.
  • the liquid phase refrigerant R in the receiver 5f reaches the second circulation passage 5g, the third circulation passage 3d, the fourth circulation passage 13a, and the fifth circulation passage 9c, and is depressurized by the expansion valve 21.
  • the refrigerant R whose pressure has been reduced by the expansion valve 21 flows into the first fluid passage F1 of the evaporator 11 from the second inlet 102a, and flows out from the second outlet 102b to the second suction passage 9d.
  • heat exchange is performed between the refrigerant R and the cooling coolant L2, so that the refrigerant R is heated and the cooling coolant L2 is cooled.
  • this heat pump device 30 can perform heating of the vehicle with the heating coolant L1 heated by the condenser 7, and can perform cooling of the vehicle with the cooling coolant L2 cooled by the evaporator 11. be able to. Furthermore, since the housing 13, condenser 7, and evaporator 11 of the electric compressor 1 are integrated in the axial direction O, the ease of mounting on a vehicle is improved.
  • the electric compressor 1 is disposed between the condenser 7 and the evaporator 11, and the condenser 7, electric compressor 1, and evaporator 11 are integrated.
  • the discharge port 15b is arranged closer to the condenser 7 than the suction port 15a, and the suction port 15a is arranged closer to the evaporator 11 than the discharge port 15b.
  • the refrigerant R discharged from the discharge port 15b is disposed further from the condenser 7 than the suction port 15a, for example.
  • the distance to the first inlet 101a can be shortened.
  • the distance that the refrigerant R flowing out from the second outlet 102b of the evaporator 11 reaches the suction port 15a can be shortened.
  • this heat pump device 30 can suppress the increase in size as a whole.
  • the compression mechanism 15 includes an intermediate pressure introduction port 15d that communicates with the compression chamber during compression. Then, the injection port 103c guides the intermediate pressure refrigerant R to the intermediate pressure introduction port 15d.
  • the pressure of the intermediate-pressure refrigerant R is higher than the suction pressure of the refrigerant R sucked into the compression chamber of the compression mechanism 15 via the evaporator 11, and lower than the discharge pressure of the refrigerant R discharged from the compression chamber.
  • the temperature of the refrigerant R discharged from the room increases, and the heating capacity increases.
  • an intermediate pressure plate 5 is provided between the electric compressor 1 and the condenser 7, and this intermediate pressure plate 5 includes a third inlet 103a, an orifice 5e, a receiver 5f, an injection port 103c, and a By providing the third outlet 103b, the intermediate pressure refrigerant R is introduced into the intermediate pressure inlet 15d of the compression mechanism 15. For this reason, this heat pump device 30 has not yet increased in size in the radial direction.
  • first outflow port 101b and the second inflow port 102a are connected by the internal first to fifth circulation channels 5d, 5g, 3d, 13a, and 9c, so that the Mountability has been further improved.
  • the first to fifth circulation passages 5d, 5g, 3d, 13a, and 9c correspond to circulation passages.
  • the intermediate pressure plate 5 is sandwiched between the housing 13 and the condenser 7 with the heating side plate 3 interposed therebetween.
  • the intermediate pressure plate 5 connects the first circulation flow path 5d, the orifice 5e, the receiver 5f, the first injection flow path 5h, the injection port 103c, and the second circulation flow path 5g with the heating side plate 3 as another member. It is divided by Therefore, the first circulation flow path 5d, the orifice 5e, the receiver 5f, the first injection flow path 5h, the injection port 103c, and the second circulation flow path 5g are easily configured.
  • the electric motor 17 is disposed between the compression mechanism 15 and the evaporator 11, the electric motor 17 can be cooled by the refrigerant R flowing through the first suction passage 13c, improving durability.
  • the condenser 7 and the evaporator 11 have a plurality of heat exchange plates 71 and a plurality of spacers 72, and are stacked and fastened together in the axial direction O by a plurality of bolts 75, the condenser 7 And the evaporator 11 is integrated with the heat pump device 30, improving the ease of mounting on a moving body.
  • this heat pump device 30 has excellent mountability on a moving object and excellent heating ability.
  • the intermediate pressure plate 5 was provided between the heating side plate 3 and the condenser 7, but the intermediate pressure plate 5 was provided between the housing 13 of the electric compressor 1 and the heating side plate 3. It's okay.
  • the first circulation passage 5d, orifice 5e, receiver 5f, first injection passage 5h, injection port 103c, and second circulation passage 5g recessed in the intermediate pressure plate 5 are connected to the housing 13 as another member. It is divided between
  • the intermediate pressure plate 5 may be placed on the side opposite to the electric compressor 1 side, that is, on the outside of the condenser 7.
  • a first inlet 3a through which the heating coolant L1 flows and a first outlet 3b through which the heating coolant L1 flows out are provided in the heating side plate 3 between the housing 13 and the condenser 7.
  • the positions of the first inlet 3a and the first outlet 3b are not limited thereto. That is, in this heat pump device, when forming the first inlet 3a and the first outlet 3b between the housing 13 and the condenser 7, both the first inlet 3a and the first outlet 3b are provided in the housing 13. may be formed. Further, both the first inlet 3a and the first outlet 3b may be formed in the condenser 7.
  • first inlet 3a may be formed in the housing 13, and the first outlet 3b may be formed in the condenser 7.
  • the housing 13 may be formed with the first outflow port 3b, and the condenser 7 may be formed with the first inflow port 3a.
  • another member in which the first inlet 3a and the first outlet 3b are formed may be arranged between the housing 13 and the condenser 7.
  • a second inlet 9a through which the cooling coolant L2 flows and a second outlet 9b through which the cooling coolant L2 flows out are provided on the cooling side plate 9 between the housing 13 and the evaporator 11.
  • the positions of the second inlet 9a and the second outlet 9b are not limited to this, and may be arranged in the same manner as described above.
  • the present invention can be used for air conditioning, system heating and cooling devices, etc. in moving bodies such as electric vehicles.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

本発明の移動体用ヒートポンプ装置（３０）は、ハウジング（１３）と凝縮器（７）との間に中間圧プレート（５）をさらに備えている。圧縮機構（１５）は、圧縮途中の圧縮室に連通する中間圧導入口（１５ｄ）を含んでいる。中間圧プレート（５）は、凝縮器（７）から流出した冷媒（Ｒ）が流入する第３流入口（１０３ａ）と、第３流入口（１０３ａ）から流入した冷媒を減圧する減圧手段（５ｅ）と、減圧手段（５ｅ）の下流に設けられ、冷媒（Ｒ）の気液分離を行う気液分離器（５ｆ）と、気液分離器（５ｆ）の下流に設けられ、気液分離器（５ｆ）で気液分離された気相の冷媒（Ｒ）を中間圧導入口（１５ｄ）に導くインジェクション口（１０３ｃ）と、気液分離器（５ｆ）で気液分離された液相の冷媒（Ｒ）を蒸発器（１１）に向けて流出する第３流出口（１０３ｂ）とを有する。

Description

移動体用ヒートポンプ装置
　本発明は移動体用ヒートポンプ装置に関する。
　特許文献１に従来の移動体用ヒートポンプ装置（以下、単にヒートポンプ装置という）が開示されている。このヒートポンプ装置は、移動体としての電気自動車に搭載されている。ヒートポンプ装置は、電動圧縮機と、凝縮器と、蒸発器とを備えている。
　電動圧縮機は、ハウジングと圧縮機構と電動モータとを有する。圧縮機構は、ハウジング内に設けられ、吸入口、吐出口及び圧縮室を有している。圧縮機構は、圧縮室によって吸入口から吸入した冷媒を圧縮して吐出口から吐出させる。電動モータは、ハウジング内に設けられて圧縮機構を作動させる。ここで、同文献では、吸入口及び吐出口が配置された具体的な個所は不明である。凝縮器は、冷媒と加熱用液体とで熱交換を行う。凝縮器は、吐出口から吐出された冷媒を流入させる第１流入口と、蒸発器に向けて冷媒を流出させる第１流出口とを有している。蒸発器は、冷媒と冷却用液体とで熱交換を行う。蒸発器は、第１流出口から流出した冷媒を流入させる第２流入口と、吸入口に向けて冷媒を流出させる第２流出口とを有している。
　このヒートポンプ装置では、ハウジングの径方向において、ハウジングと凝縮器とが一体化されている。これにより、凝縮器は圧縮機構及び電動モータの外周側に配置されている。一方、蒸発器は、ハウジングの軸方向でハウジングと一体化されている。なお、ハウジングの径方向とハウジングの軸方向とは、互いに直交する関係にある。
　そして、このヒートポンプ装置では、凝縮器において冷媒と加熱用液体とが熱交換を行うことにより、加熱用液体が加熱される。また、蒸発器において冷媒と冷却液体とが熱交換を行うことにより、冷却用液体が冷却される。こうして凝縮器で加熱された加熱用液体は車室内の暖房に用いられる。一方、蒸発器で冷却された冷却用液体は走行用モータ等の冷却に用いられる。
特開２０１４－１２５１５７号公報
　ところで、移動体にはヒートポンプ装置以外にも種々の機器が搭載されることから、ヒートポンプ装置を搭載するためのスペースを十分に確保することが難しい。そこで、このように搭載スペースが限られる場合であっても、ヒートポンプ装置は、移動体に容易に搭載し得ることが求められる。特に、この車両用ヒートポンプ装置は、暖房能力が十分ではなく、暖房能力を増大させるために凝縮器を大型化しようとすると、車両用ヒートポンプ装置が益々径方向で大型化し、移動体への搭載性が悪化してしまう。
　本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、移動体への搭載性に優れ、かつ暖房能力に優れた移動体用ヒートポンプ装置を提供することを解決すべき課題としている。
　本発明の移動体用ヒートポンプ装置は、ハウジングと、前記ハウジング内に設けられ、吸入口、吐出口及び圧縮室を有して前記圧縮室によって前記吸入口から吸入した冷媒を圧縮して前記吐出口から吐出させる圧縮機構と、前記ハウジング内に設けられて前記圧縮機構を作動させる電動モータとを有する電動圧縮機と、
　冷媒と加熱用液体とで熱交換を行う凝縮器と、
　冷媒と冷却用液体とで熱交換を行う蒸発器とを備え、
　前記凝縮器は、前記吐出口から吐出された冷媒を吸入させる第１流入口と、前記蒸発器に向けて冷媒を流出させる第１流出口とを有し、
　前記蒸発器は、前記第１流出口から流出した冷媒を流入させる第２流入口と、前記吸入口に向けて冷媒を流出させる第２流出口とを有している移動体用ヒートポンプ装置であって、
　前記凝縮器と前記蒸発器との間に前記電動圧縮機が配置されつつ、前記凝縮器、前記電動圧縮機及び前記蒸発器が一体化され、
　前記吐出口は前記吸入口よりも前記凝縮器の近くに配置され、
　前記吸入口は前記吐出口よりも前記蒸発器側の近くに配置され、
　前記圧縮機構は、前記吸入口から吸入された冷媒の吸入圧よりも高く、前記吐出口から吐出された冷媒の吐出圧よりも低い中間圧の冷媒を、圧縮途中の前記圧縮室に連通する中間圧導入口を含み、
　前記電動圧縮機と前記凝縮器との間又は前記凝縮器の前記電動圧縮機側とは反対側に中間圧プレートをさらに備え、
　前記中間圧プレートは、前記凝縮器から流出した冷媒が流入する第３流入口と、前記第３流入口から流入した冷媒を減圧する減圧手段と、前記減圧手段の下流に設けられ、冷媒の気液分離を行う気液分離器と、前記気液分離器の下流に設けられ、前記気液分離器で気液分離された気相の冷媒を前記中間圧導入口に導くインジェクション口と、前記気液分離器で気液分離された液相の冷媒を前記蒸発器に向けて流出する第３流出口とを有することを特徴とする。
　本発明の移動体用ヒートポンプ装置では、凝縮器と蒸発器との間に電動圧縮機が配置されつつ、凝縮器、電動圧縮機及び蒸発器が一体化されている。そして、このヒートポンプ装置では、吐出口が吸入口よりも凝縮器の近くに配置されており、吸入口が吐出口よりも蒸発器の近くに配置されている。
　このため、例えば、吐出口が吸入口よりも凝縮器から遠くに配置されている場合に比べて、このヒートポンプ装置では、吐出口から吐出された冷媒が凝縮器の第１流入口に至るまでの距離を短くすることができる。同様に、蒸発器の第２流出口から流出した冷媒が吸入口に至るまでの距離も短くすることができる。これにより、このヒートポンプ装置では全体としての大型化を抑制できる。
　また、この移動体用ヒートポンプ装置では、圧縮機構が圧縮途中の圧縮室に連通する中間圧導入口を含んでいる。そして、インジェクション口が中間圧の冷媒を中間圧導入口に導く。中間圧の冷媒の圧力は、蒸発器を経て圧縮機構の圧縮室に吸入される冷媒の吸入圧よりも高く、圧縮室から吐出される冷媒の吐出圧よりも低いため、圧縮室から吐出される冷媒の温度が上がり、暖房能力が増大する。
　しかも、この移動体用ヒートポンプ装置では、電動圧縮機と凝縮器との間又は凝縮器の電動圧縮機側とは反対側に中間圧プレートを設け、この中間圧プレートに第３流入口、減圧手段、気液分離器、インジェクション口及び第３流出口を設けることにより、中間圧の冷媒を圧縮機構の中間圧導入口に導入することとしている。このため、この移動体用ヒートポンプ装置は、径方向で依然として大型化しない。
　したがって、本発明の移動体用ヒートポンプ装置は、移動体への搭載性に優れ、かつ暖房能力に優れる。
　第１流出口と第２流入口とは循環通路によって接続され得る。循環通路は、少なくとも一部がハウジングに形成されていることが好ましい。この場合、循環流路の少なくとも一部を移動体用ヒートポンプ装置と一体とすることができ、移動体への搭載性が向上する。
　中間圧プレートは、ハウジングと凝縮器とで挟持され得る。そして、気液分離器及びインジェクション口は中間圧プレートと他部材との間で区画されていることが好ましい。この場合、気液分離器及びインジェクション流路が容易に構成される。
　減圧手段は、中間圧プレートと他部材との間で区画されたオリフィスであることが好ましい。この場合、減圧手段が容易に構成される。
　ハウジングと蒸発器とはハウジングにおける凝縮器とは逆側で一体とされていることが好ましい。この場合、蒸発器も移動体用ヒートポンプ装置と軸方向で一体となり、移動体への搭載性が向上する。
　電動モータは、圧縮機構と蒸発器との間に配置されていることが好ましい。この場合、電動モータを冷媒によって冷却でき、耐久性が向上する。
　凝縮器は、複数枚の熱交換プレートと、熱交換プレートを間に挟み、冷媒を流通させる第１流体路と加熱用液体を流通させる第２流体路とを熱交換プレートに形成する複数枚のスペーサとを有し得る。そして、各熱交換プレートと各スペーサとは締結部材によって積層されて締結されていることが好ましい。この場合、熱交換プレートとスペーサとを積層して締結することにより、凝縮器が移動体用ヒートポンプ装置と一体となり、移動体への搭載性が向上する。
　蒸発器も、複数枚の熱交換プレートと、熱交換プレートを間に挟み、冷媒を流通させる第１流体路と冷却用液体を流通させる第２流体路とを熱交換プレートに形成する複数枚のスペーサとを有し得る。そして、各熱交換プレートと各スペーサとは締結部材によって積層されて締結されていることが好ましい。この場合、熱交換プレートとスペーサとを積層して締結することにより、蒸発器も移動体用ヒートポンプ装置と一体となり、移動体への搭載性が向上する。
　本発明の移動体用ヒートポンプは、移動体への搭載性に優れ、かつ暖房能力に優れる。
図１は、実施例の移動体用ヒートポンプの正面図である。 図２は、実施例の移動体用ヒートポンプの回路図である。 図３は、実施例の移動体用ヒートポンプに用いる中間圧プレートに係り、加熱側プレート側の平面図である。 図４は、実施例の移動体用ヒートポンプに用いたプレート式熱交換器の拡大断面図である。
　以下、本発明を具体化した実施例を図面を参照しつつ説明する。図１及び図２に示すように、実施例の移動体用ヒートポンプ装置３０は、電動圧縮機１、加熱側プレート３、中間圧プレート５、凝縮器７、冷却側プレート９、蒸発器１１を備えている。
　電動圧縮機１は、軸方向Ｏに延びるハウジング１３と、ハウジング１３内に設けられた圧縮機構１５と、ハウジング１３内に設けられた電動モータ１７とを有している。圧縮機構１５は、容積を縮小する圧縮室を有するスクロール式圧縮機構である。電動モータ１７は圧縮機構１５を作動させる。
　圧縮機構１５は、図２に示すように、電動モータ１７側に位置する吸入口１５ａと、加熱側プレート３側に位置する吐出口１５ｂとを有する。圧縮室は、圧縮機構１５が作動することにより、吸入口１５ａから冷媒Ｒを吸入して圧縮し、吐出口１５ｂから吐出する。圧縮機構１５には、圧縮途中の圧縮室に連通する中間圧導入口１５ｄが形成されている。
　ハウジング１３には第４循環流路１３ａ及び第１吸入通路１３ｃが形成されている。第４循環流路１３ａは、軸方向Ｏに延びて貫設され、加熱側プレート３と冷却側プレート９とに開口している。第１吸入通路１３ｃは、軸方向Ｏに延びて貫設され、吸入口１５ａと連通しているとともに、冷却側プレート９に開口している。また、ハウジング１３には、中間圧導入口１５ｄに連通する第３インジェクション流路１３ｂが形成されている。また、ハウジング１３における軸方向Ｏの一方側及び他方側には、後述するボルト７５が螺合される４つの雌ねじが形成されている。
　加熱側プレート３は、中間圧プレート５及び凝縮器７とともに電動圧縮機１のハウジング１３にボルト７５によって軸方向Ｏで締結されている。加熱側プレート３には、加熱用クーラントＬ１が流入する第１流入口３ａと、加熱用クーラントＬ１が流出する第１流出口３ｂとが形成されている。加熱用クーラントＬ１が加熱用液体に相当する。
　第１流入口３ａは、加熱側プレート３内で屈曲し、中間圧プレート５に向かって開口している。第１流出口３ｂも、加熱側プレート３内で屈曲し、中間圧プレート５に向かって開口している。
　また、加熱側プレート３には、第１吐出通路３ｃと、第３循環流路３ｄと、第２インジェクション流路３ｅとが形成されている。第１吐出通路３ｃは、吐出口１５ｂと連通しており、加熱側プレート３に厚さ方向で貫設されている。第３循環流路３ｄは、電動圧縮機１のハウジング１３に開口し、第４循環流路１３ａに連通している。第３循環流路３ｄの軸方向Ｏの一方側は中間圧プレート５に向かって開口している。第２インジェクション流路３ｅの途中には開閉弁１９が設けられている。開閉弁１９は第２インジェクション流路３ｅを開閉できるようになっている。第２インジェクション流路３ｅは、電動圧縮機１のハウジング１３に開口し、第３インジェクション流路１３ｂと連通している。第２インジェクション流路３ｅの軸方向Ｏの一方側は中間圧プレート５に向かって開口している。
　中間圧プレート５は加熱側プレート３と外周が一致している。中間圧プレート５は、加熱側プレート３と凝縮器７との間に配置されている。中間圧プレート５には、第１流入口３ａと連通する第１流入通路５ａと、第１流出口３ｂと連通する第１流出通路５ｂとが形成されている。第１流入通路５ａ及び第１流出通路５ｂは中間圧プレート５を厚さ方向で貫通している。
　また、中間圧プレート５には、第２吐出通路５ｃと、第１循環流路５ｄと、オリフィス５ｅと、レシーバ５ｆと、第２循環流路５ｇとが形成されている。第２吐出通路５ｃは、第１吐出通路３ｃと連通しており、中間圧プレート５に厚さ方向で貫設されている。図３に示すように、第１循環流路５ｄ、オリフィス５ｅ、レシーバ５ｆ及び第２循環流路５ｇの加熱側プレート３側の部分は、中間圧プレート５の加熱側プレート３側の面から凹設されている。レシーバ５ｆが気液分離器に相当する。
　第１循環流路５ｄは、凝縮器７側から中間圧プレート５の厚さ方向に延び、中間圧プレート５の加熱側プレート３側の面で上方に延びている。第１循環流路５ｄの凝縮器７側の開口が第３流入口１０３ａである。第１循環流路５ｄとレシーバ５ｆとの間は狭められることにより、冷媒を減圧するオリフィス５ｅとなっている。オリフィス５ｅが減圧手段に相当する。レシーバ５ｆは冷媒の気液分離を行う。
　レシーバ５ｆの上部には、第１インジェクション流路５ｈが中間圧プレート５の厚さ方向に延びている。第１インジェクション流路５ｈの加熱側プレート３側の開口がインジェクション口１０３ｃである。第１インジェクション流路５ｈは、図２に示すように、インジェクション口１０３ｃによって第２インジェクション流路３ｅと連通している。図３に示すように、レシーバ５ｆの下部に第２循環流路５ｇが形成されている。第２循環流路５ｇは、中間圧プレート５の厚さ方向に延びている。第２循環流路５ｇの加熱側プレート３側の開口が第３流出口１０３ｂである。第２循環流路５ｇは、図２に示すように、第３流出口１０３ｂによって第３循環流路３ｄと連通している。
　図３に示すように、中間圧プレート５の四隅にはボルト穴５ｉが貫設されている。図示はしないが、加熱側プレート３には図示しないボルト穴が貫設され、中間圧プレート５の各ボルト穴５ｉは加熱側プレート３のボルト穴と整合している。
　図２に示すように、凝縮器７はプレート式熱交換器で構成されている。この凝縮器７は、図４に示すように、複数枚の熱交換プレート７１と、複数枚のスペーサ７２と、１枚のエンドプレート７３と、４本のボルト７５とからなる。ボルト７５が締結部材に相当する。各熱交換プレート７１、各スペーサ７２及びエンドプレート７３は中間圧プレート５と外周が一致している。
　熱交換プレート７１は、板状をなし、凹凸部７１ａが区画されているとともに、凹凸部７１ａ周りに第１～４開口７１ｂ（一つのみを図示）が貫設されている。各スペーサ７２は、熱交換プレート７１を間に挟む板状をなしている。各スペーサ７２は、板状をなすステンレス製のスペーサ本体７２Ｂと、スペーサ本体７２Ｂの両面に形成されたゴム製のシール層７２Ｓ、７２Ｓとからなる。各スペーサ７２は、熱交換プレート７１の第１～４開口７１ｂ（一つのみを図示）のうちの二つと凹凸部７１ａとにより、凹凸部７１ａに冷媒Ｒを流通させる第１流体路Ｆ１と、凹凸部７１ａに加熱用クーラントＬ１を流通させる第２流体路Ｆ２とを熱交換プレート７１に対して選択的に形成する。
　各熱交換プレート７１、各スペーサ７２及びエンドプレート７３の四隅にはボルト穴７１ｃ、７２ａ、７３ａ（一つずつのみを図示）が貫設されている。各ボルト穴７１ｃ、７２ａ、７３ａは整合して軸方向Ｏに延びている。
　各熱交換プレート７１、各スペーサ７２及びエンドプレート７３の各ボルト穴７１ｃ、７２ａ、７３ａ（一つずつのみを図示）は、全て同一径の円孔であり、それぞれ中間圧プレート５の各ボルト穴５ｉと整合している。
　この凝縮器７は、スペーサ７２、熱交換プレート７１、スペーサ７２、熱交換プレート７１、…、スペーサ７２というように、スペーサ７２と熱交換プレート７１とが交互に積層される。この際、スペーサ７２及び熱交換プレート７１は交互に反転される。
　また、エンドプレート７３及び中間圧プレート５が各熱交換プレート７１及び各スペーサ７２を挟持する。そして、４本のボルト７５がボルト穴７１ｃ、７２ａ、７３ａ、ボルト穴５ｉ及び加熱側プレート３のボルト穴を挿通し、電動圧縮機１のハウジング１３の雌ねじに螺合される。こうして、各熱交換プレート７１、各スペーサ７２、エンドプレート７３、中間圧プレート５及び加熱側プレート３をハウジング１３に締結する。ボルト７５の締結力によって、各熱交換プレート７１と各スペーサ７２との間が封止されているとともに、中間圧プレート５及び加熱側プレート３をハウジング１３に締結している。
　凝縮器７は、図２に示すように、第１流体路Ｆ１が第２吐出通路５ｃ及び第１循環流路５ｄと連通し、第２流体路Ｆ２が第１流入通路５ａ及び第１流出通路５ｂと連通する。第２吐出通路５ｃと連通する第１流体路Ｆ１の中間圧プレート５側の開口が第１流入口１０１ａであり、第１循環流路５ｄの第３流入口１０３ａと連通する第１流体路Ｆ１の中間圧プレート５側の開口が第１流出口１０１ｂである。
　冷却側プレート９も、蒸発器１１とともに電動圧縮機１のハウジング１３にボルト７５によって軸方向Ｏで締結されている。冷却側プレート９には、冷却用クーラントＬ２が流入する第２流入口９ａと、冷却用クーラントＬ２が流出する第２流出口９ｂとが形成されている。冷却用クーラントＬ２が冷却用液体に相当する。また、冷却側プレート９にも図示しないボルト穴が貫設されている。
　第２流入口９ａは、冷却側プレート９内で屈曲し、蒸発器１１に向かって開口している。第２流出口９ｂも、冷却側プレート９内で屈曲し、蒸発器１１に向かって開口している。
　また、冷却側プレート９には、第５循環流路９ｃ及び第２吸入通路９ｄが形成されている。第５循環流路９ｃの途中には膨張弁２１が設けられている。第５循環流路９ｃの軸方向Ｏの一方側は電動圧縮機１のハウジング１３に開口し、第４循環流路１３ａに連通している。第５循環流路９ｃの軸方向Ｏの他方側は蒸発器１１に向かって開口している。第２吸入通路９ｄの軸方向Ｏの一方側は電動圧縮機１のハウジング１３に開口し、第１吸入通路１３ｃに連通している。第２吸入通路９ｄの軸方向Ｏの他方側は蒸発器１１に向かって開口している。
　蒸発器１１は、凝縮器７と同様、プレート式熱交換器で構成されている。そして、４本のボルト７５がボルト穴７１ｃ、７２ａ、７３ａ及び冷却側プレート９のボルト穴を挿通し、電動圧縮機１のハウジング１３の雌ねじに螺合される。こうして、各熱交換プレート７１、各スペーサ７２、エンドプレート７３及び冷却側プレート９をハウジング１３に締結する。ボルト７５の締結力によって、各熱交換プレート７１と各スペーサ７２との間が封止されているとともに、冷却側プレート９をハウジング１３に締結している。
　蒸発器１１も、第１流体路Ｆ１が第５循環流路９ｃ及び第２吸入通路９ｄと連通し、第２流体路Ｆ２が第２流入口９ａ及び第２流出口９ｂと連通する。第５循環流路９ｃと連通する第１流体路Ｆ１の冷却側プレート９側の開口が第２流入口１０２ａであり、第２吸入通路９ｄと連通する第１流体路Ｆ１の冷却側プレート９側の開口が第２流出口１０２ｂである。
　以上のように構成されたヒートポンプ装置３０では、電動圧縮機１は、電動モータ１７が圧縮機構１５を作動し、圧縮機構１５が圧縮室によって冷媒を吸入口１５ａから吸入し、圧縮して吐出口１５ｂから吐出する。吐出口１５ｂから吐出された高温高圧の冷媒Ｒは、第１吐出通路３ｃ及び第２吐出通路５ｃを経て第１流入口１０１ａから凝縮器７の第１流体路Ｆ１に流入し、第１流出口１０１ｂから第１循環流路５ｄに流出する。この間、冷媒Ｒと加熱用クーラントＬ１とにより熱交換が行われ、冷媒Ｒは冷却され、加熱用クーラントＬ１は加熱される。
　第１循環流路５ｄ内の冷媒Ｒは、オリフィス５ｅで減圧され、レシーバ５ｆで気液分離される。レシーバ５ｆ内の気相の冷媒Ｒは、第１インジェクション流路５ｈに流入する。第１インジェクション流路５ｈ内の気相の冷媒Ｒは、開閉弁１９が開いておれば、インジェクション口１０３ｃ、第２インジェクション流路３ｅ及び第３インジェクション流路１３ｂを経て中間圧導入口１５ｄに至り、圧縮機構１５の圧縮途中の圧縮室に導入される。
　レシーバ５ｆ内の液相の冷媒Ｒは、第２循環流路５ｇ、第３循環流路３ｄ、第４循環流路１３ａ及び第５循環流路９ｃに至り、膨張弁２１によって減圧される。膨張弁２１で減圧された冷媒Ｒは第２流入口１０２ａから蒸発器１１の第１流体路Ｆ１に流入し、第２流出口１０２ｂから第２吸入通路９ｄに流出する。この間、冷媒Ｒと冷却用クーラントＬ２とにより熱交換が行われ、冷媒Ｒは加熱され、冷却用クーラントＬ２は冷却される。
　このため、このヒートポンプ装置３０は、凝縮器７で加熱された加熱用クーラントＬ１によって車両の暖房等を行うことができるとともに、蒸発器１１で冷却された冷却用クーラントＬ２によって車両の冷房等を行うことができる。また、電動圧縮機１のハウジング１３と凝縮器７と蒸発器１１とが軸方向Ｏで一体とされていることから、車両への搭載性が向上している。
　特に、このヒートポンプ装置３０は、凝縮器７と蒸発器１１との間に電動圧縮機１が配置されつつ、凝縮器７、電動圧縮機１及び蒸発器１１が一体化されている。そして、このヒートポンプ装置３０では、吐出口１５ｂが吸入口１５ａよりも凝縮器７の近くに配置されており、吸入口１５ａが吐出口１５ｂよりも蒸発器１１の近くに配置されている。
　このため、例えば、吐出口１５ｂが吸入口１５ａよりも凝縮器７から遠くに配置されている場合に比べて、このヒートポンプ装置３０では、吐出口１５ｂから吐出された冷媒Ｒが凝縮器７の第１流入口１０１ａに至るまでの距離を短くすることができている。同様に、蒸発器１１の第２流出口１０２ｂから流出した冷媒Ｒが吸入口１５ａに至るまでの距離も短くすることができている。これにより、このヒートポンプ装置３０では全体としての大型化を抑制できている。
　また、このヒートポンプ装置３０では、圧縮機構１５が圧縮途中の圧縮室に連通する中間圧導入口１５ｄを含んでいる。そして、インジェクション口１０３ｃが中間圧の冷媒Ｒを中間圧導入口１５ｄに導く。中間圧の冷媒Ｒの圧力は、蒸発器１１を経て圧縮機構１５の圧縮室に吸入される冷媒Ｒの吸入圧よりも高く、圧縮室から吐出される冷媒Ｒの吐出圧よりも低いため、圧縮室から吐出される冷媒Ｒの温度が上がり、暖房能力が増大する。
　しかも、このヒートポンプ装置３０では、電動圧縮機１と凝縮器７との間に中間圧プレート５を設け、この中間圧プレート５に第３流入口１０３ａ、オリフィス５ｅ、レシーバ５ｆ、インジェクション口１０３ｃ及び第３流出口１０３ｂを設けることにより、中間圧の冷媒Ｒを圧縮機構１５の中間圧導入口１５ｄに導入することとしている。このため、このヒートポンプ装置３０は、径方向で依然として大型化していない。
　また、このヒートポンプ装置３０では、第１流出口１０１ｂと第２流入口１０２ａとが内部の第１～５循環流路５ｄ、５ｇ、３ｄ、１３ａ、９ｃによって接続されているため、移動体への搭載性がより向上している。第１～５循環流路５ｄ、５ｇ、３ｄ、１３ａ、９ｃが循環通路に相当する。
　また、このヒートポンプ装置３０では、中間圧プレート５が加熱側プレート３を介してハウジング１３と凝縮器７とで挟持されている。そして、中間圧プレート５は、第１循環流路５ｄ、オリフィス５ｅ、レシーバ５ｆ、第１インジェクション流路５ｈ、インジェクション口１０３ｃ及び第２循環流路５ｇを他部材としての加熱側プレート３との間で区画している。このため、第１循環流路５ｄ、オリフィス５ｅ、レシーバ５ｆ、第１インジェクション流路５ｈ、インジェクション口１０３ｃ及び第２循環流路５ｇを容易に構成している。
　また、電動モータ１７が圧縮機構１５と蒸発器１１との間に配置されているため、電動モータ１７を第１吸入通路１３ｃを流通する冷媒Ｒによって冷却でき、耐久性が向上している。
　さらに、凝縮器７及び蒸発器１１が複数枚の熱交換プレート７１と複数枚のスペーサ７２とを有し、複数本のボルト７５によって軸方向Ｏで積層されて締結されているため、凝縮器７及び蒸発器１１がヒートポンプ装置３０と一体となり、移動体への搭載性が向上している。
　したがって、このヒートポンプ装置３０は、移動体への搭載性に優れ、かつ暖房能力に優れる。
　以上において、本発明を実施例に即して説明したが、本発明は上記実施例に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。
　すなわち、実施例では、中間圧プレート５を加熱側プレート３と凝縮器７との間に設けたが、中間圧プレート５は電動圧縮機１のハウジング１３と加熱側プレート３との間に設けられてもよい。この場合、中間圧プレート５に凹設された第１循環流路５ｄ、オリフィス５ｅ、レシーバ５ｆ、第１インジェクション流路５ｈ、インジェクション口１０３ｃ及び第２循環流路５ｇは、他部材としてのハウジング１３との間で区画される。
　また、中間圧プレート５は、電動圧縮機１側とは反対側、つまり凝縮器７の外側に配置されていてもよい。
　さらに、実施例では、加熱用クーラントＬ１が流入する第１流入口３ａと、加熱用クーラントＬ１が流出する第１流出口３ｂとがハウジング１３と凝縮器７との間の加熱側プレート３に設けられたが、第１流入口３ａと第１流出口３ｂとの位置はこれに限定されない。すなわち、このヒートポンプ装置において、第１流入口３ａ及び第１流出口３ｂをハウジング１３と凝縮器７との間に形成するに当たっては、ハウジング１３に第１流入口３ａ及び第１流出口３ｂの両方を形成してもよい。また、凝縮器７に第１流入口３ａ及び第１流出口３ｂの両方を形成してもよい。また、ハウジング１３に第１流入口３ａを形成し、凝縮器７に第１流出口３ｂを形成してもよい。また、ハウジング１３に第１流出口３ｂを形成し、凝縮器７に第１流入口３ａを形成してもよい。また、第１流入口３ａ及び第１流出口３ｂが形成された他部材をハウジング１３と凝縮器７との間に配置してもよい。
　実施例では、冷却用クーラントＬ２が流入する第２流入口９ａと、冷却用クーラントＬ２が流出する第２流出口９ｂとがハウジング１３と蒸発器１１との間の冷却側プレート９に設けられたが、第２流入口９ａと第２流出口９ｂとの位置はこれに限定されず、上記と同様に配置され得る。
　本発明は、電動車両等の移動体における空調及びシステム加熱冷却装置等に利用可能である。
　１　　電動圧縮機
　５　　中間圧プレート
　５ｄ、５ｇ、３ｄ、１３ａ、９ｃ　　第１～５循環流路
　５ｅ　　オリフィス（減圧手段）
　５ｆ　　レシーバ（気液分離器）
　７　　凝縮器
　１１　　蒸発器
　１３　　ハウジング
　１５　　圧縮機構
　１５ａ　　吸入口
　１５ｂ　　吐出口
　１５ｄ　　中間圧導入口
　３０　　移動体用ヒートポンプ装置
　７１　　熱交換プレート
　７２　　スペーサ
　７５　　ボルト（締結部材）
　１０１ａ　　第１流入口
　１０１ｂ　　第１流出口
　１０２ａ　　第２流入口
　１０２ｂ　　第２流出口
　１０３ａ　　第３流入口
　１０３ｂ　　第３流出口
　１０３ｃ　　インジェクション口
　Ｆ１　　第１流体路
　Ｆ２　　第２流体路
　Ｌ１　　加熱用クーラント（加熱用液体）
　Ｌ２　　冷却用クーラント（冷却用液体）
　Ｏ　　軸方向
　Ｒ　　冷媒

Claims (8)

  1. 　ハウジングと、前記ハウジング内に設けられ、吸入口、吐出口及び圧縮室を有して前記圧縮室によって前記吸入口から吸入した冷媒を圧縮して前記吐出口から吐出させる圧縮機構と、前記ハウジング内に設けられて前記圧縮機構を作動させる電動モータとを有する電動圧縮機と、
    　冷媒と加熱用液体とで熱交換を行う凝縮器と、
    　冷媒と冷却用液体とで熱交換を行う蒸発器とを備え、
    　前記凝縮器は、前記吐出口から吐出された冷媒を吸入させる第１流入口と、前記蒸発器に向けて冷媒を流出させる第１流出口とを有し、
    　前記蒸発器は、前記第１流出口から流出した冷媒を流入させる第２流入口と、前記吸入口に向けて冷媒を流出させる第２流出口とを有している移動体用ヒートポンプ装置であって、
    　前記凝縮器と前記蒸発器との間に前記電動圧縮機が配置されつつ、前記凝縮器、前記電動圧縮機及び前記蒸発器が一体化され、
    　前記吐出口は前記吸入口よりも前記凝縮器の近くに配置され、
    　前記吸入口は前記吐出口よりも前記蒸発器側の近くに配置され、
    　前記圧縮機構は、前記吸入口から吸入された冷媒の吸入圧よりも高く、前記吐出口から吐出された冷媒の吐出圧よりも低い中間圧の冷媒を、圧縮途中の前記圧縮室に連通する中間圧導入口を含み、
    　前記電動圧縮機と前記凝縮器との間又は前記凝縮器の前記電動圧縮機側とは反対側に中間圧プレートをさらに備え、
    　前記中間圧プレートは、前記凝縮器から流出した冷媒が流入する第３流入口と、前記第３流入口から流入した冷媒を減圧する減圧手段と、前記減圧手段の下流に設けられ、冷媒の気液分離を行う気液分離器と、前記気液分離器の下流に設けられ、前記気液分離器で気液分離された気相の冷媒を前記中間圧導入口に導くインジェクション口と、前記気液分離器で気液分離された液相の冷媒を前記蒸発器に向けて流出する第３流出口とを有することを特徴とする移動体用ヒートポンプ装置。
  2. 　前記第１流出口と前記第２流入口とは循環通路によって接続され、
    　前記循環通路は、少なくとも一部が前記ハウジングに形成されている請求項１記載の移動体用ヒートポンプ装置。
  3. 　前記中間圧プレートは、前記ハウジングと前記凝縮器とで挟持され、
    　前記気液分離器及び前記インジェクション口は前記中間圧プレートと他部材との間で区画されている請求項１又は２記載の移動体用ヒートポンプ装置。
  4. 　前記減圧手段は、前記中間圧プレートと他部材との間で区画されたオリフィスである請求項３記載の移動体用ヒートポンプ装置。
  5. 　前記ハウジングと前記蒸発器とは前記ハウジングにおける前記凝縮器とは逆側で一体とされている請求項１乃至４のいずれか１項記載の移動体用ヒートポンプ装置。
  6. 　前記電動モータは、前記圧縮機構と前記蒸発器との間に配置されている請求項５項記載の移動体用ヒートポンプ装置。
  7. 　前記凝縮器は、複数枚の熱交換プレートと、前記熱交換プレートを間に挟み、前記冷媒を流通させる第１流体路と前記加熱用液体を流通させる第２流体路とを前記熱交換プレートに形成する複数枚のスペーサとを有し、
    　前記各熱交換プレートと前記各スペーサと前記ハウジングとは締結部材によって前記軸方向で積層されて締結され、
    　前記締結部材の締結力によって、前記各熱交換プレートと前記各スペーサとの間が封止されている請求項１乃至６のいずれか１項記載の移動体用ヒートポンプ装置。
  8. 　前記蒸発器は、複数枚の前記熱交換プレートと、前記熱交換プレートを間に挟み、前記冷媒を流通させる第１流体路と前記冷却用液体を流通させる第２流体路とを前記熱交換プレートに形成する複数枚の前記スペーサとを有し、
    　前記各熱交換プレートと前記各スペーサと前記ハウジングとは締結部材によって前記軸方向で積層されて締結され、
    　前記締結部材の締結力によって、前記各熱交換プレートと前記各スペーサとの間が封止されている請求項５乃至７のいずれか１項記載の移動体用ヒートポンプ装置。
PCT/JP2023/004847 2022-03-30 2023-02-13 移動体用ヒートポンプ装置 WO2023188884A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022-056940 2022-03-30
JP2022056940A JP2023148750A (ja) 2022-03-30 2022-03-30 移動体用ヒートポンプ装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023188884A1 true WO2023188884A1 (ja) 2023-10-05

Family

ID=88200940

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/004847 WO2023188884A1 (ja) 2022-03-30 2023-02-13 移動体用ヒートポンプ装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2023148750A (ja)
WO (1) WO2023188884A1 (ja)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60111831A (ja) * 1983-11-19 1985-06-18 Katsumi Kataoka 本体を回転させる冷暖ル−ムエアコン
JP2012002473A (ja) * 2010-06-21 2012-01-05 Nippon Soken Inc 流体圧縮装置およびこれを用いたヒートポンプサイクル
JP2014055758A (ja) * 2012-08-10 2014-03-27 Calsonic Kansei Corp 複合型熱交換器
JP2014125157A (ja) * 2012-12-27 2014-07-07 Panasonic Corp 車両用ヒートポンプ装置
JP2015129477A (ja) * 2014-01-08 2015-07-16 株式会社豊田自動織機 電動圧縮機
US20180106484A1 (en) * 2016-10-16 2018-04-19 Noria Technologies, Llc Air conditioner and an air conditioner housing
WO2019220923A1 (ja) * 2018-05-14 2019-11-21 株式会社デンソー 冷凍サイクル装置
JP2020165604A (ja) * 2019-03-29 2020-10-08 株式会社デンソー 冷凍サイクル装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60111831A (ja) * 1983-11-19 1985-06-18 Katsumi Kataoka 本体を回転させる冷暖ル−ムエアコン
JP2012002473A (ja) * 2010-06-21 2012-01-05 Nippon Soken Inc 流体圧縮装置およびこれを用いたヒートポンプサイクル
JP2014055758A (ja) * 2012-08-10 2014-03-27 Calsonic Kansei Corp 複合型熱交換器
JP2014125157A (ja) * 2012-12-27 2014-07-07 Panasonic Corp 車両用ヒートポンプ装置
JP2015129477A (ja) * 2014-01-08 2015-07-16 株式会社豊田自動織機 電動圧縮機
US20180106484A1 (en) * 2016-10-16 2018-04-19 Noria Technologies, Llc Air conditioner and an air conditioner housing
WO2019220923A1 (ja) * 2018-05-14 2019-11-21 株式会社デンソー 冷凍サイクル装置
JP2020165604A (ja) * 2019-03-29 2020-10-08 株式会社デンソー 冷凍サイクル装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023148750A (ja) 2023-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2002206823A (ja) アキュムレータモジュール
CN109835135B (zh) 用于车辆的热交换器
US20140110093A1 (en) Condenser for vehicle
EP0704662B1 (en) Heat exchanger with integral filter drier cartridge
US20170176065A1 (en) Heat exchange device
JP2020139641A (ja) ヒートポンプシステム
US7357150B2 (en) Safety shut-off device
JPH03247993A (ja) 積層型熱交換器
WO2023188884A1 (ja) 移動体用ヒートポンプ装置
CN111098654B (zh) 汽车空调用配管单元以及汽车空调用配管单元的制造方法
CN114562832A (zh) 一种蒸发单元及热管理***
WO2023188888A1 (ja) 移動体用空調装置
WO2023188887A1 (ja) 移動体用ヒートポンプ装置
JP7130833B2 (ja) ロータリコンプレッサおよび冷凍サイクル装置
US20230216101A1 (en) Heat management apparatus and heat management system
KR20170036867A (ko) 판형 열교환기
WO2024009578A1 (ja) 移動体用熱交換システム
WO2023188883A1 (ja) 移動体用ヒートポンプ装置
WO2023188886A1 (ja) プレート式熱交換器及び移動体用ヒートポンプ装置
WO2023188882A1 (ja) 移動体用ヒートポンプ装置
WO2023188885A1 (ja) 熱交換器及び移動体用ヒートポンプ装置
CN115111790B (zh) 流体管理装置及热管理***
WO2024135250A1 (ja) 冷媒ユニット
EP3730872B1 (en) Liquid collector and heat exchange device having liquid collector
JP2023148744A (ja) プレート式熱交換器及び移動体用ヒートポンプ装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23778918

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1