WO2021157286A1 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Definitions
- the present disclosure relates to a refrigeration cycle apparatus including a plurality of evaporation units connected in parallel to each other with respect to a refrigerant flow.
- Patent Document 1 discloses a refrigeration cycle device applied to a vehicle air conditioner.
- the refrigeration cycle apparatus of Patent Document 1 includes a plurality of heat exchangers that function as an evaporation unit that evaporates the refrigerant, and is configured so that the refrigerant circuit can be switched. Then, in the dehumidifying / heating mode in which the dehumidifying / heating of the vehicle interior is performed, the outdoor heat exchanger and the indoor evaporator, which are heat exchangers that function as evaporation units, are switched to a refrigerant circuit that is connected in parallel to the refrigerant flow.
- the refrigerant exchanges heat with the outside air and evaporates.
- the refrigerant exchanges heat with the blown air blown into the vehicle interior to evaporate.
- the refrigeration cycle device of Patent Document 1 includes an evaporation pressure adjusting valve (constant pressure valve in Patent Document 1).
- the evaporation pressure adjusting valve is a mechanical variable throttle device that is arranged on the downstream side of the refrigerant flow of the indoor evaporator and maintains the refrigerant evaporation pressure in the indoor evaporator at a predetermined reference value or higher.
- the refrigerant evaporation temperature in the outdoor heat exchanger is maintained at a temperature higher than the temperature at which frost formation in the indoor evaporator can be suppressed in the dehumidifying / heating mode. Is lower than the outside temperature. That is, in the refrigeration cycle apparatus of Patent Document 1, the refrigerant is vaporized at different temperatures in the outdoor heat exchanger and the indoor evaporator by utilizing the depressurizing action of the evaporation pressure adjusting valve in the dehumidifying and heating mode.
- the appropriate refrigerant evaporation temperature in the evaporation section for cooling the object to be cooled such as the battery also changes depending on the operating state of the object to be cooled.
- the appropriate refrigerant evaporation temperature in the evaporation section for cooling the battery changes to a value higher or lower than the refrigerant evaporation temperature in the indoor evaporator, depending on the operating state of the battery.
- the refrigerant evaporation temperature in the two evaporation parts connected in parallel is set to different temperatures by utilizing the depressurizing action of the mechanical evaporation pressure regulating valve.
- the refrigerant evaporation temperature in one evaporation section (for example, the indoor evaporator in Patent Document 1) is set from the refrigerant evaporation temperature in the other evaporation section (for example, the outdoor heat exchanger in Patent Document 1). Cannot be lowered.
- the present disclosure is affected by the refrigerant evaporation temperature in one evaporation part and the refrigerant evaporation temperature in another evaporation part among a plurality of evaporation parts connected in parallel with each other with respect to the refrigerant flow. It is an object of the present invention to provide a refrigerating cycle apparatus that can be appropriately adjusted without any problem.
- the present disclosure provides a refrigerating cycle apparatus capable of appropriately adjusting the refrigerant evaporation temperature in a plurality of evaporation units connected in parallel with each other with respect to the refrigerant flow without causing the circuit configuration to become complicated or large. Another purpose is to do.
- the refrigeration cycle apparatus of the first aspect of the present disclosure includes a plurality of evaporation units, an evaporation pressure adjusting unit, and a refrigerant circuit switching unit.
- the plurality of evaporators evaporate the refrigerant.
- the evaporation pressure adjusting unit is arranged on the downstream side of the refrigerant flow of the plurality of evaporation units, and adjusts the refrigerant evaporation pressure in the plurality of evaporation units.
- the refrigerant circuit switching unit switches the refrigerant circuit.
- any one is defined as the first evaporation unit, and the other one is defined as the second evaporation unit.
- the refrigerant circuit switching unit switches to a refrigerant circuit that connects the first evaporation unit and the second evaporation unit in parallel with the refrigerant flow when the refrigerant is evaporated by both the first evaporation unit and the second evaporation unit. .. Further, the evaporation pressure adjusting unit is configured so that the refrigerant evaporation pressure in the first evaporation unit can be adjusted to a value higher or lower than the refrigerant evaporation pressure in the second evaporation unit.
- the refrigerant circuit switching unit can connect two of the three or more plurality of evaporation parts in parallel with each other with respect to the refrigerant flow. Then, the evaporation pressure adjusting unit can adjust the refrigerant evaporation pressure in the first evaporation unit to either a value higher or lower than the refrigerant evaporation pressure in the second evaporation unit.
- the refrigerant evaporation temperature in one evaporation part can be appropriately adjusted without being affected by the refrigerant evaporation temperature in another evaporation part.
- a refrigeration cycle device can be provided.
- the refrigeration cycle apparatus of the second aspect of the present disclosure includes a plurality of evaporation units and an evaporation pressure adjusting unit.
- the plurality of evaporators evaporate the refrigerant.
- the evaporation pressure adjusting unit is arranged on the downstream side of the refrigerant flow of the plurality of evaporation units, and adjusts the refrigerant evaporation pressure in the plurality of evaporation units.
- a plurality of evaporation units are connected in parallel to each other with respect to the refrigerant flow. Of the plurality of evaporation units, any one is defined as the first evaporation unit, and the other one is defined as the second evaporation unit.
- the evaporation pressure adjusting unit is configured so that the refrigerant evaporation pressure in the first evaporation unit can be adjusted to either a value higher or lower than the refrigerant evaporation pressure in the second evaporation unit.
- the evaporation pressure adjusting unit has a single opening degree adjusting unit and a driving unit.
- the opening degree adjusting unit adjusts the passage cross-sectional area of a plurality of refrigerant passages through which the respective refrigerants flowing out from the plurality of evaporation units flow.
- the drive unit displaces the opening degree adjusting unit.
- the evaporation pressure adjusting part sets the refrigerant evaporation pressure in the first evaporation part to a value higher or lower than the refrigerant evaporation pressure in the second evaporation part. Both can be adjusted.
- the evaporation pressure adjusting unit has a single opening degree adjusting unit and a driving unit.
- FIG. 3 is a view taken along the line III of FIG.
- FIG. 2 is a sectional view taken along line IV-IV of FIG.
- FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line VIII-VIII of FIG. It is a partially disassembled perspective view of the integrated evaporative pressure control valve of the second embodiment.
- the refrigeration cycle device 10 is applied to a vehicle air conditioner 1 mounted on an electric vehicle that obtains a driving force for traveling from an electric motor.
- the vehicle air conditioner 1 not only air-conditions the interior of the vehicle, which is the space to be air-conditioned, but also has a function of cooling the battery 80, which is an in-vehicle device. That is, the vehicle air conditioner 1 is an air conditioner with an in-vehicle device cooling function.
- the battery 80 stores electric power supplied to an in-vehicle device such as an electric motor.
- the battery 80 is a secondary battery (in this embodiment, a lithium ion battery).
- the battery 80 is an assembled battery formed by stacking a plurality of battery cells and electrically connecting these battery cells in series or in parallel.
- This type of battery generates heat during operation (that is, during charging / discharging).
- the output of a battery tends to decrease at low temperatures, and deterioration tends to progress at high temperatures. Therefore, the temperature of the battery needs to be maintained within an appropriate temperature range (in this embodiment, 15 ° C. or higher and 55 ° C. or lower) in which the charge / discharge capacity of the battery can be fully utilized. ..
- the battery 80 is cooled by using the cold heat generated by the refrigeration cycle device 10.
- the vehicle air conditioner 1 includes a refrigeration cycle device 10, an indoor air conditioner unit 30, a high temperature side heat medium circuit 40, a low temperature side heat medium circuit 50, and the like.
- the refrigeration cycle device 10 cools the blown air blown into the vehicle interior and heats the high temperature side heat medium circulating in the high temperature side heat medium circuit 40 in order to air-condition the vehicle interior. Further, the refrigeration cycle device 10 cools the low temperature side heat medium circulating in the low temperature side heat medium circuit 50 in order to cool the battery 80.
- the refrigerating cycle device 10 can switch the refrigerant circuit according to various operation modes described later.
- the refrigeration cycle device 10 uses an HFO-based refrigerant (specifically, R1234yf) as the refrigerant.
- the refrigeration cycle device 10 constitutes a subcritical refrigeration cycle in which the refrigerant pressure on the high pressure side does not exceed the critical pressure of the refrigerant.
- Refrigerant oil (specifically, PAG oil) for lubricating the compressor 11 of the refrigeration cycle device 10 is mixed in the refrigerant.
- a part of the refrigerating machine oil circulates in the refrigerating cycle device 10 together with the refrigerant.
- the compressor 11 sucks in the refrigerant in the refrigeration cycle device 10, compresses it, and discharges it.
- the compressor 11 is arranged in the drive unit room on the front side of the vehicle interior.
- the drive device room forms a space in which at least a part of a drive device (for example, a drive electric motor) for outputting a driving force for traveling is arranged.
- the compressor 11 is an electric compressor that rotationally drives a fixed-capacity compression mechanism with a fixed discharge capacity by an electric motor.
- the number of revolutions (that is, the refrigerant discharge capacity) of the compressor 11 is controlled by a control signal output from the control device 60 described later.
- the inlet side of the refrigerant passage of the water-refrigerant heat exchanger 12 is connected to the discharge port of the compressor 11.
- the water-refrigerant heat exchanger 12 has a refrigerant passage for circulating the high-pressure refrigerant discharged from the compressor 11 and a water passage for circulating the high-temperature side heat medium circulating in the high-temperature side heat medium circuit 40.
- the water-refrigerant heat exchanger 12 is a heat exchanger for heating that heats the high-temperature side heat medium by exchanging heat between the high-pressure refrigerant flowing through the refrigerant passage and the high-temperature side heat medium flowing through the water passage.
- the inlet side of the first three-way joint 13a having three inflow outlets communicating with each other is connected to the outlet of the refrigerant passage of the water-refrigerant heat exchanger 12.
- a three-way joint one formed by joining a plurality of pipes, one formed by providing a plurality of refrigerant passages in a metal block or a resin block, and the like can be adopted.
- the refrigeration cycle device 10 includes a second three-way joint 13b to a fourth three-way joint 13d, as will be described later.
- the basic configuration of the second three-way joint 13b to the fourth three-way joint 13d is the same as that of the first three-way joint 13a.
- first three-way joint 13a to the fourth three-way joint 13d when one of the three inflow ports is used as an inflow port and two are used as an outflow port, a branch that branches the flow of the refrigerant flowing in from one inflow port. Become a department. Further, when two of the three inflow ports are used as the inflow port and one is used as the outflow port, it becomes a merging portion where the flows of the refrigerant flowing in from the two inflow ports are merged.
- the inlet side of the heating expansion valve 14a is connected to one outlet of the first three-way joint 13a.
- One inflow port side of the second three-way joint 13b is connected to the other outflow port of the first three-way joint 13a via a bypass passage 22a.
- a high-pressure on-off valve 15a is arranged in the bypass passage 22a.
- the high-pressure on-off valve 15a is a solenoid valve that opens and closes a refrigerant passage connecting the other outlet side of the first three-way joint 13a and one inlet side of the second three-way joint 13b.
- the opening / closing operation of the high-voltage on-off valve 15a is controlled by the control voltage output from the control device 60.
- the refrigeration cycle device 10 is provided with a low pressure on-off valve 15b as described later.
- the basic configuration of the low-pressure on-off valve 15b is the same as that of the high-pressure on-off valve 15a.
- the high-pressure on-off valve 15a and the low-pressure on-off valve 15b can switch the refrigerant circuit in each operation mode by opening and closing the refrigerant passage. Therefore, the high-pressure on-off valve 15a and the low-pressure on-off valve 15b are refrigerant circuit switching units for switching the refrigerant circuit.
- the heating expansion valve 14a reduces the pressure of the high-pressure refrigerant flowing out from the refrigerant passage of the water-refrigerant heat exchanger 12 and adjusts the flow rate (mass flow rate) of the refrigerant flowing out to the downstream side in the outside air heating mode described later. It is a decompression unit for heating.
- the heating expansion valve 14a is an electric variable throttle device including a valve body configured to change the throttle opening degree and an electric actuator for changing the throttle opening degree.
- the operation of the heating expansion valve 14a is controlled by a control signal (control pulse) output from the control device 60.
- the refrigeration cycle device 10 includes a cooling expansion valve 14b and a cooling expansion valve 14c, as will be described later.
- the basic configuration of the cooling expansion valve 14b and the cooling expansion valve 14c is the same as that of the heating expansion valve 14a.
- the expansion valve 14a for heating, the expansion valve 14b for cooling, and the expansion valve 14c for cooling have a fully open function that functions as a mere refrigerant passage without exerting a flow rate adjusting action and a refrigerant depressurizing action by fully opening the valve opening.
- the heating expansion valve 14a, the cooling expansion valve 14b, and the cooling expansion valve 14c have a fully closing function of closing the refrigerant passage by fully closing the valve opening degree.
- the heating expansion valve 14a, the cooling expansion valve 14b, and the cooling expansion valve 14c also have a function as a blocking unit for blocking the inflow of the refrigerant into the evaporation unit connected to the downstream side of each.
- the heating expansion valve 14a or the like may be formed by combining a variable throttle mechanism having no fully closed function and an on-off valve. In this case, the on-off valve serves as a shutoff.
- the refrigerant inlet side of the outdoor heat exchanger 16 is connected to the outlet of the heating expansion valve 14a.
- the outdoor heat exchanger 16 is a heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant flowing out from the heating expansion valve 14a and the outside air blown by a cooling fan (not shown).
- the outdoor heat exchanger 16 is arranged on the front side in the drive device room. Therefore, when the vehicle is traveling, the outdoor heat exchanger 16 can be exposed to the traveling wind.
- the outdoor heat exchanger 16 In the operation mode in which the temperature of the refrigerant flowing inside is higher than the outside air temperature, as in the cooling mode described later, the outdoor heat exchanger 16 dissipates the heat of the refrigerant to the outside air to condense the refrigerant. Become a department. Further, the outdoor heat exchanger 16 absorbs the heat of the outside air into the refrigerant in the operation mode in which the temperature of the refrigerant flowing inside is lower than the outside temperature, as in the outdoor air heating mode described later, to supply the refrigerant. It becomes an evaporative part to evaporate.
- the inlet side of the third three-way joint 13c is connected to the refrigerant outlet of the outdoor heat exchanger 16.
- the first inlet 201a side of the integrated evaporation pressure regulating valve 20 is connected to one outlet of the third three-way joint 13c via a heating passage 22b.
- a low-pressure on-off valve 15b for opening and closing the refrigerant passage is arranged in the heating passage 22b.
- the other inlet side of the second three-way joint 13b is connected to the other outlet of the third three-way joint 13c.
- a check valve 17 is arranged in the refrigerant passage connecting the other outlet side of the third three-way joint 13c and the other inlet side of the second three-way joint 13b. The check valve 17 allows the refrigerant to flow from the third three-way joint 13c side to the second three-way joint 13b side, and prohibits the refrigerant from flowing from the second three-way joint 13b side to the third three-way joint 13c side.
- the inflow port side of the 4th three-way joint 13d is connected to the outflow port of the second three-way joint 13b.
- the inlet side of the cooling expansion valve 14b is connected to one of the outlets of the fourth three-way joint 13d.
- the inlet side of the cooling expansion valve 14c is connected to the other outlet of the fourth three-way joint 13d.
- the cooling expansion valve 14b reduces the pressure of the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 16 and adjusts the flow rate of the refrigerant flowing out to the downstream side in the operation mode of cooling the blown air, as in the cooling mode described later.
- a decompression unit for cooling is provided.
- the refrigerant inlet side of the indoor evaporator 18 is connected to the outlet of the cooling expansion valve 14b.
- the indoor evaporator 18 is arranged in the casing 31 of the indoor air conditioning unit 30, which will be described later.
- the indoor evaporator 18 is an evaporation unit that evaporates the low-pressure refrigerant by exchanging heat between the low-pressure refrigerant decompressed by the cooling expansion valve 14b and the blown air blown from the indoor blower 32.
- the second inlet 201b side of the integrated evaporation pressure regulating valve 20 is connected to the refrigerant outlet of the indoor evaporator 18.
- the cooling expansion valve 14c reduces the pressure of the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 16 and reduces the flow rate of the refrigerant flowing out to the downstream side in the operation mode in which the battery 80 is cooled, as in the battery cooling mode described later. It is a cooling pressure reducing part for adjustment.
- the inlet side of the refrigerant passage of the chiller 19 is connected to the outlet of the cooling expansion valve 14c.
- the chiller 19 has a refrigerant passage for circulating the low-pressure refrigerant decompressed by the cooling expansion valve 14c and a water passage for circulating the low-temperature side heat medium circulating in the low-temperature side heat medium circuit 50.
- the chiller 19 is a cooling heat exchange unit that evaporates the low-pressure refrigerant by exchanging heat between the low-pressure refrigerant flowing through the refrigerant passage and the low-temperature side heat medium flowing through the water passage. Therefore, the chiller 19 is an evaporation unit.
- the third inlet 201c side of the integrated evaporation pressure regulating valve 20 is connected to the outlet of the refrigerant passage of the chiller 19.
- the detailed configuration of the integrated evaporative pressure regulating valve 20 will be described with reference to FIGS. 2 to 4.
- the integrated evaporative pressure regulating valve 20 is arranged on the downstream side of the refrigerant flow of a plurality of (three in this embodiment) evaporating portions such as the outdoor heat exchanger 16, the indoor evaporator 18, and the chiller 19, and the plurality of evaporating portions. It is an evaporation pressure adjusting part which can adjust the refrigerant evaporation pressure at the same time.
- the integrated evaporation pressure regulating valve 20 is a variable throttle device capable of reducing the pressure of any of the refrigerants flowing out from the plurality of evaporation units. Therefore, as the amount of reduced pressure of the refrigerant in the integrated evaporation pressure adjusting valve 20 increases, the refrigerant evaporation pressure in the evaporation section connected to the upstream side can be increased.
- the integrated evaporative pressure regulating valve 20 has a body 201, a valve body portion 202, and a drive portion 203.
- the body 201 is a metal bottomed cylindrical member.
- the body 201 forms the outer shell of the integrated evaporation pressure regulating valve 20 and also forms a columnar internal space inside.
- a first inlet 201a a second inlet 201b, and a third inlet 201c, are formed on the tubular side surface of the body 201 to allow the refrigerant to flow into the internal space.
- the three entrances are formed at equal angular intervals (120 ° intervals in the present embodiment) when viewed from the central axis direction of the internal space.
- the three inlets of the first inlet 201a, the second inlet 201b, and the third inlet 201c are the inlets of the refrigerant passages for flowing the refrigerant flowing out from the outdoor heat exchanger 16, the indoor evaporator 18, and the chiller 19, which are evaporation parts, respectively.
- a drive unit 203 is arranged on one end side of the body 201 in the central axis direction. Further, as shown in FIGS. 2 to 4, an outlet 201d for flowing out the refrigerant from the internal space is formed in the central portion of the bottom surface of the body 201 on the other end side in the central axis direction.
- the drive unit 203 is an electric actuator that displaces the valve body unit 202 arranged in the internal space of the body 201 around the central axis.
- the operation of the drive unit 203 is controlled by a control signal (control pulse) output from the control device 60.
- the valve body portion 202 is a metal columnar member. As shown in FIG. 4, the valve body portion 202 is housed in the internal space of the body 201.
- the valve body portion 202 is formed in a fan shape in cross section when viewed from the central axis direction.
- the central axis of the cross-sectional fan shape of the valve body portion 202 is arranged coaxially with the central axis of the internal space of the body 201.
- the radius of the cross-sectional fan shape of the valve body 202 is slightly smaller than the radius of the columnar internal space of the body 201.
- a seal member 205 for suppressing the leakage of the refrigerant from the gap between the valve body portion 202 and the body 201 is arranged on the inner peripheral side surface of the body 201. Therefore, when the drive unit 203 displaces the valve body portion 202 around the central axis, the outer peripheral side surface of the valve body portion 202 having an arcuate cross section slides with the seal member 205.
- the central angle of the fan shape of the valve body portion 202 is formed to be about 80 ° to 110 °. Therefore, when the drive unit 203 displaces the valve body portion 202, the outer peripheral side surface of the valve body portion 202 having an arcuate cross section half-opens any one of the first inlet 201a, the second inlet 201b, and the third inlet 201c. , Or it can be fully closed. Then, the remaining two can be fully opened.
- the half-open inlet acts as a throttle (orifice) and exerts a refrigerant decompression effect.
- valve body portion 202 can be fully opened at all the inlets of the first inlet 201a, the second inlet 201b, and the third inlet 201c. Therefore, the valve body portion 202 has a passage cross-sectional area (more specifically, a first inlet 201a, a second inlet 201b, and a third inlet 201c) of a plurality of refrigerant passages through which the refrigerants flowing out from the plurality of evaporation portions are circulated. It is a single opening adjustment unit that adjusts the opening area).
- the integrated evaporation pressure adjusting valve 20 has a backflow prevention function for prohibiting the flow of the refrigerant from the outlet 201d side to the plurality of evaporation parts sides.
- any one of the outdoor heat exchanger 16, the indoor evaporator 18, and the chiller 19 is defined as the first evaporation section, and the other one is defined as the second evaporation section.
- the integrated evaporation pressure adjusting valve 20 displaces the valve body portion 202 so that the refrigerant evaporation pressure in the first evaporation portion is set to a value higher or lower than the refrigerant evaporation pressure in the second evaporation portion. It also has a first function of being able to adjust.
- the first function will be described by taking as an example an operation mode in which the outdoor heat exchanger 16 and the indoor evaporator 18 that function as an evaporator are connected in parallel to the refrigerant flow, as in the parallel dehumidification mode described later.
- the outdoor heat exchanger 16 is defined as the first evaporation unit
- the indoor evaporator 18 is defined as the second evaporation unit.
- the drive unit 203 displaces the valve body unit 202 at a position where the second inlet 201b is half-opened, as shown in the cross-sectional view of FIG.
- the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 16 flows into the internal space through the fully open first inlet 201a.
- the refrigerant flowing out of the indoor evaporator 18 is decompressed when passing through the half-open second inlet 201b and flows into the internal space.
- the refrigerant evaporation pressure in the outdoor heat exchanger 16 which is the first evaporation portion is changed to the indoor evaporation which is the second evaporation portion. It can be adjusted to a value lower than the refrigerant evaporation pressure in the vessel 18.
- the drive unit 203 displaces the valve body unit 202 to a position where the first inlet 201a is half-opened.
- the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 16 is decompressed when passing through the half-opened first inlet 201a and flows into the internal space.
- the refrigerant flowing out of the indoor evaporator 18 flows into the internal space through the fully opened second inlet 201b.
- the refrigerant evaporation pressure in the outdoor heat exchanger 16 which is the first evaporation portion is changed to the indoor evaporation which is the second evaporation portion. It can be adjusted to a value higher than the refrigerant evaporation pressure in the vessel 18.
- an evaporation unit different from the first evaporation unit and the second evaporation unit is defined as the third evaporation unit.
- the integrated evaporation pressure adjusting valve 20 adjusts the refrigerant evaporation pressure in the third evaporation section to be equal to the lower of the refrigerant evaporation pressure in the first evaporation section and the refrigerant evaporation pressure in the second evaporation section. It has a second function of being able to do so.
- the outdoor heat exchanger 16 is defined as the first evaporation section
- the indoor evaporator 18 is defined as the second evaporation section
- the chiller 19 is defined as the third evaporation section.
- the drive unit 203 displaces the valve body unit 202 to a position where the second inlet 201b is half-opened, as shown in the cross-sectional view of FIG.
- the refrigerant evaporation pressure in the outdoor heat exchanger 16 which is the first evaporation unit is lower than the refrigerant evaporation pressure in the indoor evaporator 18 which is the second evaporation unit.
- the refrigerant flowing out of the chiller 19 flows into the internal space through the fully opened third inlet 201c.
- the refrigerant evaporation pressure in the chiller 19 which is the third evaporation portion is changed to the outdoor heat exchanger 16 which is the first evaporation portion. It can be adjusted to be equivalent to the refrigerant evaporation pressure in. This is the same regardless of which evaporation part is used as the first to third evaporation parts.
- the inlet side of the accumulator 21 is connected to the outlet 201d of the integrated evaporative pressure regulating valve 20.
- the accumulator 21 is a gas-liquid separator on the low-pressure side that separates the gas-liquid of the low-pressure refrigerant and stores the separated liquid-phase refrigerant as a surplus refrigerant in the cycle.
- the suction port side of the compressor 11 is connected to the gas phase refrigerant outlet of the accumulator 21. That is, the compressor 11 sucks the refrigerant flowing out from the integrated evaporation pressure adjusting valve 20 through the accumulator 21.
- the high temperature side heat medium circuit 40 shown in FIG. 1 is a heat medium circulation circuit that circulates the high temperature side heat medium.
- An ethylene glycol aqueous solution is used as the heat medium on the high temperature side.
- a water passage of the water-refrigerant heat exchanger 12 a high temperature side heat medium pump 41, a heater core 42, and the like are arranged.
- the high temperature side heat medium pump 41 is a water pump that pumps the high temperature side heat medium to the inlet side of the water passage of the water-refrigerant heat exchanger 12.
- the high temperature side heat medium pump 41 is an electric pump whose rotation speed (that is, pumping capacity) is controlled by a control voltage output from the control device 60.
- the heat medium inlet side of the heater core 42 is connected to the outlet of the water passage of the water-refrigerant heat exchanger 12.
- the heater core 42 is a heat exchanger that heats the blown air by exchanging heat between the high-temperature side heat medium heated by the water-refrigerant heat exchanger 12 and the blown air that has passed through the indoor evaporator 18.
- the heater core 42 is arranged in the casing 31 of the indoor air conditioning unit 30.
- the suction port side of the high temperature side heat medium pump 41 is connected to the heat medium outlet of the heater core 42.
- the high temperature side heat medium pump 41 adjusts the flow rate of the high temperature side heat medium flowing into the heater core 42 to reduce the amount of heat radiated from the high temperature side heat medium to the blown air in the heater core 42. Can be adjusted. That is, the heating amount of the blown air in the heater core 42 can be adjusted.
- each component device of the water-refrigerant heat exchanger 12 and the high temperature side heat medium circuit 40 constitutes a heating unit that heats the blown air using the refrigerant discharged from the compressor 11 as a heat source.
- the low temperature side heat medium circuit 50 is a heat medium circulation circuit that circulates the low temperature side heat medium.
- the low temperature side heat medium the same fluid as the high temperature side heat medium can be adopted.
- a water passage of the chiller 19 a low temperature side heat medium pump 51, a cooling water passage 80a of the battery 80, and the like are arranged.
- the low temperature side heat medium pump 51 is a water pump that pumps the low temperature side heat medium to the inlet side of the water passage of the chiller 19.
- the basic configuration of the low temperature side heat medium pump 51 is the same as that of the high temperature side heat medium pump 41.
- the inlet side of the cooling water passage 80a of the battery 80 is connected to the outlet of the water passage of the chiller 19.
- the cooling water passage 80a is formed inside a battery case that houses the battery cells of the battery 80.
- the cooling water passage 80a has a passage configuration in which a plurality of passages are connected in parallel inside the battery case. As a result, the cooling water passage 80a can evenly cool all the battery cells.
- the suction port side of the low temperature side heat medium pump 51 is connected to the outlet of the cooling water passage 80a.
- each component device of the chiller 19 and the low temperature side heat medium circuit 50 constitutes a cooling unit that cools the battery 80 that cools the object to be cooled.
- the indoor air conditioning unit 30 is a unit for blowing out blown air adjusted to an appropriate temperature for blowing into the vehicle interior to an appropriate location in the vehicle interior.
- the indoor air conditioning unit 30 is arranged inside the instrument panel (instrument panel) at the frontmost part of the vehicle interior.
- the indoor air-conditioning unit 30 accommodates an indoor blower 32, an indoor evaporator 18 of a refrigeration cycle device 10, a heater core 42 of a high-temperature side heat medium circuit 40, and the like in a casing 31 that forms an air passage for blown air.
- the casing 31 is made of a resin (for example, polypropylene) having a certain degree of elasticity and excellent strength.
- An inside / outside air switching device 33 is arranged on the most upstream side of the blast air flow of the casing 31.
- the inside / outside air switching device 33 switches and introduces the inside air (vehicle interior air) and the outside air (vehicle interior outside air) into the casing 31.
- the operation of the inside / outside air switching device 33 is controlled by a control signal output from the control device 60.
- An indoor blower 32 is arranged on the downstream side of the blower air flow of the inside / outside air switching device 33.
- the indoor blower 32 blows the air sucked through the inside / outside air switching device 33 toward the vehicle interior.
- the indoor blower 32 is an electric blower whose rotation speed (that is, blowing capacity) is controlled by a control voltage output from the control device 60.
- the indoor evaporator 18 and the heater core 42 are arranged in this order with respect to the blown air flow. That is, the indoor evaporator 18 is arranged on the upstream side of the blown air flow with respect to the heater core 42. Further, a cold air bypass passage 35 is formed in the casing 31 to allow the blown air after passing through the indoor evaporator 18 to bypass the heater core 42 and flow to the downstream side.
- the air mix door 34 is arranged on the downstream side of the blown air flow of the indoor evaporator 18 and on the upstream side of the blown air flow of the heater core 42.
- the air mix door 34 is an air volume ratio adjusting unit that adjusts the air volume ratio of the air volume of the air blown air passing through the heater core 42 and the air volume of the air blown air passing through the cold air bypass passage 35 among the air blown air after passing through the indoor evaporator 18. Is.
- the air mix door 34 is driven by an electric actuator for the air mix door.
- the operation of the electric actuator for the air mix door is controlled by the control signal output from the control device 60.
- a mixing space 36 is arranged on the downstream side of the blown air flow of the heater core 42 and the cold air bypass passage 35.
- the mixing space 36 is a space for mixing the blown air heated by the heater core 42 and the blown air that has not been heated through the cold air bypass passage 35. Further, at the most downstream portion of the blast air flow of the casing 31, a plurality of opening holes (not shown) for blowing out the blast air mixed in the mixing space 36 and having its temperature adjusted into the vehicle interior are arranged.
- a plurality of opening holes communicate with a plurality of air outlets formed in the passenger compartment.
- a face outlet As a plurality of outlets, a face outlet, a foot outlet, and a defroster outlet are provided.
- the fail outlet is an outlet that blows blown air toward the upper body of the occupant.
- the foot outlet is an outlet that blows blown air toward the feet of the occupant.
- the defroster outlet is an outlet that blows blown air toward the front window glass of the vehicle.
- the temperature of the conditioned air mixed in the mixing space 36 is adjusted by adjusting the air volume ratio between the air volume passing through the heater core 42 and the air volume passing through the cold air bypass passage 35 by the air mix door 34. As a result, the temperature of the blown air blown from each outlet into the vehicle interior is adjusted.
- the control device 60 is composed of a well-known microcomputer including a CPU, ROM, RAM, and the like, and peripheral circuits thereof. Then, various calculations and processes are performed based on the air conditioning control program stored in the ROM, and various control target devices 11, 14a to 14c, 15a, 15b, 32, 33, 41, 51 connected to the output side thereof are performed. Etc. are controlled.
- the internal air temperature sensor 61 is an internal air temperature detection unit that detects the vehicle interior temperature (internal air temperature) Tr.
- the outside air temperature sensor 62 is an outside air temperature detection unit that detects the outside air temperature (outside air temperature) Tam.
- the solar radiation sensor 63 is a solar radiation amount detection unit that detects the solar radiation amount Ts emitted into the vehicle interior.
- the first refrigerant temperature sensor 64a is a first refrigerant temperature detecting unit that detects the first temperature T1 of the refrigerant flowing out from the water-refrigerant heat exchanger 12.
- the second refrigerant temperature sensor 64b is a second refrigerant temperature detection unit that detects the second temperature T2 of the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 16.
- the third refrigerant temperature sensor 64c is a third refrigerant temperature detection unit that detects the third temperature T3 of the refrigerant flowing out of the chiller 19.
- the discharge temperature sensor 64d is a discharge refrigerant temperature detection unit that detects the discharge temperature Td of the refrigerant discharged from the compressor 11.
- the evaporator temperature sensor 64f is an evaporator temperature detection unit that detects the refrigerant evaporation temperature (evaporator temperature) Tefin in the indoor evaporator 18.
- the evaporator temperature sensor 64f of the present embodiment specifically detects the heat exchange fin temperature of the indoor evaporator 18.
- the first refrigerant pressure sensor 65a is a first refrigerant pressure detecting unit that detects the first pressure P1 of the refrigerant flowing out from the water-refrigerant heat exchanger 12.
- the second refrigerant temperature sensor 64b is a second refrigerant pressure detecting unit that detects the second pressure P2 of the refrigerant flowing out from the outdoor heat exchanger 16.
- the third refrigerant pressure sensor 65c is a third refrigerant pressure detecting unit that detects the third pressure P3 of the refrigerant flowing out of the chiller 19.
- the fourth refrigerant pressure sensor 65d is a fourth refrigerant pressure detecting unit that detects the fourth pressure P4 of the refrigerant flowing out from the indoor evaporator 18.
- the high temperature side heat medium temperature sensor 66 is a high temperature side heat medium temperature detection unit that detects the high temperature side heat medium temperature TWH, which is the temperature of the high temperature side heat medium flowing out from the water passage of the water-refrigerant heat exchanger 12.
- the low temperature side heat medium temperature sensor 67 is a low temperature side heat medium temperature detection unit that detects the low temperature side heat medium temperature TWL which is the temperature of the low temperature side heat medium flowing out from the water passage of the chiller 19.
- the battery temperature sensor 68 is a battery temperature detection unit that detects the battery temperature TB (that is, the temperature of the battery 80).
- the battery temperature sensor 68 of the present embodiment has a plurality of temperature sensors and detects the temperature of a plurality of locations of the battery 80. Therefore, the control device 60 can also detect the temperature difference of each part of the battery 80. Further, as the battery temperature TB, the average value of the detected values of a plurality of temperature sensors is adopted.
- the air conditioning air temperature sensor 69 is an air conditioning air temperature detecting unit that detects the air temperature TAV blown from the mixed space to the vehicle interior.
- an operation panel 70 arranged near the instrument panel in the front part of the vehicle interior is connected to the input side of the control device 60, and various operation switches provided on the operation panel 70 are used.
- the operation signal is input.
- Various operation switches provided on the operation panel 70 include an auto switch, an air conditioner switch, an air volume setting switch, a temperature setting switch, and a blowout mode switch.
- the auto switch is an automatic control request unit that sets or cancels the automatic control operation of the vehicle air conditioner.
- the air conditioner switch is a cooling requesting unit that requires the indoor evaporator 18 to cool the blown air.
- the air volume setting switch is an air volume setting unit that manually sets the air volume of the indoor blower 32.
- the temperature setting switch is a temperature setting unit that sets a target temperature Tset in the vehicle interior.
- the blowout mode changeover switch is a blowout mode changeover unit for manually setting the blowout mode.
- the control device 60 of the present embodiment is integrally composed of a control unit that controls various controlled devices connected to the output side of the control device 60. Then, the configuration (hardware and software) that controls the operation of each control target device constitutes a control unit that controls the operation of each control target device.
- the configuration for controlling the refrigerant discharge capacity (specifically, the rotation speed of the compressor 11) of the compressor 11 constitutes the compressor control unit 60a.
- the configuration for controlling the throttle opening of the heating expansion valve 14a, the cooling expansion valve 14b, and the cooling expansion valve 14c constitutes the expansion valve control unit 60b.
- the configuration for controlling the operation of the high-pressure on-off valve 15a, the low-pressure on-off valve 15b, etc. constitutes the on-off valve control unit 60c.
- the configuration for controlling the operation of the integrated evaporation pressure adjusting valve 20 constitutes the evaporation pressure control unit 60d.
- the expansion valve control unit 60b, the on-off valve control unit 60c, and the like serve as a refrigerant circuit switching control unit that outputs a control signal when the refrigerant circuit is switched.
- the vehicle air conditioner 1 not only air-conditions the interior of the vehicle but also cools the battery 80. Therefore, the refrigeration cycle device 10 can switch the refrigerant circuit and execute the operation in various operation modes.
- the operation modes of the vehicle air conditioner 1 include (1) cooling mode, (2) cooling battery cooling mode, (3) series dehumidification mode, (4) parallel dehumidification mode, (5) outside air heating mode, and (6) outside air. There are nine operation modes: heating waste heat recovery mode, (7) waste heat recovery heating mode, (8) battery cooling mode, and (9) parallel dehumidification waste heat recovery mode.
- the air conditioning control program is executed when the auto switch of the operation panel 70 is turned on (ON) and automatic control of the vehicle interior is set.
- the detection signal of the sensor group and the operation signal of the operation panel 70 described above are read at a predetermined cycle, and the operation mode is switched.
- the operation mode is switched based on the outside air temperature Tam, the target blowing temperature TAO, and the operation signal of the air conditioning switch on the operation panel 70.
- the target blowout temperature TAO is the target temperature of the blown air blown into the vehicle interior.
- TAO Kset x Tset-Kr x Tr-Kam x Tam-Ks x Ts + C ...
- Tset is the vehicle interior set temperature set by the temperature setting switch. Tr is the vehicle interior temperature detected by the inside air sensor. Tam is the outside temperature of the vehicle interior detected by the outside air sensor. Ts is the amount of solar radiation detected by the solar radiation sensor. Kset, Kr, Kam, and Ks are control gains, and C is a correction constant. The detailed operation of each operation mode will be described below.
- the cooling mode is an operation mode in which the interior of the vehicle is cooled by blowing the cooled blown air into the interior of the vehicle without cooling the battery 80.
- the cooling mode is executed when the air conditioner switch is turned on, the outside air temperature Tam is higher than the predetermined non-standard air temperature KTam, and the target outlet temperature TAO is equal to or less than the predetermined cooling standard temperature ⁇ 1. Further, the cooling mode is executed when it is determined that the battery 80 does not need to be cooled.
- the determination as to whether or not the battery 80 needs to be cooled is such that the battery temperature TB detected by the battery temperature sensor 68 is equal to or higher than the predetermined reference cooling temperature KTB (35 ° C. in the present embodiment). At that time, it is determined that the battery 80 needs to be cooled. Further, when the battery temperature TB is lower than the reference cooling temperature KTB, it is determined that the battery 80 does not need to be cooled.
- the low temperature side heat medium temperature TWL detected by the low temperature side heat medium temperature sensor 67 is equal to or higher than the predetermined reference heat medium temperature KTWL, it is determined that the battery 80 needs to be cooled. May be good. Further, when the low temperature side heat medium temperature TWL is lower than the reference heat medium temperature KTWL, it may be determined that the battery 80 does not need to be cooled. The determination as to whether or not the battery 80 needs to be cooled is the same in the following operation modes.
- the control device 60 closes the high-pressure on-off valve 15a and closes the low-pressure on-off valve 15b. Further, the control device 60 sets the heating expansion valve 14a in a fully open state, the cooling expansion valve 14b in a throttle state that exerts a refrigerant depressurizing action, and the cooling expansion valve 14c in a fully closed state. Further, the control device 60 controls the operation of the integrated evaporation pressure adjusting valve 20 so that at least the second inlet 201b is fully opened.
- control device 60 operates the high temperature side heat medium pump 41 so as to exert a predetermined pumping capacity.
- the compressor 11 the water-refrigerant heat exchanger 12, the fully opened heating expansion valve 14a, the outdoor heat exchanger 16, the check valve 17, and the cooling expansion valve It is switched to a refrigerant circuit in which the refrigerant circulates in the order of 14b, the indoor evaporator 18, the integrated evaporation pressure regulating valve 20, the accumulator 21, and the compressor 11.
- the control device 60 appropriately controls the operation of various controlled devices.
- the control device 60 controls the rotation speed of the compressor 11 so that the evaporator temperature Tefin detected by the evaporator temperature sensor 64f approaches the target evaporator temperature TEO.
- the target evaporator temperature TEO is determined based on the target blowout temperature TAO with reference to the control map for the cooling mode stored in advance in the control device 60.
- the target evaporator temperature TEO rises as the target blowout temperature TAO rises.
- the target evaporator temperature TEO is determined to be a value within a range (specifically, 1 ° C. or higher) in which frost formation of the indoor evaporator 18 can be suppressed.
- control device 60 controls the throttle opening degree of the cooling expansion valve 14b so that the supercooling degree SC1 of the refrigerant flowing into the cooling expansion valve 14b approaches the target supercooling degree SCO1.
- the degree of supercooling SC1 is determined by using the second temperature T2 detected by the second refrigerant temperature sensor 64b and the second pressure P2 detected by the second refrigerant pressure sensor 65b.
- the target supercooling degree SCO1 is determined based on the outside air temperature Tam with reference to the control map for the cooling mode stored in advance in the control device 60.
- the target degree of supercooling SCO1 is determined so that the coefficient of performance (COP) of the cycle approaches the maximum value.
- the control device 60 operates the electric actuator for the air mix door so that the blown air temperature TAV detected by the air conditioning air temperature sensor 69 approaches the target blowing temperature TAO.
- the target blowout temperature TAO is determined to be a relatively low value, so that the opening degree of the air mix door 34 is such that almost the entire flow rate of the blown air after passing through the indoor evaporator 18 passes through the cold air bypass passage 35. Is determined.
- a steam compression type refrigeration cycle is configured in which the water-refrigerant heat exchanger 12 and the outdoor heat exchanger 16 function as a condensing unit and the indoor evaporator 18 functions as an evaporation unit.
- the high temperature side heat medium can be heated by the water-refrigerant heat exchanger 12.
- the blown air can be cooled by the indoor evaporator 18.
- the high temperature side heat medium pumped from the high temperature side heat medium pump 41 flows into the water-refrigerant heat exchanger 12.
- the high temperature side heat medium heated by the water-refrigerant heat exchanger 12 flows into the heater core 42.
- the indoor air-conditioning unit 30 in the cooling mode, a part of the blown air cooled by the indoor evaporator 18 is reheated by the heater core 42, and the blown air whose temperature is adjusted so as to approach the target blowing temperature TAO is supplied to the passenger compartment. Can be blown out to. As a result, the interior of the vehicle can be cooled.
- the cooling battery cooling mode is an operation mode in which the battery 80 is cooled and the inside of the vehicle is cooled by blowing the cooled blown air into the vehicle interior.
- the cooling battery cooling mode is executed when the air conditioner switch is turned on, the outside air temperature Tam is higher than the standard non-standard temperature KTam, and the target blowout temperature TAO is equal to or lower than the standard cooling temperature ⁇ 1. Further, the cooling battery cooling mode is executed when it is determined that the battery 80 needs to be cooled.
- the control device 60 closes the high-pressure on-off valve 15a and closes the low-pressure on-off valve 15b. Further, the control device 60 sets the heating expansion valve 14a in the fully open state, the cooling expansion valve 14b in the throttle state, and the cooling expansion valve 14c in the throttle state. Further, the control device 60 controls the operation of the integrated evaporation pressure adjusting valve 20 so that one of the second inlet 201b and the third inlet 201c is half-open (throttle state) or fully open and the other is fully open.
- control device 60 operates the high temperature side heat medium pump 41 so as to exert a predetermined pumping capacity. Further, the control device 60 operates the low temperature side heat medium pump 51 so as to exert a predetermined pumping capacity.
- the compressor 11 the water-refrigerant heat exchanger 12, the fully opened heating expansion valve 14a, the outdoor heat exchanger 16, the check valve 17, and the fourth Refrigerant circulates in the order of the three-way joint 13d, the cooling expansion valve 14b, the indoor evaporator 18, the integrated evaporation pressure regulating valve 20, the accumulator 21, and the compressor 11.
- the integrated evaporative pressure regulating valve 20, the accumulator 21, and the compressor 11 circulate in this order.
- one refrigerant branched at the fourth three-way joint 13d flows into the indoor evaporator 18, and the other refrigerant flows into the chiller 19. Then, the refrigerant flowing out of the indoor evaporator 18 and the refrigerant flowing out of the chiller 19 are switched to the refrigerant circuit where they are merged by the integrated evaporation pressure adjusting valve 20. That is, in the refrigerating cycle device 10 in the cooling battery cooling mode, the indoor evaporator 18 and the chiller 19 are switched to a refrigerant circuit connected in parallel with the refrigerant flow.
- the control device 60 appropriately controls the operation of various controlled devices.
- the control device 60 controls the throttle opening degree of the cooling expansion valve 14c so that the superheat degree SHC of the refrigerant on the outlet side of the chiller 19 approaches a predetermined target superheat degree SHCO.
- the degree of superheat SHC is determined using the third temperature T3 detected by the third refrigerant temperature sensor 64c and the third pressure P3 detected by the third refrigerant pressure sensor 65c.
- control device 60 controls the operation of the integrated evaporation pressure adjusting valve 20 based on the throttle opening of the cooling expansion valve 14b and the throttle opening of the cooling expansion valve 14c.
- the control device 60 opens the second inlet 201b fully and the third inlet.
- the operation of the integrated evaporation pressure regulating valve 20 is controlled so that the 201c is half-opened (throttle state).
- the refrigerant evaporation pressure in the indoor evaporator 18 becomes lower than the refrigerant evaporation pressure in the chiller 19.
- the self-heating amount of the battery 80 is relatively small as in the normal discharge of the battery 80.
- the refrigerant evaporation temperature in the indoor evaporator 18 is maintained at about 1 ° C., and the refrigerant evaporation temperature in the chiller 19 is set to about 10 ° C. in order to prevent frost formation in the indoor evaporator 18.
- the second inlet 201b is half-opened (throttle state), and the third inlet is set to a third.
- the operation of the integrated evaporation pressure regulating valve 20 is controlled so that the inlet 201c is fully opened.
- the refrigerant evaporation pressure in the indoor evaporator 18 becomes higher than the refrigerant evaporation pressure in the chiller 19.
- the battery 80 is discharged as in a high load discharge in which a relatively large amount of electric power is discharged.
- the amount of self-heating is relatively large.
- the refrigerant evaporation temperature in the indoor evaporator 18 is maintained at about 1 ° C., and the refrigerant evaporation temperature in the chiller 19 is set to about ⁇ 5 ° C. in order to prevent frost formation in the indoor evaporator 18.
- both the second inlet 201b and the third inlet 201c are fully opened.
- the operation of the integrated evaporation pressure regulating valve 20 is controlled.
- the refrigerant evaporation pressure in the outdoor heat exchanger 16 and the refrigerant evaporation pressure in the indoor evaporator 18 become equivalent.
- the control of other controlled devices is the same as in the cooling mode.
- the water-refrigerant heat exchanger 12 and the outdoor heat exchanger 16 function as condensing parts, and the indoor evaporator 18 and the chiller 19 function as evaporating parts.
- a refrigeration cycle is configured.
- the high temperature side heat medium can be heated by the water-refrigerant heat exchanger 12.
- the blown air can be cooled by the indoor evaporator 18.
- the low temperature side heat medium can be cooled by the chiller 19.
- the high temperature side heat medium pumped from the high temperature side heat medium pump 41 flows into the water-refrigerant heat exchanger 12.
- the high temperature side heat medium heated by the water-refrigerant heat exchanger 12 flows into the heater core 42.
- the low temperature side heat medium circuit 50 in the cooling battery cooling mode the low temperature side heat medium pumped from the low temperature side heat medium pump 51 flows into the chiller 19.
- the low temperature side heat medium cooled by the chiller 19 circulates in the cooling water passage 80a of the battery 80. As a result, the battery 80 can be cooled.
- the indoor air conditioning unit 30 in the cooling battery cooling mode, a part of the blown air cooled by the indoor evaporator 18 is reheated by the heater core 42, and the blown air whose temperature is adjusted so as to approach the target blowing temperature TAO is supplied. It can be blown into the passenger compartment. As a result, the interior of the vehicle can be cooled.
- the refrigerant evaporation pressure in the chiller 19 as the first evaporation part is higher than the refrigerant evaporation pressure in the indoor evaporator 18 as the second evaporation part by the action of the integrated evaporation pressure regulating valve 20. It can be adjusted to either a value or a low value. Therefore, in the cooling battery cooling mode, the temperature of the low temperature side heat medium can be adjusted in a wide range of temperatures according to the amount of heat generated by the battery 80 and the like.
- the series dehumidification mode is an operation mode in which the inside of the vehicle is dehumidified and heated by reheating the cooled and dehumidified blown air and blowing it into the vehicle interior without cooling the battery 80. ..
- the air conditioner switch In the series dehumidification mode, the air conditioner switch is turned on, the outside air temperature Tam is higher than the standard non-standard temperature KTam, the target blowout temperature TAO is higher than the cooling reference temperature ⁇ 1, and the target blowout temperature TAO is the predetermined dehumidification reference temperature. It is executed when it is ⁇ 1 or less. Further, the series dehumidification mode is executed when it is determined that the battery 80 does not need to be cooled.
- the control device 60 closes the high-pressure on-off valve 15a and closes the low-pressure on-off valve 15b. Further, the control device 60 sets the heating expansion valve 14a in the throttled state, the cooling expansion valve 14b in the throttled state, and the cooling expansion valve 14c in the fully closed state. Further, the control device 60 controls the operation of the integrated evaporation pressure adjusting valve 20 so that at least the second inlet 201b is fully opened.
- control device 60 operates the high temperature side heat medium pump 41 so as to exert a predetermined pumping capacity.
- the compressor 11 the water-refrigerant heat exchanger 12, the expansion valve 14a for heating, the outdoor heat exchanger 16, the check valve 17, the expansion valve 14b for cooling, and the indoor evaporation It is switched to a refrigerant circuit in which the refrigerant circulates in the order of the vessel 18, the integrated evaporative pressure regulating valve 20, the accumulator 21, and the compressor 11.
- control device 60 appropriately controls the operation of various controlled devices.
- the control device 60 refers to the control map for the series dehumidification mode stored in the control device 60 in advance based on the target outlet temperature TAO for the heating expansion valve 14a and the cooling expansion valve 14b, respectively. Controls the aperture opening of.
- a vapor compression refrigeration cycle is configured in which the water-refrigerant heat exchanger 12 functions as a condensing unit and the indoor evaporator 18 functions as an evaporation unit.
- a cycle is configured in which the outdoor heat exchanger 16 functions as a condensing unit.
- a cycle is configured in which the outdoor heat exchanger 16 functions as an evaporation unit.
- the high temperature side heat medium can be heated by the water-refrigerant heat exchanger 12.
- the indoor evaporator 18 can cool the blown air to dehumidify it.
- the high temperature side heat medium pumped from the high temperature side heat medium pump 41 flows into the water-refrigerant heat exchanger 12.
- the high temperature side heat medium heated by the water-refrigerant heat exchanger 12 flows into the heater core 42.
- the blast air cooled by the indoor evaporator 18 and dehumidified is reheated by the heater core 42, and the blast air whose temperature is adjusted so as to approach the target blowout temperature TAO is supplied to the passenger compartment. Can be blown out to. This makes it possible to perform dehumidifying and heating in the vehicle interior.
- the throttle opening of the heating expansion valve 14a is reduced and the throttle opening of the cooling expansion valve 14b is increased as the target outlet temperature TAO rises. According to this, as the target blowing temperature TAO rises, the amount of heat radiated from the refrigerant in the water-refrigerant heat exchanger 12 can be increased, and the heating capacity of the blown air in the heater core 42 can be improved.
- the parallel dehumidification mode is an operation mode in which the dehumidifying and heating of the vehicle interior is performed by reheating the cooled and dehumidified blown air and blowing it into the vehicle interior without cooling the battery 80. ..
- the parallel dehumidification mode is executed when the air conditioner switch is turned on, the outside air temperature Tam is higher than the standard non-standard temperature KTam, and the target blowout temperature TAO is higher than the dehumidification standard temperature ⁇ 1. Further, the parallel dehumidification mode is executed when it is determined that the battery 80 does not need to be cooled.
- the control device 60 opens the high-pressure on-off valve 15a and the low-pressure on-off valve 15b. Further, the control device 60 sets the heating expansion valve 14a in the throttled state, the cooling expansion valve 14b in the throttled state, and the cooling expansion valve 14c in the fully closed state. Further, the control device 60 controls the operation of the integrated evaporation pressure adjusting valve 20 so that one of the first inlet 201a and the second inlet 201b is half-open (throttle state) or fully open and the other is fully open.
- control device 60 operates the high temperature side heat medium pump 41 so as to exert a predetermined pumping capacity.
- the compressor 11 the water-refrigerant heat exchanger 12, the first three-way joint 13a, the heating expansion valve 14a, the outdoor heat exchanger 16, the heating passage 22b, and the integrated type
- the refrigerant circulates in the order of the evaporation pressure adjusting valve 20, the accumulator 21, and the compressor 11.
- the refrigerant circulates in order.
- one refrigerant branched at the first three-way joint 13a flows into the outdoor heat exchanger 16, and the other refrigerant flows into the indoor evaporator 18. Then, the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 16 and the refrigerant flowing out of the indoor evaporator 18 are switched to the refrigerant circuit where they are merged by the integrated evaporation pressure adjusting valve 20. That is, in the refrigeration cycle device 10 in the parallel dehumidification mode, the outdoor heat exchanger 16 and the indoor evaporator 18 are switched to a refrigerant circuit connected in parallel with the refrigerant flow.
- the control device 60 appropriately controls the operation of various controlled devices.
- the control device 60 controls the rotation speed of the compressor 11 so that the high temperature side heat medium temperature TWH detected by the high temperature side heat medium temperature sensor 66 approaches a predetermined target high temperature side heat medium temperature TWHO. do.
- the heating expansion valve 14a and the cooling expansion valve 14b the heating expansion valve so that the superheat degree SHE of the refrigerant on the outlet side of the indoor evaporator 18 approaches the predetermined target superheat degree SHEO.
- the opening ratio of the throttle opening of the cooling expansion valve 14b to the throttle opening of 14a is adjusted.
- the degree of superheat SHE is determined using the evaporator temperature Tefin and the fourth pressure P4 detected by the fourth refrigerant pressure sensor 65d.
- the opening ratio of the throttle opening of the cooling expansion valve 14b to the throttle opening of the heating expansion valve 14a is increased. ..
- the opening ratio of the throttle opening of the cooling expansion valve 14b to the throttle opening of the heating expansion valve 14a is reduced.
- control device 60 controls the operation of the integrated evaporation pressure regulating valve 20 so that the evaporator temperature Tefin approaches the target evaporator temperature TEO.
- the control device 60 makes the first inlet 201a fully open and the second inlet 201b half open (throttle state). , Controls the operation of the integrated evaporation pressure regulating valve 20. As a result, the refrigerant evaporation pressure in the outdoor heat exchanger 16 becomes lower than the refrigerant evaporation pressure in the indoor evaporator 18.
- the refrigerant evaporation temperature in the outdoor heat exchanger 16 is kept below the outside temperature while maintaining the refrigerant evaporation temperature in the indoor evaporator 18 at about 1 ° C. in order to prevent frost formation in the indoor evaporator 18. For example, about -5 ° C).
- control device 60 is an integrated type so that when the evaporator temperature Tefin becomes higher than the target evaporator temperature TEO, the first inlet 201a is half-opened (throttle state) and the second inlet 201b is fully opened. Controls the operation of the evaporation pressure regulating valve 20. As a result, the refrigerant evaporation pressure in the outdoor heat exchanger 16 becomes higher than the refrigerant evaporation pressure in the indoor evaporator 18.
- the evaporator temperature Tefin As an operating condition in which the evaporator temperature Tefin is higher than the target evaporator temperature TEO, there is an operating condition in which the target blowing temperature TAO is lowered and the heating capacity of the blown air is lowered. Under such operating conditions, the refrigerant evaporation temperature in the indoor evaporator 18 is maintained at the target evaporator temperature TEO, the refrigerant evaporation temperature in the outdoor heat exchanger 16 is lower than the outside temperature, and the refrigerant in the indoor evaporator 18 is maintained. The temperature should be higher than the evaporation temperature. The control of other controlled devices is the same as in the cooling mode.
- a steam compression type refrigeration cycle is configured in which the water-refrigerant heat exchanger 12 functions as a condensing unit, and the outdoor heat exchanger 16 and the indoor evaporator 18 function as evaporating units. Will be done.
- the high temperature side heat medium can be heated by the water-refrigerant heat exchanger 12.
- the blown air can be cooled by the indoor evaporator 18.
- the high temperature side heat medium pumped from the high temperature side heat medium pump 41 flows into the water-refrigerant heat exchanger 12.
- the high temperature side heat medium heated by the water-refrigerant heat exchanger 12 flows into the heater core 42.
- the indoor air conditioning unit 30 in the parallel dehumidification mode, a part of the blown air cooled and dehumidified by the indoor evaporator 18 is reheated by the heater core 42, and the temperature of the blown air is adjusted so as to approach the target blowing temperature TAO. Can be blown into the passenger compartment. This makes it possible to perform dehumidifying and heating in the vehicle interior.
- the refrigerant evaporation pressure in the outdoor heat exchanger 16 is adjusted to a value higher or lower than the refrigerant evaporation pressure in the indoor evaporator 18 by the action of the integrated evaporation pressure regulating valve 20. be able to.
- the refrigerant evaporation pressure in the outdoor heat exchanger 16 can be set to a value lower than the refrigerant evaporation pressure in the indoor evaporator 18. Therefore, the amount of heat absorbed from the outside air of the refrigerant in the outdoor heat exchanger 16 can be increased as compared with the series dehumidification mode. Then, the amount of heat radiated from the refrigerant in the water-refrigerant heat exchanger 12 to the heat medium on the high temperature side can be increased to improve the heating capacity of the blown air in the heater core 42.
- the refrigerant evaporation pressure in the outdoor heat exchanger 16 can be set to a value higher than the refrigerant evaporation pressure in the indoor evaporator 18. Therefore, the amount of heat absorbed from the outside air of the refrigerant in the outdoor heat exchanger 16 can be reduced. Then, the amount of heat radiated from the refrigerant in the water-refrigerant heat exchanger 12 to the heat medium on the high temperature side can be reduced, and the heating capacity of the blown air in the heater core 42 can be reduced.
- the heating capacity of the blown air in the heater core 42 can be adjusted in a wide range according to the target blowing temperature TAO.
- the outside air heating mode is an operation mode in which the inside of the vehicle is heated by heating the blown air and blowing it into the vehicle interior without cooling the battery 80.
- the outside air heating mode is executed when the air conditioner switch is not turned on and the target outlet temperature TAO is equal to or higher than the predetermined heating reference temperature ⁇ 1. Further, the outside air heating mode is executed when it is determined that the battery 80 does not need to be cooled.
- the control device 60 closes the high-pressure on-off valve 15a and opens the low-pressure on-off valve 15b. Further, the control device 60 sets the heating expansion valve 14a in the throttled state, the cooling expansion valve 14b in the fully closed state, and the cooling expansion valve 14c in the fully closed state. Further, the control device 60 controls the operation of the integrated evaporation pressure adjusting valve 20 so that at least the first inlet 201a is fully opened.
- control device 60 operates the high temperature side heat medium pump 41 so as to exert a predetermined pumping capacity.
- the compressor 11 in the outside air heating mode, the compressor 11, the water-refrigerant heat exchanger 12, the heating expansion valve 14a, the outdoor heat exchanger 16, the heating passage 22b, the integrated evaporation pressure adjusting valve 20,
- the system is switched to a refrigerant circuit in which the refrigerant circulates in the order of the accumulator 21 and the compressor 11.
- the control device 60 appropriately controls the operation of various controlled devices.
- the heating expansion valve 14a is throttled open so that the supercooling degree SC2 of the refrigerant flowing into the heating expansion valve 14a approaches a predetermined target supercooling degree SCO2 for the outside air heating mode.
- the degree of supercooling SC2 is determined by using the first temperature T1 detected by the first refrigerant temperature sensor 64a and the first pressure P1 detected by the first refrigerant pressure sensor 65a.
- the control of other controlled devices is the same as in the parallel dehumidification mode.
- a vapor compression refrigeration cycle is configured in which the water-refrigerant heat exchanger 12 functions as a condensing unit and the outdoor heat exchanger 16 functions as an evaporation unit.
- the high temperature side heat medium can be heated by the water-refrigerant heat exchanger 12.
- the high temperature side heat medium pumped from the high temperature side heat medium pump 41 flows into the water-refrigerant heat exchanger 12.
- the high temperature side heat medium heated by the water-refrigerant heat exchanger 12 flows into the heater core 42.
- the blown air heated by the heater core 42 can be blown out into the vehicle interior.
- the interior of the vehicle can be heated.
- outside air heating waste heat recovery mode is an operation mode in which the battery 80 is cooled and the blast air is heated and blown into the vehicle interior to heat the vehicle interior.
- the outside air heating waste heat recovery mode is an operation mode in which the blown air is heated by using the heat absorbed from the outside air and the battery 80 as a heat source.
- the outside air heating waste heat recovery mode is executed when the air conditioner switch is not turned on and the target outlet temperature TAO is equal to or higher than the heating reference temperature ⁇ 1. Further, the outside air heating waste heat recovery mode is executed when it is determined that the battery 80 needs to be cooled.
- the control device 60 opens the high-pressure on-off valve 15a and the low-pressure on-off valve 15b. Further, the control device 60 sets the heating expansion valve 14a in the throttled state, the cooling expansion valve 14b in the fully closed state, and the cooling expansion valve 14c in the throttled state. Further, the control device 60 controls the operation of the integrated evaporation pressure adjusting valve 20 so that one of the first inlet 201a and the third inlet 201c is half-open (throttle state) or fully open and the other is fully open.
- control device 60 operates the high temperature side heat medium pump 41 so as to exert a predetermined pumping capacity. Further, the control device 60 operates the low temperature side heat medium pump 51 so as to exert a predetermined pumping capacity.
- the integrated evaporative pressure regulating valve 20, the accumulator 21, and the compressor 11 circulate in this order.
- the compressor 11, the water-refrigerant heat exchanger 12, the first three-way joint 13a, the bypass passage 22a, the cooling expansion valve 14c, the chiller 19, the integrated evaporation pressure regulating valve 20, the accumulator 21, and the compressor 11 are refrigerants in this order. Circulates.
- one refrigerant branched at the first three-way joint 13a flows into the outdoor heat exchanger 16, and the other refrigerant flows into the chiller 19. Then, the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 16 and the refrigerant flowing out of the chiller 19 are switched to the refrigerant circuit where they are merged by the integrated evaporation pressure adjusting valve 20. That is, in the refrigeration cycle device 10 in the outside air heating waste heat recovery mode, the outdoor heat exchanger 16 and the chiller 19 are switched to a refrigerant circuit connected in parallel with the refrigerant flow.
- the control device 60 appropriately controls the operation of various controlled devices.
- the throttle opening degree of the heating expansion valve 14a is such that the superheat degree SHC of the refrigerant on the outlet side of the chiller 19 approaches the target superheat degree SHCO.
- the opening ratio of the cooling expansion valve 14c to the throttle opening is adjusted.
- the opening ratio of the throttle opening of the cooling expansion valve 14c to the throttle opening of the heating expansion valve 14a is increased. ..
- the opening degree ratio of the throttle opening degree of the cooling expansion valve 14b to the throttle opening degree of the heating expansion valve 14a is reduced.
- control device 60 controls the operation of the integrated evaporation pressure adjusting valve 20 based on the refrigerant evaporation temperature in the chiller 19.
- a third temperature T3 can be used as the refrigerant evaporation temperature in the chiller 19.
- the control device 60 makes the first inlet 201a fully open and the third inlet 201c half open (throttle state). , Controls the operation of the integrated evaporation pressure regulating valve 20. As a result, the refrigerant evaporation pressure in the outdoor heat exchanger 16 becomes lower than the refrigerant evaporation pressure in the chiller 19.
- the refrigerant evaporation temperature in the chiller 19 is lower than the reference temperature
- the refrigerant evaporation temperature in the outdoor heat exchanger 16 is kept below the outside air temperature (for example, ⁇ ) while maintaining the refrigerant evaporation temperature in the chiller 19 at about 0 ° C. in order to suppress excessive cooling of the battery 80.
- the outside air temperature for example, ⁇
- the integrated evaporation pressure is set so that the first inlet 201a is half-opened (throttled state) and the third inlet 201c is fully opened. Controls the operation of the regulating valve 20. As a result, the refrigerant evaporation pressure in the outdoor heat exchanger 16 becomes higher than the refrigerant evaporation pressure in the chiller 19.
- the refrigerant evaporation temperature in the chiller 19 is set to about 1 ° C. so that frost formation in the outdoor heat exchanger 16 can be suppressed while maintaining the refrigerant evaporation temperature in the chiller 19 at about 0 ° C. ..
- the control of other controlled devices is the same as in the parallel dehumidification mode.
- the steam compression type refrigeration cycle in which the water-refrigerant heat exchanger 12 functions as a condensing unit and the outdoor heat exchanger 16 and the chiller 19 function as an evaporation unit. It is composed.
- the high temperature side heat medium can be heated by the water-refrigerant heat exchanger 12.
- the low temperature side heat medium can be cooled by the chiller 19.
- the high temperature side heat medium pumped from the high temperature side heat medium pump 41 flows into the water-refrigerant heat exchanger 12.
- the high temperature side heat medium heated by the water-refrigerant heat exchanger 12 flows into the heater core 42.
- the low temperature side heat medium pumped from the low temperature side heat medium pump 51 flows into the chiller 19.
- the low temperature side heat medium cooled by the chiller 19 flows through the cooling water passage 80a of the battery 80.
- the battery 80 can be cooled.
- the waste heat of the battery 80 can be absorbed by the low temperature side heat medium.
- the blown air heated by the heater core 42 can be blown out into the vehicle interior. As a result, the interior of the vehicle can be heated.
- the refrigerant evaporation pressure in the outdoor heat exchanger 16 is adjusted to either a value higher or lower than the refrigerant evaporation pressure in the chiller 19 by the action of the integrated evaporation pressure adjusting valve 20. can do.
- the refrigerant evaporation pressure in the outdoor heat exchanger 16 is set to be higher than the refrigerant evaporation pressure in the chiller 19 without changing the refrigerant evaporation pressure in the chiller 19. It can be a low value. Then, the amount of heat absorbed from the outside air of the refrigerant in the outdoor heat exchanger 16 can be increased.
- the amount of heat released from the refrigerant in the water-refrigerant heat exchanger 12 to the high-temperature side heat medium is increased without changing the temperature of the low-temperature side heat medium cooled by the chiller 19, and the blown air in the heater core 42
- the heating capacity can be improved.
- the refrigerant evaporation pressure in the outdoor heat exchanger 16 is set to a value higher than the refrigerant evaporation pressure in the chiller 19 without changing the refrigerant evaporation pressure in the chiller 19. can do. Then, the amount of heat absorbed from the outside air of the refrigerant in the outdoor heat exchanger 16 can be reduced.
- the amount of heat released from the refrigerant in the water-refrigerant heat exchanger 12 to the high-temperature side heat medium is reduced without changing the temperature of the low-temperature side heat medium cooled by the chiller 19, and the blown air in the heater core 42
- the heating capacity can be reduced.
- the heating capacity of the blown air in the heater core 42 can be adjusted in a wide range according to the required heating capacity of the blown air while appropriately cooling the battery 80. ..
- Waste Heat Recovery Heating Mode is an operation mode in which the battery 80 is cooled and the blast air is heated and blown into the vehicle interior to heat the vehicle interior. More specifically, the waste heat recovery heating mode is an operation mode in which the blown air is heated by using the heat absorbed from the battery 80 as a heat source.
- the waste heat recovery heating mode is executed when the air conditioner switch is not turned on and the target outlet temperature TAO is equal to or higher than the heating reference temperature ⁇ 1. Further, the waste heat recovery heating mode is executed when it is determined that the battery 80 needs to be cooled.
- the control device 60 opens the high-pressure on-off valve 15a and closes the low-pressure on-off valve 15b. Further, the control device 60 sets the heating expansion valve 14a in a fully closed state, the cooling expansion valve 14b in a fully closed state, and the cooling expansion valve 14c in a throttled state. Further, the control device 60 controls the operation of the integrated evaporation pressure adjusting valve 20 so that at least the third inlet 201c is fully opened.
- control device 60 operates the high temperature side heat medium pump 41 so as to exert a predetermined pumping capacity. Further, the control device 60 operates the low temperature side heat medium pump 51 so as to exert a predetermined pumping capacity.
- the compressor 11 the water-refrigerant heat exchanger 12, the bypass passage 22a, the cooling expansion valve 14c, the chiller 19, the integrated evaporation pressure regulating valve 20, and the accumulator 21.
- the compressor 11 is switched to the refrigerant circuit in which the refrigerant circulates in this order.
- the control device 60 appropriately controls the operation of various controlled devices.
- the control device 60 controls the throttle opening degree of the cooling expansion valve 14c so that the supercooling degree SC3 of the refrigerant flowing into the cooling expansion valve 14c approaches the target supercooling degree SCO3.
- the degree of supercooling SC3 is determined using the first temperature T1 and the first pressure P1.
- the target supercooling degree SCO3 is determined based on the target high temperature side heat medium temperature TWHO with reference to the control map for the outside air heating mode stored in advance in the control device 60.
- the target supercooling degree SCO3 is determined so that the COP approaches the maximum value.
- the control of other controlled devices is the same as in the parallel dehumidification mode.
- a vapor compression refrigeration cycle is configured in which the water-refrigerant heat exchanger 12 functions as a condensing unit and the chiller 19 functions as an evaporation unit.
- the high temperature side heat medium can be heated by the water-refrigerant heat exchanger 12.
- the low temperature side heat medium can be cooled by the chiller 19.
- the high temperature side heat medium pumped from the high temperature side heat medium pump 41 flows into the water-refrigerant heat exchanger 12.
- the high temperature side heat medium heated by the water-refrigerant heat exchanger 12 flows into the heater core 42.
- the low temperature side heat medium pumped from the low temperature side heat medium pump 51 flows into the chiller 19.
- the low temperature side heat medium cooled by the chiller 19 flows through the cooling water passage 80a of the battery 80.
- the battery 80 can be cooled.
- the waste heat of the battery 80 can be absorbed by the low temperature side heat medium.
- the blown air heated by the heater core 42 can be blown out into the vehicle interior. As a result, the interior of the vehicle can be heated.
- the battery cooling mode is an operation mode in which the battery 80 is cooled without air-conditioning the interior of the vehicle.
- the battery cooling mode is executed when the air conditioning operation is not required or when the air conditioning switch is not turned on and the target outlet temperature TAO is lower than the heating reference temperature ⁇ 1. Further, the battery cooling mode is executed when it is determined that the battery 80 needs to be cooled.
- the control device 60 closes the high-pressure on-off valve 15a and closes the low-pressure on-off valve 15b. Further, the control device 60 sets the heating expansion valve 14a in a fully open state, the cooling expansion valve 14b in a fully closed state, and the cooling expansion valve 14c in a throttled state. Further, the control device 60 controls the operation of the integrated evaporation pressure adjusting valve 20 so that at least the third inlet 201c is fully opened.
- control device 60 stops the high temperature side heat medium pump 41. Further, the control device 60 operates the low temperature side heat medium pump 51 so as to exert a predetermined pumping capacity.
- the compressor 11, the expansion valve 14a for heating water-refrigerant heat exchanger 12,
- the outdoor heat exchanger 16 the check valve 17, and the cooling
- the expansion valve 14c, the chiller 19, the integrated evaporation pressure regulating valve 20, the accumulator 21, and the compressor 11 are switched to the refrigerant circuit in which the refrigerant circulates in this order.
- the control device 60 appropriately controls the operation of various controlled devices.
- the control device 60 controls the operation of the electric actuator for the air mix door so that the ventilation path on the heater core 42 side is fully closed with respect to the opening degree of the air mix door 34. Further, the control device 60 stops the indoor blower 32.
- the control of other controlled devices is the same as in the cooling / cooling mode.
- a vapor compression refrigeration cycle is configured in which the outdoor heat exchanger 16 functions as a condensing unit and the chiller 19 functions as an evaporation unit.
- the low temperature side heat medium circuit 50 in the battery cooling mode the low temperature side heat medium pumped from the low temperature side heat medium pump 51 flows into the chiller 19. Further, the low temperature side heat medium cooled by the chiller 19 flows through the cooling water passage 80a of the battery 80. As a result, the battery 80 can be cooled.
- the parallel dehumidifying waste heat recovery mode In the parallel dehumidifying waste heat recovery mode, the battery 80 is cooled, and the cooled and dehumidified blown air is reheated and blown into the vehicle interior to dehumidify and heat the vehicle interior. This is the operation mode to be performed. More specifically, the parallel dehumidifying waste heat recovery mode is an operation mode for reheating the blown air cooled by using the heat absorbed from the outside air and the battery 80 as a heat source.
- the air conditioner switch is turned on, the outside air temperature Tam is higher than the standard non-standard temperature KTam, the target blowout temperature TAO is higher than the cooling reference temperature ⁇ 1, and the target blowout temperature TAO is higher than the dehumidification reference temperature ⁇ 1. Is executed when is also high. Further, the parallel dehumidification waste heat recovery mode is executed when it is determined that the battery 80 needs to be cooled.
- the control device 60 opens the high-pressure on-off valve 15a and the low-pressure on-off valve 15b. Further, in the control device 60, the heating expansion valve 14a is in the throttled state, the cooling expansion valve 14b is in the throttled state, and the cooling expansion valve 14c is in the throttled state. Further, the control device 60 controls the operation of the integrated evaporation pressure adjusting valve 20 so that either one of the first inlet 201a and the second inlet 201b is half-open (throttle state) or fully open.
- control device 60 operates the high temperature side heat medium pump 41 so as to exert a predetermined pumping capacity. Further, the control device 60 operates the low temperature side heat medium pump 51 so as to exert a predetermined pumping capacity.
- the compressor 11, the water-refrigerant heat exchanger 12, the first three-way joint 13a, the heating expansion valve 14a, the outdoor heat exchanger 16, and the heating passage 22b The integrated evaporative pressure regulating valve 20, the accumulator 21, and the compressor 11 circulate in this order.
- the refrigerant circulates in the order of 21 and the compressor 11.
- a compressor 11 a water-refrigerant heat exchanger 12, a first three-way joint 13a, a bypass passage 22a, a fourth three-way joint 13d, a cooling expansion valve 14c, a chiller 19, an integrated evaporation pressure regulating valve 20, an accumulator 21,
- the refrigerant circulates in the order of the compressor 11.
- one refrigerant branched at the first three-way joint 13a flows into the outdoor heat exchanger 16, and the other refrigerant flows into the fourth three-way joint 13d. .. Further, one of the refrigerants branched at the fourth three-way joint 13d flows into the indoor evaporator 18, and the other refrigerant flows into the chiller 19.
- the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 16 the refrigerant flowing out of the indoor evaporator 18, and the refrigerant flowing out of the chiller 19 are switched to the refrigerant circuit where they are merged by the integrated evaporation pressure adjusting valve 20. That is, in the refrigeration cycle device 10 in the parallel dehumidification waste heat recovery mode, the indoor evaporator 18, the chiller 19, and the outdoor heat exchanger 16 are switched to a refrigerant circuit connected in parallel with the refrigerant flow.
- the control device 60 appropriately controls the operation of various controlled devices.
- the throttle opening degree is controlled so as to be a reference opening degree for the parallel dehumidifying waste heat recovery mode determined in advance.
- the control device 60 controls the heating expansion valve 14a and the cooling expansion valve 14b in the same manner as in the parallel dehumidification mode.
- control device 60 controls the operation of the integrated evaporation pressure regulating valve 20 so that the evaporator temperature Tefin approaches the target evaporator temperature TEO, as in the parallel dehumidification mode.
- the control device 60 makes the first inlet 201a fully open and the second inlet 201b half open (throttle state). , Controls the operation of the integrated evaporation pressure regulating valve 20. As a result, the refrigerant evaporation pressure in the outdoor heat exchanger 16 becomes lower than the refrigerant evaporation pressure in the indoor evaporator 18.
- the refrigerant evaporation pressure in the chiller 19 becomes equivalent to the refrigerant evaporation pressure in the outdoor heat exchanger 16.
- control device 60 is an integrated type so that when the evaporator temperature Tefin becomes higher than the target evaporator temperature TEO, the first inlet 201a is half-opened (throttle state) and the second inlet 201b is fully opened. Controls the operation of the evaporation pressure regulating valve 20. As a result, the refrigerant evaporation pressure in the outdoor heat exchanger 16 becomes higher than the refrigerant evaporation pressure in the indoor evaporator 18.
- the refrigerant evaporation pressure in the chiller 19 becomes equivalent to the refrigerant evaporation pressure in the indoor evaporator 18.
- the control of other controlled devices is the same as in the parallel dehumidification mode.
- the water-refrigerant heat exchanger 12 functions as a condensing unit
- the outdoor heat exchanger 16 the indoor evaporator 18, and the chiller 19 function as an evaporator.
- a compression refrigeration cycle is constructed.
- the high temperature side heat medium can be heated by the water-refrigerant heat exchanger 12.
- the blown air can be cooled by the indoor evaporator 18.
- the low temperature side heat medium can be cooled by the chiller 19.
- the high temperature side heat medium pumped from the high temperature side heat medium pump 41 flows into the water-refrigerant heat exchanger 12.
- the high temperature side heat medium heated by the water-refrigerant heat exchanger 12 flows into the heater core 42.
- the low temperature side heat medium pumped from the low temperature side heat medium pump 51 flows into the chiller 19.
- the low temperature side heat medium cooled by the chiller 19 flows through the cooling water passage 80a of the battery 80.
- the battery 80 can be cooled.
- the waste heat of the battery 80 can be absorbed by the low temperature side heat medium.
- the indoor air conditioning unit 30 in the parallel dehumidifying waste heat recovery mode, a part of the blown air cooled and dehumidified by the indoor evaporator 18 is reheated by the heater core 42, and the temperature is adjusted so as to approach the target blowing temperature TAO. It is possible to blow out the blown air into the passenger compartment. This makes it possible to perform dehumidifying and heating in the vehicle interior.
- the refrigerant evaporation pressure in the outdoor heat exchanger 16 is set to a value higher or lower than the refrigerant evaporation pressure in the indoor evaporator 18 by the action of the integrated evaporation pressure regulating valve 20. Can also be adjusted. Therefore, as in the parallel dehumidification mode, the amount of heat absorbed from the outside air can be increased as the target blowing temperature TAO rises, and the heating capacity of the blown air in the heater core 42 can be adjusted in a wide range.
- the refrigerant evaporation pressure in the chiller 19 is adjusted to be equal to the lower value of the refrigerant evaporation pressure in the outdoor heat exchanger 16 and the refrigerant evaporation pressure in the indoor evaporator 18. can do. Therefore, as the target blowing temperature TAO rises, the amount of heat absorbed from the battery 80 can be increased, and the heating capacity of the blown air in the heater core 42 can be improved as compared with the parallel dehumidification mode.
- the refrigeration cycle device 10 of the present embodiment can switch various operation modes.
- the vehicle air conditioner 1 can realize comfortable air conditioning in the vehicle interior while appropriately adjusting the temperature of the battery 80.
- the two evaporation units are connected in parallel to the refrigerant flow in (2) cooling battery cooling mode, (4) parallel dehumidification mode, and (6) outside air heating waste heat recovery mode. be able to. That is, if any one of the plurality of evaporation parts is defined as the first evaporation part and the other one is defined as the second evaporation part, the first evaporation part and the second evaporation part are defined with respect to the refrigerant flow. Can be connected in parallel.
- the integrated evaporation pressure adjusting valve 20 can adjust the refrigerant evaporation pressure in the first evaporation section to either a value higher or lower than the refrigerant evaporation pressure in the second evaporation section. Therefore, in the refrigeration cycle apparatus 10, the refrigerant evaporation temperature in one evaporation unit is affected by the refrigerant evaporation temperature in another evaporation unit among the plurality of evaporation units connected in parallel with each other with respect to the refrigerant flow. Can be adjusted appropriately.
- three evaporation units can be connected in parallel to each other with respect to the refrigerant flow. That is, if the evaporation section different from the first evaporation section and the second evaporation section is defined as the third evaporation section among the plurality of evaporation sections, the first evaporation section, the second evaporation section, and the third evaporation section are the refrigerant flows. Can be connected in parallel to.
- the integrated evaporation pressure adjusting valve 20 adjusts the refrigerant evaporation pressure in the third evaporation section to be equal to the lower of the refrigerant evaporation pressure in the first evaporation section and the refrigerant evaporation pressure in the second evaporation section. .. According to this, the control for adjusting the refrigerant evaporation pressure in the plurality of evaporation units is not unnecessarily complicated.
- the refrigerant evaporation pressure in the outdoor heat exchanger 16 must be adjusted according to the outside air temperature Tam.
- the refrigerant evaporation pressure in the indoor evaporator 18 must be adjusted so as to prevent frost formation in the indoor evaporator 18 so as to realize comfortable air conditioning in the vehicle interior. Therefore, for example, in the refrigeration cycle device 10 of the present embodiment, the refrigerant evaporation temperature of the indoor evaporator 18 is adjusted to 1 ° C. or higher.
- the refrigerant evaporation temperature in the chiller 19 needs to be adjusted in a wider range than the refrigerant evaporation temperature in the outdoor heat exchanger 16 and the indoor evaporator 18, although it is necessary to consider the self-heating amount of the battery 80. It will be possible. Therefore, if the chiller 19 is used as the third evaporation unit, the control for adjusting the refrigerant evaporation pressure in the plurality of evaporation units is not unnecessarily complicated.
- the cooling expansion valve 14c functions as a blocking unit that blocks the inflow of the refrigerant into the third evaporation unit when the refrigerant is evaporated in the first evaporation unit and the second evaporation unit. have. Therefore, if there is a possibility that the refrigerant evaporation temperature in the chiller 19 is unnecessarily lowered and the temperature of the low temperature side heat medium is excessively lowered, the inflow of the refrigerant into the chiller 19 can be blocked.
- the refrigeration cycle device 10 of the present embodiment has a cooling expansion valve 14c that functions as a shutoff unit. Therefore, in the (9) parallel dehumidification waste heat recovery mode, if there is a risk of excessively lowering the temperature of the low temperature side heat medium, the cooling expansion valve 14c is fully closed and the mode is switched to the (4) parallel dehumidification mode. Can be done.
- the integrated evaporation pressure adjusting valve 20 has a single valve body portion 202 and a driving portion 203 that simultaneously adjust the passage cross-sectional areas of a plurality of refrigerant passages. According to this, as compared with the case where individual evaporation pressure adjusting valves are arranged on the downstream side of the refrigerant flow of a plurality of evaporation parts, they are connected in parallel with each other without incurring complicated circuit configuration and large size. The refrigerant evaporation temperature in the plurality of evaporation units can be appropriately adjusted.
- the integrated evaporation pressure adjusting valve 20 has a backflow prevention function, it is possible to prevent the refrigerant from flowing from the suction port side of the compressor 11 to the evaporation part side when switching the operation mode or the like. ..
- the integrated evaporative pressure regulating valve 210 has a body 211, a valve body portion 212, and a drive portion 213.
- the body 211 is a metal cylindrical member.
- the body 211 forms the outer shell of the integrated evaporation pressure regulating valve 210 and forms a columnar internal space inside.
- a first inlet 211a, a second inlet 211b, and a third inlet 211c are formed on the tubular side surface of the body 211 to allow the refrigerant to flow into the internal space.
- the three entrances are formed side by side in the direction of the central axis of the body 211.
- the first inlet 211a, the second inlet 211b, and the third inlet 211c correspond to the first inlet 201a, the second inlet 201b, and the third inlet 201c of the integrated evaporation pressure regulating valve 20 described in the first embodiment, respectively. There is.
- a drive unit 213 is arranged on one end side of the body 211 in the central axis direction.
- an outlet 211d for flowing out the refrigerant from the internal space is formed on the other end side of the body 211 in the central axis direction.
- the drive unit 203 is an electric actuator that displaces the valve body unit 212 arranged in the internal space of the body 211 around the central axis.
- the basic configuration of the drive unit 213 is the same as that of the drive unit 203 of the integrated evaporative pressure regulating valve 20 described in the first embodiment.
- the valve body portion 212 is a metal cylindrical member. As shown in FIGS. 8 and 9, the valve body portion 212 is housed in the internal space of the body 211.
- the central axis of the valve body portion 212 is arranged coaxially with the central axis of the internal space of the body 211.
- the outer diameter of the valve body portion 212 is slightly smaller than the inner diameter of the columnar internal space of the body 211.
- a seal member 205 for suppressing the refrigerant from leaking from the gap between the valve body portion 212 and the body 211 is arranged on the inner peripheral side surface of the body 211. Therefore, when the drive unit 213 displaces the valve body portion 212 around the central axis, the outer peripheral side surface of the valve body portion 212 slides with the seal member 215.
- the side surface of the valve body portion 212 has a first communication hole 212a, a second communication hole 212b, and a third communication hole that communicate the outer peripheral side and the inner peripheral side of the valve body portion 212.
- 212c is formed.
- the first communication hole 212a, the second communication hole 212b, and the third communication hole 212c are formed in a band shape extending in the circumferential direction (that is, the rotation direction).
- the first communication hole 212a, the second communication hole 212b, and the third communication hole 212c are arranged side by side in the central axis direction.
- the first communication hole 212a, the second communication hole 212b, and the third communication hole 212c are arranged so as to be polymerizable with the first entrance 211a, the second entrance 211b, and the third entrance 211c, respectively.
- the strip-shaped first communication hole 212a, the second communication hole 212b, and the third communication hole 212c have different width dimensions (that is, axial dimensions) as shown in the developed view of FIG. Therefore, when the drive unit 213 displaces the valve body portion 212 around the central axis, the first inlet 211a and the first communication hole 211a and the first communication hole 211a and the third communication hole 212a are arranged according to the width dimensions of the first communication hole 212a, the second communication hole 212b, and the third communication hole 212c.
- the opening degree of the 2nd inlet 211b and the 3rd inlet 211c can be changed.
- the inlet that overlaps with the wide part of each communication hole is fully open.
- the entrance that overlaps with the narrow part of the communication hole is half-open.
- the half-opened inlet serves as a throttle passage and exerts a refrigerant decompression effect.
- the inlet that overlaps with the part where the communication hole is not formed is fully closed.
- the width dimension pattern of the first communication hole 212a, the second communication hole 212b, and the third communication hole 212c is changed.
- the drive unit 213 displaces the valve body portion 212, any one of the first inlet 211a, the second inlet 211b, and the third inlet 211c is closed as a throttle passage or fully closed. be able to. Then, the remaining two can be fully opened.
- the valve body portion 212 has a passage cross-sectional area (more specifically, a first inlet 211a, a second inlet 211b, and a third inlet 211c) of a plurality of refrigerant passages through which the refrigerants flowing out from the plurality of evaporation portions are circulated. It is a single opening adjustment unit that adjusts the opening area). Note that FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining the shape of each communication hole and the opening degree of each inlet by using the developed view of the valve body portion 212.
- a lead valve (not shown) for prohibiting the flow of the refrigerant from the internal space side of the body 211 to the plurality of evaporation portions side is arranged. That is, the integrated evaporation pressure adjusting valve 210 has a backflow prevention function for prohibiting the flow of the refrigerant from the outlet 211d side to the plurality of evaporation part sides.
- the configurations of the other refrigeration cycle device 10 and the vehicle air conditioner 1 are the same as those in the first embodiment. Further, in the vehicle air conditioner 1 of the present embodiment, (1) cooling mode, (2) cooling battery cooling mode, (3) series dehumidification mode, (4) parallel dehumidification mode, and (5) described in the first embodiment. Eight operation modes corresponding to (6) outside air heating mode, (6) outside air heating waste heat recovery mode, (7) waste heat recovery heating mode, and (8) battery cooling mode can be executed.
- the refrigerant evaporation temperature in one evaporative part is appropriately adjusted without being affected by the refrigerant evaporation temperature in another evaporative part. Can be done. Further, it is possible to appropriately adjust the refrigerant evaporation temperature in a plurality of evaporation units connected in parallel with each other without causing the circuit configuration to become complicated or large.
- the width dimension pattern of the first communication hole 212a, the second communication hole 212b, and the third communication hole 212c is changed. .. Therefore, it is not possible to fully open all the inlets of the first inlet 211a, the second inlet 211b, and the third inlet 211c, but the width dimension pattern is not limited to this.
- a pattern having a width dimension that allows all the entrances of the first entrance 211a, the second entrance 211b, and the third entrance 211c to be fully opened may be formed.
- the operation of (9) parallel dehumidification waste heat recovery mode may be executed.
- the indoor air conditioning unit 30, the high temperature side heat medium circuit 40, and the low temperature side heat medium circuit 50 are not shown. Therefore, also in the refrigeration cycle device 10a, the water passage of the water-refrigerant heat exchanger 12 is connected to the high temperature side heat medium circuit 40. The water passage of the chiller 19 is connected to the low temperature side heat medium circuit 50.
- the indoor evaporator 18 is arranged in the casing 31 of the indoor air conditioning unit 30.
- the accumulator 21 has been abolished and the receiver 23 has been adopted.
- the receiver 23 is a gas-liquid separator on the high-pressure side that separates the gas-liquid of the high-pressure refrigerant flowing out of the heat exchanger that functions as a condenser. Further, the receiver 23 causes a part of the separated liquid-phase refrigerant to flow out to the downstream side, and stores the remaining liquid-phase refrigerant as the surplus refrigerant in the cycle.
- the inlet side of the heating expansion valve 14a is connected to one outlet of the first three-way joint 13a of the refrigeration cycle device 10a via the first high-pressure on-off valve 15c and the fifth three-way joint 13e.
- the inlet side of the receiver 23 is connected to the other outlet of the first three-way joint 13a via the inlet side passage 22c.
- a second high-pressure on-off valve 15d and a second three-way joint 13b are arranged in the inlet side passage 22c.
- the first high-pressure on-off valve 15c is a solenoid valve that opens and closes a refrigerant passage from one outlet of the first three-way joint 13a to one inflow port of the fifth three-way joint 13e.
- the outlet side of the receiver 23 is connected to the other inflow port of the fifth three-way joint 13e via the outlet side passage 22d.
- a sixth three-way joint 13f and a second check valve 17b are arranged in the outlet side passage 22d.
- the inlet side of the fourth three-way joint is connected to the remaining outlet of the sixth three-way joint 13f.
- the second check valve 17b allows the refrigerant to flow from the 6th three-way joint 13f side to the fifth three-way joint 13e side, and prohibits the refrigerant from flowing from the fifth three-way joint 13e side to the sixth three-way joint 13f side. is doing.
- the second check valve 17b allows the refrigerant to flow from the outlet side of the receiver 23 to the inlet side of the heating expansion valve 14a, and allows the refrigerant to flow from the inlet side of the heating expansion valve 14a to the outlet side of the receiver 23. Is prohibited from flowing.
- the basic configuration of the 5th three-way joint 13e and the 6th three-way joint 13f is the same as that of the first three-way joint 13a and the like.
- the basic configurations of the first high-pressure on-off valve 15c and the second high-pressure on-off valve 15d are the same as those of the high-pressure on-off valve 15a and the like described in the first embodiment.
- the first high-pressure on-off valve 15c and the second high-pressure on-off valve 15d are refrigerant circuit switching portions.
- the basic configuration of the second check valve 17b is the same as that of the check valve 17 described in the first embodiment.
- the check valve 17 described in the first embodiment is referred to as a first check valve 17a for the sake of clarification of the description.
- the suction port side of the compressor 11 is connected to the outlet 201d of the integrated evaporation pressure adjusting valve 20. Therefore, the compressor 11 sucks in the refrigerant flowing out from the integrated evaporation pressure regulating valve 20.
- the configurations of the other refrigeration cycle device 10a and the vehicle air conditioner 1a are the same as those of the refrigeration cycle device 10 and the vehicle air conditioner 1 described in the first embodiment. Further, in the vehicle air conditioner 1a of the present embodiment, (1) cooling mode, (2) cooling battery cooling mode, (4) parallel dehumidification mode, (5) outside air heating mode, and (6) described in the first embodiment. ) Seven operation modes corresponding to the outside air heating waste heat recovery mode, (8) battery cooling mode, and (9) parallel dehumidification waste heat recovery mode can be executed. The detailed operation of each operation mode will be described below.
- the control device 60 opens the first high-pressure on-off valve 15c, closes the second high-pressure on-off valve 15d, and closes the low-pressure on-off valve 15b. Further, the control device 60 sets the heating expansion valve 14a in the fully open state, the cooling expansion valve 14b in the throttle state, and the cooling expansion valve 14c in the fully closed state.
- the compressor 11 the water-refrigerant heat exchanger 12, the fully opened heating expansion valve 14a, the outdoor heat exchanger 16, the first check valve 17a, and the receiver 23.
- the cooling expansion valve 14b, the indoor evaporator 18, the integrated evaporation pressure regulating valve 20, and the compressor 11 are switched to the refrigerant circuit in which the refrigerant circulates in this order.
- control device 60 appropriately controls the operation of various controlled devices.
- the control device 60 controls the throttle opening degree of the cooling expansion valve 14b so that the superheat degree SHE of the refrigerant on the outlet side of the indoor evaporator 18 approaches a predetermined target superheat degree SHEO.
- the control of other controlled devices is the same as the cooling mode of the first embodiment. Therefore, the interior of the vehicle can be cooled as in the first embodiment.
- the refrigerant on the outlet side of the indoor evaporator 18 can have a degree of superheat. Therefore, the amount of heat absorbed by the refrigerant in the indoor evaporator 18 can be increased and the cooling capacity of the blown air can be improved as compared with the cycle in which the excess refrigerant in the cycle is stored in the accumulator.
- the control device 60 opens the first high-pressure on-off valve 15c, closes the second high-pressure on-off valve 15d, and closes the low-pressure on-off valve 15b. Further, the control device 60 sets the heating expansion valve 14a in the fully open state, the cooling expansion valve 14b in the throttle state, and the cooling expansion valve 14c in the throttle state.
- the compressor 11 the water-refrigerant heat exchanger 12, the fully opened heating expansion valve 14a, the outdoor heat exchanger 16, the first check valve 17a, and the like.
- Refrigerant circulates in the order of the receiver 23, the fourth three-way joint 13d, the cooling expansion valve 14b, the indoor evaporator 18, the integrated evaporation pressure regulating valve 20, and the compressor 11.
- Refrigerant circulates in the order of valve 14c, chiller 19, integrated evaporation pressure regulating valve 20, and compressor 11.
- the indoor evaporator 18 and the chiller 19 are switched to the refrigerant circuit connected in parallel with the refrigerant flow.
- the control device 60 appropriately controls the operation of various controlled devices.
- the superheat degree SH of the outlet side refrigerant of the indoor evaporator 18 and the superheat degree SHC of the outlet side refrigerant of the chiller 19 are the same target superheat degree.
- the opening ratio between the throttle opening of the cooling expansion valve 14b and the throttle opening of the cooling expansion valve 14c is adjusted so as to approach SHEO.
- the control of other controlled devices is the same as the cooling battery cooling mode of the first embodiment. Therefore, as in the first embodiment, the vehicle interior can be cooled and the battery 80 can be cooled. At this time, by the action of the integrated evaporation pressure adjusting valve 20, the temperature of the low temperature side heat medium can be adjusted in a wide range of temperatures according to the amount of heat generated by the battery 80 and the like.
- the outlet side refrigerant of the indoor evaporator 18 and the outlet side refrigerant of the chiller 19 can have a degree of superheat. Therefore, the amount of heat absorbed by the refrigerant in the indoor evaporator 18 can be increased, and the cooling capacity of the blown air can be improved. Further, the amount of heat absorbed by the refrigerant in the chiller 19 can be increased, and the cooling capacity of the battery 80 can be improved.
- the control device 60 closes the first high-pressure on-off valve 15c, opens the second high-pressure on-off valve 15d, and opens the low-pressure on-off valve 15b. Further, the control device 60 sets the heating expansion valve 14a in the throttled state, the cooling expansion valve 14b in the throttled state, and the cooling expansion valve 14c in the fully closed state.
- the compressor 11 the water-refrigerant heat exchanger 12, the inlet side passage 22c, the receiver 23, the sixth three-way joint 13f of the outlet side passage 22d, the heating expansion valve 14a, Refrigerant circulates in the order of the outdoor heat exchanger 16, the heating passage 22b, the integrated evaporation pressure regulating valve 20, and the compressor 11.
- the refrigerant circulates in the order of 20 and the compressor 11.
- the control device 60 appropriately controls the operation of various controlled devices.
- the heating expansion valve 14a is such that the superheat degree SHE of the refrigerant on the outlet side of the indoor evaporator 18 approaches the same target superheat degree SHEO.
- the opening ratio between the throttle opening of the cooling expansion valve 14b and the throttle opening of the cooling expansion valve 14b is adjusted.
- the control of other controlled devices is the same as the parallel dehumidification mode of the first embodiment. Therefore, the dehumidifying and heating of the vehicle interior can be performed as in the first embodiment. At this time, by the action of the integrated evaporation pressure adjusting valve 20, the heating capacity of the blown air in the heater core 42 can be adjusted in a wide range according to the target blowing temperature TAO.
- the outlet side refrigerant of the outdoor heat exchanger 16 and the outlet side refrigerant of the indoor evaporator 18 can be given a degree of superheat. Therefore, the amount of heat absorbed by the refrigerant in the outdoor heat exchanger 16 can be increased, and the heating capacity of the blown air can be improved. Further, the amount of heat absorbed by the refrigerant in the indoor evaporator 18 can be increased, and the cooling capacity of the blown air can be improved.
- the control device 60 closes the first high-pressure on-off valve 15c, opens the second high-pressure on-off valve 15d, and opens the low-pressure on-off valve 15b. Further, the control device 60 sets the heating expansion valve 14a in the throttled state, the cooling expansion valve 14b in the fully closed state, and the cooling expansion valve 14c in the fully closed state.
- the compressor 11 the water-refrigerant heat exchanger 12, the inlet side passage 22c, the receiver 23, the outlet side passage 22d, the heating expansion valve 14a, the outdoor heat exchanger 16,
- the heating passage 22b, the integrated evaporative pressure regulating valve 20, and the compressor 11 are switched to a refrigerant circuit in which the refrigerant circulates in this order.
- the control device 60 appropriately controls the operation of various controlled devices.
- the control device 60 controls the throttle opening degree of the heating expansion valve 14a so that the superheat degree SHAO of the refrigerant on the outlet side of the outdoor heat exchanger 16 approaches a predetermined target superheat degree SHAO.
- the degree of superheat SHA is determined using the second temperature T2 and the second pressure P2.
- control of other controlled devices is the same as the outside air heating mode of the first embodiment. Therefore, the interior of the vehicle can be heated as in the first embodiment.
- the refrigerant on the outlet side of the outdoor heat exchanger 16 can have a degree of superheat. Therefore, the amount of heat absorbed by the refrigerant in the outdoor heat exchanger 16 can be increased, and the heating capacity of the blown air can be improved.
- the control device 60 closes the first high-pressure on-off valve 15c, opens the second high-pressure on-off valve 15d, and opens the low-pressure on-off valve 15b. Further, the control device 60 sets the heating expansion valve 14a in the throttled state, the cooling expansion valve 14b in the fully closed state, and the cooling expansion valve 14c in the throttled state.
- the compressor 11 the water-refrigerant heat exchanger 12, the inlet side passage 22c, the receiver 23, the sixth three-way joint 13f of the outlet side passage 22d, and the expansion for heating.
- Refrigerant circulates in the order of valve 14a, outdoor heat exchanger 16, heating passage 22b, integrated evaporation pressure regulating valve 20, and compressor 11.
- the refrigerant circulates in the order of the compressor 11.
- the control device 60 appropriately controls the operation of various controlled devices.
- the heating expansion valve 14a is throttled so that the superheat degree SHC of the refrigerant on the outlet side of the chiller 19 approaches the same target superheat degree SHCO.
- the opening ratio between the opening degree and the throttle opening degree of the cooling expansion valve 14c is adjusted.
- the control of other controlled devices is the same as the outside air heating waste heat recovery mode of the first embodiment. Therefore, as in the first embodiment, the vehicle interior can be heated and the battery 80 can be cooled. At this time, by the action of the integrated evaporation pressure adjusting valve 20, the heating capacity of the blown air in the heater core 42 is adjusted in a wide range according to the required heating capacity of the blown air while appropriately cooling the battery 80. be able to.
- the outlet side refrigerant of the outdoor heat exchanger 16 and the outlet side refrigerant of the indoor evaporator 18 can be given a degree of superheat. Therefore, the amount of heat absorbed by the refrigerant in the outdoor heat exchanger 16 can be increased, and the heating capacity of the blown air can be improved. Further, the amount of heat absorbed by the refrigerant in the chiller 19 can be increased, and the cooling capacity of the battery 80 can be improved.
- the control device 60 opens the first high-pressure on-off valve 15c, closes the second high-pressure on-off valve 15d, and closes the low-pressure on-off valve 15b. Further, the control device 60 sets the heating expansion valve 14a in a fully open state, the cooling expansion valve 14b in a fully closed state, and the cooling expansion valve 14c in a throttled state.
- the compressor 11 the expansion valve 14a for heating (water-refrigerant heat exchanger 12,) fully opened, the outdoor heat exchanger 16, the receiver 23, and the expansion for cooling.
- Refrigerant circulates in the order of valve 14c, chiller 19, integrated evaporation pressure regulating valve 20, and compressor 11.
- control device 60 appropriately controls the operation of various controlled devices.
- the throttle opening of the cooling expansion valve 14c is adjusted so that the superheat degree SHC of the refrigerant on the outlet side of the chiller 19 approaches the target superheat degree SHCO.
- the control of other controlled devices is the same as the battery cooling mode of the first embodiment. Therefore, the battery 80 can be cooled as in the first embodiment.
- the refrigerant on the outlet side of the chiller 19 can have a degree of superheat. Therefore, the amount of heat absorbed by the refrigerant in the chiller 19 can be increased, and the cooling capacity of the battery 80 can be improved.
- the control device 60 closes the first high-pressure on-off valve 15c, opens the second high-pressure on-off valve 15d, and opens the low-pressure on-off valve 15b. Further, in the control device 60, the heating expansion valve 14a is in the throttled state, the cooling expansion valve 14b is in the throttled state, and the cooling expansion valve 14c is in the throttled state.
- the compressor 11 the water-refrigerant heat exchanger 12, the inlet side passage 22c, the receiver 23, the sixth three-way joint 13f of the outlet side passage 22d, and the expansion for heating.
- Refrigerant circulates in the order of valve 14a, outdoor heat exchanger 16, heating passage 22b, integrated evaporation pressure regulating valve 20, and compressor 11.
- the refrigerant circulates in the order of the integrated evaporation pressure regulating valve 20 and the compressor 11.
- the refrigerant circulates in the order of the evaporation pressure adjusting valve 20 and the compressor 11.
- the control device 60 appropriately controls the operation of various controlled devices.
- the control device 60 controls the throttle opening degree of the cooling expansion valve 14c so as to have a predetermined reference opening degree.
- the control device 60 controls the heating expansion valve 14a, the cooling expansion valve 14b, and the integrated evaporation pressure adjusting valve 20 in the same manner as in the parallel dehumidification mode.
- the control of other controlled devices is the same as the parallel dehumidifying waste heat recovery mode of the first embodiment. Therefore, as in the first embodiment, dehumidifying and heating of the vehicle interior and cooling of the battery 80 can be performed. At this time, by the action of the integrated evaporation pressure adjusting valve 20, the heating capacity of the blown air in the heater core 42 can be adjusted in a wide range according to the target blowing temperature TAO.
- the outlet side refrigerant of the outdoor heat exchanger 16 the outlet side refrigerant of the indoor evaporator 18, and the outlet side refrigerant of the chiller 19 can be provided with a degree of superheat. ..
- the amount of heat absorbed by the refrigerant in the outdoor heat exchanger 16 can be increased, and the heating capacity of the blown air can be improved.
- the amount of heat absorbed by the refrigerant in the indoor evaporator 18 can be increased, and the cooling capacity of the blown air can be improved.
- the amount of heat absorbed by the refrigerant in the chiller 19 can be increased, and the cooling capacity of the battery 80 can be improved.
- the refrigeration cycle device 10a of the present embodiment can switch various operation modes.
- the vehicle air conditioner 1 can realize comfortable air conditioning in the vehicle interior while appropriately adjusting the temperature of the battery 80.
- the refrigerating cycle apparatus 10a of the present embodiment can also obtain the same effect as that of the first embodiment.
- the refrigerant evaporation temperature in one evaporative part is appropriately adjusted without being affected by the refrigerant evaporation temperature in another evaporative part. Can be done. Further, it is possible to appropriately adjust the refrigerant evaporation temperature in a plurality of evaporation units connected in parallel with each other without causing the circuit configuration to become complicated or large.
- the refrigerant on the outlet side of the heat exchanger functioning as the evaporator can have a degree of superheat, so that the refrigerant in the heat exchanger functioning as the evaporator can have a degree of superheat.
- the amount of heat absorption can be increased.
- the refrigeration cycle device 10b applied to the vehicle air conditioner 1b will be described as shown in the overall configuration diagram of FIG.
- the outdoor heat exchanger 16 the high temperature side heat medium circuit 40, and the low temperature side heat medium circuit 50 are abolished, and the heat medium circuit 90 is adopted.
- the water-refrigerant heat exchanger 12 and the chiller 19 are connected to the heat medium circuit 90.
- the inlet side of the receiver 23 is connected to the outlet of the refrigerant passage of the refrigeration cycle device 10b.
- the inlet side of the fourth three-way joint 13d is connected to the outlet of the receiver 23. Further, in the refrigeration cycle device 10b, since the outdoor heat exchanger 16 is abolished, the first inlet 201a of the integrated evaporation pressure regulating valve 20 is closed.
- a reed valve (not shown) is arranged at each inlet of the integrated evaporative pressure regulating valve 20. Therefore, in the integrated evaporative pressure regulating valve 20, if nothing is connected to the first inlet 201a, the first inlet 201a can be closed. Of course, a plug or the like may be attached to the first inlet 201a to close the first inlet 201a.
- the heat medium circuit 90 is a heat medium circulation circuit that circulates the heat medium.
- the heat medium the same fluid as the high temperature side heat medium or the low temperature side heat medium described in the first embodiment can be adopted.
- the heat medium circuit 90 In the heat medium circuit 90, the water passage of the water-refrigerant heat exchanger 12, the high temperature side heat medium pump 41, the heater core 42, the water passage of the chiller 19, the low temperature side heat medium pump 51, the cooling water passage 80a of the battery 80, and the like.
- Three-way valve 91a, second three-way valve 91b, radiator 92, first heat medium three-way joint 93a to fourth heat medium three-way joint 93d and the like are arranged.
- the basic configuration of the first heat medium three-way joint 93a to the fourth heat medium three-way joint 93d is the same as that of the first three-way joint 13a and the like.
- the high temperature side heat medium pump 41 sucks the heat medium flowing out from the water passage of the water-refrigerant heat exchanger 12 in the heat medium circuit 90 and pumps it to the inflow port side of the first three-way valve 91a.
- the first three-way valve 91a is a three-type switching valve that switches between a flow path for causing the heat medium pumped from the high-temperature side heat medium pump 41 to flow out to the heater core 42 side and a flow path for flowing out to the radiator 92 side.
- the operation of the first three-way valve 91a is controlled by the control voltage output from the control device 60.
- the heat medium inlet side of the heater core 42 is connected to one outlet of the first three-way valve 91a.
- One inflow port side of the first heat medium three-way joint 93a is connected to the other outflow port of the first three-way valve 91a.
- the low temperature side heat medium pump 51 sucks the heat medium flowing out from the water passage of the chiller 19 in the heat medium circuit 90 and pumps it to the inflow port side of the second three-way valve 91b.
- the second three-way valve 91b is a three-type switching valve that switches between a flow path for causing the heat medium pumped from the low-temperature side heat medium pump 51 to flow out to the heater core 42 side and a flow path for flowing out to the radiator 92 side.
- the basic configuration of the second three-way valve 91b is the same as that of the first three-way valve 91a.
- the inlet side of the cooling water passage 80a of the battery 80 is connected to one outlet of the second three-way valve 91b.
- the other inlet side of the first heat medium three-way joint 93a is connected to the other outlet of the second three-way valve 91b.
- the refrigerant inlet side of the radiator 92 is connected to the outlet of the first heat medium three-way joint 93a.
- the radiator 92 is a heat exchanger that exchanges heat between a heat medium and the outside air blown by a cooling fan (not shown).
- the radiator 92 is arranged on the front side in the drive unit room, similarly to the outdoor heat exchanger 16 described in the first embodiment.
- the inlet side of the second heat medium three-way joint 93b is connected to the refrigerant outlet of the radiator 92.
- One inflow port side of the third heat medium three-way joint 93c is connected to one outflow port of the second heat medium three-way joint 93b.
- the heat medium outlet side of the heater core 42 is connected to the other inflow port of the third heat medium three-way joint 93c.
- the inlet side of the water passage of the water-refrigerant heat exchanger 12 is connected to the outlet of the third heat medium three-way joint 93c.
- One inlet side of the fourth heat medium three-way joint 93d is connected to the other outlet of the second heat medium three-way joint 93b.
- the outlet side of the cooling water passage 80a of the battery 80 is connected to the other inflow port of the fourth heat medium three-way joint 93d.
- the inlet side of the water passage of the chiller 19 is connected to the outlet of the fourth heat medium three-way joint 93d.
- the heater core 42 can exchange heat between the heat medium and the blown air. That is, the heater core 42 can heat the blown air by radiating the heat of the heat medium to the blown air.
- the radiator 92 can exchange heat between the heat medium and the outside air. More specifically, the radiator 92 can dissipate the heat of the heat medium to the outside air.
- the second three-way valve 91b causes the heat medium to flow out to the cooling water passage 80a side of the battery 80 while the low temperature side heat medium pump 51 is operated, between the chiller 19 and the cooling water passage 80a of the battery 80.
- the heat medium can be circulated with. Therefore, the heat medium and the battery 80 can be exchanged for heat in the cooling water passage 80a of the battery 80. More specifically, the battery can be cooled by the heat medium cooled by the chiller 19.
- the heat medium can be circulated between the chiller 19 and the radiator 92. Therefore, the radiator 92 can exchange heat between the heat medium and the outside air. More specifically, the radiator 92 can allow the heat medium cooled by the chiller 19 to absorb the heat of the outside air.
- the heat medium discharged from the high temperature side heat medium pump 41 and the heat medium discharged from the low temperature side heat medium pump 51 are first flowed into the radiator 92 at the same time. It does not control the operation of the three-way valve 91a and the second three-way valve 91b.
- the configurations of the other refrigeration cycle device 10b and the vehicle air conditioner 1b are the same as those of the refrigeration cycle device 10 and the vehicle air conditioner 1 described in the first embodiment. Further, in the vehicle air conditioner 1b of the present embodiment, (1) cooling mode, (2) cooling battery cooling mode, (3) series dehumidification mode, (4) parallel dehumidification mode, and (5) described in the first embodiment. It is possible to execute seven operation modes: (7) waste heat recovery heating mode, and (8) operation mode corresponding to the battery cooling mode. The detailed operation of each operation mode will be described below.
- Cooling mode In the cooling mode, the control device 60 sets the cooling expansion valve 14b in the throttled state and the cooling expansion valve 14c in the fully closed state. Further, the control device 60 operates the high temperature side heat medium pump 41 so as to exert a predetermined pumping capacity. Further, the control device 60 controls the operation of the first three-way valve 91a so that the heat medium discharged from the high-temperature side heat medium pump 41 flows into the radiator 92.
- the compressor 11 the water-refrigerant heat exchanger 12, the receiver 23, the expansion valve for cooling 14b, the indoor evaporator 18, the integrated evaporation pressure regulating valve 20, and the compressor 11 are used. It is switched to the refrigerant circuit in which the refrigerant circulates in order.
- the heat medium circuit 90 in the cooling mode the heat medium is switched to a circuit in which the heat medium circulates in the order of the high temperature side heat medium pump 41, the radiator 92, the water passage of the water-refrigerant heat exchanger 12, and the high temperature side heat medium pump 41.
- control device 60 appropriately controls the operation of various controlled devices as in the cooling mode of the third embodiment.
- a vapor compression refrigeration cycle is configured in which the water-refrigerant heat exchanger 12 functions as a condensing unit and the indoor evaporator 18 functions as an evaporation unit.
- the heat medium can be heated by the water-refrigerant heat exchanger 12.
- the blown air can be cooled by the indoor evaporator 18.
- the heat medium heated by the water-refrigerant heat exchanger 12 flows into the radiator 92.
- the heat medium flowing into the radiator 92 exchanges heat with the outside air and dissipates heat to the outside air.
- the blown air cooled by the indoor evaporator 18 can be blown out into the vehicle interior. As a result, the interior of the vehicle can be cooled.
- the cooling capacity of the blown air can be improved as in the third embodiment.
- the control device 60 sets the cooling expansion valve 14b in the throttled state and the cooling expansion valve 14c in the throttled state. Further, the control device 60 operates the high temperature side heat medium pump 41 and the low temperature side heat medium pump 51 so as to exert a predetermined pumping capacity.
- control device 60 controls the operation of the first three-way valve 91a so that the heat medium discharged from the high temperature side heat medium pump 41 flows into the radiator 92. Further, the control device 60 controls the operation of the second three-way valve 91b so that the heat medium discharged from the low temperature side heat medium pump 51 flows into the cooling water passage 80a of the battery 80.
- the compressor 11 the water-refrigerant heat exchanger 12, the receiver 23, the fourth three-way joint 13d, the cooling expansion valve 14b, the indoor evaporator 18, and the integrated evaporation pressure
- the refrigerant circulates in the order of the regulating valve 20 and the compressor 11. Further, the refrigerant circulates in the order of the compressor 11, the water-refrigerant heat exchanger 12, the receiver 23, the fourth three-way joint 13d, the cooling expansion valve 14c, the chiller 19, the integrated evaporation pressure regulating valve 20, and the compressor 11.
- the indoor evaporator 18 and the chiller 19 are switched to the refrigerant circuit connected in parallel with the refrigerant flow.
- the heat medium circuit 90 in the cooling battery cooling mode the heat medium circulates in the order of the high temperature side heat medium pump 41, the radiator 92, the water passage of the water-refrigerant heat exchanger 12, and the high temperature side heat medium pump 41. Further, the circuit is switched to a circuit in which the heat medium circulates in the order of the low temperature side heat medium pump 51, the cooling water passage 80a of the battery 80, the chiller 19, and the low temperature side heat medium pump 51.
- control device 60 appropriately controls the operation of various controlled devices, as in the cooling battery cooling mode of the third embodiment.
- a vapor compression refrigerating cycle is configured in which the water-refrigerant heat exchanger 12 functions as a condensing unit and the indoor evaporator 18 and the chiller 19 function as evaporating units. ..
- the heat medium can be heated by the water-refrigerant heat exchanger 12.
- the blown air can be cooled by the indoor evaporator 18.
- the heat medium can be cooled by the chiller 19.
- the heat medium heated by the water-refrigerant heat exchanger 12 flows into the radiator 92.
- the heat medium flowing into the radiator 92 exchanges heat with the outside air and dissipates heat to the outside air.
- the heat medium cooled by the chiller 19 circulates in the cooling water passage 80a of the battery 80. As a result, the battery 80 can be cooled.
- the blown air cooled by the indoor evaporator 18 can be blown out into the vehicle interior. As a result, the interior of the vehicle can be cooled.
- the refrigerant evaporation pressure in the chiller 19 can be adjusted to a value higher or lower than the refrigerant evaporation pressure in the indoor evaporator 18 by the action of the integrated evaporation pressure adjusting valve 20. can. Therefore, the temperature of the heat medium flowing into the cooling water passage 80a can be adjusted in a wide range of temperatures according to the amount of heat generated by the battery 80 and the like.
- the cooling capacity of the blown air and the cooling capacity of the battery 80 can be improved as in the third embodiment.
- the control device 60 sets the cooling expansion valve 14b in a throttled state and the cooling expansion valve 14c in a fully closed state. Further, the control device 60 operates the high temperature side heat medium pump 41 so as to exert a predetermined pumping capacity. Further, the control device 60 controls the operation of the first three-way valve 91a so that the heat medium discharged from the high temperature side heat medium pump 41 flows into the heater core 42.
- the compressor 11, the water-refrigerant heat exchanger 12, the receiver 23, the expansion valve 14b for cooling, the indoor evaporator 18, the integrated evaporation pressure adjusting valve 20, and the compression It is switched to the refrigerant circuit in which the refrigerant circulates in the order of the machine 11.
- the heat medium circuit 90 of the first dehumidifying and heating mode the heat medium is switched to a circuit in which the heat medium circulates in the order of the high temperature side heat medium pump 41, the heater core 42, the water passage of the water-refrigerant heat exchanger 12, and the high temperature side heat medium pump 41. ..
- control device 60 appropriately controls the operation of various controlled devices as in the cooling mode of the third embodiment.
- a vapor compression refrigeration cycle is configured in which the water-refrigerant heat exchanger 12 functions as a condensing unit and the indoor evaporator 18 functions as an evaporation unit.
- the heat medium can be heated by the water-refrigerant heat exchanger 12.
- the blown air can be cooled by the indoor evaporator 18.
- the heat medium heated by the water-refrigerant heat exchanger 12 flows into the heater core 42.
- the indoor air conditioning unit 30 in the first dehumidifying and heating mode a part of the blown air cooled by the indoor evaporator 18 is reheated by the heater core 42, and the temperature of the blown air is adjusted so as to approach the target blowing temperature TAO. Can be blown into the passenger compartment. This makes it possible to perform dehumidifying and heating in the vehicle interior.
- the excess refrigerant of the cycle is stored in the receiver 23, so that the cooling capacity of the blown air can be improved as in the third embodiment.
- Second parallel dehumidification mode (corresponding to the parallel dehumidification mode of the first embodiment)
- the control device 60 puts the cooling expansion valve 14b in the throttled state and the cooling expansion valve 14c in the throttled state. Further, the control device 60 operates the high temperature side heat medium pump 41 and the low temperature side heat medium pump 51 so as to exert a predetermined pumping capacity.
- control device 60 controls the operation of the first three-way valve 91a so that the heat medium discharged from the high temperature side heat medium pump 41 flows into the heater core 42. Further, the control device 60 controls the operation of the second three-way valve 91b so that the heat medium discharged from the low temperature side heat medium pump 51 flows into the radiator 92.
- the compressor 11 the water-refrigerant heat exchanger 12, the receiver 23, the fourth three-way joint 13d, the cooling expansion valve 14b, the indoor evaporator 18, and the integrated evaporation
- the refrigerant circulates in the order of the pressure regulating valve 20 and the compressor 11. Further, the refrigerant circulates in the order of the compressor 11, the water-refrigerant heat exchanger 12, the receiver 23, the fourth three-way joint 13d, the cooling expansion valve 14c, the chiller 19, the integrated evaporation pressure regulating valve 20, and the compressor 11.
- the indoor evaporator 18 and the chiller 19 are switched to the refrigerant circuit connected in parallel with the refrigerant flow.
- the heat medium circulates in the order of the high temperature side heat medium pump 41, the heater core 42, the water passage of the water-refrigerant heat exchanger 12, and the high temperature side heat medium pump 41. Further, the circuit is switched to a circuit in which the heat medium circulates in the order of the low temperature side heat medium pump 51, the radiator 92, the chiller 19, and the low temperature side heat medium pump 51.
- control device 60 appropriately controls the operation of various controlled devices.
- the control device 60 controls the compressor 11 in the same manner as in the parallel dehumidification mode of the third embodiment.
- the control of the other controlled devices is the same as that of the cooling battery cooling mode of the third embodiment.
- a vapor compression refrigerating cycle is configured in which the water-refrigerant heat exchanger 12 functions as a condensing unit and the indoor evaporator 18 and the chiller 19 function as evaporating units.
- the heat medium can be heated by the water-refrigerant heat exchanger 12.
- the blown air can be cooled by the indoor evaporator 18.
- the heat medium can be cooled by the chiller 19.
- the heat medium heated by the water-refrigerant heat exchanger 12 flows into the heater core 42.
- the heat medium cooled by the chiller 19 flows into the radiator 92.
- the heat medium flowing into the radiator 92 exchanges heat with the outside air and absorbs heat from the outside air.
- the blown air cooled by the indoor evaporator 18 is reheated by the heater core 42, and the blown air whose temperature is adjusted so as to approach the target blowing temperature TAO is supplied to the passenger compartment. Can be blown out to. This makes it possible to perform dehumidifying and heating in the vehicle interior.
- the refrigerant evaporation pressure in the chiller 19 is adjusted to a value higher or lower than the refrigerant evaporation pressure in the indoor evaporator 18 by the action of the integrated evaporation pressure adjusting valve 20. Can be done. Therefore, the amount of heat absorbed from the outside air of the heat medium in the radiator 92 can be adjusted according to the target blowing temperature TAO, and the heating capacity of the blown air in the heater core 42 can be adjusted in a wide range.
- the heat absorption amount in the chiller 19 can be increased, and the heating capacity of the blown air can be improved. Further, the amount of heat absorbed by the refrigerant in the indoor evaporator 18 can be increased, and the cooling capacity of the blown air can be improved.
- the control device 60 sets the cooling expansion valve 14b in a fully closed state and the cooling expansion valve 14c in a throttled state. Further, the control device 60 operates the high temperature side heat medium pump 41 and the low temperature side heat medium pump 51 so as to exert a predetermined pumping capacity.
- control device 60 controls the operation of the first three-way valve 91a so that the heat medium discharged from the high temperature side heat medium pump 41 flows into the heater core 42. Further, the control device 60 controls the operation of the second three-way valve 91b so that the heat medium discharged from the low temperature side heat medium pump 51 flows into the radiator 92.
- the compressor 11 the water-refrigerant heat exchanger 12, the receiver 23, the cooling expansion valve 14c, the chiller 19, the integrated evaporation pressure regulating valve 20, and the compressor 11 are in this order.
- Refrigerant circulates.
- the heat medium circuit 90 in the outside air heating mode the heat medium circulates in the order of the high temperature side heat medium pump 41, the radiator 92, the water passage of the water-refrigerant heat exchanger 12, and the high temperature side heat medium pump 41. Further, the circuit is switched to a circuit in which the heat medium circulates in the order of the low temperature side heat medium pump 51, the radiator 92, the chiller 19, and the low temperature side heat medium pump 51.
- the control device 60 appropriately controls the operation of various controlled devices.
- the throttle opening of the cooling expansion valve 14c is adjusted so that the superheat degree SHC of the refrigerant on the outlet side of the chiller 19 approaches the target superheat degree SHCO.
- the control of the other controlled devices is the same as that of the outside air heating mode of the third embodiment.
- a vapor compression refrigeration cycle is configured in which the water-refrigerant heat exchanger 12 functions as a condensing unit and the chiller 19 functions as an evaporation unit.
- the heat medium can be heated by the water-refrigerant heat exchanger 12.
- the heat medium can be cooled by the chiller 19.
- the refrigerant can absorb the heat of the heat medium.
- the heat medium heated by the water-refrigerant heat exchanger 12 flows into the heater core 42.
- the heat medium cooled by the chiller 19 flows into the radiator 92.
- the heat medium flowing into the radiator 92 exchanges heat with the outside air and absorbs heat from the outside air.
- the blown air heated by the heater core 42 can be blown out into the vehicle interior.
- the interior of the vehicle can be heated by using the heat absorbed from the outside air as a heat source.
- the refrigerant on the outlet side of the chiller 19 can have a degree of superheat. Therefore, as in the third embodiment, the amount of heat absorbed by the refrigerant in the chiller 19 can be increased, and the heating capacity of the blown air can be improved.
- the control device 60 sets the cooling expansion valve 14b in a fully closed state and the cooling expansion valve 14c in a throttled state. Further, the control device 60 operates the high temperature side heat medium pump 41 and the low temperature side heat medium pump 51 so as to exert a predetermined pumping capacity.
- control device 60 controls the operation of the first three-way valve 91a so that the heat medium discharged from the high temperature side heat medium pump 41 flows into the heater core 42. Further, the control device 60 controls the operation of the second three-way valve 91b so that the heat medium discharged from the low temperature side heat medium pump 51 flows into the cooling water passage 80a of the battery 80.
- the compressor 11 the water-refrigerant heat exchanger 12, the receiver 23, the cooling expansion valve 14c, the chiller 19, the integrated evaporation pressure regulating valve 20, and the compressor 11
- the refrigerant circulates in this order.
- the heat medium circulates in the order of the high temperature side heat medium pump 41, the heater core 42, the water passage of the water-refrigerant heat exchanger 12, and the high temperature side heat medium pump 41. Further, the circuit is switched to a circuit in which the heat medium circulates in the order of the low temperature side heat medium pump 51, the cooling water passage 80a of the battery 80, the chiller 19, and the low temperature side heat medium pump 51.
- control device 60 appropriately controls the operation of various controlled devices as in the outside air heating mode.
- a vapor compression refrigeration cycle is configured in which the water-refrigerant heat exchanger 12 functions as a condensing unit and the chiller 19 functions as an evaporation unit.
- the heat medium can be heated by the water-refrigerant heat exchanger 12.
- the heat medium can be cooled by the chiller 19.
- the heat medium heated by the water-refrigerant heat exchanger 12 flows into the heater core 42.
- the heat medium cooled by the chiller 19 circulates in the cooling water passage 80a of the battery 80.
- the battery 80 can be cooled.
- the heat medium can absorb the waste heat of the battery 80.
- the blown air heated by the heater core 42 can be blown out into the vehicle interior.
- the interior of the vehicle can be heated using the heat absorbed from the battery 80 as a heat source.
- the refrigerant on the outlet side of the chiller 19 can have a degree of superheat. Therefore, similarly to the outside air heating mode, the amount of heat absorbed by the refrigerant in the chiller 19 can be increased, and the heating capacity of the blown air can be improved.
- the control device 60 sets the cooling expansion valve 14b in a fully closed state and the cooling expansion valve 14c in a throttled state. Further, the control device 60 operates the high temperature side heat medium pump 41 and the low temperature side heat medium pump 51 so as to exert a predetermined pumping capacity.
- control device 60 controls the operation of the first three-way valve 91a so that the heat medium discharged from the high temperature side heat medium pump 41 flows into the radiator 92. Further, the control device 60 controls the operation of the second three-way valve 91b so that the heat medium discharged from the low temperature side heat medium pump 51 flows into the cooling water passage 80a of the battery 80.
- the compressor 11 the water-refrigerant heat exchanger 12, the receiver 23, the cooling expansion valve 14c, the chiller 19, the integrated evaporation pressure regulating valve 20, and the compressor 11 are in this order.
- Refrigerant circulates.
- the heat medium circuit 90 in the battery cooling mode the heat medium circulates in the order of the high temperature side heat medium pump 41, the radiator 92, the water passage of the water-refrigerant heat exchanger 12, and the high temperature side heat medium pump 41. Further, the circuit is switched to a circuit in which the heat medium circulates in the order of the low temperature side heat medium pump 51, the cooling water passage 80a of the battery 80, the chiller 19, and the low temperature side heat medium pump 51.
- control device 60 appropriately controls the operation of various controlled devices, as in the battery cooling mode of the third embodiment.
- a vapor compression refrigeration cycle is configured in which the water-refrigerant heat exchanger 12 functions as a condensing unit and the chiller 19 functions as an evaporation unit.
- the heat medium can be heated by the water-refrigerant heat exchanger 12.
- the heat medium can be cooled by the chiller 19.
- the heat medium heated by the water-refrigerant heat exchanger 12 flows into the radiator 92.
- the heat medium flowing into the radiator 92 exchanges heat with the outside air and dissipates heat to the outside air.
- the heat medium cooled by the chiller 19 circulates in the cooling water passage 80a of the battery 80. As a result, the battery 80 can be cooled.
- the heat absorption amount in the chiller 19 can be increased, and the heating capacity of the blown air can be improved.
- the refrigeration cycle device 10b of the present embodiment can switch various operation modes.
- the vehicle air conditioner 1 can realize comfortable air conditioning in the vehicle interior while appropriately adjusting the temperature of the battery 80.
- the refrigerant evaporation temperature in one evaporative part is appropriately adjusted without being affected by the refrigerant evaporation temperature in another evaporative part. Can be done. Further, it is possible to appropriately adjust the refrigerant evaporation temperature in a plurality of evaporation units connected in parallel with each other without causing the circuit configuration to become complicated or large.
- the refrigeration cycle devices 10 to 10b according to the present disclosure are applied to a vehicle air conditioner mounted on an electric vehicle, but the present invention is not limited to this.
- it may be applied to a vehicle air conditioner mounted on a so-called hybrid vehicle that obtains a driving force for vehicle traveling from both an internal combustion engine and a traveling electric motor.
- an example of cooling the battery 80 as a cooling object has been described, but the present invention is not limited to this.
- an in-vehicle device that generates heat during operation such as an electric motor for traveling that outputs a driving force for traveling, an inverter that supplies electric power to the electric motor, and a transformer accrus that is a power transmission mechanism, may be objects to be cooled.
- the application of the refrigeration cycle devices 10 to 10b is not limited to that for vehicles.
- it may be applied to a stationary air conditioner that air-conditions a computer server room.
- the computer server may be the object to be cooled.
- the configurations of the refrigeration cycle devices 10 to 10b are not limited to those disclosed in the above-described embodiment.
- a heating unit for heating the blown air is configured by each component device of the water-refrigerant heat exchanger 12 and the high temperature side heat medium circuit 40 .
- the high temperature side heat medium circuit 40 may be abolished and the indoor condenser 121 may be adopted.
- the indoor condenser 121 is a heating heat exchanger that heats the blown air by exchanging heat between the refrigerant discharged from the compressor 11 and the blown air blown into the vehicle interior.
- the indoor condenser 121 may be arranged in the casing 31 of the indoor air conditioning unit 30 in the same manner as the heater core 42.
- the present invention is not limited to this.
- the high-temperature side heat medium circuit 40 may be abolished so that the low-pressure refrigerant decompressed by the cooling expansion valve 14c is directly circulated through the cooling water passage 80a of the battery 80.
- the cooling water passage 80a serves as a cooling heat exchange section.
- a cooling evaporator may be adopted as the evaporator.
- the cooling evaporator is a cooling heat exchanger that cools the cooling blast air by exchanging heat between the low-pressure refrigerant decompressed by the cooling expansion valve 14c and the cooling blast air blown on the object to be cooled. be.
- the low temperature side heat medium is cooled by the chiller 19 to cool the battery 80 and recover the waste heat of the battery 80 at the same time, but the present invention is not limited to this.
- a cooling heat exchanger that evaporates the low-pressure refrigerant exclusively for cooling the battery 80 and an endothermic heat exchanger that evaporates the refrigerant exclusively for recovering the waste heat of the battery 80 may be provided.
- R1234yf is adopted as the refrigerant of the refrigeration cycle device 10
- the present invention is not limited to this.
- R134a, R600a, R410A, R404A, R32, R407C and the like may be adopted.
- a mixed refrigerant or the like in which a plurality of these refrigerants are mixed may be adopted.
- an ethylene glycol aqueous solution is used as the heat medium of the high temperature side heat medium circuit 40, the low temperature side heat medium circuit 50, and the heat medium circuit 90
- the present invention is not limited to this.
- dimethylpolysiloxane, a solution containing nanofluid or the like, an antifreeze solution, an aqueous liquid refrigerant containing alcohol or the like, a liquid medium containing oil or the like may be adopted.
- the evaporation pressure adjusting unit is not limited to the integrated evaporation pressure adjusting valves 20 and 210 disclosed in the above-described embodiment.
- the example having three inlets has been described, but the evaporation pressure adjusting unit having four or more inlets may be used.
- the integrated evaporation pressure adjusting valves 20 and 210 may have a mounting portion for mounting a sensor for air conditioning control. Specifically, even if it has a mounting portion for mounting the second refrigerant temperature sensor 64b, the third refrigerant temperature sensor 64c, the second refrigerant temperature sensor 64b, the third refrigerant pressure sensor 65c, the fourth refrigerant pressure sensor 65d, and the like. good.
- the integrated evaporation pressure regulating valve 210 described in the second embodiment may be applied to the refrigeration cycle devices 10a and 10b described in the third and fourth embodiments.
- the above-mentioned indoor condenser 121 and cooling evaporator may be applied to the refrigeration cycle apparatus 10a described in the third embodiment.
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Abstract
複数の蒸発部(16、18、19)の下流側に配置されて、複数の蒸発部(16、18、19)における冷媒蒸発圧力を調整する蒸発圧力調整部(20、210)を備える。複数の蒸発部(16、18、19)は、少なくとも3つ以上であり、複数の蒸発部(16、18、19)のうち、いずれか1つを第1蒸発部とし、別のいずれか1つを第2蒸発部と定義する。蒸発圧力調整弁20は、第1蒸発部における冷媒蒸発圧力を、第2蒸発部における冷媒蒸発圧力よりも高い値および低い値のいずれにも調整することができるように構成されている。
Description
本出願は、2020年2月4日に出願された日本特許出願2020-17177号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
本開示は、冷媒流れに対して互いに並列的に接続された複数の蒸発部を備える冷凍サイクル装置に関する。
従来、特許文献1に、車両用空調装置に適用された冷凍サイクル装置が開示されている。特許文献1の冷凍サイクル装置は、冷媒を蒸発させる蒸発部として機能する複数の熱交換器を備え、冷媒回路を切替可能に構成されている。そして、車室内の除湿暖房を行う除湿暖房モード時には、蒸発部として機能する熱交換器である室外熱交換器および室内蒸発器を冷媒流れに対して並列的に接続する冷媒回路に切り替える。
除湿暖房モード時の室外熱交換器では、冷媒を外気と熱交換させて蒸発させる。除湿暖房モード時の室内蒸発器では、冷媒を車室内へ送風される送風空気と熱交換させて蒸発させる。さらに、特許文献1の冷凍サイクル装置は、蒸発圧力調整弁(特許文献1では、定圧弁)を備えている。蒸発圧力調整弁は、室内蒸発器の冷媒流れ下流側に配置されて、室内蒸発器における冷媒蒸発圧力を予め定めた基準値以上に維持する機械式の可変絞り装置である。
これにより、特許文献1の冷凍サイクル装置では、除湿暖房モード時に、室内蒸発器における冷媒蒸発温度を室内蒸発器の着霜を抑制可能な温度以上に維持しつつ、室外熱交換器における冷媒蒸発温度を外気温よりも低下させている。つまり、特許文献1の冷凍サイクル装置では、除湿暖房モード時に、蒸発圧力調整弁の減圧作用を利用して、室外熱交換器および室内蒸発器にて異なる温度で冷媒を蒸発させている。
ところで、近年、電気自動車等の普及に伴って、車両用空調装置に適用された冷凍サイクル装置を利用して、バッテリやその他の車載機器といった新たな冷却対象物を冷却するニーズが高まっている。そこで、特許文献1の冷凍サイクル装置に、新たな冷却対象物を冷却するための蒸発部を追加し、それぞれの蒸発部における冷媒蒸発温度を、それぞれの冷却対象物を適切に冷却できるように調整する手段が考えられる。
ところが、バッテリ等の冷却対象物は、作動状態によって自己発熱量が変化する。このため、バッテリ等の冷却対象物を冷却するための蒸発部における適切な冷媒蒸発温度についても、冷却対象物の作動状態によって変化する。例えば、バッテリを冷却するための蒸発部における適切な冷媒蒸発温度は、バッテリの作動状態に応じて、室内蒸発器における冷媒蒸発温度よりも高い値にも低い値にも変化する。
しかし、特許文献1の冷凍サイクル装置では、機械式の蒸発圧力調整弁の減圧作用を利用して、並列的に接続された2つの蒸発部における冷媒蒸発温度を異なる温度としている。このような構成では、一方の蒸発部(例えば、特許文献1では、室内蒸発器)における冷媒蒸発温度を、他方の蒸発部(例えば、特許文献1では、室外熱交換器)における冷媒蒸発温度よりも低くすることができない。
これに対して、全ての蒸発部における冷媒蒸発温度を適切に調整するために、それぞれの蒸発部の冷媒流れ下流側に個別の電気式の蒸発圧力調整弁を配置し、それぞれの蒸発圧力調整弁の絞り開度を適切に調整する手段が考えられる。しかし、それぞれの蒸発部の冷媒流れ下流側に個別の蒸発圧力調整弁を配置すると、冷凍サイクル装置全体としての回路構成の複雑化や大型化を招いてしまう。
本開示は、上記点に鑑み、冷媒流れに対して互いに並列的に接続された複数の蒸発部のうち、1つの蒸発部における冷媒蒸発温度を、別の蒸発部における冷媒蒸発温度の影響を受けることなく適切に調整可能な冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
また、本開示は、回路構成の複雑化や大型化を招くことなく、冷媒流れに対して互いに並列的に接続された複数の蒸発部における冷媒蒸発温度を適切に調整可能な冷凍サイクル装置を提供することを別の目的とする。
上記目的を達成するため、本開示の第1の態様の冷凍サイクル装置は、複数の蒸発部と、蒸発圧力調整部と、冷媒回路切替部と、を備える。複数の蒸発部は、冷媒を蒸発させる。蒸発圧力調整部は、複数の蒸発部の冷媒流れ下流側に配置されて、複数の蒸発部における冷媒蒸発圧力を調整する。冷媒回路切替部は、冷媒回路を切り替える。
複数の蒸発部は、少なくとも3つ以上ある。複数の蒸発部のうち、いずれか1つを第1蒸発部と定義し、別の1つを第2蒸発部と定義する。
冷媒回路切替部は、第1蒸発部および第2蒸発部の双方にて冷媒を蒸発させる際に、第1蒸発部および第2蒸発部を冷媒流れに対して並列的に接続する冷媒回路に切り替える。さらに、蒸発圧力調整部は、第1蒸発部における冷媒蒸発圧力を、第2蒸発部における冷媒蒸発圧力よりも高い値および低い値のいずれにも調整可能に構成されている。
これによれば、冷媒回路切替部が、3つ以上の複数の蒸発部のうち、2つの蒸発部を冷媒流れに対して互いに並列的に接続することができる。そして、蒸発圧力調整部が、第1蒸発部における冷媒蒸発圧力を、第2蒸発部における冷媒蒸発圧力よりも高い値および低い値のいずれにも調整することができる。
従って、冷媒流れに対して互いに並列的に接続された複数の蒸発部のうち、1つの蒸発部における冷媒蒸発温度を、別の蒸発部における冷媒蒸発温度の影響を受けることなく適切に調整可能な冷凍サイクル装置を提供することができる。
また、本開示の第2の態様の冷凍サイクル装置は、複数の蒸発部と、蒸発圧力調整部と、を備える。複数の蒸発部は、冷媒を蒸発させる。蒸発圧力調整部は、複数の蒸発部の冷媒流れ下流側に配置されて、複数の蒸発部における冷媒蒸発圧力を調整する。
複数の蒸発部は、冷媒流れに対して互いに並列的に接続されている。複数の蒸発部のうち、いずれか1つを第1蒸発部と定義し、別の1つを第2蒸発部と定義する。
蒸発圧力調整部は、第1蒸発部における冷媒蒸発圧力を、第2蒸発部における冷媒蒸発圧力よりも高い値および低い値のいずれにも調整可能に構成されている。
蒸発圧力調整部は、単一の開度調整部および駆動部を有している。開度調整部は、複数の蒸発部から流出したそれぞれの冷媒を流通させる複数の冷媒通路の通路断面積を調整する。駆動部は、開度調整部を変位させる。
これによれば、蒸発圧力調整部が、互いに並列に接続された複数の蒸発部のうち、第1蒸発部における冷媒蒸発圧力を、第2蒸発部における冷媒蒸発圧力よりも高い値および低い値のいずれにも調整することができる。さらに、蒸発圧力調整部は、単一の開度調整部および駆動部を有している。
従って、回路構成の複雑化や大型化を招くことなく、互いに並列的に接続された複数の蒸発部における冷媒蒸発温度を適切に調整可能な冷凍サイクル装置を提供することができる。
以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の実施形態を説明する。各実施形態において先行する実施形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の実施形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示していなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
(第1実施形態)
図1~図5を用いて、本開示の第1実施形態を説明する。本実施形態では、本開示に係る冷凍サイクル装置10を、電動モータから走行用の駆動力を得る電気自動車に搭載された車両用空調装置1に適用している。車両用空調装置1は、空調対象空間である車室内の空調を行うだけでなく、車載機器であるバッテリ80を冷却する機能を有している。つまり、車両用空調装置1は、車載機器冷却機能付きの空調装置である。
図1~図5を用いて、本開示の第1実施形態を説明する。本実施形態では、本開示に係る冷凍サイクル装置10を、電動モータから走行用の駆動力を得る電気自動車に搭載された車両用空調装置1に適用している。車両用空調装置1は、空調対象空間である車室内の空調を行うだけでなく、車載機器であるバッテリ80を冷却する機能を有している。つまり、車両用空調装置1は、車載機器冷却機能付きの空調装置である。
バッテリ80は、電動モータ等の車載機器へ供給される電力を蓄える。バッテリ80は、二次電池(本実施形態では、リチウムイオン電池)である。バッテリ80は、複数の電池セルを積層配置し、これらの電池セルを電気的に直列あるいは並列に接続することによって形成された組電池である。
この種のバッテリは、作動時(すなわち、充放電時)に発熱する。バッテリは、低温になると出力が低下しやすく、高温になると劣化が進行しやすい。このため、バッテリの温度は、バッテリの充放電容量を充分に活用することができる適切な温度範囲内(本実施形態では、15℃以上、かつ、55℃以下)に維持されている必要がある。
そこで、車両用空調装置1では、冷凍サイクル装置10が生成した冷熱を利用して、バッテリ80を冷却する。車両用空調装置1は、図1の全体構成図に示すように、冷凍サイクル装置10、室内空調ユニット30、高温側熱媒体回路40、低温側熱媒体回路50等を備えている。
冷凍サイクル装置10は、車室内の空調を行うために、車室内へ送風される送風空気を冷却し、高温側熱媒体回路40を循環する高温側熱媒体を加熱する。さらに、冷凍サイクル装置10は、バッテリ80を冷却するために、低温側熱媒体回路50を循環する低温側熱媒体を冷却する。冷凍サイクル装置10は、後述する各種運転モードに応じて、冷媒回路を切り替えることができる。
冷凍サイクル装置10では、冷媒としてHFO系冷媒(具体的には、R1234yf)を採用している。冷凍サイクル装置10は、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成する。冷媒には、冷凍サイクル装置10の圧縮機11を潤滑するための冷凍機油(具体的には、PAGオイル)が混入されている。冷凍機油の一部は、冷媒とともに冷凍サイクル装置10を循環している。
圧縮機11は、冷凍サイクル装置10において、冷媒を吸入し、圧縮して吐出する。圧縮機11は、車室の前方側の駆動装置室内に配置されている。駆動装置室は、走行用の駆動力を出力するための駆動用装置(例えば、駆動用の電動モータ)の少なくとも一部が配置される空間を形成している。
圧縮機11は、吐出容量が固定された固定容量型の圧縮機構を電動モータにて回転駆動する電動圧縮機である。圧縮機11は、後述する制御装置60から出力される制御信号によって、回転数(すなわち、冷媒吐出能力)が制御される。
圧縮機11の吐出口には、水-冷媒熱交換器12の冷媒通路の入口側が接続されている。水-冷媒熱交換器12は、圧縮機11から吐出された高圧冷媒を流通させる冷媒通路と、高温側熱媒体回路40を循環する高温側熱媒体を流通させる水通路とを有している。水-冷媒熱交換器12は、冷媒通路を流通する高圧冷媒と、水通路を流通する高温側熱媒体とを熱交換させて、高温側熱媒体を加熱する加熱用の熱交換器である。
水-冷媒熱交換器12の冷媒通路の出口には、互いに連通する3つの流入出口を有する第1三方継手13aの流入口側が接続されている。このような三方継手としては、複数の配管を接合して形成されたものや、金属ブロックや樹脂ブロックに複数の冷媒通路を設けることによって形成されたもの等を採用することができる。
さらに、冷凍サイクル装置10は、後述するように、第2三方継手13b~第4三方継手13dを備えている。第2三方継手13b~第4三方継手13dの基本的構成は、第1三方継手13aと同様である。
第1三方継手13a~第4三方継手13dは、3つの流入出口のうち1つが流入口として用いられ、2つが流出口として用いられると、1つの流入口から流入した冷媒の流れを分岐する分岐部となる。また、3つの流入出口のうち2つが流入口として用いられ、1つが流出口として用いられると、2つの流入口から流入した冷媒の流れを合流させる合流部となる。
第1三方継手13aの一方の流出口には、暖房用膨張弁14aの入口側が接続されている。第1三方継手13aの他方の流出口には、バイパス通路22aを介して、第2三方継手13bの一方の流入口側が接続されている。バイパス通路22aには、高圧開閉弁15aが配置されている。
高圧開閉弁15aは、第1三方継手13aの他方の流出口側と第2三方継手13bの一方の流入口側とを接続する冷媒通路を開閉する電磁弁である。高圧開閉弁15aは、制御装置60から出力される制御電圧によって、開閉作動が制御される。
さらに、冷凍サイクル装置10は、後述するように、低圧開閉弁15bを備えている。低圧開閉弁15bの基本的構成は、高圧開閉弁15aと同様である。高圧開閉弁15aおよび低圧開閉弁15bは、冷媒通路を開閉することで、各運転モードの冷媒回路を切り替えることができる。従って、高圧開閉弁15aおよび低圧開閉弁15bは、冷媒回路を切り替える冷媒回路切替部である。
暖房用膨張弁14aは、後述する外気暖房モード時等に、水-冷媒熱交換器12の冷媒通路から流出した高圧冷媒を減圧させるとともに、下流側へ流出させる冷媒の流量(質量流量)を調整する暖房用減圧部である。
暖房用膨張弁14aは、絞り開度を変更可能に構成された弁体と、弁体の開度を変化させる電動アクチュエータとを有して構成される電気式の可変絞り装置である。暖房用膨張弁14aは、制御装置60から出力される制御信号(制御パルス)によって、その作動が制御される。
さらに、冷凍サイクル装置10は、後述するように、冷房用膨張弁14bおよび冷却用膨張弁14cを備えている。冷房用膨張弁14bおよび冷却用膨張弁14cの基本的構成は、暖房用膨張弁14aと同様である。
暖房用膨張弁14a、冷房用膨張弁14bおよび冷却用膨張弁14cは、弁開度を全開にすることで流量調整作用および冷媒減圧作用を殆ど発揮することなく単なる冷媒通路として機能する全開機能を有している。さらに、暖房用膨張弁14a、冷房用膨張弁14bおよび冷却用膨張弁14cは、弁開度を全閉にすることで冷媒通路を閉塞する全閉機能を有している。
従って、暖房用膨張弁14a、冷房用膨張弁14bおよび冷却用膨張弁14cは、それぞれの下流側に接続された蒸発部への冷媒の流入を遮断する遮断部としての機能を兼ね備えている。もちろん、暖房用膨張弁14a等を、全閉機能を有していない可変絞り機構と開閉弁とを組み合わせて形成してもよい。この場合は、開閉弁が遮断部となる。
暖房用膨張弁14aの出口には、室外熱交換器16の冷媒入口側が接続されている。室外熱交換器16は、暖房用膨張弁14aから流出した冷媒と図示しない冷却ファンにより送風された外気とを熱交換させる熱交換器である。室外熱交換器16は、駆動装置室内の前方側に配置されている。このため、車両走行時には、室外熱交換器16に走行風を当てることができる。
室外熱交換器16は、後述する冷房モード時のように、内部を流通する冷媒の温度が外気温よりも高くなる運転モードでは、冷媒の有する熱を外気へ放熱させて、冷媒を凝縮させる凝縮部となる。また、室外熱交換器16は、後述する外気暖房モード時のように、内部を流通する冷媒の温度が外気温よりも低くなる運転モードでは、外気の有する熱を冷媒に吸熱させて、冷媒を蒸発させる蒸発部となる。
室外熱交換器16の冷媒出口には、第3三方継手13cの流入口側が接続されている。第3三方継手13cの一方の流出口には、暖房用通路22bを介して、統合型蒸発圧力調整弁20の第1入口201a側が接続されている。統合型蒸発圧力調整弁20の詳細構成については後述する。暖房用通路22bには、冷媒通路を開閉する低圧開閉弁15bが配置されている。
第3三方継手13cの他方の流出口には、第2三方継手13bの他方の流入口側が接続されている。第3三方継手13cの他方の流出口側と第2三方継手13bの他方の流入口側とを接続する冷媒通路には、逆止弁17が配置されている。逆止弁17は、第3三方継手13c側から第2三方継手13b側へ冷媒が流れることを許容し、第2三方継手13b側から第3三方継手13c側へ冷媒が流れることを禁止する。
第2三方継手13bの流出口には、第4三方継手13dの流入口側が接続されている。第4三方継手13dの一方の流出口には、冷房用膨張弁14bの入口側が接続されている。第4三方継手13dの他方の流出口には、冷却用膨張弁14cの入口側が接続されている。
冷房用膨張弁14bは、後述する冷房モード時のように、送風空気を冷却する運転モード時に、室外熱交換器16から流出した冷媒を減圧させるとともに、下流側へ流出させる冷媒の流量を調整する冷房用減圧部である。
冷房用膨張弁14bの出口には、室内蒸発器18の冷媒入口側が接続されている。室内蒸発器18は、後述する室内空調ユニット30のケーシング31内に配置されている。室内蒸発器18は、冷房用膨張弁14bにて減圧された低圧冷媒と室内送風機32から送風された送風空気とを熱交換させて、低圧冷媒を蒸発させる蒸発部である。室内蒸発器18の冷媒出口には、統合型蒸発圧力調整弁20の第2入口201b側が接続されている。
冷却用膨張弁14cは、後述する電池冷却モード時のように、バッテリ80の冷却を行う運転モード時に、室外熱交換器16から流出した冷媒を減圧させるとともに、下流側へ流出させる冷媒の流量を調整する冷却用減圧部である。
冷却用膨張弁14cの出口には、チラー19の冷媒通路の入口側が接続されている。チラー19は、冷却用膨張弁14cにて減圧された低圧冷媒を流通させる冷媒通路と、低温側熱媒体回路50を循環する低温側熱媒体を流通させる水通路とを有している。チラー19は、冷媒通路を流通する低圧冷媒と水通路を流通する低温側熱媒体とを熱交換させて、低圧冷媒を蒸発させる冷却用熱交換部である。従って、チラー19は、蒸発部である。
チラー19の冷媒通路の出口には、統合型蒸発圧力調整弁20の第3入口201c側が接続されている。統合型蒸発圧力調整弁20の詳細構成については、図2~図4を用いて説明する。
統合型蒸発圧力調整弁20は、室外熱交換器16、室内蒸発器18、チラー19といった複数(本実施形態では、3つ)の蒸発部の冷媒流れ下流側に配置されて、複数の蒸発部における冷媒蒸発圧力を同時に調整可能な蒸発圧力調整部である。
換言すると、統合型蒸発圧力調整弁20は、複数の蒸発部から流出した冷媒のうち、いずれかの冷媒を減圧可能な可変絞り装置である。このため、統合型蒸発圧力調整弁20における冷媒減圧量が増加するに伴って、上流側に接続された蒸発部における冷媒蒸発圧力を上昇させることができる。
統合型蒸発圧力調整弁20は、ボデー201、弁体部202、駆動部203を有している。ボデー201は、金属製の有底円筒状部材である。ボデー201は、統合型蒸発圧力調整弁20の外殻を形成するとともに、内部に円柱状の内部空間を形成している。
ボデー201の筒状側面には、冷媒を内部空間へ流入させる第1入口201a、第2入口201b、第3入口201cの3つの入口が形成されている。3つの入口は、図3、図4に示すように、内部空間の中心軸方向から見たときに、等角度間隔(本実施形態では、120°間隔)に形成されている。
第1入口201a、第2入口201b、第3入口201cの3つの入口は、それぞれ蒸発部である室外熱交換器16、室内蒸発器18、チラー19から流出した冷媒を流通させる冷媒通路の入口を形成する。
ボデー201の中心軸方向一端側には、図2に示すように、駆動部203が配置されている。また、ボデー201の中心軸方向他端側の底面の中心部には、図2~図4に示すように、内部空間から冷媒を流出させる出口201dが形成されている。
駆動部203は、ボデー201の内部空間内に配置された弁体部202を中心軸回りに変位させる電動アクチュエータである。駆動部203は、制御装置60から出力される制御信号(制御パルス)によって、その作動が制御される。
弁体部202は、金属製の柱状部材である。弁体部202は、図4に示すように、ボデー201の内部空間に収容されている。弁体部202は、中心軸方向から見たときに、断面扇形状に形成されている。弁体部202の断面扇形状の中心軸は、ボデー201の内部空間の中心軸と同軸上に配置されている。弁体部202の断面扇形状の半径は、ボデー201の円柱状の内部空間の半径よりも僅かに小さい。
このため、ボデー201の内周側面には、図4に示すように、弁体部202とボデー201との隙間から冷媒が漏れることを抑制するためのシール部材205が配置されている。従って、駆動部203が弁体部202を中心軸回りに変位させると、弁体部202の断面円弧状の外周側面がシール部材205と摺動する。
弁体部202の扇形状の中心角は、80°~110°程度に形成されている。従って、駆動部203が弁体部202を変位させると、弁体部202の断面円弧状の外周側面は、第1入口201a、第2入口201b、および第3入口201cのいずれか1つを半開、あるいは全閉とすることができる。そして、残余の2つを全開とすることができる。半開となっている入口は、絞り(オリフィス)となって冷媒減圧作用を発揮する。
さらに、弁体部202は、第1入口201a、第2入口201b、および第3入口201cの全ての入口を全開とすることもできる。従って、弁体部202は、複数の蒸発部から流出した冷媒を、それぞれ流通させる複数の冷媒通路の通路断面積(より具体的には、第1入口201a、第2入口201b、第3入口201cの開口面積)を調整する単一の開度調整部である。
また、第1入口201a~第3入口201cには、それぞれボデー201の内部空間側から複数の蒸発部側へ冷媒が流れることを禁止する図示しないリード弁が配置されている。つまり、統合型蒸発圧力調整弁20は、出口201d側から複数の蒸発部側へ冷媒が流れることを禁止する逆流防止機能を有している。
ここで、統合型蒸発圧力調整弁20の機能について説明する。まず、室外熱交換器16、室内蒸発器18、およびチラー19のうち、いずれか1つを第1蒸発部と定義し、別の1つを第2蒸発部と定義する。このとき、統合型蒸発圧力調整弁20は、弁体部202を変位させることによって、第1蒸発部における冷媒蒸発圧力を、第2蒸発部における冷媒蒸発圧力よりも高い値および低い値のいずれにも調整することができるという第1の機能を有している。
第1の機能について、後述する並列除湿モードのように、蒸発部として機能する室外熱交換器16と室内蒸発器18が冷媒流れに対して並列的に接続される運転モードを例に説明する。この例では、室外熱交換器16を第1蒸発部と定義し、室内蒸発器18を第2蒸発部と定義する。
まず、駆動部203が、図4の断面図に示すように、第2入口201bを半開させる位置に弁体部202を変位させたとする。この場合、室外熱交換器16から流出した冷媒は、全開となっている第1入口201aを介して、内部空間へ流入する。室内蒸発器18から流出した冷媒は、半開となっている第2入口201bを通過する際に減圧されて、内部空間へ流入する。
従って、統合型蒸発圧力調整弁20では、弁体部202が第2入口201bを半開させると、第1蒸発部である室外熱交換器16における冷媒蒸発圧力を、第2蒸発部である室内蒸発器18における冷媒蒸発圧力よりも低い値に調整することができる。
次に、駆動部203が、第1入口201aを半開させる位置に弁体部202を変位させたとする。この場合、室外熱交換器16から流出した冷媒は、半開となっている第1入口201aを通過する際に減圧されて、内部空間へ流入する。室内蒸発器18から流出した冷媒は、全開となっている第2入口201bを介して、内部空間へ流入する。
従って、統合型蒸発圧力調整弁20では、弁体部202が第1入口201aを半開させると、第1蒸発部である室外熱交換器16における冷媒蒸発圧力を、第2蒸発部である室内蒸発器18における冷媒蒸発圧力よりも高い値に調整することができる。
さらに、第1蒸発部および第2蒸発部とは別の蒸発部を第3蒸発部と定義する。このとき、統合型蒸発圧力調整弁20は、第3蒸発部における冷媒蒸発圧力を、第1蒸発部における冷媒蒸発圧力および第2蒸発部における冷媒蒸発圧力のうち低い方と同等となるように調整することができるいう第2の機能を有している。
第2の機能について、後述する並列除湿廃熱回収モードのように、蒸発部として機能する室外熱交換器16、室内蒸発器18、およびチラー19が冷媒流れに対して並列的に接続される運転モードを例に説明する。この例では、室外熱交換器16を第1蒸発部と定義し、室内蒸発器18を第2蒸発部と定義し、チラー19を第3蒸発部と定義する。
そして、駆動部203が、図4の断面図に示すように、第2入口201bを半開させる位置に弁体部202を変位させたとする。この場合、前述の如く、第1蒸発部である室外熱交換器16における冷媒蒸発圧力が第2蒸発部である室内蒸発器18における冷媒蒸発圧力よりも低くなる。さらに、チラー19から流出した冷媒は、全開となっている第3入口201cを介して、内部空間へ流入する。
従って、統合型蒸発圧力調整弁20では、弁体部202が第2入口201bを半開させると、第3蒸発部であるチラー19における冷媒蒸発圧力を、第1蒸発部である室外熱交換器16における冷媒蒸発圧力と同等となるように調整することができる。このことは、いずれの蒸発部を第1~第3蒸発部としても同様である。
統合型蒸発圧力調整弁20の出口201dには、アキュムレータ21の入口側が接続されている。アキュムレータ21は、低圧冷媒の気液を分離して、分離された液相冷媒をサイクルの余剰冷媒として蓄える低圧側の気液分離器である。アキュムレータ21の気相冷媒出口には、圧縮機11の吸入口側が接続されている。つまり、圧縮機11は、統合型蒸発圧力調整弁20から流出した冷媒を、アキュムレータ21を介して吸入している。
次に、高温側熱媒体回路40について説明する。図1に示す高温側熱媒体回路40は、高温側熱媒体を循環させる熱媒体循環回路である。高温側熱媒体としては、エチレングリコール水溶液を採用している。高温側熱媒体回路40には、水-冷媒熱交換器12の水通路、高温側熱媒体ポンプ41、ヒータコア42等が配置されている。
高温側熱媒体ポンプ41は、高温側熱媒体を水-冷媒熱交換器12の水通路の入口側へ圧送する水ポンプである。高温側熱媒体ポンプ41は、制御装置60から出力される制御電圧によって、回転数(すなわち、圧送能力)が制御される電動ポンプである。
水-冷媒熱交換器12の水通路の出口には、ヒータコア42の熱媒体入口側が接続されている。ヒータコア42は、水-冷媒熱交換器12にて加熱された高温側熱媒体と室内蒸発器18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。ヒータコア42は、室内空調ユニット30のケーシング31内に配置されている。ヒータコア42の熱媒体出口には、高温側熱媒体ポンプ41の吸入口側が接続されている。
従って、高温側熱媒体回路40では、高温側熱媒体ポンプ41が、ヒータコア42へ流入する高温側熱媒体の流量を調整することによって、ヒータコア42における高温側熱媒体の送風空気への放熱量を調整することができる。すなわち、ヒータコア42における送風空気の加熱量を調整することができる。
つまり、本実施形態では、水-冷媒熱交換器12および高温側熱媒体回路40の各構成機器によって、圧縮機11から吐出された冷媒を熱源として、送風空気を加熱する加熱部が構成されている。
次に、低温側熱媒体回路50について説明する。低温側熱媒体回路50は、低温側熱媒体を循環させる熱媒体循環回路である。低温側熱媒体としては、高温側熱媒体と同様の流体を採用することができる。低温側熱媒体回路50には、チラー19の水通路、低温側熱媒体ポンプ51、バッテリ80の冷却水通路80a等が配置されている。
低温側熱媒体ポンプ51は、低温側熱媒体をチラー19の水通路の入口側へ圧送する水ポンプである。低温側熱媒体ポンプ51の基本的構成は、高温側熱媒体ポンプ41と同様である。チラー19の水通路の出口には、バッテリ80の冷却水通路80aの入口側が接続されている。
冷却水通路80aは、バッテリ80の電池セルを収容する電池用ケースの内部に形成されている。冷却水通路80aは、電池用ケースの内部で複数の通路を並列的に接続した通路構成となっている。これにより、冷却水通路80aは、全ての電池セルを均等に冷却できるようになっている。冷却水通路80aの出口には、低温側熱媒体ポンプ51の吸入口側が接続されている。
つまり、本実施形態では、チラー19および低温側熱媒体回路50の各構成機器によって、冷却対象物を冷却するバッテリ80を冷却する冷却部が構成されている。
次に、室内空調ユニット30について説明する。室内空調ユニット30は、車室内へ吹き出すために適切な温度に調整した送風空気を、車室内の適切な箇所へ吹き出すためのユニットである。室内空調ユニット30は、車室内最前部の計器盤(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30は、送風空気の空気通路を形成するケーシング31内に、室内送風機32、冷凍サイクル装置10の室内蒸発器18、高温側熱媒体回路40のヒータコア42等を収容したものである。ケーシング31は、ある程度の弾性を有し、強度的にも優れた樹脂(例えば、ポリプロピレン)にて成形されている。
ケーシング31の送風空気流れ最上流側には、内外気切替装置33が配置されている。内外気切替装置33は、ケーシング31内へ内気(車室内空気)と外気(車室外空気)とを切替導入する。内外気切替装置33は、制御装置60から出力される制御信号によって、その作動が制御される。
内外気切替装置33の送風空気流れ下流側には、室内送風機32が配置されている。室内送風機32は、内外気切替装置33を介して吸入した空気を車室内へ向けて送風する。室内送風機32は、制御装置60から出力される制御電圧によって、回転数(すなわち、送風能力)が制御される電動送風機である。
室内送風機32の送風空気流れ下流側には、室内蒸発器18およびヒータコア42が、送風空気流れに対して、この順に配置されている。つまり、室内蒸発器18は、ヒータコア42よりも、送風空気流れ上流側に配置されている。さらに、ケーシング31内には、室内蒸発器18通過後の送風空気を、ヒータコア42を迂回させて下流側へ流す冷風バイパス通路35が形成されている。
室内蒸発器18の送風空気流れ下流側であって、かつ、ヒータコア42の送風空気流れ上流側には、エアミックスドア34が配置されている。エアミックスドア34は、室内蒸発器18通過後の送風空気のうち、ヒータコア42を通過させる送風空気の風量と冷風バイパス通路35を通過させる送風空気の風量との風量割合を調整する風量割合調整部である。
エアミックスドア34は、エアミックスドア用の電動アクチュエータによって駆動される。エアミックスドア用の電動アクチュエータは、制御装置60から出力される制御信号によって、その作動が制御される。
ヒータコア42および冷風バイパス通路35の送風空気流れ下流側には、混合空間36が配置されている。混合空間36は、ヒータコア42にて加熱された送風空気と冷風バイパス通路35を通過して加熱されていない送風空気とを混合させる空間である。さらに、ケーシング31の送風空気流れ最下流部には、混合空間36にて混合されて温度調整された送風空気を、車室内へ吹き出すための図示しない複数の開口穴が配置されている。
複数の開口穴は、車室内に形成された複数の吹出口に連通している。複数の吹出口としては、フェイス吹出口、フット吹出口、デフロスタ吹出口が設けられている。フェイル吹出口は、乗員の上半身に向けて送風空気を吹き出す吹出口である。フット吹出口は、乗員の足元に向けて送風空気を吹き出す吹出口である。デフロスタ吹出口は、車両前方窓ガラスに向けて送風空気を吹き出す吹出口である。
従って、エアミックスドア34が、ヒータコア42を通過させる風量と冷風バイパス通路35を通過させる風量との風量割合を調整することによって、混合空間36にて混合される空調風の温度が調整される。これにより、各吹出口から車室内へ吹き出される送風空気の温度が調整される。
次に、本実施形態の電気制御部の概要について説明する。制御装置60は、CPU、ROMおよびRAM等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されている。そして、そのROM内に記憶された空調制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、その出力側に接続された各種制御対象機器11、14a~14c、15a、15b、32、33、41、51等の作動を制御する。
また、制御装置60の入力側には、図5のブロック図に示すように、内気温センサ61、外気温センサ62、日射センサ63、第1冷媒温度センサ64a~第3冷媒温度センサ64c、吐出温度センサ64d、蒸発器温度センサ64f、第1冷媒圧力センサ65a~第4冷媒圧力センサ65d、高温側熱媒体温度センサ66、低温側熱媒体温度センサ67、バッテリ温度センサ68、空調風温度センサ69等が接続されている。そして、制御装置60には、これらのセンサ群の検出信号が入力される。
内気温センサ61は、車室内温度(内気温)Trを検出する内気温検出部である。外気温センサ62は、車室外温度(外気温)Tamを検出する外気温検出部である。日射センサ63は、車室内へ照射される日射量Tsを検出する日射量検出部である。
第1冷媒温度センサ64aは、水-冷媒熱交換器12から流出した冷媒の第1温度T1を検出する第1冷媒温度検出部である。第2冷媒温度センサ64bは、室外熱交換器16から流出した冷媒の第2温度T2を検出する第2冷媒温度検出部である。第3冷媒温度センサ64cは、チラー19から流出した冷媒の第3温度T3を検出する第3冷媒温度検出部である。
吐出温度センサ64dは、圧縮機11から吐出された冷媒の吐出温度Tdを検出する吐出冷媒温度検出部である。蒸発器温度センサ64fは、室内蒸発器18における冷媒蒸発温度(蒸発器温度)Tefinを検出する蒸発器温度検出部である。本実施形態の蒸発器温度センサ64fでは、具体的に、室内蒸発器18の熱交換フィン温度を検出している。
第1冷媒圧力センサ65aは、水-冷媒熱交換器12から流出した冷媒の第1圧力P1を検出する第1冷媒圧力検出部である。第2冷媒温度センサ64bは、室外熱交換器16から流出した冷媒の第2圧力P2を検出する第2冷媒圧力検出部である。第3冷媒圧力センサ65cは、チラー19から流出した冷媒の第3圧力P3を検出する第3冷媒圧力検出部である。第4冷媒圧力センサ65dは、室内蒸発器18から流出した冷媒の第4圧力P4を検出する第4冷媒圧力検出部である。
高温側熱媒体温度センサ66は、水-冷媒熱交換器12の水通路から流出した高温側熱媒体の温度である高温側熱媒体温度TWHを検出する高温側熱媒体温度検出部である。低温側熱媒体温度センサ67は、チラー19の水通路から流出した低温側熱媒体の温度である低温側熱媒体温度TWLを検出する低温側熱媒体温度検出部である。
バッテリ温度センサ68は、バッテリ温度TB(すなわち、バッテリ80の温度)を検出するバッテリ温度検出部である。本実施形態のバッテリ温度センサ68は、複数の温度センサを有し、バッテリ80の複数の箇所の温度を検出している。このため、制御装置60では、バッテリ80の各部の温度差を検出することもできる。さらに、バッテリ温度TBとしては、複数の温度センサの検出値の平均値を採用している。
空調風温度センサ69は、混合空間から車室内へ送風される送風空気温度TAVを検出する空調風温度検出部である。
さらに、制御装置60の入力側には、図5に示すように、車室内前部の計器盤付近に配置された操作パネル70が接続され、この操作パネル70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70に設けられた各種操作スイッチとしては、オートスイッチ、エアコンスイッチ、風量設定スイッチ、温度設定スイッチ、吹出モードスイッチ等がある。
オートスイッチは、車両用空調装置の自動制御運転を設定あるいは解除する自動制御要求部である。エアコンスイッチは、室内蒸発器18で送風空気の冷却を行うことを要求する冷却要求部である。風量設定スイッチは、室内送風機32の風量をマニュアル設定する風量設定部である。温度設定スイッチは、車室内の目標温度Tsetを設定する温度設定部である。吹出モード切替スイッチは、吹出モードをマニュアル設定する吹出モード切替部である。
なお、本実施形態の制御装置60は、その出力側に接続された各種制御対象機器を制御する制御部が一体に構成されたものである。そして、それぞれの制御対象機器の作動を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)が、それぞれの制御対象機器の作動を制御する制御部を構成する。
例えば、制御装置60のうち、圧縮機11の冷媒吐出能力(具体的には、圧縮機11の回転数)を制御する構成は、圧縮機制御部60aを構成している。また、暖房用膨張弁14a、冷房用膨張弁14b、冷却用膨張弁14cの絞り開度を制御する構成は、膨張弁制御部60bを構成している。
また、高圧開閉弁15a、低圧開閉弁15b等の作動を制御する構成は、開閉弁制御部60cを構成している。また、統合型蒸発圧力調整弁20の作動を制御する構成は、蒸発圧力制御部60dを構成している。そして、膨張弁制御部60b、開閉弁制御部60c等は、冷媒回路を切り替える際に制御信号を出力する冷媒回路切替制御部となる。
次に、上記構成における本実施形態の車両用空調装置1の作動について説明する。前述の如く、車両用空調装置1は、車室内の空調を行うだけでなく、バッテリ80を冷却する。そのため、冷凍サイクル装置10は、冷媒回路を切り替えて、各種運転モードでの運転を実行することができる。
車両用空調装置1の運転モードとしては、(1)冷房モード、(2)冷房電池冷却モード、(3)直列除湿モード、(4)並列除湿モード、(5)外気暖房モード、(6)外気暖房廃熱回収モード、(7)廃熱回収暖房モード、(8)電池冷却モード、(9)並列除湿廃熱回収モードの9つ運転モードがある。
これらの運転モードの切り替えは、空調制御プログラムが実行されることによって行われる。空調制御プログラムは、操作パネル70のオートスイッチが投入(ON)されて、車室内の自動制御が設定された際に実行される。空調制御プログラムでは、所定の周期毎に、上述したセンサ群の検出信号、および操作パネル70の操作信号を読み込んで、運転モードを切り替える。
より具体的には、空調制御プログラムでは、外気温Tam、目標吹出温度TAO、操作パネル70のエアコンスイッチの操作信号に基づいて、運転モードを切り替える。目標吹出温度TAOは、車室内へ送風される送風空気の目標温度である。
目標吹出温度TAOは、以下数式F1によって算出される。
TAO=Kset×Tset-Kr×Tr-Kam×Tam-Ks×Ts+C…(F1)
なお、Tsetは温度設定スイッチによって設定された車室内設定温度である。Trは内気センサによって検出された車室内温度である。Tamは外気センサによって検出された車室外温度である。Tsは日射センサによって検出された日射量である。Kset、Kr、Kam、Ksは制御ゲインであり、Cは補正用の定数である。以下に、各運転モードの詳細作動について説明する。
TAO=Kset×Tset-Kr×Tr-Kam×Tam-Ks×Ts+C…(F1)
なお、Tsetは温度設定スイッチによって設定された車室内設定温度である。Trは内気センサによって検出された車室内温度である。Tamは外気センサによって検出された車室外温度である。Tsは日射センサによって検出された日射量である。Kset、Kr、Kam、Ksは制御ゲインであり、Cは補正用の定数である。以下に、各運転モードの詳細作動について説明する。
(1)冷房モード
冷房モードは、バッテリ80の冷却を行うことなく、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運転モードである。
冷房モードは、バッテリ80の冷却を行うことなく、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運転モードである。
冷房モードは、エアコンスイッチが投入され、外気温Tamが予め定めた基準外気温KTamより高く、目標吹出温度TAOが予め定めた冷房用基準温度α1以下となっている際に実行される。さらに、冷房モードは、バッテリ80の冷却が必要ではないと判定された際に実行される。
なお、バッテリ80の冷却が必要であるか否かの判定は、バッテリ温度センサ68によって検出されたバッテリ温度TBが予め定めた基準冷却温度KTB(本実施形態では、35℃)以上となっている際に、バッテリ80の冷却が必要であると判定する。また、バッテリ温度TBが基準冷却温度KTBより低くなっている際に、バッテリ80の冷却は必要でないと判定する。
他にも、低温側熱媒体温度センサ67によって検出された低温側熱媒体温度TWLが予め定めた基準熱媒体温度KTWL以上となっている際に、バッテリ80の冷却が必要であると判定してもよい。また、低温側熱媒体温度TWLが基準熱媒体温度KTWLよりも低くなっている際に、バッテリ80の冷却が必要でないと判定してもよい。バッテリ80の冷却が必要であるか否かの判定は、以下の運転モードにおいても同様である。
冷房モードでは、制御装置60が、高圧開閉弁15aを閉じ、低圧開閉弁15bを閉じる。また、制御装置60は、暖房用膨張弁14aを全開状態とし、冷房用膨張弁14bを冷媒減圧作用を発揮する絞り状態とし、冷却用膨張弁14cを全閉状態とする。また、制御装置60は、少なくとも第2入口201bが全開となるように、統合型蒸発圧力調整弁20の作動を制御する。
また、制御装置60は、予め定めた圧送能力を発揮するように、高温側熱媒体ポンプ41を作動させる。
このため、冷房モードの冷凍サイクル装置10では、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12、全開となっている暖房用膨張弁14a、室外熱交換器16、逆止弁17、冷房用膨張弁14b、室内蒸発器18、統合型蒸発圧力調整弁20、アキュムレータ21、圧縮機11の順に冷媒が循環する冷媒回路に切り替えられる。
上記の冷媒回路で、制御装置60は、各種制御対象機器の作動を適宜制御する。例えば、制御装置60は、圧縮機11については、蒸発器温度センサ64fによって検出された蒸発器温度Tefinが目標蒸発器温度TEOに近づくように、回転数を制御する。目標蒸発器温度TEOは、目標吹出温度TAOに基づいて、予め制御装置60に記憶された冷房モード用の制御マップを参照して決定される。
冷房モード用の制御マップでは、目標吹出温度TAOの上昇に伴って、目標蒸発器温度TEOが上昇するように決定される。目標蒸発器温度TEOは、室内蒸発器18の着霜を抑制可能な範囲(具体的には、1℃以上)の値に決定される。
また、制御装置60は、冷房用膨張弁14bについては、冷房用膨張弁14bへ流入する冷媒の過冷却度SC1が目標過冷却度SCO1に近づくように絞り開度を制御する。
過冷却度SC1は、第2冷媒温度センサ64bによって検出された第2温度T2、および第2冷媒圧力センサ65bによって検出された第2圧力P2を用いて決定される。目標過冷却度SCO1は、外気温Tamに基づいて、予め制御装置60に記憶された冷房モード用の制御マップを参照して決定される。目標過冷却度SCO1は、サイクルの成績係数(COP)が極大値に近づくように決定される。
また、制御装置60は、エアミックスドア34の開度については、空調風温度センサ69によって検出された送風空気温度TAVが目標吹出温度TAOに近づくように、エアミックスドア用の電動アクチュエータの作動を制御する。冷房モードでは、目標吹出温度TAOが比較的低い値に決定されるので、室内蒸発器18通過後の送風空気のほぼ全流量が冷風バイパス通路35を通過するように、エアミックスドア34の開度が決定される。
従って、冷房モードの冷凍サイクル装置10では、水-冷媒熱交換器12および室外熱交換器16が凝縮部として機能し、室内蒸発器18が蒸発部として機能する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。その結果、冷房モードの冷凍サイクル装置10では、水-冷媒熱交換器12にて、高温側熱媒体を加熱することができる。室内蒸発器18にて、送風空気を冷却することができる。
冷房モードの高温側熱媒体回路40では、高温側熱媒体ポンプ41から圧送された高温側熱媒体が水-冷媒熱交換器12へ流入する。水-冷媒熱交換器12にて加熱された高温側熱媒体がヒータコア42へ流入する。
冷房モードの室内空調ユニット30では、室内蒸発器18にて冷却された送風空気の一部をヒータコア42にて再加熱して、目標吹出温度TAOに近づくように温度調整された送風空気を車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の冷房を行うことができる。
(2)冷房電池冷却モード
冷房電池冷却モードは、バッテリ80の冷却を行うとともに、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運転モードである。
冷房電池冷却モードは、バッテリ80の冷却を行うとともに、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運転モードである。
冷房電池冷却モードは、エアコンスイッチが投入され、外気温Tamが基準外気温KTamより高く、目標吹出温度TAOが冷房用基準温度α1以下となっている際に実行される。さらに、冷房電池冷却モードは、バッテリ80の冷却が必要であると判定された際に実行される。
冷房電池冷却モードでは、制御装置60が、高圧開閉弁15aを閉じ、低圧開閉弁15bを閉じる。また、制御装置60は、暖房用膨張弁14aを全開状態とし、冷房用膨張弁14bを絞り状態とし、冷却用膨張弁14cを絞り状態とする。また、制御装置60は、第2入口201bおよび第3入口201cの一方が半開(絞り状態)あるいは全開となり、他方が全開となるように、統合型蒸発圧力調整弁20の作動を制御する。
また、制御装置60は、予め定めた圧送能力を発揮するように、高温側熱媒体ポンプ41を作動させる。また、制御装置60は、予め定めた圧送能力を発揮するように、低温側熱媒体ポンプ51を作動させる。
このため、冷房電池冷却モードの冷凍サイクル装置10では、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12、全開となっている暖房用膨張弁14a、室外熱交換器16、逆止弁17、第4三方継手13d、冷房用膨張弁14b、室内蒸発器18、統合型蒸発圧力調整弁20、アキュムレータ21、圧縮機11の順に冷媒が循環する。さらに、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12、全開となっている暖房用膨張弁14a、室外熱交換器16、逆止弁17、第4三方継手13d、冷却用膨張弁14c、チラー19、統合型蒸発圧力調整弁20、アキュムレータ21、圧縮機11の順に冷媒が循環する。
つまり、冷房電池冷却モードの冷凍サイクル装置10では、第4三方継手13dにて分岐された一方の冷媒が室内蒸発器18へ流入し、他方の冷媒がチラー19へ流入する。そして、室内蒸発器18から流出した冷媒とチラー19から流出した冷媒が、統合型蒸発圧力調整弁20にて合流する冷媒回路に切り替えられる。すなわち、冷房電池冷却モードの冷凍サイクル装置10では、室内蒸発器18およびチラー19が冷媒流れに対して並列的に接続される冷媒回路に切り替えられる。
上記の冷媒回路で、制御装置60は、各種制御対象機器の作動を適宜制御する。例えば、制御装置60は、冷却用膨張弁14cについては、チラー19の出口側冷媒の過熱度SHCが予め定めた目標過熱度SHCOに近づくように、絞り開度を制御する。過熱度SHCは、第3冷媒温度センサ64cによって検出された第3温度T3、および第3冷媒圧力センサ65cによって検出された第3圧力P3を用いて決定される。
また、制御装置60は、統合型蒸発圧力調整弁20については、冷房用膨張弁14bの絞り開度および冷却用膨張弁14cの絞り開度に基づいて作動を制御する。
具体的には、制御装置60は、冷房用膨張弁14bの絞り開度が冷却用膨張弁14cの絞り開度よりも小さくなっている際には、第2入口201bを全開とし、第3入口201cを半開(絞り状態)とするように、統合型蒸発圧力調整弁20の作動を制御する。これにより、室内蒸発器18における冷媒蒸発圧力がチラー19における冷媒蒸発圧力よりも低くなる。
冷房用膨張弁14bの絞り開度が冷却用膨張弁14cの絞り開度よりも小さくなる運転条件としては、バッテリ80の通常放電時のようにバッテリ80の自己発熱量が比較的少なくなっている運転条件がある。このような運転条件では、室内蒸発器18の着霜防止のために室内蒸発器18における冷媒蒸発温度を1℃程度に維持しつつ、チラー19における冷媒蒸発温度を10℃程度とする。
また、制御装置60は、冷房用膨張弁14bの絞り開度が冷却用膨張弁14cの絞り開度よりも大きくなっている際には、第2入口201bを半開(絞り状態)とし、第3入口201cを全開とするように、統合型蒸発圧力調整弁20の作動を制御する。これにより、室内蒸発器18における冷媒蒸発圧力がチラー19における冷媒蒸発圧力よりも高くなる。
冷房用膨張弁14bの絞り開度が冷却用膨張弁14cの絞り開度よりも大きくなる運転条件としては、バッテリ80が比較的大きな電力を放電している高負荷放電時のようにバッテリ80の自己発熱量が比較的多くなっている運転条件がある。このような運転条件では、室内蒸発器18の着霜防止のために室内蒸発器18における冷媒蒸発温度を1℃程度に維持しつつ、チラー19における冷媒蒸発温度を-5℃程度とする。
また、制御装置60は、冷房用膨張弁14bの絞り開度と冷却用膨張弁14cの絞り開度が等しくなっている際には、第2入口201bおよび第3入口201cの双方が全開となるように、統合型蒸発圧力調整弁20の作動を制御する。その結果、室外熱交換器16における冷媒蒸発圧力と室内蒸発器18における冷媒蒸発圧力が同等となる。その他の制御対象機器の制御は、冷房モードと同様である。
従って、冷房電池冷却モードの冷凍サイクル装置10では、水-冷媒熱交換器12および室外熱交換器16が凝縮部として機能し、室内蒸発器18およびチラー19が蒸発部として機能する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。
その結果、冷房電池冷却モードの冷凍サイクル装置10では、水-冷媒熱交換器12にて、高温側熱媒体を加熱することができる。室内蒸発器18にて、送風空気を冷却することができる。チラー19にて、低温側熱媒体を冷却することができる。
冷房電池冷却モードの高温側熱媒体回路40では、高温側熱媒体ポンプ41から圧送された高温側熱媒体が水-冷媒熱交換器12へ流入する。水-冷媒熱交換器12にて加熱された高温側熱媒体がヒータコア42へ流入する。
冷房電池冷却モードの低温側熱媒体回路50では、低温側熱媒体ポンプ51から圧送された低温側熱媒体がチラー19へ流入する。チラー19にて冷却された低温側熱媒体がバッテリ80の冷却水通路80aを流通する。これにより、バッテリ80の冷却を行うことができる。
冷房電池冷却モードの室内空調ユニット30では、室内蒸発器18にて冷却された送風空気の一部をヒータコア42にて再加熱して、目標吹出温度TAOに近づくように温度調整された送風空気を車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の冷房を行うことができる。
さらに、冷房電池冷却モードでは、統合型蒸発圧力調整弁20の作用によって、第1蒸発部としてのチラー19における冷媒蒸発圧力を、第2蒸発部としての室内蒸発器18における冷媒蒸発圧力よりも高い値および低い値のいずれにも調整することができる。従って、冷房電池冷却モードでは、バッテリ80の発熱量等に応じて、低温側熱媒体の温度を幅広い温度で調整することができる。
(3)直列除湿モード
直列除湿モードは、バッテリ80の冷却を行うことなく、冷却されて除湿された送風空気を再加熱して車室内へ吹き出すことによって車室内の除湿暖房を行う運転モードである。
直列除湿モードは、バッテリ80の冷却を行うことなく、冷却されて除湿された送風空気を再加熱して車室内へ吹き出すことによって車室内の除湿暖房を行う運転モードである。
直列除湿モードは、エアコンスイッチが投入され、外気温Tamが基準外気温KTamより高く、目標吹出温度TAOが冷房用基準温度α1よりも高く、かつ、目標吹出温度TAOが予め定めた除湿用基準温度β1以下になっている際に実行される。さらに、直列除湿モードは、バッテリ80の冷却が必要ではないと判定された際に実行される。
直列除湿モードでは、制御装置60が、高圧開閉弁15aを閉じ、低圧開閉弁15bを閉じる。また、制御装置60は、暖房用膨張弁14aを絞り状態とし、冷房用膨張弁14bを絞り状態とし、冷却用膨張弁14cを全閉状態とする。また、制御装置60は、少なくとも第2入口201bが全開となるように、統合型蒸発圧力調整弁20の作動を制御する。
また、制御装置60は、予め定めた圧送能力を発揮するように、高温側熱媒体ポンプ41を作動させる。
このため、直列除湿モードの冷凍サイクル装置10では、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12、暖房用膨張弁14a、室外熱交換器16、逆止弁17、冷房用膨張弁14b、室内蒸発器18、統合型蒸発圧力調整弁20、アキュムレータ21、圧縮機11の順に冷媒が循環する冷媒回路に切り替えられる。
上記の冷媒回路で、制御装置60は、各種制御対象機器の作動を適宜制御する。例えば、制御装置60は、暖房用膨張弁14aおよび冷房用膨張弁14bについては、目標吹出温度TAOに基づいて、予め制御装置60に記憶された直列除湿モード用の制御マップを参照して、それぞれの絞り開度を制御する。
直列除湿モード用の制御マップでは、目標吹出温度TAOの上昇に伴って、暖房用膨張弁14aの絞り開度が小さくなり、冷房用膨張弁14bの絞り開度が大きくなるように暖房用膨張弁14aの絞り開度および冷房用膨張弁14bの絞り開度を決定する。その他の制御対象機器の制御は、冷房モードと同様である。
従って、直列除湿モードの冷凍サイクル装置10では、水-冷媒熱交換器12が凝縮部として機能し、室内蒸発器18が蒸発部として機能する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。
さらに、室外熱交換器16における冷媒の飽和温度が、外気温Tamよりも高くなっている際には、室外熱交換器16が凝縮部として機能するサイクルが構成される。室外熱交換器16における冷媒の飽和温度が、外気温Tamよりも低くなっている際には、室外熱交換器16が蒸発部として機能するサイクルが構成される。
その結果、直列除湿モードの冷凍サイクル装置10では、水-冷媒熱交換器12にて、高温側熱媒体を加熱することができる。室内蒸発器18にて、送風空気を冷却して除湿することができる。
直列除湿モードの高温側熱媒体回路40では、高温側熱媒体ポンプ41から圧送された高温側熱媒体が水-冷媒熱交換器12へ流入する。水-冷媒熱交換器12にて加熱された高温側熱媒体がヒータコア42へ流入する。
直列除湿モードの室内空調ユニット30では、室内蒸発器18にて冷却されて除湿された送風空気をヒータコア42にて再加熱し、目標吹出温度TAOに近づくように温度調整された送風空気を車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の除湿暖房を行うことができる。
さらに、直列除湿モードでは、目標吹出温度TAOの上昇に伴って、暖房用膨張弁14aの絞り開度を小さくし、冷房用膨張弁14bの絞り開度が大きくしている。これによれば、目標吹出温度TAOの上昇に伴って、水-冷媒熱交換器12における冷媒の放熱量を増加させて、ヒータコア42における送風空気の加熱能力を向上させることができる。
(4)並列除湿モード
並列除湿モードは、バッテリ80の冷却を行うことなく、冷却されて除湿された送風空気を再加熱して車室内へ吹き出すことによって車室内の除湿暖房を行う運転モードである。
並列除湿モードは、バッテリ80の冷却を行うことなく、冷却されて除湿された送風空気を再加熱して車室内へ吹き出すことによって車室内の除湿暖房を行う運転モードである。
並列除湿モードは、エアコンスイッチが投入され、外気温Tamが基準外気温KTamより高く、目標吹出温度TAOが除湿用基準温度β1よりも高くなっている際に実行される。さらに、並列除湿モードは、バッテリ80の冷却が必要ではないと判定された際に実行される。
並列除湿モードでは、制御装置60が、高圧開閉弁15aを開き、低圧開閉弁15bを開く。また、制御装置60は、暖房用膨張弁14aを絞り状態とし、冷房用膨張弁14bを絞り状態とし、冷却用膨張弁14cを全閉状態とする。また、制御装置60は、第1入口201aおよび第2入口201bの一方が半開(絞り状態)あるいは全開となり、他方が全開となるように、統合型蒸発圧力調整弁20の作動を制御する。
また、制御装置60は、予め定めた圧送能力を発揮するように、高温側熱媒体ポンプ41を作動させる。
このため、並列除湿モードの冷凍サイクル装置10では、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12、第1三方継手13a、暖房用膨張弁14a、室外熱交換器16、暖房用通路22b、統合型蒸発圧力調整弁20、アキュムレータ21、圧縮機11の順に冷媒が循環する。さらに、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12、第1三方継手13a、バイパス通路22a、冷房用膨張弁14b、室内蒸発器18、統合型蒸発圧力調整弁20、アキュムレータ21、圧縮機11の順に冷媒が循環する。
つまり、並列除湿モードの冷凍サイクル装置10では、第1三方継手13aにて分岐された一方の冷媒が室外熱交換器16へ流入し、他方の冷媒が室内蒸発器18へ流入する。そして、室外熱交換器16から流出した冷媒と室内蒸発器18から流出した冷媒が、統合型蒸発圧力調整弁20にて合流する冷媒回路に切り替えられる。すなわち、並列除湿モードの冷凍サイクル装置10では、室外熱交換器16および室内蒸発器18が冷媒流れに対して並列的に接続される冷媒回路に切り替えられる。
上記の冷媒回路で、制御装置60は、各種制御対象機器の作動を適宜制御する。例えば、制御装置60は、圧縮機11については、高温側熱媒体温度センサ66によって検出された高温側熱媒体温度TWHが予め定めた目標高温側熱媒体温度TWHOに近づくように、回転数を制御する。
また、制御装置60は、暖房用膨張弁14aおよび冷房用膨張弁14bについては、室内蒸発器18の出口側冷媒の過熱度SHEが予め定めた目標過熱度SHEOに近づくように、暖房用膨張弁14aの絞り開度に対する冷房用膨張弁14bの絞り開度の開度比を調整する。過熱度SHEは、蒸発器温度Tefin、および第4冷媒圧力センサ65dによって検出された第4圧力P4を用いて決定される。
より具体的には、過熱度SHEが目標過熱度SHEOよりも大きくなっている際には、暖房用膨張弁14aの絞り開度に対する冷房用膨張弁14bの絞り開度の開度比を増加させる。過熱度SHEが目標過熱度SHEOよりも小さくなっている際には、暖房用膨張弁14aの絞り開度に対する冷房用膨張弁14bの絞り開度の開度比を減少させる。
また、制御装置60は、統合型蒸発圧力調整弁20については、蒸発器温度Tefinが目標蒸発器温度TEOに近づくように作動を制御する。
具体的には、制御装置60は、蒸発器温度Tefinが目標蒸発器温度TEOよりも低くなる際には、第1入口201aを全開とし、第2入口201bを半開(絞り状態)とするように、統合型蒸発圧力調整弁20の作動を制御する。これにより、室外熱交換器16における冷媒蒸発圧力が室内蒸発器18における冷媒蒸発圧力よりも低くなる。
蒸発器温度Tefinが目標蒸発器温度TEOよりも低くなる運転条件としては、目標吹出温度TAOが上昇して、送風空気の加熱能力を向上させなければならない運転条件がある。このような運転条件では、室内蒸発器18の着霜を防止するために室内蒸発器18における冷媒蒸発温度を1℃程度に維持しつつ、室外熱交換器16における冷媒蒸発温度を外気温以下(例えば、-5℃程度)にする。
また、制御装置60は、蒸発器温度Tefinが目標蒸発器温度TEOよりも高くなる際には、第1入口201aを半開(絞り状態)とし、第2入口201bを全開とするように、統合型蒸発圧力調整弁20の作動を制御する。これにより、室外熱交換器16における冷媒蒸発圧力が室内蒸発器18における冷媒蒸発圧力よりも高くなる。
蒸発器温度Tefinが目標蒸発器温度TEOよりも高くなる運転条件としては、目標吹出温度TAOが低下して、送風空気の加熱能力を低下させる運転条件がある。このような運転条件では、室内蒸発器18における冷媒蒸発温度を目標蒸発器温度TEOに維持しつつ、室外熱交換器16における冷媒蒸発温度を外気温よりも低く、かつ、室内蒸発器18における冷媒蒸発温度よりも高い温度にする。その他の制御対象機器の制御は、冷房モードと同様である。
従って、並列除湿モードの冷凍サイクル装置10では、水-冷媒熱交換器12が凝縮部として機能し、室外熱交換器16および室内蒸発器18が蒸発部として機能する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。その結果、並列除湿モードの冷凍サイクル装置10では、水-冷媒熱交換器12にて、高温側熱媒体を加熱することができる。室内蒸発器18にて、送風空気を冷却することができる。
並列除湿モードの高温側熱媒体回路40では、高温側熱媒体ポンプ41から圧送された高温側熱媒体が水-冷媒熱交換器12へ流入する。水-冷媒熱交換器12にて加熱された高温側熱媒体がヒータコア42へ流入する。
並列除湿モードの室内空調ユニット30では、室内蒸発器18にて冷却されて除湿された送風空気の一部をヒータコア42にて再加熱し、目標吹出温度TAOに近づくように温度調整された送風空気を車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の除湿暖房を行うことができる。
さらに、並列除湿モードでは、統合型蒸発圧力調整弁20の作用によって、室外熱交換器16における冷媒蒸発圧力を、室内蒸発器18における冷媒蒸発圧力よりも高い値および低い値のいずれにも調整することができる。
これによれば、目標吹出温度TAOが上昇した際に、室外熱交換器16における冷媒蒸発圧力を室内蒸発器18における冷媒蒸発圧力よりも低い値とすることができる。従って、直列除湿モードよりも室外熱交換器16における冷媒の外気からの吸熱量を増加させることができる。そして、水-冷媒熱交換器12における冷媒の高温側熱媒体への放熱量を増加させて、ヒータコア42における送風空気の加熱能力を向上させることができる。
また、目標吹出温度TAOが低下した際に、室外熱交換器16における冷媒蒸発圧力を室内蒸発器18における冷媒蒸発圧力よりも高い値とすることができる。従って、室外熱交換器16における冷媒の外気からの吸熱量を減少させることができる。そして、水-冷媒熱交換器12における冷媒の高温側熱媒体への放熱量を減少させて、ヒータコア42における送風空気の加熱能力を低下させることができる。
その結果、並列除湿モードでは、目標吹出温度TAOに応じて、ヒータコア42における送風空気の加熱能力を幅広い範囲で調整することができる。
(5)外気暖房モード
外気暖房モードは、バッテリ80の冷却を行うことなく、送風空気を加熱して車室内へ吹き出すことによって車室内の暖房を行う運転モードである。
外気暖房モードは、バッテリ80の冷却を行うことなく、送風空気を加熱して車室内へ吹き出すことによって車室内の暖房を行う運転モードである。
外気暖房モードは、エアコンスイッチが投入されておらず、目標吹出温度TAOが予め定めた暖房用基準温度γ1以上となっている際に実行される。さらに、外気暖房モードは、バッテリ80の冷却が必要ではないと判定された際に実行される。
外気暖房モードでは、制御装置60が、高圧開閉弁15aを閉じ、低圧開閉弁15bを開く。また、制御装置60は、暖房用膨張弁14aを絞り状態とし、冷房用膨張弁14bを全閉状態とし、冷却用膨張弁14cを全閉状態とする。また、制御装置60は、少なくとも第1入口201aが全開となるように、統合型蒸発圧力調整弁20の作動を制御する。
また、制御装置60は、予め定めた圧送能力を発揮するように、高温側熱媒体ポンプ41を作動させる。
このため、外気暖房モードの冷凍サイクル装置10では、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12、暖房用膨張弁14a、室外熱交換器16、暖房用通路22b、統合型蒸発圧力調整弁20、アキュムレータ21、圧縮機11の順に冷媒が循環する冷媒回路に切り替えられる。
上記の冷媒回路で、制御装置60は、各種制御対象機器の作動を適宜制御する。例えば、制御装置60は、暖房用膨張弁14aについては、暖房用膨張弁14aへ流入する冷媒の過冷却度SC2が予め定めた外気暖房モード用の目標過冷却度SCO2に近づくように、絞り開度を制御する。過冷却度SC2は、第1冷媒温度センサ64aによって検出された第1温度T1および第1冷媒圧力センサ65aによって検出された第1圧力P1を用いて決定される。その他の制御対象機器の制御は、並列除湿モードと同様である。
従って、外気暖房モードの冷凍サイクル装置10では、水-冷媒熱交換器12が凝縮部として機能し、室外熱交換器16が蒸発部として機能する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。その結果、外気暖房モードの冷凍サイクル装置10では、水-冷媒熱交換器12にて、高温側熱媒体を加熱することができる。
外気暖房モードの高温側熱媒体回路40では、高温側熱媒体ポンプ41から圧送された高温側熱媒体が水-冷媒熱交換器12へ流入する。水-冷媒熱交換器12にて加熱された高温側熱媒体がヒータコア42へ流入する。
外気暖房モードの室内空調ユニット30では、ヒータコア42にて加熱された送風空気を車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の暖房を行うことができる。
(6)外気暖房廃熱回収モード
外気暖房廃熱回収モードは、バッテリ80の冷却を行うとともに、送風空気を加熱して車室内へ吹き出すことによって車室内の暖房を行う運転モードである。換言すると、外気暖房廃熱回収モードは、外気およびバッテリ80から吸熱した熱を熱源として送風空気を加熱する運転モードである。
外気暖房廃熱回収モードは、バッテリ80の冷却を行うとともに、送風空気を加熱して車室内へ吹き出すことによって車室内の暖房を行う運転モードである。換言すると、外気暖房廃熱回収モードは、外気およびバッテリ80から吸熱した熱を熱源として送風空気を加熱する運転モードである。
外気暖房廃熱回収モードは、エアコンスイッチが投入されておらず、目標吹出温度TAOが暖房用基準温度γ1以上となっている際に実行される。さらに、外気暖房廃熱回収モードは、バッテリ80の冷却が必要であると判定された際に実行される。
外気暖房廃熱回収モードでは、制御装置60が、高圧開閉弁15aを開き、低圧開閉弁15bを開く。また、制御装置60は、暖房用膨張弁14aを絞り状態とし、冷房用膨張弁14bを全閉状態とし、冷却用膨張弁14cを絞り状態とする。また、制御装置60は、第1入口201aおよび第3入口201cの一方が半開(絞り状態)あるいは全開となり、他方が全開となるように、統合型蒸発圧力調整弁20の作動を制御する。
また、制御装置60は、予め定めた圧送能力を発揮するように、高温側熱媒体ポンプ41を作動させる。また、制御装置60は、予め定めた圧送能力を発揮するように、低温側熱媒体ポンプ51を作動させる。
このため、外気暖房廃熱回収モードの冷凍サイクル装置10では、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12、第1三方継手13a、暖房用膨張弁14a、室外熱交換器16、暖房用通路22b、統合型蒸発圧力調整弁20、アキュムレータ21、圧縮機11の順に冷媒が循環する。さらに、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12、第1三方継手13a、バイパス通路22a、冷却用膨張弁14c、チラー19、統合型蒸発圧力調整弁20、アキュムレータ21、圧縮機11の順に冷媒が循環する。
つまり、外気暖房廃熱回収モードの冷凍サイクル装置10では、第1三方継手13aにて分岐された一方の冷媒が室外熱交換器16へ流入し、他方の冷媒がチラー19へ流入する。そして、室外熱交換器16から流出した冷媒とチラー19から流出した冷媒が、統合型蒸発圧力調整弁20にて合流する冷媒回路に切り替えられる。すなわち、外気暖房廃熱回収モードの冷凍サイクル装置10では、室外熱交換器16およびチラー19が冷媒流れに対して並列的に接続される冷媒回路に切り替えられる。
上記の冷媒回路で、制御装置60は、各種制御対象機器の作動を適宜制御する。例えば、制御装置60は、暖房用膨張弁14aおよび冷却用膨張弁14cについては、チラー19の出口側冷媒の過熱度SHCが目標過熱度SHCOに近づくように、暖房用膨張弁14aの絞り開度と冷却用膨張弁14cの絞り開度との開度比を調整する。
より具体的には、過熱度SHCが目標過熱度SHCOよりも大きくなっている際には、暖房用膨張弁14aの絞り開度に対する冷却用膨張弁14cの絞り開度の開度比を増加させる。過熱度SHCが目標過熱度SHCOよりも小さくなっている際には、暖房用膨張弁14aの絞り開度に対する冷房用膨張弁14bの絞り開度の開度比を減少させる。
また、制御装置60は、統合型蒸発圧力調整弁20については、チラー19における冷媒蒸発温度に基づいて作動を制御する。チラー19における冷媒蒸発温度は、第3温度T3を用いることができる。
具体的には、制御装置60は、チラー19における冷媒蒸発温度が予め定めた基準温度より低い際には、第1入口201aを全開とし、第3入口201cを半開(絞り状態)とするように、統合型蒸発圧力調整弁20の作動を制御する。これにより、室外熱交換器16における冷媒蒸発圧力がチラー19における冷媒蒸発圧力よりも低くなる。
チラー19における冷媒蒸発温度が基準温度より低い運転条件としては、外気温Tamの低下等によって、送風空気の加熱能力を向上させる運転条件がある。このような運転条件では、バッテリ80の過度な冷却を抑制するためにチラー19における冷媒蒸発温度を0℃程度に維持しつつ、室外熱交換器16における冷媒蒸発温度を外気温以下(例えば、-10℃程度)にする。
また、制御装置60は、チラー19における冷媒蒸発温度が基準温度よりも高い際には、第1入口201aを半開(絞り状態)とし、第3入口201cを全開とするように、統合型蒸発圧力調整弁20の作動を制御する。これにより、室外熱交換器16における冷媒蒸発圧力がチラー19における冷媒蒸発圧力よりも高くなる。
チラー19における冷媒蒸発温度が基準温度よりも高い運転条件としては、バッテリ80の廃熱を熱源とすることで車室内の暖房を実現でき、送風空気の加熱能力を向上させる必要のない運転条件がある。このような運転条件では、チラー19における冷媒蒸発温度を0℃程度に維持しつつ、室外熱交換器16の着霜を抑制できるように室外熱交換器16における冷媒蒸発温度を1℃程度にする。その他の制御対象機器の制御は、並列除湿モードと同様である。
従って、外気暖房廃熱回収モードの冷凍サイクル装置10では、水-冷媒熱交換器12が凝縮部として機能し、室外熱交換器16およびチラー19が蒸発部として機能する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。その結果、外気暖房廃熱回収モードの冷凍サイクル装置10では、水-冷媒熱交換器12にて、高温側熱媒体を加熱することができる。チラー19にて、低温側熱媒体を冷却することができる。
外気暖房廃熱回収モードの高温側熱媒体回路40では、高温側熱媒体ポンプ41から圧送された高温側熱媒体が水-冷媒熱交換器12へ流入する。水-冷媒熱交換器12にて加熱された高温側熱媒体がヒータコア42へ流入する。
外気暖房廃熱回収モードの低温側熱媒体回路50では、低温側熱媒体ポンプ51から圧送された低温側熱媒体がチラー19へ流入する。チラー19にて冷却された低温側熱媒体が、バッテリ80の冷却水通路80aを流通する。これにより、バッテリ80の冷却を行うことができる。換言すると、低温側熱媒体にバッテリ80の廃熱を吸熱させることができる。
外気暖房廃熱回収モードの室内空調ユニット30では、ヒータコア42にて加熱された送風空気を車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の暖房を行うことができる。
さらに、外気暖房廃熱回収モードでは、統合型蒸発圧力調整弁20の作用によって、室外熱交換器16における冷媒蒸発圧力を、チラー19における冷媒蒸発圧力よりも高い値および低い値のいずれにも調整することができる。
これによれば、送風空気の加熱能力を向上させる必要が生じた際に、チラー19における冷媒蒸発圧力を変化させることなく、室外熱交換器16における冷媒蒸発圧力をチラー19における冷媒蒸発圧力よりも低い値とすることができる。そして、室外熱交換器16における冷媒の外気からの吸熱量を増加させることができる。
従って、チラー19にて冷却された低温側熱媒体の温度を変化させることなく、水-冷媒熱交換器12における冷媒の高温側熱媒体への放熱量を増加させて、ヒータコア42における送風空気の加熱能力を向上させることができる。
また、送風空気の加熱能力を低下させる必要が生じた際に、チラー19における冷媒蒸発圧力を変化させることなく、室外熱交換器16における冷媒蒸発圧力をチラー19における冷媒蒸発圧力よりも高い値とすることができる。そして、室外熱交換器16における冷媒の外気からの吸熱量を減少させることができる。
従って、チラー19にて冷却された低温側熱媒体の温度を変化させることなく、水-冷媒熱交換器12における冷媒の高温側熱媒体への放熱量を減少させて、ヒータコア42における送風空気の加熱能力を低下させることができる。
その結果、外気暖房廃熱回収モードでは、バッテリ80を適切に冷却しつつ、必要とされる送風空気の加熱能力に応じて、ヒータコア42における送風空気の加熱能力を幅広い範囲で調整することができる。
(7)廃熱回収暖房モード
廃熱回収暖房モードは、バッテリ80の冷却を行うとともに、送風空気を加熱して車室内へ吹き出すことによって車室内の暖房を行う運転モードである。より詳細には、廃熱回収暖房モードは、バッテリ80から吸熱した熱を熱源として送風空気を加熱する運転モードである。
廃熱回収暖房モードは、バッテリ80の冷却を行うとともに、送風空気を加熱して車室内へ吹き出すことによって車室内の暖房を行う運転モードである。より詳細には、廃熱回収暖房モードは、バッテリ80から吸熱した熱を熱源として送風空気を加熱する運転モードである。
廃熱回収暖房モードは、エアコンスイッチが投入されておらず、目標吹出温度TAOが暖房用基準温度γ1以上となっている際に実行される。さらに、廃熱回収暖房モードは、バッテリ80の冷却が必要であると判定された際に実行される。
廃熱回収暖房モードでは、制御装置60が、高圧開閉弁15aを開き、低圧開閉弁15bを閉じる。また、制御装置60は、暖房用膨張弁14aを全閉状態とし、冷房用膨張弁14bを全閉状態とし、冷却用膨張弁14cを絞り状態とする。また、制御装置60は、少なくとも第3入口201cが全開となるように、統合型蒸発圧力調整弁20の作動を制御する。
また、制御装置60は、予め定めた圧送能力を発揮するように、高温側熱媒体ポンプ41を作動させる。また、制御装置60は、予め定めた圧送能力を発揮するように、低温側熱媒体ポンプ51を作動させる。
このため、廃熱回収暖房モードの冷凍サイクル装置10では、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12、バイパス通路22a、冷却用膨張弁14c、チラー19、統合型蒸発圧力調整弁20、アキュムレータ21、圧縮機11の順に冷媒が循環する冷媒回路に切り替えられる。
上記の冷媒回路で、制御装置60は、各種制御対象機器の作動を適宜制御する。例えば、制御装置60は、冷却用膨張弁14cについては、冷却用膨張弁14cへ流入する冷媒の過冷却度SC3が目標過冷却度SCO3に近づくように、絞り開度を制御する。過冷却度SC3は、第1温度T1および第1圧力P1を用いて決定される。
目標過冷却度SCO3は、目標高温側熱媒体温度TWHOに基づいて、予め制御装置60に記憶された外気暖房モード用の制御マップを参照して決定される。目標過冷却度SCO3は、COPが極大値に近づくように決定される。その他の制御対象機器の制御は、並列除湿モードと同様である。
従って、廃熱回収暖房モードの冷凍サイクル装置10では、水-冷媒熱交換器12が凝縮部として機能し、チラー19が蒸発部として機能する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。その結果、外気暖房モードの冷凍サイクル装置10では、水-冷媒熱交換器12にて、高温側熱媒体を加熱することができる。チラー19にて、低温側熱媒体を冷却することができる。
廃熱回収暖房モードの高温側熱媒体回路40では、高温側熱媒体ポンプ41から圧送された高温側熱媒体が水-冷媒熱交換器12へ流入する。水-冷媒熱交換器12にて加熱された高温側熱媒体がヒータコア42へ流入する。
廃熱回収暖房モードの低温側熱媒体回路50では、低温側熱媒体ポンプ51から圧送された低温側熱媒体がチラー19へ流入する。チラー19にて冷却された低温側熱媒体が、バッテリ80の冷却水通路80aを流通する。これにより、バッテリ80の冷却を行うことができる。換言すると、低温側熱媒体にバッテリ80の廃熱を吸熱させることができる。
廃熱回収暖房モードの室内空調ユニット30では、ヒータコア42にて加熱された送風空気を車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の暖房を行うことができる。
(8)電池冷却モード
電池冷却モードは、車室内の空調を行うことなく、バッテリ80の冷却を行う運転モードである。電池冷却モードは、空調作動が不要の場合、もしくは、エアコンスイッチが投入されておらず、目標吹出温度TAOが暖房用基準温度γ1より低くなっている際に実行させる。さらに、電池冷却モードは、バッテリ80の冷却が必要であると判定された際に実行される。
電池冷却モードは、車室内の空調を行うことなく、バッテリ80の冷却を行う運転モードである。電池冷却モードは、空調作動が不要の場合、もしくは、エアコンスイッチが投入されておらず、目標吹出温度TAOが暖房用基準温度γ1より低くなっている際に実行させる。さらに、電池冷却モードは、バッテリ80の冷却が必要であると判定された際に実行される。
電池冷却モードでは、制御装置60が、高圧開閉弁15aを閉じ、低圧開閉弁15bを閉じる。また、制御装置60は、暖房用膨張弁14aを全開状態とし、冷房用膨張弁14bを全閉状態とし、冷却用膨張弁14cを絞り状態とする。また、制御装置60は、少なくとも第3入口201cが全開となるように、統合型蒸発圧力調整弁20の作動を制御する。
また、制御装置60は、高温側熱媒体ポンプ41を停止させる。また、制御装置60は、予め定めた圧送能力を発揮するように、低温側熱媒体ポンプ51を作動させる。
このため、電池冷却モードの冷凍サイクル装置10では、圧縮機11、(水-冷媒熱交換器12、)全開となっている暖房用膨張弁14a、室外熱交換器16、逆止弁17、冷却用膨張弁14c、チラー19、統合型蒸発圧力調整弁20、アキュムレータ21、圧縮機11の順に冷媒が循環する冷媒回路に切り替えられる。
上記の冷媒回路で、制御装置60は、各種制御対象機器の作動を適宜制御する。例えば、制御装置60は、エアミックスドア34の開度については、ヒータコア42側の通風路を全閉とするように、エアミックスドア用の電動アクチュエータの作動を制御する。また、制御装置60は、室内送風機32を停止させる。その他の制御対象機器の制御は、冷却冷房モードと同様である。
従って、電池冷却モードの冷凍サイクル装置10では、室外熱交換器16が凝縮部として機能し、チラー19が蒸発部として機能する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。その結果、電池冷却モードの冷凍サイクル装置10では、チラー19にて低温側熱媒体を冷却することができる。
電池冷却モードの低温側熱媒体回路50では、低温側熱媒体ポンプ51から圧送された低温側熱媒体がチラー19へ流入する。さらに、チラー19にて冷却された低温側熱媒体が、バッテリ80の冷却水通路80aを流通する。これにより、バッテリ80の冷却を行うことができる。
(9)並列除湿廃熱回収モード
並列除湿廃熱回収モードは、バッテリ80の冷却を行うとともに、冷却されて除湿された送風空気を再加熱して車室内へ吹き出すことによって車室内の除湿暖房を行う運転モードである。より詳細には、並列除湿廃熱回収モードは、外気およびバッテリ80から吸熱した熱を熱源として冷却した送風空気を再加熱する運転モードである。
並列除湿廃熱回収モードは、バッテリ80の冷却を行うとともに、冷却されて除湿された送風空気を再加熱して車室内へ吹き出すことによって車室内の除湿暖房を行う運転モードである。より詳細には、並列除湿廃熱回収モードは、外気およびバッテリ80から吸熱した熱を熱源として冷却した送風空気を再加熱する運転モードである。
並列除湿廃熱回収モードは、エアコンスイッチが投入され、外気温Tamが基準外気温KTamより高く、目標吹出温度TAOが冷房用基準温度α1よりも高く、目標吹出温度TAOが除湿用基準温度β1よりも高くなっている際に実行される。さらに、並列除湿廃熱回収モードは、バッテリ80の冷却が必要であると判定された際に実行される。
並列除湿廃熱回収モードでは、制御装置60が、高圧開閉弁15aを開き、低圧開閉弁15bを開く。また、制御装置60は、暖房用膨張弁14aを絞り状態とし、冷房用膨張弁14bを絞り状態とし、冷却用膨張弁14cを絞り状態とする。また、制御装置60は、第1入口201aおよび第2入口201bのいずれか一方が、半開(絞り状態)あるいは全開となるように、統合型蒸発圧力調整弁20の作動を制御する。
また、制御装置60は、予め定めた圧送能力を発揮するように、高温側熱媒体ポンプ41を作動させる。また、制御装置60は、予め定めた圧送能力を発揮するように、低温側熱媒体ポンプ51を作動させる。
このため、並列除湿廃熱回収モードの冷凍サイクル装置10では、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12、第1三方継手13a、暖房用膨張弁14a、室外熱交換器16、暖房用通路22b、統合型蒸発圧力調整弁20、アキュムレータ21、圧縮機11の順に冷媒が循環する。さらに、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12、第1三方継手13a、バイパス通路22a、第4三方継手13d、冷房用膨張弁14b、室内蒸発器18、統合型蒸発圧力調整弁20、アキュムレータ21、圧縮機11の順に冷媒が循環する。さらに、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12、第1三方継手13a、バイパス通路22a、第4三方継手13d、冷却用膨張弁14c、チラー19、統合型蒸発圧力調整弁20、アキュムレータ21、圧縮機11の順に冷媒が循環する。
つまり、並列除湿廃熱回収モードの冷凍サイクル装置10では、第1三方継手13aにて分岐された一方の冷媒が室外熱交換器16へ流入し、他方の冷媒が第4三方継手13dへ流入する。さらに、第4三方継手13dにて分岐された一方の冷媒が室内蒸発器18へ流入し、他方の冷媒がチラー19へ流入する。
そして、室外熱交換器16から流出した冷媒、室内蒸発器18から流出した冷媒、およびチラー19から流出した冷媒が、統合型蒸発圧力調整弁20にて合流する冷媒回路に切り替えられる。すなわち、並列除湿廃熱回収モードの冷凍サイクル装置10では、室内蒸発器18、チラー19および室外熱交換器16が冷媒流れに対して並列的に接続される冷媒回路に切り替えられる。
上記の冷媒回路で、制御装置60は、各種制御対象機器の作動を適宜制御する。例えば、制御装置60、冷却用膨張弁14cについては、予め定めた並列除湿廃熱回収モード用の基準開度となるように絞り開度を制御する。また、制御装置60は、暖房用膨張弁14aおよび冷房用膨張弁14bについては、並列除湿モードと同様に制御する。
また、制御装置60は、統合型蒸発圧力調整弁20については、並列除湿モードと同様に、蒸発器温度Tefinが目標蒸発器温度TEOに近づくように作動を制御する。
具体的には、制御装置60は、蒸発器温度Tefinが目標蒸発器温度TEOよりも低くなる際には、第1入口201aを全開とし、第2入口201bを半開(絞り状態)とするように、統合型蒸発圧力調整弁20の作動を制御する。これにより、室外熱交換器16における冷媒蒸発圧力が室内蒸発器18における冷媒蒸発圧力よりも低くなる。
この際、第3入口201cは全開となるので、チラー19における冷媒蒸発圧力は、室外熱交換器16における冷媒蒸発圧力と同等となる。
また、制御装置60は、蒸発器温度Tefinが目標蒸発器温度TEOよりも高くなる際には、第1入口201aを半開(絞り状態)とし、第2入口201bを全開とするように、統合型蒸発圧力調整弁20の作動を制御する。これにより、室外熱交換器16における冷媒蒸発圧力が室内蒸発器18における冷媒蒸発圧力よりも高くなる。
この際、第3入口201cは全開となるので、チラー19における冷媒蒸発圧力は、室内蒸発器18における冷媒蒸発圧力と同等となる。その他の制御対象機器の制御は、並列除湿モードと同様である。
従って、並列除湿廃熱回収モードの冷凍サイクル装置10では、水-冷媒熱交換器12が凝縮部として機能し、室外熱交換器16、室内蒸発器18、およびチラー19が蒸発部として機能する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。
その結果、並列除湿廃熱回収モードの冷凍サイクル装置10では、水-冷媒熱交換器12にて、高温側熱媒体を加熱することができる。室内蒸発器18にて、送風空気を冷却することができる。チラー19にて、低温側熱媒体を冷却することができる。
並列除湿廃熱回収モードの高温側熱媒体回路40では、高温側熱媒体ポンプ41から圧送された高温側熱媒体が水-冷媒熱交換器12へ流入する。水-冷媒熱交換器12にて加熱された高温側熱媒体がヒータコア42へ流入する。
並列除湿廃熱回収モードの低温側熱媒体回路50では、低温側熱媒体ポンプ51から圧送された低温側熱媒体がチラー19へ流入する。チラー19にて冷却された低温側熱媒体が、バッテリ80の冷却水通路80aを流通する。これにより、バッテリ80の冷却を行うことができる。換言すると、低温側熱媒体にバッテリ80の廃熱を吸熱させることができる。
並列除湿廃熱回収モードの室内空調ユニット30では、室内蒸発器18にて冷却されて除湿された送風空気の一部をヒータコア42にて再加熱し、目標吹出温度TAOに近づくように温度調整された送風空気を車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の除湿暖房を行うことができる。
さらに、並列除湿廃熱回収モードでは、統合型蒸発圧力調整弁20の作用によって、室外熱交換器16における冷媒蒸発圧力を、室内蒸発器18における冷媒蒸発圧力よりも高い値および低い値のいずれにも調整することができる。従って、並列除湿モードと同様に、目標吹出温度TAOの上昇に伴って、外気からの吸熱量を増加させることができ、ヒータコア42における送風空気の加熱能力を幅広い範囲で調整することができる。
これに加えて、並列除湿廃熱回収モードでは、チラー19における冷媒蒸発圧力が、室外熱交換器16における冷媒蒸発圧力および室内蒸発器18における冷媒蒸発圧力のうち低い値と同等となるように調整することができる。従って、目標吹出温度TAOの上昇に伴って、バッテリ80からの吸熱量を増加させることができ、ヒータコア42における送風空気の加熱能力を並列除湿モードよりも向上させることができる。
以上の如く、本実施形態の冷凍サイクル装置10は、各種運転モードを切り替えることができる。これにより、車両用空調装置1では、バッテリ80の温度を適切に調整しつつ、車室内の快適な空調を実現することができる。
さらに、冷凍サイクル装置10では、(2)冷房電池冷却モード、(4)並列除湿モード、(6)外気暖房廃熱回収モードにおいて、2つの蒸発部を冷媒流れに対して互いに並列的に接続することができる。つまり、複数の蒸発部のうち、いずれか1つを第1蒸発部と定義し、別の1つを第2蒸発部と定義すると、第1蒸発部および第2蒸発部を冷媒流れに対して並列的に接続することができる。
さらに、統合型蒸発圧力調整弁20が、第1蒸発部における冷媒蒸発圧力を、第2蒸発部における冷媒蒸発圧力よりも高い値および低い値のいずれにも調整することができる。従って、冷凍サイクル装置10では、冷媒流れに対して互いに並列的に接続された複数の蒸発部のうち、1つの蒸発部における冷媒蒸発温度を、別の蒸発部における冷媒蒸発温度の影響を受けることなく適切に調整することができる。
また、冷凍サイクル装置10では、(9)並列除湿廃熱回収モードにおいて、3つの蒸発部を冷媒流れに対して互いに並列的に接続することができる。つまり、複数の蒸発部のうち、第1蒸発部および第2蒸発部とは別の蒸発部を第3蒸発部と定義すると、第1蒸発部、第2蒸発部および第3蒸発部を冷媒流れに対して並列的に接続することができる。
さらに、統合型蒸発圧力調整弁20が、第3蒸発部における冷媒蒸発圧力を、第1蒸発部における冷媒蒸発圧力および第2蒸発部における冷媒蒸発圧力のうち低い方と同等となるように調整する。これによれば、複数の蒸発部における冷媒蒸発圧力を調整するための制御を不必要に複雑化させない。
このことは、複数の蒸発部に、少なくとも冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器16、冷媒と送風空気とを熱交換させる室内蒸発器18、および冷媒と冷却対象物である低温側熱媒体とを熱交換させるチラー19が含まれている際に有効である。
より詳細には、室外熱交換器16を蒸発部として機能させるためには、冷媒蒸発温度を外気温Tamよりも低下させる必要がある。従って、室外熱交換器16における冷媒蒸発圧力は、外気温Tamに応じて調整しなければならない。
また、室内蒸発器18における冷媒蒸発圧力は、車室内の快適な空調を実現できるように、室内蒸発器18の着霜を防止できるように調整しなければならない。このため、例えば、本実施形態の冷凍サイクル装置10では、室内蒸発器18の冷媒蒸発温度を、1℃以上に調整している。
これに対して、チラー19における冷媒蒸発温度については、バッテリ80の自己発熱量を考慮する必要があるものの、室外熱交換器16や室内蒸発器18における冷媒蒸発温度よりも広い範囲での調整が可能となる。従って、チラー19を第3蒸発部とすれば、複数の蒸発部における冷媒蒸発圧力を調整するための制御を不必要に複雑化させることがない。
また、冷凍サイクル装置10では、冷却用膨張弁14cが、第1蒸発部および第2蒸発部にて冷媒を蒸発させる際に、第3蒸発部への冷媒の流入を遮断する遮断部としての機能を有している。従って、チラー19における冷媒蒸発温度が不必要に低下して、低温側熱媒体の温度を過度に低下させてしまうおそれがあれば、チラー19への冷媒の流入を遮断することができる。
換言すると、本実施形態の冷凍サイクル装置10では、遮断部としての機能を有する冷却用膨張弁14cを有している。従って、(9)並列除湿廃熱回収モードにおいて、低温側熱媒体の温度を過度に低下させてしまうおそれがあれば、冷却用膨張弁14cを全閉状態として(4)並列除湿モードへ切り替えることができる。
また、統合型蒸発圧力調整弁20は、複数の冷媒通路の通路断面積を同時に調整する単一の弁体部202および駆動部203を有している。これによれば、複数の蒸発部の冷媒流れ下流側に個別の蒸発圧力調整弁を配置する場合と比較して、回路構成の複雑化や大型化を招くことなく、互いに並列的に接続された複数の蒸発部における冷媒蒸発温度を適切に調整することができる。
また、統合型蒸発圧力調整弁20は、逆流防止機能を有しているので、運転モードの切替時等に、圧縮機11の吸入口側から蒸発部側へ冷媒が流れてしまうことを抑制できる。
(第2実施形態)
本実施形態では、統合型蒸発圧力調整弁20に代えて、図6~図10に示す統合型蒸発圧力調整弁210を採用した例を説明する。
本実施形態では、統合型蒸発圧力調整弁20に代えて、図6~図10に示す統合型蒸発圧力調整弁210を採用した例を説明する。
統合型蒸発圧力調整弁210は、ボデー211、弁体部212、駆動部213を有している。ボデー211は、金属製の円筒状部材である。ボデー211は、統合型蒸発圧力調整弁210の外殻を形成するとともに、内部に円柱状の内部空間を形成している。
ボデー211の筒状側面には、冷媒を内部空間へ流入させる第1入口211a、第2入口211b、第3入口211cの3つの入口が形成されている。3つの入口は、図6に示すように、ボデー211の中心軸方向に並んで形成されている。第1入口211a、第2入口211b、第3入口211cは、それぞれ第1実施形態で説明した統合型蒸発圧力調整弁20の第1入口201a、第2入口201b、第3入口201cに対応している。
ボデー211の中心軸方向一端側には、図6に示すように、駆動部213が配置されている。ボデー211の中心軸方向他端側には、図6、図7に示すように、内部空間から冷媒を流出させる出口211dが形成されている。
駆動部203は、ボデー211の内部空間内に配置された弁体部212を中心軸回りに変位させる電動アクチュエータである。駆動部213の基本的構成は、第1実施形態で説明した統合型蒸発圧力調整弁20の駆動部203と同様である。
弁体部212は、金属製の円筒状部材である。弁体部212は、図8、図9に示すように、ボデー211の内部空間に収容されている。弁体部212の中心軸は、ボデー211の内部空間の中心軸と同軸上に配置されている。弁体部212の外径は、ボデー211の円柱状の内部空間の内径よりも僅かに小さい。
このため、ボデー211の内周側面には、図8に示すように、弁体部212とボデー211との隙間から冷媒が漏れることを抑制するためのシール部材205が配置されている。従って、駆動部213が弁体部212を中心軸回りに変位させると、弁体部212の外周側面がシール部材215と摺動する。
弁体部212の側面には、図9、図10に示すように、弁体部212の外周側と内周側とを連通させる第1連通穴212a、第2連通穴212b、第3連通穴212cが形成されている。第1連通穴212a、第2連通穴212b、第3連通穴212cは、周方向(すなわち、回転方向)に延びる帯状に形成されている。
第1連通穴212a、第2連通穴212b、第3連通穴212cは、中心軸方向に並んで配置されている。第1連通穴212a、第2連通穴212b、第3連通穴212cは、それぞれ第1入口211a、第2入口211b、第3入口211cと重合可能に配置されている。
さらに、帯状の第1連通穴212a、第2連通穴212b、第3連通穴212cは、図10の展開図に示すように、幅寸法(すなわち、軸方向の寸法)が変化している。このため、駆動部213が弁体部212を中心軸回りに変位させると、第1連通穴212a、第2連通穴212b、第3連通穴212cの幅寸法に応じて、第1入口211a、第2入口211b、第3入口211cの開度を変化させることができる。
具体的には、各連通穴の幅寸法の広い部位と重合する入口は全開となる。連通穴の幅寸法の狭い部位と重合している入口は半開となる。半開となっている入口は、絞り通路となって冷媒減圧作用を発揮する。連通穴の形成されていない部位と重合している入口は全閉となる。
本実施形態の弁体部212では、図10に示すように、第1連通穴212a、第2連通穴212b、第3連通穴212cの幅寸法のパターンを変化させている。本実施形態のパターンによれば、駆動部213が弁体部212を変位させると、第1入口211a、第2入口211b、および第3入口211cのいずれか1つを絞り通路あるいは全閉とすることができる。そして、残余の2つを全開とすることができる。
従って、弁体部212は、複数の蒸発部から流出した冷媒を、それぞれ流通させる複数の冷媒通路の通路断面積(より具体的には、第1入口211a、第2入口211b、第3入口211cの開口面積)を調整する単一の開度調整部である。なお、図10は、弁体部212の展開図を用いて、各連通穴の形状と各入口の開度を説明するための説明図である。
また、第1入口211a~第3入口211cには、ボデー211の内部空間側から複数の蒸発部側へ冷媒が流れることを禁止する図示しないリード弁が配置されている。つまり、統合型蒸発圧力調整弁210は、出口211d側から複数の蒸発部側へ冷媒が流れることを禁止する逆流防止機能を有している。
その他の冷凍サイクル装置10および車両用空調装置1の構成は、第1実施形態と同様である。さらに、本実施形態の車両用空調装置1では、第1実施形態で説明した(1)冷房モード、(2)冷房電池冷却モード、(3)直列除湿モード、(4)並列除湿モード、(5)外気暖房モード、(6)外気暖房廃熱回収モード、(7)廃熱回収暖房モード、(8)電池冷却モードに対応する8つの運転モードを実行することができる。
従って、本実施形態のように、統合型蒸発圧力調整弁210を備える冷凍サイクル装置10においても、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
すなわち、冷媒流れに対して互いに並列的に接続された複数の蒸発部のうち、1つの蒸発部における冷媒蒸発温度を、別の蒸発部における冷媒蒸発温度の影響を受けることなく適切に調整することができる。また、回路構成の複雑化や大型化を招くことなく、互いに並列的に接続された複数の蒸発部における冷媒蒸発温度を適切に調整することができる。
ここで、本実施形態の統合型蒸発圧力調整弁210では、図10に示すように、第1連通穴212a、第2連通穴212b、第3連通穴212cの幅寸法のパターンを変化させている。このため、第1入口211a、第2入口211b、および第3入口211cの全ての入口を全開とすることができないが、幅寸法のパターンはこれに限定されない。
つまり、第1入口211a、第2入口211b、および第3入口211cの全ての入口を全開とすることができる幅寸法のパターンを形成してもよい。この場合は、(9)並列除湿廃熱回収モードの運転を実行してもよい。
(第3実施形態)
本実施形態では、図11の全体構成図に示すように車両用空調装置1aに適用された冷凍サイクル装置10aについて説明する。
本実施形態では、図11の全体構成図に示すように車両用空調装置1aに適用された冷凍サイクル装置10aについて説明する。
図11では、図示の明確化のため、室内空調ユニット30、高温側熱媒体回路40、低温側熱媒体回路50の図示を省略している。従って、冷凍サイクル装置10aにおいても、水-冷媒熱交換器12の水通路は、高温側熱媒体回路40に接続されている。チラー19の水通路は、低温側熱媒体回路50に接続されている。そして、室内蒸発器18は、室内空調ユニット30のケーシング31内に配置されている。
冷凍サイクル装置10aでは、アキュムレータ21が廃止されており、レシーバ23が採用されている。レシーバ23は、凝縮器として機能する熱交換器から流出した高圧冷媒の気液を分離する高圧側の気液分離器である。さらに、レシーバ23は、分離された液相冷媒の一部を下流側へ流出させ、残余の液相冷媒をサイクルの余剰冷媒として貯える。
冷凍サイクル装置10aの第1三方継手13aの一方の流出口には、第1高圧開閉弁15cおよび第5三方継手13eを介して、暖房用膨張弁14aの入口側が接続されている。第1三方継手13aの他方の流出口には、入口側通路22cを介して、レシーバ23の入口側が接続されている。入口側通路22cには、第2高圧開閉弁15dおよび第2三方継手13bが配置されている。
第1高圧開閉弁15cは、第1三方継手13aの一方の流出口から第5三方継手13eの一方の流入口へ至る冷媒通路を開閉する電磁弁である。第5三方継手13eの他方の流入口には、出口側通路22dを介して、レシーバ23の出口側が接続されている。出口側通路22dには、第6三方継手13fおよび第2逆止弁17bが配置されている。第6三方継手13fの残りの流出口には、第4三方継手の流入口側が接続されている。
第2逆止弁17bは、第6三方継手13f側から第5三方継手13e側へ冷媒が流れることを許容し、第5三方継手13e側から第6三方継手13f側へ冷媒が流れることを禁止している。換言すると、第2逆止弁17bは、レシーバ23の出口側から暖房用膨張弁14aの入口側へ冷媒が流れることを許容し、暖房用膨張弁14aの入口側からレシーバ23の出口側へ冷媒が流れることを禁止している。
第5三方継手13eおよび第6三方継手13fの基本的構成は、第1三方継手13a等と同様である。第1高圧開閉弁15cおよび第2高圧開閉弁15dの基本的構成は、第1実施形態で説明した高圧開閉弁15a等と同様である。第1高圧開閉弁15cおよび第2高圧開閉弁15dは、冷媒回路切替部である。第2逆止弁17bの基本的構成は、第1実施形態で説明した逆止弁17と同様である。なお、本実施形態では、説明の明確化のため、第1実施形態で説明した逆止弁17を第1逆止弁17aと記載する。
また、冷凍サイクル装置10aでは、統合型蒸発圧力調整弁20の出口201dには、圧縮機11の吸入口側が接続されている。従って、圧縮機11は、統合型蒸発圧力調整弁20から流出した冷媒を吸入している。
その他の冷凍サイクル装置10aおよび車両用空調装置1aの構成は、第1実施形態で説明した冷凍サイクル装置10および車両用空調装置1と同様である。さらに、本実施形態の車両用空調装置1aでは、第1実施形態で説明した(1)冷房モード、(2)冷房電池冷却モード、(4)並列除湿モード、(5)外気暖房モード、(6)外気暖房廃熱回収モード、(8)電池冷却モード、(9)並列除湿廃熱回収モードに対応する7つ運転モードを実行することができる。以下に、各運転モードの詳細作動について説明する。
(1)冷房モード
冷房モードでは、制御装置60が、第1高圧開閉弁15cを開き、第2高圧開閉弁15dを閉じ、低圧開閉弁15bを閉じる。また、制御装置60は、暖房用膨張弁14aを全開状態とし、冷房用膨張弁14bを絞り状態とし、冷却用膨張弁14cを全閉状態とする。
冷房モードでは、制御装置60が、第1高圧開閉弁15cを開き、第2高圧開閉弁15dを閉じ、低圧開閉弁15bを閉じる。また、制御装置60は、暖房用膨張弁14aを全開状態とし、冷房用膨張弁14bを絞り状態とし、冷却用膨張弁14cを全閉状態とする。
このため、冷房モードの冷凍サイクル装置10aでは、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12、全開となっている暖房用膨張弁14a、室外熱交換器16、第1逆止弁17a、レシーバ23、冷房用膨張弁14b、室内蒸発器18、統合型蒸発圧力調整弁20、圧縮機11の順に冷媒が循環する冷媒回路に切り替えられる。
上記の冷媒回路で、制御装置60は、各種制御対象機器の作動を適宜制御する。例えば、制御装置60は、冷房用膨張弁14bについては、室内蒸発器18の出口側冷媒の過熱度SHEが予め定めた目標過熱度SHEOに近づくように絞り開度を制御する。
その他の制御対象機器の制御は、第1実施形態の冷房モードと同様である。従って、第1実施形態と同様に、車室内の冷房を行うことができる。
さらに、冷房モードの冷凍サイクル装置10aでは、サイクルの余剰冷媒をレシーバ23に貯えるので、室内蒸発器18の出口側冷媒に過熱度を持たせることができる。従って、サイクルの余剰冷媒をアキュムレータに貯えるサイクルよりも、室内蒸発器18における冷媒の吸熱量を増加させることができ、送風空気の冷却能力を向上させることができる。
(2)冷房電池冷却モード
冷房電池冷却モードでは、制御装置60が、第1高圧開閉弁15cを開き、第2高圧開閉弁15dを閉じ、低圧開閉弁15bを閉じる。また、制御装置60は、暖房用膨張弁14aを全開状態とし、冷房用膨張弁14bを絞り状態とし、冷却用膨張弁14cを絞り状態とする。
冷房電池冷却モードでは、制御装置60が、第1高圧開閉弁15cを開き、第2高圧開閉弁15dを閉じ、低圧開閉弁15bを閉じる。また、制御装置60は、暖房用膨張弁14aを全開状態とし、冷房用膨張弁14bを絞り状態とし、冷却用膨張弁14cを絞り状態とする。
このため、冷房電池冷却モードの冷凍サイクル装置10aでは、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12、全開となっている暖房用膨張弁14a、室外熱交換器16、第1逆止弁17a、レシーバ23、第4三方継手13d、冷房用膨張弁14b、室内蒸発器18、統合型蒸発圧力調整弁20、圧縮機11の順に冷媒が循環する。さらに、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12、全開となっている暖房用膨張弁14a、室外熱交換器16、第1逆止弁17a、レシーバ23、第4三方継手13d、冷却用膨張弁14c、チラー19、統合型蒸発圧力調整弁20、圧縮機11の順に冷媒が循環する。
つまり、冷房電池冷却モードの冷凍サイクル装置10aでは、室内蒸発器18およびチラー19が冷媒流れに対して並列的に接続される冷媒回路に切り替えられる。
上記の冷媒回路で、制御装置60は、各種制御対象機器の作動を適宜制御する。例えば、制御装置60は、冷房用膨張弁14bおよび冷却用膨張弁14cについては、室内蒸発器18の出口側冷媒の過熱度SHEおよびチラー19の出口側冷媒の過熱度SHCが同等の目標過熱度SHEOに近づくように、冷房用膨張弁14bの絞り開度と冷却用膨張弁14cの絞り開度との開度比を調整する。
その他の制御対象機器の制御は、第1実施形態の冷房電池冷却モードと同様である。従って、第1実施形態と同様に、車室内の冷房およびバッテリ80の冷却を行うことができる。この際、統合型蒸発圧力調整弁20の作用によって、バッテリ80の発熱量等に応じて、低温側熱媒体の温度を幅広い温度で調整することができる。
さらに、冷房電池冷却モードの冷凍サイクル装置10aでは、室内蒸発器18の出口側冷媒およびチラー19の出口側冷媒に過熱度を持たせることができる。従って、室内蒸発器18における冷媒の吸熱量を増加させることができ、送風空気の冷却能力を向上させることができる。さらに、チラー19における冷媒の吸熱量を増加させることができ、バッテリ80の冷却能力を向上させることができる。
(4)並列除湿モード
並列除湿モードでは、制御装置60が、第1高圧開閉弁15cを閉じ、第2高圧開閉弁15dを開き、低圧開閉弁15bを開く。また、制御装置60は、暖房用膨張弁14aを絞り状態とし、冷房用膨張弁14bを絞り状態とし、冷却用膨張弁14cを全閉状態とする。
並列除湿モードでは、制御装置60が、第1高圧開閉弁15cを閉じ、第2高圧開閉弁15dを開き、低圧開閉弁15bを開く。また、制御装置60は、暖房用膨張弁14aを絞り状態とし、冷房用膨張弁14bを絞り状態とし、冷却用膨張弁14cを全閉状態とする。
このため、並列除湿モードの冷凍サイクル装置10aでは、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12、入口側通路22c、レシーバ23、出口側通路22dの第6三方継手13f、暖房用膨張弁14a、室外熱交換器16、暖房用通路22b、統合型蒸発圧力調整弁20、圧縮機11の順に冷媒が循環する。さらに、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12、入口側通路22c、レシーバ23、出口側通路22dの第6三方継手13f、冷房用膨張弁14b、室内蒸発器18、統合型蒸発圧力調整弁20、圧縮機11の順に冷媒が循環する。
上記の冷媒回路で、制御装置60は、各種制御対象機器の作動を適宜制御する。例えば、制御装置60は、暖房用膨張弁14aおよび冷房用膨張弁14bについては、室内蒸発器18の出口側冷媒の過熱度SHEが同等の目標過熱度SHEOに近づくように、暖房用膨張弁14aの絞り開度と冷房用膨張弁14bの絞り開度との開度比を調整する。
その他の制御対象機器の制御は、第1実施形態の並列除湿モードと同様である。従って、第1実施形態と同様に、車室内の除湿暖房を行うことができる。この際、統合型蒸発圧力調整弁20の作用によって、目標吹出温度TAOに応じて、ヒータコア42における送風空気の加熱能力を幅広い範囲で調整することができる。
さらに、並列除湿モードの冷凍サイクル装置10aでは、室外熱交換器16の出口側冷媒および室内蒸発器18の出口側冷媒に過熱度を持たせることができる。従って、室外熱交換器16における冷媒の吸熱量を増加させることができ、送風空気の加熱能力を向上させることができる。さらに、室内蒸発器18における冷媒の吸熱量を増加させることができ、送風空気の冷却能力を向上させることができる。
(5)外気暖房モード
外気暖房モードでは、制御装置60が、第1高圧開閉弁15cを閉じ、第2高圧開閉弁15dを開き、低圧開閉弁15bを開く。また、制御装置60は、暖房用膨張弁14aを絞り状態とし、冷房用膨張弁14bを全閉状態とし、冷却用膨張弁14cを全閉状態とする。
外気暖房モードでは、制御装置60が、第1高圧開閉弁15cを閉じ、第2高圧開閉弁15dを開き、低圧開閉弁15bを開く。また、制御装置60は、暖房用膨張弁14aを絞り状態とし、冷房用膨張弁14bを全閉状態とし、冷却用膨張弁14cを全閉状態とする。
このため、外気暖房モードの冷凍サイクル装置10aでは、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12、入口側通路22c、レシーバ23、出口側通路22d、暖房用膨張弁14a、室外熱交換器16、暖房用通路22b、統合型蒸発圧力調整弁20、圧縮機11の順に冷媒が循環する冷媒回路に切り替えられる。
上記の冷媒回路で、制御装置60は、各種制御対象機器の作動を適宜制御する。例えば、制御装置60は、暖房用膨張弁14aについては、室外熱交換器16の出口側冷媒の過熱度SHAが予め定めた目標過熱度SHAOに近づくように絞り開度を制御する。過熱度SHAは、第2温度T2および第2圧力P2を用いて決定される。
その他の制御対象機器の制御は、第1実施形態の外気暖房モードと同様である。従って、第1実施形態と同様に、車室内の暖房を行うことができる。
さらに、外気暖房モードの冷凍サイクル装置10aでは、室外熱交換器16の出口側冷媒に過熱度を持たせることができる。従って、室外熱交換器16における冷媒の吸熱量を増加させることができ、送風空気の加熱能力を向上させることができる。
(6)外気暖房廃熱回収モード
外気暖房廃熱回収モードでは、制御装置60が、第1高圧開閉弁15cを閉じ、第2高圧開閉弁15dを開き、低圧開閉弁15bを開く。また、制御装置60は、暖房用膨張弁14aを絞り状態とし、冷房用膨張弁14bを全閉状態とし、冷却用膨張弁14cを絞り状態とする。
外気暖房廃熱回収モードでは、制御装置60が、第1高圧開閉弁15cを閉じ、第2高圧開閉弁15dを開き、低圧開閉弁15bを開く。また、制御装置60は、暖房用膨張弁14aを絞り状態とし、冷房用膨張弁14bを全閉状態とし、冷却用膨張弁14cを絞り状態とする。
このため、外気暖房廃熱回収モードの冷凍サイクル装置10aでは、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12、入口側通路22c、レシーバ23、出口側通路22dの第6三方継手13f、暖房用膨張弁14a、室外熱交換器16、暖房用通路22b、統合型蒸発圧力調整弁20、圧縮機11の順に冷媒が循環する。さらに、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12、入口側通路22c、レシーバ23、出口側通路22dの第6三方継手13f、冷却用膨張弁14c、チラー19、統合型蒸発圧力調整弁20、圧縮機11の順に冷媒が循環する。
上記の冷媒回路で、制御装置60は、各種制御対象機器の作動を適宜制御する。例えば、制御装置60は、暖房用膨張弁14aおよび冷却用膨張弁14cについては、チラー19の出口側冷媒の過熱度SHCが同等の目標過熱度SHCOに近づくように、暖房用膨張弁14aの絞り開度と冷却用膨張弁14cの絞り開度との開度比を調整する。
その他の制御対象機器の制御は、第1実施形態の外気暖房廃熱回収モードと同様である。従って、第1実施形態と同様に、車室内の暖房およびバッテリ80の冷却を行うことができる。この際、統合型蒸発圧力調整弁20の作用によって、バッテリ80を適切に冷却しつつ、必要とされる送風空気の加熱能力に応じて、ヒータコア42における送風空気の加熱能力を幅広い範囲で調整することができる。
さらに、並列除湿モードの冷凍サイクル装置10aでは、室外熱交換器16の出口側冷媒および室内蒸発器18の出口側冷媒に過熱度を持たせることができる。従って、室外熱交換器16における冷媒の吸熱量を増加させることができ、送風空気の加熱能力を向上させることができる。さらに、チラー19における冷媒の吸熱量を増加させることができ、バッテリ80の冷却能力を向上させることができる。
(8)電池冷却モード
電池冷却モードでは、制御装置60が、第1高圧開閉弁15cを開き、第2高圧開閉弁15dを閉じ、低圧開閉弁15bを閉じる。また、制御装置60は、暖房用膨張弁14aを全開状態とし、冷房用膨張弁14bを全閉状態とし、冷却用膨張弁14cを絞り状態とする。
電池冷却モードでは、制御装置60が、第1高圧開閉弁15cを開き、第2高圧開閉弁15dを閉じ、低圧開閉弁15bを閉じる。また、制御装置60は、暖房用膨張弁14aを全開状態とし、冷房用膨張弁14bを全閉状態とし、冷却用膨張弁14cを絞り状態とする。
このため、電池冷却モードの冷凍サイクル装置10aでは、圧縮機11、(水-冷媒熱交換器12、)全開となっている暖房用膨張弁14a、室外熱交換器16、レシーバ23、冷却用膨張弁14c、チラー19、統合型蒸発圧力調整弁20、圧縮機11の順に冷媒が循環する。
上記の冷媒回路で、制御装置60は、各種制御対象機器の作動を適宜制御する。例えば、冷却用膨張弁14cについては、チラー19の出口側冷媒の過熱度SHCが目標過熱度SHCOに近づくように、冷却用膨張弁14cの絞り開度を調整する。
その他の制御対象機器の制御は、第1実施形態の電池冷却モードと同様である。従って、第1実施形態と同様に、バッテリ80の冷却を行うことができる。
さらに、電池冷却モードの冷凍サイクル装置10aでは、チラー19の出口側冷媒に過熱度を持たせることができる。従って、チラー19における冷媒の吸熱量を増加させることができ、バッテリ80の冷却能力を向上させることができる。
(9)並列除湿廃熱回収モード
並列除湿廃熱回収モードでは、制御装置60が、第1高圧開閉弁15cを閉じ、第2高圧開閉弁15dを開く、低圧開閉弁15bを開く。また、制御装置60は、暖房用膨張弁14aを絞り状態とし、冷房用膨張弁14bを絞り状態とし、冷却用膨張弁14cを絞り状態とする。
並列除湿廃熱回収モードでは、制御装置60が、第1高圧開閉弁15cを閉じ、第2高圧開閉弁15dを開く、低圧開閉弁15bを開く。また、制御装置60は、暖房用膨張弁14aを絞り状態とし、冷房用膨張弁14bを絞り状態とし、冷却用膨張弁14cを絞り状態とする。
このため、並列除湿廃熱回収モードの冷凍サイクル装置10aでは、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12、入口側通路22c、レシーバ23、出口側通路22dの第6三方継手13f、暖房用膨張弁14a、室外熱交換器16、暖房用通路22b、統合型蒸発圧力調整弁20、圧縮機11の順に冷媒が循環する。さらに、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12、入口側通路22c、レシーバ23、出口側通路22dの第6三方継手13f、第4三方継手13d、冷房用膨張弁14b、室内蒸発器18、統合型蒸発圧力調整弁20、圧縮機11の順に冷媒が循環する。さらに、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12、入口側通路22c、レシーバ23、出口側通路22dの第6三方継手13f、第4三方継手13d、冷却用膨張弁14c、チラー19、統合型蒸発圧力調整弁20、圧縮機11の順に冷媒が循環する。
上記の冷媒回路で、制御装置60は、各種制御対象機器の作動を適宜制御する。例えば、制御装置60は、冷却用膨張弁14cについては、予め定めた基準開度となるように絞り開度を制御する。また、制御装置60は、暖房用膨張弁14a、冷房用膨張弁14bおよび統合型蒸発圧力調整弁20については、並列除湿モードと同様に制御する。
その他の制御対象機器の制御は、第1実施形態の並列除湿廃熱回収モードと同様である。従って、第1実施形態と同様に、車室内の除湿暖房およびバッテリ80の冷却を行うことができる。この際、統合型蒸発圧力調整弁20の作用によって、目標吹出温度TAOに応じて、ヒータコア42における送風空気の加熱能力を幅広い範囲で調整することができる。
さらに、並列除湿廃熱回収モードの冷凍サイクル装置10aでは、室外熱交換器16の出口側冷媒、室内蒸発器18の出口側冷媒、およびチラー19の出口側冷媒に過熱度を持たせることができる。
従って、室外熱交換器16における冷媒の吸熱量を増加させることができ、送風空気の加熱能力を向上させることができる。室内蒸発器18における冷媒の吸熱量を増加させることができ、送風空気の冷却能力を向上させることができる。さらに、チラー19における冷媒の吸熱量を増加させることができ、バッテリ80の冷却能力を向上させることができる。
以上の如く、本実施形態の冷凍サイクル装置10aは、各種運転モードを切り替えることができる。これにより、車両用空調装置1では、バッテリ80の温度を適切に調整しつつ、車室内の快適な空調を実現することができる。さらに、本実施形態の冷凍サイクル装置10aにおいても、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
すなわち、冷媒流れに対して互いに並列的に接続された複数の蒸発部のうち、1つの蒸発部における冷媒蒸発温度を、別の蒸発部における冷媒蒸発温度の影響を受けることなく適切に調整することができる。また、回路構成の複雑化や大型化を招くことなく、互いに並列的に接続された複数の蒸発部における冷媒蒸発温度を適切に調整することができる。
また、本実施形態の冷凍サイクル装置10aでは、上述の如く、蒸発器として機能する熱交換器の出口側冷媒に過熱度を持たせることができるので、蒸発器として機能する熱交換器における冷媒の吸熱量を増加させることができる。これにより、サイクルの成績係数を向上させて、送風空気の加熱能力、送風空気の冷却能力、およびバッテリ80の冷却納涼を向上させることができる。
(第4実施形態)
本実施形態では、図12の全体構成図に示すように車両用空調装置1bに適用された冷凍サイクル装置10bについて説明する。冷凍サイクル装置10bでは、室外熱交換器16、高温側熱媒体回路40、および低温側熱媒体回路50が廃止されており、熱媒体回路90が採用されている。冷凍サイクル装置10bでは、水-冷媒熱交換器12およびチラー19は、熱媒体回路90に接続されている。
本実施形態では、図12の全体構成図に示すように車両用空調装置1bに適用された冷凍サイクル装置10bについて説明する。冷凍サイクル装置10bでは、室外熱交換器16、高温側熱媒体回路40、および低温側熱媒体回路50が廃止されており、熱媒体回路90が採用されている。冷凍サイクル装置10bでは、水-冷媒熱交換器12およびチラー19は、熱媒体回路90に接続されている。
冷凍サイクル装置10bの冷媒通路の出口には、レシーバ23の入口側が接続されている。レシーバ23の出口には、第4三方継手13dの流入口側が接続されている。また、冷凍サイクル装置10bでは、室外熱交換器16が廃止されているので、統合型蒸発圧力調整弁20の第1入口201aが閉塞されている。
第1実施形態で説明したように、統合型蒸発圧力調整弁20の各入口には、図示しないリード弁が配置されている。このため、統合型蒸発圧力調整弁20では、第1入口201aに何も接続されていなければ、第1入口201aを閉塞することができる。もちろん、第1入口201aにプラグ等を取り付けて閉塞してもよい。
次に、熱媒体回路90は、熱媒体を循環させる熱媒体循環回路である。熱媒体としては、第1実施形態で説明した高温側熱媒体あるいは低温側熱媒体と同様の流体を採用することができる。
熱媒体回路90には、水-冷媒熱交換器12の水通路、高温側熱媒体ポンプ41、ヒータコア42、チラー19の水通路、低温側熱媒体ポンプ51、バッテリ80の冷却水通路80a、第1三方弁91a、第2三方弁91b、ラジエータ92、第1熱媒体三方継手93a~第4熱媒体三方継手93d等が配置されている。第1熱媒体三方継手93a~第4熱媒体三方継手93dの基本的構成は、第1三方継手13a等と同様である。
高温側熱媒体ポンプ41は、熱媒体回路90において、水-冷媒熱交換器12の水通路から流出した熱媒体を吸入して第1三方弁91aの流入口側へ圧送する。第1三方弁91aは、高温側熱媒体ポンプ41から圧送された熱媒体を、ヒータコア42側へ流出させる流路とラジエータ92側へ流出させる流路とを切り替える三方式の切替弁である。第1三方弁91aは、制御装置60から出力される制御電圧によって、その作動が制御される。
第1三方弁91aの一方の流出口には、ヒータコア42の熱媒体入口側が接続されている。第1三方弁91aの他方の流出口には、第1熱媒体三方継手93aの一方の流入口側が接続されている。
低温側熱媒体ポンプ51は、熱媒体回路90において、チラー19の水通路から流出した熱媒体を吸入して第2三方弁91bの流入口側へ圧送する。第2三方弁91bは、低温側熱媒体ポンプ51から圧送された熱媒体を、ヒータコア42側へ流出させる流路とラジエータ92側へ流出させる流路とを切り替える三方式の切替弁である。第2三方弁91bの基本的構成は、第1三方弁91aと同様である。
第2三方弁91bの一方の流出口には、バッテリ80の冷却水通路80aの入口側が接続されている。第2三方弁91bの他方の流出口には、第1熱媒体三方継手93aの他方の流入口側が接続されている。第1熱媒体三方継手93aの流出口には、ラジエータ92の冷媒入口側が接続されている。
ラジエータ92は、熱媒体と図示しない冷却ファンにより送風された外気とを熱交換させる熱交換器である。ラジエータ92は、第1実施形態で説明した室外熱交換器16と同様に、駆動装置室内の前方側に配置されている。ラジエータ92の冷媒出口には、第2熱媒体三方継手93bの流入口側が接続されている。
第2熱媒体三方継手93bの一方の流出口には、第3熱媒体三方継手93cの一方の流入口側が接続されている。第3熱媒体三方継手93cの他方の流入口には、ヒータコア42の熱媒体出口側が接続されている。第3熱媒体三方継手93cの流出口には、水-冷媒熱交換器12の水通路の入口側が接続されている。
第2熱媒体三方継手93bの他方の流出口には、第4熱媒体三方継手93dの一方の流入口側が接続されている。第4熱媒体三方継手93dの他方の流入口には、バッテリ80の冷却水通路80aの出口側が接続されている。第4熱媒体三方継手93dの流出口には、チラー19の水通路の入口側が接続されている。
従って、高温側熱媒体ポンプ41を作動させた状態で、第1三方弁91aが熱媒体をヒータコア42側へ流出させると、水-冷媒熱交換器12とヒータコア42との間で熱媒体を循環させることができる。従って、ヒータコア42にて、熱媒体と送風空気とを熱交換させることができる。つまり、ヒータコア42にて、熱媒体の有する熱を送風空気へ放熱させて送風空気を加熱することができる。
一方、高温側熱媒体ポンプ41を作動させた状態で、第1三方弁91aが熱媒体をラジエータ92側へ流出させると、水-冷媒熱交換器12とラジエータ92との間で熱媒体を循環させることができる。従って、ラジエータ92にて、熱媒体と外気とを熱交換させることができる。より具体的には、ラジエータ92にて、熱媒体の有する熱を外気へ放熱させることができる。
また、低温側熱媒体ポンプ51を作動させた状態で、第2三方弁91bが熱媒体をバッテリ80の冷却水通路80a側へ流出させると、チラー19とバッテリ80の冷却水通路80aとの間で熱媒体を循環させることができる。従って、バッテリ80の冷却水通路80aにて、熱媒体とバッテリ80とを熱交換させることができる。より具体的には、チラー19で冷却された熱媒体によってバッテリを冷却することができる。
一方、低温側熱媒体ポンプ51を作動させた状態で、第2三方弁91bが熱媒体をラジエータ92側へ流出させると、チラー19とラジエータ92との間で熱媒体を循環させることができる。従って、ラジエータ92にて、熱媒体と外気とを熱交換させることができる。より具体的には、ラジエータ92にて、チラー19で冷却された熱媒体に外気の有する熱を吸熱させることができる。
ここで、本実施形態の制御装置60は、高温側熱媒体ポンプ41から吐出された熱媒体と低温側熱媒体ポンプ51から吐出された熱媒体とを同時にラジエータ92へ流入させるように、第1三方弁91aおよび第2三方弁91bの作動を制御することはない。
その他の冷凍サイクル装置10bおよび車両用空調装置1bの構成は、第1実施形態で説明した冷凍サイクル装置10および車両用空調装置1と同様である。さらに、本実施形態の車両用空調装置1bでは、第1実施形態で説明した(1)冷房モード、(2)冷房電池冷却モード、(3)直列除湿モード、(4)並列除湿モード、(5)外気暖房モード、(7)廃熱回収暖房モード、(8)電池冷却モードに対応する運転モードの7つ運転モードを実行することができる。以下に、各運転モードの詳細作動について説明する。
(1)冷房モード
冷房モードでは、制御装置60が、冷房用膨張弁14bを絞り状態とし、冷却用膨張弁14cを全閉状態とする。また、制御装置60は、予め定めた圧送能力を発揮するように、高温側熱媒体ポンプ41を作動させる。また、制御装置60は、高温側熱媒体ポンプ41から吐出された熱媒体がラジエータ92へ流入するように、第1三方弁91aの作動を制御する。
冷房モードでは、制御装置60が、冷房用膨張弁14bを絞り状態とし、冷却用膨張弁14cを全閉状態とする。また、制御装置60は、予め定めた圧送能力を発揮するように、高温側熱媒体ポンプ41を作動させる。また、制御装置60は、高温側熱媒体ポンプ41から吐出された熱媒体がラジエータ92へ流入するように、第1三方弁91aの作動を制御する。
このため、冷房モードの冷凍サイクル装置10bでは、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12、レシーバ23、冷房用膨張弁14b、室内蒸発器18、統合型蒸発圧力調整弁20、圧縮機11の順に冷媒が循環する冷媒回路に切り替えられる。冷房モードの熱媒体回路90では、高温側熱媒体ポンプ41、ラジエータ92、水-冷媒熱交換器12の水通路、高温側熱媒体ポンプ41の順に熱媒体が循環する回路に切り替えられる。
上記の回路構成で、制御装置60は、第3実施形態の冷房モードと同様に、各種制御対象機器の作動を適宜制御する。
従って、冷房モードの冷凍サイクル装置10bでは、水-冷媒熱交換器12が凝縮部として機能し、室内蒸発器18が蒸発部として機能する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。その結果、冷房モードの冷凍サイクル装置10bでは、水-冷媒熱交換器12にて、熱媒体を加熱することができる。室内蒸発器18にて、送風空気を冷却することができる。
冷房モードの熱媒体回路90では、水-冷媒熱交換器12にて加熱された熱媒体がラジエータ92へ流入する。ラジエータ92へ流入した熱媒体は外気と熱交換して、外気へ放熱する。
冷房モードの室内空調ユニット30では、室内蒸発器18にて冷却された送風空気を車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の冷房を行うことができる。
さらに、冷房モードの冷凍サイクル装置10bでは、サイクルの余剰冷媒をレシーバ23に貯えるので、第3実施形態と同様に、送風空気の冷却能力を向上させることができる。
(2)冷房電池冷却モード
冷房電池冷却モードでは、制御装置60が、冷房用膨張弁14bを絞り状態とし、冷却用膨張弁14cを絞り状態とする。また、制御装置60は、予め定めた圧送能力を発揮するように、高温側熱媒体ポンプ41および低温側熱媒体ポンプ51を作動させる。
冷房電池冷却モードでは、制御装置60が、冷房用膨張弁14bを絞り状態とし、冷却用膨張弁14cを絞り状態とする。また、制御装置60は、予め定めた圧送能力を発揮するように、高温側熱媒体ポンプ41および低温側熱媒体ポンプ51を作動させる。
また、制御装置60は、高温側熱媒体ポンプ41から吐出された熱媒体がラジエータ92へ流入するように、第1三方弁91aの作動を制御する。また、制御装置60は、低温側熱媒体ポンプ51から吐出された熱媒体がバッテリ80の冷却水通路80aへ流入するように、第2三方弁91bの作動を制御する。
このため、冷房電池冷却モードの冷凍サイクル装置10bでは、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12、レシーバ23、第4三方継手13d、冷房用膨張弁14b、室内蒸発器18、統合型蒸発圧力調整弁20、圧縮機11の順に冷媒が循環する。さらに、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12、レシーバ23、第4三方継手13d、冷却用膨張弁14c、チラー19、統合型蒸発圧力調整弁20、圧縮機11の順に冷媒が循環する。
つまり、冷房電池冷却モードの冷凍サイクル装置10bでは、室内蒸発器18およびチラー19が冷媒流れに対して並列的に接続される冷媒回路に切り替えられる。
冷房電池冷却モードの熱媒体回路90では、高温側熱媒体ポンプ41、ラジエータ92、水-冷媒熱交換器12の水通路、高温側熱媒体ポンプ41の順に熱媒体が循環する。さらに、低温側熱媒体ポンプ51、バッテリ80の冷却水通路80a、チラー19、低温側熱媒体ポンプ51の順に熱媒体が循環する回路に切り替えられる。
上記の回路構成で、制御装置60は、第3実施形態の冷房電池冷却モードと同様に、各種制御対象機器の作動を適宜制御する。
従って、冷房電池冷却モードの冷凍サイクル装置10bでは、水-冷媒熱交換器12が凝縮部として機能し、室内蒸発器18およびチラー19が蒸発部として機能する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。その結果、冷房電池冷却モードの冷凍サイクル装置10bでは、水-冷媒熱交換器12にて、熱媒体を加熱することができる。室内蒸発器18にて、送風空気を冷却することができる。チラー19にて熱媒体を冷却することができる。
冷房電池冷却モードの熱媒体回路90では、水-冷媒熱交換器12にて加熱された熱媒体がラジエータ92へ流入する。ラジエータ92へ流入した熱媒体は外気と熱交換して、外気へ放熱する。チラー19にて冷却された熱媒体が、バッテリ80の冷却水通路80aを流通する。これにより、バッテリ80の冷却を行うことができる。
冷房電池冷却モードの室内空調ユニット30では、室内蒸発器18にて冷却された送風空気を車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の冷房を行うことができる。
さらに、冷房電池冷却モードでは、統合型蒸発圧力調整弁20の作用によって、チラー19における冷媒蒸発圧力を、室内蒸発器18における冷媒蒸発圧力よりも高い値および低い値のいずれにも調整することができる。従って、バッテリ80の発熱量等に応じて、冷却水通路80aへ流入させる熱媒体の温度を幅広い温度で調整することができる。
また、冷房電池冷却モードの冷凍サイクル装置10bでは、サイクルの余剰冷媒をレシーバ23に貯えるので、第3実施形態と同様に、送風空気の冷却能力およびバッテリ80の冷却能力を向上させることができる。
(3)第1除湿暖房モード
第1除湿暖房モードでは、制御装置60が、冷房用膨張弁14bを絞り状態とし、冷却用膨張弁14cを全閉状態とする。また、制御装置60は、予め定めた圧送能力を発揮するように、高温側熱媒体ポンプ41を作動させる。また、制御装置60は、高温側熱媒体ポンプ41から吐出された熱媒体がヒータコア42へ流入するように、第1三方弁91aの作動を制御する。
第1除湿暖房モードでは、制御装置60が、冷房用膨張弁14bを絞り状態とし、冷却用膨張弁14cを全閉状態とする。また、制御装置60は、予め定めた圧送能力を発揮するように、高温側熱媒体ポンプ41を作動させる。また、制御装置60は、高温側熱媒体ポンプ41から吐出された熱媒体がヒータコア42へ流入するように、第1三方弁91aの作動を制御する。
このため、第1除湿暖房モードの冷凍サイクル装置10bでは、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12、レシーバ23、冷房用膨張弁14b、室内蒸発器18、統合型蒸発圧力調整弁20、圧縮機11の順に冷媒が循環する冷媒回路に切り替えられる。第1除湿暖房モードの熱媒体回路90では、高温側熱媒体ポンプ41、ヒータコア42、水-冷媒熱交換器12の水通路、高温側熱媒体ポンプ41の順に熱媒体が循環する回路に切り替えられる。
上記の回路構成で、制御装置60は、第3実施形態の冷房モードと同様に、各種制御対象機器の作動を適宜制御する。
従って、第1除湿暖房モードの冷凍サイクル装置10bでは、水-冷媒熱交換器12が凝縮部として機能し、室内蒸発器18が蒸発部として機能する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。その結果、第1除湿暖房モードの冷凍サイクル装置10bでは、水-冷媒熱交換器12にて、熱媒体を加熱することができる。室内蒸発器18にて、送風空気を冷却することができる。
第1除湿暖房モードの熱媒体回路90では、水-冷媒熱交換器12にて加熱された熱媒体がヒータコア42へ流入する。
第1除湿暖房モードの室内空調ユニット30では、室内蒸発器18にて冷却された送風空気の一部をヒータコア42にて再加熱して、目標吹出温度TAOに近づくように温度調整された送風空気を車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の除湿暖房を行うことができる。
さらに、第1除湿暖房モードの冷凍サイクル装置10bでは、サイクルの余剰冷媒をレシーバ23に貯えるので、第3実施形態と同様に、送風空気の冷却能力を向上させることができる。
(4)第2並列除湿モード(第1実施形態の並列除湿モードに対応)
第2除湿暖房モードでは、制御装置60が、冷房用膨張弁14bを絞り状態とし、冷却用膨張弁14cを絞り状態とする。また、制御装置60は、予め定めた圧送能力を発揮するように、高温側熱媒体ポンプ41および低温側熱媒体ポンプ51を作動させる。
第2除湿暖房モードでは、制御装置60が、冷房用膨張弁14bを絞り状態とし、冷却用膨張弁14cを絞り状態とする。また、制御装置60は、予め定めた圧送能力を発揮するように、高温側熱媒体ポンプ41および低温側熱媒体ポンプ51を作動させる。
また、制御装置60は、高温側熱媒体ポンプ41から吐出された熱媒体がヒータコア42へ流入するように、第1三方弁91aの作動を制御する。また、制御装置60は、低温側熱媒体ポンプ51から吐出された熱媒体がラジエータ92へ流入するように、第2三方弁91bの作動を制御する。
このため、第2並列除湿モードの冷凍サイクル装置10bでは、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12、レシーバ23、第4三方継手13d、冷房用膨張弁14b、室内蒸発器18、統合型蒸発圧力調整弁20、圧縮機11の順に冷媒が循環する。さらに、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12、レシーバ23、第4三方継手13d、冷却用膨張弁14c、チラー19、統合型蒸発圧力調整弁20、圧縮機11の順に冷媒が循環する。
つまり、第2並列除湿モードの冷凍サイクル装置10bでは、室内蒸発器18およびチラー19が冷媒流れに対して並列的に接続される冷媒回路に切り替えられる。
第2並列除湿モードの熱媒体回路90では、高温側熱媒体ポンプ41、ヒータコア42、水-冷媒熱交換器12の水通路、高温側熱媒体ポンプ41の順に熱媒体が循環する。さらに、低温側熱媒体ポンプ51、ラジエータ92、チラー19、低温側熱媒体ポンプ51の順に熱媒体が循環する回路に切り替えられる。
上記の回路構成で、制御装置60は、各種制御対象機器の作動を適宜制御する。例えば、制御装置60は、圧縮機11については、第3実施形態の並列除湿モードと同様に制御する。その他の制御対象機器の制御は、第3実施形態の冷房電池冷却モードと同様である。
従って、第2除湿暖房モードの冷凍サイクル装置10bでは、水-冷媒熱交換器12が凝縮部として機能し、室内蒸発器18およびチラー19が蒸発部として機能する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。その結果、第2除湿暖房モードの冷凍サイクル装置10bでは、水-冷媒熱交換器12にて、熱媒体を加熱することができる。室内蒸発器18にて、送風空気を冷却することができる。チラー19にて熱媒体を冷却することができる。
第2除湿暖房モードの熱媒体回路90では、水-冷媒熱交換器12にて加熱された熱媒体がヒータコア42へ流入する。チラー19にて冷却された熱媒体がラジエータ92へ流入する。ラジエータ92へ流入した熱媒体は外気と熱交換して、外気から吸熱する。
第2除湿暖房モードの室内空調ユニット30では、室内蒸発器18にて冷却された送風空気をヒータコア42にて再加熱して、目標吹出温度TAOに近づくように温度調整された送風空気を車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の除湿暖房を行うことができる。
さらに、第2除湿暖房モードでは、統合型蒸発圧力調整弁20の作用によって、チラー19における冷媒蒸発圧力を、室内蒸発器18における冷媒蒸発圧力よりも高い値および低い値のいずれにも調整することができる。従って、目標吹出温度TAOに応じて、ラジエータ92における熱媒体の外気からの吸熱量を調整して、ヒータコア42における送風空気の加熱能力を幅広い範囲で調整することができる。
また、第2並列除湿モードの冷凍サイクル装置10bでは、サイクルの余剰冷媒をレシーバ23に貯えるので、チラー19における吸熱量を増加させることができ、送風空気の加熱能力を向上させることができる。さらに、室内蒸発器18における冷媒の吸熱量を増加させることができ、送風空気の冷却能力を向上させることができる。
(5)外気暖房モード
外気暖房モードでは、制御装置60が、冷房用膨張弁14bを全閉状態とし、冷却用膨張弁14cを絞り状態とする。また、制御装置60は、予め定めた圧送能力を発揮するように、高温側熱媒体ポンプ41および低温側熱媒体ポンプ51を作動させる。
外気暖房モードでは、制御装置60が、冷房用膨張弁14bを全閉状態とし、冷却用膨張弁14cを絞り状態とする。また、制御装置60は、予め定めた圧送能力を発揮するように、高温側熱媒体ポンプ41および低温側熱媒体ポンプ51を作動させる。
また、制御装置60は、高温側熱媒体ポンプ41から吐出された熱媒体がヒータコア42へ流入するように、第1三方弁91aの作動を制御する。また、制御装置60は、低温側熱媒体ポンプ51から吐出された熱媒体がラジエータ92へ流入するように、第2三方弁91bの作動を制御する。
このため、外気暖房モードの冷凍サイクル装置10bでは、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12、レシーバ23、冷却用膨張弁14c、チラー19、統合型蒸発圧力調整弁20、圧縮機11の順に冷媒が循環する。
外気暖房モードの熱媒体回路90では、高温側熱媒体ポンプ41、ラジエータ92、水-冷媒熱交換器12の水通路、高温側熱媒体ポンプ41の順に熱媒体が循環する。さらに、低温側熱媒体ポンプ51、ラジエータ92、チラー19、低温側熱媒体ポンプ51の順に熱媒体が循環する回路に切り替えられる。
上記の回路構成で、制御装置60は、各種制御対象機器の作動を適宜制御する。例えば、冷却用膨張弁14cについては、チラー19の出口側冷媒の過熱度SHCが目標過熱度SHCOに近づくように、冷却用膨張弁14cの絞り開度を調整する。その他の制御対象機器の制御は、第3実施形態の外気暖房モードと同様である。
従って、外気暖房モードの冷凍サイクル装置10bでは、水-冷媒熱交換器12が凝縮部として機能し、チラー19が蒸発部として機能する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。その結果、外気暖房モードの冷凍サイクル装置10bでは、水-冷媒熱交換器12にて、熱媒体を加熱することができる。チラー19にて熱媒体を冷却することができる。換言すると、冷媒に熱媒体の有する熱を吸熱させることができる。
外気暖房モードの熱媒体回路90では、水-冷媒熱交換器12にて加熱された熱媒体がヒータコア42へ流入する。チラー19にて冷却された熱媒体がラジエータ92へ流入する。ラジエータ92へ流入した熱媒体は外気と熱交換して、外気から吸熱する。
外気暖房モードの室内空調ユニット30では、ヒータコア42にて加熱された送風空気を車室内へ吹き出すことができる。これにより、外気から吸熱した熱を熱源として車室内の暖房を行うことができる。
さらに、外気暖房モードの冷凍サイクル装置10bでは、チラー19の出口側冷媒に過熱度を持たせることができる。従って、第3実施形態と同様に、チラー19における冷媒の吸熱量を増加させることができ、送風空気の加熱能力を向上させることができる。
(7)廃熱回収暖房モード
廃熱回収暖房モードでは、制御装置60が、冷房用膨張弁14bを全閉状態とし、冷却用膨張弁14cを絞り状態とする。また、制御装置60は、予め定めた圧送能力を発揮するように、高温側熱媒体ポンプ41および低温側熱媒体ポンプ51を作動させる。
廃熱回収暖房モードでは、制御装置60が、冷房用膨張弁14bを全閉状態とし、冷却用膨張弁14cを絞り状態とする。また、制御装置60は、予め定めた圧送能力を発揮するように、高温側熱媒体ポンプ41および低温側熱媒体ポンプ51を作動させる。
また、制御装置60は、高温側熱媒体ポンプ41から吐出された熱媒体がヒータコア42へ流入するように、第1三方弁91aの作動を制御する。また、制御装置60は、低温側熱媒体ポンプ51から吐出された熱媒体がバッテリ80の冷却水通路80aへ流入するように、第2三方弁91bの作動を制御する。
このため、廃熱回収暖房モードの冷凍サイクル装置10bでは、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12、レシーバ23、冷却用膨張弁14c、チラー19、統合型蒸発圧力調整弁20、圧縮機11の順に冷媒が循環する。
廃熱回収暖房モードの熱媒体回路90では、高温側熱媒体ポンプ41、ヒータコア42、水-冷媒熱交換器12の水通路、高温側熱媒体ポンプ41の順に熱媒体が循環する。さらに、低温側熱媒体ポンプ51、バッテリ80の冷却水通路80a、チラー19、低温側熱媒体ポンプ51の順に熱媒体が循環する回路に切り替えられる。
上記の回路構成で、制御装置60は、外気暖房モードと同様に、各種制御対象機器の作動を適宜制御する。
従って、廃熱回収暖房モードの冷凍サイクル装置10bでは、水-冷媒熱交換器12が凝縮部として機能し、チラー19が蒸発部として機能する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。その結果、廃熱回収暖房モードの冷凍サイクル装置10bでは、水-冷媒熱交換器12にて、熱媒体を加熱することができる。チラー19にて熱媒体を冷却することができる。
廃熱回収暖房モードの熱媒体回路90では、水-冷媒熱交換器12にて加熱された熱媒体がヒータコア42へ流入する。チラー19にて冷却された熱媒体が、バッテリ80の冷却水通路80aを流通する。これにより、バッテリ80の冷却を行うことができる。換言すると、熱媒体にバッテリ80の廃熱を吸熱させることができる。
廃熱回収暖房モードの室内空調ユニット30では、ヒータコア42にて加熱された送風空気を車室内へ吹き出すことができる。これにより、バッテリ80から吸熱した熱を熱源として車室内の暖房を行うことができる。
さらに、廃熱回収暖房モードの冷凍サイクル装置10bでは、チラー19の出口側冷媒に過熱度を持たせることができる。従って、外気暖房モードと同様に、チラー19における冷媒の吸熱量を増加させることができ、送風空気の加熱能力を向上させることができる。
(8)電池冷却モード
電池冷却モードでは、制御装置60が、冷房用膨張弁14bを全閉状態とし、冷却用膨張弁14cを絞り状態とする。また、制御装置60は、予め定めた圧送能力を発揮するように、高温側熱媒体ポンプ41および低温側熱媒体ポンプ51を作動させる。
電池冷却モードでは、制御装置60が、冷房用膨張弁14bを全閉状態とし、冷却用膨張弁14cを絞り状態とする。また、制御装置60は、予め定めた圧送能力を発揮するように、高温側熱媒体ポンプ41および低温側熱媒体ポンプ51を作動させる。
また、制御装置60は、高温側熱媒体ポンプ41から吐出された熱媒体がラジエータ92へ流入するように、第1三方弁91aの作動を制御する。また、制御装置60は、低温側熱媒体ポンプ51から吐出された熱媒体がバッテリ80の冷却水通路80aへ流入するように、第2三方弁91bの作動を制御する。
このため、電池冷却モードの冷凍サイクル装置10bでは、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12、レシーバ23、冷却用膨張弁14c、チラー19、統合型蒸発圧力調整弁20、圧縮機11の順に冷媒が循環する。
電池冷却モードの熱媒体回路90では、高温側熱媒体ポンプ41、ラジエータ92、水-冷媒熱交換器12の水通路、高温側熱媒体ポンプ41の順に熱媒体が循環する。さらに、低温側熱媒体ポンプ51、バッテリ80の冷却水通路80a、チラー19、低温側熱媒体ポンプ51の順に熱媒体が循環する回路に切り替えられる。
上記の回路構成で、制御装置60は、第3実施形態の電池冷却モードと同様に、各種制御対象機器の作動を適宜制御する。
従って、電池冷却モードの冷凍サイクル装置10bでは、水-冷媒熱交換器12が凝縮部として機能し、チラー19が蒸発部として機能する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。その結果、外気暖房モードの冷凍サイクル装置10bでは、水-冷媒熱交換器12にて、熱媒体を加熱することができる。チラー19にて熱媒体を冷却することができる。
電池冷却モードの熱媒体回路90では、水-冷媒熱交換器12にて加熱された熱媒体がラジエータ92へ流入する。ラジエータ92へ流入した熱媒体は外気と熱交換して、外気へ放熱する。チラー19にて冷却された熱媒体が、バッテリ80の冷却水通路80aを流通する。これにより、バッテリ80の冷却を行うことができる。
さらに、電池冷却モードの冷凍サイクル装置10bでは、サイクルの余剰冷媒をレシーバ23に貯えるので、チラー19における吸熱量を増加させることができ、送風空気の加熱能力を向上させることができる。
以上の如く、本実施形態の冷凍サイクル装置10bは、各種運転モードを切り替えることができる。これにより、車両用空調装置1では、バッテリ80の温度を適切に調整しつつ、車室内の快適な空調を実現することができる。
さらに、本実施形態のように、蒸発部として機能する熱交換器を2つ備える冷凍サイクル装置10bであっても、統合型蒸発圧力調整弁20を採用することで、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
すなわち、冷媒流れに対して互いに並列的に接続された複数の蒸発部のうち、1つの蒸発部における冷媒蒸発温度を、別の蒸発部における冷媒蒸発温度の影響を受けることなく適切に調整することができる。また、回路構成の複雑化や大型化を招くことなく、互いに並列的に接続された複数の蒸発部における冷媒蒸発温度を適切に調整することができる。
本開示は上述の実施形態に限定されることなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。
上述の実施形態では、本開示に係る冷凍サイクル装置10~10bを電気自動車に搭載された車両用空調装置に適用した例を説明したが、これに限定されない。例えば、内燃機関および走行用電動モータの双方から車両走行用の駆動力を得るいわゆるハイブリッド車両搭載された車両用空調装置に適用してもよい。
また、上述の実施形態では、冷却対象物としてバッテリ80を冷却する例を説明したが、が、これに限定されない。例えば、走行用の駆動力を出力する走行用の電動モータ、電動モータに電力を供給するインバータ、動力伝達機構であるトランスアクルス等、作動時に発熱する車載機器を冷却対象物としてもよい。
また、冷凍サイクル装置10~10bの適用は、車両用に限定されない。例えば、上述の実施形態では、コンピュータサーバルームの空調を行う定置型の空調装置に適用してもよい。この場合は、コンピュータサーバを冷却対象物としてもよい。
冷凍サイクル装置10~10bの構成は、上述の実施形態に開示されたものに限定されない。
例えば、上述の第1~第3実施形態では、水-冷媒熱交換器12および高温側熱媒体回路40の各構成機器によって、送風空気を加熱する加熱部を構成した例を説明したが、これに限定されない。例えば、図13に示すように、高温側熱媒体回路40を廃止して、室内凝縮器121を採用してもよい。
室内凝縮器121は、圧縮機11から吐出された冷媒と車室内へ送風される送風空気とを熱交換させて、送風空気を加熱する加熱用熱交換器である。室内凝縮器121は、ヒータコア42と同様に、室内空調ユニット30のケーシング31内に配置すればよい。
また、上述の第1~第3実施形態では、チラー19および低温側熱媒体回路50の各構成機器によって、冷却対象物を冷却する冷却部を構成した例を説明したが、これに限定されない。例えば、図13に示すように、高温側熱媒体回路40を廃止して、バッテリ80の冷却水通路80aへ冷却用膨張弁14cにて減圧された低圧冷媒を直接流通させるようにしてもよい。この場合は、冷却水通路80aが冷却用熱交換部となる。
この他にも、蒸発部として、冷却用蒸発器を採用してもよい。冷却用蒸発器は、冷却用膨張弁14cにて減圧された低圧冷媒と、冷却対象物に吹き付けられる冷却用送風空気とを熱交換させて、冷却用送風空気を冷却する冷却用熱交換器である。
また、上述の第1実施形態では、チラー19にて低温側熱媒体を冷却することによって、バッテリ80の冷却とバッテリ80の廃熱の回収を同時に行っているが、これに限定されない。例えば、専らバッテリ80の冷却用に低圧冷媒を蒸発させる冷却用熱交換器と、専らバッテリ80の廃熱回収のために冷媒を蒸発させる吸熱用熱交換器とを設けてもよい。
また、上述の実施形態では、冷凍サイクル装置10の冷媒として、R1234yfを採用した例を説明したが、これに限定されない。例えば、R134a、R600a、R410A、R404A、R32、R407C等を採用してもよい。または、これらのうち複数の冷媒を混合させた混合冷媒等を採用してもよい。
また、上述の実施形態では、高温側熱媒体回路40、低温側熱媒体回路50、熱媒体回路90の熱媒体として、エチレングリコール水溶液を採用した例を説明したが、これに限定されない。例えばジメチルポリシロキサン、あるいはナノ流体等を含む溶液、不凍液、アルコール等を含む水系の液冷媒、オイル等を含む液媒体を採用してもよい。
蒸発圧力調整部は、上述の実施形態に開示された統合型蒸発圧力調整弁20、210に限定されない。例えば、上述の実施形態では、3つの入口を有する例を説明したが、4つ以上の入口を有する蒸発圧力調整部であってもよい。
さらに、統合型蒸発圧力調整弁20、210は、空調制御用のセンサを取り付ける取付部を有していてもよい。具体的には、第2冷媒温度センサ64b、第3冷媒温度センサ64c、第2冷媒温度センサ64b、第3冷媒圧力センサ65c、第4冷媒圧力センサ65d等を取り付ける取付部を有していてもよい。
上述の各実施形態に開示された手段は、実施可能な範囲で適宜組み合わせてもよい。
例えば、第2実施形態で説明した統合型蒸発圧力調整弁210を、第3、第4実施形態で説明した冷凍サイクル装置10a、10bに適用してもよい。
例えば、上述した室内凝縮器121や冷却用蒸発器を第3実施形態で説明した冷凍サイクル装置10aに適用してもよい。
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
Claims (7)
- 冷媒を蒸発させる複数の蒸発部(16、18、19)と、
前記複数の蒸発部の冷媒流れ下流側に配置されて、前記複数の蒸発部における冷媒蒸発圧力を調整する蒸発圧力調整部(20、210)と、
冷媒回路を切り替える冷媒回路切替部(15a、15b)と、を備え、
前記複数の蒸発部は、少なくとも3つ以上あり、
前記複数の蒸発部のうち、いずれか1つを第1蒸発部と定義し、別の1つを第2蒸発部と定義したときに、
前記冷媒回路切替部は、前記第1蒸発部および前記第2蒸発部にて冷媒を蒸発させる際に、前記第1蒸発部および前記第2蒸発部を冷媒流れに対して並列的に接続する冷媒回路に切り替え、
前記蒸発圧力調整部は、前記第1蒸発部における冷媒蒸発圧力を、前記第2蒸発部における冷媒蒸発圧力よりも高い値および低い値のいずれにも調整可能である冷凍サイクル装置。 - さらに、前記複数の蒸発部のうち、前記第1蒸発部および前記第2蒸発部とは別の1つを第3蒸発部と定義したときに、
前記冷媒回路切替部は、前記第1蒸発部、前記第2蒸発部および前記第3蒸発部にて冷媒を蒸発させる際に、前記第1蒸発部、前記第2蒸発部および前記第3蒸発部を冷媒流れに対して並列的に接続するとともに、
前記蒸発圧力調整部は、前記第3蒸発部における冷媒蒸発圧力を、前記第1蒸発部における冷媒蒸発圧力および前記第2蒸発部における冷媒蒸発圧力のうち低い方と等しくなるように調整する請求項1に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記冷媒回路切替部は、前記第1蒸発部および前記第2蒸発部にて冷媒を蒸発させる際に、前記第3蒸発部への冷媒の流入を遮断する遮断部(14a~14c)を有している請求項2に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記複数の蒸発部は、前記冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器(16)、前記冷媒と空調対象空間へ送風される送風空気とを熱交換させる室内蒸発器(18)、および冷却対象物(80)を冷却するために前記冷媒を蒸発させる冷却用熱交換部(19、80a)を含んでいる請求項1ないし3のいずれか1つに記載の冷凍サイクル装置。
- 前記蒸発圧力調整部は、前記複数の蒸発部から流出した前記冷媒を、それぞれ流通させる複数の冷媒通路(201a~201c、211a~211c)の通路断面積を調整する単一の開度調整部(202、212)、および前記開度調整部を変位させる駆動部(203、213)を有している請求項1ないし4のいずれか1つに記載の冷凍サイクル装置。
- 冷媒を蒸発させる複数の蒸発部(16、18、19)と、
前記複数の蒸発部の冷媒流れ下流側に配置されて、前記複数の蒸発部における冷媒蒸発圧力を調整する蒸発圧力調整部(20、210)と、を備え、
前記複数の蒸発部は、冷媒流れに対して互いに並列的に接続されており、
前記複数の蒸発部のうち、いずれか1つを第1蒸発部と定義し、別の1つを第2蒸発部と定義したときに、
前記蒸発圧力調整部は、前記第1蒸発部における冷媒蒸発圧力を、前記第2蒸発部における冷媒蒸発圧力よりも高い値および低い値のいずれにも調整可能に構成されており、
前記蒸発圧力調整部は、前記複数の蒸発部から流出した前記冷媒を、それぞれ流通させる複数の冷媒通路(201a~201c、211a~211c)の通路断面積を調整する単一の開度調整部(202、212)、および前記開度調整部を変位させる駆動部(203、213)を有している冷凍サイクル装置。 - 前記蒸発圧力調整部から流出した冷媒を圧縮して吐出する圧縮機(11)を備え、
前記蒸発圧力調整部は、前記圧縮機の吸入口側から前記複数の蒸発部側へ前記冷媒が流れることを禁止する逆流防止機能を有している請求項1ないし6のいずれか1つに記載の冷凍サイクル装置。
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