WO2018042969A1 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents
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- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
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- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
Definitions
- the present disclosure relates to a refrigeration cycle apparatus having a heat exchanger that exchanges heat between refrigerant and outside air.
- a refrigeration cycle apparatus has a compressor, a condenser, a decompression unit, and an evaporator, and is used, for example, in a vehicle air conditioner.
- the refrigeration cycle apparatus described in Patent Document 1 includes a compressor, an indoor condenser, a first expansion valve, a second expansion valve, an outdoor heat exchanger, and an indoor evaporator.
- This refrigeration cycle apparatus can be switched to a cooling mode, a heating mode, and a dehumidifying heating mode by switching the refrigerant circuit configuration.
- the refrigeration cycle apparatus is switched to a refrigerant circuit configuration in which an indoor evaporator and an outdoor heat exchanger are connected in parallel and the refrigerant is evaporated in both.
- the refrigerant is evaporated in both.
- the indoor evaporator the blown air blown into the room is cooled by exchanging heat with the refrigerant.
- the outdoor heat exchanger heat for reheating the blown air is absorbed from the outside air.
- the indoor evaporator must be cooled while maintaining a temperature that does not cause overcooling.
- the refrigerant evaporation temperature of the indoor heat exchanger must be controlled to a temperature lower than the outside air temperature.
- the outside air temperature is low as in winter, it is necessary to control the refrigerant evaporation temperature of the indoor heat exchanger to a temperature lower than 0 ° C.
- the refrigeration cycle apparatus described in Patent Document 1 arranges a constant pressure valve on the downstream side of the indoor evaporator with respect to the refrigerant flow, thereby setting the refrigerant evaporation temperature of the indoor evaporator to 0 ° C. It is comprised so that it may maintain above.
- an object of the present disclosure is to provide a refrigeration cycle apparatus capable of suppressing the device to be cooled from being supercooled even in a low temperature environment without using a constant pressure valve.
- the refrigeration cycle apparatus includes a compressor, a radiator, a decompression unit, an evaporator, a heat medium cooling evaporator, a cooling target device, a detection unit, and a control device.
- the compressor compresses and discharges the refrigerant.
- the radiator dissipates heat from the refrigerant discharged from the compressor.
- the decompression unit decompresses the refrigerant radiated by the radiator.
- An evaporator heat-exchanges the refrigerant
- the heat medium cooling evaporator cools the cooling heat medium by exchanging heat between the refrigerant decompressed by the decompression unit and the cooling heat medium having a specific heat larger than that of air.
- the cooling target device is cooled by a cooling heat medium that exchanges heat with the refrigerant in the heat medium cooling evaporator.
- the detection unit detects overcooling when the cooling target device is equal to or lower than a predetermined reference temperature. When the detection unit detects overcooling of the cooling target device, the control device increases the degree of superheat of the refrigerant flowing out of the heat medium cooling evaporator more than the state in which the cooling target device is not detected.
- the detection unit detects overcooling of the cooling target device, the degree of superheat of the refrigerant flowing out of the heat medium cooling evaporator is not detected by the control device. Is raised more than.
- the refrigeration cycle apparatus can suppress the temperature drop of the cooling heat medium while maintaining the amount of heat absorbed from the outside air in the evaporator even in a low temperature environment. Therefore, this refrigeration cycle apparatus can suppress the device to be cooled by the cooling heat medium from being overcooled.
- control device performs control to increase the degree of superheat of the refrigerant flowing out from the heat medium cooling evaporator, so that no other configuration such as a constant pressure valve is required. That is, it is possible to prevent the device to be cooled from being overcooled without increasing the number of parts or complicating the cycle configuration.
- the refrigeration cycle apparatus includes a compressor, a radiator, a decompression unit, a heat medium cooling evaporator, a cooling target device, a detection unit, and a control device.
- the compressor compresses and discharges the refrigerant.
- the radiator dissipates heat from the refrigerant discharged from the compressor.
- the decompression unit decompresses the refrigerant radiated by the radiator.
- the heat medium cooling evaporator cools the cooling heat medium by exchanging heat between the refrigerant decompressed by the decompression unit and the cooling heat medium having a specific heat larger than that of air.
- the cooling target device is cooled by a cooling heat medium that exchanges heat with the refrigerant in the heat medium cooling evaporator.
- the detection unit detects overcooling when the cooling target device is equal to or lower than a predetermined reference temperature.
- the control device increases the degree of superheat of the refrigerant flowing out of the heat medium cooling evaporator more than the state in which the cooling target device is not detected.
- the detection unit detects overcooling of the cooling target device, the degree of superheat of the refrigerant flowing out of the heat medium cooling evaporator is not detected by the control device. Is raised more than.
- the said refrigeration cycle apparatus can suppress the temperature fall of the heat carrier for cooling also in a low temperature environment, and can suppress that the apparatus for cooling by the heat medium for cooling is overcooled.
- the refrigeration cycle apparatus performs control which raises the superheat degree of the refrigerant
- the refrigeration cycle apparatus 10 is a vehicle refrigeration cycle apparatus that constitutes a vehicle air conditioner 1 for adjusting a vehicle interior space to an appropriate temperature.
- the refrigeration cycle apparatus 10 is applied to a hybrid vehicle that obtains a driving force for vehicle travel from an engine (in other words, an internal combustion engine) and a travel electric motor.
- the hybrid vehicle in the first embodiment is configured as a plug-in hybrid vehicle.
- this hybrid vehicle can charge the battery 27 mounted on the vehicle with electric power supplied from an external power source (in other words, commercial power source) when the vehicle is stopped.
- an external power source in other words, commercial power source
- An example of the battery 27 is a lithium ion battery.
- the driving force output from the engine is used not only for driving the vehicle but also for operating the generator. That is, the battery 27 stores the power generated by the generator and the power supplied from the external power source.
- the electric power stored in the battery 27 is supplied not only to the traveling electric motor but also to various in-vehicle devices including the electric components constituting the refrigeration cycle apparatus 10.
- the vehicle air conditioner 1 includes a refrigeration cycle apparatus 10 and an indoor air conditioning unit 30.
- the refrigeration cycle apparatus 10 is configured as a vapor compression refrigerator.
- the refrigeration cycle apparatus 10 includes a compressor 11, a high-pressure side heat exchanger 12, a first expansion valve 13, an outdoor heat exchanger 14, a second expansion valve 15, and a low-pressure side heat exchanger 16.
- the refrigeration cycle apparatus 10 a chlorofluorocarbon refrigerant is used as the refrigerant. That is, the refrigeration cycle apparatus 10 constitutes a subcritical refrigeration cycle in which the high-pressure side refrigerant pressure does not exceed the critical pressure of the refrigerant.
- the compressor 11 sucks in the refrigerant of the refrigeration cycle apparatus 10, compresses it, and discharges it.
- the compressor 11 is configured by an electric compressor driven by electric power supplied from the battery 27 or a variable capacity compressor driven by a belt.
- the high-pressure side heat exchanger 12 condenses the high-pressure side refrigerant by exchanging heat between the high-pressure side refrigerant discharged from the compressor 11 and cooling water of a high-temperature cooling water circuit 21 described later.
- the high pressure side heat exchanger 12 functions as a so-called condenser.
- the first expansion valve 13 decompresses and expands the liquid-phase refrigerant that has flowed out of the high-pressure side heat exchanger 12. That is, the 1st expansion valve 13 comprises the pressure reduction part in this indication, and functions as a 1st pressure reduction part.
- the first expansion valve 13 includes a valve body and an electric actuator, and has an electric variable throttle mechanism.
- the valve body is configured to be able to change the passage opening (in other words, the throttle opening) of the refrigerant passage.
- the electric actuator has a stepping motor that changes the throttle opening of the valve body.
- the variable throttle mechanism in the first expansion valve 13 has a fully open function for fully opening the refrigerant passage when the throttle opening is fully opened. That is, the first expansion valve 13 can prevent the refrigerant from depressurizing by fully opening the refrigerant passage.
- the operation of the first expansion valve 13 is controlled by a control signal output from the control device 40 described later.
- the outdoor heat exchanger 14 is an air refrigerant heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant flowing out of the first expansion valve 13 and the outside air.
- the outdoor heat exchanger 14 functions as a heat absorber that causes the refrigerant to absorb the heat of the outside air.
- the outdoor heat exchanger 14 functions as a radiator that radiates the heat of the refrigerant to the outside air.
- outside air is blown to the outdoor heat exchanger 14 by an outdoor blower (not shown).
- the outdoor blower is configured by an electric blower that drives a fan with an electric motor, and blows outside air toward the outdoor heat exchanger 14.
- the outdoor heat exchanger 14 and the outdoor air blower are arrange
- the second expansion valve 15 is disposed downstream of the high-pressure side heat exchanger 12 in the refrigerant flow. In the first embodiment, the second expansion valve 15 is disposed on the downstream side of the outdoor heat exchanger 14.
- the second expansion valve 15 can expand the liquid refrigerant flowing out from the high pressure side heat exchanger 12 under reduced pressure.
- the second expansion valve 15 constitutes a decompression unit in the present disclosure and can function as a second decompression unit.
- the second expansion valve 15 includes a valve body and an electric actuator.
- the valve body is configured to be able to change the passage opening (in other words, the throttle opening) of the refrigerant passage.
- the electric actuator has a stepping motor that changes the throttle opening of the valve body. The operation of the second expansion valve 15 is controlled by a control signal output from the control device 40.
- the second expansion valve 15 has an electric variable throttle mechanism.
- the variable throttle mechanism in the second expansion valve 15 has a fully open function for fully opening the refrigerant passage when the throttle opening is fully opened, and a fully closed function for fully closing the refrigerant passage when the throttle opening is fully closed. ing.
- the second expansion valve 15 can prevent the refrigerant from depressurizing by fully opening the refrigerant passage.
- the second expansion valve 15 can also block the refrigerant flow by fully closing the refrigerant passage.
- the low-pressure side heat exchanger 16 evaporates the low-pressure refrigerant by exchanging heat between the low-pressure refrigerant flowing out of the second expansion valve 15 and the cooling water of the low-temperature cooling water circuit 22 described later.
- the low-pressure side heat exchanger 16 is a so-called evaporator and functions as a heat medium cooling evaporator in the present disclosure.
- the gas-phase refrigerant evaporated in the low-pressure side heat exchanger 16 is sucked into the compressor 11 and compressed.
- the high temperature cooling water circuit 21 includes the high pressure side heat exchanger 12, the high temperature side pump 23, and the heater core 24 described above.
- the high temperature cooling water circuit 21 circulates cooling water as a heat medium by driving the high temperature side pump 23, and exchanges heat in the high pressure side heat exchanger 12 and the heater core 24.
- the cooling water in the high-temperature cooling water circuit 21 is a fluid as a heat medium and a high-temperature heat medium.
- at least ethylene glycol, dimethylpolysiloxane, a liquid containing nanofluid, or an antifreeze liquid is used as the cooling water of the high-temperature cooling water circuit 21.
- the high temperature side pump 23 is an electric heat medium pump that sucks and discharges cooling water in the high temperature cooling water circuit 21.
- the high temperature side pump 23 can circulate the cooling water of the high temperature cooling water circuit 21 by driving.
- the heater core 24 heats the air blown into the vehicle interior by exchanging heat between the cooling water of the high-temperature coolant circuit 21 and the air blown into the vehicle interior. That is, the heater core 24 is a high temperature side heat medium heat exchanger.
- the cooling water dissipates heat to the air blown into the vehicle interior due to a change in sensible heat. That is, in the heater core 24, even if the cooling water dissipates heat to the air blown into the vehicle interior, the cooling water maintains a liquid phase and does not change phase.
- the low-temperature cooling water circuit 22 includes the low-pressure side heat exchanger 16, the low-temperature side pump 25, and the cooler core 26 described above.
- the low temperature cooling water circuit 22 circulates the cooling water as a heat medium by driving the low temperature side pump 25, and exchanges heat with the low pressure side heat exchanger 16 and the cooler core 26.
- the cooling water in the low-temperature cooling water circuit 22 is a fluid as a heat medium and corresponds to the cooling heat medium in the present disclosure.
- a liquid containing at least ethylene glycol, dimethylpolysiloxane or nanofluid, or an antifreeze liquid is used as the cooling water of the low-temperature cooling water circuit 22.
- the low temperature side pump 25 is an electric heat medium pump that sucks and discharges cooling water.
- the cooler core 26 is a low-temperature heat medium heat exchanger that cools the air blown into the vehicle interior by exchanging heat between the cooling water of the low-temperature coolant circuit 22 and the air blown into the vehicle interior.
- the cooling water absorbs heat from the air blown into the vehicle interior due to the change in sensible heat. That is, in the cooler core 26, even if the cooling water absorbs heat from the air blown into the passenger compartment, the cooling water remains in a liquid phase and does not change in phase.
- the indoor air conditioning unit 30 constituting the vehicle air conditioner 1 will be described with reference to the drawings.
- the indoor air conditioning unit 30 is disposed inside the instrument panel (for example, an instrument panel) at the forefront of the vehicle interior.
- the indoor air conditioning unit 30 houses a heater core 24, a cooler core 26, an indoor blower 32, an inside / outside air switching device 33, a cold air bypass passage 35, an air mix door 36, and the like in a casing 31 that forms an outer shell thereof.
- the casing 31 forms an air passage for the air blown into the vehicle interior.
- the casing 31 is formed of a resin (for example, polypropylene) having a certain elasticity and excellent in strength.
- the inside / outside air switching device 33 is disposed on the most upstream side of the blast air flow in the casing 31.
- the inside / outside air switching device 33 switches between vehicle interior air (inside air) and outside air.
- the inside / outside air switching device 33 is formed with an inside air introduction port for introducing inside air into the casing 31 and an outside air introduction port for introducing outside air.
- an inside / outside air switching door is arranged inside the inside / outside air switching device 33.
- the inside / outside air switching door continuously adjusts the opening area of the inside air introduction port and the outside air introduction port, and changes the air volume ratio between the air volume of the inside air and the air volume of the outside air.
- the indoor blower 32 is disposed inside the casing 31 on the downstream side of the air flow of the inside / outside air switching device 33.
- the indoor blower 32 blows air introduced through the inside / outside air switching device 33 toward the vehicle interior.
- the indoor blower 32 is an electric blower that drives a centrifugal multiblade fan 32a (sirocco fan) by an electric motor 32b.
- the rotational speed (air flow rate) of the indoor blower 32 is controlled by a control signal (control voltage) output from the control device 40 described later.
- the heater core 24 and the cooler core 26 are disposed on the downstream side of the air flow of the indoor blower 32. And the cooler core 26 is arrange
- a cold air bypass passage 35 is formed in the casing 31 to bypass the heater core 24 and flow the air that has passed through the cooler core 26.
- the air mix door 36 is disposed on the air flow downstream side of the cooler core 26 and on the air flow upstream side of the heater core 24.
- the air mix door 36 has a rotating shaft that is rotatably supported with respect to the casing 31 and a door substrate portion that is coupled to the rotating shaft.
- the rotation shaft of the air mix door 36 is driven by a servo motor.
- the operation of the servo motor is controlled by the control device 40. Therefore, the air mix door 36 can adjust the air volume ratio between the air that has passed through the cooler core 26 and the air that passes through the heater core 24 and the air that passes through the cold air bypass passage 35.
- a mixing space is formed on the air flow downstream side of the heater core 24 and the air flow downstream side of the cold air bypass passage 35. This mixing space is used when air that has passed through the heater core 24 and air that has passed through the cold air bypass passage 35 are mixed.
- an air outlet (not shown) is arranged on the most downstream side of the blown air flow of the casing 31. This air outlet is formed so that the conditioned air mixed in the mixing space is blown out into the vehicle interior, which is the air-conditioning target space.
- a face air outlet that blows air-conditioned air to the upper body of the passenger in the passenger compartment
- a foot air outlet that blows air-conditioned air to the feet of the passenger
- air-conditioned air to the inner surface of the front window glass of the vehicle
- the temperature of the conditioned air mixed in the mixing space is adjusted by adjusting the air volume ratio between the air passing through the high-pressure side heat exchanger 12 and the air passing through the cold air bypass passage 35 by the air mix door 36. Is done. Thereby, the temperature of the conditioned air blown out from each outlet is adjusted.
- a face door for adjusting the opening area of the face outlet, a foot door for adjusting the opening area of the foot outlet, and the defroster outlet is arrange
- These face doors, foot doors, and defroster doors are configured to switch the air outlet mode, and their servos are controlled by a control signal output from a control device 40 described later via a link mechanism or the like. It is driven by a motor.
- the control device 40 controls the operation of various devices to be controlled that constitute the refrigeration cycle apparatus 10.
- the control device 40 includes a known microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like and peripheral circuits thereof.
- control apparatus 40 performs various calculations and processes based on the control program memorize
- Control target devices controlled by the control device 40 are the compressor 11, the first expansion valve 13, the second expansion valve 15, the high temperature side pump 23, the low temperature side pump 25, and the like.
- Software and hardware for controlling the electric motor of the compressor 11 in the control device 40 function as a refrigerant discharge capacity control unit. Moreover, the software and hardware which control the 1st expansion valve 13 among the control apparatuses 40 function as a 1st pressure reduction amount control part. And the software and hardware which control the 2nd expansion valve 15 among the control apparatuses 40 function as a 2nd pressure reduction amount control part.
- software and hardware for controlling the high temperature side pump 23 in the control device 40 function as a high temperature side heat medium flow control unit.
- the software and hardware which control the low temperature side pump 25 among the control apparatuses 40 function as a low temperature side heat-medium flow control part.
- a sensor group including various sensors is connected to the input side of the control device 40.
- the sensor group includes an inside air temperature sensor 41, an outside air temperature sensor 42, a solar radiation amount sensor 43, a cooler core temperature sensor 44, a cold air blowing temperature sensor 45, a cooling water temperature sensor 46, a refrigerant pressure sensor 47, and a refrigerant temperature sensor 48.
- the battery temperature sensor 49 is included.
- the cooler core temperature sensor 44, the cold air blowing temperature sensor 45, the cooling water temperature sensor 46, the refrigerant pressure sensor 47, the refrigerant temperature sensor 48, and the battery temperature sensor 49 correspond to a detection unit of the present disclosure.
- the inside air temperature sensor 41 detects the passenger compartment temperature Tr.
- the outside air temperature sensor 42 detects the outside air temperature Tam.
- the solar radiation amount sensor 43 detects the solar radiation amount Ts in the passenger compartment.
- the cooler core temperature sensor 44 detects the temperature of the cooler core 26 body.
- the cooler core temperature sensor 44 is attached to a fin or a tank constituting the cooler core 26.
- the cold air blowing temperature sensor 45 detects the temperature of the air that has passed through the cooler core 26.
- the cold air blowing temperature sensor 45 is disposed on the air flow downstream side of the cooler core 26 and on the air flow upstream side of the air mix door 36 and the heater core 24.
- the cooling water temperature sensor 46 detects the temperature of the cooling water circulating in the low temperature cooling water circuit 22.
- the cooling water temperature sensor 46 is attached to a cooling water pipe that flows between the low pressure side heat exchanger 16 and the cooler core 26.
- the refrigerant pressure sensor 47 detects the pressure of the refrigerant flowing on the low pressure side of the refrigeration cycle.
- the low pressure side is, for example, between the outlet of the first expansion valve 13 and the suction side of the compressor 11.
- the refrigerant pressure sensor 47 is attached to the outlet of the low pressure side heat exchanger 16.
- the refrigerant temperature sensor 48 detects the temperature of the refrigerant flowing on the low pressure side of the refrigeration cycle. In the first embodiment, the refrigerant temperature sensor 48 detects the temperature of the refrigerant flowing from the outlet of the outdoor heat exchanger 14 toward the inlet of the low-pressure side heat exchanger 16.
- the battery temperature sensor 49 detects the temperature of the battery 27 mounted on the vehicle. As described above, the battery 27 stores electric power for driving the electric motor for traveling, the components of the refrigeration cycle apparatus 10, and the like.
- the various sensors may be ones that detect measured values obtained by actually measuring temperature and pressure. Or various sensors may detect the estimated value regarding the temperature or pressure of a detection target apparatus according to the physical quantity which has a strong correlation with temperature or pressure.
- the physical quantity is, for example, the temperature of a component device other than the detection target device.
- An operation panel 50 disposed near the instrument panel in the front of the passenger compartment is connected to the input side of the control device 40.
- the operation panel 50 is provided with various operation switches and is operated by a passenger. Operation signals from various operation switches are input to the control device 40.
- the various operation switches on the operation panel 50 include an air conditioner switch, a temperature setting switch, and the like.
- the air conditioner switch sets whether or not to cool the air blown into the vehicle interior by the indoor air conditioning unit 30.
- the temperature setting switch sets a set temperature in the passenger compartment.
- the control device 40 switches the air conditioning mode of the vehicle air conditioner 1 to any one of the heating mode, the cooling mode, and the dehumidifying heating mode based on the target blowing temperature TAO or the like.
- the target air temperature TAO is the target temperature of the air that is blown out into the passenger compartment.
- the control device 40 calculates the target blowing temperature TAO based on the following mathematical formula.
- TAO Kset ⁇ Tset ⁇ Kr ⁇ Tr ⁇ Kam ⁇ Tam ⁇ Ks ⁇ Ts + C
- Tset indicates the vehicle interior set temperature set by the temperature setting switch of the operation panel 50
- Tr indicates the internal air temperature detected by the internal air temperature sensor 41.
- Tam indicates the outside air temperature detected by the outside air temperature sensor 42
- Ts indicates the amount of solar radiation detected by the solar radiation amount sensor 43.
- Kset, Kr, Kam, Ks are control gains
- C is a correction constant.
- Heating mode In the heating mode, the control device 40 brings the first expansion valve 13 into a throttled state and the second expansion valve 15 into a fully opened state. In the heating mode, the control device 40 drives the high temperature side pump 23 and stops the low temperature side pump 25.
- control apparatus 40 determines the operating state of the various control equipment connected to the control apparatus 40 based on the target blowing temperature TAO, the detection signal of the sensor group, and the like.
- the operating states of various control devices are control signals output to the various control devices.
- the control signal output to the first expansion valve 13 is determined so that the supercooling degree of the refrigerant flowing into the first expansion valve 13 approaches a predetermined target supercooling degree.
- the target degree of subcooling is determined so that the coefficient of performance of the cycle (so-called COP) approaches the maximum value.
- the air mix door 36 fully opens the air passage of the heater core 24, and the total flow rate of the blown air that has passed through the cooler core 26 passes through the air passage of the heater core 24. To be determined.
- the high-pressure refrigerant discharged from the compressor 11 flows into the high-pressure side heat exchanger 12, exchanges heat with the cooling water in the high-temperature cooling water circuit 21, and dissipates heat. Thereby, the cooling water of the high temperature cooling water circuit 21 is heated.
- the refrigerant flowing out from the high pressure side heat exchanger 12 flows into the first expansion valve 13 and is depressurized until it becomes a low pressure refrigerant.
- the low-pressure refrigerant decompressed by the first expansion valve 13 flows into the outdoor heat exchanger 14, absorbs heat from the outside air blown from an outdoor blower (not shown), and evaporates.
- the refrigerant that has flowed out of the outdoor heat exchanger 14 flows into the second expansion valve 15. At this time, since the second expansion valve 15 is fully opened, the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 14 flows into the low-pressure side heat exchanger 16 without being depressurized by the second expansion valve 15.
- the cooling water of the low temperature cooling water circuit 22 does not circulate in the low pressure side heat exchanger 16. Therefore, the low-pressure refrigerant that has flowed into the low-pressure side heat exchanger 16 flows out of the low-pressure side heat exchanger 16 with almost no heat absorption from the cooling water in the low-temperature cooling water circuit 22.
- the refrigerant that has flowed out of the low-pressure side heat exchanger 16 flows to the suction side of the compressor 11 and is compressed again by the compressor 11.
- the heat of the high-pressure refrigerant discharged from the compressor 11 by the high-pressure side heat exchanger 12 is radiated to the cooling water of the high-temperature cooling water circuit 21, and the high-temperature cooling water circuit 21 of the high-temperature cooling water circuit 21 is discharged by the heater core 24.
- the heat of the cooling water is dissipated to the air blown into the passenger compartment.
- the refrigeration cycle apparatus 10 can blow out heated air blown into the vehicle interior by operating in the heating mode. That is, the refrigeration cycle apparatus 10 can realize heating of the passenger compartment.
- the control device 40 sets the first expansion valve 13 to a fully open state and the second expansion valve 15 to a throttle state. In the cooling mode, the control device 40 stops the high temperature side pump 23 and drives the low temperature side pump 25.
- control apparatus 40 determines the operating state of the various control equipment connected to the control apparatus 40 based on the target blowing temperature TAO, the detection signal of the sensor group, and the like.
- the control signal output to the second expansion valve 15 is determined so that the supercooling degree of the refrigerant flowing into the second expansion valve 15 approaches the target supercooling degree.
- This target supercooling degree is determined in advance so that the COP approaches the maximum value.
- the control signal output to the servo motor of the air mix door 36 is determined so that the air mix door closes the air passage of the heater core 24 and the total flow rate of the blown air that has passed through the cooler core 26 flows through the cold air bypass passage 35. Is done.
- the high-pressure refrigerant discharged from the compressor 11 flows into the high-pressure side heat exchanger 12.
- the cooling water of the high temperature cooling water circuit 21 is not circulated in the high pressure side heat exchanger 12. Therefore, the refrigerant that has flowed into the high-pressure side heat exchanger 12 flows out of the high-pressure side heat exchanger 12 with little heat exchange with the cooling water in the high-temperature cooling water circuit 21.
- the refrigerant that has flowed out of the high-pressure side heat exchanger 12 flows into the first expansion valve 13.
- the first expansion valve 13 fully opens the refrigerant passage. Therefore, the refrigerant that has flowed out of the high-pressure side heat exchanger 12 flows into the outdoor heat exchanger 14 without being depressurized by the first expansion valve 13.
- the refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger 14 dissipates heat to the outside air blown from the outdoor fan in the outdoor heat exchanger 14.
- the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 14 flows into the second expansion valve 15 and is decompressed and expanded at the second expansion valve 15 until it becomes a low-pressure refrigerant.
- the low-pressure refrigerant decompressed by the second expansion valve 15 flows into the low-pressure side heat exchanger 16, absorbs heat from the cooling water in the low-temperature cooling water circuit 22, and evaporates. Thereby, the cooling water of the low-temperature cooling water circuit 22 is cooled. That is, the air blown into the passenger compartment is cooled by the cooler core 26.
- the refrigerant flowing out from the low-pressure side heat exchanger 16 flows to the suction side of the compressor 11 and is compressed again by the compressor 11.
- the cooling water in the low-temperature cooling water circuit 22 is cooled in the low-pressure side heat exchanger 16 by heat exchange with the low-pressure refrigerant.
- the cooler core 26 the vehicle interior blown air can be cooled by the cooling water.
- the refrigeration cycle apparatus 10 can blow out the cooled air in the vehicle interior into the vehicle interior by operating in the cooling mode. That is, the refrigeration cycle apparatus 10 can realize cooling of the passenger compartment.
- the control device 40 sets the opening degrees of the first expansion valve 13 and the second expansion valve 15 to a predetermined state.
- the opening degree of the first expansion valve 13 is set to a predetermined value, and the opening degree of the second expansion valve 15 is fully opened.
- the control device 40 drives both the high temperature side pump 23 and the low temperature side pump 25.
- control apparatus 40 determines the operating state of the various control equipment connected to the control apparatus 40 based on the target blowing temperature TAO, the detection signal of the sensor group, and the like.
- the air mix door 36 fully opens the air passage of the heater core 24, and the total flow rate of the air that has passed through the cooler core 26 passes through the air passage of the heater core 24. It is determined.
- the control device 40 adjusts the opening of the first expansion valve 13 and the second expansion valve 15 to a predetermined value based on the target blowing temperature TAO, the detection signal of the sensor group, and the like. Thereby, the pressure reduction amount in the first expansion valve 13 and the pressure reduction amount in the second expansion valve 15 are set. And the state defined based on this target blowing temperature TAO etc. is called the normal state in dehumidification heating mode.
- the high-pressure refrigerant discharged from the compressor 11 flows into the high-pressure side heat exchanger 12 and exchanges heat with the cooling water in the high-temperature cooling water circuit 21 to radiate heat. Thereby, the cooling water of the high temperature cooling water circuit 21 is heated.
- the refrigerant flowing out from the high pressure side heat exchanger 12 flows into the first expansion valve 13 and is depressurized until it becomes a low pressure refrigerant.
- the low-pressure refrigerant decompressed by the first expansion valve 13 flows into the outdoor heat exchanger 14 and radiates heat to the outside air blown from the outdoor blower.
- the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 14 flows into the second expansion valve 15.
- the second expansion valve 15 since the second expansion valve 15 is fully opened, the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 14 flows into the low-pressure side heat exchanger 16 without being depressurized by the second expansion valve 15.
- the low-pressure refrigerant that has flowed into the low-pressure side heat exchanger 16 absorbs heat from the cooling water in the low-temperature cooling water circuit 22 and evaporates. Thereby, the cooling water of the low-temperature cooling water circuit 22 is cooled.
- the refrigerant flowing out from the low-pressure side heat exchanger 16 flows to the suction side of the compressor 11 and is compressed again by the compressor 11.
- the vehicle interior blown air cooled and dehumidified by the cooler core 26 can be heated by the heater core 24 and blown out into the vehicle interior.
- dehumidification heating of a vehicle interior is realizable.
- the refrigeration cycle apparatus 10 can be heated to a desired temperature while dehumidifying the interior of the vehicle by operating in the dehumidifying heating mode, and the comfort of the interior of the vehicle can be enhanced.
- the device to be cooled (cooler core 26 in the present embodiment) cooled by the cooling water circulating in the low-temperature cooling water circuit 22 is supercooled
- the temperature of the equipment to be cooled may be below the reference temperature.
- a state in which the cooling target device is supercooled and the temperature of the cooling target device is equal to or lower than the reference temperature is referred to as a supercooling state.
- the device to be cooled is easily overcooled. If the cooling target device is in an overcooled state, the performance inherent in the cooling target device may not be fully exhibited.
- the cooling target device is the cooler core 26 as in the first embodiment
- the cooler core 26 is supercooled to 0 ° C. or less
- the condensed water generated on the surface of the cooler core 26 freezes and forms frost. End up. If frosting of the cooler core 26 occurs, the heat exchange capability of the cooler core 26 is reduced.
- the control device 40 reads the control program shown in FIG. 3 from the ROM of the control device 40 and executes it.
- the control program shown in FIG. 3 is repeatedly executed by the control device 40 while the refrigeration cycle apparatus 10 is operating in the dehumidifying heating mode. However, in conjunction with the outside air temperature sensor 42, when the outside air falls below a predetermined temperature (for example, 5 ° C.), the control device 40 may start execution of the control program.
- a predetermined temperature for example, 5 ° C.
- a supercooling determination is performed to determine whether or not the cooler core 26 may be supercooled.
- control device 40 reads the detection signal from the sensor group and the reference value set in the ROM or the like. And the value based on the detection signal from a sensor group and a reference value are compared, and the presence or absence of possibility that a cooling object apparatus will be overcooled is determined.
- the temperature of the cooler core 26 detected by the cooler core temperature sensor 44 is compared with a reference value (reference temperature) (for example, around 0 ° C.).
- the control device 40 determines that the cooler core 26 may be supercooled (S10: YES). In this case, in order to suppress the frost formation accompanying the supercooling of the cooler core 26, the superheat degree control (S20) mentioned later is performed.
- the controller 40 determines that there is no possibility that the cooler core 26 is overcooled (S10: NO). In this case, the control device 40 ends this control program. Thereafter, the control device 40 starts again the execution of the control program shown in FIG. 3 and performs the process of S10.
- control device 40 performs the superheat degree control in order to suppress the overcooling of the cooler core 26 that is the object to be cooled while maintaining the heating performance in the dehumidifying heating mode.
- the heating performance is, for example, the blowing temperature downstream from the heater core 24.
- the cooling of the cooling target device in the refrigeration cycle apparatus 10 is performed by the cooling water of the low-temperature cooling water circuit 22, it is strongly influenced by the temperature of the cooling water.
- the cooling water circulating in the low-temperature cooling water circuit 22 is cooled by exchanging heat with the low-pressure refrigerant in the low-pressure side heat exchanger 16. Therefore, it is important to control the temperature efficiency of the low-pressure side heat exchanger 16 in order to suppress the device to be cooled from being supercooled.
- the relationship between the temperature efficiency of the air refrigerant heat exchanger (for example, the outdoor heat exchanger 14) and the cooling water refrigerant heat exchanger (for example, the low-pressure side heat exchanger 16), and the degree of superheat of the refrigerant flowing out from these. Will be described with reference to FIG.
- the temperature efficiency of the air refrigerant heat exchanger is illustrated as Ea
- the temperature efficiency of the cooling water refrigerant heat exchanger is illustrated as Ew.
- the relationship between each temperature efficiency and the degree of superheat when the degree of superheat of the refrigerant flowing out from the air refrigerant heat exchanger and the cooling water refrigerant heat exchanger is 1K is assumed to be 100 is shown.
- the temperature efficiency of the air refrigerant heat exchanger gradually decreases as the degree of superheat of the refrigerant flowing out of the air refrigerant heat exchanger increases.
- the temperature efficiency of the cooling water refrigerant heat exchanger decreases as the degree of superheat of the refrigerant flowing out of the cooling water refrigerant heat exchanger increases, and when it exceeds a predetermined value. It has greatly decreased.
- the temperature efficiency of the cooling water refrigerant heat exchanger for cooling water having a specific heat higher than that of air is determined by setting the superheat degree of the refrigerant flowing out to a predetermined value (for example, 5K). If it is larger than the degree, the temperature efficiency of the air refrigerant heat exchanger is greatly reduced.
- the temperature drop of the cooling water is suppressed, the temperature drop of the cooling target device cooled by the cooling water can also be suppressed, so that the cooling target device can be suppressed from being overcooled.
- control device 40 After changing the superheat degree of the refrigerant flowing out from the low pressure side heat exchanger 16 in S20, the control device 40 ends this control program. Thereafter, the control device 40 starts again the execution of the control program shown in FIG. 3 and performs the process of S10.
- control device 40 changes the superheat degree of the refrigerant flowing out from the low-pressure side heat exchanger 16 to a value (for example, 5K or more) larger than that in the normal state.
- the amount of pressure reduction at is larger than the normal state.
- control device 40 controls the degree of superheat of the refrigerant flowing out from the low pressure side heat exchanger 16 from the normal state by controlling the opening degree (that is, the flow path area) of the first expansion valve 13 to be smaller than that in the normal state. Is also changed to a large value (for example, 5K or more).
- the temperature efficiency in the low-pressure side heat exchanger 16 can be reduced by setting the superheat degree of the refrigerant flowing out from the low-pressure side heat exchanger 16 to a value larger than that in the normal state.
- the temperature efficiency of the outdoor heat exchanger 14 which is an air refrigerant heat exchanger maintains a certain level of capacity as shown in FIG. Considering this point, the refrigeration cycle apparatus 10 can ensure the amount of heat absorbed in the outdoor heat exchanger 14 even when the device to be cooled is suppressed from being overcooled.
- the refrigeration cycle apparatus 10 by performing S20, it is possible to prevent overcooling and frosting of the cooler core 26 while maintaining the heating performance in the dehumidifying heating mode. Furthermore, the refrigeration cycle apparatus 10 can prevent a decrease in the air volume due to frost formation on the cooler core 26.
- the opening degree of the first expansion valve 13 is determined so that the degree of superheat of the refrigerant flowing out from the low-pressure side heat exchanger 16 is larger than the normal state (for example, 5K or more). It has been changed by a control command.
- the opening of the second expansion valve 15 is set to a fully open state.
- the high-pressure refrigerant discharged from the compressor 11 flows into the high-pressure side heat exchanger 12, exchanges heat with the cooling water in the high-temperature cooling water circuit 21, and dissipates heat. Thereby, the cooling water of the high temperature cooling water circuit 21 is heated.
- coolant which flowed out from the high pressure side heat exchanger 12 flows in into the 1st expansion valve 13, and is pressure-reduced until it becomes a low pressure refrigerant
- the low-pressure refrigerant decompressed by the first expansion valve 13 flows into the outdoor heat exchanger 14 and dissipates heat to the outside air blown from the outdoor blower. .
- the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 14 flows into the second expansion valve 15.
- the refrigerant that has flowed out of the outdoor heat exchanger 14 is in a gas-liquid two-phase state.
- the 2nd expansion valve 15 is a full open state, the refrigerant
- the low-pressure refrigerant that has flowed into the low-pressure side heat exchanger 16 absorbs heat from the cooling water in the low-temperature cooling water circuit 22 and evaporates. Thereby, the cooling water of the low-temperature cooling water circuit 22 is cooled.
- the air blown into the passenger compartment after being cooled and dehumidified by the cooler core 26 can be heated by the heater core 24 and blown out into the passenger compartment. Thereby, dehumidification heating of a vehicle interior is realizable.
- the refrigeration cycle apparatus 10 can be heated to a desired temperature while dehumidifying the passenger compartment by operating in the dehumidifying heating mode even when the outside air temperature is low, and the comfort in the passenger compartment is enhanced. Can do.
- the two examples shown in FIG. 6 have the same configuration as the refrigeration cycle apparatus 10 according to the first embodiment, except for the presence or absence of superheat degree control by opening degree control of the first expansion valve 13. That is, both of these two examples operate in the dehumidifying heating mode in a low temperature environment, and it is assumed that the cooler core 26 may be supercooled (S10: YES).
- the refrigerant circulating in the refrigeration cycle apparatus 10 is in a low temperature and low pressure state when flowing into the low pressure side heat exchanger 16.
- the temperature at the refrigeration cycle side inlet in the low pressure side heat exchanger 16 is, for example, ⁇ 10 ° C.
- the temperature at the low-temperature cooling water circuit 22 side outlet in the low-pressure side heat exchanger 16 in this case is, for example, ⁇ 7 ° C.
- the cooling water cooled by the low pressure side heat exchanger 16 flows into the cooler core 26.
- the cooler core 26 cools the blown air by exchanging heat between the cooled cooling water and the blown air blown by the indoor blower 32.
- Twa temperature change amount
- the temperature of the blower air on the cooler core 26 is -5 ° C., for example.
- the temperature on the outlet side of the cooler core 26 is the frosting limit value Tf (for example, ⁇ 4 ° C. to ⁇ 2 ° C. ) Will be lower.
- the cooler core 26 cannot be suppressed from being supercooled, and the temperature on the outlet side of the cooler core 26 decreases to a temperature lower than the frosting limit value Tf. End up. In this case, the cooler core 26 is frosted and the ventilation resistance is increased. As a result, the indoor blower 32 cannot blow a predetermined amount of air into the vehicle interior.
- the refrigerant circulating in the refrigeration cycle apparatus 10 is in a low temperature and low pressure state when flowing into the low pressure side heat exchanger 16. Therefore, the temperature at the refrigeration cycle side inlet in the low pressure side heat exchanger 16 is, for example, ⁇ 10 ° C.
- the superheat degree control is performed by the control apparatus 40, the opening degree of the first expansion valve 13 is controlled to be smaller than the normal state, and the superheat of the refrigerant flowing out from the low pressure side heat exchanger 16 is performed.
- the degree is changed to a value larger than the normal state (for example, 5K or more). Thereby, the temperature efficiency in the low voltage
- the low-pressure side heat exchanger 16 performs heat exchange between the low-temperature and low-pressure refrigerant and the cooling water in the low-temperature cooling water circuit 22. Thereby, this cooling water is cooled by heat exchange in the low-pressure side heat exchanger 16.
- the temperature drop of the cooling water in this case is smaller than when the superheat control is not performed.
- the second temperature that is greater than the first temperature change amount Ta between the temperature at the refrigeration cycle side inlet of the low pressure side heat exchanger 16 and the temperature at the low temperature cooling water circuit 22 side outlet of the low pressure side heat exchanger 16.
- a temperature difference of the change amount Tb occurs.
- the temperature at the low-temperature cooling water circuit 22 side outlet in the low-pressure side heat exchanger 16 in this case is, for example, ⁇ 1 ° C.
- the cooling water cooled by the low pressure side heat exchanger 16 flows into the cooler core 26.
- the cooler core 26 cools the blown air by exchanging heat between the cooled cooling water and the blown air blown by the indoor blower 32.
- a temperature difference of the cooler core temperature change amount Twa occurs between the cooling water inflow side and the blown air blowing side in the cooler core 26.
- the cooler core temperature change amount Twa is equal to the case where the above-described superheat degree control is not performed. Therefore, as shown in FIG. 6, the temperature of the blower air on the cooler core 26 in this case is + 1 ° C., for example.
- the cooler core 26 when the cooler core 26 may be supercooled, if the superheat control is performed, the temperature on the outlet side of the cooler core 26 is higher than the frosting limit value Tf (for example, ⁇ 4 ° C. to ⁇ 2 ° C.). Get higher.
- Tf for example, ⁇ 4 ° C. to ⁇ 2 ° C.
- the superheat control By executing the superheat control in this way, it is possible to suppress the supercooling of the cooler core 26, and to maintain the cooler core 26 at a temperature higher than the frosting limit value Tf. That is, according to the vehicle air conditioner 1, it is possible to suppress overcooling and frost formation of the cooler core 26, and it is possible to continue blowing a predetermined amount of air into the vehicle interior by the indoor blower 32.
- the refrigeration cycle apparatus 10 of the first embodiment includes the compressor 11, the high-pressure side heat exchanger 12, the first expansion valve 13, the outdoor heat exchanger 14, and the low-pressure side heat exchanger 16. And a cooler core 26.
- the refrigeration cycle apparatus 10 which concerns on 1st Embodiment has the high temperature cooling water circuit 21 which has the high voltage
- the vehicle air conditioner 1 is configured together with the low-temperature cooling water circuit 22.
- the refrigeration cycle apparatus 10 by appropriately controlling the operations of the refrigeration cycle apparatus 10, the high-temperature cooling water circuit 21, and the low-temperature cooling water circuit 22, it is possible to execute appropriate cooling, heating, and dehumidification heating in the passenger compartment. And comfortable air conditioning in the passenger compartment can be realized.
- an outdoor heat exchanger 14 and a low-pressure side heat exchanger 16 are connected in series on the downstream side of the first expansion valve 13. .
- the controller 40 determines that the cooler core 26 may be supercooled (S10: YES)
- the controller 40 increases the amount of pressure reduction in the first expansion valve 13 and flows out from the low pressure side heat exchanger 16.
- the superheat degree control which raises the superheat degree of the refrigerant
- the temperature efficiency between the refrigerant and the cooling water in the low-pressure side heat exchanger 16 is greatly reduced by increasing the degree of superheat of the refrigerant flowing out from the low-pressure side heat exchanger 16 from the normal state. Can be made.
- the temperature of the cooling water for cooling the cooler core 26 can be maintained at a certain level or more by reducing the temperature efficiency between the refrigerant and the cooling water in the low-pressure side heat exchanger 16. it can.
- the cooler core 26 that is cooled by the cooling water while maintaining the heat absorption amount from the outside air in the outdoor heat exchanger 14 even when operated in the dehumidifying heating mode in a low temperature environment. Supercooling and frost formation can be suppressed.
- pressure side heat exchanger 16 is raised by making the opening degree of the 1st expansion valve 13 smaller than a normal state. That is, other configurations such as a constant pressure valve are not required. That is, according to the refrigeration cycle apparatus 10, it is possible to suppress overcooling and frosting of the cooler core 26 without increasing the number of parts or complicating the cycle configuration.
- control device 40 compares the temperature of the main body of the cooler core 26 detected by the cooler core temperature sensor 44 with a reference value to determine the possibility that the cooler core 26 is supercooled. (S10).
- the refrigeration cycle apparatus 10 it is possible to determine with high accuracy whether or not the cooler core 26 may be supercooled, and it is possible to appropriately suppress overcooling and frosting of the cooler core 26.
- the refrigeration cycle apparatus 10 constitutes the vehicle air conditioner 1 together with the high-temperature cooling water circuit 21 and the low-temperature cooling water circuit 22 as in the first embodiment.
- the configurations of the refrigeration cycle apparatus 10, the high-temperature cooling water circuit 21, the low-temperature cooling water circuit 22, and the indoor air conditioning unit 30 are basically the same as those in the first embodiment.
- positioning of each structure in the refrigerating-cycle apparatus 10 and the content of the superheat degree control in S20 differ.
- the refrigeration cycle apparatus 10 includes a compressor 11, a high-pressure side heat exchanger 12, a first expansion valve 13, an outdoor heat exchanger 14, a second expansion valve 15, and a low-pressure side heat exchanger 16. ing.
- the first expansion valve 13 and the outdoor heat exchanger 14, the second expansion valve 15, and the low pressure side heat exchanger 16 are located downstream of the high pressure side heat exchanger 12. Are connected to each other in parallel to the refrigerant flow.
- the flow of the refrigerant that has flowed out of the high-pressure side heat exchanger 12 is branched into a flow that flows into the first expansion valve 13 and a flow that flows into the second expansion valve 15.
- the high-pressure refrigerant that has flowed into the first expansion valve 13 is depressurized by the first expansion valve 13 until it becomes a low-pressure refrigerant.
- the low-pressure refrigerant decompressed by the first expansion valve 13 flows into the outdoor heat exchanger 14 and absorbs heat from the outside air blown from the outdoor blower.
- the high-pressure refrigerant that has flowed into the second expansion valve 15 is decompressed by the second expansion valve 15 until it becomes a low-pressure refrigerant.
- the second expansion valve 15 according to the second embodiment is in a predetermined throttle state, and its opening degree is a predetermined value.
- the low-pressure refrigerant decompressed by the second expansion valve 15 flows into the low-pressure side heat exchanger 16 and exchanges heat with the cooling water circulating in the low-temperature cooling water circuit 22. Thereby, the cooling water circulating through the low-temperature cooling water circuit 22 is cooled. Therefore, also in the second embodiment, the cooler core 26 is cooled by the cooling water of the low-temperature cooling water circuit 22.
- the refrigerant that has flowed out of the outdoor heat exchanger 14 and the refrigerant that has flowed out of the low-pressure side heat exchanger 16 merge on the upstream side of the compressor 11 and flow into the compressor 11.
- control device 40 when operating in the dehumidifying heating mode, the control device 40 reads the control program shown in FIG. 3 from the ROM of the control device 40 and executes it.
- control device 40 determines whether or not the cooler core 26 may be supercooled in S10. Specifically, also in the second embodiment, the temperature of the cooler core 26 detected by the cooler core temperature sensor 44 is compared with a reference value (for example, around 0 ° C.) stored in the ROM.
- a reference value for example, around 0 ° C.
- control device 40 increases the ratio of the pressure reduction amount of the second expansion valve 15 to the pressure reduction amount of the first expansion valve 13 as a superheat degree control, so that the low pressure side heat is increased.
- the degree of superheat of the refrigerant flowing out of the exchanger 16 is increased.
- control device 40 does not change the opening degree (that is, the flow path area) of the first expansion valve 13 and changes the opening degree (that is, the flow area) of the second expansion valve 15 from the normal state. Also, the degree of superheat of the refrigerant flowing out from the low pressure side heat exchanger 16 is increased to a predetermined value or more (for example, 5K or more).
- pressure side heat exchanger 16 can be reduced.
- the refrigeration cycle apparatus 10 can suppress the temperature fall of the cooling water circulating through the low-temperature cooling water circuit 22 including the low-pressure side heat exchanger 16.
- the refrigeration cycle apparatus 10 can suppress overcooling and frosting of the cooler core 26 that is cooled by the cooling water.
- the temperature efficiency of the outdoor heat exchanger 14 that is an air refrigerant heat exchanger maintains a certain level of capability as shown in FIG. Considering this point, the refrigeration cycle apparatus 10 can ensure the amount of heat absorbed in the outdoor heat exchanger 14 even when the device to be cooled is suppressed from being overcooled.
- the vehicle air conditioner 1 can prevent a decrease in the air volume due to frost formation on the cooler core 26.
- the opening of the first expansion valve 13 is the same as that in the normal state.
- the opening degree of the second expansion valve 15 is determined so that the degree of superheat of the refrigerant flowing out from the low-pressure side heat exchanger 16 is set to a value larger than the normal state (for example, 5K or more). That is, the opening degree of the second expansion valve 15 is changed to be smaller than the normal state by a control command from the control device 40.
- the high-pressure refrigerant discharged from the compressor 11 flows into the high-pressure side heat exchanger 12 and exchanges heat with the cooling water in the high-temperature cooling water circuit 21 to dissipate heat. Thereby, the cooling water of the high temperature cooling water circuit 21 is heated.
- the refrigerant that has flowed out of the high-pressure side heat exchanger 12 branches into a flow toward the first expansion valve 13 and a flow toward the second expansion valve 15.
- the high-pressure refrigerant flowing into the first expansion valve 13 is depressurized until it becomes a low-pressure refrigerant.
- the opening degree of the first expansion valve 13 at this time is the same as the normal state in which the superheat degree control is not performed.
- the low-pressure refrigerant decompressed by the first expansion valve 13 flows into the outdoor heat exchanger 14 and dissipates heat to the outside air blown from the outdoor blower.
- the refrigerant at the outlet of the outdoor heat exchanger 14 is in a gas-liquid two-phase state.
- the high-pressure refrigerant that has flowed into the second expansion valve 15 is depressurized until it becomes a low-pressure refrigerant with a depressurization amount in accordance with the superheat degree control described above.
- the opening degree of the second expansion valve 15 is changed smaller than the normal state in accordance with the superheat control. Therefore, the refrigerant flowing out from the second expansion valve 15 has a lower pressure than the refrigerant flowing out from the first expansion valve 13.
- the low-pressure refrigerant decompressed by the second expansion valve flows into the low-pressure side heat exchanger 16 and absorbs heat from the cooling water in the low-temperature cooling water circuit 22. Evaporate. Thereby, the cooling water of the low-temperature cooling water circuit 22 is cooled.
- the temperature drop of the cooling water cooled in the low-pressure side heat exchanger 16 is less than the normal state. That is, according to the refrigeration cycle apparatus 10, it is possible to suppress the cooling water that cools the cooler core 26 from being overcooled, and thus it is possible to suppress the overcooling and frost formation of the cooler core 26.
- the pressure loss in the low-pressure side heat exchanger 16 is smaller than the pressure loss in the outdoor heat exchanger 14 because the refrigerant flow rate in the outdoor heat exchanger 14 and the refrigerant flow rate in the low-pressure side heat exchanger 16 are different. ing.
- the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 14 joins with the refrigerant flowing out of the low-pressure side heat exchanger 16. It is desirable that the degree of superheat of the refrigerant at the time of merging indicated by a point b7 in FIG. 8 is in a state of 1K to 5K.
- the refrigeration cycle apparatus 10 heats the vehicle interior blown air cooled by the cooler core 26 and dehumidified by the heater core 24 when the superheat control is performed in the dehumidifying heating mode. Can be blown into the passenger compartment. Thereby, dehumidification heating of a vehicle interior is realizable.
- the refrigeration cycle apparatus 10 can be heated to a desired temperature while dehumidifying the interior of the vehicle by operating in the dehumidifying heating mode, and the comfort of the interior of the vehicle can be enhanced.
- the refrigeration cycle apparatus 10 which concerns on 2nd Embodiment reduces the temperature efficiency in the low voltage
- the refrigerating-cycle apparatus 10 can suppress the temperature fall of the cooling water which circulates through the low temperature cooling water circuit 22 containing the low voltage
- the refrigeration cycle apparatus 10 can ensure the amount of heat absorbed in the outdoor heat exchanger 14 while suppressing the device to be cooled from being supercooled.
- the refrigeration cycle apparatus 10 by performing S20, it is possible to prevent overcooling and frosting of the cooler core 26 while maintaining the heating performance in the dehumidifying heating mode. Furthermore, the vehicle air conditioner 1 can prevent a decrease in the air volume due to frost formation on the cooler core 26.
- the operations of the refrigeration cycle apparatus 10, the high-temperature cooling water circuit 21, and the low-temperature cooling water circuit 22 are controlled as in the first embodiment.
- appropriate cooling, heating, and dehumidifying heating in the passenger compartment can be performed, and comfortable air conditioning in the passenger compartment can be realized.
- the side heat exchanger 16 is connected in parallel to the refrigerant flow.
- the control device 40 when it is determined that the cooler core 26 may be supercooled (S10: YES), the control device 40 performs the superheat degree control (S20). Specifically, the superheat degree of the refrigerant flowing out from the low-pressure side heat exchanger 16 is increased by increasing the ratio of the pressure reduction amount of the second expansion valve 15 to the pressure reduction amount of the first expansion valve 13 from the normal state. . Thereby, the refrigerating-cycle apparatus 10 can reduce the temperature efficiency between the refrigerant
- the refrigeration cycle apparatus 10 can maintain the temperature of the cooling water for cooling the cooler core 26 at a certain level or more by reducing the temperature efficiency between the refrigerant and the cooling water in the low-pressure side heat exchanger 16.
- the refrigeration cycle apparatus 10 is cooled by the cooling water while maintaining the amount of heat absorbed from the outside air in the outdoor heat exchanger 14 even when operated in the dehumidifying heating mode in a low temperature environment. Overcooling and frosting of the cooler core 26 can be suppressed.
- the refrigeration cycle apparatus 10 can suppress overcooling and frost formation of the cooler core 26 without requiring another configuration such as a constant pressure valve. That is, this refrigeration cycle apparatus 10 also does not increase the number of parts or complicate the cycle configuration.
- the refrigeration cycle apparatus 10 can also determine with high accuracy whether or not the cooler core 26 may be supercooled.
- the opening of the second expansion valve 15 is made smaller than the normal state without changing the opening of the first expansion valve 13, but this It is not limited to the embodiment.
- the superheat degree of the refrigerant flowing out from the low pressure side heat exchanger 16 may be controlled by the combined opening degree of the first expansion valve 13 and the second expansion valve 15.
- the refrigerant flow distribution to the outdoor heat exchanger 14 and the low pressure side heat exchanger 16 is adjusted according to the ratio of the pressure reduction amount in the first expansion valve 13 and the pressure reduction amount in the second expansion valve 15, and the superheat of the refrigerant flowing out from each is adjusted.
- the degree may be controlled.
- the refrigeration cycle apparatus 10 according to the third embodiment constitutes the vehicle air conditioner 1 together with the high-temperature cooling water circuit 21 and the low-temperature cooling water circuit 22 as in the above-described embodiments.
- the configurations and arrangements of the refrigeration cycle apparatus 10, the high-temperature cooling water circuit 21, the low-temperature cooling water circuit 22, and the indoor air conditioning unit 30 are basically the same as those in the second embodiment.
- the content of the superheat degree control in S20 mainly differs.
- Refrigeration cycle apparatus 10 according to the third embodiment is basically the same arrangement as in the second embodiment. That is, as shown in FIG. 7, in the refrigeration cycle apparatus 10 according to the third embodiment, on the downstream side of the high-pressure side heat exchanger 12, the first expansion valve 13, the outdoor heat exchanger 14, and the second expansion valve 15.
- the low-pressure side heat exchanger 16 is connected in parallel to the refrigerant flow.
- control device 40 when operating in the dehumidifying heating mode, the control device 40 reads the control program shown in FIG. 3 from the ROM of the control device 40 and executes it.
- control device 40 determines whether or not the cooler core 26 may be supercooled.
- the processing content related to this determination is the same as in the above-described embodiment.
- S20 superheat control is executed in order to make the superheat degree of the refrigerant flowing out from the low pressure side heat exchanger 16 larger than the normal state.
- the processing content of this superheat degree control is different from that of the second embodiment.
- the control device 40 periodically opens the opening of the second expansion valve 15 without changing the opening of the first expansion valve 13 (that is, the flow path area). (That is, the flow path area) is changed to be small. Specifically, the control device 40 controls the refrigerant to flow intermittently through the low-pressure heat exchanger 16 by periodically fully closing the second expansion valve 15.
- the state in which the opening degree of each of the first expansion valve 13 and the second expansion valve 15 is a predetermined opening degree corresponds to the normal state in the present disclosure.
- the opening degree of the 1st expansion valve 13 is a predetermined opening degree, and the state where the 2nd expansion valve 15 is fully closed corresponds to the superheat degree increase state in this indication.
- the superheat degree of the refrigerant flowing out from the low-pressure side heat exchanger 16 periodically varies between the normal state superheat degree and the superheat degree immediately before full closure. Bigger than.
- the temperature efficiency in the low-pressure side heat exchanger 16 can be reduced on a time average basis by executing the superheat degree control (S20).
- the refrigeration cycle apparatus 10 suppresses the temperature drop of the cooling target device cooled by the cooling water. can do.
- the refrigeration cycle apparatus 10 can ensure the amount of heat absorbed in the outdoor heat exchanger 14 even when the device to be cooled is suppressed from being supercooled.
- the refrigeration cycle apparatus 10 by performing S20, it is possible to prevent overcooling and frosting of the cooler core 26 while maintaining the heating performance in the dehumidifying heating mode. Furthermore, the vehicle air conditioner 1 can prevent a decrease in the air volume due to frost formation on the cooler core 26.
- the operations of the refrigeration cycle apparatus 10, the high-temperature cooling water circuit 21, and the low-temperature cooling water circuit 22 are controlled as in the second embodiment.
- appropriate cooling, heating, and dehumidifying heating in the passenger compartment can be performed, and comfortable air conditioning in the passenger compartment can be realized.
- the first expansion valve 13 and the outdoor heat exchanger 14 are The refrigerant flows are connected in parallel to each other.
- the control device 40 determines the ratio of the opening of the second expansion valve 15 to the opening of the first expansion valve 13. Is periodically changed between a normal state in which a predetermined value is present and a superheat increase state in which the ratio of the second expansion valve 15 to the opening of the first expansion valve 13 is smaller than that in the normal state (S20).
- the refrigeration cycle apparatus 10 can greatly reduce the temperature efficiency between the refrigerant and the cooling water in the low-pressure side heat exchanger 16 as in the second embodiment.
- the refrigeration cycle apparatus 10 even when operated in the dehumidifying and heating mode in a low temperature environment, the amount of heat absorbed from the outside air in the outdoor heat exchanger 14 is maintained while the cooling water is used. Overcooling and frost formation of the cooled cooler core 26 can be suppressed.
- the refrigeration cycle apparatus 10 according to the third embodiment can exhibit the same effects as those of the second embodiment described above.
- the opening degree of the second expansion valve 15 is periodically fully closed without changing the opening degree of the first expansion valve 13. It is not limited to the embodiment. That is, various modes can be adopted as long as the ratio of the opening of the second expansion valve 15 to the opening of the first expansion valve 13 can be periodically reduced as compared with the normal state.
- the opening degree of the first expansion valve 13 when the opening degree of the first expansion valve 13 is not changed, it is not limited to the case where the second expansion valve 15 is fully closed, and the opening degree of the second expansion valve 15 is made smaller than the normal state. There may be. Further, the opening of the first expansion valve 13 may be periodically made larger than the normal state without changing the opening of the second expansion valve 15.
- the 2nd expansion valve 15 was used as a 2nd pressure reduction part in this indication, it is not limited to this aspect. In the present disclosure, various modes can be adopted as long as the decompression amount of the refrigerant can be changed on the refrigerant flow path flowing from the high pressure side heat exchanger 12 toward the low pressure side heat exchanger 16.
- an on-off valve 15a and a box-type expansion valve 15b located on the downstream side of the on-off valve 15a may be employed.
- the on-off valve 15a opens or blocks the refrigerant flow path from the high-pressure side heat exchanger 12 toward the low-pressure side heat exchanger 16.
- the box-type expansion valve 15b decompresses and expands the liquid-phase refrigerant that has flowed out of the on-off valve 15a to form a low-pressure refrigerant.
- the present invention is not limited to the combination of the on-off valve 15a and the box-type expansion valve 15b in FIG. 9, and various modes can be adopted.
- a fixed throttle may be arranged on the downstream side of the refrigerant flow with respect to the on-off valve 15a. Even if it is this structure, the effect similar to the refrigerating-cycle apparatus 10 which concerns on 3rd Embodiment can be exhibited.
- the cooling object apparatus cooled with the cooling water in the low-temperature cooling water circuit 22 is not limited to the cooler core 26 in the above-described embodiment.
- a fourth embodiment in which a vehicle running battery 27 is employed as a cooling target device in the present disclosure will be described with reference to FIG.
- the refrigeration cycle apparatus 10 includes a compressor 11, an outdoor heat exchanger 12a, a first expansion valve 13, a vehicle cooler 14a, a second expansion valve 15, a low-pressure side heat.
- An exchange 16 is included.
- the second expansion valve 15 and the low pressure side heat exchanger 16 are arranged in series in this order.
- the outdoor heat exchanger 12a in the fourth embodiment dissipates the heat of condensation obtained by condensing the refrigerant discharged from the compressor 11 to the outside of the passenger compartment. That is, the outdoor heat exchanger 12a according to the fourth embodiment functions as a radiator in the present disclosure.
- the vehicle cooler 14a is installed in place of the cooler core 26 installed in the indoor air conditioning unit 30, and cools the vehicle interior by exchanging heat between the refrigerant and the air. That is, the vehicle cooler 14a functions as an evaporator in the present disclosure.
- the low-temperature cooling water circuit 22 in the fourth embodiment includes the low-pressure side heat exchanger 16 and the low-temperature side pump 25 described above, and includes a battery 27 as a cooling target device. That is, the low-temperature cooling water circuit 22 according to the fourth embodiment can cool the battery 27 by circulating the cooling water as the cooling heat medium by driving the low-temperature side pump 25.
- the flow path of the cooling water is arranged along the outer surface of the battery 27 for traveling the vehicle. Therefore, the heat generated in the battery 27 is radiated to the cooling water cooled by the low-pressure side heat exchanger 16 via the cooling water flow path in the low-temperature cooling water circuit 22.
- control apparatus 40 reads the control program shown in FIG. 3 from ROM of the control apparatus 40, and performs it.
- the control device 40 determines whether or not the battery 27 may be overcooled. Specifically, in the fourth embodiment, the temperature of the battery 27 detected by the battery temperature sensor 49 is compared with a reference value (for example, around 10 ° C.) stored in the ROM.
- a reference value for example, around 10 ° C.
- the superheat degree control (S20) is executed as in the first embodiment.
- the execution of the control program is terminated as it is.
- control device 40 performs superheat degree control as in the first embodiment. That is, the control device 40 increases the degree of superheat of the refrigerant flowing out from the low-pressure side heat exchanger 16 by increasing the amount of pressure reduction in the first expansion valve 13 from the normal state.
- the refrigeration cycle apparatus 10 is the cooling which circulates the low temperature cooling water circuit 22 containing the low voltage
- the refrigeration cycle apparatus 10 can suppress the battery 27 that is cooled by the cooling water from being supercooled, and can suppress a decrease in the input and output performance of the battery 27.
- the control device 40 determines that the battery 27 may be supercooled (S10: YES), the superheat degree control (S20). Execute.
- the refrigerating cycle device 10 makes refrigerant and cooling in low-pressure side heat exchanger 16 by making superheat degree of the refrigerant which flows out from low-pressure side heat exchanger 16 larger than a normal state like 1st Embodiment.
- the temperature efficiency with water can be greatly reduced.
- the temperature of the cooling water for cooling the battery 27 can be maintained at a certain level or more by reducing the temperature efficiency between the refrigerant and the cooling water in the low pressure side heat exchanger 16. .
- the battery 27 cooled by the cooling water is supercooled while maintaining the heat absorption amount from the outside air in the vehicle cooler 14a even in a low temperature environment. Can be suppressed.
- the possibility that the battery 27 is supercooled is determined by comparing the temperature of the battery 27 detected by the battery temperature sensor 49 with a reference value. That is, the refrigeration cycle apparatus 10 according to the fourth embodiment can determine with high accuracy whether or not the battery 27 may be supercooled.
- the battery 27 is suppressed from being supercooled by the configuration corresponding to the first embodiment and the superheat degree control, but is not limited to this mode. You may suppress the supercooling of the battery 27 by the structure and superheat degree control corresponding to 2nd Embodiment or 3rd Embodiment.
- the refrigeration cycle apparatus 10 configures the vehicle air conditioner 1 together with the high-temperature cooling water circuit 21 and the low-temperature cooling water circuit 22 as in the first embodiment.
- the refrigeration cycle apparatus 10 includes a compressor 11, a high-pressure side heat exchanger 12, a first expansion valve 13, and a low-pressure side heat exchanger 16, as shown in FIG.
- the second embodiment is different from the first embodiment in that the outdoor heat exchanger 14 and the second expansion valve 15 are not provided.
- the control system in the fifth embodiment is the same as that in the first embodiment described above except that the second expansion valve 15 is excluded from the control target device connected to the output side of the control device 40. It is a configuration.
- the control device 40 executes the control program shown in FIG. 3 when suppressing the cooler core 26 from being overcooled.
- each structure of the high temperature cooling water circuit 21, the low temperature cooling water circuit 22, and the indoor air conditioning unit 30 in a 5th implementation liquid it is the structure similar to 1st Embodiment. Accordingly, in the following description, the same reference numerals as those in the first embodiment indicate the same configuration, and the preceding description is referred to.
- the refrigeration cycle apparatus 10 is configured as a vapor compression refrigerator, and as illustrated in FIG. 11, the compressor 11, the high-pressure side heat exchanger 12, The first expansion valve 13 and the low-pressure side heat exchanger 16 are provided.
- the high-pressure refrigerant discharged from the compressor 11 flows into the high-pressure side heat exchanger 12 as in the first embodiment, and the high-temperature cooling water circuit 21.
- the heat is exchanged with the cooling water in order to dissipate heat.
- the cooling water of the high temperature cooling water circuit 21 is heated. Therefore, the compressor 11 functions as a compressor in the present disclosure, and the high-pressure side heat exchanger 12 functions as a radiator in the present disclosure.
- the refrigerant flowing out from the high pressure side heat exchanger 12 flows into the first expansion valve 13 and is depressurized until it becomes a low pressure refrigerant.
- the refrigerant whose pressure has been reduced to the low-pressure refrigerant in the first expansion valve 13 flows into the low-pressure side heat exchanger 16 as it is, and exchanges heat with the cooling water circulating in the low-temperature cooling water circuit 22. That is, the first expansion valve 13 functions as a pressure reducing unit in the present disclosure, and the low pressure side heat exchanger 16 functions as a heat medium cooling evaporator in the present disclosure.
- the cooler core 26 is cooled by the cooling water of the low-temperature cooling water circuit 22. That is, the cooler core 26 corresponds to a cooling target device in the present disclosure. Then, the refrigerant that has flowed out of the low-pressure side heat exchanger 16 flows into the compressor 11 again and circulates through the refrigeration cycle apparatus 10.
- control device 40 reads the control program shown in FIG. 3 from the ROM of the control device 40 and executes it, thereby suppressing the cooler core 26 from being overcooled.
- control device 40 determines whether or not the cooler core 26 may be supercooled in S10. Specifically, also in the fifth embodiment, the temperature of the cooler core 26 detected by the cooler core temperature sensor 44 is compared with a reference value (for example, around 0 ° C.) stored in the ROM.
- a reference value for example, around 0 ° C.
- control device 40 changes the superheat degree of the refrigerant flowing out from the low-pressure side heat exchanger 16 to a value larger than the normal state (for example, 5K or more) as superheat degree control.
- the amount of pressure reduction in the first expansion valve 13 is made larger than that in the normal state.
- control device 40 controls the degree of superheat of the refrigerant flowing out from the low pressure side heat exchanger 16 from the normal state by controlling the opening degree (that is, the flow path area) of the first expansion valve 13 to be smaller than that in the normal state. Is also changed to a large value (for example, 5K or more).
- the temperature efficiency in the low-pressure side heat exchanger 16 can be reduced.
- the said refrigeration cycle apparatus 10 can suppress that the cooler core 26 is overcooled by suppressing the temperature fall of the cooling water which circulates through the low temperature cooling water circuit 22 including the low pressure side heat exchanger 16.
- the compressor 11 As described above, according to the refrigeration cycle apparatus 10 according to the fifth embodiment, similarly to the first embodiment, the compressor 11, the high-pressure side heat exchanger 12, the first expansion valve 13, and the low-pressure side heat exchanger.
- the high-temperature cooling water circuit 21, and the low-temperature cooling water circuit 22 that are configured of 16, comfortable air conditioning in the passenger compartment can be realized.
- the control device 40 when it is determined that the cooler core 26 may be supercooled (S10: YES), the control device 40 performs the superheat degree control (S20). Specifically, the degree of superheat of the refrigerant flowing out from the low pressure side heat exchanger 16 is increased by increasing the amount of pressure reduction in the first expansion valve 13 from the normal state.
- the refrigeration cycle apparatus 10 can greatly reduce the temperature efficiency between the refrigerant and the cooling water in the low-pressure side heat exchanger 16 as in the first embodiment.
- the refrigeration cycle apparatus 10 can maintain the temperature of the cooling water that cools the cooler core 26 at a certain level or more by reducing the temperature efficiency between the refrigerant and the cooling water in the low-pressure side heat exchanger 16.
- the refrigeration cycle apparatus 10 can suppress overcooling and frost formation of the cooler core 26 cooled by the cooling water. Moreover, the refrigerating cycle apparatus 10 which concerns on 5th Embodiment can suppress that the cooler core 26 is overcooled, without requiring other structures, such as a constant pressure valve. That is, this refrigeration cycle apparatus 10 also does not increase the number of parts or complicate the cycle configuration.
- the cooling target device in the present disclosure is not limited to the cooler core 26 and the battery 27 in each of the above-described embodiments.
- the following devices can be employed as the cooling target devices in the present disclosure.
- an inverter that mutually converts electricity into direct current and alternating current may be employed as the cooling target device in the present disclosure. This is because when the inverter is supercooled by the cooling water, the switching element is supercooled and the possibility of condensation is increased.
- a DC-DC converter that converts voltage may be employed as the cooling target device in the present disclosure. This is because when the DC-DC converter is supercooled by the cooling water, the switching element is supercooled and the possibility of dew condensation increases.
- a water-cooled intercooler for cooling the sucked supercharger may be adopted as the cooling target device in the present disclosure. This is because when the water-cooled intercooler is supercooled by the cooling water, the condensed water generated by the supercooling flows into the engine and causes engine failure.
- the cooler core temperature sensor 44 detects whether or not the cooler core 26 as the cooling target device may be supercooled. Although it determined using the temperature of the cooler core 26, it is not limited to this. If it is possible to determine whether or not the cooler core 26 may be supercooled, various modes can be adopted.
- the temperature of the air that has passed through the cooler core 26 detected by the cold air blowing temperature sensor 45 shown in FIG. 2 is compared with a reference value (for example, around 0 ° C.) stored in the ROM. You may go by.
- a reference value for example, around 0 ° C.
- the temperature of the cooling water circulating through the low-temperature cooling water circuit 22 detected by the cooling water temperature sensor 46 shown in FIG. 2 and the reference value stored in the ROM (for example, around 0 ° C.) It may be done by comparing with.
- the pressure of the refrigerant flowing on the low pressure side of the refrigeration cycle detected by the refrigerant pressure sensor 47 shown in FIG. It may be done by comparing with.
- the temperature of the refrigerant flowing on the low pressure side of the refrigeration cycle detected by the refrigerant temperature sensor 48 shown in FIG. 2 and a reference value (for example, around 0 ° C.) stored in the ROM are calculated. You may carry out by comparing.
- the overcooling of the cooler core 26 may be comprehensively determined using a plurality of physical quantities detected by various sensors.
- the high-temperature cooling water generated in the high-pressure side heat exchanger 12 is supplied to the heater core 24 by the high-temperature side pump 23, and heat is exchanged by the indoor blower 32 to perform heating. It is not limited to this aspect.
- an indoor heat exchanger for exchanging heat between the high-pressure refrigerant and the air may be installed in the indoor air conditioning unit 30, and the indoor fan 32 may be operated to perform heat exchange to perform heating.
- cooling water is used as a heat medium for cooling the device to be cooled, but various media such as oil may be used as the heat medium.
- Nanofluid may be used as the heat medium.
- a nanofluid is a fluid in which nanoparticles having a particle size of the order of nanometers are mixed.
- the effect of improving the thermal conductivity in a specific temperature range the effect of increasing the heat capacity of the heat medium, the effect of preventing the corrosion of metal pipes and the deterioration of rubber pipes, and the heat medium at an extremely low temperature
- liquidity of can be acquired.
- Such an effect varies depending on the particle configuration, particle shape, blending ratio, and additional substance of the nanoparticles.
- the thermal conductivity can be improved, it is possible to obtain the same cooling efficiency even with a small amount of heat medium as compared with the cooling water using ethylene glycol.
- the heat capacity of the heat medium can be increased, the amount of cold storage heat due to the sensible heat of the heat medium itself can be increased.
- the aspect ratio of the nanoparticles is preferably 50 or more. This is because sufficient thermal conductivity can be obtained.
- the aspect ratio is a shape index representing the aspect ratio of the nanoparticles.
- Nanoparticles containing any of Au, Ag, Cu and C can be used. Specifically, Au nanoparticle, Ag nanowire, CNT, graphene, graphite core-shell nanoparticle, Au nanoparticle-containing CNT, and the like can be used as the constituent atoms of the nanoparticle.
- the CNT is a carbon nanotube.
- the graphite core-shell nanoparticle is a particle body having a structure such as a carbon nanotube surrounding the atom.
- a chlorofluorocarbon refrigerant is used as the refrigerant, but the type of refrigerant is not limited to this.
- a refrigerant in the present disclosure a natural refrigerant such as carbon dioxide, a hydrocarbon refrigerant, or the like may be used.
- the refrigeration cycle apparatus 10 in each embodiment described above constitutes a subcritical refrigeration cycle in which the high-pressure side refrigerant pressure does not exceed the critical pressure of the refrigerant
- the supercritical state in which the high-pressure side refrigerant pressure exceeds the critical pressure of the refrigerant You may comprise the refrigerating cycle.
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Abstract
冷凍サイクル装置は、圧縮機(11)、放熱器(12、12a)、減圧部(13、15)、蒸発器(14、14a)、熱媒体冷却蒸発器(16)、冷却対象機器(26、27)、検出部(44、45、46、47、48、49)、および制御装置(40)を備える。熱媒体冷却蒸発器は、減圧部にて減圧された冷媒と、空気よりも比熱の大きな冷却用熱媒体とを熱交換させて冷却用熱媒体を冷却する。冷却対象機器は、熱媒体冷却蒸発器にて冷媒と熱交換した冷却用熱媒体によって冷却される。検出部は、冷却対象機器が所定の基準温度以下となる過冷却を検出する。制御装置は、検出部が冷却対象機器の過冷却を検出した際に、熱媒体冷却蒸発器から流出する冷媒の過熱度を、冷却対象機器の過冷却を検出していない状態よりも上昇させる。
Description
本出願は、当該開示内容が参照によって本出願に組み込まれた、2016年8月30日に出願された日本特許出願2016-167743号および2017年5月25日に出願された日本特許出願2017-103377号を基にしている。
本開示は、冷媒と外気とを熱交換させる熱交換器を有する冷凍サイクル装置に関する。
従来、冷凍サイクル装置は、圧縮機と凝縮器と減圧部と蒸発器とを有して構成されており、例えば、車両用空調装置に用いられている。
このような冷凍サイクル装置に関する技術として、特許文献1に記載された技術が知られている。特許文献1に記載されている冷凍サイクル装置は、圧縮機と室内凝縮器と第1膨張弁と第2膨張弁と室外熱交換器と室内蒸発器とを有して構成されている。
この冷凍サイクル装置は、冷媒回路構成を切り替えることによって、冷房モード、暖房モード、除湿暖房モードに切り替えることができる。
除湿暖房モードでは、冷凍サイクル装置は、室内蒸発器と室外熱交換器とを並列的に接続して、双方で冷媒を蒸発させる冷媒回路構成に切り替えられる。この場合、室内蒸発器において、室内に送風される送風空気が冷媒と熱交換することで冷却される。そして、室外熱交換器において、送風空気を再加熱する為の熱を外気から吸熱している。
特許文献1のように除湿暖房を行う場合、送風空気を除湿する為に、室内蒸発器を冷却対象機器として冷却する必要がある。一方で、室内蒸発器を過冷却してしまうと、室内蒸発器の表面で発生した凝縮水が凍結して着霜してしまう。この着霜によって、室内蒸発器の熱交換能力が低下してしまう。
つまり、特許文献1のような冷凍サイクル装置では、過冷却にならない温度に保ちつつ、室内蒸発器を冷却しなければならない。
一方、室内凝縮器にて送風空気を充分に加熱するためには、室内熱交換器の冷媒蒸発温度を外気温より低い温度に制御しなければならない。特に、冬場のように外気温が低い場合、室内熱交換器の冷媒蒸発温度を0℃より低い温度に制御する必要がある。
これらの点に対応する為に、特許文献1に記載された冷凍サイクル装置は、冷媒の流れに関して室内蒸発器の下流側に定圧弁を配置することで、室内蒸発器の冷媒蒸発温度を0℃以上に維持するように構成されている。
しかしながら、特許文献1に記載された冷凍サイクル装置のように、定圧弁を採用すると、部品点数の増加やサイクル構成の複雑化を招いてしまう。又、冷房モードでは定圧弁において圧損が生じてしまう為、冷房性能を低下させる要因となってしまう。
本開示は、これらの点に鑑みて、定圧弁を用いることなく、低温環境下においても冷却対象機器が過冷却されることを抑制可能な冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
本開示の第1態様に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機、放熱器、減圧部、蒸発器、熱媒体冷却蒸発器、冷却対象機器、検出部、および制御装置を備える。圧縮機は、冷媒を圧縮して吐出する。放熱器は、圧縮機から吐出された冷媒を放熱させる。減圧部は、放熱器にて放熱した冷媒を減圧させる。蒸発器は、減圧部にて減圧された冷媒と空気とを熱交換させて冷媒を蒸発させる。熱媒体冷却蒸発器は、減圧部にて減圧された冷媒と、空気よりも比熱の大きな冷却用熱媒体とを熱交換させて冷却用熱媒体を冷却する。冷却対象機器は、熱媒体冷却蒸発器にて冷媒と熱交換した冷却用熱媒体によって冷却される。検出部は、冷却対象機器が所定の基準温度以下となる過冷却を検出する。制御装置は、検出部が冷却対象機器の過冷却を検出した際に、熱媒体冷却蒸発器から流出する冷媒の過熱度を、冷却対象機器の過冷却を検出していない状態よりも上昇させる。
これによれば、検出部が冷却対象機器の過冷却を検出した際に、熱媒体冷却蒸発器から流出する冷媒の過熱度は、制御装置によって、冷却対象機器の過冷却を検出していない状態よりも上昇させられる。
熱媒体冷却蒸発器から流出する冷媒の過熱度を上昇させると、熱媒体冷却蒸発器における冷媒と冷却用熱媒体との間の熱交換効率は大きく低下する。
これにより、冷凍サイクル装置は、低温環境下においても、蒸発器における外気からの吸熱量を保ちつつ、冷却用熱媒体の温度低下を抑制できる。従って、この冷凍サイクル装置は、冷却用熱媒体による冷却対象機器が過冷却されることを抑制できる。
又、第1態様によれば、制御装置によって、熱媒体冷却蒸発器から流出する冷媒の過熱度を上昇させる制御を行う為、定圧弁等の他の構成を必要としない。即ち、部品点数の増加やサイクル構成の複雑化を招くことなく、冷却対象機器が過冷却されることを抑制することができる。
更に、第1態様の冷凍サイクル装置を車両用空調装置に用いた場合においても定圧弁等の構成がない為、冷房時に圧損が生じることはない。即ち、定圧弁等に起因する冷房性能の低下を抑制することができる。
本開示の第2態様に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機、放熱器、減圧部、熱媒体冷却蒸発器、冷却対象機器、検出部、および制御装置を備える。圧縮機は、冷媒を圧縮して吐出する。放熱器は、圧縮機から吐出された冷媒を放熱させる。減圧部は、放熱器にて放熱した冷媒を減圧させる。熱媒体冷却蒸発器は、減圧部にて減圧された冷媒と、空気よりも比熱の大きな冷却用熱媒体とを熱交換させて冷却用熱媒体を冷却する。冷却対象機器は、熱媒体冷却蒸発器にて冷媒と熱交換した冷却用熱媒体によって冷却される。検出部は、冷却対象機器が所定の基準温度以下となる過冷却を検出する。制御装置は、検出部が冷却対象機器の過冷却を検出した際に、熱媒体冷却蒸発器から流出する冷媒の過熱度を、冷却対象機器の過冷却を検出していない状態よりも上昇させる。
これによれば、検出部が冷却対象機器の過冷却を検出した際に、熱媒体冷却蒸発器から流出する冷媒の過熱度は、制御装置によって、冷却対象機器の過冷却を検出していない状態よりも上昇させられる。
熱媒体冷却蒸発器から流出する冷媒の過熱度を上昇させると、熱媒体冷却蒸発器における冷媒と冷却用熱媒体との間の熱交換効率は大きく低下する。これにより、当該冷凍サイクル装置は、低温環境下においても冷却用熱媒体の温度低下を抑制でき、冷却用熱媒体による冷却対象機器が過冷却されることを抑制できる。
又、当該冷凍サイクル装置は、制御装置によって、熱媒体冷却蒸発器から流出する冷媒の過熱度を上昇させる制御を行う為、定圧弁等の他の構成を必要としない。即ち、当該冷凍サイクル装置は、部品点数の増加やサイクル構成の複雑化を招くことなく、冷却対象機器が過冷却されることを抑制することができる。
更に、当該冷凍サイクル装置を車両用空調装置に用いた場合においても定圧弁等の構成がない為、冷房時に圧損が生じることはない。即ち、定圧弁等に起因する冷房性能の低下を抑制することができる。
本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。
第1実施形態における冷凍サイクル装置の全体構成図である。
第1実施形態における冷凍サイクル装置の制御系を示すブロック図である。
第1実施形態における過熱度制御に関する処理の流れを示すフローチャートである。
空気冷媒熱交換器及び冷却水冷媒熱交換器の温度効率と、過熱度との関係を示す説明図である。
第1実施形態に係る冷凍サイクル装置の除湿暖房モードにおける冷媒の状態を示すモリエル線図である。
第1実施形態における過熱度制御の有無と冷却対象機器の温度との関係を示す説明図である。
第2実施形態における冷凍サイクル装置の全体構成図である。
第2実施形態に係る冷凍サイクル装置の除湿暖房モードにおける冷媒の状態を示すモリエル線図である。
第3実施形態における冷凍サイクル装置の部分構成図である。
第4実施形態における冷凍サイクル装置の部分構成図である。
第5実施形態における冷凍サイクル装置の全体構成図である。
以下、実施形態について図に基づいて説明する。以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
(第1実施形態)
本開示に係る冷凍サイクル装置を、車室内空間を適切な温度に調整するために用いられる車両用空調装置に適用した実施形態(第1実施形態)に基づいて、図面を参照しつつ詳細に説明する。
本開示に係る冷凍サイクル装置を、車室内空間を適切な温度に調整するために用いられる車両用空調装置に適用した実施形態(第1実施形態)に基づいて、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図1に示すように、第1実施形態に係る冷凍サイクル装置10は、車室内空間を適切な温度に調整するための車両用空調装置1を構成する車両用冷凍サイクル装置である。
この冷凍サイクル装置10は、エンジン(換言すれば内燃機関)および走行用電動モータから車両走行用の駆動力を得るハイブリッド自動車に適用されている。第1実施形態におけるハイブリッド自動車は、プラグインハイブリッド自動車として構成されている。
即ち、このハイブリッド自動車は、車両停車時に外部電源(換言すれば商用電源)から供給された電力を、車両に搭載されたバッテリ27に充電することができる。そして、バッテリ27としては、例えば、リチウムイオン電池を挙げることができる。
又、ハイブリッド自動車において、エンジンから出力される駆動力は、車両走行用として用いられるのみならず、発電機を作動させる為にも用いられる。即ち、バッテリ27には、発電機にて発電された電力および外部電源から供給された電力が蓄えられる。
バッテリ27に蓄えられた電力は、走行用電動モータのみならず、冷凍サイクル装置10を構成する電動式構成機器をはじめとする各種車載機器に供給される。
図1に示すように、車両用空調装置1は、冷凍サイクル装置10と、室内空調ユニット30を有して構成されている。
そして、冷凍サイクル装置10は、蒸気圧縮式冷凍機として構成されている。この冷凍サイクル装置10は、圧縮機11、高圧側熱交換器12、第1膨張弁13、室外熱交換器14、第2膨張弁15および低圧側熱交換器16を有している。
この冷凍サイクル装置10では、冷媒としてフロン系冷媒を用いている。即ち、この冷凍サイクル装置10は、高圧側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している。
圧縮機11は、冷凍サイクル装置10の冷媒を吸入して圧縮して吐出する。そして、圧縮機11は、バッテリ27から供給される電力によって駆動される電動圧縮機、又はベルトによって駆動される可変容量圧縮機によって構成されている。
高圧側熱交換器12は、圧縮機11から吐出された高圧側冷媒と、後述する高温冷却水回路21の冷却水とを熱交換させることによって高圧側冷媒を凝縮させる。この高圧側熱交換器12は、いわゆる凝縮器として機能する。
第1膨張弁13は、高圧側熱交換器12から流出した液相冷媒を減圧膨張させる。つまり、第1膨張弁13は、本開示における減圧部を構成し、第1減圧部として機能する。
そして、第1膨張弁13は、弁体と電動アクチュエータとを備え、電気式の可変絞り機構を有して構成されている。弁体は、冷媒通路の通路開度(換言すれば絞り開度)を変更可能に構成されている。電動アクチュエータは、弁体の絞り開度を変化させるステッピングモータを有している。
第1膨張弁13における可変絞り機構は、絞り開度を全開した際に冷媒通路を全開する全開機能を有している。つまり、第1膨張弁13は、冷媒通路を全開にすることで冷媒の減圧作用を発揮させないようにすることができる。第1膨張弁13は、後述する制御装置40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。
室外熱交換器14は、第1膨張弁13から流出した冷媒と外気とを熱交換させる空気冷媒熱交換器である。室外熱交換器14を流通する冷媒の温度が外気の温度よりも低い場合、室外熱交換器14は、外気の熱を冷媒に吸熱させる吸熱器として機能する。室外熱交換器14を流通する冷媒の温度が外気の温度よりも高い場合、室外熱交換器14は、冷媒の熱を外気に放熱させる放熱器として機能する。
そして、室外熱交換器14には、図示しない室外送風機によって外気が送風される。室外送風機は、ファンを電動モータにて駆動する電動送風機によって構成されており、室外熱交換器14へ向けて外気を送風する。そして、室外熱交換器14および室外送風機は、車両の最前部に配置されている。従って、車両の走行時には室外熱交換器14に走行風を当てることができる。
第2膨張弁15は、高圧側熱交換器12よりも冷媒の流れにおける下流側に配置されている。第1実施形態においては、第2膨張弁15は、室外熱交換器14の下流側に配置されている。
この第2膨張弁15は、高圧側熱交換器12から流出した液相冷媒を減圧膨張させることができる。第2膨張弁15は、本開示における減圧部を構成し、第2減圧部として機能させることができる。
そして、第2膨張弁15は、弁体と電動アクチュエータとを備えている。弁体は、冷媒通路の通路開度(換言すれば絞り開度)を変更可能に構成されている。電動アクチュエータは、弁体の絞り開度を変化させるステッピングモータを有している。第2膨張弁15は、制御装置40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。
第2膨張弁15は、電気式の可変絞り機構を有して構成されている。第2膨張弁15における可変絞り機構は、絞り開度を全開した際に冷媒通路を全開する全開機能と、絞り開度を全閉した際に冷媒通路を全閉する全閉機能とを有している。
つまり、第2膨張弁15は、冷媒通路を全開にすることで冷媒の減圧作用を発揮させないようにすることができる。又、第2膨張弁15は、冷媒通路を全閉にすることで冷媒の流れを遮断することもできる。
低圧側熱交換器16は、第2膨張弁15を流出した低圧冷媒と、後述する低温冷却水回路22の冷却水とを熱交換させることによって低圧冷媒を蒸発させる。この低圧側熱交換器16は、いわゆる蒸発器であり、本開示における熱媒体冷却蒸発器として機能する。低圧側熱交換器16で蒸発した気相冷媒は圧縮機11に吸入されて圧縮される。
高温冷却水回路21は、上述した高圧側熱交換器12、高温側ポンプ23及びヒータコア24を有して構成されている。高温冷却水回路21は、高温側ポンプ23の駆動によって熱媒体としての冷却水を循環させ、高圧側熱交換器12やヒータコア24において熱交換させる。
高温冷却水回路21における冷却水は、熱媒体としての流体で高温熱媒体である。本実施形態では、高温冷却水回路21の冷却水として、少なくともエチレングリコール、ジメチルポリシロキサンもしくはナノ流体を含む液体、または不凍液体が用いられている。
高温側ポンプ23は、高温冷却水回路21において冷却水を吸入して吐出する電動式の熱媒体ポンプである。高温側ポンプ23は、その駆動によって、高温冷却水回路21の冷却水を循環させることができる。
ヒータコア24は、高温冷却水回路21の冷却水と車室内へ送風される空気とを熱交換させて車室内へ送風される空気を加熱する。即ち、ヒータコア24は、高温側熱媒体熱交換器である。
このヒータコア24では、冷却水が顕熱変化にて車室内へ送風される空気に放熱する。即ち、ヒータコア24では、冷却水が車室内へ送風される空気に放熱しても冷却水が液相を保ち、相変化することはない。
低温冷却水回路22は、上述した低圧側熱交換器16、低温側ポンプ25及びクーラコア26を有して構成されている。低温冷却水回路22は、低温側ポンプ25の駆動によって熱媒体としての冷却水を循環させ、低圧側熱交換器16やクーラコア26で熱交換させる。
低温冷却水回路22における冷却水は、熱媒体としての流体であり、本開示における冷却用熱媒体に相当する。本実施形態では、低温冷却水回路22の冷却水として、少なくともエチレングリコール、ジメチルポリシロキサンもしくはナノ流体を含む液体、または不凍液体が用いられている。
低温側ポンプ25は、冷却水を吸入して吐出する電動式の熱媒体ポンプである。
クーラコア26は、低温冷却水回路22の冷却水と車室内へ送風される空気とを熱交換させて車室内へ送風される空気を冷却する低温側熱媒体熱交換器である。クーラコア26では、冷却水が顕熱変化にて車室内へ送風される空気から吸熱する。即ち、クーラコア26では、冷却水が車室内へ送風される空気から吸熱しても冷却水が液相のままで相変化しない。
次に、車両用空調装置1を構成する室内空調ユニット30について、図面を参照しつつ説明する。室内空調ユニット30は、車室内最前部の計器盤(例えば、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、その外殻を形成するケーシング31内に、ヒータコア24、クーラコア26、室内送風機32、内外気切替装置33、冷風バイパス通路35、エアミックスドア36等を収容している。
そして、ケーシング31は、車室内送風空気の空気通路を形成している。このケーシング31は、一定の弾性を有し、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。
内外気切替装置33は、ケーシング31内の送風空気流れ最上流側に配置されている。この内外気切替装置33は、車室内空気(内気)と外気とを切替導入する。具体的には、内外気切替装置33には、ケーシング31内に内気を導入させる内気導入口および外気を導入させる外気導入口が形成されている。
更に、内外気切替装置33の内部には、内外気切替ドアが配置されている。内外気切替ドアは、内気導入口および外気導入口の開口面積を連続的に調整し、内気の風量と外気の風量との風量割合を変化させる。
室内送風機32は、ケーシング31の内部において、内外気切替装置33の空気流れ下流側に配置されている。室内送風機32は、内外気切替装置33を介して導入された空気を車室内に向けて送風する。
具体的には、室内送風機32は、遠心多翼ファン32a(シロッコファン)を電動モータ32bにて駆動する電動送風機である。後述する制御装置40から出力される制御信号(制御電圧)によって、室内送風機32の回転数(送風量)が制御される。
図1に示すように、ヒータコア24及びクーラコア26は、室内送風機32の空気流れ下流側に配置されている。そして、クーラコア26は、車室内送風空気の流れに関してヒータコア24よりも上流側に配置されている。
又、ケーシング31内には、ヒータコア24を迂回させてクーラコア26を通過した空気を流す冷風バイパス通路35が形成されている。
エアミックスドア36は、クーラコア26の空気流れ下流側であって、且つ、ヒータコア24の空気流れ上流側に配置されている。エアミックスドア36は、ケーシング31に対して回転可能に支持された回転軸と、回転軸に結合されたドア基板部とを有している。
エアミックスドア36の回転軸は、サーボモータによって駆動される。このサーボモータの作動は、制御装置40によって制御される。従って、エアミックスドア36は、クーラコア26通過後の空気のうち、ヒータコア24を通過させる空気と冷風バイパス通路35を通過させる空気との風量割合を調整することができる。
そして、ヒータコア24の空気流れ下流側及び冷風バイパス通路35の空気流れ下流側には、混合空間が形成されている。この混合空間は、ヒータコア24を通過した空気と冷風バイパス通路35を通過した空気とを混合させる際に用いられる。
更に、ケーシング31の送風空気流れ最下流側には、図示しない吹出口が配置されている。この吹出口は、混合空間にて混合された空調風を、空調対象空間である車室内へ吹き出すように形成されている。
具体的には、ケーシング31の吹出口として、車室内の乗員の上半身へ空調風を吹き出すフェイス吹出口、乗員の足元へ空調風を吹き出すフット吹出口、および車両前面窓ガラスの内側面へ空調風を吹き出すデフロスタ吹出口が設けられている。
従って、エアミックスドア36によって、高圧側熱交換器12を通過させる空気と冷風バイパス通路35を通過させる空気との風量割合を調整することで、混合空間にて混合された空調風の温度が調整される。これにより、各吹出口から吹き出される空調風の温度が調整される。
更に、フェイス吹出口、フット吹出口、及びデフロスタ吹出口の送風空気流れ上流側には、フェイス吹出口の開口面積を調整するフェイスドア、フット吹出口の開口面積を調整するフットドア、及びデフロスタ吹出口の開口面積を調整するデフロスタドアが配置されている。
これらのフェイスドア、フットドア、及びデフロスタドアは、吹出口モードを切り替える為の構成であって、リンク機構等を介して、後述する制御装置40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サーボモータによって駆動される。
次に、冷凍サイクル装置10の制御系について、図2を参照しつつ説明する。制御装置40は、冷凍サイクル装置10を構成する各種制御対象機器の作動を制御する。この制御装置40は、CPU、ROM及び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、制御装置40は、ROM内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行う。即ち、制御装置40のROMには、図3に示す制御プログラムが記憶されている。
制御装置40の出力側には、各種制御対象機器が接続されている。制御装置40によって制御される制御対象機器は、圧縮機11、第1膨張弁13、第2膨張弁15、高温側ポンプ23及び低温側ポンプ25等である。
制御装置40のうち圧縮機11の電動モータを制御するソフトウェア及びハードウェアは、冷媒吐出能力制御部として機能する。又、制御装置40のうち第1膨張弁13を制御するソフトウェア及びハードウェアは、第1減圧量制御部として機能する。そして、制御装置40のうち第2膨張弁15を制御するソフトウェア及びハードウェアは、第2減圧量制御部として機能する。
更に、制御装置40のうち高温側ポンプ23を制御するソフトウェア及びハードウェアは、高温側熱媒体流量制御部として機能する。又、制御装置40のうち低温側ポンプ25を制御するソフトウェア及びハードウェアは、低温側熱媒体流量制御部として機能する。
制御装置40の入力側には、種々のセンサを含むセンサ群が接続されている。本実施形態では、センサ群は、内気温度センサ41、外気温度センサ42、日射量センサ43、クーラコア温度センサ44、冷風吹出温度センサ45、冷却水温度センサ46、冷媒圧力センサ47、冷媒温度センサ48、バッテリ温度センサ49を含んでいる。クーラコア温度センサ44、冷風吹出温度センサ45、冷却水温度センサ46、冷媒圧力センサ47、冷媒温度センサ48、バッテリ温度センサ49は、本開示の検出部に相当する。
内気温度センサ41は、車室内温度Trを検出する。外気温度センサ42は、外気温Tamを検出する。日射量センサ43は、車室内の日射量Tsを検出する。
クーラコア温度センサ44は、クーラコア26本体の温度を検出する。クーラコア温度センサ44は、クーラコア26を構成するフィン又はタンクに取り付けられている。
冷風吹出温度センサ45は、クーラコア26を通過した空気の温度を検出する。冷風吹出温度センサ45は、クーラコア26の空気流れ下流側、且つエアミックスドア36及びヒータコア24の空気流れ上流側に配置されている。
冷却水温度センサ46は、低温冷却水回路22を循環する冷却水の温度を検出する。冷却水温度センサ46は、低圧側熱交換器16とクーラコア26の間を流れる冷却水の管路に対して取り付けられている。
冷媒圧力センサ47は、冷凍サイクルの低圧側を流れる冷媒の圧力を検出する。低圧側とは、例えば、第1膨張弁13の流出口から圧縮機11の吸入側までの間である。第1実施形態では、冷媒圧力センサ47は、低圧側熱交換器16の流出口に対して取り付けられている。
冷媒温度センサ48は、冷凍サイクルの低圧側を流れる冷媒の温度を検出する。第1実施形態では、冷媒温度センサ48は、室外熱交換器14の流出口から低圧側熱交換器16の流入口へ向かって流れる冷媒の温度を検出する。
バッテリ温度センサ49は、車両に搭載されたバッテリ27の温度を検出する。上述したように、バッテリ27は、走行用電動モータや冷凍サイクル装置10の構成機器等を駆動させる為の電力を蓄えている。
種々のセンサは、温度や圧力を実際に測定した測定値を検出するものであっても良い。あるいは、種々のセンサは、温度又は圧力と強い相関を持つ物理量に応じて、検出対象機器の温度や圧力に関する推定値を検出するものであっても良い。該物理量とは、例えば、検出対象機器以外の他の構成機器の温度である。
制御装置40の入力側には、車室内前部の計器盤付近に配置された操作パネル50が接続されている。操作パネル50には、各種操作スイッチが設けられており、乗員によって操作される。制御装置40には、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50の各種操作スイッチは、エアコンスイッチ、温度設定スイッチ等を有している。エアコンスイッチは、室内空調ユニット30にて車室内送風空気の冷却を行うか否かを設定する。温度設定スイッチは、車室内の設定温度を設定する。
次に、冷凍サイクル装置10を含む車両用空調装置1の作動について説明する。先ず、制御装置40は、目標吹出温度TAO等に基づいて、車両用空調装置1の空調モードを暖房モード、冷房モード、及び除湿暖房モードの何れかに切り替える。
目標吹出温度TAOは、車室内へ吹き出す吹出空気の目標温度である。制御装置40は、目標吹出温度TAOを以下の数式に基づいて算出する。
TAO=Kset×Tset-Kr×Tr-Kam×Tam-Ks×Ts+C
この数式において、Tsetは操作パネル50の温度設定スイッチによって設定された車室内設定温度を示し、Trは内気温度センサ41によって検出された内気温を示す。そして、Tamは外気温度センサ42によって検出された外気温を示し、Tsは日射量センサ43によって検出された日射量を示す。Kset、Kr、Kam、Ksは制御ゲインであり、Cは補正用の定数である。
この数式において、Tsetは操作パネル50の温度設定スイッチによって設定された車室内設定温度を示し、Trは内気温度センサ41によって検出された内気温を示す。そして、Tamは外気温度センサ42によって検出された外気温を示し、Tsは日射量センサ43によって検出された日射量を示す。Kset、Kr、Kam、Ksは制御ゲインであり、Cは補正用の定数である。
次に、暖房モード、冷房モード、除湿暖房モードにおける作動について説明する。
(暖房モード)
暖房モードでは、制御装置40は、第1膨張弁13を絞り状態とし、第2膨張弁15を全開状態とする。又、暖房モードでは、制御装置40は、高温側ポンプ23を駆動させ、低温側ポンプ25を停止させる。
暖房モードでは、制御装置40は、第1膨張弁13を絞り状態とし、第2膨張弁15を全開状態とする。又、暖房モードでは、制御装置40は、高温側ポンプ23を駆動させ、低温側ポンプ25を停止させる。
そして、制御装置40は、目標吹出温度TAO、センサ群の検出信号等に基づいて、制御装置40に接続された各種制御機器の作動状態を決定する。各種制御機器の作動状態とは、即ち、各種制御機器へ出力する制御信号である。
第1膨張弁13へ出力される制御信号については、第1膨張弁13へ流入する冷媒の過冷却度が、予め定められた目標過冷却度に近づくように決定される。目標過冷却度は、サイクルの成績係数(いわゆるCOP)を最大値に近づけるように定められる。
エアミックスドア36のサーボモータへ出力される制御信号については、エアミックスドア36がヒータコア24の空気通路を全開し、クーラコア26を通過した送風空気の全流量がヒータコア24の空気通路を通過するように決定される。
次に、暖房モードにおいて、冷凍サイクルを循環する冷媒の状態について説明する。
暖房モードにおいて、圧縮機11から吐出された高圧冷媒は、高圧側熱交換器12へ流入して、高温冷却水回路21の冷却水と熱交換して放熱する。これにより、高温冷却水回路21の冷却水が加熱される。
次に、高圧側熱交換器12から流出した冷媒は、第1膨張弁13に流入し、低圧冷媒となるまで減圧される。そして、第1膨張弁13にて減圧された低圧冷媒は、室外熱交換器14に流入して、図示しない室外送風機から送風された外気から吸熱して蒸発する。
室外熱交換器14から流出した冷媒は、第2膨張弁15へ流入する。この際、第2膨張弁15を全開状態としているので、室外熱交換器14から流出した冷媒は、第2膨張弁15にて減圧されることなく、低圧側熱交換器16に流入する。
ここで、暖房モードでは低温側ポンプ25が停止しているので、低圧側熱交換器16に低温冷却水回路22の冷却水が循環しない。そのため、低圧側熱交換器16に流入した低圧冷媒は、低温冷却水回路22の冷却水から殆ど吸熱することなく、低圧側熱交換器16から流出する。
低圧側熱交換器16から流出した冷媒は、圧縮機11の吸入側へと流れて再び圧縮機11にて圧縮される。
このように暖房モードでは、高圧側熱交換器12にて圧縮機11から吐出された高圧冷媒の有する熱を高温冷却水回路21の冷却水に放熱させ、ヒータコア24にて高温冷却水回路21の冷却水が有する熱を車室内送風空気に放熱させている。
この為、冷凍サイクル装置10は、暖房モードで作動することで、加熱された車室内送風空気を車室内へ吹き出すことができる。即ち、冷凍サイクル装置10は、車室内の暖房を実現することができる。
(冷房モード)
冷房モードでは、制御装置40は、第1膨張弁13を全開状態とし、第2膨張弁15を絞り状態とする。又、冷房モードでは、制御装置40は、高温側ポンプ23を停止させ、低温側ポンプ25を駆動させる。
冷房モードでは、制御装置40は、第1膨張弁13を全開状態とし、第2膨張弁15を絞り状態とする。又、冷房モードでは、制御装置40は、高温側ポンプ23を停止させ、低温側ポンプ25を駆動させる。
そして、制御装置40は、目標吹出温度TAO、センサ群の検出信号等に基づいて、制御装置40に接続された各種制御機器の作動状態を決定する。
第2膨張弁15へ出力される制御信号については、第2膨張弁15へ流入する冷媒の過冷却度が目標過冷却度に近づくように決定される。この目標過冷却度は、COPが最大値に近づくように予め定められている。
エアミックスドア36のサーボモータへ出力される制御信号については、エアミックスドアがヒータコア24の空気通路を閉塞し、クーラコア26を通過した送風空気の全流量が、冷風バイパス通路35を流れるように決定される。
次に、冷房モードにおいて、冷凍サイクルを循環する冷媒の状態について説明する。
冷房モードにおいて、圧縮機11から吐出された高圧冷媒は高圧側熱交換器12に流入する。この際、高温側ポンプ23が停止しているので、高圧側熱交換器12に高温冷却水回路21の冷却水が循環にすることはない。その為、高圧側熱交換器12に流入した冷媒は、高温冷却水回路21の冷却水と殆ど熱交換することなく、高圧側熱交換器12から流出する。
そして、高圧側熱交換器12から流出した冷媒は、第1膨張弁13に流入する。ここで冷房モードでは、第1膨張弁13が冷媒通路を全開状態としている。従って、高圧側熱交換器12から流出した冷媒は、第1膨張弁13にて減圧されることなく、室外熱交換器14に流入する。
その後、室外熱交換器14に流入した冷媒は、室外熱交換器14にて室外送風機から送風された外気へ放熱する。そして、室外熱交換器14から流出した冷媒は、第2膨張弁15へ流入して、第2膨張弁15にて低圧冷媒となるまで減圧膨張される。
こうして、第2膨張弁15で減圧された低圧冷媒は、低圧側熱交換器16に流入し、低温冷却水回路22の冷却水から吸熱して蒸発する。これにより、低温冷却水回路22の冷却水が冷却される。即ち、クーラコア26で車室内送風空気が冷却される。
そして、低圧側熱交換器16から流出した冷媒は、圧縮機11の吸入側へと流れて再び圧縮機11にて圧縮される。
このように冷房モードでは、低圧側熱交換器16に低圧冷媒との熱交換によって、低温冷却水回路22の冷却水を冷却する。これにより、クーラコア26において、冷却水によって車室内送風空気を冷却することができる。
この為、冷凍サイクル装置10は、冷房モードで作動することで、冷却された車室内送風空気を車室内へ吹き出すことができる。即ち、冷凍サイクル装置10は、車室内の冷房を実現することができる。
(除湿暖房モード)
除湿暖房モードでは、制御装置40は、第1膨張弁13及び第2膨張弁15の開度を所定の状態とする。第1実施形態では、第1膨張弁13の開度は所定値とされ、第2膨張弁15の開度は全開状態とされる。又、除湿暖房モードでは、制御装置40は、高温側ポンプ23及び低温側ポンプ25の両方を駆動させる。
除湿暖房モードでは、制御装置40は、第1膨張弁13及び第2膨張弁15の開度を所定の状態とする。第1実施形態では、第1膨張弁13の開度は所定値とされ、第2膨張弁15の開度は全開状態とされる。又、除湿暖房モードでは、制御装置40は、高温側ポンプ23及び低温側ポンプ25の両方を駆動させる。
そして、制御装置40は、目標吹出温度TAO、センサ群の検出信号等に基づいて、制御装置40に接続された各種制御機器の作動状態を決定する。
エアミックスドア36のサーボモータへ出力される制御信号については、エアミックスドア36がヒータコア24の空気通路を全開し、クーラコア26を通過した空気の全流量がヒータコア24の空気通路を通過するように決定される。
除湿暖房モードでは、制御装置40は、目標吹出温度TAO、センサ群の検出信号等に基づいて、第1膨張弁13及び第2膨張弁15における弁の開度を所定値に調整する。これにより、第1膨張弁13における減圧量及び、第2膨張弁15における減圧量が設定される。そして、この目標吹出温度TAO等に基づき定められた状態を、除湿暖房モードにおける通常状態という。
次に、除湿暖房モードにおいて、冷凍サイクルを循環する冷媒の状態を説明する。
圧縮機11から吐出された高圧冷媒は、高圧側熱交換器12へ流入して、高温冷却水回路21の冷却水と熱交換して放熱する。これにより、高温冷却水回路21の冷却水が加熱される。
そして、高圧側熱交換器12から流出した冷媒は、第1膨張弁13に流入し、低圧冷媒となるまで減圧される。第1膨張弁13にて減圧された低圧冷媒は、室外熱交換器14に流入して、室外送風機から送風された外気へ放熱する。
その後、室外熱交換器14から流出した冷媒は、第2膨張弁15へ流入する。この際、第2膨張弁15を全開状態としているので、室外熱交換器14から流出した冷媒は、第2膨張弁15にて減圧されることなく、低圧側熱交換器16に流入する。
低圧側熱交換器16に流入した低圧冷媒は、低温冷却水回路22の冷却水から吸熱して蒸発する。これにより、低温冷却水回路22の冷却水が冷却される。
そして、低圧側熱交換器16から流出した冷媒は、圧縮機11の吸入側へと流れて再び圧縮機11にて圧縮される。
このように除湿暖房モードでは、クーラコア26にて冷却され除湿された車室内送風空気を、ヒータコア24にて加熱して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実現することができる。
この為、冷凍サイクル装置10は、除湿暖房モードで作動することで、車室内を除湿しつつ所望の温度に暖房することができ、車室内の快適性を高めることができる。
ここで、冷凍サイクル装置10が除湿暖房モードで作動している場合、低温冷却水回路22を循環する冷却水によって冷却される冷却対象機器(本実施形態では、クーラコア26)が過冷却されて、冷却対象機器の温度が基準温度以下となる場合がある。冷却対象機器が過冷却されて冷却対象機器の温度が基準温度以下となっている状態を、過冷却状態という。
特に、冬場のように外気が所定温度以下となる環境では、冷却対象機器が過冷却されやすい。そして、冷却対象機器が過冷却状態であると、冷却対象機器が本来有する性能を充分に発揮することができない場合がある。
例えば、第1実施形態のように冷却対象機器をクーラコア26とした場合、クーラコア26が0℃以下に過冷却されてしまうと、クーラコア26の表面で発生した凝縮水が凍結して着霜してしまう。クーラコア26の着霜が生じると、クーラコア26の熱交換能力を低下させてしまう。
一方で、冷却対象機器が過冷却されることを抑制すると同時に、除湿暖房モードにおける暖房性能を維持しておく必要もある。この為、冷凍サイクル装置10において、制御装置40は、図3に示す制御プログラムを制御装置40のROMから読み出して実行する。
図3に示す制御プログラムは、冷凍サイクル装置10が除湿暖房モードで作動している間、制御装置40によって繰り返し実行される。しかしながら、外気温度センサ42と連動させて、外気が所定温度(例えば、5℃)以下となった場合に、制御装置40によって制御プログラムの実行を開始させてもよい。
図3に示すように、先ず、S10において、クーラコア26が過冷却される可能性の有無を判定する過冷却判定が行われる。
具体的には、制御装置40は、センサ群からの検出信号と、ROM等に設定されている基準値とを読み込む。そして、センサ群からの検出信号に基づく値と基準値を比較して、冷却対象機器が過冷却される可能性の有無を判定する。
第1実施形態では、S10において、クーラコア温度センサ44により検出されたクーラコア26の温度と基準値(基準温度)(例えば、約0℃付近)とが比較される。
クーラコア26の温度が基準温度以下である場合、制御装置40により、クーラコア26が過冷却される可能性がある(S10:YES)と判定される。この場合、クーラコア26の過冷却に伴う着霜を抑制する為、後述する過熱度制御(S20)が実行される。
一方、クーラコア26の温度が基準温度より高い場合、制御装置40により、クーラコア26が過冷却される可能性がない(S10:NO)と判定される。この場合、制御装置40は、この制御プログラムを終了する。その後、制御装置40は、図3に示す制御プログラムの実行を再び開始して、S10の処理を行う。
S20に移行すると、除湿暖房モードにおける暖房性能を維持しつつ、冷却対象機器であるクーラコア26が過冷却されることを抑制する為に、制御装置40によって過熱度制御が実行される。
上述した構成の冷凍サイクル装置10において、除湿暖房モードにおける暖房性能を一定以上に保つためには、室外熱交換器14における吸熱量を確保する必要がある。暖房性能とは、例えば、ヒータコア24よりも下流における送風温度である。
一方で、冷凍サイクル装置10における冷却対象機器の冷却は、低温冷却水回路22の冷却水によって行われる為、この冷却水の温度の影響を強く受ける。そして、低温冷却水回路22を循環する冷却水は、低圧側熱交換器16で低圧冷媒と熱交換することで冷却される。従って、冷却対象機器が過冷却されることを抑制する為には、低圧側熱交換器16の温度効率を制御することが重要となる。
ここで、空気冷媒熱交換器(例えば、室外熱交換器14)、及び冷却水冷媒熱交換器(例えば、低圧側熱交換器16)の温度効率と、これらから流出する冷媒の過熱度の関係について、図4を参照しつつ説明する。
図4においては、空気冷媒熱交換器の温度効率をEaとして図示し、冷却水冷媒熱交換器の温度効率をEwとして図示する。又、空気冷媒熱交換器及び冷却水冷媒熱交換器から流出する冷媒の過熱度が1Kである場合を100とした場合における各温度効率と過熱度との関係性を示す。
図4におけるEaに示すように、空気冷媒熱交換器の温度効率は、空気冷媒熱交換器から流出する冷媒の過熱度が大きくなるほど緩やかに低下していく。一方、図4におけるEwに示すように、冷却水冷媒熱交換器の温度効率は、冷却水冷媒熱交換器から流出する冷媒の過熱度が大きくなるほど低下していき、所定値を超えた時点で大きく低下している。
流出する冷媒の過熱度が大きくなると、冷却水冷媒熱交換器や空気冷媒熱交換器の内部において、気相冷媒が占める割合が増大していき、液相冷媒が占める割合が減少する。この為、空気冷媒熱交換器、冷却水冷媒熱交換器の温度効率は、熱交換器内部における液相冷媒の割合の減少に起因していずれも低下する。
又、空気冷媒熱交換器では、空気と冷媒との間で熱交換が行われ、冷却水冷媒熱交換器では、空気よりも比熱の大きな冷却水と冷媒との間で熱交換が行われる。
そして、冷却水と冷媒との温度差が小さい為、空気よりも比熱の大きな冷却水を対象とする冷却水冷媒熱交換器の温度効率は、流出する冷媒の過熱度を所定値(例えば、5K程度)よりも大きくすると、空気冷媒熱交換器の温度効率に比べて大きく低下する。
従って、冷却水冷媒熱交換器から流出する冷媒の過熱度を大きくして、冷却水冷媒熱交換器の温度効率を低下させることで、冷媒によって冷却される冷却水の温度低下を抑制することができる。
この冷却水の温度低下を抑制すれば、冷却水によって冷却される冷却対象機器の温度低下も抑制することができる為、冷却対象機器が過冷却されることを抑制することも可能となる。
図3に示すS20では、上述した空気冷媒熱交換器と冷却水冷媒熱交換器における過熱度に対する特性の差を利用した過熱度制御が行われる。具体的には、S20においては、冷却水冷媒熱交換器である低圧側熱交換器16から流出する冷媒の過熱度を、通常状態よりも大きな値(例えば、5K以上)に変更する。
S20で低圧側熱交換器16から流出する冷媒の過熱度を変更した後、制御装置40は、この制御プログラムを終了する。その後、制御装置40は、図3に示す制御プログラムの実行を再び開始してS10の処理を行う。
第1実施形態におけるS20の処理内容について具体的に説明する。第1実施形態においては、制御装置40は、低圧側熱交換器16から流出する冷媒の過熱度を、通常状態よりも大きな値(例えば、5K以上)に変更する為に、第1膨張弁13における減圧量を通常状態よりも大きくする。
即ち、制御装置40は、第1膨張弁13の開度(即ち、流路面積)を通常状態よりも小さく制御して、低圧側熱交換器16から流出する冷媒の過熱度を、通常状態よりも大きな値(例えば、5K以上)に変更する。
上述したように、低圧側熱交換器16から流出する冷媒の過熱度を、通常状態よりも大きな値とすることで、低圧側熱交換器16における温度効率を低下させることができる。
これにより、低圧側熱交換器16を含む低温冷却水回路22を循環する冷却水の温度低下が抑制される為、冷却水によって冷却される冷却対象機器の温度低下を抑制することができる。
この過熱度の制御を行った場合であっても、空気冷媒熱交換器である室外熱交換器14の温度効率は、図4に示すように或る程度の能力を維持している。この点を踏まえると、冷凍サイクル装置10は、冷却対象機器が過冷却されることを抑制した場合であっても、室外熱交換器14における吸熱量を確保することができる。
つまり、第1実施形態に係る冷凍サイクル装置10によれば、S20を実行することで、除湿暖房モードにおける暖房性能を保ちつつ、クーラコア26の過冷却及び着霜を防止することができる。更に、冷凍サイクル装置10は、クーラコア26の着霜に起因する風量の低下を防止することができる。
続いて、除湿暖房モード作動中に上述した過熱度制御が行われている場合の冷凍サイクルにおける冷媒の状態について、図5に示すモリエル線図を参照しつつ説明する。
この場合において、第1膨張弁13及び第2膨張弁15の開度を除き、エアミックスドア36、高温側ポンプ23、低温側ポンプ25等の状態については、上述した暖房除湿モードの通常状態と同様である。
そして、第1膨張弁13の開度は、低圧側熱交換器16から流出する冷媒の過熱度を通常状態よりも大きな値(例えば、5K以上)とするように定められ、制御装置40からの制御指令により変更されている。又、第2膨張弁15の開度は、全開状態に設定されている。
図5の点a1及び点a2に示すように、圧縮機11から吐出された高圧冷媒は、高圧側熱交換器12へ流入し、高温冷却水回路21の冷却水と熱交換して放熱する。これにより、高温冷却水回路21の冷却水が加熱される。
そして、図5の点a2及び点a3に示すように、高圧側熱交換器12から流出した冷媒は、第1膨張弁13に流入し、低圧冷媒となるまで減圧される。続いて、図5の点a3及び点a4に示すように、第1膨張弁13にて減圧された低圧冷媒は、室外熱交換器14に流入して、室外送風機から送風された外気へ放熱する。
次に、室外熱交換器14から流出した冷媒は、第2膨張弁15へ流入する。室外熱交換器14から流出した冷媒は気液二相状態である。そして、第2膨張弁15は全開状態であるので、室外熱交換器14から流出した冷媒は、第2膨張弁15で減圧されることなく、低圧側熱交換器16に流入する。
図5の点a4及び点a5に示すように、低圧側熱交換器16に流入した低圧冷媒は、低温冷却水回路22の冷却水から吸熱して蒸発する。これにより、低温冷却水回路22の冷却水が冷却される。
そして、図5の点a5及び点a1に示すように、低圧側熱交換器16から流出した冷媒は、圧縮機11の吸入側へと流れて再び圧縮機11にて圧縮される。
このように除湿暖房モードで過熱度制御を行った場合でも、クーラコア26にて冷却され除湿された車室内送風空気を、ヒータコア24にて加熱して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実現することができる。
この為、冷凍サイクル装置10は、外気温が低い場合においても、除湿暖房モードで作動することで、車室内を除湿しつつ所望の温度に暖房することができ、車室内の快適性を高めることができる。
次に、第1実施形態に係る冷凍サイクル装置10における冷却対象機器の過冷却に対して、過熱度制御の有無が与える影響について、図6を参照しつつ説明する。
図6に示す2つの例は、第1膨張弁13の開度制御による過熱度制御の有無を除いて、第1実施形態に係る冷凍サイクル装置10と同様の構成である。即ち、この2つの例は、何れも、低温環境において除湿暖房モードで作動しており、クーラコア26が過冷却される可能性がある(S10:YES)と判定されているものとする。
先ず、クーラコア26が過冷却される可能性がある場合において、過熱度制御が実行されなかった例について、図6における左図を参照しつつ説明する。
この場合、図5を用いて説明したように、冷凍サイクル装置10を循環する冷媒は、低圧側熱交換器16に流入する際に、低温低圧状態になっている。低圧側熱交換器16における冷凍サイクル側入口の温度は、例えば、-10℃を示す。
この時、低圧側熱交換器16では、低温低圧の冷媒と、低温冷却水回路22の冷却水の間で熱交換が行われ、冷却水が冷却される。
これにより、低圧側熱交換器16の冷凍サイクル側入口の温度と、低圧側熱交換器16の低温冷却水回路22側出口の温度との間で、第1温度変化量Taの温度差(温度変化)が生じる。図6に示すように、この場合の低圧側熱交換器16における低温冷却水回路22側出口の温度は、例えば、-7℃を示す。
低圧側熱交換器16によって冷却された冷却水は、クーラコア26に流入する。クーラコア26は、冷却された冷却水と室内送風機32によって送風される送風空気との間で熱交換することで、送風空気を冷却する。
これにより、クーラコア26における冷却水の流入側と送風空気の吹出側との間で、クーラコア温度変化量Twaの温度差が生じる。図6に示すように、この場合において、クーラコア26における送風空気の吹出側の温度は、例えば、-5℃となる。
つまり、クーラコア26が過冷却される可能性がある場合において、過熱度制御が実行されなかったとすると、クーラコア26の吹出側の温度は、着霜限界値Tf(例えば、-4℃~-2℃)よりも低くなってしまう。
このように、過熱度制御をおこなわなかった場合、クーラコア26が過冷却されることを抑制することができずに、クーラコア26の吹出側の温度が着霜限界値Tfよりも低い温度まで低下してしまう。この場合、クーラコア26が着霜して通風抵抗が増大した結果、室内送風機32により車室内に所定の風量の空気を送風できなくなってしまう。
続いて、クーラコア26が過冷却される可能性がある場合において、過熱度制御が実行された例について説明する。
この場合においても、冷凍サイクル装置10を循環する冷媒は、低圧側熱交換器16に流入する際に低温低圧状態になっている。従って、低圧側熱交換器16における冷凍サイクル側入口の温度は、例えば、-10℃を示す。
そして、低圧側熱交換器16では、低温低圧の冷媒と、低温冷却水回路22の冷却水の間で熱交換が行われ、冷却水が冷却される。
この場合の冷凍サイクル装置10では、制御装置40による過熱度制御が行われ、第1膨張弁13の開度を通常状態よりも小さく制御して、低圧側熱交換器16から流出する冷媒の過熱度を、通常状態よりも大きな値(例えば、5K以上)に変更している。これにより、低圧側熱交換器16における温度効率が低下する。
そして、低圧側熱交換器16における温度効率が低下した状態で、低圧側熱交換器16では、低温低圧の冷媒と、低温冷却水回路22の冷却水の間で熱交換が行われる。これにより、この冷却水は、低圧側熱交換器16における熱交換により冷却される。
しかしながら、この場合における冷却水の温度低下は、過熱度制御が行われなかった場合よりも小さくなる。
つまり、低圧側熱交換器16の冷凍サイクル側入口の温度と、低圧側熱交換器16の低温冷却水回路22側出口の温度との間で、第1温度変化量Taよりも大きな第2温度変化量Tbの温度差が生じる。図6に示すように、この場合の低圧側熱交換器16における低温冷却水回路22側出口の温度は、例えば、-1℃を示す。
そして、低圧側熱交換器16で冷却された冷却水は、クーラコア26に流入する。クーラコア26は、冷却された冷却水と室内送風機32によって送風される送風空気との間で熱交換することによって、送風空気を冷却する。
この時、クーラコア26における冷却水の流入側と送風空気の吹出側との間で、クーラコア温度変化量Twaの温度差が生じる。このクーラコア温度変化量Twaは、上述した過熱度制御を行わない場合と等しくなる。従って、図6に示すように、この場合のクーラコア26における送風空気の吹出側の温度は、例えば、+1℃となる。
つまり、クーラコア26が過冷却される可能性がある場合において、過熱度制御を実行すると、クーラコア26の吹出側の温度は、着霜限界値Tf(例えば、-4℃~-2℃)よりも高くなる。
このように過熱度制御を実行することで、クーラコア26が過冷却されることを抑制することができ、クーラコア26を着霜限界値Tfよりも高い温度に維持することができる。即ち、車両用空調装置1によれば、クーラコア26の過冷却及び着霜を抑制することができ、室内送風機32により車室内に所定の風量の空気を送風し続けることが可能である。
以上説明したように、第1実施形態の冷凍サイクル装置10は、圧縮機11と、高圧側熱交換器12と、第1膨張弁13と、室外熱交換器14と、低圧側熱交換器16と、クーラコア26とを有して構成されている。
そして、第1実施形態に係る冷凍サイクル装置10は、高圧側熱交換器12、高圧側熱交換器12及びヒータコア24を有する高温冷却水回路21と、低圧側熱交換器16及びクーラコア26を有する低温冷却水回路22と共に、車両用空調装置1を構成している。
従って、冷凍サイクル装置10によれば、冷凍サイクル装置10、高温冷却水回路21、低温冷却水回路22の作動を制御することにより、車室内の適切な冷房、暖房および除湿暖房を実行することができ、車室内の快適な空調を実現することができる。
図1に示すように、第1実施形態における冷凍サイクル装置10においては、第1膨張弁13の下流側において、室外熱交換器14、低圧側熱交換器16の順で直列に接続されている。
そして、制御装置40は、クーラコア26が過冷却される可能性があると判定した場合(S10:YES)、第1膨張弁13における減圧量を大きくすることで、低圧側熱交換器16から流出する冷媒の過熱度を、通常状態よりも上昇させる過熱度制御を行う(S20)。
図4に示すように、低圧側熱交換器16から流出する冷媒の過熱度を通常状態よりも上昇させることで、低圧側熱交換器16における冷媒と冷却水との間の温度効率を大きく低下させることができる。
これにより、冷凍サイクル装置10によれば、低圧側熱交換器16における冷媒と冷却水との間の温度効率を低下させることで、クーラコア26を冷却する冷却水の温度を一定以上に保つことができる。
即ち、冷凍サイクル装置10によれば、低温環境において除湿暖房モードで作動させた場合であっても、室外熱交換器14における外気からの吸熱量を保ちつつ、冷却水によって冷却されるクーラコア26の過冷却及び着霜を抑制することができる。
そして、第1実施形態においては、第1膨張弁13の開度を通常状態よりも小さくすることで、低圧側熱交換器16から流出する冷媒の過熱度を上昇させている。即ち、定圧弁等の他の構成を必要とするものではない。即ち、冷凍サイクル装置10によれば、部品点数の増加やサイクル構成の複雑化を招くことなく、クーラコア26の過冷却及び着霜を抑制することができる。
更に、第1実施形態によれば、定圧弁等の構成を必要としない為、冷房モード時に定圧弁等において圧損が生じることはなく、冷房性能の低下を抑制することができる。
又、第1実施形態においては、制御装置40は、クーラコア温度センサ44によって検出されるクーラコア26本体の温度と基準値とを比較することで、クーラコア26が過冷却される可能性を判定している(S10)。
従って、冷凍サイクル装置10によれば、クーラコア26が過冷却される可能性の有無を高い精度で判定することができ、クーラコア26の過冷却及び着霜を適切に抑制することができる。
(第2実施形態)
続いて、上述した第1実施形態とは異なる第2実施形態について、図面を参照しつつ説明する。第2実施形態に係る冷凍サイクル装置10は、第1実施形態と同様に、高温冷却水回路21及び低温冷却水回路22と共に、車両用空調装置1を構成している。
続いて、上述した第1実施形態とは異なる第2実施形態について、図面を参照しつつ説明する。第2実施形態に係る冷凍サイクル装置10は、第1実施形態と同様に、高温冷却水回路21及び低温冷却水回路22と共に、車両用空調装置1を構成している。
第2実施形態においても、冷凍サイクル装置10、高温冷却水回路21、低温冷却水回路22及び室内空調ユニット30の各構成は、第1実施形態と基本的に同様である。第2実施形態では、冷凍サイクル装置10における各構成の配置及び、S20における過熱度制御の内容が相違する。
従って、以下の説明において、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
第2実施形態に係る冷凍サイクル装置10は、圧縮機11、高圧側熱交換器12、第1膨張弁13、室外熱交換器14、第2膨張弁15、低圧側熱交換器16を有している。
図7に示すように、第2実施形態では、高圧側熱交換器12よりも下流側において、第1膨張弁13及び室外熱交換器14と、第2膨張弁15及び低圧側熱交換器16は、冷媒の流れに対して相互に並列に接続されている。
つまり、第2実施形態では、高圧側熱交換器12から流出した冷媒の流れは、第1膨張弁13に流入する流れと、第2膨張弁15に流入する流れとに分岐する。
第1膨張弁13に流入した高圧冷媒は、第1膨張弁13で低圧冷媒となるまで減圧される。そして、第1膨張弁13にて減圧された低圧冷媒は、室外熱交換器14に流入して、室外送風機から送風された外気から吸熱する。
一方、第2膨張弁15に流入した高圧冷媒は、第2膨張弁15で低圧冷媒となるまで減圧される。ここで、第2実施形態に係る第2膨張弁15は、第1実施形態と異なり所定の絞り状態であり、その開度は、所定値である。
そして、第2膨張弁15にて減圧された低圧冷媒は、低圧側熱交換器16に流入して、低温冷却水回路22を循環する冷却水と熱交換する。これにより、低温冷却水回路22を循環する冷却水が冷却される。従って、第2実施形態においても、低温冷却水回路22の冷却水によって、クーラコア26が冷却される。
室外熱交換器14から流出した冷媒と、低圧側熱交換器16から流出した冷媒は、圧縮機11の上流側で合流して、圧縮機11に対して流入する。
そして、第2実施形態においても、除湿暖房モードで作動している場合には、制御装置40は、図3に示す制御プログラムを制御装置40のROMから読み出して実行する。
この場合においても、制御装置40は、S10において、クーラコア26が過冷却される可能性の有無を判定する。具体的には、第2実施形態においても、クーラコア温度センサ44により検出されたクーラコア26の温度と、ROMに記憶された基準値(例えば、約0℃付近)とが比較される。
クーラコア26の温度が基準値以下で、クーラコア26が過冷却される可能性があると判定された場合(S10:YES)、過熱度制御(S20)が実行される。一方、クーラコア26の温度が基準値より高く、クーラコア26が過冷却される可能性がない(S10:NO)と判定された場合、制御プログラムの実行が終了される。
第2実施形態におけるS20では、制御装置40は、過熱度制御として、第1膨張弁13の減圧量に対する第2膨張弁15の減圧量の比を通常状態よりも大きくすることで、低圧側熱交換器16から流出する冷媒の過熱度を上昇させる。
具体的には、制御装置40は、第1膨張弁13の開度(即ち、流路面積)を変更することなく、第2膨張弁15の開度(即ち、流路面積)を通常状態よりも小さくすることで、低圧側熱交換器16から流出する冷媒の過熱度を所定値以上(例えば、5K以上)に上昇させる。
これにより、第2実施形態においても、低圧側熱交換器16における温度効率を低下させることができる。そして、冷凍サイクル装置10は、低圧側熱交換器16を含む低温冷却水回路22を循環する冷却水の温度低下を抑制できる。この結果、冷凍サイクル装置10は、冷却水によって冷却されるクーラコア26の過冷却及び着霜を抑制することができる。
第2実施形態においても、空気冷媒熱交換器である室外熱交換器14の温度効率は、図4に示すようにある程度の能力を維持している。この点を踏まえると、冷凍サイクル装置10は、冷却対象機器が過冷却されることを抑制した場合であっても、室外熱交換器14における吸熱量を確保することができる。
つまり、第2実施形態に係る冷凍サイクル装置10においても、S20を実行することで、除湿暖房モードにおける暖房性能を保ちつつ、クーラコア26の過冷却及び着霜を防止することができる。更に、車両用空調装置1は、クーラコア26の着霜に起因する風量の低下を防止することができる。
続いて、第2実施形態に係る冷凍サイクル装置10において、除湿暖房モードで過熱度制御が行われている場合の冷媒の状態について、図8に示すモリエル線図を参照しつつ説明する。
この場合における第1膨張弁13の開度は、通常状態と同じ開度である。一方、第2膨張弁15の開度は、低圧側熱交換器16から流出する冷媒の過熱度を通常状態よりも大きな値(例えば、5K以上)とするように定められる。即ち、第2膨張弁15の開度は、制御装置40からの制御指令により、通常状態よりも小さく変更されている。
図8の点b1及び点b2に示すように、圧縮機11から吐出された高圧冷媒は、高圧側熱交換器12へ流入し、高温冷却水回路21の冷却水と熱交換して放熱する。これにより、高温冷却水回路21の冷却水が加熱される。
上述したように、高圧側熱交換器12から流出した冷媒は、第1膨張弁13へ向かう流れと、第2膨張弁15へ向かう流れとに分岐する。
図8の点b2及び点b3に示すように、第1膨張弁13に流入した高圧冷媒は、低圧冷媒となるまで減圧される。この時の第1膨張弁13の開度は、過熱度制御が行われていない通常状態と同じである。
続いて、図8の点b3及び点b4に示すように、第1膨張弁13で減圧された低圧冷媒は、室外熱交換器14に流入して、室外送風機から送風された外気へ放熱する。室外熱交換器14の出口における冷媒は、気液二相状態となる。
一方、図8の点b2及び点b5に示すように、第2膨張弁15に流入した高圧冷媒は、上述した過熱度制御に従った減圧量で、低圧冷媒となるまで減圧される。第2膨張弁15の開度は、過熱度制御に従って通常状態よりも小さく変更されている。従って、第2膨張弁15から流出する冷媒は、第1膨張弁13から流出する冷媒よりも低圧となる。
そして、図8の点b5及び点b6に示すように、第2膨張弁で減圧された低圧冷媒は、低圧側熱交換器16に流入して、低温冷却水回路22の冷却水から吸熱して蒸発する。これにより、低温冷却水回路22の冷却水が冷却される。
上述した過熱度制御によって、低圧側熱交換器16から流出する冷媒の過熱度が通常よりも大きく変更されている為、低圧側熱交換器16内における冷媒は、ほぼ気相状態となる。これにより、低圧側熱交換器16における温度効率が低下する。
従って、低圧側熱交換器16において冷却される冷却水の温度低下は、通常状態よりも少なくなる。即ち、冷凍サイクル装置10によれば、クーラコア26を冷却する冷却水が過冷却されることを抑制することができ、もって、クーラコア26の過冷却及び着霜を抑制することができる。
ここで、低圧側熱交換器16における圧力損失は、室外熱交換器14における冷媒流量と低圧側熱交換器16における冷媒流量が異なる為、室外熱交換器14における圧力損失よりも小さな値を示している。
そして、図8の点b4及び点b7と、点b6及び点b7に示すように、室外熱交換器14から流出した冷媒は、低圧側熱交換器16から流出した冷媒と合流する。図8の点b7に示す合流時における冷媒の過熱度は、1K~5Kである状態であることが望ましい。
図8の点b7及び点b1に示すように、室外熱交換器14及び低圧側熱交換器16の下流側で合流すると、冷媒は、圧縮機11の吸入側へと流れて再び圧縮機11にて圧縮される。
このように第2実施形態においても、冷凍サイクル装置10は、除湿暖房モードで過熱度制御を行った場合に、クーラコア26にて冷却され除湿された車室内送風空気を、ヒータコア24にて加熱して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実現することができる。
この為、冷凍サイクル装置10は、除湿暖房モードで作動することで、車室内を除湿しつつ所望の温度に暖房することができ、車室内の快適性を高めることができる。
そして、第2実施形態に係る冷凍サイクル装置10は、低圧側熱交換器16から流出する冷媒の過熱度を通常状態よりも大きな値とすることで、低圧側熱交換器16における温度効率を低下させることができる。
これにより、冷凍サイクル装置10は、低圧側熱交換器16を含む低温冷却水回路22を循環する冷却水の温度低下を抑制できる為、冷却水によって冷却される冷却対象機器の温度低下を抑制することができる。
又、この過熱度制御を行った場合であっても、空気冷媒熱交換器である室外熱交換器14の温度効率は、図4に示すようにその能力を維持している。従って、冷凍サイクル装置10は、冷却対象機器が過冷却されることを抑制しつつ、室外熱交換器14における吸熱量を確保することができる。
つまり、第2実施形態に係る冷凍サイクル装置10によれば、S20を実行することで、除湿暖房モードにおける暖房性能を保ちつつ、クーラコア26の過冷却及び着霜を防止することができる。更に、車両用空調装置1は、クーラコア26の着霜に起因する風量の低下を防止することができる。
以上説明したように、第2実施形態に係る冷凍サイクル装置10によれば、第1実施形態と同様に、冷凍サイクル装置10、高温冷却水回路21、低温冷却水回路22の作動を制御することにより、車室内の適切な冷房、暖房および除湿暖房を実行することができ、車室内の快適な空調を実現することができる。
図7に示すように、第2実施形態における冷凍サイクル装置10においては、高圧側熱交換器12の下流側において、第1膨張弁13及び室外熱交換器14と、第2膨張弁15及び低圧側熱交換器16とが、冷媒の流れに対して相互に並列に接続されている。
この構成においても、制御装置40は、クーラコア26が過冷却される可能性があると判定した場合(S10:YES)、過熱度制御(S20)を実行する。具体的には、第1膨張弁13の減圧量に対する第2膨張弁15の減圧量の比を通常状態よりも大きくすることで、低圧側熱交換器16から流出する冷媒の過熱度を上昇させる。これにより、冷凍サイクル装置10は、第1実施形態と同様に、低圧側熱交換器16における冷媒と冷却水との間の温度効率を大きく低下させることができる。
そして、冷凍サイクル装置10は、低圧側熱交換器16における冷媒と冷却水との間の温度効率を低下させることで、クーラコア26を冷却する冷却水の温度を一定以上に保つことができる。
即ち、第2実施形態に係る冷凍サイクル装置10は、低温環境において除湿暖房モードで作動させた場合であっても、室外熱交換器14における外気からの吸熱量を保ちつつ、冷却水によって冷却されるクーラコア26の過冷却及び着霜を抑制することができる。
又、第2実施形態に係る冷凍サイクル装置10は、定圧弁等の他の構成を必要とすることなく、クーラコア26の過冷却及び着霜を抑制することができる。即ち、この冷凍サイクル装置10も、部品点数の増加やサイクル構成の複雑化を招くことはない。
又、クーラコア26が過冷却される可能性は、クーラコア温度センサ44によって検出されるクーラコア26本体の温度と基準値とを比較して判定されている。従って、第2実施形態に係る冷凍サイクル装置10も、クーラコア26が過冷却される可能性の有無を高い精度で判定できる。
ここで、第2実施形態における過熱度制御(S20)では、第1膨張弁13の開度を変更することなく、第2膨張弁15の開度を通常状態よりも小さくしていたが、この態様に限定されるものではない。
即ち、この場合における過熱度制御(S20)としては、第1膨張弁13及び第2膨張弁15の合成開度によって、低圧側熱交換器16から流出する冷媒の過熱度を制御すればよい。
第1膨張弁13における減圧量と第2膨張弁15における減圧量の比によって、室外熱交換器14と低圧側熱交換器16に対する冷媒の流量分配を調整して、各々から流出する冷媒の過熱度を制御してもよい。
(第3実施形態)
続いて、上述した各実施形態とは異なる第3実施形態について説明する。第3実施形態に係る冷凍サイクル装置10は、上述した各実施形態と同様に、高温冷却水回路21及び低温冷却水回路22と共に、車両用空調装置1を構成している。
続いて、上述した各実施形態とは異なる第3実施形態について説明する。第3実施形態に係る冷凍サイクル装置10は、上述した各実施形態と同様に、高温冷却水回路21及び低温冷却水回路22と共に、車両用空調装置1を構成している。
第3実施形態においては、冷凍サイクル装置10、高温冷却水回路21、低温冷却水回路22及び室内空調ユニット30の各構成及び配置は、第2実施形態と基本的に同様である。第3実施形態では、S20における過熱度制御の内容が主に相違する。
従って、以下の説明において、第1実施形態、第2実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
第3実施形態に係る冷凍サイクル装置10は、基本的に第2実施形態と同様の配置である。即ち、図7に示すように、第3実施形態に係る冷凍サイクル装置10では、高圧側熱交換器12の下流側において、第1膨張弁13及び室外熱交換器14と、第2膨張弁15及び低圧側熱交換器16は、冷媒の流れに対して相互に並列に接続されている。
そして、第3実施形態においても、除湿暖房モードで作動している場合には、制御装置40は、図3に示す制御プログラムを制御装置40のROMから読み出して実行する。
この場合のS10でも、制御装置40は、クーラコア26が過冷却される可能性の有無を判定する。この判定に係る処理内容は、上述した実施形態と同様である。
S20においては、低圧側熱交換器16から流出する冷媒の過熱度を通常状態よりも大きくする為に、過熱度制御が実行される。第3実施形態においては、この過熱度制御の処理内容が、第2実施形態と相違している。
第3実施形態における過熱度制御(S20)では、制御装置40は、第1膨張弁13の開度(即ち、流路面積)を変更することなく、周期的に第2膨張弁15の開度(即ち、流路面積)を小さく変更する。具体的には、制御装置40は、第2膨張弁15を周期的に全閉することで、低圧側熱交換器16に対して冷媒を間欠的に流すように制御する。
即ち、第1膨張弁13及び第2膨張弁15の開度が何れも所定の開度である状態が、本開示における通常状態に相当する。そして、第1膨張弁13の開度は所定の開度であり、第2膨張弁15が全閉されている状態が、本開示における過熱度増大状態に相当する。
これにより、低圧側熱交換器16から流出する冷媒の過熱度は、通常状態の過熱度と、全閉直前の過熱度の間で周期的に変動することになり、時間平均をとると通常状態よりも大きくなる。
即ち、第3実施形態に係る冷凍サイクル装置10においては、過熱度制御(S20)を実行することで、低圧側熱交換器16における温度効率を時間平均で低下させることができる。
これにより、低圧側熱交換器16を含む低温冷却水回路22を循環する冷却水の温度低下が抑制される為、冷凍サイクル装置10は、冷却水によって冷却される冷却対象機器の温度低下を抑制することができる。
又、この過熱度制御を行った場合であっても、空気冷媒熱交換器である室外熱交換器14の温度効率は、図4に示すようにその能力を維持している。従って、冷凍サイクル装置10は、冷却対象機器が過冷却されるのを抑制した場合であっても、室外熱交換器14における吸熱量を確保することができる。
つまり、第3実施形態に係る冷凍サイクル装置10によれば、S20を実行することで、除湿暖房モードにおける暖房性能を保ちつつ、クーラコア26の過冷却及び着霜を防止することができる。更に、車両用空調装置1は、クーラコア26の着霜に起因する風量の低下を防止することができる。
以上説明したように、第3実施形態に係る冷凍サイクル装置10によれば、第2実施形態と同様に、冷凍サイクル装置10、高温冷却水回路21、低温冷却水回路22の作動を制御することにより、車室内の適切な冷房、暖房および除湿暖房を実行することができ、車室内の快適な空調を実現することができる。
第3実施形態における冷凍サイクル装置10では、高圧側熱交換器12の下流側において、第1膨張弁13及び室外熱交換器14と、第2膨張弁15及び低圧側熱交換器16とが、冷媒の流れに対して相互に並列に接続されている。
この構成において、クーラコア26が過冷却される可能性があると判定された場合(S10:YES)、制御装置40は、第1膨張弁13の開度に対する第2膨張弁15の開度の比が所定値を示す通常状態と、第1膨張弁13の開度に対する第2膨張弁15の比が通常状態よりも小さな過熱度増大状態とを周期的に変化させる(S20)。
これにより、冷凍サイクル装置10は、第2実施形態と同様に、低圧側熱交換器16における冷媒と冷却水との間の温度効率を大きく低下させることができる。
即ち、第3実施形態に係る冷凍サイクル装置10によれば、低温環境において除湿暖房モードで作動させた場合であっても、室外熱交換器14における外気からの吸熱量を保ちつつ、冷却水によって冷却されるクーラコア26の過冷却及び着霜を抑制できる。
又、第3実施形態に係る冷凍サイクル装置10は、上述した第2実施形態と同様の効果を発揮することができる。
ここで、第3実施形態における過熱度制御(S20)では、第1膨張弁13の開度を変更することなく、第2膨張弁15の開度を周期的に全閉していたが、この態様に限定されるものではない。即ち、第1膨張弁13の開度に対する第2膨張弁15の開度の比を、周期的に通常状態と比較して小さくすることができれば、種々の態様を採用できる。
例えば、第1膨張弁13の開度を変更しない場合においては、第2膨張弁15を全閉する場合に限られるものではなく、第2膨張弁15の開度を通常状態より小さくする態様であってもよい。又、第2膨張弁15の開度を変更することなく、第1膨張弁13の開度を周期的に通常状態よりも大きくする構成としてもよい。
そして、第3実施形態においては、本開示における第2減圧部として第2膨張弁15を用いていたが、この態様に限定されるものではない。本開示においては、高圧側熱交換器12から低圧側熱交換器16に向かって流れる冷媒流路上において、冷媒の減圧量を変更可能な構成であれば、種々の態様を採用することができる。
例えば、図9に示すように、第3実施形態における第2膨張弁15に代えて、開閉弁15aと、開閉弁15aの下流側に位置する箱型膨張弁15bを採用しても良い。
この場合、開閉弁15aは、高圧側熱交換器12から低圧側熱交換器16へ向かる冷媒流路を開放又は遮断する。箱型膨張弁15bは、開閉弁15aから流出した液相冷媒を減圧膨張させて低圧冷媒とする。
図9に示す構成を採用した場合であっても、第3実施形態に係る冷凍サイクル装置10と同様の効果を発揮させることができる。
又、図9における開閉弁15aと箱型膨張弁15bとの組み合わせに限定されるものではなく、種々の態様を採用することができる。例えば、開閉弁15aに対して冷媒流れの下流側に固定絞りを配置してもよい。この構成であっても、第3実施形態に係る冷凍サイクル装置10と同様の効果を発揮させることができる。
(第4実施形態)
又、低温冷却水回路22における冷却水で冷却される冷却対象機器は、上述した実施形態におけるクーラコア26に限定されるものではない。本開示における冷却対象機器として、車両走行用のバッテリ27を採用した第4実施形態について、図10を参照しつつ説明する。
又、低温冷却水回路22における冷却水で冷却される冷却対象機器は、上述した実施形態におけるクーラコア26に限定されるものではない。本開示における冷却対象機器として、車両走行用のバッテリ27を採用した第4実施形態について、図10を参照しつつ説明する。
図10に示すように、第4実施形態に係る冷凍サイクル装置10は、圧縮機11、室外熱交換器12a、第1膨張弁13、車両用冷却器14a、第2膨張弁15、低圧側熱交換器16を有して構成されている。
そして、第4実施形態に係る冷凍サイクル装置10では、第1実施形態と同様に、冷媒の流れに対して室外熱交換器12aの下流側に、第1膨張弁13、車両用冷却器14a、第2膨張弁15、低圧側熱交換器16の順で直列に配置されている。
第4実施形態における室外熱交換器12aは、圧縮機11から吐出された冷媒を凝縮させた凝縮熱を車室外へ放熱する。即ち、第4実施形態に係る室外熱交換器12aは、本開示における放熱器として機能する。
そして、車両用冷却器14aは、室内空調ユニット30内に設置されたクーラコア26の代わりに設置され、冷媒と空気を熱交換させることにより車室内を冷房する。即ち、車両用冷却器14aは、本開示における蒸発器として機能する。
又、第4実施形態における低温冷却水回路22は、上述した低圧側熱交換器16、低温側ポンプ25を有しており、冷却対象機器としてバッテリ27を備えている。即ち、第4実施形態に係る低温冷却水回路22は、低温側ポンプ25の駆動によって冷却用熱媒体としての冷却水を循環させて、バッテリ27を冷却することができる。
そして、第4実施形態に係る低温冷却水回路22において、冷却水の流路は、車両走行用のバッテリ27の外表面に沿って配設されている。従って、このバッテリ27に生じた熱は、低温冷却水回路22における冷却水の流路を介して、低圧側熱交換器16によって冷却された冷却水に放熱される。
そして、第4実施形態においても、制御装置40は、図3に示す制御プログラムを制御装置40のROMから読み出して実行する。
この場合のS10では、制御装置40は、バッテリ27が過冷却される可能性の有無を判定する。具体的には、第4実施形態では、バッテリ温度センサ49により検出されたバッテリ27の温度と、ROMに記憶された基準値(例えば、約10℃付近)を比較する。
バッテリ27の温度が基準値以下で、バッテリ27が過冷却される可能性があると判定された場合(S10:YES)、第1実施形態と同様に、過熱度制御(S20)が実行される。一方、バッテリ27の温度が基準値より高く、バッテリ27が過冷却される可能性がない(S10:NO)と判定された場合、そのまま制御プログラムの実行が終了される。
第4実施形態におけるS20では、制御装置40は、第1実施形態と同様に、過熱度制御を行う。即ち、制御装置40は、第1膨張弁13における減圧量を通常状態よりも大きくすることで、低圧側熱交換器16から流出する冷媒の過熱度を上昇させる。
これにより、第4実施形態においても、低圧側熱交換器16における温度効率を低下させることができる為、冷凍サイクル装置10は、低圧側熱交換器16を含む低温冷却水回路22を循環する冷却水の温度低下を抑制できる。
この結果、冷凍サイクル装置10は、冷却水によって冷却されるバッテリ27が過冷却されることを抑制することができ、バッテリ27の入力、出力性能の低下を抑制することができる。
以上説明したように、第4実施形態に係る冷凍サイクル装置10において、制御装置40は、バッテリ27が過冷却される可能性があると判定した場合(S10:YES)、過熱度制御(S20)を実行する。
これにより、冷凍サイクル装置10は、第1実施形態と同様に、低圧側熱交換器16から流出する冷媒の過熱度を通常状態よりも大きくすることで、低圧側熱交換器16における冷媒と冷却水との間の温度効率を大きく低下させることができる。
つまり、冷凍サイクル装置10によれば、低圧側熱交換器16における冷媒と冷却水との間の温度効率を低下させることで、バッテリ27を冷却する冷却水の温度を一定以上に保つことができる。
即ち、第4実施形態に係る冷凍サイクル装置10によれば、低温環境においても、車両用冷却器14aにおける外気からの吸熱量を保ちつつ、冷却水によって冷却されるバッテリ27が過冷却されることを抑制することができる。
又、バッテリ27が過冷却される可能性は、バッテリ温度センサ49によって検出されるバッテリ27本体の温度と基準値とを比較して判定される。即ち、第4実施形態に係る冷凍サイクル装置10は、バッテリ27が過冷却される可能性の有無を高い精度で判定できる。
ここで、第4実施形態においては、第1実施形態に相当する構成及び過熱度制御によってバッテリ27が過冷却されること抑制していたが、この態様に限定されるものではない。バッテリ27の過冷却を、第2実施形態や第3実施形態に相当する構成及び過熱度制御によって抑制してもよい。
(第5実施形態)
続いて、上述した各実施形態とは異なる第5実施形態について、図11を参照しつつ説明する。第5実施形態に係る冷凍サイクル装置10は、第1実施形態と同様に、高温冷却水回路21及び低温冷却水回路22と共に、車両用空調装置1を構成している。
続いて、上述した各実施形態とは異なる第5実施形態について、図11を参照しつつ説明する。第5実施形態に係る冷凍サイクル装置10は、第1実施形態と同様に、高温冷却水回路21及び低温冷却水回路22と共に、車両用空調装置1を構成している。
ここで、第5実施形態に係る冷凍サイクル装置10は、図11に示すように、圧縮機11、高圧側熱交換器12、第1膨張弁13、低圧側熱交換器16を有して構成され、室外熱交換器14及び第2膨張弁15を有していない点で第1実施形態と相違している。
又、第5実施形態における制御系についても、制御装置40の出力側に接続される制御対象機器から第2膨張弁15が除外されている点を除いて、上述した第1実施形態と同様の構成である。そして、第5実施形態においては、制御装置40はクーラコア26が過冷却されることを抑制する際に、図3に示す制御プログラムを実行する。
尚、第5実施液体における高温冷却水回路21、低温冷却水回路22及び室内空調ユニット30の各構成については、第1実施形態と同様の構成である。従って、以下の説明において、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
第5実施形態に係る冷凍サイクル装置10は、第1実施形態と同様に、蒸気圧縮式冷凍機として構成されており、図11に示すように、圧縮機11と、高圧側熱交換器12と、第1膨張弁13と、低圧側熱交換器16とを有している。
つまり、第5実施形態に係る冷凍サイクル装置10においては、圧縮機11から吐出された高圧冷媒は、第1実施形態と同様に、高圧側熱交換器12へ流入して、高温冷却水回路21の冷却水と熱交換して放熱する。これにより、高温冷却水回路21の冷却水が加熱される。従って、圧縮機11は、本開示における圧縮機として機能し、高圧側熱交換器12は、本開示における放熱器として機能する。
次に、高圧側熱交換器12から流出した冷媒は、第1膨張弁13に流入し、低圧冷媒となるまで減圧される。第1膨張弁13で低圧冷媒となるまで減圧された冷媒は、そのまま低圧側熱交換器16に流入して、低温冷却水回路22を循環する冷却水と熱交換する。即ち、第1膨張弁13は、本開示における減圧部として機能し、低圧側熱交換器16は、本開示における熱媒体冷却蒸発器として機能する。
これにより、低温冷却水回路22を循環する冷却水が冷却される。従って、第5実施形態においても、低温冷却水回路22の冷却水によって、クーラコア26が冷却される。即ち、クーラコア26は、本開示における冷却対象機器に相当する。そして、低圧側熱交換器16から流出した冷媒は、再び圧縮機11に流入して、当該冷凍サイクル装置10を循環する。
第5実施形態においても、制御装置40は、図3に示す制御プログラムを制御装置40のROMから読み出して実行することで、クーラコア26が過冷却されることを抑制する。
この場合においても、制御装置40は、S10において、クーラコア26が過冷却される可能性の有無を判定する。具体的には、第5実施形態においても、クーラコア温度センサ44により検出されたクーラコア26の温度と、ROMに記憶された基準値(例えば、約0℃付近)とが比較される。
クーラコア26の温度が基準値以下で、クーラコア26が過冷却される可能性があると判定された場合(S10:YES)、過熱度制御(S20)が実行される。一方、クーラコア26の温度が基準値より高く、クーラコア26が過冷却される可能性がない(S10:NO)と判定された場合、そのまま制御プログラムの実行が終了される。
第5実施形態におけるS20では、制御装置40は、過熱度制御として、低圧側熱交換器16から流出する冷媒の過熱度を、通常状態よりも大きな値(例えば、5K以上)に変更する為に、第1膨張弁13における減圧量を通常状態よりも大きくする。
即ち、制御装置40は、第1膨張弁13の開度(即ち、流路面積)を通常状態よりも小さく制御して、低圧側熱交換器16から流出する冷媒の過熱度を、通常状態よりも大きな値(例えば、5K以上)に変更する。
これにより、第5実施形態においても、低圧側熱交換器16における温度効率を低下させることができる。そして、当該冷凍サイクル装置10は、低圧側熱交換器16を含む低温冷却水回路22を循環する冷却水の温度低下を抑制して、クーラコア26が過冷却されることを抑制することができる。
以上説明したように、第5実施形態に係る冷凍サイクル装置10によれば、第1実施形態と同様に、圧縮機11、高圧側熱交換器12、第1膨張弁13、低圧側熱交換器16から構成されて冷凍サイクル装置10と、高温冷却水回路21と、低温冷却水回路22との作動を制御することにより、車室内の快適な空調を実現することができる。
この構成においても、制御装置40は、クーラコア26が過冷却される可能性があると判定した場合(S10:YES)、過熱度制御(S20)を実行する。具体的には、第1膨張弁13における減圧量を通常状態よりも大きくすることで、低圧側熱交換器16から流出する冷媒の過熱度を上昇させる。
これにより、冷凍サイクル装置10は、第1実施形態と同様に、低圧側熱交換器16における冷媒と冷却水との間の温度効率を大きく低下させることができる。そして、冷凍サイクル装置10は、低圧側熱交換器16における冷媒と冷却水との間の温度効率を低下させることで、クーラコア26を冷却する冷却水の温度を一定以上に保つことができる。
即ち、第5実施形態に係る冷凍サイクル装置10は、冷却水によって冷却されるクーラコア26の過冷却及び着霜を抑制することができる。又、第5実施形態に係る冷凍サイクル装置10は、定圧弁等の他の構成を必要とすることなく、クーラコア26が過冷却されることを抑制することができる。即ち、この冷凍サイクル装置10も、部品点数の増加やサイクル構成の複雑化を招くことはない。
(他の実施形態)
以上、実施形態に基づき本開示を説明したが、本開示は上述した実施形態に何ら限定されるものではない。即ち、本開示の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。例えば、上述した各実施形態を適宜組み合わせても良い。
以上、実施形態に基づき本開示を説明したが、本開示は上述した実施形態に何ら限定されるものではない。即ち、本開示の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。例えば、上述した各実施形態を適宜組み合わせても良い。
又、上述した実施形態を、例えば、以下のように種々変形することも可能である。
(1)本開示における冷却対象機器は、上述した各実施形態におけるクーラコア26やバッテリ27に限定されるものではない。例えば、本開示における冷却対象機器として、以下の機器を採用することも可能である。
本開示における冷却対象機器として、車両を駆動する為のモータを採用することも可能である。冷却水によってモータが過冷却されてしまうと、モータ内部におけるオイル(即ち、潤滑油)の粘性が上がり、動力伝達効率が悪化してしまう為である。
又、本開示における冷却対象機器として、電気を直流と交流とに相互に変換するインバータを採用しても良い。冷却水によってインバータが過冷却された場合、スイッチング素子の過冷却を誘引し、結露が発生する可能性が高まる為である。
そして、本開示における冷却対象機器として、電圧を変換するDC-DCコンバータを採用しても良い。冷却水によってDC-DCコンバータが過冷却された場合、スイッチング素子の過冷却を誘引し、結露が発生する可能性が高まる為である。
又、本開示における冷却対象機器として、吸入した過給機を冷却する為の水冷インタークーラを採用しても良い。冷却水によって水冷インタークーラが過冷却された場合、過冷却により発生した結露水がエンジンに流入し、エンジンの故障原因となる為である。
(2)上述した第1実施形態~第3実施形態、第5実施形態のS10においては、冷却対象機器であるクーラコア26が過冷却される可能性の有無を、クーラコア温度センサ44により検出されるクーラコア26の温度を用いて判定していたが、これに限定されるものではない。クーラコア26が過冷却される可能性の有無を判定可能であれば、種々の態様を採用しうる。
例えば、S10の判定処理において、図2に示す冷風吹出温度センサ45により検出したクーラコア26を通過した空気の温度と、ROMに格納されている基準値(例えば、約0℃付近)とを比較することで行っても良い。
又、S10の判定処理において、図2に示す冷却水温度センサ46により検出した低温冷却水回路22を循環する冷却水の温度と、ROMに格納されている基準値(例えば、約0℃付近)とを比較することで行っても良い。
そして、S10の判定処理において、図2に示す冷媒圧力センサ47により検出した冷凍サイクルの低圧側を流れる冷媒の圧力と、ROMに格納されている基準値(例えば、約0℃の飽和圧付近)とを比較することで行っても良い。
同様に、S10の判定処理において、図2に示す冷媒温度センサ48により検出した冷凍サイクルの低圧側を流れる冷媒の温度と、ROMに格納されている基準値(例えば、約0℃付近)とを比較することで行っても良い。
又、S10においては、各種センサで検出される複数の物理量を用いて、クーラコア26の過冷却を総合的に判定しても良い。
そして、第4実施形態においても、冷却水温度センサ46、冷媒圧力センサ47、冷媒温度センサ48の計測値に応じて、バッテリ27の過冷却を判定することも可能である。この場合における過冷却判定の基準値は、冷却対象機器であるバッテリ27の特性等によって定められる。
(3)上述した実施形態では、高圧側熱交換器12で発生した高温の冷却水を高温側ポンプ23にてヒータコア24へ送水し、室内送風機32により熱交換させて暖房を行っていたが、この態様に限定されるものではない。例えば、室内空調ユニット30内に、高圧冷媒と空気を熱交換する室内熱交換器を設置し、室内送風機32を作動させることで熱交換させて暖房を行ってもよい。
(4)上述した各実施形態では、冷却対象機器を冷却するための熱媒体として冷却水を用いているが、油などの各種媒体を熱媒体として用いてもよい。
熱媒体として、ナノ流体を用いてもよい。ナノ流体とは、粒子径がナノメートルオーダーのナノ粒子が混入された流体のことである。ナノ粒子を熱媒体に混入させることで、エチレングリコールを用いた冷却水のように凝固点を低下させて不凍液にする作用効果に加えて、次のような作用効果を得ることができる。
即ち、特定の温度帯での熱伝導率を向上させる作用効果、熱媒体の熱容量を増加させる作用効果、金属配管の防食効果やゴム配管の劣化を防止する作用効果、および極低温での熱媒体の流動性を高める作用効果を得ることができる。
このような作用効果は、ナノ粒子の粒子構成、粒子形状、配合比率、付加物質によって様々に変化する。
これによると、熱伝導率を向上させることができるので、エチレングリコールを用いた冷却水と比較して少ない量の熱媒体であっても同等の冷却効率を得ることが可能になる。
又、熱媒体の熱容量を増加させることができるので、熱媒体自体の顕熱による蓄冷熱量を増加させることができる。
蓄冷熱量を増加させることにより、圧縮機11を作動させない状態であっても、ある程度の時間は蓄冷熱を利用した機器の冷却、加熱の温度調節が実現できる。
ナノ粒子のアスペクト比は50以上であるのが好ましい。十分な熱伝導率を得ることができるからである。アスペクト比は、ナノ粒子の縦横の比率を表す形状指標である。
ナノ粒子としては、Au、Ag、CuおよびCのいずれかを含むものを用いることができる。具体的には、ナノ粒子の構成原子として、Auナノ粒子、Agナノワイヤー、CNT、グラフェン、グラファイトコアシェル型ナノ粒子、およびAuナノ粒子含有CNTなどを用いることができる。
CNTはカーボンナノチューブである。グラファイトコアシェル型ナノ粒子は、上記原子を囲むようにカーボンナノチューブ等の構造体があるような粒子体である。
(5)上述した各実施形態の冷凍サイクル装置10では、冷媒としてフロン系冷媒を用いているが、冷媒の種類はこれに限定されるものではない。本開示における冷媒として、二酸化炭素等の自然冷媒や炭化水素系冷媒等を用いてもよい。
また、上述した各実施形態における冷凍サイクル装置10は、高圧側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しているが、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超える超臨界冷凍サイクルを構成していてもよい。
Claims (15)
- 冷媒を圧縮して吐出する圧縮機(11)と、
前記圧縮機から吐出された前記冷媒を放熱させる放熱器(12、12a)と、
前記放熱器にて放熱した前記冷媒を減圧させる減圧部(13、15)と、
前記減圧部にて減圧された前記冷媒と空気とを熱交換させて前記冷媒を蒸発させる蒸発器(14、14a)と、
前記減圧部にて減圧された前記冷媒と、前記空気よりも比熱の大きな冷却用熱媒体とを熱交換させて前記冷却用熱媒体を冷却する熱媒体冷却蒸発器(16)と、
前記熱媒体冷却蒸発器にて前記冷媒と熱交換した前記冷却用熱媒体によって冷却される冷却対象機器(26、27)と、
前記冷却対象機器が所定の基準温度以下となる過冷却を検出する検出部(44、45、46、47、48、49)と、
前記検出部が前記冷却対象機器(26、27)の過冷却を検出した際に、前記熱媒体冷却蒸発器から流出する前記冷媒の過熱度を、前記冷却対象機器の過冷却を検出していない状態よりも上昇させる制御装置(40)と、を有する冷凍サイクル装置。 - 前記蒸発器(14、14a)は、前記減圧部(13)の下流側において、前記冷媒の流れに関し直列に接続され、
前記熱媒体冷却蒸発器(16)は、前記蒸発器(14、14a)の下流側において、前記冷媒の流れに関し直列に接続されており、
前記制御装置(40)は、前記熱媒体冷却蒸発器(16)から流出する前記冷媒の過熱度を上昇させる際に、前記減圧部(13)における減圧量を大きくする請求項1に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記制御装置(40)は、前記減圧部(13)における流路面積を小さくすることにより減圧量を大きくする請求項2に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記蒸発器(14、14a)と前記熱媒体冷却蒸発器(16)は、前記減圧部(13、15)の下流側において前記冷媒の流れに対して相互に並列に接続され、
前記減圧部(13、15)は、
前記放熱器(12、12a)から前記蒸発器(14、14a)に向かって流れる前記冷媒を減圧する第1減圧部(13)と、
前記放熱器(12、12a)から前記熱媒体冷却蒸発器(16)に向かって流れる前記冷媒を減圧する第2減圧部(15)と、を有し、
前記制御装置(40)は、前記熱媒体冷却蒸発器(16)から流出する前記冷媒の過熱度を上昇させる際に、前記第1減圧部(13)の減圧量に対する前記第2減圧部(15)の減圧量の比を大きくする請求項1に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記制御装置(40)は、前記第1減圧部(13)の流路面積に対する前記第2減圧部(15)の流路面積を小さくすることにより、前記第1減圧部(13)の減圧量に対する前記第2減圧部(15)の減圧量の比を大きくする請求項4に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記蒸発器(14、14a)と前記熱媒体冷却蒸発器(16)は、前記放熱器(12、12a)の下流側において前記冷媒の流れに対して相互に並列に接続され、
前記減圧部(13、15)は、
前記放熱器(12、12a)から前記蒸発器(14、14a)に向かって流れる前記冷媒を減圧する第1減圧部(13)と、
前記放熱器(12、12a)から前記熱媒体冷却蒸発器(16)に向かって流れる前記冷媒を減圧する第2減圧部(15)と、を有し、
前記制御装置(40)は、前記熱媒体冷却蒸発器(16)から流出する前記冷媒の過熱度を上昇させる際に、前記第1減圧部(13)の減圧量に対する前記第2減圧部(15)の減圧量の比が所定値を示す通常状態と、前記第1減圧部(13)の減圧量に対する前記第2減圧部の減圧量(15)の比が前記通常状態よりも大きな過熱度増大状態と、を周期的に変化させる請求項1に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記放熱器(12)は、前記圧縮機(11)から吐出された前記冷媒を凝縮させて車室内を暖房する車室内暖房器、または前記圧縮機(11)から吐出された前記冷媒を凝縮させて熱交換させることで、前記車室内を暖房する為の加熱用熱媒体を生成する暖房用熱交換器であり、
前記蒸発器(14)は、前記減圧部(13)にて減圧された前記冷媒に対して外気の熱を吸熱させることで前記冷媒を蒸発させる室外熱交換器であり、
前記冷却対象機器(26)は、前記車室内に送風される空気と前記冷却用熱媒体を熱交換させることで前記車室内を冷房する車室用冷房器である請求項1ないし6の何れかに記載の冷凍サイクル装置。 - 前記検出部(44)は、前記車室用冷房器の温度を検出し、
前記制御装置(40)は、前記車室用冷房器の前記温度に応じて、前記車室用冷房器の過冷却を検出する請求項7に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記検出部(45)は、前記車室用冷房器から吹き出される前記空気の温度を検出し、
前記制御装置(40)は、前記空気の前記温度に応じて、前記車室用冷房器の過冷却を検出する請求項7又は8に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記検出部(46)は、前記冷却用熱媒体の温度を検出し、
前記制御装置(40)は、前記冷却用熱媒体の前記温度に応じて、前記車室用冷房器の過冷却を検出する請求項7ないし9の何れかに記載の冷凍サイクル装置。 - 前記検出部(47、48)は、前記圧縮機(11)と、前記放熱器(12)と、前記減圧部(13、15)と、前記蒸発器(14)と、前記熱媒体冷却蒸発器(16)と、にわたって流れる前記冷媒の温度または圧力を検出し、
前記制御装置(40)は、前記冷媒の前記温度または前記圧力に応じて、前記車室用冷房器の過冷却を検出する請求項7ないし10の何れかに記載の冷凍サイクル装置。 - 前記蒸発器(14a)は、前記減圧部にて減圧された前記冷媒を蒸発させて車室内を冷房する車両用冷却器であり、
前記放熱器(12a)は、前記圧縮機から吐出された前記冷媒を凝縮させた凝縮熱を車室外へ放熱する室外熱交換器であり、
前記冷却対象機器(27)は、前記車両走行用の電力を蓄電するバッテリである請求項1ないし6の何れかに記載の冷凍サイクル装置。 - 前記検出部(49)は、前記バッテリの温度を検出し、
前記制御装置(40)は、前記バッテリの前記温度に応じて、前記バッテリの過冷却を検出する請求項12に記載の冷凍サイクル装置。 - 冷媒を圧縮して吐出する圧縮機(11)と、
前記圧縮機から吐出された前記冷媒を放熱させる放熱器(12、12a)と、
前記放熱器にて放熱した前記冷媒を減圧させる減圧部(13)と、
前記減圧部にて減圧された前記冷媒と、空気よりも比熱の大きな冷却用熱媒体とを熱交換させて前記冷却用熱媒体を冷却する熱媒体冷却蒸発器(16)と、
前記熱媒体冷却蒸発器にて前記冷媒と熱交換した前記冷却用熱媒体によって冷却される冷却対象機器(26、27)と、
前記冷却対象機器が所定の基準温度以下となる過冷却を検出する検出部(44、45、46、47、48、49)と、
前記検出部が前記冷却対象機器(26、27)の過冷却を検出した際に、前記熱媒体冷却蒸発器から流出する前記冷媒の過熱度を、前記冷却対象機器の過冷却を検出していない状態よりも上昇させる制御装置(40)と、を有する冷凍サイクル装置。 - 冷媒を圧縮して吐出する圧縮機(11)と、
前記圧縮機から吐出された前記冷媒を放熱させる放熱器(12、12a)と、
前記放熱器にて放熱した前記冷媒を減圧させる減圧部(13)と、
前記減圧部にて減圧された前記冷媒と、空気よりも比熱の大きな冷却用熱媒体とを熱交換させて前記冷却用熱媒体を冷却する熱媒体冷却蒸発器(16)と、
前記熱媒体冷却蒸発器にて前記冷媒と熱交換した前記冷却用熱媒体によって冷却される冷却対象機器(26、27)と、
検出部(44、45、46、47、48)により検出された物理量に基づいて、前記冷却対象機器の温度が所定の基準温度以下となる可能性の有無を判定する制御装置(40)と、を備え、
前記制御装置は、前記可能性があると判断した場合、前記熱媒体冷却蒸発器から流出する前記冷媒の過熱度を、前記可能性がない場合の過熱度よりも上昇させる冷凍サイクル装置。
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