JPH11223406A - ヒートポンプサイクル - Google Patents
ヒートポンプサイクルInfo
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- JPH11223406A JPH11223406A JP2484398A JP2484398A JPH11223406A JP H11223406 A JPH11223406 A JP H11223406A JP 2484398 A JP2484398 A JP 2484398A JP 2484398 A JP2484398 A JP 2484398A JP H11223406 A JPH11223406 A JP H11223406A
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- pressure
- refrigerant
- heat
- reducing valve
- heat exchanger
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B13/00—Compression machines, plants or systems, with reversible cycle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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- F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
- F25B1/10—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle with multi-stage compression
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F25B2313/00—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
- F25B2313/023—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for using multiple indoor units
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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- F25B2400/00—Component parts or details not otherwise provided for in this subclass
- F25B2400/23—Separators
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
- Y02B30/52—Heat recovery pumps, i.e. heat pump based systems or units able to transfer the thermal energy from one area of the premises or part of the facilities to a different one, improving the overall efficiency
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
- Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 パワートランジスタ等の発熱体の廃熱の回収
をしながら、ヒートポンプサイクルの放熱能力が過度に
上昇することを防止する。 【解決手段】 廃熱回収器１１０により回収された熱を
中間圧冷媒に吸収させるとともに、中間圧冷媒の圧力Ｐ
ｍが所定圧力以上となったときには、第２減圧弁１０６
の開度を拡大する。これにより、第２減圧弁１０６での
圧力損失が小さくなるため、室外熱交換器１０４に向か
って流通する冷媒量が増大する。したがって、中間圧冷
媒の圧力が上昇することが抑制されるので、圧縮機１０
１に吸入される中間圧冷媒の量が増大することを防止で
き、放熱能力が過度に上昇することを防止できる。
をしながら、ヒートポンプサイクルの放熱能力が過度に
上昇することを防止する。 【解決手段】 廃熱回収器１１０により回収された熱を
中間圧冷媒に吸収させるとともに、中間圧冷媒の圧力Ｐ
ｍが所定圧力以上となったときには、第２減圧弁１０６
の開度を拡大する。これにより、第２減圧弁１０６での
圧力損失が小さくなるため、室外熱交換器１０４に向か
って流通する冷媒量が増大する。したがって、中間圧冷
媒の圧力が上昇することが抑制されるので、圧縮機１０
１に吸入される中間圧冷媒の量が増大することを防止で
き、放熱能力が過度に上昇することを防止できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、廃熱を回収するこ
とにより放熱能力（暖房能力）を補うヒートポンプサイ
クルに関するもので、電気自動車、または内燃機関（エ
ンジン）と電動モータとの両者を有して走行するハイブ
リット車両等の空調装置に適用して有効である。
とにより放熱能力（暖房能力）を補うヒートポンプサイ
クルに関するもので、電気自動車、または内燃機関（エ
ンジン）と電動モータとの両者を有して走行するハイブ
リット車両等の空調装置に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】ヒートポンプサイクルを用いた空調装置
（暖房装置）では、室外に蒸発器を配設し、室内に凝縮
器を配設することにより、蒸発器で吸収した外気中の熱
を凝縮器で放熱することにより暖房を行なっている。こ
のため、外気温度が低下した場合には、蒸発器での冷媒
の蒸発を進行させるべく、蒸発器内（低圧側）の圧力を
低下させる必要がある。
（暖房装置）では、室外に蒸発器を配設し、室内に凝縮
器を配設することにより、蒸発器で吸収した外気中の熱
を凝縮器で放熱することにより暖房を行なっている。こ
のため、外気温度が低下した場合には、蒸発器での冷媒
の蒸発を進行させるべく、蒸発器内（低圧側）の圧力を
低下させる必要がある。
【０００３】しかし、低圧側の圧力が低下し、圧縮装置
に吸入される冷媒の密度が小さくなると、ヒートポンプ
サイクルを循環する冷媒の質量流量が低下するので、凝
縮器での放熱能力も低下してしまう。そこで、特開平１
−１１４６６８号公報に記載の発明では、凝縮器から流
出した冷媒を２段に分けて減圧し、１段目で減圧された
冷媒のうち気相冷媒を圧縮装置内に噴射する（以下、こ
の噴射した気相冷媒を噴射ガスと呼ぶ。）ことにより放
熱能力（暖房能力）増大させるヒートポンプサイクル
（以下、ガスインジェクションサイクルと呼ぶ。）が提
案されている。
に吸入される冷媒の密度が小さくなると、ヒートポンプ
サイクルを循環する冷媒の質量流量が低下するので、凝
縮器での放熱能力も低下してしまう。そこで、特開平１
−１１４６６８号公報に記載の発明では、凝縮器から流
出した冷媒を２段に分けて減圧し、１段目で減圧された
冷媒のうち気相冷媒を圧縮装置内に噴射する（以下、こ
の噴射した気相冷媒を噴射ガスと呼ぶ。）ことにより放
熱能力（暖房能力）増大させるヒートポンプサイクル
（以下、ガスインジェクションサイクルと呼ぶ。）が提
案されている。
【０００４】しかし、例えば外気温度が−２０℃以下と
なるような寒冷地では、低圧側の圧力を大きく下げざる
を得ないので、上記ヒートポンプサイクルのみでは、十
分な放熱能力（暖房能力）を得ることができない。
なるような寒冷地では、低圧側の圧力を大きく下げざる
を得ないので、上記ヒートポンプサイクルのみでは、十
分な放熱能力（暖房能力）を得ることができない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで、出願人は、電
気自動車やハイブリット自動車等の電動モータを制御す
る制御用インバータの半導体スイッチ素子（パワートン
ジスタ）等の発熱体から発生する廃熱を回収することに
より、暖房能力不足を補う発明（特願平８−８８５５７
号等）を既に出願している。
気自動車やハイブリット自動車等の電動モータを制御す
る制御用インバータの半導体スイッチ素子（パワートン
ジスタ）等の発熱体から発生する廃熱を回収することに
より、暖房能力不足を補う発明（特願平８−８８５５７
号等）を既に出願している。
【０００６】しかし、上記出願に記載の発明では、暖房
能力不足を補うことはできたものの、発熱体の廃熱量
は、車両の走行状況によって変化するものであり、空調
装置側で制御することができないので、発熱体の発熱量
が上昇すると、噴射ガスの圧力が上昇して噴射ガス量が
過度に増加してしまう。このため、圧縮装置の平均吸入
圧力が過度に上昇してしまい、暖房能力が必要以上に発
生してしまうので、過剰暖房状態となる場合が発生す
る。
能力不足を補うことはできたものの、発熱体の廃熱量
は、車両の走行状況によって変化するものであり、空調
装置側で制御することができないので、発熱体の発熱量
が上昇すると、噴射ガスの圧力が上昇して噴射ガス量が
過度に増加してしまう。このため、圧縮装置の平均吸入
圧力が過度に上昇してしまい、暖房能力が必要以上に発
生してしまうので、過剰暖房状態となる場合が発生す
る。
【０００７】一方、発熱体の廃熱を回収（吸収）するこ
とにより、暖房能力を補うとともに、発熱体（半導体ス
イッチ素子）の温度が過度に上昇することを防止してい
るので、過剰暖房状態と言えども、発熱体の廃熱を回収
することを停止することはできない。本発明は、上記点
に鑑み、廃熱の回収をしながら、ヒートポンプサイクル
の放熱能力が過度に上昇することを防止することを目的
とする。
とにより、暖房能力を補うとともに、発熱体（半導体ス
イッチ素子）の温度が過度に上昇することを防止してい
るので、過剰暖房状態と言えども、発熱体の廃熱を回収
することを停止することはできない。本発明は、上記点
に鑑み、廃熱の回収をしながら、ヒートポンプサイクル
の放熱能力が過度に上昇することを防止することを目的
とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、以下の技術的手段を用いる。請求項１〜
３に記載の発明では、廃熱回収手段（１１０）により回
収された熱を中間圧冷媒に吸収させるとともに、中間圧
冷媒の圧力（Ｐｍ）が所定圧力（Ｐｍ２）以上となった
ときには、第２減圧弁（１０６）の開度を拡大すること
を特徴とする。
成するために、以下の技術的手段を用いる。請求項１〜
３に記載の発明では、廃熱回収手段（１１０）により回
収された熱を中間圧冷媒に吸収させるとともに、中間圧
冷媒の圧力（Ｐｍ）が所定圧力（Ｐｍ２）以上となった
ときには、第２減圧弁（１０６）の開度を拡大すること
を特徴とする。
【０００９】これにより、第１熱交換器（１０２）は、
圧縮装置（１０１）の圧縮仕事分の熱量および第２熱交
換器（１０４）での吸熱量に加えて、廃熱回収手段（１
１０）にて回収した廃熱が放熱されるため、ヒートポン
プサイクルの放熱能力（暖房能力）を増大させることが
できる。また、中間圧冷媒が圧縮装置（１０１）に吸入
されるため、圧縮装置（１０１）の平均吸入圧が上昇す
る。したがって、圧縮装置（１０１）の圧縮仕事量を小
さくすることができいるので、ヒートポンプサイクルの
成績係数を向上させることができる。つまり、圧縮装置
（１０１）の圧縮仕事量を等しくすれば、第１熱交換器
（１０２）での放熱能力（暖房能力）を増大させること
ができる。
圧縮装置（１０１）の圧縮仕事分の熱量および第２熱交
換器（１０４）での吸熱量に加えて、廃熱回収手段（１
１０）にて回収した廃熱が放熱されるため、ヒートポン
プサイクルの放熱能力（暖房能力）を増大させることが
できる。また、中間圧冷媒が圧縮装置（１０１）に吸入
されるため、圧縮装置（１０１）の平均吸入圧が上昇す
る。したがって、圧縮装置（１０１）の圧縮仕事量を小
さくすることができいるので、ヒートポンプサイクルの
成績係数を向上させることができる。つまり、圧縮装置
（１０１）の圧縮仕事量を等しくすれば、第１熱交換器
（１０２）での放熱能力（暖房能力）を増大させること
ができる。
【００１０】また、中間圧冷媒の圧力（Ｐｍ）が所定圧
力（Ｐｍ２）以上となったときには、第２減圧弁（１０
６）の開度を拡大するので、第２減圧弁（１０６）での
圧力損失（流通抵抗）が小さくなるため、第２熱交換器
（１０４）に向かって流通する冷媒量が増大する。した
がって、中間圧冷媒の圧力（Ｐｍ）が上昇することが抑
制されるので、圧縮装置（１０１）に吸入される中間圧
冷媒の量が過度に増大することを防止できる。
力（Ｐｍ２）以上となったときには、第２減圧弁（１０
６）の開度を拡大するので、第２減圧弁（１０６）での
圧力損失（流通抵抗）が小さくなるため、第２熱交換器
（１０４）に向かって流通する冷媒量が増大する。した
がって、中間圧冷媒の圧力（Ｐｍ）が上昇することが抑
制されるので、圧縮装置（１０１）に吸入される中間圧
冷媒の量が過度に増大することを防止できる。
【００１１】なお、第２減圧弁（１０６）には、廃熱を
回収して比エンタルピおよび冷媒温度が上昇した冷媒が
流入するので、第２熱交換器（１０４）の入口側と出口
側との比エンタルピ差が小さくなり、吸熱量が小さくな
る。しかし、第２熱交換器（１０４）での吸熱量の減少
量は、廃熱回収手段（１１０）にて増大した廃熱量に等
しいので、ヒートポンプサイクルの放熱能力（暖房能
力）は変化しない。
回収して比エンタルピおよび冷媒温度が上昇した冷媒が
流入するので、第２熱交換器（１０４）の入口側と出口
側との比エンタルピ差が小さくなり、吸熱量が小さくな
る。しかし、第２熱交換器（１０４）での吸熱量の減少
量は、廃熱回収手段（１１０）にて増大した廃熱量に等
しいので、ヒートポンプサイクルの放熱能力（暖房能
力）は変化しない。
【００１２】以上に述べたように、本発明に係るヒート
ポンプサイクルによれば、廃熱を回収して暖房能力不足
を補いつつ、廃熱の量が増大したときに、暖房能力が過
度に大きくなってしまうことを防止できる。なお、中間
圧冷媒の圧力（Ｐｍ）が所定圧力（Ｐｍ２）未満のとき
は、請求項２に記載の発明のごとく、第２熱交換器（１
０４）出口側の加熱度が所定値になるように第２減圧弁
（１０６）の開度を制御することが望ましい。
ポンプサイクルによれば、廃熱を回収して暖房能力不足
を補いつつ、廃熱の量が増大したときに、暖房能力が過
度に大きくなってしまうことを防止できる。なお、中間
圧冷媒の圧力（Ｐｍ）が所定圧力（Ｐｍ２）未満のとき
は、請求項２に記載の発明のごとく、第２熱交換器（１
０４）出口側の加熱度が所定値になるように第２減圧弁
（１０６）の開度を制御することが望ましい。
【００１３】また、第１減圧弁（１０５）の開度は、請
求項３に記載の発明のごとく、第１熱交換器（１０２）
出口側の過冷却度が所定値となるようにを制御すること
が望ましい。因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後
述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。
求項３に記載の発明のごとく、第１熱交換器（１０２）
出口側の過冷却度が所定値となるようにを制御すること
が望ましい。因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後
述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。
【００１４】
【発明の実施の形態】（第１実施形態）本実施形態は、
本発明に係るヒートポンプサイクル（以下、ヒートサイ
クルと略す。）を電気自動車の空調装置に適用したもの
であって、図１は本実施形態に係るヒートサイクル１０
０の模式図である。
本発明に係るヒートポンプサイクル（以下、ヒートサイ
クルと略す。）を電気自動車の空調装置に適用したもの
であって、図１は本実施形態に係るヒートサイクル１０
０の模式図である。
【００１５】図１中、１０１は冷媒を吸入圧縮する電動
式の圧縮装置であり、１０２は気相冷媒を凝縮させる凝
縮器（第１熱交換器）であり、１０３は液相冷媒を蒸発
させる蒸発器である。なお、凝縮器１０２および蒸発器
１０３は、車室内に向けて吹き出す空気の通風路（空調
ケーシング）２００内に配設されており、蒸発器１０３
は凝縮器１０２より空気流れ上流側に配置されている。
式の圧縮装置であり、１０２は気相冷媒を凝縮させる凝
縮器（第１熱交換器）であり、１０３は液相冷媒を蒸発
させる蒸発器である。なお、凝縮器１０２および蒸発器
１０３は、車室内に向けて吹き出す空気の通風路（空調
ケーシング）２００内に配設されており、蒸発器１０３
は凝縮器１０２より空気流れ上流側に配置されている。
【００１６】また、１０４は車室外に配設された室外熱
交換器（第２熱交換器）であり、この室外熱交換器１０
４は、後述するように、暖房運転状態では冷媒を蒸発凝
縮する蒸発器として作動し、冷房運転状態では凝縮器と
して作動するものである。１０５は凝縮した高圧の冷媒
を減圧する第１減圧弁であり、１０６は第１減圧弁１０
５で減圧された冷媒を更に減圧する第２減圧弁である。
なお、両減圧弁１０５、１０６は、電子制御装置（ＥＣ
Ｕ）１０７により電気的に開度が制御される電気式減圧
弁であり、ＥＣＵ１０７は、冷媒の圧力を検出する第１
〜４圧力センサ（圧力検出手段）１０８ａ〜１０８ｄお
よび冷媒の温度を検出する第１〜３温度センサ（温度検
出手段）１０９ａ〜１０９ｃからの検出値に基づいて予
め記憶されたプログラムに従って両減圧手段１０５、１
０６の開度を制御する。
交換器（第２熱交換器）であり、この室外熱交換器１０
４は、後述するように、暖房運転状態では冷媒を蒸発凝
縮する蒸発器として作動し、冷房運転状態では凝縮器と
して作動するものである。１０５は凝縮した高圧の冷媒
を減圧する第１減圧弁であり、１０６は第１減圧弁１０
５で減圧された冷媒を更に減圧する第２減圧弁である。
なお、両減圧弁１０５、１０６は、電子制御装置（ＥＣ
Ｕ）１０７により電気的に開度が制御される電気式減圧
弁であり、ＥＣＵ１０７は、冷媒の圧力を検出する第１
〜４圧力センサ（圧力検出手段）１０８ａ〜１０８ｄお
よび冷媒の温度を検出する第１〜３温度センサ（温度検
出手段）１０９ａ〜１０９ｃからの検出値に基づいて予
め記憶されたプログラムに従って両減圧手段１０５、１
０６の開度を制御する。
【００１７】そして、ＥＣＵ１０７は、第１圧力センサ
１０８ａおよび第１温度センサ１０９ａの検出値より凝
縮器１０２出口側での冷媒の状態（過冷却度）を演算
し、第２圧力センサ１０８ｂおよび第２温度センサ１０
９ｂの検出値より蒸発器１０３出口側での冷媒の状態
（加熱度）を演算し、第３圧力センサ１０８ｃおよび第
３温度センサ１０９ｃの検出値より室外熱交換器１０４
出口側での冷媒の状態（加熱度または過冷却度）を演算
しており、第４圧力センサ１０８ｄは、後述する気液分
離器１１１の気相成分領域に配設されて、第１減圧弁１
０５にて減圧された冷媒（以下、この冷媒を中間圧冷媒
と呼ぶ。）の圧力を検出している。
１０８ａおよび第１温度センサ１０９ａの検出値より凝
縮器１０２出口側での冷媒の状態（過冷却度）を演算
し、第２圧力センサ１０８ｂおよび第２温度センサ１０
９ｂの検出値より蒸発器１０３出口側での冷媒の状態
（加熱度）を演算し、第３圧力センサ１０８ｃおよび第
３温度センサ１０９ｃの検出値より室外熱交換器１０４
出口側での冷媒の状態（加熱度または過冷却度）を演算
しており、第４圧力センサ１０８ｄは、後述する気液分
離器１１１の気相成分領域に配設されて、第１減圧弁１
０５にて減圧された冷媒（以下、この冷媒を中間圧冷媒
と呼ぶ。）の圧力を検出している。
【００１８】また、第１減圧弁１０５の出口側には、電
気自動車の電動モータを制御する制御用インバータの半
導体スイッチ素子（パワートンジスタ）等の発熱体３０
０から発生する廃熱を回収する廃熱回収器（廃熱回収手
段）１１０が配設されており、この廃熱回収器１１０
は、図２に示すように、冷媒を流通する複数本の通路１
１０ａが形成されたアルミニウム製の多穴チューブ部１
１０ｂ、および発熱体３００が接合されたアルミニウム
製の放熱板１１０ｃから構成されている。このため、冷
媒（中間圧冷媒）と発熱体３００とが直接に接触するこ
とはない。
気自動車の電動モータを制御する制御用インバータの半
導体スイッチ素子（パワートンジスタ）等の発熱体３０
０から発生する廃熱を回収する廃熱回収器（廃熱回収手
段）１１０が配設されており、この廃熱回収器１１０
は、図２に示すように、冷媒を流通する複数本の通路１
１０ａが形成されたアルミニウム製の多穴チューブ部１
１０ｂ、および発熱体３００が接合されたアルミニウム
製の放熱板１１０ｃから構成されている。このため、冷
媒（中間圧冷媒）と発熱体３００とが直接に接触するこ
とはない。
【００１９】また、廃熱回収手段１１０の冷媒出口側と
第２減圧弁１０６との間には、図１に示すように、気液
２相状態の中間圧冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離す
る気液分離器１１１が配設されており、この気液分離器
１１１のうち気相成分領域（上方側）は、後述する圧縮
装置１０１のインジェクションポートに接続され、液相
成分領域（下方側）は第２減圧弁１０６の流入側に接続
されている。
第２減圧弁１０６との間には、図１に示すように、気液
２相状態の中間圧冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離す
る気液分離器１１１が配設されており、この気液分離器
１１１のうち気相成分領域（上方側）は、後述する圧縮
装置１０１のインジェクションポートに接続され、液相
成分領域（下方側）は第２減圧弁１０６の流入側に接続
されている。
【００２０】ところで、圧縮装置１０１には、蒸発器１
０３または室外熱交換器１０４にて蒸発した低圧の冷媒
を吸入する吸入ポート１０１ａ、および気液分離器１１
１にて分離された気相状態の中間圧冷媒が導かれるイン
ジェクションポート（噴射ポート）１０１ｂが形成され
ている。また、圧縮装置１０１の吸入ポート１０１ａ側
には、蒸発器１０３または室外熱交換器１０４から流出
する冷媒を気液分離し、気相冷媒を吸入ポート１０１ａ
に向けて流出させるアキュームレータ１１２が配設され
ている。
０３または室外熱交換器１０４にて蒸発した低圧の冷媒
を吸入する吸入ポート１０１ａ、および気液分離器１１
１にて分離された気相状態の中間圧冷媒が導かれるイン
ジェクションポート（噴射ポート）１０１ｂが形成され
ている。また、圧縮装置１０１の吸入ポート１０１ａ側
には、蒸発器１０３または室外熱交換器１０４から流出
する冷媒を気液分離し、気相冷媒を吸入ポート１０１ａ
に向けて流出させるアキュームレータ１１２が配設され
ている。
【００２１】なお、１１３は冷媒流路を切り換える電磁
四方弁であり、１１４ａ〜１１４ｄは冷媒が一方向のみ
流通することを許容する逆止弁であり、１１５ａ、１１
５ｂは冷媒通路を開閉する電磁弁である。そして、電磁
四方弁１１３および電磁弁１１５ａ、１１５ｂをＥＣＵ
１０７により制御してヒートサイクル中の冷媒流れを制
御している。
四方弁であり、１１４ａ〜１１４ｄは冷媒が一方向のみ
流通することを許容する逆止弁であり、１１５ａ、１１
５ｂは冷媒通路を開閉する電磁弁である。そして、電磁
四方弁１１３および電磁弁１１５ａ、１１５ｂをＥＣＵ
１０７により制御してヒートサイクル中の冷媒流れを制
御している。
【００２２】次に、本実施形態に係るヒートサイクルの
作動および特徴を述べる。 １．冷房運転時（図３、４参照） 電磁四方弁１１３を作動させて圧縮装置１０１の吐出側
と室外熱交換器１０４とを連通させるとともに、電磁弁
１１５ａを閉じ電磁弁１１５ｂを開く。これにより、圧
縮装置１０１から吐出した冷媒は、室外熱交換器１０４
にて凝縮した後、両減圧弁１０５、１０６を経て蒸発器
１０３にて蒸発して室内に吹き出す空気を冷却する。
作動および特徴を述べる。 １．冷房運転時（図３、４参照） 電磁四方弁１１３を作動させて圧縮装置１０１の吐出側
と室外熱交換器１０４とを連通させるとともに、電磁弁
１１５ａを閉じ電磁弁１１５ｂを開く。これにより、圧
縮装置１０１から吐出した冷媒は、室外熱交換器１０４
にて凝縮した後、両減圧弁１０５、１０６を経て蒸発器
１０３にて蒸発して室内に吹き出す空気を冷却する。
【００２３】２．除湿運転時（図５、６参照） 電磁四方弁１１３を作動させて圧縮装置１０１の吐出側
と凝縮器１０２とを連通させるとともに、電磁弁１１５
ａを閉じ電磁弁１１５ｂを開く。これにより、圧縮装置
１０１から吐出した冷媒は、凝縮器１０２にて凝縮した
後、両減圧弁１０５、１０６を経て蒸発器１０３にて蒸
発して再び圧縮装置１０１に吸入される。したがって、
送風機２１０（図１参照）により送風される空気は、蒸
発器１０３にて露点以下まで冷却されて除湿された後、
凝縮器１０２にて加熱されて車室内内に吹き出される。
と凝縮器１０２とを連通させるとともに、電磁弁１１５
ａを閉じ電磁弁１１５ｂを開く。これにより、圧縮装置
１０１から吐出した冷媒は、凝縮器１０２にて凝縮した
後、両減圧弁１０５、１０６を経て蒸発器１０３にて蒸
発して再び圧縮装置１０１に吸入される。したがって、
送風機２１０（図１参照）により送風される空気は、蒸
発器１０３にて露点以下まで冷却されて除湿された後、
凝縮器１０２にて加熱されて車室内内に吹き出される。
【００２４】３．暖房運転時（図１、７参照） 電磁四方弁１１３を作動させて圧縮装置１０１の吐出側
と凝縮器１０２とを連通させるとともに、電磁弁１１５
ａを開き電磁弁１１５ｂを閉じる。これにより、圧縮装
置１０１から吐出した冷媒は、凝縮器１０２に向かって
流通し、その後、両減圧弁１０５、１０６を経て室外熱
交換器１０４に流入して再び圧縮装置１０１に吸入され
る。
と凝縮器１０２とを連通させるとともに、電磁弁１１５
ａを開き電磁弁１１５ｂを閉じる。これにより、圧縮装
置１０１から吐出した冷媒は、凝縮器１０２に向かって
流通し、その後、両減圧弁１０５、１０６を経て室外熱
交換器１０４に流入して再び圧縮装置１０１に吸入され
る。
【００２５】このとき、圧縮装置１０１は、発熱体３０
０の廃熱を回収した中間圧冷媒を吸入圧縮して凝縮器１
０２に向けて吐出するので、凝縮器１０２は、圧縮装置
１０１の圧縮仕事分の熱量および室外熱交換器１０４に
て外気から吸収した熱量に加えて、廃熱回収器１１０に
て回収した廃熱が放熱されるため、ヒートサイクルの放
熱能力（暖房能力）が増大する。
０の廃熱を回収した中間圧冷媒を吸入圧縮して凝縮器１
０２に向けて吐出するので、凝縮器１０２は、圧縮装置
１０１の圧縮仕事分の熱量および室外熱交換器１０４に
て外気から吸収した熱量に加えて、廃熱回収器１１０に
て回収した廃熱が放熱されるため、ヒートサイクルの放
熱能力（暖房能力）が増大する。
【００２６】また、圧縮装置１０１の吐出圧（約１．５
ＭＰａ）と吸入圧（約０．１ＭＰａ）との間の圧力（約
０．７ＭＰａ）Ｐｍを有する中間圧冷媒が、圧縮工程中
の圧縮装置１０１（噴射ポート１０１ｂ）に噴射される
ため、圧縮装置１０１の平均吸入圧が上昇する。したが
って、圧縮装置１０１の圧縮仕事量を小さくすることが
できいるので、ヒートサイクルの成績係数（ＣＯＰ）を
向上させることができる。つまり、圧縮装置１０１の圧
縮仕事量を等しくすれば、凝縮器１０２での放熱能力
（暖房能力）を増大させることができる。
ＭＰａ）と吸入圧（約０．１ＭＰａ）との間の圧力（約
０．７ＭＰａ）Ｐｍを有する中間圧冷媒が、圧縮工程中
の圧縮装置１０１（噴射ポート１０１ｂ）に噴射される
ため、圧縮装置１０１の平均吸入圧が上昇する。したが
って、圧縮装置１０１の圧縮仕事量を小さくすることが
できいるので、ヒートサイクルの成績係数（ＣＯＰ）を
向上させることができる。つまり、圧縮装置１０１の圧
縮仕事量を等しくすれば、凝縮器１０２での放熱能力
（暖房能力）を増大させることができる。
【００２７】なお、第１減圧弁１０５は凝縮器１０２の
出口側の過冷却度が所定値となるように開度が制御さ
れ、第２減圧弁１０６は室外熱交換器１０４の出口側の
加熱度が所定値（本実施形態では約０℃）となるように
開度が制御されている。ところで、車両走行速度が上昇
する等して発熱体３００の温度が上昇すると、廃熱回収
器１１０内を流通する気液２相状態の中間圧冷媒の蒸発
が進行するので、中間圧冷媒の圧力Ｐｍ（以下、中間圧
Ｐｍと記す。）が上昇する。このため、中間圧Ｐｍと噴
射ポート１０１ｂ側との圧力差が大きくなるので、圧縮
装置１０１に噴射される中間圧冷媒（噴射ガス）の量が
過度に増加してしまい、暖房能力が過度に大きくなって
しまう。
出口側の過冷却度が所定値となるように開度が制御さ
れ、第２減圧弁１０６は室外熱交換器１０４の出口側の
加熱度が所定値（本実施形態では約０℃）となるように
開度が制御されている。ところで、車両走行速度が上昇
する等して発熱体３００の温度が上昇すると、廃熱回収
器１１０内を流通する気液２相状態の中間圧冷媒の蒸発
が進行するので、中間圧冷媒の圧力Ｐｍ（以下、中間圧
Ｐｍと記す。）が上昇する。このため、中間圧Ｐｍと噴
射ポート１０１ｂ側との圧力差が大きくなるので、圧縮
装置１０１に噴射される中間圧冷媒（噴射ガス）の量が
過度に増加してしまい、暖房能力が過度に大きくなって
しまう。
【００２８】そこで、本実施形態では、中間圧Ｐｍが所
定圧力Ｐｍ２（＞Ｐｍ）以上となったときには、室外熱
交換器１０４の出口側の加熱度が所定値になるよう第２
減圧弁１０６の開度を制御することを停止し、第２減圧
弁１０６の開度を中間圧Ｐｍが所定圧力Ｐｍ２未満のと
きの開度に比べて拡大する。これにより、第２減圧弁１
０６での圧力損失（流通抵抗）が小さくなるため、気液
分離器１１１から室外熱交換器１０４に向かって流通す
る気液２相状態の冷媒量が増大する。したがって、中間
圧Ｐｍが上昇することが抑制されるので（図８参照）、
噴射ガスの量が過度に増大することを防止できる。
定圧力Ｐｍ２（＞Ｐｍ）以上となったときには、室外熱
交換器１０４の出口側の加熱度が所定値になるよう第２
減圧弁１０６の開度を制御することを停止し、第２減圧
弁１０６の開度を中間圧Ｐｍが所定圧力Ｐｍ２未満のと
きの開度に比べて拡大する。これにより、第２減圧弁１
０６での圧力損失（流通抵抗）が小さくなるため、気液
分離器１１１から室外熱交換器１０４に向かって流通す
る気液２相状態の冷媒量が増大する。したがって、中間
圧Ｐｍが上昇することが抑制されるので（図８参照）、
噴射ガスの量が過度に増大することを防止できる。
【００２９】なお、第２減圧弁１０６には、廃熱を回収
して比エンタルピおよび冷媒温度が上昇した冷媒が流入
するので、図９に示すように、室外熱交換器１０４の入
口側と出口側との比エンタルピ差が小さくなり、外気か
ら吸熱量が小さくなる。しかし、室外熱交換器１０４で
の吸熱量の減少量は、廃熱回収器１１０にて増大した廃
熱量に等しいので、ヒートサイクルの放熱能力（暖房能
力）は変化しない。
して比エンタルピおよび冷媒温度が上昇した冷媒が流入
するので、図９に示すように、室外熱交換器１０４の入
口側と出口側との比エンタルピ差が小さくなり、外気か
ら吸熱量が小さくなる。しかし、室外熱交換器１０４で
の吸熱量の減少量は、廃熱回収器１１０にて増大した廃
熱量に等しいので、ヒートサイクルの放熱能力（暖房能
力）は変化しない。
【００３０】以上に述べたように、本実施形態に係るヒ
ートサイクルによれば、廃熱を回収して暖房能力不足を
補いつつ、発熱体３００の発熱量が増大したときに、暖
房能力が過度に大きくなってしまうことを防止できる。
ところで、ヒートサイクルの放熱能力（暖房能力）が過
度に上昇した場合、圧縮装置１０１の回転数を低下させ
てヒートサイクルを循環する冷媒の質量流量を低下させ
るといった手段が考えられるが、この手段では、発熱体
３００の冷却能力も低下するので、発熱体３００の損傷
を招くおそれがある。
ートサイクルによれば、廃熱を回収して暖房能力不足を
補いつつ、発熱体３００の発熱量が増大したときに、暖
房能力が過度に大きくなってしまうことを防止できる。
ところで、ヒートサイクルの放熱能力（暖房能力）が過
度に上昇した場合、圧縮装置１０１の回転数を低下させ
てヒートサイクルを循環する冷媒の質量流量を低下させ
るといった手段が考えられるが、この手段では、発熱体
３００の冷却能力も低下するので、発熱体３００の損傷
を招くおそれがある。
【００３１】これに対して、本実施形態によれば、圧縮
装置１０１の回転数を低下させることなく、前述のごと
く、発熱体３００での回収熱量を増大させつつ、暖房能
力が過度に大きくなってしまうことを防止できる。因み
に、本実施形態では、ヒートサイクルの運転状態に依ら
ず発熱体３００の廃熱を回収しているので、冷房運転時
および除湿運転時にはヒートサイクルの成績係数（冷凍
能力）が低下するものの、暖房運転時の暖房能力の向上
効果に比べて、冷房運転時などにおける冷凍能力の低下
量は微量であり、実用上問題がない。
装置１０１の回転数を低下させることなく、前述のごと
く、発熱体３００での回収熱量を増大させつつ、暖房能
力が過度に大きくなってしまうことを防止できる。因み
に、本実施形態では、ヒートサイクルの運転状態に依ら
ず発熱体３００の廃熱を回収しているので、冷房運転時
および除湿運転時にはヒートサイクルの成績係数（冷凍
能力）が低下するものの、暖房運転時の暖房能力の向上
効果に比べて、冷房運転時などにおける冷凍能力の低下
量は微量であり、実用上問題がない。
【００３２】（第２実施形態）上述の実施形態では、発
熱体３００の廃熱を回収する廃熱回収手段として廃熱回
収器１１０を設けたが、本実施形態は、図１０、１１に
示すように、廃熱回収器１１０を廃止し、発熱体３００
を気液分離器１１１内の液相成分領域に配設することに
より、気液分離器１１１と廃熱回収手段とを一体化した
ものである。
熱体３００の廃熱を回収する廃熱回収手段として廃熱回
収器１１０を設けたが、本実施形態は、図１０、１１に
示すように、廃熱回収器１１０を廃止し、発熱体３００
を気液分離器１１１内の液相成分領域に配設することに
より、気液分離器１１１と廃熱回収手段とを一体化した
ものである。
【００３３】因みに、フロンなどの冷媒は絶縁性が高い
ため、パワートランジスタ等の発熱体３００を直接に冷
媒（気液分離器１１１）内に浸漬して問題ない。これに
より、発熱体３００をより効率よく冷却することができ
るとともに、ヒートサイクルの構造を簡素化することが
できる。ところで、上述の実施形態では、１つの圧縮機
により２段圧縮する圧縮装置１０１を構成したが、図１
２に示すように、２台の圧縮器１０１Ａ、１０１Ｂを用
いて２段圧縮する圧縮装置を構成してもよい。
ため、パワートランジスタ等の発熱体３００を直接に冷
媒（気液分離器１１１）内に浸漬して問題ない。これに
より、発熱体３００をより効率よく冷却することができ
るとともに、ヒートサイクルの構造を簡素化することが
できる。ところで、上述の実施形態では、１つの圧縮機
により２段圧縮する圧縮装置１０１を構成したが、図１
２に示すように、２台の圧縮器１０１Ａ、１０１Ｂを用
いて２段圧縮する圧縮装置を構成してもよい。
【００３４】また、上述の実施形態では、第４圧力セン
サ１０８ｄにより中間圧Ｐｍを検出したが、気液２相状
態では冷媒の温度から冷媒の圧力を一義的に決定するこ
とができるので、第４圧力センサ１０８ｄに代えて、温
度センサにより中間圧Ｐｍを間接的に求めてもよい。ま
た、上述の実施形態では、電気式の第２減圧弁１０６を
用いたが、この電気式の第２減圧弁１０６に代えて、中
間圧冷媒の温度または圧力を機械的に感知して可動する
機械式膨張弁を採用してもよい。
サ１０８ｄにより中間圧Ｐｍを検出したが、気液２相状
態では冷媒の温度から冷媒の圧力を一義的に決定するこ
とができるので、第４圧力センサ１０８ｄに代えて、温
度センサにより中間圧Ｐｍを間接的に求めてもよい。ま
た、上述の実施形態では、電気式の第２減圧弁１０６を
用いたが、この電気式の第２減圧弁１０６に代えて、中
間圧冷媒の温度または圧力を機械的に感知して可動する
機械式膨張弁を採用してもよい。
【００３５】また、上述の実施形態では、電気式の第１
減圧弁１０５を用いたが、適切な開度を選定することに
より、開度が固定された固定絞り等の減圧弁を採用して
もよい。なお、図１３に示すように、電磁弁１１５ａ、
１１５ｂおよび逆止弁１１４ａ〜１１４ｃを配設しても
本発明を実施することができる。
減圧弁１０５を用いたが、適切な開度を選定することに
より、開度が固定された固定絞り等の減圧弁を採用して
もよい。なお、図１３に示すように、電磁弁１１５ａ、
１１５ｂおよび逆止弁１１４ａ〜１１４ｃを配設しても
本発明を実施することができる。
【図１】第１実施形態に係るヒートポンプサイクルの暖
房運転時の模式図である。
房運転時の模式図である。
【図２】第１実施形態に係る廃熱回収器の模式図であ
る。
る。
【図３】第１実施形態に係るヒートポンプサイクルの冷
房運転時の模式図である。
房運転時の模式図である。
【図４】第１実施形態に係るヒートポンプサイクルの冷
房運転時のモリエル線図である。
房運転時のモリエル線図である。
【図５】第１実施形態に係るヒートポンプサイクルの除
湿運転時の模式図である。
湿運転時の模式図である。
【図６】第１実施形態に係るヒートポンプサイクルの除
湿運転時のモリエル線図である。
湿運転時のモリエル線図である。
【図７】第１実施形態に係るヒートポンプサイクルの暖
房運転時のモリエル線図である。
房運転時のモリエル線図である。
【図８】廃熱量と中間圧との関係を示すグラフである。
【図９】廃熱量が増加したときの第１実施形態に係るヒ
ートポンプサイクルの暖房運転時のモリエル線図であ
る。
ートポンプサイクルの暖房運転時のモリエル線図であ
る。
【図１０】第２実施形態に係るヒートポンプサイクルの
暖房運転時の模式図である。
暖房運転時の模式図である。
【図１１】第２実施形態に係る廃熱回収手段の模式図で
ある。
ある。
【図１２】本発明の変形例に係るヒートポンプサイクル
のモリエル線図である。
のモリエル線図である。
【図１３】本発明の変形例に係るヒートポンプサイクル
の模式図である。
の模式図である。
１０１…圧縮装置、１０２…凝縮器（第１熱交換器）、
１０３…蒸発器、１０４…室外熱交換器（第２熱交換
器）、１０５…第１減圧弁、１０６…第２減圧弁、１０
７…電子制御装置。
１０３…蒸発器、１０４…室外熱交換器（第２熱交換
器）、１０５…第１減圧弁、１０６…第２減圧弁、１０
７…電子制御装置。
Claims (3)
- 【請求項１】 廃熱を回収する廃熱回収手段（１１０）
を有するヒートポンプサイクルであって、 冷媒を凝縮させる第１熱交換器（１０２）と、 前記第１熱交換器（１０２）から流出する冷媒を減圧す
る第１減圧弁（１０５）と、 前記第１減圧弁（１０５）により減圧された冷媒を減圧
する第２減圧弁（１０６）と、 前記第２減圧弁（１０６）により減圧された冷媒を蒸発
させる第２熱交換器（１０４）と、 前記第２熱交換器（１０４）から流出する冷媒、および
前記第１減圧弁（１０５）にて減圧された中間圧冷媒を
吸入圧縮し、前記第１熱交換器（１０２）に向けて吐出
する圧縮装置（１０１）とを有し、 前記廃熱回収手段（１１０）により回収された熱を前記
中間圧冷媒に吸収させ、 さらに、前記中間圧冷媒の圧力（Ｐｍ）が所定圧力（Ｐ
ｍ２）以上となったときには、前記第２減圧弁（１０
６）の開度を拡大することを特徴とするヒートポンプサ
イクル。 - 【請求項２】 前記中間圧冷媒の圧力（Ｐｍ）が所定圧
力（Ｐｍ２）未満のときは、前記第２熱交換器（１０
４）出口側の加熱度が所定値になるように前記第２減圧
弁（１０６）の開度を制御することを特徴とする請求項
１に記載のヒートポンプサイクル。 - 【請求項３】 前記第１熱交換器（１０２）出口側の過
冷却度が所定値となるように前記第１減圧弁（１０５）
の開度を制御することを特徴とする請求項１または２に
記載ヒートポンプサイクル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2484398A JPH11223406A (ja) | 1998-02-05 | 1998-02-05 | ヒートポンプサイクル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2484398A JPH11223406A (ja) | 1998-02-05 | 1998-02-05 | ヒートポンプサイクル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11223406A true JPH11223406A (ja) | 1999-08-17 |
Family
ID=12149507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2484398A Withdrawn JPH11223406A (ja) | 1998-02-05 | 1998-02-05 | ヒートポンプサイクル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11223406A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102011015151A1 (de) | 2010-03-29 | 2012-05-03 | Denso Corporation | Wärmepumpenkreislauf |
| WO2012140492A2 (en) | 2011-04-13 | 2012-10-18 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Heat exchange apparatus |
| WO2012160426A1 (en) | 2011-05-26 | 2012-11-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Cooling system |
| KR20200138455A (ko) * | 2019-05-29 | 2020-12-10 | 한온시스템 주식회사 | 공조 시스템 |
| KR20200143787A (ko) * | 2019-06-17 | 2020-12-28 | 한온시스템 주식회사 | 공조 시스템 |
| KR20210126361A (ko) * | 2020-04-10 | 2021-10-20 | 한온시스템 주식회사 | 베이퍼 인젝션 히트펌프 시스템 |
-
1998
- 1998-02-05 JP JP2484398A patent/JPH11223406A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102011015151A1 (de) | 2010-03-29 | 2012-05-03 | Denso Corporation | Wärmepumpenkreislauf |
| DE102011015151B4 (de) * | 2010-03-29 | 2013-07-11 | Denso Corporation | Wärmepumpenkreislauf |
| WO2012140492A2 (en) | 2011-04-13 | 2012-10-18 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Heat exchange apparatus |
| WO2012160426A1 (en) | 2011-05-26 | 2012-11-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Cooling system |
| KR20200138455A (ko) * | 2019-05-29 | 2020-12-10 | 한온시스템 주식회사 | 공조 시스템 |
| KR20200143787A (ko) * | 2019-06-17 | 2020-12-28 | 한온시스템 주식회사 | 공조 시스템 |
| KR20210126361A (ko) * | 2020-04-10 | 2021-10-20 | 한온시스템 주식회사 | 베이퍼 인젝션 히트펌프 시스템 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050405 |