УСТРОЙСТВО КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА ТЕПЛОНАСОСНОГО ТИПА
DEVICE FOR AIR CONDITIONING OF HEAT PUMP TYPE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0001] Настоящее изобретение относится к устройству кондиционирования воздуха теплонасосного типа, содержащему средство подавления пульсации для подавления пульсации внутри трубопровода в положении части пути вдоль трубопровода выпуска хладагента, связывающего электрический компрессор и конденсатор.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] В области техники известны конфигурации, в которых, когда бортовое устройство кондиционирования воздуха устанавливается в электрическом транспортном средстве, электрический компрессор, расположенный и установленный в моторном отсеке, мягко устанавливается на блок ходового мотора, мягко установленного на кузов транспортного средства, для того, чтобы подавлять привнесение вибрации на электрический компрессор (например, см. патентный документ 1).
ДОКУМЕНТЫ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ
Патентные документы
[0003] Патентный документ 1: Японская выложенная патентная заявка № 2011-20623
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Проблемы, которые должны быть решены изобретением
[0004] Однако, когда электрический компрессор мягко устанавливается на блок ходового мотора, как раскрыто в патентном документе 1, пространство для установки элементов конструкции под электрическим компрессором теряется. Дополнительно, соединяющая с трубопроводом хладагента часть приборной панели приходит в более высокое положение, чем выпускное отверстие для хладагента электрического компрессора. Поэтому, когда средство подавления пульсации (глушитель или т.п.) для подавления пульсации внутри трубопровода предоставляется для трубопровода выпуска хладагента электрического компрессора устройства кондиционирования воздуха теплонасосного типа, средство подавления пульсации должно неизбежно быть расположено в положении выше электрического компрессора. Следовательно, проблема заключается в том, что некоторая часть газообразного хладагента, остающаяся в средстве подавления пульсации и трубопроводе выпуска хладагента вследствие остановки электрического компрессора, превращается в жидкое состояние, и когда этот жидкий хладагент накапливается на дне средства подавления пульсации, существует риск того, что жидкий хладагент потечет назад из средства подавления пульсации к электрическому компрессору.
[0005] Настоящее изобретение было задумано для того, чтобы решать проблемы, описанные выше, и целью изобретения является предоставление устройства кондиционирования воздуха теплонасосного типа, в котором обратное течение хладагента из средства подавления пульсации к электрическому компрессору, когда компрессор останавливается, предотвращается, при этом средство подавления пульсации устанавливается в более высоком положении, чем электрический компрессор.
Средство для разрешения указанных проблем
[0006] Чтобы достигать цели, описанной выше, идея настоящего изобретения заключается в том, что устройство кондиционирования воздуха теплонасосного типа содержит электрический компрессор, расположенный в моторном отсеке электрического автомобиля, конденсатор, расположенный в пассажирском салоне, и трубопровод выпуска хладагента, связывающий электрический компрессор и конденсатор и направляющий хладагент от электрического компрессора к конденсатору.
В этом устройстве кондиционирования воздуха теплонасосного типа средство подавления пульсации для подавления пульсации хладагента, выпускаемого из электрического компрессора, обеспечено в положении части пути вдоль трубопровода выпуска хладагента.
Средство подавления пульсации размещается выше в транспортном средстве, чем выпускное отверстие для хладагента электрического компрессора.
Отверстие притока хладагента средства подавления пульсации задается выше в транспортном средстве, чем отверстие оттока хладагента средства подавления пульсации.
Преимущества изобретения
[0007] Как описано выше, отверстие притока хладагента средства подавления пульсации, которое размещается выше в транспортном средстве, чем отверстие оттока хладагента электрического компрессора, задается выше в транспортном средстве, чем отверстие оттока хладагента средства подавления пульсации.
Поэтому, когда электрический компрессор останавливается, некоторая часть газообразного хладагента, остающаяся в средстве подавления пульсации и трубопроводе выпуска хладагента, превращается в жидкое состояние, и этот жидкий хладагент накапливается на дне средства подавления пульсации. Этот накопленный жидкий хладагент течет из отверстия оттока хладагента, заданного в более низком положении, чем отверстие притока хладагента средства подавления пульсации, к конденсатору через трубопровод выпуска хладагента. Другими словами, уровень жидкости хладагента, скапливающегося на дне средства подавления пульсации, обуславливается высотой положения отверстия оттока хладагента, предотвращая, таким образом, обратное течение хладагента к электрическому компрессору из отверстия притока хладагента, заданного в более высоком положении, чем отверстие оттока хладагента.
Таким образом, взаимное расположение отверстия притока хладагента и отверстия оттока хладагента средства подавления пульсации, которое размещается выше в транспортном средстве, чем выпускное отверстие для хладагента электрического компрессора, конфигурируется так, что отверстие притока хладагента задается в более высоком положении, чем отверстие оттока хладагента. Поэтому, обратное течение хладагента из средства подавления пульсации к электрическому компрессору, когда компрессор останавливается, может быть предотвращено, в то время как средство подавления пульсации устанавливается в положении выше электрического компрессора.
Краткое описание чертежей
[0008] [Фиг. 1]
Вид в перспективе, показывающий общую конфигурацию электрического автомобиля типа седан, в котором установлено устройство кондиционирования воздуха теплонасосного типа варианта осуществления 1.
[Фиг. 2]
Чертеж схемотехнической конструкции системы, показывающий целиком устройство кондиционирования воздуха теплонасосного типа варианта осуществления 1.
[Фиг. 3]
Вид сбоку, показывающий размещение электрического компрессора и глушителя в моторном отсеке в устройстве кондиционирования воздуха теплонасосного типа варианта осуществления 1.
[Фиг. 4]
Вид в перспективе, показывающий размещение электрического компрессора и глушителя в моторном отсеке в устройстве кондиционирования воздуха теплонасосного типа варианта осуществления 1.
[Фиг. 5]
Пояснительная схема действия режима нагрева, показывающая действия устройства кондиционирования воздуха теплонасосного типа варианта осуществления 1 во время режима нагрева.
[Фиг. 6]
Пояснительная схема действия режима охлаждения, показывающая действия устройства кондиционирования воздуха теплонасосного типа варианта осуществления 1 во время режима охлаждения.
[Фиг. 7]
Пояснительная схема действия режима осушения и нагрева, показывающая действия устройства кондиционирования воздуха теплонасосного типа варианта осуществления 1 во время режима осушения и нагрева.
[Фиг. 8]
Пояснительная схема действия режима удаления льда, показывающая действия устройства кондиционирования воздуха теплонасосного типа варианта осуществления 1 во время режима удаления льда (режима плавления льда).
[Фиг. 9]
Пояснительная схема действий, показывающая действие обратного течения хладагента в устройстве кондиционирования воздуха теплонасосного типа сравнительного примера.
[Фиг. 10]
Пояснительная схема действий, показывающая предохранительное действие обратного течения хладагента в устройстве кондиционирования воздуха теплонасосного типа варианта осуществления 1.
Предпочтительные варианты осуществления изобретения
[0009] Предпочтительные варианты осуществления устройства кондиционирования воздуха настоящего изобретения описываются ниже на основе варианта осуществления 1, показанного на чертежах.
Вариант осуществления 1
[0010] Сначала описывается конфигурация.
Конфигурация в устройстве кондиционирования воздуха теплонасосного типа варианта осуществления 1 делится на "Бортовую общую конфигурацию устройства кондиционирования воздуха теплонасосного типа", "Общую конфигурацию системы устройства кондиционирования воздуха теплонасосного типа" и "Подробную конфигурацию элементов конструкции устройства, расположенных в моторном отсеке".
[0011] Бортовая общая конфигурация устройства кондиционирования воздуха теплонасосного типа
Фиг. 1 показывает общую конфигурацию электрического транспортного средства типа седан, в котором установлено устройство кондиционирования воздуха теплонасосного типа варианта осуществления 1. Бортовая общая конфигурация устройства кондиционирования воздуха теплонасосного типа описывается ниже со ссылкой на фиг. 1.
[0012] Электрическое транспортное средство 1, в котором установлено устройство кондиционирования воздуха теплонасосного типа варианта осуществления 1, содержит блок 2 ходового мотора, инвертор 3 приводного мотора, DC/DC-распределительную коробку 4, комплект 5 аккумуляторных батарей, зарядное гнездо 6, бортовое зарядное устройство 7, блок 8 кондиционирования воздуха и 12-вольтовый бортовой аккумулятор 9, как показано на фиг. 1.
[0013] Блок 2 ходового электромотора является источником ходового привода, сконфигурированным из мотора ходового привода и редуктора скорости, и размещается в моторном отсеке M, предусмотренном в передней части транспортного средства. Выходной вал (не показан) блока 2 ходового мотора соединяется с левым и правым передними колесами (только левое переднее колесо FL показано), которые являются ведущими колесами. Когда команда положительного крутящего момента выводится инвертору 3 приводного мотора, блок 2 ходового мотора выполняет операцию приведения в движение, в которой энергия, разряжаемая из комплекта 5 аккумуляторных батарей, используется для формирования крутящего момента на валу привода, привода левого и правого передних колес (приведение в движение). Когда команда отрицательного крутящего момента выводится инвертору 3 приводного мотора, блок ходового мотора выполняет операцию генерирования энергии для преобразования вращательной энергии от левого и правого передних колес в электрическую энергию, и комплект 5 аккумуляторных батарей заряжается с помощью сгенерированной энергии (рекуперация).
[0014] DC/DC-распределительная коробка 4 размещает в себе DC/DC-преобразователь, распределяет высоковольтную разряжаемую энергию из комплекта 5 аккумуляторных батарей, подает энергию к системе 12-вольтового источника энергии и заряжает 12-вольтовый бортовой аккумулятор 9. DC/DC-распределительная коробка 4, которая имеет реле заряда с обычной скоростью и реле заряда с высокой скоростью, конструируется так, чтобы иметь возможность переключения зарядной схемы в соответствии с режимом зарядки.
[0015] Комплект 5 аккумуляторных батарей размещается в подпольном пространстве Y на нижней стороне панели F пола, пространство размещено в середине колесной базы. Этот комплект 5 аккумуляторных батарей является источником энергии для блока 2 ходового мотора, а также источником энергии для блока 8 кондиционирования воздуха.
[0016] Зарядное гнездо 6 предусматривается в местоположении, в середине передней части транспортного средства, куда подключается зарядный разъем от внешнего источника энергии, такого как зарядный стенд или домашнее зарядное оборудование, и закрывается открываемым и закрываемым образом крышкой 6a гнезда. Зарядное гнездо 6 имеет гнездо 6b для обычной зарядки и гнездо 6c для высокоскоростной зарядки. Гнездо 6b для обычной зарядки является зарядным гнездом, используемым во время зарядки посредством домашнего зарядного оборудования, обычного зарядного стенда или т.п., и соединяется с DC/DC-распределительной коробкой 4 через бортовое зарядное устройство 7. Гнездо 6c высокоскоростной зарядки является зарядным гнездом, используемым во время зарядки посредством стенда высокоскоростной зарядки, и непосредственно соединяется с DC/DC-распределительной коробкой 4.
[0017] Блок 8 кондиционирования воздуха размещается на верхней стороне панели F пола, т.е., в пассажирском салоне R, дальше по направлению к передней части транспортного средства, чем комплект 5 аккумуляторных батарей. Моторный отсек M и передняя панель D, отделяющая пассажирский салон R, располагаются между установочными панелями (не показаны). Блок 8 кондиционирования воздуха нагнетает кондиционированный воздух, температура которого была отрегулирована так, что достигается заданная температура, в пассажирский салон R. Далее в данном документе предоставляется описание подробной конфигурации устройства кондиционирования воздуха теплонасосного типа, сконфигурированного так, чтобы включать в себя этот блок 8 кондиционирования воздуха.
[0018] Общая конфигурация системы устройства кондиционирования воздуха теплонасосного типа
Фиг. 2 является чертежом схемотехнической конструкции системы, показывающим целиком устройство кондиционирования воздуха теплонасосного типа варианта осуществления 1. Общая конфигурация системы устройства кондиционирования воздуха теплонасосного типа описывается ниже со ссылкой на фиг. 2.
[0019] Устройство кондиционирования воздуха теплонасосного типа варианта осуществления 1 делится посредством передней панели D на пассажирский салон R и моторный отсек M, и блок 8 кондиционирования воздуха размещается в пассажирском салоне R, как показано на фиг. 2. Внутри моторного отсека M располагаются электрический компрессор 10, глушитель 11 (средство подавления пульсации), внешний теплообменник 12, накопитель 13, трехходовой клапан 14, дроссельный клапан 15 охлаждения, электромагнитный клапан 16 и дроссельный клапан 17 нагрева.
[0020] Блок 8 кондиционирования воздуха содержит, внутри корпуса 20 блока, заслонку 21 переключения внутреннего-наружного воздуха, нагнетающий вентилятор 22, испаритель 23, заслонку 24 переключения режима, конденсатор 25 и PTC-нагреватель 26.
[0021] Приводимый во вращательное движение посредством мотора 27 вентилятора, нагнетающий вентилятор 22 вводит внутренний воздух или наружный воздух, выбранный посредством заслонки 21 переключения внутреннего-наружного воздуха, и нагнетает воздух ниже по потоку, где расположены испаритель 23 и другие элементы.
[0022] Испаритель 23 (выпарной аппарат), который размещается в положении ниже по потоку от нагнетающего вентилятора 22, проявляет функцию испарения низкотемпературного жидкого хладагента низкого давления и поглощения тепла, когда выбирается "режим охлаждения" или "режим осушения и нагрева".
[0023] Заслонка 24 переключения режима, которая размещается в положении ниже по потоку от испарителя 23, открывается так, что нагнетаемый воздух проходит через конденсатор 25, когда выбирается "режим нагрева" или "режим осушения и нагрева", и закрывается так, что нагнетаемый воздух не проходит через конденсатор 25, когда выбирается "режим охлаждения" или "режим удаления льда". Выражение "режим удаления льда" ссылается на режим плавления льда для плавления льда, налипающего на наружный теплообменник 12.
[0024] Конденсатор 25 (конденсирующее устройство), которое размещается в положении ниже по потоку от испарителя 23 и заслонки 24 переключения режима, проявляет функцию конденсации и высвобождения тепла высокотемпературного газообразного хладагента высокого давления, когда выбирается "режим нагрева" или "режим осушения и нагрева".
[0025] PTC-нагреватель 26, который размещается в положении ниже по потоку от конденсатора 25, является вспомогательным источником тепла, добавляемым, например, только в случаях исполнения для холодных регионов. Другими словами, конденсатор 25 размещается в корпусе 20 блока и используется в качестве источника тепла для нагрева в корпусе устройства кондиционирования воздуха теплонасосного типа, и нет особой необходимости в PTC-нагревателе 26, когда конструкция не предназначена для холодного региона.
[0026] Электрический компрессор 10, который является устройством сжатия, приводимым в действие посредством мотора, сжимает низкотемпературный газообразный хладагент низкого давления, отправленный из накопителя 13 через трубопровод 30 впуска хладагента, производит высокотемпературный газообразный хладагент высокого давления, который затем отправляется в трубопровод 31 выпуска хладагента на стороне компрессора.
[0027] Глушитель 11, который является средством подавления пульсации для подавления пульсации хладагента, выпускаемого из электрического компрессора 10, подавляет пульсацию, которая является колебанием давления в высокотемпературном газообразном хладагенте высокого давления, отправленном из электрического компрессора 10 через трубопровод 31 выпуска хладагента на стороне компрессора, и подает хладагент в трубопровод 32 выпуска хладагента на стороне конденсатора.
[0028] Наружный теплообменник 12, который размещается в положении в передней части транспортного средства, содержит вентилятор 28 мотора в положении сзади в транспортном средстве от поверхности теплообмена. Наружный теплообменник 12 снабжается хладагентом от конденсатора 25 через трубопроводы 33, 34 для хладагента, и наружный теплообменник либо подает хладагент в накопитель 13 через трубопроводы 35, 36 для хладагента, либо подает хладагент к испарителю 23 через трубопроводы 35, 37, 38 для хладагента. В частности, наружный теплообменник 12 является теплообменником, который функционирует и как испаритель, и как конденсатор в зависимости от условий, таким образом, чтобы быть испарителем (поглощая тепло) во время режима нагрева и конденсатором (высвобождая тепло) во время режима охлаждения.
[0029] Накопитель 13 разделяет газо-жидкостный смешанный хладагент, отправленный из наружного теплообменника 12 или испарителя 23, на газообразный хладагент и жидкий хладагент, и отправляет разделенный газообразный хладагент к электрическому компрессору 10 через трубопровод 30 впуска хладагента.
[0030] Трехходовой клапан 14, дроссельный клапан 15 охлаждения, электромагнитный клапан 16 и дроссельный клапан 17 нагрева составляют множество клапанов, расположенных в моторном отсеке M. Трехходовой клапан 14 является клапаном для переключения между путем хладагента, взаимосвязывающим трубопровод 35 для хладагента и трубопровод 36 для хладагента, и путем хладагента, взаимосвязывающим трубопровод 35 для хладагента и трубопровод 37 для хладагента. Когда выбирается "режим охлаждения", дроссельный клапан 15 охлаждения расширяет хладагент, отправленный из наружного теплообменника 12 через трубопроводы 35, 37 для хладагента, до низкотемпературного жидкого хладагента низкого давления, который отправляется к испарителю 23 через трубопровод 38 для хладагента. Электромагнитный клапан 16 размещается параллельно с дроссельным клапаном 17 нагрева между трубопроводами 33, 34 для хладагента и является клапаном для переключения между путем хладагента, проходящим через дроссельный клапан 17 нагрева (клапан закрыт), и путем хладагента, рассеивающим действие дроссельного клапана (клапан открыт). Когда выбирается "режим нагрева", дроссельный клапан 17 нагрева расширяет хладагент, отправленный из конденсатора 25 через трубопровод 33 для хладагента, до низкотемпературного жидкого хладагента низкого давления, который отправляется к наружному теплообменнику 12 через трубопровод 34 для хладагента.
[0031] Подробная конфигурация элементов конструкции устройства, расположенных в моторном отсеке
Фиг. 3 и 4 показывают размещение электрического компрессора 10 и глушителя 11 в моторном отсеке M в устройстве кондиционирования воздуха теплонасосного типа варианта осуществления 1. Подробная конфигурация элементов конструкции устройства, расположенных в моторном отсеке, описывается ниже со ссылкой на фиг. 3 и 4.
[0032] Как описано выше, в случае устройства кондиционирования воздуха теплонасосного типа используются три теплообменника: конденсатор 25 для высвобождения высокотемпературного тепла в пассажирский салон R, наружный теплообменник 12, который функционирует как конденсатор и как испаритель в зависимости от условий, и испаритель 23, используемый, чтобы охлаждать внутреннее пространство пассажирского салона R. Электрический компрессор 10, расположенный в моторном отсеке M, и конденсатор 25, расположенный в пассажирском салоне R, связываются следующим образом: трубопровод 31 выпуска хладагента на стороне компрессора → глушитель 11 → трубопровод 32 выпуска хладагента на стороне конденсатора.
[0033] Глушитель 11 размещается в более высоком положении в транспортном средстве, чем выпускное отверстие 10b для хладагента электрического компрессора 10, и отверстие 11a притока хладагента глушителя 11 задается в более высоком положении в транспортном средстве, чем отверстие 11b оттока хладагента глушителя 11, как показано на фиг. 3 и 4. Трубопровод 30 впуска хладагента связывается с впускным отверстием 10a для хладагента электрического компрессора 10 от накопителя 13.
[0034] Трубопровод 31 выпуска хладагента на стороне компрессора является трубопроводом для хладагента, соединяющим выпускное отверстие 10b для хладагента электрического компрессора 10 и отверстие 11a притока хладагента глушителя 11, и трубопровод 32 выпуска хладагента на стороне конденсатора является трубопроводом для хладагента, соединяющим отверстие 11b оттока хладагента глушителя 11 и конденсатор 25. Трубопровод 32 выпуска хладагента на стороне конденсатора проектируется с U-образной изгибающейся секцией 32a трубопровода, протягивающимся вверх в транспортном средстве, после трубопровод продолжается дальше вниз в транспортном средстве, чем отверстие 11b оттока хладагента глушителя 11, как показано на фиг. 3 и 4.
[0035] Глушитель 11 является цилиндрическим контейнером, имеющим секцию 11c цилиндрической пластины и секции 11d, 11e торцевой пластины, как показано на фиг. 4. Отверстие 11a притока хладагента глушителя 11 проектируется, чтобы открываться вбок в позиции в середине секции 11c цилиндрической пластины от трубопровода 31 выпуска хладагента на стороне компрессора, а отверстие 11b оттока хладагента глушителя 11 проектируется, чтобы открываться вниз в позиции на дне секции 11c цилиндрической пластины.
[0036] Электрический компрессор 10 конфигурируется как единое целое, имеющее секцию 10c мотора, секцию 10d инвертора и секцию 10e сжатия, как показано на фиг. 3 и 4. Электрический компрессор 10 дополнительно упруго поддерживается посредством мягких креплений 43, 44, 45 на блоке 2 ходового мотора, который упруго поддерживается посредством мягких креплений 41, 42 или т.п. на кузове 40 транспортного средства (детали подвески или т.п.), как показано на фиг. 3. Глушитель 11 поддерживается через кронштейн 46 глушителя, который скрепляется болтами на одном конце с электрическим компрессором 10 и скрепляется болтами на другом конце с секцией 11d торцевой пластины. Таким образом, электрический компрессор 10 упруго поддерживается на блоке 2 ходового мотора, расположенном в самом нижнем положении моторного отсека M, посредством чего глушитель 11 размещается в положении выше, чем выпускное отверстие 10b для хладагента электрического компрессора 10. Кроме того, связывающее соединение 47 трубопровода 32 выпуска хладагента на стороне конденсатора передней панели D размещается в положении выше, чем глушитель 11.
[0037] В моторном отсеке M, который размещается выше в транспортном средстве, чем электрический компрессор 10, кронштейн 48 клапанов имеет секцию 48a нижней пластины и секцию 48b боковой пластины и прикрепляется к кузову 40 транспортного средства (боковому элементу или т.п.), как показано на фиг. 3 и 4. Это обуславливает то, что множество клапанов, а именно, трехходовой клапан 14, дроссельный клапан 15 охлаждения, электромагнитный клапан 16 и дроссельный клапан 17 нагрева включаются в качестве элементов конструкции, расположенных в моторном отсеке M, в схему системы, содержащую электрический компрессор 10, как показано на фиг. 2. Эти клапаны 14, 15, 16 и 17 не присоединяются в случайной конфигурации, а присоединяются собранными вместе на секции 48b боковой пластины кронштейна 48 клапанов, закрепленного в моторном отсеке M.
[0038] Операции описываются далее.
Операции в устройстве кондиционирования воздуха теплонасосного типа варианта осуществления 1 разделяются на "характерные для режима операции согласно выбору режима кондиционирования воздуха", "операцию предотвращения обратного течения хладагента глушителя" и "операцию поддержки элемента конструкции моторного отсека".
[0039] Характерные для режима операции согласно выбору режима кондиционирования воздуха
В устройстве кондиционирования воздуха теплонасосного типа варианта осуществления 1 режимы кондиционирования воздуха могут быть разделены на "режим нагрева", "режим охлаждения", "режим осушения и нагрева" и "режим удаления льда". Характерные для режима операции согласно выбору режима кондиционирования воздуха описываются ниже со ссылкой на фиг. 5-8.
[0040] * Режим нагрева (фиг. 5)
Когда выбирается "режим нагрева", трехходовой клапан 14 выбирает путь, который обходит дроссельный клапан 15 охлаждения, и электромагнитный клапан 16 закрывается и выбирает путь, который использует дроссельный клапан 17 нагрева. Заслонка 24 выбора режима открывается так, что нагнетаемый воздух проходит через конденсатор 25.
В "режиме нагрева" газообразный хладагент, отправленный из накопителя 13, сжимается в электрическом компрессоре 10 до высокотемпературного газообразного хладагента высокого давления. Газообразный хладагент, сжатый до высокой температуры и высокого давления в электрическом компрессоре 10, вводится в конденсатор 25 через глушитель 11, как показано стрелкой на фиг. 5, и высокотемпературный газообразный хладагент высокого давления конденсируется, высвобождая тепло. Высвободившееся тепло из конденсатора 25 нагнетается в пассажирский салон R, предоставляя тепло воздуху в пассажирском салоне R, и температура повышается внутри пассажирского салона, нагревая внутреннее пространство.
Конденсированный хладагент затем проходит через дроссельный клапан 17 нагрева, превращаясь в низкотемпературный жидкий хладагент низкого давления, и низкотемпературный жидкий хладагент низкого давления испаряется в наружном теплообменнике 12, поглощая тепло. Термин "тепловой насос" происходит из этого вытягивания тепла из воздуха в наружном теплообменнике 12.
[0041] * Режим охлаждения (фиг. 6)
Когда выбирается "режим охлаждения", трехходовой клапан 14 выбирает путь, который проходит через дроссельный клапан 15 охлаждения, и электромагнитный клапан 16 закрывается и выбирает путь, который не использует дроссельный клапан 17 нагрева. Заслонка 24 выбора режима закрывается так, что нагнетаемый воздух не проходит через конденсатор 25.
В "режиме охлаждения" газообразный хладагент, отправленный из накопителя 13, сжимается в электрическом компрессоре 10 до высокотемпературного газообразного хладагента высокого давления. Газообразный хладагент, сжатый до высокой температуры и высокого давления в электрическом компрессоре 10, вводится в конденсатор 25 через глушитель 11, как показано стрелкой на фиг. 6, но поскольку заслонка 24 выбора режима закрыта, теплообмен не выполняется, и хладагент проходит в неизменном состоянии через электромагнитный клапан 16 и входит в наружный теплообменник 12. В наружном теплообменнике 12 высокотемпературный газообразный хладагент высокого давления конденсируется, высвобождая тепло, чтобы становиться газожидкостным смешанным хладагентом комнатной температуры и высокого давления, который расширяется в следующем дроссельном клапане 15 охлаждения до низкотемпературного жидкого хладагента низкого давления. В испарителе 23, расположенном в пассажирском салоне R, низкотемпературный жидкий хладагент низкого давления испаряется, поглощая тепло и забирая тепло из воздуха в пассажирском салоне R, и температура понижается внутри пассажирского салона, охлаждая внутреннее пространство.
[0042] * Режим осушения и нагрева (фиг. 7)
Когда выбирается "режим осушения и нагрева", трехходовой клапан 14 выбирает путь, который проходит через дроссельный клапан 15 охлаждения, и электромагнитный клапан 16 закрывается и выбирает путь, который использует дроссельный клапан 17 нагрева. Заслонка 24 выбора режима открывается так, что нагнетаемый воздух проходит через конденсатор 25.
В "режиме осушения и нагрева", аналогично "режиму нагрева", газообразный хладагент, отправленный из накопителя 13, сжимается в электрическом компрессоре 10 до высокотемпературного газообразного хладагента высокого давления. Газообразный хладагент, сжатый до высокой температуры и высокого давления в электрическом компрессоре 10, вводится в конденсатор 25 через глушитель 11, как показано стрелкой на фиг. 7, и высокотемпературный газообразный хладагент высокого давления конденсируется, высвобождая тепло. Высвободившееся тепло из конденсатора 25 нагнетается в пассажирский салон R, предоставляя тепло воздуху в пассажирском салоне R, и температура повышается внутри пассажирского салона, нагревая внутреннее пространство.
Конденсированный хладагент затем проходит через дроссельный клапан 17 нагрева, превращаясь в низкотемпературный жидкий хладагент низкого давления, который входит в наружный теплообменник 12. В это время, если температура хладагента дроссельного клапана 17 нагрева выше температуры наружного воздуха, наружный теплообменник 12 функционирует как конденсирующее устройство, а если температура хладагента дроссельного клапана 17 нагрева ниже температуры наружного воздуха, наружный теплообменник 12 функционирует как испаряющее устройство. Входя в испаритель 23 через дроссельный клапан 15 охлаждения, низкотемпературный жидкий хладагент низкого давления испаряется, поглощая тепло, и насыщенный водяной пар конденсируется как роса, осушая пассажирский салон. В частности, в этом режиме осушения и нагрева используются три теплообменника: конденсатор 25, наружный теплообменник 12 и испаритель 23; и способность осушения и способность повторного нагрева управляются.
[0043] * Режим удаления льда (фиг. 8)
Когда выбирается "режим удаления льда", трехходовой клапан 14 выбирает путь, который проходит через дроссельный клапан 15 охлаждения, и электромагнитный клапан 16 открывается и выбирает путь, который не использует дроссельный клапан 17 нагрева. Заслонка 24 переключения режима закрывается, и нагнетание воздуха вентилятором 22 прекращается.
В "режиме удаления льда" газообразный хладагент, отправленный из накопителя 13, сжимается в электрическом компрессоре 10 до высокотемпературного газообразного хладагента высокого давления. Газообразный хладагент, сжатый до высокой температуры и высокого давления в электрическом компрессоре 10, вводится в конденсатор 25 через глушитель 11, как показано стрелкой на фиг. 8, но поскольку заслонка 24 выбора режима закрыта, теплообмен не выполняется, и хладагент проходит в неизменном состоянии через электромагнитный клапан 16 и входит в наружный теплообменник 12. В наружном теплообменнике 12 высокотемпературный газообразный хладагент высокого давления конденсируется, высвобождая тепло, посредством чего, лед плавится. Хладагент наружного теплообменника 12 затем отправляется в неизменном состоянии в накопитель 13.
[0044] Операция предотвращения обратного течения хладагента глушителя
Электрический компрессор 10 работает в вышеописанных характерных для режима операциях согласно выбору режима кондиционирования воздуха, но после того как устройство кондиционирования воздуха теплонасосного типа останавливается, должны быть предприняты меры, чтобы предотвращать обратное течение хладагента в электрическом компрессоре 10 из глушителя 11. Операция предотвращения обратного течения хладагента глушителя, которая отражает это, описывается ниже со ссылкой на фиг. 9 и 10.
[0045] Сначала описываются причины для установки глушителя в положении части пути вдоль трубопровода выпуска хладагента электрического компрессора.
Устройство кондиционирования воздуха типа контура охлаждения, установленное в транспортном средстве с двигателем или т.п., конфигурируется так, что только испаритель размещается в пассажирском салоне, конденсатор размещается за пределами пассажирского салона, а выпускное отверстие компрессора связывается с конденсатором за пределами пассажирского салона. Когда оно устанавливается в электрическом транспортном средстве, отходящее тепло двигателя не может быть использовано, и источник тепла для нагрева, такой как PTC-нагреватель, должен, поэтому, быть предусмотрен. В "режиме нагрева" количество потребляемой энергии аккумулятора увеличивается, и фактическое пройденное расстояние уменьшается пропорциональным образом.
Принимая это во внимание, фактическое пройденное расстояние, когда нагрев необходим в электрическом транспортном средстве, может быть улучшено посредством установки устройства кондиционирования воздуха теплонасосного типа, которое может использовать хладагент, чтобы обеспечивать источник тепла для нагрева в качестве устройства кондиционирования воздуха. Однако, когда устанавливается устройство кондиционирования воздуха теплонасосного типа, конфигурация подразумевает выпускное отверстие для хладагента электрического компрессора, связываемое с конденсатором, расположенным в пассажирском салоне, что является отличием от устройства кондиционирования воздуха типа контура охлаждения, в котором выпускное отверстие компрессора связывается с конденсатором снаружи пассажирского салона.
Следовательно, когда существует пульсация в хладагенте, выпускаемом из электрического компрессора, на характеристику звуковых колебаний в пассажирском салоне оказывается неблагоприятное влияние, когда хладагент течет в конденсатор, расположенный в пассажирском салоне; следовательно, в электрическом транспортном средстве, в котором требуется высокий уровень тишины, пульсация предпочтительно минимизируется, прежде чем хладагент протечет в конденсатор.
[0046] Таким образом, когда глушитель устанавливается в положении части пути вдоль трубопровода выпуска хладагента электрического компрессора, а глушитель устанавливается с неизменным состоянием в более высоком положении в транспортном средстве, чем выпускное отверстие для хладагента, отверстие оттока хладагента глушителя размещается выше, чем отверстие притока хладагента глушителя, как показано на фиг. 9. Эта конфигурация используется в качестве сравнительного примера.
Однако, когда электрический компрессор останавливается в сравнительном примере, некоторая часть газообразного хладагента, остающаяся в глушителе и трубопроводе выпуска хладагента, превращается в жидкое состояние, и этот жидкий хладагент скапливается на дне глушителя. Возникает обратное течение хладагента, в котором этот накопившийся жидкий хладагент возвращается в неизменном состоянии к выпускному отверстию для хладагента электрического компрессора из отверстия притока хладагента глушителя.
[0047] В варианте осуществления 1 применяется конфигурация, в которой отверстие 11a притока хладагента глушителя 11, которое размещается в более высоком положении в транспортном средстве, чем выпускное отверстие 10b для хладагента электрического компрессора 10, задается в более высоком положении в транспортном средстве, чем отверстие 11b оттока хладагента глушителя 11, как показано на фиг. 10.
Следовательно, когда электрический компрессор 10 останавливается, некоторая часть газообразного хладагента, остающаяся в глушителе 11 и трубопроводе 31 выпуска хладагента на стороне компрессора, превращается в жидкое состояние, и этот жидкий хладагент скапливается на дне глушителя 11. Этот скопившийся жидкий хладагент вытекает из отверстия 11b оттока хладагента, заданного в более низком положении, чем отверстие 11a притока хладагента глушителя 11, через трубопровод 32 выпуска хладагента на стороне конденсатора. Другими словами, уровень жидкости хладагента, скапливающегося на дне глушителя 11, обуславливается высотой положения отверстия 11b оттока хладагента, предотвращая, таким образом, обратное течение хладагента к электрическому компрессору 10 из отверстия 11a притока хладагента, заданного в более высоком положении, чем отверстие 11b оттока хладагента.
Таким образом, взаимное расположение отверстия 11a притока хладагента и отверстия 11b оттока хладагента глушителя 11, которое размещается в более высоком положении в транспортном средстве, чем выпускное отверстие 10b для хладагента электрического компрессора 10, конфигурируется так, что отверстие 11a притока хладагента задается в более высоком положении, чем отверстие 11b оттока хладагента. Следовательно, обратное течение хладагента из глушителя 11 к электрическому компрессору 10, когда компрессор останавливается, предотвращается, в то же время глушитель 11 устанавливается в положении выше электрического компрессора 10.
[0048] В варианте осуществления 1 применяется конфигурация, в которой трубопровод 32 выпуска хладагента на стороне конденсатора имеет U-образную изгибающуюся секцию 32a трубопровода, продолжающуюся вверх в транспортном средстве, после того как трубопровод продолжается дальше вниз в транспортном средстве, чем отверстие 11b оттока хладагента глушителя 11.
Следовательно, жидкий хладагент, скопившийся на дне глушителя 11, или жидкий хладагент, который превратился в жидкое состояние в канале трубопровода выше по потоку от U-образной изгибающейся секции 32a трубопровода, будет тогда скапливаться на дне U-образной изгибающейся секции 32a трубопровода, который является самой низкой частью системы трубопроводов для хладагента, включающей в себя глушитель 11.
Поэтому, когда компрессор останавливается, жидкий хладагент поглощается посредством U-образной изгибающейся секции 32a трубопровода, даже если объем хладагента увеличивается, посредством чего, обратное течение хладагента из глушителя 11 к электрическому компрессору 10 надежно предотвращается.
[0049] В варианте осуществления 1 применяется конфигурация, в которой отверстие 11a притока хладагента глушителя 11 проектируется, чтобы открываться вбок в позиции в середине секции 11c цилиндрической пластины от трубопровода 31 выпуска хладагента на стороне компрессора, а отверстие 11b оттока хладагента глушителя 11 проектируется, чтобы открываться вниз в позиции на дне секции 11c цилиндрической пластины.
Таким образом, направления открытия отверстия 11a притока хладагента и отверстия 11b оттока хладагента находятся во взаимном расположении, в котором они находятся под прямыми углами друг к другу. Следовательно, когда электрический компрессор 10 приводится в действие, газообразный хладагент, пульсирующий при высокой температуре и высоком давлении, не выходит в неизменном состоянии из отверстия 11b оттока хладагента, даже если хладагент входит в отверстие 11a притока хладагента глушителя 11. Другими словами, газообразный хладагент, входящий в глушитель 11, достигает внутренних стенок глушителя и временно застаивается внутри глушителя 11, и пульсация газообразного хладагента, поэтому, эффективно подавляется. Дополнительно, поскольку отверстие 11b оттока хладагента глушителя 11 задается в позиции на дне секции 11c цилиндрической пластины, предотвращается скапливание жидкого хладагента скапливания на дне глушителя 11.
[0050] Операция поддержки элемента конструкции моторного отсека
В варианте осуществления 1 электрический компрессор 10 дополнительно упруго поддерживается посредством мягких креплений 43, 44, 45 на блоке 2 ходового мотора, который упруго поддерживается посредством мягких креплений 41, 42 или т.п. на кузове 40 транспортного средства. Применяется конфигурация, в которой глушитель 11 поддерживается через кронштейн 46 глушителя, который скрепляется болтами на одном конце с электрическим компрессором 10 и скрепляется болтами на другом конце с секцией 11d торцевой пластины.
В частности, электрический компрессор 10 и глушитель 11 устанавливаются на кузове 40 транспортного средства посредством спаренной противовибрационной опорной конструкции. Следовательно, тряска электрического компрессора 10 и глушителя 11 в ответ на колебание, привносимое от кузова 40 транспортного средства, сохраняется минимальной, электрический компрессор 10 демонстрирует устойчивую функцию сжатия, а глушитель 11 демонстрирует устойчивую функцию подавления пульсации.
[0051] В варианте осуществления 1 применяется конфигурация, в которой кронштейн 48 клапанов, имеющий секцию 48a нижней пластины и секцию 48b боковой пластины, прикрепляется к кузову 40 транспортного средства в моторном отсеке M расположенным выше в транспортном средстве, чем электрический компрессор 10, и множество клапанов 14, 15, 16 и 17 прикрепляются собранными вместе на секции 48b боковой пластины кронштейна 48 клапанов.
Поэтому, секция 48a нижней пластины защищает клапаны 14, 15, 16 и 17 от камней и т.п., подбрасываемых снизу, посредством чего, клапаны 14, 15, 16 и 17 защищаются от повреждения. Дополнительно, поскольку кронштейн 48 клапанов прикрепляется в более высоком положении в транспортном средстве, чем электрический компрессор 10, система трубопровода для хладагента, соединенная с клапанами 14, 15, 16 и 17, помещается выше в транспортном средстве, чем электрический компрессор 10, и система трубопровода для хладагента защищается.
[0052] Далее описываются результаты.
В устройстве кондиционирования воздуха теплонасосного типа варианта осуществления 1 могут быть достигнуты результаты, приведенные в качестве примеров ниже.
[0053] (1) Устройство кондиционирования воздуха теплонасосного типа, содержащее электрический компрессор 10, расположенный в моторном отсеке M электрического транспортного средства 1, конденсатор 25, расположенный в пассажирском салоне R, и трубопровод 31, 32 выпуска хладагента, связывающий электрический компрессор 10 и конденсатор 25 и направляющий хладагент от электрического компрессора 10 к конденсатору 25; при этом
средство подавления пульсации (глушитель 11) для подавления пульсации хладагента, выпущенного из электрического компрессора 10, обеспечено в положении части пути вдоль трубопровода 31, 32 выпуска хладагента;
средство подавления пульсации (глушитель 11) размещается в более высоком положении в транспортном средстве, чем выпускное отверстие 10b для хладагента электрического компрессора 10; и
отверстие 11a притока хладагента средства подавления пульсации (глушителя 11) устанавливается в более высоком положении в транспортном средстве, чем отверстие 11b оттока хладагента средства подавления пульсации (глушитель 11) (фиг. 3).
Поэтому, обратное течение хладагента из средства подавления пульсации (глушителя 11) к электрическому компрессору 10, когда компрессор останавливается, может быть предотвращено, в то же время средство подавления пульсации (глушитель 11) устанавливается в положении выше электрического компрессора 10.
[0054] (2) Трубопровод выпуска хладагента делится на трубопровод 31 выпуска хладагента на стороне компрессора, соединяющий выпускное отверстие 10b для хладагента электрического компрессора 10 и отверстие 11a притока хладагента средства подавления пульсации (глушителя 11), и трубопровод 32 выпуска хладагента на стороне конденсатора, соединяющий отверстие 11b оттока хладагента средства подавления пульсации (глушителя 11) и конденсатора 25; и
трубопровод 32 выпуска хладагента на стороне конденсатора устанавливается так, чтобы продолжаться ниже в транспортном средстве, чем отверстие 11b оттока хладагента средства подавления пульсации (глушителя 11), и затем продолжаться обратно вверх в транспортном средстве (фиг. 3).
Следовательно, в дополнение к результату в пункте (1), устройство проявляет действие поглощения увеличения в объеме жидкого хладагента, когда компрессор останавливается, посредством чего, обратное течение хладагента из средства подавления пульсации (глушителя 11) к электрическому компрессору 10 может быть надежно предотвращено.
[0055] (3) Средство подавления пульсации является глушителем 11 в форме цилиндрического контейнера, имеющего секцию 11c цилиндрической пластины и секции 11d, 11e торцевой пластины; и
отверстие 11a притока хладагента глушителя 11 проектируется, чтобы открываться вбок в позиции в середине секции 11c цилиндрической пластины от трубопровода 32 (*1) выпуска хладагента на стороне компрессора, а отверстие 11b оттока хладагента глушителя 11 проектируется, чтобы открываться вниз в позиции на дне секции 11c цилиндрической пластины.
Поэтому, в дополнение к результату в пункте (2), пульсация газообразного хладагента может эффективно подавляться посредством глушителя 11, когда электрический компрессор 10 работает, и скопление жидкого хладагента на дне глушителя 11 может быть предотвращено, когда электрический компрессор 10 останавливается.
[0056] (4) Электрический компрессор 10 мягко устанавливается на блок 2 ходового мотора, расположенный в моторном отсеке M, и мягко устанавливается на кузов 40 транспортного средства; и
глушитель 11 поддерживается через кронштейн 46 глушителя, прикрепленный на одном конце к электрическому компрессору 10 и прикрепленный на другом конце к секции 11d торцевой пластины (фиг. 3).
Поэтому, в дополнение к результатам в пунктах (1)-(3), электрический компрессор 10 и глушитель 11 поддерживаются на кузове 40 транспортного средства посредством спаренной противовибрационной опорной конструкции, посредством чего, функция сжатия электрического компрессора 10 и функция подавления пульсации глушителя 11 могут проявляться устойчивым образом.
[0057] (5) В схеме системы кондиционирования воздуха, содержащей электрический компрессор 10, множество клапанов 14, 15, 16 и 17 в качестве элементов конструкции располагаются в моторном отсеке M;
кронштейн 48 клапанов, имеющий секцию 48a нижней пластины и секцию 48b боковой пластины, прикрепляется в моторном отсеке M расположенным выше в транспортном средстве, чем электрический компрессор 10; и
клапаны 14, 15, 16 и 17 присоединяются собранными вместе на секции 48b боковой пластины кронштейна 48 клапанов, закрепленного в моторном отсеке M (фиг. 4).
Поэтому, в дополнение к результатам в пунктах (1)-(4), клапаны 14, 15, 16 и 17 могут быть защищены от повреждения, и может быть достигнута защита системы трубопроводов для хладагента, соединенной с клапанами 14, 15, 16 и 17.
[0058] Устройство кондиционирования воздуха теплонасосного типа настоящего изобретения было описано выше на основе варианта осуществления 1, но конкретная конфигурация не ограничивается вариантом осуществления 1, и переделки, добавления и другие такие изменения в конструкции разрешаются, пока они не отклоняются от рамок изобретения согласно формуле изобретения.
[0059] В варианте осуществления 1 пример глушителя 11 в форме цилиндрического контейнера был представлен в качестве средства подавления пульсации. Однако, если средство подавления пульсации является средством, имеющим функцию подавления пульсации хладагента, выпущенного из электрического компрессора, конкретная конфигурация не ограничивается глушителем в форме цилиндрического контейнера.
[0060] В варианте осуществления 1 был представлен пример, в котором устройство кондиционирования воздуха настоящего изобретения было применено к электрическому автомобилю типа седан, оборудованному только блоком ходового мотора. Однако, устройство кондиционирования воздуха теплонасосного типа настоящего изобретения может, конечно, быть применено не только к седанам, но также к различным электрическим автомобилям, таким как фургоны, минивэны и внедорожники. Кроме того, устройство может также быть применено к подключаемому гибридному электрическому транспортному средству, оборудованному блоком ходового мотора и двигателем.
Перекрестная ссылка на родственные заявки
[0061] Настоящая заявка испрашивает приоритет выложенной японской патентной заявки № 2012-201479, поданной в японское патентное ведомство 13 сентября 2012 года, все содержимое которой полностью включено в настоящее описание путем ссылки.