CN105015305A - 车辆用空气调节装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车辆用空气调节装置,其即使在车厢外的温度为低温的环境下也不会在吸热器上产生结霜。除湿供暖运转中,在车厢外的温度Tam等于或低于规定温度T1的情况下,或者在从室外热交换器(22)流出的冷媒的温度Thex等于或低于规定温度T2的情况下,冷却空气温度传感器(44)的检测温度Te等于或低于温度Tet-β时,会关闭第三电磁阀(25c)。由此,除湿供暖运转中,在吸热器(14)上有可能产生结霜的情况下,由于停止冷媒向吸热器(14)的流通,因此能够防止吸热器(14)上的结霜。

Description

车辆用空气调节装置
技术领域
本发明涉及一种可应用于例如电动汽车的车辆用空气调节装置。
背景技术
以往,作为一公知的技术,在该种车辆用空气调节装置中,具备压缩冷媒并将其喷出的压缩机、设于车厢内侧并使冷媒散热的散热器、设于车厢内侧并使冷媒吸热的吸热器、以及设于车厢外侧并使冷媒散热或吸热的室外热交换器(例如,参照专利文献1)。
众所周知,在上述车辆用空气调节装置中,进行以下运转:制冷运转,压缩机所喷出的冷媒在室外热交换器中散热,并使在室外热交换器中散热的冷媒在吸热器中吸热;除湿制冷运转,从压缩机喷出的冷媒在散热器及室外热交换器中散热,并使在散热器及室外热交换器中已散热的冷媒在吸热器中吸热;供暖运转,压缩机所喷出的冷媒在散热器中散热,并使在散热器中已散热的冷媒在室外热交换器中吸热;以及除湿供暖运转,压缩机所喷出的冷媒在散热器中散热,并使在散热器中散热的部分冷媒在吸热器中吸热,并且其余的冷媒在室外热交换器中吸热。
另外,以往,在该种车辆用空气调节装置中,具备由作为车辆动力源的发动机驱动的压缩机、设于车厢外的散热器和设于车厢内的吸热器,通过使压缩机喷出的冷媒在散热器中散热,并且在吸热器中吸热,向车厢内供应在吸热器中与冷媒进行热交换的空气而进行制冷运转。此外,在以往的车辆用空气调节装置中,车厢内具备加热器芯,通过将用于冷却发动机的冷却水的排热在加热器芯中散热,使在加热器芯中与冷却水进行热交换的空气吹向车厢内而进行供暖运转。而且,在以往的车辆用空气调节装置中,是将供于车厢内的空气在吸热器中冷却、除湿至所要求的绝对湿度为止,将吸热器中冷却、除湿后的空气在加热器芯中加热至所期望的温度之后向车厢内吹出而进行除湿供暖运转的。
在上述车辆用空气调节装置中,利用发动机的排热作为在供暖运转和除湿供暖运转中加热空气的热源。车辆的动力源为电动马达的电动汽车,由于没有像发动机那样的可对空气进行充分加热的排热,因此不能适用上述车辆用空气调节装置。
因此,作为能够适用于电动汽车的车辆用空气调节装置,一公知的技术是其具备压缩冷媒并将其喷出的压缩机、设于车厢内侧并使冷媒散热的散热器、设于车厢内侧并使冷媒吸热的吸热器、以及设于车厢外侧并使冷媒散热或吸热的室外热交换器,该车辆用空气调节装置可切换以下运转:压缩机所喷出的冷媒在散热器中散热并使在散热器中已散热的冷媒在室外热交换器中吸热的供暖运转、压缩机所喷出的冷媒在散热器中散热并使在散热器中已散热的冷媒在吸热器及室外热交换器的至少吸热器中吸热的除湿供暖运转、压缩机所喷出的冷媒在室外热交换器中散热并在吸热器中吸热的制冷运转、以及压缩机所喷出的冷媒在散热器及室外热交换器中散热并在吸热器中吸热的除湿制冷运转(例如,参照专利文献2)。
另外,以往,在该种车辆用空气调节装置中,一公知的技术是其具备:压缩冷媒并将其喷出的压缩机、设于车厢内侧并使冷媒散热的散热器、设于车厢内侧并使冷媒吸热的吸热器、以及设于车厢外侧并使冷媒散热或吸热的室外热交换器(例如,参照专利文献1)。
众所周知,在上述车辆用空气调节装置中,进行以下运转:压缩机喷出的冷媒在散热器中散热并使在散热器中已散热的冷媒在室外热交换器中吸热的供暖运转、以及压缩机所喷出的冷媒在散热器中散热并使在散热器中已散热的部分冷媒在吸热器中吸热并且其余的冷媒在室外热交换器中吸热的除湿供暖运转。
【专利文献1】日本特开2000-25446号公报
【专利文献2】日本特开平06-278451号公报
发明内容
上述车辆用空气调节装置在进行除湿供暖运转时,在室外热交换器中从车厢外的空气吸收在散热器中释放的热量。因此,在车厢外的温度为低温的环境下,室外热交换器中的冷媒的蒸发温度变低。当室外热交换器中的冷媒的蒸发温度变低,由于吸热器中冷媒的蒸发温度也变低因此可能在吸热器上产生结霜,在吸热器上产生结霜的情况下,会难以对车厢内的温度及湿度进行控制。
本发明的一个目的是提供一种车辆用空气调节装置,它即使在车厢外的温度为低温的环境下吸热器上也不会产生结霜。
上述电动汽车会因车辆用空气调节装置的运转而消耗车辆行驶用的电力。因此,在车辆用空气调节装置中,特别是在电力的消耗量较大的除湿供暖运转的时间持续的情况下,车辆用空气调节装置的运转所消耗的电量的比例会变大,因此车辆可行驶距离有可能会变短。
本发明的另一个目的是提供一种车辆用空气调节装置,它能够防止车辆的可行驶距离变短,并持续车厢内的空气调节。
上述车辆用空气调节装置在供暖运转时,需要控制散热器中的散热量。另外,在除湿供暖运转时,需要控制散热器中的散热量以及吸热器中的吸热量。为了对供暖运转时散热器中的散热量、除湿供暖运转时散热器中的散热量以及吸热器中的吸热量进行控制,需要确保室外热交换器中适当的吸热量。
然而,在上述车辆用空气调节装置中,使用不能调整冷媒流路的开度的毛细管作为对流入室外侧热交换器中的冷媒进行减压的装置。因此,在车辆用空气调节装置中,由于在室外热交换器中难以达到最佳的吸热量,所以很难对供暖运转时散热器中的散热量、除湿供暖运转时散热器中的散热量以及吸热器中的吸热量进行控制。
本发明的另一个目的是提供一种车辆用空气调节装置,它能够通过优化调整室外热交换器中的吸热量,从而得到供暖运转时散热器中的最佳散热量、除湿供暖运转时散热器中的最佳散热量以及吸热器中的最佳吸热量。
为了达到上述目的,本发明的车辆用空气调节装置具备:压缩机,其压缩冷媒并将其喷出;散热器,其设于车厢内侧,使冷媒散热;吸热器,其设于车厢内侧,使冷媒吸热;以及室外热交换器,其设于车厢外侧,使冷媒散热或吸热,该车辆用空气调节装置进行以下运转:制冷运转,该运转是使压缩机喷出的冷媒在室外热交换器中散热,在室外热交换器中已散热的冷媒通过膨胀部减压后在吸热器中吸热;除湿制冷运转,该运转是使从压缩机喷出的冷媒在散热器以及室外热交换器中散热,在散热器以及室外热交换器中已散热的冷媒通过膨胀部减压后在吸热器中吸热;供暖运转,该运转是使压缩机喷出的冷媒在散热器中散热,在散热器中已散热的冷媒通过膨胀部减压后在室外热交换器中吸热;以及除湿供暖运转,该运转是使压缩机喷出的冷媒在散热器中散热,在散热器中已散热的部分冷媒通过膨胀部减压后在吸热器中吸热,并且其余的冷媒通过膨胀部减压后在室外热交换器中吸热,该车辆用空气调节装置具备:流量调整阀,其设于吸热器的冷媒流通方向上游侧的冷媒通道,可调整流过冷媒通道的冷媒的流量;蒸发温度检测部,其检测吸热器中冷媒的蒸发温度;流量调整控制部,其在除湿供暖运转中,当蒸发温度检测部的检测温度等于或低于规定温度时,通过流量调整阀以减少流入吸热器的冷媒的流量。
由此,吸热器中冷媒的蒸发温度等于或低于规定温度时,由于减少流入吸热器中的冷媒的流量,因此可防止吸热器上的结霜。
此外,为了达到上述目的,本发明的车辆用空气调节装置具备:压缩机,其压缩冷媒并将其喷出;散热器,其设于车厢内侧,使冷媒散热;吸热器,其设于车厢内侧,使冷媒吸热;以及室外热交换器,其设于车厢外侧,使冷媒散热或吸热,该车辆用空气调节装置进行以下运转:制冷运转,该运转是使压缩机喷出的冷媒在室外热交换器中散热,在室外热交换器中已散热的冷媒通过膨胀部减压后在吸热器中吸热;除湿制冷运转,该运转是使从压缩机喷出的冷媒在散热器以及室外热交换器中散热,在散热器以及室外热交换器中已散热的冷媒通过膨胀部减压后在吸热器中吸热;供暖运转,该运转是使压缩机喷出的冷媒在散热器中散热,在散热器中已散热的冷媒通过膨胀部减压后在室外热交换器中吸热;以及除湿供暖运转,该运转是使压缩机喷出的冷媒在散热器中散热,在散热器中已散热的部分冷媒通过膨胀部减压后在吸热器中吸热,并且其余的冷媒通过膨胀部减压后在室外热交换器中吸热,该车辆用空气调节装置具备:旁通通道,其连通吸热器的冷媒流入侧的冷媒通道和冷媒流出侧的冷媒通道;流量调整阀,其可调整流过旁通通道的冷媒的流量;蒸发温度检测部,其检测吸热器中冷媒的蒸发温度;冷媒流量控制部,其在除湿供暖运转中,当蒸发温度检测部的检测温度等于或低于规定温度时,通过流量调整阀以增加流过旁通通道的冷媒的流量。
由此,吸热器中冷媒的蒸发温度等于或低于规定温度时,由于通过增加流过旁通通道的冷媒的流量来减少流入吸热器中的冷媒的流量,因此可防止吸热器上的结霜。
此外,为了达到上述目的,本发明的车辆用空气调节装置具备:压缩机,其压缩冷媒并将其喷出;散热器,其设于车厢内侧,使冷媒散热;吸热器,其设于车厢内侧,使冷媒吸热;以及室外热交换器,其设于车厢外侧,使冷媒散热或吸热,该车辆用空气调节装置进行以下运转:制冷运转,该运转是使压缩机喷出的冷媒在室外热交换器中散热,在室外热交换器中已散热的冷媒通过膨胀部减压后在吸热器中吸热;除湿制冷运转,该运转是使从压缩机喷出的冷媒在散热器以及室外热交换器中散热,在散热器以及室外热交换器中已散热的冷媒通过膨胀部减压后在吸热器中吸热;供暖运转,该运转是使压缩机喷出的冷媒在散热器中散热,在散热器中已散热的冷媒通过膨胀部减压后在室外热交换器中吸热;以及除湿供暖运转,该运转是使压缩机喷出的冷媒在散热器中散热,在散热器中已散热的部分冷媒通过膨胀部减压后在吸热器中吸热,并且其余的冷媒通过膨胀部减压后在室外热交换器中吸热,该车辆用空气调节装置具备:流量调整阀,其设于室外热交换器的冷媒流入侧的冷媒通道,可调整流过冷媒通道的冷媒的流量;蒸发温度检测部,其检测吸热器中冷媒的蒸发温度;冷媒流量控制部,其在除湿供暖运转中,当蒸发温度检测部的检测温度等于或低于规定温度时,通过流量调整阀以增加流入室外热交换器中的冷媒的流量。
由此,吸热器中冷媒的蒸发温度等于或低于规定温度时,由于减少流入吸热器中的冷媒的流量,因此可防止吸热器上的结霜。
此外,为了达到上述目的,本发明的车辆用空气调节装置具备:压缩机,其压缩冷媒并将其喷出;散热器,其设于车厢内侧,使冷媒散热;吸热器,其设于车厢内侧,使冷媒吸热;以及室外热交换器,其设于车厢外侧,使冷媒散热或吸热,该车辆用空气调节装置进行以下运转:制冷运转,该运转是使压缩机喷出的冷媒在室外热交换器中散热,在室外热交换器中已散热的冷媒通过膨胀部减压后在吸热器中吸热;除湿制冷运转,该运转是使从压缩机喷出的冷媒在散热器以及室外热交换器中散热,在散热器以及室外热交换器中已散热的冷媒通过膨胀部减压后在吸热器中吸热;供暖运转,该运转是使压缩机喷出的冷媒在散热器中散热,在散热器中已散热的冷媒通过膨胀部减压后在室外热交换器中吸热;以及除湿供暖运转,该运转是使压缩机喷出的冷媒在散热器中散热,在散热器中已散热的部分冷媒通过膨胀部减压后在吸热器中吸热,并且其余的冷媒通过膨胀部减压后在室外热交换器中吸热,该车辆用空气调节装置具备:开关阀,其设于室外热交换器的冷媒流入侧的冷媒通道,可开关冷媒通道;蒸发温度检测部,其检测吸热器中冷媒的蒸发温度;冷媒流通限制控制部,其在除湿供暖运转中,当蒸发温度检测部的检测温度等于或低于规定温度时,通过开关阀限制冷媒向室外热交换器的流通。
由此,吸热器中冷媒的蒸发温度等于或低于规定温度时,由于限制室外热交换器中冷媒的吸热而使冷媒只在吸热器中吸热,因此能够防止吸热器中冷媒的蒸发温度的降低,从而可防止吸热器上的结霜。
此外,为了达到上述目的,本发明的车辆用空气调节装置具备:压缩机,其压缩冷媒并将其喷出;散热器,其设于车厢内侧,使冷媒散热;吸热器,其设于车厢内侧,使冷媒吸热;以及室外热交换器,其设于车厢外侧,使冷媒散热或吸热,该车辆用空气调节装置可切换以下运转:制冷运转,该运转是使压缩机喷出的冷媒在室外热交换器中散热,在室外热交换器中已散热的冷媒通过膨胀部减压后在吸热器中吸热;除湿制冷运转,该运转是使从压缩机喷出的冷媒在散热器以及室外热交换器中散热,在散热器以及室外热交换器中已散热的冷媒通过膨胀部减压后在吸热器中吸热;供暖运转,该运转是使压缩机喷出的冷媒在散热器中散热,在散热器中已散热的冷媒通过膨胀部减压后在室外热交换器中吸热;以及除湿供暖运转,该运转是使压缩机喷出的冷媒在散热器中散热,在散热器中已散热的冷媒通过膨胀部减压后在吸热器以及室外热交换器的至少吸热器中吸热,该车辆用空气调节装置具备:环境条件检测部,其可检测车厢外的温度、车厢内的温度、车厢内的湿度和日照量的至少一个环境条件;雾气判定部,其可判定构成车厢的窗玻璃上有无雾气的发生,第一切换模式,其根据环境条件检测部检测的环境条件来切换供暖运转、除湿供暖运转、制冷运转和除湿制冷运转;第二切换模式,其根据环境条件检测部检测的环境条件来切换供暖运转、除湿供暖运转、制冷运转和除湿制冷运转,并只在由雾气判定部判定窗玻璃上有雾气发生的情况下,进行除湿供暖运转;第三切换模式,其根据环境条件检测部检测的环境条件来切换供暖运转、制冷运转和除湿制冷运转;以及模式切换部,其可切换第一切换模式、第二切换模式和第三切换模式。
由此,由于可切换消耗电量不同的第一切换模式、第二切换模式以及第三切换模式,因此可由乘客任意地选择第一切换模式、第二切换模式或第三切换模式。
为了达到上述目的,本发明的车辆用空气调节装置,具备:压缩机,其压缩冷媒并将其喷出;散热器,其设于车厢内侧,使冷媒散热;吸热器,其设于车厢内侧,使冷媒吸热;以及室外热交换器,其设于车厢外侧,使冷媒散热或吸热,该车辆用空气调节装置进行以下运转:供暖运转,该运转是使压缩机喷出的冷媒在散热器中散热,在散热器中已散热的冷媒在室外热交换器中吸热;以及除湿供暖运转,该运转是使压缩机喷出的冷媒在散热器中散热,在散热器中已散热的部分冷媒在吸热器中吸热,并使其余的冷媒在室外热交换器中吸热,该车辆用空气调节装置具备:膨胀阀,其设于室外热交换器的冷媒流入侧的冷媒通道,阀开度可改变;吸热器温度传感器,其检测吸热器中冷媒的蒸发温度;目标过热度设定部,其在供暖运转时将规定值设定为目标过热度,在除湿供暖运转时将根据吸热器温度传感器的检测温度以及吸热器的目标温度计算出的值设定为目标过热度;过热度计算部,其计算出从室外热交换器流出的冷媒的过热度;以及阀开度控制部,其根据目标过热度设定部所设定的目标过热度以及过热度计算部所计算出的过热度来控制膨胀阀的阀开度。
由此,通过将从室外热交换器流出的冷媒的过热度维持在最佳,从而可在室外热交换器中得到最佳的吸热量。
采用本发明的车辆用空气调节装置,由于能够防止吸热器上的结霜,因此可在低温的环境下维持除湿供暖运转时的除湿能力。
另外,采用本发明的车辆用空气调节装置,可由车辆的乘客任意地选择第一切换模式、第二切换模式或第三切换模式,因此,通过选择与第一切换模式相比消耗电量较小的第二切换模式或第三切换模式,从而可防止车辆的可行驶距离变短,并持续车厢内的空气调节。
此外,采用本发明的车辆用空气调节装置,由于能够在室外热交换器中得到最佳的吸热量,因此可将车厢内的温度及湿度的环境维持在良好的状态。
附图说明
图1是表示本发明第一实施方式的车辆用空气调节装置的示意性构造图。
图2是表示控制系统的模块图。
图3是表示制冷运转及除湿制冷运转的车辆用空气调节装置的示意性构造图。
图4是表示供暖运转的车辆用空气调节装置的示意性构造图。
图5是表示除湿供暖运转的车辆用空气调节装置的示意性构造图。
图6是表示除霜运转的车辆用空气调节装置的示意性构造图。
图7是表示吸热器温度控制处理的流程图。
图8是表示电磁阀的开关与吸热器的温度的关系的示意图。
图9是表示本发明第二实施方式的车辆用空气调节装置的示意性构造图。
图10是表示控制系统的模块图。
图11是表示吸热器温度控制处理的流程图。
图12是表示电磁阀的开关与吸热器的温度的关系的示意图。
图13是表示本发明第三实施方式的车辆用空气调节装置的示意性构造图。
图14是表示控制系统的模块图。
图15是表示吸热器温度控制处理的流程图。
图16是表示本发明第四实施方式的吸热器温度控制处理的流程图。
图17是表示电磁阀的开关与吸热器的温度的关系的示意图。
图18是表示本发明第五实施方式的车辆用空气调节装置的示意性构造图。
图19是表示控制系统的模块图。
图20是表示制冷运转及除湿制冷运转的车辆用空气调节装置的示意性构造图。
图21是表示供暖运转的车辆用空气调节装置的示意性构造图。
图22是表示第一除湿供暖运转的车辆用空气调节装置的示意性构造图。
图23是表示第二除湿供暖运转的车辆用空气调节装置的示意性构造图。
图24是表示除霜运转的车辆用空气调节装置的示意性构造图。
图25是表示普通模式中运转切换控制处理的流程图。
图26是表示第一节能模式中运转切换控制处理的流程图。
图27是表示第二节能模式中运转切换控制处理的流程图。
图28是表示本发明的第六实施方式的车辆用空气调节装置的示意性构造图。
图29是表示控制系统的模块图。
图30是表示制冷运转及除湿制冷运转的车辆用空气调节装置的示意性构造图。
图31是表示供暖运转的车辆用空气调节装置的示意性构造图。
图32是表示除湿供暖运转的车辆用空气调节装置的示意性构造图。
图33是表示除霜运转的车辆用空气调节装置的示意性构造图。
图34是表示过热度控制处理的流程图。
图35是表示本发明第七实施方式的过热度控制处理的流程图。
具体实施方式
图1至图8是表示本发明的第一实施方式的图。
如图1所示,本发明的车辆用空气调节装置具备:设置于车厢内的空调单元10、和跨车厢内外构成的冷媒回路20。
空调单元10具有空气通道11,该空气通道11用于使供给车厢内的空气流过。在空气通道11的一端侧,设有用于使车厢外的空气流入空气通道11的外部空气吸入口11a和用于使车厢内的空气流入空气通道11的内部空气吸入口11b。此外,在空气通道11的另一端侧,设有向车厢内的乘客的脚部吹出流过空气通道11的空气的下部出风口11c、向车厢内的乘客的上半身吹出流过空气通道11的空气的上部出风口11d、以及向车辆的前玻璃的车厢内侧面吹出流过空气通道11的空气的除霜出风口11e。
在空气通道11的一端侧设有条形风扇等室内送风机12,该室内送风机12用于使空气从空气通道11的一端侧流向另一端侧。该室内送风机12由电动马达12a驱动。
在空气通道11的一端侧设有吸入口切换风门13,该吸入口切换风门13可打开外部空气吸入口11a及内部空气吸入口11b中的一个并关闭另一个。该吸入口切换风门13由电动马达13a驱动。经吸入口切换风门13关闭内部空气吸入口11b而打开外部空气吸入口11a时,变为空气从外部空气吸入口11a流入空气通道11的外部空气供给模式。另外,经吸入口切换风门13关闭外部空气吸入口11a而打开内部空气吸入口11b时,变为空气从内部空气吸入口11b流入空气通道11的内部空气循环模式。并且,吸入口切换风门13位于外部空气吸入口11a与内部空气吸入口11b之间,外部空气吸入口11a和内部空气吸入口11b被分别打开时,按照吸入口切换风门13所造成的外部空气吸入口11a和内部空气吸入口11b各自的开口率的比例,变为空气从外部空气吸入口11a和内部空气吸入口11b流入空气通道11的内外部空气吸入模式。
空气通道11的另一端侧的下部出风口11c、上部出风口11d和除霜出风口11e分别设有用于开关各出风口11c、11d、11e的出风口切换风门13b、13c、13d。该出风口切换风门13b、13c、13d通过未图示的连杆机构而连动,由电动马达13e分别进行开关。在此,借由出风口切换风门13b、13c、13d打开下部出风口11c并关闭上部出风口11d,当稍打开除霜出风口11e时,变成流过空气通道11的大部分空气从下部出风口11c吹出,并且剩余的空气从除霜出风口11e吹出的底部模式。另外,借由出风口切换风门13b、13c、13d关闭下部出风口11c和除霜出风口11e并打开上部出风口11d时,变成流过空气通道11的全部的空气从上部出风口11d吹出的通风模式。并且,借由出风口切换风门13b、13c、13d打开下部出风口11c和上部出风口11d并关闭除霜出风口11e时,变成流过空气通道11的空气从下部出风口11c和上部出风口11d吹出的双位模式。此外,借助出风口切换风门13b、13c、13d关闭下部出风口11c和上部出风口11d并打开除霜出风口11e时,变成流过空气通道11的空气从除霜出风口11e吹出的除霜模式。另外,借助出风口切换风门13b、13c、13d关闭上部出风口11d并打开下部出风口11c和除霜出风口11e时,变成流过空气通道11的空气从下部出风口11c和除霜出风口11e吹出的除霜/底部模式。并且,在双位模式中,空气通道11、下部出风口11c、上部出风口11d和在下文叙述的吸热器以及散热器的相互位置关系和构造是以如下方式形成的:从下部出风口11c吹出的空气的温度高于从上部出风口11d吹出的空气的温度而产生温度差。
在室内送风机12的空气流通方向的下游侧的空气通道11中设有用于对流过空气通道11的空气进行冷却和除湿的吸热器14。另外,在吸热器14的空气流通方向下游侧的空气通道11中设有用于对流过空气通道11的空气进行加热的散热器15。吸热器14和散热器15是由用于分别将冷媒与流过空气通道11的空气进行热交换的散热片和管等构成的热交换器。
在吸热器14和散热器15之间的空气通道11中设有空气混合风门16,该空气混合风门16用于调整流过空气通道11的空气在散热器15中加热的比例。空气混合风门16由电动马达16a驱动。通过空气混合风门16位于空气通道11中散热器15的上游侧来减少散热器15中进行热交换的空气的比例,通过空气混合风门16移动到空气通道11中散热器15以外的部分侧来增加散热器15中进行热交换的空气的比例。在空气混合风门16关闭空气通道11中散热器15的上游侧并打开散热器15以外的部分的状态下开度为0%,在打开空气通道11中散热器15的上游侧并关闭散热器15以外的部分的状态下开度为100%。
冷媒回路20具有:上述吸热器14、上述散热器15、用于压缩冷媒的压缩机21、用于将冷媒与车厢外的空气进行热交换的室外热交换器22、用于将从散热器15流出的或流过室外热交换器22的冷媒与从吸热器14流出的冷媒进行热交换的内部热交换器23、用于切换冷媒的流路的电动的三通阀24、第一~第四电磁阀25a~25d、第一~第二单向阀26a~26b、用于对流过的冷媒进行减压的第一和第二膨胀阀27a、27b、用于储存剩余冷媒的储存罐28、以及用于分离气体的冷媒和液体的冷媒并防止液体冷媒被吸入至压缩机21中的储液器29,这些构件通过铜管或铝管连接。压缩机21和室外热交换器22配置于车厢外。另外,压缩机21由电动马达21a驱动。室外热交换器22上设有用于在车辆停止时将车厢外的空气与冷媒进行热交换的室外送风机30。室外送风机30由电动马达30a驱动。
具体而言,压缩机21的冷媒喷出侧连接有散热器15的冷媒流入侧,从而形成有冷媒通道20a。另外,室外热交换器22的冷媒流入侧连接到散热器15的冷媒流出侧,从而形成有冷媒通道20b。三通阀24设置于冷媒通道20b中,三通阀24的一边的冷媒流出侧和另一边的冷媒流出侧相互并列地连接于室外热交换器22的冷媒流入侧,从而分别形成有冷媒通道20c、20d。在冷媒通道20d中,从冷媒流通方向上游侧起依次设有储存罐28、第一膨胀阀27a和第一单向阀26a。压缩机21的冷媒吸入侧、和冷媒通道20d中的三通阀24与储存罐28之间相互并列地连接于室外热交换器22的冷媒流出侧,从而分别形成有冷媒通道20e、20f。在冷媒通道20e中,从冷媒流通方向上游侧起依次设有第一电磁阀25a和储液器29。另外,在冷媒通道20f中,从冷媒流通方向上游侧起依次设有第二电磁阀25b和第二单向阀26b。此外,在冷媒通道20d中的储存罐28与第一膨胀阀27a之间,连接有内部热交换器23的高压冷媒流入侧,形成有冷媒通道20g。在冷媒通道20g中设有第三电磁阀25c。吸热器14的冷媒流入侧连接于内部热交换器23的高压冷媒流出侧,从而形成有冷媒通道20h。在冷媒通道20h中设有第二膨胀阀27b。内部热交换器23的低压冷媒流入侧连接于吸热器14的冷媒流出侧,从而形成有冷媒通道20i。冷媒通道20e中的第一电磁阀25a与储液器29之间连接于内部热交换器23的低压冷媒流出侧,从而形成有冷媒通道20j。室外热交换器22的冷媒流入侧连接到冷媒通道20a,从而形成有冷媒通道20k。在冷媒通道20k中设有第四电磁阀25d。
并且,车辆用空气调节装置具备控制器40,该控制器40用于进行令车厢内的温度及湿度达到已设定的温度及已设定的湿度的控制。
控制器40具有CPU、ROM和RAM。控制器40一旦从连接于输入侧的装置接收到输入信号,则CPU根据输入信号读出ROM中存储的程序,并且将由输入信号检测出的状态存储到RAM中,向连接于输出侧的装置发送输出信号。
如图2所示,控制器40的输出侧连接有:室内送风机12驱动用的电动马达12a、吸入口切换风门13驱动用的电动马达13a、出风口切换风门13b、13c、13d驱动用的电动马达13e、空气混合风门16驱动用的电动马达16a、压缩机21驱动用的电动马达21a、三通阀24、第一~第四电磁阀25a~25d、以及室外送风机30驱动用的电动马达30a。
如图2所示,控制器40的输入侧连接有:用于检测车厢外的温度Tam的外部空气温度传感器41、用于检测车厢内的温度Tr的内部空气温度传感器42、用于检测流入空气通道11内的空气的温度Ti的吸入空气温度传感器43、用于检测在吸热器14中冷却后的空气的温度Te的冷却空气温度传感器44、用于检测在散热器15中加热后的空气的温度Tc的加热空气温度传感器45、用于检测车厢内的湿度Rh的内部空气湿度传感器46、用于检测在室外热交换器22中进行热交换后的冷媒的温度Thex的冷媒温度传感器47、用于检测日照量Ts的如光敏式日照传感器48、用于检测车辆速度V的速度传感器49、以及用于设定与目标设定温度Tset和运转的切换相关的模式的操作部50。
如上所构成的车辆用空气调节装置可进行制冷运转、除湿制冷运转、供暖运转、除湿供暖运转及除霜运转。下面,对每种运转分别进行说明。
在制冷运转和除湿制冷运转中,冷媒回路20中将三通阀24的流路设定在冷媒通道20c侧,打开第二和第三电磁阀25b、25c,并关闭第一和第四电磁阀25a、25d,使压缩机21运转。
由此,如图3所示,从压缩机21喷出的冷媒依次流过冷媒通道20a、散热器15、冷媒通道20b、20c、室外热交换器22、冷媒通道20f、20d、20g、内部热交换器23的高压侧、冷媒通道20h、吸热器14、冷媒通道20i、内部热交换器23的低压侧、冷媒通道20j、20e并吸入至压缩机21中。流过冷媒回路20的冷媒在室外热交换器22中散热,在吸热器14中吸热。另外,作为除湿制冷运转,在空气混合风门16被打开的情况下,流过冷媒回路20的冷媒也在散热器15中散热。
此时,在制冷运转时的空调单元10中,通过运转室内送风机12而流通的空气通道11中的空气,在吸热器14中与冷媒进行热交换而冷却,变成应从出风口11c、11d、11e吹出的空气的温度即目标吹出温度TAO的空气并向车厢内吹出,以使车厢内的温度达到设定温度。
此外,在除湿制冷运转时的空调单元10中,通过运转室内送风机12而流过空气通道11中的空气,在吸热器14中与吸热的冷媒进行热交换而冷却,由此被除湿。在吸热器14中已除湿的空气,在散热器15中与散热的冷媒进行热交换而被加热,变成目标吹出温度TAO的空气并向车厢内吹出。
在供暖运转中,冷媒回路20中将三通阀24的流路设定在冷媒通道20d侧,打开第一电磁阀25a,并关闭第二~第四电磁阀25b~25d,使压缩机21运转。
由此,如图4所示,从压缩机21喷出的冷媒依次流过冷媒通道20a、散热器15、冷媒通道20b、20d、室外热交换器22、冷媒通道20e并吸入至压缩机21中。流过冷媒回路20的冷媒在散热器15中散热,在室外热交换器22中吸热。
此时,在空调单元10中,通过运转室内送风机12而流通的空气通道11中的空气,不会在吸热器14中与冷媒进行热交换,而会在散热器15中与冷媒进行热交换而被加热,变成目标吹出温度TAO的空气并向车厢内吹出。
在除湿供暖运转中,冷媒回路20中将三通阀24的流路设定在冷媒通道20d侧,打开第一和第三电磁阀25a、25c,并关闭第二和第四电磁阀25b、25d,使压缩机21运转。
由此,如图5所示,从压缩机21喷出的冷媒依次流过冷媒通道20a、散热器15、冷媒通道20b、20d。流过冷媒通道20d的部分冷媒依次流过室外热交换器22、冷媒通道20e并吸入至压缩机21中。此外,流过冷媒通道20d的其余的冷媒依次流过冷媒通道20g、内部热交换器23的高压侧、冷媒通道20h、吸热器14、冷媒通道20i、内部热交换器23的低压侧以及冷媒通道20j、20e并吸入至压缩机21中。流过冷媒回路20的冷媒在散热器15中散热,在吸热器14及室外热交换器22中吸热。
此时,在空调单元10中,通过运转室内送风机12而流通的空气通道11中的空气,在吸热器14中与冷媒进行热交换而冷却,由此被除湿。在吸热器14中被除湿的空气,其部分或全部在散热器15中与冷媒进行热交换而被加热,变成目标吹出温度TAO的空气并向车厢内吹出。
在除霜运转中,冷媒回路20中将三通阀24的流路设定在冷媒通道20d侧,打开第一和第四电磁阀25a、25d,并关闭第二和第三电磁阀25b、25c,使压缩机21运转。
由此,如图6所示,从压缩机21喷出的部分冷媒依次流过冷媒通道20a、散热器15和冷媒通道20b、20d并流入室外热交换器22。此外,从压缩机21喷出的其余的冷媒流过冷媒通道20a、20k并流入室外热交换器22。从室外热交换器22流出的冷媒,流过冷媒通道20e并被吸入至压缩机21中。流过冷媒回路20的冷媒在散热器15中散热,并在室外热交换器22中散热的同时吸热。
此时,在空调单元10中,通过运转室内送风机12而流通的空气通道11中的空气,不会在吸热器14中与冷媒进行热交换,而会在散热器15中与散热的冷媒进行热交换而被加热,并向车厢内吹出。
控制器40在操作部50的空调自动开关设定为接通的状态下,根据车厢内外的温度等环境条件来进行切换制冷运转、除湿制冷运转、供暖运转、除湿供暖运转、以及除霜运转的运转切换控制处理。
另外,控制器40在通过运转切换控制处理而切换的每个运转中,根据目标吹出温度TAO进行底部模式、通风模式和双位模式的切换。具体而言,在目标吹出温度TAO为高温,例如高于或等于40℃时设定为底部模式。另外,控制器40在目标吹出温度TAO为低温,例如低于25℃时设定为通风模式。并且,目标吹出温度TAO是设定为底部模式的目标吹出温度TAO与设定为通风模式的目标吹出温度TAO之间的温度时,控制器40设定为双位模式。
此外,控制器40通过出风口切换风门13b、13c、13d来切换出风口11c、11d、11e的模式,并为了使出风口11c、11d、11e吹出的空气的温度达到目标吹出温度TAO而控制空气混合风门16的开度。
在此,除湿供暖运转中,当车厢外的温度Tam为低温(例如,等于或低于10℃)时,室外热交换器22中冷媒的蒸发温度为低温(例如,5~10℃)。此时,由于吸热器14中冷媒的蒸发温度也为低温(例如,0~5℃),因此吸热器14上可能会发生结霜。
为防止除湿供暖运转中吸热器14上的结霜,控制器40进行吸热器温度控制处理。用图7的流程图来说明此时控制器40的动作。
(步骤S1)
在步骤S1中,CPU判定车厢外的温度Tam是否等于或低于规定温度T1(例如,10℃)。若判定为温度Tam等于或低于规定温度T1,则将处理移至步骤S4;若判定为温度Tam高于规定温度T1,则将处理移至步骤S2。
(步骤S2)
在步骤S1中判定为温度Tam高于规定温度T1时,则在步骤S2中CPU判定从室外热交换器22流出的冷媒的温度Thex是否等于或低于规定温度T2(例如,5~10℃)。若判定为温度Thex等于或低于规定温度T2,则将处理移至步骤S4;若判定为温度Thex高于规定温度T2,则将处理移至步骤S3。
(步骤S3)
在步骤S2中判定为冷媒的温度Thex高于规定温度T2时,则在步骤S3中CPU判定吸热器14的温度Te是否等于或低于吸热器14的目标温度Tet减去规定温度α后的温度(Tet-α)。若判定为温度Te等于或低于Tet-α,则将处理移至步骤S4;若判定为温度Te高于Tet-α,则结束吸热器温度控制处理。
在此,目标温度Tet是为使车厢内的窗玻璃上不发生结霜而达到所必需的绝对湿度的空气的露点温度,其根据车厢外的温度Tam及车厢内的温度Tr而计算出。
(步骤S4)
在步骤S1中温度Tam等于或低于规定温度T1时,或在步骤S2中温度Thex等于或低于规定温度T2时,或在步骤S3中温度Te等于或低于Tet-α时,则在步骤S4中,CPU进行第三电磁阀25c的切换控制。
具体而言,如图8所示,吸热器14的温度Te从高于吸热器14的目标温度Tet的温度起降低至目标温度Tet减去规定温度β后的温度(Tet-β)时,第三电磁阀25c会被关闭。此外,吸热器14的温度Te从低于Tet-β的温度起上升至目标温度Tet时,第三电磁阀25c会被打开。
这样,采用本实施方式的车辆用空气调节装置,除湿供暖运转中,在车厢外的温度Tam等于或低于规定温度T1,或者从室外热交换器22流出的冷媒的温度Thex等于或低于规定温度T2的情况下,当冷却空气温度传感器44所检测出的温度Te等于或低于Tet-β时,会关闭第三电磁阀25c。由此,除湿供暖运转中,在吸热器14上有可能产生结霜的情况下,由于停止冷媒向吸热器14的流通,因此能够防止吸热器14上的结霜。
并且,在上述第一实施方式中,虽然显示有关闭设于冷媒通道20g中的第三电磁阀25c作为限制冷媒流入吸热器14的单元,但并不限定于此。例如,也可以通过使用可调整阀开度的电子膨胀阀作为设于吸热器14的冷媒流入侧的冷媒通道20h中的第二膨胀阀27b,从而限制冷媒流入吸热器14。
此外,在上述第一实施方式中,虽然显示有通过关闭第三电磁阀25c来阻挡冷媒流入吸热器14,但通过减少吸热器14中冷媒的流量也可防止吸热器14上的结霜。
图9至图12表示本发明的第二实施方式。并且,使用同样的符号表示与上述实施方式相同的构造。
如图9所示,本实施方式的车辆用空气调节装置具备旁通通道20l,该旁通通道20l被设置成使冷媒通道20h的第二膨胀阀27b的冷媒流通方向的下游侧与冷媒通道20i连通,使流过冷媒通道20h的冷媒绕过吸热器14后流入冷媒通道20i。此外,旁通通道20l中设有可开关冷媒流路的旁通用电磁阀25e。如图10所示,旁通用电磁阀25e连接于控制器40的输出侧。
在如上所构成的车辆用空气调节装置中,控制器40在除湿供暖运转中进行吸热器温度控制处理,该处理是用于车厢外的温度Tam为低温时防止吸热器14上的结霜的处理。用图11的流程图来说明此时控制器40的动作。
(步骤S11)
在步骤S11中,CPU判定车厢外的温度Tam是否等于或低于规定温度T1(例如,10℃)。若判定为温度Tam等于或低于规定温度T1,则将处理移至步骤S14;若判定为温度Tam高于规定温度T1,则将处理移至步骤S12。
(步骤S12)
在步骤S11中判定为温度Tam高于规定温度T1时,则在步骤S12中CPU判定从室外热交换器22流出的冷媒的温度Thex是否等于或低于规定温度T2(例如,5~10℃)。若判定为温度Thex等于或低于规定温度T2,则将处理移至步骤S14;若判定为温度Thex高于规定温度T2,则将处理移至步骤S13。
(步骤S13)
在步骤S12中判定为冷媒的温度Thex高于规定温度T2时,则在步骤S13中CPU判定吸热器14的温度Te是否等于或低于吸热器14的目标温度Tet减去规定温度α后的温度(Tet-α)。若判定为温度Te等于或低于Tet-α,则将处理移至步骤S14;若判定为温度Te高于Tet-α,则结束吸热器温度控制处理。
(步骤S14)
在步骤S11中温度Tam等于或低于规定温度T1时,或在步骤S12中温度Thex等于或低于规定温度T2时,或在步骤S13中温度Te等于或低于Tet-α时,则在步骤S14中,CPU进行旁通用电磁阀25e的切换控制。
具体而言,如图12所示,吸热器14的温度Te从高于吸热器14的目标温度Tet的温度起降低至目标温度Tet减去规定温度β后的温度(Tet-β)时,旁通用电磁阀25e会被打开。此外,吸热器14的温度Te从低于Tet-β的温度起上升至目标温度Tet时,旁通用电磁阀25e会被关闭。
这样,采用本实施方式的车辆用空气调节装置,除湿供暖运转中,在车厢外的温度Tam等于或低于规定温度T1,或者从室外热交换器22流出的冷媒的温度Thex等于或低于规定温度T2的情况下,当冷却空气温度传感器44所检测出的温度Te等于或低于Tet-β时,会打开旁通用电磁阀25e。由此,除湿供暖运转中,在吸热器14上有可能发生结霜的情况下,通过使冷媒流入旁通通道20l来减少吸热器14中冷媒的流量,从而能够防止吸热器14上的结霜。
此外,旁通通道20l被设置成使冷媒通道20h的第二膨胀阀27b的冷媒流通方向下游侧与冷媒通道20i连通。由此,旁通通道20l中,由于能够使在第二膨胀阀27b中已减压的冷媒流过,因此能够抑制因旁通用电磁阀25e的开关而产生的冲击。
并且,在上述第一及第二实施方式中虽然显示有在吸热器14上有可能发生结霜的情况下,通过切换第三电磁阀25c或旁通用电磁阀25e的开关来切换冷媒流过或停止流过冷媒通道20g、20k,但并不限定于此。例如,也可以通过使用可调整阀的开度的阀作为第三电磁阀25c或旁通用电磁阀25e来控制冷媒通道20g、20k中冷媒的流量,与上述第一及第二实施方式同样能够防止吸热器14上发生结霜。
此外,也可以使用借由螺线管来开关阀的电磁阀作为可调整阀的开度的阀,通过改变规定时间内的阀的打开时间的比例来改变冷媒的流量。
图13至图15表示本发明的第三实施方式。并且,使用同样的符号表示与上述实施方式相同的构造。
本实施方式的车辆用空气调节装置使用可调整阀开度的电子式控制阀的电子膨胀阀27c作为上述第一实施方式的冷媒回路20中的第一膨胀阀。此外,在室外热交换器22中设有用于检测室外热交换器22中冷媒的压力P的压力传感器51。如图14所示,电子膨胀阀27c和压力传感器51分别连接于控制器40的输出侧和输入侧。
在如上所构成的车辆用空气调节装置中,控制器40在除湿供暖运转中进行吸热器温度控制处理,该处理是用于车厢外的温度Tam为低温时防止吸热器14上的结霜的处理。用图15的流程图来说明此时控制器40的动作。
(步骤S21)
在步骤S21中,CPU根据车厢外的温度Tam及吸热器14的目标温度Tet计算出暂定目标过热度SHtp,将处理移至步骤S22。
(步骤S22)
在步骤S22中,CPU根据吸热器14的温度Te及吸热器14的目标温度Tet计算出过热度的校正量H。
具体而言,判定吸热器14的温度Te是否等于或低于目标温度Tet减去规定温度γ后的温度(Tet-γ),若温度Te等于或低于Tet-γ时,将校正量H设定为使目标过热度SHt变小的校正量H(H<0);若温度Te高于Tet-γ时,将校正量H设定为使目标过热度SHt变大的校正量H(H>0)。
(步骤S23)
在步骤S23中,CPU通过将暂定目标过热度SHtp与校正量H相加计算出目标过热度SHt。
(步骤S24)
在步骤S24中,CPU根据目标过热度SHt以及实际的过热度SH计算出电子膨胀阀27c的阀开度,并控制电子膨胀阀27c以使其达到计算出的阀开度。
在此,实际的过热度SH是根据室外热交换器22中冷媒的压力P以及从室外热交换器22流出的冷媒的温度Thex而计算出的。
这样,采用本实施方式的车辆用空气调节装置,在除湿供暖运转中,当冷却空气温度传感器44所检测出的温度Te等于或低于Tet-γ时使目标过热度SHt变小。由此,在除湿供暖运转中,当吸热器14上有可能发生结霜时,通过控制电子膨胀阀27c以使过热度SH变小来增加流过室外热交换器22的冷媒的流量并使向吸热器14的冷媒的流量减少,从而能够防止吸热器14上的结霜。
图16及图17表示本发明的第四实施方式。并且,使用同样的符号表示与上述实施方式相同的构造。
本实施方式的车辆用空气调节装置与第三实施方式具有相同的构造,以开关电子膨胀阀27c作为吸热器温度控制处理。用图16的流程图来说明此时控制器40的动作。
(步骤S31)
在步骤S31中,CPU判定车厢外的温度Tam是否等于或低于规定温度T1(例如,10℃)。若判定为温度Tam等于或低于规定温度T1,则将处理移至步骤S34;若判定为温度Tam高于规定温度T1,则将处理移至步骤S32。
(步骤S32)
在步骤S31中判定温度Tam高于规定温度T1时,在步骤S32中CPU判定从室外热交换器22流出的冷媒的温度Thex是否等于或低于规定温度T2(例如,5~10℃)。若判定为温度Thex等于或低于规定温度T2,则将处理移至步骤S34;若判定为温度Thex高于规定温度T2,则将处理移至步骤S33。
(步骤S33)
在步骤S32中判定为冷媒的温度Thex高于规定温度T2时,则在步骤S33中CPU判定吸热器14的温度Te是否等于或低于吸热器14的目标温度Tet减去规定温度α后的温度(Tet-α)。若判定为温度Te等于或低于Tet-α,则将处理移至步骤S34;若判定为温度Te高于Tet-α,则结束吸热器温度控制处理。
(步骤S34)
在步骤S31中温度Tam等于或低于规定温度T1时,或在步骤S32中温度Thex等于或低于规定温度T2时,或在步骤S33中温度Te等于或低于Tet-α时,则在步骤S34中,CPU进行电子膨胀阀27c的切换控制。
具体而言,如图17所示,吸热器14的温度Te从高于吸热器14的目标温度Tet的温度起降低至目标温度Tet减去规定温度β后的温度(Tet-β)时,电子膨胀阀27c会被关闭。此外,吸热器14的温度Te从低于Tet-β的温度起上升至目标温度Tet时,电子膨胀阀27c会被打开。
这样,采用本实施方式的车辆用空气调节装置,除湿供暖运转中,在车厢外的温度Tam等于或低于规定温度T1,或者从室外热交换器22流出的冷媒的温度Thex等于或低于规定温度T2的情况下,当冷却空气温度传感器44所检测出的温度Te等于或低于Tet-β时,会关闭电子膨胀阀27c。由此,除湿供暖运转中,在吸热器14上有可能发生结霜的情况下,通过停止冷媒向室外热交换器22的流通,限制室外热交换器22中冷媒的吸热,能够使冷媒只在吸热器14中吸热,因此能够防止吸热器14中冷媒的蒸发温度的降低,从而能够防止吸热器14上的结霜。
并且,在上述实施方式中虽然显示有将流过空气通道11的空气在散热器15中与冷媒进行热交换的热量作为供暖、除湿供暖以及除湿制冷的热源,但也可以在热量不足的情况下设置辅助的热源。例如,也可以与散热器15相独立地设置有作为热源的、在空气通道11内可直接加热流过空气通道11的空气的电加热器。此外,也可以跨空气通道11内外构成温水回路,使在温水回路内流过的温水在空气通道11外加热,在空气通道11中散热。
另外,虽然显示有在冷媒回路20中使用三通阀24来切换冷媒通道20c、20d,但是也可以通过2台电磁阀的开关代替三通阀24来切换冷媒通道20c、20d。
图18至图27表示本发明的第五实施方式。
如图18所示,本发明的车辆用空气调节装置具备:设置于车厢内的空调单元10、和跨车厢内外构成的冷媒回路20。
空调单元10具有空气通道11,该空气通道11用于使供给车厢内的空气流过。在空气通道11的一端侧,设有用于使车厢外的空气流入空气通道11的外部空气吸入口11a和用于使车厢内的空气流入空气通道11的内部空气吸入口11b。此外,在空气通道11的另一端侧,设有向车厢内的乘客的脚部吹出流过空气通道11的空气的下部出风口11c、向车厢内的乘客的上半身吹出流过空气通道11的空气的上部出风口11d、以及向车辆的前玻璃的车厢内侧面吹出流过空气通道11的空气的除霜出风口11e。
在空气通道11内的一端侧设有条形风扇等室内送风机12,该室内送风机12用于使空气从空气通道11的一端侧流向另一端侧。该室内送风机12由电动马达12a驱动。
在空气通道11的一端侧设有吸入口切换风门13,该吸入口切换风门13可打开外部空气吸入口11a及内部空气吸入口11b中的一个并关闭另一个。该吸入口切换风门13由电动马达13a驱动。经吸入口切换风门13关闭内部空气吸入口11b而打开外部空气吸入口11a时,变为空气从外部空气吸入口11a流入空气通道11的外部空气供给模式。另外,经吸入口切换风门13关闭外部空气吸入口11a而打开内部空气吸入口11b时,变为空气从内部空气吸入口11b流入空气通道11的内部空气循环模式。并且,吸入口切换风门13位于外部空气吸入口11a与内部空气吸入口11b之间,外部空气吸入口11a和内部空气吸入口11b被分别打开时,按照吸入口切换风门13所造成的外部空气吸入口11a和内部空气吸入口11b各自的开口率的比例,变为空气从外部空气吸入口11a和内部空气吸入口11b流入空气通道11的内外部空气吸入模式。
空气通道11的另一端侧的下部出风口11c、上部出风口11d和除霜出风口11e分别设有用于开关各出风口11c、11d、11e的出风口切换风门13b、13c、13d。该出风口切换风门13b、13c、13d通过未图示的连杆机构而连动,由电动马达13e分别进行开关。在此,借由出风口切换风门13b、13c、13d打开下部出风口11c并关闭上部出风口11d,当稍打开除霜出风口11e时,变成流过空气通道11的大部分空气从下部出风口11c吹出,并且剩余的空气从除霜出风口11e吹出的底部模式。另外,借由出风口切换风门13b、13c、13d关闭下部出风口11c和除霜出风口11e并打开上部出风口11d时,变成流过空气通道11的全部的空气从上部出风口11d吹出的通风模式。并且,借由出风口切换风门13b、13c、13d打开下部出风口11c和上部出风口11d并关闭除霜出风口11e时,变成流过空气通道11的空气从下部出风口11c和上部出风口11d吹出的双位模式。此外,借助出风口切换风门13b、13c、13d关闭下部出风口11c和上部出风口11d并打开除霜出风口11e时,变成流过空气通道11的空气从除霜出风口11e吹出的除霜模式。另外,借助出风口切换风门13b、13c、13d关闭上部出风口11d并打开下部出风口11c和除霜出风口11e时,变成流过空气通道11的空气从下部出风口11c和除霜出风口11e吹出的除霜/底部模式。并且,在双位模式中,空气通道11、下部出风口11c、上部出风口11d和在下文叙述的吸热器以及散热器的相互位置关系和构造是以如下方式形成的:从下部出风口11c吹出的空气的温度高于从上部出风口11d吹出的空气的温度而产生温度差。
在室内送风机12的空气流通方向的下游侧的空气通道11中设有用于对流过空气通道11的空气进行冷却和除湿的吸热器14。另外,在吸热器14的空气流通方向下游侧的空气通道11中设有用于对流过空气通道11的空气进行加热的散热器15。吸热器14和散热器15是由用于分别将流过其内部的冷媒与流过空气通道11的空气进行热交换的散热片和管构成的热交换器。
在吸热器14和散热器15之间的空气通道11中设有空气混合风门16,该空气混合风门16用于调整流过空气通道11的空气在散热器15中加热的比例。空气混合风门16由电动马达16a驱动。通过空气混合风门16位于空气通道11中散热器15的上游侧来减少散热器15中进行热交换的空气的比例,通过空气混合风门16移动到空气通道11中散热器15以外的部分侧来增加散热器15中进行热交换的空气的比例。在空气混合风门16关闭空气通道11中散热器15的上游侧并打开散热器15以外的部分的状态下开度为0%,在打开空气通道11中散热器15的上游侧并关闭散热器15以外的部分的状态下开度为100%。
冷媒回路20具有:上述吸热器14、上述散热器15、用于压缩冷媒的压缩机21、用于将冷媒与车厢外的空气进行热交换的室外热交换器22、用于将从散热器15流出的或流过室外热交换器22的冷媒与从吸热器14流出的冷媒进行热交换的内部热交换器23、用于切换冷媒的流路的电动的三通阀24、第一~第四电磁阀25a~25d、第一~第二单向阀26a~26b、用于对流过的冷媒进行减压的第一和第二膨胀阀27a、27b、用于储存剩余冷媒的储存罐28、以及用于分离气体的冷媒和液体的冷媒并防止液体冷媒被吸入至压缩机21中的储液器29,这些构件通过铜管或铝管连接。压缩机21和室外热交换器22配置于车厢外。另外,压缩机21由电动马达21a驱动。室外热交换器22上设有用于在车辆停止时将车厢外的空气与冷媒进行热交换的室外送风机30。室外送风机30由电动马达30a驱动。第一膨胀阀27a是可调整阀开度的电子膨胀阀。
具体而言,压缩机21的冷媒喷出侧连接有散热器15的冷媒流入侧,从而形成有冷媒通道20a。另外,室外热交换器22的冷媒流入侧连接到散热器15的冷媒流出侧,从而形成有冷媒通道20b。三通阀24设置于冷媒通道20b中,三通阀24的一边的冷媒流出侧和另一边的冷媒流出侧相互并列地连接于室外热交换器22的冷媒流入侧,从而分别形成有冷媒通道20c、20d。在冷媒通道20d中,从冷媒流通方向上游侧起依次设有储存罐28、第一膨胀阀27a和第一单向阀26a。压缩机21的冷媒吸入侧、和冷媒通道20d中的三通阀24与储存罐28之间相互并列地连接于室外热交换器22的冷媒流出侧,从而分别形成有冷媒通道20e、20f。在冷媒通道20e中,从冷媒流通方向上游侧起依次设有第一电磁阀25a和储液器29。另外,在冷媒通道20f中,从冷媒流通方向的上游侧起依次设有第二电磁阀25b和第二单向阀26b。此外,在冷媒通道20d中的储存罐28与第一膨胀阀27a之间,连接有内部热交换器23的高压冷媒流入侧,形成有冷媒通道20g。在冷媒通道20g中设有第三电磁阀25c。吸热器14的冷媒流入侧连接于内部热交换器23的高压冷媒流出侧,从而形成有冷媒通道20h。在冷媒通道20h中设有第二膨胀阀27b。内部热交换器23的低压冷媒流入侧连接于吸热器14的冷媒流出侧,从而形成有冷媒通道20i。冷媒通道20e中的第一电磁阀25a与储液器29之间连接于内部热交换器23的低压冷媒流出侧,从而形成有冷媒通道20j。室外热交换器22的冷媒流入侧连接到冷媒通道20a,从而形成有冷媒通道20k。在冷媒通道20k中设有第四电磁阀25d。
并且,车辆用空气调节装置具备控制器40,该控制器40用于进行令车厢内的温度及湿度达到已设定的温度及已设定的湿度的控制。
控制器40具有CPU、ROM和RAM。控制器40一旦从连接于输入侧的装置接收到输入信号,则CPU根据输入信号读出ROM中存储的程序,并且将由输入信号检测出的状态存储到RAM中,向连接于输出侧的装置发送输出信号。
如图19所示,控制器40的输出侧连接有:室内送风机12驱动用的电动马达12a、吸入口切换风门13驱动用的电动马达13a、出风口切换风门13b、13c、13d驱动用的电动马达13e、空气混合风门16驱动用的电动马达16a、压缩机21驱动用的电动马达21a、三通阀24、第一~第四电磁阀25a~25d、第一膨胀阀27a、以及室外送风机30驱动用的电动马达30a。
如图19所示,控制器40的输入侧连接有:用于检测车厢外的温度Tam的外部空气温度传感器41、用于检测车厢内的温度Tr的内部空气温度传感器42、用于检测流入空气通道11内的空气的温度Ti的吸入空气温度传感器43、用于检测在吸热器14中冷却后的空气的温度Te的冷却空气温度传感器44、用于检测在散热器15中加热后的空气的温度Tc的加热空气温度传感器45、用于检测车厢内的湿度Th的内部空气湿度传感器46、用于检测日照量Ts的如光敏式日照传感器48、用于检测车辆速度V的速度传感器49、以及用于设定与目标设定温度Tset和运转的切换相关的模式的操作部50。
如上所构成的车辆用空气调节装置可进行制冷运转、除湿制冷运转、供暖运转、第一除湿供暖运转、第二除湿供暖运转及除霜运转。下面,对每种运转分别进行说明。
在制冷运转和除湿制冷运转中,冷媒回路20中将三通阀24的流路设定在冷媒通道20c侧,打开第二和第三电磁阀25b、25c,并关闭第一和第四电磁阀25a、25d,使压缩机21运转。
由此,如图20所示,从压缩机21喷出的冷媒依次流过冷媒通道20a、散热器15、冷媒通道20b、20c、室外热交换器22、冷媒通道20f、20d、20g、内部热交换器23的高压侧、冷媒通道20h、吸热器14、冷媒通道20i、内部热交换器23的低压侧、冷媒通道20j、20e并吸入至压缩机21中。流过冷媒回路20的冷媒在室外热交换器22中散热,在吸热器14中吸热,并在作为除湿制冷运转空气混合风门16被打开的情况下在散热器15中散热。
此时,在制冷运转时的空调单元10中,通过运转室内送风机12而流通的空气通道11中的空气,在吸热器14中与冷媒进行热交换而冷却,变成应从出风口11c、11d、11e吹出的空气的温度即目标吹出温度TAO并向车厢内吹出,以使车厢内的温度达到目标设定温度Tset。
目标吹出温度TAO是根据检测出的环境条件与目标设定温度Tset而计算出的温度,该检测出的环境条件是通过外部空气温度传感器41、内部空气温度传感器42、以及日照传感器48等检测出的车厢外的温度Tam、车厢内的温度Tr、以及日照量Ts等环境条件。
此外,在除湿制冷运转时的空调单元10中,通过运转室内送风机12而流通的空气通道11中的空气,在吸热器14中与吸热的冷媒进行热交换而冷却,由此被除湿。在吸热器14中已除湿的空气,在散热器15中与散热的冷媒进行热交换而被加热,变成目标吹出温度TAO的空气并向车厢内吹出。
在供暖运转中,冷媒回路20中将三通阀24的流路设定在冷媒通道20d侧,打开第一电磁阀25a,并关闭第二至第四电磁阀25b~25d,使压缩机21运转。
由此,如图21所示,从压缩机21喷出的冷媒依次流过冷媒通道20a、散热器15、冷媒通道20b、20d、室外热交换器22、冷媒通道20e并吸入至压缩机21中。流过冷媒回路20的冷媒在散热器15中散热,在室外热交换器22中吸热。
此时,在空调单元10中,通过运转室内送风机12而流通的空气通道11中的空气,不会在吸热器14中与冷媒进行热交换,而会在散热器15中与冷媒进行热交换而被加热,变成目标吹出温度TAO的空气并向车厢内吹出。
在第一除湿供暖运转中,冷媒回路20中将三通阀24的流路设定在冷媒通道20d侧,打开第一和第三电磁阀25a、25c,并关闭第二和第四电磁阀25b、25d,使压缩机21运转。
由此,如图22所示,从压缩机21喷出的冷媒依次流过冷媒通道20a、散热器15、冷媒通道20b、20d。流过冷媒通道20d的部分冷媒依次流过室外热交换器22、冷媒通道20e并吸入至压缩机21中。此外,流过冷媒通道20d的其余的冷媒依次流过冷媒通道20g、内部热交换器23的高压侧、冷媒通道20h、吸热器14、冷媒通道20i、内部热交换器23的低压侧以及冷媒通道20j、20e并吸入至压缩机21中。流过冷媒回路20的冷媒在散热器15中散热,在吸热器14及室外热交换器22中吸热。
此时,在空调单元10中,通过运转室内送风机12而流通的空气通道11中的空气,在吸热器14中与冷媒进行热交换而冷却,由此被除湿。在吸热器14中被除湿的部分空气在散热器15中与冷媒进行热交换而被加热,变成目标吹出温度TAO的空气并向车厢内吹出。
在第二除湿供暖运转中,冷媒回路20中将三通阀24的流路设定在冷媒通道20d侧,打开第三电磁阀25c,并关闭第一、第二和第四电磁阀25a、25b、25d,使压缩机21运转。
由此,如图23所示,从压缩机21喷出的冷媒依次流过冷媒通道20a、散热器15、冷媒通道20b、20d、20g、内部热交换器23的高压侧、冷媒通道20h、吸热器14、冷媒通道20i、内部热交换器23的低压侧及冷媒通道20j、20e并吸入至压缩机21中。流过冷媒通道20的冷媒在散热器15中散热,在吸热器14中吸热。
此时,在空调单元10中,通过运转室内送风机12而流通的空气通道11中的空气,与上述第一除湿供暖运转相同,在吸热器14中与冷媒进行热交换而冷却,由此被除湿。在吸热器14中被除湿的部分空气在散热器15中与冷媒进行热交换而加热,变成目标吹出温度TAO并向车厢内吹出。
在除霜运转中,冷媒回路20中将三通阀24的流路设定在冷媒通道20d侧,打开第一和第四电磁阀25a、25d,并关闭第二和第三电磁阀25b、25c,使压缩机21运转。
由此,如图24所示,从压缩机21喷出的部分冷媒依次流过冷媒通道20a、散热器15和冷媒通道20b、20d并流入室外热交换器22。此外,从压缩机21喷出的其余的冷媒流过冷媒通道20a、20k并流入室外热交换器22。从室外热交换器22流出的冷媒,流过冷媒通道20e并被吸入至压缩机21中。流过冷媒回路20的冷媒在散热器15中散热,并在室外热交换器22中散热的同时吸热。
此时,在空调单元10中,通过运转室内送风机12而流通的空气通道11中的空气,不会在吸热器14中与冷媒进行热交换,而会在散热器15中与散热的冷媒进行热交换而被加热,并向车厢内吹出。
控制器40在空调自动开关设定为接通的状态下,根据车厢外的温度Tam、车厢内的温度Tr、车厢内的湿度Th、以及日照量Ts等的环境条件来进行切换制冷运转、除湿制冷运转、供暖运转、第一除湿供暖运转、第二除湿供暖运转、以及除霜运转的运转切换控制处理。
运转切换控制处理根据空气调节装置所消耗的电量可设定为3个阶段,普通模式、第一节能模式和第二节能模式的三个模式通过乘客对操作部50的操作而被选择。第一节能模式,是判定窗玻璃上是否有雾气,当判定为窗玻璃上有雾气时则进行第一除湿供暖运转或第二除湿供暖运转的模式,与普通模式相比,第一节能模式的消耗电量较小。此外,第二节能模式是不进行第一除湿供暖运转及第二除湿供暖运转的模式,与普通模式和第一节能模式相比其消耗电量较小。
首先,用图25的流程图对普通模式中的运转切换控制处理进行说明。
(步骤S41)
在步骤S41中,CPU判定外部空气温度Tam是否低于规定温度T1(例如,5℃)。若判定为外部空气温度Tam低于规定温度T1,则将处理移至步骤S42;若判定为外部空气温度Tam高于或等于规定温度T1,则将处理移至步骤S43。
(步骤S42)
在步骤S41中,当判定为外部空气温度Tam低于规定温度T1时,在步骤S42中CPU做出进行供暖运转的决定并结束运转切换控制处理。
(步骤S43)
在步骤S41中,当判定为外部空气温度Tam高于或等于规定温度T1时,在步骤S43中CPU判定目标吹出温度TAO是否高于或等于规定温度T2(例如,25℃)。若判定为目标吹出温度TAO高于或等于规定温度T2,则将处理移至步骤S44;若判定为目标吹出温度TAO低于规定温度T2,则将处理移至步骤S46。
(步骤S44)
在步骤S43中,当判定为目标吹出温度TAO高于或等于规定温度T2时,在步骤S44中CPU判定外部空气温度Tam是否低于规定温度T3(例如,15℃、T2>T3)。若判定为外部空气温度Tam低于规定温度T3,则将处理移至步骤S45;若判定为外部空气温度Tam高于或等于规定温度T3,则将处理移至步骤S48。
(步骤S45)
在步骤S44中,当判定为外部空气温度Tam低于规定温度T3时,在步骤S45中CPU做出进行第一除湿供暖运转的决定并结束运转切换控制处理。
(步骤S46)
在步骤S43中,当判定为目标吹出温度TAO低于规定温度T2时,在步骤S46中CPU判定目标吹出温度TAO是否高于外部空气温度Tam。若判定为目标吹出温度TAO高于外部空气温度Tam,则将处理移至步骤S47;若判定为目标吹出温度TAO等于或低于外部空气温度Tam,则将处理移至步骤S49。
(步骤S47)
在步骤S46中,当判定为目标吹出温度TAO高于外部空气温度Tam时,在步骤S47中CPU判定外部空气温度Tam是否低于规定温度T4(例如,20~25℃)。若判定为外部空气温度Tam低于规定温度T4,则将处理移至步骤S48;若判定为外部空气温度Tam高于或等于规定温度T4,则将处理移至步骤S49。
(步骤S48)
在步骤S44中,当判定为外部空气温度Tam高于或等于规定温度T3时,或在步骤S47中判定为外部空气温度Tam低于规定温度T4时,在步骤S48中CPU做出进行第二除湿供暖运转的决定并结束运转切换控制处理。
(步骤S49)
在步骤S46中,当判定为目标吹出温度TAO等于或低于外部空气温度Tam时,或在步骤S47中判定为外部空气温度Tam高于或等于规定温度T4时,在步骤S49中CPU做出进行制冷运转或除湿制冷运转的决定并结束运转切换控制处理。
接着,用图26的流程图对第一节能模式中的运转切换控制处理进行说明。
(步骤S51)
在步骤S51中,CPU判定外部空气温度Tam是否低于规定温度T1(例如,5℃)。若判定为外部空气温度Tam低于规定温度T1,则将处理移至步骤S52;若判定为外部空气温度Tam高于或等于规定温度T1,则将处理移至步骤S53。
(步骤S52)
在步骤S51中,当判定为外部空气温度Tam低于规定温度T1时,或在下文叙述的步骤S55及步骤S59中对窗玻璃上有无雾气的判定是判定为窗玻璃上没有雾气时,在步骤S52中CPU做出进行供暖运转的决定并结束运转切换控制处理。
(步骤S53)
在步骤S51中,当判定为外部空气温度Tam高于或等于规定温度T1时,在步骤S53中CPU判定目标吹出温度TAO是否高于或等于规定温度T2(例如,25℃)。若判定为目标吹出温度TAO高于或等于规定温度T2,则将处理移至步骤S54;若判定为目标吹出温度TAO低于规定温度T2,则将处理移至步骤S57。
(步骤S54)
在步骤S53中,当判定为目标吹出温度TAO高于或等于规定温度T2时,在步骤S54中CPU判定外部空气温度Tam是否低于规定温度T3(例如,15℃、T2>T3)。若判定为外部空气温度Tam低于规定温度T3,则将处理移至步骤S55;若判定为外部空气温度Tam高于或等于规定温度T3,则将处理移至步骤S59。
(步骤S55)
在步骤S54中,当判定为外部空气温度Tam低于规定温度T3时,在步骤S55中CPU对窗玻璃上有无雾气进行判定。若判定为窗玻璃上有雾气,则将处理移至步骤S56;若判定为窗玻璃上没有雾气,则将处理移至步骤S52。
在此,对窗玻璃上有无雾气的判定是根据由车厢外的温度Tam、车厢内的温度Tr、日照量Ts以及车辆的移动速度V计算出的窗玻璃表面的推定温度、和由车厢内的温度Tr及车厢内的湿度Th计算出的露点温度而进行的。具体而言,当窗玻璃表面的推定温度等于或低于车厢内的空气的露点温度时,则判定为窗玻璃上产生雾气。另外,当窗玻璃表面的推定温度高于车厢内的空气的露点温度时,则判定为窗玻璃上未产生雾气。
(步骤S56)
在步骤S55中,当判定为窗玻璃上产生雾气时,在步骤S56中CPU做出进行第一除湿供暖运转的决定并结束运转切换控制处理。
(步骤S57)
在步骤S53中,当判定为目标吹出温度TAO低于规定温度T2时,在步骤S57中CPU判定目标吹出温度TAO是否高于外部空气温度Tam。若判定为目标吹出温度TAO高于外部空气温度Tam,则将处理移至步骤S58;若判定为目标吹出温度TAO等于或低于外部空气温度Tam,则将处理移至步骤S61。
(步骤S58)
在步骤S57中,当判定为目标吹出温度TAO高于外部空气温度Tam时,在步骤S58中CPU判定外部空气温度Tam是否低于规定温度T4(例如,20~25℃)。若判定为外部空气温度Tam低于规定温度T4,则将处理移至步骤S59;若判定为外部空气温度Tam高于或等于规定温度T4,则将处理移至步骤S61。
(步骤S59)
在步骤S54中,当判定为外部空气温度Tam高于或等于规定温度T3时,或在步骤S58中判定为外部空气温度Tam低于规定温度T4时,在步骤S59中CPU判定窗玻璃上有无雾气。若判定为窗玻璃上产生雾气,则将处理移至步骤S60;若判定为窗玻璃上未产生雾气,则将处理移至步骤S52。
(步骤S60)
在步骤S59中,当判定为窗玻璃上产生雾气时,在步骤S60中CPU做出进行第二除湿供暖运转的决定并结束运转切换控制处理。
(步骤S61)
在步骤S57中,当判定为目标吹出温度TAO等于或低于外部空气温度Tam时,或在步骤S58中判定为外部空气温度Tam高于或等于规定温度T4时,在步骤S61中CPU做出进行制冷运转或除湿制冷运转的决定并结束运转切换控制处理。
接下来,用图27的流程图对第二节能模式中的运转切换控制处理进行说明。
(步骤S71)
在步骤S71中,CPU判定目标吹出温度TAO是否高于外部空气温度Tam。若判定为目标吹出温度TAO高于外部空气温度Tam,则将处理移至步骤S72;若判定为目标吹出温度TAO等于或低于外部空气温度Tam,则将处理移至步骤S73。
(步骤S72)
在步骤S71中,当判定为目标吹出温度TAO高于外部空气温度Tam时,在步骤S72中,CPU做出进行供暖运转的决定并结束运转切换控制处理。
(步骤S73)
在步骤S71中,当判定为目标吹出温度TAO等于或低于外部空气温度Tam时,在步骤S73中,CPU做出进行制冷运转或除湿制冷运转的决定并结束运转切换控制处理。
接着,为从出风口11c、11d、11e吹出目标吹出温度TAO的空气,对驱动压缩机21的电动马达21a以及驱动空气混合风门16的电动马达16a的控制方法进行说明。
首先,目标吹出温度TAO是根据检测出的环境条件与目标设定温度Tset而计算出的温度,该检测出的环境条件是通过外部空气温度传感器41、内部空气温度传感器42、以及日照传感器48等检测出的车厢外的温度Tam、车厢内的温度Tr、以及日照量Ts等环境条件。
制冷运转和除湿制冷运转中,在普通模式和第二节能模式时,为使在吸热器14中冷却后的空气的温度Te达到规定的目标温度Tet,根据冷却空气温度传感器44所检测出的温度控制电动马达21a的转速。
此外,制冷运转和除湿制冷运转中,在第一节能模式时,为使在吸热器14中冷却后的空气的温度Te达到目标温度Tet,根据冷却空气温度传感器44的检测温度控制电动马达21a的转速,该目标温度Tet是为使车厢内的窗玻璃上不产生雾气达到所必需的绝对湿度的空气的露点温度。在此,目标温度Tet是根据由外部空气温度传感器41以及内部空气温度传感器42检测出的车厢外的温度Tam以及车厢内的温度Tr而计算出的。
在制冷运转和除湿制冷运转中,流过散热器15的冷媒的温度随着车厢外的温度Tam而变化,因此在散热器15中加热后的空气的推定温度Tct是根据车厢外的温度Tam而推定的。
在制冷运转和除湿制冷运转中,出风口切换风门13b、13c、13d被设定为通风模式。此外,空气混合风门16被控制以使其达到根据目标吹出温度TAO、推定温度Tct及目标温度Tet所求得的开度SW(SW=(TAO-Tet)/(Tct-Tet))。
在供暖运转中,由于冷媒不流过吸热器14,因此不设定在吸热器14中冷却后的空气的目标温度Tet。在供暖运转中,出风口切换风门13b、13c、13d被设定为底部模式时,根据加热空气温度传感器45的检测温度控制电动马达21a的转速,以使在散热器15中加热后的空气的温度Tc达到目标吹出温度TAO加上规定温度α后的目标加热温度Tct。在此,规定值α是与因流过空气通道11而损失的热量相应的温度。在这种情况下,空气混合风门16的开度被设定为100%。
此外,在供暖运转中,出风口切换风门13b、13c、13d被设定为双位模式时,根据加热空气温度传感器45的检测温度控制电动马达21a的转速,以使在散热器15中加热后的空气的温度Tc达到目标吹出温度TAO加上规定值β(α<β)后的目标加热温度Tct。在此,在双位模式时,为使从下部出风口11c吹出的空气的温度与从上部出风口11d吹出的空气的温度之间存在规定的温度差,因此流过空气通道11的部分空气在散热器15中不进行热交换。因此,规定值β是与为使流过空气通道11的空气整体的平均温度达到与目标吹出温度TAO所需的热量相应的温度。
如上所述,空气混合风门16的开度SW是根据目标吹出温度TAO、在吸热器14中冷却后的空气的温度Te以及在散热器15中加热后的空气的温度Tc而求出的(SW=(TAO-Te)/(Tc-Te))。在供暖运转时,由于吸热器14中冷媒不流过,因此温度Te是车厢外的空气温度Tam及车厢内的温度Tr中的一温度,或者是车厢外的空气与车厢内的空气混合后的空气的温度。在将该开度SW设定为固定值(0.5~0.7)的情况下,根据空气混合风门16的开度SW、目标吹出温度TAO以及温度Te而求出温度Tc(Tc=(TAO-Te)/SW+Te)。
所以,在出风口切换风门13b、13c、13d设定为双位模式的情况下,散热器15的目标加热温度Tc按照下式而求出。
Tct=TAO+β=(TAO-Te)/SW+Te
在这种情况下,空气混合风门16的开度SW被控制在例如50%~70%的范围内。
第一除湿供暖运转时,在普通模式中,根据冷却空气温度传感器44的检测温度控制第一膨胀阀27a的开度,以使在吸热器14中冷却后的空气的温度Te达到规定的目标温度Tet。另外,在第一节能模式中,根据冷却空气温度传感器44的检测温度控制第一膨胀阀27a的开度,以使在吸热器14中冷却后的空气的温度Te达到目标温度Tet,该目标温度Tet是为使车厢内的窗玻璃上不产生雾气而达到所必需的绝对湿度的空气的露点温度。
另外,第一除湿供暖运转时,在出风口切换风门13b、13c、13d被设定为底部模式、通风模式、除霜模式、除霜/底部模式的情况下,根据加热空气温度传感器45的检测温度控制电动马达21的转速,以使在散热器15中加热后的空气的温度Tc与上述供暖运转中的底部模式的情况相同,达到目标吹出温度TAO加上规定值α后的目标加热温度Tct。在这种情况下,空气混合风门16的开度SW设定为100%。
并且,第一除湿供暖运转时,在出风口切换风门13b、13c、13e设定为双位模式的情况下,根据加热空气温度传感器45的检测温度控制电动马达21a的转速,以使在散热器15中加热后的空气的温度Tc与上述供暖运转中的双位模式的情况相同,达到目标吹出温度TAO加上规定值β(α<β)后的目标加热温度Tct。
在这种情况下,空气混合风门16的开度SW与供暖运转中的双位模式相同,被控制在例如50%~70%的范围内。
第二除湿供暖运转时,控制电动马达21a的转速以使在吸热器14中冷却后的空气的温度Te达到规定的目标温度Tet。
此外,第二除湿供暖运转时,控制空气混合风门16的开度SW以使从各出风口11c、11d、11e吹出的空气达到目标吹出温度TAO。
另外,控制器40在通过运转切换控制处理而切换的每个运转中,根据目标吹出温度TAO进行底部模式、通风模式和双位模式的切换。具体而言,在目标吹出温度TAO为高温,例如高于或等于40℃时设定为底部模式。另外,控制器40在目标吹出温度TAO为低温,例如低于25℃时设定为通风模式。并且,目标吹出温度TAO是设定为底部模式的目标吹出温度TAO与设定为通风模式的目标吹出温度TAO之间的温度时,控制器40设定为双位模式。
这样,本实施方式的车辆用空气调节装置具备:根据环境条件切换供暖运转、除湿供暖运转、制冷运转、除湿制冷运转的普通模式;根据环境条件切换供暖运转、除湿供暖运转、制冷运转、除湿制冷运转,并且仅在由雾气判定部判定窗玻璃上产生雾气时进行除湿供暖运转的第一节能模式;以及根据环境条件切换供暖运转、制冷运转、除湿制冷运转的第二节能模式,通过操作部50可在普通模式、第一节能模式和第二节能模式之间进行切换。由此,车辆的乘客可任意地选择普通模式、第一节能模式或第二节能模式,因此通过选择与普通模式相比较消耗电量较小的第一节能模式或第二节能模式,可防止车辆的可行驶距离变短,并持续车厢内的空气调节。
此外,普通模式中,在外部空气温度Tam低于规定温度T1时进行供暖运转;在外部空气温度Tam高于或等于规定温度T1、目标吹出温度TAO高于或等于规定温度T2且外部空气温度Tam低于规定温度T3时,进行第一除湿供暖运转;在外部空气温度Tam高于或等于规定温度T1、目标吹出温度TAO高于或等于规定温度T2且外部空气温度Tam高于或等于规定温度T3时,进行第二除湿供暖运转;在外部空气温度Tam高于或等于规定温度T1、目标吹出温度TAO低于规定温度T2且高于外部空气温度Tam、外部空气温度Tam低于规定温度T4时,进行第二除湿供暖运转;在外部空气温度Tam高于或等于规定温度T1、目标吹出温度TAO低于规定温度T2且高于外部空气温度Tam、外部空气温度Tam高于或等于规定温度T4时,进行制冷运转或除湿制冷运转;在外部空气温度Tam高于或等于规定温度T1、目标吹出温度TAO低于规定温度T2且等于或低于外部空气温度Tam时,进行制冷运转或除湿制冷运转。由此,能够确实地在供暖运转、第一除湿供暖运转、第二除湿供暖运转、制冷运转或除湿供暖运转之间进行切换,因此对乘客来说可保持车厢内最佳的温度和湿度。
另外,第一节能模式中,在外部空气温度Tam低于规定温度T1时进行供暖运转;在外部空气温度Tam高于或等于规定温度T1、目标吹出温度TAO高于或等于规定温度T2、外部空气温度Tam低于规定温度T3、且判定为窗玻璃上未产生雾气时进行供暖运转;在外部空气温度Tam高于或等于规定温度T1、目标吹出温度TAO高于或等于规定温度T2、外部空气温度Tam低于规定温度T3、且判定为窗玻璃上产生雾气时进行第一除湿供暖运转;在外部空气温度Tam高于或等于规定温度T1、目标吹出温度TAO高于或等于规定温度T2、外部空气温度Tam高于或等于规定温度T3、且判定为窗玻璃上未产生雾气时进行供暖运转;在外部空气温度Tam高于或等于规定温度T1、目标吹出温度TAO高于或等于规定温度T2、外部空气温度Tam高于或等于规定温度T3、且判定为窗玻璃上产生雾气时进行第二除湿供暖运转;在外部空气温度Tam高于或等于规定温度T1、目标吹出温度TAO低于规定温度T2且高于外部空气温度Tam、外部空气温度Tam低于规定温度T4、且判定为窗玻璃上未产生雾气时进行供暖运转;在外部空气温度Tam高于或等于规定温度T1、目标吹出温度TAO低于规定温度T2且高于外部空气温度Tam、外部空气温度Tam低于规定温度T4、且判定为窗玻璃上产生雾气时进行第二除湿供暖运转;在外部空气温度Tam高于或等于规定温度T1、目标吹出温度TAO低于规定温度T2且高于外部空气温度Tam、外部空气温度Tam高于或等于规定温度T4时进行制冷运转或除湿制冷运转;在外部空气温度Tam高于或等于规定温度T1、目标吹出温度TAO低于规定温度T2且等于或低于外部空气温度Tam时进行制冷运转或除湿制冷运转。由此,第一节能模式即使在普通模式中切换为第一除湿供暖运转和第二除湿供暖运转的条件下,在判定为窗玻璃上未产生雾气时,不会进行第一除湿供暖运转和第二除湿供暖运转而会进行供暖运转,因此与普通模式相比,可降低耗电量。
此外,第二节能模式时,在目标吹出温度TAO高于外部空气温度Tam时进行供暖运转;在目标吹出温度TAO等于或低于外部空气温度Tam时进行制冷运转或除湿制冷运转。由此,第二节能模式即使在普通模式和第一节能模式中切换为第一除湿供暖运转和第二除湿供暖运转的条件下,由于不进行第一除湿供暖运转和第二除湿供暖运转,因此与普通模式及第一节能模式相比,可降低耗电量。
另外,在供暖运转时的底部模式中,控制电动马达21a的转速以使在散热器15中进行热交换后的空气的温度Tc达到目标加热温度Tct,并控制空气混合风门16的开度以使在散热器15中与冷媒进行热交换的空气的比例达到最大;在供暖运转时的双位模式中,控制电动马达21a的转速以使在散热器15中进行热交换后的空气的温度Tc达到目标加热温度Tct,并控制空气混合风门16以使其在50%~70%的开度的范围内且达到根据目标加热温度Tct、流入空气通道的空气的温度Te以及目标吹出温度TAO计算出的开度。由此,通过出风口切换风门13b、13c、13d的模式来控制电动马达21a的转速及空气混合风门16的开度,因此可确实地使向车厢内吹出的空气达到目标吹出温度TAO。
此外,将供暖运转时的底部模式中的目标加热温度Tct设定为,目标吹出温度TAO加上与向车厢内吹出的空气在流过空气通道11时的热损失相应的热量后的温度,将供暖运转时的双位模式中的目标加热温度Tct设定为,根据目标吹出温度TAO、流入空气通道11的空气的温度以及空气混合风门16的开度计算出的温度。由此,由于通过出风口切换风门13b、13c、13d的模式来设定目标加热温度Tct,因此可确实地使向车厢内吹出的空气达到目标吹出温度TAO。
另外,在第一除湿供暖运转中,控制设于室外热交换器22的冷媒流入侧的第一膨胀阀27a的开度,以使在吸热器14中进行热交换后的空气的温度Te在除湿冷却后达到目标温度Tet。在第一除湿供暖运转的底部模式、通风模式、除霜模式以及除霜/底部模式中,控制电动马达21a的转速以使在散热器15中进行热交换后的空气的温度Tc在除湿后达到目标加热温度Tct,并控制空气混合风门16的开度以使在散热器15中与冷媒进行热交换的空气的比例达到最大。在第一除湿供暖运转的双位模式中,控制电动马达21a的转速以使在散热器15中进行热交换后的空气的温度Tc在除湿后达到目标加热温度Tct,并控制空气混合风门16的开度以使其在50%~70%的开度的范围内、且达到根据目标吹出温度TAO、除湿冷却后的空气的目标温度Tet以及除湿后的目标加热温度Tct计算出的开度。由此,通过出风口切换风门13b、13c、13d的模式来控制电动马达21a的转速及空气混合风门16的开度,因此可确实地使向车厢内吹出的空气达到目标吹出温度TAO。
此外,第一除湿供暖运转时的除湿冷却后的目标温度Tet,在第一切换模式中设定为规定的除湿冷却后的目标温度Tet,而在第二切换模式中,为使车厢内的湿度Th等于或低于规定的湿度,设定为根据车厢内的温度Tr、车厢内的湿度Th以及目标吹出温度TAO计算出的除湿冷却后的目标温度Tet。第一除湿供暖运转时的底部模式、通风模式、除霜模式以及除霜/底部模式中的除湿后的目标加热温度Tct,设定为目标吹出温度TAO加上与向车厢内吹出的空气在流过空气通道11时的热损失相应的热量后的温度。除湿供暖运转时的双位模式中的除湿后的目标加热温度Tct,设定为根据目标吹出温度TAO、除湿冷却后的目标温度Tet以及空气混合风门16的开度计算出的温度。由此,通过出风口切换风门13b、13c、13d的模式来设定除湿冷却后的目标温度Tet和除湿后的目标加热温度Tct,因此可确实地使向车厢内吹出的空气达到目标吹出温度TAO。
另外,在制冷运转和除湿制冷运转时,控制电动马达21a的转速以使在吸热器14中进行热交换后的空气的温度Te达到冷却后的目标温度Tet,并将散热器15中进行热交换后的空气的温度Tc推定为推定温度Tct,控制空气混合风门16的开度以使其达到根据目标吹出温度TAO、冷却后的目标温度Tet以及推定温度Tct计算出的开度。由此,通过出风口切换风门13b、13c、13d的模式来控制电动马达21a的转速和空气混合风门16的开度,因此可确实地使向车厢内吹出的空气达到目标吹出温度TAO。
此外,在第一切换模式及第三切换模式中,将上述冷却后的目标温度Tet设定为规定的冷却后的目标温度Tet;在第二切换模式中,为使车厢内的湿度Th等于或低于规定的湿度,而将上述冷却后的目标温度Tet设定为根据车厢内的温度Tr、车厢内的湿度Th以及目标吹出温度TAO计算出的冷却后的目标温度Tet。由此,通过出风口切换风门13b、13c、13d的模式来设定冷却后的目标温度Tet和推定温度Tct,因此可确实地使向车厢内吹出的空气达到目标吹出温度TAO。
并且,在上述实施方式中虽然显示有将流过空气通道11的空气在散热器15中与冷媒进行热交换的热量作为供暖、第一和第二除湿供暖以及除湿制冷的热源,但也可以在热量不足的情况下设置辅助的热源。例如,也可以与散热器15相独立地设置有作为热源的、在空气通道11内可直接加热流过空气通道11的空气的电加热器。此外,也可以跨空气通道11内外构成温水回路,使在温水回路内流过的温水在空气通道11外加热,在空气通道11中散热。
另外,在上述实施方式中虽然显示有在冷媒回路20中使用三通阀24来切换冷媒通道20c、20d,但是也可以通过2台电磁阀的开关代替三通阀24来切换冷媒通道20c、20d。
此外,在上述实施方式中,根据由车厢外的温度Tam和环境条件计算出的目标吹出温度TAO以及对窗玻璃上有无雾气的判定进行运转切换控制处理。作为环境条件,是采用车厢外的温度Tam、车厢内的温度Tr、车厢内的湿度Th以及日照量Ts中的至少一个条件的环境条件。
另外,在上述实施方式中,将第一除湿供暖运转时的除湿冷却后的目标温度Tet在第二切换模式中设定为根据车厢内的温度Tr、车厢内的湿度Th和目标吹出温度TAO计算出的除湿冷却后的目标温度Tet。第一除湿供暖运转时的除湿冷却后的目标温度Tet在第二切换模式中,是根据车厢外的温度Tam、车厢内的温度Tr、车厢内的湿度Th、日照量Ts、车辆的移动速度V以及目标吹出温度TAO中的至少一个条件而计算出的温度。
此外,在上述实施方式中,将制冷运转及除湿制冷运转时的冷却后的目标温度Tet在第二切换模式中设定为根据车厢内的温度Tr、车厢内的湿度Th和目标吹出温度TAO计算出的冷却后的目标温度Tet。制冷运转及除湿制冷运转时的冷却后的目标温度Tet在第二切换模式中,是根据车厢外的温度Tam、车厢内的温度Tr、车厢内的湿度Th、日照量Ts、车辆的移动速度V以及目标吹出温度TAO中的至少一个条件而计算出的温度。
图28至图34表示本发明的第六实施方式。
如图28所示,本发明的车辆用空气调节装置具备:设置于车厢内的空调单元10、和跨车厢内外构成的冷媒回路20。
空调单元10具有空气通道11,该空气通道11用于使供给车厢内的空气流过。在空气通道11的一端侧,设有用于使车厢外的空气流入空气通道11的外部空气吸入口11a和用于使车厢内的空气流入空气通道11的内部空气吸入口11b。此外,在空气通道11的另一端侧,设有向车厢内的乘客的脚部吹出流过空气通道11的空气的下部出风口11c、向车厢内的乘客的上半身吹出流过空气通道11的空气的上部出风口11d、以及向车辆的前玻璃的车厢内侧面吹出流过空气通道11的空气的除霜出风口11e。
在空气通道11的一端侧设有条形风扇等室内送风机12,该室内送风机12用于使空气从空气通道11的一端侧流向另一端侧。该室内送风机12由电动马达12a驱动。
在空气通道11的一端侧设有吸入口切换风门13,该吸入口切换风门13可打开外部空气吸入口11a及内部空气吸入口11b中的一个并关闭另一个。该吸入口切换风门13由电动马达13a驱动。经吸入口切换风门13关闭内部空气吸入口11b而打开外部空气吸入口11a时,变为空气从外部空气吸入口11a流入空气通道11的外部空气供给模式。另外,经吸入口切换风门13关闭外部空气吸入口11a而打开内部空气吸入口11b时,变为空气从内部空气吸入口11b流入空气通道11的内部空气循环模式。并且,吸入口切换风门13位于外部空气吸入口11a与内部空气吸入口11b之间,外部空气吸入口11a和内部空气吸入口11b被分别打开时,按照吸入口切换风门13所造成的外部空气吸入口11a和内部空气吸入口11b各自的开口率的比例,变为空气从外部空气吸入口11a和内部空气吸入口11b流入空气通道11的内外部空气吸入模式。
空气通道11的另一端侧的下部出风口11c、上部出风口11d和除霜出风口11e分别设有用于开关各出风口11c、11d、11e的出风口切换风门13b、13c、13d。该出风口切换风门13b、13c、13d通过未图示的连杆机构而连动,由电动马达13e分别进行开关。在此,借由出风口切换风门13b、13c、13d打开下部出风口11c并关闭上部出风口11d,当稍打开除霜出风口11e时,变成流过空气通道11的大部分空气从下部出风口11c吹出,并且剩余的空气从除霜出风口11e吹出的底部模式。另外,借由出风口切换风门13b、13c、13d关闭下部出风口11c和除霜出风口11e并打开上部出风口11d时,变成流过空气通道11的全部的空气从上部出风口11d吹出的通风模式。并且,借由出风口切换风门13b、13c、13d打开下部出风口11c和上部出风口11d并关闭除霜出风口11e时,变成流过空气通道11的空气从下部出风口11c和上部出风口11d吹出的双位模式。此外,借助出风口切换风门13b、13c、13d关闭下部出风口11c和上部出风口11d并打开除霜出风口11e时,变成流过空气通道11的空气从除霜出风口11e吹出的除霜模式。另外,借助出风口切换风门13b、13c、13d关闭上部出风口11d并打开下部出风口11c和除霜出风口11e时,变成流过空气通道11的空气从下部出风口11c和除霜出风口11e吹出的除霜/底部模式。并且,在双位模式中,空气通道11、下部出风口11c、上部出风口11d和在下文叙述的吸热器以及散热器的相互位置关系和构造是以如下方式形成的:从下部出风口11c吹出的空气的温度高于从上部出风口11d吹出的空气的温度而产生温度差。
在室内送风机12的空气流通方向的下游侧的空气通道11中设有用于对流过空气通道11的空气进行冷却和除湿的吸热器14。另外,在吸热器14的空气流通方向下游侧的空气通道11中设有用于对流过空气通道11的空气进行加热的散热器15。吸热器14和散热器15是由用于分别将冷媒与流过空气通道11的空气进行热交换的散热片和管等构成的热交换器。
在吸热器14和散热器15之间的空气通道11中设有空气混合风门16,该空气混合风门16用于调整流过空气通道11的空气在散热器15中加热的比例。空气混合风门16由电动马达16a驱动。通过空气混合风门16位于空气通道11中散热器15的上游侧来减少散热器15中进行热交换的空气的比例,通过空气混合风门16移动到空气通道11中散热器15以外的部分侧来增加散热器15中进行热交换的空气的比例。在空气混合风门16关闭空气通道11中散热器15的上游侧并打开散热器15以外的部分的状态下开度为0%,在打开空气通道11中散热器15的上游侧并关闭散热器15以外的部分的状态下开度为100%。
冷媒回路20具有:上述吸热器14、上述散热器15、用于压缩冷媒的压缩机21、用于将冷媒与车厢外的空气进行热交换的室外热交换器22、用于将从散热器15流出的或流过室外热交换器22的冷媒与从吸热器14流出的冷媒进行热交换的内部热交换器23、用于切换冷媒的流路的电动的三通阀24、第一~第四电磁阀25a~25d、第一~第二单向阀26a~26b、用于对流过的冷媒进行减压的第一和第二膨胀阀27a、27b、用于储存剩余冷媒的储存罐28、以及用于分离气体的冷媒和液体的冷媒并防止液体冷媒被吸入至压缩机21中的储液器29,这些构件通过铜管或铝管连接。压缩机21和室外热交换器22配置于车厢外。另外,压缩机21由电动马达21a驱动。室外热交换器22上设有用于在车辆停止时将车厢外的空气与冷媒进行热交换的室外送风机30。室外送风机30由电动马达30a驱动。第一膨胀阀27a是可调整阀开度的电子膨胀阀。
具体而言,压缩机21的冷媒喷出侧连接有散热器15的冷媒流入侧,从而形成有冷媒通道20a。另外,室外热交换器22的冷媒流入侧连接到散热器15的冷媒流出侧,从而形成有冷媒通道20b。三通阀24设置于冷媒通道20b中,三通阀24的一边的冷媒流出侧和另一边的冷媒流出侧相互并列地连接于室外热交换器22的冷媒流入侧,从而分别形成有冷媒通道20c、20d。在冷媒通道20d中,从冷媒流通方向的上游侧起依次设有储存罐28、第一膨胀阀27a和第一单向阀26a。压缩机21的冷媒吸入侧、和冷媒通道20d中的三通阀24与储存罐28之间相互并列地连接于室外热交换器22的冷媒流出侧,从而分别形成有冷媒通道20e、20f。在冷媒通道20e中,从冷媒流通方向的上游侧起依次设有第一电磁阀25a和储液器29。另外,在冷媒通道20f中,从冷媒流通方向的上游侧起依次设有第二电磁阀25b和第二单向阀26b。此外,在冷媒通道20d中的储存罐28与第一膨胀阀27a之间,连接有内部热交换器23的高压冷媒流入侧,形成有冷媒通道20g。在冷媒通道20g中设有第三电磁阀25c。吸热器14的冷媒流入侧连接于内部热交换器23的高压冷媒流出侧,从而形成有冷媒通道20h。在冷媒通道20h中设有第二膨胀阀27b。内部热交换器23的低压冷媒流入侧连接于吸热器14的冷媒流出侧,从而形成有冷媒通道20i。冷媒通道20e中的第一电磁阀25a与储液器29之间连接于内部热交换器23的低压冷媒流出侧,从而形成有冷媒通道20j。室外热交换器22的冷媒流入侧连接到冷媒通道20a,从而形成有冷媒通道20k。在冷媒通道20k中设有第四电磁阀25d。
并且,车辆用空气调节装置具备控制器40,该控制器40用于进行令车厢内的温度及湿度达到已设定的温度及已设定的湿度的控制。
控制器40具有CPU、ROM和RAM。控制器40一旦从连接于输入侧的装置接收到输入信号,则CPU根据输入信号读出ROM中存储的程序,并且将由输入信号检测出的状态存储到RAM中,向连接于输出侧的装置发送输出信号。
如图29所示,控制器40的输出侧连接有:室内送风机12驱动用的电动马达12a、吸入口切换风门13驱动用的电动马达13a、出风口切换风门13b、13c、13d驱动用的电动马达13e、空气混合风门16驱动用的电动马达16a、压缩机21驱动用的电动马达21a、三通阀24、第一~第四电磁阀25a~25d、第一膨胀阀27a、以及室外送风机30驱动用的电动马达30a。
如图29所示,控制器40的输入侧连接有:用于检测车厢外的温度Tam的外部空气温度传感器41、用于检测车厢内的温度Tr的内部空气温度传感器42、用于检测流入空气通道11内的空气的温度Ti的吸入空气温度传感器43、用于检测在吸热器14中冷却后的空气的温度Te的冷却空气温度传感器44、用于检测在散热器15中加热后的空气的温度Tc的加热空气温度传感器45、用于检测车厢内的湿度Th的内部空气湿度传感器46、用于检测在室外热交换器22中进行热交换后的冷媒的温度Thex的冷媒温度传感器47、用于检测日照量Ts的如光敏式日照传感器48、用于检测车辆速度V的速度传感器49、用于设定与目标设定温度Tset和运转的切换相关的模式的操作部50、以及用于检测室外热交换器22中冷媒的压力P的压力传感器51。
如上所构成的车辆用空气调节装置可进行制冷运转、除湿制冷运转、供暖运转、除湿供暖运转及除霜运转。下面,对每种运转分别进行说明。
在制冷运转和除湿制冷运转中,冷媒回路20中将三通阀24的流路设定在冷媒通道20c侧,打开第二和第三电磁阀25b、25c,并关闭第一和第四电磁阀25a、25d,使压缩机21运转。
由此,如图30所示,从压缩机21喷出的冷媒依次流过冷媒通道20a、散热器15、冷媒通道20b、20c、室外热交换器22、冷媒通道20f、20d、20g、内部热交换器23的高压侧、冷媒通道20h、吸热器14、冷媒通道20i、内部热交换器23的低压侧、冷媒通道20j、20e并吸入至压缩机21中。流过冷媒回路20的冷媒在室外热交换器22中散热,在吸热器14中吸热。另外,作为除湿制冷运转,空气混合风门16被打开的情况下,流过冷媒回路20的冷媒也在散热器15中散热。
此时,在制冷运转时的空调单元10中,通过运转室内送风机12而流通的空气通道11中的空气,在吸热器14中与冷媒进行热交换而冷却,变成应从出风口11c、11d、11e吹出的空气的温度即目标吹出温度TAO的空气并向车厢内吹出,以使车厢内的温度达到设定温度。
此外,在除湿制冷运转时的空调单元10中,通过运转室内送风机12而流过空气通道11中的空气,在吸热器14中与吸热的冷媒进行热交换而冷却,由此被除湿。在吸热器14中已除湿的空气,在散热器15中与散热的冷媒进行热交换而被加热,变成目标吹出温度TAO的空气并向车厢内吹出。
在供暖运转中,冷媒回路20中将三通阀24的流路设定在冷媒通道20d侧,打开第一电磁阀25a,并关闭第二~第四电磁阀25b~25d,使压缩机21运转。
由此,如图31所示,从压缩机21喷出的冷媒依次流过冷媒通道20a、散热器15、冷媒通道20b、20d、室外热交换器22、冷媒通道20e并吸入至压缩机21中。流过冷媒回路20的冷媒在散热器15中散热,在室外热交换器22中吸热。
此时,在空调单元10中,通过运转室内送风机12而流通的空气通道11中的空气,不会在吸热器14中与冷媒进行热交换,而会在散热器15中与冷媒进行热交换而被加热,变成目标吹出温度TAO的空气并向车厢内吹出。
在除湿供暖运转中,冷媒回路20中将三通阀24的流路设定在冷媒通道20d侧,打开第一和第三电磁阀25a、25c,并关闭第二和第四电磁阀25b、25d,使压缩机21运转。
由此,如图32所示,从压缩机21喷出的冷媒依次流过冷媒通道20a、散热器15、冷媒通道20b、20d。流过冷媒通道20d的部分冷媒依次流过室外热交换器22、冷媒通道20e并吸入至压缩机21中。此外,流过冷媒通道20d的其余的冷媒依次流过冷媒通道20g、内部热交换器23的高压侧、冷媒通道20h、吸热器14、冷媒通道20i、内部热交换器23的低压侧以及冷媒通道20j、20e并吸入至压缩机21中。流过冷媒回路20的冷媒在散热器15中散热,在吸热器14及室外热交换器22中吸热。
此时,在空调单元10中,通过运转室内送风机12而流通的空气通道11中的空气,在吸热器14中与冷媒进行热交换而冷却,由此被除湿。在吸热器14中被除湿的部分空气在散热器15中与冷媒进行热交换而被加热,变成目标吹出温度TAO的空气并向车厢内吹出。
在除霜运转中,冷媒回路20中将三通阀24的流路设定在冷媒通道20d侧,打开第一和第四电磁阀25a、25d,并关闭第二和第三电磁阀25b、25c,使压缩机21运转。
由此,如图33所示,从压缩机21喷出的部分冷媒依次流过冷媒通道20a、散热器15和冷媒通道20b、20d并流入室外热交换器22。此外,从压缩机21喷出的其余的冷媒流过冷媒通道20a、20k并流入室外热交换器22。从室外热交换器22流出的冷媒,流过冷媒通道20e并被吸入至压缩机21中。流过冷媒回路20的冷媒在散热器15中散热,并在室外热交换器22中散热的同时吸热。
此时,在空调单元10中,通过运转室内送风机12而流通的空气通道11中的空气,不会在吸热器14中与冷媒进行热交换,而会在散热器15中与散热的冷媒进行热交换而被加热,并向车厢内吹出。
控制器40在操作部50的空调自动开关设定为接通的状态下,根据车厢内外的温度等环境条件来进行切换制冷运转、除湿制冷运转、供暖运转、除湿供暖运转、以及除霜运转的运转切换控制处理。
另外,控制器40在通过运转切换控制处理而切换的每个运转中,根据目标吹出温度TAO进行底部模式、通风模式和双位模式的切换。具体而言,在目标吹出温度TAO为高温,例如高于或等于40℃时设定为底部模式。另外,控制器40在目标吹出温度TAO为低温,例如低于25℃时设定为通风模式。并且,目标吹出温度TAO是设定为底部模式的目标吹出温度TAO与设定为通风模式的目标吹出温度TAO之间的温度时,控制器40设定为双位模式。
此外,控制器40通过出风口切换风门13b、13c、13d来切换出风口11c、11d、11e的模式,并为了使出风口11c、11d、11e吹出的空气的温度达到目标吹出温度TAO而控制空气混合风门16的开度。
另外,控制器40在供暖运转和除湿供暖运转中,为使从室外热交换器22流出的冷媒达到最佳的过热度而进行过热度控制处理。用图34的流程图来说明此时控制器40的动作。
(步骤S81)
在步骤S81中,CPU在供暖运转时将规定值A(例如,2~5℃)设定为目标过热度SHt,在除湿供暖运转时将根据车厢外的温度Tam及吸热器14的目标温度Tet计算出的值设定为目标过热度SHt。
(步骤S82)
在步骤S82中,CPU对于在步骤S81中已设定的目标过热度SHt,根据吸热器14的温度Te及吸热器14的目标温度Tet计算出校正量H。
具体而言,判定冷却空气温度传感器44的检测温度Te是否等于或低于目标温度Tet减去规定温度α后的温度(Tet-α),若温度Te等于或低于Tet-α时,将校正量H设定为使目标过热度SHt变小的校正量H(H<0);若温度Te高于Tet-α时,将校正量H设定为使目标过热度SHt变大的校正量H(H>0)。
(步骤S83)
在步骤S83中,CPU通过将目标过热度SHt加上校正量H而计算出校正目标过热度SHtc。
(步骤S84)
在步骤S84中,CPU根据室外热交换器22中冷媒的压力P和从室外热交换器22流出的冷媒的温度Thex计算出冷媒的过热度SH。
(步骤S85)
在步骤S85中,CPU根据校正目标过热度SHtc和过热度SH来控制第一膨胀阀27a的阀开度。
这样,采用本实施方式的车辆用空气调节装置,根据目标过热度SHt、以及由室外热交换器22中冷媒的压力P和从室外热交换器22流出的冷媒的温度Thex计算出的冷媒的过热度SH来控制第一膨胀阀27a的阀开度,该目标过热度SHt在供暖运转时由规定值A设定而在除湿供暖运转时根据由车厢外的温度Tam及吸热器14的目标温度Tet计算出的值而设定。由此,通过控制从室外热交换器22流出的冷媒的过热度SH能够在室外热交换器22中得到最佳的吸热量,因此可将车厢内的温度Tr和湿度Th维持在良好的状态。
图35表示本发明的第七实施方式。并且,使用同样的符号表示与上述实施方式相同的构造。
本实施方式的车辆用空气调节装置与第六实施方式具有相同的构造,用图35的流程图来说明控制器40进行过热度控制处理。
(步骤S91)
在步骤S91中,CPU在供暖运转时将规定值A(例如,2~5℃)设定为目标过热度SHt,在除湿供暖运转时将根据车厢外的温度Tam及吸热器14的目标温度Tet计算出的值设定为目标过热度SHt。
(步骤S92)
在步骤S92中,CPU根据步骤S91中已设定的目标过热度SHt计算出与第一膨胀阀27a的阀开度相关的前馈目标值EXVtgtFF。
前馈目标值EXVtgtFF是根据车厢外的温度Tam、用于驱动室内送风机12的电动马达12a的电压BLV、以及驱动压缩机21的电动马达21a的转速Nc而计算出的(EXVtgtFF=Ka×Tam+Kb×BLV+Kc×Nc+d,Ka、Kb、Kc、d分别是预设的常数)。
(步骤S93)
在步骤S93中,CPU根据步骤S91中已设定的目标过热度SHt计算出对于目标过热度SHt的响应性的目标值SHtgtf。
响应性的目标值SHtgtf是对目标过热度SHt进行一阶滞后响应的处理后的目标值。
(步骤S94)
在步骤S94中,CPU根据室外热交换器22中冷媒的压力P以及从室外热交换器22流出的冷媒的温度Thex计算出冷媒的过热度SH。
(步骤S95)
在步骤S95中,CPU根据在步骤S93中计算出的响应性的目标值SHtgtf以及在步骤S94中计算出的冷媒的过热度SH,计算出与第一膨胀阀27a的阀开度相关的反馈目标值EXVtgtFB。
反馈目标值EXVtgtFB是根据响应性的目标值SHtgtf以及在在步骤S94中计算出的冷媒的过热度SH而计算出的比例积分控制(PI控制)的输出值(EXVtgtFB=EXVtgtfbp+EXVtgtfbi,EXVtgtfbp=Kp×(SHtgtf-SH),EXVtgtfbi=EXVtgtfbi_n-1+Kp/Ti×(SHtgtf-SH),Kp是作为比例增益的常数,Ti是积分时间,EXVtgtfbi_n-1是EXVtgtfbi的上次值)。
(步骤S96)
在步骤S96中,CPU根据在步骤S92中计算出的前馈目标值EXVtgtFF及在步骤S95中计算出的反馈目标值EXVtgtFB来控制第一膨胀阀27a的阀开度。
这样,采用本实施方式的车辆用空气调节装置,与上述实施方式相同,通过控制从室外热交换器22流出的冷媒的过热度SH,能够在室外热交换器22中得到最佳的吸热量,因此可将车厢内的温度Tr及湿度Th维持在良好的状态。
另外,根据目标过热度SHt计算出与第一膨胀阀27a的阀开度相关的前馈目标值EXVtgtFF,计算出对于目标过热度SHt的响应性的目标值SHtgtf,根据响应性的目标值SHtgtf以及冷媒的过热度SH计算出与第一膨胀阀27a的阀开度相关的反馈目标值EXVtgtFB,根据前馈目标值EXVtgtFF与反馈目标值EXVtgtFB来控制第一膨胀阀27a的阀开度。由此,可进一步提高车厢内的温度Tr及湿度Th的控制性能。
并且,在上述实施方式中虽然显示有将流过空气通道11的空气在散热器15中与冷媒进行热交换的热量作为供暖、除湿供暖以及除湿制冷的热源,但也可以在热量不足的情况下设置辅助的热源。例如,也可以与散热器15相独立地设置有作为热源的、在空气通道11内可直接加热流过空气通道11的空气的电加热器。此外,也可以跨空气通道11内外构成温水回路,使在温水回路内流通的温水在空气通道11外加热,在空气通道11中散热。
另外,虽然显示有在冷媒回路20中使用三通阀24来切换冷媒通道20c、20d,但是也可以通过2台电磁阀的开关代替三通阀24来切换冷媒通道20c、20d。
(符号说明)
10 空调单元
14 吸热器
15 散热器
20 冷媒回路
20a~20k 冷媒通道
20l 旁通通道
21 压缩机
22 室外热交换器
24 三通阀
25a~25e 第一~第五电磁阀
26a~26c 第一~第三单向阀
27a 第一膨胀阀
27b 第二膨胀阀
27c 电子膨胀阀
40 控制器
41 外部空气温度传感器
42 内部空气温度传感器
43 吸气温度传感器
44 冷却空气温度传感器
45 加热空气温度传感器
46 内部空气湿度传感器
47 冷媒温度传感器
48 日照传感器
49 速度传感器
50 操作部
51 压力传感器

Claims (1)

1.一种车辆用空气调节装置,其具备:
压缩机,其压缩冷媒并将其喷出;
散热器,其设于车厢内侧,使冷媒散热;
吸热器,其设于车厢内侧,使冷媒吸热;以及
室外热交换器,其设于车厢外侧,使冷媒散热或吸热,
该车辆用空气调节装置进行以下运转:
供暖运转,该运转是使压缩机喷出的冷媒在散热器中散热,在散热器中已散热的冷媒在室外热交换器中吸热;以及
除湿供暖运转,该运转是使压缩机喷出的冷媒在散热器中散热,在散热器中已散热的部分冷媒在吸热器中吸热,并使其余的冷媒在室外热交换器中吸热,其特征在于,该车辆用空气调节装置具备:
膨胀阀,其设于室外热交换器的冷媒流入侧的冷媒通道,阀开度可改变;
吸热器温度传感器,其检测吸热器中冷媒的蒸发温度;
目标过热度设定部,其在供暖运转时将规定值设定为目标过热度,在除湿供暖运转时将根据吸热器温度传感器的检测温度以及吸热器的目标温度计算出的值设定为目标过热度;
过热度计算部,其计算出从室外热交换器流出的冷媒的过热度;以及
阀开度控制部,其根据目标过热度设定部所设定的目标过热度以及过热度计算部所计算出的过热度来控制膨胀阀的阀开度,
阀开度控制部具有:
前馈目标值计算部,其根据目标过热度设定部所设定的目标过热度计算出与膨胀阀的阀开度相关的前馈目标值;
响应性目标值计算部,其根据目标过热度设定部所设定的目标过热度计算出对于目标过热度的响应性的目标值;以及
反馈目标值计算部,其根据响应性目标值计算部所计算出的响应性目标值以及过热度计算部所计算出的从室外热交换器流出的冷媒的过热度,计算出与膨胀阀的阀开度相关的反馈目标值,
阀开度控制部根据前馈目标值计算部所计算出的前馈目标值以及反馈目标值计算部所计算出的反馈目标值来控制膨胀阀的阀开度。
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