JP2002274147A - 車両用空調装置 - Google Patents

車両用空調装置

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JP2002274147A
JP2002274147A JP2001043455A JP2001043455A JP2002274147A JP 2002274147 A JP2002274147 A JP 2002274147A JP 2001043455 A JP2001043455 A JP 2001043455A JP 2001043455 A JP2001043455 A JP 2001043455A JP 2002274147 A JP2002274147 A JP 2002274147A
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compressor
heater core
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浩 濱本
Shinji Watanabe
伸二 渡辺
Hajime Yamamoto
肇 山本
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンプレッサの駆動を抑制しつつ、冷媒を超
臨界圧力で循環させる。 【解決手段】 コンプレッサ6を駆動制御して冷凍サイ
クルCのサイクル効率が最大となるように冷媒を循環さ
せる。また、ミックスダンパ4によりヒータコア5への
空気流れを遮断する。送風温度が設定温度以下となる場
合、コンプレッサ6の駆動を抑制して車内側熱交換器3
の冷房能力を低下させることにより送風温度を設定温度
に維持する。その後、ミックスドアの開度を変更してヒ
ータコア5への空気流量を増大させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷媒が超臨界で循
環する冷凍サイクルを備えた車両用空調装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来、冷媒が車外側熱交換器内を超臨界
圧力で通過して循環する冷凍サイクルを備えた車両用空
調装置では、最もサイクル効率COPが高くなるよう
に、車内側熱交換器の出口圧力を調整している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記車
両用空調装置では、サイクル効率に注目するあまり、必
要とされる送風温度に対して車内側熱交換器の冷房能力
が過剰となり、ヒータコアによる再加熱が必要である。
つまり、エンジンによるコンプレッサの駆動を、サイク
ル効率が最適となるように維持しなければならず、燃費
が悪化するという問題がある。
【0004】そこで、本発明は、コンプレッサの駆動を
抑制しつつ、冷媒を超臨界圧力で循環させることのでき
る車両用空調装置を提供することを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するための手段として、コンプレッサから吐出させた
冷媒が車外側熱交換器内を超臨界圧力で通過して循環す
る冷凍サイクルと、エンジン冷却水がヒータコア内を通
過して循環する暖房サイクルとを備え、空調ユニット内
に、上流側から車内側熱交換器、ミックスダンパ、及び
ヒータコアを順次配設し、空調ユニット内を通過する空
気を車内側熱交換器で冷却・除湿し、ミックスダンパで
分流し、ヒータコアで分流した空気の一方を加熱し、他
方をそのまま通過させ、両者を混合して所望温度とした
後、車内に送風するようにした車両用空調装置におい
て、前記コンプレッサを駆動制御して前記冷凍サイクル
のサイクル効率が最大となるように冷媒を循環させると
共に、前記ミックスダンパによりヒータコアへの空気流
れを遮断することにより、送風温度が設定温度以下とな
る場合、前記コンプレッサの駆動を抑制して車内側熱交
換器の冷房能力を低下させることにより送風温度を設定
温度に維持し、その後、前記ミックスドアの開度を変更
してヒータコアへの空気流量を増大させるようにしたも
のである。
【0006】また、本発明は、前記課題を解決するため
の手段として、コンプレッサから吐出させた冷媒が車外
側熱交換器内を超臨界圧力で通過して循環する冷凍サイ
クルと、エンジン冷却水がヒータコア内を通過して循環
する暖房サイクルとを備え、空調ユニット内に、上流側
から車内側熱交換器及びヒータコアを順次配設し、空調
ユニット内を通過する空気を車内側熱交換器で冷却・除
湿し、ヒータコアを通過するエンジン冷却水量を調整す
ることにより所望温度とした後、車内に送風するように
した車両用空調装置において、前記コンプレッサを駆動
制御して前記冷凍サイクルのサイクル効率が最大となる
ように冷媒を循環させることにより、送風温度が設定温
度以下となる場合、前記コンプレッサの駆動を抑制して
車内側熱交換器の冷房能力を低下させることにより送風
温度を設定温度に維持し、その後、前記ヒータコア内を
流動するエンジン冷却水量を増大させるようにしたもの
である。
【0007】そして、前記いずれの構成によっても、得
られる送風温度と設定温度との関係に基づいて、冷凍サ
イクルのサイクル効率を最大としつつ冷房を行い、送風
温度が設定温度以下となる場合には、まず、コンプレッ
サの無駄な駆動を抑えることが可能となる。
【0008】前記車内側熱交換器の冷房能力の変更は、
前記コンプレッサの吐出容量が最低値となるか、あるい
は、前記車内側熱交換器の出口側圧力が許容最低値とな
るまで行ったり、車内側熱交換器に必要とされる所定の
除湿能力を発揮可能な範囲で行うと、簡単かつ安価な構
成により対応することができる点で好ましい。
【0009】なお、フロントガラスの曇りを除去するた
めのデフスイッチが操作されれば、前記車内側熱交換器
の出口側圧力を強制的に上昇させればよい。
【0010】また、前記冷媒にはCOを使用すること
ができる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施形態を添
付図面に従って説明する。 (第1実施形態)図1は、第1実施形態に係る車両用空
調装置を示す。この車両用空調装置は、車内前方部の空
調ユニット1内に、上流側からブロア2、車内側熱交換
器3、ミックスダンパ4、及びヒータコア5を順次配設
したものである。
【0012】ブロア2は、ブロアモータ2aの駆動によ
り回転し、内外気切替ダンパ2bによって選択された内
気又は外気を空調ユニット1内へと導く。
【0013】車内側熱交換器3は、冷凍サイクルCの1
つの機器を構成している。冷凍サイクルCでは、コンプ
レッサ6から吐出された冷媒が、車外側熱交換器7、絞
弁8、車内側熱交換器3、及びアキュムレータ9を介し
てコンプレッサ6に戻って循環するようになっている。
ここでは、冷媒には、COを使用している。
【0014】コンプレッサ6には、エンジン10の動力
がクラッチ11を介して伝達される。コンプレッサ6の
駆動回転数は、クラッチ11を切り替えることにより複
数段階(無段階でもよい。)に切替可能である。コンプ
レッサ6の駆動回転数は、通常、冷媒を超臨界圧力で循
環可能な値に設定されている。車外側熱交換器7は車両
前方部に配設され、冷媒を外気に放熱させる。絞弁8
は、冷媒を減圧して気化しやすい状態として車内側熱交
換器3へと供給する。車内側熱交換器3は、内部を流動
する冷媒により、外部を通過する内気又は外気から吸熱
する。車外側熱交換器7から流出する冷媒の圧力は圧力
センサ12によって検出されている。アキュムレータ9
は、冷媒を確実に気化させた状態でコンプレッサ6に戻
すために設けられている。
【0015】ヒータコア5は、ミックスダンパ4によっ
て分流された一方の流路に配設されており、暖房サイク
ルHの1つの機器を構成している。暖房サイクルHで
は、エンジン冷却水を、三方弁13の切替えにより、車
両前方部に配設したラジエータ14とは別回路で循環さ
せ、その回路途中のヒータコア5で放熱させる。
【0016】前記ミックスダンパ4の開度、前記コンプ
レッサ6の駆動回転数等は、前記圧力センサ12や、内
気センサ15、外気センサ16、日射センサ17等の入
力信号に基づいて制御装置18によって制御されてい
る。
【0017】次に、前記構成の車両用空調装置の動作に
ついて、図2のフローチャートに従って説明する。
【0018】まず、内気センサ15で検出される内気温
度、外気センサ16で検出される外気温度、日射センサ
17で検出される日射量等の車内外諸条件を読み込み
(ステップS1)、この車内外諸条件に基づいてコンプ
レッサ6の駆動回転数及びミックスダンパ4の開度を決
定する(ステップS2)。外気温度が高く、内気温度が
目標温度よりも大幅に高い場合等、車内を急速に冷房す
る必要があれば(ステップS3)、コンプレッサ6の駆
動回転数を、前記冷凍サイクルCのサイクル効率が最大
となるように冷媒を循環可能な値とする(ステップS
4)。また、ミックスダンパ4を回動させてヒータコア
5への空気流れを遮断する(ステップS5)。これによ
り、車内を急速に冷房することが可能となる。
【0019】このようにしてヒータコア5による加熱な
しに冷房運転を続行すると、内気温度の低下等に伴って
車内側熱交換器3での冷房能力が必要能力を超えること
になる。そこで、車内側熱交換器3での冷房能力が予め
設定した必要能力を超えたか否かを判断する。この判断
は、圧力センサ12により、車外側熱交換器7から流出
する冷媒の圧力を検出し(ステップS6)、この検出圧
力pを予め設定した設定圧力Pと比較することにより行
う(ステップS7)。すなわち、車内側熱交換器3から
流出する冷媒の圧力は、車内側熱交換器3の冷房能力と
相関関係があるため、例えば、検出圧力pが予め設定し
た圧力領域のいずれに属するのかに応じて車内側熱交換
器3の冷房能力を推測すればよい。そして、検出圧力p
が設定圧力Pよりも小さくなればコンプレッサ6の駆動
回転数を抑制し、車内側熱交換器3の冷房能力を徐々に
低下させる(ステップS8)。
【0020】その後、検出圧力が許容最低値まで低下す
れば(ステップS9)、車内側熱交換器3による冷房能
力をこれ以上低下させることができないものと判断し、
ステップS1に戻って、今度はミックスダンパ4の開度
を調整する。これにより、車内側熱交換器3で冷却・除
湿した空気をミックスダンパ4で分流し、その一方をヒ
ータコア5にて加熱することができ、加熱しない冷風と
混合して所望温度とした後、車内に送風することが可能
となる。
【0021】このように、前記車両用空調装置によれ
ば、冷房能力が過剰となった場合、ミックスダンパ4の
開度を調整してヒータコア5により再加熱する前に、車
内側熱交換器3の冷房能力を低下させる。つまり、車内
側熱交換器3の冷房能力を低下させるために、コンプレ
ッサ6の駆動を抑制するので、このコンプレッサ6を駆
動するためのエンジン10への負担を軽減し、燃料が無
駄に消費されることを防止することが可能となる。
【0022】ところで、コンプレッサ6の駆動回転数を
抑制して車内側熱交換器3の冷房能力を低下させると、
同時に除湿能力も低下する。このため、車内環境によっ
ては、窓ガラスに曇りが発生することも想定される。そ
こで、フロントガラスの曇りを除去するためのデフモー
ド選択スイッチが操作されれば、たとえコンプレッサ6
の駆動制御中であっても、コンプレッサ6の駆動回転数
を、冷凍サイクルCのサイクル効率が最大となるように
冷媒が循環可能な値に復帰する。そして、ミックスダン
パ4の開度を調整することにより所望の送風温度を得
る。これにより、所望の車内空調を達成しつつ、フロン
トガラスの曇りを適切に除去することが可能となる。
【0023】(第2実施形態)図3は、第2実施形態に
係る車両用空調装置を示す。この車両用空調装置では、
前記第1実施形態とは、ミックスダンパ4がない点で相
違する。このため、制御装置18により、コンプレッサ
6の駆動回転数と、ヒータコア5へのエンジン冷却水量
を調整する流量調整弁19の開度とを制御することによ
って送風温度を調整している。
【0024】すなわち、車内を急速に冷房する必要があ
れば、コンプレッサ6の駆動回転数を、前記冷凍サイク
ルCのサイクル効率が最大となるように冷媒を循環可能
な値とする。また、流量調整弁19を閉じ、ヒータコア
5にはエンジン冷却水を流動させないことにより加熱を
停止する。
【0025】そして、前記第1実施形態と同様に、車内
側熱交換器3での冷房能力が必要能力を超えれば、圧力
センサ12での検出圧力に基づいて、コンプレッサ6の
駆動回転数を抑制し、車内側熱交換器3の冷房能力を徐
々に低下させる。
【0026】その後、検出圧力が許容最低値まで低下す
れば、流量調整弁19の開度を徐々に大きくし、ヒータ
コア5による加熱量を増大させる。ヒータコア5による
加熱量は、既存の温度センサ20にて検出可能なエンジ
ン冷却水温度と、前記流量調整弁19によって調整され
る流量とから算出する。
【0027】なお、デフモード選択スイッチが操作され
た場合、コンプレッサ6の駆動回転数を、冷凍サイクル
Cのサイクル効率が最大となるように冷媒が循環可能な
値に復帰させる。この場合、流量調整弁19の開度を大
きくしてヒータコア5の加熱能力を上方修正する。
【0028】前記各実施形態では、車内側熱交換器の冷
房能力の変更を、車内側熱交換器の出口側圧力が許容最
低値となってから行うようにしたが、コンプレッサ6の
吐出容量(回転数)が最低値となってから行うようにし
てもよいし、車内空調にとって必要とされる除湿能力の
最低値まで行うようにしてもよく、必ずしも冷房能力が
最低値となるまで行う必要はない。つまり、コンプレッ
サ6の駆動を少しでも抑制できれば十分である。
【0029】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、ヒータコアへの空気流量を増大させたり、ヒ
ータコアへのエンジン冷却水量を増大させる前に、コン
プレッサの駆動を抑制して車内側熱交換器の冷房能力を
調整するので、コンプレッサの駆動に要する無駄な燃料
の消費を抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1実施形態に係る車両用空調装置の概略図
である。
【図2】 図1の制御装置による空調制御の一部を示す
フローチャートである。
【図3】 第2実施形態に係る車両用空調装置の概略図
である。
【符号の説明】
1…空調ユニット 3…車内側熱交換器 4…ミックスダンパ 5…ヒータコア 6…コンプレッサ 7…車外側熱交換器 11…クラッチ 12…圧力センサ 18…制御装置 19…流量調整弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 肇 広島県東広島市吉川工業団地3番11号 株 式会社日本クライメイトシステムズ内 Fターム(参考) 3L011 AN01 AN02

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コンプレッサから吐出させた冷媒が車外
    側熱交換器内を超臨界圧力で通過して循環する冷凍サイ
    クルと、エンジン冷却水がヒータコア内を通過して循環
    する暖房サイクルとを備え、空調ユニット内に、上流側
    から車内側熱交換器、ミックスダンパ、及びヒータコア
    を順次配設し、空調ユニット内を通過する空気を車内側
    熱交換器で冷却・除湿し、ミックスダンパで分流し、ヒ
    ータコアで分流した空気の一方を加熱し、他方をそのま
    ま通過させ、両者を混合して所望温度とした後、車内に
    送風するようにした車両用空調装置において、 前記コンプレッサを駆動制御して前記冷凍サイクルのサ
    イクル効率が最大となるように冷媒を循環させると共
    に、前記ミックスダンパによりヒータコアへの空気流れ
    を遮断することにより、送風温度が設定温度以下となる
    場合、前記コンプレッサの駆動を抑制して車内側熱交換
    器の冷房能力を低下させることにより送風温度を設定温
    度に維持し、その後、前記ミックスドアの開度を変更し
    てヒータコアへの空気流量を増大させるようにしたこと
    を特徴とする車両用空調装置。
  2. 【請求項2】 コンプレッサから吐出させた冷媒が車外
    側熱交換器内を超臨界圧力で通過して循環する冷凍サイ
    クルと、エンジン冷却水がヒータコア内を通過して循環
    する暖房サイクルとを備え、空調ユニット内に、上流側
    から車内側熱交換器及びヒータコアを順次配設し、空調
    ユニット内を通過する空気を車内側熱交換器で冷却・除
    湿し、ヒータコアを通過するエンジン冷却水量を調整す
    ることにより所望温度とした後、車内に送風するように
    した車両用空調装置において、 前記コンプレッサを駆動制御して前記冷凍サイクルのサ
    イクル効率が最大となるように冷媒を循環させることに
    より、送風温度が設定温度以下となる場合、前記コンプ
    レッサの駆動を抑制して車内側熱交換器の冷房能力を低
    下させることにより送風温度を設定温度に維持し、その
    後、前記ヒータコア内を流動するエンジン冷却水量を増
    大させるようにしたことを特徴とする車両用空調装置。
  3. 【請求項3】 前記車内側熱交換器の冷房能力の変更
    は、前記コンプレッサの吐出容量が最低値となるか、あ
    るいは、前記車内側熱交換器の出口側圧力が許容最低値
    となるまで行うことを特徴とする請求項1又は2に記載
    の車両用空調装置。
  4. 【請求項4】 前記車内側熱交換器の冷房能力の変更
    は、該車内側熱交換器に必要とされる所定の除湿能力を
    発揮可能な範囲で行うことを特徴とする請求項1又は2
    に記載の車両用空調装置。
  5. 【請求項5】 フロントガラスの曇りを除去するための
    デフスイッチが操作されれば、前記車内側熱交換器の出
    口側圧力を上昇させることを特徴とする請求項1ないし
    4のいずれか1項に記載の車両用空調装置。
  6. 【請求項6】 前記冷媒はCOであることを特徴とす
    る請求項1ないし5のいずれか1項に記載の車両用空調
    装置。
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