JP2003054249A - Vehicular air conditioner - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、車両用空調装置に
関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vehicle air conditioner.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、冷媒にCO2を使用した冷凍サイ
クルを備えた車両用空調装置として、車外側熱交換器の
出口側の冷媒温度に基づいて最も高いエネルギー効率
(COP)で運転できるようにしたものがある(特開平
7−294033号公報)。また、車内側熱交換器での
入口側と出口側のエンタルピ差を増大させるために、内
部熱交換器を適用した車両用空調装置もある。 2. Description of the Related Art Conventionally, an air conditioner for a vehicle equipped with a refrigeration cycle using CO 2 as a refrigerant can be operated with the highest energy efficiency (COP) based on the refrigerant temperature at the outlet side of a heat exchanger outside the vehicle. (Japanese Patent Laid-Open No. 7-294033). Further, there is also a vehicle air conditioner to which an internal heat exchanger is applied in order to increase the enthalpy difference between the inlet side and the outlet side in the heat exchanger inside the vehicle.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記車
両用空調装置は、エンジンの回転数の変化に伴うコンプ
レッサの回転数の急激な上昇、走行速度の低下に伴う車
外側熱交換器の機能の急激な低下、そして、乗員による
車内側熱交換器に風を送るブロアの送風量の増加操作な
どにより、コンプレッサから吐出される冷媒温度が急激
に上昇するという問題がある。However, in the above-mentioned vehicle air-conditioning system, the function of the heat exchanger outside the vehicle is sharply increased due to a rapid increase in the rotational speed of the compressor due to a change in the rotational speed of the engine and a decrease in the traveling speed. There is a problem that the temperature of the refrigerant discharged from the compressor sharply rises due to such a decrease in temperature and an operation of increasing the air flow rate of the blower that blows air to the heat exchanger inside the vehicle.
【0004】これに対し、前記コンプレッサの吐出され
る冷媒温度を制御する方法が考えられるが、前記車両の
走行速度に急激な変化が生じた場合にはその応答に遅れ
が生じる。そのため、その時間差を考慮して車両用空調
装置には耐熱温度が高い部品を使用する必要がある。こ
の場合、装置全体がコスト高になるとともに、耐熱温度
の限界を超えないように低い能力で運転する設定をしな
ければならない。On the other hand, a method of controlling the temperature of the refrigerant discharged from the compressor can be considered. However, when the traveling speed of the vehicle changes abruptly, its response is delayed. Therefore, in consideration of the time difference, it is necessary to use parts having a high heat resistant temperature in the vehicle air conditioner. In this case, the cost of the entire apparatus becomes high, and it must be set to operate at a low capacity so as not to exceed the limit of heat resistant temperature.
【0005】そこで、本発明では、車両速度に急激な変
化が生じても構成部品の耐熱温度以下で動作できるよう
にし、耐熱温度が低い安価な構成部品を適用できるよう
にするとともに、耐熱温度付近の限界温度まで運転能力
を発揮できる車両用空調装置を提供することを課題とす
る。Therefore, according to the present invention, even if a sudden change in the vehicle speed occurs, it is possible to operate at a temperature lower than the heat resistant temperature of the component, so that an inexpensive component having a low heat resistant temperature can be applied, It is an object of the present invention to provide a vehicle air conditioner capable of exhibiting driving ability up to the limit temperature of.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の車両用空調装置は、コンプレッサから吐出
させた超臨界流体からなる冷媒を、車外側熱交換器で放
熱させ、減圧弁で減圧し、車内側熱交換器で気化させた
後、前記コンプレッサに戻して循環させる冷凍サイクル
を備えた車両用空調装置において、前記コンプレッサの
出口側の冷媒温度、または、前記コンプレッサを駆動す
るモータの巻き線の温度を検出する温度検出手段と、該
温度検出手段による検出温度の変化率を演算する温度変
化率演算手段と、前記温度検出手段による検出温度と前
記温度変化率演算手段による温度変化率に応じて前記減
圧弁の開度、または、コンプレッサの動作を補正して前
記コンプレッサから吐出される冷媒温度を調整する制御
手段とを設けた構成としている。In order to solve the above-mentioned problems, the vehicular air-conditioning system of the present invention uses a pressure reducing valve to radiate the refrigerant composed of a supercritical fluid discharged from the compressor by the heat exchanger outside the vehicle. In a vehicle air conditioner equipped with a refrigeration cycle in which the pressure is reduced and vaporized by a heat exchanger inside the vehicle, and then returned to the compressor and circulated, the refrigerant temperature at the outlet side of the compressor or the motor for driving the compressor. Temperature detecting means for detecting the temperature of the winding wire, temperature change rate calculating means for calculating the change rate of the temperature detected by the temperature detecting means, temperature detected by the temperature detecting means and temperature change rate by the temperature change rate calculating means. And a control means for adjusting the opening of the pressure reducing valve or the operation of the compressor to adjust the temperature of the refrigerant discharged from the compressor. It is.
【0007】または、コンプレッサから吐出させた超臨
界流体からなる冷媒を、車外側熱交換器で放熱させ、減
圧弁で減圧し、車内側熱交換器で気化させた後、前記コ
ンプレッサに戻して循環させる冷凍サイクルを備えた車
両用空調装置において、前記車外側熱交換器と減圧弁と
の間の冷媒と、前記車内側熱交換器とコンプレッサとの
間の冷媒とを熱交換する内部熱交換器と、該内部熱交換
器内に供給する車外側熱交換器と減圧弁との間の冷媒
量、または、前記車内側熱交換器とコンプレッサとの間
の冷媒量を調整することにより、前記内部熱交換器によ
る熱交換量を調整する熱交換調整手段と、前記コンプレ
ッサの出口側の冷媒温度、または、前記コンプレッサを
駆動するモータの巻き線の温度を検出する温度検出手段
と、該温度検出手段による検出温度の変化率を演算する
温度変化率演算手段と、前記温度検出手段による検出温
度と前記温度変化率演算手段による温度変化率に応じて
内部熱交換器での熱交換量を補正して前記コンプレッサ
から吐出される冷媒温度を調整する制御手段とを設けた
構成としている。Alternatively, the refrigerant composed of a supercritical fluid discharged from the compressor is radiated by the heat exchanger outside the vehicle, decompressed by the pressure reducing valve, vaporized by the heat exchanger inside the vehicle, and then returned to the compressor for circulation. In a vehicle air conditioner including a refrigerating cycle, an internal heat exchanger for exchanging heat between a refrigerant between the vehicle exterior heat exchanger and a pressure reducing valve and a refrigerant between the vehicle interior heat exchanger and a compressor. By adjusting the amount of refrigerant between the vehicle exterior heat exchanger and the pressure reducing valve or the amount of refrigerant between the vehicle interior heat exchanger and the compressor, which is supplied into the internal heat exchanger. Heat exchange adjusting means for adjusting the amount of heat exchange by the heat exchanger, temperature detecting means for detecting the refrigerant temperature at the outlet side of the compressor, or temperature of the winding of the motor for driving the compressor, and the temperature detecting means. Temperature change rate calculation means for calculating the change rate of the detected temperature, and the amount of heat exchange in the internal heat exchanger is corrected according to the temperature detected by the temperature detection means and the temperature change rate by the temperature change rate calculation means. A control means for adjusting the temperature of the refrigerant discharged from the compressor is provided.
【0008】ここで、前記コンプレッサから吐出される
冷媒温度は、減圧弁の開度を大きくすることにより低く
なり、開度を小さくすることにより高くなる。また、コ
ンプレッサの回転数が少なくなるように動作させること
により低くなり、回転数が多くなるように動作させるこ
とにより高くなる。また、内部熱交換器による熱交換量
を少なくすることにより低くなり、熱交換量を多くする
ことにより高くなる。そのため、前記減圧弁の開度、コ
ンプレッサの動作、および、内部熱交換器による熱交換
量を補正することにより、コンプレッサから吐出される
冷媒温度を調整できる。Here, the temperature of the refrigerant discharged from the compressor is lowered by increasing the opening of the pressure reducing valve and is increased by decreasing the opening. Further, it is lowered by operating the compressor at a low rotation speed, and is increased by operating at a high rotation speed. Further, it is lowered by decreasing the heat exchange amount by the internal heat exchanger, and is increased by increasing the heat exchange amount. Therefore, the temperature of the refrigerant discharged from the compressor can be adjusted by correcting the opening of the pressure reducing valve, the operation of the compressor, and the amount of heat exchange by the internal heat exchanger.
【0009】特に、前記車両用空調装置によれば、コン
プレッサから吐出された冷媒温度の変化率に基づいて冷
媒温度を調整する。そのため、コンプレッサから吐出さ
れた冷媒の温度が上昇し始めた初期に、その上昇率によ
って各構成部品の耐熱温度を超える温度まで上昇するか
否かを予測できる。そして、温度変化率が構成部品の耐
熱温度を超えると予測(判断)した場合には、耐熱温度
を未だ超えていない初期段階で応答性よく冷媒の温度を
低下させ、耐熱温度を超えないように調整できる。その
ため、耐熱温度が低い安価な構成部品を適用することも
可能になる。Particularly, according to the vehicle air conditioner, the refrigerant temperature is adjusted based on the rate of change of the refrigerant temperature discharged from the compressor. Therefore, when the temperature of the refrigerant discharged from the compressor starts to rise, it can be predicted whether or not the temperature will rise to a temperature exceeding the heat resistant temperature of each component depending on the rising rate. If the temperature change rate is predicted (determined) to exceed the heat resistant temperature of the component, the temperature of the refrigerant is lowered responsively in the initial stage where the heat resistant temperature has not yet been exceeded so that the heat resistant temperature is not exceeded. Can be adjusted. Therefore, it is possible to apply an inexpensive component having a low heat resistant temperature.
【0010】前記車両用空調装置では、前記温度検出手
段による検出温度が第1設定値より大きく、前記温度変
化率が第2設定値より大きい場合、前記コンプレッサか
ら吐出した冷媒温度が低下するように調整することが好
ましい。このようにすれば、更に確実に各構成部品の耐
熱温度以下での制御が可能になる。In the vehicle air conditioner, when the temperature detected by the temperature detecting means is higher than the first set value and the temperature change rate is higher than the second set value, the temperature of the refrigerant discharged from the compressor is lowered. It is preferable to adjust. By doing so, it is possible to more reliably control the temperature of each component below the heat-resistant temperature.
【0011】この場合、前記温度検出手段による検出温
度に基づいて前記第2設定値を設定することが好まし
い。このようにすれば、検出した冷媒温度に基づいて広
い範囲で微細な調整が可能になるため、更に確実に各構
成部品の耐熱温度以下での制御が可能になる。In this case, it is preferable to set the second set value based on the temperature detected by the temperature detecting means. In this way, fine adjustment can be performed in a wide range based on the detected refrigerant temperature, so that it is possible to more reliably control the temperature below the heat resistant temperature of each component.
【0012】また、前記冷媒はCO2であることが好ま
しい。ここで、CO2は、地球温暖化係数が小さいた
め、地球の温暖化を防止できる。Further, the refrigerant is preferably CO 2 . Here, since CO 2 has a small global warming potential, global warming can be prevented.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に従って説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係
る車両用空調装置の冷凍サイクルを示す。この冷凍サイ
クルでは、コンプレッサから吐出された冷媒(ここで
は、CO2を使用)が、オイルセパレータ3、車外側熱
交換器5、減圧弁7、および、車内側熱交換器8からア
キュムレータ14を介してコンプレッサ1に戻って循環
する。これらコンプレッサ1、減圧弁7、および、後述
する車外用ブロア6は、制御装置15によって駆動制御
される。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a refrigeration cycle of a vehicle air conditioner according to a first embodiment of the present invention. In this refrigeration cycle, the refrigerant discharged from the compressor (here, CO 2 is used) is passed from the oil separator 3, the vehicle exterior heat exchanger 5, the pressure reducing valve 7, and the vehicle interior heat exchanger 8 through the accumulator 14. And returns to the compressor 1 for circulation. The control device 15 drives and controls the compressor 1, the pressure reducing valve 7, and the vehicle exterior blower 6 described later.
【0014】前記コンプレッサ1は、図示しないエンジ
ンの動力によって駆動可能である。コンプレッサ1の出
口側配管には、温度検出手段である温度センサ2が設け
られている。The compressor 1 can be driven by the power of an engine (not shown). A temperature sensor 2 which is a temperature detecting means is provided in the outlet side pipe of the compressor 1.
【0015】前記オイルセパレータ3は、コンプレッサ
1から吐出された冷媒中に含まれるオイルを分離し、オ
イルリターン管4を介してコンプレッサ1に還流させる
ものである。The oil separator 3 separates the oil contained in the refrigerant discharged from the compressor 1 and returns it to the compressor 1 via the oil return pipe 4.
【0016】前記車外側熱交換器5は、車両前方部に配
設され、冷媒を放熱させるのに適した従来周知の構造で
ある。この車外側熱交換器5は、車外用ブロア6を備え
ている。この車外用ブロア6は、送風量が変更自在に構
成され、その送風量の変更により車外側熱交換器5にお
ける冷媒からの放熱量(熱交換効率)を調整することが
可能である。The exterior heat exchanger 5 is arranged in the front portion of the vehicle and has a conventionally well-known structure suitable for radiating the heat of the refrigerant. The exterior heat exchanger 5 includes an exterior blower 6. The blower 6 for outside the vehicle is configured such that the amount of air blown is freely changeable, and the amount of heat released from the refrigerant in the vehicle outer side heat exchanger 5 (heat exchange efficiency) can be adjusted by changing the amount of air blown.
【0017】前記減圧弁7は、開度を変更することによ
り、その上流側の冷媒圧力を調整するとともに、通過す
る冷媒を減圧するものである。なお、この減圧弁7によ
り、上流側の冷媒圧力を調整することにより、その冷媒
温度も調節することが可能である。具体的には、減圧弁
の開度を大きくすることにより上流側の冷媒温度は低く
なり、開度を小さくすることにより上流側の冷媒温度は
高くなる。The pressure reducing valve 7 adjusts the pressure of the refrigerant on the upstream side by changing the opening degree and reduces the pressure of the passing refrigerant. It is possible to adjust the refrigerant temperature by adjusting the pressure of the refrigerant on the upstream side with the pressure reducing valve 7. Specifically, increasing the opening of the pressure reducing valve lowers the temperature of the upstream refrigerant, and decreasing the opening increases the temperature of the upstream refrigerant.
【0018】前記車内側熱交換器8は、車内前方部の空
調ユニット9内に配設され、この空調ユニット9内を通
過する空気を冷却するとともに除湿する従来周知の構造
である。空調ユニット9における車内側熱交換器8の上
流側には、ブロアモータ10の駆動により回転するブロ
ア11が配設され、内気または、外気を所定風量で車内
に送風する。また、空調ユニット9の車内側熱交換器8
の下流側には、エアミックスドア12が回動自在に設け
られ、冷風を分流し、その一方をヒータコア13に向か
わせる。前記エアミックスドア12は、その回動位置
(開度)によってヒータコア13で加熱される空気量、
即ち、混合される冷風と温風の比率を変更し、車内に所
望温度で送風する。The heat exchanger 8 on the inside of the vehicle is arranged in the air conditioning unit 9 at the front of the vehicle and has a conventionally well-known structure for cooling and dehumidifying the air passing through the air conditioning unit 9. A blower 11 that is rotated by the drive of a blower motor 10 is disposed on the upstream side of the vehicle interior heat exchanger 8 in the air conditioning unit 9 and blows inside air or outside air into the vehicle at a predetermined air volume. In addition, the heat exchanger 8 inside the vehicle of the air conditioning unit 9
An air mix door 12 is rotatably provided on the downstream side of the, to divert the cool air and direct one of the air to the heater core 13. The air mix door 12 has an amount of air heated by the heater core 13 depending on its rotational position (opening degree),
That is, the ratio of the mixed cold air and warm air is changed and the air is blown into the vehicle at a desired temperature.
【0019】前記アキュムレータ14は、冷媒を気液に
分離し、その気相のみをコンプレッサ1に循環供給する
ものである。The accumulator 14 separates the refrigerant into gas and liquid, and circulates and supplies only the gas phase to the compressor 1.
【0020】前記制御装置15は、前記温度センサ2に
よる検出温度の変化率を演算する温度変化率演算手段の
役割をなす。そして、予め設定されたプログラムに基づ
いてコンプレッサ1の駆動回転数、減圧弁7の開度、車
外用ブロア6による送風量あるいはエアミックスドア1
2の回動位置を調整するものである。The control device 15 serves as a temperature change rate calculating means for calculating the change rate of the temperature detected by the temperature sensor 2. Then, based on a preset program, the drive rotation speed of the compressor 1, the opening degree of the pressure reducing valve 7, the amount of air blown by the exterior blower 6, or the air mix door 1
The rotation position of 2 is adjusted.
【0021】また、本実施形態では、前記温度センサ2
を介して検出した冷媒温度および演算した冷媒の温度の
変化率に応じて前記減圧弁7の開度を補正し、コンプレ
ッサ1から吐出された上流側の冷媒温度を調整する構成
としている。具体的には、この冷媒温度の調整制御は、
温度センサ2を介して検出した温度が第1設定値k1よ
り大きく、前記温度変化率が第2設定値k2より大きい
場合に、コンプレッサ1から吐出された冷媒温度が低く
なるように調整する。Further, in this embodiment, the temperature sensor 2
The opening degree of the pressure reducing valve 7 is corrected according to the rate of change of the refrigerant temperature detected through the calculated and the calculated temperature of the refrigerant, and the temperature of the upstream refrigerant discharged from the compressor 1 is adjusted. Specifically, this adjustment control of the refrigerant temperature is
When the temperature detected by the temperature sensor 2 is higher than the first set value k1 and the temperature change rate is higher than the second set value k2, the temperature of the refrigerant discharged from the compressor 1 is adjusted to be low.
【0022】次に、前記構成の車両用空調装置の動作に
ついて具体的に説明する。まず、コンプレッサの駆動に
より高温かつ高圧状態で吐出された超臨界流体からなる
冷媒は、オイルセパレータ3を通過し、車外側熱交換器
5で放熱されて液化し、減圧弁7で減圧された後、車内
側熱交換器8内を通過する際に気化し、アキュムレータ
14で気液分離され、気相のみがコンプレッサ1に戻っ
て循環する。Next, the operation of the vehicle air conditioner having the above-mentioned structure will be specifically described. First, the refrigerant composed of a supercritical fluid discharged at a high temperature and high pressure by driving the compressor passes through the oil separator 3, is radiated by the exterior heat exchanger 5 and liquefied, and is decompressed by the pressure reducing valve 7. When passing through the heat exchanger 8 inside the vehicle, it is vaporized, separated into gas and liquid by the accumulator 14, and only the gas phase returns to the compressor 1 and circulates.
【0023】なお、前記オイルセパレータ3では、コン
プレッサ1から冷媒とともに漏出したオイルを分離し、
そのオイルのみをオイルリターン管4を介してコンプレ
ッサ1に還流する。In the oil separator 3, the oil leaked from the compressor 1 together with the refrigerant is separated,
Only the oil is returned to the compressor 1 via the oil return pipe 4.
【0024】この車両用空調装置は、冷媒に、HFC−
134a等の他の冷媒に比べて理論上のエネルギー効率
(COP)が低いCO2を使用する場合でも所望の効果
を発揮させることができる。そして、CO2は、地球温
暖化係数が小さいため、地球の温暖化を防止できる。In this vehicle air conditioner, the refrigerant is HFC-
Even when using CO 2 having a theoretically low energy efficiency (COP) as compared with other refrigerants such as 134a, a desired effect can be exhibited. Since CO 2 has a small global warming potential, it can prevent global warming.
【0025】次に、前記制御装置15によって減圧弁7
の開度の補正し、コンプレッサ1から吐出された冷媒温
度を調整する制御について説明する。この調整制御で
は、図2に示すように、まず、ステップS1で、現状の
減圧弁7の開度を読み込んだ後、ステップS2で、温度
センサ2を介してコンプレッサ1から吐出された冷媒温
度Td1を検出してステップS3に進む。Next, the pressure reducing valve 7 is controlled by the controller 15.
Control for correcting the opening degree of and adjusting the temperature of the refrigerant discharged from the compressor 1 will be described. In this adjustment control, as shown in FIG. 2, first, in step S1, the current opening of the pressure reducing valve 7 is read, and then in step S2, the temperature Td1 of the refrigerant discharged from the compressor 1 via the temperature sensor 2 is read. Is detected and the process proceeds to step S3.
【0026】ステップS3では、検出した冷媒温度Td
1が各構成部品の耐熱温度である設定値k0(110
℃)より高いか否かを検出する。そして、冷媒温度Td
1が設定値k0以下である場合にはステップS4に進
み、冷媒温度Td1が設定値k0より高い場合にはステ
ップS4からステップS7をスキップしてステップS8
に進む。In step S3, the detected refrigerant temperature Td
Set value k0 (110), where 1 is the heat resistant temperature of each component
℃) is detected. And the refrigerant temperature Td
If 1 is less than or equal to the set value k0, the process proceeds to step S4, and if the refrigerant temperature Td1 is higher than the set value k0, steps S4 to S7 are skipped and step S8 is performed.
Proceed to.
【0027】ステップS4では、前記検出した冷媒温度
Td1が予め設定した第1設定値k1より高いか否かを
検出する。そして、冷媒温度Td1が第1設定値k1以
下である場合にはステップS1に戻り、冷媒温度Td1
が第1設定値k1より高い場合にはステップS5に進
む。In step S4, it is detected whether the detected refrigerant temperature Td1 is higher than a preset first set value k1. Then, when the refrigerant temperature Td1 is equal to or lower than the first set value k1, the process returns to step S1 and the refrigerant temperature Td1
Is higher than the first set value k1, the process proceeds to step S5.
【0028】前記第1設定値k1は、本実施形態では1
00℃としている。即ち、構成部品の耐熱温度が110
℃であるのに対し、100℃を越えるとコンプレッサ1
から吐出される冷媒温度を調整することにより、各構成
部品の耐熱温度付近の限界温度まで運転能力を発揮させ
る構成としている。The first set value k1 is 1 in this embodiment.
It is set to 00 ° C. That is, the heat resistant temperature of the component is 110
Compressor 1 when temperature exceeds 100 ° C
By adjusting the temperature of the refrigerant discharged from the component, the operating ability is exhibited up to the limit temperature around the heat resistant temperature of each component.
【0029】前記検出した冷媒温度Td1が第1設定値
k1より高い場合にはステップS5で、再び温度センサ
2を介してコンプレッサ1から吐出した冷媒温度Td2
を検出し、ステップS6で、検出温度の変化率ΔTdを
演算してステップS7に進む。この検出温度変化率ΔT
dは、検出した冷媒温度Td1とTd2の差(Td2−
Td1)を、これらを検出した時間の差(t2−t1)
で除算することにより求められる。When the detected refrigerant temperature Td1 is higher than the first set value k1, in step S5, the refrigerant temperature Td2 discharged from the compressor 1 via the temperature sensor 2 again.
Is detected, the change rate ΔTd of the detected temperature is calculated in step S6, and the process proceeds to step S7. This detected temperature change rate ΔT
d is the difference between the detected refrigerant temperatures Td1 and Td2 (Td2-
Td1) is the time difference (t2-t1) at which these are detected
It is calculated by dividing by.
【0030】前記検出温度変化率ΔTdを演算すると、
ステップS7では、算出した変化率ΔTdが第2設定値
k2より大きいか否かを検出する。そして、変化率ΔT
dが第2設定値k2より大きい場合にはステップS8に
進み、変化率ΔTdが第2設定値k2以下である場合に
はステップS1に戻る。When the detected temperature change rate ΔTd is calculated,
In step S7, it is detected whether the calculated change rate ΔTd is larger than the second set value k2. And the rate of change ΔT
If d is greater than the second set value k2, the process proceeds to step S8, and if the change rate ΔTd is less than or equal to the second set value k2, the process returns to step S1.
【0031】前記第2設定値k2は、前記第1設定値k
1に応じ、図3に示すグラフに基づいて設定している。
即ち、前記第2設定値k2は、検出した冷媒温度の変化
率の略限界であり、その値を越えると各構成部品の耐熱
温度を超える温度まで冷媒温度が上昇する可能性があ
り、その値以下である場合には耐熱温度を超える恐れは
ない。そして、本実施形態では、前記設定値k1が10
0℃であるため、この設定値k2は110℃である。The second set value k2 is the first set value k.
1 is set based on the graph shown in FIG.
That is, the second set value k2 is substantially the limit of the rate of change of the detected refrigerant temperature, and if it exceeds that value, the refrigerant temperature may rise to a temperature exceeding the heat resistant temperature of each component. If it is below, there is no fear of exceeding the heat resistant temperature. In the present embodiment, the set value k1 is 10
Since the temperature is 0 ° C., the set value k2 is 110 ° C.
【0032】前記演算した変化率ΔTdが第2設定値k
2より大きい場合にはステップS8で、現状の減圧弁7
の開度を10パルス分開くように補正してステップS1
に戻る。ここで、10パルスとは、減圧弁7の開度に換
算すると約5%である。The calculated change rate ΔTd is the second set value k.
If it is larger than 2, in step S8, the current pressure reducing valve 7
Step S1 is performed by correcting the opening degree of 10 pulses.
Return to. Here, 10 pulses is about 5% when converted into the opening degree of the pressure reducing valve 7.
【0033】このように、本実施形態では、コンプレッ
サ1から吐出された冷媒温度Td1と、その温度の変化
率ΔTdに基づいて減圧弁7の開度を補正し、コンプレ
ッサ1から吐出される冷媒温度を調整する。As described above, in the present embodiment, the temperature of the refrigerant discharged from the compressor 1 is corrected by correcting the opening of the pressure reducing valve 7 on the basis of the refrigerant temperature Td1 discharged from the compressor 1 and the rate of change ΔTd of the temperature. Adjust.
【0034】特に、本実施形態では、検出した冷媒温度
の変化率ΔTdに基づいて冷媒温度を調整するため、コ
ンプレッサから吐出された冷媒の温度が上昇し始めた初
期に、その上昇率によって各構成部品の耐熱温度を超え
る温度まで上昇するか否かを予測できる。そして、温度
変化率が構成部品の耐熱温度を超えると予測(判断)し
た場合には、耐熱温度を未だ超えていない初期段階で冷
媒の温度を低下させ、耐熱温度を超えないように調整す
るため、非常に応答性がよい。そのため、車両速度が急
激に変化することにより、コンプレッサ1から吐出され
る冷媒温度が急激に上昇しても、温度を低下させる調整
制御が遅延することなく、各構成部品の耐熱温度を超え
ることを確実に防止できる。In particular, in the present embodiment, the refrigerant temperature is adjusted based on the detected rate of change ΔTd of the refrigerant temperature. Therefore, at the initial stage when the temperature of the refrigerant discharged from the compressor begins to rise, each component is adjusted by the rate of increase. It is possible to predict whether or not the temperature will exceed the heat resistant temperature of the component. When it is predicted (determined) that the rate of temperature change exceeds the heat resistant temperature of the component, the temperature of the refrigerant is lowered in the initial stage where the heat resistant temperature has not yet been exceeded, and adjustment is made so that the heat resistant temperature is not exceeded. , Very responsive. Therefore, even if the temperature of the refrigerant discharged from the compressor 1 suddenly rises due to the abrupt change of the vehicle speed, the adjustment control for lowering the temperature may not be delayed and the heat resistant temperature of each component may be exceeded. It can be surely prevented.
【0035】この結果、本実施形態の構成によれば、耐
熱温度が低い安価な構成部品を適用することが可能であ
る。また、第1設定値k1の設定により、各構成部品の
耐熱温度付近の限界温度まで運転能力を発揮させること
ができるため、高い運転能力を確保できる。As a result, according to the configuration of this embodiment, it is possible to apply inexpensive components having a low heat resistant temperature. Further, by setting the first set value k1, the driving ability can be exhibited up to the limit temperature near the heat resistant temperature of each component, so that the high driving ability can be secured.
【0036】図4は第2実施形態の車両用空調装置を示
す。この第2実施形態では、前記車外側熱交換器5と減
圧弁7との間、および、前記車内側熱交換器8とコンプ
レッサ1との間の冷媒を熱交換する内部熱交換器16
と、該内部熱交換器16による熱交換量を調整する熱交
換調整弁17を更に設けた構成としている。FIG. 4 shows a vehicle air conditioner of the second embodiment. In the second embodiment, an internal heat exchanger 16 for exchanging heat between the refrigerant between the vehicle outside heat exchanger 5 and the pressure reducing valve 7 and between the vehicle inside heat exchanger 8 and the compressor 1.
And a heat exchange adjusting valve 17 for adjusting the amount of heat exchange by the internal heat exchanger 16.
【0037】前記内部熱交換器16は、車外側熱交換器
5から流出後の高圧冷媒と、車内側熱交換器8から流出
後の低圧冷媒とを熱交換させ、車内側熱交換器8の入口
側と出口側のエンタルピ差を増大させるものである。The internal heat exchanger 16 exchanges heat between the high-pressure refrigerant flowing out of the vehicle exterior heat exchanger 5 and the low-pressure refrigerant flowing out of the vehicle interior heat exchanger 8 so that the internal heat exchanger 8 This is to increase the enthalpy difference between the entrance side and the exit side.
【0038】前記熱交換調整弁17は、前記車内側熱交
換器8とコンプレッサ1との間において、前記内部熱交
換器16と並列に接続され、該内部熱交換器16に流入
する冷媒量を調整することにより、内部熱交換器16で
の熱交換量を調整するものである。なお、この熱交換調
整弁17は、車外側熱交換器5と減圧弁7との間に設け
てもよい。The heat exchange adjusting valve 17 is connected in parallel with the internal heat exchanger 16 between the vehicle interior heat exchanger 8 and the compressor 1, and controls the amount of refrigerant flowing into the internal heat exchanger 16. By adjusting, the amount of heat exchange in the internal heat exchanger 16 is adjusted. The heat exchange adjustment valve 17 may be provided between the vehicle exterior heat exchanger 5 and the pressure reducing valve 7.
【0039】この第2実施形態の制御装置15は、温度
センサ2による検出温度および演算した温度の変化率に
応じて、前記減圧弁7の代わりに熱交換調整弁17の開
度を調整することにより、前記内部熱交換器16での熱
交換量を補正することにより、コンプレッサ1から吐出
される上流側の冷媒温度を調整するようにした点で第1
実施形態と相違している。The controller 15 of the second embodiment adjusts the opening of the heat exchange adjusting valve 17 instead of the pressure reducing valve 7 according to the temperature detected by the temperature sensor 2 and the calculated rate of change of temperature. Therefore, the temperature of the refrigerant on the upstream side discharged from the compressor 1 is adjusted by correcting the amount of heat exchange in the internal heat exchanger 16.
This is different from the embodiment.
【0040】この第2実施形態の制御装置15によるコ
ンプレッサ1から吐出される冷媒温度の調整制御は、図
2に示す制御フローにおいて、ステップS4でコンプレ
ッサ1から吐出される冷媒の検出温度が第1設定値k1
より大きく、ステップS7で温度変化率が第2設定値k
2より大きい場合、ステップS8として前記熱交換調整
弁17の開度を小さくする。In the control control of the temperature of the refrigerant discharged from the compressor 1 by the control device 15 of the second embodiment, in the control flow shown in FIG. 2, the detected temperature of the refrigerant discharged from the compressor 1 in step S4 is the first temperature. Set value k1
The temperature change rate is larger than the second set value k in step S7.
If it is larger than 2, the opening degree of the heat exchange regulating valve 17 is reduced in step S8.
【0041】ここで、前記熱交換調整弁17の開度とコ
ンプレッサ1から吐出される冷媒温度の関係は、図5に
示すように、開度を大きくするに従って冷媒温度は高く
なり、開度を小さくするに従って冷媒温度は低くなる。
即ち、熱交換調整弁17の開度を大きくすることによ
り、内部熱交換器16内を通過する冷媒量は少なくな
る。その結果、高圧冷媒と低圧冷媒の熱交換効率が低下
し、コンプレッサ1から吐出される冷媒温度は低くな
る。逆に、熱交換調整弁17の開度を小さくすることに
より、内部熱交換器16内を通過する冷媒量は多くな
る。その結果、高圧冷媒と低圧冷媒の熱交換効率は向上
し、コンプレッサ1から吐出される冷媒温度は高くな
る。Here, as shown in FIG. 5, the relationship between the opening degree of the heat exchange adjusting valve 17 and the refrigerant temperature discharged from the compressor 1 is that the refrigerant temperature increases as the opening degree increases, and The smaller the temperature, the lower the coolant temperature.
That is, by increasing the opening degree of the heat exchange adjusting valve 17, the amount of refrigerant passing through the inside of the internal heat exchanger 16 decreases. As a result, the heat exchange efficiency between the high-pressure refrigerant and the low-pressure refrigerant decreases, and the refrigerant temperature discharged from the compressor 1 decreases. On the contrary, by reducing the opening degree of the heat exchange adjusting valve 17, the amount of refrigerant passing through the internal heat exchanger 16 increases. As a result, the heat exchange efficiency between the high pressure refrigerant and the low pressure refrigerant is improved, and the temperature of the refrigerant discharged from the compressor 1 is increased.
【0042】そのため、第2実施形態では、コンプレッ
サ1から吐出される冷媒の検出温度が第1設定値k1よ
り大きく、前記温度変化率が第2設定値k2より大きい
場合、熱交換調整弁17の開度を大きくすることによ
り、前記第1実施形態と同様に、応答性よくコンプレッ
サ1の出口側での温度を低下させることができる。Therefore, in the second embodiment, when the detected temperature of the refrigerant discharged from the compressor 1 is larger than the first set value k1 and the temperature change rate is larger than the second set value k2, the heat exchange adjusting valve 17 is operated. By increasing the opening degree, the temperature at the outlet side of the compressor 1 can be lowered with good responsiveness, as in the first embodiment.
【0043】なお、本発明の車両用空調装置は前記実施
形態の構成に限定されるものではない。例えば、第1実
施形態では減圧弁7の開度、第2実施形態では内部熱交
換器16による熱交換量を補正することにより、コンプ
レッサ1から吐出される冷媒温度を調整したが、コンプ
レッサ1の回転数を制御することにより、吐出される冷
媒温度を調整してもよい。即ち、コンプレッサ1から吐
出される冷媒温度が第1設定値k1より大きく、温度変
化率が第2設定値k2より大きい場合、コンプレッサ1
の回転数が少なくなるように補正し、吐出される冷媒温
度が低下するように調整してもよい。このように、コン
プレッサ1の回転数を補正することにより、応答性を更
に向上できる。The vehicle air conditioner of the present invention is not limited to the configuration of the above embodiment. For example, the temperature of the refrigerant discharged from the compressor 1 is adjusted by correcting the opening degree of the pressure reducing valve 7 in the first embodiment and the amount of heat exchange by the internal heat exchanger 16 in the second embodiment. The discharged refrigerant temperature may be adjusted by controlling the rotation speed. That is, when the temperature of the refrigerant discharged from the compressor 1 is higher than the first set value k1 and the temperature change rate is higher than the second set value k2, the compressor 1
May be corrected so that the number of rotations of the refrigerant is reduced, and the temperature of the discharged refrigerant may be adjusted to be lowered. By correcting the rotation speed of the compressor 1 in this way, the responsiveness can be further improved.
【0044】また、前記各実施形態では、エンジンの動
力によって駆動するコンプレッサ1を使用したが、モー
タにより駆動するコンプレッサ1を適用してもよい。こ
の場合、温度センサ2によりモータの巻き線の温度を検
出し、その検出温度と温度変化率に基づいて前記と同様
にコンプレッサ1から吐出される冷媒温度を調整しても
よい。具体的には、コンプレッサ1を駆動するモータ
は、高回転数になるに従って高圧かつ高温で冷媒を吐出
し、その巻き線の温度も上昇する。そのため、このモー
タの巻き線の温度を検出することにより、前記と同様の
制御が可能であり、同様の作用、効果を得ることができ
る。In each of the above embodiments, the compressor 1 driven by the power of the engine is used, but the compressor 1 driven by a motor may be applied. In this case, the temperature of the winding of the motor may be detected by the temperature sensor 2, and the temperature of the refrigerant discharged from the compressor 1 may be adjusted based on the detected temperature and the temperature change rate. Specifically, the motor that drives the compressor 1 discharges the refrigerant at high pressure and high temperature as the number of rotations increases, and the temperature of the winding also rises. Therefore, by detecting the temperature of the winding of the motor, the same control as described above is possible, and the same action and effect can be obtained.
【0045】さらに、前記各実施形態では、第2設定値
k2は予め設定した不変の値としたが、温度センサ2に
よる検出温度に基づいて変わるようにしてもよい。即
ち、図2に示す制御フローにおいて、ステップS4で比
較する第1設定値k1の値を80℃として広い範囲とす
る。そして、ステップS2で検出した温度Td1に基づ
いて設定値k2を設定する。具体的には、図3に示すグ
ラフに従って、検出した冷媒温度Td1が80℃の場合
には第2設定値k2を120℃、90℃の場合には第2
設定値k2を115℃、100℃の場合には第2設定値
k2を110℃に設定する。そして、ステップS7で、
設定した設定値k2と温度変化率ΔTdとを比較して、
減圧弁7の開度、コンプレッサ1の動作、または、内部
熱交換器16による熱交換量を補正し、コンプレッサ1
から吐出される冷媒温度を調整する。Further, in each of the above embodiments, the second set value k2 is a preset invariable value, but it may be changed based on the temperature detected by the temperature sensor 2. That is, in the control flow shown in FIG. 2, the value of the first set value k1 to be compared in step S4 is set to 80 ° C. to set a wide range. Then, the set value k2 is set based on the temperature Td1 detected in step S2. Specifically, according to the graph shown in FIG. 3, when the detected refrigerant temperature Td1 is 80 ° C., the second set value k2 is 120 ° C., and when it is 90 ° C., the second set value k2 is second.
When the set value k2 is 115 ° C and 100 ° C, the second set value k2 is set to 110 ° C. Then, in step S7,
By comparing the set value k2 and the temperature change rate ΔTd,
The opening of the pressure reducing valve 7, the operation of the compressor 1, or the amount of heat exchange by the internal heat exchanger 16 is corrected to
Adjust the temperature of the refrigerant discharged from.
【0046】このように、温度センサ2を介して検出し
た温度に基づいて第2設定値k2を設定することによ
り、広い範囲で微細な調整が可能になるため、更に確実
に各構成部品の耐熱温度以下での制御が可能になる。As described above, by setting the second set value k2 based on the temperature detected by the temperature sensor 2, fine adjustment can be performed in a wide range, so that the heat resistance of each component can be more reliably achieved. Control below temperature is possible.
【0047】[0047]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の車両用空調装置は、特に、コンプレッサから吐出され
た冷媒温度の変化率に基づいて冷媒温度を調整するた
め、コンプレッサから吐出された冷媒の温度が上昇し始
めた初期に、その上昇率によって各構成部品の耐熱温度
を超える温度まで上昇するか否かを予測できる。そし
て、温度変化率が構成部品の耐熱温度を超えると予測
(判断)した場合には、耐熱温度を未だ超えていない初
期段階で応答性よく冷媒の温度を低下させ、耐熱温度を
超えないように調整できる。そのため、耐熱温度が低い
安価な構成部品を適用することが可能である。As is apparent from the above description, the vehicle air conditioner according to the present invention adjusts the refrigerant temperature based on the rate of change of the refrigerant temperature discharged from the compressor. When the temperature of the refrigerant starts to rise, it can be predicted by the rate of rise that the temperature will rise to a temperature exceeding the heat resistant temperature of each component. If the temperature change rate is predicted (determined) to exceed the heat resistant temperature of the component, the temperature of the refrigerant is lowered responsively in the initial stage where the heat resistant temperature has not yet been exceeded so that the heat resistant temperature is not exceeded. Can be adjusted. Therefore, it is possible to apply an inexpensive component having a low heat resistant temperature.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】 本発明の第1実施形態に係る車両用空調装置
の概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a vehicle air conditioner according to a first embodiment of the present invention.
【図2】 第1実施形態の制御装置による吐出される冷
媒温度の調整制御を示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing control for adjusting the temperature of discharged refrigerant by the control device of the first embodiment.
【図3】 第2設定値とコンプレッサから吐出される冷
媒温度との関係を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the second set value and the temperature of the refrigerant discharged from the compressor.
【図4】 第2実施形態に係る車両用空調装置の概略図
である。FIG. 4 is a schematic diagram of a vehicle air conditioner according to a second embodiment.
【図5】 図4の熱交換調整弁の開度とコンプレッサか
ら吐出される冷媒温度との関係を示すグラフである。5 is a graph showing the relationship between the opening of the heat exchange control valve of FIG. 4 and the temperature of the refrigerant discharged from the compressor.
1…コンプレッサ、2…温度センサ、3…オイルセパレ
ータ、5…車外側熱交換器、6…車外用ブロア、7…減
圧弁、8…車内側熱交換器、9…空調ユニット、14…
アキュムレータ、15…制御装置、16…内部熱交換
器、17…熱交換調整弁。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Compressor, 2 ... Temperature sensor, 3 ... Oil separator, 5 ... Exterior heat exchanger, 6 ... Exterior blower, 7 ... Pressure reducing valve, 8 ... Interior heat exchanger, 9 ... Air conditioning unit, 14 ...
Accumulator, 15 ... Control device, 16 ... Internal heat exchanger, 17 ... Heat exchange regulating valve.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F25B 1/00 304 F25B 1/00 304P 395 395Z (72)発明者 渡辺 伸二 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─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) F25B 1/00 304 F25B 1/00 304P 395 395Z (72) Inventor Shinji Watanabe Yoshikawa Industrial Park, Higashihiroshima City, Hiroshima Prefecture 3-11 Stock Company Nippon Climate Systems Co., Ltd.
Claims (5)
からなる冷媒を、車外側熱交換器で放熱させ、減圧弁で
減圧し、車内側熱交換器で気化させた後、前記コンプレ
ッサに戻して循環させる冷凍サイクルを備えた車両用空
調装置において、 前記コンプレッサの出口側の冷媒温度、または、前記コ
ンプレッサを駆動するモータの巻き線の温度を検出する
温度検出手段と、 該温度検出手段による検出温度の変化率を演算する温度
変化率演算手段と、 前記温度検出手段による検出温度と前記温度変化率演算
手段による温度変化率に応じて前記減圧弁の開度、また
は、コンプレッサの動作を補正して前記コンプレッサか
ら吐出される冷媒温度を調整する制御手段とを設けたこ
とを特徴とする車両用空調装置。1. A refrigerant composed of a supercritical fluid discharged from a compressor is radiated by a heat exchanger outside the vehicle, decompressed by a pressure reducing valve, vaporized by a heat exchanger inside the vehicle, and then returned to the compressor for circulation. In a vehicle air conditioner having a refrigerating cycle, a temperature detecting means for detecting a refrigerant temperature on the outlet side of the compressor or a winding temperature of a motor for driving the compressor, and a temperature detecting means for detecting the temperature detected by the temperature detecting means. A temperature change rate calculating means for calculating a change rate; and an opening of the pressure reducing valve or a compressor operation is corrected according to the temperature detected by the temperature detecting means and the temperature change rate by the temperature change rate calculating means. A vehicle air conditioner comprising: a control unit that adjusts the temperature of the refrigerant discharged from the compressor.
からなる冷媒を、車外側熱交換器で放熱させ、減圧弁で
減圧し、車内側熱交換器で気化させた後、前記コンプレ
ッサに戻して循環させる冷凍サイクルを備えた車両用空
調装置において、 前記車外側熱交換器と減圧弁との間の冷媒と、前記車内
側熱交換器とコンプレッサとの間の冷媒とを熱交換する
内部熱交換器と、 該内部熱交換器内に供給する車外側熱交換器と減圧弁と
の間の冷媒量、または、前記車内側熱交換器とコンプレ
ッサとの間の冷媒量を調整することにより、前記内部熱
交換器による熱交換量を調整する熱交換調整手段と、 前記コンプレッサの出口側の冷媒温度、または、前記コ
ンプレッサを駆動するモータの巻き線の温度を検出する
温度検出手段と、 該温度検出手段による検出温度の変化率を演算する温度
変化率演算手段と、 前記温度検出手段による検出温度と前記温度変化率演算
手段による温度変化率に応じて内部熱交換器での熱交換
量を補正して前記コンプレッサから吐出される冷媒温度
を調整する制御手段とを設けたことを特徴とする車両用
空調装置。2. A refrigerant composed of a supercritical fluid discharged from a compressor is radiated by a heat exchanger outside the vehicle, decompressed by a pressure reducing valve, vaporized by a heat exchanger inside the vehicle, and then returned to the compressor for circulation. In a vehicle air conditioner having a refrigerating cycle, an internal heat exchanger for exchanging heat between a refrigerant between the outside heat exchanger and a pressure reducing valve and a refrigerant between the inside heat exchanger and a compressor. And adjusting the amount of refrigerant between the vehicle exterior heat exchanger and the pressure reducing valve or the amount of refrigerant between the vehicle interior heat exchanger and the compressor to be supplied into the internal heat exchanger. Heat exchange adjusting means for adjusting the amount of heat exchange by the heat exchanger; temperature detecting means for detecting the refrigerant temperature at the outlet side of the compressor or the temperature of the winding of the motor for driving the compressor; and the temperature detecting means. By Temperature change rate calculating means for calculating the change rate of the detected temperature; and the heat exchange amount in the internal heat exchanger is corrected according to the temperature detected by the temperature detecting means and the temperature change rate by the temperature change rate calculating means. A vehicle air conditioner comprising: a control unit that adjusts the temperature of the refrigerant discharged from the compressor.
設定値より大きく、前記温度変化率が第2設定値より大
きい場合、前記コンプレッサから吐出される冷媒温度が
低下するように調整するようにしたことを特徴とする請
求項1または請求項2に記載の車両用空調装置。3. The temperature detected by the temperature detecting means is first
The refrigerant temperature discharged from the compressor is adjusted to decrease when the temperature change rate is larger than a set value and the temperature change rate is larger than a second set value. Vehicle air conditioner.
いて前記第2設定値を設定するようにしたことを特徴と
する請求項3に記載の車両用空調装置。4. The vehicle air conditioner according to claim 3, wherein the second set value is set based on the temperature detected by the temperature detecting means.
る請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の車両用
空調装置。5. The vehicle air conditioner according to any one of claims 1 to 4, wherein the refrigerant is CO 2 .
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---|---|---|---|
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