JP2003154841A - Vehicular air conditioner - Google Patents
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Abstract
Description
【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、車両用空調装置として、冷凍サイ
クル途中に設けた車内側熱交換器を、通過する空気の冷
却のみならず、冷媒の循環方向を逆転させることにより
加熱にも利用可能としたものがある。これによれば、エ
ンジン冷却水が流動するヒータコアのみならず、車内側
熱交換器によっても車内に送風する空気を加熱すること
ができる。2. Description of the Related Art Conventionally, as a vehicle air conditioner, an in-vehicle heat exchanger provided in the middle of a refrigeration cycle can be used not only for cooling the passing air but also for heating by reversing the circulation direction of the refrigerant. There is something I did. According to this, the air blown into the vehicle can be heated not only by the heater core through which the engine cooling water flows but also by 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、前記従
来の車両用空調装置では、外気温度が非常に低い場合
等、車内側熱交換器による暖房を可能としただけでは、
迅速に車内暖房を開始できないことがある。However, in the above-mentioned conventional vehicle air conditioner, when the outside air temperature is extremely low, etc., it is possible to perform heating by the heat exchanger inside the vehicle.
In-vehicle heating may not be started quickly.
【０００４】そこで、本発明は、暖房運転開始直後であ
っても迅速に送風温度を上昇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。Therefore, it is an object of the present invention to provide an air conditioning system for a vehicle, which can quickly raise the temperature of air blown immediately after the start of heating operation.
【０００５】[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、車外側熱交換
器、圧力制御弁、車内側熱交換器、及びアキュムレータ
を備えた車両用空調装置において、前記車内側熱交換器
は、前記空調ユニット内の空気流れの上下流方向に分割
することにより複数の熱交換部で構成し、該熱交換部を
接続する配管途中に膨張弁を接続し、前記コンプレッサ
から吐出させた冷媒が、車外側熱交換器、圧力制御弁、
車内側熱交換器、及びアキュムレータの順に循環する冷
房モード、又は、車内側熱交換器、圧力制御弁、車外側
熱交換器、及びアキュムレータの順で循環する暖房モー
ドのいずれか一方に流路を切り替える四方弁と、該四方
弁により流路を暖房モードに切り替えた際、冷媒が車外
側熱交換器をバイパスするバイパス流路と、該バイパス
流路の途中に配設され、冷媒とエンジン冷却水との間で
熱交換させる温水熱交換器と、前記四方弁を切り替えて
冷媒を暖房モードで循環させた際、前記バイパス流路に
流路を切り替え、前記温水熱交換器にエンジン冷却水を
流動させることにより、前記車内側熱交換器による加熱
を開始させる制御手段とを設けたものである。As a means for solving the above problems, the present invention provides a vehicle air conditioner including a compressor, a heat exchanger outside the vehicle, a pressure control valve, a heat exchanger inside the vehicle, and an accumulator. In the above, the in-vehicle heat exchanger is configured by a plurality of heat exchange parts by dividing the air flow in the air conditioning unit in the upstream and downstream directions, and an expansion valve is connected in the middle of a pipe connecting the heat exchange parts. The refrigerant discharged from the compressor is a heat exchanger outside the vehicle, a pressure control valve,
The flow path is set to either a cooling mode in which the heat exchanger inside the vehicle and the accumulator circulate in this order, or a heating mode in which the heat exchanger inside the vehicle, the pressure control valve, the heat exchanger outside the vehicle, and the accumulator circulate in this order. A four-way valve for switching, a bypass flow passage for bypassing the vehicle outside heat exchanger when the flow passage is switched to the heating mode by the four-way valve, and a bypass flow passage provided in the middle of the bypass flow passage for refrigerant and engine cooling water. When the refrigerant is circulated in the heating mode by switching the four-way valve with the hot water heat exchanger for exchanging heat with the, the flow path is switched to the bypass flow path and the engine cooling water is flowed to the hot water heat exchanger. By so doing, a control means for starting heating by the heat exchanger inside the vehicle is provided.
【０００６】この構成により、四方弁を切り替えるだけ
で、車内側熱交換器による加熱が可能となるばかりか、
バイパス流路に切り替えて車外側熱交換器による放熱を
防止することができる上、エンジン冷却水によって冷媒
を暖めることが可能となる。したがって、エンジン冷却
水が十分に上昇する前であっても、車内側熱交換器によ
る加熱を迅速かつ効果的に開始させることができ、車内
への送風温度を即座に上昇させることが可能となる。ま
た、車内側熱交換器の一部の熱交換部を暖房用として、
他の熱交換部を除湿用として利用することが可能とな
る。With this structure, not only the four-way valve can be switched to perform heating by the heat exchanger inside the vehicle,
By switching to the bypass flow path, heat dissipation by the heat exchanger outside the vehicle can be prevented, and the coolant can be warmed by the engine cooling water. Therefore, even before the engine cooling water sufficiently rises, heating by the heat exchanger inside the vehicle can be started quickly and effectively, and the temperature of the air blown into the vehicle can be immediately increased. . In addition, as a part of the heat exchange part of the heat exchanger inside the car for heating,
It is possible to use another heat exchange part for dehumidification.
【０００７】前記コンプレッサからの冷媒が、前記車外
側熱交換器及び前記車内側熱交換器をバイパスして温水
熱交換器に導かれる減圧弁を備えた補助バイパス流路を
形成し、前記流路切替手段は、前記冷凍サイクル又は前
記バイパス流路のほか、前記補助バイパス流路にも流路
を切り替え可能に構成し、前記制御手段は、前記四方弁
を切り替えてコンプレッサを駆動することにより暖房運
転を開始してから、車内側熱交換器による所望の暖房が
可能となる暖房条件を満足するまで、前記流路切替手段
により、流路を補助バイパス流路に切り替えるようにす
ると、加熱能力を安定させた状態で車内側熱交換器によ
る加熱を開始することが可能となる点で好ましい。[0007] The refrigerant from the compressor forms an auxiliary bypass flow passage having a pressure reducing valve that bypasses the exterior heat exchanger and the interior heat exchanger and is guided to the hot water heat exchanger. The switching means is configured to be able to switch the flow path not only to the refrigeration cycle or the bypass flow path but also to the auxiliary bypass flow path, and the control means switches the four-way valve to drive the compressor to perform the heating operation. After starting, until the heating condition that enables desired heating by the in-vehicle heat exchanger is satisfied, the flow passage switching means switches the flow passage to the auxiliary bypass flow passage, thereby stabilizing the heating capacity. It is preferable in that the heating by the heat exchanger inside the vehicle can be started in this state.
【０００８】前記膨張弁には開閉バルブを並列接続する
と、車内側熱交換器の全熱交換部を暖房用として利用す
るか、その一部を除湿用として利用するのかを選択する
ことが可能となる点で好ましい。When an on-off valve is connected in parallel to the expansion valve, it is possible to select whether to use the total heat exchange section of the vehicle interior heat exchanger for heating or to use a part of it for dehumidification. It is preferable in that
【０００９】前記暖房条件は、暖房運転開始からの経過
時間、コンプレッサから吐出される冷媒圧力、前記温水
熱交換器の入口側水温、又は、外気温度のいずれかに基
づいて決定すればよい。The heating condition may be determined based on the elapsed time from the start of heating operation, the pressure of the refrigerant discharged from the compressor, the water temperature on the inlet side of the hot water heat exchanger, or the outside air temperature.
【００１０】前記制御手段は、設定温度と内気温度との
差から決定された車内側熱交換器の目標暖房能力に基づ
いて、前記温水熱交換器でのエンジン冷却水の流動量を
制御すると、冷媒が必要以上に圧力上昇することを防止
することができ、消費動力を低減することが可能となる
点で好ましい。When the control means controls the flow rate of the engine cooling water in the hot water heat exchanger based on the target heating capacity of the vehicle interior heat exchanger determined from the difference between the set temperature and the inside air temperature, It is preferable in that the pressure of the refrigerant can be prevented from rising more than necessary and the power consumption can be reduced.
【００１１】前記目標暖房能力は、コンプレッサから吐
出される冷媒圧力、又は、車内への送風温度に基づいて
変更すればよい。冷媒圧力に基づけば、応答性を良くす
ることができ、送風温度に基づけば、確実に所望の送風
温度を得ることが可能となる。The target heating capacity may be changed based on the pressure of the refrigerant discharged from the compressor or the temperature of air blown into the vehicle. Based on the refrigerant pressure, the responsiveness can be improved, and based on the blowing temperature, the desired blowing temperature can be reliably obtained.
【００１２】暖房運転開始初期に前記コンプレッサの駆
動回転数を増大させると、より一層車内への送風温度の
上昇を早めることが可能となる点で好ましい。It is preferable to increase the driving speed of the compressor at the beginning of the heating operation, because the temperature of the air blown into the vehicle can be further increased.
【００１３】前記コンプレッサを電動式とすることによ
り、前記エンジンの停止時であっても駆動可能とする
と、車内暖房を継続することができる点で好ましい。It is preferable that the compressor is electrically driven so that it can be driven even when the engine is stopped, because the interior heating can be continued.
【００１４】前記エンジンと前記温水熱交換器との間で
エンジン冷却水を循環させる電動ポンプを設け、前記エ
ンジンの停止時であっても前記電動ポンプを駆動させる
ことにより、エンジン冷却水の循環を可能ととすると、
温水熱交換器を介してエンジンの余熱を冷媒に供給する
ことができ、さらに車内暖房を継続することができる点
で好ましい。An electric pump for circulating engine cooling water is provided between the engine and the hot water heat exchanger, and the electric pump is driven even when the engine is stopped so that the engine cooling water is circulated. If possible,
It is preferable in that the residual heat of the engine can be supplied to the refrigerant through the hot water heat exchanger, and furthermore, the vehicle interior heating can be continued.
【００１５】前記制御手段は、コンプレッサから吐出さ
れる冷媒圧力に基づいて前記電動ポンプを駆動制御する
と、必要時にのみ電動ポンプを駆動することができ、消
費電力を抑制可能となる点で好ましい。When the control means controls the drive of the electric pump based on the pressure of the refrigerant discharged from the compressor, the control means can drive the electric pump only when necessary, which is preferable in that the power consumption can be suppressed.
【００１６】前記エンジンと前記温水熱交換器とを結ぶ
温水流路の途中には、車内側熱交換器を通過後の空気を
加熱するヒータコアを接続すればよい。A heater core for heating the air after passing through the vehicle interior heat exchanger may be connected in the middle of the hot water flow path connecting the engine and the hot water heat exchanger.
【００１７】前記温水熱交換器を流動するエンジン冷却
水と冷媒とが対向流となっているのが好ましい。It is preferable that the engine cooling water flowing through the hot water heat exchanger and the refrigerant flow in opposite directions.
【００１８】なお、前記冷媒にはＣＯ２を使用すること
ができる。CO 2 can be used as the refrigerant.
【００１９】[0019]
【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。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【００２０】図１は、本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（図示せず）、車内側熱
交換器２、ミックスダンパ（図示せず）、ヒータコア
３、及び、補助ヒータ４を順次配設したものである。FIG. 1 shows a vehicle air conditioner according to this embodiment. This vehicle air conditioner includes a blower (not shown), a heat exchanger 2 inside the vehicle, a mix damper (not shown), a heater core 3, and an auxiliary heater 4 in the air conditioning unit 1 at the front of the vehicle from the upstream side. Are sequentially arranged.
【００２１】ブロアは、ブロアモータ（図示せず）の駆
動により回転し、内外気切替ダンパ（図示せず）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。The blower is rotated by driving a blower motor (not shown), and guides the inside air or the outside air selected by an inside / outside air switching damper (not shown) into the air conditioning unit 1.
【００２２】車内側熱交換器２は、空調ユニット１内の
空気流れの上下流方向に分割した２つの熱交換部５ａ，
５ｂで構成されている。下流側熱交換部５ａと上流側熱
交換部５ｂとの間には膨張弁６及び開閉バルブ７が並列
接続されている。車内側熱交換器２を通常通り冷房用と
して使用する場合、開閉バルブ７を全開とすれば、上下
流いずれの熱交換部５ａ，５ｂでも通過する空気を冷却
できる。また、車内側熱交換器２を暖房用として使用す
る場合、開閉バルブ７を全開とすれば、上下流いずれの
熱交換部５ａ，５ｂでも通過する空気を加熱できる。こ
の場合、開閉バルブ７を全閉とすれば、上流側熱交換部
５ｂで通過する空気を除湿し、下流側熱交換部５ａで加
熱することができる。The in-vehicle heat exchanger 2 has two heat exchange parts 5a, which are divided in the upstream and downstream directions of the air flow in the air conditioning unit 1.
5b. An expansion valve 6 and an opening / closing valve 7 are connected in parallel between the downstream heat exchange section 5a and the upstream heat exchange section 5b. When the in-vehicle heat exchanger 2 is used for cooling as usual, the air passing therethrough can be cooled by either the upstream or downstream heat exchange parts 5a and 5b by fully opening the open / close valve 7. Further, when the in-vehicle heat exchanger 2 is used for heating, if the open / close valve 7 is fully opened, the air passing therethrough can be heated by any of the heat exchange sections 5a and 5b on the upstream and downstream sides. In this case, if the open / close valve 7 is fully closed, the air passing through the upstream heat exchange section 5b can be dehumidified and heated by the downstream heat exchange section 5a.
【００２３】前記車内側熱交換器２は、四方弁８によっ
て切り替えられる冷凍サイクルＣの途中に設けられてい
る。冷凍サイクルＣでは、四方弁８を図１中実線で示す
方向に切り替えることにより、コンプレッサ９から吐出
された冷媒が、車外側熱交換器１０、圧力制御弁１１、
前記車内側熱交換器２、及び、アキュムレータ１２を介
してコンプレッサ９に戻って循環する。また、四方弁８
を図１中点線で示す方向に切り替えることにより、コン
プレッサ９から吐出された冷媒が、前記車内側熱交換器
２、圧力制御弁１１、車外側熱交換器１０、及び、アキ
ュムレータ１２を介してコンプレッサ９に戻って循環す
る。つまり、四方弁８の切り替えにより、車内側熱交換
器２による冷却又は加熱が可能となっている。圧力制御
弁１１と車外側熱交換器１０の間には第1三方弁１３が
設けられ、冷媒が車外側熱交換器１０を迂回し、温水熱
交換器１４を介してアキュムレータ１２へと流動可能と
するバイパス路Ｂ１が接続されている。また、四方弁８
と車内側熱交換器２の間には第２三方弁１５が設けら
れ、冷媒が車内側熱交換器２を迂回して温水熱交換器１
４側へと流動可能とする補助バイパス路Ｂ２が接続され
ている。なお、前記冷媒にはＣＯ２が使用されている。The in-vehicle heat exchanger 2 is provided in the middle of the refrigeration cycle C which is switched by the four-way valve 8. In the refrigeration cycle C, by switching the four-way valve 8 in the direction shown by the solid line in FIG. 1, the refrigerant discharged from the compressor 9 causes the vehicle exterior heat exchanger 10, the pressure control valve 11,
The heat is returned to the compressor 9 via the heat exchanger 2 inside the vehicle and the accumulator 12 and circulates. Also, four-way valve 8
By switching to the direction indicated by the dotted line in FIG. 1, the refrigerant discharged from the compressor 9 is compressed by the refrigerant through the vehicle interior heat exchanger 2, the pressure control valve 11, the vehicle exterior heat exchanger 10, and the accumulator 12. Return to 9 and circulate. That is, by switching the four-way valve 8, cooling or heating by the heat exchanger 2 inside the vehicle is possible. A first three-way valve 13 is provided between the pressure control valve 11 and the vehicle exterior heat exchanger 10 so that the refrigerant bypasses the vehicle exterior heat exchanger 10 and can flow to the accumulator 12 via the hot water heat exchanger 14. Bypass path B1 is connected. Also, four-way valve 8
The second three-way valve 15 is provided between the vehicle interior heat exchanger 2 and the vehicle interior heat exchanger 2 so that the refrigerant bypasses the vehicle interior heat exchanger 2 and the hot water heat exchanger 1
An auxiliary bypass passage B2 that allows the fluid to flow to the 4th side is connected. CO 2 is used as the refrigerant.
【００２４】コンプレッサ９には、エンジン１６の動力
が図示しないクラッチを介して伝達される。コンプレッ
サ９の駆動回転数は、クラッチ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９の駆動回転数は、通常、冷媒が車外側熱交換
器１０を超臨界圧力で流動可能な値に設定されている。
車外側熱交換器１０は車両前方部に配設され、冷媒を外
気に放熱させる。圧力制御弁１１は、冷媒を減圧し、気
化しやすい状態として車内側熱交換器２に供給すると共
に、後述するように、その圧力を調整する役割を果た
す。車内側熱交換器２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１０から流出する冷媒の温度は温度センサ１７、コ
ンプレッサ９から吐出される冷媒の圧力は圧力センサ１
８によって検出されている。アキュムレータ１２は、冷
媒を確実に気化させた状態でコンプレッサ９に戻すため
に設けられている。The power of the engine 16 is transmitted to the compressor 9 via a clutch (not shown). The drive rotation speed of the compressor 9 can be switched in a plurality of stages (may be non-stage) by switching the clutch. The drive rotation speed of the compressor 9 is usually set to a value at which the refrigerant can flow through the vehicle exterior heat exchanger 10 at supercritical pressure.
The exterior heat exchanger 10 is disposed in the front portion of the vehicle and radiates the refrigerant to the outside air. The pressure control valve 11 serves to reduce the pressure of the refrigerant and supply it to the vehicle interior heat exchanger 2 in a state where it is easily vaporized, and also to adjust the pressure thereof, as described later. The heat exchanger 2 inside the vehicle is
Heat is absorbed from the inside or outside air passing through the outside. The temperature of the refrigerant flowing out of the vehicle exterior heat exchanger 10 is the temperature sensor 17, and the pressure of the refrigerant discharged from the compressor 9 is the pressure sensor 1.
8 has been detected. The accumulator 12 is provided to return the refrigerant to the compressor 9 in a state where the refrigerant is surely vaporized.
【００２５】ヒータコア３は、ミックスダンパ（図示せ
ず）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、第３三方弁１９の切り
替えにより、車両前方部に配設したラジエータ２０とは
別回路で循環させ、その回路途中のヒータコア３で放熱
させている。また、暖房サイクルＨの途中には前記温水
熱交換器１４が設けられ、第４三方弁２１の切り替えに
より、前記冷凍サイクルＣを流動する冷媒と、暖房サイ
クルＨを流動するエンジン冷却水との間の熱交換を行う
ことが可能となっている。温水熱交換器１４内では、冷
媒とエンジン冷却水が対向流となるように構成され、熱
交換性能の向上が図られている。また、暖房サイクルＨ
の途中には電動ポンプ２２と水温検出センサ２３とが設
けられている。電動ポンプ２２は、エンジン１６の停止
時にバッテリーからの供給電力によって駆動可能であ
る。水温検出センサ２３は、エンジン冷却水の温度を検
出する。検出温度は、第４三方弁２１を切り替えて温水
熱交換器１４にエンジン冷却水を供給するか否かの判断
に利用される。The heater core 3 is arranged in one of the flow paths divided by a mix damper (not shown),
It constitutes one device of the heating cycle H. In the heating cycle H, by switching the third three-way valve 19, the engine cooling water is circulated in a circuit separate from the radiator 20 arranged in the front part of the vehicle and is radiated by the heater core 3 in the middle of the circuit. Further, the hot water heat exchanger 14 is provided in the middle of the heating cycle H, and by switching the fourth three-way valve 21, between the refrigerant flowing in the refrigeration cycle C and the engine cooling water flowing in the heating cycle H. It is possible to exchange heat. In the hot water heat exchanger 14, the refrigerant and the engine cooling water are arranged so as to be in counterflow, and the heat exchange performance is improved. Also, heating cycle H
An electric pump 22 and a water temperature detection sensor 23 are provided midway. The electric pump 22 can be driven by the electric power supplied from the battery when the engine 16 is stopped. The water temperature detection sensor 23 detects the temperature of the engine cooling water. The detected temperature is used to determine whether to switch the fourth three-way valve 21 to supply engine cooling water to the hot water heat exchanger 14.
【００２６】補助ヒータ４は、エンジン１６の停止時に
バッテリーからの供給電力によってヒータコア３の加熱
を補助する。The auxiliary heater 4 assists the heating of the heater core 3 by the electric power supplied from the battery when the engine 16 is stopped.
【００２７】前記圧力制御弁１１の開度は、前記ブロア
モータ及び前記コンプレッサ９の駆動回転数、前記内外
気切替ダンパの回動位置等に基づいて制御装置２４によ
って制御されている。制御装置２４は、内気センサ２
５、外気センサ２６、日射センサ２７等から得られる車
内外諸条件に基づいて、前記ブロアモータ及び前記コン
プレッサ９の駆動回転数、ミックスダンパの開度、各三
方弁１３，１５，１９，２１の切り替え、膨張弁１６の
開度等を制御する。The opening degree of the pressure control valve 11 is controlled by the control device 24 based on the driving rotational speeds of the blower motor and the compressor 9, the rotational position of the inside / outside air switching damper, and the like. The control device 24 uses the inside air sensor 2
5, based on various conditions inside and outside the vehicle obtained from the outside air sensor 26, the solar radiation sensor 27, etc., the drive speeds of the blower motor and the compressor 9, the opening degree of the mix damper, and the switching of the three-way valves 13, 15, 19, 21. , The opening degree of the expansion valve 16 and the like are controlled.
【００２８】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。以下
の説明では、本発明の特徴部分である暖房運転を行う場
合についてのみ記載する。なお、冷房運転の場合は、四
方弁８、第1三方弁１３、及び第２三方弁１５を切り替
え、コンプレッサ９から吐出された冷媒が、車内側熱交
換器２、圧力制御弁１１、車外側熱交換器１０、及びア
キュムレータ１２を介してコンプレッサ９に戻って循環
させる。車内側熱交換器２では、開閉バルブ７を全開と
することにより、両熱交換部５ａ，ｂで通過する空気を
冷却・除湿可能とする。Next, the operation of the vehicle air conditioner having the above-mentioned structure will be described with reference to the flowchart of FIG. In the following description, only the case of performing the heating operation, which is a characteristic part of the present invention, will be described. In the case of cooling operation, the four-way valve 8, the first three-way valve 13, and the second three-way valve 15 are switched, and the refrigerant discharged from the compressor 9 causes the inside heat exchanger 2, the pressure control valve 11, the outside The heat is returned to the compressor 9 via the heat exchanger 10 and the accumulator 12 and circulated. In the vehicle interior heat exchanger 2, the air passing through the heat exchanging portions 5a and 5b can be cooled and dehumidified by fully opening the open / close valve 7.
【００２９】暖房運転の場合、まず、内気センサ２５で
検出される内気温度、外気センサ２６で検出される外気
温度、日射センサ２７で検出される日射量、車内での設
定温度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９の駆動回転
数及びミックスダンパの開度を決定する（ステップＳ
２）。In the heating operation, first, the inside and outside of the vehicle such as the inside air temperature detected by the inside air sensor 25, the outside air temperature detected by the outside air sensor 26, the amount of solar radiation detected by the insolation sensor 27, and the set temperature in the vehicle. Read the conditions (step S1),
The drive speed of the compressor 9 and the opening degree of the mix damper are determined based on these internal and external conditions (step S).
2).
【００３０】ここで、水温検出センサ２３での検出信号
に基づいてエンジン冷却水の温度Ｔ Ｅを読み込む（ステ
ップＳ３）。そして、読み込んだエンジン冷却水の温度
ＴＥが設定温度ＴＳよりも低いか否かを判断する（ステ
ップＳ４）。設定温度ＴＳには、その温度のエンジン冷
却水をヒータコア３に通水したとしても、所望の暖房能
力を得られない値を使用する。Here, the detection signal from the water temperature detection sensor 23
Based on the temperature T of the engine cooling water ERead (step
Up S3). And the temperature of the engine cooling water read
TEIs the set temperature TSIs lower than
S4). Set temperature TSThe temperature of the engine is cold
Even if waste water is passed through the heater core 3, the desired heating capacity
Use a value that does not give you strength.
【００３１】エンジン冷却水の温度ＴＥが設定温度ＴＳ
以上である場合、ヒータコア３の加熱により十分な暖房
能力を発揮させることができるので、ヒータコア３のみ
による通常暖房を行う。冷凍サイクルＣでは、四方弁８
を切り替えることにより、冷媒を、コンプレッサ９から
車外側熱交換器１０、圧力制御弁１１、車内側熱交換器
２、温水熱交換器１４、及びアキュムレータ１２を介し
てコンプレッサ９に戻る冷房モードで循環させ、車内側
熱交換器２で通過する空気の冷却及び除湿を行う。但
し、エンジン冷却水の温度ＴＥが設定温度ＴＳからそれ
程上昇していない段階であれば、車内側熱交換器２によ
る除湿運転により通過する空気の温度が下がることによ
り、ヒータコア３の暖房能力不足となる恐れがあるの
で、そのような場合にはコンプレッサ９の駆動を停止す
る。The temperature T E of the engine cooling water is set to the set temperature T S.
In the above case, since sufficient heating capacity can be exhibited by heating the heater core 3, normal heating is performed only by the heater core 3. In refrigeration cycle C, four-way valve 8
The refrigerant is circulated in a cooling mode in which the refrigerant returns from the compressor 9 to the compressor 9 via the vehicle exterior heat exchanger 10, the pressure control valve 11, the vehicle interior heat exchanger 2, the hot water heat exchanger 14, and the accumulator 12. Then, the air passing through the vehicle interior heat exchanger 2 is cooled and dehumidified. However, if the temperature T E of the engine cooling water has not risen so much from the set temperature T S , the temperature of the air passing through the dehumidifying operation by the in-vehicle heat exchanger 2 is lowered, so that the heating capacity of the heater core 3 is reduced. In such a case, the driving of the compressor 9 is stopped because there is a risk of shortage.
【００３２】一方、エンジン冷却水の温度ＴＥが設定温
度ＴＳ未満である場合、第３三方弁１９を切り替えてエ
ンジン冷却水がラジエータ２０で放熱されないようにす
る（ステップＳ５）。また、ヒータコア３による加熱で
は不十分であるので、コンプレッサ９から吐出された冷
媒が、車内側熱交換器２に直接流入するように四方弁８
を切り替える（ステップＳ６）。このとき、車内側熱交
換器２では開閉バルブ７を全開として両方の熱交換部５
ａ，ｂで通過する空気を加熱可能とする。また、圧力セ
ンサ１８により検出される冷媒の圧力ＰＶが設定圧力Ｐ
Ｓよりも低いか否かを判断する（ステップＳ７）。設定
圧力ＰＳには、この圧力以下で冷媒を車内側熱交換器２
に流入させ、空調ユニット１内を通過する空気に放熱さ
せると、液相の割合が多くなり過ぎ、車外側熱交換器１
０による吸熱だけでは、車内側熱交換器１０で十分に昇
温できないような値を使用する。On the other hand, when the temperature T E of the engine cooling water is lower than the set temperature T S , the third three-way valve 19 is switched so that the radiator 20 does not radiate the engine cooling water (step S5). Further, since the heating by the heater core 3 is not sufficient, the four-way valve 8 is provided so that the refrigerant discharged from the compressor 9 directly flows into the vehicle interior heat exchanger 2.
Is switched (step S6). At this time, in the vehicle interior heat exchanger 2, the open / close valve 7 is fully opened and both heat exchange parts 5 are
The air passing through a and b can be heated. Further, the pressure P V of the refrigerant detected by the pressure sensor 18 is equal to the set pressure P V.
It is determined whether it is lower than S (step S7). At the set pressure P S , the refrigerant at the pressure equal to or lower than this pressure is applied to the heat exchanger 2 inside the vehicle.
When it is made to flow into the air conditioning unit 1 and is radiated to the air passing through the air conditioning unit 1, the proportion of the liquid phase becomes too large and
A value that cannot sufficiently raise the temperature in the heat exchanger 10 inside the vehicle is used by only the heat absorption by 0.
【００３３】圧力センサ１８により検出される冷媒の圧
力ＰＶが設定圧力ＰＳ以上である場合、第1三方弁１３
を切り替え、車内側熱交換器２３で冷媒から空調ユニッ
ト１１内を流動する空気に放熱させる（ステップＳ
８）。When the refrigerant pressure P V detected by the pressure sensor 18 is equal to or higher than the set pressure P S , the first three-way valve 13
And heat is radiated from the refrigerant to the air flowing in the air conditioning unit 11 by the heat exchanger 23 inside the vehicle (step S
8).
【００３４】一方、圧力センサ１８により検出される冷
媒の圧力ＰＶが設定圧力ＰＳ未満である場合、車内側熱
交換器２の暖房性能を十分に発揮させることができない
状態であると判断し、第２三方弁１５を切り替え、車外
側熱交換器１０のみならず、車内側熱交換器２をもバイ
パスさせる（ステップＳ９）。これにより、冷媒から放
熱させることなく、温水熱交換器１４にて吸熱させるこ
とができるので、早期に冷媒を高温・高圧状態とするこ
とができ、車内側熱交換器２に必要とされる暖房性能を
短時間で得ることが可能となる。On the other hand, when the refrigerant pressure P V detected by the pressure sensor 18 is less than the set pressure P S, it is determined that the heating performance of the interior heat exchanger 2 cannot be sufficiently exerted. , The second three-way valve 15 is switched to bypass not only the vehicle exterior heat exchanger 10 but also the vehicle interior heat exchanger 2 (step S9). As a result, the heat of the hot water heat exchanger 14 can be absorbed without radiating heat from the refrigerant, so that the refrigerant can be brought into a high temperature / high pressure state at an early stage, and the heating required for the heat exchanger 2 inside the vehicle. Performance can be obtained in a short time.
【００３５】その後、車内側熱交換器２（冷媒・空気
間）の熱交換効率が分かっているので、前記ステップＳ
１で読み込んだ設定温度と内気温度の温度差に基づいて
目標送風温度と目標送風量を算出する（ステップＳ１
０）。そして、算出された目標送風温度と目標送風量に
基づいて車内側熱交換器２による目標凝縮能力（目標凝
縮圧力又は目標凝縮温度）が決まるので、この目標凝縮
能力が得られるように温水熱交換器１４に流入させるエ
ンジン冷却水の水量を、電動ポンプ２２の駆動回転数を
制御することにより調整する（ステップＳ１１）。これ
により、温水熱交換器１４でエンジン冷却水から冷媒に
吸熱させ、その後の車内側熱交換器２での加熱を適切に
行わせることが可能となる。After that, since the heat exchange efficiency of the heat exchanger 2 inside the vehicle (between the refrigerant and the air) is known, the above step S
The target air blowing temperature and the target air blowing amount are calculated based on the temperature difference between the set temperature and the inside air temperature read in step 1 (step S1).
0). Then, the target condensation capacity (target condensation pressure or target condensation temperature) of the vehicle interior heat exchanger 2 is determined on the basis of the calculated target air temperature and target air volume, so that the hot water heat exchange is performed so as to obtain this target air capacity. The amount of engine cooling water that flows into the device 14 is adjusted by controlling the drive rotation speed of the electric pump 22 (step S11). As a result, the hot water heat exchanger 14 can cause the refrigerant to absorb heat from the engine cooling water, and the subsequent heat in the vehicle interior heat exchanger 2 can be appropriately performed.
【００３６】このように、コンプレッサ９で高温・高圧
状態となった冷媒を、車内側熱交換器２３に流入させる
ことができるので、ヒータコア３の暖房能力の不足を、
車内側熱交換器２によって補うことができる。したがっ
て、エンジン冷却水の温度が上昇する前であっても、所
望の送風温度での車内暖房が早期に実現される。As described above, since the refrigerant that has become high temperature and high pressure in the compressor 9 can be made to flow into the in-vehicle heat exchanger 23, the heating capacity of the heater core 3 is insufficient.
It can be supplemented by the heat exchanger 2 inside the vehicle. Therefore, even before the temperature of the engine cooling water rises, the interior heating of the vehicle at the desired blowing temperature is realized at an early stage.
【００３７】なお、車内側熱交換器２をバイパスして冷
媒を流動させる場合、車内側熱交換器２による補助暖房
はできなくなるので、バッテリーから補助ヒータ４に通
電し、この補助ヒータ４６によってヒータコア３の暖房
能力不足を補う（ステップＳ１２）。When the refrigerant is allowed to flow by bypassing the heat exchanger 2 on the inside of the vehicle, the auxiliary heating by the heat exchanger 2 on the inside of the vehicle cannot be performed. Therefore, the auxiliary heater 4 is energized from the battery and the heater core 46 is operated by the auxiliary heater 46. The heating capacity shortage of 3 is compensated (step S12).
【００３８】また、エンジン冷却水の温度がそれ程上昇
しておらず、ヒータコア３の暖房能力が不十分な段階で
除湿を行う場合には、車内側熱交換器２の下流側熱交換
部５ａと上流側熱交換部５ｂとの間に接続した開閉バル
ブ７を全閉とする。これにより、冷媒は、下流流側熱交
換部５ａに流入して放熱して液化した後、膨張弁６を通
過して気化しやすい状態となり、上流側熱交換部５ｂを
通過する際、気化することにより外部を通過する空気か
ら吸熱する。つまり、上流側熱交換部５ｂで除湿しつ
つ、下流側熱交換部５ａで加熱することにより除湿暖房
を行うことが可能となる。When the temperature of the engine cooling water has not risen so much and dehumidification is performed at the stage where the heating capacity of the heater core 3 is insufficient, the heat exchange section 5a on the downstream side of the heat exchanger 2 inside the vehicle is The on-off valve 7 connected to the upstream heat exchange section 5b is fully closed. As a result, the refrigerant flows into the downstream heat exchange section 5a, radiates heat to be liquefied, then passes through the expansion valve 6 and is easily vaporized, and is vaporized when passing through the upstream heat exchange section 5b. As a result, heat is absorbed from the air passing through the outside. That is, it is possible to perform dehumidification heating by heating in the downstream heat exchange section 5a while dehumidifying in the upstream heat exchange section 5b.
【００３９】以上のように、前記実施形態に係る車両用
空調装置によれば、エンジン１６の始動直後で、エンジ
ン冷却水の温度が十分に上昇していなくても、車内側熱
交換器２を補助暖房として使用することができる。しか
も、温水熱交換器１４によって冷媒を昇温させるだけで
なく、冷媒が十分に温まっていない段階では、車内側熱
交換器２をもバイパスさせるようにしている。その上、
車内側熱交換器２を使用できない間は、補助ヒータ４を
使用可能である。As described above, according to the vehicle air conditioner according to the above-described embodiment, even if the temperature of the engine cooling water is not sufficiently increased immediately after the engine 16 is started, the vehicle interior heat exchanger 2 can be installed. Can be used as auxiliary heating. Moreover, not only is the temperature of the refrigerant raised by the hot water heat exchanger 14, but also the interior heat exchanger 2 is bypassed when the refrigerant is not sufficiently warm. Moreover,
The auxiliary heater 4 can be used while the vehicle interior heat exchanger 2 cannot be used.
【００４０】なお、前記実施形態では、第1三方弁１３
の切り替え方向を変更するための暖房条件として、コン
プレッサ９から吐出される冷媒の圧力ＰＶを使用した
が、コンプレッサ９から吐出される冷媒の温度、温水熱
交換器１４の入口側に於けるエンジン冷却水の温度、あ
るいは、外気温度等を使用しても構わない。要するに、
車内側熱交換器２によって十分な暖房能力が得られるか
否かを判断できるパラメータであれば、何でも暖房条件
として使用することができる。なお、暖房条件に外気温
度を使用するのは、外気導入モードを選択している場合
に限られる。In the above embodiment, the first three-way valve 13
Although the pressure P V of the refrigerant discharged from the compressor 9 is used as the heating condition for changing the switching direction of the, the temperature of the refrigerant discharged from the compressor 9 and the engine at the inlet side of the hot water heat exchanger 14 are used. The temperature of the cooling water or the outside temperature may be used. in short,
Any parameter can be used as the heating condition as long as it can determine whether or not sufficient heating capacity can be obtained by the vehicle interior heat exchanger 2. The outside air temperature is used as the heating condition only when the outside air introduction mode is selected.
【００４１】また、前記実施形態では、コンプレッサ９
をエンジン１６の動力に基づいて駆動するようにした
が、バッテリーからの供給電力により駆動可能な電動式
としても構わない。これによれば、エンジン１６の停止
時であっても冷媒を循環させて車内側熱交換器２による
冷暖房が可能となる。Further, in the above embodiment, the compressor 9
Although it is driven based on the power of the engine 16, it may be driven by the electric power supplied from the battery. According to this, even when the engine 16 is stopped, it is possible to circulate the refrigerant to cool and heat the vehicle interior heat exchanger 2.
【００４２】[0042]
【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、四方弁を切り替えると共に、流路切替手段に
よりバイパス流路に切り替え、温水熱交換器にエンジン
冷却水を流動させることにより、車内側熱交換器による
加熱を開始させるようにしたので、暖房運転開始直後で
あっても、車内への送風温度を即座に上昇させ、早期に
車内を暖房することが可能となる。As is apparent from the above description, according to the present invention, by switching the four-way valve, switching to the bypass flow path by the flow path switching means, and flowing the engine cooling water to the hot water heat exchanger. Since the heating by the heat exchanger inside the vehicle is started, it is possible to immediately raise the temperature of the air blown into the vehicle and immediately heat the vehicle even immediately after the heating operation is started.
【図１】 本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 an embodiment.
【図２】 図１の制御装置による空調制御の内容を示す
フローチャートである。FIG. 2 is a flow chart showing the contents of air conditioning control by the control device of FIG.
１…空調ユニット ２…車内側熱交換器 ３…ヒータコア ４…補助ヒータ ５…熱交換部 ６…膨張弁 ７…開閉バルブ ８…四方弁 ９…コンプレッサ １０…車外側熱交換器 １１…圧力制御弁 １３…第1三方弁 １４…温水熱交換器 １５…第２三方弁 １７…温度センサ １８…圧力センサ １９…第３三方弁 ２１…第４三方弁 ２２…電動ポンプ ２３…水温検出センサ ２４…制御装置 1 ... Air conditioning unit 2 ... Heat exchanger inside the car 3 ... Heater core 4 ... Auxiliary heater 5 ... Heat exchange section 6 ... Expansion valve 7 ... Open / close valve 8 ... four-way valve 9 ... Compressor 10 ... Exterior heat exchanger 11 ... Pressure control valve 13 ... First three-way valve 14 ... Hot water heat exchanger 15 ... Second three-way valve 17 ... Temperature sensor 18 ... Pressure sensor 19 ... Third three-way valve 21 ... Fourth three-way valve 22 ... Electric pump 23 ... Water temperature detection sensor 24 ... Control device
───────────────────────────────────────────────────── 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 1/00 １０１ Ｆ２５Ｂ 1/00 １０１Ｄ ３４１ ３４１Ｋ ３９５ ３９５Ｚ (72)発明者 宮崎 洋一 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 1/00 101 F25B 1/00 101D 341 341K 395 395Z (72) Inventor Yoichi Miyazaki Yoshikawa, Higashihiroshima City, Hiroshima Prefecture Industrial Estate No. 3-11 Stock Company Nippon Climate Systems Co., Ltd.
Claims (13)
御弁、車内側熱交換器、及びアキュムレータを備えた車
両用空調装置において、 前記車内側熱交換器は、前記空調ユニット内の空気流れ
の上下流方向に分割することにより複数の熱交換部で構
成し、該熱交換部を接続する配管途中に膨張弁を接続
し、 前記コンプレッサから吐出させた冷媒が、車外側熱交換
器、圧力制御弁、車内側熱交換器、及びアキュムレータ
の順に循環する冷房モード、又は、車内側熱交換器、圧
力制御弁、車外側熱交換器、及びアキュムレータの順で
循環する暖房モードのいずれか一方に流路を切り替える
四方弁と、 該四方弁により流路を暖房モードに切り替えた際、冷媒
が車外側熱交換器をバイパスするバイパス流路と、 該バイパス流路の途中に配設され、冷媒とエンジン冷却
水との間で熱交換させる温水熱交換器と、 前記四方弁を切り替えて冷媒を暖房モードで循環させた
際、前記バイパス流路に流路を切り替え、前記温水熱交
換器にエンジン冷却水を流動させることにより、前記車
内側熱交換器による加熱を開始させ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 vehicle air conditioner including a compressor, a heat exchanger outside the vehicle, a pressure control valve, a heat exchanger inside the vehicle, and an accumulator, wherein the heat exchanger inside the vehicle controls the air flow in the air conditioning unit. It is composed of a plurality of heat exchange parts by dividing in the upstream and downstream directions, an expansion valve is connected in the middle of the pipe connecting the heat exchange parts, and the refrigerant discharged from the compressor is a heat exchanger outside the vehicle, pressure control A cooling mode in which the valve, the heat exchanger inside the vehicle, and the accumulator circulate in this order, or a heating mode in which the heat exchanger inside the vehicle, the pressure control valve, the heat exchanger outside the vehicle, and the accumulator circulate in this order. A four-way valve that switches the passage, a bypass flow passage that bypasses the heat exchanger outside the vehicle when the flow passage is switched to the heating mode by the four-way valve, and a bypass passage that is provided in the middle of the bypass flow passage And a hot water heat exchanger for exchanging heat between engine cooling water, and when the refrigerant is circulated in the heating mode by switching the four-way valve, the flow path is switched to the bypass flow path, and the hot water heat exchanger is engine A vehicle air conditioner comprising: a control unit that starts heating by the vehicle interior heat exchanger by flowing cooling water.
外側熱交換器及び前記車内側熱交換器をバイパスして温
水熱交換器に導かれる減圧弁を備えた補助バイパス流路
を形成し、 前記流路切替手段は、前記冷凍サイクル又は前記バイパ
ス流路のほか、前記補助バイパス流路にも流路を切り替
え可能に構成し、 前記制御手段は、前記四方弁を切り替えてコンプレッサ
を駆動することにより暖房運転を開始してから、車内側
熱交換器による所望の暖房が可能となる暖房条件を満足
するまで、前記流路切替手段により、流路を補助バイパ
ス流路に切り替えるようにしたことを特徴とする請求項
１に記載の車両用空調装置。2. A refrigerant from the compressor forms an auxiliary bypass flow path including a pressure reducing valve that bypasses the exterior heat exchanger and the interior heat exchanger and is guided to the hot water heat exchanger, In addition to the refrigeration cycle or the bypass flow path, the flow path switching means is configured to be able to switch the flow path to the auxiliary bypass flow path, and the control means switches the four-way valve to drive the compressor. It is characterized in that the flow passage switching means switches the flow passage to the auxiliary bypass flow passage from the start of the heating operation to the satisfaction of the heating condition that enables desired heating by the heat exchanger inside the vehicle. The vehicle air conditioner according to claim 1.
た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。3. The vehicle air conditioner according to claim 1, wherein an on-off valve is connected in parallel to the expansion valve.
過時間、コンプレッサから吐出される冷媒圧力、前記温
水熱交換器の入口側水温、又は、外気温度のいずれかに
基づいて決定することを特徴とする請求項２に記載の車
両用空調装置。4. The heating condition is determined based on one of an elapsed time from the start of heating operation, a refrigerant pressure discharged from a compressor, an inlet side water temperature of the hot water heat exchanger, or an outside air temperature. The vehicle air conditioner according to claim 2, which is characterized in that.
の差から決定された車内側熱交換器の目標暖房能力に基
づいて、前記温水熱交換器でのエンジン冷却水の流動量
を制御す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。5. The control means controls the flow rate of engine cooling water in the hot water heat exchanger based on the target heating capacity of the vehicle interior heat exchanger determined from the difference between the set temperature and the inside air temperature. The vehicle air conditioner according to any one of claims 1 to 4, wherein:
吐出される冷媒圧力、又は、車内への送風温度に基づい
て変更することを特徴とする請求項５に記載の車両用空
調装置。6. The vehicle air conditioner according to claim 5, wherein the target heating capacity is changed based on the pressure of the refrigerant discharged from the compressor or the temperature of the air blown into the vehicle.
駆動回転数を増大させることを特徴とする請求項１ない
し６のいずれか１項に記載の車両用空調装置。7. The vehicle air conditioner according to any one of claims 1 to 6, wherein the drive speed of the compressor is increased at the beginning of the heating operation.
より、前記エンジンの停止時であっても駆動可能とした
ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記
載の車両用空調装置。8. The vehicle air conditioner according to claim 1, wherein the compressor is electrically operated so that the compressor can be driven even when the engine is stopped. .
でエンジン冷却水を循環させる電動ポンプを設け、前記
エンジンの停止時であっても前記電動ポンプを駆動させ
ることにより、エンジン冷却水の循環を可能としたこと
を特徴とする請求項７又は８に記載の車両用空調装置。9. An engine cooling water is provided between the engine and the hot water heat exchanger by providing an electric pump for circulating the engine cooling water, and driving the electric pump even when the engine is stopped. The vehicle air conditioner according to claim 7 or 8, which is capable of circulation.
出される冷媒圧力に基づいて前記電動ポンプを駆動制御
することを特徴とする請求項９に記載の車両用空調装
置。10. The vehicle air conditioner according to claim 9, wherein the control means drives and controls the electric pump based on the pressure of the refrigerant discharged from the compressor.
結ぶ温水流路の途中には、車内側熱交換器を通過後の空
気を加熱するヒータコアを接続したことを特徴とする請
求項１ないし１０のいずれか１項に記載の車両用空調装
置。11. A heater core for heating the air after passing through the heat exchanger inside the vehicle is connected in the middle of the hot water flow path connecting the engine and the hot water heat exchanger. The vehicle air conditioner according to any one of 10 above.
冷却水と冷媒とが対向流となっていることを特徴とする
請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の車両用空調
装置。12. The vehicle air conditioner according to claim 1, wherein the engine cooling water flowing through the hot water heat exchanger and the refrigerant are in counterflow.
する請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の車両用
空調装置。13. The vehicle air conditioner according to claim 1, wherein the refrigerant is CO 2 .
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