JP2008256249A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents
冷凍サイクル装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008256249A JP2008256249A JP2007098229A JP2007098229A JP2008256249A JP 2008256249 A JP2008256249 A JP 2008256249A JP 2007098229 A JP2007098229 A JP 2007098229A JP 2007098229 A JP2007098229 A JP 2007098229A JP 2008256249 A JP2008256249 A JP 2008256249A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- refrigerant
- temperature
- pressure
- low
- outdoor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/002—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
- F25B9/008—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being carbon dioxide
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/06—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide
- F25B2309/061—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide with cycle highest pressure above the supercritical pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
- F25B2400/04—Refrigeration circuit bypassing means
- F25B2400/0409—Refrigeration circuit bypassing means for the evaporator
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
- F25B2400/04—Refrigeration circuit bypassing means
- F25B2400/0411—Refrigeration circuit bypassing means for the expansion valve or capillary tube
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2500/00—Problems to be solved
- F25B2500/19—Calculation of parameters
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
- F25B2700/19—Pressures
- F25B2700/193—Pressures of the compressor
- F25B2700/1933—Suction pressures
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
- F25B2700/21—Temperatures
- F25B2700/2102—Temperatures at the outlet of the gas cooler
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
- F25B2700/21—Temperatures
- F25B2700/2115—Temperatures of a compressor or the drive means therefor
- F25B2700/21151—Temperatures of a compressor or the drive means therefor at the suction side of the compressor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
- F25B2700/21—Temperatures
- F25B2700/2115—Temperatures of a compressor or the drive means therefor
- F25B2700/21152—Temperatures of a compressor or the drive means therefor at the discharge side of the compressor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B40/00—Subcoolers, desuperheaters or superheaters
Abstract
【課題】サイクル内の冷媒の固相への相変化を防止できる冷凍サイクル装置を提供する。
【解決手段】吸熱用熱交換器として機能する室外側熱交換器下流側の室外側冷媒温度Thoを検出し、相変化判定手段S101、S103によって、室外側冷媒温度Thoが冷媒の凝固点に対して僅かに高い凝固直前温度以下になっていると判定された場合は、圧縮機の冷媒吐出能力を増加させて、低圧側冷媒の温度を上昇させる。これにより、サイクル内の低圧冷媒の固体への相変化を防止する。
【選択図】図4
【解決手段】吸熱用熱交換器として機能する室外側熱交換器下流側の室外側冷媒温度Thoを検出し、相変化判定手段S101、S103によって、室外側冷媒温度Thoが冷媒の凝固点に対して僅かに高い凝固直前温度以下になっていると判定された場合は、圧縮機の冷媒吐出能力を増加させて、低圧側冷媒の温度を上昇させる。これにより、サイクル内の低圧冷媒の固体への相変化を防止する。
【選択図】図4
Description
本発明は、低圧側から高圧側へ熱量を移動させる冷凍サイクル装置に関するもので、車両用空調装置に適用して有効である。
従来、特許文献1に、車両用空調装置に適用された冷凍サイクル装置(ヒートポンプサイクル)が開示されている。一般的に、この種のヒートポンプサイクルでは、低圧側冷媒が室外側熱交換器にて外気から吸熱した熱量を、高圧側冷媒が利用側熱交換器にて室内送風空気へ放熱することで、車室内の暖房を行っている。
さらに、特許文献1のヒートポンプサイクルでは、冷媒として二酸化炭素を採用し、高圧側冷媒の圧力を冷媒の臨界圧力以上に昇圧させる超臨界冷凍サイクルを構成し、高圧側冷媒の圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルよりも高圧側冷媒の温度を上昇させて効果的な暖房を行っている。
特開2002−195677号公報
ところで、車両用空調装置に適用される冷凍サイクル装置では、室外側熱交換器において冷媒と熱交換する外気の温度が氷点下(0℃以下)となることがある。また、例えば、JIS D 0204−1967の「自動車部品の高温及び低温試験方法」に規定されているように、外気温が−40〜−20℃であっても正常な作動が要求されることもある。
さらに、外気温が氷点下となっている場合は、通常、暖房運転が行われるため、ヒートポンプサイクルにて暖房運転を行う車両用空調装置では、室外側熱交換器にて車室内の暖房に必要な熱量を外気から冷媒に吸熱させなければならない。そのため、室外側熱交換器における冷媒蒸発圧力を低下させて、冷媒蒸発温度を外気温よりも低下させる必要がある。
ところが、特許文献1のヒートポンプサイクルのように、冷媒として二酸化炭素を採用するサイクルでは、図10の二酸化炭素の物性図に示す通り、二酸化炭素の温度が−56.6℃以下になると、二酸化炭素が固体化(ドライアイス化)してしまう。
そして、冷媒が固体化してしまうと、サイクル内を流動できなくなるので、ヒートポンプサイクルが機能を発揮できなくなる。また、冷媒がサイクル内を流動しない状態で、圧縮機の作動を継続すると、圧縮機の潤滑不足を生じ、圧縮機の耐久寿命に悪影響を及ぼしてしまう。
しかしながら、特許文献1には、上述した冷媒の温度低下時の液相から固相への相変化に起因する不具合を解消するための具体的手段が何ら開示されていない。
本発明は、上記点に鑑み、サイクル内の冷媒の固相への相変化を防止できる冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するため、本発明では、低圧側から高圧側へ熱量を移動させる冷凍サイクル装置であって、低圧側冷媒の温度が、冷媒の凝固点に対して僅かに高い凝固直前温度以下になっていることを判定する相変化判定手段(S101、S103、S111、S113、S121、S123、S131、S133)を備え、相変化判定手段(S101…S133)によって低圧側冷媒の温度が凝固直前温度以下になっていると判定されたときに、低圧側冷媒の圧力を上昇させる冷凍サイクル装置を特徴とする。
これによれば、相変化判定手段(S101…S133)によって低圧側冷媒の温度が凝固直前温度以下になっていると判定されたときに、低圧側冷媒の圧力を上昇させるので、低圧側冷媒の温度を上昇させることができる。すなわち、低圧側冷媒の冷媒蒸発圧力を上昇させて、冷媒蒸発温度を上昇させることができる。
その結果、低圧側冷媒の温度が凝固点まで低下する前に、低圧側冷媒の温度を上昇させることができるので、サイクル内の冷媒の固相への相変化を防止できる。
なお、本発明における「低圧側冷媒の凝固点に対して僅かに高い凝固直前温度」とは、例えば、冷媒の凝固点に対して3〜10℃程度高い温度を採用できる。具体的には、冷媒として二酸化炭素を採用する冷凍サイクル装置では、凝固点(−56.6℃)に対して4.6〜6.6℃高い−52〜−50を採用してもよい。
また、上記特徴の冷凍サイクル装置において、冷媒は二酸化炭素であってもよい。前述の図10の物性図に示すとおり、二酸化炭素は0.51MPaの圧力で−56.6℃以下の温度になると固体(ドライアイス)となってしまう。つまり、冷媒として二酸化炭素を採用する冷凍サイクル装置では、低圧側冷媒に想定される作動圧力、温度範囲において、冷媒が固相へ相変化する可能性がある。
従って、冷媒として二酸化炭素が採用されている冷凍サイクル装置では、本発明によってサイクル内の冷媒の固相への相変化を防止できることは極めて有効である。
また、上述の特徴の冷凍サイクル装置において、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機(11)と、冷媒と熱交換対象流体とを熱交換させる利用側熱交換器(6)と、利用側熱交換器(6)から流出した冷媒を減圧膨張させる利用側減圧手段(12)と、冷媒と室外空気とを熱交換させる室外側熱交換器(13)とを備え、熱交換対象流体を加熱する運転モードでは、利用側熱交換器(6)は、圧縮機(11)から吐出された高圧冷媒を放熱させる放熱器として作用し、さらに、室外側熱交換器(13)は、利用側減圧手段(12)で減圧された低圧側冷媒に吸熱させる吸熱器として作用するようになっていてもよい。
これによれば、具体的に、室外側熱交換器(13)にて室外空気から吸熱した熱量を、利用側熱交換器(6)にて熱交換対象流体へ放熱する構成の冷凍サイクル装置において、室外側熱交換器(13)における低圧側冷媒の固相への相変化を防止できる。
また、上述の特徴の冷凍サイクル装置において、室外側熱交換器(13)内の冷媒温度に相当する室外側冷媒温度(Tho)を検出する室外側冷媒温度検出手段(24)を備え、相変化判定手段(S101、S103)は、室外側冷媒温度(Tho)が予め定めた温度以下になっているときに、低圧側冷媒の温度が凝固直前温度以下になっていると判定するようになっていてもよい。
なお、本発明における室外側冷媒温度(Tho)は、現実の室外側熱交換器(13)内の冷媒温度のみを意味するものではなく、例えば、室外側熱交換器(13)流出直後の冷媒温度や室外側熱交換器(13)本体の表面温度等の室外側熱交換器(13)内の冷媒温度に相関を有する温度を含む意味である。
さらに、圧縮機(11)に吸入される吸入冷媒圧力(Ps)を検出する吸入圧力検出手段(25)を備え、相変化判定手段(S111、S113)は、吸入冷媒圧力(Ps)が予め定めた圧力以下になっているときに、低圧側冷媒の温度が凝固直前温度以下になっていると判定するようになっていてもよい。
さらに、圧縮機(11)に吸入される吸入冷媒温度(Ts)を検出する吸入温度検出手段(26)を備え、相変化判定手段(S121、S123)は、吸入冷媒温度(Ts)が予め定めた温度以下になっているときに、低圧側冷媒の温度が凝固直前温度以下になっていると判定するようになっていてもよい。
さらに、室外空気の外気温(Tam)を検出する外気温検出手段(21)を備え、相変化判定手段(S131、S133)は、外気温(Tam)が予め定めた温度以下になっているときに、低圧側冷媒の温度が凝固直前温度以下になっていると判定するようになっていてもよい。
また、上述の特徴の冷凍サイクル装置において、圧縮機(11)の冷媒吐出能力を調整する吐出能力調整手段(11a)と、吐出能力調整手段(11a)の作動を制御する吐出能力制御手段(20a)とを備え、吐出能力制御手段(20a)は、相変化判定手段(S101…S133)によって低圧側冷媒の温度が凝固直前温度以下になっていると判定されたときに、冷媒吐出能力を低下させるようになっていてもよい。
さらに、室外側熱交換器(13)における低圧側冷媒の吸熱量を調整する吸熱量調整手段(13a)と、吸熱量調整手段(13a)の作動を制御する吸熱量制御手段(20b)とを備え、吸熱量制御手段(20b)は、相変化判定手段(S101…S133)によって低圧側冷媒の温度が凝固直前温度以下になっていると判定されたときに、吸熱量を低下させるようになっていてもよい。
さらに、利用側減圧手段は、絞り開度を変更可能に構成された可変絞り機構(12)で構成され、可変絞り機構(12)の絞り開度を制御する絞り開度制御手段(20c)を備え、絞り開度制御手段(20c)は、相変化判定手段(S101…S133)によって低圧側冷媒の温度が凝固直前温度以下になっていると判定されたときに、絞り開度を増加させるようになっていてもよい。
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
(第1実施形態)
図1〜4により、本発明の第1実施形態について説明する。図1は、本発明の冷凍サイクル装置10を車両用空調装置に適用した例の全体構成図である。
図1〜4により、本発明の第1実施形態について説明する。図1は、本発明の冷凍サイクル装置10を車両用空調装置に適用した例の全体構成図である。
なお、この車両用空調装置は、エンジン冷却水から暖房用の熱源を確保しにくい車両(例えば、ハイブリッド車両、ディーゼルエンジン車両等)や電気自動車に適用されて、車室内の冷房および暖房を行うものである。従って、本実施形態における冷凍サイクル装置10の熱交換対象流体は、車室内へ向かって送風される室内送風空気である。
まず、本実施形態の車両用空調装置は、車室内最前部にて計器盤等を構成するインストルメントパネルの内側に配置された室内空調ユニット1を備えている。室内空調ユニット1は、室内空調ユニット1の外殻を形成するとともに、室内空調ユニット1の各構成機器を収容する樹脂製(例えば、ポリプロピレン製)のケース2を有している。このケース2内には、車室内へ向かって送風される室内送風空気の空気通路が構成される。
ケース2の空気通路の最上流部には、内気導入口3aおよび外気導入口3bを有する内外気切替箱3が配置され、その内部には、内外気切替手段を構成する内外気切替ドア3cが回転自在に配置されている。
この内外気切替ドア3cは、図示しないサーボモータによって駆動され、内気導入口3aより内気(室内空気)を導入する内気モード、外気導入口3bより外気(室外空気)を導入する外気モード、および、内気と外気を同時に導入する内外気モードとを切替える。
内外気切替箱3の下流側には、車室内に向かって室内送風空気を送風する電動式の送風機4が配置されている。この送風機4は、周知の遠心多翼ファン(シロッコファン)を電動モータ4aにて駆動する電動式送風機である。この電動モータ4aは空調制御装置20から出力される制御電圧によって回転数制御される。
送風機4の下流側には、蒸発器5が配置されている。この蒸発器5は、後述する冷凍サイクル装置10を構成する構成機器の1つである。また、蒸発器5は、後述する冷房運転モードにおいて、内部に流入した低圧側冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させることで、送風機4から送風された室内送風空気を冷却する冷却用熱交換器として機能する。
蒸発器5の下流側には、利用側熱交換器6が配置されている。この利用側熱交換器6は、蒸発器5と同様に、冷凍サイクル装置10を構成する構成機器の1つである。また、利用側熱交換器6は、内部に流入した高圧冷媒に放熱させることで、室内送風空気を加熱する加熱用熱交換器として機能する。
利用側熱交換器6の側方には、利用側熱交換器6をバイパスして室内送風空気が流れるバイパス通風路7が形成されるとともに、室内送風空気の温度調整手段を構成するエアミックスドア8が回転自在に配置されている。このエアミックスドア8は図示しないサーボモータによって駆動されて、その回転位置(開度)が連続的に調整可能になっている。
このエアミックスドア8の開度を調整することで、利用側熱交換器6を通過する空気量とバイパス通風路7を通過する空気量との割合が調整され、利用側熱交換器6下流側の室内送風空気の温調がなされる。なお、本実施形態では、利用側熱交換器6の側方両側にバイパス通風路7を形成しているので、エアミックスドア8も利用側熱交換器6の両側に配置して、2枚のエアミックスドア8を連動操作するようになっている。
ケース2の空気通路の最下流部には、車両の前面窓ガラスに向けて空調風を吹き出すためのデフロスタ吹出口2a、乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すためのフェイス吹出口2b、および乗員の足元部に向けて空調風を吹き出すためのフット吹出口2cの計3種類の吹出口が設けられている。
これらの吹出口2a〜2cの上流部には、それぞれ、片持ちドアあるいはバタフライドアで構成される開閉ドア2d〜2eが回転自在に配置され、各開閉ドアは、図示しないリンク機構を介して共通のサーボモータによって開閉操作される。なお、上述した内外気切替ドア3c用のサーボモータ、エアミックスドア8用のサーボモータおよび開閉ドア2d〜2e用のサーボモータは、後述する空調制御装置20から出力される制御信号によって駆動制御される。
次に、冷凍サイクル装置10について説明する。冷凍サイクル装置10は、前述した蒸発器5および利用側熱交換器6に加えて、圧縮機11、利用側可変絞り機構12、室外側熱交換器13、内部熱交換器15、室外側可変絞り機構16、アキュムレータ18等を有して構成される。
まず、圧縮機11は、電動モータ11aによって回転駆動されて冷媒を吸入、圧縮および吐出する電動圧縮機である。本実施形態では、冷媒として二酸化炭素(CO2)を採用しており、圧縮機11は冷媒を臨界圧力以上となるまで昇圧する。従って、本実施形態の冷凍サイクル装置10は、いわゆる超臨界冷凍サイクル装置を構成する。
電動モータ11aは、インバータ11bから供給される駆動電流の周波数制御により、回転数を連続的に変化することができる。さらに、インバータ11bは、空調制御装置20から出力される制御信号によって周波数制御を行う。従って、本実施形態では、電動モータ11aが圧縮機11の冷媒吐出能力を調整する吐出能力調整手段を構成する。
圧縮機11の吐出側には、前述の利用側熱交換器6の入口側が接続されている。なお、利用側熱交換器6へ流入した高温高圧冷媒は、超臨界状態のままで室内送風空気に放熱するので、利用側熱交換器6において冷媒が凝縮することはない。
利用側熱交換器6の出口側には、利用側減圧手段を構成する利用側可変絞り機構12が接続されている。この利用側可変絞り機構12は、後述する暖房運転モードにおいて、サイクルの高圧側冷媒の圧力が目標圧力となるように空調制御装置20から出力される制御信号によって電気的に開度が制御される高圧制御弁としての機能も果たす。
利用側可変絞り機構12は、具体的に、ステッピングモータからなる電動アクチュエータ機構12aと、この電動アクチュエータ機構12aにより駆動される弁機構とにより構成され、弁機構の絞り開度は電動アクチュエータ機構12aの作動角により微小量ずつ微細に調整できるようになっている。
利用側可変絞り機構12の出口側には、室外側熱交換器13が接続されている。この室外側熱交換器13は、その内部に流入した冷媒と室外送風ファン13aから送風された室外空気とを熱交換させるものである。室外送風ファン13aは、空調制御装置20から出力される制御電圧によって回転数(送風空気量)が制御される電動式送風機である。
さらに、本実施形態では、利用側熱交換器6の出口側と室外側熱交換器13の入口側との間を直接接続して利用側可変絞り機構12をバイパスする第1バイパス通路14aが設けられている。また、この第1バイパス通路14aには、第1バイパス通路14aを開閉する第1開閉弁14が配置されている。第1開閉弁14は、空調制御装置20から出力される制御電圧によって開閉制御される電磁弁である。
室外側熱交換器13の出口側には、内部熱交換器15の第1冷媒通路15aが接続されている。内部熱交換器15は、後述する冷房運転モードにおいて、第1冷媒通路15aを通過する室外側熱交換器13出口側冷媒と、第2冷媒通路15bを通過する圧縮機11吸入冷媒とを熱交換させて、室外側熱交換器13出口側冷媒を冷却する機能を発揮する。
内部熱交換器15の第1冷媒通路15aの出口側には、室外側減圧手段を構成する室外側可変絞り機構16が配置されている。この室外側可変絞り機構16は、利用側可変絞り機構12と基本的に同様の構成で、電動アクチュエータ機構16aおよび弁機構を有して構成される。
この利用側可変絞り機構16は、後述する冷房運転モードにおいて、サイクルの高圧側冷媒の圧力が目標圧力となるように空調制御装置20から出力される制御信号によって電気的に開度が制御される高圧制御弁としての機能も果たす。室外側可変絞り機構16の出口側には、前述の蒸発器5が接続されている。
さらに、本実施形態では、内部熱交換器15の第1冷媒通路15aの出口側と蒸発器5の出口側との間を直接接続して蒸発器5および室外側減圧絞り装置16をバイパスする第2バイパス通路17aが設けられている。また、この第2バイパス通路17aには、第2バイパス通路17aを開閉する第2開閉弁17が配置されている。
第2開閉弁17は、第1開閉弁14と基本的に同様の構成で、空調制御装置20から出力される制御電圧によって開閉制御される電磁弁である。
蒸発器5および第2バイパス通路17aの下流側には、内部に流入した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とを分離して余剰冷媒を蓄えるアキュムレータ18が配置されている。さらに、アキュムレータ18の気相冷媒出口には、前述の内部熱交換器15の第2冷媒通路15bの入口側が接続され、第2冷媒通路15bの出口側には圧縮機11の吸入側が接続されている。
次に、本実施形態の電気制御部の概要を説明する。図2は本実施形態の電気制御部のブロック図である。空調制御装置20は、CPU、ROMおよびRAM等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成される。空調制御装置20は、そのROM内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行って、上記した各種アクチュエータ4a、11a、12a、13a、14、16a、17等の作動を制御する。
なお、空調制御装置20は、上記した各アクチュエータを制御する制御手段が一体に構成されたものであるが、本実施形態では、特に、空調制御装置20のうち、電動モータ11aの作動を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)を吐出能力制御手段20a、室外送風ファン13aの作動を制御する構成を吸熱量制御手段20b、利用側可変絞り機構12の作動を制御する構成を絞り開度制御手段20cとする。もちろん、各制御手段20a、20b、20cを別々の制御装置によって構成してもよい。
また、空調制御装置20の入力側には、外気温Tamを検出する外気温検出手段である外気温センサ21、空調対象空間である車室内の内気温Trを検出する内気温検出手段である内気温センサ22、車室内に入射する日射量Tsを検出する日射量検出手段である日射センサ23、室外側熱交換器13内の冷媒温度に相当する室外側冷媒温度Thoを検出する室外側冷媒温度検出手段である室外側冷媒温度センサ24、圧縮機11吸入冷媒圧力Psを検出する吸入圧力検出手段である吸入圧力センサ25、圧縮機11吸入冷媒温度Tsを検出する吸入温度検出手段である吸入温度センサ26、圧縮機11吐出冷媒圧力Pdを検出する吐出圧力検出手段である吐出圧力センサ27、圧縮機11吐出冷媒温度Tdを検出する吐出温度検出手段である吐出温度センサ28、蒸発器5吹出空気温度Teを検出する吹出空気温度検出手段である吹出空気温度センサ29、利用側熱交換器6から流出した利用側流出冷媒温度Tcoを検出する利用側冷媒温度検出手段である利用側冷媒温度センサ30等が接続され、これらのセンサ群21〜30等の検出信号が入力される。
より具体的には、本実施形態の室外側冷媒温度センサ24は、室外側熱交換器13下流側冷媒の温度を検出するように配置され、吐出圧力センサ27は、利用側熱交換器6下流側冷媒の圧力を検出するように配置され、利用側冷媒温度センサ30は、利用側熱交換器6下流側冷媒の温度を検出するように配置されている。
さらに、空調制御装置20には、空調操作パネル31が接続され、この空調操作パネル31からの各種操作信号が入力される。具体的には、空調操作パネル31には、車両用空調装置を作動させる作動スイッチ31a、熱交換対象流体である室内送風空気を加熱する暖房運転モードおよび室内送風空気を冷却する冷房運転モードのいずれか一方を選択的に切替える冷暖房切替スイッチ31b、室内送風空気の目標温度Tsetを設定する温度設定スイッチ31c等が設けられる。
次に、上述の構成の本実施形態の作動を図3、4に基づいて説明する。図3は、空調制御装置20が実行する制御処理を示すフローチャートである。この制御処理は、図示しない車両の始動スイッチ(イグニッションスイッチ)の投入状態において、作動スイッチ31aが投入(ON)されるとスタートする。
まず、ステップS1ではフラグ、タイマ等の初期化がなされ、次のステップS2で空調操作パネル31の操作信号および車両環境状態の信号、すなわちセンサ群21〜30により検出された検出信号を読込む。
次に、ステップS3へ進み、冷暖房切替スイッチ31bが冷房運転モード側になっているか、あるいは、暖房運転モード側になっているかが判定される。ステップS3で冷暖房切替スイッチ31bが冷房運転モード側になっている場合は、ステップS4へ進み、冷房運転モードの制御が実行される。
冷房運転モードでは、ステップS4で、第1開閉弁14を開弁させ、利用側可変絞り機構12を全閉状態とし、第2開閉弁17を閉弁させる。これにより、圧縮機11→利用側熱交換器6→第1バイパス通路14a→室外側熱交換器13→内部熱交換器15の第1冷媒通路15a→室外側可変絞り機構16→蒸発器5→アキュムレータ18→内部熱交換器15の第2冷媒通路15b→圧縮機11の順に冷媒が循環するサイクルに切替えられる。
次に、ステップS5へ進み、冷房運転モードにおける各種アクチュエータ4a、11b、13a、16a等の制御状態が決定される。具体的には、このステップS5では、ステップS2で読込まれた室内送風空気の目標温度Tset、内気温Tr、外気温Tamに基づいて車室内へ吹き出す目標吹出温度TAOを算出する。
さらに、この目標吹出温度TAOに基づいて、予め記憶されている制御マップを参照して、送風機4の目標回転数(電動モータ4aへの印加電圧)、内外気モード(内外気切替ドア3c用のサーボモータへ出力する制御信号)、吹出ドアモード(開閉ドア用のサーボモータへ出力する制御信号)、室外送風ファン13aの目標回転数(室外送風ファン13aへの印加電圧)を決定する。
さらに、目標吹出温度TAO、蒸発器5吹出空気温度Teおよび利用側流出冷媒温度Tcoに基づいて、エアミックスドア8の目標開度(エアミックスドア8用のサーボモータへ出力する制御信号)を算出する。
さらに、目標吹出温度TAOに基づいて、蒸発器5の冷却度合の目標値である目標蒸発器吹出温度TEOを決定し、蒸発器5吹出空気温度Teが、目標蒸発器吹出温度TEOにに近づくように、圧縮機11の冷媒吐出能力(インバータ11bへ出力する制御信号)を算出する。
また、室外側冷媒温度Thoに基づいて、予め記憶されている制御マップを参照して、サイクル効率(COP)が最大となる目標高圧圧力を決定し、圧縮機11吐出冷媒圧力Pdが、上記の目標高圧圧力となるように、室外側可変絞り機構16の弁開度(電動アクチュエータ機構16aへ出力する制御信号)を決定する。
次に、ステップS6へ進み、ステップS5で決定された制御状態が得られるように、空調制御装置20より各種アクチュエータ4a、11b、13a、16a等に対して出力信号が出力される。次のステップS7で制御周期τの間待機し、制御周期τの経過を判定するとステップS2に戻るようになっている。
従って、冷房運転モードでは、圧縮機11にて圧縮された高温高圧冷媒は、利用側熱交換器6にて室内送風空気へ放熱する。この際、上述の如くエアミックスドア8の開度が調整されているので、室内送風空気は適切な温度へ温調される。利用側熱交換器6から流出した冷媒は、第1バイパス通路14aを介して、室外側熱交換器13へ流入し、さらに室外空気へ放熱して冷却される。
室外側熱交換器13から流出した冷媒は、内部熱交換器15の第1冷媒通路15aへ流入し、第2冷媒通路15aを通過する圧縮機11吸入冷媒と熱交換して、さらに冷却されてエンタルピを減少させる。これにより、蒸発器5における冷媒入口・出口間の冷媒のエンタルピ差(冷凍能力)を増大させることができる。
内部熱交換器15の第1冷媒通路15aから流出した冷媒は、室外側可変絞り機構16にて減圧膨張される。この際、上述の如く室外側可変絞り機構16の弁開度が調整されているので、高いサイクル効率(COP)を発揮させながら冷凍サイクル装置10を運転することができる。
室外側可変絞り機構16にて減圧された冷媒は、蒸発器5へ流入し、室内送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、室内送風空気が冷却される。そして、蒸発器5から流出した冷媒は、アキュムレータ18へ流入して気液分離される。さらに、アキュムレータ18から流出した気相冷媒は、内部熱交換器15の第2冷媒通路15bを介して、圧縮機11へ吸入される。
一方、ステップS3で冷暖房切替スイッチ31bが暖房運転モード側になっている場合は、ステップS8へ進み、暖房運転モードの制御が実行される。
暖房運転モードでは、ステップS8で、第1開閉弁14を閉弁させ、第2開閉弁17を開弁させ、室外側可変絞り機構16を全閉状態とする。これにより、圧縮機11→利用側熱交換器6→利用側可変絞り機構12→室外側熱交換器13→内部熱交換器15の第1冷媒通路15a→第2バイパス通路17a→アキュムレータ18→内部熱交換器15の第2冷媒通路15b→圧縮機11の順に冷媒が循環するサイクルに切替えられる。
次に、ステップS9へ進み、冷房運転モードにおける各種アクチュエータ4a、11b、12a、13a等の制御状態が、ステップ5と同様に決定される。なお、圧縮機11の冷媒吐出能力(インバータ11bへ出力する制御信号)については、目標吹出温度TAOに基づいて、予め記憶されている制御マップを参照して目標温度を決定し、利用側流出冷媒温度Tcoが上記の目標温度となるように決定する。
また、利用側可変絞り機構12の弁開度(電動アクチュエータ機構12aへ出力する制御信号)については、利用側流出冷媒温度Tcoに基づいて、予め記憶されている制御マップを参照して、サイクル効率(COP)が最大となる目標高圧圧力を決定し、圧縮機11吐出冷媒圧力Pdが上記の目標高圧圧力となるように決定する。
次に、ステップS10に進む。ステップS10では、暖房運転モードにおける低圧側冷媒の温度が、冷媒の凝固点に対して僅かに高い凝固直前温度以下になっている場合に、低圧側冷媒の圧力を上昇させる凝固直前保護制御が行われる。
ステップS10の詳細については、図4のフローチャートにより説明する。まず、ステップS101にて、ステップS2で読込んだ室外側冷媒温度Thoが−50℃以下になっているか否かを判定する。すなわち、このステップS101では、暖房運転モードにおける低圧側冷媒の温度が、二酸化炭素の凝固点(−56.6℃)に対して僅かに高い凝固直前温度(−50℃)以下になっているか否かを判定する。
ステップS101にて、室外側冷媒温度Thoが−50℃以下になっている場合は、ステップS102に進み、上述のステップS9で決定した圧縮機11の冷媒吐出能力を予め定めた所定量低下させる。すなわち、後述するステップS6にてインバータ11bへ出力する制御信号を、強制的に圧縮機11の冷媒吐出能力を低下させるように変更する。
さらに、ステップS103へ進み、室外側冷媒温度Thoが−52℃以下になっているか否かを判定する。すなわち、このステップS103では、暖房運転モードにおける低圧側冷媒の温度が、ステップS101の判定値(−50℃)よりも、さらに低くなっているか否かを判定する。従って、本実施形態では、前述のステップS101とステップS103が、相変化判定手段を構成する。
ステップS103にて、室外側冷媒温度Thoが−52℃以下になっている場合は、二酸化炭素が固体化(ドライアイス化)するおそれが高いので、ステップS104に進み冷凍サイクル装置10の作動を停止させる。具体的には、インバータ11bへ出力する制御信号を、強制的に圧縮機11を停止させるように変更してシステムを停止させる。
一方、ステップS101にて、室外側冷媒温度Thoが−50℃以下になっていない場合、および、ステップS103にて、室外側冷媒温度Thoが−52℃以下になっていない場合は、図3のステップS6へ進み、ステップS9またはS10で決定された制御状態が得られるように、空調制御装置20より各種アクチュエータ4a、11b、12a、13a等に対して出力信号が出力される。
従って、暖房運転モードでは、圧縮機11にて圧縮された高温高圧冷媒は、利用側熱交換器6にて室内送風空気へ放熱する。これにより、室内送風空気が加熱される。この際、冷媒として二酸化炭素を採用して、この二酸化炭素を超臨界状態となるまで圧縮しているので、冷媒としてHFC系冷媒を採用して亜臨界サイクルを構成する場合よりも高圧側冷媒の温度を上昇させて効果的な暖房を行うことができる。
利用側熱交換器6から流出した冷媒は、利用側可変絞り機構12にて減圧膨張される。この際、上述の如く利用側可変絞り機構12の弁開度が調整されているので、高いサイクル効率(COP)を発揮させながら冷凍サイクル装置10を運転することができる。
利用側可変絞り機構12にて減圧された冷媒は、室外側熱交換器13は室外空気より吸熱して蒸発する。室外側熱交換器13から流出した冷媒は、内部熱交換器15の第1冷媒通路15a→第2バイパス通路17a→アキュムレータ18→内部熱交換器15の第2冷媒通路15bの順に流れて、圧縮機11へ吸入される。
本実施形態では、相変化判定手段を構成するステップS101において、室外側冷媒温度Thoが−50℃以下になっていると判定されたときに、圧縮機11の冷媒吐出能力を低下させるので、サイクルの低圧側冷媒の圧力を上昇させることができる。これにより、室外側熱交換器13における冷媒蒸発圧力を上昇させて、冷媒蒸発温度を上昇させることができる。
その結果、低圧側冷媒の温度が凝固点まで低下する前に、低圧側冷媒の温度を上昇させることができるので、サイクル内の冷媒の固相への相変化を防止できる。
しかも、ステップS103において、室外側冷媒温度Thoが−52℃以下になっていると判定されたときに、圧縮機11の作動を停止させるので、低圧側冷媒の温度を上昇させることができるとともに、冷媒がサイクル内を流動しない状態で圧縮機11の作動が継続してしまうことを確実に防止できる。その結果、圧縮機の耐久寿命に悪影響を及ぼすことも回避できる。
(第2実施形態)
第1実施形態では、ステップS10の凝固直前保護制御において、室外側熱交換器13内の冷媒温度に相当する室外側冷媒温度Thoに基づいて、低圧側冷媒の温度が凝固直前温度以下になっていることを判定したが、本実施形態では、凝固直前保護制御を図5のように変更している。
第1実施形態では、ステップS10の凝固直前保護制御において、室外側熱交換器13内の冷媒温度に相当する室外側冷媒温度Thoに基づいて、低圧側冷媒の温度が凝固直前温度以下になっていることを判定したが、本実施形態では、凝固直前保護制御を図5のように変更している。
図5のフローチャートにより、本実施形態の凝固直前保護制御の詳細を説明する。本実施形態のステップS111では、ステップS2で読込んだ吸入冷媒圧力Psが0.55MPa以下になっているか否かを判定する。
ここで、吸入冷媒圧力Psは、暖房運転モードにおける室外側熱交換器13における冷媒蒸発圧力に相当する値であり、二酸化炭素の凝固点に相当する冷媒蒸発圧力は、図10に示すように約0.51MPaである。従って、ステップS111では、暖房運転モードにおける低圧側冷媒の温度が、凝固直前温度以下になっているか否かを判定することができる。
さらに、ステップS113では、ステップS2で読込んだ吸入冷媒圧力Psが0.53MPa以下になっているか否かを判定する。すなわち、このステップS113では、暖房運転モードにおける低圧側冷媒の温度が、凝固直前温度よりも、さらに低くなっているか否かを判定することができる。
つまり、本実施形態では、ステップS111とステップS113が、相変化判定手段を構成する。その他の構成および制御フローは第1実施形態と同様である。
従って、本実施形態の暖房運転モードでも、相変化判定手段を構成するステップS111、S113によって、低圧側冷媒の温度が凝固直前温度以下になっていることが判定されると、サイクルの低圧側冷媒の圧力を上昇させることができるので、第1実施形態と全く同様の効果を得ることができる。
(第3実施形態)
本実施形態では、図6のフローチャートに示すように、ステップS10の凝固直前保護制御において、圧縮機11に吸入される吸入冷媒温度Tsに基づいて、低圧側冷媒の温度が凝固直前温度以下になっていることを判定する。具体的には、相変化判定手段を構成する図6のステップS121、S123において、第1実施形態のステップS101、S103で採用した室外側冷媒温度Thoに対して、吸入冷媒温度Tsを採用している。
本実施形態では、図6のフローチャートに示すように、ステップS10の凝固直前保護制御において、圧縮機11に吸入される吸入冷媒温度Tsに基づいて、低圧側冷媒の温度が凝固直前温度以下になっていることを判定する。具体的には、相変化判定手段を構成する図6のステップS121、S123において、第1実施形態のステップS101、S103で採用した室外側冷媒温度Thoに対して、吸入冷媒温度Tsを採用している。
ここで、暖房運転モードにおける吸入冷媒温度Tsは、室外側熱交換器13の出口側から圧縮機11の吸入側へ至る冷媒流路における外部への放熱の影響があるものの、室外側冷媒温度Thoと略同等あるいは相関を有する値である。従って、ステップS121、S123にて、暖房運転モードにおける低圧側冷媒の温度が、凝固直前温度以下になっているか否かを判定することができる。
つまり、本実施形態では、ステップS121とステップS123が、相変化判定手段を構成する。その他の構成および制御フローは第1実施形態と同様である。
従って、本実施形態の暖房運転モードでも、相変化判定手段を構成するステップS121、S123によって、低圧側冷媒の温度が凝固直前温度以下になっていることが判定されると、サイクルの低圧側冷媒の圧力を上昇させることができるので、第1実施形態と全く同様の効果を得ることができる。
(第4実施形態)
本実施形態では、図7のフローチャートに示すように、ステップS10の凝固直前保護制御において、室外空気の外気温Tamに基づいて、低圧側冷媒の温度が凝固直前温度以下になっていることを判定する。
本実施形態では、図7のフローチャートに示すように、ステップS10の凝固直前保護制御において、室外空気の外気温Tamに基づいて、低圧側冷媒の温度が凝固直前温度以下になっていることを判定する。
具体的には、図7のステップS131にて、ステップS2で読込んだ外気温Tamが−35℃以下になっているか否かを判定する。また、ステップS133にて、ステップS2で読込んだ外気温Tamが−37℃以下になっているか否かを判定する。
暖房運転モードでは、室外側熱交換器13にて車室内の暖房に必要な熱量を外気から冷媒に吸熱させなければならない。そのため、室外側熱交換器13における冷媒蒸発圧力を低下させて、冷媒蒸発温度を外気温よりも低下させる必要がある。
本発明者らの調査によれば、室内を暖房するために充分な熱量を、外気温Tam−37〜−35℃の外気から吸熱させるためには、室外側熱交換器13における冷媒蒸発温度を−52〜−50℃程度まで低下させる必要があることが判っている。従って、ステップS131、S133では、暖房運転モードにおける低圧側冷媒の温度が、凝固直前温度以下になっているか否かを判定することができる。
つまり、本実施形態では、前述のステップS131とステップS133が、相変化判定手段を構成する。その他の構成および制御フローは第1実施形態と同様である。
従って、本実施形態の暖房運転モードでも、相変化判定手段を構成するステップS131、S133によって、低圧側冷媒の温度が凝固直前温度以下になっていることが判定されると、サイクルの低圧側冷媒の圧力を上昇させることができるので、第1実施形態と全く同様の効果を得ることができる。
(第5実施形態)
第1実施形態では、ステップS10の凝固直前保護制御において、低圧側冷媒の温度が凝固直前温度以下になっていることを判定した場合に、圧縮機11の冷媒吐出能力を低下させることによって、サイクルの低圧側冷媒の圧力を上昇させているが、本実施形態では、室外送風ファン13aの送風空気量を低下させることによって、サイクルの低圧側冷媒の圧力を上昇させる。
第1実施形態では、ステップS10の凝固直前保護制御において、低圧側冷媒の温度が凝固直前温度以下になっていることを判定した場合に、圧縮機11の冷媒吐出能力を低下させることによって、サイクルの低圧側冷媒の圧力を上昇させているが、本実施形態では、室外送風ファン13aの送風空気量を低下させることによって、サイクルの低圧側冷媒の圧力を上昇させる。
具体的には、図8のステップS142にて、図3のステップS9で決定した室外送風ファン13aの目標回転数を予め定めた所定量低下させる。すなわち、室外送風ファン13aへ出力する印加電圧を、強制的に室外側熱交換器13における低圧側冷媒の吸熱量を低下させるように変更する。従って、本実施形態では、室外送風ファン13aが吸熱力調整手段を構成する。
これにより、アキュムレータ18に蓄えられる余剰液相冷媒量が増加して、サイクルを循環する実質的な冷媒流量が低下するので、低圧側冷媒の圧力を上昇させることができる。その他の構成および制御フローは第1実施形態と同様である。
従って、本実施形態の暖房運転モードでも、相変化判定手段を構成するステップS101、S103によって、低圧側冷媒の温度が凝固直前温度以下になっていることが判定されると、サイクルの低圧側冷媒の圧力を上昇させることができるので、第1実施形態と全く同様の効果を得ることができる。
(第6実施形態)
本実施形態では、図9のフローチャートに示すように、ステップS10の凝固直前保護制御において、利用側可変絞り機構12の絞り開度を増加させることによって、サイクルの低圧側冷媒の圧力を上昇させる。
本実施形態では、図9のフローチャートに示すように、ステップS10の凝固直前保護制御において、利用側可変絞り機構12の絞り開度を増加させることによって、サイクルの低圧側冷媒の圧力を上昇させる。
具体的には、図9のステップS152にて、図3のステップS9で決定した利用側可変絞り機構12の絞り開度を予め定めた所定量増加させる。すなわち、電動アクチュエータ機構12aへ出力する制御信号を、強制的に利用側可変絞り機構12の絞り開度を増加させるように変更する。
これにより、高圧側から低圧側へ流入する冷媒流量を増加させて、低圧側冷媒の圧力を上昇させることができる。その他の構成および制御フローは第1実施形態と同様である。
従って、本実施形態の暖房運転モードでも、相変化判定手段を構成するステップS101、S103によって、低圧側冷媒の温度が凝固直前温度以下になっていることが判定されると、サイクルの低圧側冷媒の圧力を上昇させることができるので、第1実施形態と全く同様の効果を得ることができる。
(他の実施形態)
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、以下のように種々変形可能である。
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、以下のように種々変形可能である。
(1)第1〜4実施形態では、それぞれ異なる相変化判定手段S101…S133で、低圧側冷媒の温度が凝固直前温度以下になっていることを判定し、さらに、第1、5、6実施形態では、それぞれ異なる手段で、凝固直前保護制御における低圧側冷媒の圧力上昇を行っているが、相変化判定手段S101…S133および低圧側冷媒の圧力を上昇させる手段の組合せは上記の実施形態に限定されない。
例えば、第2実施形態のように、圧縮機11の吸入冷媒圧力Psに基づいて、低圧側冷媒の温度が凝固直前温度以下になっていることを判定し、第5実施形態のように、室外送風ファン13aの送風空気量を低下させることによって、サイクルの低圧側冷媒の圧力を上昇させるようにしてもよい。
さらに、低圧側冷媒の温度が凝固直前温度以下になっていることが判定された際に、圧縮機11の冷媒吐出能力を低下させる手段、室外側熱交換器13における低圧側冷媒の吸熱量を低下させる手段、利用側可変絞り機構12の絞り開度を増加させる手段を組み合わせて低圧側冷媒の圧力を上昇させてもよい。
(2)上述の各実施形態では、圧縮機11として電動圧縮機を採用しているが、圧縮機11として、外部からの制御信号によって吐出容量を可変制御できる可変容量型圧縮機を採用してもよい。この場合は、可変容量型圧縮機の吐出容量を調整する電動アクチュエータが冷媒吐出能力を調整する吐出能力調整手段となる。
(3)上述の各実施形態の相変化判定手段では、例えば、第1、5、6実施形態のステップS101、S103のように、2つの判定値によって、低圧側冷媒の温度が凝固直前温度以下になっているか否かを判定しているが、もちろん、1つの判定値のみを用いて判定してもよい。
(4)上述の各実施形態において、利用側可変絞り機構12および室外側可変絞り機構16を、弁機構を全開させた際に減圧作用を発揮させない全開機能付きとしてもよい。この場合は、第1開閉弁14、第1バイパス通路14a、第2開閉弁17、第2バイパス通路17aを廃止して、冷房運転モードでは、利用側可変絞り機構12を全開させ、暖房運転運転モードでは、室外側可変絞り機構16を全開させるようにしてもよい。
(5)上述の各実施形態では、室外側冷媒温度Thoとして、室外側熱交換器13下流側冷媒の温度を検出しているが、もちろん現実の室外側熱交換器13内の冷媒温度を検出してもよい。さらに、室外側熱交換器13にて熱交換直後の室外空気温度、室外側熱交換器13本体の熱交換フィン表面温度等を検出してもよい。
(6)上述の各実施形態では、ステップS3において、冷暖房切替スイッチ31bの操作信号に基づいて、冷房運転モードおよび暖房運転モードを手動で切替えているが、自動で切替えるようにしてもよい。例えば、内気温Trよりも室内送風空気の目標温度Tsetが低い場合は冷房運転モードとし、内気温Trよりも目標温度Tsetが高い場合は暖房運転モードとしてもよい。
(7)上述の各実施形態では、本発明の冷凍サイクル装置10を車両用空調装置に適用した例を説明したが、本発明の適用はこれに限定されない。例えば、家庭用、業務用の定置型空調装置に適用してもよい。また、冷暖房切替え可能な空調装置のみならず、暖房専用機に適用してもよい。
6…利用側熱交換器、11…圧縮機、11a…電動モータ、
12…利用側可変絞り機構、13…室外側熱交換器、13a…室外送風ファン、
20a…吐出能力制御手段、20b…吸熱量制御手段、20c…絞り開度制御手段、
21…外気温センサ、24…室外側冷媒温度センサ、25…吸入圧力センサ、
26…吸入温度センサ。
12…利用側可変絞り機構、13…室外側熱交換器、13a…室外送風ファン、
20a…吐出能力制御手段、20b…吸熱量制御手段、20c…絞り開度制御手段、
21…外気温センサ、24…室外側冷媒温度センサ、25…吸入圧力センサ、
26…吸入温度センサ。
Claims (10)
- 低圧側から高圧側へ熱量を移動させる冷凍サイクル装置であって、
低圧側冷媒の温度が、冷媒の凝固点に対して僅かに高い凝固直前温度以下になっていることを判定する相変化判定手段(S101、S103、S111、S113、S121、S123、S131、S133)を備え、
前記相変化判定手段(S101…S133)によって前記低圧側冷媒の温度が前記凝固直前温度以下になっていると判定されたときに、前記低圧側冷媒の圧力を上昇させることを特徴とする冷凍サイクル装置。 - 前記冷媒は二酸化炭素であることを特徴とする請求項1に記載の冷凍サイクル装置。
- 冷媒を圧縮して吐出する圧縮機(11)と、
冷媒と熱交換対象流体とを熱交換させる利用側熱交換器(6)と、
前記利用側熱交換器(6)から流出した冷媒を減圧膨張させる利用側減圧手段(12)と、
冷媒と室外空気とを熱交換させる室外側熱交換器(13)とを備え、
前記熱交換対象流体を加熱する運転モードでは、前記利用側熱交換器(6)は、前記圧縮機(11)から吐出された高圧冷媒を放熱させる放熱器として作用し、さらに、前記室外側熱交換器(13)は、前記利用側減圧手段(12)で減圧された前記低圧側冷媒に吸熱させる吸熱器として作用することを特徴とする請求項1または2に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記室外側熱交換器(13)内の冷媒温度に相当する室外側冷媒温度(Tho)を検出する室外側冷媒温度検出手段(24)を備え、
前記相変化判定手段(S101、S103)は、前記室外側冷媒温度(Tho)が予め定めた温度以下になっているときに、前記低圧側冷媒の温度が前記凝固直前温度以下になっていると判定することを特徴とする請求項3に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記圧縮機(11)に吸入される吸入冷媒圧力(Ps)を検出する吸入圧力検出手段(25)を備え、
前記相変化判定手段(S111、S113)は、前記吸入冷媒圧力(Ps)が予め定めた圧力以下になっているときに、前記低圧側冷媒の温度が前記凝固直前温度以下になっていると判定することを特徴とする請求項3に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記圧縮機(11)に吸入される吸入冷媒温度(Ts)を検出する吸入温度検出手段(26)を備え、
前記相変化判定手段(S121、S123)は、前記吸入冷媒温度(Ts)が予め定めた温度以下になっているときに、前記低圧側冷媒の温度が前記凝固直前温度以下になっていると判定することを特徴とする請求項3に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記室外空気の外気温(Tam)を検出する外気温検出手段(21)を備え、
前記相変化判定手段(S131、S133)は、前記外気温(Tam)が予め定めた温度以下になっているときに、前記低圧側冷媒の温度が前記凝固直前温度以下になっていると判定することを特徴とする請求項3に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記圧縮機(11)の冷媒吐出能力を調整する吐出能力調整手段(11a)と、
前記吐出能力調整手段(11a)の作動を制御する吐出能力制御手段(20a)とを備え、
前記吐出能力制御手段(20a)は、前記相変化判定手段(S101…S133)によって前記低圧側冷媒の温度が前記凝固直前温度以下になっていると判定されたときに、前記冷媒吐出能力を低下させることを特徴とする請求項3ないし7のいずれか1つに記載の冷凍サイクル装置。 - 前記室外側熱交換器(13)における前記低圧側冷媒の吸熱量を調整する吸熱量調整手段(13a)と、
前記吸熱量調整手段(13a)の作動を制御する吸熱量制御手段(20b)とを備え、
前記吸熱量制御手段(20b)は、前記相変化判定手段(S101…S133)によって前記低圧側冷媒の温度が前記凝固直前温度以下になっていると判定されたときに、前記吸熱量を低下させることを特徴とする請求項3ないし7のいずれか1つに記載の冷凍サイクル装置。 - 前記利用側減圧手段は、絞り開度を変更可能に構成された可変絞り機構(12)で構成され、
前記可変絞り機構(12)の絞り開度を制御する絞り開度制御手段(20c)を備え、
前記絞り開度制御手段(20c)は、前記相変化判定手段(S101…S133)によって前記低圧側冷媒の温度が前記凝固直前温度以下になっていると判定されたときに、前記絞り開度を増加させることを特徴とする請求項3ないし7のいずれか1つに記載の冷凍サイクル装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007098229A JP2008256249A (ja) | 2007-04-04 | 2007-04-04 | 冷凍サイクル装置 |
DE200810016859 DE102008016859A1 (de) | 2007-04-04 | 2008-04-02 | Kältemittelkreislaufvorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007098229A JP2008256249A (ja) | 2007-04-04 | 2007-04-04 | 冷凍サイクル装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008256249A true JP2008256249A (ja) | 2008-10-23 |
Family
ID=39736425
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007098229A Withdrawn JP2008256249A (ja) | 2007-04-04 | 2007-04-04 | 冷凍サイクル装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008256249A (ja) |
DE (1) | DE102008016859A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012047429A (ja) * | 2010-08-30 | 2012-03-08 | Meiwa:Kk | チラー |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002195677A (ja) | 2000-10-20 | 2002-07-10 | Denso Corp | ヒートポンプサイクル |
-
2007
- 2007-04-04 JP JP2007098229A patent/JP2008256249A/ja not_active Withdrawn
-
2008
- 2008-04-02 DE DE200810016859 patent/DE102008016859A1/de not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012047429A (ja) * | 2010-08-30 | 2012-03-08 | Meiwa:Kk | チラー |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102008016859A1 (de) | 2008-10-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10889163B2 (en) | Heat pump system | |
JP4557031B2 (ja) | 車両用空調装置 | |
JP6332560B2 (ja) | 車両用空調装置 | |
JP6332193B2 (ja) | 車両用空調装置 | |
US10166838B2 (en) | Air conditioner for vehicle | |
JP2011140291A (ja) | 車両用空調装置 | |
WO2013118456A1 (ja) | 車両用空調装置 | |
JP5935625B2 (ja) | 冷凍サイクル制御装置 | |
JP6711258B2 (ja) | 冷凍サイクル装置 | |
JP6191518B2 (ja) | 蒸気圧縮式冷凍サイクル装置 | |
JP2018091536A (ja) | 冷凍サイクル装置 | |
WO2014002441A1 (ja) | ヒートポンプサイクル | |
JP2000203249A (ja) | 空調装置 | |
WO2013145537A1 (ja) | 車両用の空調装置 | |
JP5935714B2 (ja) | 冷凍サイクル装置 | |
JP6375796B2 (ja) | 冷凍サイクル装置 | |
JP6583246B2 (ja) | 電子制御装置 | |
JP6544287B2 (ja) | 空調装置 | |
JP6601307B2 (ja) | 冷凍サイクル装置 | |
JP6369237B2 (ja) | 空調装置 | |
JP2008256249A (ja) | 冷凍サイクル装置 | |
JP2003211947A (ja) | 車両用空調装置 | |
JP5888126B2 (ja) | 車両用空調装置 | |
WO2022038951A1 (ja) | 冷凍サイクル装置 | |
JP6897185B2 (ja) | 空調装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20100706 |