JP2013180743A - 車両用空調装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】熱交換媒体の流動音の増大を抑制しつつ運転切り換えを適切に行なう。
【解決手段】車両用空調装置１０は、電子膨張弁２７から出力された減圧膨張後の熱交換媒体と車室内雰囲気との熱交換を行なうエバポレータ１４と、室内側コンデンサ１６と室外側熱交換器２４とを接続する第１流路３１と、第１流路３１から分岐して電子膨張弁２７に接続された第２流路３６と、第２流路３６に設けられて開閉制御される除湿用電磁弁２８とを備える。制御装置１８は、室内側コンデンサ１６の放熱動作と室外側熱交換器２４およびエバポレータ１４の吸熱動作とによって除湿暖房運転を行なう場合に、閉状態の除湿用電磁弁２８を開く前に電子膨張弁２７の弁開度を所定開度以下に低下させ、電子膨張弁２７の弁開度を所定開度以下に低下させた後に除湿用電磁弁２８を開き、除湿用電磁弁２８を開いた後に電子膨張弁２７の弁開度を所定開度よりも増大させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両用空調装置に関する。
従来、例えば、ヒートポンプサイクルにより除湿暖房運転を行なう空調装置において、気相状態の熱交換媒体が減圧手段（キャピラリーチューブ）によって減圧膨張されると流動音が増大することから、この減圧膨張の実行前に予め熱交換媒体を冷却可能な冷媒（補助の膨張弁を通過して迂回する迂回媒体）を流通させるための冷媒流路（補助バイパス管）を設け、熱交換媒体の温度が高くなることに伴い、この冷媒流路に対する冷媒の導入量を設定する弁（補助の膨張弁）の開度を増大傾向に変化させる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−２５４９５７号公報
ところで、上記従来技術に係る方法によれば、予め熱交換媒体を冷却可能な冷媒を流通させるための冷媒流路および冷媒流路に対する冷媒の導入量を設定する弁を、新たに追加する必要があり、装置構成が複雑化するとともに、装置構成に要する費用が嵩むという問題が生じる。
また、例えば、ヒートポンプサイクルにより除湿暖房運転を行なう空調装置において、暖房運転時または冷房運転時から除湿暖房運転に移行するときなどに熱交換媒体の流路を切り換えることに伴い、熱交換媒体が急激にエバポレータに流れ込む可能性がある装置構成の場合には、流動音が増大する虞があり、流動音の増大を抑制しつつ運転切り換えを適切に行なうことが望まれている。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、熱交換媒体の流動音の増大を抑制しつつ運転切り換えを適切に行なうことが可能な車両用空調装置を提供することを目的としている。
上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の請求項１に係る車両用空調装置は、熱交換媒体を圧縮して出力するコンプレッサ（例えば、実施の形態でのコンプレッサ２１）と、前記コンプレッサから出力された圧縮後の前記熱交換媒体によって放熱可能な室内側コンデンサ（例えば、実施の形態での室内側コンデンサ１６）と、前記室内側コンデンサから流出した前記熱交換媒体と車室外雰囲気との熱交換を行なう室外側熱交換器（例えば、実施の形態での室外側熱交換器２４）と、前記熱交換媒体を減圧膨張させて出力する電子膨張弁（例えば、実施の形態での電子膨張弁２７）と、前記電子膨張弁から出力された減圧膨張後の前記熱交換媒体と車室内雰囲気との熱交換を行なう室内側熱交換器（例えば、実施の形態でのエバポレータ１４）と、前記室内側コンデンサと前記室外側熱交換器とを接続する第１流路（例えば、実施の形態での第１流路３１）と、前記第１流路から分岐して前記電子膨張弁に接続された第２流路（例えば、実施の形態での第２流路３６）と、前記第２流路に設けられて開閉制御される除湿用電磁弁（例えば、実施の形態での除湿用電磁弁２８）と、前記電子膨張弁の弁開度および前記除湿用電磁弁の開閉を制御する制御手段（例えば、実施の形態での制御装置１８）と、を備え、前記制御手段は、前記室内側コンデンサの放熱動作と前記室外側熱交換器および前記室内側熱交換器の吸熱動作とによって除湿暖房運転を行なう場合に、閉状態の前記除湿用電磁弁を開く前に前記電子膨張弁の弁開度を所定開度以下に低下させ、前記電子膨張弁の弁開度を前記所定開度以下に低下させた後に前記除湿用電磁弁を開き、前記除湿用電磁弁を開いた後に前記電子膨張弁の弁開度を前記所定開度よりも増大させる。
本発明の請求項１に係る車両用空調装置によれば、除湿暖房運転において、室内側コンデンサから流出した熱交換媒体を室外側熱交換器および室内側熱交換器に分岐させて流通させるときに、室内側コンデンサから流出した熱交換媒体が除湿用電磁弁と電子膨張弁とを流通して室内側熱交換器に急激に流れ込むことを防止することができる。
これにより、室内側熱交換器における熱交換媒体の流動音の増大を抑制しつつ、除湿用電磁弁を閉状態とする運転（例えば、暖房運転および冷房運転など）から除湿用電磁弁を開状態とする除湿暖房運転への運転切り換えを適切に行なうことができる。
本発明の実施の形態に係る車両用空調装置の構成図である。 本発明の実施の形態に係る車両用空調装置の暖房運転および冷房運転の状態を示す図である。 本発明の実施の形態に係る車両用空調装置の除湿暖房運転の状態を示す図である。 本発明の実施の形態に係る車両用空調装置の除湿暖房運転の処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る車両用空調装置の除湿暖房運転における除湿用電磁弁と電子膨張弁との状態の例を示す図である。
以下、本発明の一実施形態に係る車両用空調装置について添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態による車両用空調装置１０は、例えば車両駆動源としての内燃機関を具備していない電動車両などに搭載され、ヒートポンプサイクルにより除湿暖房運転を実行可能な空調装置であって、図１に示すように、通風ダクト１１の上流側に設けられた空気導入口１１ａから下流側に設けられた空気吹出口１１ｂに向かい、順次、導入口開閉ドア１２と、送風機１３と、エバポレータ１４と、ダンパー１５と、室内側コンデンサ１６と、を備えて構成されている。
さらに、車両用空調装置１０は、エバポレータ１４および室内側コンデンサ１６を備えるヒートポンプサイクル１７と、制御装置１８と、エバポレータセンサ１９と、を備えて構成されている。
通風ダクト１１の空気導入口１１ａは、内気（車室内空気）および外気（車室外空気）を車両用空調装置１０の内部に導入可能に設けられている。
通風ダクト１１の空気吹出口１１ｂは、車両用空調装置１０の内部から車室内へ空気を送風可能に設けられている。
導入口開閉ドア１２は、例えば制御装置１８の制御により開閉制御され、通風ダクト１１内部への内気（車室内空気）および外気（車室外空気）の導入量を変更可能に設けられている。
送風機１３は、例えば制御装置１８の制御により印加される駆動電圧に応じて駆動し、空気導入口１１ａから導入された空気（内気および外気）を通風ダクト１１の上流側から下流側の空気吹出口１１ｂに向かい、つまりエバポレータ１４および室内側コンデンサ１６に向けて送風する。
エバポレータ（室内側熱交換器）１４は、内部に流入した低圧の熱交換媒体と車室内雰囲気との熱交換を行ない、例えば、熱交換媒体が蒸発する際の吸熱によって、通風ダクト１１内のエバポレータ１４を通過する空気を冷却する。
ダンパー１５は、例えば制御装置１８の制御により駆動するモータ（図示略）によって回動可能とされ、送風機１３の送風によってエバポレータ１４を通過した空気の風量のうち、室内側コンデンサ１６に導入される風量と、室内側コンデンサ１６を迂回して車室内へ排出される風量との風量割合を、開度（例えば、室内側コンデンサ１６に向かう通風経路に対する開度）によって調整する。
室内側コンデンサ１６は、内部に流入した高温かつ高圧の熱交換媒体によって放熱可能であって、例えば、通風ダクト１１内の室内側コンデンサ１６に導入される空気を加熱する。
ヒートポンプサイクル１７は、例えば、コンプレッサ２１と、室内側コンデンサ１６と、暖房用絞り弁２２と、暖房用電磁弁２３と、室外側熱交換器２４と、三方弁２５と、気液分離器２６と、電子膨張弁２７と、除湿用電磁弁２８と、を備えて構成されている。
コンプレッサ２１は、例えば制御装置１８の制御により駆動するモータ（図示略）の駆動力によって駆動し、気液分離器２６から気相の熱交換媒体を吸入し、この熱交換媒体を圧縮して、高温かつ高圧の熱交換媒体を室内側コンデンサ１６に吐出する。
室内側コンデンサ１６は、第１流路３１によって室外側熱交換器２４に接続されており、この第１流路３１の室内側コンデンサ１６と室外側熱交換器２４との間には、暖房用絞り弁２２と、暖房用電磁弁２３とが配置されている。
暖房用絞り弁２２は、いわゆる膨張弁であって、室内側コンデンサ１６から排出された熱交換媒体を膨張させ、低温かつ低圧の噴霧状の熱交換媒体を室外側熱交換器２４に吐出する。
暖房用電磁弁２３は、室内側コンデンサ１６と室外側熱交換器２４との間において室内側コンデンサ１６側の第１分岐管３２ａおよび室外側熱交換器２４側の第２分岐管３２ｂを介して暖房用絞り弁２２を迂回する迂回流路３２に設けられ、例えば制御装置１８により開閉制御される。
例えば、暖房用電磁弁２３は、暖房運転または除湿暖房運転の実行時には閉状態とされ、冷房運転の実行時には開状態とされる。
これにより、例えば、暖房運転または除湿暖房運転の実行時には、室内側コンデンサ１６から排出された熱交換媒体は暖房用絞り弁２２を通過して低温かつ低圧の状態で室外側熱交換器２４に流入する。
一方、冷房運転の実行時には、室内側コンデンサ１６から排出された熱交換媒体は暖房用電磁弁２３を通過して高温の状態で室外側熱交換器２４に流入する。
室外側熱交換器２４は、例えば室外側のコンデンサであって、内部に流入した熱交換媒体と車室外雰囲気との熱交換を行なう。
例えば、室外側熱交換器２４は、暖房運転または除湿暖房運転の実行時には、内部に流入する低温かつ低圧の熱交換媒体によって車室外雰囲気から吸熱可能であって、例えば、車室外雰囲気からの吸熱によって熱交換媒体を昇温する。
一方、冷房運転の実行時には、内部に流入する高温の熱交換媒体によって車室外雰囲気へと放熱可能であって、例えば車室外雰囲気への放熱およびコンデンサーファン２４ａの送風によって熱交換媒体を冷却する。
三方弁２５は、室外側熱交換器２４から流出した熱交換媒体を気液分離器２６または電子膨張弁２７に切り換えて吐出するように、室外側熱交換器２４と、気液分離器２６側の合流管３３と、電子膨張弁２７側の第３分岐管３４とに接続され、例えば制御装置１８により切換制御される。
例えば、三方弁２５は、暖房運転または除湿暖房運転の実行時には、室外側熱交換器２４から流出した熱交換媒体を気液分離器２６側の合流管３３の流入口（図示略）に吐出する。
一方、冷房運転の実行時には、室外側熱交換器２４から流出した熱交換媒体を電子膨張弁２７側の第３分岐管３４に吐出する。
気液分離器２６は、合流管３３の流出口（図示略）とコンプレッサ２１の吸入口（図示略）との間に接続され、合流管３３の流出口から流出した熱交換媒体の気液を分離し、気相の熱交換媒体をコンプレッサ２１に吸入させる。
電子膨張弁２７は、分岐管３４とエバポレータ１４の流入口（図示略）との間に接続され、例えば制御装置１８によって制御される弁開度に応じて、第３分岐管３４から流出した熱交換媒体を膨張させ、低温かつ低圧の気液２相の噴霧状の熱交換媒体をエバポレータ１４に吐出する。
エバポレータ１４は、電子膨張弁２７と合流管３３との間に接続され、第３分岐管３４に接続された流入口（図示略）と、合流管３３の流入口（図示略）に接続された流出口（図示略）とを備えている。
除湿用電磁弁２８は、第１流路３１の室内側コンデンサ１６と分岐管３２ａとの間に設けられた第４分岐管３５によって第１流路３１から分岐して第３分岐管３４に接続される第２流路３６に設けられ、例えば制御装置１８により開閉制御される。
例えば、除湿用電磁弁２８は、暖房運転または冷房運転の実行時には閉状態とされ、除湿暖房運転の実行時には開状態とされる。
これにより、例えば、暖房運転または冷房運転の実行時には、室内側コンデンサ１６から排出された熱交換媒体は第１流路３１のみを流通して室外側熱交換器２４に向かい第４分岐管３５を通過する。
一方、除湿暖房運転の実行時には、室内側コンデンサ１６から排出された熱交換媒体は第４分岐管３５において第１流路３１と第２流路３６とに分岐し、一方は第１流路３１を流通して室外側熱交換器２４に向かい、他方は第２流路３６を流通して除湿用電磁弁２８と第３分岐管３４とを通過して電子膨張弁２７に向かう。
制御装置１８は、例えば、適宜のスイッチ（図示略）などを介して操作者により入力された指令信号と、エバポレータセンサ１９から出力された検出結果の信号となどに基づき、車両用空調装置１０の運転を制御し、暖房運転と冷房運転と除湿暖房運転との切り換えを制御する。
エバポレータセンサ１９は、例えば、通風ダクト１１内のエバポレータ１４の下流側の位置に配置され、エバポレータ１４を通過した空気の温度を検出し、検出結果の信号を制御装置１８に出力する。
本実施の形態による車両用空調装置１０は上記構成を備えており、次に、車両用空調装置１０の動作について説明する。
先ず、車両用空調装置１０の暖房運転時においては、例えば図２（Ａ）に示すように、ダンパー１５はエバポレータ１４を通過した空気を室内側コンデンサ１６に導入するように開状態とされ、暖房用電磁弁２３および除湿用電磁弁２８は閉状態とされ、三方弁２５は室外側熱交換器２４を合流管３３の流入口に接続する。
これにより、コンプレッサ２１から吐出された高温かつ高圧の熱交換媒体は、室内側コンデンサ１６における放熱によって通風ダクト１１内の空気を加熱する。
そして、熱交換媒体は、暖房用絞り弁２２によって膨張させられて低温かつ低圧の噴霧状とされ、次に、室外側熱交換器２４において車室外雰囲気から吸熱して気液２相の噴霧状で三方弁２５と合流管３３とを通過して気液分離器２６に流入する。
そして、熱交換媒体は、気液分離器２６において気液分離され、気相の熱交換媒体はコンプレッサ２１に吸入される。
また、車両用空調装置１０の冷房運転時においては、例えば図２（Ｂ）に示すように、ダンパー１５はエバポレータ１４を通過した空気を室内側コンデンサ１６を迂回させるように閉状態とされ、暖房用電磁弁２３は開状態かつ除湿用電磁弁２８は閉状態とされ、三方弁２５は室外側熱交換器２４を第３分岐管３４に接続する。
これにより、コンプレッサ２１から吐出された高温かつ高圧の熱交換媒体は、室内側コンデンサ１６と暖房用電磁弁２３とを通過して、室外側熱交換器２４において車室外雰囲気へと放熱して、三方弁２５とを第３分岐管３４とを通過して電子膨張弁２７に流入する。
そして、熱交換媒体は、電子膨張弁２７によって膨張させられて低温かつ低圧の噴霧状とされ、次に、エバポレータ１４における吸熱によって通風ダクト１１内の空気を冷却する。
そして、熱交換媒体は、合流管３３を通過して気液分離器２６に流入し、気液分離器２６において気液分離され、気相の熱交換媒体はコンプレッサ２１に吸入される。
また、車両用空調装置１０の除湿暖房運転時においては、例えば図３に示すように、ダンパー１５はエバポレータ１４を通過した空気を室内側コンデンサ１６に導入するように開状態とされ、暖房用電磁弁２３は閉状態かつ除湿用電磁弁２８は開状態とされ、三方弁２５は室外側熱交換器２４を合流管３３の流入口に接続する。
これにより、コンプレッサ２１から吐出された高温かつ高圧の熱交換媒体は、室内側コンデンサ１６における放熱によって通風ダクト１１内の空気（つまりエバポレータ１４を通過した空気）を加熱する。
そして、熱交換媒体は、第４分岐管３５において第１流路３１と第２流路３６とに分岐し、一方は第１流路３１を流通して室外側熱交換器２４に向かい、他方は第２流路３６を流通して除湿用電磁弁２８と第３分岐管３４とを通過して電子膨張弁２７に向かう。
すなわち、一方の熱交換媒体は、第４分岐管３５から暖房用絞り弁２２に流入し、暖房用絞り弁２２によって膨張させられて低温かつ低圧の噴霧状とされ、次に、室外側熱交換器２４において車室外雰囲気から吸熱して気液２相の噴霧状で三方弁２５と合流管３３とを通過して気液分離器２６に流入する。
また、他方の熱交換媒体は、第４分岐管３５から電子膨張弁２７に流入し、電子膨張弁２７によって膨張させられて低温かつ低圧の噴霧状とされ、次に、エバポレータ１４における吸熱によって通風ダクト１１内の空気を露点まで冷却することで除湿して、気液２相の状態で合流管３３を通過して気液分離器２６に流入する。
以下に、車両用空調装置１０の運転を、例えば暖房運転または冷房運転などの除湿暖房運転以外の運転の実行状態または停止状態から除湿暖房運転の実行状態へと切り換える際の処理について説明する。
先ず、例えば図４に示すステップＳ０１においては、除湿暖房運転の実行開始が指示されたか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０１の判定処理を繰り返し実行する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０２に進む。
次に、ステップＳ０２においては、例えば図５に示す時刻ｔ１から時刻ｔ２の期間のように、電子膨張弁２７の弁開度を所定開度以下に低下させる。
なお、所定開度は、例えば、この後に閉状態の除湿用電磁弁２８を開状態に切り換えたときに電子膨張弁２７を通過してエバポレータ１４に流入する熱交換媒体の流動音が所定の音量（例えば、車室内の乗員が認知可能な音量など）未満となる弁開度である。
次に、ステップＳ０３においては、例えば図５に示す時刻ｔ２のように、閉状態の除湿用電磁弁２８を開状態に切り換える。
次に、ステップＳ０４においては、例えば、適宜のスイッチ（図示略）などを介して操作者により入力された指令信号と、エバポレータセンサ１９から出力された検出結果の信号となどに基づき、エバポレータ１４における所望の除湿作用を確保するようにして、電子膨張弁２７の弁開度を制御する。
これにより、例えば図５に示す時刻ｔ２から時刻ｔ３の期間のように、時刻ｔ２より徐々に弁開度を開き、すなわち、電子膨張弁２７の弁開度を所定開度よりも増大させて、除湿暖房運転の実行状態となる。
次に、ステップＳ０５においては、除湿暖房運転の実行終了が指示されたか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、上述したステップＳ０４に戻る。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０６に進む。
そして、ステップＳ０６においては、例えば図５に示す時刻ｔ３のように、開状態の除湿用電磁弁２８を閉状態に切り換え、エンドに進む。
上述したように、本実施の形態による車両用空調装置１０によれば、室内側コンデンサ１６とコンプレッサ２１との間で室外側熱交換器２４とエバポレータ（室内側熱交換器）１４とを並列に接続したヒートポンプサイクル１７において、除湿暖房運転の実行時に室内側コンデンサ１６から流出した熱交換媒体を室外側熱交換器２４およびエバポレータ１４に分岐させて流通させるときに、室内側コンデンサ１６から流出した熱交換媒体が除湿用電磁弁２８と電子膨張弁２７とを流通してエバポレータ１４に急激に流れ込むことを防止することができる。
これにより、エバポレータ１４における熱交換媒体の流動音の増大を抑制しつつ、除湿用電磁弁２８を閉状態とする運転（例えば、暖房運転および冷房運転など）から除湿用電磁弁２８を開状態とする除湿暖房運転への運転切り換えを適切に行なうことができる。
なお、上述した実施の形態においては、除湿暖房運転の実行開始時に閉状態の除湿用電磁弁２８を開く前に電子膨張弁２７の弁開度を所定開度以下に低下させるとしたが、これに限定されず、例えば、冷房運転や除湿暖房運転の実行時などにおいて、エバポレータ１４に流れる熱交換媒体の流量を調節してエバポレータ１４の温度を凍結しない状態に保つ温度制御の実行開始時および実行時において、除湿用電磁弁２８を開いた状態で電子膨張弁２７の弁開度を開き側と閉じ側とに繰り返し変更することによってエバポレータ１４に流れる熱交換媒体の流量を調節して、エバポレータ１４における熱交換媒体の流動音の増大を抑制してもよい。
すなわち、この温度制御において、例えば電子膨張弁２７の弁開度を所定開度よりも大きくした状態で除湿用電磁弁２８を開閉制御すると、熱交換媒体がエバポレータ１４に急激に流れ込む虞がある。
これに対して、上述した実施の形態のように、閉状態の除湿用電磁弁２８を開く前に電子膨張弁２７の弁開度を所定開度以下に低下させ、電子膨張弁２７の弁開度を所定開度以下に低下させた後に除湿用電磁弁２８を開き、除湿用電磁弁２８を開いた後に電子膨張弁２７の弁開度を開き側と閉じ側とに繰り返し変更することによって、熱交換媒体がエバポレータ１４に急激に流れ込むことを防止することができる。
１０ 車両用空調装置
１４ エバポレータ（室内側熱交換器）
１６ 室内側コンデンサ
１８ 制御装置
２１ コンプレッサ
２４ 室内側コンデンサ
２７ 電子膨張弁
２８ 除湿用電磁弁
３１ 第１流路
３６ 第２流路

Claims (1)

  1. 熱交換媒体を圧縮して出力するコンプレッサと、
    前記コンプレッサから出力された圧縮後の前記熱交換媒体によって放熱可能な室内側コンデンサと、
    前記室内側コンデンサから流出した前記熱交換媒体と車室外雰囲気との熱交換を行なう室外側熱交換器と、
    前記熱交換媒体を減圧膨張させて出力する電子膨張弁と、
    前記電子膨張弁から出力された減圧膨張後の前記熱交換媒体と車室内雰囲気との熱交換を行なう室内側熱交換器と、
    前記室内側コンデンサと前記室外側熱交換器とを接続する第１流路と、
    前記第１流路から分岐して前記電子膨張弁に接続された第２流路と、
    前記第２流路に設けられて開閉制御される除湿用電磁弁と、
    前記電子膨張弁の弁開度および前記除湿用電磁弁の開閉を制御する制御手段と、を備え、
    前記制御手段は、前記室内側コンデンサの放熱動作と前記室外側熱交換器および前記室内側熱交換器の吸熱動作とによって除湿暖房運転を行なう場合に、
    閉状態の前記除湿用電磁弁を開く前に前記電子膨張弁の弁開度を所定開度以下に低下させ、
    前記電子膨張弁の弁開度を前記所定開度以下に低下させた後に前記除湿用電磁弁を開き、
    前記除湿用電磁弁を開いた後に前記電子膨張弁の弁開度を前記所定開度よりも増大させることを特徴とする車両用空調装置。
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