JP2014009869A5

JP2014009869A5 -

Info

Publication number: JP2014009869A5
Application number: JP2012146058A
Authority: JP
Filing date: 2012-06-28
Publication date: 2014-09-11

Description

本発明は、上記目的を達成するために案出されたもので、請求項１に記載の発明では、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１）と、圧縮機（１１）から吐出された高圧冷媒と加熱対象流体とを熱交換させて加熱対象流体を加熱する加熱用熱交換器（１２）と、加熱用熱交換器（１２）から流出した冷媒を減圧させる減圧手段（１３）と、減圧手段（１３）にて減圧された低圧冷媒と外気とを熱交換させて低圧冷媒を蒸発させる室外熱交換器（１６）と、サイクルを循環する冷媒流量が不足している冷媒不足状態であることを判定する冷媒不足判定手段（Ｓ２、Ｓ３、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８、Ｓ９）と、圧縮機（１１）の作動を制御する圧縮機制御手段（Ｓ４）とを備え、
冷媒不足判定手段は、外気温（Ｔａｍ）が予め定めた基準外気温（ＫＴａｍ）以上となっている際には、圧縮機（１１）の吐出口から減圧手段（１３）の入口へ至る高圧側冷媒圧力（Ｐｄ）が予め定めた第１基準圧力（ＫＰｄＨ）より低くなっているときに冷媒不足状態であると判定し、さらに、外気温（Ｔａｍ）が基準外気温（ＫＴａｍ）より低くなっている際には、圧縮機（１１）を作動させた状態で高圧側冷媒圧力（Ｐｄ）が予め定めた第２基準圧力（ＫＰｄＬ）より低くなっているときに冷媒不足状態であると判定するように構成され、
圧縮機制御手段は、冷媒不足判定手段が冷媒不足状態であると判定した際に、圧縮機（１１）の冷媒吐出能力を低下させるように構成されているヒートポンプサイクルを特徴としている。

これによれば、冷媒不足判定手段によって冷媒不足状態が判定された際に、圧縮機制御手段が圧縮機（１１）の冷媒吐出能力を低下させるので、冷凍機油の戻り量が減少することによって圧縮機（１１）の耐久寿命に悪影響を与えてしまうことを抑制できる。

さらに、冷媒不足判定手段は、外気温（Ｔａｍ）が基準外気温（ＫＴａｍ）より低くなる低外気温時には、圧縮機（１１）を作動させた状態で高圧側冷媒圧力（Ｐｄ）が第２基準圧力（ＫＰｄＬ）より低くなっているときに冷媒不足状態であると判定する。従って、高圧側冷媒圧力（Ｐｄ）が第２基準圧力（ＫＰｄＬ）より高くなっているときには、低外気温時であっても加熱対象流体を加熱することができる。

さらに、請求項４に記載の発明のように、上述の特徴のヒートポンプサイクルにおいて、室外熱交換器（１６）へ向けて外気を送風する送風機（１６ａ）と、送風機（１６ａ）の作動を制御する送風機制御手段とを備え、送風機制御手段は、外気温（Ｔａｍ）が予め定めた基準温度範囲内になっている際に、送風機（１６ａ）の送風能力を増加させるようになっていてもよい。

ここで、例えば、外気温（Ｔａｍ）が−１０℃〜０℃程度になると、室外熱交換器（１６）に着霜が生じやすい。さらに、室外熱交換器（１６）に着霜が生じると室外熱交換器（１６）にて冷媒が冷却されてしまうため、冷媒不足判定手段が冷媒不足状態を誤判定してしまうおそれがある。

これに対して、本請求項に記載の発明によれば、室外熱交換器（１６）に着霜が生じやすい外気温（Ｔａｍ）になった際に、送風機（１６ａ）の送風能力を増加させて着霜を抑制することができるので、冷媒不足判定手段が冷媒不足状態を誤判定してしまうことを抑制できる。

さらに、請求項５に記載の発明のように、上述の特徴のヒートポンプサイクルにおいて、室外熱交換器（１６）へ向けて外気を送風する送風機（１６ａ）と、送風機（１６ａ）の作動を制御する送風機制御手段とを備え、送風機制御手段は、サイクルの熱負荷の上昇に伴って送風機（１６ａ）の送風能力を増加させるようになっていてもよい。

これに対して、本請求項に記載の発明によれば、サイクルの熱負荷の上昇に伴って送風機（１６ａ）の送風能力を増加させて室外熱交換器（１６）の着霜を抑制することができるので、冷媒不足判定手段が冷媒不足状態を誤判定してしまうことを抑制できる。

そして、空調制御装置は、上記の如く決定された制御信号等を各種空調制御機器へ出力する。その後、操作パネルによって車両用空調装置１の作動停止が要求されるまで、所定の制御周期毎に、検出信号および操作信号の読み込み→目標吹出温度ＴＡＯの算出→各種空調制御機器の作動状態決定→制御電圧および制御信号の出力といった制御ルーチンが繰り返される。なお、このようなルーチンの繰り返しは、本実施形態の空調制御のメインルーチンとして他の運転モード時にも同様に行われる。

従って、冷房モード時のヒートポンプサイクル１０では、圧縮機１１にて圧縮された高圧高温冷媒が、室内凝縮器１２にて室内蒸発器２０通過後の送風空気の一部と熱交換して送風空気の一部が加熱される。さらに、室内凝縮器１２から流出した冷媒は、バイパス通路１４を介して室外熱交換器１６へ流入し、室外熱交換器１６にて送風ファン１６ａから送風された外気と熱交換して放熱する。

なお、このステップＳ３で用いられる第１基準圧力ＫＰｄＨについては、一旦、冷媒不足状態であることが検知された際には、制御ハンチング防止のためのヒステリシスとして、冷媒不足状態でなくなるまで、冷媒不足状態であることが検知される前よりも僅かに高い値を用いてもよい。つまり、一旦、冷媒不足状態であることが検知された際には、冷媒不足状態ではないことの判定値として、第１基準圧力ＫＰｄＨよりも僅かに高い値を用いてもよい。

以上の説明から明らかなように、制御ステップＳ２→Ｓ３では、外気温Ｔａｍが基準外気温ＫＴａｍ以上になっている際には、高圧側冷媒圧力Ｐｄが第１基準圧力ＫＰｄＨより低くなっているときに冷媒不足状態であると判定している。

さらに、本実施形態の冷媒不足判定手段は、外気温Ｔａｍが基準外気温ＫＴａｍより低くなる低外気温時（具体的には０℃以下）でも、圧縮機１１を作動させた状態で高圧側冷媒圧力Ｐｄが第２基準圧力ＫＰｄＬより低くなっているときに冷媒不足状態であると判定する。従って、本実施形態のヒートポンプサイクル１０では、高圧側冷媒圧力Ｐｄが第２基準圧力ＫＰｄＬ以上になっているときには、低外気温時であっても圧縮機１１を作動させて送風空気を加熱することができる。

換言すると、本実施形態のヒートポンプサイクル１０は、
冷媒不足判定手段によって冷媒不足状態であると判定されたことを記憶する冷媒不足記憶手段を備え、
冷媒不足判定手段は、
外気温（Ｔａｍ）が予め定めた基準外気温（ＫＴａｍ）以上になっている際には、圧縮機（１１）の吐出口から減圧手段（１３）の入口へ至る高圧側冷媒圧力（Ｐｄ）が予め定めた第１基準圧力（ＫＰｄＨ）より低くなっているときに冷媒不足状態であると判定し、
さらに、外気温（Ｔａｍ）が基準外気温（ＫＴａｍ）より低くなっており、かつ、冷媒不足記憶手段が冷媒不足状態であると判定されたことを記憶していない際には、圧縮機（１１）を作動させた状態で高圧側冷媒圧力（Ｐｄ）が第２基準圧力（ＫＰｄＬ）より低くなっているときに冷媒不足状態であると判定するように構成されていると表現することもできる。

（２）上述の実施形態では、第１基準圧力ＫＰｄＨおよび第２基準圧力ＫＰｄＬとして固定値を採用した例を説明したが、ＫＰｄＨおよびＫＰｄＬはこれに限定されない。例えば、ＫＰｄＨおよびＫＰｄＬを外気温Ｔａｍに応じて変化する関数値としてもよい。

Claims

冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１）と、
前記圧縮機（１１）から吐出された高圧冷媒と加熱対象流体とを熱交換させて前記加熱対象流体を加熱する加熱用熱交換器（１２）と、
前記加熱用熱交換器（１２）から流出した冷媒を減圧させる減圧手段（１３）と、
前記減圧手段（１３）にて減圧された低圧冷媒と外気とを熱交換させて前記低圧冷媒を蒸発させる室外熱交換器（１６）と、
サイクルを循環する冷媒流量が不足している冷媒不足状態であることを判定する冷媒不足判定手段（Ｓ２、Ｓ３、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８、Ｓ９）と、
前記圧縮機（１１）の作動を制御する圧縮機制御手段（Ｓ４）と、を備え、
前記冷媒不足判定手段は、
外気温（Ｔａｍ）が予め定めた基準外気温（ＫＴａｍ）以上となっている際には、前記圧縮機（１１）の吐出口から前記減圧手段（１３）の入口へ至る高圧側冷媒圧力（Ｐｄ）が予め定めた第１基準圧力（ＫＰｄＨ）より低くなっているときに前記冷媒不足状態であると判定し、
さらに、前記外気温（Ｔａｍ）が前記基準外気温（ＫＴａｍ）より低くなっている際には、前記圧縮機（１１）を作動させた状態で前記高圧側冷媒圧力（Ｐｄ）が予め定めた第２基準圧力（ＫＰｄＬ）より低くなっているときに前記冷媒不足状態であると判定するように構成され、
前記圧縮機制御手段は、前記冷媒不足判定手段が前記冷媒不足状態であると判定した際に、前記圧縮機（１１）の冷媒吐出能力を低下させるように構成されていることを特徴とするヒートポンプサイクル。
さらに、前記冷媒不足状態になっているか否かを記憶しておく記憶部（Ｓ１３）を備え、
前記冷媒不足判定手段は、
前記外気温（Ｔａｍ）が前記基準外気温（ＫＴａｍ）より低くなっており、かつ前記記憶部が前記冷媒不足状態となっていることを記憶しており、さらに、前記高圧側冷媒圧力（Ｐｄ）が予め定めた第２基準圧力（ＫＰｄＬ）より低くなっている際に前記冷媒不足状態であると判定し、
前記外気温（Ｔａｍ）が前記基準外気温（ＫＴａｍ）より低くなっており、かつ前記記憶部が前記冷媒不足状態となっていることを記憶しており、さらに、前記高圧側冷媒圧力（Ｐｄ）が前記第２基準圧力（ＫＰｄＬ）以上となっている際に前記冷媒不足状態でないと判定することを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプサイクル。
前記外気温（Ｔａｍ）が前記基準外気温（ＫＴａｍ）より低くなっており、かつ前記記憶部が前記冷媒不足状態となっていることを記憶している際に前記第２基準圧力（ＫＰｄＬ）として用いられる値は、
前記外気温（Ｔａｍ）が前記基準外気温（ＫＴａｍ）より低くなっており、かつ前記記憶部が前記冷媒不足状態となっていないこと記憶している際に前記第２基準圧力（ＫＰｄＬ）として用いられる値よりも、
高い値に設定されることを特徴とする請求項２に記載にヒートポンプサイクル。
さらに、前記室外熱交換器（１６）へ向けて外気を送風する送風機（１６ａ）と、
前記送風機（１６ａ）の作動を制御する送風機制御手段とを備え、
前記送風機制御手段は、前記外気温（Ｔａｍ）が予め定めた基準温度範囲内になっている際には、前記送風機（１６ａ）の送風能力を増加させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のヒートポンプサイクル。
さらに、前記室外熱交換器（１６）へ向けて外気を送風する送風機（１６ａ）と、
前記送風機（１６ａ）の作動を制御する送風機制御手段とを備え、
前記送風機制御手段は、サイクルの熱負荷の上昇に伴って前記送風機（１６ａ）の送風能力を増加させることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のヒートポンプサイクル。
さらに、前記冷媒不足状態になっているか否かを記憶しておく記憶部（Ｓ１３）を備え、
前記冷媒不足判定手段は、前記外気温（Ｔａｍ）が前記基準外気温（ＫＴａｍ）以上となっており、かつ前記高圧側冷媒圧力（Ｐｄ）が前記第１基準圧力（ＫＰｄＨ）以上となっているときに前記冷媒不足状態でないと判定し、
当該冷媒不足状態ではないとの判定がなされた際には、前記圧縮機（１１）の作動が許可されるとともに、前記記憶部（Ｓ１３）が前記冷媒不足状態となっていないことを記憶することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載のヒートポンプサイクル。