JP2014088151A - Vehicle air conditioner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は車両用空調装置に関する。 The present invention relates to a vehicle air conditioner.
従来、車両用空調装置としては、圧縮器と室内コンデンサと室外コンデンサと室内エバポレータと減圧手段とを有するヒートポンプシステム(蒸気圧縮式冷凍サイクル)が知られている。電気自動車では、エンジン車とは違い、駆動源からの熱を暖房に利用することができないため、このようなヒートポンプシステムが採用されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1記載のヒートポンプシステムでは、冷房時に減圧手段により減圧し膨張した熱媒体を室内エバポレータで熱交換して空気を冷却する冷房用流路と、暖房時に圧縮器により圧縮されて室内コンデンサで熱媒体を熱交換して空気を加熱する暖房用流路とがある。そして、流路切替手段により冷房時、暖房時で流路を切り替えている。
Conventionally, as a vehicle air conditioner, a heat pump system (vapor compression refrigeration cycle) having a compressor, an indoor condenser, an outdoor condenser, an indoor evaporator, and a decompression unit is known. In an electric vehicle, unlike an engine vehicle, heat from a drive source cannot be used for heating, and thus such a heat pump system is employed (see, for example, Patent Document 1). In the heat pump system described in
このようなヒートポンプシステムにおいては、熱媒体を圧縮・膨張させて用いていることから、熱媒体にかかる圧力が冷房用流路及び暖房用流路で異なるため、冷暖房を切り替える時に異音が発生することがあるという問題がある。 In such a heat pump system, since the heat medium is compressed and expanded, the pressure applied to the heat medium differs between the cooling channel and the heating channel. There is a problem that there is.
そこで、本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解決することにあり、空調の運転モードを切り替える時の異音の発生を抑制することができる車両用空調装置を提供しようとするものである。 Therefore, an object of the present invention is to solve the above-described problems of the prior art and to provide a vehicle air conditioner capable of suppressing the generation of abnormal noise when switching the operation mode of air conditioning. is there.
本発明の車両用空調装置は、二次電池からの電力供給により駆動され、熱媒体を圧縮する圧縮手段と、前記熱媒体を減圧させる減圧手段と、前記熱媒体と空気との間で熱交換を行う熱交換器と、暖房時に熱媒体が通過する暖房経路及び冷房時に熱媒体が通過する冷房経路を有する流路と、空調運転モードに応じて流路中の経路を変更するための流路切替弁と、流路切替弁を作動させる制御部とを備え、前記制御部は、前記空調運転モードの切替命令が入力された場合には、前記圧縮手段を停止すると共に、前記経路の圧力差が所定値以下となるまで前記流路切替弁の切替作動を停止することを特徴とする。 The vehicle air conditioner according to the present invention is driven by power supply from a secondary battery, and compresses the heat medium, a decompression means that depressurizes the heat medium, and heat exchange between the heat medium and air. A flow path having a heating path through which the heat medium passes during heating and a cooling path through which the heat medium passes during cooling, and a path for changing the path in the flow path according to the air conditioning operation mode A switching valve and a control unit that operates the flow path switching valve, and when the air conditioning operation mode switching command is input, the control unit stops the compression means, and the pressure difference of the path The switching operation of the flow path switching valve is stopped until is below a predetermined value.
本発明では、前記制御部は、前記空調運転モードの切替命令があった場合には、圧縮手段を停止すると共に、前記経路の圧力差が所定値以下となるまで流路切替弁の切替作動を停止することで、流路切替弁の切替時の熱媒体の圧力差に起因した異音の発生を抑制できる。 In the present invention, when there is a command to switch the air-conditioning operation mode, the control unit stops the compression unit and performs the switching operation of the flow path switching valve until the pressure difference in the path becomes a predetermined value or less. By stopping, it is possible to suppress the generation of noise due to the pressure difference of the heat medium when the flow path switching valve is switched.
本発明の好ましい実施形態としては、前記空調運転モードの切替命令が、冷房運転と暖房運転との切替命令であった場合には、前記圧縮手段を停止すると共に、前記流路の圧力差が所定値以下となるまで前記流路切替弁の切替作動を停止した後、前記流路の圧力差が所定値よりも小さくなった時に前記圧縮手段を再度作動させると共に前記流路切替弁の切替作動を行うことが挙げられる。 As a preferred embodiment of the present invention, when the switching command for the air conditioning operation mode is a switching command for cooling operation and heating operation, the compression means is stopped and the pressure difference in the flow path is predetermined. After the switching operation of the flow path switching valve is stopped until it becomes less than or equal to the value, when the pressure difference in the flow path becomes smaller than a predetermined value, the compression means is operated again and the switching operation of the flow path switching valve is performed. To do.
前記制御部は前記流路における圧力を測定する圧力測定手段を有し、前記制御部は、該圧力測定手段により測定された圧力が所定値以下であれば、前記流路の圧力差が所定値以下であると判定して前記流路切替弁の切替作動を行うことが好ましい。このように圧力を測定することで、簡易に圧力差が所定値以下であると推定し、判定することができる。 The control unit includes a pressure measurement unit that measures a pressure in the flow path, and the control unit determines that a pressure difference in the flow path is a predetermined value if the pressure measured by the pressure measurement unit is equal to or less than a predetermined value. It is preferable to perform the switching operation of the flow path switching valve by determining that it is the following. By measuring the pressure in this way, it is possible to easily estimate and determine that the pressure difference is equal to or less than a predetermined value.
前記制御部は時間測定手段を有し、前記制御部は、冷暖房の切替命令が入力されると該時間測定手段による測定を開始し、測定時間が所定時間を超えたことを前記流路の圧力差が所定値以下であると判定して前記流路切替弁の切替作動を行うと判定することができることが好ましい。このように時間を測定することで、簡易に圧力差が所定値以下であると推定し、判定することができる。 The control unit includes a time measurement unit, and the control unit starts measurement by the time measurement unit when a cooling / heating switching command is input, and determines that the measurement time exceeds a predetermined time. It is preferable that it is possible to determine that the difference is equal to or less than a predetermined value and to perform the switching operation of the flow path switching valve. By measuring the time in this way, it is possible to easily estimate and determine that the pressure difference is equal to or less than a predetermined value.
本発明の車両用空調装置によれば、冷暖房を切り替える時の異音の発生を抑制することができるという優れた効果を奏し得る。 According to the vehicle air conditioner of the present invention, it is possible to achieve an excellent effect that it is possible to suppress the generation of abnormal noise when switching between cooling and heating.
はじめに、本実施形態の車両用空調装置にかかるヒートポンプシステムについて図1を用いて説明する。 First, the heat pump system concerning the vehicle air conditioner of this embodiment is demonstrated using FIG.
車両用空調装置Iは、ヒートポンプシステム1を有する。ヒートポンプシステム1は、電動コンプレッサ(圧縮手段)11、室内コンデンサ(熱交換器)12、室外コンデンサ(熱交換器)13、エバポレータ(熱交換器)14、アキュムレータ15、第1膨張弁(減圧手段)21、第2膨張弁(減圧手段)22を備え、これらはそれぞれ熱媒体の流路を構成する配管16によって接続されている。詳しくは後述するが、ヒートポンプシステム1は、電動コンプレッサ11、室内コンデンサ12、室外コンデンサ13、第2膨張弁22、アキュムレータ15がこの順で配管16により接続されて構成された冷房経路を備える。また、ヒートポンプシステム1は、電動コンプレッサ11、室内コンデンサ12、第1膨張弁21、室外コンデンサ13、アキュムレータ15がこの順で配管16により接続されて構成された暖房経路を備える。
The vehicle air conditioner I has a
また、車両用空調装置Iは、ヒートポンプシステム1を駆動するための制御部10を備えている。制御部10は、熱媒体の圧力を検出するための圧力検出センサ31を有する。圧力検出センサ31は、本実施形態では、室内コンデンサ12と二方電磁弁23との間に設けられている。圧力検出センサ31は、車両電源がオン状態の場合に熱媒体の圧力を検出し、検出された圧力値を制御部10へ送出する。
The vehicle air conditioner I includes a
駆動用二次電池から電力供給を受ける電動コンプレッサ11は、乗員により空調の作動指示が入力されると、制御部10により駆動を開始し、熱媒体を圧縮して高温高圧状態とする。
When the air compressor operation instruction is input by the occupant, the
室内コンデンサ12は、熱媒体と車室内の空気との間で熱交換を行う。室内コンデンサ12は、空調用ハウジング17内に設けられている。空調用ハウジング17内には、図示しないブロアファンと、上述したエバポレータ14、エアミックスダンパ18、PTCヒーター19が設けられている。室内コンデンサ12は、空調用ハウジング17内において、エバポレータ14の下流側に設けられている。また、エアミックスダンパ18は、エバポレータ14と室内コンデンサ12との間に設けられて、暖房時と冷房時とで開閉状態が異なるように構成されている。PTCヒーター19は、室内コンデンサ12よりも下流側に設けられている。室内コンデンサ12を通過した熱媒体は、配管16を介して室外コンデンサ13に送出される。
The
室内コンデンサ12と室外コンデンサ13との間の配管16には、第1膨張弁21と、この第1膨張弁21に対して並列に設けられた二方電磁弁23が設けられている。二方電磁弁23は制御部10によりその開閉が制御される。二方電磁弁23がオン状態となった場合には熱媒体は第1膨張弁21側を流れ、二方電磁弁23がオフ状態となった場合には熱媒体は二方電磁弁23側を流れる。
A
室外コンデンサ13は、熱媒体と車室外の空気との間で熱交換を行う。室外コンデンサ13の下流側には三方電磁弁24が設けてあり、冷暖房時に三方電磁弁24を切り替えることで熱媒体の通過する流路を変更することができる。即ち、室外コンデンサ13を通過した熱媒体は、詳細は後述するように配管16aを介して冷房時にはエバポレータ14に送出し、暖房時には配管16bを介してアキュムレータ15に送出される。本実施形態においては、三方電磁弁24の切替作動は制御部10により制御される。即ち、制御部10により三方電磁弁24がオン状態であると制御されると熱媒体は配管16aを流れ、三方電磁弁24がオフ状態であると制御されると熱媒体は配管16bを流れる。
The
三方電磁弁24とエバポレータ14との間には、第2膨張弁22が設けられている。第2膨張弁22は、減圧手段として機能し、熱媒体を膨張させ減圧させることで熱媒体温度を低下させる。
A
エバポレータ14は、熱媒体と車室内の空気との間で熱交換を行い、車室内へ送る空気を冷却する。
The
アキュムレータ15は、熱媒体のリザーバとして機能する。
The
冷房時におけるヒートポンプシステムの作動について図2を用いて説明する。 The operation of the heat pump system during cooling will be described with reference to FIG.
乗員により冷房指示が入力されると、制御部10が、二方電磁弁23がオフ、三方電磁弁24がオン状態となるようにそれぞれ制御を行うとともに、電動コンプレッサ11を作動させる。
When the cooling instruction is input by the occupant, the
電動コンプレッサ11から、圧縮され、高温高圧になった熱媒体が配管16を通って室内コンデンサ12に入力される。室内コンデンサ12は冷房時には作動しないので、熱媒体は室内コンデンサ12を単に通過する。なお、エアミックスダンパ18は冷房時には室内コンデンサ12に対向するように開閉状態が設定される。
From the
室内コンデンサ12を通過した熱媒体は、二方電磁弁23がオフ状態となっていることから二方電磁弁23側を流れ、室外コンデンサ13に入力される。室外コンデンサ13に入力された熱媒体は、室外コンデンサ13で室外空気と熱交換することで放熱し、熱媒体温度がやや下がる。
The heat medium that has passed through the
次に、室外コンデンサ13からの熱媒体は三方電磁弁24がオン状態であることから、第2膨張弁22に入力されて熱媒体は減圧される。減圧された熱媒体は、温度も低下する。
Next, since the three-
第2膨張弁22からの熱媒体はエバポレータ14に入力される。エバポレータ14で熱媒体は室内空気と熱交換し、室内空気から吸熱して室内空気を冷却する。この冷却された室内空気が冷風として車室内に供給される。
The heat medium from the
エバポレータ14から出力された熱媒体はアキュムレータ15に入力され、その後電動コンプレッサ11に入力されて再度圧縮され、上記と同様に熱媒体は流路を流通する。
The heat medium output from the
次いで、暖房時のヒートポンプシステムの作動を図3を用いて説明する。 Next, the operation of the heat pump system during heating will be described with reference to FIG.
乗員により暖房指示が入力されると、制御部10が、二方電磁弁23がオン、三方電磁弁24がオフとなるようにそれぞれ制御を行うとともに、電動コンプレッサ11を作動させる。
When a heating instruction is input by the occupant, the
電動コンプレッサ11から、圧縮され、高温高圧になった熱媒体が配管16を通って室内コンデンサ12に入力される。室内コンデンサ12は暖房時には作動して、熱媒体は室内コンデンサ12において車室内の空気との間で熱交換を行い、放熱される。放熱された空気は、さらにPTCヒーター19を通過することでより加熱され、この加熱された室内空気が温風として車室内に供給される。なお、この場合には、エアミックスダンパ18は室内コンデンサ12に対向しないように開閉状態が設定される。
From the
室内コンデンサ12を通過した熱媒体は、二方電磁弁23がオン状態となっていることから第1膨張弁21側を流れ、減圧され温度も低下する。この減圧された熱媒体は、室外コンデンサ13に入力される。室外コンデンサ13に流入した熱媒体は、室外コンデンサ13で室外空気と熱交換することで吸熱し、熱媒体温度がやや上がる。
The heat medium that has passed through the
次に、室外コンデンサ13からの熱媒体は三方電磁弁24がオフ状態であることから、アキュムレータ15に流入し、その後電動コンプレッサ11に流入して再度圧縮され、上記と同様に熱媒体は流路を流通する。
Next, since the three-
ところで、このようにヒートポンプシステム1を用いて車室内の空調を行う装置では、熱媒体を圧縮・減圧することでヒートサイクルを利用して冷暖房を行っている。例えば、電動コンプレッサ11で高温高圧状態にした後に、膨張弁で減圧している。この場合に、冷房時及び暖房時では熱媒体の圧力の状態が大きく異なるので、冷暖房が切り換わって各電磁弁を切り替えると熱媒体の圧力状態が変化して熱媒体に圧力差が生じ、この圧力差に起因して熱媒体の流れが変わることで異音が生じることがあるため、これを抑制する必要がある。
By the way, in the apparatus which air-conditions a vehicle interior using the
そこで、本実施形態では、運転状態の切替時に発生する異音を抑制するために、制御部10が運転状態の切替時に圧力制御を行う。以下、詳細に説明する。
Therefore, in the present embodiment, the
制御部10は、空調の運転モードが切り替わった場合、例えば暖房中に冷房へ切り替わった時に電動コンプレッサ11を停止させる。そして、同時に圧力検出センサ31により検出された圧力値を用いて弁切替判定を開始すると共に、タイマーをスタートさせる。
When the air-conditioning operation mode is switched, for example, the
そして、制御部10は、この圧力検出値が所定値以下となるか、又はタイマーが所定値となった場合には、電動コンプレッサ11を再作動させると共に二方電磁弁23及び三方電磁弁24のオン、オフ状態を切り替える。これにより、運転状態が切り替わり、冷房又は暖房が開始される。
When the detected pressure value is equal to or lower than the predetermined value or when the timer reaches the predetermined value, the
このように、制御部10は、圧力検出値が所定値以下となるか、又はタイマーが所定値となった場合であれば、ヒートポンプシステム全体における圧力差が小さくなったと判定して、電動コンプレッサ11の作動を開始すると共に弁切替を行い、運転状態を切り替える。電動コンプレッサ11の作動を一度停止し、その後再始動させることで運転切替時の熱媒体の圧力差による異音を簡易に抑制できる。
As described above, the
具体的に、暖房運転中に冷房運転に切替が行われた場合について図4を用いて説明する。 Specifically, the case where switching to the cooling operation is performed during the heating operation will be described with reference to FIG.
図4に示すように、t=t1で暖房から冷房に運転モードを切り替える指令が制御部に入力される。この場合、すぐに二方電磁弁及び三方電磁弁の弁切替は行われず、電動コンプレッサの作動を停止させる。制御部は、この間圧力検出センサにより検出された圧力値を用いて弁切替判定を行う。 As shown in FIG. 4, at t = t1, a command for switching the operation mode from heating to cooling is input to the control unit. In this case, the two-way solenoid valve and the three-way solenoid valve are not immediately switched, and the operation of the electric compressor is stopped. During this time, the control unit performs valve switching determination using the pressure value detected by the pressure detection sensor.
次いで、t=t2で圧力検出センサにより検出された圧力値が所定値以下となったので、電動コンプレッサの作動を開始するとともに二方電磁弁及び三方電磁弁の弁切替が行われる。この場合にヒートポンプシステムにおける熱媒体の圧力差が所定値以下であると推定されるので、弁切替時における異音の発生を抑制することができる。 Next, since the pressure value detected by the pressure detection sensor at t = t2 becomes equal to or less than the predetermined value, the operation of the electric compressor is started and the two-way solenoid valve and the three-way solenoid valve are switched. In this case, since the pressure difference of the heat medium in the heat pump system is estimated to be equal to or less than a predetermined value, it is possible to suppress the generation of abnormal noise during valve switching.
そして、t=t3で再度冷房から暖房に運転モードを切り替える指令が制御部10に入力されると、再度二方電磁弁及び三方電磁弁の弁切替は行われず、電動コンプレッサの作動を停止させる。制御部は、圧力検出センサ31により検出された圧力値を用いて弁切替判定を行い、t=t4で圧力検出センサにより検出された圧力値が所定値以下となったので、電動コンプレッサの作動を開始するとともに二方電磁弁及び三方電磁弁の弁切替が行われる。この場合にヒートポンプシステムにおける熱媒体の圧力差が所定値以下であるので、弁切替時における異音の発生を抑制することができる。
When a command for switching the operation mode from cooling to heating is input to the
本実施形態では、上述のようにヒートポンプシステムにおける熱媒体の圧力差が所定値以下となった場合に電磁弁を切り替えるので、弁切替時における異音の発生を抑制することができる。 In the present embodiment, the electromagnetic valve is switched when the pressure difference of the heat medium in the heat pump system becomes a predetermined value or less as described above, so that it is possible to suppress the generation of abnormal noise during valve switching.
本実施形態では、ヒートポンプシステムにおける熱媒体の圧力差が異音が発生しない程度に小さくなっているかどうかを熱媒体の圧力を用いて判定したが、これに限定されない。例えば、圧力を用いずに、時間、即ちタイマーのみで弁切替を行ってもよい。即ち、切替時から所定時間経過した場合には、圧力差が小さくなったとして弁切替を行ってもよい。 In the present embodiment, it is determined using the pressure of the heat medium whether or not the pressure difference of the heat medium in the heat pump system is small enough to prevent noise, but the present invention is not limited to this. For example, the valve may be switched only by time, that is, by a timer without using pressure. That is, when a predetermined time has elapsed from the time of switching, the valve switching may be performed on the assumption that the pressure difference has decreased.
本実施形態では、冷暖房を切り替える場合に上述した制御部10による制御が行われるが、これに限定されない。走行中に冷暖房をオフとした場合にも同様の制御を行っても良い。即ち、走行中に冷暖房をオフとした場合にも、すぐに電磁弁の切替を行わずに電動コンプレッサ11を停止させ、ヒートポンプシステム中の圧力値が所定の圧力値以下となった時に電磁弁の切替を行う。これにより、弁切替時における熱媒体の圧力差に起因した異音の発生を抑制することができる。
In the present embodiment, the control by the
本実施形態では、空調運転モードとして冷房時、暖房時のみを説明したがこれに限定されない。空調運転モードには除湿や送風も含まれる。 In the present embodiment, only the cooling and heating modes have been described as the air conditioning operation mode, but the present invention is not limited to this. The air conditioning operation mode includes dehumidification and ventilation.
本発明の車両用空調装置は、弁切替時における熱媒体の圧力差に起因した異音の発生を抑制することができる。従って、車輌製造分野において利用可能である。 The vehicle air conditioner according to the present invention can suppress the generation of abnormal noise due to the pressure difference of the heat medium during valve switching. Therefore, it can be used in the vehicle manufacturing field.
1 ヒートポンプシステム
10 制御部
11 電動コンプレッサ
12 室内コンデンサ
13 室外コンデンサ
14 エバポレータ
15 アキュムレータ
16 配管
17 空調ハウジング
18 エアミックスダンパ
19 ヒーター
21 第1膨張弁
22 第2膨張弁
23 二方電磁弁
24 三方電磁弁
31 圧力検出センサ
I 車両用空調装置
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記制御部は、前記空調運転モードの切替命令が入力された場合には、前記圧縮手段を停止すると共に、前記経路の圧力差が所定値以下となるまで前記流路切替弁の切替作動を停止することを特徴とする車両用空調装置。 Driven by power supply from the secondary battery, compressing means for compressing the heat medium, pressure reducing means for reducing the pressure of the heat medium, a heat exchanger for exchanging heat between the heat medium and air, and during heating A flow path having a heating path through which the heat medium passes and a cooling path through which the heat medium passes during cooling, a flow path switching valve for changing the path in the flow path according to the air conditioning operation mode, and a flow path switching valve A control unit to be operated,
When the air conditioning operation mode switching command is input, the control unit stops the compression unit and stops the switching operation of the flow path switching valve until the pressure difference in the path becomes a predetermined value or less. An air conditioner for a vehicle.
前記制御部は、該圧力測定手段により測定された圧力が所定値以下であれば、前記流路の圧力差が所定値以下であると判定して前記流路切替弁の切替作動を行う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。 The control unit has pressure measuring means for measuring the pressure in the flow path,
If the pressure measured by the pressure measuring means is equal to or less than a predetermined value, the control unit determines that the pressure difference in the flow path is equal to or less than a predetermined value and performs the switching operation of the flow path switching valve. The vehicle air conditioner according to claim 1 or 2, characterized in that
前記制御部は、冷暖房の切替命令が入力されると該時間測定手段による測定を開始し、測定時間が所定時間を超えたことを前記流路の圧力差が所定値以下であると判定して前記流路切替弁の切替作動を行うことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の車両用空調装置。
The control unit has time measuring means,
When the air conditioning switching command is input, the control unit starts measurement by the time measuring unit, determines that the measurement time exceeds a predetermined time, and determines that the pressure difference in the flow path is equal to or less than a predetermined value. The vehicle air conditioner according to any one of claims 1 to 3, wherein the switching operation of the flow path switching valve is performed.
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