JP2017198375A - Refrigerant amount shortage detection device and refrigeration cycle device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷凍サイクルにおける冷媒不足を検知する冷媒量不足検知装置、およびそれを備える冷凍サイクル装置に関する。 The present invention relates to a refrigerant shortage detection device that detects refrigerant shortage in a refrigeration cycle, and a refrigeration cycle device including the same.
従来、特許文献1、2には、冷凍サイクルの冷媒不足を検知する冷媒量不足検知装置が記載されている。 Conventionally, Patent Documents 1 and 2 describe a refrigerant quantity shortage detection device that detects a refrigerant shortage in a refrigeration cycle.
特許文献1の従来技術によると、蒸発圧力調整弁にて蒸発器の蒸発圧力が一定に制御されているときに、蒸発器を通過した直後の空気の温度が所定温度よりも高くなった場合、冷媒不足と判定する。 According to the prior art of Patent Document 1, when the evaporation pressure of the evaporator is controlled to be constant by the evaporation pressure adjusting valve, when the temperature of the air immediately after passing through the evaporator becomes higher than a predetermined temperature, Judged as insufficient refrigerant.
特許文献2の従来技術によると、冷凍サイクルの高圧部の冷媒圧力が設定圧力以下の場合、冷媒不足と判定する。 According to the prior art of Patent Document 2, when the refrigerant pressure in the high pressure portion of the refrigeration cycle is equal to or lower than the set pressure, it is determined that the refrigerant is insufficient.
アキュムレータを備える冷凍サイクル装置において、冷媒不足を検知するために上記特許文献1、2の従来技術を適用した場合、冬期等の低温環境下では冷凍サイクル装置の圧縮機の作動信頼性を担保できないという問題がある。以下、その理由を説明する。 In the refrigeration cycle apparatus provided with an accumulator, when the prior arts of Patent Documents 1 and 2 described above are applied to detect refrigerant shortage, the operational reliability of the compressor of the refrigeration cycle apparatus cannot be secured under a low temperature environment such as winter. There's a problem. The reason will be described below.
アキュムレータは、冷凍サイクル装置の蒸発器で熱交換された冷媒の気液を分離する気液分離器である。アキュムレータは、分離された液相冷媒を蓄え、分離された気相冷媒を圧縮機の冷媒吸入口側へ流出させる。アキュムレータによって、圧縮機における液圧縮が抑制される。 An accumulator is a gas-liquid separator which isolate | separates the gas-liquid of the refrigerant | coolant heat-exchanged with the evaporator of the refrigerating-cycle apparatus. The accumulator stores the separated liquid-phase refrigerant and causes the separated gas-phase refrigerant to flow out to the refrigerant suction port side of the compressor. Liquid compression in the compressor is suppressed by the accumulator.
アキュムレータに蓄えられた液相冷媒には冷凍機油が混在している。冷凍機油は、圧縮機を潤滑する潤滑油である。アキュムレータは、液相冷媒中に混在する冷凍機油を気相冷媒とともに圧縮機に戻す。このとき、微量の液相冷媒も冷凍機油とともに圧縮機に戻される。 Refrigerating machine oil is mixed in the liquid phase refrigerant stored in the accumulator. The refrigerating machine oil is a lubricating oil that lubricates the compressor. The accumulator returns the refrigeration oil mixed in the liquid phase refrigerant to the compressor together with the gas phase refrigerant. At this time, a small amount of liquid-phase refrigerant is also returned to the compressor together with the refrigerating machine oil.
アキュムレータに蓄えられた液相冷媒が少なくなるとアキュムレータ内において冷凍機油の濃度が高くなる。そのため、冷凍機油の粘性が高くなる低温環境下において、アキュムレータに蓄えられた液相冷媒が少なくなると圧縮機に冷凍機油を戻せなくなってしまう。 When the liquid phase refrigerant stored in the accumulator decreases, the concentration of the refrigerating machine oil increases in the accumulator. For this reason, if the liquid refrigerant stored in the accumulator decreases in a low temperature environment where the viscosity of the refrigerating machine oil increases, the refrigerating machine oil cannot be returned to the compressor.
一方、特許文献1、2の従来技術では、蒸発器を通過した直後の空気の温度や冷凍サイクルの高圧部の冷媒圧力に基づいて冷媒不足であるか否かを判定するが、蒸発器を通過した直後の空気の温度や冷凍サイクルの高圧部の冷媒圧力に顕著な変化が現れるのは冷凍サイクルの冷媒がかなり少なくなってからである。 On the other hand, in the prior arts of Patent Documents 1 and 2, it is determined whether or not the refrigerant is insufficient based on the temperature of the air immediately after passing through the evaporator or the refrigerant pressure in the high pressure part of the refrigeration cycle. The remarkable change in the temperature of the air immediately after and the refrigerant pressure in the high pressure part of the refrigeration cycle appears after the refrigerant in the refrigeration cycle is considerably reduced.
すなわち、特許文献1、2の従来技術において冷媒不足を検知できる冷媒量は、粘性により冷凍機油をアキュムレータから圧縮機に戻せなくなる冷媒量よりも少ない。そのため、冷媒不足を検知する前に圧縮機に冷凍機油を戻せなくなるおそれがあるので、圧縮機の作動信頼性を担保できない。 That is, the refrigerant amount that can detect refrigerant shortage in the prior arts of Patent Documents 1 and 2 is smaller than the refrigerant amount that makes it impossible to return the refrigeration oil from the accumulator to the compressor due to viscosity. Therefore, since there is a possibility that the refrigeration oil cannot be returned to the compressor before the refrigerant shortage is detected, the operational reliability of the compressor cannot be ensured.
本発明は上記点に鑑みて、アキュムレータを備える冷凍サイクル装置における冷媒不足を適切に判定することを目的とする。 An object of this invention is to determine appropriately the refrigerant | coolant shortage in a refrigerating-cycle apparatus provided with an accumulator in view of the said point.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の冷媒量不足検知装置では、
冷媒を吸入して圧縮して吐出する圧縮機構(11a)を有する圧縮機(11)と、
圧縮機(11)から吐出された冷媒を放熱させる放熱器(12)と、
放熱器で放熱された冷媒を減圧させる減圧部(14)と、
減圧部(14)で減圧された冷媒に吸熱させて冷媒を蒸発させる蒸発器(15、20)と、
蒸発器(15、20)で吸熱された冷媒の気液を分離し、分離された液相冷媒を内部に蓄え、分離された気相冷媒を液相冷媒に混在する潤滑油とともに圧縮機(11)の吸入側へ流出させるアキュムレータ(21)とを備える冷凍サイクル装置(10)において冷媒の不足を検出する冷媒検出装置であって、
アキュムレータ(21)から流出して圧縮機構(11a)に流入する冷媒によって冷却される発熱体(11b、50)の温度に基づいて、冷媒の量が不足しているか否かを判定する判定部(40)を備える。
In order to achieve the above object, the refrigerant shortage detection device according to claim 1,
A compressor (11) having a compression mechanism (11a) for sucking and compressing and discharging refrigerant;
A radiator (12) for radiating the refrigerant discharged from the compressor (11);
A decompression section (14) for decompressing the refrigerant radiated by the radiator;
An evaporator (15, 20) for absorbing the heat of the refrigerant decompressed by the decompression unit (14) and evaporating the refrigerant;
The gas-liquid of the refrigerant absorbed by the evaporator (15, 20) is separated, the separated liquid-phase refrigerant is stored inside, and the separated gas-phase refrigerant is mixed with the lubricating oil mixed in the liquid-phase refrigerant together with the compressor (11 In the refrigeration cycle device (10) provided with an accumulator (21) that flows out to the suction side of the refrigerant detection device,
Based on the temperature of the heating elements (11b, 50) cooled by the refrigerant flowing out of the accumulator (21) and flowing into the compression mechanism (11a), a determination unit that determines whether or not the amount of refrigerant is insufficient ( 40).
これによると、発熱体(11b、50)の温度に基づいて冷媒の量が不足しているか否かを判定するので、アキュムレータ(21)を備える冷凍サイクル装置(10)における冷媒不足を適切に判定できる。発熱体の温度は、アキュムレータ(21)内に蓄えられた液相冷媒の量と相関関係があるからである(後述する図5、図6および図7を参照)。 According to this, since it is determined whether or not the amount of the refrigerant is insufficient based on the temperature of the heating element (11b, 50), it is appropriately determined whether the refrigerant is insufficient in the refrigeration cycle apparatus (10) including the accumulator (21). it can. This is because the temperature of the heating element has a correlation with the amount of the liquid-phase refrigerant stored in the accumulator (21) (see FIGS. 5, 6, and 7 to be described later).
上記目的を達成するため、請求項8に記載の冷凍サイクル装置では、
冷媒を吸入して圧縮して吐出する圧縮機構(11a)を有する圧縮機(11)と、
圧縮機(11)から吐出された冷媒を放熱させる放熱器(12)と、
放熱器で放熱された冷媒を減圧させる減圧部(14)と、
減圧部(14)で減圧された冷媒に吸熱させて冷媒を蒸発させる蒸発器(15、20)と、
蒸発器(15、20)で吸熱された冷媒の気液を分離し、分離された液相冷媒を内部に蓄え、分離された気相冷媒を液相冷媒に混在する潤滑油とともに圧縮機(11)の吸入側へ流出させるアキュムレータ(21)と、
アキュムレータ(21)における気相冷媒の出口から流出して圧縮機構(11a)に流入する冷媒によって冷却される発熱体(11b、50)の温度を検出する温度検出部(43)と、
温度検出部(43)が検出した発熱体(11b、50)の温度に基づいて、冷媒の量が不足しているか否かを判定する判定部(40)とを備える。
In order to achieve the above object, in the refrigeration cycle apparatus according to claim 8,
A compressor (11) having a compression mechanism (11a) for sucking and compressing and discharging refrigerant;
A radiator (12) for radiating the refrigerant discharged from the compressor (11);
A decompression section (14) for decompressing the refrigerant radiated by the radiator;
An evaporator (15, 20) for absorbing the heat of the refrigerant decompressed by the decompression unit (14) and evaporating the refrigerant;
The gas-liquid of the refrigerant absorbed by the evaporator (15, 20) is separated, the separated liquid-phase refrigerant is stored inside, and the separated gas-phase refrigerant is mixed with the lubricating oil mixed in the liquid-phase refrigerant together with the compressor (11 An accumulator (21) that flows out to the suction side of
A temperature detection unit (43) for detecting the temperature of the heating element (11b, 50) cooled by the refrigerant flowing out from the gas-phase refrigerant outlet in the accumulator (21) and flowing into the compression mechanism (11a);
And a determination unit (40) that determines whether or not the amount of the refrigerant is insufficient based on the temperature of the heating element (11b, 50) detected by the temperature detection unit (43).
これにより、請求項1と同様の作用効果を奏することができる。 Thus, the same effect as that of the first aspect can be achieved.
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。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、実施形態について図に基づいて説明する。以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.
(第1実施形態)
図1に示す車両用空調装置1は、車室内を空調対象空間とする空調装置である。車両用空調装置1は、ハイブリッド車両に搭載されている。ハイブリッド車両は、エンジンおよび走行用電動モータから車両走行用の駆動力を得る車両である。
(First embodiment)
A vehicle air conditioner 1 shown in FIG. 1 is an air conditioner that uses a vehicle interior as a space to be air conditioned. The vehicle air conditioner 1 is mounted on a hybrid vehicle. A hybrid vehicle is a vehicle that obtains driving force for vehicle travel from an engine and a travel electric motor.
車両用空調装置1は、冷凍サイクル装置10を有している。冷凍サイクル装置10は、車室内へ送風される空気を冷却あるいは加熱する機能を果たす。
The vehicle air conditioner 1 has a
冷凍サイクル装置10は、冷房モードの冷媒流路、除湿暖房モードの冷媒流路、および暖房モードの冷媒流路を切替可能に構成されている。
The
冷房モードでは、車室内を冷房する冷房運転が行われる。除湿暖房モードでは、車室内を除湿しながら暖房する除湿暖房運転が行われる。暖房モードでは、車室内を除湿することなく暖房する暖房運転が行われる。 In the cooling mode, a cooling operation for cooling the passenger compartment is performed. In the dehumidifying heating mode, a dehumidifying heating operation is performed in which the vehicle interior is heated while dehumidifying. In the heating mode, a heating operation for heating the vehicle interior without dehumidifying is performed.
冷凍サイクル装置10の冷媒はフロン系冷媒である。冷凍サイクル装置10は、高圧冷媒の圧力が冷媒の臨界圧力を越えない亜臨界冷凍サイクルを構成している。冷媒には冷凍機油が混入されている。冷凍機油は、圧縮機11を潤滑する潤滑油である。冷凍機油の一部は冷媒とともにサイクルを循環している。
The refrigerant of the
圧縮機11は、車両のエンジンルーム内に配置されている。圧縮機11は、冷凍サイクル装置10において冷媒を吸入し、圧縮して吐出する。圧縮機11は電動圧縮機である。圧縮機11は、圧縮機構11aと駆動機構11bとを有している。
The
例えば、圧縮機構11aは、吐出容量が固定された固定容量型圧縮機構である。例えば、圧縮機構11aは、スクロール型圧縮機構やベーン型圧縮機構等の各種圧縮機構である。
For example, the
駆動機構11bは、圧縮機構11aを駆動する駆動部である。駆動機構11bは、電動モータとインバータとを有している。
The
電動モータの回転数は、制御装置40から出力される制御信号によって制御される。電動モータは交流モータである。電動モータの回転数制御によって、圧縮機構11aの冷媒吐出能力が変更される。電動モータは、圧縮機構11aの吐出能力変更部である。
The rotation speed of the electric motor is controlled by a control signal output from the
インバータは、車両のバッテリから供給された直流電力を交流電力に変換して電動モータに出力する電力変換装置である。電動モータおよびインバータは、作動に伴って発熱する発熱体である。電動モータおよびインバータは、圧縮機11に吸入される低温の冷媒によって冷却されるようになっている。
The inverter is a power conversion device that converts DC power supplied from a vehicle battery into AC power and outputs the AC power to an electric motor. The electric motor and the inverter are heating elements that generate heat when operated. The electric motor and the inverter are cooled by a low-temperature refrigerant sucked into the
圧縮機11の吐出口側には、室内凝縮器12の入口側が接続されている。室内凝縮器12は、室内空調ユニット30のケーシング31内に配置されている。室内凝縮器12は、圧縮機11から吐出された高圧冷媒を放熱させる放熱部である。室内凝縮器12は、室内蒸発器20を通過した空気を加熱する加熱用熱交換器である。
The inlet side of the
室内凝縮器12の出口側には第1冷媒通路13が接続されている。第1冷媒通路13は、室内凝縮器12から流出した冷媒を室外熱交換器15へ導く通路である。第1冷媒通路13には第1膨張弁14が配置されている。第1膨張弁14は、第1冷媒通路13の通路面積を変更可能な第1絞り部である。
A
第1膨張弁14は、室内凝縮器12で熱交換された冷媒を減圧させる減圧部である。第1膨張弁14は、弁体と電動アクチュエータとを有する電気式可変絞り機構である。弁体は、絞り開度を変更可能に構成されている。電動アクチュエータは、弁体の絞り開度を変化させるステッピングモータである。
The
第1膨張弁14は、全開機能付き可変絞り機構である。第1膨張弁14は、絞り開度を全開した際に第1冷媒通路13を全開する。第1膨張弁14は、第1冷媒通路13を全開にすることで冷媒の減圧作用を発揮させないようにすることができる。第1膨張弁14の作動は、制御装置40から出力される制御信号によって制御される。
The
第1膨張弁14の出口側には、室外熱交換器15の入口側が接続されている。室外熱交換器15は、冷媒と外気とを熱交換させる冷媒外気熱交換器である。冷媒は、室外熱交換器15の内部を流通する。外気は、車室外の空気である。室外熱交換器15には、外気が送風ファン23から送風される。
The inlet side of the outdoor heat exchanger 15 is connected to the outlet side of the
室外熱交換器15は、暖房モード時等には、冷媒を蒸発させる蒸発器として機能する。室外熱交換器15は、暖房モード時等には、第1膨張弁14で減圧された冷媒に外気から吸熱させる吸熱部として機能する。室外熱交換器15は、冷房モード時等には、冷媒を凝縮させる凝縮器として機能する。室外熱交換器15は、冷房モード時等には、冷媒を放熱させる放熱器として機能する。
The outdoor heat exchanger 15 functions as an evaporator that evaporates the refrigerant in the heating mode or the like. The outdoor heat exchanger 15 functions as a heat absorption part that causes the refrigerant decompressed by the
室外熱交換器15の出口側には、第2冷媒通路16および第3冷媒通路18が接続されている。第2冷媒通路16は、室外熱交換器15から流出した冷媒をアキュムレータ21を介して圧縮機11の吸入側へ導く。第3冷媒通路18は、室外熱交換器15から流出した冷媒を第2膨張弁19、室内蒸発器20およびアキュムレータ21を介して圧縮機11の吸入側へ導く。
A
第2冷媒通路16は、第2膨張弁19に対して並列に冷媒が流れる並列冷媒通路である。第2冷媒通路16には、第1開閉弁17が配置されている。第1開閉弁17は、第2冷媒通路16を開閉する開閉部である。第1開閉弁17は電磁弁である。第1開閉弁17の作動は、制御装置40から出力される制御信号によって制御される。
The second
第1開閉弁17が開いている場合、冷媒が第2冷媒通路16を通過する際に生ずる圧力損失は、冷媒が第3冷媒通路18を通過する際に生ずる圧力損失に対して小さい。第3冷媒通路18には、第2膨張弁19が配置されているからである。
When the first on-off
したがって、第1開閉弁17が開いている場合、室外熱交換器15から流出した冷媒は第2冷媒通路16側に流れ、第1開閉弁17が閉じている場合、室外熱交換器15から流出した冷媒は第3冷媒通路18側に流れる。
Therefore, when the first on-off
第1開閉弁17は、第2冷媒通路16を開閉することによってサイクル構成を切り替える機能を果たす。第1開閉弁17は、第2冷媒通路16を開閉することによって、サイクルを循環する冷媒の流路を切り替える機能を果たす。第1開閉弁17は、冷媒の流路を切り替える冷媒流路切替部を構成している。
The first on-off
第3冷媒通路18には第2膨張弁19が配置されている。第2膨張弁19は、冷媒を減圧させる減圧部である。第2膨張弁は、第3冷媒通路18の通路面積を変更可能に構成された第2絞り部である。
A
第2膨張弁19は、弁体と電動アクチュエータとを有する電気式可変絞り機構である。弁体は、絞り開度を変更可能に構成されている。電動アクチュエータは、弁体の絞り開度を変化させるステッピングモータである。
The
第2膨張弁19は、全開機能付き可変絞り機構である。第2膨張弁19は、絞り開度を全開した際に第3冷媒通路18を全開する。第2膨張弁19は、第3冷媒通路18を全開にすることで冷媒の減圧作用を発揮させないようにすることができる。第2膨張弁19の作動は、制御装置40から出力される制御信号によって制御される。
The
第2膨張弁19の出口側には、室内蒸発器20の入口側が接続されている。室内蒸発器20は、室内空調ユニット30のケーシング31内のうち、室内凝縮器12の空気流れ上流側に配置されている。
The inlet side of the
室内蒸発器20は、冷媒を、室内凝縮器12通過前の空気と熱交換させて蒸発させる蒸発器である。室内蒸発器20は、吸熱作用を発揮させることにより空気を冷却する吸熱用熱交換器である。
The
室内蒸発器20の冷媒出口側には、アキュムレータ21の入口側が接続されている。アキュムレータ21は、室内蒸発器20から流出した冷媒の気液を分離して、冷凍サイクル装置10の余剰冷媒を蓄える気液分離器である。
The inlet side of the
アキュムレータ21の気相冷媒出口には、圧縮機11の吸入口側が接続されている。アキュムレータ21は、圧縮機11に液相冷媒が吸入されることを抑制し、圧縮機11における液圧縮を抑制する機能を果たす。
The suction port side of the
アキュムレータ21から流出した冷媒は、圧縮機11の駆動機構11b(すなわち電動モータおよびインバータ)を冷却した後、圧縮機11の圧縮機構11aに吸入される。
The refrigerant flowing out of the
アキュムレータ21に蓄えられた液相冷媒には、圧縮機構11aを潤滑する冷凍機油が混在している。アキュムレータ21には、液相冷媒中に混在する冷凍機油を圧縮機構11aに戻す図示しない油戻し穴が形成されている。液相冷媒中に混在する冷凍機油は、油戻し穴を介して圧縮機構11aの吸入側へ戻されるようになっている。
The liquid refrigerant stored in the
室内空調ユニット30は、車室内最前部の計器盤の内側に配置されている。ケーシング31は、室内空調ユニット30の外殻を形成している。ケーシング31内には、送風機32、室内凝縮器12および室内蒸発器20等が収容されている。
The indoor
ケーシング31は空気通路を形成している。ケーシング31は、ある程度の弾性を有し、強度的にも優れた樹脂にて成形されている。例えば、ケーシング31はポリプロピレンにて成形されている。
The
ケーシング31内の空気流れ最上流側には内外気切替装置33が配置されている。内外気切替装置33は、内気と外気とを切替導入する。内気は、車室内の空気である。
An inside / outside
内外気切替装置33には内気導入口および外気導入口が形成されている。内気導入口は、ケーシング31内に内気を導入させる。外気導入口は、ケーシング31内に外気を導入させる。内外気切替装置33の内部には内外気切替ドアが配置されている。内外気切替ドアは、内気導入口および外気導入口の開口面積を連続的に調整して、内気の風量と外気の風量との風量割合を変化させる。
The inside / outside
内外気切替装置33の空気流れ下流側には送風機32が配置されている。送風機32は、内外気切替装置33を介して導入された空気を車室内に向けて送風する。送風機32は、遠心多翼ファン32aと電動モータ32bとを有する電動送風機である。
A
遠心式多翼ファン32aは、車室内へ空気を送風する送風部である。遠心多翼ファン32aはシロッコファンである。電動モータ32bは遠心多翼ファン32aを駆動する。電動モータ32bの回転数は、制御装置40から出力される制御電圧によって制御される。送風機32の送風量は、制御装置40によって制御される。
The centrifugal
送風機32の空気流れ下流側には、室内蒸発器20および室内凝縮器12が、空気の流れに対して、この順に配置されている。室内蒸発器20は、室内凝縮器12に対して、空気の流れ方向上流側に配置されている。
On the downstream side of the air flow of the
ケーシング31内には冷風バイパス通路35が形成されている。冷風バイパス通路35は、室内蒸発器20を通過した空気を室内凝縮器12を迂回させて流す通路である。
A cold
室内蒸発器20の空気流れ下流側であって、かつ室内凝縮器12の空気流れ上流側には、エアミックスドア36が配置されている。エアミックスドア36は、室内蒸発器20通過後の空気のうち、室内凝縮器12を通過させる空気と冷風バイパス通路35を通過させる空気との風量割合を調整する風量割合調整部である。エアミックスドア36は、送風機32の送風量のうち、室内凝縮器12で加熱される空気の風量と、残余の風量との割合を調整する。
An
室内凝縮器12の空気流れ下流側および冷風バイパス通路35の空気流れ下流側には、混合空間が設けられている。混合空間は、室内凝縮器12を通過した空気と冷風バイパス通路35を通過した空気とを混合させる空間である。
A mixing space is provided on the air flow downstream side of the
ケーシング31の空気流れ最下流側には、吹出口が配置されている。吹出口は、混合空間にて混合された空調風を車室内へ向けて吹き出す。吹出口は、フェイス吹出口、フット吹出口およびデフロスタ吹出口である。フェイス吹出口は、車室内の乗員の上半身へ空調風を吹き出す。フット吹出口は、乗員の足元へ空調風を吹き出す。デフロスタ吹出口は、車両前面窓ガラス内側面へ空調風を吹き出す。
An air outlet is disposed on the most downstream side of the air flow in the
エアミックスドア36が、室内凝縮器12を通過させる空気と冷風バイパス通路35を通過させる空気との風量割合を調整することで、混合空間にて混合された空調風の温度が調整され、各吹出口から吹き出される空調風の温度が調整される。
The
エアミックスドア36はサーボモータ37によって駆動される。サーボモータ37の作動は、制御装置40から出力される制御信号によって制御される。制御装置40がサーボモータ37の作動を制御することによって、エアミックスドア36の開度が0%から100%の範囲で調整される。
The
エアミックスドア36の開度が0%に調整されると最大冷房状態になる。すなわち、エアミックスドア36の開度が0%に調整されると、エアミックスドア36は冷風バイパス通路35を全開し、室内凝縮器12側の空気通路を全閉する。エアミックスドア36の開度が100%に調整されると最大暖房状態になる。すなわち、エアミックスドア36の開度が100%に調整されると、エアミックスドア36は冷風バイパス通路35を全閉し、室内凝縮器12側の空気通路を全開する。
When the opening degree of the
フェイス吹出口、フット吹出口およびデフロスタ吹出口の空気流れ上流側には、フェイスドア、フットドアおよびデフロスタドアが配置されている。フェイスドアは、フェイス吹出口の開口面積を調整する。フットドアは、フット吹出口の開口面積を調整する。デフロスタドアは、デフロスタ吹出口の開口面積を調整する。 A face door, a foot door, and a defroster door are arranged on the upstream side of the air flow of the face outlet, the foot outlet, and the defroster outlet. The face door adjusts the opening area of the face outlet. The foot door adjusts the opening area of the foot outlet. The defroster door adjusts the opening area of the defroster outlet.
フェイスドア、フットドアおよびデフロスタドアは、吹出口モードを切り替える吹出口モード切替部である。フェイスドア、フットドアおよびデフロスタドアは、リンク機構等を介してサーボモータによって駆動される。サーボモータの作動は、制御装置40から出力される制御信号によって制御される。
The face door, foot door, and defroster door are air outlet mode switching units that switch the air outlet mode. The face door, foot door, and defroster door are driven by a servo motor via a link mechanism or the like. The operation of the servo motor is controlled by a control signal output from the
制御装置40は、CPU、ROM、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ている。制御装置40は、ROM内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、出力側に接続された各種制御機器の作動を制御する。
The
制御装置40は、冷凍サイクル装置において冷媒の不足を検出する冷媒量不足検知装置を構成している。制御装置40は、冷媒の量が不足しているか否かを判定する判定部である。
The
制御装置40の入力側には、内気センサ、外気センサ41、日射センサ、蒸発器温度センサ、吐出温度センサ、高圧圧力センサおよび出口冷媒温度センサ42等の種々の空調制御用のセンサ群が接続されている。
Various air conditioning control sensor groups such as an inside air sensor, an
内気センサは、車室内温度Trを検出する。外気センサ41は、外気温Tamを検出する。日射センサは、車室内の日射量Tsを検出する。蒸発器温度センサは、室内蒸発器20からの吹出空気温度(蒸発器温度)Teを検出する。吐出温度センサは、圧縮機11から吐出された冷媒の温度Tdを検出する。高圧圧力センサは、室内凝縮器12の冷媒圧力Phを検出する。出口冷媒温度センサ42は、室外熱交換器15の出口側の冷媒の温度を検出する。
The inside air sensor detects the passenger compartment temperature Tr. The
さらに、制御装置40の入力側には、発熱体温度センサ43が接続されている。発熱体温度センサ43は、圧縮機11の駆動機構11bの温度を検出する発熱体温度検出部である。具体的には、発熱体温度センサ43は、駆動機構11bのうち電動モータまたはインバータの温度を検出する。以下では、発熱体温度センサ43が検出した温度を発熱体温度と言う。
Further, a heating
制御装置40には、各種操作スイッチからの操作信号が入力される。各種操作スイッチは、操作パネルに設けられている。操作パネルは、車室内前部の計器盤付近に配置されている。
Operation signals from various operation switches are input to the
各種操作スイッチは、エアコンスイッチ、温度設定スイッチ等である。エアコンスイッチは、室内空調ユニット30にて空気の冷却を行うか否かを設定するための操作スイッチである。温度設定スイッチは、車室内の設定温度を設定するための操作スイッチである。
The various operation switches are an air conditioner switch, a temperature setting switch, and the like. The air conditioner switch is an operation switch for setting whether or not to cool the air in the indoor
制御装置40は、その出力側に接続された各種制御機器の作動を制御する制御部が一体に構成されたものである。制御装置40のうちそれぞれの制御機器の作動を制御するソフトウェアおよびハードウェアは、それぞれの制御機器の作動を制御する制御部を構成している。
The
例えば、圧縮機11の電動モータを制御するソフトウェアおよびハードウェアは、吐出能力制御部を構成している。第1膨張弁14を制御するソフトウェアおよびハードウェアは、第1絞り制御部を構成している。第2膨張弁19を制御するソフトウェアおよびハードウェアは、第2絞り制御部を構成している。第1開閉弁17を制御するソフトウェアおよびハードウェアは、流路切替制御部を構成している。エアミックスドア36駆動用のサーボモータ37を制御するソフトウェアおよびハードウェアは、エアミックスドア制御部を構成している。
For example, software and hardware that control the electric motor of the
次に、上記構成における本実施形態の車両用空調装置1の作動について説明する。本実施形態の車両用空調装置1では、前述の如く、車室内を冷房する冷房モード、車室内を暖房する暖房モード、車室内を除湿しながら暖房する除湿暖房モードに切り替えることができる。 Next, the operation of the vehicle air conditioner 1 of the present embodiment having the above configuration will be described. As described above, the vehicle air conditioner 1 of the present embodiment can be switched to the cooling mode for cooling the passenger compartment, the heating mode for heating the passenger compartment, and the dehumidifying and heating mode for heating while dehumidifying the passenger compartment.
各運転モードの切替制御処理について図2および図3に基づいて説明する。図2および図3は、本実施形態の車両用空調装置1の制御装置40が実行する制御処理の流れを示すフローチャートである。
Switching control processing for each operation mode will be described with reference to FIGS. 2 and 3 are flowcharts showing a flow of control processing executed by the
図2のフローチャートでは、冷房モード、除湿暖房モードおよび暖房モードの切り替えを行う。図3のフローチャートでは、冷媒が不足しているか否かの判定を行う。 In the flowchart of FIG. 2, the cooling mode, the dehumidifying heating mode, and the heating mode are switched. In the flowchart of FIG. 3, it is determined whether or not the refrigerant is insufficient.
なお、図2および図3のフローチャートは、空調制御のメインルーチンに対するサブルーチンとして実行される。図2および図3の各制御ステップは、制御装置40が有する各種の機能実現部を構成している。
2 and 3 are executed as a subroutine for the main routine of air conditioning control. Each control step in FIG. 2 and FIG. 3 constitutes various function realization units that the
まず、図2のフローチャートにおけるステップS10では、制御装置40が上述のセンサ群の検出信号および操作パネルの操作信号を読み込む。ステップS20では、読み込んだ検出信号および操作信号の値に基づいて、目標吹出温度TAOを以下の数式に基づいて算出する。目標吹出温度TAOは、車室内へ吹き出す吹出空気の目標温度である。
TAO=Kset×Tset−Kr×Tr−Kam×Tam−Ks×Ts+C
Tsetは温度設定スイッチによって設定された車室内設定温度、Trは内気センサによって検出された車室内温度(内気温)、Tamは外気センサ41によって検出された外気温、Tsは日射センサによって検出された日射量である。Kset、Kr、Kam、Ksは制御ゲインであり、Cは補正用の定数である。
First, in step S10 in the flowchart of FIG. 2, the
TAO = Kset * Tset-Kr * Tr-Kam * Tam-Ks * Ts + C
Tset is the vehicle interior set temperature set by the temperature setting switch, Tr is the vehicle interior temperature (inside air temperature) detected by the inside air sensor, Tam is the outside air temperature detected by the
ステップS20では、制御装置40は、目標吹出温度TAOに基づいて、予め記憶された制御マップを参照して、室内凝縮器12の目標吹出温度TAVOを決定する。
In step S20, the
ステップS30では、操作パネルのエアコンスイッチがオンされているか否かを判定する。その結果、エアコンスイッチがオフと判定された場合、ステップS40へ進み、運転モードを暖房モードに決定する。エアコンスイッチがオンと判定された場合、ステップS50へ移行する。 In step S30, it is determined whether or not the air conditioner switch on the operation panel is turned on. As a result, when it is determined that the air conditioner switch is off, the process proceeds to step S40, and the operation mode is determined to be the heating mode. When it is determined that the air conditioner switch is on, the process proceeds to step S50.
ステップS50では、目標凝縮器吹出温度TAVOが冷房基準温度αより小さいか否かを判定する。冷房基準温度αは、予め定められて制御装置40に記憶されている。目標凝縮器吹出温度TAVOが冷房基準温度αよりも低いと判定された場合、ステップS60へ進み、運転モードを冷房モードに決定する。目標凝縮器吹出温度TAVOが冷房基準温度α以上であると判定された場合、ステップS70へ進み、運転モードを除湿暖房モードに決定する。
In step S50, it is determined whether the target condenser outlet temperature TAVO is lower than the cooling reference temperature α. The cooling reference temperature α is determined in advance and stored in the
このようにして、各運転モードを、車両用空調装置1の運転環境に応じて、暖房モード、冷房モードおよび除湿暖房モードを適切に切り替えることができる。 In this way, each operation mode can be appropriately switched between the heating mode, the cooling mode, and the dehumidifying heating mode according to the operating environment of the vehicle air conditioner 1.
次に、暖房モード、冷房モードおよび除湿暖房モードにおける作動について説明する。 Next, operations in the heating mode, the cooling mode, and the dehumidifying heating mode will be described.
(A)暖房モード
暖房モードでは、制御装置40が、第1開閉弁17にて第2冷媒通路16を開く。これにより、冷凍サイクル装置10では、図1の黒塗矢印で示すように冷媒が流れる冷媒流路に切り替えられる。
(A) Heating Mode In the heating mode, the
この冷媒流路の構成で、制御装置40が、目標吹出温度TAO、目標凝縮器吹出温度TAVO、センサ群の検出信号等に基づいて、制御装置40に接続された各種制御機器の作動状態(各種制御機器へ出力する制御信号)を決定する。
With this refrigerant flow path configuration, the
例えば、圧縮機11の回転数、すなわち圧縮機11の電動モータに出力される制御信号については、以下のように決定される。まず、目標凝縮器吹出温度TAVOと凝縮器吹出空気温度TAVとの偏差に基づいて、フィードバック制御手法を用いて、車室内へ吹き出される吹出空気温度が目標吹出温度TAOに近づくように圧縮機11の電動モータに出力される制御信号が決定される。これにより、圧縮機11の回転数、換言すれば圧縮機11の冷媒吐出能力が決定される。
For example, the rotational speed of the
第1膨張弁14の開度、すなわち第1膨張弁14へ出力される制御信号については、第1膨張弁14へ流入する冷媒の過冷却度が、サイクルの成績係数COPを最大値に近づけるように予め定められた目標過冷却度に近づくように決定される。
Regarding the opening degree of the
エアミックスドア36の開度、すなわちエアミックスドア36のサーボモータへ出力される制御信号については、エアミックスドア36が冷風バイパス通路35を閉塞し、室内蒸発器20を通過後の空気の全流量が室内凝縮器12の空気通路を通過するように決定される。すなわち、暖房モードでは、エアミックスドア36の開度が100%に決定されて、エアミックスドア36が最大暖房状態の位置に操作される。
Regarding the opening degree of the
送風機32の風量、すなわち送風機32の電動モータ32bへ出力される制御信号については、凝縮器吹出空気温度TAVに応じて決定される。
The air volume of the
そして、上記の如く決定された制御信号等を各種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、所定の周期毎に運転モードの決定処理→各種制御機器の作動状態の決定→制御信号等の出力といった制御ルーチンが繰り返される。なお、このような制御ルーチンの繰り返しは、他の運転モード時にも同様に行われる。 Then, the control signal determined as described above is output to various control devices. Thereafter, until the operation stop of the vehicle air conditioner 1 is requested by the operation panel, a control routine such as operation mode determination processing → determination of operation states of various control devices → output of control signals and the like is repeated at predetermined intervals. . Such a control routine is repeated in the other operation modes.
したがって、暖房モード時の冷凍サイクル装置10では、圧縮機11から吐出された高圧冷媒が室内凝縮器12に流入する。室内凝縮器12に流入した冷媒は、送風機32から送風されて室内蒸発器20を通過した空気と熱交換して放熱する。これにより、車室内へ送風される空気が加熱される。
Therefore, in the
室内凝縮器12から流出した冷媒は、第1冷媒通路13を介して第1膨張弁14に流入し、第1膨張弁14にて低圧冷媒となるまで減圧膨張される。そして、第1膨張弁14にて減圧された低圧冷媒は、室外熱交換器15に流入して、送風ファンによって送風された外気から吸熱する。室外熱交換器15から流出した冷媒は、第2冷媒通路16を介して、アキュムレータ21へ流入して気液分離される。
The refrigerant flowing out of the
そして、アキュムレータ21にて分離された気相冷媒が圧縮機11の吸入側から吸入されて再び圧縮機11にて圧縮される。なお、アキュムレータ21にて分離された液相冷媒は、サイクルが要求されている冷凍能力を発揮するために必要としていない余剰冷媒としてアキュムレータ21の内部に蓄えられる。なお、第3冷媒通路18は、第2膨張弁19にて閉鎖されているため、室内蒸発器20には冷媒が流入しない。
The gas-phase refrigerant separated by the
以上の如く、暖房モードでは、室内凝縮器12にて圧縮機11から吐出された高圧冷媒の有する熱を空気に放熱させて、加熱された空気を車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の暖房を実現することができる。
As described above, in the heating mode, the heat of the high-pressure refrigerant discharged from the
(B)冷房モード
冷房モードでは、制御装置40が、第1開閉弁17にて第2冷媒通路16を閉じる。さらに、第1膨張弁14にて第1冷媒通路13を全開状態とする。これにより、冷凍サイクル装置10では、図1の白抜矢印で示すように冷媒が流れる冷媒流路に切り替えられる。
(B) Cooling Mode In the cooling mode, the
この冷媒流路の構成で、制御装置40が、目標吹出温度TAO、センサ群の検出信号等に基づいて、制御装置40に接続された各種制御機器の作動状態、すなわち各種制御機器へ出力する制御信号を決定する。
With the configuration of the refrigerant flow path, the
例えば、圧縮機11の冷媒吐出能力、すなわち圧縮機11の電動モータに出力される制御信号については、以下のように決定される。まず、目標吹出温度TAOに基づいて、予め制御装置40に記憶された制御マップを参照して、室内蒸発器20から吹き出される空気の目標蒸発器吹出温度TEOを決定する。したがって、制御装置40が実行する制御ルーチンのうち、この目標蒸発器吹出温度TEOを決定する制御ステップが目標蒸発器吹出温度決定部を構成する。
For example, the refrigerant discharge capacity of the
そして、この目標蒸発器吹出温度TEOと蒸発器温度センサの検出値との偏差に基づいて、フィードバック制御手法を用いて室内蒸発器20を通過した空気の温度が、目標吹出温度TAOに近づくように圧縮機11の電動モータに出力される制御信号が決定される。
Then, based on the deviation between the target evaporator blowout temperature TEO and the detected value of the evaporator temperature sensor, the temperature of the air that has passed through the
また、第2膨張弁19へ出力される制御信号については、第2膨張弁19へ流入する冷媒の過冷却度が、COPを最大値に近づけるように予め定められた目標過冷却度に近づくように決定される。
The control signal output to the
また、エアミックスドア36のサーボモータへ出力される制御信号については、エアミックスドア36が室内凝縮器12の空気通路を閉塞し、室内蒸発器20を通過後の空気の全流量が冷風バイパス通路35を通過するように決定される。
Regarding the control signal output to the servo motor of the
したがって、冷房モード時の冷凍サイクル装置10では、圧縮機11から吐出された高圧冷媒が室内凝縮器12に流入する。この際、エアミックスドア36が室内凝縮器12の空気通路を閉塞しているので、室内凝縮器12に流入した冷媒は、殆ど空気と熱交換することなく、室内凝縮器12から流出する。
Therefore, in the
室内凝縮器12から流出した冷媒は、第1冷媒通路13を介して第1膨張弁14に流入する。この際、第1膨張弁14が第1冷媒通路13を全開状態としているので、室内凝縮器12から流出した冷媒は、第1膨張弁14にて減圧されることなく、室外熱交換器15に流入する。そして、室外熱交換器15に流入した冷媒は、室外熱交換器15にて送風ファンから送風された外気へ放熱する。
The refrigerant that has flowed out of the
室外熱交換器15から流出した冷媒は、第3冷媒通路18を介して、第2膨張弁19へ流入して、第2膨張弁19にて低圧冷媒となるまで減圧膨張される。第2膨張弁19にて減圧された低圧冷媒は、室内蒸発器20に流入し、送風機32から送風された空気から吸熱して蒸発する。これにより、車室内へ送風される空気が冷却される。
The refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 15 flows into the
室内蒸発器20から流出した冷媒は、アキュムレータ21へ流入して気液分離される。そして、アキュムレータ21にて分離された気相冷媒が圧縮機11の吸入側から吸入されて再び圧縮機11にて圧縮される。なお、アキュムレータ21にて分離された液相冷媒は、サイクルが要求されている冷凍能力を発揮するために必要としていない余剰冷媒としてアキュムレータ21の内部に蓄えられる。
The refrigerant flowing out of the
以上の如く、冷房モードでは、エアミックスドア36にて室内凝縮器12の空気通路を閉塞しているので、室内蒸発器20にて冷却された空気を車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の冷房を実現することができる。
As described above, in the cooling mode, the air passage of the
(C)除湿暖房モード
除湿暖房モードでは、制御装置40が第1開閉弁17にて第2冷媒通路16を閉じる。そして、第1、第2膨張弁14、19を絞り状態または全開状態とする。これにより、冷凍サイクル装置10は、冷房モードと同様に、図1の白抜横線矢印に示すように冷媒が流れる冷媒流路に切り替えられる。なお、除湿暖房モードでは、冷媒流れに対して室外熱交換器15と室内蒸発器20とが直列に接続されることとなる。
(C) Dehumidification heating mode In the dehumidification heating mode, the
この冷媒流路の構成で、制御装置40が、目標吹出温度TAO、目標凝縮器吹出温度TAVO、センサ群の検出信号等に基づいて、制御装置40に接続された各種制御機器の作動状態、すなわち各種制御機器へ出力する制御信号を決定する。
With this refrigerant flow path configuration, the
例えば、圧縮機11の電動モータに出力される制御信号については、冷房モードと同様に決定される。また、エアミックスドア36のサーボモータへ出力される制御信号については、エアミックスドア36が冷風バイパス通路35を閉塞し、室内蒸発器20を通過後の空気の全流量が室内凝縮器12の空気通路を通過するように決定される。
For example, the control signal output to the electric motor of the
また、第1膨張弁14および第2膨張弁19については、車室内へ吹き出す吹出空気の目標温度である目標吹出温度TAOに基づいて演算される目標凝縮器吹出温度TAVOに応じて絞り開度が変更される。具体的には、制御装置40は、目標凝縮器吹出温度TAVOの上昇に伴って、第1膨張弁14にて第1冷媒通路13の通路面積を減少させるとともに、第2膨張弁19にて第3冷媒通路18の通路面積を増大させる。これにより、除湿暖房モードでは、第1モードから第4モードの4段階のモードを連続的に実行する。
The
第1モードでは、第1膨張弁14にて第1冷媒通路13を全開状態とし、第2膨張弁19を絞り状態とする。すなわち、サイクル構成については、冷房モードと全く同じ冷媒流路となるものの、エアミックスドア36は室内凝縮器12側の空気通路を全開状態とする。
In the first mode, the
これにより、室内凝縮器12では、圧縮機11から吐出された高圧冷媒が、室内蒸発器20にて冷却されて除湿された空気と熱交換して放熱する。これにより、車室内へ送風される空気が加熱される。
Thereby, in the
したがって、除湿暖房モードの第1モード時には、室内蒸発器20にて冷却除湿された空気を、室内凝縮器12にて加熱して車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の除湿暖房を実現することができる。
Therefore, in the first mode of the dehumidifying and heating mode, the air cooled and dehumidified by the
第2モードでは、第1膨張弁14を絞り状態とし、第2膨張弁19の絞り開度を第1モード時よりも増加させた絞り状態とする。したがって、第2モードでは、第1モードに対して、室外熱交換器15へ流入する冷媒の温度を低下させることができる。したがって、室外熱交換器15における冷媒の温度と外気温との温度差を縮小して、室外熱交換器15における冷媒の放熱量を減少させることができる。
In the second mode, the
この結果、第1モード時に対して室内凝縮器12における冷媒の放熱量を増加させることができ、室内凝縮器12から吹き出される吹出空気の温度を上昇させることができる。
As a result, the heat radiation amount of the refrigerant in the
第3モードでは、第1膨張弁14の絞り開度を第2モード時よりも減少させた絞り状態とし、第2膨張弁19の絞り開度を第2モード時よりも増加させた絞り状態とする。
In the third mode, a throttle state in which the throttle opening of the
したがって、第3モードでは、室内凝縮器12から流出した冷媒は、第1冷媒通路13を介して第1膨張弁14に流入し、外気温よりも温度の低い中間圧冷媒となるまで減圧される。そして、第1膨張弁14にて減圧された中間圧冷媒は、室外熱交換器15に流入して、送風ファンから送風された外気から吸熱する。
Accordingly, in the third mode, the refrigerant that has flowed out of the
すなわち、第3モードでは、第1膨張弁14の絞り開度を減少させることによって、室外熱交換器15を、冷媒に吸熱させる吸熱器として機能させているので、第2モードよりも室内凝縮器12から吹き出される温度を上昇させることができる。
That is, in the third mode, the outdoor heat exchanger 15 is caused to function as a heat absorber that absorbs heat from the refrigerant by reducing the throttle opening of the
この結果、第2モード時に対して室内凝縮器12における冷媒の放熱量を増加させることができ、室内凝縮器12から吹き出される吹出空気の温度を上昇させることができる。
As a result, the heat release amount of the refrigerant in the
第4モードでは、第1膨張弁14の絞り開度を第3モード時よりも減少させた絞り状態とし、第2膨張弁19にて第3冷媒通路18を全開状態とする。
In the fourth mode, the throttle opening of the
したがって、第4モードでは、第3モードに対して室外熱交換器15における冷媒蒸発温度を低下させることができ、室外熱交換器15における冷媒の吸熱量を増加させることができる。 Therefore, in the fourth mode, the refrigerant evaporation temperature in the outdoor heat exchanger 15 can be lowered compared to the third mode, and the heat absorption amount of the refrigerant in the outdoor heat exchanger 15 can be increased.
この結果、第3モードよりも室内凝縮器12から吹き出される吹出空気の温度を上昇させることができる。
As a result, the temperature of the blown air blown out from the
このように、除湿暖房モードでは、目標吹出温度TAOに基づいて演算される目標凝縮器吹出温度TAVOに応じて第1膨張弁14、第2膨張弁19の絞り開度を変更することで、車室内へ吹き出す吹出空気の温度を低温域から高温域までの広範囲に亘って調整することができる。
As described above, in the dehumidifying heating mode, the throttle opening degree of the
換言すると、除湿暖房モードでは、室外熱交換器15を、冷媒を放熱させる放熱器として機能させる状態から冷媒に吸熱させる蒸発器として機能させる状態へ切り替えながら、室外熱交換器15における冷媒の放熱量あるいは吸熱量を調整することができる。 In other words, in the dehumidifying heating mode, the amount of heat released from the refrigerant in the outdoor heat exchanger 15 is changed while the outdoor heat exchanger 15 is switched from a state in which it functions as a radiator that radiates the refrigerant to a state in which it functions as an evaporator that absorbs heat from the refrigerant. Alternatively, the endothermic amount can be adjusted.
したがって、室内凝縮器12における冷媒の放熱量を幅広い範囲で調整することができ、除湿運転時に空調対象空間へ吹き出される吹出空気の温度調整範囲を拡大させることができる。
Therefore, the heat radiation amount of the refrigerant in the
次に、図3のフローチャートにおけるステップS100では、制御装置40が上述のセンサ群の検出信号および操作パネルの操作信号を読み込む。
Next, in step S100 in the flowchart of FIG. 3, the
ステップS110では、読み込んだ検出信号の値に基づいて、冷凍サイクルが安定しているか否かを判定する。具体的には、冷媒圧力や冷媒温度の変動度合いに基づいて、冷凍サイクルが安定しているか否かを判定する。例えば、冷媒圧力や冷媒温度の変動量が所定値以下である場合、冷凍サイクルが安定していると判定する。 In step S110, it is determined whether or not the refrigeration cycle is stable based on the value of the read detection signal. Specifically, it is determined whether or not the refrigeration cycle is stable based on the degree of fluctuation in refrigerant pressure or refrigerant temperature. For example, when the fluctuation amount of the refrigerant pressure or the refrigerant temperature is a predetermined value or less, it is determined that the refrigeration cycle is stable.
冷凍サイクルが安定していないと判定した場合、冷媒量を適切に判定できないと判断してステップS110を繰り返す。冷凍サイクルが安定していると判定した場合、冷媒量を適切に判定できると判断してステップS120へ進む。 If it is determined that the refrigeration cycle is not stable, it is determined that the refrigerant amount cannot be appropriately determined, and step S110 is repeated. If it is determined that the refrigeration cycle is stable, it is determined that the refrigerant amount can be appropriately determined, and the process proceeds to step S120.
ステップS120では、温度閾値を算出する。温度閾値は、冷媒不足であるか否かを判定する際の判定閾値として用いられる。温度閾値は、発熱体11bに対する冷媒の冷却能力が低いほど大きな値になる。また、発熱体11bの発熱量が多いほど大きな値になる。
In step S120, a temperature threshold value is calculated. The temperature threshold is used as a determination threshold when determining whether or not the refrigerant is insufficient. The temperature threshold value increases as the cooling capacity of the refrigerant with respect to the
温度閾値は、アキュムレータ21から流出した冷媒の温度、冷凍サイクルの高圧側冷媒の圧力、および圧縮機11の回転数に基づいて、温度閾値を算出する。
The temperature threshold is calculated based on the temperature of the refrigerant flowing out of the
例えば、図4に示す特性マップが予め制御装置40に記憶されており、アキュムレータ21から流出した冷媒の温度、高圧側冷媒の圧力Ph、および圧縮機11の回転数Ncに基づいて、図4に示す特性マップを参照して温度閾値を算出する。
For example, the characteristic map shown in FIG. 4 is stored in the
アキュムレータ21から流出した冷媒の温度が高いほど、発熱体11bを冷却する冷媒の温度が高くなって発熱体11bに対する冷媒の冷却能力が低くなるので温度閾値を大きな値にする。高圧側冷媒の圧力Phが高いほど、圧縮機11が仕事をして発熱体11bである電動モータやインバータの発熱量が多くなるので温度閾値を大きな値にする。圧縮機11の回転数Ncが低いほど、発熱体11bを冷却する冷媒の流量が少なくなって発熱体11bに対する冷媒の冷却能力が低くなるので温度閾値を大きな値にする。
The higher the temperature of the refrigerant that has flowed out of the
図4に示す特性マップにおいて、アキュムレータ21から流出した冷媒の温度の代わりに、圧縮機11に吸入される冷媒の温度や外気の温度を用いてもよい。
In the characteristic map shown in FIG. 4, the temperature of the refrigerant sucked into the
例えば、図4に示す特性マップの代わりに計算式が予め制御装置40に記憶されていてもよい。すなわち、発熱体11bに対する冷媒の冷却能力、および発熱体11bの発熱量に基づいて温度閾値を計算する計算式が予め制御装置40に記憶されていてもよい。
For example, a calculation formula may be stored in the
続くステップS130では、発熱体温度センサ43が検出した発熱体11bの温度が、ステップS120で算出した温度閾値よりも高いか否かを判定する。
In subsequent step S130, it is determined whether or not the temperature of the
発熱体温度センサ43が検出した発熱体11bの温度が、ステップS120で算出した温度閾値よりも高くないと判定した場合、冷媒が不足していないと判断してステップS110へ戻る。
If it is determined that the temperature of the
発熱体温度センサ43が検出した発熱体11bの温度が、ステップS120で算出した温度閾値よりも高いと判定した場合、冷媒が不足していると判断してステップS140へ進み、システムを停止させるとともに乗員にシステム異常を通知する。
When it is determined that the temperature of the
すなわち、図5、図6および図7に示すように、発熱体11bの温度は、アキュムレータ21内に蓄えられた液相冷媒の量と相関関係がある。そのため、冷媒が不足しているか否かを発熱体11bの温度に基づいて推定できる。
That is, as shown in FIGS. 5, 6, and 7, the temperature of the
具体的には、図5に示すように、アキュムレータ21内に蓄えられた液相冷媒の量が少ないほど液バック量が少なくなる。液バック量とは、アキュムレータ21から圧縮機11の吸入側に戻される液相冷媒の量のことである。換言すれば、アキュムレータ21内に蓄えられた液相冷媒の液面高さが低いほど液バック量が少なくなる。
Specifically, as shown in FIG. 5, the amount of liquid back decreases as the amount of liquid-phase refrigerant stored in the
そして、図6に示すように、液バック量が少ないほど発熱体11bに対する冷媒の冷却能力が低くなり、発熱体の温度が高くなる。
And as shown in FIG. 6, the cooling capacity of the refrigerant | coolant with respect to the
また、サイクル冷媒量が少ないほどアキュムレータ21内に蓄えられた液相冷媒の量が少なくなるので、図7に示すように、発熱体11bの温度はサイクル冷媒量と相関関係がある。したがって、発熱体11bの温度に基づいてサイクルの冷媒が不足しているか否かを推定できる。
Further, since the amount of liquid-phase refrigerant stored in the
図5〜図7では、説明を簡略化するために、冷媒の温度、冷媒の圧力や発熱体11bの発熱量が一定であると仮定とした場合の関係を示している。
5 to 7 show a relationship when it is assumed that the temperature of the refrigerant, the pressure of the refrigerant, and the amount of heat generated by the
本実施形態では、発熱体11bは、アキュムレータ21から流出して圧縮機11の圧縮機構11aに流入する冷媒によって冷却される。そして、制御装置40は、発熱体11bの温度に基づいて、冷媒の量が不足しているか否かを判定する。
In the present embodiment, the
これにより、冷媒不足を適切に判定できる。上述の図5、図6および図7で説明したように、発熱体11bの温度は、アキュムレータ21内に蓄えられた液相冷媒の量と相関関係があるからである。
Thereby, a refrigerant shortage can be judged appropriately. This is because the temperature of the
本実施形態では、制御装置40は、発熱体11bに対する冷媒の冷却能力、および発熱体11bの発熱量のうち少なくとも1つに関連する物理量と、発熱体11bの温度とに基づいて、冷媒の量が不足しているか否かを判定する。
In the present embodiment, the
これによると、発熱体11bに対する冷媒の冷却能力および発熱体11bの発熱量のうち少なくとも1つを考慮して冷媒の量が不足しているか否かを判定するので、冷媒不足を一層適切に判定できる。
According to this, it is determined whether or not the amount of the refrigerant is insufficient in consideration of at least one of the cooling capacity of the refrigerant with respect to the
発熱体11bに対する冷媒の冷却能力および発熱体11bの発熱量のうち少なくとも1つに関連する物理量とは、例えば、アキュムレータ21から流出した冷媒の温度、アキュムレータ21から流出した冷媒の圧力、および圧縮機11の回転数等である。
The physical quantity related to at least one of the cooling capacity of the refrigerant with respect to the
発熱体11bに対する冷媒の冷却能力および発熱体11bの発熱量のうち少なくとも1つに関連する物理量とは、例えば、圧縮機11に吸入される冷媒の温度や外気の温度であってもよい。
The physical quantity related to at least one of the cooling capacity of the refrigerant with respect to the
具体的には、制御装置40には、物理量と閾値との関係を表した特性マップが記憶されており、物理量と特性マップとに基づいて閾値を算出し、発熱体11bの温度が閾値よりも低い場合、冷媒の量が不足していると判定する。
Specifically, the
制御装置40には、特性マップの代わりに、物理量に基づいて閾値を算出する計算式が記憶されていてもよい。すなわち、制御装置40は、物理量と計算式とに基づいて閾値を算出し、発熱体11bの温度が閾値よりも低い場合、冷媒の量が不足していると判定してもよい。
The
本実施形態では、発熱体11bは、圧縮機11の駆動機構11bを構成するモータまたはインバータである。これにより、冷凍サイクル装置10に既存の駆動機構11bおよび発熱体温度センサ43を利用して冷媒不足を判定できる。
In the present embodiment, the
(第2実施形態)
上記実施形態では、圧縮機11が有する発熱体11b(すなわち電動モータまたはインバータ)の温度に基づいて冷媒が不足しているか否かを推定するが、本実施形態では、電気ヒータ50の温度に基づいて冷媒が不足しているか否かを推定する。
(Second Embodiment)
In the above embodiment, it is estimated whether or not the refrigerant is insufficient based on the temperature of the
図8に示すように、電気ヒータ50は、アキュムレータ21の気相冷媒出口と圧縮機11の圧縮機構11aの冷媒吸入口との間の冷媒流路に配置されている。電気ヒータ50は、電力が供給されることによって発熱する発熱体である。電気ヒータ50は、アキュムレータ21の気相冷媒出口から流出して圧縮機11に吸入される冷媒によって冷却される。
As shown in FIG. 8, the electric heater 50 is disposed in the refrigerant flow path between the gas-phase refrigerant outlet of the
本実施形態では、発熱体温度センサ43は、電気ヒータ50の温度を検出する。そして、制御装置40は、発熱体温度センサ43が検出した電気ヒータ50の温度に基づいて冷媒が不足しているか否かを推定する。
In the present embodiment, the heating
本実施形態においても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。 Also in this embodiment, the same operational effects as those in the above embodiment can be obtained.
(他の実施形態)
上記実施形態を適宜組み合わせ可能である。上記実施形態を例えば以下のように種々変形可能である。
(Other embodiments)
The above embodiments can be combined as appropriate. The above embodiment can be variously modified as follows, for example.
(1)上記実施形態では、暖房モードと冷房モードおよび除湿暖房モードをエアコンスイッチの操作信号によって切り替える例について説明したが、これに限定されない。例えば、操作パネルに各運転モードを設定する運転モード設定スイッチを設け、当該運転モード設定スイッチの操作信号に応じて、暖房モードと冷房モードおよび除湿暖房モードを切り替えるようにしてもよい。 (1) In the above embodiment, the example in which the heating mode, the cooling mode, and the dehumidifying heating mode are switched by the operation signal of the air conditioner switch has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, an operation mode setting switch for setting each operation mode may be provided on the operation panel, and the heating mode, the cooling mode, and the dehumidifying heating mode may be switched according to an operation signal of the operation mode setting switch.
(2)上記実施形態の冷凍サイクル装置10では、冷媒としてフロン系冷媒を用いているが、冷媒の種類はこれに限定されるものではなく、二酸化炭素等の自然冷媒や炭化水素系冷媒等を用いてもよい。
(2) In the
(3)上記実施形態の冷凍サイクル装置10は、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成しているが、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超える超臨界冷凍サイクルを構成していてもよい。
(3) Although the
(4)上記実施形態では、車両用空調装置1をハイブリッド車両に搭載しているが、これに限定されず、車両用空調装置1を電気自動車等の種々の車両に搭載してもよい。 (4) In the above embodiment, the vehicle air conditioner 1 is mounted on a hybrid vehicle. However, the present invention is not limited to this, and the vehicle air conditioner 1 may be mounted on various vehicles such as an electric vehicle.
(5)上記実施形態では、冷凍サイクル装置10を車両用空調装置1に適用しているが、これに限定されず、例えば冷凍サイクル装置10を据置型の空調装置に適用可能である。
(5) In the said embodiment, although the
11 圧縮機
11a 圧縮機構
11b 駆動機構(発熱体)
12 室内凝縮器(放熱器)
14 第1膨張弁(減圧部)
15 室外熱交換器(蒸発器)
20 室内蒸発器(蒸発器)
21 アキュムレータ(気液分離器)
40 制御装置(判定部)
43 発熱体温度センサ(温度検出部)
11
12 Indoor condenser (heat radiator)
14 1st expansion valve (pressure reduction part)
15 Outdoor heat exchanger (evaporator)
20 Indoor evaporator (evaporator)
21 Accumulator (gas-liquid separator)
40 Control device (determination unit)
43 Heating element temperature sensor (temperature detector)
Claims (8)
前記圧縮機から吐出された前記冷媒を放熱させる放熱器(12)と、
前記放熱器で放熱された前記冷媒を減圧させる減圧部(14)と、
前記減圧部で減圧された前記冷媒に吸熱させて前記冷媒を蒸発させる蒸発器(15、20)と、
前記蒸発器で吸熱された前記冷媒の気液を分離し、分離された液相冷媒を内部に蓄え、分離された気相冷媒を前記液相冷媒に混在する潤滑油とともに前記圧縮機の吸入側へ流出させるアキュムレータ(21)とを備える冷凍サイクル装置(10)において前記冷媒の不足を検出する冷媒量不足検知装置であって、
前記アキュムレータから流出して前記圧縮機構に流入する前記冷媒によって冷却される発熱体(11b、50)の温度に基づいて、前記冷媒の量が不足しているか否かを判定する判定部(40)を備える冷媒量不足検知装置。 A compressor (11) having a compression mechanism (11a) for sucking and compressing and discharging refrigerant;
A radiator (12) for radiating heat from the refrigerant discharged from the compressor;
A decompression section (14) for decompressing the refrigerant radiated by the radiator;
An evaporator (15, 20) for absorbing the heat of the refrigerant decompressed by the decompression unit and evaporating the refrigerant;
The refrigerant gas-liquid absorbed by the evaporator is separated, the separated liquid-phase refrigerant is stored inside, and the separated gas-phase refrigerant is mixed with the lubricating oil mixed in the liquid-phase refrigerant and the suction side of the compressor A refrigerant amount shortage detection device for detecting a shortage of the refrigerant in a refrigeration cycle device (10) comprising an accumulator (21) that flows out into
A determination unit (40) for determining whether or not the amount of the refrigerant is insufficient based on the temperature of the heating element (11b, 50) cooled by the refrigerant flowing out of the accumulator and flowing into the compression mechanism. A refrigerant quantity shortage detection device comprising:
前記圧縮機は、直流電力を交流電力に変換するインバータを有しており、
前記発熱体(11b)は前記インバータである請求項1ないし4のいずれか1つに記載の冷媒量不足検知装置。 A temperature detector (43) for detecting the temperature of the heating element;
The compressor has an inverter that converts DC power into AC power;
The refrigerant shortage detection device according to any one of claims 1 to 4, wherein the heating element (11b) is the inverter.
前記圧縮機は、前記圧縮機構を駆動するモータを有しており、
前記発熱体(11b)は前記モータである請求項1ないし4のいずれか1つに記載の冷媒量不足検知装置。 A temperature detector (43) for detecting the temperature of the heating element;
The compressor has a motor for driving the compression mechanism,
The refrigerant quantity shortage detection device according to any one of claims 1 to 4, wherein the heating element (11b) is the motor.
前記温度検出部は、前記電気ヒータの温度を検出する請求項1ないし4のいずれか1つに記載の冷媒量不足検知装置。 The heating element (50) is an electric heater that generates heat when electric power is supplied;
The refrigerant quantity shortage detection device according to any one of claims 1 to 4, wherein the temperature detection unit detects a temperature of the electric heater.
前記圧縮機から吐出された前記冷媒を放熱させる放熱器(12)と、
前記放熱器で放熱された前記冷媒を減圧させる減圧部(14)と、
前記減圧部で減圧された前記冷媒に吸熱させて前記冷媒を蒸発させる蒸発器(15、20)と、
前記蒸発器で吸熱された前記冷媒の気液を分離し、分離された液相冷媒を内部に蓄え、分離された気相冷媒を前記液相冷媒に混在する潤滑油とともに前記圧縮機の吸入側へ流出させるアキュムレータ(21)と、
前記アキュムレータにおける前記気相冷媒の出口から流出して前記圧縮機構に流入する前記冷媒によって冷却される発熱体(11b、50)の温度を検出する温度検出部(43)と、
前記温度検出部が検出した前記発熱体の温度に基づいて、前記冷媒の量が不足しているか否かを判定する判定部(40)とを備える冷凍サイクル装置。 A compressor (11) having a compression mechanism (11a) for sucking and compressing and discharging refrigerant;
A radiator (12) for radiating heat from the refrigerant discharged from the compressor;
A decompression section (14) for decompressing the refrigerant radiated by the radiator;
An evaporator (15, 20) for absorbing the heat of the refrigerant decompressed by the decompression unit and evaporating the refrigerant;
The refrigerant gas-liquid absorbed by the evaporator is separated, the separated liquid-phase refrigerant is stored inside, and the separated gas-phase refrigerant is mixed with the lubricating oil mixed in the liquid-phase refrigerant and the suction side of the compressor An accumulator (21) for draining into
A temperature detector (43) for detecting the temperature of the heating element (11b, 50) cooled by the refrigerant flowing out from the gas-phase refrigerant outlet in the accumulator and flowing into the compression mechanism;
A refrigeration cycle apparatus comprising: a determination unit (40) that determines whether the amount of the refrigerant is insufficient based on the temperature of the heating element detected by the temperature detection unit.
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