JP2018058573A - Vehicular air conditioner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両に用いられる空調装置に関する。 The present invention relates to an air conditioner used in a vehicle.
従来、特許文献1には、メインラジエータとサブラジエータと水冷コンデンサと空冷コンデンサとを備える熱交換システムが記載されている。 Conventionally, Patent Document 1 describes a heat exchange system including a main radiator, a sub-radiator, a water-cooled condenser, and an air-cooled condenser.
メインラジエータは、エンジン用冷却水と冷却風とを熱交換させてエンジン用冷却水を冷却する熱交換器である。サブラジエータは、強電系機器用の冷却水と冷却風とを熱交換させて強電系機器用の冷却水を冷却する熱交換器である。水冷コンデンサは、強電系機器用の冷却水と空調用冷媒との間で熱交換を行う熱交換器である。空冷コンデンサは、水冷コンデンサから流出した空調用冷媒と冷却風とを熱交換させる熱交換器である。空冷コンデンサで熱交換された空調用冷媒は、エバポレータに流出される。 The main radiator is a heat exchanger that cools engine cooling water by exchanging heat between engine cooling water and cooling air. The sub-radiator is a heat exchanger that cools the cooling water for the high-power equipment by causing heat exchange between the cooling water for the high-power equipment and the cooling air. The water-cooled condenser is a heat exchanger that exchanges heat between cooling water for high-powered equipment and air-conditioning refrigerant. The air-cooled condenser is a heat exchanger that exchanges heat between the air-conditioning refrigerant flowing out of the water-cooled condenser and the cooling air. The air-conditioning refrigerant heat-exchanged by the air-cooled condenser flows out to the evaporator.
メインラジエータは、サブラジエータおよび空冷コンデンサを通過する冷却風の下流側に配置されている。空冷コンデンサは、サブラジエータの下側領域に配置されている。 The main radiator is disposed downstream of the cooling air passing through the sub radiator and the air cooling condenser. The air-cooled condenser is disposed in the lower region of the sub radiator.
上記従来技術では、水冷コンデンサに流入する空調用冷媒が過熱度を持っていて非常に高温であるので、強電系機器用の冷却水が水冷コンデンサで非常に高温に加熱されてしまう。そのため、強電系機器の冷却性が低くなってしまう。この対策として強電系機器の冷却性を確保しようとすると、水冷コンデンサの熱交換量を抑制する必要があり、空調用冷媒の冷却が不十分になってしまうという問題がある。 In the above prior art, the air-conditioning refrigerant flowing into the water-cooled condenser has a high degree of superheat and is very hot, so that the cooling water for the high-power equipment is heated to a very high temperature by the water-cooled condenser. For this reason, the cooling performance of the high-voltage equipment is lowered. If it is going to ensure the cooling property of a strong electric system apparatus as this countermeasure, it is necessary to suppress the heat exchange amount of a water cooling condenser, and there exists a problem that cooling of the air-conditioning refrigerant | coolant will become inadequate.
一方、一般的な車両用空調装置は、エンジンの排熱で加熱されたエンジン用冷却水を熱源として、車室内へ送風される空気を加熱するヒータコアを備える。ハイブリッド車両やアイドリングストップを行う車両においては、エンジンが停止される頻度が高いので、エンジンの排熱が少なくなり、ヒータコアの空気加熱能力(換言すれば暖房能力)が不足しがちになるという問題がある。 On the other hand, a general vehicle air conditioner includes a heater core that heats air blown into the vehicle interior using engine cooling water heated by exhaust heat of the engine as a heat source. In a hybrid vehicle or a vehicle that performs idling stop, the engine is frequently stopped, so the exhaust heat of the engine is reduced, and the air heating capacity (in other words, the heating capacity) of the heater core tends to be insufficient. is there.
本発明は上記点に鑑みて、冷媒の冷却性を向上させ、かつヒータコアの空気加熱能力を向上させることを目的とする。 An object of this invention is to improve the cooling property of a refrigerant | coolant and to improve the air heating capability of a heater core in view of the said point.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の車両用空調装置では、
熱媒体と外気とを熱交換させるラジエータ(15)と、
熱媒体と車室内へ送風される空気とを熱交換させるヒータコア(21)と、
冷媒を吸入して圧縮して吐出する圧縮機(31)と、
圧縮機(31)から吐出された冷媒と熱媒体とを熱交換させる冷媒熱媒体熱交換器(20)と、
冷媒熱媒体熱交換器(20)で熱交換された冷媒と外気とを熱交換させる冷媒外気熱交換器(33)と、
ラジエータ(15)と冷媒熱媒体熱交換器(20)との間で熱媒体が循環する第1モードと、冷媒熱媒体熱交換器(20)とヒータコア(21)との間で熱媒体が循環する第2モードとを切り替える切替部(18、27、28、29)とを備え、
冷媒熱媒体熱交換器(20)および冷媒外気熱交換器(33)は、冷媒の流れにおいて互いに直列に配置されており、
ラジエータ(15)および冷媒外気熱交換器(33)は、車両のうち外気が流れる部位に配置されている。
In order to achieve the above object, in the vehicle air conditioner according to claim 1,
A radiator (15) for exchanging heat between the heat medium and outside air;
A heater core (21) for exchanging heat between the heat medium and the air blown into the passenger compartment;
A compressor (31) that sucks in, compresses and discharges the refrigerant;
A refrigerant heat medium heat exchanger (20) for exchanging heat between the refrigerant discharged from the compressor (31) and the heat medium;
A refrigerant outdoor air heat exchanger (33) for exchanging heat between the refrigerant heat exchanged by the refrigerant heat medium heat exchanger (20) and the outside air;
The first mode in which the heat medium circulates between the radiator (15) and the refrigerant heat medium heat exchanger (20), and the heat medium circulates between the refrigerant heat medium heat exchanger (20) and the heater core (21). A switching unit (18, 27, 28, 29) for switching between the second mode and
The refrigerant heat medium heat exchanger (20) and the refrigerant outside air heat exchanger (33) are arranged in series with each other in the refrigerant flow,
The radiator (15) and the refrigerant outside air heat exchanger (33) are disposed in a portion of the vehicle through which outside air flows.
これによると、第1モードでは、冷媒熱媒体熱交換器(20)およびラジエータ(15)によって、冷媒の熱を熱媒体を介して外気に放熱させることができるので、冷媒の冷却性を向上させることができる。 According to this, in the first mode, the refrigerant heat medium heat exchanger (20) and the radiator (15) can radiate the heat of the refrigerant to the outside air via the heat medium, so that the cooling performance of the refrigerant is improved. be able to.
第2モードでは、冷媒熱媒体熱交換器(20)の冷媒によって加熱された熱媒体をヒータコア(21)に流入させることができるので、ヒータコア(21)の空気加熱能力を向上させることができる。 In the second mode, the heat medium heated by the refrigerant of the refrigerant heat medium heat exchanger (20) can be caused to flow into the heater core (21), so that the air heating capability of the heater core (21) can be improved.
ラジエータ(15)および冷媒外気熱交換器(33)は、車両のうち外気が流れる部位に配置されているので、ラジエータ(15)および冷媒外気熱交換器(33)の外気への放熱性能を向上させることができる。そのため、熱媒体および外気の冷却性を向上できる。 Since the radiator (15) and the refrigerant outside air heat exchanger (33) are arranged in a portion where the outside air flows in the vehicle, the radiator (15) and the refrigerant outside air heat exchanger (33) improve the heat radiation performance to the outside air. Can be made. Therefore, the cooling performance of the heat medium and the outside air can be improved.
請求項2に記載の車両用空調装置では、ラジエータ(15)は、外気の流れにおいて、冷媒外気熱交換器(33)の下流側に配置されている。
In the vehicle air conditioner according to
これによると、ラジエータ(15)で熱交換させる前の低温の外気を冷媒外気熱交換器(33)に流入させることができるので、冷媒外気熱交換器(33)に流入する外気の温度を極力低くすることができる。そのため、冷媒外気熱交換器(33)における冷媒の冷却性を向上させることができる。 According to this, since the low-temperature outside air before heat exchange with the radiator (15) can be caused to flow into the refrigerant outside air heat exchanger (33), the temperature of the outside air flowing into the refrigerant outside air heat exchanger (33) is reduced as much as possible. Can be lowered. Therefore, the cooling performance of the refrigerant in the refrigerant outside air heat exchanger (33) can be improved.
請求項3に記載の車両用空調装置では、
ラジエータは、エンジン(14)を冷却するエンジン冷却用熱媒体と外気とを熱交換させるエンジン冷却用ラジエータ(15)であり、
さらに、車載機器(43)を冷却する機器冷却用熱媒体と前記外気とを熱交換させる機器冷却用ラジエータ(36)を備え、
冷媒熱媒体熱交換器(20)および冷媒外気熱交換器(33)は、冷媒の流れにおいて互いに直列に配置されており、
エンジン冷却用ラジエータ(15)および機器冷却用ラジエータ(36)は、外気の流れにおいて、冷媒外気熱交換器(33)の下流側に配置されている。
In the vehicle air conditioner according to claim 3,
The radiator is an engine cooling radiator (15) for exchanging heat between the engine cooling heat medium for cooling the engine (14) and the outside air,
Furthermore, it comprises a device cooling radiator (36) for exchanging heat between the device cooling heat medium for cooling the vehicle-mounted device (43) and the outside air,
The refrigerant heat medium heat exchanger (20) and the refrigerant outside air heat exchanger (33) are arranged in series with each other in the refrigerant flow,
The engine cooling radiator (15) and the equipment cooling radiator (36) are arranged downstream of the refrigerant outside air heat exchanger (33) in the flow of outside air.
これによると、エンジン冷却用ラジエータ(15)および機器冷却用ラジエータ(36)で熱交換させる前の低温の外気を冷媒外気熱交換器(33)に流入させることができるので、冷媒外気熱交換器(33)に流入する外気の温度を極力低くすることができる。そのため、冷媒外気熱交換器(33)における冷媒の冷却性を向上させることができる。 According to this, since the low-temperature outside air before heat exchange by the engine cooling radiator (15) and the equipment cooling radiator (36) can be caused to flow into the refrigerant outside air heat exchanger (33), the refrigerant outside air heat exchanger The temperature of the outside air flowing into (33) can be lowered as much as possible. Therefore, the cooling performance of the refrigerant in the refrigerant outside air heat exchanger (33) can be improved.
冷媒熱媒体熱交換器(20)では、過熱度を持っている冷媒を冷却して冷媒の過熱度を小さくする、または取り除くので、冷媒外気熱交換器(33)に流入する冷媒の過熱度を小さくする、または無くすことができる。そのため、冷媒外気熱交換器(33)で冷媒と熱交換されて冷媒外気熱交換器(33)から流出する外気の温度を低くすることができるので、エンジン冷却用ラジエータ(15)および機器冷却用ラジエータ(36)に流入する外気の温度を低くすることができる。したがって、エンジン冷却用ラジエータ(15)および機器冷却用ラジエータ(36)の熱交換性能を向上させたり、エンジン冷却用ラジエータ(15)および機器冷却用ラジエータ(36)を小型化したりすることができる。 In the refrigerant heat medium heat exchanger (20), the refrigerant having a superheat degree is cooled to reduce or remove the superheat degree of the refrigerant. Therefore, the superheat degree of the refrigerant flowing into the refrigerant outside air heat exchanger (33) is reduced. Can be reduced or eliminated. Therefore, the temperature of the outside air that is exchanged with the refrigerant in the refrigerant outside air heat exchanger (33) and flows out of the refrigerant outside air heat exchanger (33) can be lowered, so that the engine cooling radiator (15) and the equipment cooling The temperature of the outside air flowing into the radiator (36) can be lowered. Therefore, the heat exchange performance of the engine cooling radiator (15) and the equipment cooling radiator (36) can be improved, and the engine cooling radiator (15) and the equipment cooling radiator (36) can be downsized.
請求項7に記載の車両用空調装置では、
ラジエータは、エンジン(14)を冷却するエンジン冷却用熱媒体と外気とを熱交換させるエンジン冷却用ラジエータ(15)であり、
さらに、車載機器(43)を冷却する機器冷却用熱媒体と前記外気とを熱交換させる機器冷却用ラジエータ(36)を備え、
冷媒熱媒体熱交換器(20)および冷媒外気熱交換器(33)は、冷媒の流れにおいて互いに直列に配置されており、
エンジン冷却用ラジエータ(15)、機器冷却用ラジエータ(36)および冷媒外気熱交換器(33)は、外気の流れ方向に、機器冷却用ラジエータ(36)、冷媒外気熱交換器(33)、エンジン冷却用ラジエータ(15)の順に配置されている。
In the vehicle air conditioner according to claim 7,
The radiator is an engine cooling radiator (15) for exchanging heat between the engine cooling heat medium for cooling the engine (14) and the outside air,
Furthermore, it comprises a device cooling radiator (36) for exchanging heat between the device cooling heat medium for cooling the vehicle-mounted device (43) and the outside air,
The refrigerant heat medium heat exchanger (20) and the refrigerant outside air heat exchanger (33) are arranged in series with each other in the refrigerant flow,
The engine cooling radiator (15), the equipment cooling radiator (36), and the refrigerant outside air heat exchanger (33) are arranged in the direction of the outside air flow such that the equipment cooling radiator (36), the refrigerant outside air heat exchanger (33), the engine The cooling radiators (15) are arranged in this order.
これによると、エンジン冷却用ラジエータ(15)で熱交換させる前の低温の外気を冷媒外気熱交換器(33)に流入させることができるので、冷媒外気熱交換器(33)に流入する外気の温度を極力低くすることができる。そのため、冷媒外気熱交換器(33)における冷媒の冷却性を向上させることができる。 According to this, since the low-temperature outside air before heat exchange with the engine cooling radiator (15) can be caused to flow into the refrigerant outside air heat exchanger (33), the outside air flowing into the refrigerant outside air heat exchanger (33) can be reduced. The temperature can be made as low as possible. Therefore, the cooling performance of the refrigerant in the refrigerant outside air heat exchanger (33) can be improved.
冷媒熱媒体熱交換器(20)では、過熱度を持っている冷媒を冷却して冷媒の過熱度を小さくする、または取り除くので、冷媒外気熱交換器(33)に流入する冷媒の過熱度を小さくする、または無くすことができる。そのため、冷媒外気熱交換器(33)で冷媒と熱交換されて冷媒外気熱交換器(33)から流出する外気の温度を低くすることができるので、エンジン冷却用ラジエータ(15)に流入する外気の温度を低くすることができる。したがって、エンジン冷却用ラジエータ(15)の熱交換性能を向上させたり、エンジン冷却用ラジエータ(15)を小型化したりすることができる。 In the refrigerant heat medium heat exchanger (20), the refrigerant having a superheat degree is cooled to reduce or remove the superheat degree of the refrigerant. Therefore, the superheat degree of the refrigerant flowing into the refrigerant outside air heat exchanger (33) is reduced. Can be reduced or eliminated. Therefore, the temperature of the outside air exchanged with the refrigerant in the refrigerant outside air heat exchanger (33) and flowing out from the refrigerant outside air heat exchanger (33) can be lowered, so that the outside air flowing into the engine cooling radiator (15) can be reduced. The temperature can be lowered. Therefore, the heat exchange performance of the engine cooling radiator (15) can be improved, and the engine cooling radiator (15) can be downsized.
また、冷媒外気熱交換器(33)およびエンジン冷却用ラジエータ(15)で熱交換されていない外気を機器冷却用ラジエータ(36)に流入させることができるので、機器冷却用ラジエータ(36)に流入する外気の温度を極力低くすることができる。そのため、機器冷却用ラジエータ(36)における機器冷却用熱媒体の冷却性能を高めることができるので、車載機器(43)の冷却性を向上できる。 Moreover, since the outside air which is not heat-exchanged with the refrigerant | coolant external air heat exchanger (33) and the engine cooling radiator (15) can be flowed into the equipment cooling radiator (36), it flows into the equipment cooling radiator (36). The temperature of the outside air can be reduced as much as possible. Therefore, since the cooling performance of the apparatus cooling heat medium in the apparatus cooling radiator (36) can be improved, the cooling performance of the in-vehicle apparatus (43) can be improved.
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に示す車両用熱管理装置は、車両が備える各種機器や車室内を適切な温度に調整するために用いられる。すなわち、車両用熱管理装置は、車載機器温度調整装置および車両用空調装置として機能する。本実施形態では、車両用熱管理装置を、エンジン(換言すれば内燃機関)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ハイブリッド自動車に適用している。
(First embodiment)
The vehicle thermal management apparatus shown in FIG. 1 is used to adjust various devices and the interior of a vehicle to an appropriate temperature. That is, the vehicle thermal management device functions as an in-vehicle device temperature control device and a vehicle air conditioner. In the present embodiment, the vehicle thermal management device is applied to a hybrid vehicle that obtains driving force for vehicle travel from an engine (in other words, an internal combustion engine) and a travel electric motor.
本実施形態のハイブリッド自動車は、車両停車時に外部電源(いわゆる商用電源)から供給された電力を、車両に搭載された電池(いわゆる車載バッテリ)に充電可能なプラグインハイブリッド自動車として構成されている。電池としては、例えばリチウムイオン電池を用いることができる。 The hybrid vehicle of the present embodiment is configured as a plug-in hybrid vehicle that can charge power supplied from an external power source (so-called commercial power source) to a battery (so-called in-vehicle battery) mounted on the vehicle when the vehicle is stopped. As the battery, for example, a lithium ion battery can be used.
エンジンから出力される駆動力は、車両走行用として用いられるのみならず、発電機を作動させるためにも用いられる。そして、発電機にて発電された電力および外部電源から供給された電力を電池に蓄わえることができ、電池に蓄えられた電力は、走行用電動モータのみならず、車両用熱管理装置を構成する電動式構成機器をはじめとする各種車載機器に供給される。 The driving force output from the engine is used not only for driving the vehicle but also for operating the generator. And the electric power generated by the generator and the electric power supplied from the external power source can be stored in the battery, and the electric power stored in the battery can be used not only for the electric motor for traveling but also for the thermal management device for vehicles. Supplied to various in-vehicle devices such as electric component devices.
プラグインハイブリッド自動車は、車両走行開始前の車両停車時に外部電源から電池に充電しておくことによって、走行開始時のように電池の蓄電残量が予め定めた走行用基準残量以上になっているときにはEV走行モードとなる。EV走行モードは、走行用電動モータが出力する駆動力によって車両を走行させる走行モードである。 A plug-in hybrid vehicle charges a battery from an external power source when the vehicle stops before the vehicle starts running. When the vehicle is in the EV travel mode. The EV travel mode is a travel mode in which the vehicle travels by the driving force output from the travel electric motor.
一方、車両走行中に電池の蓄電残量が走行用基準残量よりも低くなっているときにはHV走行モードとなる。HV走行モードは、主にエンジンが出力する駆動力によって車両を走行させる走行モードであるが、車両走行負荷が高負荷となった際には走行用電動モータを作動させてエンジンを補助する。 On the other hand, the HV traveling mode is entered when the remaining battery charge level is lower than the traveling reference remaining amount during traveling of the vehicle. The HV travel mode is a travel mode in which the vehicle travels mainly by the driving force output from the engine. When the vehicle travel load becomes high, the travel electric motor is operated to assist the engine.
本実施形態のプラグインハイブリッド自動車では、このようにEV走行モードとHV走行モードとを切り替えることによって、車両走行用の駆動力をエンジンのみから得る通常の車両に対してエンジンの燃料消費量を抑制して、車両燃費を向上させている。EV走行モードとHV走行モードとの切り替えは、駆動力制御装置(図示せず)によって制御される。 In the plug-in hybrid vehicle of this embodiment, the fuel consumption of the engine is suppressed with respect to a normal vehicle that obtains the driving force for vehicle travel only from the engine by switching between the EV travel mode and the HV travel mode in this way. This improves vehicle fuel efficiency. Switching between the EV traveling mode and the HV traveling mode is controlled by a driving force control device (not shown).
車両用熱管理装置は、エンジン冷却水回路10を備えている。エンジン冷却水回路10は、エンジン冷却水が循環する冷却水回路である。エンジン冷却水は、熱媒体としての流体である。エンジン冷却水は、エンジン冷却用熱媒体である。
The vehicle thermal management apparatus includes an
本実施形態では、エンジン冷却水として、エチレングリコールを含む液体、または不凍液体が用いられている。 In this embodiment, a liquid containing ethylene glycol or an antifreeze liquid is used as the engine cooling water.
エンジン冷却水回路10は、循環流路11およびヒータコア流路12を有している。循環流路11は、エンジン冷却水が循環するエンジン冷却水流路である。循環流路11には、エンジンポンプ13、エンジン14およびエンジンラジエータ15が、この順番でエンジン冷却水が循環するように配置されている。
The
エンジンポンプ13は、エンジン冷却水を吸入して吐出する電動ポンプである。エンジンポンプ13の作動は、図4に示す制御装置60によって制御される。エンジンポンプ13は、エンジン14の駆動力をベルトを介して動力伝達することによって駆動されるベルト駆動式ポンプであってもよい。
The
エンジンラジエータ15は、エンジン冷却水と車室外空気(以下、外気と言う。)とを熱交換させる冷却水外気熱交換器である。室外送風機17は、エンジンラジエータ15へ外気を送風する外気送風部である。
The
エンジンラジエータ15にはエンジンリザーブタンク16が接続されている。エンジンリザーブタンク16は、余剰エンジン冷却水を貯留する冷却水貯留部である。エンジンリザーブタンク16は、蓄えているエンジン冷却水の液面における圧力が所定圧力になるような密閉式リザーブタンクである。
An
エンジンリザーブタンク16に余剰エンジン冷却水を貯留しておくことによって、各流路を循環するエンジン冷却水の液量の低下を抑制することができる。
By storing surplus engine cooling water in the
ヒータコア流路12は、循環流路11に接続された冷却水流路である。ヒータコア流路12は、水冷コンデンサ20とヒータコア21との間でエンジン冷却水を循環させるヒータコア側熱媒体流路部である。
The heater
循環流路11およびヒータコア流路12のうち水冷コンデンサ20とエンジン14との間でエンジン冷却水を循環させる部位は、エンジン側熱媒体流路部である。
A portion of the
ヒータコア流路12の一端は、循環流路11のうちエンジン14の冷却水出口側かつエンジンラジエータ15の冷却水入口側に接続されている。ヒータコア流路12の他端は、循環流路11のうちエンジンラジエータ15の冷却水出口側かつエンジンポンプ13の冷却水吸入側に接続されている。
One end of the
ヒータコア流路12の他端と循環流路11との接続部にはエンジン用三方弁18が配置されている。エンジン用三方弁18は、エンジンポンプ13の冷却水吸入側とエンジンラジエータ15の冷却水出口側との連通状態を切り替えるとともに、エンジンポンプ13の冷却水吸入側とヒータコア流路12との連通状態を切り替える切替部である。エンジン用三方弁18の作動は、制御装置60によって制御される。
An engine three-
ヒータコア流路12には、コンデンサポンプ19、水冷コンデンサ20およびヒータコア21が、この順番でエンジン冷却水が流通するように配置されている。コンデンサポンプ19は、エンジン冷却水を吸入して吐出する電動ポンプである。コンデンサポンプ19の作動は、制御装置60によって制御される。コンデンサポンプ19は、エンジン14の駆動力をベルトを介して動力伝達することによって駆動されるベルト駆動式ポンプであってもよい。
A
水冷コンデンサ20は、図2に示す冷凍サイクル30の圧縮機31から吐出された高圧側冷媒とエンジン冷却水とを熱交換させることによって高圧側冷媒を凝縮させる凝縮器である。水冷コンデンサ20は、冷媒熱媒体熱交換器である。
The water-cooled
ヒータコア21は、エンジン冷却水と車室内へ送風される空気とを熱交換させて車室内への送風空気を加熱する空気加熱用熱交換器である。
The
エンジン冷却水回路10は、機器冷却流路22を有している。機器冷却流路22は、ヒータコア流路12に接続された冷却水流路である。機器冷却流路22の一端は、ヒータコア流路12のうちコンデンサポンプ19の冷却水吸入側に接続されている。機器冷却流路22の他端は、ヒータコア流路12のうちヒータコア21の冷却水出口側に接続されている。
The
機器冷却流路22には、EGRクーラ23およびスロットルボデー24が、この順番でエンジン冷却水が流通するように配置されている。EGRクーラ23は、エンジン14の吸気側に戻される排気ガスとエンジン冷却水とを熱交換して排気を冷却する熱交換器である。スロットルボデー24は、エンジン14の吸入空気量を調整する吸入吸気量調整部である。
An
EGRクーラ23は、エンジン冷却水によって冷却される冷却対象機器である。スロットルボデー24は、エンジン冷却水が流れることによって外気温が低い時でもスロットルバルブの氷結を防止する温調対象機器である。
The
エンジン冷却水回路10は、バイパス流路25、コンデンサ入口側流路部26aおよびコンデンサ出口側流路部26bを有している。バイパス流路25は、ヒータコア流路12に接続された冷却水流路を形成している。
The
コンデンサ入口側流路部26aおよびコンデンサ出口側流路部26bは、水冷コンデンサ20とエンジンラジエータ15との間でエンジン冷却水を循環させるラジエータ側熱媒体流路部である。
The condenser inlet side
バイパス流路25は、水冷コンデンサ20およびヒータコア21を流れたエンジン冷却水がエンジン14およびエンジンラジエータ15をバイパスして流れるバイパス流路部である。
The
バイパス流路25の一端は、ヒータコア流路12のうち機器冷却流路22の一端との接続部とコンデンサポンプ19の冷却水吸入口との間の部位に接続されている。バイパス流路25の他端は、ヒータコア流路12のうちヒータコア21の冷却水出口と機器冷却流路22の他端との接続部との間の部位に接続されている。
One end of the
バイパス流路25の一端とヒータコア流路12との接続部には、バイパス三方弁27が配置されている。バイパス三方弁27は、エンジン14の冷却水出口側とコンデンサポンプ19の冷却水吸入側とを連通させる状態と、バイパス流路25とコンデンサポンプ19の冷却水吸入側とを連通させる状態とを切り替える切替部である。バイパス三方弁27の作動は、制御装置60によって制御される。
A bypass three-
コンデンサ入口側流路部26aおよびコンデンサ出口側流路部26bは、循環流路11とヒータコア流路12とを連通させる冷却水流路を形成している。
The capacitor inlet-
コンデンサ入口側流路部26aの一端は、循環流路11のうちエンジンラジエータ15の冷却水出口とエンジン用三方弁18との間の部位に接続されている。コンデンサ入口側流路部26aの他端は、ヒータコア流路12のうちエンジンラジエータ15の冷却水出口とエンジン用三方弁18との間の部位に接続されている。
One end of the condenser inlet side
コンデンサ入口側流路部26aには、コンデンサ入口側開閉弁28が配置されている。コンデンサ入口側開閉弁28は、コンデンサ入口側流路部26aを開閉する電磁弁である。コンデンサ入口側開閉弁28の作動は、制御装置60によって制御される。
A condenser inlet side opening / closing
コンデンサ出口側流路部26bには、コンデンサ出口側開閉弁29が配置されている。コンデンサ出口側開閉弁29は、コンデンサ出口側流路部26bを開閉する電磁弁である。コンデンサ出口側開閉弁29の作動は、制御装置60によって制御される。
A condenser outlet side opening / closing
コンデンサ入口側開閉弁28およびコンデンサ出口側開閉弁29は、コンデンサ入口側流路部26aおよびコンデンサ出口側流路部26bのエンジン冷却水流れを断続する切替部である。
The condenser inlet side opening / closing
図2に示す冷凍サイクル30は、圧縮機31、水冷コンデンサ20、第1膨張弁32、室外コンデンサ33、第2膨張弁34およびチラー35を備える蒸気圧縮式冷凍機である。本実施形態では、冷凍サイクル30の冷媒はフロン系冷媒であり、冷凍サイクル30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。
A
圧縮機31は、電池から供給される電力によって駆動される電動圧縮機、またはエンジンの駆動力によってエンジンベルトで駆動される圧縮機であり、冷凍サイクル30の冷媒を吸入して圧縮して吐出する。
The
第1膨張弁32は、水冷コンデンサ20から流出した冷媒を減圧膨張させる減圧部である。第1膨張弁32は、室外コンデンサ33に流入する冷媒の減圧量を調整する減圧量調整部である。
The
第1膨張弁32は、電気的機構によって絞り通路面積を調節する電気式膨張弁である。第1膨張弁32の作動は、制御装置60によって制御される。
The
室外コンデンサ33は、第1膨張弁32から流出した冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器である。室外コンデンサ33は、冷媒外気熱交換器である。
The
室外コンデンサ33には、室外送風機17によって外気が送風される。室外コンデンサ33は、エンジンラジエータ15および機器ラジエータ36とともに車両の最前部に配置されている。
Outside air is blown to the
室外コンデンサ33は、エンジンラジエータ15および機器ラジエータ36よりも外気流れ方向上流側に配置されている。エンジンラジエータ15および機器ラジエータ36は、外気の流れにおいて互いに並列に配置されている。機器ラジエータ36は、エンジンラジエータ15よりも車両下方側に配置されている。車両の走行時には室外コンデンサ33、エンジンラジエータ15および機器ラジエータ36に走行風を当てることができるようになっている。
The
シュラウド37は、室外送風機17を保持するとともに室外コンデンサ33から室外送風機17に至る外気通路を形成する外気通路形成部材である。
The
第2膨張弁34は、室外コンデンサ33から流出した冷媒を減圧膨張させる減圧部である。第2膨張弁34は、電気的機構によって絞り通路面積を調節する電気式膨張弁である。第2膨張弁34の作動は、制御装置60によって制御される。
The
チラー35は、第2膨張弁34で減圧膨張された低圧冷媒と低温冷却水回路38の低温冷却水とを熱交換させることによって低圧冷媒を蒸発させる蒸発器である。チラー35で蒸発した気相冷媒は圧縮機31に吸入されて圧縮される。
The
低温冷却水回路38は、低温冷却水が循環する冷却水回路である。低温冷却水は、熱媒体としての流体である。本実施形態では、低温冷却水として、少なくともエチレングリコール、ジメチルポリシロキサンもしくはナノ流体を含む液体、または不凍液体が用いられている。
The low-temperature
低温冷却水回路38には、クーラポンプ39、チラー35およびクーラコア40が、この順番で低温冷却水が循環するように配置されている。クーラポンプ39は、低温冷却水を吸入して吐出する電動ポンプである。クーラポンプ39の作動は、制御装置60によって制御される。クーラポンプ39は、エンジン14の駆動力をベルトを介して動力伝達することによって駆動されるベルト駆動式ポンプであってもよい。
In the low-temperature
クーラコア40は、低温冷却水と車室内へ送風される空気とを熱交換させて車室内への送風空気を冷却する空気冷却用熱交換器である。
The
機器ラジエータ36は、機器用冷却水と外気とを熱交換させる熱交換器である。機器ラジエータ36は、機器冷却用ラジエータである。図1に示すように、機器ラジエータ36は、機器用冷却水回路41に配置されている。機器用冷却水回路41は、機器用冷却水が循環する冷却水回路である。機器用冷却水は、熱媒体としての流体である。機器用冷却水は、機器冷却用熱媒体である。
The
本実施形態では、機器用冷却水として、エチレングリコールを含む液体、または不凍液体が用いられている。 In this embodiment, a liquid containing ethylene glycol or an antifreeze liquid is used as the cooling water for equipment.
機器用冷却水回路41には、機器ポンプ42、機器ラジエータ36、インバータ43および機器リザーブタンク44が配置されている。
In the equipment cooling
機器ポンプ42は、機器用冷却水を吸入して吐出する電動ポンプである。機器ポンプ42の作動は、制御装置60によって制御される。機器ポンプ42は、エンジン14の駆動力をベルトを介して動力伝達することによって駆動されるベルト駆動式ポンプであってもよい。
The
インバータ43は、電池から供給された直流電力を交流電力に変換して走行用モータに出力する電力変換部である。インバータ43は、機器用冷却水によって冷却される冷却対象機器である。機器用冷却水回路41に配置される冷却対象機器機器はインバータ43に限定されるものではなく、種々の冷却対象機器が冷却水回路41に配置されていてもよい。
The
機器リザーブタンク44は、余剰の機器用冷却水を貯留する機器用冷却水貯留部である。機器リザーブタンク44は、蓄えている機器用冷却水の液面における圧力が所定圧力になるような密閉式リザーブタンクである。機器リザーブタンク44は、蓄えている機器用冷却水の液面における圧力が大気圧になるような大気開放式リザーブタンクであってもよい。
The
機器リザーブタンク44に余剰の機器用冷却水を貯留しておくことによって、機器用冷却水回路41を循環する機器用冷却水の液量の低下を抑制することができる。
By storing excess equipment cooling water in the
クーラコア40およびヒータコア21は、車両用空調装置の室内空調ユニット50のケーシング51に収容されている。室内空調ユニット50は、車室内最前部の計器盤(いわゆるインストルメントパネル)の内側に配置されている。ケーシング51は、室内空調ユニット50の外殻を形成している。
The
ケーシング51は、室内送風機52によって送風された空気が流れる空気通路を形成しており、ある程度の弾性を有し、強度的にも優れた樹脂(例えば、ポリプロピレン)にて成形されている。
The
クーラコア40およびヒータコア21は、この順番で空気が流れるようにケーシング51内の空気通路に配置されている。
The
ケーシング51の空気流れ最上流部には、内気導入口53と外気導入口54とが形成されている。ケーシング51の空気流れ最上流側には、内外気切替ドア55が配置されている。内外気切替ドア55は、車室内空気(以下、内気と言う。)と外気とを切替導入する内外気切替部である。
An inside
内外気切替ドア55は、吸込口モードを内気循環モードと外気導入モードと内外気混入モードとに切り替える。内気循環モードでは、内気を導入して外気を導入しない。外気導入モードでは、外気を導入して内気を導入しない。内外気混入モードでは、内気および外気の両方を所定の割合で導入する。
The inside / outside
ケーシング51内において、クーラコア40の空気流れ下流側には、ヒータコア通路51aとバイパス通路51bとが並列に形成されている。ヒータコア通路51aは、クーラコア40通過後の空気が流れる空気通路である。ヒータコア通路51aにはヒータコア21が配置されている。バイパス通路51bは、クーラコア40通過後の空気がヒータコア21をバイパスして流れる空気通路である。
In the
ケーシング51内において、ヒータコア通路51aおよびバイパス通路51bの空気流れ下流側には、ヒータコア通路51aから流出した温風とバイパス通路51bから流出した冷風とを混合させる混合空間51cが形成されている。
In the
ケーシング51内において、クーラコア40の空気流れ下流側であって、ヒータコア通路51aおよびバイパス通路51bの入口側には、エアミックスドア56が配置されている。
In the
エアミックスドア56は、ヒータコア通路51aとバイパス通路51bとの風量割合を連続的に変化させる風量割合調整部である。ヒータコア通路51aを通過する空気とバイパス通路51bを通過する空気との風量割合によって、混合空間51cにて混合された送風空気の温度が変化する。したがって、エアミックスドア56は、混合空間51c内の空気温度(すなわち、車室内へ送風される送風空気の温度)を調整する温度調整部である。
The
エアミックスドア56は、図示しない電動アクチュエータによって駆動される回転軸と、その共通の回転軸に連結された板状のドア本体部を有して構成される、いわゆる片持ちドアで構成されている。
The
ケーシング51の空気流れ最下流部には、図示しない吹出口が形成されている。吹出口は、混合空間51cの温度調整された空気を、空調対象空間である車室内空間へ吹き出す。
An air outlet (not shown) is formed at the most downstream portion of the air flow of the
吹出口としては、フェイス吹出口、フット吹出口およびデフロスタ吹出口が設けられている。フェイス吹出口は、車室内の乗員の上半身に向けて空調風を吹き出す上半身側吹出口である。フット吹出口は、乗員の足元に向けて空調風を吹き出す足元側吹出口である。デフロスタ吹出口は、車両前面窓ガラス内側面に向けて空調風を吹き出す窓ガラス側吹出口である。 As the air outlet, a face air outlet, a foot air outlet, and a defroster air outlet are provided. The face air outlet is an upper body side air outlet that blows air-conditioned air toward the upper body of an occupant in the passenger compartment. The foot outlet is a foot-side outlet that blows air-conditioned air toward the passenger's feet. The defroster air outlet is a window glass side air outlet that blows out conditioned air toward the inner side surface of the vehicle front window glass.
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、図示しない吹出口モードドアが配置されている。吹出口モードドアは、フェイス吹出口、フット吹出口およびデフロスタ吹出口の開口面積を調整することによって吹出口モードを切り替える吹出口モード切替部である。吹出口モードドアは、図示しない電動アクチュエータによって回転操作される。 An unillustrated air outlet mode door is arranged on the upstream side of the air flow of the face air outlet, the foot air outlet, and the defroster air outlet. A blower outlet mode door is a blower outlet mode switching part which switches a blower outlet mode by adjusting the opening area of a face blower outlet, a foot blower outlet, and a defroster blower outlet. The air outlet mode door is rotated by an electric actuator (not shown).
吹出口モードとしては、フェイスモード、バイレベルモード、フットモード、フットデフロスタモードおよびデフロスタモードがある。 As a blower outlet mode, there are a face mode, a bi-level mode, a foot mode, a foot defroster mode, and a defroster mode.
フェイスモードでは、フェイス吹出口を全開してフェイス吹出口から車室内乗員の上半身に向けて空気を吹き出す。バイレベルモードでは、フェイス吹出口とフット吹出口の両方を開口して車室内乗員の上半身と足元に向けて空気を吹き出す。 In the face mode, the face air outlet is fully opened and air is blown out from the face air outlet toward the upper body of the passenger in the passenger compartment. In the bi-level mode, both the face air outlet and the foot air outlet are opened and air is blown out toward the upper body and feet of the passengers in the passenger compartment.
フットモードでは、フット吹出口を全開するとともにデフロスタ吹出口を小開度だけ開口して、フット吹出口から主に空気を吹き出す。フットデフロスタモードでは、フット吹出口およびデフロスタ吹出口を同程度開口して、フット吹出口およびデフロスタ吹出口の双方から空気を吹き出す。 In the foot mode, the foot air outlet is fully opened and the defroster air outlet is opened by a small opening, and air is mainly blown out from the foot air outlet. In the foot defroster mode, the foot outlet and the defroster outlet are opened to the same extent, and air is blown out from both the foot outlet and the defroster outlet.
デフロスタモードでは、デフロスタ吹出口を全開してデフロスタ吹出口から車両前面窓ガラス内面に空気を吹き出す。 In the defroster mode, the defroster outlet is fully opened and air is blown out from the defroster outlet to the inner surface of the front window glass of the vehicle.
図3に示すように、室外コンデンサ33は、熱交換コア部331、第1タンク332および第2タンク333を有している。図3中の上下の矢印は、車両の上下方向を示している。図3中の他の矢印は、室外コンデンサ33における冷媒の流れ方向を示している。
As shown in FIG. 3, the
熱交換コア部331は、多数本のチューブと伝熱フィンとを有している。多数本のチューブは、所定の間隔を空けて互いに積層配置されている。チューブ同士の間の隙間は、外気が流れる外気通路を形成している。伝熱フィンは、チューブ同士の間の外気通路に配置され、チューブに接合されている。伝熱フィンは、伝熱面積を増大させて冷媒と外気との熱交換を促進させる熱交換促進部材である。多数本のチューブは、その長手方向が水平方向と平行になるように配置されている。
The heat
第1タンク332および第2タンク333は、熱交換コア部331の多数本のチューブに対する冷媒の分配と集合とを行う。第1タンク332は、多数本のチューブの一端側に配置されている。第2タンク333は、多数本のチューブの他端側に配置されている。
The
第1タンク332は、冷媒入口332aと冷媒出口332bとを有している。冷媒入口332aは第1タンク332の下部に配置されている。冷媒出口332bは第1タンク332の上部に配置されている。
The
第1タンク332の内部空間は、仕切部332cによって互いに仕切られている。仕切部332cは、車両上下方向において、冷媒入口332aと冷媒出口332bとの間に位置している。
The internal spaces of the
これにより、室外コンデンサ33におけるエンジン冷却水の流れは以下のようになる。まず、冷媒入口332aから第1タンク332の下部に流入した冷却水は、熱交換コア部331下部の第1パス331aを第1タンク332側から第2タンク333側に向かって流れて第2タンク333に流入する。第2タンク333に流入した冷却水は、熱交換コア部331下部の第1パス331aを第2タンク333側から第1タンク332側に向かって流れて第1タンク332の上部に流入し、冷媒出口332bから流出する。
Thereby, the flow of the engine cooling water in the
次に、車両用熱管理装置の電気制御部を図4に基づいて説明する。制御装置60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、そのROM内に記憶された空調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対象機器の作動を制御する制御部である。
Next, the electric control part of the thermal management apparatus for vehicles is demonstrated based on FIG. The
制御装置60によって制御される制御対象機器は、エンジンポンプ13、室外送風機17、エンジン用三方弁18、コンデンサポンプ19、バイパス三方弁27、コンデンサ入口側開閉弁28、コンデンサ出口側開閉弁29、圧縮機31、クーラポンプ39、機器ポンプ42、室内送風機52および室内空調ユニット50の各種ドア(具体的には内外気切替ドア55やエアミックスドア56等)を駆動する電動アクチュエータ等である。
The control target devices controlled by the
制御装置60のうち、その出力側に接続された各種制御対象機器の作動を制御する構成は、それぞれの制御対象機器の作動を制御する制御部を構成している。各制御部は、制御装置60に対して別体で構成されていてもよい。
The structure which controls the action | operation of the various control object apparatus connected to the output side among the
制御装置60、エンジン用三方弁18、バイパス三方弁27、コンデンサ入口側開閉弁28およびコンデンサ出口側開閉弁29は、冷房モードと暖房モードとを切り替える切替部である。制御装置60およびエアミックスドア56は、クーラコア40で冷却された空気のうち、ヒータコア21を流れる空気と、ヒータコア21をバイパスして流れる空気との風量割合を調整する風量割合調整部である。
The
制御装置60の入力側にはセンサ群の検出信号が入力される。センサ群は、内気温度センサ61、外気温度センサ62、日射量センサ63、コンデンサ水温センサ64、吐出冷媒センサ65、吸入冷媒センサ66、コンデンサ冷媒センサ67、室外コンデンサ冷媒センサ68、チラー水温センサ69、クーラコア温度センサ70およびヒータコア温度センサ71である。
A detection signal of the sensor group is input to the input side of the
内気温度センサ61は、内気の温度(車室内温度)を検出する内気温度検出部である。外気温度センサ62は、外気の温度(車室外温度)を検出する外気温度検出部である。日射量センサ63は、車室内の日射量を検出する日射量検出部である。
The inside
コンデンサ水温センサ64は、水冷コンデンサ20で熱交換されたエンジン冷却水の温度を検出する温度検出部である。吐出冷媒センサ65は、圧縮機31から吐出された冷媒の圧力または温度を検出する冷媒状態検出部である。吸入冷媒センサ66は、圧縮機31に吸入される冷媒の圧力または温度を検出する冷媒状態検出部である。
The condenser
コンデンサ冷媒センサ67は、水冷コンデンサ20で熱交換された冷媒の圧力または温度を検出する冷媒状態検出部である。室外コンデンサ冷媒センサ68は、室外コンデンサ33で熱交換された冷媒の圧力または温度を検出する冷媒状態検出部である。
The
チラー水温センサ69は、チラー35で熱交換された冷却水の温度を検出する温度検出部である。クーラコア温度センサ70は、クーラコア40の温度を検出する温度検出部である。クーラコア温度センサ70は、例えば、クーラコア40の熱交換フィンの温度を検出するフィンサーミスタや、クーラコア40を流れる冷却水の温度を検出する水温センサ等である。
The chiller
ヒータコア温度センサ71は、ヒータコア21の温度を検出する温度検出部である。ヒータコア温度センサ71は、例えば、ヒータコア21の熱交換フィンの温度を検出するフィンサーミスタや、ヒータコア21を流れる冷却水の温度を検出する水温センサ等である。
The heater core temperature sensor 71 is a temperature detection unit that detects the temperature of the
制御装置60の入力側には、操作パネル72に設けられた各種空調操作スイッチからの操作信号が入力される。例えば、操作パネル72は、車室内前部の計器盤付近に配置されている。
Operation signals from various air conditioning operation switches provided on the
操作パネル72に設けられた各種空調操作スイッチは、オートスイッチ、エアコンスイッチ、風量設定スイッチおよび車室内温度設定スイッチ等である。
Various air conditioning operation switches provided on the
オートスイッチは、空調の自動制御運転を設定する操作部である。エアコンスイッチは、圧縮機31を手動で作動・停止させる操作部である。
The auto switch is an operation unit that sets automatic control operation of air conditioning. The air conditioner switch is an operation unit that manually operates and stops the
風量設定スイッチは、室内空調ユニット50の室内送風機の風量をマニュアル設定するスイッチである。車室内温度設定スイッチは、車室内目標温度Tsetを設定する操作部である。
The air volume setting switch is a switch for manually setting the air volume of the indoor fan of the indoor
各スイッチは機械的に押し込むことによって電気接点を導通させる方式のプッシュスイッチでもよいし、静電パネル上の所定の領域に触れることによって反応するタッチスクリーン方式でもよい。 Each switch may be a push switch in which electrical contacts are made conductive by being mechanically pressed, or may be a touch screen system that reacts by touching a predetermined area on the electrostatic panel.
制御装置60は、車室内吹出空気の目標吹出温度TAO、およびクーラコア40からの吹出空気の目標温度TCOを算出する。
The
目標吹出温度TAOは、内気温Trを速やかに乗員の所望の目標温度Tsetに近づけるために決定される値であって、下記数式により算出される。 The target blowing temperature TAO is a value that is determined in order to quickly bring the inside air temperature Tr close to the occupant's desired target temperature Tset, and is calculated by the following equation.
TAO=Kset×Tset−Kr×Tr−Kam×Tam−Ks×Ts+C
この数式において、Tsetは車室内温度設定スイッチによって設定された車室内の目標温度であり、Trは内気温度センサ61によって検出された内気温度であり、Tamは外気温度センサ62によって検出された外気温度であり、Tsは日射量センサ63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。
TAO = Kset * Tset-Kr * Tr-Kam * Tam-Ks * Ts + C
In this equation, Tset is the target temperature in the vehicle interior set by the vehicle interior temperature setting switch, Tr is the internal air temperature detected by the internal
クーラコア目標吹出温度TCOは、目標吹出温度TAO等に基づいて算出される。具体的には、目標吹出温度TAOの低下に伴って、クーラコア目標吹出温度TCOが低下するように算出される。さらに、クーラコア40の着霜を抑制可能に決定された基準着霜防止温度(例えば、1℃)以上となるようにクーラコア目標吹出温度TCOが算出される。
The cooler core target blowing temperature TCO is calculated based on the target blowing temperature TAO and the like. Specifically, the cooler core target blowing temperature TCO is calculated so as to decrease as the target blowing temperature TAO decreases. Further, the cooler core target blowing temperature TCO is calculated so as to be equal to or higher than a reference frosting prevention temperature (for example, 1 ° C.) determined so as to suppress the frosting of the
次に、上記構成における作動を説明する。制御装置60は、目標吹出温度TAO等に基づいて空調モードを冷房モード、暖房モード、第1除湿暖房モードおよび第2除湿暖房モードのいずれかに切り替える。
Next, the operation in the above configuration will be described. The
冷房モードおよび第1除湿暖房モードは、室外コンデンサ33が冷媒を放熱させる放熱モードである。暖房モードおよび第2除湿暖房モードは、室外コンデンサ33が冷媒に吸熱させる吸熱モードである。
The cooling mode and the first dehumidifying heating mode are heat dissipation modes in which the
冷房モードは、エンジンラジエータ15と水冷コンデンサ20との間でエンジン冷却水が循環する第1モードである。暖房モードは、水冷コンデンサ20とヒータコア21との間でエンジン冷却水が循環する第2モードである。
The cooling mode is a first mode in which engine coolant circulates between the
以下、冷房モード、暖房モード、第1除湿暖房モードおよび第2除湿暖房モードにおける作動について説明する。 Hereinafter, operations in the cooling mode, the heating mode, the first dehumidifying heating mode, and the second dehumidifying heating mode will be described.
(冷房モード)
冷房モードでは、制御装置60は、第1膨張弁32を全開状態とし、第2膨張弁34を絞り状態とする。冷房モードでは、制御装置60は、エンジン冷却水回路10において水冷コンデンサ20とエンジンラジエータ15との間でエンジン冷却水が循環するようにエンジン用三方弁18、コンデンサポンプ19、コンデンサ入口側開閉弁28およびコンデンサ出口側開閉弁29の作動を制御する。冷房モードでは、制御装置60は、クーラポンプ39を駆動させることによってチラー35とクーラコア40との間で低温冷却水回路38の低温冷却水を循環させる。
(Cooling mode)
In the cooling mode, the
制御装置60は、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60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。
The
第2膨張弁34へ出力される制御信号については、第2膨張弁34へ流入する冷媒の過冷却度が、冷凍サイクル30の成績係数(いわゆるCOP)を最大値に近づく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
エアミックスドア56へ出力される制御信号については、エアミックスドア56がヒータコア通路51aを閉塞し、クーラコア40を通過した送風空気の全流量がバイパス通路51bを通過するように決定される。
The control signal output to the
冷房モード時の冷凍サイクル装置10では、サイクルを循環する冷媒の状態については、図5のモリエル線図に示すように変化する。なお、図5では、便宜上、水冷コンデンサ20に循環するエンジン冷却水の流れを破線で示している。
In the
すなわち、図5の点a1に示すように、圧縮機31から吐出された高圧冷媒は水冷コンデンサ20に流入する。図5の点a1および点a2に示すように、水冷コンデンサ20に流入した冷媒は、エンジン冷却水回路10のエンジン冷却水に放熱して水冷コンデンサ20から流出する。
That is, the high-pressure refrigerant discharged from the
水冷コンデンサ20から流出した冷媒は、第1膨張弁32に流入する。この際、第1膨張弁32が冷媒通路を全開状態としているので、水冷コンデンサ20から流出した冷媒は、第1膨張弁32にて減圧されることなく、室外コンデンサ33に流入する。
The refrigerant that has flowed out of the water-cooled
図5の点a2および点a3に示すように、室外コンデンサ33に流入した冷媒は、室外コンデンサ33にて外気へ放熱する。図5の点a3および点a4に示すように、室外コンデンサ33から流出した冷媒は、第2膨張弁34へ流入して、第2膨張弁34にて低圧冷媒となるまで減圧膨張される。
As indicated by points a2 and a3 in FIG. 5, the refrigerant flowing into the
図5の点a4および点a5に示すように、第2膨張弁34にて減圧された低圧冷媒は、チラー35に流入し、低温冷却水回路38の低温冷却水から吸熱して蒸発する。これにより、低温冷却水回路38の低温冷却水が冷却されるので、車室内へ送風される空気がクーラコア40で冷却される。
As indicated by points a4 and a5 in FIG. 5, the low-pressure refrigerant decompressed by the
そして、図5の点a5および点a1に示すように、チラー35から流出した冷媒は、圧縮機31の吸入側へと流れて再び圧縮機31にて圧縮される。
Then, as indicated by points a5 and a1 in FIG. 5, the refrigerant flowing out from the
以上の如く、冷房モードでは、クーラコア40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 cooled by the
図6は、冷房モードの作動例を示している。この作動例では、エンジン冷却水回路10においてエンジン14とエンジンラジエータ15と水冷コンデンサ20とヒータコア21の間でエンジン冷却水が循環する。
FIG. 6 shows an example of operation in the cooling mode. In this example of operation, engine cooling water circulates between the
この作動例では、エンジン14から流出したエンジン冷却水の温度は約80℃になる。一方、室外コンデンサ33から流出した外気の温度は約60℃になる。そのため、エンジンラジエータ15では、約80℃のエンジン冷却水と約60℃の外気とが熱交換されるので、エンジンラジエータ15から流出したエンジン冷却水の温度は約70℃になる。
In this operation example, the temperature of the engine cooling water flowing out from the
図5のモリエル線図に示すように、冷凍サイクル30の圧縮機31から吐出された冷媒は過熱度を持っている。圧縮機31から吐出された過熱冷媒は水冷コンデンサ20で冷却されて過熱度が小さくなる。水冷コンデンサ20で冷却された冷媒は室外コンデンサ33で冷却されて凝縮する。
As shown in the Mollier diagram of FIG. 5, the refrigerant discharged from the
室外コンデンサ33に流入する冷媒の過熱度が小さくなるので、室外コンデンサ33で外気に放熱される熱量が少なくなる。そのため、エンジンラジエータ15や機器ラジエータ36に流入する外気の熱量も少なくなるので、エンジンラジエータ15や機器ラジエータ36に要求される熱交換能力を低く抑えることができる。その結果、エンジンラジエータ15や機器ラジエータ36を小型化できる。
Since the degree of superheat of the refrigerant flowing into the
水冷コンデンサ20では過熱度を持つ冷媒を熱交換させ、室外コンデンサ33では過熱度をほとんど持たない冷媒を熱交換させるので、室外コンデンサ33では過熱度を持つ冷媒ガスと外気との熱交換性能と、二相域の冷媒と外気との熱交換性能とを両立させる熱交換器設計が不要となり、冷媒の二相域での熱交換性能を高める熱交換器設計を優先させることが可能になる。そのため、室外コンデンサ33の熱交換性能を高くすることができる。
Since the water-cooled
(暖房モード)
暖房モードでは、制御装置60は、第1膨張弁32を絞り状態とし、第2膨張弁34を全開状態とする。暖房モードでは、制御装置60は、エンジン冷却水回路10において水冷コンデンサ20とヒータコア21との間でエンジン冷却水が循環するようにエンジン用三方弁18、コンデンサポンプ19、コンデンサ入口側開閉弁28およびコンデンサ出口側開閉弁29の作動を制御する。暖房モードでは、制御装置60は、クーラポンプ39を停止させることによってチラー35とクーラコア40との間で低温冷却水回路38の低温冷却水を循環させない。
(Heating mode)
In the heating mode, the
制御装置60は、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60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。
The
第1膨張弁32へ出力される制御信号については、第1膨張弁32へ流入する冷媒の過冷却度が、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。目標過冷却度は、サイクルの成績係数(いわゆるCOP)を最大値に近づけるように定められている。
The control signal output to the
エアミックスドア56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56がバイパス通路51bを全開し、クーラコア40を通過した送風空気の全流量がヒータコア通路51aを通過するように決定される。
The control signal output to the servo motor of the
暖房モード時の冷凍サイクル装置10では、サイクルを循環する冷媒の状態については、図7のモリエル線図に示すように変化する。なお、図7では、便宜上、水冷コンデンサ20に循環するエンジン冷却水の流れを破線で示している。
In the
すなわち、図7の点b1に示すように、圧縮機31から吐出された高圧冷媒は、水冷コンデンサ20へ流入する。図7の点b1および点b2に示すように、水冷コンデンサ20へ流入した冷媒は、エンジン冷却水回路10のエンジン冷却水と熱交換して放熱する。これにより、エンジン冷却水回路10のエンジン冷却水が加熱されるので、車室内へ送風される空気がヒータコア21で加熱される。
That is, the high-pressure refrigerant discharged from the
図7の点b2および点b3に示すように、水冷コンデンサ20から流出した冷媒は、第1膨張弁32に流入し、低圧冷媒となるまで減圧される。そして、図7の点b3および点b4に示すように、第1膨張弁32にて減圧された低圧冷媒は、室外コンデンサ33に流入して外気から吸熱して蒸発し、室外コンデンサ33から流出した冷媒は、第2膨張弁34へ流入する。
As shown at points b2 and b3 in FIG. 7, the refrigerant that has flowed out of the water-cooled
この際、第2膨張弁34を全開状態としているので、室外コンデンサ33から流出した冷媒は、第2膨張弁34にて減圧されることなく、チラー35に流入する。
At this time, since the
クーラポンプ39が停止しているので、チラー35に低温冷却水回路38の低温冷却水が循環しない。そのため、チラー35に流入した低圧冷媒は、低温冷却水回路38の低温冷却水から殆ど吸熱しない。そして、図7の点b4および点b1に示すように、チラー35から流出した冷媒は、圧縮機31の吸入側へと流れて再び圧縮機31にて圧縮される。
Since the
以上の如く、暖房モードでは、水冷コンデンサ20にて圧縮機31から吐出された高圧冷媒の有する熱をエンジン冷却水回路10のエンジン冷却水に放熱させ、エンジン冷却水が有する熱をヒータコア21にて車室内へ送風される空気に放熱させて、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
図8は、暖房モードの作動例を示している。この作動例では、エンジン冷却水回路10においてエンジン14と水冷コンデンサ20とヒータコア21の間でエンジン冷却水が循環する。
FIG. 8 shows an operation example of the heating mode. In this operational example, engine coolant circulates between the
この作動例では、エンジン冷却水がエンジン14および水冷コンデンサ20によって加熱されるので、エンジン14の排熱および冷凍サイクル30の高圧側冷媒の熱を利用して車室内を暖房することができる。さらに、エンジン14および水冷コンデンサ20によって加熱されたエンジン冷却水がエンジンラジエータ15を流れないので、エンジン14の排熱および冷凍サイクル30の高圧側冷媒が外気に捨てられることなく暖房に有効利用される。
In this operation example, the engine coolant is heated by the
また、エンジン14の始動時には、水冷コンデンサ20によって加熱されたエンジン冷却水がエンジン14に流入するので、冷凍サイクル30の高圧側冷媒の熱によってエンジン14の暖機を促進して燃費を向上させる使い方もできる。
Further, when the
(第1除湿暖房モード)
第1除湿暖房モードでは、制御装置60が第1膨張弁32および第2膨張弁34を絞り状態とする。第1除湿暖房モードでは、制御装置60は、エンジン冷却水回路10において水冷コンデンサ20とヒータコア21との間でエンジン冷却水が循環するようにエンジン用三方弁18、コンデンサポンプ19、コンデンサ入口側開閉弁28およびコンデンサ出口側開閉弁29の作動を制御する。第1除湿暖房モードでは、制御装置60は、クーラポンプ39を駆動させることによってチラー35とクーラコア40との間で低温冷却水回路38の低温冷却水を循環させる。
(First dehumidifying heating mode)
In the first dehumidifying and heating mode, the
制御装置60は、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60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。
The
エアミックスドア56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56がバイパス通路51bを全開し、クーラコア40を通過した空気の全流量がヒータコア通路51aを通過するように決定される。
第1除湿暖房モード時の冷凍サイクル装置10では、サイクルを循環する冷媒の状態については、図9のモリエル線図に示すように変化する。なお、図9では、便宜上、水冷コンデンサ20に循環するエンジン冷却水の流れを破線で示している。
The control signal output to the servo motor of the
In the
すなわち、図9の点c1および点c2に示すように、圧縮機31から吐出された高圧冷媒は、水冷コンデンサ20へ流入して、エンジン冷却水回路10のエンジン冷却水と熱交換して放熱する。これにより、エンジン冷却水が加熱されるので、車室内へ送風される空気がヒータコア21で加熱される。
That is, as indicated by points c1 and c2 in FIG. 9, the high-pressure refrigerant discharged from the
図9の点c2および点c3に示すように、水冷コンデンサ20から流出した冷媒は、第1膨張弁32に流入し、中間圧冷媒となるまで減圧される。そして、図9の点c3および点c4に示すように、第1膨張弁32にて減圧された中間圧冷媒は、室外コンデンサ33に流入して外気へ放熱する。
As shown at points c2 and c3 in FIG. 9, the refrigerant that has flowed out of the water-cooled
図9の点c4および点c5に示すように、室外コンデンサ33から流出した冷媒は、第2膨張弁34へ流入して、第2膨張弁34にて低圧冷媒となるまで減圧膨張される。図9の点c5および点c6に示すように、第2膨張弁34にて減圧された低圧冷媒は、チラー35に流入し、低温冷却水回路38の低温冷却水から吸熱して蒸発する。これにより、低温冷却水回路38の低温冷却水が冷却されるので、車室内へ送風される空気がクーラコア40で冷却される。そして、図9の点c6および点c1に示すように、チラー35から流出した冷媒は、圧縮機31の吸入側へと流れて再び圧縮機31にて圧縮される。
As shown at points c4 and c5 in FIG. 9, the refrigerant that has flowed out of the
以上の如く、第1除湿暖房モード時には、クーラコア40にて冷却され除湿された空気をヒータコア21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。
As described above, in the first dehumidifying and heating mode, the air cooled and dehumidified by the
この際、第1除湿暖房モードでは、第1膨張弁32を絞り状態としているので、冷房モードに対して、室外コンデンサ33へ流入する冷媒の温度を低下させることができる。従って、室外コンデンサ33における冷媒の温度と外気温との温度差を縮小して、室外コンデンサ33における冷媒の放熱量を減少させることができる。
At this time, in the first dehumidifying and heating mode, since the
この結果、冷房モード時に対してサイクルを循環する冷媒循環流量を増加させることなく、水冷コンデンサ20における冷媒の放熱量を増加させることができ、冷房モードよりもヒータコア21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 water-cooled
(第2除湿暖房モード)
第2除湿暖房モードでは、制御装置60が第1膨張弁32および第2膨張弁34を絞り状態とする。第2除湿暖房モードでは、制御装置60は、エンジン冷却水回路10において水冷コンデンサ20とヒータコア21との間でエンジン冷却水が循環するようにエンジン用三方弁18、コンデンサポンプ19、コンデンサ入口側開閉弁28およびコンデンサ出口側開閉弁29の作動を制御する。第2除湿暖房モードでは、制御装置60は、クーラポンプ39を駆動させることによってチラー35とクーラコア40との間で低温冷却水回路38の低温冷却水を循環させる。
(Second dehumidifying heating mode)
In the second dehumidifying and heating mode, the
制御装置60は、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60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。
The
エアミックスドア56のサーボモータへ出力される制御信号については、エアミックスドアがバイパス通路51bを全開し、クーラコア40を通過した空気の全流量がヒータコア通路51aを通過するように決定される。
The control signal output to the servo motor of the
第2除湿暖房モードでは、第1膨張弁32の絞り開度を第1除湿暖房モード時よりも減少させた絞り状態とし、第2膨張弁34の絞り開度を第1除湿暖房モード時よりも増加させた絞り状態とする。
In the second dehumidifying and heating mode, the throttle opening of the
第2除湿暖房モード時の冷凍サイクル装置10では、サイクルを循環する冷媒の状態については、図10のモリエル線図に示すように変化する。なお、図10では、便宜上、水冷コンデンサ20に循環するエンジン冷却水の流れを破線で示している。
In the
すなわち、図10の点d1および点d2に示すように、圧縮機31から吐出された高圧冷媒は、水冷コンデンサ20へ流入して、エンジン冷却水回路10のエンジン冷却水と熱交換して放熱する。これにより、エンジン冷却水回路10のエンジン冷却水が加熱されるので、車室内へ送風される空気がヒータコア21で加熱される。
That is, as indicated by points d1 and d2 in FIG. 10, the high-pressure refrigerant discharged from the
図10の点d2および点d3に示すように、水冷コンデンサ20から流出した冷媒は、第1膨張弁32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、図10の点d3および点d4に示すように、第1膨張弁32にて減圧された中間圧冷媒は、室外コンデンサ33に流入して外気から吸熱する。
As shown at points d2 and d3 in FIG. 10, the refrigerant that has flowed out of the water-cooled
図10の点d4および点d5に示すように、室外コンデンサ33から流出した冷媒は、第2膨張弁34へ流入して、第2膨張弁34にて低圧冷媒となるまで減圧膨張される。図10の点d5および点d6に示すように、第2膨張弁34にて減圧された低圧冷媒は、チラー35に流入し、低温冷却水回路38の低温冷却水から吸熱して蒸発する。これにより、低温冷却水回路38の低温冷却水が冷却されるので、車室内へ送風される空気がクーラコア40で冷却される。そして、図10の点d6および点d1に示すように、チラー35から流出した冷媒は、圧縮機31の吸入側へと流れて再び圧縮機31にて圧縮される。
As indicated by points d4 and d5 in FIG. 10, the refrigerant flowing out of the
以上の如く、第2除湿暖房モード時には、第1除湿暖房モードと同様に、クーラコア40にて冷却され除湿された空気を、ヒータコア21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。
As described above, in the second dehumidifying and heating mode, similarly to the first dehumidifying and heating mode, the air cooled and dehumidified by the
この際、第2除湿暖房モードでは、第1膨張弁32の絞り開度を減少させることによって、室外コンデンサ33を吸熱器(換言すれば蒸発器)として機能させているので、第1除湿暖房モードよりもヒータコア21から吹き出される温度を上昇させることができる。
At this time, in the second dehumidifying and heating mode, the
上記の如く、本実施形態の車両用空調装置では、第1膨張弁32および第2膨張弁34の絞り開度を変化させることによって、車室内の適切な冷房、暖房および除湿暖房を実行することができ、ひいては車室内の快適な空調を実現することができる。
As described above, in the vehicle air conditioner of the present embodiment, appropriate cooling, heating, and dehumidifying heating in the vehicle compartment are performed by changing the throttle opening of the
エンジン冷却水回路10においてエンジン冷却水がEGRクーラ23を循環することによって、EGRクーラ23を冷却することができるとともに、EGRクーラ23の排熱をエンジン冷却水に放熱させて暖房用熱源として利用することができる。
The engine cooling water circulates through the
バイパス三方弁27がバイパス流路25とコンデンサポンプ19の冷却水吸入側とを連通させることによって、循環流路11に対して独立した冷却水回路を形成することができる。循環流路11に対して独立した冷却水回路では、水冷コンデンサ20とヒータコア21との間でエンジン冷却水を循環させることができる。
The bypass three-
コンデンサ入口側開閉弁28およびコンデンサ出口側開閉弁29を開弁させることによって、エンジン14とヒータコア21とにエンジン冷却水を循環させることなく、水冷コンデンサ20とエンジンラジエータ15との間でエンジン冷却水を循環させることができる。これにより、冷凍サイクル30の高圧側冷媒の熱をエンジンラジエータ15で外気に放熱することができる。
By opening the condenser inlet side opening / closing
低温冷却水回路38では、低温冷却水がチラー35で冷却された後、クーラコア40を流れるので、室内空調ユニット50のケーシング51内を流れる空気(すなわち、車室内へ送風される空気)がクーラコア40で冷却される。
In the low-temperature
室内空調ユニット50のケーシング51内においてクーラコア40で冷却された空気はヒータコア21で加熱される。
The air cooled by the
室内空調ユニット50のケーシング51内においてエアミックスドア56の開度を調整することによって、室内空調ユニット50から車室内へ吹き出される空調風の温度を目標吹出温度TAOに近づけることができる。
By adjusting the opening degree of the
冷房モードにおいて、エンジン14の負荷が高いときは、走行用電動モータの負荷が低いのでインバータ43の電気負荷が低くなることから、水冷コンデンサ20の冷却水温度が上昇してもインバータ43の冷却に支障はない。
In the cooling mode, when the load on the
一方、走行用電動モータの負荷が高くてインバータ43の電気負荷が高いときは、エンジン14の負荷が低くなってエンジン冷却水の温度が低くなることから、水冷コンデンサ20で冷媒を十分に冷却できて室外コンデンサ33から流出した外気の温度が低くなるので、機器ラジエータ36に流入する外気の温度が低くなってインバータ43の冷却性能を高められる。
On the other hand, when the load of the traveling electric motor is high and the electric load of the
水冷コンデンサ20では、熱容量の大きいエンジン冷却水で冷凍サイクル30の高圧側冷媒を冷却するので、冷凍サイクル30の凝縮温度を暖機中のエンジン冷却水温度程度に抑制することができ、冷凍サイクル30の高圧を一定時間を低くできる。換言すれば、冷凍サイクル30の起動時に冷凍サイクル30の高圧の上昇速度を遅くできる。そのため、チラー35の性能を高くできる時間が長くなるので、冷凍サイクル30の起動時におけるクールダウンを高速化できる。
In the water-cooled
水冷コンデンサ20において冷凍サイクル30の高圧側冷媒(具体的には過熱冷媒)から放熱されたエンジン冷却水がエンジン14に流入するので、過熱冷媒の熱を利用してエンジン14の暖機を促進できる。そのため、エンジン14の暖機時間を短縮して燃費を向上できる。
Since the engine cooling water radiated from the high-pressure side refrigerant (specifically, the superheated refrigerant) of the
室外コンデンサ33は、車両の最前面に、前面投影面積が極力大きくなるように配置されているので、冷媒の冷却能力を高くすることができ、ひいては空調に使うエネルギ(すなわち圧縮機31を駆動する動力)を最小限にとどめることができる。
Since the
室外コンデンサ33は、重力方向下方側から冷媒を導入し、重力方向上方側から冷媒を流出させる構造になっているので、室外コンデンサ33のチューブに対する冷媒の分配性が良好になり、冷媒の温度分布が改善されるので、室外コンデンサ33の熱交換性能を向上できる。
The
冷房モード時には、水冷コンデンサ20で冷却されて過熱度が小さくなった冷媒が室外コンデンサ33に流入するので、過熱度が大きい冷媒が室外コンデンサ33に流入する場合吐比較して、室外コンデンサ33から流出する外気の温度を低く抑えることができる。そのため、エンジンラジエータ15および機器ラジエータ36に流入する外気の温度を低く抑えることができるので、エンジンラジエータ15および機器ラジエータ36における冷却水冷却性能を高めることができる。
In the cooling mode, the refrigerant cooled by the water-cooled
機器ラジエータ36は、室外コンデンサ33の外気流れ下流側に配置されているので、機器ラジエータ36が外気の流れにおいて室外コンデンサ33と並列に配置されている場合と比較して、室外コンデンサ33の前面投影面積を大きくできる。そのため、冷媒の冷却能力を高くすることができるので、空調に使うエネルギ(すなわち圧縮機31を駆動する動力)を最小限にとどめることができる。
Since the
特に、電気機器を冷却する機器ラジエータ36の許容水温は60℃程度であるのに対し、コンデンサ33のうち過熱度を持った冷媒を冷却する部位から吹き出された空気の温度は80℃を超える温度になり得るところ、本実施形態では、冷凍サイクル30において水冷コンデンサ20で冷媒の過熱度を小さくする、または取り除くことができるので、機器ラジエータ36を室外コンデンサ33の外気流れ下流側に配置することが可能になる。
In particular, the allowable water temperature of the
本実施形態では、冷房モードでは、エンジン冷却用ラジエータ15と水冷コンデンサ20との間でエンジン冷却水が循環する。暖房モードでは、水冷コンデンサ20とヒータコア21との間でエンジン冷却水が循環する。
In the present embodiment, in the cooling mode, engine cooling water circulates between the
水冷コンデンサ20および室外コンデンサ33は、冷媒の流れにおいて互いに直列に配置されている。
The water-cooled
これによると、冷房モードでは、水冷コンデンサ20およびエンジン冷却用ラジエータ15によって、冷媒の熱をエンジン冷却水を介して外気に放熱させることができるので、冷媒の冷却性を向上させることができる。
According to this, in the cooling mode, the heat of the refrigerant can be radiated to the outside air through the engine cooling water by the
エンジン冷却用ラジエータ15および機器ラジエータ36は、車両のうち外気が流れる部位に配置されている。これによると、ラジエータ15および機器ラジエータ36の外気への放熱性能を向上させることができる。そのため、熱媒体および外気の冷却性を向上できる。
The
エンジン冷却用ラジエータ15および機器ラジエータ36は、外気の流れにおいて、室外コンデンサ33の下流側に配置されている。
The
これによると、エンジン冷却用ラジエータ15および機器ラジエータ36で熱交換させる前の低温の外気を室外コンデンサ33に流入させることができるので、室外コンデンサ33に流入する外気の温度を極力低くすることができる。そのため、室外コンデンサ33における冷媒の冷却性を向上させることができる。
According to this, since the low temperature outside air before heat exchange with the
暖房モードでは、水冷コンデンサ20の冷媒によって加熱されたエンジン冷却水をヒータコア21に流入させることができるので、ヒータコア21の空気加熱能力を向上させることができる。
In the heating mode, the engine cooling water heated by the refrigerant of the water-cooled
水冷コンデンサ20では過熱度を持っている冷媒を冷却して冷媒の過熱度を小さくするので、室外コンデンサ33に流入する冷媒の過熱度を小さくすることができる。そのため、室外コンデンサ33で冷媒と熱交換されて室外コンデンサ33から流出する外気の温度を低くすることができるので、エンジン冷却用ラジエータ15および機器ラジエータ36に流入する外気の温度を低くすることができる。したがって、エンジン冷却用ラジエータ15および機器ラジエータ36の熱交換性能を向上させたり、エンジン冷却用ラジエータ15および機器ラジエータ36を小型化したりすることができる。
Since the water-cooled
本実施形態では、エンジン冷却用ラジエータ15および機器ラジエータ36は、外気の流れにおいて互いに並列に配置されている。
In the present embodiment, the
これによると、エンジン冷却用ラジエータ15に流入する外気と、機器ラジエータ36に流入する外気とがほぼ同じ温度になるため、エンジン冷却用ラジエータ15においてエンジン冷却水を介して過熱冷媒の熱を外気に放熱して過熱冷媒を冷却することと、機器ラジエータ36においてインバータ43の熱を外気に放熱してインバータ43を冷却することとを両立できる。
According to this, since the outside air flowing into the
本実施形態では、室外コンデンサ33において、冷媒出口332bは冷媒入口332aよりも上方に配置されている。そして、機器ラジエータ36は、エンジン冷却用ラジエータ15よりも下方側に配置されている。
In the present embodiment, in the
これによると、室外コンデンサ33において、冷媒が下部から流入して上部から流出するように流れるので、室外コンデンサ33において冷媒を良好に分配することができる。そのため、室外コンデンサ33の熱交換性能を高めることができる。
According to this, in the
ここで、室外コンデンサ33の下部に流入する冷媒は、水冷コンデンサ20で冷却されて過熱度が小さくなった冷媒であるので、室外コンデンサ33の下部で熱交換されて機器ラジエータ36に向けて流出する外気の温度を低く抑えることができる。そのため、機器ラジエータ36における機器用冷却水の冷却性能を高めることができるので、インバータ43の冷却性を向上できる。
Here, since the refrigerant flowing into the lower portion of the
また、外気の風速が高くなる車両下部に機器ラジエータ36が配置されているので、機器ラジエータ36に高い風速の外気を流入させることができる。そのため、機器ラジエータ36における機器用冷却水の冷却性能を高めることができるので、インバータ43の冷却性を向上できる。
In addition, since the
本実施形態では、暖房モードでは、図8に示すように、水冷コンデンサ20とヒータコア21との間でエンジン冷却水がエンジン冷却用ラジエータ15に対して独立して循環する。制御装置60は、室外コンデンサ33において冷媒が外気から吸熱するように第1膨張弁32の作動を制御する場合、暖房モードになるようにエンジン用三方弁18、バイパス三方弁27、コンデンサ入口側開閉弁28およびコンデンサ出口側開閉弁29の作動を制御する。
In the present embodiment, in the heating mode, as shown in FIG. 8, the engine cooling water circulates independently with respect to the
これによると、暖房モードでは、室外コンデンサ33にて外気から冷媒に吸熱させ、水冷コンデンサ20にて冷媒からエンジン冷却水に放熱させ、ヒータコア21にてエンジン冷却水から空気に放熱させることができる。すなわち、暖房モードでは、外気から吸熱した熱を利用して、車室内へ送風される空気を加熱することができる。
According to this, in the heating mode, the
このとき、水冷コンデンサ20とエンジン冷却用ラジエータ15との間でエンジン冷却水が循環しないので、水冷コンデンサ20にてエンジン冷却水に放熱された熱がエンジン冷却用ラジエータ15で外気に放熱されない。そのため、室外コンデンサ33にて外気から吸熱した熱をヒータコア21での空気の加熱に極力利用することができる。
At this time, since the engine cooling water does not circulate between the
本実施形態では、エンジン用三方弁18、コンデンサ入口側開閉弁28およびコンデンサ出口側開閉弁29は、ヒータコア流路12、コンデンサ入口側流路部26aおよびコンデンサ出口側流路部26bにおけるエンジン冷却水の流れを断続可能になっている。
In the present embodiment, the engine three-
これにより、冷房モードにおいて、図11に示す作動例のようにエンジンラジエータ15と水冷コンデンサ20との間でエンジン冷却水を循環させることによって、水冷コンデンサ20の熱(換言すれば冷房の排熱)をエンジンラジエータ15で外気に捨てることができるので、冷凍サイクル30の高圧を低減することができ、ひいては冷凍サイクル30の成績係数(いわゆるCOP)を向上できる。
Thus, in the cooling mode, the engine cooling water is circulated between the
また、エンジン14の暖機時には、図12に示す作動例のようにエンジン14と水冷コンデンサ20との間でエンジン冷却水を循環させることによって、水冷コンデンサ20の熱(換言すれば冷房の排熱)でエンジン14の暖機を促進できるので、燃費を向上できる。
Further, when the
本実施形態では、バイパス三方弁27は、バイパス流路25におけるエンジン冷却水の流れを断続可能になっている。
In the present embodiment, the bypass three-
これによると、図13に示す作動例のように、バイパス流路25にエンジン冷却水を流通させることによって、水冷コンデンサ20とヒータコア21との間でエンジン冷却水を、エンジン14およびエンジン冷却用ラジエータ15に対して独立して循環させることができる。
According to this, as shown in the operation example shown in FIG. 13, the engine cooling water is circulated through the
本実施形態では、コンデンサ入口側流路部26aおよびコンデンサ出口側流路部26bは、水冷コンデンサ20とエンジン冷却用ラジエータ15との間でエンジン冷却水を循環させる。コンデンサ入口側開閉弁28およびコンデンサ出口側開閉弁29は、コンデンサ入口側流路部26aおよびコンデンサ出口側流路部26bにおけるエンジン冷却水の流れを断続可能になっている。
In the present embodiment, the condenser inlet side
これによると、図12に示す作動例のように、コンデンサ入口側流路部26aおよびコンデンサ出口側流路部26bにおけるエンジン冷却水の流れを遮断することによって、水冷コンデンサ20の熱を外気に捨てることなく暖房利用することができる。
According to this, as in the operation example shown in FIG. 12, the heat of the water-cooled
本実施形態では、ヒータコア流路12は、水冷コンデンサ20とヒータコア21との間でエンジン冷却水を循環させる。エンジン用三方弁18は、ヒータコア流路12におけるエンジン冷却水の流れを断続可能になっている。
In the present embodiment, the heater
これによると、図12に示す作動例のように、ヒータコア流路12にエンジン冷却水を流通させることによって、水冷コンデンサ20の熱を暖房利用することができる。
According to this, as in the operation example shown in FIG. 12, the heat of the water-cooled
本実施形態では、循環流路11およびヒータコア流路12は、水冷コンデンサ20とエンジン14との間でエンジン冷却水を循環させる。エンジン用三方弁18は、循環流路11およびヒータコア流路12におけるエンジン冷却水の流れを断続可能になっている。
In the present embodiment, the
これによると、図12に示す作動例のように、循環流路11およびヒータコア流路12にエンジン冷却水を流通させることによって、水冷コンデンサ20の熱を利用してエンジン14の暖機を促進でき、ひいては燃費を向上できる。
According to this, as shown in the operation example shown in FIG. 12, the engine cooling water can be circulated through the
本実施形態では、制御装置60は、冷房モードであり且つエンジン冷却水が第1所定温度T1未満である場合、図12に示す作動例のように、水冷コンデンサ20とエンジン14との間でエンジン冷却水が循環するようにバイパス三方弁27、コンデンサ入口側開閉弁28およびコンデンサ出口側開閉弁29の作動を制御する。第1所定温度T1は、例えば40℃である。
In the present embodiment, when the
これによると、エンジン冷却水の温度が低い場合、水冷コンデンサ20の熱でエンジン14を早期に暖機でき、ひいては燃費を向上できる。
According to this, when the temperature of the engine cooling water is low, the
本実施形態では、制御装置60は、冷房モードであり且つエンジン冷却水が第1所定温度T1を超えている場合、図11に示す作動例のように、水冷コンデンサ20とエンジン冷却用ラジエータ15との間でエンジン冷却水が循環するとともに水冷コンデンサ20とエンジン14との間におけるエンジン冷却水の循環が遮断されるようにエンジン用三方弁18、バイパス三方弁27、コンデンサ入口側開閉弁28およびコンデンサ出口側開閉弁29の作動を制御する。
In the present embodiment, when the
これによると、エンジン14の暖機が終了した場合、水冷コンデンサ20の熱(換言すれば冷房の排熱)をエンジンラジエータ15で外気に捨てることができるので、冷凍サイクル30の高圧を低減することができ、ひいては冷凍サイクル30の成績係数(いわゆるCOP)を向上できる。
According to this, when the warm-up of the
本実施形態では、制御装置60は、冷房モードであり且つエンジン冷却水が第1所定温度T1よりも高い第2所定温度T2を超えた場合、水冷コンデンサ20とエンジン冷却用ラジエータ15との間におけるエンジン冷却水の循環が遮断されるとともに水冷コンデンサ20とエンジン14との間におけるエンジン冷却水の循環が遮断されるようにエンジン用三方弁18、バイパス三方弁27、コンデンサ入口側開閉弁28およびコンデンサ出口側開閉弁29の作動を制御する。第2所定温度T2は、例えば冷媒飽和温度(具体的には50〜80℃)またはサーモ開弁温度(具体的には88℃)である。
In the present embodiment, the
これによると、エンジン冷却水の温度が高くなった場合、水冷コンデンサ20の冷媒がエンジン冷却水から受熱して冷媒の温度が高くなり過ぎることを抑制できる。
According to this, when the temperature of engine cooling water becomes high, it can suppress that the refrigerant | coolant of the
本実施形態では、制御装置60は、冷房モードであり且つ水冷コンデンサ20に流入する冷媒の温度がエンジン冷却水の温度よりも低い場合、水冷コンデンサ20とエンジン14との間におけるエンジン冷却水の循環が遮断されるようにエンジン用三方弁18、バイパス三方弁27、コンデンサ入口側開閉弁28およびコンデンサ出口側開閉弁29の作動を制御する。
In the present embodiment, the
これによると、エンジン冷却水の温度が高くなった場合、エンジン14から流出したエンジン冷却水が水冷コンデンサ20に流通しないので、水冷コンデンサ20の冷媒がエンジン冷却水から受熱して冷媒の温度が高くなり過ぎることを抑制できる。
According to this, when the temperature of the engine cooling water becomes high, the engine cooling water flowing out from the
本実施形態では、制御装置60は、冷房モードであり且つ機器ラジエータ36に流入する機器用冷却水の温度およびエンジン冷却水の温度がともに所定温度を超えている場合、水冷コンデンサ20とヒータコア21との間でエンジン冷却水が循環するようにエンジン用三方弁18、バイパス三方弁27、コンデンサ入口側開閉弁28およびコンデンサ出口側開閉弁29の作動を制御するとともに、クーラコア40で冷却された空気の少なくとも一部がヒータコア21を流れるようにエアミックスドア56の作動を制御する。
In the present embodiment, the
これによると、クーラコア40で冷却された空気でヒータコア21のエンジン冷却水を冷却し、ヒータコア21で冷却されたエンジン冷却水が水冷コンデンサ20の冷媒を冷却するので、室外コンデンサ33に流入する冷媒の過熱度を小さくすることができる。そのため、室外コンデンサ33から流出する外気の温度を下げることができるので、機器ラジエータ36に流入する外気の温度を下げることができる。したがって、機器ラジエータ36に流入する機器用冷却水の温度およびエンジン冷却水の温度がともに所定温度を超えている場合であっても、機器用冷却水の冷却能力を高めることができるので、インバータ43を優先的に冷却することができる。
According to this, the engine cooling water of the
本実施形態では、エンジン14の廃熱を利用した暖房と、冷凍サイクル30のヒートポンプ運転による暖房とを併用できるので、いずれか一方のみで暖房を行う場合と比較して、暖房におけるガソリンの消費量を低減できる。
In this embodiment, since heating using waste heat of the
また、水冷コンデンサ20を、冷房時にはエンジンラジエータ15に接続し、暖房時にはヒータコア21に接続するので、ガソリンの消費量を低減できる。
Further, since the water-cooled
すなわち、冷房時は、水冷コンデンサ20の接続先をエンジンラジエータ15にすることによって、圧縮機31で吐出された冷媒の放熱を、室外コンデンサ33だけでなくエンジンラジエータ15でも行うことができる。そのため、冷媒の放熱性能が向上し冷凍サイクル30の高圧が下がるため、圧縮機31の消費電力が低減され、結果としてガソリンの消費量を低減できる。
That is, at the time of cooling, by connecting the
特に、エンジン14を作動させないEV走行時には、エンジン14を冷却する必要が無いため、エンジン14の冷却に使用されないエンジンラジエータ15を冷媒の放熱に使用することで、上記作用効果が一層顕著になる。
In particular, during EV travel where the
暖房時は、水冷コンデンサ20の接続先をヒータコア21にすることによって、冷凍サイクル30で生成された熱をヒータコア21に送って暖房することができる。そのため、暖房のために必要な高温水をエンジン14の廃熱で作る必要が小さくなるので、エンジン14を作動させる頻度が減り、結果としてガソリンの消費量を低減できる。
At the time of heating, the connection destination of the water-cooled
(第2実施形態)
上記第1実施形態では、エンジンラジエータ15および機器ラジエータ36は、外気の流れにおいて互いに並列に配置されているが、本実施形態では、図14に示すように、機器ラジエータ36は、エンジンラジエータ15よりも外気流れ方向上流側に配置されている。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the
機器ラジエータ36に流入する外気には、室外コンデンサ33の排熱Qrが加えられている。エンジンラジエータ15に流入する外気には、室外コンデンサ33の排熱Qrおよびインバータ43の排熱Qeが加えられている。
Exhaust heat Qr of the
そして、エンジンラジエータ15から流出する外気には、室外コンデンサ33の排熱Qr、インバータ43の排熱Qe、エンジン14の排熱QEおよび水冷コンデンサ20の排熱Qcが加えられている。
The outside air flowing out from the
水冷コンデンサ20がエンジン冷却水回路10に配置されているので、エンジン14の排熱QEが機器用冷却水回路41の低温冷却水に放熱されずにエンジン冷却水回路10のエンジン冷却水に放熱される。
Since the water-cooled
そのため、水冷コンデンサ20が機器用冷却水回路41に配置されていてエンジン14の排熱QEが機器用冷却水回路41の低温冷却水に放熱される場合と比較して、機器ラジエータ36の低温冷却水の温度を低くできるので、インバータ43の冷却性能を高めることができる。
Therefore, compared with the case where the
本実施形態では、エンジン冷却用ラジエータ15は、外気の流れにおいて機器ラジエータ36よりも下流側に配置されている。
In the present embodiment, the
これによると、水冷コンデンサ20において過熱冷媒の熱がエンジン冷却水に放熱され、エンジン冷却水の熱が、室外コンデンサ33、機器ラジエータ36およびエンジン冷却用ラジエータ15のうち外気の流れにおいて最も下流側に配置されたエンジン冷却用ラジエータ15で外気に放熱される。
According to this, the heat of the superheated refrigerant is radiated to the engine cooling water in the
そのため、過熱冷媒の熱を含んだ高温の外気が室外コンデンサ33および機器ラジエータ36に流入することを抑制できるので、室外コンデンサ33および機器ラジエータ36の熱交換性能を高めることができる。
Therefore, since it is possible to suppress the high-temperature outside air including the heat of the superheated refrigerant from flowing into the
(第3実施形態)
本実施形態では、図15に示すように、冷凍サイクル30はアキュムレータ80を有している。アキュムレータ80は、その内部に流入した冷媒の気液を分離して、サイクル内の余剰冷媒を蓄える気液分離器である。
(Third embodiment)
In the present embodiment, the
アキュムレータ80は、エバポレータ81の冷媒出口側に配置されている。エバポレータ81は、第2膨張弁34で減圧膨張された低圧冷媒と車室内へ送風される空気とを熱交換させることによって低圧冷媒を蒸発させる蒸発器である。
The
アキュムレータ80の気相冷媒出口には、圧縮機31の吸入ポートが接続されている。従って、アキュムレータ80は、圧縮機31に液相冷媒が吸入されることを抑制し、圧縮機31における液圧縮を防止する機能を果たす。
The suction port of the
エバポレータ81は、上記実施形態のチラー35の代わりに冷凍サイクル30に配置されている。エバポレータ81は、上記実施形態のエバポレータ81の代わりに室内空調ユニット50のケーシング51内に配置されている。
The
エバポレータ81の冷媒出口側には定圧弁82が配置されている。定圧弁82は、エバポレータ81の冷媒出口側における冷媒の圧力を所定圧力に維持する定圧調整部である。
A
第1膨張弁32の出口側には気液分離器83が接続されている。気液分離器83は、第1膨張弁32にて減圧された中間圧冷媒の気液を分離する気液分離部である。気液分離器83は、気相冷媒を流出させる気相冷媒流出口と、液相冷媒を流出させる液相冷媒流出口とを有している。
A gas-
気液分離器83の気相冷媒流出口には、気相冷媒流路84を介して、圧縮機31の中間圧吸入ポートが接続されている。これにより、気液分離器83にて分離された中間圧気相冷媒が、圧縮機31の圧縮室にて昇圧過程の冷媒に注入される。圧縮機31にて冷媒を多段階に昇圧させることで、圧縮機31の圧縮効率を向上させている。
An intermediate pressure suction port of the
気液分離器83の液相冷媒流出口には、室外コンデンサ33の冷媒入口側が接続されている。
The refrigerant inlet side of the
冷凍サイクル30において水冷コンデンサ20の冷媒出口と第1膨張弁32の入口との間は、第1バイパス通路84の一端が接続されている。第1バイパス通路84の他端は、室外コンデンサ33の冷媒出口と第2膨張弁34の冷媒入口との間に接続されている。
One end of the
第1バイパス通路84は、水冷コンデンサ20から流出した冷媒を、第1膨張弁32、気液分離器83および室外コンデンサ33を迂回させて第2膨張弁34の入口側へ導く冷媒通路である。
The
第1バイパス通路84には第1バイパス開閉弁85が配置されている。第1バイパス開閉弁85は、第1バイパス通路84を開閉する電磁弁である。第1バイパス開閉弁85の作動は、制御装置60から出力される制御信号によって制御される。第1バイパス開閉弁85は、第1バイパス通路84を開閉することによって、冷凍サイクル30の冷媒流れを切り替える冷媒流れ切替部である。
A first bypass opening / closing
冷凍サイクル30において室外コンデンサ33の冷媒出口と第1バイパス通路84の他端との間には、逆止弁86が配置されている。逆止弁86は、室外コンデンサ33の出口側から第2膨張弁34の入口側への冷媒の流れを許容し、第2膨張弁34の入口側から室外コンデンサ33の出口側への冷媒の流れを禁止する逆流防止部である。逆止弁86は、第1バイパス通路84の他端から第2膨張弁34の入口側へ流出した冷媒が室外コンデンサ33側へ逆流することを防止する。
In the
室外コンデンサ33の冷媒出口側には、第2バイパス冷媒通路87が接続されている。第2バイパス冷媒通路87は、室外コンデンサ33から流出した冷媒を、逆止弁86、第2膨張弁34およびエバポレータ81をバイパスしてアキュムレータ80の冷媒入口側へ導く冷媒通路である。
A second
第2バイパス冷媒通路87には、第2バイパス開閉弁88が配置されている。第2バイパス開閉弁88は、第2バイパス冷媒通路87を開閉する電磁弁である。第2バイパス開閉弁88の作動は、制御装置60から出力される制御信号によって制御される。第2バイパス開閉弁88は、第2バイパス冷媒通路87を開閉することによって、冷凍サイクル30の冷媒流れを切り替える冷媒流れ切替部である。
A second bypass opening / closing
第2バイパス開閉弁88が開いている場合、冷媒が第2バイパス冷媒通路87を通過する際に生ずる圧力損失は、冷媒が逆止弁86、第2膨張弁34およびエバポレータ81を通過する際に生ずる圧力損失に対して小さい。その理由は、逆止弁86、第2膨張弁34およびエバポレータ81が流路抵抗になるからである。したがって、室外コンデンサ33から流出した冷媒は、第2バイパス開閉弁88が開いている場合には第2バイパス冷媒通路87を流れ、第2バイパス開閉弁88が閉じている場合には逆止弁86、第2膨張弁34およびエバポレータ81を流れる。
When the second bypass on-off
制御装置60の入力側にはエバポレータ温度センサ90の検出信号が入力される。エバポレータ温度センサ90は、エバポレータ81の温度を検出する温度検出部である。エバポレータ温度センサ90は、例えば、エバポレータ81の熱交換フィンの温度を検出するフィンサーミスタや、エバポレータ81を流れる冷媒の温度を検出する冷媒温度センサ等である。
A detection signal of the
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.
(第4実施形態)
本実施形態では、図16に示すように、室外コンデンサ33に、モジュレータ91および過冷却器92が一体化されている。モジュレータ91は、室外コンデンサ33から流出した冷媒の気液を分離するとともに余剰の液相冷媒を貯える冷媒貯留部である。過冷却器92は、モジュレータ91から流出した液相冷媒と外気とを熱交換させて液相冷媒を過冷却する過冷却用熱交換器である。
(Fourth embodiment)
In the present embodiment, as shown in FIG. 16, a
モジュレータ91には過冷却バイパス流路93が接続されている。過冷却バイパス流路93は、モジュレータ91を流れた冷媒が過冷却器92をバイパスして流れるバイパス部である。
A
過冷却バイパス流路93には過冷却バイパス開閉弁94が配置されている。過冷却バイパス開閉弁94は、過冷却バイパス流路93の開度を調整するバイパス開度調整部である。過冷却バイパス開閉弁94は電磁弁であり、制御装置60によって制御される。
A supercooling bypass opening / closing
図17に示すように、モジュレータ91は室外コンデンサ33の側面に一体化され、過冷却器92は室外コンデンサ33の下面に一体化されている。図17中の上下の矢印は、車両の上下方向を示している。図17中の他の矢印は、室外コンデンサ33、モジュレータ91および過冷却器92における冷媒の流れ方向を示している。
As shown in FIG. 17, the
冷房モードおよび第1除湿暖房モードでは、室外コンデンサ33で凝縮された冷媒がモジュレータ91で気液分離されるとともに余剰冷媒が貯えられる。冷房モードおよび第1除湿暖房モードでは、制御装置60は過冷却バイパス開閉弁94を閉じる。これにより、モジュレータ91から流出した液相冷媒が過冷却器92を流れて過冷却される。
In the cooling mode and the first dehumidifying heating mode, the refrigerant condensed by the
暖房モードおよび第2除湿暖房モードでは、制御装置60は過冷却バイパス開閉弁94を開ける。これにより、モジュレータ91から流出した冷媒が過冷却器92をバイパスして過冷却バイパス流路18を流れるので、過冷却器92における冷媒の圧力損失を低減できる。
In the heating mode and the second dehumidifying heating mode, the
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.
(第5実施形態)
本実施形態では、図18に示すように、エンジン冷却用ラジエータ15、室外コンデンサ33および機器ラジエータ36は、外気の流れ方向に、機器ラジエータ36、室外コンデンサ33、エンジン冷却用ラジエータ15の順に配置されている。
(Fifth embodiment)
In the present embodiment, as shown in FIG. 18, the
これによると、室外コンデンサ33およびエンジン冷却用ラジエータ15で熱交換されていない外気を機器ラジエータ36に流入させることができるので、機器ラジエータ36に流入する外気の温度を極力低くすることができる。そのため、機器ラジエータ36における機器用冷却水の冷却性能を高めることができるので、インバータ43の冷却性を向上できる。
According to this, since the outside air that has not been heat-exchanged by the
(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、バイパス流路25の一端とヒータコア流路12との接続部にバイパス三方弁27が配置されているが、バイパス流路25を開閉する開閉弁がバイパス三方弁27の代わりに配置されていてもよい。
上記実施形態では、コンデンサ入口側流路部26aにコンデンサ入口側開閉弁28が配置されているが、コンデンサ入口側開閉弁28の代わりに三方弁がコンデンサ入口側流路部26aの一端または他端に配置されていてもよい。
(1) In the above embodiment, the bypass three-
In the above embodiment, the capacitor inlet side opening / closing
上記実施形態では、コンデンサ出口側流路部26bにコンデンサ出口側開閉弁29が配置されているが、コンデンサ出口側開閉弁29の代わりに三方弁がコンデンサ出口側流路部26bの一端または他端に配置されていてもよい。
In the above embodiment, the capacitor outlet side opening / closing
(2)上記各実施形態では、温度調節対象機器を温度調節するための熱媒体として冷却水を用いているが、油などの各種媒体を熱媒体として用いてもよい。 (2) In each of the above embodiments, cooling water is used as a heat medium for adjusting the temperature of the temperature adjustment target device, but various media such as oil may be used as the heat medium.
熱媒体として、ナノ流体を用いてもよい。ナノ流体とは、粒子径がナノメートルオーダーのナノ粒子が混入された流体のことである。ナノ粒子を熱媒体に混入させることで、エチレングリコールを用いた冷却水のように凝固点を低下させて不凍液にする作用効果に加えて、次のような作用効果を得ることができる。 A nanofluid may be used as the heat medium. A nanofluid is a fluid in which nanoparticles having a particle size of the order of nanometers are mixed. By mixing the nanoparticles with the heat medium, the following effects can be obtained in addition to the effect of lowering the freezing point and making the antifreeze liquid like cooling water using ethylene glycol.
すなわち、特定の温度帯での熱伝導率を向上させる作用効果、熱媒体の熱容量を増加させる作用効果、金属配管の防食効果やゴム配管の劣化を防止する作用効果、および極低温での熱媒体の流動性を高める作用効果を得ることができる。 That is, the effect of improving the thermal conductivity in a specific temperature range, the effect of increasing the heat capacity of the heat medium, the effect of preventing the corrosion of metal pipes and the deterioration of rubber pipes, and the heat medium at an extremely low temperature The effect which improves the fluidity | liquidity of can be acquired.
このような作用効果は、ナノ粒子の粒子構成、粒子形状、配合比率、付加物質によって様々に変化する。 Such effects vary depending on the particle configuration, particle shape, blending ratio, and additional substance of the nanoparticles.
これによると、熱伝導率を向上させることができるので、エチレングリコールを用いた冷却水と比較して少ない量の熱媒体であっても同等の冷却効率を得ることが可能になる。 According to this, since the thermal conductivity can be improved, it is possible to obtain the same cooling efficiency even with a small amount of heat medium as compared with the cooling water using ethylene glycol.
また、熱媒体の熱容量を増加させることができるので、熱媒体自体の顕熱による蓄冷熱量を増加させることができる。 Moreover, since the heat capacity of the heat medium can be increased, the amount of cold storage heat due to the sensible heat of the heat medium itself can be increased.
蓄冷熱量を増加させることにより、圧縮機31を作動させない状態であっても、ある程度の時間は蓄冷熱を利用した機器の冷却、加熱の温調が実施できるため、車両用熱管理装置の省動力化が可能になる。
Even if the
ナノ粒子のアスペクト比は50以上であるのが好ましい。十分な熱伝導率を得ることができるからである。なお、アスペクト比は、ナノ粒子の縦×横の比率を表す形状指標である。 The aspect ratio of the nanoparticles is preferably 50 or more. This is because sufficient thermal conductivity can be obtained. The aspect ratio is a shape index that represents the ratio of the vertical and horizontal dimensions of the nanoparticles.
ナノ粒子としては、Au、Ag、CuおよびCのいずれかを含むものを用いることができる。具体的には、ナノ粒子の構成原子として、Auナノ粒子、Agナノワイヤー、CNT、グラフェン、グラファイトコアシェル型ナノ粒子、およびAuナノ粒子含有CNTなどを用いることができる。 Nanoparticles containing any of Au, Ag, Cu and C can be used. Specifically, Au nanoparticle, Ag nanowire, CNT, graphene, graphite core-shell nanoparticle, Au nanoparticle-containing CNT, and the like can be used as the constituent atoms of the nanoparticle.
CNTはカーボンナノチューブである。グラファイトコアシェル型ナノ粒子は、上記原子を囲むようにカーボンナノチューブ等の構造体があるような粒子体である。 CNT is a carbon nanotube. The graphite core-shell nanoparticle is a particle body having a structure such as a carbon nanotube surrounding the atom.
(3)上記各実施形態の冷凍サイクル30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。
(3) In the
また、上記各実施形態の冷凍サイクル30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。
Further, the
15 エンジンラジエータ(エンジン冷却用ラジエータ、ラジエータ)
18 エンジン用三方弁(切替部)
20 水冷コンデンサ(冷媒熱媒体熱交換器)
21 ヒータコア
27 バイパス三方弁(切替部)
28 コンデンサ入口側開閉弁(切替部)
29 コンデンサ出口側開閉弁(切替部)
31 圧縮機
33 室外コンデンサ(冷媒外気熱交換器)
36 機器冷却用ラジエータ
60 制御装置(切替部、風量割合調整部、制御部)
15 Engine radiator (Radiator for engine cooling, radiator)
18 Three-way valve for engine (switching part)
20 Water-cooled condenser (refrigerant heat medium heat exchanger)
21
28 Capacitor inlet side on-off valve (switching part)
29 Condenser outlet side open / close valve (switching part)
31
36
Claims (21)
前記熱媒体と車室内へ送風される空気とを熱交換させるヒータコア(21)と、
冷媒を吸入して圧縮して吐出する圧縮機(31)と、
前記圧縮機から吐出された前記冷媒と前記熱媒体とを熱交換させる冷媒熱媒体熱交換器(20)と、
前記冷媒熱媒体熱交換器で熱交換された前記冷媒と前記外気とを熱交換させる冷媒外気熱交換器(33)と、
前記ラジエータと前記冷媒熱媒体熱交換器との間で前記熱媒体が循環する第1モードと、前記冷媒熱媒体熱交換器と前記ヒータコアとの間で前記熱媒体が循環する第2モードとを切り替える切替部(18、27、28、29)とを備え、
前記冷媒熱媒体熱交換器および前記冷媒外気熱交換器は、前記冷媒の流れにおいて互いに直列に配置されており、
前記ラジエータおよび前記冷媒外気熱交換器は、車両のうち前記外気が流れる部位に配置されている車両用空調装置。 A radiator (15) for exchanging heat between the heat medium and outside air;
A heater core (21) for exchanging heat between the heat medium and air blown into the passenger compartment;
A compressor (31) that sucks in, compresses and discharges the refrigerant;
A refrigerant heat medium heat exchanger (20) for exchanging heat between the refrigerant discharged from the compressor and the heat medium;
A refrigerant outdoor air heat exchanger (33) for exchanging heat between the refrigerant heat exchanged by the refrigerant heat medium heat exchanger and the outside air;
A first mode in which the heat medium circulates between the radiator and the refrigerant heat medium heat exchanger; and a second mode in which the heat medium circulates between the refrigerant heat medium heat exchanger and the heater core. A switching unit (18, 27, 28, 29) for switching,
The refrigerant heat medium heat exchanger and the refrigerant outside air heat exchanger are arranged in series with each other in the refrigerant flow,
The said radiator and the said refrigerant | coolant external air heat exchanger are vehicle air conditioners arrange | positioned in the site | part through which the said external air flows among vehicles.
さらに、車載機器(43)を冷却する機器冷却用熱媒体と前記外気とを熱交換させる機器冷却用ラジエータ(36)を備え、
前記エンジン冷却用ラジエータおよび前記機器冷却用ラジエータは、前記外気の流れにおいて、前記冷媒外気熱交換器の下流側に配置されている請求項1または2に記載の車両用空調装置。 The radiator is an engine cooling radiator (15) for exchanging heat between an engine cooling heat medium for cooling the engine (14) and the outside air,
Furthermore, it comprises a device cooling radiator (36) for exchanging heat between the device cooling heat medium for cooling the vehicle-mounted device (43) and the outside air,
3. The vehicle air conditioner according to claim 1, wherein the engine cooling radiator and the equipment cooling radiator are arranged downstream of the refrigerant outside air heat exchanger in the flow of the outside air.
前記機器冷却用ラジエータは、前記エンジン冷却用ラジエータよりも下方側に配置されている請求項5に記載の車両用空調装置。 The refrigerant outside air heat exchanger includes a refrigerant inlet (332a) into which the refrigerant flows, and a refrigerant outlet (332b) arranged above the refrigerant inlet and through which the refrigerant flows out,
The vehicle air conditioner according to claim 5, wherein the equipment cooling radiator is disposed below the engine cooling radiator.
さらに、車載機器(43)を冷却する機器冷却用熱媒体と前記外気とを熱交換させる機器冷却用ラジエータ(36)を備え、
前記エンジン冷却用ラジエータ、前記機器冷却用ラジエータおよび前記冷媒外気熱交換器は、前記外気の流れ方向に、前記機器冷却用ラジエータ、前記冷媒外気熱交換器、前記エンジン冷却用ラジエータの順に配置されている請求項1に記載の車両用空調装置。 The radiator is an engine cooling radiator (15) for exchanging heat between an engine cooling heat medium for cooling the engine (14) and the outside air,
Furthermore, it comprises a device cooling radiator (36) for exchanging heat between the device cooling heat medium for cooling the vehicle-mounted device (43) and the outside air,
The engine cooling radiator, the equipment cooling radiator, and the refrigerant outside air heat exchanger are arranged in the flow direction of the outside air in the order of the equipment cooling radiator, the refrigerant outside air heat exchanger, and the engine cooling radiator. The vehicle air conditioner according to claim 1.
前記切替部は、前記第2モードでは、前記冷媒熱媒体熱交換器と前記ヒータコアとの間で前記熱媒体を前記エンジン冷却用ラジエータに対して独立して循環させるようになっており、
前記冷媒外気熱交換器において前記冷媒が前記外気から吸熱するように前記減圧量調整部が作動している場合、前記切替部は、前記第2モードになるように作動する請求項3ないし7のいずれか1つに記載の車両用空調装置。 A pressure reduction amount adjusting unit (32) for adjusting a pressure reduction amount of the refrigerant flowing into the refrigerant outside air heat exchanger;
In the second mode, the switching unit is configured to circulate the heat medium independently with respect to the engine cooling radiator between the refrigerant heat medium heat exchanger and the heater core,
8. The switching unit operates so as to be in the second mode when the decompression amount adjusting unit is operated so that the refrigerant absorbs heat from the outside air in the refrigerant outdoor air heat exchanger. The vehicle air conditioner as described in any one.
前記冷媒熱媒体熱交換器と前記エンジン冷却用ラジエータとの間で前記エンジン冷却用熱媒体を循環させるラジエータ側熱媒体流路部(26a、26b)とを備え、
前記切替部は、前記ヒータコア側熱媒体流路部および前記ラジエータ側熱媒体流路部における前記エンジン冷却用熱媒体の流れを断続可能になっている請求項3ないし8のいずれか1つに記載の車両用空調装置。 A heater core side heat medium flow path section (12) for circulating the engine cooling heat medium between the refrigerant heat medium heat exchanger and the heater core;
A radiator-side heat medium flow path (26a, 26b) for circulating the engine cooling heat medium between the refrigerant heat medium heat exchanger and the engine cooling radiator;
9. The switching unit according to claim 3, wherein the switching unit is configured to be able to intermittently flow the engine cooling heat medium in the heater core side heat medium flow path part and the radiator side heat medium flow path part. Vehicle air conditioner.
前記切替部は、前記バイパス流路部における前記エンジン冷却用熱媒体の流れを断続可能になっている請求項3ないし9のいずれか1つに記載の車両用空調装置。 The engine cooling heat medium flowing through the refrigerant heat medium heat exchanger and the heater core includes a bypass flow path section (25) that flows bypassing the engine and the engine cooling radiator;
The vehicle air conditioner according to any one of claims 3 to 9, wherein the switching unit is capable of interrupting a flow of the engine cooling heat medium in the bypass channel unit.
前記切替部は、前記エンジン側熱媒体流路部における前記エンジン冷却用熱媒体の流れを断続可能になっており、
前記第1モードであり且つ前記エンジン冷却用熱媒体が所定温度未満である場合、前記冷媒熱媒体熱交換器と前記エンジンとの間で前記エンジン冷却用熱媒体が循環するように前記切替部が作動し、
前記第1モードであり且つ前記エンジン冷却用熱媒体が前記所定温度を超えている場合、前記冷媒熱媒体熱交換器と前記エンジン冷却用ラジエータとの間で前記エンジン冷却用熱媒体が循環するとともに前記冷媒熱媒体熱交換器と前記エンジンとの間における前記エンジン冷却用熱媒体の循環が遮断されるように前記切替部が作動する請求項3ないし14のいずれか1つに記載の車両用空調装置。 An engine side heat medium flow path section (11, 12) for circulating the engine cooling heat medium between the refrigerant heat medium heat exchanger and the engine;
The switching unit is able to intermittently flow the engine cooling heat medium in the engine side heat medium flow path part,
In the first mode and when the engine cooling heat medium is below a predetermined temperature, the switching unit is configured to circulate the engine cooling heat medium between the refrigerant heat medium heat exchanger and the engine. Operates,
In the first mode and when the engine cooling heat medium exceeds the predetermined temperature, the engine cooling heat medium circulates between the refrigerant heat medium heat exchanger and the engine cooling radiator. The vehicle air conditioning according to any one of claims 3 to 14, wherein the switching unit operates so that circulation of the engine cooling heat medium between the refrigerant heat medium heat exchanger and the engine is interrupted. apparatus.
前記第1モードであり且つ前記エンジン冷却用熱媒体が前記第1所定温度よりも高い第2所定温度を超えた場合、前記冷媒熱媒体熱交換器と前記エンジン冷却用ラジエータとの間における前記エンジン冷却用熱媒体の循環が遮断されるとともに前記冷媒熱媒体熱交換器と前記エンジンとの間における前記エンジン冷却用熱媒体の循環が遮断されるように前記切替部が作動する請求項18に記載の車両用空調装置。 The predetermined temperature is a first predetermined temperature;
The engine between the refrigerant heat medium heat exchanger and the engine cooling radiator when in the first mode and the engine cooling heat medium exceeds a second predetermined temperature higher than the first predetermined temperature. 19. The switching unit operates so that the circulation of the cooling heat medium is interrupted and the circulation of the engine cooling heat medium between the refrigerant heat medium heat exchanger and the engine is interrupted. Vehicle air conditioner.
前記空気冷却用熱交換器で冷却された前記空気のうち、前記ヒータコアを流れる前記空気と、前記ヒータコアをバイパスして流れる前記空気との風量割合を調整する風量割合調整部(56、60)とを備え、
前記第1モードであり且つ前記機器冷却用ラジエータに流入する前記機器冷却用熱媒体の温度および前記エンジン冷却用熱媒体の温度がともに所定温度を超えている場合、前記冷媒熱媒体熱交換器と前記ヒータコアとの間で前記エンジン冷却用熱媒体が循環するように前記切替部が作動するとともに、前記空気冷却用熱交換器で冷却された前記空気の少なくとも一部が前記ヒータコアを流れるように前記風量割合調整部が作動する請求項14に記載の車両用空調装置。 An air-cooling heat exchanger (40) that is disposed upstream of the heater core in the air flow, and heat-exchanges the refrigerant and the air to cool the air;
Of the air cooled by the air cooling heat exchanger, an air volume ratio adjusting unit (56, 60) for adjusting an air volume ratio between the air flowing through the heater core and the air flowing bypassing the heater core; With
When the temperature of the equipment cooling heat medium flowing into the equipment cooling radiator and the temperature of the engine cooling heat medium both exceed the predetermined temperature in the first mode, the refrigerant heat medium heat exchanger The switching unit operates so that the engine cooling heat medium circulates between the heater core and at least a part of the air cooled by the air cooling heat exchanger flows through the heater core. The vehicle air conditioner according to claim 14, wherein the air volume ratio adjusting unit operates.
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