JP2018079722A - Air conditioner for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両の車室内を空調するヒートポンプ式の空気調和装置に関するものである。 The present invention relates to a heat pump type air conditioner that air-conditions a vehicle interior of a vehicle.
近年の環境問題の顕在化から、ハイブリッド自動車や電気自動車が普及するに至っている。そして、このような車両に適用することができる空気調和装置として、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、車室内側に設けられて冷媒を放熱させる放熱器と、車室外側に設けられて冷媒を吸熱させる室外熱交換器を備え、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器において放熱させ、この放熱器において放熱した冷媒を室外熱交換器において吸熱させる暖房モードを実行するものが開発されている(例えば、特許文献1参照)。 Hybrid vehicles and electric vehicles have come into widespread use due to the emergence of environmental problems in recent years. As an air conditioner that can be applied to such a vehicle, a compressor that compresses and discharges the refrigerant, a radiator that is provided on the vehicle interior side and dissipates the refrigerant, and is provided on the vehicle exterior side. An outdoor heat exchanger that absorbs refrigerant is provided, and a heating mode is developed in which the refrigerant discharged from the compressor dissipates heat in the radiator, and the refrigerant dissipated in the radiator absorbs heat in the outdoor heat exchanger. (For example, refer to Patent Document 1).
ここで、暖房モードでは室外熱交換器が外気から吸熱するため、当該室外熱交換器には着霜が生じる。室外熱交換器への着霜が進行した状態で圧縮機の運転を継続すると、外気からの吸熱能力が低下するために運転効率が著しく低下する。また、過着霜により室外熱交換器の除霜も困難となる。 Here, since the outdoor heat exchanger absorbs heat from the outside air in the heating mode, frost formation occurs in the outdoor heat exchanger. If the operation of the compressor is continued in a state in which frost formation on the outdoor heat exchanger has progressed, the heat absorption capability from the outside air is reduced, so that the operation efficiency is significantly reduced. Moreover, defrosting of the outdoor heat exchanger becomes difficult due to excessive frost formation.
また、外気温度の低下等によって圧縮機に吸い込まれる冷媒の温度や圧力が低下した状態で圧縮機の運転を継続した場合にも、圧縮機の回転数を十分上げられないために運転効率が著しく低下する。 In addition, even when the operation of the compressor is continued in a state where the temperature and pressure of the refrigerant sucked into the compressor is lowered due to a decrease in the outside air temperature or the like, the operation efficiency is remarkably high because the number of rotations of the compressor cannot be sufficiently increased. descend.
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、運転効率が低下した状況で圧縮機が運転される不都合を解消することができる車両用空気調和装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the conventional technical problems, and provides an air conditioning apparatus for a vehicle that can eliminate the inconvenience of operating the compressor in a situation where the operating efficiency is lowered. For the purpose.
請求項1の発明の車両用空気調和装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、車室内に供給する空気が流通する空気流通路と、冷媒を放熱させて空気流通路から車室内に供給する空気を加熱するための放熱器と、車室外に設けられて冷媒を吸熱させるための室外熱交換器と、制御装置とを備え、この制御装置により、少なくとも圧縮機から吐出された冷媒を放熱器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、室外熱交換器にて吸熱させて車室内を暖房するものであって、制御装置は、室外熱交換器の冷媒蒸発温度TXOが無着霜時における当該室外熱交換器の冷媒蒸発温度TXObaseより低下したときの室外熱交換器の冷媒蒸発温度TXOと無着霜時における室外熱交換器の冷媒蒸発温度TXObaseとの差ΔTXO=TXObase−TXOに基づき、又は、室外熱交換器の冷媒蒸発圧力PXOが無着霜時における当該室外熱交換器の冷媒蒸発圧力PXObaseより低下したときの室外熱交換器の冷媒蒸発圧力PXOと無着霜時における室外熱交換器の冷媒蒸発圧力PXObaseとの差ΔPXO=PXObase−PXOに基づき、この室外熱交換器への着霜の進行状態を判定すると共に、当該室外熱交換器への着霜が進行した状態が所定時間継続した場合、圧縮機を停止することを特徴とする。 An air conditioner for a vehicle according to a first aspect of the present invention includes a compressor that compresses a refrigerant, an air flow passage through which air supplied to the vehicle interior flows, and air that radiates the refrigerant and supplies the refrigerant to the vehicle interior from the air flow passage. A heat radiator that heats the vehicle, an outdoor heat exchanger that is provided outside the passenger compartment to absorb the refrigerant, and a control device, and at least the refrigerant discharged from the compressor is supplied to the heat radiator by the control device. The refrigerant is radiated, and the radiated refrigerant is depressurized, and then the outdoor heat exchanger absorbs heat to heat the vehicle interior. The control device is configured such that the refrigerant evaporating temperature TXO of the outdoor heat exchanger is not frosted. The difference ΔTXO = TXObase−T between the refrigerant evaporation temperature TXO of the outdoor heat exchanger when it is lower than the refrigerant evaporation temperature TXObase of the outdoor heat exchanger and the refrigerant evaporation temperature TXObase of the outdoor heat exchanger when there is no frost Or when the refrigerant evaporating pressure PXO of the outdoor heat exchanger is lower than the refrigerant evaporating pressure PXObase of the outdoor heat exchanger at the time of no frosting and at the time of no frosting Based on the difference ΔPXO = PXObase−PXO with the refrigerant evaporation pressure PXObase of the outdoor heat exchanger at, the progress of frost formation on the outdoor heat exchanger was determined and the frost formation on the outdoor heat exchanger proceeded The compressor is stopped when the state continues for a predetermined time.
請求項2の発明の車両用空気調和装置は、上記発明において制御装置は、環境条件、及び/又は、運転状況を示す指標に基づいて無着霜時における室外熱交換器の冷媒蒸発温度TXObase、又は、無着霜時における室外熱交換器の冷媒蒸発圧力PXObaseを推定することを特徴とする。 The air conditioning apparatus for a vehicle according to a second aspect of the present invention is the air conditioning apparatus for a vehicle according to the second aspect, wherein the control apparatus is configured such that the refrigerant evaporation temperature TXObase of the outdoor heat exchanger at the time of non-frosting based on the environmental condition and / or the index indicating the operation state Or the refrigerant | coolant evaporation pressure PXObase of the outdoor heat exchanger at the time of no frost formation is estimated, It is characterized by the above-mentioned.
請求項3の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明において制御装置は、差ΔTXO、又は、差ΔPXOが第1の閾値A1より大きい状態が第1の所定時間t1継続した場合、圧縮機を停止することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the vehicle air conditioner according to the first aspect, wherein the control device is configured such that when the difference ΔTXO or the difference ΔPXO is greater than the first threshold value A1 continues for the first predetermined time t1. It is characterized by stopping.
請求項4の発明の車両用空気調和装置は、上記発明において制御装置は、差ΔTXO、又は、差ΔPXOが第1の閾値A1より小さい第2の閾値A2より大きい状態が、第1の所定時間t1より長い第2の所定時間t2継続した場合、圧縮機を停止することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the vehicle air conditioner according to the first aspect, wherein the control device is configured such that the difference ΔTXO or the state where the difference ΔPXO is larger than the second threshold A2 smaller than the first threshold A1 is first predetermined time. The compressor is stopped when the second predetermined time t2 longer than t1 is continued.
請求項5の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明において制御装置は、放熱器の暖房能力が要求能力を満たしている状況では、室外熱交換器への着霜の進行状態の判定に基づく圧縮機の停止を行わないことを特徴とする。 In the vehicle air conditioner of the invention of claim 5, in each of the above inventions, the control device can determine the progress of frost formation on the outdoor heat exchanger when the heating capacity of the radiator satisfies the required capacity. It is characterized by not stopping the compressor based on it.
請求項6の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明において制御装置は、起動後所定時間経過するまでは、室外熱交換器への着霜の進行状態の判定に基づく圧縮機の停止を行わないことを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a vehicle air conditioner according to the above-described invention, wherein the control device stops the compressor based on the determination of the progress state of frost formation on the outdoor heat exchanger until a predetermined time has elapsed after activation. It is characterized by not performing.
請求項7の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明において制御装置は、室外熱交換器への着霜の進行状態の判定に基づいて圧縮機を停止した後、室外熱交換器が除霜されるまでは圧縮機の起動を禁止することを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an air conditioning apparatus for a vehicle according to each of the above inventions, wherein the controller stops the compressor based on the determination of the progress of frosting on the outdoor heat exchanger, and then removes the outdoor heat exchanger. The compressor is prohibited from starting until it is frosted.
請求項8の発明の車両用空気調和装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、車室内に供給する空気が流通する空気流通路と、冷媒を放熱させて空気流通路から車室内に供給する空気を加熱するための放熱器と、車室外に設けられて冷媒を吸熱させるための室外熱交換器と、制御装置とを備え、この制御装置により、少なくとも圧縮機から吐出された冷媒を放熱器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、室外熱交換器にて吸熱させて車室内を暖房するものであって、制御装置は、圧縮機の吸込冷媒温度Tsが第1の所定値Ts1より低くなった場合、又は、圧縮機の吸込冷媒圧力Psが第1の所定値Ps1より低くなった場合、圧縮機の回転数NCを減速させる制限制御を実行すると共に、この制限制御状態において、圧縮機の回転数NCが所定値NC1よりも低い状態が所定時間継続した場合、当該圧縮機を停止することを特徴とする。 An air conditioner for a vehicle according to an eighth aspect of the invention includes a compressor that compresses a refrigerant, an air flow passage through which air supplied to the vehicle interior flows, and air that radiates the refrigerant and supplies the refrigerant to the vehicle interior from the air flow passage. A heat radiator that heats the vehicle, an outdoor heat exchanger that is provided outside the passenger compartment to absorb the refrigerant, and a control device, and at least the refrigerant discharged from the compressor is supplied to the heat radiator by the control device. After the heat is radiated and the radiated refrigerant is depressurized, the heat is absorbed by the outdoor heat exchanger to heat the vehicle interior, and the control device is configured such that the suction refrigerant temperature Ts of the compressor is a first predetermined value Ts1. When it becomes lower, or when the suction refrigerant pressure Ps of the compressor becomes lower than the first predetermined value Ps1, the limit control for decelerating the rotation speed NC of the compressor is executed, and in this limit control state, Rotation speed NC of the compressor is If lower than the value NC1 continues for a predetermined time, characterized by stopping the compressor.
請求項9の発明の車両用空気調和装置は、上記発明において制御装置は、起動後所定時間経過するまでは、圧縮機の吸込冷媒温度Ts、又は、吸込冷媒圧力Psに基づく制限制御状態での圧縮機の停止を行わないことを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a vehicle air conditioner according to the above invention, wherein the control device is in a restricted control state based on the suction refrigerant temperature Ts or the suction refrigerant pressure Ps of the compressor until a predetermined time elapses after activation. The compressor is not stopped.
請求項10の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明において制御装置は、圧縮機の吸込冷媒温度Ts、又は、吸込冷媒圧力Psの判定に基づいて当該圧縮機を停止した後、圧縮機の吸込冷媒温度Tsが第1の所定値Ts1より高い第2の所定値Ts2より高くなるまで、又は、圧縮機の吸込冷媒圧力Psが第1の所定値Ps1より高い第2の所定値Ps2より高くなるまで、若しくは、外気温度が所定値より高くなるまでは、圧縮機の起動を禁止することを特徴とする。 According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a vehicle air conditioner according to the above invention, wherein the control device stops the compressor based on the determination of the suction refrigerant temperature Ts or the suction refrigerant pressure Ps of the compressor, and then the compressor. Until the suction refrigerant temperature Ts becomes higher than a second predetermined value Ts2 that is higher than the first predetermined value Ts1, or from the second predetermined value Ps2 that the suction refrigerant pressure Ps of the compressor is higher than the first predetermined value Ps1. Until the temperature rises or until the outside air temperature becomes higher than a predetermined value, starting of the compressor is prohibited.
請求項11の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明において空気流通路内に設けられた補助加熱装置を備え、制御装置は、室外熱交換器への着霜の進行状態の判定に基づいて圧縮機を停止した場合、又は、圧縮機の吸込冷媒温度Ts、又は、吸込冷媒圧力Psの判定に基づいて圧縮機を停止した場合、補助加熱装置により車室内を暖房することを特徴とする。 The vehicle air conditioner according to an eleventh aspect of the present invention includes the auxiliary heating device provided in the air flow passage in each of the above inventions, and the control device is based on the determination of the progress state of frost formation on the outdoor heat exchanger. When the compressor is stopped, or when the compressor is stopped based on the determination of the suction refrigerant temperature Ts or the suction refrigerant pressure Ps of the compressor, the vehicle interior is heated by the auxiliary heating device. .
請求項1の発明によれば、冷媒を圧縮する圧縮機と、車室内に供給する空気が流通する空気流通路と、冷媒を放熱させて空気流通路から車室内に供給する空気を加熱するための放熱器と、車室外に設けられて冷媒を吸熱させるための室外熱交換器と、制御装置とを備え、この制御装置により、少なくとも圧縮機から吐出された冷媒を放熱器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、室外熱交換器にて吸熱させて車室内を暖房する車両用空気調和装置において、制御装置が、室外熱交換器の冷媒蒸発温度TXOが無着霜時における当該室外熱交換器の冷媒蒸発温度TXObaseより低下したときの室外熱交換器の冷媒蒸発温度TXOと無着霜時における室外熱交換器の冷媒蒸発温度TXObaseとの差ΔTXO=TXObase−TXOに基づき、又は、室外熱交換器の冷媒蒸発圧力PXOが無着霜時における当該室外熱交換器の冷媒蒸発圧力PXObaseより低下したときの室外熱交換器の冷媒蒸発圧力PXOと無着霜時における室外熱交換器の冷媒蒸発圧力PXObaseとの差ΔPXO=PXObase−PXOに基づき、この室外熱交換器への着霜の進行状態を判定すると共に、当該室外熱交換器への着霜が進行した状態が所定時間継続した場合、圧縮機を停止するようにしたので、室外熱交換器への着霜が進行した状態では圧縮機を停止することができるようになる。 According to the first aspect of the present invention, the compressor for compressing the refrigerant, the air flow passage through which the air supplied to the vehicle interior flows, and the air supplied to the vehicle interior from the air flow passage by radiating the refrigerant are heated. A radiator, an outdoor heat exchanger provided outside the passenger compartment to absorb the refrigerant, and a control device, and by this control device, at least the refrigerant discharged from the compressor is radiated by the radiator, In a vehicle air conditioner that heats the interior of a vehicle by depressurizing the radiated refrigerant and then heat-absorbing it in the outdoor heat exchanger, the control device is configured so that the refrigerant evaporation temperature TXO of the outdoor heat exchanger is Difference ΔTXO = TXObase−T between the refrigerant evaporation temperature TXO of the outdoor heat exchanger when it is lower than the refrigerant evaporation temperature TXObase of the outdoor heat exchanger and the refrigerant evaporation temperature TXObase of the outdoor heat exchanger when there is no frost formation Or when the refrigerant evaporating pressure PXO of the outdoor heat exchanger is lower than the refrigerant evaporating pressure PXObase of the outdoor heat exchanger at the time of no frosting and at the time of no frosting Based on the difference ΔPXO = PXObase−PXO with the refrigerant evaporation pressure PXObase of the outdoor heat exchanger at, the progress of frost formation on the outdoor heat exchanger was determined and the frost formation on the outdoor heat exchanger proceeded Since the compressor is stopped when the state continues for a predetermined time, the compressor can be stopped in a state where frost formation on the outdoor heat exchanger has progressed.
これにより、室外熱交換器の着霜により運転効率が低下した状況で、圧縮機の運転が継続されることを防止し、省エネルギーに寄与することができるようになると共に、室外熱交換器の過着霜に伴う機器の信頼性低下や除霜の問題も解消することが可能となる。 As a result, it is possible to prevent the operation of the compressor from being continued in a situation where the operation efficiency is reduced due to the frost formation of the outdoor heat exchanger, and to contribute to energy saving. It also becomes possible to eliminate the problem of device reliability degradation and defrosting due to frost formation.
この場合、請求項2の発明の如く制御装置が、環境条件、及び/又は、運転状況を示す指標に基づいて無着霜時における室外熱交換器の冷媒蒸発温度TXObase、又は、無着霜時における室外熱交換器の冷媒蒸発圧力PXObaseを推定することで、室外熱交換器の着霜の進行を的確に検知することができるようになる。 In this case, the control device as in the second aspect of the invention is configured so that the refrigerant evaporating temperature TXObase of the outdoor heat exchanger at the time of no frosting or the time of no frosting is determined based on the environmental condition and / or the index indicating the operation state. By estimating the refrigerant evaporation pressure PXObase of the outdoor heat exchanger at, the progress of frost formation of the outdoor heat exchanger can be accurately detected.
また、請求項3の発明の如く制御装置が、差ΔTXO、又は、差ΔPXOが第1の閾値A1より大きい状態が第1の所定時間t1継続した場合、圧縮機を停止することで、室外熱交換器の過度の着霜が比較的短時間で進行した場合に、迅速に圧縮機を停止することができるようになる。 According to a third aspect of the present invention, when the control device causes the difference ΔTXO or the difference ΔPXO to be greater than the first threshold value A1 continues for the first predetermined time t1, the outdoor heat is reduced by stopping the compressor. When excessive frosting of the exchanger proceeds in a relatively short time, the compressor can be stopped quickly.
一方、請求項4の発明の如く制御装置が、差ΔTXO、又は、差ΔPXOが第1の閾値A1より小さい第2の閾値A2より大きい状態が、第1の所定時間t1より長い第2の所定時間t2継続した場合、圧縮機を停止するようにすれば、室外熱交換器の中程度の着霜が比較的長時間継続している場合にも、確実に圧縮機を停止することができるようになる。 On the other hand, as in the fourth aspect of the present invention, the control device determines that the difference ΔTXO or the state where the difference ΔPXO is larger than the second threshold A2 smaller than the first threshold A1 is longer than the first predetermined time t1. If the compressor is stopped when the time t2 is continued, the compressor can be surely stopped even when the moderate frost formation of the outdoor heat exchanger continues for a relatively long time. become.
但し、請求項5の発明の如く制御装置により、放熱器の暖房能力が要求能力を満たしている状況では、室外熱交換器への着霜の進行状態の判定に基づく圧縮機の停止を行わないようにすれば、放熱器による暖房能力が達成されている状況では圧縮機の停止を禁止し、車室内の快適な暖房をそのまま継続することができるようになる。 However, in the situation where the heating capacity of the radiator satisfies the required capacity by the control device as in the invention of claim 5, the compressor is not stopped based on the determination of the progress state of frost formation on the outdoor heat exchanger. If it does in this way, stop of a compressor will be prohibited in the situation where the heating capability by a radiator is achieved, and comfortable heating of a vehicle interior can be continued as it is.
また、請求項6の発明の如く制御装置により、起動後所定時間経過するまでは、室外熱交換器への着霜の進行状態の判定に基づく圧縮機の停止を行わないようにすれば、起動直後の不安定な運転状態での誤判定を排除することができるようになる。 Further, if the control device as in the sixth aspect of the invention prevents the compressor from being stopped based on the determination of the progress of frost formation on the outdoor heat exchanger until a predetermined time has elapsed after the start, It becomes possible to eliminate erroneous determination in the unstable driving state immediately after.
更に、請求項7の発明の如く制御装置により、室外熱交換器への着霜の進行状態の判定に基づいて圧縮機を停止した後、室外熱交換器が除霜されるまでは圧縮機の起動を禁止するようにすれば、室外熱交換器に着霜が残っている状態での圧縮機の再起動を禁止して、固く溶け難い着霜が生成されてしまう不都合を未然に回避することができるようになる。
Furthermore, after stopping the compressor based on the determination of the progress of frost formation on the outdoor heat exchanger by the control device as in the invention of
請求項8の発明によれば、冷媒を圧縮する圧縮機と、車室内に供給する空気が流通する空気流通路と、冷媒を放熱させて空気流通路から車室内に供給する空気を加熱するための放熱器と、車室外に設けられて冷媒を吸熱させるための室外熱交換器と、制御装置とを備え、この制御装置により、少なくとも圧縮機から吐出された冷媒を放熱器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、室外熱交換器にて吸熱させて車室内を暖房する車両用空気調和装置において、制御装置が、圧縮機の吸込冷媒温度Tsが第1の所定値Ts1より低くなった場合、又は、圧縮機の吸込冷媒圧力Psが第1の所定値Ps1より低くなった場合、圧縮機の回転数NCを減速させる制限制御を実行すると共に、この制限制御状態において、圧縮機の回転数NCが所定値NC1よりも低い状態が所定時間継続した場合、当該圧縮機を停止するようにしたので、外気温度の低下等によって圧縮機の吸込冷媒温度Tsや吸込冷媒圧力Psが低下した状態では圧縮機を停止することができるようになる。
According to invention of
これにより、吸込冷媒温度Tsや吸込冷媒圧力Psが低く運転効率が低下した状況で、圧縮機の運転が継続されることを防止し、省エネルギーに寄与することができるようになると共に、機器の信頼性低下の問題も解消することが可能となる。 As a result, in a situation where the suction refrigerant temperature Ts and the suction refrigerant pressure Ps are low and the operation efficiency is lowered, it is possible to prevent the compressor from being continuously operated, and to contribute to energy saving, and the reliability of the equipment. It is possible to solve the problem of deterioration of the property.
このとき制御装置は、圧縮機の吸込冷媒温度Tsが第1の所定値Ts1より低くなった場合、又は、圧縮機の吸込冷媒圧力Psが第1の所定値Ps1より低くなった場合、圧縮機の回転数NCを減速させる制限制御を実行するので、吸込冷媒温度Tsや吸込冷媒圧力Psの低下で圧縮機が停止されることをできるだけ回避し、或いは、停止されるまでの時間を延長することができるようになり、車室内の快適な暖房をできるだけ継続することができるようになる。 At this time, when the suction refrigerant temperature Ts of the compressor becomes lower than the first predetermined value Ts1, or when the suction refrigerant pressure Ps of the compressor becomes lower than the first predetermined value Ps1, Since the restriction control is performed to decelerate the rotational speed NC of the compressor, it is possible to prevent the compressor from being stopped as much as possible by reducing the suction refrigerant temperature Ts or the suction refrigerant pressure Ps, or to extend the time until the compressor is stopped. As a result, it is possible to continue the comfortable heating of the passenger compartment as much as possible.
また、請求項9の発明の如く制御装置が、起動後所定時間経過するまでは、圧縮機の吸込冷媒温度Ts、又は、吸込冷媒圧力Psに基づく制限制御状態での圧縮機の停止を行わないようにすれば、起動直後の不安定な運転状態での誤った圧縮機の停止を排除することができるようになる。 Further, as in the ninth aspect of the present invention, the control device does not stop the compressor in the restrictive control state based on the suction refrigerant temperature Ts or the suction refrigerant pressure Ps until a predetermined time has elapsed after starting. By doing so, it becomes possible to eliminate an erroneous stop of the compressor in an unstable operation state immediately after startup.
更に、請求項10の発明の如く制御装置が、圧縮機の吸込冷媒温度Ts、又は、吸込冷媒圧力Psの判定に基づいて当該圧縮機を停止した後、圧縮機の吸込冷媒温度Tsが第1の所定値Ts1より高い第2の所定値Ts2より高くなるまで、又は、圧縮機の吸込冷媒圧力Psが第1の所定値Ps1より高い第2の所定値Ps2より高くなるまで、若しくは、外気温度が所定値より高くなるまでは、圧縮機の起動を禁止するようにすれば、外気温度が低く、制限制御となって圧縮機の回転数が前述した所定値NC1より低くなると予想される状況では圧縮機の起動を許可せず、頻繁に圧縮機が停止/起動されてしまう不都合を回避することができるようになる。
Further, after the controller stops the compressor based on the determination of the suction refrigerant temperature Ts of the compressor or the suction refrigerant pressure Ps as in the invention of
そして、請求項11の発明の如く空気流通路内に設けられた補助加熱装置を備える場合、制御装置が、室外熱交換器への着霜の進行状態の判定に基づいて圧縮機を停止した場合、又は、圧縮機の吸込冷媒温度Ts、又は、吸込冷媒圧力Psの判定に基づいて圧縮機を停止した場合、補助加熱装置により車室内を暖房するようにすれば、圧縮機の運転効率の低下のために当該圧縮機を停止した場合にも、補助加熱装置によって車室内を暖房し、搭乗者の不快感を低減することができるようになる。
When the auxiliary heating device provided in the air flow passage is provided as in the invention of
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明の一実施例の車両用空気調和装置1の構成図を示している。本発明を適用する実施例の車両は、エンジン(内燃機関)が搭載されていない電気自動車(EV)であって、バッテリに充電された電力で走行用の電動モータを駆動して走行するものであり(何れも図示せず)、本発明の車両用空気調和装置1も、バッテリの電力で駆動されるものとする。
FIG. 1 shows a configuration diagram of a
即ち、実施例の車両用空気調和装置1は、エンジン廃熱による暖房ができない電気自動車において、冷媒回路を用いたヒートポンプ運転により暖房モードを行い、更に、除湿暖房モード、除湿冷房モード、冷房モード、MAX冷房モード(最大冷房モード)及び補助ヒータ単独モードの各運転モードを選択的に実行するものである。
That is, the
尚、車両として電気自動車に限らず、エンジンと走行用の電動モータを供用する所謂ハイブリッド自動車にも本発明は有効であり、更には、エンジンで走行する通常の自動車にも適用可能であることは云うまでもない。 The present invention is effective not only for electric vehicles but also for so-called hybrid vehicles that use an engine and an electric motor for traveling, and is also applicable to ordinary vehicles that run on an engine. Needless to say.
実施例の車両用空気調和装置1は、電気自動車の車室内の空調(暖房、冷房、除湿、及び、換気)を行うものであり、冷媒を圧縮する電動式の圧縮機2と、車室内空気が通気循環されるHVACユニット10の空気流通路3内に設けられ、圧縮機2から吐出された高温高圧の冷媒が冷媒配管13Gを介して流入し、この冷媒を放熱させて車室内に供給する空気を加熱するための放熱器4と、暖房時に冷媒を減圧膨張させる電動弁から成る室外膨張弁6(減圧装置)と、車室外に設けられて冷房時には放熱器として機能し、暖房時には蒸発器として機能すべく冷媒と外気との間で熱交換を行わせる室外熱交換器7と、冷媒を減圧膨張させる電動弁から成る室内膨張弁8(減圧装置)と、空気流通路3内に設けられ、冷房時及び除湿時に冷媒を吸熱させて車室内外から吸い込んで車室内に供給する空気を冷却するための吸熱器9と、アキュムレータ12等が冷媒配管13により順次接続され、冷媒回路Rが構成されている。
The
そして、この冷媒回路Rには所定量の冷媒と潤滑用のオイルが充填されている。尚、室外熱交換器7には、室外送風機15が設けられている。この室外送風機15は、室外熱交換器7に外気を強制的に通風することにより、外気と冷媒とを熱交換させるものであり、これにより停車中(即ち、車速が0km/h)にも室外熱交換器7に外気が通風されるよう構成されている。
The refrigerant circuit R is filled with a predetermined amount of refrigerant and lubricating oil. The
また、室外熱交換器7は冷媒下流側にレシーバドライヤ部14と過冷却部16を順次有し、室外熱交換器7から出た冷媒配管13Aは冷房時に開放される電磁弁17を介してレシーバドライヤ部14に接続され、過冷却部16の出口側の冷媒配管13Bは室内膨張弁8介して吸熱器9の入口側に接続されている。尚、レシーバドライヤ部14及び過冷却部16は構造的に室外熱交換器7の一部を構成している。
The
また、過冷却部16と室内膨張弁8間の冷媒配管13Bは、吸熱器9の出口側の冷媒配管13Cと熱交換関係に設けられ、両者で内部熱交換器19を構成している。これにより、冷媒配管13Bを経て室内膨張弁8に流入する冷媒は、吸熱器9を出た低温の冷媒により冷却(過冷却)される構成とされている。
The
また、室外熱交換器7から出た冷媒配管13Aは冷媒配管13Dに分岐しており、この分岐した冷媒配管13Dは、暖房時に開放される電磁弁21を介して内部熱交換器19の下流側における冷媒配管13Cに連通接続されている。この冷媒配管13Cがアキュムレータ12に接続され、アキュムレータ12は圧縮機2の冷媒吸込側に接続されている。更に、放熱器4の出口側の冷媒配管13Eは室外膨張弁6を介して室外熱交換器7の入口側に接続されている。
Further, the
また、圧縮機2の吐出側と放熱器4の入口側の間の冷媒配管13Gには後述する除湿暖房とMAX冷房時に閉じられる電磁弁30(流路切換装置を構成する)が介設されている。この場合、冷媒配管13Gは電磁弁30の上流側でバイパス配管35に分岐しており、このバイパス配管35は除湿暖房とMAX冷房時に開放される電磁弁40(これも流路切換装置を構成する)を介して室外膨張弁6の下流側の冷媒配管13Eに連通接続されている。これらバイパス配管35、電磁弁30及び電磁弁40によりバイパス装置45が構成される。
A
このようなバイパス配管35、電磁弁30及び電磁弁40によりバイパス装置45を構成したことで、後述する如く圧縮機2から吐出された冷媒を室外熱交換器7に直接流入させる除湿暖房モードやMAX冷房モードと、圧縮機2から吐出された冷媒を放熱器4に流入させる暖房モードや除湿冷房モード、冷房モードとの切り換えを円滑に行うことができるようになる。
Since the
また、吸熱器9の空気上流側における空気流通路3には、外気吸込口と内気吸込口の各吸込口が形成されており(図1では吸込口25で代表して示す)、この吸込口25には空気流通路3内に導入する空気を車室内の空気である内気(内気循環モード)と、車室外の空気である外気(外気導入モード)とに切り換える吸込切換ダンパ26が設けられている。更に、この吸込切換ダンパ26の空気下流側には、導入した内気や外気を空気流通路3に送給するための室内送風機(ブロワファン)27が設けられている。
The
また、図1において23は実施例の車両用空気調和装置1に設けられた補助加熱装置としての補助ヒータである。実施例の補助ヒータ23は電気ヒータであるPTCヒータにて構成されており、空気流通路3の空気の流れに対して、放熱器4の風上側(空気上流側)となる空気流通路3内に設けられている。そして、補助ヒータ23に通電されて発熱すると、吸熱器9を経て放熱器4に流入する空気流通路3内の空気が加熱される。即ち、この補助ヒータ23が所謂ヒータコアとなり、車室内の暖房を行い、或いは、それを補完する。
Moreover, in FIG. 1, 23 is an auxiliary heater as an auxiliary heating device provided in the
ここで、HVACユニット10の吸熱器9より風下側(空気下流側)の空気流通路3は仕切壁10Aにより区画され、暖房用熱交換通路3Aとそれをバイパスするバイパス通路3Bとが形成されており、前述した放熱器4と補助ヒータ23は暖房用熱交換通路3Aに配置されている。
Here, the
また、補助ヒータ23の風上側における空気流通路3内には、当該空気流通路3内に流入し、吸熱器9を通過した後の空気流通路3内の空気(内気や外気)を、補助ヒータ23及び放熱器4が配置された暖房用熱交換通路3Aに通風する割合を調整するエアミックスダンパ28が設けられている。
Further, the air (inside air or outside air) in the
更に、放熱器4の風下側におけるHVACユニット10には、FOOT(フット)吹出口29A(第1の吹出口)、VENT(ベント)吹出口29B(FOOT吹出口29Aに対しては第2の吹出口、DEF吹出口29Cに対しては第1の吹出口)、DEF(デフ)吹出口29C(第2の吹出口)の各吹出口が形成されている。FOOT吹出口29Aは車室内の足下に空気を吹き出すための吹出口で、最も低い位置にある。また、VENT吹出口29Bは車室内の運転者の胸や顔付近に空気を吹き出すための吹出口で、FOOT吹出口29Aより上方にある。そして、DEF吹出口29Cは車両のフロントガラス内面に空気を吹き出すための吹出口で、他の吹出口29A、29Bよりも上方の最も高い位置にある。
Further, the
そして、FOOT吹出口29A、VENT吹出口29B、及び、DEF吹出口29Cには、空気の吹き出し量を制御するFOOT吹出口ダンパ31A、VENT吹出口ダンパ31B、及び、DEF吹出口ダンパ31Cがそれぞれ設けられている。
The
次に、図2は実施例の車両用空気調和装置1の制御装置11のブロック図を示している。制御装置11は、何れもプロセッサを備えたコンピュータの一例であるマイクロコンピュータから構成された空調コントローラ20及びヒートポンプコントローラ32から構成されており、これらがCAN(Controller Area Network)やLIN(Local Interconnect Network)を構成する車両通信バス65に接続されている。また、圧縮機2と補助ヒータ23も車両通信バス65に接続され、これら空調コントローラ20、ヒートポンプコントローラ32、圧縮機2及び補助ヒータ23が車両通信バス65を介してデータの送受信を行うように構成されている。
Next, FIG. 2 shows a block diagram of the
空調コントローラ20は、車両の車室内空調の制御を司る上位のコントローラであり、この空調コントローラ20の入力には、車両の外気温度Tamを検出する外気温度センサ33と、外気湿度を検出する外気湿度センサ34と、吸込口25から空気流通路3に吸い込まれて吸熱器9に流入する空気の温度(吸込空気温度Tas)を検出するHVAC吸込温度センサ36と、車室内の空気(内気)の温度(室内温度Tin)を検出する内気温度センサ37と、車室内の空気の湿度を検出する内気湿度センサ38と、車室内の二酸化炭素濃度を検出する室内CO2濃度センサ39と、車室内に吹き出される空気の温度を検出する吹出温度センサ41と、圧縮機2の吐出冷媒圧力Pdを検出する吐出圧力センサ42と、車室内への日射量を検出するための例えばフォトセンサ式の日射センサ51と、車両の移動速度(車速)を検出するための車速センサ52の各出力と、設定温度や運転モードの切り換えを設定するための空調(エアコン)操作部53が接続されている。
The
また、空調コントローラ20の出力には、室外送風機15と、室内送風機(ブロワファン)27と、吸込切換ダンパ26と、エアミックスダンパ28と、各吹出口ダンパ31A〜31Cが接続され、それらは空調コントローラ20により制御される。
The output of the
ヒートポンプコントローラ32は、主に冷媒回路Rの制御を司るコントローラであり、このヒートポンプコントローラ32の入力には、圧縮機2の吐出冷媒温度Tdを検出する吐出温度センサ43と、圧縮機2の吸込冷媒圧力Psを検出する吸込圧力センサ44と、圧縮機2の吸込冷媒温度Tsを検出する吸込温度センサ55と、放熱器4の冷媒温度(放熱器温度TCI)を検出する放熱器温度センサ46と、放熱器4の冷媒圧力(放熱器圧力PCI)を検出する放熱器圧力センサ47と、吸熱器9の冷媒温度(吸熱器温度Te)を検出する吸熱器温度センサ48と、吸熱器9の冷媒圧力を検出する吸熱器圧力センサ49と、補助ヒータ23の温度(補助ヒータ温度Tptc)を検出する補助ヒータ温度センサ50と、室外熱交換器7の出口の冷媒温度(室外熱交換器温度TXO)を検出する室外熱交換器温度センサ54と、室外熱交換器7の出口の冷媒圧力(室外熱交換器圧力PXO)を検出する室外熱交換器圧力センサ56の各出力が接続されている。
The
また、ヒートポンプコントローラ32の出力には、室外膨張弁6、室内膨張弁8と、電磁弁30(リヒート用)、電磁弁17(冷房用)、電磁弁21(暖房用)、電磁弁40(バイパス用)の各電磁弁が接続され、それらはヒートポンプコントローラ32により制御される。尚、圧縮機2と補助ヒータ23はそれぞれコントローラを内蔵しており、圧縮機2と補助ヒータ23のコントローラは車両通信バス65を介してヒートポンプコントローラ32とデータの送受信を行い、このヒートポンプコントローラ32によって制御される。
The output of the
ヒートポンプコントローラ32と空調コントローラ20は車両通信バス65を介して相互にデータの送受信を行い、各センサの出力や空調操作部53にて入力された設定に基づき、各機器を制御するものであるが、この場合の実施例では外気温度センサ33、吐出圧力センサ42、車速センサ52、空気流通路3に流入した空気の体積風量Ga(空調コントローラ20が算出)、エアミックスダンパ28による風量割合SW(空調コントローラ20が算出)、空調操作部53の出力は空調コントローラ20から車両通信バス65を介してヒートポンプコントローラ32に送信され、ヒートポンプコントローラ32による制御に供される構成とされている。
The
以上の構成で、次に実施例の車両用空気調和装置1の動作を説明する。この実施例では制御装置11(空調コントローラ20、ヒートポンプコントローラ32)は、暖房モード、除湿暖房モード、除湿冷房モード、冷房モード、MAX冷房モード(最大冷房モード)及び補助ヒータ単独モードの各運転モードを切り換えて実行する。先ず、各運転モードにおける冷媒の流れと制御の概略について説明する。
Next, the operation of the
(1)暖房モード
ヒートポンプコントローラ32により(オートモード)或いは空調操作部53へのマニュアル操作(マニュアルモード)により暖房モードが選択されると、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁21(暖房用)を開放し、電磁弁17(冷房用)を閉じる。また、電磁弁30(リヒート用)を開放し、電磁弁40(バイパス用)を閉じる。そして、圧縮機2を運転する。空調コントローラ20は各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は、基本的には室内送風機27から吹き出されて吸熱器9を経た空気流通路3内の全て空気を暖房用熱交換通路3Aの補助ヒータ23及び放熱器4に通風する状態とするが、風量を調整してもよい。
(1) Heating mode When the heating mode is selected by the heat pump controller 32 (auto mode) or by manual operation (manual mode) to the air
これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は電磁弁30を経て冷媒配管13Gから放熱器4に流入する。放熱器4には空気流通路3内の空気が通風されるので、空気流通路3内の空気は放熱器4内の高温冷媒(補助ヒータ23が動作するときは当該補助ヒータ23及び放熱器4)により加熱され、一方、放熱器4内の冷媒は空気に熱を奪われて冷却され、凝縮液化する。
As a result, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the
放熱器4内で液化した冷媒は当該放熱器4を出た後、冷媒配管13Eを経て室外膨張弁6に至る。室外膨張弁6に流入した冷媒はそこで減圧された後、室外熱交換器7に流入する。室外熱交換器7に流入した冷媒は蒸発し、走行により、或いは、室外送風機15にて通風される外気中から熱を汲み上げる。即ち、冷媒回路Rがヒートポンプとなる。そして、室外熱交換器7を出た低温の冷媒は冷媒配管13A及び電磁弁21及び冷媒配管13Dを経て冷媒配管13Cからアキュムレータ12に入り、そこで気液分離された後、ガス冷媒が圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。放熱器4(補助ヒータ23が動作するときは当該補助ヒータ23及び放熱器4)にて加熱された空気は各吹出口29A〜29Cから吹き出されるので、これにより車室内の暖房が行われることになる。
The refrigerant liquefied in the
ヒートポンプコントローラ32は、空調コントローラ20が目標吹出温度TAOから算出する目標ヒータ温度TCO(放熱器温度TCIの目標値)から目標放熱器圧力PCO(放熱器圧力PCIの目標値)を算出し、この目標放熱器圧力PCOと、放熱器圧力センサ47が検出する放熱器4の冷媒圧力(放熱器圧力PCI。冷媒回路Rの高圧圧力)に基づいて圧縮機2の回転数NCを制御し、放熱器4による加熱を制御する。また、ヒートポンプコントローラ32は、放熱器温度センサ46が検出する放熱器4の冷媒温度(放熱器温度TCI)及び放熱器圧力センサ47が検出する放熱器圧力PCIに基づいて室外膨張弁6の弁開度を制御し、放熱器4の出口における冷媒の過冷却度SCを制御する。
The
また、ヒートポンプコントローラ32はこの暖房モードにおいては、車室内空調に要求される暖房能力に対して放熱器4による暖房能力が不足する場合、その不足する分を補助ヒータ23の発熱で補完するように補助ヒータ23の通電を制御する。それにより、快適な車室内暖房を実現し、且つ、室外熱交換器7の着霜も抑制する。このとき、補助ヒータ23は放熱器4の空気上流側に配置されているので、空気流通路3を流通する空気は放熱器4の前に補助ヒータ23に通風されることになる。
Further, in this heating mode, when the heating capability by the
ここで、補助ヒータ23が放熱器4の空気下流側に配置されていると、実施例の如くPTCヒータで補助ヒータ23を構成した場合には、補助ヒータ23に流入する空気の温度が放熱器4によって上昇するため、PTCヒータの抵抗値が大きくなり、電流値も低くなって発熱量が低下してしまうが、放熱器4の空気上流側に補助ヒータ23を配置することで、実施例の如くPTCヒータから構成される補助ヒータ23の能力を十分に発揮させることができるようになる。
Here, when the
(2)除湿暖房モード
次に、除湿暖房モードでは、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁17を開放し、電磁弁21を閉じる。また、電磁弁30を閉じ、電磁弁40を開放すると共に、室外膨張弁6の弁開度は全閉とする。そして、圧縮機2を運転する。空調コントローラ20は各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は、基本的には室内送風機27から吹き出されて吸熱器9を経た空気流通路3内の全て空気を暖房用熱交換通路3Aの補助ヒータ23及び放熱器4に通風する状態とするが、風量の調整も行う。
(2) Dehumidifying heating mode Next, in the dehumidifying heating mode, the
これにより、圧縮機2から冷媒配管13Gに吐出された高温高圧のガス冷媒は、放熱器4に向かうこと無くバイパス配管35に流入し、電磁弁40を経て室外膨張弁6の下流側の冷媒配管13Eに至るようになる。このとき、室外膨張弁6は全閉とされているので、冷媒は室外熱交換器7に流入する。室外熱交換器7に流入した冷媒はそこで走行により、或いは、室外送風機15にて通風される外気により空冷され、凝縮する。室外熱交換器7を出た冷媒は冷媒配管13Aから電磁弁17を経てレシーバドライヤ部14、過冷却部16と順次流入する。ここで冷媒は過冷却される。
Accordingly, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the
室外熱交換器7の過冷却部16を出た冷媒は冷媒配管13Bに入り、内部熱交換器19を経て室内膨張弁8に至る。室内膨張弁8にて冷媒は減圧された後、吸熱器9に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機27から吹き出された空気は冷却され、且つ、当該空気中の水分が吸熱器9に凝結して付着するので、空気流通路3内の空気は冷却され、且つ、除湿される。吸熱器9で蒸発した冷媒は内部熱交換器19を経て冷媒配管13Cを介し、アキュムレータ12に至り、そこを経て圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。
The refrigerant that has exited the
このとき、室外膨張弁6の弁開度は全閉とされているので、圧縮機2から吐出された冷媒が室外膨張弁6から放熱器4に逆流入する不都合を抑制若しくは防止することが可能となる。これにより、冷媒循環量の低下を抑制若しくは解消して空調能力を確保することができるようになる。更に、この除湿暖房モードにおいてヒートポンプコントローラ32は、補助ヒータ23に通電して発熱させる。これにより、吸熱器9にて冷却され、且つ、除湿された空気は補助ヒータ23を通過する過程で更に加熱され、温度が上昇するので車室内の除湿暖房が行われることになる。
At this time, since the valve opening degree of the
ヒートポンプコントローラ32は吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器9の温度(吸熱器温度Te)と、空調コントローラ20が算出する吸熱器温度Teの目標値である目標吸熱器温度TEOに基づいて圧縮機2の回転数NCを制御すると共に、補助ヒータ温度センサ50が検出する補助ヒータ温度Tptcと前述した目標ヒータ温度TCO(この場合、補助ヒータ温度Tptcの目標値となる)に基づいて補助ヒータ23の通電(発熱による加熱)を制御することで、吸熱器9での空気の冷却と除湿を適切に行いながら、補助ヒータ23による加熱で各吹出口29A〜29Cから車室内に吹き出される空気温度の低下を的確に防止する。これにより、車室内に吹き出される空気を除湿しながら、その温度を適切な暖房温度に制御することが可能となり、車室内の快適且つ効率的な除湿暖房を実現することができるようになる。
The
尚、補助ヒータ23は放熱器4の空気上流側に配置されているので、補助ヒータ23で加熱された空気は放熱器4を通過することになるが、この除湿暖房モードでは放熱器4に冷媒は流されないので、補助ヒータ23にて加熱された空気から放熱器4が吸熱してしまう不都合も解消される。即ち、放熱器4によって車室内に吹き出される空気の温度が低下してしまうことが抑制され、COPも向上することになる。
In addition, since the
(3)除湿冷房モード
次に、除湿冷房モードでは、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁17を開放し、電磁弁21を閉じる。また、電磁弁30を開放し、電磁弁40を閉じる。そして、圧縮機2を運転する。空調コントローラ20は各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は、基本的には室内送風機27から吹き出されて吸熱器9を経た空気流通路3内の全て空気を暖房用熱交換通路3Aの補助ヒータ23及び放熱器4に通風する状態とするが、風量の調整も行う。
(3) Dehumidifying and Cooling Mode Next, in the dehumidifying and cooling mode, the
これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は電磁弁30を経て冷媒配管13Gから放熱器4に流入する。放熱器4には空気流通路3内の空気が通風されるので、空気流通路3内の空気は放熱器4内の高温冷媒により加熱され、一方、放熱器4内の冷媒は空気に熱を奪われて冷却され、凝縮液化していく。
As a result, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the
放熱器4を出た冷媒は冷媒配管13Eを経て室外膨張弁6に至り、開き気味で制御される室外膨張弁6を経て室外熱交換器7に流入する。室外熱交換器7に流入した冷媒はそこで走行により、或いは、室外送風機15にて通風される外気により空冷され、凝縮する。室外熱交換器7を出た冷媒は冷媒配管13Aから電磁弁17を経てレシーバドライヤ部14、過冷却部16と順次流入する。ここで冷媒は過冷却される。
The refrigerant that has exited the
室外熱交換器7の過冷却部16を出た冷媒は冷媒配管13Bに入り、内部熱交換器19を経て室内膨張弁8に至る。室内膨張弁8にて冷媒は減圧された後、吸熱器9に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機27から吹き出された空気中の水分が吸熱器9に凝結して付着するので、空気は冷却され、且つ、除湿される。
The refrigerant that has exited the
吸熱器9で蒸発した冷媒は内部熱交換器19を経て冷媒配管13Cを介し、アキュムレータ12に至り、そこを経て圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。この除湿冷房モードではヒートポンプコントローラ32は補助ヒータ23に通電しないので、吸熱器9にて冷却され、除湿された空気は放熱器4を通過する過程で再加熱(暖房時よりも放熱能力は低い)される。これにより車室内の除湿冷房が行われることになる。
The refrigerant evaporated in the heat absorber 9 reaches the
ヒートポンプコントローラ32は吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器9の温度(吸熱器温度Te)とその目標値である目標吸熱器温度TEO(空調コントローラ20から送信される)に基づいて圧縮機2の回転数NCを制御する。また、ヒートポンプコントローラ32は前述した目標ヒータ温度TCOから目標放熱器圧力PCOを算出し、この目標放熱器圧力PCOと、放熱器圧力センサ47が検出する放熱器4の冷媒圧力(放熱器圧力PCI。冷媒回路Rの高圧圧力)に基づいて室外膨張弁6の弁開度を制御し、放熱器4による加熱を制御する。
The
(4)冷房モード
次に、冷房モードでは、ヒートポンプコントローラ32は上記除湿冷房モードの状態において室外膨張弁6の弁開度を全開とする。そして、圧縮機2を運転し、補助ヒータ23には通電しない。空調コントローラ20は各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は、室内送風機27から吹き出されて吸熱器9を経た空気流通路3内の空気が、暖房用熱交換通路3Aの補助ヒータ23及び放熱器4に通風される割合を調整する状態とする。
(4) Cooling mode Next, in the cooling mode, the
これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は電磁弁30を経て冷媒配管13Gから放熱器4に流入すると共に、放熱器4を出た冷媒は冷媒配管13Eを経て室外膨張弁6に至る。このとき室外膨張弁6は全開とされているので冷媒はそれを通過し、そのまま室外熱交換器7に流入し、そこで走行により、或いは、室外送風機15にて通風される外気により空冷され、凝縮液化する。室外熱交換器7を出た冷媒は冷媒配管13Aから電磁弁17を経てレシーバドライヤ部14、過冷却部16と順次流入する。ここで冷媒は過冷却される。
As a result, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the
室外熱交換器7の過冷却部16を出た冷媒は冷媒配管13Bに入り、内部熱交換器19を経て室内膨張弁8に至る。室内膨張弁8にて冷媒は減圧された後、吸熱器9に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機27から吹き出された空気は冷却される。また、空気中の水分は吸熱器9に凝結して付着する。
The refrigerant that has exited the
吸熱器9で蒸発した冷媒は内部熱交換器19を経て冷媒配管13Cを介し、アキュムレータ12に至り、そこを経て圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器9にて冷却され、除湿された空気が各吹出口29A〜29Cから車室内に吹き出されるので(一部は放熱器4を通過して熱交換する)、これにより車室内の冷房が行われることになる。また、この冷房モードにおいては、ヒートポンプコントローラ32は吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器9の温度(吸熱器温度Te)とその目標値である前述した目標吸熱器温度TEOに基づいて圧縮機2の回転数NCを制御する。
The refrigerant evaporated in the heat absorber 9 reaches the
(5)MAX冷房モード(最大冷房モード)
次に、最大冷房モードとしてのMAX冷房モードでは、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁17を開放し、電磁弁21を閉じる。また、電磁弁30を閉じ、電磁弁40を開放すると共に、室外膨張弁6の弁開度は全閉とする。そして、圧縮機2を運転し、補助ヒータ23には通電しない。空調コントローラ20は、各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は、室内送風機27から吹き出されて吸熱器9を経た空気流通路3内の空気が、暖房用熱交換通路3Aの補助ヒータ23及び放熱器4に通風される割合を調整する状態とする。
(5) MAX cooling mode (maximum cooling mode)
Next, in the MAX cooling mode as the maximum cooling mode, the
これにより、圧縮機2から冷媒配管13Gに吐出された高温高圧のガス冷媒は、放熱器4に向かうこと無くバイパス配管35に流入し、電磁弁40を経て室外膨張弁6の下流側の冷媒配管13Eに至るようになる。このとき、室外膨張弁6は全閉とされているので、冷媒は室外熱交換器7に流入する。室外熱交換器7に流入した冷媒はそこで走行により、或いは、室外送風機15にて通風される外気により空冷され、凝縮する。室外熱交換器7を出た冷媒は冷媒配管13Aから電磁弁17を経てレシーバドライヤ部14、過冷却部16と順次流入する。ここで冷媒は過冷却される。
Accordingly, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the
室外熱交換器7の過冷却部16を出た冷媒は冷媒配管13Bに入り、内部熱交換器19を経て室内膨張弁8に至る。室内膨張弁8にて冷媒は減圧された後、吸熱器9に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機27から吹き出された空気は冷却される。また、空気中の水分は吸熱器9に凝結して付着するので、空気流通路3内の空気は除湿される。吸熱器9で蒸発した冷媒は内部熱交換器19を経て冷媒配管13Cを介し、アキュムレータ12に至り、そこを経て圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。このとき、室外膨張弁6は全閉とされているので、同様に圧縮機2から吐出された冷媒が室外膨張弁6から放熱器4に逆流入する不都合を抑制若しくは防止することが可能となる。これにより、冷媒循環量の低下を抑制若しくは解消して空調能力を確保することができるようになる。
The refrigerant that has exited the
ここで、前述した冷房モードでは放熱器4に高温の冷媒が流れているため、放熱器4からHVACユニット10への直接の熱伝導が少なからず生じるが、このMAX冷房モードでは放熱器4に冷媒が流れないため、放熱器4からHVACユニット10に伝達される熱で吸熱器9からの空気流通路3内の空気が加熱されることも無くなる。そのため、車室内の強力な冷房が行われ、特に外気温度Tamが高いような環境下では、迅速に車室内を冷房して快適な車室内空調を実現することができるようになる。また、このMAX冷房モードにおいても、ヒートポンプコントローラ32は吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器9の温度(吸熱器温度Te)とその目標値である前述した目標吸熱器温度TEOに基づいて圧縮機2の回転数NCを制御する。
Here, since the high-temperature refrigerant flows through the
(6)補助ヒータ単独モード
尚、実施例の制御装置11は室外熱交換器7に過着霜が生じた場合などに、冷媒回路Rの圧縮機2と室外送風機15を停止し、補助ヒータ23に通電してこの補助ヒータ23のみで車室内を暖房する補助ヒータ単独モードを有している。この場合にも、ヒートポンプコントローラ32は補助ヒータ温度センサ50が検出する補助ヒータ温度Tptcと前述した目標ヒータ温度TCOに基づいて補助ヒータ23の通電(発熱)を制御する。
(6) Auxiliary heater single mode In addition, the
また、空調コントローラ20は室内送風機27を運転し、エアミックスダンパ28は、室内送風機27から吹き出された空気流通路3内の空気を暖房用熱交換通路3Aの補助ヒータ23に通風し、風量を調整する状態とする。補助ヒータ23にて加熱された空気が各吹出口29A〜29Cから車室内に吹き出されるので、これにより車室内の暖房が行われることになる。
The
(7)運転モードの切換
空調コントローラ20は、下記式(I)から前述した目標吹出温度TAOを算出する。この目標吹出温度TAOは、車室内に吹き出される空気の温度の目標値である。
TAO=(Tset−Tin)×K+Tbal(f(Tset、SUN、Tam))
・・(I)
ここで、Tsetは空調操作部53で設定された車室内の設定温度、Tinは内気温度センサ37が検出する室内温度、Kは係数、Tbalは設定温度Tsetや、日射センサ51が検出する日射量SUN、外気温度センサ33が検出する外気温度Tamから算出されるバランス値である。そして、一般的に、この目標吹出温度TAOは外気温度Tamが低い程高く、外気温度Tamが上昇するに伴って低下する。
(7) Switching of operation mode The air-
TAO = (Tset−Tin) × K + Tbal (f (Tset, SUN, Tam))
.. (I)
Here, Tset is a set temperature in the passenger compartment set by the air
ヒートポンプコントローラ32は、起動時には空調コントローラ20から車両通信バス65を介して送信される外気温度Tam(外気温度センサ33が検出する)と目標吹出温度TAOとに基づいて上記各運転モードのうちの何れかの運転モードを選択すると共に、各運転モードを車両通信バス65を介して空調コントローラ20に送信する。また、起動後は外気温度Tam、車室内の湿度、目標吹出温度TAO、後述する加熱温度TH(放熱器4の風下側の空気の温度。推定値)、目標ヒータ温度TCO、吸熱器温度Te、目標吸熱器温度TEO、車室内の除湿要求の有無、等のパラメータに基づいて各運転モードの切り換えを行うことで、環境条件や除湿の要否に応じて的確に暖房モード、除湿暖房モード、除湿冷房モード、冷房モード、MAX冷房モード及び補助ヒータ単独モードを切り換えて車室内に吹き出される空気の温度を目標吹出温度TAOに制御し、快適且つ効率的な車室内空調を実現するものである。
When the
(8)ヒートポンプコントローラ32による暖房モードでの圧縮機2の制御
次に、図4を用いて前述した暖房モードにおける圧縮機2の制御について詳述する。図4は暖房モード用の圧縮機2の目標回転数(圧縮機目標回転数)TGNChを決定するヒートポンプコントローラ32の制御ブロック図である。ヒートポンプコントローラ32のF/F(フィードフォワード)操作量演算部58は外気温度センサ33から得られる外気温度Tamと、室内送風機27のブロワ電圧BLVと、SW=(TAO−Te)/(TH−Te)で得られるエアミックスダンパ28による風量割合SWと、放熱器4の出口における過冷却度SCの目標値である目標過冷却度TGSCと、放熱器4の温度の目標値である前述した目標ヒータ温度TCO(空調コントローラ20から送信される)と、放熱器4の圧力の目標値である目標放熱器圧力PCOに基づいて圧縮機目標回転数のF/F操作量TGNChffを演算する。
(8) Control of
ここで、風量割合SWを算出する上記THは、放熱器4の風下側の空気の温度(以下、加熱温度と云う)であり、ヒートポンプコントローラ32が下記に示す一次遅れ演算の式(II)から推定する。
TH=(INTL×TH0+Tau×THz)/(Tau+INTL) ・・(II)
ここで、INTLは演算周期(定数)、Tauは一次遅れの時定数、TH0は一次遅れ演算前の定常状態における加熱温度THの定常値、THzは加熱温度THの前回値である。このように加熱温度THを推定することで、格別な温度センサを設ける必要がなくなる。
Here, the above-mentioned TH for calculating the air volume ratio SW is the temperature of the leeward air of the radiator 4 (hereinafter referred to as the heating temperature), and the
TH = (INTL × TH0 + Tau × THz) / (Tau + INTL) (II)
Here, INTL is the calculation cycle (constant), Tau is the time constant of the primary delay, TH0 is the steady value of the heating temperature TH in the steady state before the primary delay calculation, and THz is the previous value of the heating temperature TH. By estimating the heating temperature TH in this way, there is no need to provide a special temperature sensor.
尚、ヒートポンプコントローラ32は前述した運転モードによって上記時定数Tau及び定常値TH0を変更することにより、上述した推定式(II)を運転モードによって異なるものとし、加熱温度THを推定する。そして、この加熱温度THは車両通信バス65を介して空調コントローラ20に送信される。
The
前記目標放熱器圧力PCOは上記目標過冷却度TGSCと目標ヒータ温度TCOに基づいて目標値演算部59が演算する。更に、F/B(フィードバック)操作量演算部60はこの目標放熱器圧力PCOと放熱器4の冷媒圧力である放熱器圧力PCIに基づいて圧縮機目標回転数のF/B操作量TGNChfbを演算する。そして、F/F操作量演算部58が演算したF/F操作量TGNCnffとF/B操作量演算部60が演算したTGNChfbは加算器61で加算され、リミット設定部62で制御上限値と制御下限値のリミットが付けられた後、圧縮機目標回転数TGNChとして決定される。前記暖房モードにおいては、ヒートポンプコントローラ32はこの圧縮機目標回転数TGNChに基づいて圧縮機2の回転数NCを制御する。
The target radiator pressure PCO is calculated by the
(9)ヒートポンプコントローラ32による除湿暖房モードでの圧縮機2及び補助ヒータ23の制御
一方、図5は前記除湿暖房モード用の圧縮機2の目標回転数(圧縮機目標回転数)TGNCcを決定するヒートポンプコントローラ32の制御ブロック図である。ヒートポンプコントローラ32のF/F操作量演算部63は外気温度Tamと、空気流通路3に流入した空気の体積風量Gaと、放熱器4の圧力(放熱器圧力PCI)の目標値である目標放熱器圧力PCOと、吸熱器9の温度(吸熱器温度Te)の目標値である目標吸熱器温度TEOに基づいて圧縮機目標回転数のF/F操作量TGNCcffを演算する。
(9) Control of
また、F/B操作量演算部64は目標吸熱器温度TEO(空調コントローラ20から送信される)と吸熱器温度Teに基づいて圧縮機目標回転数のF/B操作量TGNCcfbを演算する。そして、F/F操作量演算部63が演算したF/F操作量TGNCcffとF/B操作量演算部64が演算したF/B操作量TGNCcfbは加算器66で加算され、リミット設定部67で制御上限値と制御下限値のリミットが付けられた後、圧縮機目標回転数TGNCcとして決定される。除湿暖房モードにおいては、ヒートポンプコントローラ32はこの圧縮機目標回転数TGNCcに基づいて圧縮機2の回転数NCを制御する。
Further, the F / B operation
また、図6は除湿暖房モードにおける補助ヒータ23の補助ヒータ要求能力TGQPTCを決定するヒートポンプコントローラ32の制御ブロック図である。ヒートポンプコントローラ32の減算器73には目標ヒータ温度TCOと補助ヒータ温度Tptcが入力され、目標ヒータ温度TCOと補助ヒータ温度Tptcの偏差(TCO−Tptc)が算出される。この偏差(TCO−Tptc)はF/B制御部74に入力され、このF/B制御部74は偏差(TCO−Tptc)を無くして補助ヒータ温度Tptcが目標ヒータ温度TCOとなるように補助ヒータ要求能力F/B操作量を演算する。
FIG. 6 is a control block diagram of the
このF/B制御部74で算出された補助ヒータ要求能力F/B操作量はリミット設定部76で制御上限値と制御下限値のリミットが付けられた後、補助ヒータ要求能力TGQPTCとして決定される。除湿暖房モードにおいては、コントローラ32はこの補助ヒータ要求能力TGQPTCに基づいて補助ヒータ23の通電を制御することにより、補助ヒータ温度Tptcが目標ヒータ温度TCOとなるように補助ヒータ23の発熱(加熱)を制御する。
The auxiliary heater required capability F / B manipulated variable calculated by the F /
このようにしてヒートポンプコントローラ32は、除湿暖房モードでは吸熱器温度Teと目標吸熱器温度TEOに基づいて圧縮機の運転を制御すると共に、目標ヒータ温度TCOに基づいて補助ヒータ23の発熱を制御することで、除湿暖房モードにおける吸熱器9による冷却と除湿、並びに、補助ヒータ23による加熱を的確に制御する。これにより、車室内に吹き出される空気をより適切に除湿しながら、その温度をより正確な暖房温度に制御することが可能となり、より一層快適且つ効率的な車室内の除湿暖房を実現することができるようになる。
Thus, in the dehumidifying heating mode, the
(10)エアミックスダンパ28の制御
次に、図3を参照しながら空調コントローラ20によるエアミックスダンパ28の制御について説明する。図3においてGaは前述した空気流通路3に流入した空気の体積風量、Teは吸熱器温度、THは前述した加熱温度(放熱器4の風下側の空気の温度)である。
(10) Control of
空調コントローラ20は、前述した如き式(下記式(III))により算出される暖房用熱交換通路3Aの放熱器4と補助ヒータ23に通風する風量割合SWに基づき、当該割合の風量となるようにエアミックスダンパ28を制御することで放熱器4(及び補助ヒータ23)への通風量を調整する。
SW=(TAO−Te)/(TH−Te) ・・(III)
The
SW = (TAO-Te) / (TH-Te) (III)
即ち、暖房用熱交換通路3Aの放熱器4と補助ヒータ23に通風する風量割合SWは0≦SW≦1の範囲で変化し、「0」で暖房用熱交換通路3Aへの通風をせず、空気流通路3内の全ての空気をバイパス通路3Bに通風するエアミックス全閉状態、「1」で空気流通路3内の全ての空気を暖房用熱交換通路3Aに通風するエアミックス全開状態となる。即ち、放熱器4への風量はGa×SWとなる。
That is, the air flow rate ratio SW passing through the
(11)室外熱交換器の着霜判定と、着霜判定に基づく圧縮機の停止制御
前述した如く暖房モードでは、室外熱交換器7は外気から吸熱して低温となるため、室外熱交換器7には外気中の水分が霜となって付着する。この着霜が成長すると、室外熱交換器7とそれに通風される外気との間の熱交換が著しく阻害されるため、圧縮機2の運転効率が低下する。また、過着霜で室外送風機15等が破損が発生する場合もある。そこで、ヒートポンプコントローラ32は以下の如く室外熱交換器7への着霜の進行状態を判定する。
(11) Determination of frost formation of outdoor heat exchanger and stop control of compressor based on frost determination As described above, in heating mode,
(11−1)室外熱交換器への着霜の進行状態の判定と圧縮機の停止制御(その1)
次に、図7及び図8を用いてこの室外熱交換器7への着霜の進行状態の判定と、それに基づく圧縮機2の停止制御の一例を説明する。この実施例では、ヒートポンプコントローラ32は室外熱交換器温度センサ54から得られる室外熱交換器7の現在の冷媒蒸発温度TXOと、外気が低湿環境で室外熱交換器7に着霜していない無着霜時における当該室外熱交換器7の冷媒蒸発温度TXObaseとに基づき、室外熱交換器7への着霜の進行状態を判定する。
(11-1) Determination of progress of frost formation on outdoor heat exchanger and compressor stop control (part 1)
Next, an example of determination of the progress of frost formation on the
ヒートポンプコントローラ32は先ず、図7のステップS1で車両用空気調和装置1(HP)が故障判定されていないか否か判断し、故障判定されていなければステップS2に進み、現在着霜フラグがリセット(「0」)されているか否か判定する。現在は着霜フラグはリセットされているものとすると、ヒートポンプコントローラ32はステップS3に進み、現在の運転モードが暖房モードか否か判断する。
First, the
そして、現在の運転モードが暖房モードである場合はステップS4に進み、無着霜時における冷媒蒸発温度TXObaseと現在の冷媒蒸発温度TXOとの差ΔTXO(ΔTXO=TXObase−TXO)を演算(算出)する。この場合、ヒートポンプコントローラ32は、無着霜時における室外熱交換器7の冷媒蒸発温度TXObaseを、次式(IV)を用いて演算することで推定する。
If the current operation mode is the heating mode, the process proceeds to step S4, and a difference ΔTXO (ΔTXO = TXObase−TXO) between the refrigerant evaporation temperature TXObase and the current refrigerant evaporation temperature TXO during no frosting is calculated (calculated). To do. In this case, the
TXObase=f(Tam、NC、Ga*SW、VSP、PCI)
=k1×Tam+k2×NC+k3×Ga*SW+k4×VSP+k5×PCI
・・(IV)
ここで、式(IV)のパラメータであるTamは外気温度センサ33から得られる外気温度、NCは圧縮機2の回転数、Ga*SWは放熱器4への風量、VSPは車速センサ52から得られる車速、PCIは放熱器圧力であり、k1〜k5は係数で、予め実験により求めておく。
TXObase = f (Tam, NC, Ga * SW, VSP, PCI)
= K1 * Tam + k2 * NC + k3 * Ga * SW + k4 * VSP + k5 * PCI
.. (IV)
Here, Tam, which is a parameter of the formula (IV), is the outside air temperature obtained from the outside air temperature sensor 33, NC is the rotation speed of the
外気温度Tamは室外熱交換器7の吸込空気温度(環境条件)を示す指標であり、外気温度Tam(室外熱交換器7の吸込空気温度)が低くなる程、TXObaseは低くなる傾向となる。従って、係数k1は正の値となる。尚、同様に室外熱交換器7の吸込空気温度を示す指標としては外気温度Tamに限られない。
また、圧縮機2の回転数NCは冷媒回路R内の冷媒流量(運転状況)を示す指標であり、回転数NCが高い程(冷媒流量が多い程)、TXObaseは低くなる傾向となる。従って、係数k2は負の値となる。
また、Ga*SWは放熱器4の通過風量(運転状況)を示す指標であり、Ga*SWが大きい程(放熱器4の通過風量が大きい程)、TXObaseは低くなる傾向となる。従って、係数k3は負の値となる。尚、放熱器4の通過風量を示す指標としてはこれに限らず、室内送風機27のブロワ電圧BLVでもよい。
また、車速VSPは室外熱交換器7の通過風速(運転状況)を示す指標であり、車速VSPが低い程(室外熱交換器7の通過風速が低い程)、TXObaseは低くなる傾向となる。従って、係数k4は正の値となる。尚、室外熱交換器7の通過風速を示す指標としてはこれに限らず、室外送風機15の電圧でもよい。
また、放熱器圧力PCIは放熱器4の冷媒圧力(運転状況)を示す指標であり、放熱器圧力PCIが高い程、TXObaseは低くなる傾向となる。従って、係数k5は負の値となる。
尚、この実施例の式(IV)のパラメータとして外気温度Tam、圧縮機2の回転数NC、放熱器4の通過風量Ga*SW、車速VSP、放熱器圧力PCIを用いているが、式(IV)のパラメータとしては、上記全てに限らず、それらのうちの何れか一つ、若しくは、それらの組み合わせでもよい。
The outside air temperature Tam is an index indicating the intake air temperature (environmental condition) of the
Further, the rotational speed NC of the
Ga * SW is an index indicating the amount of air passing through the radiator 4 (operating condition). The larger the Ga * SW (the larger the amount of air passing through the radiator 4), the lower the TXObase. Therefore, the coefficient k3 is a negative value. The index indicating the amount of air passing through the
Further, the vehicle speed VSP is an index indicating the passing air speed (operation state) of the
The radiator pressure PCI is an index indicating the refrigerant pressure (operating condition) of the
In addition, although the outside temperature Tam, the rotation speed NC of the
そして、ステップS4でコントローラ32は、式(IV)に現在の各パラメータの値を代入することで得られる無着霜時における冷媒蒸発温度TXObaseと現在の冷媒蒸発温度TXOとの差ΔTXO(ΔTXO=TXObase−TXO)を算出する。次に、ヒートポンプコントローラ32はステップS5で暖房モードの起動後、所定時間経過しているか否か判断し、起動初期であって所定時間が経過していなければステップS11に進んで圧縮機2の運転(HP運転)を継続する。即ち、後述する室外熱交換器7への着霜の進行状態の判定に基づく圧縮機2の停止を行わない。
Then, in step S4, the
ステップS5で暖房モードの起動から所定時間が経過している場合、ヒートポンプコントローラ32はステップS6に進み、冷媒蒸発温度TXOが無着霜時における冷媒蒸発温度TXObaseより低下して、その差ΔTXOが第1の閾値A1(例えば、15deg等)より大きくなっている状態が第1の所定時間t1(例えば、30秒等)継続したか否か判断し、ΔTXOが第1の閾値A1より大きい状態が第1の所定時間t1継続している場合には、室外熱交換器7に過度の着霜が短時間で進行しているものと判定する。
When the predetermined time has elapsed since the activation of the heating mode in step S5, the
図8で実線は室外熱交換器7の冷媒蒸発温度TXOの変化を示し、破線は無着霜時における冷媒蒸発温度TXObaseの変化を示している。起動初期(非着霜)には室外熱交換器7の冷媒蒸発温度TXOと無着霜時における冷媒蒸発温度TXObaseは略同じ値となる。暖房モードの進行に伴って車室内の温度は暖められ、車両用空気調和装置1の負荷は低下してくるので、前述した冷媒流量や放熱器4の通過風量も低下し、式(IV)で算出されるTXObase(図8の破線)は上昇してくる。
In FIG. 8, the solid line indicates the change in the refrigerant evaporation temperature TXO of the
一方、室外熱交換器7に着霜が生じると外気との熱交換性能が阻害されるようになるので、冷媒蒸発温度TXO(実線)は低下していき、やがてTXObaseを下回る。そして冷媒蒸発温度TXOの低下が更に進行して、その差ΔTXO(TXObase−TXO)が第1の閾値A1より大きくなり、その状態が第1の所定時間t1継続した場合、ヒートポンプコントローラ32はステップS6で室外熱交換器7に過度の着霜が短時間で進行しているものと判定し、ステップS7に進む。
On the other hand, when frost formation occurs in the
他方、ステップS6で過度の着霜が短時間で進行していない場合、ヒートポンプコントローラ32はステップS10に進み、今度は差ΔTXOが第1の閾値A1より小さい第2の閾値A2(例えば、5deg等)より大きくなっている状態が第1の所定時間t1より長い第2の所定時間t2(例えば、60分等)継続したているか否か判断し、ΔTXOが第2の閾値A2より大きい状態が第2の所定時間t2継続している場合には、室外熱交換器7に中程度の着霜が長時間継続していると判断し、ステップS7に進む。尚、ステップS10で室外熱交換器7に中程度の着霜が長時間継続していないと判断した場合には、ヒートポンプコントローラ32はステップS11に進んで圧縮機2の運転を継続する。
On the other hand, if excessive frost formation does not proceed in a short time in step S6, the
ステップS7ではヒートポンプコントローラ32は放熱器4の下流側の空気の温度である加熱温度THが放熱器4の温度の目標値である目標ヒータ温度TCO−α(αは比較的小さいディファレンシャル)より低いか否か判断する。前述した如く目標吹出温度TAOから算出されるこの目標ヒータ温度TCOは放熱器4の要求能力である。そして、加熱温度THは現在の放熱器4の暖房能力を示している。従って、TH≧TCO−α(即ち、TCO−TH≦α)である場合は、放熱器4の暖房能力が要求能力を満たしている状況である。そして、ヒートポンプコントローラ32は放熱器4の暖房能力が要求能力を満たしている状況では(ステップS7でNo)、ステップS11に進んで圧縮機2の運転を継続する。
In step S7, the
一方、ステップS7で加熱温度THが目標ヒータ温度TCOより低く、その差がαより大きい場合(Yes:放熱器4の暖房能力が要求能力を満たしていない)には、ヒートポンプコントローラ32はステップS8に進んで圧縮機2を停止する(HP運転不許可)。そして、ステップS9に進んで着霜フラグをセット(「1」)する。以後は、ステップS2からステップS8に進むようになり、ヒートポンプコントローラ32は着霜フラグがリセットされるまで、圧縮機2の起動を禁止する。
On the other hand, if the heating temperature TH is lower than the target heater temperature TCO in step S7 and the difference is larger than α (Yes: the heating capacity of the
また、ヒートポンプコントローラ32はステップS8で圧縮機2を停止した場合、運転モードを前述した補助ヒータ単独モードに切り換え、補助ヒータ23により車室内を暖房を行う。尚、圧縮機2を停止したことで、室外熱交換器7の着霜は融解していき、除霜が行われる。特に、車両の停止中は除霜は急速に進むことになるので、ヒートポンプコントローラ32は例えば圧縮機2の停止から所定期間が経過したことで室外熱交換器7の除霜が完了したものと判断し、前述した着霜フラグをリセットする。これにより、室外熱交換器7への着霜の進行状態の判定に基づく圧縮機2の起動禁止は解除され、運転モードは補助ヒータ単独モードから暖房モードに切り換えられることになる。
Further, when the
(11−2)室外熱交換器への着霜の進行状態の判定と圧縮機の停止制御(その2)
次に、図9を用いて室外熱交換器7の着霜の進行状態の判定と圧縮機の停止制御の他の例を説明する。尚、ヒートポンプコントローラ32はこの例の場合も図7と同様の制御を行うが、図7中の差ΔTXOは後述する差ΔPXOに置き換えるものとする。そして、この実施例ではヒートポンプコントローラ32は室外熱交換器圧力センサ56から得られる室外熱交換器7の現在の冷媒蒸発圧力PXOと、外気が低湿環境で室外熱交換器7に着霜していない無着霜時における当該室外熱交換器7の冷媒蒸発圧力PXObaseとに基づき、室外熱交換器7への着霜の進行状態を判定する。この場合のヒートポンプコントローラ32は、無着霜時における室外熱交換器7の冷媒蒸発圧力PXObaseを、次式(V)を用いて演算することで推定する。
(11-2) Determination of progress of frost formation on outdoor heat exchanger and compressor stop control (part 2)
Next, another example of the determination of the progress of frosting in the
PXObase=f(Tam、NC、Ga*SW、VSP、PCI)
=k6×Tam+k7×NC+k8×Ga*SW+k9×VSP+k10×PCI
・・(V)
尚、式(V)の各パラメータは式(IV)と同様であるので説明を省略する。また、各係数k6〜k10も前述した各係数k1〜k5とそれぞれ同様の傾向(正負)となる。
PXObase = f (Tam, NC, Ga * SW, VSP, PCI)
= K6 * Tam + k7 * NC + k8 * Ga * SW + k9 * VSP + k10 * PCI
.. (V)
In addition, since each parameter of Formula (V) is the same as that of Formula (IV), description will be omitted. The coefficients k6 to k10 have the same tendency (positive / negative) as the coefficients k1 to k5 described above.
図9で実線は室外熱交換器7の冷媒蒸発圧力PXOの変化を示し、破線は無着霜時における冷媒蒸発圧力PXObaseの変化を示している。起動初期(非着霜)には室外熱交換器7の冷媒蒸発圧力PXOと無着霜時における冷媒蒸発圧力PXObaseは略同じ値となる。暖房モードの進行に伴って車室内の温度は暖められ、車両用空気調和装置1の負荷は低下してくるので、前述した冷媒流量や放熱器4の通過風量も低下し、式(V)で算出されるPXObase(図9の破線)は上昇してくる。
In FIG. 9, the solid line indicates the change in the refrigerant evaporation pressure PXO of the
一方、室外熱交換器7に着霜が生じると外気との熱交換性能が阻害されるようになるので、冷媒蒸発圧力PXO(実線)は低下していき、やがてPXObaseを下回る。ヒートポンプコントローラ32はこの実施例の場合には、図7のステップS4で式(V)に現在の各パラメータの値を代入することで得られる無着霜時における冷媒蒸発圧力PXObaseと現在の冷媒蒸発圧力PXOとの差ΔPXO(ΔPXO=PXObase−PXO)を演算(算出)する。以後は、図7のステップS6とステップS10における差ΔTXOを差ΔPXOに置き換えて制御を行う。但し、第1の閾値A1や第2の閾値A2は差ΔTXOの場合とは異なるものとする。
On the other hand, when frost formation occurs in the
以上の如くヒートポンプコントローラ32は差ΔTXO、又は、差ΔPXOに基づき、この室外熱交換器7への着霜の進行状態を判定すると共に、当該室外熱交換器7への着霜が進行した状態が所定時間継続した場合、圧縮機2を停止するようにしたので、室外熱交換器7への着霜が進行した状態では圧縮機2を停止することができるようになる。これにより、室外熱交換器7の着霜により運転効率が低下した状況で、圧縮機2の運転が継続されることを防止し、省エネルギーに寄与することができるようになると共に、室外熱交換器7の過着霜に伴う機器の信頼性低下や除霜の問題も解消することが可能となる。
As described above, the
この場合、ヒートポンプコントローラ32は環境条件や運転状況を示す指標に基づいて無着霜時における室外熱交換器7の冷媒蒸発温度TXObaseや無着霜時における室外熱交換器7の冷媒蒸発圧力PXObaseを推定するので、室外熱交換器7の着霜の進行を的確に検知することができるようになる。
In this case, the
また、ヒートポンプコントローラ32は、差ΔTXO、又は、差ΔPXOが第1の閾値A1より大きい状態が第1の所定時間t1継続した場合、圧縮機2を停止するので、室外熱交換器7の過度の着霜が比較的短時間で進行した場合に、迅速に圧縮機2を停止することができるようになる。
Further, the
一方、ヒートポンプコントローラ32は、差ΔTXO、又は、差ΔPXOが第1の閾値A1より小さい第2の閾値A2より大きい状態が、第1の所定時間t1より長い第2の所定時間t2継続した場合にも圧縮機2を停止するので、室外熱交換器7の中程度の着霜が比較的長時間継続している場合にも、確実に圧縮機2を停止することができるようになる。
On the other hand, when the difference ΔTXO or the difference ΔPXO is larger than the second threshold A2 smaller than the first threshold A1, the
但し、ヒートポンプコントローラ32は放熱器4の暖房能力が要求能力を満たしている状況では、室外熱交換器7への着霜の進行状態の判定に基づく圧縮機2の停止を行わないので、放熱器4による暖房能力が達成されている状況では圧縮機2の停止を禁止し、車室内の快適な暖房をそのまま継続することができるようになる。
However, since the
また、ヒートポンプコントローラ32は、起動後所定時間経過するまでは、室外熱交換器7への着霜の進行状態の判定に基づく圧縮機2の停止を行わないので、起動直後の不安定な運転状態での誤判定を排除することができるようになる。
Moreover, since the
更に、ヒートポンプコントローラ32は、室外熱交換器7への着霜の進行状態の判定に基づいて圧縮機2を停止した後、室外熱交換器7が除霜されるまでは圧縮機2の起動を禁止するので、室外熱交換器7に着霜が残っている状態での圧縮機2の再起動を禁止して、固く溶け難い着霜が生成されてしまう不都合を未然に回避することができるようになる。
Furthermore, the
更にまた、ヒートポンプコントローラ32は室外熱交換器7への着霜の進行状態の判定に基づいて圧縮機2を停止した場合、補助ヒータ単独モードとして補助ヒータ23により車室内を暖房するので、圧縮機2の運転効率の低下のために当該圧縮機2を停止した場合にも、補助ヒータ23によって車室内を暖房し、搭乗者の不快感を低減することができるようになる。
Furthermore, when the
(12)吸込冷媒温度Ts、吸込冷媒圧力Psに基づく圧縮機の停止制御
次に、圧縮機2の吸込冷媒温度Tsや吸込冷媒圧力Psに基づいて圧縮機2の運転効率の低下を解消するもう一つの制御について説明する。外気温度Tamの低下すると圧縮機2の吸込冷媒温度Tsや吸込冷媒圧力Psが低下するため、その状態では圧縮機2の回転数NCを上げられなくなり、運転効率が低下する。そこで、ヒートポンプコントローラ32は吸込温度センサ55が検出する圧縮機2の吸込冷媒温度Tsと吸込圧力センサ44が検出する圧縮機2の吸込冷媒圧力Psに基づいて、以下のように圧縮機2を停止する制御を実行する。
(12) Compressor Stop Control Based on Suction Refrigerant Temperature Ts and Suction Refrigerant Pressure Ps Next, the reduction in operating efficiency of the
次に、図10及び図11を用いてこの吸込冷媒温度Ts、吸込冷媒圧力Psに基づく圧縮機2の停止制御の一例を説明する。この実施例では、ヒートポンプコントローラ32は先ず、図10のステップS13で車両用空気調和装置1(HP)が故障判定されていないか否か判断し、故障判定されていなければヒートポンプコントローラ32はステップS14に進み、現在の運転モードが暖房モードか否か判断する。
Next, an example of the stop control of the
そして、現在の運転モードが暖房モードである場合はステップS15に進み、吸込冷媒温度Tsや吸込冷媒圧力Psに基づいた後述する保護制御で圧縮機2が停止した直後であるか否か判断する。現在は直後では無いものとするとヒートポンプコントローラ32はステップS16に進み、吸込冷媒温度Tsが所定の第1の所定値Ts1より低くなったか否か、又は、吸込冷媒圧力Psが所定の第1の所定値Ps1より低くなったか否か判断する。ここで、Ts≧Ts1、且つ、Ps≧Ps1である場合にはステップS22に進んで圧縮機2の運転(HP運転)を継続する。
And when the present operation mode is heating mode, it progresses to Step S15, and it is judged whether it is immediately after the
一方、外気温度が低下する等により吸込冷媒温度Tsが第1の所定値Ts1より低くなった場合、又は、吸込冷媒圧力Psが第1の所定値Ps1より低くなった場合、ヒートポンプコントローラ32はステップS16からステップS17に進み、吸込冷媒温度Tsや吸込冷媒圧力Psに基づいた圧縮機2の回転数NCの制限制御を実行する。この制限制御では、ヒートポンプコントローラ32は所定ステップずつ圧縮機2の回転数NCを減速させる制御を行う。従って、このステップS16に戻って来る毎に圧縮機2の回転数NCは所定ステップずつ低下してことになる。
On the other hand, when the suction refrigerant temperature Ts becomes lower than the first predetermined value Ts1 due to a decrease in the outside air temperature or the like, or when the suction refrigerant pressure Ps becomes lower than the first predetermined value Ps1, the
次に、ヒートポンプコントローラ32はステップS18に進み、暖房モードの起動後、所定時間経過しているか否か判断し、起動初期であって所定時間が経過していなければステップS22に進んで圧縮機2の運転(HP運転)を継続する。ステップS18で暖房モードの起動から所定時間が経過している場合、ヒートポンプコントローラ32はステップS19に進み、前述した圧縮機2の回転数NCの制限制御状態であって、且つ、当該圧縮機2の回転数NCが所定値NC1(制御上の最低回転数(例えば800rpm)より高い所定の値)よりも低くなった状態が所定時間継続しているか否か判断する。
Next, the
この時点では圧縮機2の回転数NCが所定値NC1よりも低くなった状態が所定時間継続していない場合には、ヒートポンプコントローラ32はステップS22に進んで圧縮機2の運転(HP運転)を継続する。他方、圧縮機2の回転数NCの制限制御状態となって、当該圧縮機2の回転数NCが所定値NC1よりも低くなった状態が所定時間継続している場合、ヒートポンプコントローラ32はステップS19からステップS20に進んで圧縮機2を停止する(HP運転不許可)。また、ヒートポンプコントローラ32はステップS20で圧縮機2を停止した場合、運転モードを前述した補助ヒータ単独モードに切り換え、補助ヒータ23により車室内を暖房を行う。
At this time, if the state where the rotational speed NC of the
この様子を吸込冷媒温度Tsを例に採って図11に示す。通常制御で外気温度Tamが低下し、吸込冷媒温度Tsが第1所定値Ts1(例えば、−22℃等)より低くなった後は、圧縮機2の回転数NCの制限制御が開始されて圧縮機2の回転数NCは低下していく(Ts制限制御中)。また、係る制限制御によって吸込冷媒温度Tsは低い状態で推移することになる。その後、圧縮機2の回転数が所定値NC1より低下し、その状態が所定時間継続した時点で圧縮機2は停止されることになる(Ts保護制御中)。
This state is shown in FIG. 11 taking the suction refrigerant temperature Ts as an example. After the outside air temperature Tam is lowered by the normal control and the suction refrigerant temperature Ts becomes lower than the first predetermined value Ts1 (for example, −22 ° C., etc.), the restriction control of the rotational speed NC of the
ここで、図11中に破線で示すものは従来の圧縮機2の保護制御である。従来は吸込冷媒温度Tsが第1の所定値Ts1よりも更に低い保護停止値Ts3になった時点で圧縮機2を停止していたため、実線で示す本発明の停止制御の場合に比して長時間、圧縮機2は低い回転数NCで運転されていたが、本発明の実施例の停止制御によればより早い段階で圧縮機2を停止させ、運転効率の悪い状況での運転を回避できるようになった。
Here, what is indicated by a broken line in FIG. 11 is protection control of the
このような吸込冷媒温度Tsや吸込冷媒圧力Psに基づいた保護制御で圧縮機2が停止された直後、ヒートポンプコントローラ32は今度はステップS15からステップS21に進むようになる。このステップS21では、ヒートポンプコントローラ32は今度は吸込冷媒温度Tsが前述した第1の所定値Ts1より高い第2の所定値Ts2より高くなったか、又は、吸込冷媒圧力Psが前述した第1の所定値Ps1より高い第2の所定値Ps2より高くなったか、若しくは、外気温度センサ33が検出する外気温度Tamが所定値(例えば−15℃等)より高くなった否か判断する。ここで、未だTs<Ts2、且つ、Ps<Ps2、且つ、Tam<所定値(−15℃)である場合には、ヒートポンプコントローラ32はステップS20に進んで圧縮機2の起動を禁止する。
Immediately after the
外気温度Tamの上昇等に伴って冷媒吸込温度Tsや冷媒吸込圧力Psが上昇し、吸込冷媒温度Tsが第2の所定値Ts2より高くなった場合、又は、吸込冷媒圧力Psが第2の所定値Ps2より高くなった場合、若しくは、外気温度Tamが所定値より高くなった場合、ヒートポンプコントローラ32はステップS21からステップS22に進み、圧縮機2の運転する。図11の例では第2の所定値Ts2(例えば、−19℃等)より高くなった時点で圧縮機2の起動禁止が解除されている(通常制御へ復帰)。即ち、冷媒吸込温度Tsや冷媒吸込圧力Psの判定に基づく圧縮機2の起動禁止が解除され、運転モードが補助ヒータ単独モードから暖房モードに切り換えられることになる。
The refrigerant suction temperature Ts and the refrigerant suction pressure Ps rise as the outside air temperature Tam rises, and the suction refrigerant temperature Ts becomes higher than a second predetermined value Ts2, or the suction refrigerant pressure Ps is a second predetermined value. When it becomes higher than the value Ps2 or when the outside air temperature Tam becomes higher than a predetermined value, the
この実施例のように圧縮機2の吸込冷媒温度Tsが第1の所定値Ts1より低くなった場合、又は、圧縮機2の吸込冷媒圧力Psが第1の所定値Ps1より低くなった場合、ヒートポンプコントローラ32が圧縮機2の回転数NCを減速させる制限制御を実行すると共に、この制限制御状態において、圧縮機2の回転数NCが所定値NC1よりも低い状態が所定時間継続した場合、当該圧縮機2を停止するようにすれば、外気温度Tamの低下等によって圧縮機2の吸込冷媒温度Tsや吸込冷媒圧力Psが低下した状態では圧縮機2を停止することができるようになる。
When the suction refrigerant temperature Ts of the
これにより、吸込冷媒温度Tsや吸込冷媒圧力Psが低く運転効率が低下した状況で、圧縮機2の運転が継続されることを防止し、省エネルギーに寄与することができるようになると共に、機器の信頼性低下の問題も解消することが可能となる。
As a result, it is possible to prevent the operation of the
このときヒートポンプコントローラ32は、圧縮機2の吸込冷媒温度Tsが第1の所定値Ts1より低くなった場合、又は、圧縮機2の吸込冷媒圧力Psが第1の所定値Ps1より低くなった場合、圧縮機2の回転数NCを減速させる制限制御を実行するので、吸込冷媒温度Tsや吸込冷媒圧力Psの低下で圧縮機2が停止されることをできるだけ回避し、或いは、停止されるまでの時間を延長することができるようになり、車室内の快適な暖房をできるだけ継続することができるようになる。
At this time, when the suction refrigerant temperature Ts of the
また、ヒートポンプコントローラ32は、暖房モードの起動後所定時間経過するまでは、圧縮機2の吸込冷媒温度Ts、又は、吸込冷媒圧力Psに基づく制限制御状態での圧縮機2の停止を行わないので、起動直後の不安定な運転状態での誤った圧縮機2の停止を排除することができるようになる。
Further, the
更に、ヒートポンプコントローラ32は、圧縮機2の吸込冷媒温度Ts、又は、吸込冷媒圧力Psの判定に基づいて当該圧縮機2を停止した後、圧縮機2の吸込冷媒温度Tsが第2の所定値Ts2より高くなるまで、又は、圧縮機2の吸込冷媒圧力Psが第2の所定値Ps2より高くなるまで、若しくは、外気温度Tamが所定値より高くなるまでは、圧縮機2の起動を禁止するので、外気温度Tamが低く、制限制御となって圧縮機2の回転数NCが所定値NC1より低くなると予想される状況では圧縮機2の起動を許可せず、頻繁に圧縮機2が停止/起動されてしまう不都合を回避することができるようになる。
Further, the
そして、この場合にもヒートポンプコントローラ32は圧縮機2の吸込冷媒温度Ts、又は、吸込冷媒圧力Psの判定に基づいて圧縮機2を停止した場合、補助ヒータ23により車室内を暖房するので、圧縮機2の運転効率の低下のために当該圧縮機を停止した場合にも、補助ヒータ23によって車室内を暖房し、搭乗者の不快感を低減することができるようになる。
Also in this case, when the
次に、図12は本発明を適用した他の実施例の車両用空気調和装置1の構成図を示している。尚、この図において図1と同一符号で示すものは同一若しくは同様の機能を奏するものである。この実施例の場合、過冷却部16の出口は逆止弁18に接続され、この逆止弁18の出口が冷媒配管13Bに接続されている。尚、逆止弁18は冷媒配管13B(室内膨張弁8)側が順方向とされている。
Next, FIG. 12 shows a configuration diagram of a
また、放熱器4の出口側の冷媒配管13Eは室外膨張弁6の手前で分岐しており、この分岐した冷媒配管(以下、第2のバイパス配管と称する)13Fは電磁弁22(除湿用)を介して逆止弁18の下流側の冷媒配管13Bに連通接続されている。更に、吸熱器9の出口側の冷媒配管13Cには、内部熱交換器19の冷媒下流側であって、冷媒配管13Dとの合流点より冷媒上流側に蒸発圧力調整弁70が接続されている。そして、これら電磁弁22や蒸発圧力調整弁70もヒートポンプコントローラ32の出力に接続されている。尚、前述の実施例の図1中のバイパス配管35、電磁弁30及び電磁弁40から成るバイパス装置45は設けられていない。その他は図1と同様であるので説明を省略する。
The
以上の構成で、この実施例の車両用空気調和装置1の動作を説明する。ヒートポンプコントローラ32はこの実施例では、暖房モード、除湿暖房モード、内部サイクルモード、除湿冷房モード、冷房モード及び補助ヒータ単独モードの各運転モードを切り換えて実行する(MAX冷房モードはこの実施例では存在しない)。尚、暖房モード、除湿冷房モード及び冷房モードが選択されたときの動作及び冷媒の流れと、補助ヒータ単独モードは前述の実施例(実施例1)の場合と同様であるので説明を省略する。但し、この実施例(実施例3)ではこれら暖房モード、除湿冷房モード及び冷房モードにおいては電磁弁22を閉じるものとする。
With the above configuration, the operation of the
(13)図12の車両用空気調和装置1の除湿暖房モード
他方、除湿暖房モードが選択された場合、この実施例ではヒートポンプコントローラ32は電磁弁21(暖房用)を開放し、電磁弁17(冷房用)を閉じる。また、電磁弁22(除湿用)を開放する。そして、圧縮機2を運転する。空調コントローラ20は各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は、基本的には室内送風機27から吹き出されて吸熱器9を経た空気流通路3内の全て空気を暖房用熱交換通路3Aの補助ヒータ23及び放熱器4に通風する状態とするが、風量の調整も行う。
(13) Dehumidifying and heating mode of the
これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は冷媒配管13Gから放熱器4に流入する。放熱器4には暖房用熱交換通路3Aに流入した空気流通路3内の空気が通風されるので、空気流通路3内の空気は放熱器4内の高温冷媒により加熱され、一方、放熱器4内の冷媒は空気に熱を奪われて冷却され、凝縮液化する。
Thereby, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the
放熱器4内で液化した冷媒は当該放熱器4を出た後、冷媒配管13Eを経て室外膨張弁6に至る。室外膨張弁6に流入した冷媒はそこで減圧された後、室外熱交換器7に流入する。室外熱交換器7に流入した冷媒は蒸発し、走行により、或いは、室外送風機15にて通風される外気中から熱を汲み上げる。即ち、冷媒回路Rがヒートポンプとなる。そして、室外熱交換器7を出た低温の冷媒は冷媒配管13A、電磁弁21及び冷媒配管13Dを経て冷媒配管13Cからアキュムレータ12に入り、そこで気液分離された後、ガス冷媒が圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。
The refrigerant liquefied in the
また、放熱器4を経て冷媒配管13Eを流れる凝縮冷媒の一部は分流され、電磁弁22を経て第2のバイパス配管13F及び冷媒配管13Bより内部熱交換器19を経て室内膨張弁8に至るようになる。室内膨張弁8にて冷媒は減圧された後、吸熱器9に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機27から吹き出された空気中の水分が吸熱器9に凝結して付着するので、空気は冷却され、且つ、除湿される。
Further, a part of the condensed refrigerant flowing through the
吸熱器9で蒸発した冷媒は、内部熱交換器19、蒸発圧力調整弁70を順次経て冷媒配管13Cにて冷媒配管13Dからの冷媒と合流した後、アキュムレータ12を経て圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器9にて除湿された空気は放熱器4を通過する過程で再加熱されるので、これにより車室内の除湿暖房が行われることになる。
The refrigerant evaporated in the heat absorber 9 sequentially passes through the
空調コントローラ20は、目標吹出温度TAOから算出される目標ヒータ温度TCO(放熱器出口温度TCIの目標値)をヒートポンプコントローラ32に送信する。ヒートポンプコントローラ32は、この目標ヒータ温度TCOから目標放熱器圧力PCO(放熱器圧力PCIの目標値)を算出し、この目標放熱器圧力PCOと、放熱器圧力センサ47が検出する放熱器4の冷媒圧力(放熱器圧力PCI。冷媒回路Rの高圧圧力)に基づいて圧縮機2の回転数NCを制御し、放熱器4による加熱を制御する。また、ヒートポンプコントローラ32は、吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器9の温度Teと、空調コントローラ20から送信された目標吸熱器温度TEOに基づいて室外膨張弁6の弁開度を制御する。また、ヒートポンプコントローラ32は吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器9の温度Teに基づき、蒸発圧力調整弁70を開(流路を拡大する)/閉(少許冷媒が流れる)して吸熱器9の温度が下がり過ぎて凍結する不都合を防止する。
The
(14)図12の車両用空気調和装置1の内部サイクルモード
また、内部サイクルモードでは、ヒートポンプコントローラ32は上記除湿暖房モードの状態において室外膨張弁6を全閉とする(全閉位置)と共に、電磁弁21を閉じる。この室外膨張弁6と電磁弁21が閉じられることにより、室外熱交換器7への冷媒の流入、及び、室外熱交換器7からの冷媒の流出は阻止されることになるので、放熱器4を経て冷媒配管13Eを流れる凝縮冷媒は電磁弁22を経て第2のバイパス配管13Fに全て流れるようになる。そして、第2のバイパス配管13Fを流れる冷媒は冷媒配管13Bより内部熱交換器19を経て室内膨張弁8に至る。室内膨張弁8にて冷媒は減圧された後、吸熱器9に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機27から吹き出された空気中の水分が吸熱器9に凝結して付着するので、空気は冷却され、且つ、除湿される。
(14) Internal cycle mode of the
吸熱器9で蒸発した冷媒は、内部熱交換器19、蒸発圧力調整弁70を順次経て冷媒配管13Cを流れ、アキュムレータ12を経て圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器9にて除湿された空気は放熱器4を通過する過程で再加熱されるので、これにより、車室内の除湿暖房が行われることになるが、この内部サイクルモードでは室内側の空気流通路3内にある放熱器4(放熱)と吸熱器9(吸熱)の間で冷媒が循環されることになるので、外気からの熱の汲み上げは行われず、圧縮機2の消費動力分の暖房能力が発揮される。除湿作用を発揮する吸熱器9には冷媒の全量が流れるので、上記除湿暖房モードに比較すると除湿能力は高いが、暖房能力は低くなる。
The refrigerant evaporated in the heat absorber 9 sequentially flows through the
空調コントローラ20は目標吹出温度TAOから算出される目標ヒータ温度TCO(放熱器出口温度TCIの目標値)をヒートポンプコントローラ32に送信する。ヒートポンプコントローラ32は送信された目標ヒータ温度TCOから目標放熱器圧力PCO(放熱器圧力PCIの目標値)を算出し、この目標放熱器圧力PCOと、放熱器圧力センサ47が検出する放熱器4の冷媒圧力(放熱器圧力PCI。冷媒回路Rの高圧圧力)に基づいて圧縮機2の回転数NCを制御し、放熱器4による加熱を制御する。
The
そして、この実施例の場合にも前述した(11)の室外熱交換器の着霜判定と、着霜判定に基づく圧縮機の停止制御を行うことで、室外熱交換器7の着霜により運転効率が低下した状況で、圧縮機2の運転が継続されることを防止し、省エネルギーに寄与することができるようになると共に、室外熱交換器7の過着霜に伴う機器の信頼性低下や除霜の問題も解消することが可能となる。また、前述した(12)の吸込冷媒温度Ts、吸込冷媒圧力Psに基づく圧縮機の停止制御を行うことで、外気温度の低下等により吸込冷媒温度Tsや吸込冷媒圧力Psが低く運転効率が低下した状況で、圧縮機2の運転が継続されることを防止し、省エネルギーに寄与することができるようになると共に、機器の信頼性低下の問題も解消することが可能となる。
And also in the case of this Example, it operates by frost formation of the
尚、各実施例で示した数値等はそれに限られるものでは無く、適用する装置に応じて適宜設定すべきものである。また、補助加熱装置は実施例で示した補助ヒータ23に限られるものでは無く、ヒータで加熱された熱媒体を循環させて空気流通路3内の空気を加熱する熱媒体循環回路や、エンジンで加熱されたラジエター水を循環するヒータコア等を利用してもよい。
It should be noted that the numerical values shown in the embodiments are not limited thereto, and should be appropriately set according to the apparatus to be applied. Further, the auxiliary heating device is not limited to the
1 車両用空気調和装置
2 圧縮機
3 空気流通路
4 放熱器
6 室外膨張弁
7 室外熱交換器
8 室内膨張弁
9 吸熱器
10 HVACユニット
11 制御装置
20 空調コントローラ
23 補助ヒータ(補助加熱装置)
27 室内送風機(ブロワファン)
28 エアミックスダンパ
32 ヒートポンプコントローラ
33 外気温度センサ
44 吸込圧力センサ
55 吸込温度センサ
65 車両通信バス
R 冷媒回路
DESCRIPTION OF
27 Indoor blower
28
Claims (11)
車室内に供給する空気が流通する空気流通路と、
冷媒を放熱させて前記空気流通路から前記車室内に供給する空気を加熱するための放熱器と、
車室外に設けられて冷媒を吸熱させるための室外熱交換器と、
制御装置とを備え、
該制御装置により、少なくとも前記圧縮機から吐出された冷媒を前記放熱器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、前記室外熱交換器にて吸熱させて車室内を暖房する車両用空気調和装置において、
前記制御装置は、前記室外熱交換器の冷媒蒸発温度TXOが無着霜時における当該室外熱交換器の冷媒蒸発温度TXObaseより低下したときの前記室外熱交換器の冷媒蒸発温度TXOと前記無着霜時における室外熱交換器の冷媒蒸発温度TXObaseとの差ΔTXO=TXObase−TXOに基づき、又は、前記室外熱交換器の冷媒蒸発圧力PXOが無着霜時における当該室外熱交換器の冷媒蒸発圧力PXObaseより低下したときの前記室外熱交換器の冷媒蒸発圧力PXOと前記無着霜時における室外熱交換器の冷媒蒸発圧力PXObaseとの差ΔPXO=PXObase−PXOに基づき、該室外熱交換器への着霜の進行状態を判定すると共に、
当該室外熱交換器への着霜が進行した状態が所定時間継続した場合、前記圧縮機を停止することを特徴とする車両用空気調和装置。 A compressor for compressing the refrigerant;
An air flow passage through which air to be supplied into the passenger compartment flows;
A radiator for radiating the refrigerant to heat the air supplied from the air flow passage to the vehicle interior;
An outdoor heat exchanger provided outside the passenger compartment to absorb heat from the refrigerant;
A control device,
Vehicle air that heats at least the refrigerant discharged from the compressor by the control device and radiates heat by the radiator, depressurizes the radiated refrigerant, and then absorbs heat by the outdoor heat exchanger. In the harmony device,
The control device includes the refrigerant evaporation temperature TXO of the outdoor heat exchanger and the non-adherence when the refrigerant evaporation temperature TXO of the outdoor heat exchanger is lower than the refrigerant evaporation temperature TXObase of the outdoor heat exchanger when no frost is formed. Based on the difference ΔTXO = TXObase−TXO from the refrigerant evaporation temperature TXObase of the outdoor heat exchanger during frost, or the refrigerant evaporation pressure of the outdoor heat exchanger when the refrigerant evaporation pressure PXO of the outdoor heat exchanger is not frosted Based on the difference ΔPXO = PXObase−PXO between the refrigerant evaporating pressure PXO of the outdoor heat exchanger when lower than PXObase and the refrigerant evaporating pressure PXObase of the outdoor heat exchanger at the time of no frost formation, While judging the progress of frost formation,
The vehicular air conditioner is characterized in that the compressor is stopped when frosting on the outdoor heat exchanger has continued for a predetermined time.
車室内に供給する空気が流通する空気流通路と、
冷媒を放熱させて前記空気流通路から前記車室内に供給する空気を加熱するための放熱器と、
車室外に設けられて冷媒を吸熱させるための室外熱交換器と、
制御装置とを備え、
該制御装置により、少なくとも前記圧縮機から吐出された冷媒を前記放熱器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、前記室外熱交換器にて吸熱させて車室内を暖房する車両用空気調和装置において、
前記制御装置は、前記圧縮機の吸込冷媒温度Tsが第1の所定値Ts1より低くなった場合、又は、前記圧縮機の吸込冷媒圧力Psが第1の所定値Ps1より低くなった場合、前記圧縮機の回転数NCを減速させる制限制御を実行すると共に、
該制限制御状態において、前記圧縮機の回転数NCが所定値NC1よりも低い状態が所定時間継続した場合、当該圧縮機を停止することを特徴とする車両用空気調和装置。 A compressor for compressing the refrigerant;
An air flow passage through which air to be supplied into the passenger compartment flows;
A radiator for radiating the refrigerant to heat the air supplied from the air flow passage to the vehicle interior;
An outdoor heat exchanger provided outside the passenger compartment to absorb heat from the refrigerant;
A control device,
Vehicle air that heats at least the refrigerant discharged from the compressor by the control device and radiates heat by the radiator, depressurizes the radiated refrigerant, and then absorbs heat by the outdoor heat exchanger. In the harmony device,
When the suction refrigerant temperature Ts of the compressor is lower than a first predetermined value Ts1, or when the suction refrigerant pressure Ps of the compressor is lower than a first predetermined value Ps1, While performing the limiting control to decelerate the rotational speed NC of the compressor,
In the limit control state, the vehicle air conditioner is characterized in that the compressor is stopped when a state where the rotational speed NC of the compressor is lower than a predetermined value NC1 continues for a predetermined time.
前記制御装置は、前記室外熱交換器への着霜の進行状態の判定に基づいて前記圧縮機を停止した場合、又は、前記圧縮機の吸込冷媒温度Ts、又は、吸込冷媒圧力Psの判定に基づいて前記圧縮機を停止した場合、前記補助加熱装置により前記車室内を暖房することを特徴とする請求項1乃至請求項10のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。 An auxiliary heating device provided in the air flow passage,
The control device determines when the compressor is stopped based on the determination of the progress of frost formation on the outdoor heat exchanger, or when determining the suction refrigerant temperature Ts or the suction refrigerant pressure Ps of the compressor. The vehicle air conditioner according to any one of claims 1 to 10, wherein when the compressor is stopped based on the auxiliary heating device, the vehicle interior is heated by the auxiliary heating device.
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