JP2019018709A - 車両用空気調和装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】暖房用の電磁弁が閉故障しているか否かを的確に判定することができる車両用空気調和装置を提供する。【解決手段】室外熱交換器7の冷媒出口側に設けられた暖房用の電磁弁21と冷房用の電磁弁17を備える。コントローラは、暖房モードにおいて圧縮機2を起動した後の室外熱交換器7の温度変化が所定の判定開始閾値より小さい場合、冷房用の電磁弁17を開くと共に、当該冷房用の電磁弁17を開いた後の吸熱器9の温度変化が所定の故障判定閾値より大きい場合、暖房用の電磁弁21が閉故障しているものと判定する。【選択図】図1
Description
本発明は、車両の車室内を空調するヒートポンプ方式の空気調和装置に関するものである。
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電動式の圧縮機と、車室内側に設けられて冷媒を放熱させる放熱器と、車室内側に設けられて冷媒を吸熱させる吸熱器と、車室外側に設けられて冷媒を吸熱又は放熱させる室外熱交換器等から冷媒回路を構成し、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減圧した後、室外熱交換器に流して吸熱させる暖房モードや、圧縮機から吐出された冷媒を室外熱交換器において放熱させ、この室外熱交換器から出た冷媒を減圧した後、吸熱器に流して吸熱させる冷房モード等の各運転モードを切り換えて実行するものが開発されている。
この場合、室外熱交換器の冷媒出口側には暖房用の電磁弁と冷房用の電磁弁が設けられ、暖房モードの際は暖房用の電磁弁を開き、冷房用の電磁弁を閉じて室外熱交換器から出た冷媒を暖房用の電磁弁から圧縮機に吸い込ませ、冷房モードの際には暖房用の電磁弁を閉じ、冷房用の電磁弁を開いて室外熱交換器から出た冷媒を冷房用の電磁弁に流し、更に、減圧した後、吸熱器に流入さえ、この吸熱器から出た冷媒を圧縮機に吸い込ませる方法が採られていた(例えば、特許文献1参照)。
ここで、暖房モードにおいて暖房用の電磁弁が開かずに閉じたままとなる閉故障が発生した場合、圧縮機は室外熱交換器から冷媒を吸引することができなくなり、車室内の暖房を行えなくなる。その場合、室外熱交換器から冷媒が流出しなくなるため、当該室外熱交換器自体の温度変化は無くなるか、小さくなる。
しかしながら、暖房用の電磁弁が正常である場合(即ち、開いている)でも、車室内の暖房負荷が小さく、圧縮機の回転数が低い状況では室外熱交換器の温度が殆ど変化しなくなるため、室外熱交換器の温度変化だけでは真に暖房用の電磁弁が閉故障しているか否か判定できず、誤検知が生じ易いという問題があった。
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、暖房用の電磁弁が閉故障しているか否かを的確に判定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。
本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、冷媒を吸熱させて空気流通路から車室内に供給する空気を冷却するための吸熱器と、車室外に設けられて冷媒を吸熱又は放熱させるための室外熱交換器と、この室外熱交換器の冷媒出口側に設けられた暖房用の電磁弁及び冷房用の電磁弁と、制御装置を備え、この制御装置により少なくとも、暖房用の電磁弁を開き、冷房用の電磁弁を閉じることにより、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、室外熱交換器に流して吸熱させ、当該室外熱交換器から出た冷媒を暖房用の電磁弁を介して圧縮機に吸い込ませる暖房モードと、暖房用の電磁弁を閉じ、冷房用の電磁弁を開くことにより、圧縮機から吐出された冷媒を室外熱交換器にて放熱させ、当該室外熱交換器から出た冷媒を冷房用の電磁弁を介し、且つ、減圧した後、吸熱器に流して吸熱させ、当該吸熱器から出た冷媒を圧縮機に吸い込ませる冷房モードを実行するものであって、制御装置は、暖房モードにおいて圧縮機を起動した後の室外熱交換器の温度変化が所定の判定開始閾値より小さい場合、冷房用の電磁弁を開くと共に、当該冷房用の電磁弁を開いた後の吸熱器の温度変化が所定の故障判定閾値より大きい場合、暖房用の電磁弁が閉故障しているものと判定することを特徴とする。
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、暖房モードの冷媒の流れにおいて、放熱器から出た冷媒を減圧すること無く室外熱交換器に流して当該室外熱交換器を除霜する除霜モードを有し、この除霜モードにおいて圧縮機を起動した後の室外熱交換器の温度変化が前記判定開始閾値より小さい場合、冷房用の電磁弁を開くと共に、当該冷房用の電磁弁を開いた後の吸熱器の温度変化が前記故障判定閾値より大きい場合、暖房用の電磁弁が閉故障しているものと判定することを特徴とする。
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、暖房モード、又は、当該暖房モードと除霜モードにおける圧縮機の起動時の室外熱交換器の冷媒出口温度sTXOを記憶し、起動から所定時間経過後の室外熱交換器の冷媒出口温度TXOと前記冷媒出口温度sTXOとの差(sTXO−TXO)が前記判定開始閾値より小さい場合、冷房用の電磁弁を開くことを特徴とする。
請求項4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、暖房モード、又は、当該暖房モードと除霜モードにおいて冷房用の電磁弁を開くときの吸熱器の温度sTeを記憶し、冷房用の電磁弁を開いてから所定時間経過後の吸熱器の温度Teと前記温度sTeとの差(sTe−Te)が前記故障判定閾値より大きい場合、暖房用の電磁弁が閉故障しているものと判定することを特徴とする。
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、暖房用の電磁弁が閉故障していると判定した場合、所定の報知動作を実行することを特徴とする。
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、冷媒を吸熱させて空気流通路から車室内に供給する空気を冷却するための吸熱器と、車室外に設けられて冷媒を吸熱又は放熱させるための室外熱交換器と、この室外熱交換器の冷媒出口側に設けられた暖房用の電磁弁及び冷房用の電磁弁と、制御装置を備え、この制御装置により少なくとも、暖房用の電磁弁を開き、冷房用の電磁弁を閉じることにより、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、室外熱交換器に流して吸熱させ、当該室外熱交換器から出た冷媒を暖房用の電磁弁を介して圧縮機に吸い込ませる暖房モードと、暖房用の電磁弁を閉じ、冷房用の電磁弁を開くことにより、圧縮機から吐出された冷媒を室外熱交換器にて放熱させ、当該室外熱交換器から出た冷媒を冷房用の電磁弁を介し、且つ、減圧した後、吸熱器に流して吸熱させ、当該吸熱器から出た冷媒を圧縮機に吸い込ませる冷房モードを実行する車両用空気調和装置において、暖房用の電磁弁が正常である場合、暖房モードで冷房用の電磁弁を開いても、室外熱交換器から出た冷媒は流路抵抗の差から吸熱器には流れず、暖房用の電磁弁を介して圧縮機に吸い込まれる。
他方、暖房用の電磁弁が閉故障している場合には、暖房モードで冷房用の電磁弁を開くと、室外熱交換器から出た冷媒は冷房用の電磁弁を介し、且つ、減圧された後、吸熱器に流れて吸熱するようになるので、たとえ圧縮機の回転数が低い状況であっても吸熱器の温度は低下して来る。
そこで、本発明では制御装置が、暖房モードにおいて圧縮機を起動した後の室外熱交換器の温度変化が所定の判定開始閾値より小さい場合、冷房用の電磁弁を開くと共に、当該冷房用の電磁弁を開いた後の吸熱器の温度変化が所定の故障判定閾値より大きい場合、暖房用の電磁弁が閉故障しているものと判定するようにしたので、暖房用の電磁弁に閉故障が発生していることを的確に検知し、例えば請求項5の発明の如く報知することができるようになる。
また、請求項2の発明の如く制御装置が、暖房モードの冷媒の流れにおいて、放熱器から出た冷媒を減圧すること無く室外熱交換器に流して当該室外熱交換器を除霜する除霜モードを有する場合に、この除霜モードにおいても圧縮機を起動した後の室外熱交換器の温度変化が前記判定開始閾値より小さい場合、冷房用の電磁弁を開くと共に、当該冷房用の電磁弁を開いた後の吸熱器の温度変化が前記故障判定閾値より大きい場合、暖房用の電磁弁が閉故障しているものと判定するようにすることで、除霜モードにおいても暖房用の電磁弁に閉故障が発生していることを的確に検知することができるようになる。
この場合、請求項3の発明の如く制御装置が、暖房モード、又は、当該暖房モードと除霜モードにおける圧縮機の起動時の室外熱交換器の冷媒出口温度sTXOを記憶し、起動から所定時間経過後の室外熱交換器の冷媒出口温度TXOと前記冷媒出口温度sTXOとの差(sTXO−TXO)が前記判定開始閾値より小さい場合、冷房用の電磁弁を開くことにより、暖房モードや除霜モードにおいて、暖房用の電磁弁の閉故障判定のために冷房用の電磁弁を開く動作を適切に行うことができるようになる。
そして、請求項4の発明の如く制御装置が、暖房モード、又は、当該暖房モードと除霜モードにおいて冷房用の電磁弁を開くときの吸熱器の温度sTeを記憶し、冷房用の電磁弁を開いてから所定時間経過後の吸熱器の温度Teと前記温度sTeとの差(sTe−Te)が前記故障判定閾値より大きい場合、暖房用の電磁弁が閉故障しているものと判定することにより、精度良く暖房用の電磁弁の閉故障判定を行うことができるようになる。
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。
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、車両に搭載されたバッテリの電力で駆動されるものとする。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を行い、更に、除湿暖房や内部サイクル、除湿冷房、冷房等の各運転モードを選択的に実行するものである。
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。
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、この冷媒を車室内に放熱させる熱交換器としての放熱器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と、冷房時には放熱器(放熱)として機能し、暖房時には蒸発器(吸熱)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又は機械式の膨張弁から成る室内膨張弁8と、空気流通路3内に設けられて冷房時及び除湿時に車室内外から冷媒に吸熱させる熱交換器としての吸熱器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。
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。
また、室外熱交換器7の冷媒出口側の冷媒配管13Aは冷房時に開放される冷房用の電磁弁17を介して逆止弁18に接続され、この逆止弁18は冷媒配管13Bを介して吸熱器9の冷媒入口側に接続されている。そして、冷媒配管13Bには室内膨張弁8が設けられており、逆止弁18は室内膨張弁8側が順方向とされている。
また、吸熱器9の冷媒出口側は冷媒配管13Cを介してアキュムレータ12の冷媒入口側に接続され、このアキュムレータ12の冷媒出口側は圧縮機2の冷媒吸込側に接続されている。室外熱交換器7から出た冷媒配管13Aからは冷媒配管13Dが分岐しており、この分岐した冷媒配管13Dは、暖房時に開放される暖房用の電磁弁21を介して冷媒配管13Cに連通接続されている。以上により、暖房用の電磁弁21と冷房用の電磁弁17は、室外熱交換器7の冷媒出口側に設けられたかたちとなる。
更に、放熱器4の冷媒出口側の冷媒配管13Eは室外膨張弁6の手前で冷媒配管13Fと冷媒配管13Jに分岐しており、この分岐した一方の冷媒配管13Fは除湿時に開放される除湿用の電磁弁22を介して逆止弁18と室内膨張弁8の間の冷媒配管13Bに連通接続されている。即ち、この除湿用の電磁弁22は室外熱交換器7(及び室外膨張弁6)に対して並列に接続されたかたちとなる。また、他方の冷媒配管13Jが室外膨張弁6を介して室外熱交換器7の冷媒入口側に接続され、室外膨張弁6には並列にバイパス用の電磁弁20が接続されている。
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内に流入する空気の導入モードを、内気循環モードと外気導入モードとに切り換えるための吸込切換ダンパ26が設けられている。内気循環モードでは、吸込切換ダンパ26によって車室内の空気である内気が空気流通路3内に流入し、外気導入モードでは、車室外の空気である外気が空気流通路3内に流入するように切り換えられる。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。
また、放熱器4の空気上流側における空気流通路3内には、内気や外気が放熱器4に流通する度合いを調整するためのエアミックスダンパ28が設けられている。更に、放熱器4の空気下流側における空気流通路3には、FOOT、VENT、DEFの各吹出口(図1では代表して吹出口29で示す)が形成されている。そして、この吹出口29には上記各吹出口からの空気の吹出モードを切換制御するための吹出口切換ダンパ31が設けられている。
次に、図2において32はマイクロプロセッサを有するマイクロコンピュータから構成された制御装置としてのコントローラ(ECU)であり、このコントローラ32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に吸い込まれる空気の温度を検出する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、吹出口29から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、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、放熱器4の温度(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、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VSP)を検出するための車速センサ52と、設定温度や運転モードの切り換えを設定するためのディスプレイやスイッチを有する空調操作部53と、室外熱交換器7の温度(実施例では室外熱交換器7の冷媒出口温度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。
一方、コントローラ32の出力には、前記圧縮機2と、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、吹出口切換ダンパ31と、室外膨張弁6、室内膨張弁8(電動弁の場合)と、除湿用の電磁弁22、冷房用の電磁弁17、暖房用の電磁弁21、バイパス用の電磁弁20の各電磁弁が接続されている。そして、コントローラ32は各センサの出力と空調操作部53にて入力された設定に基づいてこれらを制御する。
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。コントローラ32は実施例では暖房モードと、除湿暖房モードと、内部サイクルモードと、除湿冷房モードと、冷房モードの各運転モードを切り換えて実行する。また、必要に応じて圧縮機2から吐出された高温の冷媒ガスを室外熱交換器7に流入させて除霜する除霜モードも有している。
(1)暖房モード
次に、各運転モードについて説明する。コントローラ32により或いは空調操作部53へのマニュアル操作により暖房モードが選択されると、コントローラ32は暖房用の電磁弁21を開放し、冷房用の電磁弁17、除湿用の電磁弁22、及び、バイパス用の電磁弁20を閉じる。
次に、各運転モードについて説明する。コントローラ32により或いは空調操作部53へのマニュアル操作により暖房モードが選択されると、コントローラ32は暖房用の電磁弁21を開放し、冷房用の電磁弁17、除湿用の電磁弁22、及び、バイパス用の電磁弁20を閉じる。
そして、圧縮機2、及び、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から吹き出された空気が放熱器4に通風される状態とする。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、凝縮液化する。
放熱器4内で液化した冷媒は放熱器4を出た後、冷媒配管13E、13J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吸熱する(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から冷媒配管13Dに入り、電磁弁21を介して冷媒配管13Cに入り、この冷媒配管13Cを経てアキュムレータ12に入る。冷媒は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にて加熱された空気は吹出口29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。
コントローラ32は吐出圧力センサ42又は放熱器圧力センサ47が検出する冷媒回路Rの高圧側の圧力に基づいて圧縮機2の回転数NCを制御すると共に、放熱器温度センサ46が検出する放熱器4の温度及び放熱器圧力センサ47が検出する放熱器4の冷媒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の出口における冷媒の過冷却度を制御する。
(2)除湿暖房モード
次に、除湿暖房モードでは、コントローラ32は上記暖房モードの状態において除湿用の電磁弁22を開放する。これにより、放熱器4を経て冷媒配管13Eを流れる凝縮冷媒の一部が分流され、電磁弁22を経て冷媒配管13F及び13Bより室内膨張弁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。
次に、除湿暖房モードでは、コントローラ32は上記暖房モードの状態において除湿用の電磁弁22を開放する。これにより、放熱器4を経て冷媒配管13Eを流れる凝縮冷媒の一部が分流され、電磁弁22を経て冷媒配管13F及び13Bより室内膨張弁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。
吸熱器9から出た冷媒は冷媒配管13Cに入り、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(リヒート)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。
コントローラ32は吸熱器温度Te、又は、前述した冷媒回路Rの高圧側の圧力に基づいて圧縮機2の回転数NCを制御する。このとき、コントローラ32は吸熱器温度Teによるか高圧側の圧力によるか、何れかの演算から得られる圧縮機目標回転数の低い方を選択して圧縮機2を制御する。また、コントローラ32は吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器温度Teに基づいて室外膨張弁6の弁開度を大口径と小口径に切り換えて制御する。
(3)内部サイクルモード
次に、内部サイクルモードでは、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の弁開度を全閉とする(全閉位置)とする。この室外膨張弁6が閉じられることにより(電磁弁20も閉じられている)、室外熱交換器7への冷媒の流入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を経て冷媒配管13Fに全て流れるようになる。そして、冷媒配管13Fを流れる冷媒は冷媒配管13Bより室内膨張弁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。
次に、内部サイクルモードでは、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の弁開度を全閉とする(全閉位置)とする。この室外膨張弁6が閉じられることにより(電磁弁20も閉じられている)、室外熱交換器7への冷媒の流入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を経て冷媒配管13Fに全て流れるようになる。そして、冷媒配管13Fを流れる冷媒は冷媒配管13Bより室内膨張弁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。
吸熱器9から出た冷媒は冷媒配管13Cに入り、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。
コントローラ32はこの場合も吸熱器温度Te、又は、前述した冷媒回路Rの高圧側の圧力に基づいて圧縮機2の回転数NCを制御する。このとき、コントローラ32は吸熱器温度Teによるか高圧側の圧力によるか、何れかの演算から得られる圧縮機目標回転数の低い方を選択して圧縮機2を制御する。
(4)除湿冷房モード
次に、除湿冷房モードでは、コントローラ32は冷房用電磁弁17を開放し、暖房用の電磁弁21、除湿用の電磁弁22、及び、バイパス用の電磁弁20を閉じる。そして、圧縮機2、及び、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から吹き出された空気が放熱器4に通風される状態とする。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。
次に、除湿冷房モードでは、コントローラ32は冷房用電磁弁17を開放し、暖房用の電磁弁21、除湿用の電磁弁22、及び、バイパス用の電磁弁20を閉じる。そして、圧縮機2、及び、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から吹き出された空気が放熱器4に通風される状態とする。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。
放熱器4を出た冷媒は冷媒配管13E、13J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を経て逆止弁18に流れる。そして、冷媒はこの逆止弁18を経て冷媒配管13Bに入り、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。
吸熱器9から出た冷媒は冷媒配管13Cに入り、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)されるので、これにより車室内の除湿冷房が行われることになる。コントローラ32は吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器温度Teに基づいて圧縮機2の回転数NCを制御すると共に、前述した冷媒回路Rの高圧側の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の冷媒圧力(放熱器圧力PCI)を制御する。
(5)冷房モード
次に、冷房モードでは、コントローラ32は上記除湿冷房モードの状態においてバイパス用の電磁弁20を開き(この場合、室外膨張弁6は全開を含む何れの弁開度でもよい)、エアミックスダンパ28は放熱器4への通風割合を調整する状態とする。
次に、冷房モードでは、コントローラ32は上記除湿冷房モードの状態においてバイパス用の電磁弁20を開き(この場合、室外膨張弁6は全開を含む何れの弁開度でもよい)、エアミックスダンパ28は放熱器4への通風割合を調整する状態とする。
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放熱器4、冷媒配管13Eを経て電磁弁20及び室外膨張弁6に至る。このとき電磁弁20は開放されているので、冷媒は室外膨張弁6をバイパスして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て放熱し、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を経て逆止弁18に流れる。そして、冷媒はこの逆止弁18を経て冷媒配管13Bに入り、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(水分は吸熱器9に凝結して付着する)。
吸熱器9から出た冷媒は冷媒配管13Cに入り、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にて冷却され、除湿された空気は吹出口29から車室内に吹き出されるので、これにより車室内の冷房が行われることになる。この冷房モードにおいては、コントローラ32は吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器温度Teに基づいて圧縮機2の回転数NCを制御する。
(6)運転モードの切換
コントローラ32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が検出する車室内の空気の温度(内気温度)、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。
コントローラ32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が検出する車室内の空気の温度(内気温度)、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。
コントローラ32は、起動時には外気温度Tam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。また、コントローラ32は、起動後は外気温度Tam、車室内の湿度、目標吹出温度TAO、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(加熱温度THの目標値)、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、内部サイクルモード、除湿冷房モード、及び、冷房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。
(7)除霜モード
また、コントローラ32は車両を停車してバッテリに充電している際等に、必要に応じて室外熱交換器7の除霜モードを実行する。この除霜モードでは、コントローラ32は冷媒回路Rを前述した暖房モードと同じ冷媒の流れとし、且つ、室外膨張弁6の弁開度を全開(全開位置)とする。
また、コントローラ32は車両を停車してバッテリに充電している際等に、必要に応じて室外熱交換器7の除霜モードを実行する。この除霜モードでは、コントローラ32は冷媒回路Rを前述した暖房モードと同じ冷媒の流れとし、且つ、室外膨張弁6の弁開度を全開(全開位置)とする。
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放熱器4、冷媒配管13E、13Jを経て室外膨張弁6に至る。室外膨張弁6は全開とされているので、高温の冷媒はそのまま室外熱交換器7に流入する。室外熱交換器7に流入した冷媒は着霜を融解するために熱を奪われ、他方、室外熱交換器7に成長した着霜は融解されていく。
そして、室外熱交換器7を出た冷媒は冷媒配管13Aから冷媒配管13Dに入り、電磁弁21を介して冷媒配管13Cに入り、この冷媒配管13Cを経てアキュムレータ12に入る。冷媒は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。コントローラ32は室外熱交換器7の冷媒出口温度TXOが所定の除霜終了温度まで上昇した場合、除霜モードを終了する。
(8)コントローラ32による暖房用の電磁弁21の閉故障判定制御
次に、図3を参照しながらコントローラ32による暖房用の電磁弁21の閉故障判定制御について説明する。実施例では前述した冷房用の電磁弁17とバイパス用の電磁弁20は非通電状態で開くノーマルオープンタイプの電磁弁であり、暖房用の電磁弁21と除湿用の電磁弁22は通電されて開くノーマルクローズタイプの電磁弁である。これにより、全ての電磁弁が非通電の状態では前述した冷房モードの冷媒の流れとなるように構成されている。
次に、図3を参照しながらコントローラ32による暖房用の電磁弁21の閉故障判定制御について説明する。実施例では前述した冷房用の電磁弁17とバイパス用の電磁弁20は非通電状態で開くノーマルオープンタイプの電磁弁であり、暖房用の電磁弁21と除湿用の電磁弁22は通電されて開くノーマルクローズタイプの電磁弁である。これにより、全ての電磁弁が非通電の状態では前述した冷房モードの冷媒の流れとなるように構成されている。
従って、暖房用の電磁弁21は、暖房モード、除湿暖房モード、内部サイクルモード及び除霜モードでは通電されて開放されるが、除湿冷房モードや冷房モード、停止中は非通電とされて閉じられる。このように暖房用の電磁弁21が閉じている状態で、例えば暖房モードで車両用空気調和装置1を起動する際、何らかの機械的、電気的な故障が発生して電磁弁21に通電しても開かなくなった場合(閉故障)、圧縮機2は室外熱交換器7から冷媒を吸引することができなくなり、車室内の暖房を行えなくなる。
このような暖房用の電磁弁21の閉故障が発生すると、圧縮機2の起動後も室外熱交換器7からは冷媒が流出しなくなるため、当該室外熱交換器7自体の温度変化は無くなるか、小さくなる。しかしながら、暖房用の電磁弁21が正常で開いている場合でも、暖房モードでの車室内の暖房負荷が小さく、圧縮機2の回転数NCが低い状況では室外熱交換器7の温度は殆ど変化しなくなるため、この室外熱交換器7の温度変化だけでは本当に暖房用の電磁弁21が閉故障しているか否か分からない。これは除霜モードでも同様である。
そこで、本発明では暖房モードと除霜モードにおいて、コントローラ32は以下に説明する暖房用の電磁弁21の閉故障判定制御を実行する。即ち、コントローラ32は図3のステップS1で暖房モードと除霜モードでの圧縮機2の起動時に、室外熱交換器温度センサ54が検出する室外熱交換器7の冷媒出口温度TXOを取り込み、起動時冷媒出口温度sTXOとして記憶する。尚、本発明における圧縮機2の起動時の冷媒出口温度TXO(sTXO)には、圧縮機2を起動する直前から起動直後までのタイミングの温度を含むものとする。
ステップS2で、圧縮機2の起動から所定時間t1が経過した後の室外熱交換器温度センサ54が検出する室外熱交換器7の冷媒出口温度TXOと、上記起動時冷媒出口温度sTXOとの差(sTXO−TXO)が所定の判定開始閾値T1(例えば2℃)より小さいか否か判断する。この差(sTXO−TXO)は暖房モードや除霜モードで圧縮機2を起動した後の室外熱交換器7の冷媒出口温度TXOの変化度合を意味している。
暖房用の電磁弁21が正常に開いており、室外熱交換器7への冷媒の流出入が正常に行われて当該冷媒が室外熱交換器7内で蒸発していれば、冷媒出口温度TXOは起動後から低下していくので、差(sTXO−TXO)は拡大していく。コントローラ32は、差(sTXO−TXO)が上記判定開始閾値T1以上であるときは、ステップS2からステップS7に進んで異常なしとし、他の制御に移行する。
一方、ステップS2で差(sTXO−TXO)が判定開始閾値T1より小さい場合、コントローラ32は暖房用の電磁弁21が閉故障している可能性ありと判断してステップS3に進み、今度は吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器温度Teを取り込み、開放時吸熱器温度sTeとして記憶し、同時にステップS4で冷房用の電磁弁17を開く。即ち、開放時吸熱器温度sTeは冷房用の電磁弁17を開くときの吸熱器温度Teであるが、本発明における冷房用の電磁弁17を開くときの吸熱器温度Te(sTe)には、電磁弁17を開く直前から開いた直後までのタイミングの温度を含むものとする。
次に、コントローラ32はステップS5で、冷房用の電磁弁17を開いてから所定時間t2が経過した後の吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器温度Teと、上記開放時吸熱器温度sTeとの差(sTe−Te)が所定の故障判定閾値T2(例えば4℃)より大きい否か判断する。この差(sTe−Te)は暖房モードや除霜モードで冷房用の電磁弁17を開いた後の吸熱器温度Teの変化度合を意味している。
暖房用の電磁弁21が正常に開いていれば、室内膨張弁8等の流路抵抗の関係で、室外熱交換器7から出た冷媒は冷房用の電磁弁17には殆ど流れず、暖房用の電磁弁21を介して圧縮機2に吸い込まれるので、吸熱器温度Teは殆ど変化しなくなる。コントローラ32は、差(sTe−Te)が上記故障判定閾値T2以下であるときは、ステップS5からステップS8に進んで異常なしとし、他の制御に移行する。
他方、暖房モードや除霜モードで圧縮機2を起動した後、暖房用の電磁弁21が閉故障している場合、冷房用の電磁弁17を開くと、室外熱交換器7から出た冷媒は冷媒配管13Aを流れて室内膨張弁8に至り、そこで減圧された後、吸熱器9に流入して蒸発するようになるので、吸熱器温度Teは低下していく。
そこで、コントローラ32はステップS5で差(sTe−Te)が故障判定閾値T2より大きくなった場合、ステップS6に進んで暖房用の電磁弁21が閉故障していると断定(確定)する。そして、コントローラ32は暖房用の電磁弁21が閉故障しているものと断定した場合、実施例では空調操作部53のディスプレイにエラー表示を行い、使用者に暖房用の電磁弁21が閉故障していることを報知する。
以上詳述した如く、コントローラ32が、暖房モードにおいて圧縮機2を起動した後の室外熱交換器7の冷媒出口温度TXOの変化が所定の判定開始閾値T1より小さい場合、冷房用の電磁弁17を開くと共に、当該冷房用の電磁弁17を開いた後の吸熱器温度Teの変化が所定の故障判定閾値T2より大きい場合、暖房用の電磁弁21が閉故障しているものと判定するようにしたので、暖房用の電磁弁21に閉故障が発生していることを的確に検知し、報知することができるようになる。
また、実施例では除霜モードにおいても圧縮機2を起動した後の室外熱交換器7の冷媒出口温度TXOの変化が判定開始閾値T1より小さい場合、冷房用の電磁弁17を開くと共に、当該冷房用の電磁弁17を開いた後の吸熱器温度Teの変化が故障判定閾値T2より大きい場合、暖房用の電磁弁21が閉故障しているものと判定するようにしているので、除霜モードにおいても暖房用の電磁弁21に閉故障が発生していることを的確に検知することができるようになる。
この場合、実施例ではコントローラ32は、暖房モードや除霜モードにおける圧縮機2の起動時の室外熱交換器7の起動時冷媒出口温度sTXOを記憶し、起動から所定時間t1経過後の室外熱交換器7の冷媒出口温度TXOと起動時冷媒出口温度sTXOとの差(sTXO−TXO)が判定開始閾値T1より小さい場合、冷房用の電磁弁17を開くようにしているので、暖房モードや除霜モードにおいて、暖房用の電磁弁21の閉故障判定のために冷房用の電磁弁17を開く動作を適切に行うことができるようになる。
そして、実施例ではコントローラ32は、暖房モードや除霜モードにおいて冷房用の電磁弁17を開くときの開放時吸熱器温度sTeを記憶し、冷房用の電磁弁17を開いてから所定時間t2経過後の吸熱器温度Teと開放時吸熱器温度sTeとの差(sTe−Te)が故障判定閾値T2より大きい場合、暖房用の電磁弁21が閉故障しているものと判定するようにしているので、精度良く暖房用の電磁弁21の閉故障判定を行うことができるようになる。
次に、図4は本発明の車両用空気調和装置1の他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、図1における冷媒配管13F及び電磁弁22は存在せず、冷媒配管13Eが室外膨張弁6を介して室外熱交換器7の冷媒入口側に接続されている。また、室外熱交換器7の冷媒出口側の冷媒配管13Aが冷房用の電磁弁17を介して室内膨張弁8に接続され、この室内膨張弁8の冷媒出口側が吸熱器9の冷媒入口側に接続されている。
また、圧縮機2の冷媒吐出側と放熱器4の冷媒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リヒート用の電磁弁30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45に分岐しており、このバイパス配管45は除湿暖房とMAX冷房時に開放されるこの実施例におけるバイパス用の電磁弁40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45、電磁弁30及び電磁弁40によりバイパス装置50が構成されている。尚、電磁弁30及び電磁弁40もコントローラ32に接続されているものとする。
このようなバイパス配管45、電磁弁30及び電磁弁40によりバイパス装置50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。また、この実施例では補助加熱装置を構成する補助ヒータ23(PTCヒータ)が空気流通路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、これもコントローラ32に接続されている。尚、この補助ヒータ23には当該補助ヒータ23の温度を検出する補助ヒータ温度センサ55が設けられ、コントローラ32に接続されているものとする。
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。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、除湿冷房モード、冷房モード及びMAX冷房モード(最大冷房モード)の各運転モードを切り換えて実行する(内部サイクルモードはこの実施例では存在しない)。また、前述した除霜モードも実行するが、この除霜モードと、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は前述の実施例(図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(図4)ではこれら暖房モード、除湿冷房モード及び冷房モード、除霜モードにおいては電磁弁30を開き、電磁弁40を閉じるものとする。
(9)図4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(図4)ではコントローラ32は冷房用の電磁弁17を開放し、暖房用の電磁弁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。コントローラ32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内の全ての空気を補助ヒータ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。
他方、除湿暖房モードが選択された場合、この実施例(図4)ではコントローラ32は冷房用の電磁弁17を開放し、暖房用の電磁弁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。コントローラ32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内の全ての空気を補助ヒータ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。
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45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で蒸発した冷媒は冷媒配管13Cを介してアキュムレータ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。
コントローラ32は吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器温度Te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55が検出する補助ヒータ温度Tptc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による加熱で吹出口29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。
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。
(10)図4の車両用空気調和装置1のMAX冷房モード(最大冷房モード)
また、MAX冷房モードでは、コントローラ32は冷房用の電磁弁17を開放し、暖房用の電磁弁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。コントローラ32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、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。
また、MAX冷房モードでは、コントローラ32は冷房用の電磁弁17を開放し、暖房用の電磁弁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。コントローラ32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、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。
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45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を経て室内膨張弁8に至る。
この室内膨張弁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で蒸発した冷媒は冷媒配管13Cを介してアキュムレータ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。
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、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温度Teに基づいて圧縮機2の回転数NCを制御する。
この実施例の車両用空気調和装置1においても、暖房モードや除霜モードでコントローラ32は前述した(8)の暖房用の電磁弁21の閉故障判定制御を実行する。それにより、この実施例においても暖房用の電磁弁21に閉故障が発生していることを的確に検知し、報知することができるようになる。
尚、各実施例では暖房モードと除霜モードで暖房用の電磁弁21の閉故障判定制御を実行するようにしたが、請求項1の発明ではそれに限らず、暖房モードにおいてものみ実行するものでも差し支えない。
また、実施例では圧縮機2の起動時の室外熱交換器7の起動時冷媒出口温度sTXOと、起動から所定時間t1経過後の室外熱交換器7の冷媒出口温度TXOとの差(sTXO−TXO)が判定開始閾値T1より小さい場合、冷房用の電磁弁17を開くようにしたが、請求項1や請求項2の発明ではそれに限らず、例えば、圧縮機2を起動した後の、冷媒出口温度TXOの変化率を細かく判断し、この変化率が所定の判定開始閾値より小さい場合に冷房用の電磁弁17を開くようにしてもよい。
同様に実施例では冷房用の電磁弁17を開くときの開放時吸熱器温度sTeと、冷房用の電磁弁17を開いてから所定時間t2経過後の吸熱器温度Teとの差(sTe−Te)が故障判定閾値T2より大きい場合、暖房用の電磁弁21が閉故障しているものと断定するようにしたが、請求項1乃至請求項3の発明ではそれに限らず、例えば、冷房用の電磁弁17を開いた後の、吸熱器温度Teの変化率を細かく判断し、この変化率が所定の故障判定閾値T2より大きい場合に暖房用の電磁弁21が閉故障しているものと断定するようにしてもよい。
その他、実施例で示した各数値や構成部材はそれに限定されるものでは無く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
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
17 冷房用の電磁弁
21 暖房用の電磁弁
32 コントローラ(制御装置)
R 冷媒回路
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
17 冷房用の電磁弁
21 暖房用の電磁弁
32 コントローラ(制御装置)
R 冷媒回路
Claims (5)
- 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、
冷媒を吸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冷却するための吸熱器と、
車室外に設けられて冷媒を吸熱又は放熱させるための室外熱交換器と、
該室外熱交換器の冷媒出口側に設けられた暖房用の電磁弁及び冷房用の電磁弁と、
制御装置を備え、
該制御装置により少なくとも、
前記暖房用の電磁弁を開き、前記冷房用の電磁弁を閉じることにより、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流して吸熱させ、当該室外熱交換器から出た冷媒を前記暖房用の電磁弁を介して前記圧縮機に吸い込ませる暖房モードと、
前記暖房用の電磁弁を閉じ、前記冷房用の電磁弁を開くことにより、前記圧縮機から吐出された冷媒を前記室外熱交換器にて放熱させ、当該室外熱交換器から出た冷媒を前記冷房用の電磁弁を介し、且つ、減圧した後、前記吸熱器に流して吸熱させ、当該吸熱器から出た冷媒を前記圧縮機に吸い込ませる冷房モードを実行する車両用空気調和装置において、
前記制御装置は、前記暖房モードにおいて前記圧縮機を起動した後の前記室外熱交換器の温度変化が所定の判定開始閾値より小さい場合、前記冷房用の電磁弁を開くと共に、
当該冷房用の電磁弁を開いた後の前記吸熱器の温度変化が所定の故障判定閾値より大きい場合、前記暖房用の電磁弁が閉故障しているものと判定することを特徴とする車両用空気調和装置。 - 前記制御装置は、前記暖房モードの冷媒の流れにおいて、前記放熱器から出た冷媒を減圧すること無く前記室外熱交換器に流して当該室外熱交換器を除霜する除霜モードを有し、
当該除霜モードにおいて前記圧縮機を起動した後の前記室外熱交換器の温度変化が前記判定開始閾値より小さい場合、前記冷房用の電磁弁を開くと共に、
当該冷房用の電磁弁を開いた後の前記吸熱器の温度変化が前記故障判定閾値より大きい場合、前記暖房用の電磁弁が閉故障しているものと判定することを特徴とする請求項1に記載の車両用空気調和装置。 - 前記制御装置は、前記暖房モード、又は、当該暖房モードと前記除霜モードにおける前記圧縮機の起動時の前記室外熱交換器の冷媒出口温度sTXOを記憶し、起動から所定時間経過後の前記室外熱交換器の冷媒出口温度TXOと前記冷媒出口温度sTXOとの差(sTXO−TXO)が前記判定開始閾値より小さい場合、前記冷房用の電磁弁を開くことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の車両用空気調和装置。
- 前記制御装置は、前記暖房モード、又は、当該暖房モードと前記除霜モードにおいて前記冷房用の電磁弁を開くときの前記吸熱器の温度sTeを記憶し、前記冷房用の電磁弁を開いてから所定時間経過後の前記吸熱器の温度Teと前記温度sTeとの差(sTe−Te)が前記故障判定閾値より大きい場合、前記暖房用の電磁弁が閉故障しているものと判定することを特徴とする請求項1乃至請求項3のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。
- 前記制御装置は、前記暖房用の電磁弁が閉故障していると判定した場合、所定の報知動作を実行することを特徴とする請求項1乃至請求項4のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。
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