JP2019166962A - 車両用空気調和装置 - Google Patents
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Abstract
Description
最初に、図3を参照しながら暖房運転について説明する。図3は暖房運転における冷媒回路Rの冷媒の流れ(実線矢印)を示している。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)により暖房運転が選択されると、コントローラ32は電磁弁21(暖房用)を開放し、室内膨張弁8を全閉とする。また、電磁弁22(除湿用)を閉じる。尚、シャッタ23は開放し、補助膨張弁73は全閉とする。
次に、図4を参照しながら除湿暖房運転について説明する。図4は除湿暖房運転における冷媒回路Rの冷媒の流れ(実線矢印)を示している。除湿暖房運転では、コントローラ32は上記暖房運転の状態において電磁弁22(除湿弁)を開き、室内膨張弁8を開いて冷媒を減圧膨張させる状態とする。また、シャッタ23は開放し、補助膨張弁73は全閉とする。これにより、放熱器4を出て冷媒配管13Eを流れる凝縮冷媒の一部は分岐部材B1にて冷媒配管13Fに分流され、この分流された冷媒が電磁弁22を経て分岐部材B2に至り、冷媒配管13B(吸熱器入口側回路)に流入して室内膨張弁8に流れ、残りの冷媒が冷媒配管13Jに流入して室外膨張弁6に流れるようになる。即ち、分流された一部の冷媒が室内膨張弁8にて減圧された後、吸熱器9に流入して蒸発する。また、このとき分岐部材B2の位置は冷媒回路Rの高圧側に設定されたかたちとなる。
次に、図5を参照しながら本発明における除湿運転としての内部サイクル運転について説明する。図5は内部サイクル運転における冷媒回路Rの冷媒の流れ(実線矢印)を示している。内部サイクル運転では、コントローラ32は上記除湿暖房運転の状態において室外膨張弁6を全閉とする(全閉位置)。但し、電磁弁21は開いた状態を維持し、室外熱交換器7の冷媒出口は圧縮機2の冷媒吸込側に連通させておく。即ち、この内部サイクル運転は除湿暖房運転における室外膨張弁6の制御で当該室外膨張弁6を全閉とした状態であるので、この内部サイクル運転も除湿暖房運転の一部と捉えることができる(シャッタ23は開、補助膨張弁73は全閉)。
次に、図6を参照しながら除湿冷房運転について説明する。図6は除湿冷房運転における冷媒回路Rの冷媒の流れ(実線矢印)を示している。除湿冷房運転では、コントローラ32は室内膨張弁8を開いて冷媒を減圧膨張させる状態とし、電磁弁21と電磁弁22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に通風される割合を調整する状態とする。また、シャッタ23は開放し、補助膨張弁73は全閉とする。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、冷房運転について説明する。冷媒回路Rの流れは図6の除湿冷房運転と同様である。冷房運転では、コントローラ32は上記除湿冷房運転の状態において室外膨張弁6の弁開度を全開とする。尚、エアミックスダンパ28は放熱器4に空気が通風される割合を調整する状態とする。また、シャッタ23は開放し、補助膨張弁73は全閉とする。
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、吹出口29から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が検出する車室内空気の温度、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。
次に、図7〜図12を参照しながらコントローラ32によるバッテリ55の温度調整制御について説明する。ここで、バッテリ55は外気温度により温度が変化すると共に、自己発熱によっても温度が変化する。そして、外気温度が高温環境であるときや極低温環境であるときには、バッテリ55の温度が極めて高くなり、或いは、極めて低くなって、充電や放電が困難となる。例えば、バッテリ55の温度が+45℃以上では充電が困難となり、60℃以上では放電が困難となる。また、−20℃以下でも放電が困難となり、充電も殆どできなくなる。
前述した暖房運転においてバッテリ55の温度を調整することが必要となった場合、コントローラ32は暖房/バッテリ温調モードを実行する。図7はこの暖房/バッテリ温調モードにおける冷媒回路Rの冷媒の流れ(実線矢印)とバッテリ温度調整装置61の熱媒体の流れ(破線矢印)を示している。
次に、前述した冷房運転においてバッテリ55の温度を調整することが必要となった場合、コントローラ32は冷房/バッテリ温調モードを実行する。図8はこの冷房/バッテリ温調モードにおける冷媒回路Rの冷媒の流れ(実線矢印)とバッテリ温度調整装置61の熱媒体の流れ(破線矢印)を示している。
次に、前述した除湿冷房運転中においてバッテリ55の温度を調整することが必要となった場合、コントローラ32は除湿冷房/バッテリ温調モードを実行する。尚、この除湿冷房/バッテリ温調モードにおける冷媒回路Rの冷媒の流れ(実線矢印)とバッテリ温度調整装置61の熱媒体の流れ(破線矢印)は図8と同様であるが、室外膨張弁6は全開では無く開き気味で制御される。そして、コントローラ32は冷房/バッテリ温調モードの場合と同様に、補助膨張弁73と熱媒体加熱ヒータ66を制御することで、バッテリ55の温度Tbを規定温度範囲内である目標バッテリ温度TBOに調整する。
次に、前述した内部サイクル運転においてバッテリ55の温度を調整することが必要となった場合、コントローラ32は内部サイクル/バッテリ温調モードを実行する。この内部サイクル/バッテリ温調モードでは、コントローラ32は前述した図5の内部サイクル運転の冷媒回路Rの状態において、補助膨張弁73を開いてその弁開度を制御し、バッテリ温度調整装置61の循環ポンプ62も運転して、冷媒−熱媒体熱交換器64において冷媒と熱媒体とを熱交換させる状態とする。図9はこの内部サイクル/バッテリ温調モードにおける冷媒回路Rの冷媒の流れ(実線矢印)とバッテリ温度調整装置61の熱媒体の流れ(破線矢印)を示している。
次に、前述した除湿暖房運転においてバッテリ55の温度を調整することが必要となった場合、コントローラ32は除湿暖房/バッテリ温調モードを実行する。この除湿暖房/バッテリ温調モードでは、コントローラ32は前述した図4の除湿暖房運転の冷媒回路Rの状態において、補助膨張弁73を開いてその弁開度を制御し、バッテリ温度調整装置61の循環ポンプ62も運転して、冷媒−熱媒体熱交換器64において冷媒と熱媒体とを熱交換させる状態とする。図10はこの除湿暖房/バッテリ温調モードにおける冷媒回路Rの冷媒の流れ(実線矢印)とバッテリ温度調整装置61の熱媒体の流れ(破線矢印)を示している。
次に、車室内の空調を行うこと無く、バッテリ55の温調を行うバッテリ温調単独モードについて説明する。図11はこのバッテリ温調単独モードにおける冷媒回路Rの冷媒の流れ(実線矢印)とバッテリ温度調整装置61の熱媒体の流れ(破線矢印)を示している。コントローラ32圧縮機2を運転し、室外送風機15も運転する。また、室内膨張弁8を全閉とし、補助膨張弁37は開いて冷媒を減圧する状態とする。尚、室外膨張弁6は全開とする。更に、コントローラ32は電磁弁17、電磁弁21を閉じ、室内送風機27を停止する。そして、循環ポンプ62を運転し、冷媒−熱媒体熱交換器64において冷媒と熱媒体を熱交換させる状態とする。
次に、図12、図13を参照しながら、前述した分岐部材B2(分岐部)の具体的な構造と、冷媒配管13B(吸熱器入口側回路)、分岐配管72(分岐回路)、冷媒配管13A、室内膨張弁8及び補助膨張弁73の配置接続構造について説明する。
次に、図14、図15を参照しながら、前述した分岐部材B1(もう一つの分岐部材。もう一つの分岐部)の具体的な構造と、冷媒配管13E、冷媒配管13J(室外熱交換器入口側回路)、冷媒配管13F(バイパス回路)、室外膨張弁6及び電磁弁22(除湿弁)の配置接続構造について説明する。
B2 分岐部材(分岐部)
1 車両用空気調和装置
2 圧縮機
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
13B 冷媒配管(吸熱器入口側回路)
13F 冷媒配管(バイパス回路)
13J 冷媒配管(室外熱交換器入口側回路)
22 電磁弁(除湿弁)
32 コントローラ
55 バッテリ
61 バッテリ温度調整装置
62 循環ポンプ
64 冷媒−熱媒体熱交換器
66 熱媒体加熱ヒータ(加熱装置)
72 分岐配管(分岐回路)
73 補助膨張弁
Claims (8)
- 冷媒を圧縮する圧縮機と、車室外に設けられた室外熱交換器と、前記冷媒を吸熱させて車室内に供給する空気を冷却するための吸熱器と、該吸熱器に流入する前記冷媒を減圧するための室内膨張弁を有して構成され、所定量の前記冷媒とオイルが封入された冷媒回路と、
制御装置を備え、前記車室内を空調する車両用空気調和装置において、
前記冷媒回路の高圧側に設定された分岐部と、
該分岐部から前記吸熱器に至り、前記室内膨張弁が設けられた吸熱器入口側回路と、
熱媒体を循環させて車両に搭載されたバッテリの温度を調整するためのバッテリ温度調整装置を備え、
該バッテリ温度調整装置は、
前記冷媒と前記熱媒体を熱交換させるための冷媒−熱媒体熱交換器と、
前記分岐部から前記冷媒−熱媒体熱交換器に至る分岐回路と、
該分岐回路に設けられ、前記冷媒−熱媒体熱交換器に流入する前記冷媒を減圧するための補助膨張弁を有し、
前記制御装置は、前記室内膨張弁又は前記補助膨張弁を全閉とした運転を実行可能とされており、
前記室内膨張弁は、前記吸熱器入口側回路のうち前記吸熱器よりも前記分岐部に近い側に配置され、前記補助膨張弁は、前記分岐回路のうち前記冷媒−熱媒体熱交換器よりも前記分岐部に近い側に配置されてい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、前記補助膨張弁を全閉とし、前記圧縮機から吐出された前記冷媒を前記室外熱交換器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を前記分岐部から前記吸熱器入口側回路に流し、前記室内膨張弁にて減圧した後、前記吸熱器にて吸熱させる冷房運転を実行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、前記室内膨張弁を全閉とし、前記圧縮機から吐出された前記冷媒を前記室外熱交換器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を前記分岐部から前記分岐回路に流し、前記補助膨張弁にて減圧した後、前記冷媒−熱媒体熱交換器にて吸熱させるバッテリ温調単独モードを実行する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。
- 冷媒入口と第1及び第2の冷媒出口を有して前記分岐部を構成する分岐部材を備え、
前記吸熱器入口側回路は前記分岐部材の第1の冷媒出口に接続されて当該分岐部材から立ち上がり、前記室内膨張弁は前記分岐部材よりも高い位置に配置されると共に、
前記分岐回路は前記分岐部材の第2の冷媒出口に接続されて当該分岐部材から立ち上がり、前記補助膨張弁は前記分岐部材よりも高い位置に配置され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。 - 前記冷媒回路は、前記冷媒を放熱させて前記車室内に供給する空気を加熱するための放熱器と、前記放熱器から出た前記冷媒を前記室外熱交換器に流すための室外熱交換器入口側回路と、該室外熱交換器入口側回路に設けられ、前記室外熱交換器に流入する前記冷媒を減圧するための室外膨張弁と、該室外膨張弁の冷媒上流側に設定されたもう一つの分岐部から分岐し、前記放熱器から出た前記冷媒を前記室内膨張弁に流すためのバイパス回路と、該バイパス回路に設けられた除湿弁を有し、
前記制御装置は、前記室外膨張弁又は前記除湿弁により流路を閉止した運転を実行可能とされており、
前記室外膨張弁は、前記室外熱交換器入口側配管のうち前記室外熱交換器よりも前記もう一つの分岐部に近い側に配置され、前記除湿弁は、前記バイパス回路のうち前記室内膨張弁よりも前記もう一つの分岐部に近い側に配置されてい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。 - 前記制御装置は、前記除湿弁を閉じ、前記圧縮機から吐出された前記冷媒を前記放熱器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を前記もう一つの分岐部から前記室外膨張弁に流し、該室外膨張弁にて減圧した後、前記室外熱交換器にて吸熱させる暖房運転を実行することを特徴とする請求項5に記載の車両用空気調和装置。
- 前記制御装置は、前記室外膨張弁を全閉とし、前記除湿弁を開放して前記圧縮機から吐出された前記冷媒を前記放熱器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を前記もう一つの分岐部から前記バイパス回路に流し、前記室内膨張弁にて減圧した後、前記吸熱器にて吸熱させる除湿運転を実行する請求項5又は請求項6に記載の車両用空気調和装置。
- 冷媒入口と第1及び第2の冷媒出口を有して前記もう一つの分岐部を構成するもう一つの分岐部材を備え、
前記室外熱交換器入口側回路は前記もう一つの分岐部材の第1の冷媒出口に接続されて当該もう一つの分岐部材から立ち上がり、前記室外膨張弁は前記もう一つの分岐部材よりも高い位置に配置されると共に、
前記バイパス回路は前記もう一つの分岐部材の第2の冷媒出口に接続されて当該もう一つの分岐部材から立ち上がり、前記除湿弁は前記もう一つの分岐部材よりも高い位置に配置されることを特徴とする請求項5乃至請求項7のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。
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