JP2023164190A - Refrigeration cycle device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧力センサを備える冷凍サイクル装置に関する。 The present invention relates to a refrigeration cycle device equipped with a pressure sensor.
従来、特許文献1には、複数の圧力センサで検出された冷媒圧力の情報に基づいて圧縮機や減圧器(換言すれば膨張弁)を制御する冷凍サイクル装置が記載されている。
Conventionally,
この従来技術では、複数の圧力センサとして高圧側圧力センサと低圧側圧力センサとが設けられている。高圧側圧力センサは、圧縮機から吐出された冷媒の圧力を検出する。低圧側圧力センサは、圧縮機に吸入される前の冷媒の圧力を検出する。 In this prior art, a high pressure side pressure sensor and a low pressure side pressure sensor are provided as the plurality of pressure sensors. The high pressure side pressure sensor detects the pressure of refrigerant discharged from the compressor. The low pressure side pressure sensor detects the pressure of the refrigerant before being sucked into the compressor.
この従来技術では、制御装置は、運転開始前の冷媒の定常状態において複数の圧力センサのうち他の検出値と明らかに大きい異常な差のある検出値については、何らの故障があるものとみなして温度検出値の算出から排除する。 In this conventional technology, the control device assumes that there is some kind of malfunction if a detected value of a plurality of pressure sensors has a clearly large abnormal difference from other detected values in the steady state of the refrigerant before starting operation. and excluded from the calculation of the detected temperature value.
この定常状態は、冷媒の状態が変動していない安定した状態であり、例えば、前回の冷凍サイクル装置の作動停止から所定時間、例えば1時間以上経過しているときの冷媒の状態である。 This steady state is a stable state in which the state of the refrigerant does not fluctuate, and is, for example, the state of the refrigerant when a predetermined period of time, for example, one hour or more has passed since the previous stop of operation of the refrigeration cycle device.
さらに、制御装置は、このように他の圧力検出値との間に異常な圧力差がみられた冷媒圧力センサについては、故障等による異常状態とみなす。 Further, the control device considers a refrigerant pressure sensor in which an abnormal pressure difference is found between the refrigerant pressure sensor and other detected pressure values to be in an abnormal state due to a failure or the like.
すなわち、この従来技術では、圧縮機が停止している状態でサイクル全体圧力が均一になっている時に、各圧力センサの検出値が互いにほぼ同じになっている場合、各圧力センサの検出値に信頼性があると判定する。 In other words, in this conventional technology, when the compressor is stopped and the pressure throughout the cycle is uniform, and the detected values of each pressure sensor are almost the same, the detected values of each pressure sensor Determined to be reliable.
一般的に冷凍サイクル装置における圧力センサの故障は圧縮機の稼働時に発生することが多い。また、圧縮機が動いている時ほど、圧力センサ故障時の他部品への影響が大きくなる。そのため、圧縮機が動いている時の信頼性判定が求められている。 Generally, failure of a pressure sensor in a refrigeration cycle device often occurs during operation of the compressor. Furthermore, the more the compressor is in operation, the greater the impact on other components when the pressure sensor fails. Therefore, reliability determination while the compressor is in operation is required.
しかしながら、上記従来技術では、各圧力センサの検出値に信頼性があるか否かの判定を圧縮機が停止している場合にのみ行うことができるので、圧縮機の稼働時に各圧力センサの検出値に信頼性があるか否かを判定することができない。 However, in the above conventional technology, it is possible to determine whether or not the detection value of each pressure sensor is reliable only when the compressor is stopped. It is not possible to determine whether the value is reliable or not.
この対策として圧力センサを多重系統化することが考えられるが、この対策は搭載面やコスト面で好ましくない。 As a countermeasure to this problem, multiple systems of pressure sensors may be considered, but this countermeasure is unfavorable in terms of installation and cost.
本発明は、上記点に鑑みて、圧縮機稼働時に圧力センサの検出値の信頼性を判定可能な冷凍サイクル装置を提供することを第1の目的とする。 In view of the above points, the first object of the present invention is to provide a refrigeration cycle device that can determine the reliability of a detected value of a pressure sensor during operation of a compressor.
上記従来技術では、圧縮機や膨張弁を制御するために複数の圧力センサの設置が必要で、冷凍サイクル装置の車載性が悪化してしまうとともに制御装置が複雑になってしまう。 In the above-mentioned conventional technology, it is necessary to install a plurality of pressure sensors to control the compressor and the expansion valve, which impairs the compatibility of the refrigeration cycle device with being mounted on a vehicle and complicates the control device.
本発明は、上記点に鑑みて、冷媒の圧力に基づいて制御される冷凍サイクル装置において圧力センサの個数を削減することを第2の目的とする。 In view of the above points, a second object of the present invention is to reduce the number of pressure sensors in a refrigeration cycle device that is controlled based on the pressure of refrigerant.
上記第1の目的を達成するため、請求項1に記載の冷凍サイクル装置は、
冷媒を吸入して圧縮し吐出する圧縮機と、
圧縮機から吐出された冷媒を放熱させる放熱器と、
放熱器で放熱された冷媒を、作動電流に応じて減圧膨張させる電気式膨張弁と、
電気式膨張弁で減圧膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器と、
圧縮機の下流側かつ電気式膨張弁の上流側における冷媒の圧力を検出する上流側圧力センサと、
電気式膨張弁の下流側かつ圧縮機の上流側における冷媒の圧力を検出する下流側圧力センサと、
電気式膨張弁の作動電流から電気式膨張弁の冷媒入口出口間の差圧を推定し、電気式膨張弁の冷媒入口出口間の差圧に基づいて上流側圧力センサおよび下流側圧力センサの検出値の信頼性を判定する判定部とを備える。
In order to achieve the first object, the refrigeration cycle device according to
A compressor that sucks in refrigerant, compresses it, and discharges it;
a radiator that radiates heat from the refrigerant discharged from the compressor;
an electric expansion valve that depressurizes and expands refrigerant heat radiated by the radiator according to an operating current;
an evaporator that evaporates refrigerant expanded under reduced pressure by an electric expansion valve;
an upstream pressure sensor that detects the pressure of refrigerant downstream of the compressor and upstream of the electric expansion valve;
a downstream pressure sensor that detects the pressure of refrigerant downstream of the electric expansion valve and upstream of the compressor;
The differential pressure between the refrigerant inlet and outlet of the electric expansion valve is estimated from the operating current of the electric expansion valve, and the upstream pressure sensor and downstream pressure sensor detect the pressure difference based on the differential pressure between the refrigerant inlet and outlet of the electric expansion valve. and a determination unit that determines reliability of the value.
これによると、電気式膨張弁の冷媒入口出口間の差圧に基づいて上流側圧力センサおよび下流側圧力センサの検出値の信頼性を判定するので、圧縮機稼働時に各圧力センサの検出値の信頼性を判定できる。 According to this, the reliability of the detected values of the upstream pressure sensor and the downstream pressure sensor is determined based on the differential pressure between the refrigerant inlet and outlet of the electric expansion valve. Reliability can be determined.
上記第2の目的を達成するため、請求項5に記載の冷凍サイクル装置は、
冷媒を吸入して圧縮し吐出する圧縮機と、
圧縮機から吐出された冷媒を放熱させる放熱器と、
放熱器で放熱された冷媒を、作動電流に応じて減圧膨張させる電気式膨張弁と、
電気式膨張弁で減圧膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器と、
電気式膨張弁の作動電流から電気式膨張弁の冷媒入口出口間の差圧を推定し、電気式膨張弁の冷媒入口出口間の差圧に基づいて電気式膨張弁の開度および圧縮機の回転数のうち少なくとも一方を制御する制御部とを備える。
In order to achieve the second objective, the refrigeration cycle device according to claim 5,
A compressor that sucks in refrigerant, compresses it, and discharges it;
a radiator that radiates heat from the refrigerant discharged from the compressor;
an electric expansion valve that depressurizes and expands refrigerant heat radiated by the radiator according to an operating current;
an evaporator that evaporates refrigerant expanded under reduced pressure by an electric expansion valve;
The differential pressure between the refrigerant inlet and outlet of the electric expansion valve is estimated from the operating current of the electric expansion valve, and the opening degree of the electric expansion valve and the compressor are determined based on the differential pressure between the refrigerant inlet and outlet of the electric expansion valve. and a control section that controls at least one of the rotational speeds.
これによると、電気式膨張弁の冷媒入口出口間の差圧を、圧力センサを用いることなく取得できるので、冷媒の圧力に基づいて制御される冷凍サイクル装置において圧力センサの個数を削減できる。 According to this, the differential pressure between the refrigerant inlet and outlet of the electric expansion valve can be obtained without using a pressure sensor, so the number of pressure sensors can be reduced in a refrigeration cycle device that is controlled based on the pressure of the refrigerant.
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 Note that the reference numerals in parentheses of each means described in this column and the claims indicate correspondence with specific means described in the embodiment described later.
(第1実施形態)
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の実施形態を説明する。各実施形態において先行する実施形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の実施形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示していなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
(First embodiment)
EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, several embodiment for implementing this invention is described with reference to drawings. In each embodiment, parts corresponding to those described in the preceding embodiments may be given the same reference numerals and redundant explanations may be omitted. When only part of the configuration is described in each embodiment, the other embodiments described previously can be applied to other parts of the configuration. It is not only possible to combine parts of each embodiment that specify that the combinations are possible, but also to partially combine parts of the embodiments even if it is not explicitly stated, as long as there is no particular problem with the combination. is also possible.
(第1実施形態)
図1~7を用いて、本実施形態の冷凍サイクル装置を説明する。本実施形態の冷凍サイクル装置は、電気自動車に搭載された車両用空調装置1に適用されている。電気自動車は、走行用の駆動力を電動モータから得る車両である。車両用空調装置1は、空調対象空間である車室内の空調を行うとともに、車載機器の温度調整を行う。従って、車両用空調装置1は、車載機器温度調整機能付きの空調装置、あるいは空調機能付きの車載機器温度調整装置と呼ぶことができる。
(First embodiment)
The refrigeration cycle device of this embodiment will be explained using FIGS. 1 to 7. The refrigeration cycle device of this embodiment is applied to a
車両用空調装置1が温度調整を行う車載機器は、具体的にはバッテリ70である。バッテリ70は、電気によって作動する複数の車載機器へ供給される電力を蓄える二次電池である。バッテリ70は、積層配置された複数の電池セルを、電気的に直列あるいは並列に接続することによって形成された組電池である。本実施形態の電池セルは、リチウムイオン電池である。
Specifically, the vehicle-mounted device whose temperature is adjusted by the
バッテリ70は、作動時(すなわち、充放電時)に発熱する。バッテリ70は、低温になると出力が低下しやすく、高温になると劣化が進行しやすい。このため、バッテリ70の温度は、適切な温度範囲内(本実施形態では、15℃以上、かつ、55℃以下)に維持されている必要がある。そこで、本実施形態の電気自動車では、車両用空調装置1を用いてバッテリ70の温度調整を行う。車両用空調装置1の温度調整対象となる車載機器は、バッテリ70に限定されない。
The
車両用空調装置1は、図1に示す冷凍サイクル10、高温側熱媒体回路30、低温側熱媒体回路40、図2に示す室内空調ユニット50、図3に示す制御装置60等を備えている。
The
まず、図1を用いて、冷凍サイクル10について説明する。冷凍サイクル10は、車室内へ送風される空気、高温側熱媒体回路30を循環する高温側熱媒体、および低温側熱媒体回路40を循環する低温側熱媒体の温度を調整する蒸気圧縮式の冷凍サイクルである。
First, the
冷凍サイクル10は、車室内の空調および車載機器の温度調整を行うために、各種運転モードに応じて、冷媒回路を切替可能に構成されている。冷凍サイクル10では、冷媒としてHFO系冷媒(具体的には、R1234yf)を採用している。冷凍サイクル10は、高圧側冷媒の圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成する。
The
冷媒には、圧縮機11を潤滑するための冷凍機油が混入されている。冷凍機油は、液相冷媒に相溶性を有するPAGオイル(すなわち、ポリアルキレングリコールオイル)、あるいはPOE(すなわち、ポリオールエステル)である。冷凍機油の一部は、冷媒とともに冷凍サイクル10を循環している。
Refrigerating machine oil for lubricating the
圧縮機11は、冷凍サイクル10において冷媒を吸入し圧縮して吐出する。圧縮機11は、吐出容量が固定された固定容量型の圧縮機構を電動モータにて回転駆動する電動圧縮機である。圧縮機11は、制御装置60から出力される制御信号によって冷媒吐出能力(すなわち回転数)が制御される。
The
圧縮機11は、車室の前方側に形成された駆動装置室内に配置されている。駆動装置室は、車両走行用の駆動力の発生や調整のために用いられる機器(例えば、走行用の電動モータとなるモータジェネレータ)等の少なくとも一部が配置される空間を形成している。
The
圧縮機11の吐出口には、第1三方継手12aの流入口側が接続されている。第1三方継手12aは、互いに連通する3つの流入出口を有している。第1三方継手12aとしては、複数の配管を接合して形成された継手部や、金属ブロックや樹脂ブロックに複数の冷媒通路を設けることによって形成された継手部を採用することができる。
The discharge port of the
冷凍サイクル10は、第2三方継手12b~第6三方継手12fを備えている。第2三方継手12b~第6三方継手12fの基本的構成は、第1三方継手12aと同様である。本実施形態における他の各三方継手の基本的構成についても、第1三方継手12aと同様である。
The
これらの三方継手は、3つの流入出口のうち1つが流入口として用いられ残りの2つが流出口として用いられた際には、冷媒の流れを分岐する。これらの三方継手は、3つの流入出口のうち2つが流入口として用いられ残りの1つが流出口として用いられた際には、冷媒の流れを合流させる。 These three-way joints split the flow of refrigerant when one of the three inlets and outlets is used as an inlet and the remaining two as outlets. These three-way joints allow the refrigerant flows to merge when two of the three inlets and outlets are used as inlets and the remaining one is used as an outlet.
第1三方継手12aは、圧縮機11から吐出された吐出冷媒の流れを分岐する分岐部である。第1三方継手12aの一方の流出口には、水冷媒熱交換器13の冷媒通路の入口側が接続されている。第1三方継手12aの他方の流出口には、第6三方継手12fの一方の流入口側が接続されている。
The first three-way joint 12a is a branching part that branches the flow of the refrigerant discharged from the
第1三方継手12aの他方の流出口から第6三方継手12fの一方の流入口へ至る冷媒通路は、バイパス通路21cである。バイパス通路21cには、バイパス流量調整弁14dが配置されている。
A refrigerant passage leading from the other outlet of the first three-way joint 12a to one inlet of the sixth three-way joint 12f is a
バイパス流量調整弁14dは、ホットガス暖房モード時等に、第1三方継手12aの他方の流出口から流出した吐出冷媒(すなわち、第1三方継手12aにて分岐された他方の吐出冷媒)を減圧させるバイパス膨張弁である。バイパス流量調整弁14dは、バイパス通路21cを流通する冷媒の流量(質量流量)を調整するバイパス側流量調整部である。
The bypass flow
図4に示すように、バイパス流量調整弁14dは、弁体141および電動アクチュエータ142を有する電気式の可変絞り機構(換言すれば、電気式膨張弁)である。弁体141はバイパス流量調整弁14dの絞り開度を変化させる。電動アクチュエータ142は、弁体141を変位させる駆動部である。電動アクチュエータ142は、コイル142aとロータ142bとを有するブラシレスDCモータである。
As shown in FIG. 4, the bypass flow
バイパス流量調整弁14dは、制御基板143、ターゲットマグネット144、ホールIC部145、減速機構146、回転直動変換機構147および隔壁148を有している。
The bypass flow
制御基板143は、ドライバIC部を有している。ドライバIC部はインバータを有しており、電動アクチュエータ142のコイル142aに駆動電流を出力する。ターゲットマグネット144はロータ142bと一体に回転する永久磁石である。ホールIC部145は、ターゲットマグネット144の回転に伴う磁束変化を検出する。ホールIC部145がターゲットマグネット144の回転に伴う磁束変化を検出することでロータ142bの回転状態がわかる。
The
減速機構146は、ロータ142bの回転を減速させて回転直動変換機構147に伝達する。回転直動変換機構147は、減速機構146から伝達された回転運動を直線運動に変換して弁体141に伝達する。隔壁148は、バイパス流量調整弁14dの内部空間を、冷媒が存在する空間と、制御基板143やコイル142a等の電気部品が収容される空間とに仕切る部材である。本例では、ロータ142b、回転直動変換機構147および回転直動変換機構147は、冷媒が存在する空間に配置されている。
The
電動アクチュエータ142の作動は、制御装置60から出力される電気式膨張弁の開度に関する指示値情報によって制御される。具体的には、制御装置60から出力される電気式膨張弁の開度に関する指示値情報が制御基板143に出力され、制御基板143のドライバIC部が、電気式膨張弁の開度に関する指示値情報に応じた駆動電流(換言すれば作動電流)をコイル142aに出力する。
The operation of the
コイル142aに与える駆動電流を緻密に制御することで回転磁界を作り出し、永久磁石のついたロータ142bを回転させ、その回転力を減速機構146および回転直動変換機構147を介して弁体141の上下方向の動作に変換することで冷媒通路の開口面積(換言すれば絞り開度)を可変させている。
By precisely controlling the drive current applied to the
バイパス流量調整弁14dは、絞り開度を全開状態にすることで冷媒減圧作用および流量調整作用を殆ど発揮することなく単なる冷媒通路として機能する全開機能を有している。バイパス流量調整弁14dは、絞り開度を全閉状態にすることで冷媒通路を閉塞する全閉機能を有している。
The bypass flow
図1に示すように、冷凍サイクル10は、暖房用膨張弁14a、冷房用膨張弁14bおよび冷却用膨張弁14cを備えている。暖房用膨張弁14a、冷房用膨張弁14bおよび冷却用膨張弁14cは、バイパス流量調整弁14dと同様の基本的構成を有する電気式膨張弁である。
As shown in FIG. 1, the
暖房用膨張弁14a、冷房用膨張弁14b、冷却用膨張弁14cおよびバイパス流量調整弁14dは、上述した全閉機能を発揮することによって冷媒回路を切り替えることができる。従って、暖房用膨張弁14a、冷房用膨張弁14b、冷却用膨張弁14cおよびバイパス流量調整弁14dは、冷媒回路切替部としての機能を兼ね備えている。
The
暖房用膨張弁14a、冷房用膨張弁14b、冷却用膨張弁14cおよびバイパス流量調整弁14dを、全閉機能を有していない可変絞り機構と、絞り通路を開閉する開閉弁とを組み合わせて形成してもよい。この場合は、それぞれの開閉弁が冷媒回路切替部となる。
The
水冷媒熱交換器13は、圧縮機11から吐出された高圧冷媒と高温側熱媒体回路30を循環する高温側熱媒体とを熱交換させて、高圧冷媒の有する熱を高温側熱媒体に放熱させる放熱用熱交換部である。水冷媒熱交換器13は、圧縮機11から吐出された高圧冷媒と高温側熱媒体とを熱交換させて、高圧冷媒を凝縮させる凝縮用の熱交換器である。
The water-
水冷媒熱交換器13の冷媒通路の出口には、第2三方継手12bの流入口側が接続されている。第2三方継手12bの一方の流出口には、暖房用膨張弁14aの入口側が接続されている。第2三方継手12bの他方の流出口には、第4三方継手12dの一方の流入口側が接続されている。
The outlet of the refrigerant passage of the water-
第2三方継手12bの他方の流出口から第4三方継手12dの一方の流入口へ至る冷媒通路は、除湿用通路21aである。除湿用通路21aには、除湿用開閉弁22aが配置されている。
A refrigerant passage from the other outlet of the second three-way joint 12b to one inlet of the fourth three-way joint 12d is a
除湿用開閉弁22aは、除湿用通路21aを開閉する開閉弁である。除湿用開閉弁22aは、制御装置60から出力される制御電圧によって、その開閉作動が制御される電磁弁である。除湿用開閉弁22aは、除湿用通路21aを開閉することによって冷媒回路を切り替えることができる。従って、除湿用開閉弁22aは、冷媒回路切替部である。
The dehumidification on-off
暖房用膨張弁14aは、暖房モード時等に、室外熱交換器15へ流入する冷媒を減圧させる室外熱交換器側の減圧部である。暖房用膨張弁14aは、室外熱交換器15へ流入する冷媒の流量(質量流量)を調整する室外熱交換器側の流量調整部である。
The
暖房用膨張弁14aの出口には、室外熱交換器15の冷媒入口側が接続されている。室外熱交換器15は、暖房用膨張弁14aから流出した冷媒と図示しない外気ファンにより送風された外気とを熱交換させる外気用熱交換部である。室外熱交換器15は、駆動装置室の前方側に配置されている。このため、車両走行時には、グリルを介して駆動装置室へ流入した走行風を室外熱交換器15に当てることができる。
The refrigerant inlet side of the
室外熱交換器15の冷媒出口には、第3三方継手12cの入口側が接続されている。第3三方継手12cの一方の流出口には、第1逆止弁16aを介して、第4三方継手12dの他方の流入口側が接続されている。第3三方継手12cの他方の流出口には、四方継手12xの第1の流入口側が接続されている。
The refrigerant outlet of the
四方継手12xは、互いに連通する4つの流入出口を有する継手部である。四方継手12xとしては、前述の三方継手と同様に形成された継手部を採用することができる。四方継手12xとして、2つの三方継手を組み合わせて形成されたものを採用してもよい。 The four-way joint 12x is a joint portion having four inlets and outlets that communicate with each other. As the four-way joint 12x, a joint portion formed similarly to the three-way joint described above can be employed. The four-way joint 12x may be formed by combining two three-way joints.
第3三方継手12cの他方の流出口から四方継手12xの第1の流入口へ至る冷媒通路は、暖房用通路21bである。暖房用通路21bには、暖房用開閉弁22bが配置されている。
The refrigerant passage leading from the other outlet of the third three-way joint 12c to the first inlet of the four-way joint 12x is the
暖房用開閉弁22bは、暖房用通路21bを開閉する開閉弁である。暖房用開閉弁22bの基本的構成は、除湿用開閉弁22aと同様である。従って、暖房用開閉弁22bは、冷媒回路切替部である。
The heating on-off
第1逆止弁16aは、第3三方継手12c側から第4三方継手12d側へ冷媒が流れることを許容し、第4三方継手12d側から第3三方継手12c側へ冷媒が流れることを禁止する。
The
第4三方継手12dの流出口には、第5三方継手12eの流入口が接続されている。第5三方継手12eの一方の流出口には、冷房用膨張弁14bを介して、室内蒸発器18の冷媒入口側が接続されている。
The inflow port of the fifth three-way joint 12e is connected to the outflow port of the fourth three-way joint 12d. One outlet of the fifth three-way joint 12e is connected to the refrigerant inlet side of the
冷房用膨張弁14bは、冷房モード時やホットガス除湿暖房モード時等に、室内蒸発器18へ流入する冷媒を減圧させる室内蒸発器側の減圧部である。このため、冷房用膨張弁14bは、ホットガス除湿暖房モード時等に、加熱部側減圧部となる。さらに、冷房用膨張弁14bは、室内蒸発器18へ流入する冷媒の流量(質量流量)を調整する室内蒸発器側の流量調整部である。
The cooling
室内蒸発器18は、室内空調ユニット50の空調ケース51内に配置されている。室内蒸発器18は、冷房用膨張弁14bにて減圧された低圧冷媒と室内送風機52から車室内へ向けて送風された空気とを熱交換させる冷房用熱交換部である。室内蒸発器18では、低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させることによって、空気を冷却する。
The
室内蒸発器18の冷媒出口には、蒸発圧力調整弁14eを介して、四方継手12xの第2の流入口側が接続されている。蒸発圧力調整弁14eは、室内蒸発器18における冷媒蒸発温度を、所定の温度(例えば、室内蒸発器18の着霜を抑制可能な温度)以上に維持する可変絞り機構である。
The second inlet side of the four-way joint 12x is connected to the refrigerant outlet of the
蒸発圧力調整弁14eは、暖房用膨張弁14a等と同様の電気的機構で構成された可変絞り機構(換言すれば、電気式膨張弁)である。蒸発圧力調整弁14eは、室内蒸発器18の冷媒出口側の冷媒の圧力上昇に伴って、弁開度を増加させる機械的機構で構成された可変絞り機構であってもよい。
The evaporation
第5三方継手12eの他方の流出口には、冷却用膨張弁14cを介して、チラー20の冷媒通路の入口側が接続されている。
The other outlet of the fifth three-way joint 12e is connected to the inlet side of the refrigerant passage of the
冷却用膨張弁14cは、冷却冷房モード時やホットガス暖房モード時等に、チラー20へ流入する冷媒を減圧させるチラー側の減圧部である。このため、冷却用膨張弁14cは、ホットガス暖房モード時等に、加熱部側減圧部となる。さらに、冷却用膨張弁14cは、チラー20へ流入する冷媒の流量(質量流量)を調整するチラー側の流量調整部である。
The cooling
チラー20は、冷却用膨張弁14cにて減圧された低圧冷媒と低温側熱媒体回路40を循環する低温側熱媒体とを熱交換させる温度調整用熱交換部である。チラー20では、低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させることによって、低温側熱媒体を冷却する。
The
チラー20の冷媒通路の出口には、四方継手12xの第3の流入口側が接続されている。四方継手12xの流出口には、第6三方継手12fの他方の流入口側が接続されている。第6三方継手12fの流出口には、圧縮機11の吸入口側が接続されている。
A third inlet side of the four-way joint 12x is connected to the outlet of the refrigerant passage of the
第6三方継手12fは、ホットガス暖房モード時等に、加熱部側減圧部から流出した加熱部側冷媒の流れとバイパス流量調整弁14dから流出したバイパス側冷媒の流れとを合流させて圧縮機11の吸入口側へ流出させる合流部となる。
The sixth three-way joint 12f connects the flow of the heating section side refrigerant flowing out from the heating section side pressure reducing section and the bypass side refrigerant flow flowing out from the bypass flow
第6三方継手12fの流出口から圧縮機11の吸入口へ至る冷媒通路は、吸入側流路を形成する吸入側通路21dである。
The refrigerant passage from the outlet of the sixth three-way joint 12f to the suction port of the
次に、図1に示す高温側熱媒体回路30について説明する。高温側熱媒体回路30は、高温側熱媒体を循環させる熱媒体循環回路である。本実施形態では、高温側熱媒体として、エチレングリコール水溶液を採用している。高温側熱媒体回路30には、水冷媒熱交換器13の熱媒体通路、高温側ポンプ31、ヒータコア32等が配置されている。
Next, the high temperature side
高温側ポンプ31は、水冷媒熱交換器13の熱媒体通路から流出した高温側熱媒体をヒータコア32の熱媒体入口側へ圧送する高温側の熱媒体圧送部である。高温側ポンプ31は、制御装置60から出力される制御電圧によって、回転数(すなわち、圧送能力)が制御される電動ポンプである。
The high
ヒータコア32は、水冷媒熱交換器13にて加熱された高温側熱媒体と室内蒸発器18を通過した空気とを熱交換させて、空気を加熱する加熱用熱交換器である。ヒータコア32は、室内空調ユニット50の空調ケース51内に配置されている。ヒータコア32の熱媒体出口には、水冷媒熱交換器13の熱媒体通路の入口側が接続されている。
The
従って、本実施形態の水冷媒熱交換器13および高温側熱媒体回路30の各構成機器は、第1三方継手12aにて分岐された一方の吐出冷媒を熱源として、加熱対象物である空気を加熱する加熱部である。
Therefore, each component of the water-
低温側熱媒体回路40は、低温側熱媒体を循環させる熱媒体回路である。本実施形態では、低温側熱媒体として、高温側熱媒体と同じ種類の流体を採用している。低温側熱媒体回路40には、低温側ポンプ41、バッテリ70の冷却水通路70a、チラー20の熱媒体通路等が接続されている。
The low temperature side
低温側ポンプ41は、バッテリ70の冷却水通路70aから流出した低温側熱媒体を、チラー20の熱媒体通路の入口側へ圧送する低温側の熱媒体圧送部である。低温側ポンプ41の基本的構成は、高温側ポンプ31と同様である。チラー20の熱媒体通路の出口側には、バッテリ70の冷却水通路70aの入口側が接続されている。
The low
バッテリ70の冷却水通路70aは、チラー20にて冷却された低温側熱媒体を流通させることによって、バッテリ70を冷却するために形成された冷却水通路である。冷却水通路70aは、積層配置された複数の電池セルを収容するバッテリ専用ケースの内部に形成されている。
The cooling
冷却水通路70aの通路構成は、バッテリ専用ケースの内部で複数の通路を並列的に接続した通路構成となっている。これにより、冷却水通路70aでは、全ての電池セルを均等に冷却できるようになっている。冷却水通路70aの出口には、低温側ポンプ41の吸入口側が接続されている。
The cooling
次に、図2を用いて、室内空調ユニット50について説明する。室内空調ユニット50は、車室内の空調のために適切な温度に調整された空気を、車室内の適切な箇所へ吹き出すために、複数の構成機器を一体化したユニットである。室内空調ユニット50は、車室内最前部の計器盤(インストルメントパネル)の内側に配置されている。
Next, the indoor
室内空調ユニット50は、空気通路を形成する空調ケース51内に、室内送風機52、室内蒸発器18、ヒータコア32等を収容することによって形成されている。空調ケース51は、ある程度の弾性を有し、強度的にも優れた樹脂(例えば、ポリプロピレン)にて成形されている。
The indoor
空調ケース51の空気流れ最上流側には、内外気切替装置53が配置されている。内外気切替装置53は、空調ケース51内へ内気(すなわち、車室内空気)と外気(すなわち、車室外空気)とを切替導入する。内外気切替装置53は、制御装置60から出力される制御信号によって、その作動が制御される。
An inside/outside
内外気切替装置53の空気流れ下流側には、室内送風機52が配置されている。室内送風機52は、内外気切替装置53を介して吸入した空気を車室内へ向けて送風する送風部である。室内送風機52は、制御装置60から出力される制御電圧によって、回転数(すなわち、送風能力)が制御される。
An
室内送風機52の空気流れ下流側には、室内蒸発器18およびヒータコア32が配置されている。室内蒸発器18は、ヒータコア32よりも、空気流れ上流側に配置されている。空調ケース51内には、室内蒸発器18通過後の空気を、ヒータコア32を迂回させて流す冷風バイパス通路55が形成されている。
The
空調ケース51内の室内蒸発器18の空気流れ下流側であって、かつ、ヒータコア32および冷風バイパス通路55の空気流れ上流側には、エアミックスドア54が配置されている。
An
エアミックスドア54は、室内蒸発器18通過後の空気のうち、ヒータコア32側を通過させる空気の風量と冷風バイパス通路55を通過させる空気の風量との風量割合を調整する。エアミックスドア54の駆動用のアクチュエータは、制御装置60から出力される制御信号によって、その作動が制御される。
The
ヒータコア32および冷風バイパス通路55の空気流れ下流側には、混合空間56が形成されている。混合空間56は、ヒータコア32にて加熱された空気と冷風バイパス通路55を通過して加熱されていない空気とを混合させる空間である。
A mixing
従って、室内空調ユニット50では、エアミックスドア54の開度調整によって、混合空間56にて混合されて車室内へ吹き出される空気(すなわち、空調風)の温度を調整することができる。本実施形態のエアミックスドア54は、ヒータコア32にて熱交換される空気の流量を調整する空気流量調整部である。
Therefore, in the indoor
空調ケース51の空気流れ最下流部には、空調風を車室内の様々な箇所へ向けて吹き出すための図示しない複数の開口穴が形成されている。複数の開口穴には、それぞれの開口穴を開閉する図示しない吹出モードドアが配置されている。吹出モードドアの駆動用のアクチュエータは、制御装置60から出力される制御信号によって、その作動が制御される。
A plurality of opening holes (not shown) are formed at the most downstream part of the
従って、室内空調ユニット50では、吹出モードドアが開閉する開口穴を切り替えることによって、車室内の適切な箇所へ適切な温度に調整された空調風を吹き出すことができる。
Therefore, in the indoor
次に、本実施形態の電気制御部について説明する。制御装置60は、CPU、ROMおよびRAM等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路を有している。制御装置60は、ROM内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行う。そして、制御装置60は、演算、処理結果に基づいて、出力側に接続された各種制御対象機器11、14a~14e、22a、22b、31、41、52、53等の作動を制御する。
Next, the electric control section of this embodiment will be explained. The
制御装置60の入力側には、図3のブロック図に示すように、内気温センサ61a、外気温センサ61b、日射センサ61c、吐出冷媒圧力センサ62a、室外器冷媒圧力センサ62b、蒸発器冷媒圧力センサ62c、チラー冷媒圧力センサ62d、吸入冷媒圧力センサ62e、吐出冷媒温度センサ62f、高圧冷媒温度センサ62g、室外器冷媒温度センサ62h、蒸発器冷媒温度センサ62i、チラー冷媒温度センサ62j、高温側熱媒体温度センサ63a、低温側熱媒体温度センサ63b、バッテリ温度センサ64、空調風温度センサ65等の制御用のセンサ群が接続されている。
As shown in the block diagram of FIG. 3, on the input side of the
内気温センサ61aは、車室内温度(内気温)Trを検出する内気温検出部である。外気温センサ61bは、車室外温度(外気温)Tamを検出する外気温検出部である。日射センサ61cは、車室内へ照射される日射量Asを検出する日射量検出部である。
The
吐出冷媒圧力センサ62aは、圧縮機11から吐出された吐出冷媒の吐出冷媒圧力Pdを検出する吐出冷媒温度検出部である。具体的に、吐出冷媒圧力センサ62aは、圧縮機の冷媒吐出口から第1三方継手12aの流入口へ至る冷媒通路を流通する冷媒の圧力を検出している。
The discharge
室外器冷媒圧力センサ62bは、室外熱交換器15から流出した冷媒の圧力である室外器側冷媒圧力P2を検出する室外器側冷媒圧力検出部である。具体的に、室外器冷媒圧力センサ62bは、室外熱交換器15の冷媒出口から第3三方継手12cの一方の流入口へ至る冷媒通路を流通する冷媒の圧力を検出している。
The outdoor unit
蒸発器冷媒圧力センサ62cは、室内蒸発器18の冷媒通路から流出した冷媒の圧力である蒸発器冷媒圧力Peを検出するための蒸発器温度検出部である。具体的に、蒸発器冷媒圧力センサ62cは、室内蒸発器18の冷媒出口から蒸発圧力調整弁14eの冷媒入口へ至る冷媒通路を流通する冷媒の圧力を検出している。
The evaporator
チラー冷媒圧力センサ62dは、チラー20の冷媒通路から流出した冷媒の温度であるチラー冷媒圧力Pcを検出するチラー冷媒圧力検出部である。具体的に、チラー冷媒圧力センサ62dは、チラー20の冷媒出口から四方継手12xの第3の流入口へ至る冷媒通路を流通する冷媒の圧力を検出している。
The chiller
吸入冷媒圧力センサ62eは、圧縮機11へ吸入される吸入冷媒の圧力である吸入冷媒圧力Psを検出するための吸入圧力検出部である。具体的に、吸入冷媒圧力センサ62eは、第6三方継手12fの流出口から圧縮機11の冷媒吸入口へ至る冷媒通路を流通する冷媒の圧力を検出している。
The suction
吐出冷媒温度センサ62fは、圧縮機11から吐出された吐出冷媒の吐出冷媒温度Tdを検出する吐出冷媒温度検出部である。
The discharge
高圧冷媒温度センサ62gは、水冷媒熱交換器13から流出した冷媒の温度である高圧冷媒温度T1を検出する高圧冷媒温度検出部である。
The high-pressure
室外器冷媒温度センサ62hは、室外熱交換器15から流出した冷媒の温度である室外器側冷媒温度T2を検出する室外器冷媒温度検出部である。
The outdoor unit
蒸発器冷媒温度センサ62iは、室内蒸発器18から流出した冷媒の温度である蒸発器冷媒温度Teを検出するための蒸発器温度検出部である。
The evaporator
チラー冷媒温度センサ62jは、チラー20の冷媒通路から流出した冷媒の温度であるチラー冷媒温度Tcを検出するチラー冷媒温度検出部である。チラー冷媒温度Tcは、圧縮機11へ吸入される吸入冷媒の温度である吸入冷媒温度Tsとして用いることができる。従って、本実施形態のチラー冷媒温度センサ62jは、吸入圧力検出部である。
The chiller refrigerant temperature sensor 62j is a chiller refrigerant temperature detection unit that detects the chiller refrigerant temperature Tc, which is the temperature of the refrigerant flowing out from the refrigerant passage of the
本実施形態では、冷媒圧力センサと冷媒温度センサとが別体で構成された検出部を採用しているが、もちろん、圧力検出部と温度検出部が一体化された冷媒温度圧力センサを採用してもよい。 Although this embodiment employs a detection section in which a refrigerant pressure sensor and a refrigerant temperature sensor are configured separately, it is of course possible to employ a refrigerant temperature and pressure sensor in which a pressure detection section and a temperature detection section are integrated. You can.
高温側熱媒体温度センサ63aは、ヒータコア32へ流入する高温側熱媒体の温度である高温側熱媒体温度TWHを検出する高温側熱媒体温度検出部である。低温側熱媒体温度センサ63bは、バッテリ70の冷却水通路70aへ流入する低温側熱媒体の温度である低温側熱媒体温度TWLを検出する低温側熱媒体温度検出部である。
The high temperature side heat
バッテリ温度センサ64は、バッテリ70の温度であるバッテリ温度TBを検出するバッテリ温度検出部である。バッテリ温度センサ64は、複数の温度センサを有し、バッテリ70の複数の箇所の温度を検出している。このため、制御装置60では、バッテリ70を形成する各電池セルの温度差や温度分布を検出することができる。さらに、バッテリ温度TBとしては、複数の温度センサの検出値の平均値を採用している。
Battery temperature sensor 64 is a battery temperature detection section that detects battery temperature TB, which is the temperature of
空調風温度センサ65は、混合空間56から車室内へ送風される空気温度TAVを検出する空調風温度検出部である。空気温度TAVは、加熱対象物である空気の対象物温度である。
The conditioned air temperature sensor 65 is a conditioned air temperature detection section that detects the temperature TAV of the air blown from the mixing
さらに、制御装置60の入力側には、図3に示すように、車室内前部の計器盤付近に配置された操作パネル69が、有線あるいは無線で接続されている。制御装置60には、操作パネル69に設けられた各種操作スイッチからの操作信号が入力される。
Furthermore, as shown in FIG. 3, the input side of the
操作パネル69に設けられた各種操作スイッチとしては、具体的に、オートスイッチ、エアコンスイッチ、風量設定スイッチ、温度設定スイッチ等がある。
Specifically, various operation switches provided on the
オートスイッチは、車両用空調装置1の自動制御運転を設定あるいは解除する自動制御設定部である。エアコンスイッチは、室内蒸発器18にて空気の冷却を行うことを要求する冷却要求部である。風量設定スイッチは、室内送風機52の送風量をマニュアル設定する風量設定部である。温度設定スイッチは、車室内の設定温度Tsetを設定する温度設定部である。
The auto switch is an automatic control setting section that sets or cancels automatic control operation of the
なお、本実施形態の制御装置60は、その出力側に接続された各種制御対象機器を制御する制御部が一体に構成されたものである。従って、それぞれの制御対象機器の作動を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)が、それぞれの制御対象機器の作動を制御する制御部を構成している。
Note that the
例えば、制御装置60のうち、圧縮機11の冷媒吐出能力を制御する構成は、吐出能力制御部60a(換言すれば、圧縮機制御部)を構成している。加熱部側減圧部(本実施形態では、暖房用膨張弁14a、冷房用膨張弁14b、および冷却用膨張弁14c)の作動を制御する構成は、加熱部側制御部60bを構成している。バイパス流量調整弁14dの作動を制御する構成は、バイパス側制御部60cを構成している。
For example, a component of the
次に、上記構成における本実施形態の車両用空調装置1の作動について説明する。本実施形態の車両用空調装置1では、車室内の空調およびバッテリ70の温度調整を行うために、各種運転モードを切り替える。運転モードの切り替えは、予め制御装置60に記憶されている制御プログラムが実行されることによって行われる。以下に各種運転モードについて説明する。
Next, the operation of the
まず、バイパス通路21cに冷媒を流通させない運転モードについて説明する。バイパス通路21cに冷媒を流通させない運転モードとしては、(a)冷房モード、(b)直列除湿暖房モード、および(c)外気吸熱暖房モードがある。
First, an operation mode in which the refrigerant is not allowed to flow through the
(a)冷房モード
冷房モードは、冷却された空気を車室内へ吹き出すことによって車室内の冷房を行う運転モードである。制御プログラムでは、主に夏季のように外気温Tamが比較的高い温度(本実施形態では、25℃以上)となっている際に、冷房モードが選択される。
(a) Cooling Mode The cooling mode is an operation mode in which the interior of the vehicle is cooled by blowing cooled air into the vehicle interior. In the control program, the cooling mode is selected mainly when the outside temperature Tam is relatively high (25° C. or higher in this embodiment), such as in the summer.
冷房モードには、単独冷房モードおよび冷却冷房モードがある。単独冷房モードは、バッテリ70の冷却を行うことなく車室内の冷房を行う運転モードである。冷却冷房モードは、バッテリ70の冷却を行うとともに車室内の冷房を行う運転モードである。
The cooling mode includes an individual cooling mode and a cooling cooling mode. The independent cooling mode is an operation mode in which the interior of the vehicle is cooled without cooling the
本実施形態の制御プログラムでは、バッテリ温度センサ64によって検出されたバッテリ温度TBが、予め定めた基準上限温度KTBH以上となっている際に、バッテリ70を冷却するための運転モードを実行する。このことは、以下に説明する他の運転モードにおいても同様である。
In the control program of this embodiment, an operation mode for cooling the
(a-1)単独冷房モード
単独冷房モードの冷凍サイクル10では、制御装置60が、暖房用膨張弁14aを全開状態とし、冷房用膨張弁14bを冷媒減圧作用を発揮する絞り状態とし、冷却用膨張弁14cを全閉状態とし、バイパス流量調整弁14dを全閉状態とする。また、制御装置60は、除湿用開閉弁22aを閉じ、暖房用開閉弁22bを閉じる。
(a-1) Independent cooling mode In the
このため、単独冷房モードの冷凍サイクル10では、圧縮機11から吐出された冷媒が、水冷媒熱交換器13、全開状態となっている暖房用膨張弁14a、室外熱交換器15、絞り状態になっている冷房用膨張弁14b、室内蒸発器18、吸入側通路21d、圧縮機11の吸入口の順に循環する冷媒回路に切り替えられる。
Therefore, in the
また、制御装置60は、蒸発器冷媒温度センサ62iによって検出された蒸発器冷媒温度Teが目標蒸発器温度TEOに近づくように、圧縮機11の冷媒吐出能力を制御する。目標蒸発器温度TEOは、目標吹出温度TAOに基づいて、予め制御装置60に記憶されている制御マップを参照して決定される。
Further, the
目標吹出温度TAOは、車室内へ吹き出される空気の目標温度である。目標吹出温度TAOは、内気温センサ61aによって検出された内気温Tr、外気温センサ61bによって検出された外気温Tam、日射センサ61cによって検出された日射量As、および温度設定スイッチによって設定された設定温度Tset等を用いて算定される。制御マップでは、目標吹出温度TAOの上昇に伴って、目標蒸発器温度TEOが上昇するように決定される。
The target blowout temperature TAO is the target temperature of air blown into the vehicle interior. The target air temperature TAO is based on the inside temperature Tr detected by the
また、制御装置60は、吸入冷媒の過熱度SHが予め定めた基準過熱度KSH(本実施形態では、5℃)に近づくように、冷房用膨張弁14bの絞り開度を制御する。吸入冷媒の過熱度SHは、チラー冷媒圧力センサ62dによって検出されたチラー冷媒圧力Pc、およびチラー冷媒温度センサ62jによって検出されたチラー冷媒温度Tc(換言すれば、吸入冷媒温度Ts)を用いて決定することができる。
Further, the
また、単独冷房モードの高温側熱媒体回路30では、制御装置60が、予め定めた基準圧送能力を発揮するように高温側ポンプ31を作動させる。このため、単独冷房モードの高温側熱媒体回路30では、高温側ポンプ31から圧送された熱媒体が、水冷媒熱交換器13の熱媒体通路、ヒータコア32、高温側ポンプ31の吸入口の順に循環する。
Further, in the high temperature side
また、単独冷房モードの室内空調ユニット50では、制御装置60が、目標吹出温度TAOに基づいて、予め制御装置60に記憶された制御マップを参照して、室内送風機52の送風能力を制御する。また、制御装置60は、空調風温度センサ65によって検出された空気温度TAVが目標吹出温度TAOに近づくように、制御装置60がエアミックスドア54の開度を調整する。さらに、制御装置60は、その他の制御対象機器の作動を適宜制御する。
Furthermore, in the indoor
従って、単独冷房モードの冷凍サイクル10では、水冷媒熱交換器13および室外熱交換器15を、冷媒を放熱させて凝縮させる凝縮器として機能させ、室内蒸発器18を、冷媒を蒸発させる蒸発器として機能させる蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。
Therefore, in the
単独冷房モードの高温側熱媒体回路30では、水冷媒熱交換器13にて加熱された高温側熱媒体が、ヒータコア32へ流入する。
In the high temperature side
単独冷房モードの室内空調ユニット50では、室内送風機52から送風された空気が室内蒸発器18にて冷却される。室内蒸発器18にて冷却された空気は、エアミックスドア54の開度に応じて、目標吹出温度TAOに近づくようにヒータコア32にて再加熱される。そして、温度調整された空気が車室内へ吹き出されることによって、車室内の冷房が実現される。
In the indoor
(a-2)冷却冷房モード
冷却冷房モードの冷凍サイクル10では、単独冷房モードに対して、制御装置60が、冷却用膨張弁14cを絞り状態とする。
(a-2) Cooling/Air Conditioning Mode In the
このため、冷却冷房モードの冷凍サイクル10では、圧縮機11から吐出された冷媒が、単独冷房モードと同様に循環する。同時に、圧縮機11から吐出された冷媒が、水冷媒熱交換器13、全開状態となっている暖房用膨張弁14a、室外熱交換器15、絞り状態になっている冷却用膨張弁14c、チラー20、吸入側通路21d、圧縮機11の吸入口の順に循環する冷媒回路に切り替えられる。つまり、室内蒸発器18とチラー20が、冷媒の流れに対して並列的に接続される冷媒回路に切り替えられる。
Therefore, in the
また、制御装置60は、予め定めた冷却冷房モード用の絞り開度となるように、冷却用膨張弁14cの絞り開度を制御する。
Further, the
また、冷却冷房モードの高温側熱媒体回路30では、制御装置60が、単独冷房モードと同様に、高温側ポンプ31を作動させる。
Further, in the high temperature side
また、冷却冷房モードの低温側熱媒体回路40では、制御装置60が、予め定めた基準圧送能力を発揮するように低温側ポンプ41を作動させる。このため、単独冷房モードの低温側熱媒体回路40では、低温側ポンプ41から圧送された熱媒体が、チラー20の熱媒体通路、バッテリ70の冷却水通路70a、低温側ポンプ41の吸入口の順に循環する。
Further, in the low temperature side
また、冷却冷房モードの室内空調ユニット50では、制御装置60が、単独冷房モードと同様に、室内送風機52の送風能力、エアミックスドア54の開度を制御する。さらに、制御装置60は、単独冷房モードと同様に、その他の制御対象機器の作動を適宜制御する。
Furthermore, in the indoor
従って、冷却冷房モードの冷凍サイクル10では、水冷媒熱交換器13および室外熱交換器15を、凝縮器として機能させ、室内蒸発器18およびチラー20を、蒸発器として機能させる蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。
Therefore, in the
冷却冷房モードの高温側熱媒体回路30では、単独冷房モードと同様に、水冷媒熱交換器13にて加熱された高温側熱媒体が、ヒータコア32へ流入する。
In the high temperature side
冷却冷房モードの低温側熱媒体回路40では、低温側ポンプ41から圧送された低温側熱媒体が、チラー20へ流入する。チラー20へ流入した低温側熱媒体は低圧冷媒と熱交換して冷却される。チラー20にて冷却された低温側熱媒体は、バッテリ70の冷却水通路70aを流通する。これにより、バッテリ70が冷却される。
In the low temperature side
冷却冷房モードの室内空調ユニット50では、単独冷房モードと同様に、温度調整された空気が車室内へ吹き出されることによって、車室内の冷房が実現される。
In the indoor
(b)直列除湿暖房モード
直列除湿暖房モードは、冷却されて除湿された空気を再加熱して車室内へ吹き出すことによって車室内の除湿暖房を行う運転モードである。制御プログラムでは、外気温Tamが予め定めた中高温域の温度(本実施形態では、10℃以上、25℃未満)になっている際に、直列除湿暖房モードが選択される。
(b) Series Dehumidification and Heating Mode The series dehumidification and heating mode is an operation mode in which cooled and dehumidified air is reheated and blown into the vehicle interior to perform dehumidification and heating within the vehicle interior. In the control program, the serial dehumidification heating mode is selected when the outside temperature Tam is in a predetermined medium-high temperature range (in this embodiment, 10° C. or more and less than 25° C.).
直列除湿暖房モードには、単独直列除湿暖房モードおよび冷却直列除湿暖房モードがある。単独直列除湿暖房モードは、バッテリ70の冷却を行うことなく車室内の除湿暖房を行う運転モードである。冷却直列除湿暖房モードは、バッテリ70の冷却を行うとともに車室内の除湿暖房を行う運転モードである。
The series dehumidifying and heating mode includes an individual series dehumidifying and heating mode and a cooling series dehumidifying and heating mode. The independent series dehumidification/heating mode is an operation mode in which the vehicle interior is dehumidified and heated without cooling the
(b-1)単独直列除湿暖房モード
単独直列除湿暖房モードの冷凍サイクル10では、制御装置60が、暖房用膨張弁14aを絞り状態とし、冷房用膨張弁14bを絞り状態とし、冷却用膨張弁14cを全閉状態とし、バイパス流量調整弁14dを全閉状態とする。また、制御装置60は、除湿用開閉弁22aを閉じ、暖房用開閉弁22bを閉じる。
(b-1) Individual series dehumidification heating mode In the
このため、単独直列除湿暖房モードの冷凍サイクル10では、圧縮機11から吐出された冷媒が、水冷媒熱交換器13、絞り状態になっている暖房用膨張弁14a、室外熱交換器15、絞り状態になっている冷房用膨張弁14b、室内蒸発器18、吸入側通路21d、圧縮機11の吸入口の順に循環する冷媒回路に切り替えられる。
Therefore, in the
また、制御装置60は、予め制御装置60に記憶された制御マップを参照して暖房用膨張弁14aおよび冷房用膨張弁14bの絞り開度を制御する。制御マップでは、吸入冷媒の過熱度SHが基準過熱度KSHに近づくように、暖房用膨張弁14aおよび冷房用膨張弁14bの絞り開度を決定する。
Further, the
また、単独直列除湿暖房モードの高温側熱媒体回路30では、制御装置60が、単独冷房モードと同様に、高温側ポンプ31を作動させる。
Further, in the high temperature side
また、単独直列除湿暖房モードの室内空調ユニット50では、制御装置60が、単独冷房モードと同様に、室内送風機52の送風能力、エアミックスドア54の開度を制御する。さらに、制御装置60は、その他の制御対象機器の作動を適宜制御する。
In the indoor
従って、単独直列除湿暖房モードの冷凍サイクル10では、水冷媒熱交換器13を、凝縮器として機能させ、室内蒸発器18を、蒸発器として機能させる蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。
Therefore, in the
さらに、単独直列除湿暖房モードでは、室外熱交換器15における冷媒の飽和温度が外気温Tamよりも高い場合には、室外熱交換器15を凝縮器として機能させる。また、室外熱交換器15における冷媒の飽和温度が外気温Tamよりも低い場合には、室外熱交換器15を蒸発器として機能させる。
Furthermore, in the single series dehumidifying heating mode, when the saturation temperature of the refrigerant in the
単独直列除湿暖房モードの高温側熱媒体回路30では、水冷媒熱交換器13にて加熱された高温側熱媒体が、ヒータコア32へ流入する。
In the high temperature side
単独直列除湿暖房モードの室内空調ユニット50では、室内送風機52から送風された空気が室内蒸発器18にて冷却されて除湿される。室内蒸発器18にて冷却されて除湿された空気は、エアミックスドア54の開度に応じて、目標吹出温度TAOに近づくようにヒータコア32にて再加熱される。そして、温度調整された空気が車室内へ吹き出されることによって、車室内の除湿暖房が実現される。
In the indoor
(b-2)冷却直列除湿暖房モード
冷却直列除湿暖房モードの冷凍サイクル10では、単独直列除湿暖房モードに対して、制御装置60が、冷却用膨張弁14cを絞り状態とする。
(b-2) Cooling series dehumidification/heating mode In the
このため、冷却直列除湿暖房モードの冷凍サイクル10では、圧縮機11から吐出された冷媒が、単独直列除湿暖房モードと同様に循環する。同時に、圧縮機11から吐出された冷媒が、水冷媒熱交換器13、絞り状態となっている暖房用膨張弁14a、室外熱交換器15、絞り状態になっている冷却用膨張弁14c、チラー20、吸入側通路21d、圧縮機11の吸入口の順に循環する冷媒回路に切り替えられる。つまり、室内蒸発器18とチラー20が、冷媒の流れに対して並列的に接続される冷媒回路に切り替えられる。
Therefore, in the
また、冷却直列除湿暖房モードの高温側熱媒体回路30では、制御装置60が、単独冷房モードと同様に、高温側ポンプ31を作動させる。
Further, in the high temperature side
また、冷却直列除湿暖房モードの低温側熱媒体回路40では、制御装置60が、冷却冷房モードと同様に、低温側ポンプ41を作動させる。
Further, in the low temperature side
また、冷却直列除湿暖房モードの室内空調ユニット50では、制御装置60が、単独冷房モードと同様に、室内送風機52の送風能力、エアミックスドア54の開度を制御する。さらに、制御装置60は、単独直列除湿暖房モードと同様に、その他の制御対象機器の作動を適宜制御する。
Furthermore, in the indoor
従って、冷却直列除湿暖房モードの冷凍サイクル10では、水冷媒熱交換器13を、凝縮器として機能させ、室内蒸発器18およびチラー20を、蒸発器として機能させる蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。
Therefore, in the
さらに、冷却直列除湿暖房モードでは、単独直列除湿暖房モードと同様に、室外熱交換器15における冷媒の飽和温度が外気温Tamよりも高い場合には、室外熱交換器15を凝縮器として機能させる。また、室外熱交換器15における冷媒の飽和温度が外気温Tamよりも低い場合には、室外熱交換器15を蒸発器として機能させる。
Furthermore, in the cooling series dehumidifying heating mode, similarly to the single series dehumidifying heating mode, when the saturation temperature of the refrigerant in the
冷却直列除湿暖房モードの高温側熱媒体回路30では、単独冷房モードと同様に、水冷媒熱交換器13にて加熱された高温側熱媒体が、ヒータコア32へ流入する。
In the high temperature side
冷却直列除湿暖房モードの低温側熱媒体回路40では、冷却冷房モードと同様に、チラー20にて冷却された低温側熱媒体が、バッテリ70の冷却水通路70aを流通することによって、バッテリ70が冷却される。
In the low temperature side
冷却直列除湿暖房モードの室内空調ユニット50では、単独直列除湿暖房モードと同様に、温度調整された空気が車室内へ吹き出されることによって、車室内の除湿暖房が実現される。
In the indoor
(c)外気吸熱暖房モード
外気吸熱暖房モードは、加熱された空気を車室内へ吹き出すことによって車室内の暖房を行う運転モードである。制御プログラムでは、主に冬季のように外気温Tamが比較的低い値(本実施形態では、-10℃以上、0℃未満)になっている際に、外気吸熱暖房モードが選択される。
(c) Outside air endothermic heating mode The outside air endothermic heating mode is an operation mode in which the interior of the vehicle is heated by blowing heated air into the interior of the vehicle. In the control program, the outside air endothermic heating mode is selected mainly when the outside air temperature Tam is a relatively low value (in this embodiment, −10° C. or more and less than 0° C.), such as in winter.
外気吸熱暖房モードには、単独外気吸熱暖房モードおよび冷却外気吸熱暖房モードがある。単独外気吸熱暖房モードは、バッテリ70の冷却を行うことなく車室内の暖房を行う運転モードである。冷却外気吸熱暖房モードは、バッテリ70の冷却を行うとともに車室内の暖房を行う運転モードである。
The outside air endothermic heating mode includes an independent outside air endothermic heating mode and a cooled outside air endothermic heating mode. The independent outside air heat absorption heating mode is an operation mode in which the interior of the vehicle is heated without cooling the
(c-1)単独外気吸熱暖房モード
単独外気吸熱暖房モードの冷凍サイクル10では、制御装置60が、暖房用膨張弁14aを絞り状態とし、冷房用膨張弁14bを全閉状態とし、冷却用膨張弁14cを全閉状態とし、バイパス流量調整弁14dを全閉状態とする。また、制御装置60は、除湿用開閉弁22aを閉じ、暖房用開閉弁22bを開く。
(c-1) Independent outside air endothermic heating mode In the
このため、単独外気吸熱暖房モードの冷凍サイクル10では、圧縮機11から吐出された冷媒が、水冷媒熱交換器13、絞り状態となっている暖房用膨張弁14a、室外熱交換器15、暖房用通路21b、吸入側通路21d、圧縮機11の吸入口の順に冷媒が循環する冷媒回路に切り替えられる。
Therefore, in the
また、制御装置60は、吐出冷媒圧力センサ62aによって検出された吐出冷媒圧力Pdが目標高圧PDOに近づくように、圧縮機11の冷媒吐出能力を制御する。目標高圧PDOは、目標吹出温度TAOに基づいて、予め制御装置60に記憶されている制御マップを参照して決定される。制御マップでは、目標吹出温度TAOの上昇に伴って、目標高圧PDOを増加させるように決定する。
Further, the
また、制御装置60は、吸入冷媒の過熱度SHが基準過熱度KSHに近づくように、暖房用膨張弁14aの絞り開度を制御する。
Further, the
また、単独外気吸熱暖房モードの高温側熱媒体回路30では、制御装置60が、単独冷房モードと同様に、高温側ポンプ31を作動させる。
Further, in the high temperature side
また、単独外気吸熱暖房モードの室内空調ユニット50では、制御装置60が、単独冷房モードと同様に、室内送風機52の送風能力、エアミックスドア54の開度を制御する。さらに、制御装置60は、その他の制御対象機器の作動を適宜制御する。
Furthermore, in the indoor
従って、単独外気吸熱暖房モードの冷凍サイクル10では、水冷媒熱交換器13を、凝縮器として機能させ、室外熱交換器15を、蒸発器として機能させる蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。
Therefore, in the
単独外気吸熱暖房モードでは、単独冷房モードと同様に、水冷媒熱交換器13にて加熱された高温側熱媒体が、ヒータコア32へ流入する。
In the independent outside air heat absorption heating mode, the high-temperature side heat medium heated in the water-
単独外気吸熱暖房モードの室内空調ユニット50では、室内送風機52から送風された空気が、室内蒸発器18を通過する。室内蒸発器18を通過した空気は、エアミックスドア54の開度に応じて、目標吹出温度TAOに近づくようにヒータコア32にて加熱される。そして、温度調整された空気が車室内へ吹き出されることによって、車室内の暖房が実現される。
In the indoor
(c-2)冷却外気吸熱暖房モード
冷却外気吸熱暖房モードの冷凍サイクル10では、単独外気吸熱暖房モードに対して、制御装置60が、冷却用膨張弁14cを絞り状態とする。また、制御装置60は、除湿用開閉弁22aを開く。
(c-2) Cooling outside air endothermic heating mode In the
このため、冷却外気吸熱暖房モードの冷凍サイクル10では、圧縮機11から吐出された冷媒が、単独外気吸熱暖房モードと同様に循環する。同時に、圧縮機11から吐出された冷媒が、水冷媒熱交換器13、除湿用通路21a、絞り状態になっている冷却用膨張弁14c、チラー20、吸入側通路21d、圧縮機11の吸入口の順に循環する冷媒回路に切り替えられる。つまり、室外熱交換器15とチラー20が、冷媒の流れに対して並列的に接続される冷媒回路に切り替えられる。
Therefore, in the
また、冷却外気吸熱暖房モードの高温側熱媒体回路30では、制御装置60が、単独冷房モードと同様に、高温側ポンプ31を作動させる。
Further, in the high temperature side
また、冷却外気吸熱暖房モードの低温側熱媒体回路40では、制御装置60が、冷却冷房モードと同様に、低温側ポンプ41を作動させる。
Further, in the low temperature side
また、冷却外気吸熱暖房モードの室内空調ユニット50では、制御装置60が、単独冷房モードと同様に、室内送風機52の送風能力、エアミックスドア54の開度を制御する。さらに、制御装置60は、単独外気吸熱暖房モードと同様に、その他の制御対象機器の作動を適宜制御する。
Further, in the indoor
従って、冷却外気吸熱暖房モードの冷凍サイクル10では、水冷媒熱交換器13を、凝縮器として機能させ、室外熱交換器15およびチラー20を、蒸発器として機能させる蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。
Therefore, the
冷却外気吸熱暖房モードの高温側熱媒体回路30では、単独冷房モードと同様に、水冷媒熱交換器13にて加熱された高温側熱媒体が、ヒータコア32へ流入する。
In the high temperature side
冷却外気吸熱暖房モードの低温側熱媒体回路40では、冷却冷房モードと同様に、チラー20にて冷却された低温側熱媒体が、バッテリ70の冷却水通路70aを流通することによって、バッテリ70が冷却される。
In the low temperature side
冷却外気吸熱暖房モードの室内空調ユニット50では、単独外気吸熱暖房モードと同様に、温度調整された空気が車室内へ吹き出されることによって、車室内の暖房が実現される。
In the indoor
次に、バイパス通路21cに冷媒を流通させる運転モードについて説明する。バイパス通路21cに冷媒を流通させる運転モードとしては、(d)ホットガス暖房モード、(e)ホットガス除湿暖房モード、および(f)ホットガス直列除湿暖房モードがある。
Next, an operation mode in which the refrigerant is circulated through the
(d)ホットガス暖房モード
ホットガス暖房モードは、車室内の暖房を行う運転モードである。制御プログラムでは、外気温Tamが極低温(本実施形態では、-10℃未満)になっている際、あるいは、外気吸熱暖房モード時に、水冷媒熱交換器13における空気の加熱能力が不足していると判定された際に、ホットガス暖房モードが選択される。
(d) Hot Gas Heating Mode The hot gas heating mode is an operation mode that heats the interior of the vehicle. In the control program, when the outside temperature Tam is extremely low (lower than -10°C in this embodiment) or when the outside air absorption heating mode is in effect, the air heating capacity in the water-
制御プログラムでは、空気温度TAVが目標吹出温度TAOより低くなっている際に、空気の加熱能力が不足していると判定する。このことは、他の運転モードにおいても同様である。 In the control program, when the air temperature TAV is lower than the target blowout temperature TAO, it is determined that the air heating capacity is insufficient. This also applies to other driving modes.
ホットガス暖房モードには、単独ホットガス暖房モードおよび冷却ホットガス暖房モードがある。単独ホットガス暖房モードは、バッテリ70の冷却を行うことなく、車室内の暖房を行う運転モードである。冷却ホットガス暖房モードは、バッテリ70の冷却を行うとともに車室内の暖房を行う運転モードである。
The hot gas heating mode includes an independent hot gas heating mode and a cooled hot gas heating mode. The independent hot gas heating mode is an operation mode in which the interior of the vehicle is heated without cooling the
(d-1)単独ホットガス暖房モード
単独ホットガス暖房モードの冷凍サイクル10では、制御装置60が、暖房用膨張弁14aを全閉状態とし、冷房用膨張弁14bを全閉状態とし、冷却用膨張弁14cを絞り状態とし、バイパス流量調整弁14dを絞り状態とする。また、制御装置60は、除湿用開閉弁22aを開き、暖房用開閉弁22bを閉じる。
(d-1) Independent hot gas heating mode In the
このため、単独ホットガス暖房モードの冷凍サイクル10では、圧縮機11から吐出された冷媒が、第1三方継手12a、水冷媒熱交換器13、除湿用通路21a、絞り状態となっている冷却用膨張弁14c、チラー20、吸入側通路21d、圧縮機11の吸入口の順に循環する。同時に、圧縮機11から吐出された冷媒が、第1三方継手12a、バイパス通路21cに配置された絞り状態となっているバイパス流量調整弁14d、吸入側通路21d、圧縮機11の吸入口の順に循環する冷媒回路に切り替えられる。
Therefore, in the
また、制御装置60は、チラー冷媒圧力Pcが、予め定めた第1目標低圧PSO1に近づくように、圧縮機11の冷媒吐出能力を制御する。
Further, the
ここで、吸入冷媒圧力Psに対応するチラー冷媒圧力Pcを一定の圧力に近づくように制御することは、圧縮機11の吐出流量Gr(質量流量)を安定化させるために有効である。より詳細には、吸入冷媒圧力Psを一定の圧力の飽和気相冷媒とすることで、吸入冷媒の密度が一定となる。従って、吸入冷媒圧力Psを一定の圧力に近づくように制御すると、同一回転数時における圧縮機11の吐出流量Grを安定化させやすい。
Here, controlling the chiller refrigerant pressure Pc corresponding to the suction refrigerant pressure Ps so as to approach a constant pressure is effective for stabilizing the discharge flow rate Gr (mass flow rate) of the
また、制御装置60は、吐出冷媒圧力Pdが目標高圧PDOに近づくように、バイパス流量調整弁14dの絞り開度を制御する。
Further, the
また、制御装置60は、吸入冷媒の過熱度SHが基準過熱度KSHに近づくように、冷却用膨張弁14cの絞り開度を制御する。
Further, the
また、単独ホットガス暖房モードの高温側熱媒体回路30では、制御装置60が、単独冷房モードと同様に、高温側ポンプ31を作動させる。
Further, in the high temperature side
また、単独ホットガス暖房モードの低温側熱媒体回路40では、制御装置60が、低温側ポンプ41を停止させる。
Further, in the low temperature side
また、単独ホットガス暖房モードの室内空調ユニット50では、制御装置60が、単独冷房モードと同様に、エアミックスドア54の開度を制御する。ホットガス暖房モードでは、室内送風機52から送風された空気の殆ど全風量がヒータコア32を通過するように、エアミックスドア54の開度が制御されることが多い。
Furthermore, in the indoor
また、制御装置60は、空調ケース51内へ内気を導入するように内外気切替装置53の作動を制御する。さらに、制御装置60は、その他の制御対象機器の作動を適宜制御する。
Further, the
従って、単独ホットガス暖房モードの冷凍サイクル10では、以下の説明のように冷媒の状態が変化する。
Therefore, in the
まず、圧縮機11から吐出された吐出冷媒の流れは、第1三方継手12aにて分岐される。第1三方継手12aにて分岐された一方の冷媒は、水冷媒熱交換器13へ流入して、高温側熱媒体に放熱する。これにより、高温側熱媒体が加熱される。
First, the flow of refrigerant discharged from the
水冷媒熱交換器13から流出した冷媒は、除湿用通路21aへ流入する。除湿用通路21aへ流入した冷媒は、冷却用膨張弁14cへ流入して減圧される。
The refrigerant flowing out from the water-
冷却用膨張弁14cにて減圧された冷媒は、チラー20へ流入する。ホットガス暖房モードでは、低温側ポンプ41が停止しているので、チラー20にて冷媒と低温側熱媒体が熱交換することはない。チラー20から流出した冷媒は、四方継手12xを介して、第6三方継手12fの他方の流入口へ流入する。
The refrigerant whose pressure is reduced by the cooling
また、第1三方継手12aにて分岐された他方の冷媒は、バイパス通路21cへ流入する。バイパス通路21cへ流入した冷媒は、バイパス流量調整弁14dにて流量調整される際に減圧される。バイパス流量調整弁14dにて減圧された冷媒は、第6三方継手12fの一方の流入口へ流入する。
Further, the other refrigerant branched at the first three-way joint 12a flows into the
チラー20から流出した冷媒とバイパス流量調整弁14dから流出した冷媒は、第6三方継手12fにて合流して混合される。第6三方継手12fから流出した冷媒は、吸入側通路21dを流通する際に混合されて、圧縮機11へ吸入される。
The refrigerant flowing out from the
上記の如く、ホットガス暖房モードの冷凍サイクル10では、チラー20から流出したエンタルピの低い冷媒、およびバイパス通路21cから流出したエンタルピの高い冷媒といったエンタルピの異なる冷媒同士を混合させて圧縮機11へ吸入させている。
As described above, in the
従って、ホットガス暖房モードの冷凍サイクル10では、冷却用膨張弁14cが加熱部側減圧部となる。
Therefore, in the
また、単独ホットガス暖房モードの高温側熱媒体回路30では、単独冷房モードと同様に、水冷媒熱交換器13にて加熱された高温側熱媒体が、ヒータコア32へ流入する。
Further, in the high temperature side
また、単独ホットガス暖房モードの室内空調ユニット50では、単独外気吸熱暖房モードと同様に、温度調整された空気が車室内へ吹き出されることによって、車室内の暖房が実現される。
Furthermore, in the indoor
ここで、単独ホットガス暖房モードは、外気温Tamが極低温になっている際に実行される運転モードである。このため、水冷媒熱交換器13から流出した冷媒を室外熱交換器15へ流入させると、室外熱交換器15にて冷媒が外気に放熱してしまう可能性がある。そして、室外熱交換器15にて冷媒が外気に放熱してしまうと、水冷媒熱交換器13にて冷媒が空気に放熱する放熱量が減少して、空気の加熱能力が減少してしまう。
Here, the independent hot gas heating mode is an operation mode that is executed when the outside temperature Tam is extremely low. For this reason, if the refrigerant flowing out from the water-
これに対して、本実施形態の単独ホットガス暖房モードでは、水冷媒熱交換器13から流出した冷媒を室外熱交換器15へ流入させない冷媒回路へ切り替えるので、室外熱交換器15にて冷媒が外気に放熱してしまうことを抑制することができる。
On the other hand, in the independent hot gas heating mode of this embodiment, the refrigerant circuit is switched to prevent the refrigerant flowing out from the water-
さらに、本実施形態の単独ホットガス暖房モードでは、吸入冷媒の過熱度SHが基準過熱度KSHに近づくように、冷却用膨張弁14cの絞り開度を制御している。これによれば、圧縮機11の冷媒吐出能力を増大させることによって、水冷媒熱交換器13にて吐出冷媒から高温側熱媒体へ放熱される放熱量を増大させても、吸入冷媒の状態を過熱度を有する気相冷媒とすることができる。
Furthermore, in the independent hot gas heating mode of this embodiment, the opening degree of the cooling
従って、単独ホットガス暖房モードでは、外気温Tamが極低温になっていても、圧縮機11の仕事によって生じた熱を空気を加熱するために有効に利用して、車室内の暖房を実現することができる。
Therefore, in the independent hot gas heating mode, even if the outside temperature Tam is extremely low, the heat generated by the work of the
(d-2)冷却ホットガス暖房モード
冷却ホットガス暖房モードでは、単独ホットガス暖房モードに対して、制御装置60が、予め定めた基準圧送能力を発揮するように、低温側熱媒体回路40の低温側ポンプ41を作動させる。このため、冷却ホットガス暖房モードの冷凍サイクル10では、チラー20へ流入した冷媒が低温側熱媒体から吸熱する。これにより、低温側熱媒体が冷却される。その他の作動は、単独ホットガス暖房モードと同様である。
(d-2) Cooled hot gas heating mode In the cooled hot gas heating mode, the
従って、冷却ホットガス暖房モードでは、単独ホットガス暖房モードと同様に、圧縮機11の仕事によって生じた熱を、空気を加熱するために有効に利用して、車室内の暖房を実現することができる。さらに、冷却ホットガス暖房モードの低温側熱媒体回路40では、チラー20にて冷却された低温側熱媒体がバッテリ70の冷却水通路70aを流通する。これにより、バッテリ70を冷却することができる。
Therefore, in the cooling hot gas heating mode, similarly to the independent hot gas heating mode, the heat generated by the work of the
(e)ホットガス除湿暖房モード
ホットガス除湿暖房モードは、車室内の除湿暖房を行う運転モードである。制御プログラムでは、外気温Tamが予め定めた低中温域の温度(本実施形態では、0℃以上、10℃未満)になっている際に、ホットガス除湿暖房モードが選択される。
(e) Hot gas dehumidification and heating mode The hot gas dehumidification and heating mode is an operation mode for dehumidifying and heating the vehicle interior. In the control program, the hot gas dehumidification/heating mode is selected when the outside temperature Tam is in a predetermined low-medium temperature range (in this embodiment, 0° C. or more and less than 10° C.).
ホットガス除湿暖房モードには、単独ホットガス除湿暖房モードおよび冷却ホットガス除湿暖房モードがある。単独ホットガス除湿暖房モードは、バッテリ70の冷却を行うことなく車室内の除湿暖房を行う運転モードである。冷却ホットガス除湿暖房モードは、バッテリ70の冷却を行うとともに車室内の除湿暖房を行う運転モードである。
The hot gas dehumidifying heating mode includes an independent hot gas dehumidifying heating mode and a cooling hot gas dehumidifying heating mode. The independent hot gas dehumidification/heating mode is an operation mode in which the interior of the vehicle is dehumidified and heated without cooling the
(e-1)単独ホットガス除湿暖房モード
単独ホットガス除湿暖房モードの冷凍サイクル10では、制御装置60が、暖房用膨張弁14aを全閉状態とし、冷房用膨張弁14bを絞り状態とし、冷却用膨張弁14cを絞り状態とし、バイパス流量調整弁14dを絞り状態とする。また、制御装置60は、除湿用開閉弁22aを開き、暖房用開閉弁22bを閉じる。
(e-1) Independent hot gas dehumidification and heating mode In the
このため、単独ホットガス除湿暖房モードの冷凍サイクル10では、圧縮機11から吐出された冷媒が、単独ホットガス暖房モードと同様に循環する。同時に、圧縮機11から吐出された冷媒が、第1三方継手12a、水冷媒熱交換器13、除湿用通路21a、絞り状態となっている冷房用膨張弁14b、室内蒸発器18、吸入側通路21d、圧縮機11の吸入口の順に冷媒が循環する冷媒回路に切り替えられる。つまり、室内蒸発器18とチラー20が、冷媒の流れに対して並列的に接続される冷媒回路に切り替えられる。
Therefore, in the
また、制御装置60は、吸入冷媒圧力Psが予め定めた第2目標低圧PSO2に近づくように、圧縮機11の冷媒吐出能力を制御する。第2目標低圧PSO2は、室内蒸発器18における冷媒蒸発温度が、室内蒸発器18の着霜を招くことなく、空気の除湿を行うことが可能な温度となるように決定されている。
Further, the
また、制御装置60は、ホットガス暖房モードと同様に、吐出冷媒圧力Pdが目標高圧PDOに近づくように、バイパス流量調整弁14dの絞り開度を制御する。
Moreover, the
また、制御装置60は、予め定めたホットガス除湿暖房モード用の絞り開度となるように、冷房用膨張弁14bの絞り開度を制御する。
Further, the
また、制御装置60は、吸入冷媒の過熱度SHが基準過熱度KSHに近づくように、冷却用膨張弁14cの絞り開度を制御する。
Further, the
また、単独ホットガス除湿暖房モードの高温側熱媒体回路30では、制御装置60が、単独冷房モードと同様に、高温側ポンプ31を作動させる。
Further, in the high temperature side
また、単独ホットガス除湿暖房モードの低温側熱媒体回路40では、制御装置60が、低温側ポンプ41を停止させる。
Further, in the low temperature side
また、単独ホットガス除湿暖房モードの室内空調ユニット50では、制御装置60が、単独冷房モードと同様に、室内送風機52の送風能力、エアミックスドア54の開度を制御する。さらに、制御装置60は、その他の制御対象機器の作動を適宜制御する。
Further, in the indoor
従って、単独ホットガス除湿暖房モードの冷凍サイクル10では、以下の説明のように冷媒の状態が変化する。
Therefore, in the
圧縮機11から吐出された吐出冷媒の流れは、第1三方継手12aにて分岐される。第1三方継手12aにて分岐された一方の冷媒は、水冷媒熱交換器13へ流入して、高温側熱媒体に放熱する。これにより、高温側熱媒体が加熱される。
The flow of the refrigerant discharged from the
水冷媒熱交換器13から流出した冷媒は、除湿用通路21aへ流入する。除湿用通路21aへ流入した冷媒の流れは、第4三方継手12dを通過して第5三方継手12eにて分岐される。第5三方継手12eにて分岐された一方の冷媒は、冷房用膨張弁14bへ流入して減圧される。
The refrigerant flowing out from the water-
冷房用膨張弁14bにて減圧された冷媒は、室内蒸発器18へ流入する。室内蒸発器18へ流入した冷媒は、室内送風機52から送風された空気と熱交換して蒸発する。これにより、空気が冷却されて除湿される。室内蒸発器18から流出した冷媒は、蒸発圧力調整弁14eを介して、四方継手12xの第2の流入口へ流入する。
The refrigerant whose pressure has been reduced by the cooling
第5三方継手12eにて分岐された他方の冷媒は、冷却用膨張弁14cへ流入して減圧される。冷却用膨張弁14cにて減圧された冷媒は、チラー20へ流入する。ホットガス除湿暖房モードでは、低温側ポンプ41が停止しているので、チラー20にて冷媒と低温側熱媒体が熱交換することはない。チラー20から流出した冷媒は、四方継手12xの第3の流入口へ流入する。
The other refrigerant branched at the fifth three-way joint 12e flows into the cooling
四方継手12xでは、室内蒸発器18から流出した冷媒の流れとチラー20から流出した冷媒の流れが合流する。四方継手12xから流出した冷媒は、第6三方継手12fの他方の流入口へ流入する。
At the four-way joint 12x, the flow of refrigerant flowing out from the
また、第1三方継手12aにて分岐された他方の冷媒は、バイパス通路21cへ流入する。バイパス通路21cへ流入した冷媒は、ホットガス暖房モードと同様に、バイパス流量調整弁14dにて流量調整される際に減圧される。バイパス流量調整弁14dにて減圧された冷媒は、第6三方継手12fの一方の流入口へ流入する。
Further, the other refrigerant branched at the first three-way joint 12a flows into the
四方継手12xから流出した冷媒とバイパス流量調整弁14dから流出した冷媒は、第6三方継手12fにて合流して混合される。第6三方継手12fから流出した冷媒は、吸入側通路21dを流通する際に混合されて、圧縮機11へ吸入される。
The refrigerant flowing out from the four-way joint 12x and the refrigerant flowing out from the bypass flow
ここで、冷却用膨張弁14cにて減圧された冷媒の圧力は、冷房用膨張弁14bで減圧された冷媒の圧力よりも低い値であってもよいし、冷房用膨張弁14bで減圧された冷媒の圧力よりも高い値であってもよいし、冷房用膨張弁14bで減圧された冷媒の圧力と同等の値であってもよい。
Here, the pressure of the refrigerant reduced by the cooling
上記の如く、ホットガス除湿暖房モードの冷凍サイクル10は、チラー20から流出したエンタルピの低い冷媒、バイパス通路21cから流出したエンタルピの高い冷媒、および室内蒸発器18から流出した冷媒といったエンタルピの異なる冷媒同士を混合させて圧縮機11へ吸入させる冷媒回路に切り替えられる。
As described above, the
従って、ホットガス除湿暖房モードの冷凍サイクル10では、冷房用膨張弁14bおよび冷却用膨張弁14cが加熱部側減圧部となる。
Therefore, in the
また、単独ホットガス除湿暖房モードの高温側熱媒体回路30では、単独冷房モードと同様に、水冷媒熱交換器13にて加熱された高温側熱媒体が、ヒータコア32へ流入する。また、単独ホットガス除湿暖房モードの室内空調ユニット50では、単独直列除湿暖房モードと同様に、温度調整された空気が車室内へ吹き出されることによって、車室内の除湿暖房が実現される。
Further, in the high temperature side
ここで、単独ホットガス除湿暖房モードは、空気を冷却して除湿し、除湿された空気を所望の温度に再加熱して車室内へ吹き出す運転モードである。このため、単独ホットガス除湿暖房モードでは、室内蒸発器18の着霜を招くことなく、加熱部にて空気の温度を所望の温度に再加熱することができるように、圧縮機11の仕事量を調整しなければならない。
Here, the independent hot gas dehumidification/heating mode is an operation mode in which air is cooled and dehumidified, and the dehumidified air is reheated to a desired temperature and blown into the vehicle interior. Therefore, in the independent hot gas dehumidification heating mode, the workload of the
これに対して、本実施形態の単独ホットガス除湿暖房モードでは、バイパス通路21cを介して、比較的エンタルピの高い冷媒を第6三方継手12fへ流入させている。これによれば、圧縮機11の冷媒吐出能力を増加させても、吸入冷媒圧力Psの低下を抑制することができる。その結果、室内蒸発器18の着霜を招くことなく、水冷媒熱交換器13にて吐出冷媒から高温側熱媒体へ放熱される放熱量を増大させることができる。
On the other hand, in the independent hot gas dehumidification/heating mode of this embodiment, a refrigerant with relatively high enthalpy is made to flow into the sixth three-way joint 12f via the
従って、単独ホットガス除湿暖房モードでは、直列除湿暖房モードよりも高い加熱能力で空気を加熱することができる。 Therefore, in the independent hot gas dehumidification/heating mode, air can be heated with a higher heating capacity than in the series dehumidification/heating mode.
(e-2)冷却ホットガス除湿暖房モード
冷却ホットガス除湿暖房モードでは、単独ホットガス除湿暖房モードに対して、制御装置60が、予め定めた基準圧送能力を発揮するように、低温側ポンプ41を作動させる。このため、冷却ホットガス除湿暖房モードの冷凍サイクル10では、チラー20へ流入した冷媒が低温側熱媒体から吸熱する。これにより、低温側熱媒体が冷却される。その他の作動は、単独ホットガス除湿暖房モードと同様である。
(e-2) Cooling hot gas dehumidifying and heating mode In the cooling hot gas dehumidifying and heating mode, the
従って、冷却ホットガス除湿暖房モードでは、単独ホットガス除湿暖房モードと同様に、直列除湿暖房モードよりも高い加熱能力で空気を加熱して、車室内の除湿暖房を実現することができる。さらに、冷却ホットガス除湿暖房モードの低温側熱媒体回路40では、チラー20にて冷却された低温側熱媒体がバッテリ70の冷却水通路70aを流通する。これにより、バッテリ70を冷却することができる。
Therefore, in the cooling hot gas dehumidifying/heating mode, similarly to the independent hot gas dehumidifying/heating mode, air can be heated with a higher heating capacity than in the series dehumidifying/heating mode, thereby realizing dehumidifying/heating inside the vehicle interior. Further, in the low temperature side
(f)ホットガス直列除湿暖房モード
ホットガス直列除湿暖房モードは、車室内の除湿暖房を行う運転モードである。制御プログラムでは、直列除湿暖房モード時に、水冷媒熱交換器13における空気の加熱能力が不足していると判定された際に、ホットガス直列除湿暖房モードが選択される。
(f) Hot Gas Series Dehumidification and Heating Mode The hot gas series dehumidification and heating mode is an operation mode for dehumidifying and heating the vehicle interior. In the control program, when it is determined that the air heating capacity in the water-
ホットガス直列除湿暖房モードには、単独ホットガス直列除湿暖房モードおよび冷却ホットガス直列除湿暖房モードがある。単独ホットガス直列除湿暖房モードは、バッテリ70の冷却を行うことなく車室内の除湿暖房を行う運転モードである。冷却ホットガス直列除湿暖房モードは、バッテリ70の冷却を行うとともに車室内の除湿暖房を行う運転モードである。
The hot gas series dehumidifying and heating mode includes an individual hot gas series dehumidifying and heating mode and a cooling hot gas series dehumidifying and heating mode. The independent hot gas series dehumidification/heating mode is an operation mode in which the interior of the vehicle is dehumidified and heated without cooling the
(f-1)単独ホットガス直列除湿暖房モード
単独ホットガス直列除湿暖房モードの冷凍サイクル10では、制御装置60が、暖房用膨張弁14aを絞り状態とし、冷房用膨張弁14bを絞り状態とし、冷却用膨張弁14cを絞り状態とし、バイパス流量調整弁14dを絞り状態とする。また、制御装置60は、除湿用開閉弁22aを閉じ、暖房用開閉弁22bを閉じる。
(f-1) Independent Hot Gas Series Dehumidification Heating Mode In the
このため、単独ホットガス直列除湿暖房モードの冷凍サイクル10では、圧縮機11から吐出された冷媒が、冷却直列除湿暖房モードと同様に循環する。同時に、圧縮機11から吐出された冷媒が、第1三方継手12a、バイパス通路21cに配置された絞り状態となっているバイパス流量調整弁14d、第6三方継手12f、吸入側通路21d、圧縮機11の吸入口の順に循環する冷媒回路に切り替えられる。
Therefore, in the
さらに、制御装置60は、ホットガス除湿暖房モードと同様に、吸入冷媒圧力Psが予め定めた第2目標低圧PSO2に近づくように、圧縮機11の冷媒吐出能力を制御する。
Furthermore, the
また、制御装置60は、ホットガス暖房モードと同様に、吐出冷媒圧力Pdが目標高圧PDOに近づくように、バイパス流量調整弁14dの絞り開度を制御する。
Moreover, the
また、制御装置60は、予め定めたホットガス直列除湿暖房モード用の絞り開度となるように、暖房用膨張弁14aおよび冷房用膨張弁14bの絞り開度を制御する。
Further, the
また、制御装置60は、ホットガス除湿暖房モードと同様に、吸入冷媒の過熱度SHが基準過熱度KSHに近づくように、冷却用膨張弁14cの絞り開度を制御する。
Further, the
また、単独ホットガス除湿暖房モードの高温側熱媒体回路30では、制御装置60が、単独冷房モードと同様に、高温側ポンプ31を作動させる。
Further, in the high temperature side
また、単独ホットガス除湿暖房モードの低温側熱媒体回路40では、制御装置60が、低温側ポンプ41を停止させる。
Further, in the low temperature side
また、単独ホットガス除湿暖房モードの室内空調ユニット50では、制御装置60が、単独冷房モードと同様に、室内送風機52の送風能力、エアミックスドア54の開度を制御する。さらに、制御装置60は、その他の制御対象機器の作動を適宜制御する。
Further, in the indoor
従って、単独ホットガス直列除湿暖房モードの冷凍サイクル10では、以下の説明のように冷媒の状態が変化する。
Therefore, in the
圧縮機11から吐出された吐出冷媒の流れは、第1三方継手12aにて分岐される。第1三方継手12aにて分岐された一方の冷媒は、水冷媒熱交換器13へ流入して、高温側熱媒体に放熱する。これにより、高温側熱媒体が加熱される。
The flow of the refrigerant discharged from the
水冷媒熱交換器13から流出した冷媒は、暖房用膨張弁14aへ流入して減圧される。暖房用膨張弁14aにて減圧された冷媒は、室外熱交換器15へ流入する。室外熱交換器15へ流入した冷媒は、外気と熱交換してエンタルピを低下させる。
The refrigerant flowing out from the water-
室外熱交換器15から流出した冷媒の流れは、第3三方継手12cおよび第4三方継手12dを通過して第5三方継手12eにて分岐される。第5三方継手12eにて分岐された一方の冷媒は、冷房用膨張弁14bへ流入して減圧される。
The flow of the refrigerant flowing out from the
冷房用膨張弁14bで減圧された冷媒は、ホットガス除湿暖房モードと同様に、室内蒸発器18へ流入して、室内送風機52から送風された空気と熱交換して蒸発する。これにより、空気が冷却されて除湿される。室内蒸発器18から流出した冷媒は、蒸発圧力調整弁14eを介して、四方継手12xの第2の流入口へ流入する。
The refrigerant whose pressure has been reduced by the cooling
第5三方継手12eにて分岐された他方の冷媒は、ホットガス暖房モードと同様に、冷却用膨張弁14cへ流入して減圧される。冷却用膨張弁14cにて減圧された冷媒は、チラー20へ流入する。チラー20から流出した冷媒は、四方継手12xの第3の流入口へ流入する。
The other refrigerant branched at the fifth three-way joint 12e flows into the cooling
四方継手12xでは、ホットガス暖房モードと同様に、室内蒸発器18から流出した冷媒の流れとチラー20から流出した冷媒の流れが合流する。四方継手12xから流出した冷媒は、第6三方継手12fの他方の流入口へ流入する。
At the four-way joint 12x, similarly to the hot gas heating mode, the flow of refrigerant flowing out from the
また、第1三方継手12aにて分岐された他方の冷媒は、バイパス通路21cへ流入する。バイパス通路21cへ流入した冷媒は、ホットガス暖房モードと同様に、バイパス流量調整弁14dにて流量調整される際に減圧される。バイパス流量調整弁14dにて減圧された冷媒は、第6三方継手12fの一方の流入口へ流入する。
Further, the other refrigerant branched at the first three-way joint 12a flows into the
四方継手12xから流出した冷媒とバイパス流量調整弁14dから流出した冷媒は、ホットガス除湿暖房モードと同様に、第6三方継手12fにて合流して混合される。第6三方継手12fから流出した冷媒は、吸入側通路21dを流通する際に混合されて、圧縮機11へ吸入される。
The refrigerant flowing out from the four-way joint 12x and the refrigerant flowing out from the bypass flow
ここで、冷却用膨張弁14cにて減圧された冷媒の圧力は、冷房用膨張弁14bで減圧された冷媒の圧力よりも低い値であってもよいし、冷房用膨張弁14bで減圧された冷媒の圧力よりも高い値であってもよいし、冷房用膨張弁14bで減圧された冷媒の圧力と同等の値であってもよい。
Here, the pressure of the refrigerant reduced by the cooling
上記の如く、ホットガス直列除湿暖房モードの冷凍サイクル10は、チラー20から流出したエンタルピの低い冷媒、バイパス通路21cから流出したエンタルピの高い冷媒、および室内蒸発器18から流出した冷媒といったエンタルピの異なる冷媒同士を混合させて圧縮機11へ吸入させる冷媒回路に切り替えられる。
As described above, the
従って、ホットガス直列除湿暖房モードの冷凍サイクル10では、暖房用膨張弁14a、冷房用膨張弁14b、および冷却用膨張弁14cが加熱部側減圧部となる。
Therefore, in the
また、単独ホットガス直列除湿暖房モードの高温側熱媒体回路30では、単独冷房モードと同様に、水冷媒熱交換器13にて加熱された高温側熱媒体が、ヒータコア32へ流入する。
Further, in the high temperature side
また、単独ホットガス直列除湿暖房モードの室内空調ユニット50では、単独直列除湿暖房モードと同様に、温度調整された空気が車室内へ吹き出されることによって、車室内の除湿暖房が実現される。
Further, in the indoor
ここで、ホットガス直列除湿暖房モードでは、ホットガス除湿暖房モードと同様に、室内蒸発器18の着霜を招くことなく、加熱部にて空気の温度を所望の温度に再加熱することができるように、圧縮機11の冷媒吐出能力を調整しなければならない。
Here, in the hot gas series dehumidifying heating mode, as in the hot gas dehumidifying heating mode, the temperature of the air can be reheated to a desired temperature in the heating section without causing frost formation on the
さらに、本実施形態の単独ホットガス直列除湿暖房モードでは、バイパス通路21cを介して、比較的エンタルピの高い冷媒を第6三方継手12fへ流入させている。これによれば、単独ホットガス直列除湿暖房モードと同様に、圧縮機11の冷媒吐出能力を増加させても、室内蒸発器18の着霜を招くことなく、水冷媒熱交換器13にて吐出冷媒から空気へ放熱される放熱量を増大させることができる。
Furthermore, in the independent hot gas series dehumidification/heating mode of this embodiment, a refrigerant with relatively high enthalpy is made to flow into the sixth three-way joint 12f via the
その結果、単独ホットガス直列除湿暖房モードでは、直列除湿暖房モードよりも高い加熱能力で空気を加熱することができる。 As a result, in the single hot gas series dehumidifying and heating mode, air can be heated with a higher heating capacity than in the series dehumidifying and heating mode.
(f-2)冷却ホットガス直列除湿暖房モード
冷却ホットガス直列除湿暖房モードでは、単独ホットガス直列除湿暖房モードに対して、制御装置60が、予め定めた基準圧送能力を発揮するように、低温側ポンプ41を作動させる。このため、冷却ホットガス直列除湿暖房モードの冷凍サイクル10では、チラー20へ流入した冷媒が低温側熱媒体から吸熱する。これにより、低温側熱媒体が冷却される。その他の作動は、単独ホットガス直列除湿暖房モードと同様である。
(f-2) Cooling hot gas series dehumidifying heating mode In the cooling hot gas series dehumidifying heating mode, the
従って、冷却ホットガス直列除湿暖房モードでは、単独ホットガス直列除湿暖房モードと同様に、直列除湿暖房モードよりも高い加熱能力で空気を加熱して、車室内の除湿暖房を実現することができる。さらに、冷却ホットガス除湿暖房モードの低温側熱媒体回路40では、チラー20にて冷却された低温側熱媒体がバッテリ70の冷却水通路70aを流通する。これにより、バッテリ70を冷却することができる。
Therefore, in the cooling hot gas series dehumidifying and heating mode, similarly to the single hot gas series dehumidifying and heating mode, air can be heated with a higher heating capacity than in the series dehumidifying and heating mode, and dehumidifying and heating in the vehicle interior can be realized. Further, in the low temperature side
以上の如く、本実施形態の車両用空調装置1では、運転モードを切り替えることによって、車室内の快適な空調、および車載機器であるバッテリ70の適切な温度調整を行うことができる。
As described above, in the
上述の各運転モードにおける、各圧力センサの信頼性判定について説明する。制御装置60は、冷凍サイクル10の運転中に各圧力センサのうち2つの圧力センサの検出値を監視することで2つの圧力センサの信頼性を判定する。すなわち、2つの圧力センサのうち少なくとも一方が故障している可能性があるか否かを判定する。したがって、制御装置60は、圧力センサの検出値の信頼性を判定する判定部である。
The reliability determination of each pressure sensor in each of the above-mentioned operation modes will be explained. The
まず、吐出冷媒圧力センサ62aおよび室外器冷媒圧力センサ62bの信頼性判定について説明する。吐出冷媒圧力センサ62aおよび室外器冷媒圧力センサ62bは、暖房用膨張弁14aの入口出口間の差圧から監視される。暖房用膨張弁14aの入口出口間の差圧とは、暖房用膨張弁14aの冷媒入口側の冷媒圧力から暖房用膨張弁14aの冷媒出口側の冷媒圧力を減じた圧力差のことである。
First, reliability determination of the discharge
制御装置60は、吐出冷媒圧力センサ62aが検出した吐出冷媒圧力Pdから室外器冷媒圧力センサ62bが検出した室外器側冷媒圧力P2を減じた差圧の値が、暖房用膨張弁14aの入口出口間の差圧の値に近い場合、吐出冷媒圧力センサ62aおよび室外器冷媒圧力センサ62bが信頼できると判断する。
The
制御装置60は、吐出冷媒圧力センサ62aが検出した吐出冷媒圧力Pdから室外器冷媒圧力センサ62bが検出した室外器側冷媒圧力P2を減じた差圧の値が、暖房用膨張弁14aの入口出口間の差圧の値から大きく乖離している場合、吐出冷媒圧力センサ62aおよび室外器冷媒圧力センサ62bのうち少なくとも一方の圧力センサが信頼できない、すなわち吐出冷媒圧力センサ62aおよび室外器冷媒圧力センサ62bのうち少なくとも一方の圧力センサが故障している可能性が高いと判断する。
The
制御装置60は、暖房用膨張弁14aの弁体を変位させる電動アクチュエータの消費電力値に基づいて、図5に示す特性図を用いて、暖房用膨張弁14aの入口出口間の差圧を推定する。
The
図5に示す特性図について説明する。図6に示すように、暖房用膨張弁14aの弁体の入口側と出口側の圧力差と、電動アクチュエータに掛かるトルクは比例関係にある。
The characteristic diagram shown in FIG. 5 will be explained. As shown in FIG. 6, there is a proportional relationship between the pressure difference between the inlet side and the outlet side of the valve body of the
これは、「弁体が受ける力=受圧面積×圧力差」の関係があること、回転・直動変換機構における力とトルクとの関係が比例関係にあること、および電動アクチュエータと繋がる減速機構の入出力トルクの関係が比例関係にあることから言える。 This is because there is a relationship of "force received by the valve body = pressure receiving area x pressure difference", the relationship between force and torque in the rotation/linear conversion mechanism is proportional, and the reduction mechanism connected to the electric actuator. This can be said because the relationship between input and output torque is proportional.
暖房用膨張弁14aにおいて、減速機構および回転直動変換機構(以下、動力伝達機構と言う。)への冷媒の侵入を防止する間にシール部材が設けられていない場合、動力伝達機構に冷凍機油が侵入する。図6中の一点鎖線に示すように、冷凍機油が高温になるほど動力伝達機構の摩擦が低下する特性となる。動力伝達機構が冷媒に漬からないようにシール部材が設けられている場合はこの特性の軽減が可能となる。磁気ギア等の非接触型の減速・伝達機構が備えられている場合もこの特性の軽減が可能となる。
In the
図7に示すように、電動アクチュエータのトルクと電流は比例関係にある。これはブラシレスモータの特性によるものである。モータの発生トルクは、温度が高いほど永久磁石の減磁の影響を受けることで低下する特性がある。 As shown in FIG. 7, the torque and current of the electric actuator are in a proportional relationship. This is due to the characteristics of brushless motors. The torque generated by the motor has a characteristic that the higher the temperature, the lower the torque is due to the effect of demagnetization of the permanent magnet.
図6~7に示した2つの関係性から、図5に示す特性図を用いて、モータ電動アクチュエータの消費電力値に基づいて暖房用膨張弁14aの入口出口間の差圧を推定できる。
From the two relationships shown in FIGS. 6 and 7 and the characteristic diagram shown in FIG. 5, the differential pressure between the inlet and outlet of the
動力伝達機構の構造にも依存するが、高温による摩擦低減効果と、高温による減磁によるトルク低下とが相殺し、温度による弁差圧の推定誤差は軽減される(図5中の一点鎖線を参照)。誤差を限りなく小さくする場合、温度による減磁によるトルク低減効果と、動力伝達機構の摩擦増加量を事前に計測することで補正する対応も可能である。 Although it depends on the structure of the power transmission mechanism, the friction reduction effect due to high temperature and the torque reduction due to demagnetization due to high temperature cancel each other out, and the error in estimating the valve differential pressure due to temperature is reduced. reference). If the error is to be made as small as possible, it is also possible to correct it by measuring in advance the torque reduction effect due to demagnetization caused by temperature and the amount of friction increase in the power transmission mechanism.
暖房用膨張弁14aの入口出口間の差圧を推定する際の、暖房用膨張弁14aの電動アクチュエータの消費電力値の取得方法について説明する。制御装置60が、冷凍サイクル10の制御のために暖房用膨張弁14aの電動アクチュエータを作動させる場合、電動アクチュエータのロータの目標位置に対する現在のロータの位置との偏差に対し、偏差をなくすように電動アクチュエータの通電制御を行う。このときに必要な電流値の平均値を電動アクチュエータの消費電力値として取得する。このときに必要な電流値の平均値が電動アクチュエータのトルクと比例関係にあるからである。
A method for acquiring the power consumption value of the electric actuator of the
一方、制御装置60が、冷凍サイクル10の制御のために暖房用膨張弁14aの電動アクチュエータを作動させる必要がない場合、暖房用膨張弁14aの入口出口間の差圧を推定するために、暖房用膨張弁14aの電動アクチュエータを必要最小限だけ作動させるように電動アクチュエータの通電制御を行う。このときに必要な電流値の平均値を電動アクチュエータの消費電力値として取得する。
On the other hand, if the
電動アクチュエータの通電制御で使われる電流波形のうち、最大値やデューティ比等の値から、電動アクチュエータの消費電力値を推定して取得してもよい。 The power consumption value of the electric actuator may be estimated and acquired from values such as the maximum value and duty ratio of the current waveform used in the energization control of the electric actuator.
制御装置60は、このように取得した電動アクチュエータの消費電力値に基づいて、暖房用膨張弁14aの入口出口間の差圧を推定する。
The
電動アクチュエータのコイルに与えられる電流の目標値はフィードバックループによって決定されるが、電動アクチュエータのロータに繋がれる弁機構の負荷トルクが高いほど、同一電流時のロータ移動位置および速度が遅れる傾向となり、目標位置に戻すために必要な制御電流値が増えていく特性がある。 The target value of the current applied to the coil of the electric actuator is determined by a feedback loop, but the higher the load torque of the valve mechanism connected to the rotor of the electric actuator, the slower the rotor movement position and speed at the same current tend to be. There is a characteristic that the control current value required to return to the target position increases.
本実施形態では、弁の駆動負荷(換言すれば電動アクチュエータのロータ負荷トルク)がインバータで制御するコイル電流に比例するという特性に着目し、インバータで制御している電流の作用電流値の情報を元に、弁の駆動負荷を逆算していく。 In this embodiment, we focus on the characteristic that the driving load of the valve (in other words, the rotor load torque of the electric actuator) is proportional to the coil current controlled by the inverter, and use information about the working current value of the current controlled by the inverter. First, calculate the driving load of the valve.
弁の入口出口間の差圧をdPとし、弁の受圧面積をAとしたとき、弁の駆動負荷は、dP×Aに紐づく関係性がある。「圧力の次元=力/面積」であるため、駆動負荷はdP×Aに比例するからである。 When the pressure difference between the inlet and outlet of the valve is dP, and the pressure receiving area of the valve is A, the driving load of the valve has a relationship of dP×A. This is because "dimension of pressure=force/area", so the driving load is proportional to dP×A.
弁の駆動負荷は、差圧による弁体の加重と、減速機構や回転直線動作変換機構等の機械的な動力伝達部分の摩擦との合計値となり、これが電動アクチュエータの作動トルクとなる。 The driving load of the valve is the sum of the load on the valve body due to the differential pressure and the friction of mechanical power transmission parts such as the reduction mechanism and the rotational linear motion conversion mechanism, and this becomes the operating torque of the electric actuator.
弁の駆動負荷弁負荷がdP×Aに比例するという関係から、弁の入口出口間の差圧dPが「弁の駆動負荷/A」に比例するという関係が言える。弁体の受圧面積は弁の構造から容易に求められるし、実験的にも求められる。 Valve driving load From the relationship that the valve load is proportional to dP×A, it can be said that the differential pressure dP between the inlet and outlet of the valve is proportional to "valve driving load/A." The pressure receiving area of the valve body can be easily determined from the structure of the valve, and can also be determined experimentally.
したがって、作動電流から弁の駆動負荷を演算すれば、「弁の駆動負荷/A」を演算でき、弁の入口出口間の差圧dPを推定できる。 Therefore, by calculating the driving load of the valve from the operating current, "valve driving load/A" can be calculated, and the differential pressure dP between the inlet and outlet of the valve can be estimated.
次に、吐出冷媒圧力センサ62aおよび蒸発器冷媒圧力センサ62cの信頼性判定について説明する。吐出冷媒圧力センサ62aおよび蒸発器冷媒圧力センサ62cは、暖房用膨張弁14aの入口出口間の差圧と、冷房用膨張弁14bの入口出口間の差圧と、室内蒸発器18における圧力損失との合計値から監視される。
Next, reliability determination of the discharge
冷房用膨張弁14bの入口出口間の差圧は、暖房用膨張弁14aの入口出口間の差圧の推定方法と同様の方法で推定できる。
The pressure difference between the inlet and outlet of the cooling
室内蒸発器18における圧力損失は、室内蒸発器18における冷媒流量から推定できる。室内蒸発器18における冷媒流量は、圧縮機11の吐出冷媒流量に、冷房用膨張弁14bと冷却用膨張弁14cとの開口面積比を掛け合わせることで推定できる。圧縮機11の吐出冷媒流量は、制御装置60から圧縮機11に出力される制御信号から推定できる。冷房用膨張弁14bの開口面積は、制御装置60から冷房用膨張弁14bに出力される制御信号から推定できる。冷却用膨張弁14cの開口面積は、制御装置60から冷却用膨張弁14cに出力される制御信号から推定できる。
The pressure loss in the
制御装置60は、吐出冷媒圧力センサ62aが検出した吐出冷媒圧力Pdから蒸発器冷媒圧力センサ62cが検出した蒸発器冷媒圧力Peを減じた差圧の値が、暖房用膨張弁14aの入口出口間の差圧と、冷房用膨張弁14bの入口出口間の差圧と、室内蒸発器18における圧力損失との合計値に近い場合、吐出冷媒圧力センサ62aおよび蒸発器冷媒圧力センサ62cが信頼できると判断する。
The
制御装置60は、吐出冷媒圧力センサ62aが検出した吐出冷媒圧力Pdから蒸発器冷媒圧力センサ62cが検出した蒸発器冷媒圧力Peを減じた差圧の値が、暖房用膨張弁14aの入口出口間の差圧と、冷房用膨張弁14bの入口出口間の差圧と、室内蒸発器18における圧力損失との合計値から大きく乖離している場合、吐出冷媒圧力センサ62aおよび蒸発器冷媒圧力センサ62cのうち少なくとも一方の圧力センサが信頼できない、すなわち吐出冷媒圧力センサ62aおよび蒸発器冷媒圧力センサ62cのうち少なくとも一方の圧力センサが故障している可能性が高いと判断する。
The
次に、吐出冷媒圧力センサ62aおよびチラー冷媒圧力センサ62dの信頼性判定について説明する。吐出冷媒圧力センサ62aおよびチラー冷媒圧力センサ62dは、暖房用膨張弁14aの入口出口間の差圧と、冷却用膨張弁14cの入口出口間の差圧と、チラー20における圧力損失との合計値から監視される。
Next, reliability determination of the discharge
冷却用膨張弁14cの入口出口間の差圧は、暖房用膨張弁14aの入口出口間の差圧の推定方法と同様の方法で推定できる。
The pressure difference between the inlet and outlet of the cooling
チラー20における圧力損失は、チラー20における冷媒流量から推定できる。チラー20における冷媒流量は、圧縮機11の吐出冷媒流量に、冷却用膨張弁14cと冷房用膨張弁14bとの開口面積比を掛け合わせることで推定できる。
The pressure loss in the
制御装置60は、吐出冷媒圧力センサ62aが検出した吐出冷媒圧力Pdからチラー冷媒圧力センサ62dが検出したチラー冷媒圧力Pcを減じた差圧の値が、暖房用膨張弁14aの入口出口間の差圧と、冷房用膨張弁14bの入口出口間の差圧とチラー20における圧力損失との合計値に近い場合、吐出冷媒圧力センサ62aおよびチラー冷媒圧力センサ62dが信頼できると判断する。
The
制御装置60は、吐出冷媒圧力センサ62aが検出した吐出冷媒圧力Pdからチラー冷媒圧力センサ62dが検出したチラー冷媒圧力Pcを減じた差圧の値が、暖房用膨張弁14aの入口出口間の差圧と、冷房用膨張弁14bの入口出口間の差圧と、チラー20における圧力損失との合計値から大きく乖離している場合、吐出冷媒圧力センサ62aおよびチラー冷媒圧力センサ62dのうち少なくとも一方の圧力センサが信頼できない、すなわち吐出冷媒圧力センサ62aおよびチラー冷媒圧力センサ62dのうち少なくとも一方の圧力センサが故障している可能性が高いと判断する。
The
次に、吐出冷媒圧力センサ62aおよび吸入冷媒圧力センサ62eの信頼性判定について説明する。吐出冷媒圧力センサ62aおよび吸入冷媒圧力センサ62eは、バイパス流量調整弁14dが開弁されている場合、バイパス流量調整弁14dの入口出口間の差圧から監視される。
Next, reliability determination of the discharge
バイパス流量調整弁14dの入口出口間の差圧は、暖房用膨張弁14aの入口出口間の差圧の推定方法と同様の方法で推定できる。
The pressure difference between the inlet and outlet of the bypass flow
制御装置60は、吐出冷媒圧力センサ62aが検出した吐出冷媒圧力Pdから吸入冷媒圧力センサ62eが検出した吸入冷媒圧力Psを減じた差圧の値がバイパス流量調整弁14dの入口出口間の差圧に近い場合、吐出冷媒圧力センサ62aおよび吸入冷媒圧力センサ62eが信頼できると判断する。
The
制御装置60は、吐出冷媒圧力センサ62aが検出した吐出冷媒圧力Pdから吸入冷媒圧力センサ62eが検出した吸入冷媒圧力Psを減じた差圧の値がバイパス流量調整弁14dの入口出口間の差圧から大きく乖離している場合、吐出冷媒圧力センサ62aおよび吸入冷媒圧力センサ62eのうち少なくとも一方の圧力センサが信頼できない、すなわち吐出冷媒圧力センサ62aおよび吸入冷媒圧力センサ62eのうち少なくとも一方の圧力センサが故障している可能性が高いと判断する。
The
次に、室外器冷媒圧力センサ62bおよび蒸発器冷媒圧力センサ62cの信頼性判定について説明する。室外器冷媒圧力センサ62bおよび蒸発器冷媒圧力センサ62cは、冷房用膨張弁14bの入口出口間の差圧と、室内蒸発器18における圧力損失との合計値から監視される。
Next, reliability determination of the outdoor unit
制御装置60は、室外器冷媒圧力センサ62bが検出した室外器側冷媒圧力P2から蒸発器冷媒圧力センサ62cが検出した蒸発器冷媒圧力Peを減じた差圧の値が、冷房用膨張弁14bの入口出口間の差圧と、室内蒸発器18における圧力損失との合計値に近い場合、室外器冷媒圧力センサ62bおよび蒸発器冷媒圧力センサ62cが信頼できると判断する。
The
制御装置60は、室外器冷媒圧力センサ62bが検出した室外器側冷媒圧力P2から蒸発器冷媒圧力センサ62cが検出した蒸発器冷媒圧力Peを減じた差圧の値が、冷房用膨張弁14bの入口出口間の差圧と、室内蒸発器18における圧力損失との合計値から大きく乖離している場合、室外器冷媒圧力センサ62bおよび蒸発器冷媒圧力センサ62cのうち少なくとも一方の圧力センサが信頼できない、すなわち室外器冷媒圧力センサ62bおよび蒸発器冷媒圧力センサ62cのうち少なくとも一方の圧力センサが故障している可能性が高いと判断する。
The
次に、室外器冷媒圧力センサ62bおよび蒸発器冷媒圧力センサ62cの信頼性判定について説明する。室外器冷媒圧力センサ62bおよび蒸発器冷媒圧力センサ62cは、冷房用膨張弁14bが閉じられている場合、暖房用開閉弁22bの入口出口間の差圧と、蒸発圧力調整弁14eの入口出口間の差圧との合計値から監視される。
Next, reliability determination of the outdoor unit
暖房用開閉弁22bの入口出口間の差圧および蒸発圧力調整弁14eの入口出口間の差圧は、暖房用膨張弁14aの入口出口間の差圧の推定方法と同様の方法で推定できる。
The differential pressure between the inlet and outlet of the heating on-off
制御装置60は、室外器冷媒圧力センサ62bが検出した室外器側冷媒圧力P2から蒸発器冷媒圧力センサ62cが検出した蒸発器冷媒圧力Peを減じた差圧の値が、暖房用開閉弁22bの入口出口間の差圧と、蒸発圧力調整弁14eの入口出口間の差圧との合計値に近い場合、室外器冷媒圧力センサ62bおよび蒸発器冷媒圧力センサ62cが信頼できると判断する。
The
制御装置60は、室外器冷媒圧力センサ62bが検出した室外器側冷媒圧力P2から蒸発器冷媒圧力センサ62cが検出した蒸発器冷媒圧力Peを減じた差圧の値が、暖房用開閉弁22bの入口出口間の差圧と、蒸発圧力調整弁14eの入口出口間の差圧との合計値から大きく乖離している場合、室外器冷媒圧力センサ62bおよび蒸発器冷媒圧力センサ62cのうち少なくとも一方の圧力センサが信頼できない、すなわち室外器冷媒圧力センサ62bおよび蒸発器冷媒圧力センサ62cのうち少なくとも一方の圧力センサが故障している可能性が高いと判断する。
The
次に、室外器冷媒圧力センサ62bおよびチラー冷媒圧力センサ62dの信頼性判定について説明する。室外器冷媒圧力センサ62bおよびチラー冷媒圧力センサ62dは、冷却用膨張弁14cの入口出口間の差圧と、チラー20における圧力損失との合計値から監視される。
Next, reliability determination of the outdoor unit
制御装置60は、室外器冷媒圧力センサ62bが検出した室外器側冷媒圧力P2からチラー冷媒圧力センサ62dが検出したチラー冷媒圧力Pcを減じた差圧の値が、暖房用開閉弁22bの入口出口間の差圧と、蒸発圧力調整弁14eの入口出口間の差圧との合計値に近い場合、室外器冷媒圧力センサ62bおよびチラー冷媒圧力センサ62dが信頼できると判断する。
The
制御装置60は、室外器冷媒圧力センサ62bが検出した室外器側冷媒圧力P2からチラー冷媒圧力センサ62dが検出したチラー冷媒圧力Pcを減じた差圧の値が冷却用膨張弁14cの入口出口間の差圧と、チラー20における圧力損失との合計値から大きく乖離している場合、室外器冷媒圧力センサ62bおよびチラー冷媒圧力センサ62dのうち少なくとも一方の圧力センサが信頼できない、すなわち室外器冷媒圧力センサ62bおよびチラー冷媒圧力センサ62dのうち少なくとも一方の圧力センサが故障している可能性が高いと判断する。
The
室外器冷媒圧力センサ62bおよびチラー冷媒圧力センサ62dは、冷却用膨張弁14cが閉じられている場合、暖房用開閉弁22bの入口出口間の差圧の値から監視される。
The outdoor unit
制御装置60は、室外器冷媒圧力センサ62bが検出した室外器側冷媒圧力P2からチラー冷媒圧力センサ62dが検出したチラー冷媒圧力Pcを減じた差圧の値が、暖房用開閉弁22bの入口出口間の差圧の値に近い場合、室外器冷媒圧力センサ62bおよびチラー冷媒圧力センサ62dが信頼できると判断する。
The
制御装置60は、室外器冷媒圧力センサ62bが検出した室外器側冷媒圧力P2からチラー冷媒圧力センサ62dが検出したチラー冷媒圧力Pcを減じた差圧の値が、暖房用開閉弁22bの入口出口間の差圧の値から大きく乖離している場合、室外器冷媒圧力センサ62bおよびチラー冷媒圧力センサ62dのうち少なくとも一方の圧力センサが信頼できない、すなわち室外器冷媒圧力センサ62bおよびチラー冷媒圧力センサ62dのうち少なくとも一方の圧力センサが故障している可能性が高いと判断する。
The
次に、室外器冷媒圧力センサ62bおよび吸入冷媒圧力センサ62eの信頼性判定について説明する。室外器冷媒圧力センサ62bおよび吸入冷媒圧力センサ62eは、バイパス流量調整弁14dが開弁されている場合、バイパス流量調整弁14dの入口出口間の差圧の値から監視される。
Next, reliability determination of the outdoor unit
バイパス流量調整弁14dの入口出口間の差圧は、暖房用膨張弁14aの入口出口間の差圧の推定方法と同様の方法で推定できる。
The pressure difference between the inlet and outlet of the bypass flow
制御装置60は、室外器冷媒圧力センサ62bが検出した室外器側冷媒圧力P2から吸入冷媒圧力センサ62eが検出した吸入冷媒圧力Psを減じた差圧の値がバイパス流量調整弁14dの入口出口間の差圧の値に近い場合、室外器冷媒圧力センサ62bおよび吸入冷媒圧力センサ62eが信頼できると判断する。
The
制御装置60は、室外器冷媒圧力センサ62bが検出した室外器側冷媒圧力P2から吸入冷媒圧力センサ62eが検出した吸入冷媒圧力Psを減じた差圧の値がバイパス流量調整弁14dの入口出口間の差圧の値から大きく乖離している場合、室外器冷媒圧力センサ62bおよび吸入冷媒圧力センサ62eのうち少なくとも一方の圧力センサが信頼できない、すなわち室外器冷媒圧力センサ62bおよび吸入冷媒圧力センサ62eのうち少なくとも一方の圧力センサが故障している可能性が高いと判断する。
The
室外器冷媒圧力センサ62bおよび吸入冷媒圧力センサ62eは、冷房用膨張弁14bが開弁されている場合、冷房用膨張弁14bの入口出口間の差圧と蒸発圧力調整弁14eの入口出口間の差圧との合計値から監視される。
When the cooling
制御装置60は、室外器冷媒圧力センサ62bが検出した室外器側冷媒圧力P2から吸入冷媒圧力センサ62eが検出した吸入冷媒圧力Psを減じた差圧の値が、冷房用膨張弁14bの入口出口間の差圧と蒸発圧力調整弁14eの入口出口間の差圧との合計値に近い場合、室外器冷媒圧力センサ62bおよび吸入冷媒圧力センサ62eが信頼できると判断する。
The
制御装置60は、室外器冷媒圧力センサ62bが検出した室外器側冷媒圧力P2から吸入冷媒圧力センサ62eが検出した吸入冷媒圧力Psを減じた差圧の値が、冷房用膨張弁14bの入口出口間の差圧と蒸発圧力調整弁14eの入口出口間の差圧との合計値から大きく乖離している場合、室外器冷媒圧力センサ62bおよび吸入冷媒圧力センサ62eのうち少なくとも一方の圧力センサが信頼できない、すなわち室外器冷媒圧力センサ62bおよび吸入冷媒圧力センサ62eのうち少なくとも一方の圧力センサが故障している可能性が高いと判断する。
The
室外器冷媒圧力センサ62bおよび吸入冷媒圧力センサ62eは、冷却用膨張弁14cが開弁されている場合、冷却用膨張弁14cの入口出口間の差圧の値から監視される。
The outdoor unit
制御装置60は、室外器冷媒圧力センサ62bが検出した室外器側冷媒圧力P2から吸入冷媒圧力センサ62eが検出した吸入冷媒圧力Psを減じた差圧の値が、冷却用膨張弁14cの入口出口間の差圧の値に近い場合、室外器冷媒圧力センサ62bおよび吸入冷媒圧力センサ62eが信頼できると判断する。
The
制御装置60は、室外器冷媒圧力センサ62bが検出した室外器側冷媒圧力P2から吸入冷媒圧力センサ62eが検出した吸入冷媒圧力Psを減じた差圧の値が、冷却用膨張弁14cの入口出口間の差圧の値から大きく乖離している場合、室外器冷媒圧力センサ62bおよび吸入冷媒圧力センサ62eのうち少なくとも一方の圧力センサが信頼できない、すなわち室外器冷媒圧力センサ62bおよび吸入冷媒圧力センサ62eのうち少なくとも一方の圧力センサが故障している可能性が高いと判断する。
The
次に、蒸発器冷媒圧力センサ62cおよびチラー冷媒圧力センサ62dの信頼性判定について説明する。蒸発器冷媒圧力センサ62cおよびチラー冷媒圧力センサ62dは、蒸発圧力調整弁14eの入口出口間の差圧の値から監視される。
Next, reliability determination of the evaporator
制御装置60は、蒸発器冷媒圧力センサ62cが検出した蒸発器冷媒圧力Peからチラー冷媒圧力センサ62dが検出したチラー冷媒圧力Pcを減じた差圧の値が蒸発圧力調整弁14eの入口出口間の差圧の値に近い場合、蒸発器冷媒圧力センサ62cおよびチラー冷媒圧力センサ62dが信頼できると判断する。
The
制御装置60は、蒸発器冷媒圧力センサ62cが検出した蒸発器冷媒圧力Peからチラー冷媒圧力センサ62dが検出したチラー冷媒圧力Pcを減じた差圧の値が蒸発圧力調整弁14eの入口出口間の差圧の値から大きく乖離している場合、蒸発器冷媒圧力センサ62cおよびチラー冷媒圧力センサ62dのうち少なくとも一方の圧力センサが信頼できない、すなわち蒸発器冷媒圧力センサ62cおよびチラー冷媒圧力センサ62dのうち少なくとも一方の圧力センサが故障している可能性が高いと判断する。
The
次に、蒸発器冷媒圧力センサ62cおよび吸入冷媒圧力センサ62eの信頼性判定について説明する。蒸発器冷媒圧力センサ62cおよび吸入冷媒圧力センサ62eは、蒸発圧力調整弁14eの入口出口間の差圧の値から監視される。
Next, reliability determination of the evaporator
制御装置60は、蒸発器冷媒圧力センサ62cが検出した蒸発器冷媒圧力Peから吸入冷媒圧力センサ62eが検出した吸入冷媒圧力Psを減じた差圧の値が蒸発圧力調整弁14eの入口出口間の差圧の値に近い場合、蒸発器冷媒圧力センサ62cおよび吸入冷媒圧力センサ62eが信頼できると判断する。
The
制御装置60は、蒸発器冷媒圧力センサ62cが検出した蒸発器冷媒圧力Peから吸入冷媒圧力センサ62eが検出した吸入冷媒圧力Psを減じた差圧の値が蒸発圧力調整弁14eの入口出口間の差圧の値から大きく乖離している場合、蒸発器冷媒圧力センサ62cおよび吸入冷媒圧力センサ62eのうち少なくとも一方の圧力センサが信頼できない、すなわち蒸発器冷媒圧力センサ62cおよび吸入冷媒圧力センサ62eのうち少なくとも一方の圧力センサが故障している可能性が高いと判断する。
The
次に、チラー冷媒圧力センサ62dおよび吸入冷媒圧力センサ62eの信頼性判定について説明する。チラー冷媒圧力センサ62dおよび吸入冷媒圧力センサ62eは、お互いの検出値から監視される。
Next, reliability determination of the chiller
制御装置60は、チラー冷媒圧力センサ62dが検出したチラー冷媒圧力Pcの値と吸入冷媒圧力センサ62eが検出した吸入冷媒圧力Psの値とが近い場合、チラー冷媒圧力センサ62dおよび吸入冷媒圧力センサ62eが信頼できると判断する。
When the value of the chiller refrigerant pressure Pc detected by the chiller
制御装置60は、チラー冷媒圧力センサ62dが検出したチラー冷媒圧力Pcの値と吸入冷媒圧力センサ62eが検出した吸入冷媒圧力Psの値とが大きく乖離している場合、チラー冷媒圧力センサ62dおよび吸入冷媒圧力センサ62eのうち少なくとも一方の圧力センサが信頼できない、すなわちチラー冷媒圧力センサ62dおよび吸入冷媒圧力センサ62eのうち少なくとも一方の圧力センサが故障している可能性が高いと判断する。
When the value of the chiller refrigerant pressure Pc detected by the chiller
以上の説明からわかるように、膨張弁等の上流側にある圧力センサ(換言すれば上流側圧力センサ)と膨張弁等の下流側にある圧力センサ(換言すれば下流側圧力センサ)の検出圧力値の差が、その2つの圧力センサの間にある膨張弁等の入口出口間の差圧とその2つの圧力センサの間にある熱交換器等の圧力損失との合計値に近いか否かによって、その2つの圧力センサが信頼できるか否かが判断できる。 As can be seen from the above explanation, the pressure detected by the pressure sensor on the upstream side of the expansion valve etc. (in other words, the upstream pressure sensor) and the pressure sensor on the downstream side of the expansion valve etc. (in other words, the downstream pressure sensor) Whether the difference in value is close to the total value of the differential pressure between the inlet and outlet of the expansion valve, etc. between the two pressure sensors, and the pressure loss of the heat exchanger, etc. between the two pressure sensors. It can be determined whether the two pressure sensors are reliable or not.
2つの圧力センサのうち少なくとも1つの圧力センサが信頼できないと判定された場合、制御装置60は、例えば圧縮機11を停止させるとともに、異常状態を知らせるインジケータ点灯を行ったり、車両の故障診断装置へ故障情報を送信したりする。
If it is determined that at least one of the two pressure sensors is unreliable, the
本実施形態では、制御装置60は、2つの圧力センサの間にある電気式膨張弁の作動電流から電気式膨張弁の冷媒入口出口間の差圧を推定し、電気式膨張弁の冷媒入口出口間の差圧に基づいて2つの圧力センサの検出値の信頼性を判定する。
In this embodiment, the
これによると、電気式膨張弁の冷媒入口出口間の差圧に基づいて2つの圧力センサの検出値の信頼性を判定するので、圧縮機稼働時に2つの圧力センサの検出値の信頼性を判定できる。 According to this, the reliability of the detection values of the two pressure sensors is determined based on the differential pressure between the refrigerant inlet and outlet of the electric expansion valve, so the reliability of the detection values of the two pressure sensors is determined when the compressor is operating. can.
本実施形態では、制御装置60は、電気式膨張弁の作動電流が大きいほど、電気式膨張弁の冷媒入口出口間の差圧が大きいと推定する。これによると、弁の駆動負荷が作動電流に比例するという特性を利用して電気式膨張弁の冷媒入口出口間の差圧を適切に推定できる。
In this embodiment, the
本実施形態では、制御装置60は、2つの圧力センサのうち少なくとも一方の検出値の信頼性がないと判定した場合、圧縮機11の作動を停止する。これにより、圧力センサの検出値の信頼性がない場合に冷凍サイクル10が異常な作動をすることを回避できる。
In this embodiment, the
(第2実施形態)
上記実施形態では、膨張弁等の入口出口間の差圧を用いて各圧力センサの信頼性を判定するが、本実施形態では、所定の圧力センサによる検出値と膨張弁等の入口出口間の差圧とを用いて、上記実施形態における他の圧力センサの冷媒検出値に相当する冷媒圧力値を推定することで圧力センサの個数を削減する。
(Second embodiment)
In the above embodiment, the reliability of each pressure sensor is determined using the differential pressure between the inlet and outlet of the expansion valve, etc., but in this embodiment, the difference between the detected value by a predetermined pressure sensor and the inlet and outlet of the expansion valve, etc. The number of pressure sensors is reduced by estimating a refrigerant pressure value corresponding to the refrigerant detection value of the other pressure sensor in the above embodiment using the differential pressure.
以下では、検出値を利用する圧力センサと削減する圧力センサとの組み合わせの例として第1~10実施例を説明する。 In the following, first to tenth embodiments will be described as examples of combinations of pressure sensors that use detected values and pressure sensors that reduce the number of detected values.
(第1実施例)
本実施例では、吐出冷媒圧力センサ62aによる検出値と暖房用膨張弁14aの入口出口間の差圧とを用いて室外器冷媒圧力センサ62bを削減する。
(First example)
In this embodiment, the outdoor unit
すなわち、室外器冷媒圧力センサ62bの検出値に相当する冷媒圧力値を、吐出冷媒圧力センサ62aによる検出値と暖房用膨張弁14aの入口出口間の差圧とを用いて推定する。
That is, the refrigerant pressure value corresponding to the value detected by the outdoor unit
具体的には、吐出冷媒圧力センサ62aによる検出値と、暖房用膨張弁14aの入口出口間の差圧と、水冷媒熱交換器13および室外熱交換器15の圧力損失の合計値が、室外器冷媒圧力センサ62bの検出値に相当する冷媒圧力値であると推定する。
Specifically, the total value of the detected value by the discharge
暖房用膨張弁14aが閉じられる運転モードの場合、室外熱交換器15の周囲温度に相当する冷媒の飽和圧力値が、室外器冷媒圧力センサ62bの検出値に相当する冷媒圧力値であると推定する。
In the case of the operation mode in which the
(第2実施例)
本実施例では、吐出冷媒圧力センサ62aによる検出値と暖房用膨張弁14aおよび冷房用膨張弁14bの入口出口間の差圧とを用いて蒸発器冷媒圧力センサ62cを削減する。
(Second example)
In this embodiment, the evaporator
すなわち、蒸発器冷媒圧力センサ62cの検出値に相当する冷媒圧力値を、吐出冷媒圧力センサ62aによる検出値と暖房用膨張弁14aおよび冷房用膨張弁14bの入口出口間の差圧とを用いて推定する。
That is, the refrigerant pressure value corresponding to the detection value of the evaporator
具体的には、吐出冷媒圧力センサ62aによる検出値と、暖房用膨張弁14aおよび冷房用膨張弁14bの入口出口間の差圧と、水冷媒熱交換器13、室外熱交換器15および室内蒸発器18の圧力損失の合計値が、蒸発器冷媒圧力センサ62cの検出値に相当する冷媒圧力値であると推定する。
Specifically, the detected value by the discharge
室内蒸発器18の圧力損失は、第5三方継手12eに流入する冷媒流量に、冷房用膨張弁14bと冷却用膨張弁14cとの開口面積比を掛け合わせることで推定できる。第5三方継手12eに流入する冷媒流量は、圧縮機11の吐出冷媒流量から推定できる。
The pressure loss of the
バイパス流量調整弁14dが開かれる運転モードの場合、吐出冷媒圧力センサ62aによる検出値と、バイパス流量調整弁14dおよび蒸発圧力調整弁14eの入口出口間の差圧との合計値が、蒸発器冷媒圧力センサ62cの検出値に相当する冷媒圧力値であると推定する。
In the operation mode in which the bypass flow
(第3実施例)
本実施例では、吐出冷媒圧力センサ62aによる検出値と暖房用膨張弁14aおよび冷却用膨張弁14cの入口出口間の差圧とを用いてチラー冷媒圧力センサ62dを削減する。
(Third example)
In this embodiment, the chiller
すなわち、チラー冷媒圧力センサ62dの検出値に相当する冷媒圧力値を、吐出冷媒圧力センサ62aによる検出値と暖房用膨張弁14aおよび冷却用膨張弁14cの入口出口間の差圧とを用いて推定する。
That is, the refrigerant pressure value corresponding to the detected value of the chiller
具体的には、吐出冷媒圧力センサ62aによる検出値と、暖房用膨張弁14aおよび冷却用膨張弁14cの入口出口間の差圧と、水冷媒熱交換器13、室外熱交換器15およびチラー20の圧力損失の合計値が、チラー冷媒圧力センサ62dの検出値に相当する冷媒圧力値であると推定する。
Specifically, the detected value by the discharge
チラー20の圧力損失は、第5三方継手12eに流入する冷媒流量に、冷却用膨張弁14cと冷房用膨張弁14bとの開口面積比を掛け合わせることで推定できる。
The pressure loss of the
バイパス流量調整弁14dが開かれる運転モードの場合、吐出冷媒圧力センサ62aによる検出値と、バイパス流量調整弁14dの入口出口間の差圧との合計値が、チラー冷媒圧力センサ62dの検出値に相当する冷媒圧力値であると推定する。
In the case of the operation mode in which the bypass flow
(第4実施例)
本実施例では、吐出冷媒圧力センサ62aによる検出値と暖房用膨張弁14aおよび冷却用膨張弁14cの入口出口間の差圧とを用いて吸入冷媒圧力センサ62eを削減する。
(Fourth example)
In this embodiment, the intake
すなわち、吸入冷媒圧力センサ62eの検出値に相当する冷媒圧力値を、吐出冷媒圧力センサ62aによる検出値と暖房用膨張弁14aおよび冷却用膨張弁14cの入口出口間の差圧とを用いて推定する。
That is, the refrigerant pressure value corresponding to the value detected by the suction
具体的には、吐出冷媒圧力センサ62aによる検出値と、暖房用膨張弁14aおよび冷却用膨張弁14cの入口出口間の差圧と、水冷媒熱交換器13、室外熱交換器15およびチラー20の圧力損失の合計値が、吸入冷媒圧力センサ62eの検出値に相当する冷媒圧力値であると推定する。
Specifically, the detected value by the discharge
バイパス流量調整弁14dが開かれる運転モードの場合、吐出冷媒圧力センサ62aによる検出値と、バイパス流量調整弁14dの入口出口間の差圧との合計値が、吸入冷媒圧力センサ62eの検出値に相当する冷媒圧力値であると推定する。
In the operation mode in which the bypass flow
(第5実施例)
本実施例では、室外器冷媒圧力センサ62bによる検出値と冷房用膨張弁14bの入口出口間の差圧とを用いて蒸発器冷媒圧力センサ62cを削減する。
(Fifth example)
In this embodiment, the value detected by the outdoor unit
すなわち、蒸発器冷媒圧力センサ62cの検出値に相当する冷媒圧力値を、室外器冷媒圧力センサ62bによる検出値と冷房用膨張弁14bの入口出口間の差圧とを用いて推定する。
That is, the refrigerant pressure value corresponding to the value detected by the evaporator
具体的には、室外器冷媒圧力センサ62bよる検出値と、冷房用膨張弁14bの入口出口間の差圧と、室内蒸発器18の圧力損失の合計値が、蒸発器冷媒圧力センサ62cの検出値に相当する冷媒圧力値であると推定する。
Specifically, the sum of the value detected by the outdoor unit
暖房用開閉弁22bが開かれる運転モードの場合、室外器冷媒圧力センサ62bによる検出値と、暖房用開閉弁22bおよび蒸発圧力調整弁14eの入口出口間の差圧との合計値が、蒸発器冷媒圧力センサ62cの検出値に相当する冷媒圧力値であると推定する。
In the case of the operation mode in which the heating on-off
(第6実施例)
本実施例では、室外器冷媒圧力センサ62bによる検出値と冷却用膨張弁14cの入口出口間の差圧とを用いてチラー冷媒圧力センサ62dを削減する。
(6th example)
In this embodiment, the chiller
すなわち、チラー冷媒圧力センサ62dの検出値に相当する冷媒圧力値を、室外器冷媒圧力センサ62bによる検出値と冷却用膨張弁14cの入口出口間の差圧とを用いて推定する。
That is, the refrigerant pressure value corresponding to the value detected by the chiller
具体的には、室外器冷媒圧力センサ62bによる検出値と、冷却用膨張弁14cの入口出口間の差圧と、チラー20の圧力損失の合計値が、チラー冷媒圧力センサ62dの検出値に相当する冷媒圧力値であると推定する。
Specifically, the sum of the detected value by the outdoor unit
暖房用開閉弁22bが開かれる運転モードの場合、室外器冷媒圧力センサ62bによる検出値と、暖房用開閉弁22bの入口出口間の差圧との合計値が、チラー冷媒圧力センサ62dの検出値に相当する冷媒圧力値であると推定する。
In the case of the operation mode in which the heating on-off
(第7実施例)
本実施例では、室外器冷媒圧力センサ62bによる検出値と冷却用膨張弁14cの入口出口間の差圧とを用いて吸入冷媒圧力センサ62eを削減する。
(Seventh Example)
In this embodiment, the suction
すなわち、吸入冷媒圧力センサ62eの検出値に相当する冷媒圧力値を、室外器冷媒圧力センサ62bによる検出値と冷却用膨張弁14cの入口出口間の差圧とを用いて推定する。
That is, the refrigerant pressure value corresponding to the value detected by the suction
具体的には、室外器冷媒圧力センサ62bによる検出値と、冷却用膨張弁14cの入口出口間の差圧と、チラー20の圧力損失の合計値が、吸入冷媒圧力センサ62eの検出値に相当する冷媒圧力値であると推定する。
Specifically, the sum of the value detected by the outdoor unit
暖房用開閉弁22bが開かれる運転モードの場合、室外器冷媒圧力センサ62bによる検出値と、暖房用開閉弁22bの入口出口間の差圧との合計値が、吸入冷媒圧力センサ62eの検出値に相当する冷媒圧力値であると推定する。
In the case of the operation mode in which the heating on-off
(第8実施例)
本実施例では、蒸発器冷媒圧力センサ62cによる検出値と蒸発圧力調整弁14eの入口出口間の差圧とを用いてチラー冷媒圧力センサ62dを削減する。
(Eighth example)
In this embodiment, the chiller
すなわち、チラー冷媒圧力センサ62dの検出値に相当する冷媒圧力値を、蒸発器冷媒圧力センサ62cによる検出値と蒸発圧力調整弁14eの入口出口間の差圧とを用いて推定する。
That is, the refrigerant pressure value corresponding to the value detected by the chiller
具体的には、蒸発器冷媒圧力センサ62cによる検出値と、蒸発圧力調整弁14eの入口出口間の差圧との合計値が、チラー冷媒圧力センサ62dの検出値に相当する冷媒圧力値であると推定する。
Specifically, the sum of the value detected by the evaporator
(第9実施例)
本実施例では、蒸発器冷媒圧力センサ62cによる検出値と蒸発圧力調整弁14eの入口出口間の差圧とを用いて吸入冷媒圧力センサ62eを削減する。
(9th example)
In this embodiment, the intake
すなわち、吸入冷媒圧力センサ62eの検出値に相当する冷媒圧力値を、蒸発器冷媒圧力センサ62cによる検出値と蒸発圧力調整弁14eの入口出口間の差圧とを用いて推定する。
That is, the refrigerant pressure value corresponding to the value detected by the suction
具体的には、蒸発器冷媒圧力センサ62cによる検出値と、蒸発圧力調整弁14eの入口出口間の差圧との合計値が、吸入冷媒圧力センサ62eの検出値に相当する冷媒圧力値であると推定する。
Specifically, the sum of the value detected by the evaporator
(第10実施例)
本実施例では、チラー冷媒圧力センサ62dによる検出値を用いて吸入冷媒圧力センサ62eを削減する。
(10th example)
In this embodiment, the value detected by the chiller
具体的には、吸入冷媒圧力センサ62eの検出値に相当する冷媒圧力値は、チラー冷媒圧力センサ62dと同じ値であると推定する。
Specifically, the refrigerant pressure value corresponding to the detection value of the suction
以上の説明からわかるように、所定の圧力センサによる検出値と膨張弁等の入口出口間の差圧と熱交換器等の圧力損失との合計値を用いて上記実施形態における他の圧力センサの冷媒検出値に相当する冷媒圧力値を推定することができる。したがって、上記実施形態と比較して圧力センサの個数を削減できる。 As can be seen from the above explanation, other pressure sensors in the above embodiment are calculated using the detected value by a predetermined pressure sensor, the total value of the differential pressure between the inlet and outlet of an expansion valve, etc., and the pressure loss of a heat exchanger, etc. A refrigerant pressure value corresponding to the refrigerant detection value can be estimated. Therefore, the number of pressure sensors can be reduced compared to the above embodiment.
その結果、圧力センサを搭載するためのスペースや配線を削減できる。また、制御装置60において圧力センサ用の入出力ポートを削減できるので制御装置60の構成を簡素化できる。
As a result, the space and wiring required to mount the pressure sensor can be reduced. Furthermore, since the number of input/output ports for pressure sensors in the
本実施形態では、制御装置60は、電気式膨張弁の作動電流から電気式膨張弁の冷媒入口出口間の差圧を推定し、電気式膨張弁の冷媒入口出口間の差圧に基づいて電気式膨張弁の開度および圧縮機11の回転数のうち少なくとも一方を制御する。
In this embodiment, the
これによると、電気式膨張弁の作動電流から電気式膨張弁の冷媒入口出口間の差圧を取得できるので、冷媒の圧力に基づいて制御される冷凍サイクル装置において圧力センサの個数を削減できる。 According to this, the differential pressure between the refrigerant inlet and outlet of the electric expansion valve can be obtained from the operating current of the electric expansion valve, so the number of pressure sensors can be reduced in a refrigeration cycle device that is controlled based on the pressure of the refrigerant.
本実施形態では、電気式膨張弁の上流側の圧力センサが検出した圧力と電気式膨張弁の冷媒入口出口間の差圧とに基づいて蒸発器における冷媒の圧力を推定し、蒸発器における冷媒の圧力に基づいて圧縮機11の回転数および電気式膨張弁の開度を制御する。
In this embodiment, the pressure of the refrigerant in the evaporator is estimated based on the pressure detected by the pressure sensor on the upstream side of the electric expansion valve and the differential pressure between the refrigerant inlet and outlet of the electric expansion valve. The rotational speed of the
これによると、蒸発器における冷媒の圧力を検出する圧力センサを用いることなく蒸発器における冷媒の圧力を取得できるので、圧力センサの個数を削減しつつ圧縮機11の回転数および電気式膨張弁の開度を適切に制御できる。
According to this, the pressure of the refrigerant in the evaporator can be obtained without using a pressure sensor that detects the pressure of the refrigerant in the evaporator, so the number of pressure sensors can be reduced and the number of revolutions of the
本実施形態では、制御装置60は、電気式膨張弁の上流側の圧力センサが検出した圧力と電気式膨張弁の冷媒入口出口間の差圧とに基づいて蒸発器における冷媒の圧力を推定し、蒸発器における冷媒の圧力に基づいて蒸発圧力調整弁14eの開度を制御する。
In this embodiment, the
これにより、蒸発器における冷媒の圧力を検出する圧力センサを用いることなく蒸発圧力調整弁14eの開度を制御できるので、蒸発器における冷媒の圧力を検出する圧力センサを削減できる。
Thereby, the opening degree of the evaporation
本実施形態では、制御装置60は、電気式膨張弁の上流側の圧力センサが検出した圧力と電気式膨張弁の冷媒入口出口間の差圧とに基づいて蒸発器における冷媒の圧力を推定し、蒸発器における冷媒の圧力と蒸発器冷媒温度センサが検出した冷媒の温度とに基づいて、圧縮機11に吸入される冷媒の過熱度SHが基準過熱度KSHに近づくように、電気式膨張弁の開度を制御する。
In this embodiment, the
これにより、蒸発器における冷媒の圧力を検出する圧力センサを用いることなく圧縮機11に吸入される冷媒の過熱度SHが基準過熱度KSHに近づけることができるので、蒸発器における冷媒の圧力を検出する圧力センサを削減できる。
As a result, the degree of superheating SH of the refrigerant sucked into the
本実施形態では、制御装置60は、バイパス膨張弁14dの作動電流からバイパス膨張弁14dの冷媒入口出口間の差圧を推定し、バイパス膨張弁14dの冷媒入口出口間の差圧に基づいてバイパス膨張弁14dの開度を制御する。
In this embodiment, the
これによると、バイパス膨張弁14dの作動電流からバイパス膨張弁14dの冷媒入口出口間の差圧を取得できるので、冷媒の圧力に基づいてバイパス膨張弁14dの開度が制御される冷凍サイクル装置において圧力センサの個数を削減できる。
According to this, the differential pressure between the refrigerant inlet and outlet of the
(第3実施形態)
本実施形態の冷凍サイクル10は、図8に示すように、暖房モードの冷媒回路に切り替えた際に、ガスインジェクションサイクルを構成する。このため、本実施形態の圧縮機11は、二段昇圧式の電動圧縮機となっている。二段昇圧式の電動圧縮機である圧縮機11は、その外殻を形成するハウジングの内部に、低段側圧縮機構と高段側圧縮機構との2つの圧縮機構、および双方の圧縮機構を回転駆動する電動モータを収容している。
(Third embodiment)
As shown in FIG. 8, the
圧縮機11のハウジングには、吸入ポート11a、中間圧ポート11b、吐出ポート11cが設けられている。吸入ポート11aは、ハウジングの外部から低段側圧縮機構へ低圧冷媒を吸入させるための吸入口である。吐出ポート11cは、高段側圧縮機構から吐出された高圧冷媒をハウジングの外部へ吐出させる吐出口である。
The housing of the
中間圧ポート11bは、ハウジングの外部からハウジングの内部へ中間圧冷媒を流入させて低圧から高圧への圧縮過程の冷媒に合流させるための中間圧吸入口である。つまり、中間圧ポート11bは、ハウジングの内部で低段側圧縮機構の吐出口側および高段側圧縮機構の吸入口側に接続されている。
The
本実施形態の圧縮機11は、2つの圧縮機構を1つのハウジング内に収容しているが、二段昇圧式の圧縮機の形式はこれに限定されない。本実施形態の圧縮機11は、中間圧ポート11bから中間圧冷媒を流入させて低圧から高圧への圧縮過程の冷媒に合流させることが可能であれば、ハウジングの内部に、1つの固定容量型の圧縮機構と、圧縮機構を回転駆動する電動モータとを収容している電動圧縮機であってもよい。
Although the
本実施形態の圧縮機11は、2つの圧縮機を直列に接続して、低段側に配置される低段側圧縮機の吸入口を吸入ポート11aとし、高段側に配置される高段側圧縮機の吐出口を吐出ポート11cとし、さらに低段側圧縮機の吐出口と高段側圧縮機との吸入口とを接続する接続部に中間圧ポート11bを設け、低段側圧縮機と高段側圧縮機との双方によって1つの二段昇圧式の圧縮機を構成する電動圧縮機であってもよい。
The
圧縮機11の吐出ポート11cには、水冷媒熱交換器13の冷媒通路の入口側が接続されている。水冷媒熱交換器13の冷媒通路の出口には、水冷媒熱交換器13から流出した冷媒を中間圧まで減圧させる中間圧膨張弁14fの冷媒入口側が接続されている。中間圧膨張弁14fの基本的構成は、バイパス流量調整弁14dと同様である。
The
中間圧膨張弁14fの冷媒出口側には、中間圧膨張弁14fから流出した冷媒の気液を分離する気液分離部である気液分離器24の冷媒流入口が接続されている。本実施形態では、気液分離器24として、円筒状の本体部の内部空間へ流入した冷媒を旋回させることで生じる遠心力の作用によって冷媒の気液を分離する遠心分離方式(サイクロンセパレータ方式)のものを採用している。
A refrigerant inlet of a gas-
気液分離器24の気相冷媒出口には、インジェクション開閉弁22cを介して圧縮機11の中間圧ポート11bが接続されている。インジェクション開閉弁22cは、気液分離器24の気相冷媒出口と圧縮機11の中間圧ポート11bとを接続する中間圧冷媒通路21eを開閉する。インジェクション開閉弁22cは、制御装置60から出力される制御電圧によって、その開閉作動が制御される電磁弁である。インジェクション開閉弁22cは、中間圧冷媒通路21eを開閉することによって冷媒回路を切り替えることができる。従って、インジェクション開閉弁22cは、冷媒回路切替部である。
The gas-phase refrigerant outlet of the gas-
気液分離器24の液相冷媒出口には、第2三方継手12bの流入口が接続されている。その他の車両用空調装置1および冷凍サイクル10の構成は、第1実施形態で説明した車両用空調装置1および冷凍サイクル10の構成と同様である。
The liquid phase refrigerant outlet of the gas-
次に、上記構成における作動について説明する。本実施形態の車両用空調装置1では、第1実施形態と同様に、車室内の空調およびバッテリ70の温度調整を行うために、各種運転モードを切り替える。以下では、本実施形態の車両用空調装置1が実行する各種運転モードのうち暖房モードについて説明し、その他の運転モードの説明を省略する。
Next, the operation of the above configuration will be explained. In the
暖房モードでは、制御装置60は、中間圧膨張弁14fを絞り状態とし、暖房用膨張弁14aを絞り状態とし、冷房用膨張弁14bを全閉状態とし、除湿用開閉弁22aを閉じ、インジェクション開閉弁22cを開く。
In the heating mode, the
これにより、暖房モードの冷凍サイクル10では圧縮機11、水冷媒熱交換器13、中間圧膨張弁14f、気液分離器24、暖房用膨張弁14a、室外熱交換器15、圧縮機11の順に冷媒が循環するとともに、気液分離器24の気相冷媒出口から圧縮機11の中間圧ポート11bへ中間圧の気相冷媒を流入させる、ガスインジェクションサイクルが構成される。
As a result, in the
このサイクル構成で、制御装置60は、第1実施形態の暖房モードと同様に、各種制御対象機器の作動を制御する。
With this cycle configuration, the
従って、暖房モードの冷凍サイクル10では、水冷媒熱交換器13を放熱器として機能させ、室外熱交換器15を蒸発器として機能させるガスインジェクションサイクルが構成される。そして、室外熱交換器15にて冷媒が蒸発する際に外気から吸熱した熱を水冷媒熱交換器13にて冷却水に放熱する。これにより、冷却水を加熱することができる。
Therefore, in the
この際、ガスインジェクションサイクルでは、中間圧膨張弁14fで減圧された中間圧冷媒を圧縮機11にて昇圧過程の中間圧冷媒に合流させ、冷媒を多段階に昇圧させることで、圧縮機の圧縮効率を向上させることができる。これにより、ガスインジェクションサイクルでは、サイクルの高低圧差が冷房モードよりも大きくなる暖房モードであっても、COPの低下を抑制することができる。
At this time, in the gas injection cycle, the intermediate pressure refrigerant whose pressure has been reduced by the intermediate
その結果、暖房モードでは、ヒータコア32にて加熱された空気を車室内に吹き出すことによって、車室内の暖房を行うことができる。
As a result, in the heating mode, the interior of the vehicle can be heated by blowing air heated by the
暖房モードでは、吐出冷媒圧力センサ62aが検出した冷媒圧力値と、中間圧膨張弁14fの入口出口間の差圧とを用いて、圧縮機11の中間圧ポート11bへ流入される中間圧の気相冷媒の圧力を推定する。
In the heating mode, the intermediate pressure air flowing into the
そして、推定された中間圧の気相冷媒の圧力値に基づいて、中間圧膨張弁14f、冷房用膨張弁14bおよび暖房用膨張弁14aの開度を制御する。
Then, based on the estimated pressure value of the intermediate-pressure gas phase refrigerant, the opening degrees of the intermediate-
したがって、圧縮機11の中間圧ポート11bへ流入される中間圧の気相冷媒の圧力を検出する圧力センサを設けることなく、中間圧膨張弁14f、冷房用膨張弁14bおよび暖房用膨張弁14aの開度を制御できる。
Therefore, without providing a pressure sensor for detecting the pressure of the intermediate-pressure gas phase refrigerant flowing into the intermediate-
本実施形態では、制御装置60は、中間圧膨張弁14fの作動電流から中間圧膨張弁14fの冷媒入口出口間の差圧を推定し、圧縮機11の高段側圧縮機構に吸入される冷媒の圧力を、圧縮機11の下流側かつ中間圧膨張弁14fの上流側の吐出冷媒圧力センサ62aが検出した圧力と中間圧膨張弁14fの冷媒入口出口間の差圧とに基づいて推定し、圧縮機11の高段側圧縮機構に吸入される冷媒の圧力に基づいて冷房用膨張弁14b、冷却用膨張弁14cおよび中間圧膨張弁14fの開度を制御する。
In this embodiment, the
これにより、圧縮機11の高段側圧縮機構に吸入される冷媒の圧力を検出する圧力センサを用いることなく冷房用膨張弁14b、冷却用膨張弁14cおよび中間圧膨張弁14fの開度を制御できるので、圧縮機11の高段側圧縮機構に吸入される冷媒の圧力を検出する圧力センサを削減できる。
As a result, the opening degrees of the cooling
(第4実施形態)
上記第2実施形態の冷凍サイクルは、暖房モードの冷媒回路に切り替えた際に、気液分離器24の気相冷媒出口24aから圧縮機11の中間圧ポート11bへ中間圧の気相冷媒を流入させるガスインジェクションサイクルを構成する。これに対し、本実施形態の冷凍サイクル10は、図9に示すように、暖房モードの冷媒回路に切り替えた際に、内部熱交換器25で熱交換された中間圧の気相冷媒を圧縮機11の中間圧ポート11bへ流入させるガスインジェクションサイクルを構成する。
(Fourth embodiment)
In the refrigeration cycle of the second embodiment, when the refrigerant circuit is switched to the heating mode, intermediate-pressure gas-phase refrigerant flows from the gas-phase refrigerant outlet 24a of the gas-
水冷媒熱交換器13の冷媒通路の出口には、第8三方継手12hの流入口側が接続されている。第8三方継手12hの一方の流出口側には、中間圧膨張弁14fの冷媒入口側が接続されている。第8三方継手12hの他方の流出口側には、内部熱交換器25の高圧冷媒入口が接続されている。内部熱交換器25の高圧冷媒出口には、第2三方継手12bの流入口が接続されている。
The outlet of the refrigerant passage of the water-
中間圧膨張弁14fの冷媒出口側には、内部熱交換器25の中間圧冷媒入口が接続されている。内部熱交換器25の中間圧冷媒出口にはインジェクション開閉弁22cを介して圧縮機11の中間圧ポート11bが接続されている。
The intermediate pressure refrigerant inlet of the
その他の車両用空調装置1および冷凍サイクル10の構成は、第3実施形態で説明した車両用空調装置1および冷凍サイクル10の構成と同様である。
The other configurations of the
次に、上記構成における作動について説明する。本実施形態の車両用空調装置1では、第1実施形態と同様に、車室内の空調およびバッテリ70の温度調整を行うために、各種運転モードを切り替える。以下では、本実施形態の車両用空調装置1が実行する各種運転モードのうち暖房モードについて説明し、その他の運転モードの説明を省略する。
Next, the operation of the above configuration will be explained. In the
暖房モードでは、制御装置60は、中間圧膨張弁14fを絞り状態とし、暖房用膨張弁14aを絞り状態とし、冷房用膨張弁14bを全閉状態とし、除湿用開閉弁22aを閉じ、インジェクション開閉弁22cを開く。
In the heating mode, the
これにより、暖房モードの冷凍サイクル10では圧縮機11、水冷媒熱交換器13、内部熱交換器25、暖房用膨張弁14a、室外熱交換器15、圧縮機11の順に冷媒が循環するとともに、水冷媒熱交換器13で熱交換された冷媒を中間圧膨張弁14fで中間圧に減圧させてから内部熱交換器25で蒸発させて中間圧の気相冷媒とした後に圧縮機11の中間圧ポート11bへ流入させる、ガスインジェクションサイクルが構成される。
As a result, in the
このサイクル構成で、制御装置60は、第1実施形態の暖房モードと同様に、各種制御対象機器の作動を制御する。
With this cycle configuration, the
従って、暖房モードの冷凍サイクル10では、水冷媒熱交換器13を放熱器として機能させ、室外熱交換器15を蒸発器として機能させるガスインジェクションサイクルが構成される。そして、室外熱交換器15にて冷媒が蒸発する際に外気から吸熱した熱を水冷媒熱交換器13にて冷却水に放熱する。これにより、冷却水を加熱することができる。
Therefore, in the
この際、ガスインジェクションサイクルでは、中間圧膨張弁14fおよび内部熱交換器25を流れた中間圧冷媒を圧縮機11にて昇圧過程の中間圧冷媒に合流させ、冷媒を多段階に昇圧させることで、圧縮機の圧縮効率を向上させることができる。これにより、ガスインジェクションサイクルでは、サイクルの高低圧差が冷房モードよりも大きくなる暖房モードであっても、COPの低下を抑制することができる。
At this time, in the gas injection cycle, the intermediate pressure refrigerant that has flowed through the intermediate
その結果、暖房モードでは、ヒータコア32にて加熱された空気を車室内に吹き出すことによって、車室内の暖房を行うことができる。
As a result, in the heating mode, the interior of the vehicle can be heated by blowing air heated by the
暖房モードでは、吐出冷媒圧力センサ62aが検出した冷媒圧力値と、中間圧膨張弁14fの入口出口間の差圧とを用いて、圧縮機11の中間圧ポート11bへ流入される中間圧の気相冷媒の圧力を推定する。
In the heating mode, the intermediate pressure air flowing into the
そして、推定された中間圧の気相冷媒の圧力値に基づいて、中間圧膨張弁14f、冷房用膨張弁14bおよび暖房用膨張弁14aの開度を制御する。
Then, based on the estimated pressure value of the intermediate-pressure gas phase refrigerant, the opening degrees of the intermediate-
したがって、圧縮機11の中間圧ポート11bへ流入される中間圧の気相冷媒の圧力を検出するセンサを設けることなく、中間圧膨張弁14f、冷房用膨張弁14bおよび暖房用膨張弁14aの開度を制御できる。
Therefore, without providing a sensor for detecting the pressure of the intermediate-pressure gas phase refrigerant flowing into the intermediate-
(他の実施形態)
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified in various ways as described below without departing from the spirit of the present invention.
(1)上述の実施形態では、冷凍サイクル装置を空調装置に適用した例を説明したが、冷凍サイクル装置の適用対象は空調装置に限定されない。例えば、加熱対象物として、生活用水等を加熱する給湯装置に適用してもよい。また、加熱対象物は流体に限定されない。例えば、暖機等のために高温側熱媒体を流通させる熱媒体通路が形成された発熱機器であってもよい。 (1) In the above-described embodiment, an example was explained in which the refrigeration cycle device was applied to an air conditioner, but the application target of the refrigeration cycle device is not limited to an air conditioner. For example, the present invention may be applied to a water heater that heats household water or the like as an object to be heated. Furthermore, the object to be heated is not limited to fluid. For example, it may be a heat-generating device in which a heat medium passage through which a high-temperature heat medium flows is formed for warming up or the like.
(2)冷凍サイクル装置の構成は、上述の実施形態に開示された構成に限定されない。 (2) The configuration of the refrigeration cycle device is not limited to the configuration disclosed in the above embodiment.
上述の実施形態では、蒸発圧力調整弁14eを採用した例を説明したが、蒸発圧力調整弁14eに代えて逆止弁を採用してもよい。
In the above-described embodiment, an example in which the evaporation
制御装置60の入力側に接続される制御用のセンサ群は、上述の実施形態に開示された検出部に限定されない。必要に応じて各種検出部を追加してもよい。
The control sensor group connected to the input side of the
上述の実施形態では、冷凍サイクル10の冷媒として、R1234yfを採用した例を説明したが、これに限定されない。例えば、R134a、R600a、R410A、R404A、R32、R407C、等を採用してもよい。または、これらの冷媒のうち複数種を混合させた混合冷媒等を採用してもよい。さらに、冷媒として二酸化炭素を採用して、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界冷凍サイクルを構成してもよい。
In the above-described embodiment, an example was described in which R1234yf was employed as the refrigerant of the
上述の実施形態の低温側熱媒体および高温側熱媒体として、エチレングリコール水溶液を採用した例を説明したが、これに限定されない。高温側熱媒体および低温側熱媒体として、例えば、ジメチルポリシロキサン、あるいはナノ流体等を含む溶液、不凍液、アルコール等を含む水系の液冷媒、オイル等を含む液媒体等を採用してもよい。 Although an example has been described in which an aqueous ethylene glycol solution is used as the low-temperature side heat medium and the high-temperature side heat medium in the above embodiment, the present invention is not limited thereto. As the high-temperature side heat medium and the low-temperature side heat medium, for example, dimethylpolysiloxane, a solution containing nanofluid, etc., an antifreeze solution, an aqueous liquid refrigerant containing alcohol, etc., a liquid medium containing oil, etc. may be employed.
(3)冷凍サイクル装置の制御態様は、上述の実施形態に開示された制御態様に限定されない。 (3) The control mode of the refrigeration cycle device is not limited to the control mode disclosed in the above embodiment.
上述の実施形態では、各種運転モードを実行可能な車両用空調装置1について説明したが、本発明における冷凍サイクル装置は、上述した全ての運転モードを実行可能である必要はない。
In the above-mentioned embodiment, the
冷凍サイクル装置は、上述した運転モードのうち少なくとも1つの運転モードを実行可能であれば、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。 If the refrigeration cycle device can execute at least one of the above-mentioned operation modes, it can obtain the same effects as the above-described embodiments.
さらに、その他の運転モードを実行可能であってもよい。例えば、車室内の空調を行うことなく、バッテリ70の冷却のみを行う機器冷却モードを実行可能であってもよい。具体的には、機器冷却モードを実行する際には、制御装置60が、冷凍サイクル10の冷媒回路を冷却冷房モードと同様に切り替えて、冷房用膨張弁14bを全閉状態とする。さらに、制御装置60が、室内送風機52を停止させればよい。
Furthermore, other operation modes may be possible. For example, it may be possible to execute an equipment cooling mode in which only the
(4)上述の実施形態における水冷媒熱交換器13および高温側熱媒体回路30に代えて、室内凝縮器を備えていてもよい。室内凝縮器は、圧縮機11から吐出された高圧冷媒と室内蒸発器18を通過した空気とを熱交換させて、空気を加熱する加熱用熱交換器である。
(4) An indoor condenser may be provided in place of the water-
(5)上述の実施形態では、モータの電流値を検知する事で、モータのトルクを推定し、推定トルクから弁の差圧を推定しているが、モータの軸にトルクセンサを付けることによって上述の実施形態と同等の効果を得る事ができる。 (5) In the above embodiment, the motor torque is estimated by detecting the motor current value, and the differential pressure of the valve is estimated from the estimated torque. However, by attaching a torque sensor to the motor shaft, Effects equivalent to those of the above embodiment can be obtained.
モータのトルク検出方法として、軸の負荷側とモータ側との回転角度差を検知することで、軸材のねじれ角度からトルクを推定することもできる。軸の材質、太さ、長さ、によって、トルクに対するねじれ角度が比例的になる性質があるためである。 As a method for detecting motor torque, the torque can also be estimated from the twist angle of the shaft material by detecting the rotation angle difference between the load side and the motor side of the shaft. This is because the twist angle is proportional to the torque depending on the material, thickness, and length of the shaft.
弁体を繋ぐロッドに、力を測定できるセンサ(例えば歪ゲージや圧力センサ、圧電素子等)を設けることで弁体が受ける力を直接検知することができる。これにより上述の実施形態と同等の効果を得る事ができる。この方法は、圧力センサの原理と同じと見ることができるため、圧力センサを設置することと等価と言える。 By providing a sensor capable of measuring force (for example, a strain gauge, a pressure sensor, a piezoelectric element, etc.) on the rod that connects the valve body, the force that the valve body receives can be directly detected. This makes it possible to obtain effects similar to those of the above-described embodiment. This method can be seen to be the same as the principle of a pressure sensor, so it can be said to be equivalent to installing a pressure sensor.
(6)上述の実施形態において、モータの制御方式が、一定電圧電源のスイッチングでコイルへの電流制御を行う方式(いわゆるPWM方式)である場合、通電オン/オフの比率から電流を推定できる。モータ消費電流を検出する方法として、電流センサで直接コイル電流を検知してもよい。 (6) In the above-described embodiment, if the motor control method is a method of controlling the current to the coil by switching a constant voltage power supply (so-called PWM method), the current can be estimated from the energization on/off ratio. As a method of detecting motor current consumption, a current sensor may directly detect the coil current.
(7)上述の第3~4実施形態において、水冷媒熱交換器13から流出した冷媒の圧力である凝縮冷媒圧力を検出する凝縮冷媒圧力センサを設け、暖房モードにおいて、凝縮冷媒圧力センサが検出した凝縮冷媒圧力値と、中間圧膨張弁14fの入口出口間の差圧とを用いて、圧縮機11の中間圧ポート11bへ流入される中間圧の気相冷媒の圧力を推定してもよい。
(7) In the third to fourth embodiments described above, a condensed refrigerant pressure sensor is provided to detect the condensed refrigerant pressure, which is the pressure of the refrigerant flowing out from the water-
(8)上記第1実施形態では、制御装置60は、2つの圧力センサの間にある電気式膨張弁の作動電流から電気式膨張弁の冷媒入口出口間の差圧を推定し、電気式膨張弁の冷媒入口出口間の差圧に基づいて2つの圧力センサの検出値の信頼性を判定する。
(8) In the first embodiment, the
これに対し、制御装置60は、2つの圧力センサ(すなわち、上流側圧力センサおよび下流側圧力センサ)の間にある電気式膨張弁の作動電流から電気式膨張弁の冷媒入口出口間の差圧を推定し、電気式膨張弁の冷媒入口出口間の差圧と2つの圧力センサの検出値とに基づいて電気式膨張弁に異常が発生しているか否かを判定してもよい。
On the other hand, the
すなわち、耐久信頼性の高い圧力センサを用いる場合、電気式膨張弁の作動電流から推定する差圧と、信頼性の高い2つの圧力センサの検出値とを比較して両者に差がある場合、電気式膨張弁に異常が発生していると判定することが可能である。 In other words, when using a pressure sensor with high durability and reliability, if there is a difference between the differential pressure estimated from the operating current of the electric expansion valve and the detected value of two highly reliable pressure sensors, It is possible to determine that an abnormality has occurred in the electric expansion valve.
例えば、電気式膨張弁のトルクが異常に低くなったり低くなったりするような故障モードが発生していると判定することが可能である。このような電気式膨張弁の故障モードは、主に電気式膨張弁の動力伝達部のギアがかみ合わなくなったり、動力伝達部のギアが異物を巻き込み異常なトルクが必要になっているような場合に発生する。 For example, it can be determined that a failure mode has occurred in which the torque of the electric expansion valve becomes abnormally low or low. The main failure modes of such electric expansion valves are when the gears in the power transmission section of the electric expansion valve become out of engagement, or when the gears in the power transmission section have become entangled with foreign matter and abnormal torque is required. occurs in
本明細書に開示された冷凍サイクル装置の特徴を以下の通り示す。 The characteristics of the refrigeration cycle device disclosed in this specification are shown below.
(項目1)
冷媒を吸入して圧縮し吐出する圧縮機(11)と、
前記圧縮機から吐出された前記冷媒を放熱させる放熱器(13)と、
前記放熱器で放熱された前記冷媒を、作動電流に応じて減圧膨張させる電気式膨張弁(14a、14b、14c)と、
前記電気式膨張弁で減圧膨張された前記冷媒を蒸発させる蒸発器(15、18、20)と、
前記圧縮機の下流側かつ前記電気式膨張弁の上流側における前記冷媒の圧力を検出する上流側圧力センサ(62a、62b)と、
前記電気式膨張弁の下流側かつ前記圧縮機の上流側における前記冷媒の圧力を検出する下流側圧力センサ(62c、62d、62e)と、
前記電気式膨張弁の作動電流から前記電気式膨張弁の冷媒入口出口間の差圧を推定し、前記電気式膨張弁の冷媒入口出口間の差圧に基づいて前記上流側圧力センサおよび前記下流側圧力センサの検出値の信頼性を判定する判定部(60)とを備える冷凍サイクル装置。
(Item 1)
a compressor (11) that sucks in refrigerant, compresses it, and discharges it;
a radiator (13) that radiates heat from the refrigerant discharged from the compressor;
an electric expansion valve (14a, 14b, 14c) that decompresses and expands the refrigerant heat radiated by the radiator according to an operating current;
an evaporator (15, 18, 20) that evaporates the refrigerant expanded under reduced pressure by the electric expansion valve;
an upstream pressure sensor (62a, 62b) that detects the pressure of the refrigerant downstream of the compressor and upstream of the electric expansion valve;
a downstream pressure sensor (62c, 62d, 62e) that detects the pressure of the refrigerant downstream of the electric expansion valve and upstream of the compressor;
The differential pressure between the refrigerant inlet and outlet of the electric expansion valve is estimated from the operating current of the electric expansion valve, and the upstream pressure sensor and the downstream pressure sensor are estimated based on the differential pressure between the refrigerant inlet and outlet of the electric expansion valve. A refrigeration cycle device including a determination unit (60) that determines the reliability of a detected value of a side pressure sensor.
(項目2)
前記判定部は、前記電気式膨張弁の作動電流が大きいほど、前記電気式膨張弁の冷媒入口出口間の差圧が大きいと推定する項目1に記載の冷凍サイクル装置。
(Item 2)
The refrigeration cycle device according to
(項目3)
前記上流側圧力センサおよび前記下流側圧力センサのうち少なくとも一方の検出値の信頼性がないと前記判定部が判定した場合、前記圧縮機の作動を停止する圧縮機制御部(60a)を備える項目1または2に記載の冷凍サイクル装置。
(Item 3)
An item comprising a compressor control unit (60a) that stops operation of the compressor when the determination unit determines that the detected value of at least one of the upstream pressure sensor and the downstream pressure sensor is unreliable. The refrigeration cycle device according to 1 or 2.
(項目4)
前記判定部は、前記電気式膨張弁の作動電流から前記電気式膨張弁の冷媒入口出口間の差圧を推定し、前記電気式膨張弁の冷媒入口出口間の差圧と前記上流側圧力センサおよび前記下流側圧力センサの検出値とに基づいて前記電気式膨張弁に異常が発生しているか否かを判定する項目1ないし3のいずれか1つに記載の冷凍サイクル装置。
(Item 4)
The determination unit estimates the differential pressure between the refrigerant inlet and outlet of the electric expansion valve from the operating current of the electric expansion valve, and estimates the differential pressure between the refrigerant inlet and outlet of the electric expansion valve and the upstream pressure sensor. The refrigeration cycle device according to any one of
(項目5)
冷媒を吸入して圧縮し吐出する圧縮機(11)と、
前記圧縮機から吐出された前記冷媒を放熱させる放熱器(13)と、
前記放熱器で放熱された前記冷媒を、作動電流に応じて減圧膨張させる電気式膨張弁(14a、14b、14c)と、
前記電気式膨張弁で減圧膨張された前記冷媒を蒸発させる蒸発器(15、18、20)と、
前記電気式膨張弁の作動電流から前記電気式膨張弁の冷媒入口出口間の差圧を推定し、前記電気式膨張弁の冷媒入口出口間の差圧に基づいて前記電気式膨張弁の開度および前記圧縮機の回転数のうち少なくとも一方を制御する制御部(60)とを備える冷凍サイクル装置。
(Item 5)
a compressor (11) that sucks in refrigerant, compresses it, and discharges it;
a radiator (13) that radiates heat from the refrigerant discharged from the compressor;
an electric expansion valve (14a, 14b, 14c) that decompresses and expands the refrigerant heat radiated by the radiator according to an operating current;
an evaporator (15, 18, 20) that evaporates the refrigerant expanded under reduced pressure by the electric expansion valve;
The differential pressure between the refrigerant inlet and outlet of the electric expansion valve is estimated from the operating current of the electric expansion valve, and the opening degree of the electric expansion valve is determined based on the differential pressure between the refrigerant inlet and outlet of the electric expansion valve. and a control unit (60) that controls at least one of the rotation speeds of the compressor.
(項目6)
前記圧縮機の下流側かつ前記電気式膨張弁の上流側における前記冷媒の圧力を検出する上流側圧力センサ(62a、62b)を備え、
前記制御部は、前記上流側圧力センサが検出した圧力と前記電気式膨張弁の冷媒入口出口間の差圧とに基づいて前記蒸発器における前記冷媒の圧力を推定し、前記蒸発器における前記冷媒の圧力に基づいて前記圧縮機の回転数および前記電気式膨張弁の開度を制御する項目5に記載の冷凍サイクル装置。
(Item 6)
an upstream pressure sensor (62a, 62b) that detects the pressure of the refrigerant downstream of the compressor and upstream of the electric expansion valve;
The control unit estimates the pressure of the refrigerant in the evaporator based on the pressure detected by the upstream pressure sensor and the pressure difference between the refrigerant inlet and outlet of the electric expansion valve, and estimates the pressure of the refrigerant in the evaporator. The refrigeration cycle device according to item 5, wherein the rotation speed of the compressor and the opening degree of the electric expansion valve are controlled based on the pressure of the compressor.
(項目7)
前記蒸発器の冷媒流れ下流側に配置され、前記蒸発器における冷媒蒸発温度を所定温度以上に維持する蒸発圧力調整弁(14e)を備え、
前記制御部は、前記上流側圧力センサが検出した圧力と前記電気式膨張弁の冷媒入口出口間の差圧とに基づいて前記蒸発器における前記冷媒の圧力を推定し、前記蒸発器における前記冷媒の圧力に基づいて前記蒸発圧力調整弁の開度を制御する項目6に記載の冷凍サイクル装置。
(Item 7)
an evaporation pressure regulating valve (14e) disposed on the downstream side of the refrigerant flow of the evaporator to maintain the refrigerant evaporation temperature in the evaporator at a predetermined temperature or higher;
The control unit estimates the pressure of the refrigerant in the evaporator based on the pressure detected by the upstream pressure sensor and the differential pressure between the refrigerant inlet and outlet of the electric expansion valve, and controls the refrigerant in the evaporator. The refrigeration cycle device according to item 6, wherein the opening degree of the evaporation pressure regulating valve is controlled based on the pressure of the evaporation pressure regulating valve.
(項目8)
前記蒸発器から流出した前記冷媒の温度を検出する冷媒温度センサ(62i、62j)を備え、
前記制御部は、前記上流側圧力センサが検出した圧力と前記電気式膨張弁の冷媒入口出口間の差圧とに基づいて前記蒸発器における前記冷媒の圧力を推定し、前記蒸発器における前記冷媒の圧力と前記冷媒温度センサが検出した前記冷媒の温度とに基づいて、前記圧縮機に吸入される前記冷媒の過熱度(SH)が基準過熱度(KSH)に近づくように、前記電気式膨張弁の開度を制御する項目6または7に記載の冷凍サイクル装置。
(Item 8)
A refrigerant temperature sensor (62i, 62j) that detects the temperature of the refrigerant flowing out from the evaporator,
The control unit estimates the pressure of the refrigerant in the evaporator based on the pressure detected by the upstream pressure sensor and the differential pressure between the refrigerant inlet and outlet of the electric expansion valve, and controls the refrigerant in the evaporator. and the temperature of the refrigerant detected by the refrigerant temperature sensor, the electric expansion is performed so that the degree of superheat (SH) of the refrigerant sucked into the compressor approaches the reference degree of superheat (KSH). The refrigeration cycle device according to item 6 or 7, which controls the opening degree of the valve.
(項目9)
前記放熱器で放熱された前記冷媒を、作動電流に応じて中間圧力に減圧膨張させる中間圧膨張弁(14f)を備え、
前記圧縮機は、前記蒸発器で蒸発した前記冷媒を圧縮させる低段側圧縮機構と、前記低段側圧縮機構で圧縮された前記冷媒と前記中間圧膨張弁で減圧膨張された前記冷媒とを圧縮する高段側圧縮機構とを有する二段昇圧式圧縮機であり、
前記上流側圧力センサは、前記圧縮機の下流側かつ前記中間圧膨張弁の上流側における前記冷媒の圧力を検出し、
前記制御部は、前記中間圧膨張弁の作動電流から前記中間圧膨張弁の冷媒入口出口間の差圧を推定し、前記高段側圧縮機構に吸入される前記冷媒の圧力を、前記上流側圧力センサが検出した圧力と前記中間圧膨張弁の冷媒入口出口間の差圧とに基づいて推定し、前記高段側圧縮機構に吸入される前記冷媒の圧力に基づいて前記中間圧膨張弁および前記電気式膨張弁の開度を制御する項目6または7に記載の冷凍サイクル装置。
(Item 9)
an intermediate pressure expansion valve (14f) that depressurizes and expands the refrigerant heat radiated by the radiator to an intermediate pressure according to an operating current;
The compressor includes a low-stage compression mechanism that compresses the refrigerant evaporated by the evaporator, and a low-stage compression mechanism that compresses the refrigerant compressed by the low-stage compression mechanism and the refrigerant expanded under reduced pressure by the intermediate pressure expansion valve. A two-stage boost compressor having a high-stage side compression mechanism for compressing,
The upstream pressure sensor detects the pressure of the refrigerant downstream of the compressor and upstream of the intermediate pressure expansion valve,
The control unit estimates the pressure difference between the refrigerant inlet and outlet of the intermediate pressure expansion valve from the operating current of the intermediate pressure expansion valve, and adjusts the pressure of the refrigerant sucked into the high stage compression mechanism from the upstream side. The intermediate pressure expansion valve is estimated based on the pressure detected by the pressure sensor and the differential pressure between the refrigerant inlet and outlet of the intermediate pressure expansion valve, and The refrigeration cycle device according to item 6 or 7, which controls the opening degree of the electric expansion valve.
(項目10)
前記圧縮機から吐出された前記冷媒を前記圧縮機の吸入側へ戻すバイパス通路(21c)と、
前記バイパス通路の開度を、作動電流に応じて調整する電気式のバイパス膨張弁(14d)とを備え、
前記制御部は、前記バイパス膨張弁の作動電流から前記バイパス膨張弁の冷媒入口出口間の差圧を推定し、前記バイパス膨張弁の冷媒入口出口間の差圧に基づいて前記バイパス膨張弁の開度を制御する項目5ないし9のいずれか1つに記載の冷凍サイクル装置。
(Item 10)
a bypass passage (21c) that returns the refrigerant discharged from the compressor to the suction side of the compressor;
An electric bypass expansion valve (14d) that adjusts the opening degree of the bypass passage according to the operating current,
The control unit estimates a pressure difference between the refrigerant inlet and outlet of the bypass expansion valve from an operating current of the bypass expansion valve, and controls the opening of the bypass expansion valve based on the pressure difference between the refrigerant inlet and outlet of the bypass expansion valve. The refrigeration cycle device according to any one of items 5 to 9, which controls temperature.
11 圧縮機
13 水冷媒熱交換器(放熱器)
14a 暖房用膨張弁(電気式膨張弁)
14b 冷房用膨張弁(電気式膨張弁)
14c 冷却用膨張弁(電気式膨張弁)
15 室外熱交換器(蒸発器)
18 室内蒸発器(蒸発器)
20 チラー(蒸発器)
60 制御装置(判定部、制御部)
62a 吐出冷媒圧力センサ(上流側圧力センサ)
62b 室外器冷媒圧力センサ(上流側圧力センサ)
62c 蒸発器冷媒圧力センサ(下流側圧力センサ)
62d チラー冷媒圧力センサ(下流側圧力センサ)
62e 吸入冷媒圧力センサ(下流側圧力センサ)
11
14a Heating expansion valve (electric expansion valve)
14b Cooling expansion valve (electric expansion valve)
14c Cooling expansion valve (electric expansion valve)
15 Outdoor heat exchanger (evaporator)
18 Indoor evaporator (evaporator)
20 Chiller (evaporator)
60 Control device (judgment unit, control unit)
62a Discharge refrigerant pressure sensor (upstream pressure sensor)
62b Outdoor unit refrigerant pressure sensor (upstream pressure sensor)
62c Evaporator refrigerant pressure sensor (downstream pressure sensor)
62d Chiller refrigerant pressure sensor (downstream pressure sensor)
62e Suction refrigerant pressure sensor (downstream pressure sensor)
Claims (10)
前記圧縮機から吐出された前記冷媒を放熱させる放熱器(13)と、
前記放熱器で放熱された前記冷媒を、作動電流に応じて減圧膨張させる電気式膨張弁(14a、14b、14c)と、
前記電気式膨張弁で減圧膨張された前記冷媒を蒸発させる蒸発器(15、18、20)と、
前記圧縮機の下流側かつ前記電気式膨張弁の上流側における前記冷媒の圧力を検出する上流側圧力センサ(62a、62b)と、
前記電気式膨張弁の下流側かつ前記圧縮機の上流側における前記冷媒の圧力を検出する下流側圧力センサ(62c、62d、62e)と、
前記電気式膨張弁の作動電流から前記電気式膨張弁の冷媒入口出口間の差圧を推定し、前記電気式膨張弁の冷媒入口出口間の差圧に基づいて前記上流側圧力センサおよび前記下流側圧力センサの検出値の信頼性を判定する判定部(60)とを備える冷凍サイクル装置。 a compressor (11) that sucks in refrigerant, compresses it, and discharges it;
a radiator (13) that radiates heat from the refrigerant discharged from the compressor;
an electric expansion valve (14a, 14b, 14c) that decompresses and expands the refrigerant heat radiated by the radiator according to an operating current;
an evaporator (15, 18, 20) that evaporates the refrigerant expanded under reduced pressure by the electric expansion valve;
an upstream pressure sensor (62a, 62b) that detects the pressure of the refrigerant downstream of the compressor and upstream of the electric expansion valve;
a downstream pressure sensor (62c, 62d, 62e) that detects the pressure of the refrigerant downstream of the electric expansion valve and upstream of the compressor;
The differential pressure between the refrigerant inlet and outlet of the electric expansion valve is estimated from the operating current of the electric expansion valve, and the upstream pressure sensor and the downstream pressure sensor are estimated based on the differential pressure between the refrigerant inlet and outlet of the electric expansion valve. A refrigeration cycle device including a determination unit (60) that determines the reliability of a detected value of a side pressure sensor.
前記圧縮機から吐出された前記冷媒を放熱させる放熱器(13)と、
前記放熱器で放熱された前記冷媒を、作動電流に応じて減圧膨張させる電気式膨張弁(14a、14b、14c)と、
前記電気式膨張弁で減圧膨張された前記冷媒を蒸発させる蒸発器(15、18、20)と、
前記電気式膨張弁の作動電流から前記電気式膨張弁の冷媒入口出口間の差圧を推定し、前記電気式膨張弁の冷媒入口出口間の差圧に基づいて前記電気式膨張弁の開度および前記圧縮機の回転数のうち少なくとも一方を制御する制御部(60)とを備える冷凍サイクル装置。 a compressor (11) that sucks in refrigerant, compresses it, and discharges it;
a radiator (13) that radiates heat from the refrigerant discharged from the compressor;
an electric expansion valve (14a, 14b, 14c) that decompresses and expands the refrigerant heat radiated by the radiator according to an operating current;
an evaporator (15, 18, 20) that evaporates the refrigerant expanded under reduced pressure by the electric expansion valve;
The differential pressure between the refrigerant inlet and outlet of the electric expansion valve is estimated from the operating current of the electric expansion valve, and the opening degree of the electric expansion valve is determined based on the differential pressure between the refrigerant inlet and outlet of the electric expansion valve. and a control unit (60) that controls at least one of the rotation speeds of the compressor.
前記制御部は、前記上流側圧力センサが検出した圧力と前記電気式膨張弁の冷媒入口出口間の差圧とに基づいて前記蒸発器における前記冷媒の圧力を推定し、前記蒸発器における前記冷媒の圧力に基づいて前記圧縮機の回転数および前記電気式膨張弁の開度を制御する請求項5に記載の冷凍サイクル装置。 an upstream pressure sensor (62a, 62b) that detects the pressure of the refrigerant downstream of the compressor and upstream of the electric expansion valve;
The control unit estimates the pressure of the refrigerant in the evaporator based on the pressure detected by the upstream pressure sensor and the differential pressure between the refrigerant inlet and outlet of the electric expansion valve, and controls the refrigerant in the evaporator. The refrigeration cycle device according to claim 5, wherein the rotation speed of the compressor and the opening degree of the electric expansion valve are controlled based on the pressure of the compressor.
前記制御部は、前記上流側圧力センサが検出した圧力と前記電気式膨張弁の冷媒入口出口間の差圧とに基づいて前記蒸発器における前記冷媒の圧力を推定し、前記蒸発器における前記冷媒の圧力に基づいて前記蒸発圧力調整弁の開度を制御する請求項6に記載の冷凍サイクル装置。 an evaporation pressure regulating valve (14e) disposed on the downstream side of the refrigerant flow of the evaporator to maintain the refrigerant evaporation temperature in the evaporator at a predetermined temperature or higher;
The control unit estimates the pressure of the refrigerant in the evaporator based on the pressure detected by the upstream pressure sensor and the differential pressure between the refrigerant inlet and outlet of the electric expansion valve, and controls the refrigerant in the evaporator. The refrigeration cycle device according to claim 6, wherein the opening degree of the evaporation pressure regulating valve is controlled based on the pressure of the evaporation pressure regulating valve.
前記制御部は、前記上流側圧力センサが検出した圧力と前記電気式膨張弁の冷媒入口出口間の差圧とに基づいて前記蒸発器における前記冷媒の圧力を推定し、前記蒸発器における前記冷媒の圧力と前記冷媒温度センサが検出した前記冷媒の温度とに基づいて、前記圧縮機に吸入される前記冷媒の過熱度(SH)が基準過熱度(KSH)に近づくように、前記電気式膨張弁の開度を制御する請求項6に記載の冷凍サイクル装置。 A refrigerant temperature sensor (62i, 62j) that detects the temperature of the refrigerant flowing out from the evaporator,
The control unit estimates the pressure of the refrigerant in the evaporator based on the pressure detected by the upstream pressure sensor and the differential pressure between the refrigerant inlet and outlet of the electric expansion valve, and controls the refrigerant in the evaporator. and the temperature of the refrigerant detected by the refrigerant temperature sensor, the electric expansion is performed so that the degree of superheat (SH) of the refrigerant sucked into the compressor approaches the reference degree of superheat (KSH). The refrigeration cycle device according to claim 6, wherein the opening degree of the valve is controlled.
前記圧縮機は、前記蒸発器で蒸発した前記冷媒を圧縮させる低段側圧縮機構と、前記低段側圧縮機構で圧縮された前記冷媒と前記中間圧膨張弁で減圧膨張された前記冷媒とを圧縮する高段側圧縮機構とを有する二段昇圧式圧縮機であり、
前記上流側圧力センサは、前記圧縮機の下流側かつ前記中間圧膨張弁の上流側における前記冷媒の圧力を検出し、
前記制御部は、前記中間圧膨張弁の作動電流から前記中間圧膨張弁の冷媒入口出口間の差圧を推定し、前記高段側圧縮機構に吸入される前記冷媒の圧力を、前記上流側圧力センサが検出した圧力と前記中間圧膨張弁の冷媒入口出口間の差圧とに基づいて推定し、前記高段側圧縮機構に吸入される前記冷媒の圧力に基づいて前記中間圧膨張弁および前記電気式膨張弁の開度を制御する請求項6に記載の冷凍サイクル装置。 an intermediate pressure expansion valve (14f) that depressurizes and expands the refrigerant heat radiated by the radiator to an intermediate pressure according to an operating current;
The compressor includes a low-stage compression mechanism that compresses the refrigerant evaporated by the evaporator, and a low-stage compression mechanism that compresses the refrigerant compressed by the low-stage compression mechanism and the refrigerant expanded under reduced pressure by the intermediate pressure expansion valve. A two-stage boost compressor having a high-stage side compression mechanism for compressing,
The upstream pressure sensor detects the pressure of the refrigerant downstream of the compressor and upstream of the intermediate pressure expansion valve,
The control unit estimates the pressure difference between the refrigerant inlet and outlet of the intermediate pressure expansion valve from the operating current of the intermediate pressure expansion valve, and adjusts the pressure of the refrigerant sucked into the high stage compression mechanism from the upstream side. The intermediate pressure expansion valve is estimated based on the pressure detected by the pressure sensor and the differential pressure between the refrigerant inlet and outlet of the intermediate pressure expansion valve, and The refrigeration cycle device according to claim 6, wherein the opening degree of the electric expansion valve is controlled.
前記バイパス通路の開度を、作動電流に応じて調整する電気式のバイパス膨張弁(14d)とを備え、
前記制御部は、前記バイパス膨張弁の作動電流から前記バイパス膨張弁の冷媒入口出口間の差圧を推定し、前記バイパス膨張弁の冷媒入口出口間の差圧に基づいて前記バイパス膨張弁の開度を制御する請求項5ないし9のいずれか1つに記載の冷凍サイクル装置。 a bypass passage (21c) that returns the refrigerant discharged from the compressor to the suction side of the compressor;
An electric bypass expansion valve (14d) that adjusts the opening degree of the bypass passage according to the operating current,
The control unit estimates a pressure difference between the refrigerant inlet and outlet of the bypass expansion valve from an operating current of the bypass expansion valve, and controls the opening of the bypass expansion valve based on the pressure difference between the refrigerant inlet and outlet of the bypass expansion valve. The refrigeration cycle device according to any one of claims 5 to 9, which controls the temperature.
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