JP2024019998A - Air conditioner for vehicle - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an air conditioner for vehicle which can suppress reduction in heating capacity.
SOLUTION: An air conditioning device 10 used for heating a cabin 12 by absorbing heat from a motor 11 comprises: a refrigeration cycle circuit 30 which circulates a coolant to a chiller 35 that absorbs heat from the motor 11, a water-cooled condenser 32 that exhausts heat in order to heat the air sent to the cabin 12 in the time of heating and an evaporator 33 that cools the air sent to the cabin 12 in the time of cooling; and an inside/outside air switching door 22 which switches inside air circulation and outside air introduction of the air sent to the cabin 12. The inside/outside air switching door 22 does not perform heating and dehumidifying by preventing the coolant from being circulated to the evaporator 33 in a case where heating is performed, an outside air temperature is equal to or less than a set outside air temperature, a temperature of the evaporator 33 is equal to or less than a set evaporator temperature and an endothermic quantity from the motor 11 is equal to or greater than a prescribed endothermic quantity.
SELECTED DRAWING: Figure 1
COPYRIGHT: (C)2024,JPO&INPIT

Description

本発明は、発熱体から吸熱して車室の暖房に利用する車両用空調装置に関する。 The present invention relates to a vehicle air conditioner that absorbs heat from a heating element and uses it to heat a vehicle interior.

車両用空調装置では、モータ、バッテリ、エンジン等の発熱体から吸熱して車室の暖房に利用する場合がある。当該車両用空調装置は、発熱体から吸熱するチラーと、暖房時に車室へ送風する空気を加熱するために排熱する熱交換器と、冷房時に車室へ送風する空気を冷却するエバポレータとに冷媒を循環させる冷凍サイクル回路を有している。例えば、特許文献1には、チラーによってモータから吸熱し、排熱を車室の暖房に利用する車両用空調装置が開示されている。 In a vehicle air conditioner, heat may be absorbed from a heat generating element such as a motor, battery, or engine and used to heat the vehicle interior. The vehicle air conditioner has a chiller that absorbs heat from a heating element, a heat exchanger that exhausts heat to heat the air that is blown into the passenger compartment during heating, and an evaporator that cools the air that is blown into the passenger compartment during cooling. It has a refrigeration cycle circuit that circulates refrigerant. For example, Patent Document 1 discloses a vehicle air conditioner that absorbs heat from a motor using a chiller and uses exhaust heat to heat a vehicle interior.

特開2022-053319号公報Japanese Patent Application Publication No. 2022-053319

上述した車両用空調装置では、暖房時において極低温下での外気導入をした場合には、導入した外気によって空気通路に設けられたエバポレータが冷やされ、エバポレータの圧力が低下する。一方、チラーは吸熱によって圧力が上昇する。このため、チラー圧力がエバポレータ圧力よりも大きくなり、エバポレータにおいて冷媒寝こみが発生する。冷媒寝込みとは、液冷媒が滞まってしまう現象である。エバポレータにおいて冷媒寝こみが発生すると、冷媒循環量が不足して、圧縮機の吐出温度が上昇する。 In the vehicle air conditioner described above, when outside air is introduced at extremely low temperatures during heating, the introduced outside air cools the evaporator provided in the air passage, and the pressure of the evaporator decreases. On the other hand, the pressure of a chiller increases due to heat absorption. Therefore, the chiller pressure becomes higher than the evaporator pressure, and refrigerant stagnation occurs in the evaporator. Refrigerant stagnation is a phenomenon in which liquid refrigerant stagnates. When refrigerant stagnation occurs in the evaporator, the amount of refrigerant circulated becomes insufficient and the discharge temperature of the compressor increases.

上記課題を解決するために、チラーへの冷媒循環量を制限してチラー圧力を下げることによって、圧縮機の吐出温度の上昇を回避している。しかし、チラー吸熱量が制限されるため、暖房能力が低下することになる。さらに、この状態でエバポレータに冷媒を循環させる暖房除湿運転が実行された場合には、チラーの冷媒循環量がさらに減少して、暖房能力がさらに低下することになる。 In order to solve the above problem, an increase in the discharge temperature of the compressor is avoided by limiting the amount of refrigerant circulated to the chiller and lowering the chiller pressure. However, since the amount of heat absorbed by the chiller is limited, the heating capacity will be reduced. Furthermore, if a heating and dehumidifying operation is performed in which refrigerant is circulated through the evaporator in this state, the amount of refrigerant circulated in the chiller is further reduced, and the heating capacity is further reduced.

そこで、本発明は、暖房能力の低下を抑制することができる車両用空調装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a vehicle air conditioner that can suppress a decrease in heating capacity.

本発明に係る車両用空調装置は、発熱体から吸熱して車室の暖房に利用する車両用空調装置であって、発熱体から吸熱するチラーと、暖房時に車室へ送風する空気を加熱するために排熱する熱交換器と、暖房除湿時に車室へ送風する空気を冷却するエバポレータと、に冷媒を循環させる冷凍サイクル回路を備え、暖房時であって、外気温度が設定外気温度以下、かつ、エバポレータの温度が設定エバポレータ温度以下、かつ、発熱体からの吸熱量が設定吸熱量以上の場合には、エバポレータへ冷媒を循環させないことによって暖房除湿をしないことを特徴とする。 The vehicle air conditioner according to the present invention is a vehicle air conditioner that absorbs heat from a heating element and uses it to heat a vehicle interior, and includes a chiller that absorbs heat from the heat generator and heats air blown into the vehicle interior during heating. It is equipped with a refrigeration cycle circuit that circulates refrigerant between a heat exchanger that exhausts heat for heating, an evaporator that cools the air blown into the passenger compartment during heating and dehumidification, and a refrigeration cycle circuit that circulates refrigerant between the In addition, when the temperature of the evaporator is below the set evaporator temperature and the amount of heat absorbed from the heating element is above the set amount of heat absorbed, heating and dehumidification are not performed by not circulating the refrigerant to the evaporator.

上記構成とすることによって、チラーの吸熱量を増加させて、暖房能力の低下を抑制することができる。 With the above configuration, it is possible to increase the amount of heat absorbed by the chiller and suppress a decrease in heating capacity.

本発明に係る車両用空調装置において、冷凍サイクルの圧縮機の回転数、発熱体の出力、またはチラーの入口水温に基づいて発熱体からの吸熱量を算出することが好ましい。 In the vehicle air conditioner according to the present invention, it is preferable to calculate the amount of heat absorbed from the heating element based on the rotation speed of the compressor of the refrigeration cycle, the output of the heating element, or the inlet water temperature of the chiller.

上記構成とすることによって、既存のセンサ等を用いて、チラーの吸熱量を算出することができる。 With the above configuration, the amount of heat absorbed by the chiller can be calculated using an existing sensor or the like.

本発明に係る車両用空調装置において、外気温度が下降している場合は、設定外気温度を第1設定外気温度とし、外気温度が上昇している場合は、設定外気温度を第1設定外気温度より高い第2設定外気温度とすることが好ましい。 In the vehicle air conditioner according to the present invention, when the outside air temperature is decreasing, the set outside air temperature is set as the first set outside air temperature, and when the outside air temperature is rising, the set outside air temperature is set as the first set outside air temperature. It is preferable to set the second set outside air temperature to a higher value.

上記構成とすることによって、通常制御と暖房除湿禁止制御との切り替えが不安定になることを回避することができる。 With the above configuration, it is possible to avoid unstable switching between normal control and heating/dehumidification prohibition control.

本発明に係る車両用空調装置において、エバポレータ温度が下降している場合は、設定エバポレータ温度を第1設定エバポレータ温度とし、設定エバポレータ温度が上昇している場合は、設定エバポレータ温度を第1設定エバポレータ温度より高い第2設定エバポレータ温度とすることが好ましい。 In the vehicle air conditioner according to the present invention, when the evaporator temperature is decreasing, the set evaporator temperature is set as the first set evaporator temperature, and when the set evaporator temperature is rising, the set evaporator temperature is set as the first set evaporator temperature. It is preferable to set the second set evaporator temperature higher than the temperature.

上記構成とすることによって、通常制御と暖房除湿禁止制御との切り替えが不安定になることを回避することができる。 With the above configuration, it is possible to avoid unstable switching between normal control and heating/dehumidification prohibition control.

本発明に係る車両用空調装置において、吸熱量が上昇している場合は、設定吸熱量を第1設定吸熱量とし、吸熱量が下降している場合は、吸熱量を第1設定吸熱量より低い第2設定吸熱量とすることが好ましい。 In the vehicle air conditioner according to the present invention, when the heat absorption amount is increasing, the set heat absorption amount is set as the first setting heat absorption amount, and when the heat absorption amount is decreasing, the heat absorption amount is set as the first setting heat absorption amount. It is preferable to set the second set heat absorption amount to a low value.

上記構成とすることによって、通常制御と暖房除湿禁止制御との切り替えが不安定になることを抑制することができる。 With the above configuration, it is possible to prevent switching between normal control and heating/dehumidification prohibition control from becoming unstable.

本発明の車両用空調装置によれば、チラーの吸熱量を増加させて、暖房能力の低下を抑制することができる。 According to the vehicle air conditioner of the present invention, it is possible to increase the heat absorption amount of the chiller and suppress a decrease in heating capacity.

実施形態の一例である車両用空調装置を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a vehicle air conditioner that is an example of an embodiment. 実施形態の一例である車両用空調装置を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a vehicle air conditioner that is an example of an embodiment. 設定外気温度を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a set outside air temperature. 設定エバポレータ温度を説明する図である。It is a figure explaining setting evaporator temperature. 設定吸熱量を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a set amount of heat absorption. 暖房除湿禁止制御の流れを示すフロー図である。It is a flow chart which shows the flow of heating dehumidification prohibition control.

以下、本発明の実施形態の一例について詳細に説明する。以下の説明において、具体的な形状、材料、方向、数値等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等に合わせて適宜変更することができる。
<車両用空調装置>
図1および図2を用いて、実施形態の一例である空調装置10について説明する。
Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail. In the following description, specific shapes, materials, directions, numerical values, etc. are illustrative to facilitate understanding of the present invention, and can be changed as appropriate depending on the use, purpose, specifications, etc.
<Vehicle air conditioning system>
An air conditioner 10, which is an example of an embodiment, will be described using FIGS. 1 and 2.

車両用空調装置としての空調装置10では、発熱体としてのモータ11から吸熱して車室12の暖房に利用している。空調装置10は、モータ11からモータ冷却回路50を介して吸熱するチラー35と、暖房時に車室12へ送風する空気を加熱するために排熱する熱交換器としての水冷コンデンサ32と、冷房時に車室12へ送風する空気を冷却するエバポレータ33とに冷媒を循環させる冷凍サイクル回路30を有している。空調装置10によれば、詳細は後述するが、暖房能力の低下を抑制することができる。 In the air conditioner 10 as a vehicle air conditioner, heat is absorbed from the motor 11 as a heating element and used for heating the vehicle interior 12 . The air conditioner 10 includes a chiller 35 that absorbs heat from the motor 11 via a motor cooling circuit 50, a water-cooled condenser 32 that serves as a heat exchanger that exhausts heat to heat the air blown into the passenger compartment 12 during heating, and a water-cooled condenser 32 that absorbs heat from the motor 11 through the motor cooling circuit 50. It has an evaporator 33 that cools the air blown into the vehicle compartment 12, and a refrigeration cycle circuit 30 that circulates a refrigerant. According to the air conditioner 10, although details will be described later, it is possible to suppress a decrease in heating capacity.

空調装置10は、車両に搭載されている。車両は、4輪の電動車両であって、電池の電力によって駆動されるモータ11によって走行する。ただし、車両は、電動車両に限定されず、例えばハイブリッド車両であってもよい。 Air conditioner 10 is mounted on a vehicle. The vehicle is a four-wheel electric vehicle, and is driven by a motor 11 driven by battery power. However, the vehicle is not limited to an electric vehicle, and may be a hybrid vehicle, for example.

本実施形態の発熱体は、モータ11であって、詳細は後述するモータ冷却回路50によって冷却される。発熱体は、モータ11に限定されることなく、バッテリであってもよく、ハイブリッド車両であればエンジンであってもよい。 The heating element of this embodiment is the motor 11, which is cooled by a motor cooling circuit 50, which will be described in detail later. The heating element is not limited to the motor 11, but may be a battery or, in the case of a hybrid vehicle, an engine.

図1に示すように、空調装置10は、車室12に調和した空気を送風するための空気通路20と、上述した冷凍サイクル回路30と、空気通路20によって送風される空気を加熱するヒータ回路40と、モータ11を冷却するモータ冷却回路50と、空気通路20、冷凍サイクル回路30、ヒータ回路40およびモータ冷却回路50の各機器をそれぞれ制御する空調ECU(Electronic Control Unit)60とを有している。 As shown in FIG. 1, the air conditioner 10 includes an air passage 20 for blowing conditioned air into the vehicle interior 12, the above-mentioned refrigeration cycle circuit 30, and a heater circuit that heats the air blown by the air passage 20. 40, a motor cooling circuit 50 that cools the motor 11, and an air conditioning ECU (Electronic Control Unit) 60 that controls each device of the air passage 20, the refrigeration cycle circuit 30, the heater circuit 40, and the motor cooling circuit 50. ing.

空気通路20は、空気を調和し、調和した空気を車室12に送風する通路である。空気通路20は、ヒータ回路40に接続され、空気通路20を通過する空気を加熱するヒータコア41と、冷凍サイクル回路30に接続され、空気通路20を通過する空気を冷却するエバポレータ33と、車室12へ送風する空気の内気循環または外気導入を切り替える内外気切替ドア22と、ヒータコア41への送風、又はエバポレータ33への送風を切替えるエアミックスドア23と、車室12に向かう空気流を発生させる送風機24とを有している。 The air passage 20 is a passage that conditions air and blows the conditioned air into the vehicle interior 12. The air passage 20 includes a heater core 41 that is connected to the heater circuit 40 and heats the air passing through the air passage 20, an evaporator 33 that is connected to the refrigeration cycle circuit 30 and cools the air that passes through the air passage 20, and a vehicle interior. The internal/external air switching door 22 switches between internal air circulation or external air introduction of the air blown to the vehicle compartment 12, and the air mix door 23 switches between the air being blown to the heater core 41 or the evaporator 33. It has a blower 24.

冷凍サイクル回路30は、冷媒を圧縮する圧縮機31と、ヒータ回路40に接続され、ヒータ回路40を循環する冷却水に排熱する熱交換器としての水冷コンデンサ32と、空気通路20に設けられ、空気通路20を通過する空気を冷却するエバポレータ33と、エバポレータ33への冷媒循環量を調整するエバポレータ側膨張弁34と、モータ冷却回路50に接続され、モータ冷却回路50を循環する冷却水から吸熱するチラー35と、チラー35への冷媒循環量を調整するチラー側膨張弁36とが配管によって接続されている。また、エバポレータ33には、エバポレータ33の温度を検出するエバポレータ温度センサ64が設けられている。 The refrigeration cycle circuit 30 includes a compressor 31 that compresses refrigerant, a water-cooled condenser 32 that is connected to the heater circuit 40 and serves as a heat exchanger that exhausts heat to the cooling water circulating through the heater circuit 40, and is provided in the air passage 20. , an evaporator 33 that cools the air passing through the air passage 20 , an evaporator-side expansion valve 34 that adjusts the amount of refrigerant circulating to the evaporator 33 , and a motor cooling circuit 50 that is connected to the cooling water that circulates through the motor cooling circuit 50 . A chiller 35 that absorbs heat and a chiller-side expansion valve 36 that adjusts the amount of refrigerant circulating to the chiller 35 are connected by piping. Further, the evaporator 33 is provided with an evaporator temperature sensor 64 that detects the temperature of the evaporator 33.

本実施形態では、暖房に利用するために排熱する熱交換器を水冷コンデンサ32とする構成としたが、これに限定されない。熱交換器をヒータコアとして、ヒータ回路40を設けることなく冷媒による排熱を直接暖房に利用する構成であってもよい。 In this embodiment, the water-cooled condenser 32 is used as the heat exchanger for discharging heat for use in heating, but the present invention is not limited thereto. A configuration may be adopted in which the heat exchanger is used as a heater core and the exhaust heat from the refrigerant is directly utilized for heating without providing the heater circuit 40.

ヒータ回路40は、水冷コンデンサ32によって加熱された水を熱源として循環させて、ヒータコア41によって空気通路20を通過する空気を加熱することによって暖房運転を実現する。ヒータ回路40は、ヒータ回路40を循環する水を加熱する水冷コンデンサ32と、空気通路20に設けられ、空気通路20を通過する空気を加熱するヒータコア41と、ヒータ回路40の冷却水を循環させるポンプ42とを有している。 The heater circuit 40 achieves heating operation by circulating water heated by the water cooling condenser 32 as a heat source and heating the air passing through the air passage 20 by the heater core 41. The heater circuit 40 includes a water-cooled condenser 32 that heats water circulating through the heater circuit 40, a heater core 41 provided in the air passage 20 that heats the air passing through the air passage 20, and a heater core 41 that circulates the cooling water of the heater circuit 40. It has a pump 42.

モータ冷却回路50は、チラー35によって冷却された冷却水を循環させて、モータ11を冷却する。モータ冷却回路50は、モータ冷却回路50を循環する冷却水を冷却するチラー35と、モータ冷却回路50を循環する冷却水を冷却するラジエータ51と、モータ11を冷却するモータ冷却器52と、モータ冷却回路50の冷却水を循環させるポンプ53とを有している。また、チラー35の入口には、モータ冷却回路50を循環する冷却水の温度を検出する冷却水温度センサ65が設けられている。 The motor cooling circuit 50 cools the motor 11 by circulating cooling water cooled by the chiller 35. The motor cooling circuit 50 includes a chiller 35 that cools the cooling water circulating in the motor cooling circuit 50, a radiator 51 that cools the cooling water circulating in the motor cooling circuit 50, a motor cooler 52 that cools the motor 11, and a motor cooler 52 that cools the motor 11. It has a pump 53 that circulates the cooling water of the cooling circuit 50. Furthermore, a cooling water temperature sensor 65 is provided at the inlet of the chiller 35 to detect the temperature of the cooling water circulating in the motor cooling circuit 50.

空調ECU60は、空気通路20、冷凍サイクル回路30、ヒータ回路40およびモータ冷却回路50の各機器をそれぞれ制御する。空調ECU60は、空調装置10において詳細は後述する暖房除湿禁止制御を実行する。空調ECU60は、内部に情報処理を行うCPUを有するプロセッサ61と、プロセッサ61が実行するソフトウェア、プログラムまたはデータを格納するメモリ62とを有するコンピュータである。 The air conditioning ECU 60 controls the air passage 20, the refrigeration cycle circuit 30, the heater circuit 40, and the motor cooling circuit 50, respectively. The air conditioning ECU 60 executes heating dehumidification prohibition control, which will be described in detail later, in the air conditioner 10. The air conditioning ECU 60 is a computer that includes a processor 61 that has a CPU that processes information therein, and a memory 62 that stores software, programs, or data that the processor 61 executes.

空調ECU60は、空気通路20の内外気切替ドア22、エアミックスドア23および送風機24と、冷凍サイクル回路30の圧縮機31、エバポレータ側膨張弁34およびチラー側膨張弁36と、ヒータ回路40のポンプ42と、モータ冷却回路50のポンプ53と接続されている。また、空調ECU60は、外気温度を検出する外気温度センサ63と、エバポレータ33の温度を検出するエバポレータ温度センサ64と、モータ冷却回路50のチラー35の入口の冷却水の温度を検出する冷却水温度センサ65と接続されている。 The air conditioning ECU 60 controls the internal/external air switching door 22 , the air mix door 23 , and the blower 24 of the air passage 20 , the compressor 31 of the refrigeration cycle circuit 30 , the evaporator-side expansion valve 34 and the chiller-side expansion valve 36 , and the pump of the heater circuit 40 . 42 and the pump 53 of the motor cooling circuit 50. The air conditioning ECU 60 also includes an outside air temperature sensor 63 that detects the outside air temperature, an evaporator temperature sensor 64 that detects the temperature of the evaporator 33, and a cooling water temperature sensor that detects the temperature of the cooling water at the inlet of the chiller 35 of the motor cooling circuit 50. It is connected to sensor 65.

図2に示すように、空調ECU60は、それぞれ詳細は後述する、暖房運転実行部71と、外気温度判定部72と、エバポレータ温度判定部73と、チラー吸熱量判定部74と、チラー吸熱制限部75と、暖房除湿運転禁止部76とを有している。暖房運転実行部71、外気温度判定部72、エバポレータ温度判定部73、チラー吸熱量判定部74、チラー吸熱制限部75および暖房除湿運転禁止部76は、プロセッサ61がメモリ62に格納されたプログラムを実行することにより実現される。 As shown in FIG. 2, the air conditioning ECU 60 includes a heating operation execution unit 71, an outside air temperature determination unit 72, an evaporator temperature determination unit 73, a chiller heat absorption amount determination unit 74, and a chiller heat absorption limiting unit, each of which will be described in detail later. 75, and a heating/dehumidifying operation prohibition section 76. The heating operation execution section 71, the outside air temperature determination section 72, the evaporator temperature determination section 73, the chiller heat absorption amount determination section 74, the chiller heat absorption restriction section 75, and the heating dehumidification operation prohibition section 76 are configured so that the processor 61 executes the program stored in the memory 62. This is achieved by executing.

暖房運転実行部71は、モータ11から吸熱して車室12の暖房に利用する暖房運転を実行する。具体的には、冷凍サイクル回路30において、圧縮機31の回転数を制御して冷媒を循環させ、チラー側膨張弁36の開度を調整してチラー35において冷媒を蒸発させることによってモータ冷却回路50の冷却水より吸熱し、水冷コンデンサ32において冷媒を凝縮させることによってヒータ回路40の循環水に排熱する。 The heating operation execution unit 71 executes a heating operation in which heat is absorbed from the motor 11 and used for heating the vehicle interior 12 . Specifically, in the refrigeration cycle circuit 30, the rotation speed of the compressor 31 is controlled to circulate the refrigerant, and the opening degree of the chiller-side expansion valve 36 is adjusted to evaporate the refrigerant in the chiller 35, thereby controlling the motor cooling circuit. The refrigerant absorbs heat from the cooling water 50 and condenses the refrigerant in the water cooling condenser 32, thereby discharging the heat to the circulating water of the heater circuit 40.

また、暖房運転実行部71は、ヒータ回路40において、ポンプ42を駆動して循環水を循環させて、水冷コンデンサ32の排熱によってヒータコア41を加熱し、空気通路20を通過する空気を加熱する。さらに、モータ冷却回路50において、ポンプ53を駆動して冷却水を循環させて、チラー35の吸熱およびラジエータ51の吸熱によってモータ冷却器52を冷却する。 The heating operation execution unit 71 also drives the pump 42 in the heater circuit 40 to circulate circulating water, heats the heater core 41 with the exhaust heat of the water-cooled condenser 32, and heats the air passing through the air passage 20. . Further, in the motor cooling circuit 50, the pump 53 is driven to circulate cooling water, and the motor cooler 52 is cooled by heat absorption by the chiller 35 and heat absorption by the radiator 51.

外気温度判定部72は、外気温度センサ63から外気温度を検出し、外気温度が設定外気温度以下であるかを判定する。 The outside air temperature determination unit 72 detects the outside air temperature from the outside air temperature sensor 63, and determines whether the outside air temperature is equal to or lower than the set outside air temperature.

図3に示すように、外気温度判定部72は、外気温度Tоが下降している場合は、設定外気温度を第1設定外気温度Tо1とし、外気温度Tоが上昇している場合は、設定外気温度を第1設定外気温度Tо1より高い第2設定外気温度Tо2とする。これにより、通常制御と後述する暖房除湿禁止制御との切り替えが不安定になることを回避することができる。 As shown in FIG. 3, the outside air temperature determining unit 72 sets the set outside air temperature to the first set outside air temperature To1 when the outside air temperature To is decreasing, and sets the set outside air temperature to the first set outside air temperature To1 when the outside air temperature To is rising. The temperature is set to a second set outside air temperature To2 higher than the first set outside air temperature Tol. Thereby, it is possible to avoid instability in switching between normal control and heating/dehumidification prohibition control, which will be described later.

エバポレータ温度判定部73は、エバポレータ温度センサ64からエバポレータ温度を検出し、エバポレータ33が設定エバポレータ温度以下であるかを判定する。 The evaporator temperature determination section 73 detects the evaporator temperature from the evaporator temperature sensor 64 and determines whether the evaporator 33 is at or below the set evaporator temperature.

図4に示すように、エバポレータ温度判定部73は、エバポレータ温度Teが下降している場合は、設定エバポレータ温度を第1設定エバポレータ温度Te1とし、エバポレータ温度Teが上昇している場合は、設定エバポレータ温度を第1設定エバポレータ温度Te1より高い第2設定エバポレータ温度Te2とする。これにより、通常制御と後述する暖房除湿禁止制御との切り替えが不安定になることを回避することができる。 As shown in FIG. 4, the evaporator temperature determination unit 73 sets the set evaporator temperature to the first set evaporator temperature Te1 when the evaporator temperature Te is decreasing, and sets the set evaporator temperature to the first set evaporator temperature Te1 when the evaporator temperature Te is increasing. The temperature is set to a second set evaporator temperature Te2 higher than the first set evaporator temperature Te1. Thereby, it is possible to avoid instability in switching between normal control and heating/dehumidification prohibition control, which will be described later.

チラー吸熱量判定部74は、チラー35の吸熱量を算出し、チラー35の吸熱量が設定吸熱量以上であるかを判定する。本実施形態では、冷却水温度センサ65によって検出されるモータ冷却回路50のチラー35の入口の冷却水の温度に基づいてチラー35の吸熱量を算出している。 The chiller heat absorption amount determining unit 74 calculates the heat absorption amount of the chiller 35, and determines whether the heat absorption amount of the chiller 35 is equal to or greater than a set heat absorption amount. In this embodiment, the amount of heat absorbed by the chiller 35 is calculated based on the temperature of the cooling water at the inlet of the chiller 35 of the motor cooling circuit 50 detected by the cooling water temperature sensor 65.

チラー吸熱量判定部74は、圧縮機31の回転数に基づいてモータ冷却負荷を推定してチラー35の吸熱量を算出してもよく、モータ11の出力に基づいてモータ冷却負荷を推定してチラー35の吸熱量を算出してもよい。これにより、既存のセンサ等でチラー35の吸熱量を算出することができる。 The chiller heat absorption amount determination unit 74 may calculate the heat absorption amount of the chiller 35 by estimating the motor cooling load based on the rotation speed of the compressor 31, or may estimate the motor cooling load based on the output of the motor 11. The amount of heat absorbed by the chiller 35 may be calculated. Thereby, the amount of heat absorbed by the chiller 35 can be calculated using an existing sensor or the like.

図5に示すように、チラー吸熱量判定部74は、チラー吸熱量Qcが上昇している場合は、設定チラー吸熱量を第1設定チラー吸熱量Qc1とし、チラー吸熱量Qcが下降している場合は、設定チラー吸熱量を第1設定チラー吸熱量Qc1より低い第2設定チラー吸熱量Qc2とする。これにより、通常制御と後述する暖房除湿禁止制御との切り替えが不安定になることを回避することができる。 As shown in FIG. 5, when the chiller heat absorption amount Qc is increasing, the chiller heat absorption amount determining unit 74 sets the set chiller heat absorption amount to the first setting chiller heat absorption amount Qc1, and the chiller heat absorption amount Qc is decreasing. In this case, the set chiller heat absorption amount is set to the second set chiller heat absorption amount Qc2, which is lower than the first set chiller heat absorption amount Qc1. Thereby, it is possible to avoid instability in switching between normal control and heating/dehumidification prohibition control, which will be described later.

チラー吸熱制限部75は、エバポレータ33とチラー35との圧力差が発生した場合には、チラー側膨張弁36を調整してチラー35の冷媒循環量を制限することによってチラー35の吸熱量を制限し、冷凍サイクル回路30の低圧を低くして圧縮機31の吐出温度の上昇を回避する。エバポレータ33とチラー35との圧力差は、エバポレータ温度センサ64とチラー35の冷媒側に設けられた温度センサとを用いて算出してもよい。 When a pressure difference occurs between the evaporator 33 and the chiller 35, the chiller heat absorption limiting section 75 limits the amount of heat absorbed by the chiller 35 by adjusting the chiller-side expansion valve 36 to limit the amount of refrigerant circulating in the chiller 35. However, the low pressure of the refrigeration cycle circuit 30 is lowered to avoid an increase in the discharge temperature of the compressor 31. The pressure difference between the evaporator 33 and the chiller 35 may be calculated using the evaporator temperature sensor 64 and a temperature sensor provided on the refrigerant side of the chiller 35.

暖房除湿運転禁止部76は、暖房運転実行部71によって暖房運転が実行されている間に除湿運転を禁止する。ここで、除湿運転は、暖房運転実行部71によって暖房運転が実行されている間に、エバポレータ側膨張弁34を開いてエバポレータ33に冷媒を循環させて、車室12へ送風する空気を冷却する。 The heating and dehumidifying operation prohibition section 76 prohibits the dehumidifying operation while the heating operation execution section 71 is executing the heating operation. Here, in the dehumidifying operation, while the heating operation execution unit 71 is executing the heating operation, the evaporator-side expansion valve 34 is opened to circulate the refrigerant through the evaporator 33 to cool the air blown into the vehicle compartment 12. .

暖房除湿運転禁止部76は、暖房運転が実行され、冷たい空気が外気導入されてエバポレータ33が冷やされることが想定される外気温度が設定外気温度以下、かつ、エバポレータ33の温度が設定エバポレータ温度以下であって、エバポレータ33とチラー35との圧力差が発生しエバポレータ33に冷媒が寝込むことが想定されるチラー35吸熱量が設定吸熱量以上の場合であって、チラー吸熱制限部75によってチラー35の冷媒循環量が制限されて暖房能力が低下するため、エバポレータ側膨張弁34を閉じて除湿運転を禁止する。 The heating/dehumidifying operation prohibition unit 76 is configured to operate when the heating operation is executed and the outside air temperature at which the cold air is introduced to cool the evaporator 33 is below the set outside air temperature, and the temperature of the evaporator 33 is below the set evaporator temperature. This is a case where the amount of heat absorbed by the chiller 35 is greater than or equal to the set amount of heat absorbed, and it is assumed that a pressure difference between the evaporator 33 and the chiller 35 occurs and the refrigerant is trapped in the evaporator 33. Since the amount of refrigerant circulated is limited and the heating capacity is reduced, the evaporator-side expansion valve 34 is closed to prohibit dehumidifying operation.

暖房除湿運転禁止部76によれば、エバポレータ側膨張弁34を閉じて、チラー35の冷媒循環量を増加させてチラー35の吸熱量を増加させることによって、暖房能力の低下を抑制することができる。 According to the heating and dehumidifying operation prohibition unit 76, by closing the evaporator-side expansion valve 34 and increasing the amount of refrigerant circulation in the chiller 35 to increase the amount of heat absorbed by the chiller 35, it is possible to suppress a decrease in heating capacity. .

<暖房除湿運転禁止制御>
図6を用いて、暖房除湿運転禁止制御の流れについて説明する。
<Heating dehumidification operation prohibition control>
The flow of the heating/dehumidifying operation prohibition control will be explained using FIG. 6 .

ステップS11において、暖房運転実行部71によってモータ11から吸熱して車室12の暖房に利用する暖房運転が実行されているかどうかを確認する。当該暖房運転が実行されている場合には、ステップS12へ移行する。 In step S<b>11 , it is determined whether the heating operation execution unit 71 is executing a heating operation in which heat is absorbed from the motor 11 and used to heat the vehicle interior 12 . If the heating operation is being executed, the process moves to step S12.

ステップS12において、外気温度判定部72によって外気温度が設定外気温度以下であるかを判定する。外気温度が設定外気温度以下の場合には、ステップS13へ移行する。 In step S12, the outside air temperature determination unit 72 determines whether the outside air temperature is equal to or lower than the set outside air temperature. If the outside air temperature is below the set outside air temperature, the process moves to step S13.

ステップS13において、エバポレータ温度判定部73によってエバポレータ33の温度が設定エバポレータ温度以下であるかを判定する。エバポレータ33の温度が設定エバポレータ温度以下の場合には、ステップS14へ移行する。 In step S13, the evaporator temperature determining section 73 determines whether the temperature of the evaporator 33 is equal to or lower than the set evaporator temperature. If the temperature of the evaporator 33 is equal to or lower than the set evaporator temperature, the process moves to step S14.

ステップS14において、チラー吸熱量判定部74によってチラー35の吸熱量が設定吸熱量以上であるかを判定する。チラー35の吸熱量が設定吸熱量以上の場合には、ステップS15へ移行する。 In step S14, the chiller heat absorption amount determination unit 74 determines whether the heat absorption amount of the chiller 35 is equal to or greater than the set heat absorption amount. If the amount of heat absorbed by the chiller 35 is greater than or equal to the set amount of heat absorbed, the process moves to step S15.

ステップS15において、暖房除湿運転禁止部76は、モータ11から吸熱して車室12の暖房に利用する暖房運転が実行され、冷たい空気が外気導入されてエバポレータ33が冷やされることが想定される外気温度が所定温度以下、かつ、エバポレータ33の温度が所定温度以下であって、エバポレータ33とチラー35との圧力差が発生しエバポレータ33に冷媒が寝込むことが想定されるチラー35吸熱量が所定吸熱量以上の場合には、チラー35の冷媒循環量が制限されて暖房能力が低下するため、暖房除湿運転を禁止して、暖房能力の低下を抑制する。 In step S15, the heating/dehumidifying operation prohibition unit 76 executes a heating operation in which heat is absorbed from the motor 11 and used for heating the passenger compartment 12, and cold air is introduced into the outside air to cool the evaporator 33. When the temperature is below a predetermined temperature and the temperature of the evaporator 33 is below a predetermined temperature, a pressure difference between the evaporator 33 and the chiller 35 is generated and the amount of heat absorbed by the chiller 35 is assumed to be stagnation in the evaporator 33. If it exceeds the amount of heat, the amount of refrigerant circulated in the chiller 35 is limited and the heating capacity is reduced, so the heating and dehumidifying operation is prohibited to suppress the reduction in the heating capacity.

<まとめ>
本実施形態の空調装置10では、暖房時において極低温下での外気導入をした場合には、導入した外気によって空気通路20に設けられたエバポレータ33が冷やされ、エバポレータ33の圧力が低下する。一方、チラー35は吸熱によって圧力が上昇する。このため、チラー圧力がエバポレータ圧力よりも大きくなり、エバポレータ33において冷媒寝こみが発生し、冷媒循環量が不足して、圧縮機31の吐出温度が上昇する。
<Summary>
In the air conditioner 10 of this embodiment, when outside air is introduced at extremely low temperatures during heating, the evaporator 33 provided in the air passage 20 is cooled by the introduced outside air, and the pressure of the evaporator 33 is reduced. On the other hand, the pressure of the chiller 35 increases due to heat absorption. Therefore, the chiller pressure becomes higher than the evaporator pressure, refrigerant stagnation occurs in the evaporator 33, the amount of refrigerant circulation becomes insufficient, and the discharge temperature of the compressor 31 increases.

そこで、チラー35への冷媒循環量を制限してチラー圧力を下げることによって、圧縮機31の吐出温度の上昇を回避している。しかし、チラー吸熱量が制限されるため、暖房能力が低下することになる。さらに、この状態でエバポレータ33に冷媒を循環させる暖房除湿運転が実行された場合には、チラー35の冷媒循環量がさらに減少して、暖房能力がさらに低下することになる。 Therefore, by limiting the amount of refrigerant circulating to the chiller 35 and lowering the chiller pressure, an increase in the discharge temperature of the compressor 31 is avoided. However, since the amount of heat absorbed by the chiller is limited, the heating capacity will be reduced. Furthermore, if a heating and dehumidifying operation is performed in which refrigerant is circulated through the evaporator 33 in this state, the amount of refrigerant circulated in the chiller 35 is further reduced, and the heating capacity is further reduced.

そこで、本実施形態の空調装置10は、モータ11から吸熱して車室12の暖房に利用する空調装置10であって、モータ11から吸熱するチラー35と、暖房時に車室12へ送風する空気を加熱するために排熱する水冷コンデンサ32と、暖房除湿時に車室12へ送風する空気を冷却するエバポレータ33と、に冷媒を循環させる冷凍サイクル回路30を備え、暖房時であって、外気温度が設定外気温度以下、かつ、エバポレータ33の温度が設定エバポレータ温度以下、かつ、モータ11からの吸熱量が設定吸熱量以上の場合には、チラー35の冷媒循環量が制限されて暖房能力が低下するため、エバポレータ33へ冷媒を循環させないことによって暖房除湿をしない。 Therefore, the air conditioner 10 of this embodiment is an air conditioner 10 that absorbs heat from the motor 11 and uses it for heating the vehicle interior 12. A refrigeration cycle circuit 30 is provided that circulates refrigerant through a water-cooled condenser 32 that exhausts heat to heat the vehicle, an evaporator 33 that cools the air blown into the passenger compartment 12 during heating and dehumidification, and a refrigeration cycle circuit 30 that circulates refrigerant between is below the set outside air temperature, the temperature of the evaporator 33 is below the set evaporator temperature, and the amount of heat absorbed from the motor 11 is above the set amount of heat absorbed, the amount of refrigerant circulated in the chiller 35 is limited and the heating capacity is reduced. Therefore, heating and dehumidification are not performed by not circulating refrigerant to the evaporator 33.

これにより、チラー35の冷媒循環量を増加させてチラー35の吸熱量を増加させることによって、暖房能力の低下を抑制することができる。 Thereby, by increasing the amount of refrigerant circulating in the chiller 35 and increasing the amount of heat absorbed by the chiller 35, it is possible to suppress a decrease in the heating capacity.

なお、本発明は上述した実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項の範囲内において種々の変更や改良が可能であることは勿論である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications thereof, and it goes without saying that various changes and improvements can be made within the scope of the claims of the present application. .

10 空調装置(車両用空調装置)、11 モータ(発熱体)、12 車室、20 空気通路、22 内外気切替ドア(切替部)、23 エアミックスドア、24 送風機、30 冷凍サイクル回路、31 圧縮機、32 水冷コンデンサ(熱交換器)、33 エバポレータ、34 エバポレータ側膨張弁、35 チラー、36 チラー側膨張弁、40 ヒータ回路、41 ヒータコア、42 ポンプ、50 モータ冷却回路、51 ラジエータ、52 モータ冷却器、53 ポンプ、60 空調ECU、61 プロセッサ、62 メモリ、63 外気温度センサ、64 エバポレータ温度センサ、65 冷却水温度センサ、71 暖房運転実行部、72 外気温度判定部、73 エバポレータ温度判定部、74 チラー吸熱量判定部、75 チラー吸熱制限部、76 暖房除湿運転禁止部
10 air conditioner (vehicle air conditioner), 11 motor (heating element), 12 vehicle interior, 20 air passage, 22 inside/outside air switching door (switching part), 23 air mix door, 24 blower, 30 refrigeration cycle circuit, 31 compression machine, 32 water-cooled condenser (heat exchanger), 33 evaporator, 34 evaporator side expansion valve, 35 chiller, 36 chiller side expansion valve, 40 heater circuit, 41 heater core, 42 pump, 50 motor cooling circuit, 51 radiator, 52 motor cooling device, 53 pump, 60 air conditioning ECU, 61 processor, 62 memory, 63 outside air temperature sensor, 64 evaporator temperature sensor, 65 cooling water temperature sensor, 71 heating operation execution unit, 72 outside air temperature determination unit, 73 evaporator temperature determination unit, 74 Chiller heat absorption amount determination section, 75 Chiller heat absorption limit section, 76 Heating dehumidification operation prohibition section

Claims (5)

発熱体から吸熱して車室の暖房に利用する車両用空調装置であって、
前記発熱体から吸熱するチラーと、暖房時に前記車室へ送風する空気を加熱するために排熱する熱交換器と、暖房除湿時に前記車室へ送風する空気を冷却するエバポレータと、に冷媒を循環させる冷凍サイクル回路を備え、
暖房時であって、外気温度が設定外気温度以下、かつ、前記エバポレータの温度が設定エバポレータ温度以下、かつ、前記発熱体からの吸熱量が設定吸熱量以上の場合には、前記エバポレータに冷媒を循環させないことによって暖房除湿をしない、
車両用空調装置。
A vehicle air conditioner that absorbs heat from a heating element and uses it to heat a vehicle interior,
A refrigerant is supplied to a chiller that absorbs heat from the heating element, a heat exchanger that exhausts heat to heat the air blown to the passenger compartment during heating, and an evaporator that cools the air blown to the passenger compartment during heating and dehumidification. Equipped with a refrigeration cycle circuit that circulates
During heating, when the outside air temperature is below the set outside air temperature, the temperature of the evaporator is below the set evaporator temperature, and the amount of heat absorbed from the heating element is more than the set amount of heat absorbed, refrigerant is supplied to the evaporator. By not circulating, heating and dehumidifying are not performed.
Vehicle air conditioning system.
請求項1に記載の車両用空調装置であって、
前記冷凍サイクル回路の圧縮機の回転数、前記発熱体の出力、または前記チラーの入口水温に基づいて前記発熱体からの吸熱量を算出する、
車両用空調装置。
The vehicle air conditioner according to claim 1,
Calculating the amount of heat absorbed from the heating element based on the rotation speed of the compressor of the refrigeration cycle circuit, the output of the heating element, or the inlet water temperature of the chiller;
Vehicle air conditioning system.
請求項1または2に記載の車両用空調装置であって、
外気温度が下降している場合は、前記設定外気温度を第1設定外気温度とし、外気温度が上昇している場合は、前記設定外気温度を前記第1設定外気温度より高い第2設定外気温度とする、
車両用空調装置。
The vehicle air conditioner according to claim 1 or 2,
When the outside air temperature is decreasing, the set outside air temperature is set as the first set outside air temperature, and when the outside air temperature is rising, the set outside air temperature is set as the second set outside air temperature, which is higher than the first set outside air temperature. and
Vehicle air conditioning system.
請求項1または2に記載の車両用空調装置であって、
エバポレータ温度が下降している場合は、前記設定エバポレータ温度を第1設定エバポレータ温度とし、エバポレータ温度が上昇している場合は、前記設定エバポレータ温度を前記第1設定エバポレータ温度より高い第2設定エバポレータ温度とする、
車両用空調装置。
The vehicle air conditioner according to claim 1 or 2,
When the evaporator temperature is decreasing, the set evaporator temperature is set as the first set evaporator temperature, and when the evaporator temperature is rising, the set evaporator temperature is set as the second set evaporator temperature higher than the first set evaporator temperature. and
Vehicle air conditioning system.
請求項1または2に記載の車両用空調装置であって、
吸熱量が上昇している場合は、前記設定吸熱量を第1設定吸熱量とし、吸熱量が下降している場合は、前記吸熱量を前記第1設定吸熱量より低い第2設定吸熱量とする、
車両用空調装置。
The vehicle air conditioner according to claim 1 or 2,
When the amount of heat absorption is rising, the set heat absorption amount is set as the first set heat absorption amount, and when the heat absorption amount is decreasing, the heat absorption amount is set as the second set heat absorption amount, which is lower than the first set heat absorption amount. do,
Vehicle air conditioning system.
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