JP3993760B2 - Air conditioner for vehicles - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用空調装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、車両用空調装置として、冷凍サイクル途中に設けた車内側熱交換器を、通過する空気の冷却のみならず、冷媒の循環方向を逆転させることにより加熱にも利用可能としたものがある。これによれば、エンジン冷却水が流動するヒータコアのみならず、車内側熱交換器によっても車内に送風する空気を加熱することができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の車両用空調装置では、外気温度が非常に低い場合等、車内側熱交換器による暖房を可能としただけでは、迅速に車内暖房を開始できないことがある。
【0004】
そこで、本発明は、暖房運転開始直後であっても迅速に送風温度を上昇させることのできる車両用空調装置を提供することを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、
コンプレッサから吐出させた冷媒を、車外側熱交換器、圧力制御弁、車内側熱交換器、及びアキュムレータを介してコンプレッサに戻して循環させる冷凍サイクルを備えた車両用空調装置において、
前記冷凍サイクルの車内側熱交換器とアキュムレータとの間に接続され、冷媒とエンジン冷却水との間で熱交換させる温水熱交換器と、
前記コンプレッサからの冷媒を、車外側熱交換器をバイパスして車内側熱交換器に導くバイパス流路と、
前記コンプレッサからの冷媒を、前記車外側熱交換器及び前記車内側熱交換器をバイパスして前記温水熱交換器に導く、減圧弁を備えた補助バイパス流路と、
前記冷凍サイクル、前記バイパス流路、又は、前記補助バイパス流路に流路を切り替える流路切替手段と、
暖房運転開始から、前記車内側熱交換器により所望の送風温度で車内に送風可能な暖房条件を満足するまで、前記温水熱交換器にエンジン冷却水を流動させると共に、前記流路切替手段により、流路をバイパス流路に切り替え、前記温水熱交換器にエンジン冷却水を流動させることにより、前記車内側熱交換器による加熱を開始させ、流路を前記バイパス流路に切り替えることによっても、前記暖房条件を満足しない場合、さらに冷媒が前記補助バイパス流路にも流動可能となるように減圧弁を開放することにより、前記車内側熱交換器をバイパスする冷媒量を増大させる制御手段と、
を設けたものである。
【0006】
この構成により、流路切替手段によりバイパス流路に切り替えて車内側熱交換器により加熱できるだけでなく、エンジン冷却水によって冷媒を暖めることが可能となる。したがって、エンジン冷却水が十分に上昇する前であっても、車内側熱交換器による加熱を迅速かつ効果的に開始させることができ、車内への送風温度を即座に上昇させることが可能となる上、加熱能力を安定させた状態で車内側熱交換器による加熱を開始することが可能となる。
【0011】
前記制御手段は、設定温度と内気温度との差から決定された前記車内側熱交換器の目標暖房能力に基づいて、前記温水熱交換器でのエンジン冷却水の流動量を制御すると、冷媒が必要以上に圧力上昇することを防止することができ、消費動力を低減することが可能となる点で好ましい。
【0013】
暖房運転開始初期に前記コンプレッサの駆動回転数を増大させると、より一層車内への送風温度の上昇を早めることが可能となる点で好ましい。
【0014】
前記コンプレッサを電動式とすることにより、前記エンジンの停止時であっても駆動可能とすると、車内暖房を継続することができる点で好ましい。
【0015】
前記エンジンと前記温水熱交換器との間でエンジン冷却水を循環させる電動ポンプを設け、前記エンジンの停止時であっても前記電動ポンプを駆動させることにより、エンジン冷却水の循環を可能とすると、温水熱交換器を介してエンジンの余熱を冷媒に供給することができ、さらに車内暖房を継続することができる点で好ましい。
【0016】
前記制御手段は、前記コンプレッサから吐出される冷媒圧力に基づいて前記電動ポンプを駆動制御すると、必要時にのみ電動ポンプを駆動することができ、消費電力を抑制可能となる点で好ましい。
【0017】
前記エンジンと前記温水熱交換器とを結ぶ温水流路の途中には、前記車内側熱交換器を通過後の空気を加熱するヒータコアを接続すればよい。
【0018】
前記温水熱交換器を流動するエンジン冷却水と冷媒とが対向流となっているのが好ましい。
【0019】
なお、前記冷媒にはCOを使用することができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。
【0021】
図1は、本実施形態に係る車両用空調装置を示す。この車両用空調装置は、車内前方部の空調ユニット1内に、上流側からブロア2、車内側熱交換器3、ミックスダンパ4、ヒータコア5、及び、補助ヒータ6を順次配設したものである。
【0022】
ブロア2は、ブロアモータ7の駆動により回転し、内外気切替ダンパ8によって選択された内気又は外気を空調ユニット1内へと導く。
【0023】
車内側熱交換器3は、冷凍サイクルCの1つの機器を構成している。冷凍サイクルCでは、コンプレッサ9から吐出された冷媒が、車外側熱交換器10、圧力制御弁11、逆止弁12、前記車内側熱交換器3、温水熱交換器13、及び、アキュムレータ14を介してコンプレッサ9に戻って循環するようになっている。前記冷凍サイクルCには、車外側熱交換器10、圧力制御弁11及び逆止弁12をバイパスするバイパス路B1が接続され、第1三方弁15を切り替えることにより、コンプレッサ9から吐出された冷媒が、直接、車内側熱交換器3に流入可能となっている。また、バイパス路B1には、前記車内側熱交換器3をバイパスする補助バイパス路B2が接続されている。補助バイパス路B2の途中には減圧弁16が接続されている。この減圧弁16は、後述する制御装置25からの制御信号に基づいて開度を調整可能となっており、車内側熱交換器3をバイパスする冷媒流量を調整する。なお、前記冷媒にはCOが使用されている。
【0024】
コンプレッサ9には、エンジン17の動力が図示しないクラッチを介して伝達される。コンプレッサ9の駆動回転数は、クラッチを切り替えることにより複数段階(無段階でもよい。)に切替可能である。コンプレッサ9の駆動回転数は、通常、冷媒が車外側熱交換器10を超臨界圧力で流動可能な値に設定されている。車外側熱交換器10は車両前方部に配設され、冷媒を外気に放熱させる。圧力制御弁11は、冷媒を減圧し、気化しやすい状態として車内側熱交換器3に供給すると共に、後述するように、その圧力を調整する役割を果たす。車内側熱交換器3は、内部を流動する冷媒により、外部を通過する内気又は外気から吸熱する。車内側熱交換器3から流出する冷媒の温度は温度センサ18によって検出され、コンプレッサ9から吐出される冷媒の圧力は圧力センサ19によって検出されている。アキュムレータ14は、冷媒を確実に気化させた状態でコンプレッサ9に戻すために設けられている。
【0025】
ヒータコア5は、ミックスダンパ4によって分流された一方の流路に配設されており、暖房サイクルHの1つの機器を構成している。暖房サイクルHでは、エンジン冷却水を、第2三方弁20の切替により、車両前方部に配設したラジエータ21とは別回路で循環させ、その回路途中のヒータコア5で放熱させている。また、暖房サイクルHの途中には前記温水熱交換器13が設けられ、第3三方弁22の切替により、前記冷凍サイクルCを流動する冷媒と、暖房サイクルHを流動するエンジン冷却水との間の熱交換を行うことが可能となっている。温水熱交換器13内では、冷媒とエンジン冷却水が対向流となるように構成され、熱交換性能の向上が図られている。また、暖房サイクルHの途中には電動ポンプ23と水温検出センサ24とが設けられている。電動ポンプ23は、エンジン17停止時にバッテリーからの供給電力によって駆動可能である。水温検出センサ24は、エンジン冷却水の温度を検出する。検出温度は、電動ポンプ23を駆動して温水熱交換器13にエンジン冷却水を供給するか否かの判断に利用される。
【0026】
補助ヒータ6は、エンジン17の停止時に図示しないバッテリーからの供給電力によってヒータコア5の加熱を補助する。
【0027】
前記圧力制御弁11の開度は、前記ブロアモータ7及び前記コンプレッサ9の駆動回転数、前記内外気切替ダンパ8の回動位置等に基づいて制御装置25によって制御されている。制御装置25は、内気センサ26、外気センサ27、日射センサ28等から得られる車内外諸条件に基づいて、前記ブロアモータ7及び前記コンプレッサ9の駆動回転数、ミックスダンパ4の開度、第1三方弁15及び第2三方弁20の切替、減圧弁16の開度等を制御する。また、制御装置25は、水温センサ24での検出温度に基づいて第3三方弁22及び電動弁23を制御する。
【0028】
次に、前記構成の車両用空調装置の動作について、図2のフローチャートに従って説明する。以下の説明では、本発明の特徴部分である暖房運転を行う場合についてのみ記載する。
【0029】
まず、内気センサ26で検出される内気温度、外気センサ27で検出される外気温度、日射センサ28で検出される日射量、車内での設定温度等の車内外諸条件を読み込み(ステップS1)、この車内外諸条件に基づいてコンプレッサ9の駆動回転数及びミックスダンパ4の開度を決定する(ステップS2)。この場合、冷凍サイクルCでは、冷媒が、コンプレッサ9から車外側熱交換器10、圧力制御弁11、車内側熱交換器3、温水熱交換器13、及びアキュムレータ14を介してコンプレッサ9に戻る冷房モードで循環するように第1三方弁15が切り替えられる。
【0030】
ここで、水温検出センサ24での検出信号に基づいてエンジン冷却水の温度Tを読み込む(ステップS3)。そして、読み込んだエンジン冷却水の温度Tが設定温度Tよりも低いか否かを判断する(ステップS4)。設定温度Tには、その温度のエンジン冷却水をヒータコア5に通水したとしても、所望の暖房能力を得られない値を使用する。
【0031】
エンジン冷却水の温度Tが設定温度T以上である場合、ヒータコア5の加熱により十分な暖房能力を発揮させることができるので、ヒータコア5のみによる通常暖房を行う。また、第1三方弁15は冷媒が冷房モードで循環するように切り替えられ、車内側熱交換器3による除湿が行われる。但し、エンジン冷却水の温度Tが設定温度Tからそれ程上昇していない段階であれば、車内側熱交換器3による除湿運転により通過する空気の温度が下がることにより、ヒータコア5の暖房能力不足となる恐れがあるので、そのような場合にはコンプレッサ9の駆動を停止する。
【0032】
一方、エンジン冷却水の温度Tが設定温度T未満である場合、第2三方弁20を切り替えてエンジン冷却水がラジエータ21で放熱されないようにする(ステップS5)。また、ヒータコア5による加熱では不十分であるので、コンプレッサ9から吐出された冷媒が、車外側熱交換器10をバイパスして車内側熱交換器3に直接流入するように第1三方弁15を切り替える(ステップS6)。このとき、圧力センサ19により検出される冷媒の圧力Pが設定圧力Pよりも低いか否かを判断する(ステップS7)。設定圧力Pには、この圧力以下で冷媒を車内側熱交換器3に流入させ、空調ユニット1内を通過する空気に放熱させると、液相の割合が多くなり過ぎて車内側熱交換器3で十分に昇温できない値を使用する。
【0033】
圧力センサ19により検出される冷媒の圧力Pが設定圧力P以上である場合、減圧弁16は閉鎖状態(開度0)とし、車内側熱交換器3で冷媒から空調ユニット1内を流動する空気に放熱させる(ステップS8)。
【0034】
一方、圧力センサ19により検出される冷媒の圧力Pが設定圧力P未満である場合、車内側熱交換器3の暖房性能を十分に発揮させることができない状態であると判断し、減圧弁16の開度を大きくする(ステップS9)。この場合、減圧弁16の開度は、冷媒の圧力Pの違いに応じて段階的に変更してもよいし、開閉のいずれか一方とするようにしてもよい。これにより、車内側熱交換器3をバイパスする冷媒流量が増大し、早期に冷媒を高温・高圧状態として車内側熱交換器3の暖房性能を十分に発揮させることが可能となる。
【0035】
その後、車内側熱交換器3(冷媒・空気間)の熱交換効率が分かっているので、前記ステップS1で読み込んだ設定温度と内気温度の温度差に基づいて目標送風温度と目標送風量を算出する(ステップS10)。そして、算出された目標送風温度と目標送風量に基づいて車内側熱交換器3による目標凝縮能力(目標凝縮圧力又は目標凝縮温度)が決まるので、この目標凝縮能力が得られるように温水熱交換器13に流入させるエンジン冷却水の水量を、電動ポンプ23の駆動回転数を制御することにより調整する(ステップS11)。これにより、温水熱交換器13でエンジン冷却水から冷媒に吸熱させ、その後の車内側熱交換器3での加熱を適切に行わせることが可能となる。
【0036】
このように、コンプレッサ9で高温・高圧状態となった冷媒を、車内側熱交換器3に流入させることができるので、ヒータコア5の暖房能力の不足を、車内側熱交換器3によって補うことができる。したがって、エンジン冷却水の温度が上昇する前であっても、所望の送風温度での車内暖房が早期に実現される。
【0037】
なお、車内側熱交換器3をバイパスして冷媒を流動させる場合、車内側熱交換器3による補助暖房はできなくなるので、バッテリーから補助ヒータ6に通電し、この補助ヒータ6によってヒータコア5の暖房能力不足を補う(ステップS12)。
【0038】
以上のように、前記実施形態に係る車両用空調装置によれば、エンジン17の始動直後で、エンジン冷却水の温度が十分に上昇していなくても、車内側熱交換器3を補助暖房として使用することができる。しかも、温水熱交換器13によって冷媒を昇温させるだけでなく、冷媒が十分に温まっていない段階では、車内側熱交換器3をもバイパスさせるようにしている。その上、車内側熱交換器3を使用できない間は、補助ヒータ6を使用可能である。
【0039】
なお、前記実施形態では、第1三方弁15の切替方向を変更するための暖房条件として、コンプレッサ9から吐出される冷媒の圧力Pを使用したが、コンプレッサ9から吐出される冷媒の温度、温水熱交換器13の入口側に於けるエンジン冷却水の温度、あるいは、外気温度等を使用しても構わない。要するに、車内側熱交換器3によって十分な暖房能力が得られるか否かを判断できるパラメータであれば、何でも暖房条件として使用することができる。なお、暖房条件に外気温度を使用するのは、外気導入モードを選択している場合に限られる。
【0040】
また、前記実施形態では、コンプレッサ9をエンジン17の動力に基づいて駆動するようにしたが、バッテリーからの供給電力により駆動可能な電動式としても構わない。これによれば、エンジン17の停止時であっても冷媒を循環させて車内側熱交換器3による冷暖房が可能となる。
【0041】
また、前記実施形態では、車内側熱交換器3で冷房又は暖房のいずれか一方のみを行うことができるように構成したが、例えば、図3に示すように、空調ユニット内の空気流れの上下流方向に分割した2つの熱交換部29a,29bで構成するようにしてもよい。下流側熱交換部29aと上流側熱交換部29bとの間には膨張弁30及び開閉バルブ31が並列接続されている。車内側熱交換器3を通常通り冷房用として使用する場合には、開閉バルブ31を全開とし、上下流いずれの熱交換部29a,29bでも通過する空気を冷却できる。また、車内側熱交換器3を暖房用として使用する場合には、開閉バルブ31を全開とすれば、上下流いずれの熱交換部29a,29bでも通過する空気を加熱できる。また、開閉バルブ31を全閉とし、上流側熱交換部29bで通過する空気を除湿し、下流側熱交換部29aで除湿後の空気を加熱することができる。
【0042】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、流路切替手段によりバイパス流路に流路を切り替え、温水熱交換器にエンジン冷却水を流動させることにより、車内側熱交換器による加熱を開始させるようにしたので、暖房運転開始直後であっても、車内への送風温度を即座に上昇させ、早期に車内を暖房することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本実施形態に係る車両用空調装置の概略図である。
【図2】 図1の制御装置による空調制御の内容を示すフローチャートである。
【図3】 図1の車内側熱交換器に採用可能な他の例を示す概略図である。
【符号の説明】
1…空調ユニット
2…ブロア
3…車内側熱交換器
4…ミックスダンパ
5…ヒータコア
6…補助ヒータ
7…ブロアモータ
9…コンプレッサ
10…車外側熱交換器
11…圧力制御弁
13…温水熱交換器
15…第1三方弁
16…減圧弁
17…エンジン
18…温度センサ
19…圧力センサ
20…第2三方弁
22…第3三方弁
23…電動ポンプ
25…制御装置
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle air conditioner.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a vehicle air conditioner, there is one in which an in-vehicle heat exchanger provided in the middle of a refrigeration cycle can be used not only for cooling air passing but also for heating by reversing the circulation direction of the refrigerant. According to this, the air blown into the vehicle can be heated not only by the heater core through which the engine coolant flows, but also by the vehicle interior heat exchanger.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional vehicle air conditioner, when heating by the vehicle interior heat exchanger is enabled only when the outside air temperature is very low, heating in the vehicle may not be started quickly.
[0004]
Then, this invention makes it a subject to provide the vehicle air conditioner which can raise ventilation temperature rapidly even just after the heating operation start.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
As a means for solving the above problems, the present invention provides:
In a vehicle air conditioner equipped with a refrigeration cycle that circulates the refrigerant discharged from the compressor back to the compressor via the vehicle exterior heat exchanger, pressure control valve, vehicle interior heat exchanger, and accumulator,
A hot water heat exchanger connected between the in-vehicle heat exchanger and the accumulator of the refrigeration cycle and exchanging heat between the refrigerant and the engine coolant;
A bypass flow path for guiding the refrigerant from the compressor to the vehicle interior heat exchanger, bypassing the vehicle exterior heat exchanger;
An auxiliary bypass flow path provided with a pressure reducing valve for bypassing the refrigerant from the compressor and bypassing the vehicle exterior heat exchanger and the vehicle interior heat exchanger to the hot water heat exchanger;
Channel switching means for switching the channel to the refrigeration cycle, the bypass channel , or the auxiliary bypass channel ;
From the start of heating operation until the heating condition that allows air to be blown into the vehicle at the desired air blowing temperature by the vehicle interior heat exchanger is allowed to flow through the engine cooling water to the hot water heat exchanger, and the flow path switching means, By switching the flow path to a bypass flow path, causing the warm water heat exchanger to flow engine cooling water, starting heating by the vehicle interior heat exchanger, and switching the flow path to the bypass flow path, Control means for increasing the amount of refrigerant bypassing the vehicle interior heat exchanger by opening the pressure reducing valve so that the refrigerant can also flow into the auxiliary bypass flow path when the heating condition is not satisfied ;
Is provided.
[0006]
With this configuration, it is possible not only to switch to the bypass flow path by the flow path switching means and to heat by the vehicle interior heat exchanger, but also to warm the refrigerant by the engine cooling water. Therefore, even before the engine coolant sufficiently rises, heating by the vehicle interior heat exchanger can be started quickly and effectively, and the temperature of the air blown into the vehicle can be immediately raised. In addition, it is possible to start heating by the vehicle interior heat exchanger with the heating capacity stabilized.
[0011]
When the control means controls the flow rate of engine cooling water in the hot water heat exchanger based on the target heating capacity of the vehicle interior heat exchanger determined from the difference between the set temperature and the inside air temperature, the refrigerant is It is preferable in that the pressure can be prevented from rising more than necessary and the power consumption can be reduced.
[0013]
Increasing the drive rotational speed of the compressor at the beginning of the heating operation is preferable in that it is possible to further increase the temperature of the blown air into the vehicle.
[0014]
By making the compressor electric, it is preferable that the interior heating can be continued if the compressor can be driven even when the engine is stopped.
[0015]
An electric pump that circulates engine cooling water between the engine and the hot water heat exchanger is provided, and the electric pump is driven even when the engine is stopped to enable circulation of the engine cooling water. It is preferable in that the remaining heat of the engine can be supplied to the refrigerant through the hot water heat exchanger, and further, heating in the vehicle can be continued.
[0016]
The control means is preferable in that the electric pump can be driven and controlled based on the refrigerant pressure discharged from the compressor, the electric pump can be driven only when necessary, and the power consumption can be suppressed.
[0017]
What is necessary is just to connect the heater core which heats the air after passing the said vehicle interior heat exchanger in the middle of the warm water flow path which connects the said engine and the said warm water heat exchanger.
[0018]
It is preferable that the engine coolant flowing through the hot water heat exchanger and the refrigerant are in a counterflow.
[0019]
Note that CO 2 can be used as the refrigerant.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
[0021]
FIG. 1 shows a vehicle air conditioner according to this embodiment. In this vehicle air conditioner, a blower 2, a vehicle interior heat exchanger 3, a mix damper 4, a heater core 5, and an auxiliary heater 6 are sequentially arranged from the upstream side in the air conditioning unit 1 in the front part of the vehicle. .
[0022]
The blower 2 rotates by driving the blower motor 7 and guides the inside air or outside air selected by the inside / outside air switching damper 8 into the air conditioning unit 1.
[0023]
The vehicle interior heat exchanger 3 constitutes one device of the refrigeration cycle C. In the refrigeration cycle C, the refrigerant discharged from the compressor 9 passes through the outside heat exchanger 10, the pressure control valve 11, the check valve 12, the inside heat exchanger 3, the hot water heat exchanger 13, and the accumulator 14. And return to the compressor 9 for circulation. The refrigeration cycle C is connected to a bypass passage B1 that bypasses the outside heat exchanger 10, the pressure control valve 11, and the check valve 12, and the refrigerant discharged from the compressor 9 by switching the first three-way valve 15 is connected. However, it can flow directly into the vehicle interior heat exchanger 3. Further, an auxiliary bypass path B2 that bypasses the vehicle interior heat exchanger 3 is connected to the bypass path B1. A pressure reducing valve 16 is connected in the middle of the auxiliary bypass passage B2. The opening of the pressure reducing valve 16 can be adjusted based on a control signal from the control device 25 described later, and adjusts the refrigerant flow rate that bypasses the vehicle interior heat exchanger 3. Note that CO 2 is used as the refrigerant.
[0024]
The power of the engine 17 is transmitted to the compressor 9 via a clutch (not shown). The drive rotation speed of the compressor 9 can be switched to a plurality of stages (may be stepless) by switching the clutch. The drive rotational speed of the compressor 9 is normally set to a value that allows the refrigerant to flow through the vehicle exterior heat exchanger 10 at supercritical pressure. The vehicle exterior heat exchanger 10 is disposed in the front portion of the vehicle and radiates the refrigerant to the outside air. The pressure control valve 11 depressurizes the refrigerant and supplies it to the in-vehicle heat exchanger 3 in a state where it is easy to vaporize, and plays a role of adjusting the pressure as described later. The vehicle interior heat exchanger 3 absorbs heat from the inside air or the outside air passing outside by the refrigerant flowing inside. The temperature of the refrigerant flowing out of the vehicle interior heat exchanger 3 is detected by a temperature sensor 18, and the pressure of the refrigerant discharged from the compressor 9 is detected by a pressure sensor 19. The accumulator 14 is provided in order to return the refrigerant to the compressor 9 in a state in which the refrigerant has been reliably vaporized.
[0025]
The heater core 5 is disposed in one flow path divided by the mix damper 4 and constitutes one device of the heating cycle H. In the heating cycle H, the engine coolant is circulated in a separate circuit from the radiator 21 disposed in the front portion of the vehicle by switching the second three-way valve 20 and is radiated by the heater core 5 in the middle of the circuit. Further, the warm water heat exchanger 13 is provided in the middle of the heating cycle H, and the third three-way valve 22 is switched between the refrigerant flowing in the refrigeration cycle C and the engine coolant flowing in the heating cycle H. It is possible to perform heat exchange. In the hot water heat exchanger 13, the refrigerant and the engine cooling water are configured to face each other to improve the heat exchange performance. In the middle of the heating cycle H, an electric pump 23 and a water temperature detection sensor 24 are provided. The electric pump 23 can be driven by power supplied from the battery when the engine 17 is stopped. The water temperature detection sensor 24 detects the temperature of the engine cooling water. The detected temperature is used for determining whether to drive the electric pump 23 and supply engine cooling water to the hot water heat exchanger 13.
[0026]
The auxiliary heater 6 assists the heating of the heater core 5 with electric power supplied from a battery (not shown) when the engine 17 is stopped.
[0027]
The opening degree of the pressure control valve 11 is controlled by the control device 25 based on the driving rotational speeds of the blower motor 7 and the compressor 9, the rotational position of the inside / outside air switching damper 8, and the like. Based on various conditions inside and outside the vehicle obtained from the inside air sensor 26, outside air sensor 27, solar radiation sensor 28, etc., the control device 25 drives the rotational speed of the blower motor 7 and the compressor 9, the opening degree of the mix damper 4, the first three-way The switching of the valve 15 and the second three-way valve 20, the opening degree of the pressure reducing valve 16, and the like are controlled. The control device 25 controls the third three-way valve 22 and the motor operated valve 23 based on the temperature detected by the water temperature sensor 24.
[0028]
Next, the operation of the vehicle air conditioner having the above configuration will be described with reference to the flowchart of FIG. In the following description, only the case of performing the heating operation which is a characteristic part of the present invention will be described.
[0029]
First, various conditions inside and outside the vehicle, such as the inside air temperature detected by the inside air sensor 26, the outside air temperature detected by the outside air sensor 27, the amount of solar radiation detected by the solar radiation sensor 28, and the set temperature in the vehicle, are read (step S1). Based on various conditions inside and outside the vehicle, the rotational speed of the compressor 9 and the opening degree of the mix damper 4 are determined (step S2). In this case, in the refrigeration cycle C, the refrigerant returns from the compressor 9 to the compressor 9 via the vehicle exterior heat exchanger 10, the pressure control valve 11, the vehicle interior heat exchanger 3, the hot water heat exchanger 13, and the accumulator 14. The first three-way valve 15 is switched so as to circulate in the mode.
[0030]
Here, the engine cooling water temperature TE is read based on the detection signal from the water temperature detection sensor 24 (step S3). Then, the read temperature T E of the engine cooling water to determine low or not than the set temperature T S (step S4). Even if the engine coolant at that temperature is passed through the heater core 5, a value at which a desired heating capacity cannot be obtained is used as the set temperature T S.
[0031]
If the temperature T E of the engine cooling water is set temperature T S or more, since it is possible to exhibit sufficient heating capacity by heating of the heater core 5 performs normal heating only by the heater core 5. The first three-way valve 15 is switched so that the refrigerant circulates in the cooling mode, and dehumidification is performed by the vehicle interior heat exchanger 3. However, if the step of temperature T E of the engine cooling water is not much increased from the set temperature T S, as the temperature of the air passing through the dehumidifying operation by the vehicle-side heat exchanger 3 decreases, heating capacity of the heater core 5 In such a case, the drive of the compressor 9 is stopped.
[0032]
On the other hand, if the temperature T E of the engine coolant is lower than the set temperature T S, the engine cooling water by switching the second three-way valve 20 from being radiated by the radiator 21 (step S5). In addition, since heating by the heater core 5 is insufficient, the first three-way valve 15 is set so that the refrigerant discharged from the compressor 9 bypasses the vehicle exterior heat exchanger 10 and flows directly into the vehicle interior heat exchanger 3. Switching (step S6). At this time, the pressure P V of the refrigerant to be detected to determine whether lower than the set pressure P S by the pressure sensor 19 (step S7). The set pressure P S, the refrigerant is allowed to flow into the vehicle-side heat exchanger 3 at this pressure below the dissipating the air passing through the air conditioning unit 1, the proportion of the liquid phase is too many vehicle-side heat exchanger Use a value that cannot raise the temperature sufficiently at 3.
[0033]
If the pressure P V of the refrigerant detected by the pressure sensor 19 is the set pressure P S above, pressure reducing valve 16 is a closed state (opening 0), flowing in the air conditioning unit 1 from the refrigerant in the interior side heat exchanger 3 The air to be radiated is radiated (step S8).
[0034]
On the other hand, when the pressure P V of the refrigerant detected by the pressure sensor 19 is less than the set pressure P S, the heating performance of the vehicle-side heat exchanger 3 is determined that the state can not be sufficiently exerted, the pressure reducing valve The opening of 16 is increased (step S9). In this case, opening of the pressure reducing valve 16 may be changed stepwise according to a difference in pressure P V of the refrigerant may be a one of the opening and closing. Thereby, the refrigerant | coolant flow volume which bypasses the vehicle interior heat exchanger 3 increases, and it becomes possible to fully exhibit the heating performance of the vehicle interior heat exchanger 3 by making a refrigerant | coolant into a high temperature and high pressure state at an early stage.
[0035]
Thereafter, since the heat exchange efficiency of the vehicle interior heat exchanger 3 (between refrigerant and air) is known, the target air temperature and the target air volume are calculated based on the temperature difference between the set temperature read in step S1 and the inside air temperature. (Step S10). And since the target condensation capacity | capacitance (target condensation pressure or target condensation temperature) by the vehicle interior side heat exchanger 3 is determined based on the calculated target ventilation temperature and target ventilation volume, warm water heat exchange is performed so that this target condensation capacity can be obtained. The amount of engine cooling water flowing into the vessel 13 is adjusted by controlling the drive speed of the electric pump 23 (step S11). As a result, the hot water heat exchanger 13 absorbs heat from the engine coolant to the refrigerant, and the subsequent heating in the vehicle interior heat exchanger 3 can be appropriately performed.
[0036]
In this way, since the refrigerant that has been brought into a high temperature and high pressure state by the compressor 9 can be caused to flow into the vehicle interior heat exchanger 3, the lack of heating capacity of the heater core 5 can be compensated by the vehicle interior heat exchanger 3. it can. Therefore, even before the temperature of the engine coolant rises, vehicle interior heating at a desired air blowing temperature is realized at an early stage.
[0037]
When the refrigerant flows while bypassing the vehicle interior heat exchanger 3, the auxiliary heating by the vehicle interior heat exchanger 3 can no longer be performed. Therefore, the auxiliary heater 6 is energized from the battery, and the heater core 5 is heated by the auxiliary heater 6. The lack of capability is compensated (step S12).
[0038]
As described above, according to the vehicle air conditioner according to the above-described embodiment, the vehicle interior heat exchanger 3 is used as auxiliary heating even if the temperature of the engine coolant is not sufficiently increased immediately after the engine 17 is started. Can be used. Moreover, not only the temperature of the refrigerant is raised by the hot water heat exchanger 13, but also the inside heat exchanger 3 is bypassed when the refrigerant is not sufficiently heated. In addition, while the vehicle interior heat exchanger 3 cannot be used, the auxiliary heater 6 can be used.
[0039]
In the above embodiment, as the heating conditions for changing the switching direction of the first three-way valve 15, but using the pressure P V of the refrigerant discharged from the compressor 9, the refrigerant discharged from the compressor 9 temperature, The temperature of the engine cooling water on the inlet side of the hot water heat exchanger 13 or the outside air temperature may be used. In short, any parameter can be used as a heating condition as long as it can be determined whether or not sufficient heating capacity can be obtained by the vehicle interior heat exchanger 3. The use of the outside air temperature for the heating condition is limited to the case where the outside air introduction mode is selected.
[0040]
In the above-described embodiment, the compressor 9 is driven based on the power of the engine 17. However, the compressor 9 may be electrically driven by power supplied from the battery. According to this, even when the engine 17 is stopped, the refrigerant is circulated and air conditioning by the vehicle interior heat exchanger 3 becomes possible.
[0041]
In the embodiment, the vehicle interior heat exchanger 3 is configured to perform only one of cooling and heating. For example, as shown in FIG. 3, the air flow in the air conditioning unit is increased. You may make it comprise with the two heat exchange parts 29a and 29b divided | segmented in the downstream direction. An expansion valve 30 and an on-off valve 31 are connected in parallel between the downstream heat exchange unit 29a and the upstream heat exchange unit 29b. When the vehicle interior heat exchanger 3 is used for cooling as usual, the open / close valve 31 is fully opened, and the air passing through the heat exchange sections 29a and 29b on both the upstream and downstream sides can be cooled. Further, when the vehicle interior heat exchanger 3 is used for heating, if the opening / closing valve 31 is fully opened, the air passing through either the upstream or downstream heat exchange section 29a, 29b can be heated. Further, the on-off valve 31 can be fully closed, the air passing through the upstream heat exchange unit 29b can be dehumidified, and the air after dehumidification can be heated by the downstream heat exchange unit 29a.
[0042]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the present invention, heating by the vehicle interior heat exchanger is performed by switching the flow path to the bypass flow path by the flow path switching means and flowing the engine cooling water to the hot water heat exchanger. Thus, even immediately after the start of the heating operation, the temperature of the air blown into the vehicle can be immediately increased, and the interior of the vehicle can be heated quickly.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a vehicle air conditioner according to an embodiment.
FIG. 2 is a flowchart showing the contents of air conditioning control by the control device of FIG. 1;
FIG. 3 is a schematic view showing another example that can be employed in the vehicle interior heat exchanger of FIG. 1;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Air-conditioning unit 2 ... Blower 3 ... Car inside heat exchanger 4 ... Mix damper 5 ... Heater core 6 ... Auxiliary heater 7 ... Blower motor 9 ... Compressor 10 ... Car outside heat exchanger 11 ... Pressure control valve 13 ... Hot water heat exchanger 15 ... first three-way valve 16 ... pressure reducing valve 17 ... engine 18 ... temperature sensor 19 ... pressure sensor 20 ... second three-way valve 22 ... third three-way valve 23 ... electric pump 25 ... control device

Claims (9)

コンプレッサから吐出させた冷媒を、車外側熱交換器、圧力制御弁、車内側熱交換器、及びアキュムレータを介してコンプレッサに戻して循環させる冷凍サイクルを備えた車両用空調装置において、
前記冷凍サイクルの車内側熱交換器とアキュムレータとの間に接続され、冷媒とエンジン冷却水との間で熱交換させる温水熱交換器と、
前記コンプレッサからの冷媒を、車外側熱交換器をバイパスして車内側熱交換器に導くバイパス流路と、
前記コンプレッサからの冷媒を、前記車外側熱交換器及び前記車内側熱交換器をバイパスして前記温水熱交換器に導く、減圧弁を備えた補助バイパス流路と、
前記冷凍サイクル、前記バイパス流路、又は、前記補助バイパス流路に流路を切り替える流路切替手段と、
暖房運転開始から、前記車内側熱交換器により所望の送風温度で車内に送風可能な暖房条件を満足するまで、前記温水熱交換器にエンジン冷却水を流動させると共に、前記流路切替手段により、流路をバイパス流路に切り替え、前記温水熱交換器にエンジン冷却水を流動させることにより、前記車内側熱交換器による加熱を開始させ、流路を前記バイパス流路に切り替えることによっても、前記暖房条件を満足しない場合、さらに冷媒が前記補助バイパス流路にも流動可能となるように減圧弁を開放することにより、前記車内側熱交換器をバイパスする冷媒量を増大させる制御手段と、
を設けたことを特徴とする車両用空調装置。
In a vehicle air conditioner equipped with a refrigeration cycle that circulates refrigerant discharged from the compressor back to the compressor via the vehicle exterior heat exchanger, pressure control valve, vehicle interior heat exchanger, and accumulator,
A hot water heat exchanger connected between the in-vehicle heat exchanger and the accumulator of the refrigeration cycle and exchanging heat between the refrigerant and the engine coolant;
A bypass flow path for guiding the refrigerant from the compressor to the vehicle interior heat exchanger by bypassing the vehicle exterior heat exchanger;
An auxiliary bypass flow path having a pressure reducing valve that bypasses the vehicle-side heat exchanger and the vehicle-side heat exchanger and guides the refrigerant from the compressor to the hot water heat exchanger;
Channel switching means for switching the channel to the refrigeration cycle, the bypass channel , or the auxiliary bypass channel ;
From the start of the heating operation until the heating condition that allows air to be blown into the vehicle at a desired air blowing temperature by the vehicle interior heat exchanger is allowed to flow through the engine cooling water to the hot water heat exchanger, and by the flow path switching means, By switching the flow path to the bypass flow path, causing the warm water heat exchanger to flow engine cooling water, starting heating by the vehicle interior heat exchanger, and switching the flow path to the bypass flow path, Control means for increasing the amount of refrigerant bypassing the vehicle interior heat exchanger by opening a pressure reducing valve so that the refrigerant can also flow into the auxiliary bypass flow path when the heating condition is not satisfied ;
A vehicle air conditioner characterized by comprising:
前記制御手段は、設定温度と内気温度との差から決定された前記車内側熱交換器の目標暖房能力に基づいて、前記温水熱交換器でのエンジン冷却水の流動量を制御することを特徴とする請求項1に記載の車両用空調装置。  The control means controls the flow rate of engine cooling water in the hot water heat exchanger based on a target heating capacity of the vehicle interior heat exchanger determined from a difference between a set temperature and an inside air temperature. The vehicle air conditioner according to claim 1. 暖房運転開始初期に前記コンプレッサの駆動回転数を増大させることを特徴とする請求項1又は2に記載の車両用空調装置。  The vehicle air conditioner according to claim 1 or 2, wherein the drive rotational speed of the compressor is increased at the beginning of heating operation. 前記コンプレッサを電動式とすることにより、前記エンジンの停止時であっても駆動可能としたことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の車両用空調装置。  The vehicle air conditioner according to any one of claims 1 to 3, wherein the compressor is electrically driven so that the compressor can be driven even when the engine is stopped. 前記エンジンと前記温水熱交換器との間でエンジン冷却水を循環させる電動ポンプを設け、前記エンジンの停止時であっても前記電動ポンプを駆動させることにより、エンジン冷却水の循環を可能としたことを特徴とする請求項3又は4に記載の車両用空調装置。  An electric pump that circulates engine cooling water between the engine and the hot water heat exchanger is provided, and the engine cooling water can be circulated by driving the electric pump even when the engine is stopped. The vehicle air conditioner according to claim 3 or 4, wherein the vehicle air conditioner is provided. 前記制御手段は、前記コンプレッサから吐出される冷媒圧力に基づいて前記電動ポンプを駆動制御することを特徴とする請求項5に記載の車両用空調装置。  6. The vehicle air conditioner according to claim 5, wherein the control means drives and controls the electric pump based on a refrigerant pressure discharged from the compressor. 前記エンジンと前記温水熱交換器とを結ぶ温水流路の途中には、前記車内側熱交換器を通過後の空気を加熱するヒータコアを接続したことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の車両用空調装置。  The heater core which heats the air after passing the said vehicle interior heat exchanger was connected to the middle of the hot water flow path connecting the engine and the hot water heat exchanger. The vehicle air conditioner according to Item 1. 前記温水熱交換器を流動するエンジン冷却水と冷媒とが対向流となっていることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の車両用空調装置。  The vehicle air conditioner according to any one of claims 1 to 7, wherein the engine cooling water flowing through the hot water heat exchanger and the refrigerant are opposed to each other. 前記冷媒はCO  The refrigerant is CO 2 であることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の車両用空調装置。The vehicle air conditioner according to any one of claims 1 to 8, wherein
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