JP5796007B2 - 車両用空調装置の運転制御方法 - Google Patents
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Description
これは、図8に示されるように、空調ユニット1内にダンパ5で通風量が調整される第1の熱交換器2と、この第1の熱交換器2より上流側に配置された第2の熱交換器3とを備え、圧縮機6と、第1の熱交換器2と、第1の膨張装置7と、空調ユニット外に配置された車室外熱交換器4と、開閉弁V2と、第2の膨張装置41と、第2の熱交換器3と、アキュムレータ10とをこの順で配管接続して閉ループを形成し、第1の膨張装置7の流入側と流出側との間、第1の熱交換器2の流出側と第2の膨張装置41の流入側との間、及び車室外熱交換器4の流出側と圧縮機6の吸入側(アキュムレータ10の流入側)との間にそれぞれ開閉弁V1、V3,V4にて開閉される通路を設け、各開閉弁V1〜V4の開閉とダンパ5の開度を制御することで、運転モードを冷房運転モード、暖房運転モード、及び除湿暖房運転モードに切り換えることができるようにしたものである。
また第2の冷媒制御部での冷媒流路の絞りは、冷房能力を確保する観点から絞り具合が決定されるため、即ち第2の熱交換器での吸熱量を得るため、第2の冷媒制御部では冷媒流路の断面積を相対的に大きめに絞って適切な冷媒循環量を確保することが好ましく、
第3の冷媒制御部は、除湿暖房能力を確保する観点から絞り具合が決定されるため、即ち第1の熱交換器の暖房能力を確保する要請がある一方、第2の熱交換器の冷房能力も得るために一定の冷媒流量を確保する要請もあることから、第1の冷媒制御部の冷媒流路の断面積と同等以上であり、且つ、第2の冷媒制御部の冷媒流路の断面積よりも小さくしておくことが望ましいためである。
そして、熱負荷が所定値を超えていないと判定された場合には、第2の冷媒制御部には冷媒が流れないので、第1の冷媒制御部で制御もしくは設定される冷媒流路の断面積と、第3の冷媒制御部で制御もしくは設定される冷媒流路の断面積との大小関係を規定し、熱負荷が所定値を超えていると判定された場合には、第2の冷媒制御部にも冷媒が流れるので、第2の冷媒制御部で制御もしくは設定される冷媒流路の断面積についても、大小関係を規定することが望ましい。
即ち、外気負荷が高くなってきた場合には、車室外熱交換器で吸熱した後の冷媒を第2の冷媒制御部でさらに減圧して第2の熱交換器に流入させるようにすることで、車室外熱交換器の蒸発圧力が第2の熱交換器に伝搬しないようにすることが可能となり、これにより第2の熱交換器の蒸発圧力の上昇を抑え、除湿能力を確保することが可能となる。
さらには、車室外熱交換器を通過した冷媒の流れ方を切り換えることで、除湿暖房運転時において、外気温が中熱負荷時から低熱負荷時へと変動しても暖房能力を確保することが可能な車両用空調装置を得ることが可能となる。
即ち、外気負荷が低くなってきた場合には、車室外熱交換器で吸熱した後の冷媒を第2の冷媒制御部で断熱膨張することなく圧縮機に戻すようにすることで、車室外熱交換器で吸熱したエネルギーを圧縮機を介して第1の熱交換器に供給でき、暖房能力を確保することが可能となる。
図1において、この発明に係る車両用空調装置が示され、車両用空調装置は、例えば自動車に搭載されるもので、空調ユニット1内に配置された第1及び第2の熱交換器2,3と、空調ユニット1外に配置され、外気と熱交換可能な車室外熱交換器4とを備えている。
また、このような可変式膨張弁の導入により、低熱負荷時や中熱負荷時のそれぞれの除湿暖房運転において、除湿能力と暖房能力との比率を微調整することが可能となる。即ち、低熱負荷時において、外気温が一層低い極低熱負荷時においては、可変式膨張弁の絞りを絞り気味に設定して暖房能力を一層高め、それ以外の低熱負荷時には、可変式膨張弁の絞りを相対的に開き気味に設定して暖房能力を相対的に低くするようにし、また、中熱負荷時においても、熱負荷が比較的に低い中低熱負荷時には、可変式膨張弁の絞りを幾分絞り気味とし、熱負荷が中低熱負荷時と比べて幾分高い中高熱負荷時には、可変式膨張弁の絞りを幾分開き気味とする制御を行うことが可能となる。
即ち、圧縮機6に流入する冷媒を内部熱交換器31の低圧側通路31aを通過させ(低圧側通路31aの流入側をアキュムレータの流出側10aに接続し、低圧側通路31aの流出側を圧縮機6の吸入側Bに接続し)、第1の熱交換器2から流出した冷媒を内部熱交換器31の高圧側通路31bを通過させる(高圧側通路31bを第1の熱交換器2の流出側であって第1のパイパス流路21が接続する部位よりも冷媒流れ方向上流の部分に介在させる)構成としてもよい。
また、内部熱交換器31で熱交換させるか否かを選択できるようにするために、高圧側通路31bまたは低圧側通路31aをバイパスする第3のパイパス流路32を設け(この例では、高圧側通路31bをバイパスする通路を設け)、この第3のパイパス流路32を三方弁33により、高圧側通路31bと切換え可能としてもよい。
このような構成とすれば、内部熱交換器31により第1の熱交換器2の放熱量を増大させることが可能となり、また、三方弁33を切換え制御することにより、第1の熱交換器2の放熱能力を調整することや、圧縮機6に流入する冷媒の圧力が高くなりすぎて圧縮機の駆動動力が過多になるのを防止すること、圧縮機6で圧縮される冷媒の圧力が高くなりすぎて圧縮機6が故障するのを防止することが可能となる。
例えば冷房運転モードにあっては、第2の冷媒制御部にて絞り具合を制御することで、第2の熱交換器3の流出側3bの冷媒が一定の過熱度(スーパーヒート)を持つように冷媒の流量を調整し、第2の熱交換器3の温度を一定化させて、冷風の温度を安定化することができる。暖房運転モードにあっては、第1の冷媒制御部にて絞り具合を制御することで、第1の熱交換器の冷媒圧力の調整を通じて温風の温度を適宜変化させ、これをダンパ5による第1の熱交換器2を通過する空気とバイパスする空気との割合の調整に加えることで、暖房量の制御性を向上することができる。
2 第1の熱交換器
3 第2の熱交換器
4 車室外熱交換器
5 ダンパ
6 圧縮機
7 第1の膨張装置
8 第1の開閉弁
9 第1の冷媒制御部
10 アキュムレータ
11 第2の開閉弁
12 第2の膨張装置
13 第2の冷媒制御部
14 第3の開閉弁
15 第3の膨張装置
16 第3の冷媒制御部
17 第4の開閉弁(第4の冷媒制御部)
21 第1のパイパス流路
22 第2のパイパス流路
25 三方弁
26 第3の熱交換器
27 ポンプ
29 第4の熱交換器
30 温水サイクル
31 内部熱交換器
Claims (10)
- 圧縮機と、空調ユニット内に配置されてダンパにより通風量が調整される第1の熱交換器と、前記空調ユニット内に配置されて前記第1の熱交換器よりも前記空調ユニット内の空気流れ方向上流側に配置された第2の熱交換器と、外気と熱交換が可能な車室外熱交換器と、冷媒流路を絞ることが可能な第1の冷媒制御部と、冷媒流路を絞ること及び閉じることが可能な第2の冷媒制御部と、冷媒流路を絞ること及び閉じることが可能な第3の冷媒制御部と、冷媒流路を閉じることが可能な第4の冷媒制御部と、を有し、
前記圧縮機、前記第1の熱交換器、前記第1の冷媒制御部、前記車室外熱交換器、前記第2の冷媒制御部、及び前記第2の熱交換器を少なくともこの順でループ状に接続し、
前記第1の熱交換器と前記第1の冷媒制御部との間の冷媒流路と前記第2の冷媒制御部と前記第2の熱交換器との間の冷媒流路とを、前記第3の冷媒制御部を備えた第1のバイパス流路にて接続し、
前記車室外熱交換器と前記第2の冷媒制御部との間の冷媒流路と前記第2の熱交換器と前記圧縮機との間の冷媒流路とを、前記第4の冷媒制御部を備えた第2のバイパス流路にて接続した車両用空調装置の運転制御方法であって、
冷房運転モードにおいては、前記第1の冷媒制御部で冷媒流路は絞らず、前記第2の冷媒制御部で冷媒流路を絞り、前記第3の冷媒制御部で冷媒流路を閉じ、前記第4の冷媒制御部で冷媒流路を閉じることで、前記圧縮機から吐出した冷媒を、前記第1の熱交換器、前記第1の冷媒制御部、前記車室外熱交換器、前記第2の冷媒制御部、前記第2の熱交換器、及び前記圧縮機の順で循環させ、
暖房運転モードにおいては、前記第1の冷媒制御部で冷媒流路を絞り、前記第2の冷媒制御部で冷媒流路を閉じ、前記第3の冷媒制御部で冷媒流路を閉じ、前記第4の冷媒制御部で冷媒流路を閉じないで、前記圧縮機から吐出した冷媒を、前記第1の熱交換器、前記第1の冷媒制御部、前記車室外熱交換器、前記第4の冷媒制御部、及び前記圧縮機の順で循環させ、
除湿暖房運転モードにおいて、熱負荷が所定値を超えていないと判定された場合には、前記第1の冷媒制御部で冷媒流路を絞り、前記第2の冷媒制御部で冷媒流路を閉じ、前記第3の冷媒制御部で冷媒流路を絞り、前記第4の冷媒制御部で冷媒流路を閉じないで、前記圧縮機から吐出した冷媒を、前記第1の熱交換器、前記第1の冷媒制御部、前記車室外熱交換器、前記第4の冷媒制御部、及び前記圧縮機の順で循環させると共に、前記第1の熱交換器、前記第3の冷媒制御部、前記第2の熱交換器、及び前記圧縮機の順で循環させ、
除湿暖房運転モードにおいて、前記熱負荷が所定の値を超えていると判定された場合には、前記第1の冷媒制御部で冷媒流路を絞り、前記第2の冷媒制御部で冷媒流路を絞り、前記第3の冷媒制御部で冷媒流路を絞り、前記第4の冷媒制御部で冷媒流路を閉じて、前記圧縮機から吐出した冷媒を、前記第1の熱交換器、前記第1の冷媒制御部、前記車室外熱交換器、前記第2の冷媒制御部、前記第2の熱交換器、及び前記圧縮機の順で循環させると共に、前記第1の熱交換器、前記第3の冷媒制御部、前記第2の熱交換器、及び前記圧縮機の順で循環させる
ことを特徴とする車両用空調装置の運転制御方法。 - 前記第1の冷媒制御部、前記第2の冷媒制御部、及び前記第3の冷媒制御部のそれぞれの絞り部分の断面積をA,B,Cとすると、各断面積は、除湿暖房運転モードにおいて、
熱負荷が所定値を超えていないと判定された場合には、
A≦C
の関係となるように、
熱負荷が所定値を超えていると判定された場合には、
A≦C<B
の関係となるように、制御もしくは設定されていることを特徴とする請求項1記載の車両用空調装置の運転制御方法。 - 前記第1の冷媒制御部は第1の膨張装置と第1の開閉弁とを並列的に接続してなり、前記第2の冷媒制御部は第2の膨張装置と第2の開閉弁とを直列的に接続してなり、前記第3の冷媒制御部は第3の膨張装置と第3の開閉弁とを直列的に接続してなり、前記第4の冷媒制御部は第4の開閉弁よりな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の運転制御方法。
- 前記第1の膨張装置、前記第2の膨張装置、及び前記第3の膨張装置は、固定オリフィスであることを特徴とする請求項3記載の車両用空調装置の運転制御方法。
- 前記第3の膨張装置は、可変式膨張弁であることを特徴とする請求項3記載の車両用空調装置の運転制御方法。
- 前記第2の開閉弁と前記第4の開閉弁とを1つの三方弁で置き換えたことを特徴とする請求項3乃至5のいずれかに記載の車両用空調装置の運転制御方法。
- 前記第1の冷媒制御部は、冷媒流路を絞ること及び絞らないことが可能な可変式膨張弁によりな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の運転制御方法。
- 前記第2の冷媒制御部および/または前記第3の冷媒制御部は、冷媒流路を絞ること及び閉じることが可能な可変式膨張弁によりな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の運転制御方法。
- 前記空調ユニット内に配置されてダンパにより通風量が調整されると共に液体状熱媒体が内部を循環する第3の熱交換器と、前記液体状熱媒体を圧送するポンプと、前記液体状熱媒体と前記圧縮機から吐出した冷媒とを熱交換させる第4の熱交換器とを配管接続して構成された温水サイクルを備え、
前記第1の熱交換器を前記温水サイクルに置き換えたことを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の車両用空調装置の運転制御方法。 - 前記圧縮機の吸入側の冷媒と前記第1の熱交換器の流出側の冷媒とを熱交換させる内部熱交換器を更に設けたことを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の車両用空調装置の運転制御方法。
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