JP5817609B2 - 車両用空調装置 - Google Patents
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Description
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態は、車両用の空調装置に適用した冷凍サイクル装置である。
車両用の空調装置は、後述する冷凍サイクル装置と、室内空調ユニット(HVAC)18を備えている。室内空調ユニット18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、その外殻を形成する空調ケース内に、送風機10、冷凍サイクル装置の室内蒸発器6、エアミックスドア9、冷凍サイクル装置の室内凝縮器2を収容したものである。本実施形態では、エンジン冷却水によるヒータコアではなく、冷凍サイクル装置の室内凝縮器2により、空調風を加熱する。(但し、ヒータコアが室内凝縮器と併設しても可)
この主冷媒回路に対して、バイパス回路が、室内凝縮器2と第1可変絞りEVHの間の第1分岐点22で分岐して、第2開閉弁15、第2可変絞りEVC、室内蒸発器6の順に配置されて、気液分離器7の上流の第1合流点23で合流する。このバイパス回路は、主冷媒回路と合わせて、後述する第2除湿モードを構成する。
これに対して、図1の回路構成において、第1開閉弁8と第2開閉弁15を共に閉とした場合は、第1除湿モードを構成する。
(1)冷房モード
圧縮機1→室内凝縮器2→第1可変絞りEVH(全開)→室外熱交換器4(凝縮器)→第2可変絞りEVC(制御開度)→室内蒸発器6(蒸発器)→気液分離器7→圧縮機1の順で冷媒が循環する。第1開閉弁8は閉、第2開閉弁15は閉となっている。
圧縮機1→室内凝縮器2(凝縮器)→第1可変絞りEVH(制御開度)→室外熱交換器4(蒸発器)→第1開閉弁8(開)→気液分離器7→圧縮機1の順で冷媒が循環する。第2可変絞りEVCは閉、第2開閉弁15は閉となっている。
圧縮機1→室内凝縮器2(凝縮器)→第1可変絞りEVH(制御開度)→室外熱交換器4(凝縮器又は蒸発器)→第2可変絞りEVC(制御開度)→室内蒸発器6(蒸発器)→気液分離器7→圧縮機1の順で冷媒が循環する。第1開閉弁8は閉、第2開閉弁15は閉となっている。
圧縮機1→室内凝縮器2(凝縮器)→第1可変絞りEVH(制御開度)→室外熱交換器4(蒸発器)→第1開閉弁8(開)→気液分離器7→圧縮機1の順で冷媒が循環するとともに、室内凝縮器2から分岐して、第2開閉弁15(開)→第2可変絞りEVC(制御開度)→室内蒸発器6(蒸発器)の順で循環して、気液分離器7で合流する。
過冷却度=飽和温度(圧力より一義的に決定)−冷媒温度
モリエル線図上の二相域内では、どこにおいても過冷却度SCはゼロとされる。
図4は、運転モードを、暖房モードから第2除湿モードに変更するときの冷媒流れが分かるように、太線で示している。図1における運転モード別の冷媒流れは、先の(2)と(4)に示している。第2開閉弁15を閉から開にすると、暖房モード→第2除湿モードに切り替わる。このとき、第1分岐点22は、第1可変絞りEVH通過前で高圧であり、一方、第2合流点25の圧力は(第1可変絞りEVHが制御開度である)室外熱交換器4の出口圧であり、低圧となっている。このような高低差の大きい圧力状態で、第2開閉弁15を閉から開にすると、第2開閉弁15の開弁に伴い、圧力が急上昇することにより、弁下流部に衝撃力を加えることになってしまう。
第1実施形態に対して、次の点を変更したものである。それ以外は、第1実施形態と同じである。図8を参照すると、第2開閉弁15を開弁する際に、所望の空調能力(TAO一定)になるように、圧縮機1の回転速度IVOを調整(a)させたまま、予め設定した凝縮器出口冷媒の過冷却度SCに対する開度増加量分ΔEVHだけ、第1可変絞りEVHの開度を増加(b)する。その後に、第2開閉弁15を開弁(c)する。以上の点以外は、第1実施形態と同じである。この場合には、第2開閉弁15の開閉制御が簡単になり、制御スピードを速めることができる。凝縮器出口冷媒の過冷却度SCに対する開度増加量分ΔEVHの設定は、図9のような関数にすると良い。
次に、図1の冷凍サイクルにおいて、運転モードを第2除湿モードから、暖房モードに変更する場合の制御について述べる。図4を参照すると、下の図から上の図に変更する場合であり、第2開閉弁15を、開から閉に変更する場合に相当する。この場合も、高低差の大きい圧力状態が発生し、第2開閉弁15を開から閉にすると、配管内を流れる流体が閉弁に伴い、流速が急低下することにより、配管系内に圧力上昇を起こし弁体に衝撃力を加えてしまう。
(第3実施形態)
第3実施形態も、第1実施形態と同様に、車室内への吹出空気の目標吹出温度TAOが、一定に維持されるように圧縮機の駆動回転速度IVOを制御するとともに、第1可変絞りEVHの開度を増加させて、凝縮器出口の検出器から得られる冷媒温度及び冷媒圧力によって定まる冷媒の状態が、冷媒のモリエル線図上の過冷却液域から二相域内に入るように制御した後に、第2開閉弁15を閉から開に切り替えるようにしたものである。
2 室内凝縮器
4 室外熱交換器
7 気液分離器
Claims (8)
- 圧縮機(1)、室内凝縮器(2)、第1可変絞り(EVH)、室外熱交換器(4)、気液分離器(7)、前記圧縮機(1)の順に配置されて冷媒が循環する主冷媒回路、及び、
該主冷媒回路に対して、前記室内凝縮器(2)と第1可変絞り(EVH)の間の第1分岐点(22)で分岐して、第2開閉弁(15)、第2可変絞り(EVC)、室内蒸発器(6)の順に配置されて、前記気液分離器(7)の上流の第1合流点(23)で合流するバイパス回路から構成される冷凍サイクル装置、
前記室内凝縮器(2)出口の冷媒温度及び冷媒圧力の検出器、並びに、
前記冷凍サイクル装置によって車室内への吹出空気の空調を行う空調ユニット(18)、を具備する車両用空調装置において、
前記第2開閉弁(15)を、閉から開、又は、開から閉に切り替える場合には、
車室内への吹出空気の目標吹出温度(TAO)が、一定に維持されるように前記圧縮機の駆動回転速度(IVO)を制御するとともに、
前記第1可変絞り(EVH)の開度を増加させて、前記検出器から得られる冷媒温度及び冷媒圧力によって定まる冷媒の状態が、前記冷媒のモリエル線図上の過冷却液域から気液二相域内に入るように制御した後に、前記第2開閉弁(15)を切り替え、
前記第2開閉弁(15)を切り替えない時には、成績係数(COP)を良好にするように、前記室内凝縮器出口の冷媒の状態を過冷却液域に来るように前記冷凍サイクル装置を運転し、
前記第2開閉弁(15)を切り替える時には、異音防止のために、気液二相域の状態になるように前記第1可変絞り(EVH)の開度を制御することを特徴とした車両用空調装置。 - 前記検出器から演算された過冷却度(SC)がゼロになるように、前記第1可変絞り(EVH)の開度を制御したことを特徴とする請求項1に記載の車両用空調装置。
- 前記第1可変絞り(EVH)の開度を増加させる場合には、該開度を前記検出器から演算された過冷却度(SC)に応じた所定値(△EVH)としたことを特徴とする請求項2に記載の車両用空調装置。
- 前記第2開閉弁(15)を閉から開に切り替える場合には、予め、前記第2可変絞り(EVC)を閉に保持しておき、前記第2開閉弁(15)の切り替え時から所定時間後に、第2可変絞り(EVC)の開度を徐徐に増加させ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。
- 前記第2開閉弁(15)が閉の場合は、前記冷凍サイクル装置が、暖房モードを構成し、前記第2開閉弁(15)が開の場合は、第2除湿モードを構成することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の車両用空調装置。
- 前記主冷媒回路において、前記室外熱交換器(4)と前記気液分離器(7)との間に、第1開閉弁(8)を配置し、
前記室外熱交換器(4)と前記第1開閉弁(8)の間の第2分岐点(24)と、
前記バイパス回路における前記第2開閉弁(15)と前記第2可変絞り(EVC)との間の第2合流点(25)とが、逆止弁を介して接続していることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の車両用空調装置。 - 前記第1開閉弁(8)と前記第2開閉弁(15)を共に閉とし、前記第1可変絞り(EVH)を全開とした場合は、前記冷凍サイクル装置が、冷房モードを構成することを特徴とする請求項6に記載の車両用空調装置。
- 前記第1開閉弁(8)と前記第2開閉弁(15)を共に閉とした場合は、前記冷凍サイクル装置が、第1除湿モードを構成することを特徴とする請求項6に記載の車両用空調装置。
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