JP6098793B2

JP6098793B2 - 車両用空調装置

Info

Publication number: JP6098793B2
Application number: JP2012240700A
Authority: JP
Inventors: 篤司森▲高▼; 晋哉藤原; 康平梅津
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2012-10-31
Publication date: 2017-03-22
Anticipated expiration: 2032-10-31
Also published as: JP2014088154A

Description

本発明は車両用空調装置に関する。

従来、車両用空調装置としては、圧縮器と室内コンデンサと室外コンデンサと室内エバポレータとを有するヒートポンプシステム（蒸気圧縮式冷凍サイクル）が知られている。電気自動車では、エンジン車とは違い、駆動源からの熱を暖房に利用することができないため、このようなヒートポンプシステムが採用されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１記載のヒートポンプシステムでは、冷房時に減圧手段により減圧し膨張した熱媒体を室内エバポレータで熱交換して空気を冷却する冷房用流路と、暖房時に圧縮器により圧縮されて室内コンデンサで熱媒体を熱交換して空気を加熱する暖房用流路とがある。そして、流路切替手段により冷房時、暖房時で流路を切り替えている。

特開２０１１−２４０７２５号公報

このようなヒートポンプシステムにおいては、熱媒体を圧縮・膨張させて用いていることから、空調の運転モードを停止して流路切替弁のうち、開状態になっているものがある時にこれを閉状態とすると、流路中の熱媒体への圧力差に起因して異音が発生することがある。

そこで、本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解決することにあり、空調運転停止時における異音の発生を抑制することができる車両用空調装置を提供しようとするものである。

本発明の車両用空調装置は、二次電池からの電力により駆動され熱媒体を圧縮する圧縮手段と、前記熱媒体を減圧させる減圧手段と、前記熱媒体と空気との間で熱交換を行う熱交換器と、暖房時に熱媒体が通過する暖房経路及び冷房時に熱媒体が通過する冷房経路を有する流路と、流路中の経路を変更するための流路切替弁と、空調運転モードに応じて前記流路切替弁を作動させる制御部とを備える電気自動車の車両用空調装置であって、前記制御部は、前記電気自動車の運転停止時に前記車両用空調装置の空調運転モードがオフとなるとタイマーをスタートさせ、前記タイマーによる計測時間が所定時間経過となるまでは前記流路切替弁の作動を停止することを特徴とする。
該車両用空調装置の空調運転モードがオフとなると所定時間経過となるまでは流路切替弁の切替作動を停止することで、熱媒体における圧力差が小さくなり、空調運転モードの停止時における異音の発生を抑制することができる。

駆動用モーターの停止時、即ち車両が停止し空調運転モードがオフとなった場合には、運転時よりも動作音が静かになるため、異音が目立ってしまう可能性がある。このため、乗員が異音に気をとられてしまうことも考えられるので、特に電気自動車の駆動用モーターの停止時には電磁弁の切替作動を停止することが好ましい。

本発明の車両用空調装置によれば、空調運転モードの停止時における異音の発生を抑制することができるという優れた効果を奏し得る。

本実施形態の車両用空調装置にかかるヒートポンプシステムの模式図。車両用空調装置の冷房時のヒートポンプシステムの駆動を説明するための模式図。車両用空調装置の暖房時のヒートポンプシステムの駆動を説明するための模式図。車両用空調装置の制御装置の制御を示すタイミングチャート。

はじめに、本実施形態の車両用空調装置にかかるヒートポンプシステムについて図１を用いて説明する。

車両用空調装置Ｉは、ヒートポンプシステム１を有する。ヒートポンプシステム１は、電動コンプレッサ（圧縮手段）１１、室内コンデンサ（熱交換器）１２、室外コンデンサ（熱交換器）１３、エバポレータ（熱交換器）１４、アキュムレータ１５、第１膨張弁（減圧手段）２１、第２膨張弁（減圧手段）２２を備え、これらはそれぞれ熱媒体の流路を構成する配管１６によって接続されている。詳しくは後述するが、ヒートポンプシステム１は、電動コンプレッサ１１、室内コンデンサ１２、室外コンデンサ１３、第２膨張弁２２、アキュムレータ１５がこの順で配管１６により接続されて構成された冷房経路を備える。また、ヒートポンプシステム１は、電動コンプレッサ１１、室内コンデンサ１２、第１膨張弁２１、室外コンデンサ１３、アキュムレータ１５がこの順で配管１６により接続されて構成された暖房経路を備える。

また、車両用空調装置Ｉは、ヒートポンプシステム１を駆動するための制御部１０を備えている。

駆動用二次電池（二次電池）から電力供給を受ける電動コンプレッサ１１は、乗員により空調の作動指示が入力されると、制御部１０により駆動を開始し、熱媒体を圧縮して高温高圧状態とする。

室内コンデンサ１２は、熱媒体と車室内の空気との間で熱交換を行う。室内コンデンサ１２は、空調用ハウジング１７内に設けられている。空調用ハウジング１７内には、図示しないブロアファンと、上述したエバポレータ１４、エアミックスダンパ１８、ＰＴＣヒーター１９が設けられている。室内コンデンサ１２は、空調用ハウジング１７内において、エバポレータ１４の下流側に設けられている。また、エアミックスダンパ１８は、エバポレータ１４と室内コンデンサ１２との間に設けられて、暖房時と冷房時とで開閉状態が異なるように構成されている。ＰＴＣヒーター１９は、室内コンデンサ１２よりも下流側に設けられている。室内コンデンサ１２を通過した熱媒体は、配管１６を介して室外コンデンサ１３に送出される。

室内コンデンサ１２と室外コンデンサ１３との間の配管１６には、第１膨張弁２１と、この第１膨張弁２１に対して並列に設けられた二方電磁弁２３が設けられている。二方電磁弁２３は制御部１０によりその開閉が制御される。二方電磁弁２３がオン状態となった場合には熱媒体は第１膨張弁２１側を流れ、二方電磁弁２３がオフ状態となった場合には熱媒体は二方電磁弁２３側を流れる。

室外コンデンサ１３は、熱媒体と車室外の空気との間で熱交換を行う。室外コンデンサ１３の下流側には三方電磁弁（流路切替弁）２４が設けてあり、冷暖房時に三方電磁弁２４を切り替えることで熱媒体の通過する流路を変更することができる。即ち、室外コンデンサ１３を通過した熱媒体は、詳細は後述するように配管１６ａを介して冷房時にはエバポレータ１４に送出し、暖房時には配管１６ｂを介してアキュムレータ１５に送出される。本実施形態においては、三方電磁弁２４の切替作動は制御部１０により制御される。即ち、制御部１０により三方電磁弁２４がオン状態であると制御されると熱媒体は配管１６ａを流れ、三方電磁弁２４がオフ状態であると制御されると熱媒体は配管１６ｂを流れる。

三方電磁弁２４とエバポレータ１４との間には、第２膨張弁２２が設けられている。第２膨張弁２２は、減圧手段として機能し、熱媒体を膨張させ減圧させることで熱媒体温度を低下させる。

エバポレータ１４は、熱媒体と車室内の空気との間で熱交換を行い、車室内へ送る空気を冷却する。

アキュムレータ１５は、熱媒体のリザーバとして機能する。

冷房時におけるヒートポンプシステムの作動について図２を用いて説明する。

乗員により冷房指示が入力されると、制御部１０が、二方電磁弁２３がオフ、三方電磁弁２４がオン状態となるようにそれぞれ制御を行うとともに、電動コンプレッサ１１を作動させる。

電動コンプレッサ１１から、圧縮され、高温高圧になった熱媒体が配管１６を通って室内コンデンサ１２に入力される。室内コンデンサ１２は冷房時には作動しないので、熱媒体は室内コンデンサ１２を単に通過する。なお、エアミックスダンパ１８は冷房時には室内コンデンサ１２に対向するように開閉状態が設定される。

室内コンデンサ１２を通過した熱媒体は、二方電磁弁２３がオフ状態となっていることから二方電磁弁２３側を流れ、室外コンデンサ１３に入力される。室外コンデンサ１３に入力された熱媒体は、室外コンデンサ１３で室外空気と熱交換することで放熱し、熱媒体温度がやや下がる。

次に、室外コンデンサ１３からの熱媒体は三方電磁弁２４がオン状態であることから、第２膨張弁２２に入力されて熱媒体は減圧される。減圧された熱媒体は、温度も低下する。

第２膨張弁２２からの熱媒体はエバポレータ１４に入力される。エバポレータ１４で熱媒体は室内空気と熱交換し、室内空気から吸熱して室内空気を冷却する。この冷却された室内空気が冷風として車室内に供給される。

エバポレータ１４から出力された熱媒体はアキュムレータ１５に入力され、その後電動コンプレッサ１１に入力されて再度圧縮され、上記と同様に熱媒体は流路を流通する。

次いで、暖房時のヒートポンプシステムの作動を図３を用いて説明する。

乗員により暖房指示が入力されると、制御部１０が、二方電磁弁２３がオン、三方電磁弁２４がオフとなるようにそれぞれ制御を行うとともに、電動コンプレッサ１１を作動させる。

電動コンプレッサ１１から、圧縮され、高温高圧になった熱媒体が配管１６を通って室内コンデンサ１２に入力される。室内コンデンサ１２は暖房時には作動して、熱媒体は室内コンデンサ１２において車室内の空気との間で熱交換を行い、放熱される。放熱された空気は、さらにＰＴＣヒーター１９を通過することでより加熱され、この加熱された室内空気が温風として車室内に供給される。なお、この場合には、エアミックスダンパ１８は室内コンデンサ１２に対向しないように開閉状態が設定される。

室内コンデンサ１２を通過した熱媒体は、二方電磁弁２３がオン状態となっていることから第１膨張弁２１側を流れ、減圧され温度も低下する。この減圧された熱媒体は、室外コンデンサ１３に入力される。室外コンデンサ１３に流入した熱媒体は、室外コンデンサ１３で室外空気と熱交換することで吸熱し、熱媒体温度がやや上がる。

次に、室外コンデンサ１３からの熱媒体は三方電磁弁２４がオフ状態であることから、アキュムレータ１５に流入し、その後電動コンプレッサ１１に流入して再度圧縮され、上記と同様に熱媒体は流路を流通する。

ところで、このようにヒートポンプシステムを用いて車室内の空調を行う装置では、熱媒体を圧縮・減圧することでヒートサイクルを利用して冷暖房を行っている。例えば、コンプレッサで高温高圧状態にした後に、膨張弁で減圧している。この場合に、冷房時、暖房時はそれぞれ空調運転停止時とは熱媒体の圧力の状態が大きく異なるので、車両を駐車した際冷房、暖房を停止する時に各電磁弁を切り替えると熱媒体の圧力状態が変化して圧力差が生じ、この圧力差に起因して熱媒体の流れが変わることで異音が生じることがある。

そこで、本実施形態では、空調運転状態の切替時に発生する異音を抑制するために、制御部１０が運転状態の停止時に流路切替弁制御を行う。

制御部１０による制御を説明する。

制御部１０は、車両が停止して空調運転モードがオフとなった場合（車両の運転停止時に空調装置がオフとなった場合）に電動コンプレッサ１１を停止させる。そして、制御部１０は、電動コンプレッサ１１を停止させると同時にタイマーをスタートさせる。

そして、制御部１０は、タイマーが所定時間となった場合には、二方電磁弁２３及び三方電磁弁２４をオフ状態とする。これにより、完全に車両用空調装置も停止する。

このように、制御部１０は、タイマーが所定時間となった場合であれば、ヒートポンプシステム全体における圧力差がなくなったと判定して、弁切替を行い、空調装置の運転状態を完全に停止させる。このようにして車両停止時における熱媒体の圧力差による異音を簡易に抑制できる。

具体的に、車両走行を停止すると同時に冷房運転が停止された場合について図４を用いて説明する。

図４に示すように、ｔ＝ｔ１で車両走行が停止し、空調の運転モードが停止される。同時に、電動コンプレッサの作動が停止される。この場合、すぐに三方電磁弁の弁切替は行われない。なお、二方電磁弁は既にオフ状態であるので、弁切替を行わない。制御部は、タイマーをセットする。

次いで、ｔ＝ｔ２でタイマーが所定時間となったので、三方電磁弁の弁切替が行われる。この場合にヒートポンプシステムにおける熱媒体の圧力差が所定値以下であるので、弁切替時における異音の発生を抑制することができる。

本実施形態では、上述のようにタイマーが所定時間となった場合、即ちヒートポンプシステムにおける熱媒体の圧力差が所定値以下となった場合に電磁弁を切り替えるので、弁切替時における異音の発生を抑制することができる。

この場合に、車両が停止して空調運転モードがオフとなっても、タイマーのみが作動しているので、簡易に異音を防止することができる。例えば、圧力変化をセンサで取得するとすれば、車両に設けられた１２Ｖバッテリー（補機バッテリー）からセンサに電力を供給することが必要であり、この１２Ｖバッテリーからの電力の電圧をセンサ電圧に変換するためにさらに変換器を駆動させる必要がある。また、暗電流が大きくなってしまう。このため、車両停止後にセンサで圧力変化を検出することは好ましくない。これに対し、本実施形態では制御部のみ作動してタイマーで圧力差が低くなったことを検出しているから、特に別の部材を必要とせず、かつ、暗電流も小さく異音を抑制することができる。

本実施形態では、空調運転モードとして冷房時、暖房時のみを説明したがこれに限定されない。空調運転モードには除湿や送風も含まれる。

本実施形態では、車両の運転が停止された場合、即ち車両が停止して空調装置がオフとなった状態について説明したが、これに限定されない。車両の走行中に空調運転を停止した場合であっても適用することができる。

本発明の車両用空調装置は、弁切替時における熱媒体の圧力差に起因した異音の発生を抑制することができる。従って、車輌製造分野において利用可能である。

１ヒートポンプシステム
１０制御部
１１電動コンプレッサ
１２室内コンデンサ
１３室外コンデンサ
１４エバポレータ
１５アキュムレータ
１６配管
１７空調用ハウジング
１８エアミックスダンパ
１９ヒーター
２１第１膨張弁
２２第２膨張弁
２３二方電磁弁
２４三方電磁弁
Ｉ車両用空調装置

Claims

二次電池からの電力により駆動され熱媒体を圧縮する圧縮手段と、
前記熱媒体を減圧させる減圧手段と、
前記熱媒体と空気との間で熱交換を行う熱交換器と、
暖房時に熱媒体が通過する暖房経路及び冷房時に熱媒体が通過する冷房経路を有する流路と、
流路中の経路を変更するための流路切替弁と、
空調運転モードに応じて前記流路切替弁を作動させる制御部とを備える電気自動車の車両用空調装置であって、
前記制御部は、
前記電気自動車の運転停止時に前記車両用空調装置の空調運転モードがオフとなるとタイマーをスタートさせ、前記タイマーによる計測時間が所定時間経過となるまでは前記流路切替弁の作動を停止する
ことを特徴とする車両用空調装置。