以下、実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
(第1実施形態)
図1は、本実施形態に係る車両用空調装置1の概略構成図である。本実施形態では、冷凍サイクル装置10を内燃機関(エンジン)および走行用電動モータから車両走行用の駆動力を得るハイブリッド車両の車両用空調装置1に適用している。この冷凍サイクル装置10は、車両用空調装置1において、空調対象空間である車室内へ送風される車室内送風空気を冷却あるいは加熱する機能を果たす。
このため、冷凍サイクル装置10は、車室内を冷房する冷房モード(冷房運転)の冷媒流路、車室内を除湿しながら暖房する除湿暖房モード(除湿運転)の冷媒流路、車室内を暖房する暖房モード(暖房運転)の冷媒流路を切替可能に構成されている。
さらに、この冷凍サイクル装置10では、除湿暖房モードとして、通常時に実行される第1除湿暖房モード、および外気温が極低温時等に実行される第2除湿暖房モードを実行することができる。
冷凍サイクル装置10では、冷媒として通常のフロン系冷媒を採用しており、高圧冷媒の圧力が冷媒の臨界圧力を越えない亜臨界冷凍サイクルを構成している。この冷媒には、圧縮機11を潤滑するための冷凍機油が混入されており、冷凍機油の一部は冷媒とともにサイクルを循環している。
圧縮機11は、エンジンルーム(図示略)内に配置されて、冷凍サイクル装置10において冷媒を吸入し、圧縮して吐出するもので、吐出容量が固定された固定容量型の圧縮機構11aを電動モータ11bにて駆動する電動圧縮機である。圧縮機構11aとしては、具体的に、スクロール型圧縮機構、ベーン型圧縮機構等の各種圧縮機構を採用することができる。
電動モータ11bは、制御装置40から出力される制御信号によって、その作動(回転数)が制御されるもので、交流モータ、直流モータのいずれの形式を採用してもよい。そして、この回転数制御によって、圧縮機構11aの冷媒吐出能力が変更される。従って、本実施形態では、電動モータ11bが圧縮機構11aの吐出能力変更手段を構成する。
圧縮機11の吐出口側には、室内凝縮器12の入口側が接続されている。室内凝縮器12は、室内空調ユニット30のケーシング31内に配置されて、圧縮機11から吐出された吐出冷媒(高圧冷媒)を放熱させることによって、室内蒸発器20を通過した車室内送風空気を加熱する放熱用熱交換器である。
室内凝縮器12の出口側には、室内凝縮器12から流出した冷媒を室外熱交換器15へ導く第1冷媒通路13が接続されている。この第1冷媒通路13には、第1冷媒通路13の通路面積(絞り開度)を変更可能に構成された第1膨張弁(第1絞り手段)14が配置されている。
第1膨張弁14は、室内凝縮器12で熱交換された冷媒を減圧させる減圧手段である。より具体的には、この第1膨張弁14は、第1冷媒通路13の通路開度(絞り開度)を変更可能に構成された弁体と、この弁体の絞り開度を変化させるステッピングモータからなる電動アクチュエータとを有して構成される電気式の可変絞り機構である。
本実施形態の第1膨張弁14は、絞り開度を全開した際に第1冷媒通路13を全開する全開機能付きの可変絞り機構で構成されている。つまり、第1膨張弁14は、第1冷媒通路13を全開にすることで冷媒の減圧作用を発揮させないようにすることができる。また、第1膨張弁14は、制御装置40から出力される制御信号によって、その作動が制御される。
第1膨張弁14の出口側には、室外熱交換器15の入口側が接続されている。室外熱交換器15は、その内部を流通する冷媒と送風ファン(図示略)から送風された外気とを熱交換させるものである。この室外熱交換器15は、暖房モード時等には、冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる蒸発器(吸熱用熱交換器)として機能し、冷房モード時等には、冷媒を放熱させる放熱器として機能する。
室外熱交換器15の出口側には、室外熱交換器15から流出した冷媒をアキュムレータ21を介して圧縮機11の吸入側へ導く第2冷媒通路16、および室外熱交換器15から流出した冷媒を室内蒸発器20およびアキュムレータ21を介して圧縮機11の吸入側へ導く第3冷媒通路18が接続されている。
第2冷媒通路16は、第2膨張弁19に対して並列に冷媒が流れる並列冷媒通路である。この第2冷媒通路16には、第1開閉弁(開閉手段)17が配置されている。この第1開閉弁17は、第2冷媒通路16を開閉する第2冷媒通路開閉手段である。第1開閉弁17は、電磁弁であり、制御装置40から出力される制御信号により、その作動が制御される。
なお、第1開閉弁17が開いている場合、冷媒が第2冷媒通路16を通過する際に生ずる圧力損失は、冷媒が第3冷媒通路18を通過する際に生ずる圧力損失に対して小さい。その理由は、第3冷媒通路18には、逆止弁24および第2膨張弁19が配置されているからである。従って、室外熱交換器15から流出した冷媒は、第1開閉弁17が開いている場合には、第2冷媒通路16側に流れ、第1開閉弁17が閉じている場合には、第3冷媒通路18側に流れる。
このように第1開閉弁17は、第2冷媒通路16を開閉することによって、サイクル構成(冷媒流路)を切り替える機能を果たす。従って、第1開閉弁17は、サイクルを循環する冷媒の流路を切り替える冷媒流路切替手段を構成している。
また、第3冷媒通路18には、第3冷媒通路18の通路面積(絞り開度)を変更可能に構成された第2膨張弁(第2絞り手段)19が配置されている。第2膨張弁19は、冷媒を減圧させる減圧手段である。
より具体的には、この第2膨張弁19は、第3冷媒通路18の通路開度(絞り開度)を変更可能に構成された弁体と、この弁体の絞り開度を変化させるステッピングモータからなる電動アクチュエータとを有して構成される電気式の可変絞り機構である。
本実施形態の第2膨張弁19は、絞り開度を全開した際に第3冷媒通路18を全開する全開機能、および絞り開度を全閉した際に第3冷媒通路18を閉鎖する全閉機能付きの可変絞り機構で構成されている。つまり、第2膨張弁19は、冷媒の減圧作用を発揮させないようにすることができ、第3冷媒通路18を開閉することもできる。なお、第2膨張弁19は、制御装置40から出力される制御信号によって、その作動が制御される。
第2膨張弁19の出口側には、室内蒸発器20の入口側が接続されている。室内蒸発器20は、室内空調ユニット30のケーシング31内のうち、室内凝縮器12の車室内送風空気流れ上流側に配置され、冷房モード時および除湿暖房モード時等にその内部を流通する冷媒を、室内凝縮器12通過前の車室内送風空気と熱交換させて蒸発させ、吸熱作用を発揮させることにより車室内送風空気を冷却する蒸発器(吸熱用熱交換器)である。
室内蒸発器20の他方の冷媒出口側には、蒸発圧力調整弁25の入口側が接続されている。蒸発圧力調整弁25は、室内蒸発器20における冷媒蒸発圧力を予め室内蒸発器20に着霜が生じないように決定された基準冷媒蒸発圧力以上に維持する冷媒蒸発圧力維持手段である。
このような蒸発圧力調整弁25としては、内部に形成された内部冷媒通路の開度を調整する弁体と、この弁体に対して内部冷媒通路を閉塞させる側に付勢する荷重をかける弾性部材(スプリング)とを有し、内部冷媒通路の入口側冷媒圧力(室内蒸発器における冷媒蒸発圧力)から弾性部材側に加わる外気圧(大気圧)を減算した圧力差の拡大に伴って、弁開度を増加させる機械式の可変絞り機構等を採用することができる。
もちろん、サイクルを循環する循環冷媒流量の変動が少ない場合等には、蒸発圧力調整弁25に代えて、オリフィス、キャピラリチューブ等からなる固定絞りを採用してもよい。
蒸発圧力調整弁25の出口側には、アキュムレータ21の入口側が接続されている。アキュムレータ21は、その内部に流入した冷媒の気液を分離して、サイクル内の余剰冷媒を蓄える気液分離器である。アキュムレータ21の気相冷媒出口には、圧縮機11の吸入口側が接続されている。従って、アキュムレータ21は、圧縮機11に液相冷媒が吸入されることを抑制し、圧縮機11における液圧縮を防止する機能を果たす。
また、本実施形態では、第1冷媒通路13における室内凝縮器12の出口側から第1膨張弁14の入口側へ至る範囲の冷媒を、第3冷媒通路18における室外熱交換器15の出口側から第2膨張弁19の入口側へ至る範囲へ導くバイパス通路22が設けられている。換言すると、このバイパス通路22は、室内凝縮器12から流出した冷媒を、第1膨張弁14および室外熱交換器15を迂回させて第2膨張弁19の入口側へ導く冷媒通路である。
バイパス通路22は、第1膨張弁14に対して並列に冷媒が流れる並列冷媒通路である。このバイパス通路22には、第2開閉弁(開閉手段)23が配置されている。この第2開閉弁23は、バイパス通路22を開閉するバイパス開閉手段である。第2開閉弁23は、電磁弁であり、制御装置40から出力される制御信号により、その作動が制御される。
なお、第2開閉弁23は、バイパス通路22を開閉することによって、サイクル構成(冷媒流路)を切り替える機能を果たす。従って、第2開閉弁23は、第1開閉弁17とともにサイクルを循環する冷媒の流路を切り替える冷媒流路切替手段を構成している。
さらに、本実施形態では、第3冷媒通路18における室外熱交換器15の出口側とバイパス通路22および第3冷媒通路18の合流部との間に、逆止弁(逆流防止手段)24が配置されている。
この逆止弁24は、室外熱交換器15の出口側から第2膨張弁19の入口側への冷媒の流れを許容し、第2膨張弁19の入口側から室外熱交換器15の出口側への冷媒の流れを禁止するもので、この逆止弁24によってバイパス通路22から第3冷媒通路18に合流した冷媒が室外熱交換器15側へ流れることを防止することができる。
次に、室内空調ユニット30について説明する。室内空調ユニット30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ケーシング31内に送風機32、室内凝縮器12、室内蒸発器20およびヒータコア34等を収容したものである。
ケーシング31は、車室内送風空気の空気通路を形成しており、ある程度の弾性を有し、強度的にも優れた樹脂(例えば、ポリプロピレン)にて成形されている。ケーシング31内の送風空気流れ最上流側には、車室内空気(内気)と外気とを切替導入する内外気切替装置33が配置されている。
内外気切替装置33には、ケーシング31内に内気を導入させる内気導入口、および外気を導入させる外気導入口が形成されている。さらに、内外気切替装置33の内部には、内気導入口および外気導入口の開口面積を連続的に調整して、内気の風量と外気の風量との風量割合を変化させる内外気切替ドアが配置されている。
内外気切替装置33の空気流れ下流側には、内外気切替装置33を介して導入された空気を車室内に向けて送風する送風機32が配置されている。この送風機32は、遠心多翼ファン(シロッコファン)32aを電動モータ32bにて駆動する電動送風機であって、制御装置40から出力される制御信号(制御電圧)によって回転数(送風量)が制御される。なお、遠心式多翼ファン32aは、車室内へ空気を送風する送風手段としての機能を果たす。
送風機32の空気流れ下流側には、室内蒸発器20、ヒータコア34、および室内凝縮器12が、車室内送風空気の流れに対して、この順に配置されている。換言すると、室内蒸発器20は、室内凝縮器12およびヒータコア34に対して、車室内送風空気の流れ方向上流側に配置されている。
ここで、ヒータコア34は、車両走行用の駆動力を出力するエンジンの冷却水と車室内送風空気とを熱交換させる加熱用熱交換器である。なお、本実施形態のヒータコア34は、室内凝縮器12に対して車室内送風空気の流れ方向上流側に配置されている。また、ケーシング31内には、室内蒸発器20を通過した空気を室内凝縮器12およびヒータコア34を迂回させて流す冷風バイパス通路35が形成されている。
室内蒸発器20の空気流れ下流側であって、かつ、室内凝縮器12およびヒータコア34の空気流れ上流側には、室内蒸発器20通過後の空気のうち、室内凝縮器12およびヒータコア34を通過させる空気と冷風バイパス通路35を通過させる空気との風量割合を調整するエアミックスドア36が配置されている。また、室内凝縮器12の空気流れ下流側および冷風バイパス通路35の空気流れ下流側には、室内凝縮器12を通過した空気と冷風バイパス通路35を通過した空気とを混合させる混合空間が設けられている。
さらに、ケーシング31の送風空気流れ最下流側には、混合空間にて混合された空調風を、空調対象空間である車室内へ吹き出す吹出口(図示略)が配置されている。具体的には、吹出口としては、車室内の乗員の上半身へ空調風を吹き出すフェイス吹出口、乗員の足元へ空調風を吹き出すフット吹出口、および車両前面窓ガラス内側面へ空調風を吹き出すデフロスタ吹出口が設けられている。
従って、エアミックスドア36が室内凝縮器12を通過させる空気と冷風バイパス通路35を通過させる空気との風量割合を調整することで、混合空間にて混合された空調風の温度が調整され、各吹出口から吹き出される空調風の温度が調整される。なお、エアミックスドア36は、制御装置40から出力される制御信号によって作動するサーボモータ(図示略)によって駆動される。
さらに、フェイス吹出口、フット吹出口、およびデフロスタ吹出口の送風空気流れ上流側には、フェイス吹出口の開口面積を調整するフェイスドア(図示略)、フット吹出口の開口面積を調整するフットドア(図示略)、およびデフロスタ吹出口の開口面積を調整するデフロスタドア(図示略)が配置されている。
これらのフェイスドア、フットドア、およびデフロスタドアは、吹出口モードを切り替える吹出口モード切替手段を構成するものであって、リンク機構等を介して、制御装置40から出力される制御信号によってその作動が制御されるサーボモータ(図示略)によって駆動される。
次に、本実施形態の電気制御部について説明する。制御装置40は、CPU、ROM、RAM等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成され、そのROM内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、出力側に接続された各種制御機器の作動を制御する。
また、制御装置40の入力側には、車室内温度Trを検出する内気センサ、外気温Tamを検出する外気センサ、車室内の日射量Tsを検出する日射センサ、室内蒸発器20からの吹出空気温度(蒸発器温度)Teを検出する蒸発器吹出温度検出手段としての蒸発器温度センサ、圧縮機11から吐出された冷媒の温度を検出する吐出温度センサTd、室内凝縮器12の冷媒圧力Phを検出する高圧圧力センサ等の種々の空調制御用のセンサ群が接続されている。
さらに、制御装置40の入力側には、車室内前部の計器盤付近に配置された操作パネル(図示略)が接続され、操作パネルに設けられた各種操作スイッチからの操作信号が入力される。この操作パネルに設けられた各種操作スイッチとしては、具体的に、室内空調ユニット30にて車室内送風空気の冷却を行うか否かを設定するエアコンスイッチ(A/Cスイッチ)、車室内の設定温度を設定する温度設定スイッチ等が設けられている。
なお、制御装置40は、その出力側に接続された各種制御機器の作動を制御する制御手段が一体に構成されたものであるが、それぞれ制御機器の作動を制御する構成(ソフトウェアおよびハードウェア)が、それぞれの制御機器の作動を制御する制御手段を構成している。
例えば、圧縮機11の電動モータを制御する構成が吐出能力制御手段を構成し、第1膨張弁14を制御する構成が第1絞り制御手段を構成し、第2膨張弁19を制御する構成が第2絞り制御手段を構成し、第1、第2開閉弁17、23を制御する構成が流路切替制御手段を構成している。
次に、上記構成における本実施形態の車両用空調装置1の作動について説明する。本実施形態の車両用空調装置1では、前述の如く、車室内を冷房する冷房モード、車室内を暖房する暖房モード、車室内を除湿しながら暖房する除湿暖房モードに切り替えることができる。
各運転モードの切替制御処理について図2に基づいて説明する。図2は、本実施形態の車両用空調装置1の制御装置40が実行する制御処理の流れを示すフローチャートである。なお、図2のフローチャートは図示しない空調制御のメインルーチンのサブルーチンとして実行される。また、図2の各制御ステップは、制御装置40が有する各種の機能実現手段を構成している。
まず、制御装置40が上述のセンサ群の検出信号および操作パネルの操作信号を読み込み(S10)、読み込んだ検出信号および操作信号の値に基づいて車室内へ吹き出す吹出空気の目標温度である目標吹出温度TAOを、以下の数式F1に基づいて算出する(S20)。従って、本実施形態の制御ステップS20は、目標吹出温度決定手段を構成している。
TAO=Kset×Tset−Kr×Tr−Kam×Tam−Ks×Ts+C…(F1)
なお、Tsetは温度設定スイッチによって設定された車室内設定温度、Trは内気センサによって検出された車室内温度(内気温)、Tamは外気センサによって検出された外気温、Tsは日射センサによって検出された日射量である。Kset、Kr、Kam、Ksは制御ゲインであり、Cは補正用の定数である。
また、制御装置40は、目標吹出温度TAOに基づいて、予め記憶された制御マップを参照して、室内凝縮器12の目標吹出温度TAVOを決定する。
次に、操作パネルのA/Cスイッチがオンされているか否かを判定する(S30)。その結果、A/Cスイッチがオフと判定された場合(S30:NO)には、運転モードを室内空調ユニット30にて車室内送風空気を冷却しない暖房モードに決定し(S40)、A/Cスイッチがオンと判定された場合(S30:YES)には、ステップS50へ移行する。
ステップS50では、目標凝縮器吹出温度TAVOが予め定められた冷房基準温度αより小さいか否かを判定する。この結果、目標凝縮器吹出温度TAVOが冷房基準温度αよりも低いと判定された場合(S50:YES)には、車室内の冷房を実行するために、運転モードを冷房モードに決定し(S60)、目標凝縮器吹出温度TAVOが冷房基準温度α以上であると判定された場合(S50:YES)には、ステップS70へ移行する。
ステップS70では、外気センサの検出値(外気温)が予め定めた外気基準温度T1より高いか否かを判定する。この結果、外気センサの検出値が外気基準温度T1よりも高いと判定された場合(S70:YES)には、さらに、高圧圧力センサの検出値Phなどに基づいて演算される凝縮器吹出空気温度TAVと目標凝縮器吹出温度TAVOとの温度差(=TAV−TAVO)が予め定めた基準値β(以下、閾値βという。)よりも大きいか否かを判定する(S80)。
ステップS80の判定処理の結果、凝縮器吹出空気温度TAVと目標凝縮器吹出温度TAVOとの温度差が閾値βよりも大きいと判定された場合(S80:YES)には、車室内への吹出空気の温度調整可能範囲が低温域から高温域の広範囲となる通常時の除湿暖房モードである第1除湿暖房モードに決定する(S90)。
一方、外気センサの検出値が外気基準温度T1以下と判定された場合(S70:NO)、または、凝縮器吹出空気温度TAVと目標凝縮器吹出温度TAVOとの温度差が閾値β以下と判定された場合(S80:NO)には、車室内への吹出空気の温度調整可能範囲が第1除湿暖房モードに比べて高温域となる第2除湿暖房モードに決定する(S100)。
このようにして、各運転モードを、車両用空調装置1の運転環境に応じて、暖房モード、冷房モード、第1除湿暖房モードおよび第2除湿暖房モードを適切に切り替えることができる。
次に、暖房モード、冷房モード、第1除湿暖房モードおよび第2除湿暖房モードにおける作動について説明する。
(A)暖房モード
暖房モードでは、制御装置40が、第1開閉弁17にて第2冷媒通路16を開くとともに、第2開閉弁23にてバイパス通路22を閉じる(閉塞する)。さらに、第2膨張弁19にて第3冷媒通路18を閉じる(全閉)。これにより、冷凍サイクル装置10では、図1の黒塗矢印で示すように冷媒が流れる冷媒流路に切り替えられる。
この冷媒流路の構成で、制御装置40が、目標吹出温度TAO、目標凝縮器吹出温度TAVO、センサ群の検出信号等に基づいて、制御装置40に接続された各種制御機器の作動状態(各種制御機器へ出力する制御信号)を決定する。
例えば、圧縮機11の冷媒吐出能力、すなわち圧縮機11の電動モータ11bに出力される制御信号については、以下のように決定される。まず、目標凝縮器吹出温度TAVOと凝縮器吹出空気温度TAVとの偏差に基づいて、フィードバック制御手法を用いて、車室内へ吹き出される吹出空気温度が目標吹出温度TAOに近づくように圧縮機11の電動モータ11bに出力される制御信号が決定される。
また、第1膨張弁14へ出力される制御信号については、第1膨張弁14へ流入する冷媒の過冷却度が、サイクルの成績係数(COP)を最大値に近づけるように予め定められた目標過冷却度に近づくように決定される。
また、エアミックスドア36のサーボモータへ出力される制御信号については、エアミックスドア36が冷風バイパス通路35を閉塞し、室内蒸発器20を通過後の送風空気の全流量がヒータコア34および室内凝縮器12の空気通路を通過するように決定される。
そして、上記の如く決定された制御信号等を各種制御機器へ出力する。その後、操作パネルによって車両用空調装置1の作動停止が要求されるまで、所定の周期毎に運転モードの決定処理→各種制御機器の作動状態の決定→制御信号等の出力といった制御ルーチンが繰り返される。なお、このような制御ルーチンの繰り返しは、他の運転モード時にも同様に行われる。
従って、暖房モード時の冷凍サイクル装置10では、圧縮機11から吐出された高圧冷媒が室内凝縮器12に流入する。室内凝縮器12に流入した冷媒は、送風機32から送風されて室内蒸発器20を通過した車室内送風空気と熱交換して放熱する。これにより、車室内送風空気が加熱される。
室内凝縮器12から流出した冷媒は、第1冷媒通路13を介して第1膨張弁14に流入し、第1膨張弁14にて低圧冷媒となるまで減圧膨張される。そして、第1膨張弁14にて減圧された低圧冷媒は、室外熱交換器15に流入して、送風ファンによって送風された外気から吸熱する。室外熱交換器15から流出した冷媒は、第2冷媒通路16を介して、アキュムレータ21へ流入して気液分離される。
そして、アキュムレータ21にて分離された気相冷媒が圧縮機11の吸入側から吸入されて再び圧縮機11にて圧縮される。なお、アキュムレータ21にて分離された液相冷媒は、サイクルが要求されている冷凍能力を発揮するために必要としていない余剰冷媒としてアキュムレータ21の内部に蓄えられる。なお、第3冷媒通路18は、第2膨張弁19にて閉鎖されているため、室内蒸発器20には冷媒が流入しない。
以上の如く、暖房モードでは、室内凝縮器12にて圧縮機11から吐出された高圧冷媒の有する熱を車室内送風空気に放熱させるとともに、ヒータコア34にて冷却水が有する熱を車室内送風空気に放熱させて、加熱された車室内送風空気を車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の暖房を実現することができる。
(B)冷房モード
冷房モードでは、制御装置40が、第1開閉弁17にて第2冷媒通路16を閉じるとともに、第2開閉弁23にてバイパス通路22を閉じる。さらに、第1膨張弁14にて第1冷媒通路13を全開状態とする。これにより、冷凍サイクル装置10では、図1の白抜矢印で示すように冷媒が流れる冷媒流路に切り替えられる。
この冷媒流路の構成で、制御装置40が、目標吹出温度TAO、センサ群の検出信号等に基づいて、制御装置40に接続された各種制御機器の作動状態(各種制御機器へ出力する制御信号)を決定する。
例えば、圧縮機11の冷媒吐出能力、すなわち圧縮機11の電動モータ11bに出力される制御信号については、以下のように決定される。まず、目標吹出温度TAOに基づいて、予め制御装置40に記憶された制御マップを参照して、室内蒸発器20から吹き出される送風空気の目標蒸発器吹出温度TEOを決定する。従って、制御装置40が実行する制御ルーチンのうち、この目標蒸発器吹出温度TEOを決定する制御ステップが目標蒸発器吹出温度決定手段を構成する。
そして、この目標蒸発器吹出温度TEOと蒸発器温度センサの検出値との偏差に基づいて、フィードバック制御手法を用いて室内蒸発器20を通過した空気の温度が、目標吹出温度TAOに近づくように圧縮機11の電動モータ11bに出力される制御信号が決定される。
また、第2膨張弁19へ出力される制御信号については、第2膨張弁19へ流入する冷媒の過冷却度が、COPを最大値に近づけるように予め定められた目標過冷却度に近づくように決定される。
また、エアミックスドア36のサーボモータへ出力される制御信号については、エアミックスドア36がヒータコア34および室内凝縮器12の空気通路を閉塞し、室内蒸発器20を通過後の送風空気の全流量が冷風バイパス通路35を通過するように決定される。
従って、冷房モード時の冷凍サイクル装置10では、圧縮機11から吐出された高圧冷媒が室内凝縮器12に流入する。この際、エアミックスドア36がヒータコア34および室内凝縮器12の空気通路を閉塞しているので、室内凝縮器12に流入した冷媒は、殆ど車室内送風空気と熱交換することなく、室内凝縮器12から流出する。
室内凝縮器12から流出した冷媒は、第1冷媒通路13を介して第1膨張弁14に流入する。この際、第1膨張弁14が第1冷媒通路13を全開状態としているので、室内凝縮器12から流出した冷媒は、第1膨張弁14にて減圧されることなく、室外熱交換器15に流入する。そして、室外熱交換器15に流入した冷媒は、室外熱交換器15にて送風ファンから送風された外気へ放熱する。
室外熱交換器15から流出した冷媒は、第3冷媒通路18を介して、第2膨張弁19へ流入して、第2膨張弁19にて低圧冷媒となるまで減圧膨張される。第2膨張弁19にて減圧された低圧冷媒は、室内蒸発器20に流入し、送風機32から送風された車室内送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、車室内送風空気が冷却される。
室内蒸発器20から流出した冷媒は、アキュムレータ21へ流入して気液分離される。そして、アキュムレータ21にて分離された気相冷媒が圧縮機11の吸入側から吸入されて再び圧縮機11にて圧縮される。なお、アキュムレータ21にて分離された液相冷媒は、サイクルが要求されている冷凍能力を発揮するために必要としていない余剰冷媒としてアキュムレータ21の内部に蓄えられる。
以上の如く、冷房モードでは、エアミックスドア36にて室内凝縮器12およびヒータコア34の空気通路を閉塞しているので、室内蒸発器20にて冷却された車室内送風空気を車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の冷房を実現することができる。
(C)第1除湿暖房モード
第1除湿暖房モードでは、制御装置40が第1開閉弁17にて第2冷媒通路16を閉じるとともに、第2開閉弁23にてバイパス通路22を閉じる。そして、第1、第2膨張弁14、19を絞り状態または全開状態とする。これにより、冷凍サイクル装置10は、冷房モードと同様に、図1の白抜横線矢印に示すように冷媒が流れる冷媒流路に切り替えられる。なお、第1除湿暖房モードでは、冷媒流れに対して室外熱交換器15と室内蒸発器20とが直列に接続されることとなる。
この冷媒流路の構成で、制御装置40が、目標吹出温度TAO、目標凝縮器吹出温度TAVO、センサ群の検出信号等に基づいて、制御装置40に接続された各種制御機器の作動状態(各種制御機器へ出力する制御信号)を決定する。
例えば、圧縮機11の電動モータ11bに出力される制御信号については、冷房モードと同様に決定される。また、エアミックスドア36のサーボモータへ出力される制御信号については、エアミックスドア36が冷風バイパス通路35を閉塞し、室内蒸発器20を通過後の送風空気の全流量がヒータコア34および室内凝縮器12の空気通路を通過するように決定される。
また、第1膨張弁14および第2膨張弁19については、車室内へ吹き出す吹出空気の目標温度である目標吹出温度TAOに基づいて演算される目標凝縮器吹出温度TAVOに応じて絞り開度が変更される。具体的には、制御装置40は、目標凝縮器吹出温度TAVOの上昇に伴って、第1膨張弁14にて第1冷媒通路13の通路面積を減少させるとともに、第2膨張弁19にて第3冷媒通路18の通路面積を増大させる。これにより、第1除湿暖房モードでは、第1モードから第4モードの4段階のモードを連続的に実行する。
(C−1)第1モード
第1モードでは、第1膨張弁14にて第1冷媒通路13を全開状態とし、第2膨張弁19を絞り状態とする。従って、サイクル構成(冷媒流路)については、冷房モードと全く同じ冷媒流路となるものの、エアミックスドア36が室内凝縮器12およびヒータコア34側の空気通路を全開状態としているので、サイクルを循環する冷媒の状態については、図3のモリエル線図に示すように変化する。
すなわち、図3に示すように、圧縮機11から吐出された高圧冷媒(a1点)は、室内凝縮器12へ流入して、室内蒸発器20にて冷却されて除湿された車室内送風空気と熱交換して放熱する(図3のa1点→a2点)。これにより、車室内送風空気が加熱される。
室内凝縮器12から流出した冷媒は、第1冷媒通路13を介して第1膨張弁14に流入する。この際、第1膨張弁14が第1冷媒通路13を全開状態としているので、室内凝縮器12から流出した冷媒は、第1膨張弁14にて減圧されることなく、室外熱交換器15に流入する。そして、室外熱交換器15に流入した冷媒は、室外熱交換器15にて送風ファンから送風された外気へ放熱する(図3のa2点→a3点)。
室外熱交換器15から流出した冷媒は、第3冷媒通路18を介して、第2膨張弁19へ流入して、第2膨張弁19にて低圧冷媒となるまで減圧膨張される(図3のa3点→a4点)。第2膨張弁19にて減圧された低圧冷媒は、室内蒸発器20に流入し、送風機32から送風された車室内送風空気から吸熱して蒸発する(図3のa4点→a5点)。これにより、車室内送風空気が冷却される。そして、室内蒸発器20から流出した冷媒は、冷房モードと同様に、アキュムレータ21→圧縮機11の吸入側へと流れて再び圧縮機11にて圧縮される。
以上の如く、第1除湿暖房モードの第1モード時には、室内蒸発器20にて冷却され除湿された車室内送風空気を、室内凝縮器12にて加熱して車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の除湿暖房を実現することができる。
(C−2)第2モード
第2モードでは、第1膨張弁14を絞り状態とし、第2膨張弁19の絞り開度(第3冷媒通路18の通路面積)を第1モード時よりも増加させた絞り状態とする。従って、第2モードでは、サイクルを循環する冷媒の状態については、図4のモリエル線図に示すように変化する。
すなわち、図4に示すように、圧縮機11から吐出された高圧冷媒(b1点)は、室内凝縮器12へ流入して、室内蒸発器20にて冷却されて除湿された車室内送風空気と熱交換して放熱する(図4のb1点→b2点)。これにより、車室内送風空気が加熱される。
室内凝縮器12から流出した冷媒は、第1冷媒通路13を介して第1膨張弁14に流入し、中間圧冷媒となるまで減圧される(図4のb2点→b3点)。そして、第1膨張弁14にて減圧された中間圧冷媒は、室外熱交換器15に流入して、送風ファンから送風された外気へ放熱する(図4のb3点→b4点)。
室外熱交換器15から流出した冷媒は、第3冷媒通路18を介して、第2膨張弁19へ流入して、第2膨張弁19にて低圧冷媒となるまで減圧膨張される(図4のb4点→b5点)。第2膨張弁19にて減圧された低圧冷媒は、室内蒸発器20に流入し、送風機32から送風された車室内送風空気から吸熱して蒸発する(図4のb5点→b6点)。これにより、車室内送風空気が冷却される。そして、室内蒸発器20から流出した冷媒は、冷房モードと同様に、アキュムレータ21→圧縮機11の吸入側へと流れて再び圧縮機11にて圧縮される。
以上の如く、第1除湿暖房モードの第2モード時には、第1モードと同様に、室内蒸発器20にて冷却され除湿された車室内送風空気を、室内凝縮器12にて加熱して車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の除湿暖房を実現することができる。
この際、第2モードでは、第1膨張弁14を絞り状態としているので、第1モードに対して、室外熱交換器15へ流入する冷媒の温度を低下させることができる。従って、室外熱交換器15における冷媒の温度と外気温との温度差を縮小して、室外熱交換器15における冷媒の放熱量を減少させることができる。
この結果、第1モード時に対してサイクルを循環する冷媒循環流量を増加させることなく、室内凝縮器12における冷媒の放熱量を増加させることができ、第1モードよりも室内凝縮器12から吹き出される吹出空気の温度を上昇させることができる。
(C−3)第3モード
第3モードでは、第1膨張弁14の絞り開度(第1冷媒通路13の通路面積)を第2モード時よりも減少させた絞り状態とし、第2膨張弁19の絞り開度(第3冷媒通路18の通路面積)を第2モード時よりも増加させた絞り状態とする。従って、第3モードでは、サイクルを循環する冷媒の状態については、図5のモリエル線図に示すように変化する。
すなわち、図5に示すように、圧縮機11から吐出された高圧冷媒(c1点)は、室内凝縮器12へ流入して、室内蒸発器20にて冷却されて除湿された車室内送風空気と熱交換して放熱する(図5のc1点→c2点)。これにより、車室内送風空気が加熱される。
室内凝縮器12から流出した冷媒は、第1冷媒通路13を介して第1膨張弁14に流入し、外気温よりも温度の低い中間圧冷媒となるまで減圧される(図5のc2点→c3点)。そして、第1膨張弁14にて減圧された中間圧冷媒は、室外熱交換器15に流入して、送風ファンから送風された外気から吸熱する(図5のc3点→c4点)。
室外熱交換器15から流出した冷媒は、第3冷媒通路18を介して、第2膨張弁19へ流入して、第2膨張弁19にて低圧冷媒となるまで減圧膨張される(図5のc4点→c5点)。第2膨張弁19にて減圧された低圧冷媒は、室内蒸発器20に流入し、送風機32から送風された車室内送風空気から吸熱して蒸発する(図5のc5点→c6点)。これにより、車室内送風空気が冷却される。そして、室内蒸発器20から流出した冷媒は、冷房モードと同様に、アキュムレータ21→圧縮機11の吸入側へと流れて再び圧縮機11にて圧縮される。
以上の如く、第1除湿暖房モードの第3モード時には、第1、第2モードと同様に、室内蒸発器20にて冷却され除湿された車室内送風空気を、室内凝縮器12にて加熱して車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の除湿暖房を実現することができる。
この際、第3モードでは、第1膨張弁14の絞り開度を減少させることによって、室外熱交換器15を吸熱器(蒸発器)として機能させているので、第2モードよりも室内凝縮器12から吹き出される温度を上昇させることができる。
この結果、第2モードに対して、圧縮機11の吸入冷媒密度を上昇させることができ、圧縮機11の回転数(冷媒吐出能力)を増加させることなく、室内凝縮器12における冷媒の放熱量を増加させることができ、第2モードよりも室内凝縮器12から吹き出される吹出空気の温度を上昇させることができる。
(C−4)第4モード
第4モードでは、第1膨張弁14の絞り開度(第1冷媒通路13の通路面積)を第3モード時よりも減少させた絞り状態とし、第2膨張弁19にて第3冷媒通路18を全開状態とする。従って、第4モードでは、サイクルを循環する冷媒の状態については、図6のモリエル線図に示すように変化する。
すなわち、図6に示すように、圧縮機11から吐出された高圧冷媒(d1点)は、室内凝縮器12へ流入して、室内蒸発器20にて冷却されて除湿された車室内送風空気と熱交換して放熱する(図6のd1点→d2点)。これにより、車室内送風空気が加熱される。
室内凝縮器12から流出した冷媒は、第1冷媒通路13を介して第1膨張弁14に流入し、低圧冷媒となるまで減圧される(図6のd2点→d3点)。そして、第1膨張弁14にて減圧された低圧冷媒は、室外熱交換器15に流入して、送風ファンから送風された外気から吸熱する(図6のd3点→d4点)。
室外熱交換器15から流出した冷媒は、第3冷媒通路18を介して、第2膨張弁19へ流入する。この際、第2膨張弁19が第3冷媒通路18を全開状態としているので、室外熱交換器15から流出した冷媒は、第2膨張弁19にて減圧されることなく、室内蒸発器20に流入する。
室内蒸発器20に流入した低圧冷媒は、送風機32から送風された車室内送風空気から吸熱して蒸発する(図6のd4点→d5点)。これにより、車室内送風空気が冷却される。そして、室内蒸発器20から流出した冷媒は、冷房モードと同様に、アキュムレータ21→圧縮機11の吸入側へと流れて再び圧縮機11にて圧縮される。
以上の如く、第1除湿暖房モードの第4モード時には、第1〜第3モードと同様に、室内蒸発器20にて冷却され除湿された車室内送風空気を、室内凝縮器12にて加熱して車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の除湿暖房を実現することができる。
この際、第4モードでは、第3モードと同様に、室外熱交換器15を吸熱器(蒸発器)として機能させることができるとともに、第3モードよりも第1膨張弁14の絞り開度を縮小させているので、室外熱交換器15における冷媒蒸発温度を低下させることができる。従って、第3モードよりも室外熱交換器15における冷媒の温度と外気温との温度差を拡大させて、室外熱交換器15における冷媒の吸熱量を増加させることができる。
この結果、第3モードに対して、圧縮機11の吸入冷媒密度を上昇させることができ、圧縮機11の回転数(冷媒吐出能力)を増加させることなく、室内凝縮器12における冷媒の放熱量を増加させることができ、第3モードよりも室内凝縮器12から吹き出される吹出空気の温度を上昇させることができる。
このように、第1除湿暖房モードでは、目標吹出温度TAOに基づいて演算される目標凝縮器吹出温度TAVOに応じて第1膨張弁14、第2膨張弁19の絞り開度を変更することで、車室内へ吹き出す吹出空気の温度を低温域から高温域までの広範囲に亘って調整することができる。
換言すると、第1除湿暖房モードでは、室外熱交換器15を、冷媒を放熱させる放熱器として機能させる状態から冷媒に吸熱させる蒸発器として機能させる状態へ切り替えながら、室外熱交換器15における冷媒の放熱量あるいは吸熱量を調整することができる。
従って、室外熱交換器15を放熱器あるいは蒸発器のいずれか一方として機能させるサイクル構成よりも、室内凝縮器12における冷媒の放熱量を幅広い範囲で調整することができ、除湿運転時に空調対象空間へ吹き出される吹出空気の温度調整範囲を拡大させることができる。
(D)第2除湿暖房モード
第2除湿暖房モードでは、制御装置40が第1開閉弁17にて第2冷媒通路16を開くとともに、第2開閉弁23にてバイパス通路22を開く。そして、第1、第2膨張弁14、19それぞれを絞り状態とする。従って、冷凍サイクル装置10は、図1の白抜斜線矢印に示すように冷媒が流れる冷媒流路に切り替えられる。なお、第2除湿暖房モードでは、冷媒流れに対して室外熱交換器15と室内蒸発器20とが並列に接続されることとなる。
この冷媒流路の構成で、制御装置40が、目標吹出温度TAO、目標凝縮器吹出温度TAVO、センサ群の検出信号等に基づいて、制御装置40に接続された各種制御機器の作動状態(各種制御機器へ出力する制御信号)を決定する。
例えば、圧縮機11の電動モータ11bに出力される制御信号については、暖房モードと同様に決定される。また、エアミックスドア36のサーボモータへ出力される制御信号については、エアミックスドア36が冷風バイパス通路35を閉塞し、室内蒸発器20を通過後の送風空気の全流量がヒータコア34および室内凝縮器12の空気通路を通過するように決定される。
また、第1膨張弁14および第2膨張弁19へ出力される制御信号については、予め定めた第2除湿暖房モード用の所定開度となるように決定される。
従って、第2除湿暖房モード時の冷凍サイクル装置10では、図7のモリエル線図に示すように、圧縮機11から吐出された高圧冷媒(e1点)は、室内凝縮器12へ流入して、室内蒸発器20にて冷却されて除湿された車室内送風空気と熱交換して放熱する(図7のe1点→e2点)。これにより、車室内送風空気が加熱される。
室内凝縮器12から流出した冷媒は、第1冷媒通路13を介して第1膨張弁14に流入するとともに、バイパス通路22を介して第2膨張弁19に流入する。第1膨張弁14に流入した高圧冷媒は、低圧冷媒となるまで減圧される(図7のe2点→e3点)。そして、第1膨張弁14にて減圧された低圧冷媒は、室外熱交換器15に流入して、送風ファンから送風された外気から吸熱する(図7のe3点→e5点)。
一方、第2膨張弁19に流入した高圧冷媒は、低圧冷媒となるまで減圧される(図7のe2点→e4点)。そして、第2膨張弁19にて減圧された低圧冷媒は、室内蒸発器20に流入して、送風機32から送風された車室内送風空気から吸熱して蒸発する(図7のe4点→e6点)。これにより、車室内送風空気が冷却される。
室外熱交換器15から流出した冷媒および室内蒸発器20から流出した冷媒は、アキュムレータ21→圧縮機11の吸入側へと流れて再び圧縮機11にて圧縮される。なお、本実施形態では、第3冷媒通路18には、逆止弁24が設けられているので、バイパス通路22から室外熱交換器15の出口側へ冷媒が逆流しない。
また、第2除湿暖房モードでは、冷媒流れに対して室外熱交換器15と室内蒸発器20とを並列に接続する冷媒流路とするが、室内蒸発器20の出口側に蒸発圧力調整弁25が配置されているので、室外熱交換器15における冷媒蒸発圧力を室内蒸発器20における冷媒蒸発圧力と同等にすることもできるし、室外熱交換器15における冷媒蒸発圧力を室内蒸発器20における冷媒蒸発圧力よりも低下させることもできる。
蒸発圧力調整弁25によって室外熱交換器15における冷媒蒸発圧力を室内蒸発器20における冷媒蒸発圧力よりも低下させることができるので、室内蒸発器20における冷媒蒸発圧力を予め定めた所定値以上に維持して、室内蒸発器20に着霜(フロスト)が生じてしまうことを抑制しつつ、室外熱交換器15における冷媒の吸熱量を増大させて室内凝縮器12における冷媒の放熱量を増大させることができる。その結果、第2除湿暖房モード時に車室内へ吹き出す吹出空気の温度を上昇させる側に温度調整範囲を拡大させることができる。
以上の如く、第2除湿暖房モード時には、第1除湿暖房モード時と異なり、冷媒流れに対して室外熱交換器15と室内蒸発器20とが並列接続される冷媒流路となるので、室内蒸発器20への冷媒流量を減少させることができる。従って、室内蒸発器20における冷媒の吸熱量を減少させることができ、第1除湿暖房モードよりも、室内蒸発器20にて除湿された送風空気を室内凝縮器12にて高温域で温度調整することができる。なお、室内蒸発器20への冷媒流量を減少させる際には、車室内送風空気の充分な除湿を行うことができる範囲で減少させることが望ましい。
しかも、蒸発圧力調整弁25によって室外熱交換器15における冷媒蒸発圧力を室内蒸発器20における冷媒蒸発圧力よりも低下させることができるので、室内蒸発器20に着霜(フロスト)が生じてしまうことを抑制しつつ、室外熱交換器15における冷媒の吸熱量を増大させて室内凝縮器12における冷媒の放熱量を増大させることができる。従って、室内蒸発器20にて除湿された送風空気を室内凝縮器12にて一層高温域で温度調整することができる。
図8は、暖房モードから第2除湿暖房モードへの切り替え時における制御の例を示すタイムチャートである。
暖房モード時には、所望の能力になるように圧縮機11の回転速度を調整するとともに第1膨張弁14の開度を調整し、第2膨張弁19を全閉とする。暖房モードでは、第2開閉弁23の上流側は第1膨張弁14で減圧される前の高圧冷媒の圧力になっており、第2開閉弁23の下流側は第1膨張弁14で減圧された後の低圧冷媒の圧力となっているので、第2開閉弁23前後に差圧が生じている。
暖房モードから第2除湿暖房モードに切り替える場合、まず、第1膨張弁14の開度を所定開度以上に増加させる。このとき、第1膨張弁14の開度が徐々に増加するように、第1膨張弁14の開度の単位時間当たりの増加率を所定増加率にすることによって、第1膨張弁14における冷媒通過音を抑制する。
第1膨張弁14が所定開度まで増加した後、第2開閉弁23を開弁する。これにより、第2除湿暖房モードに移行する。所定開度は、予め設定された開度であり、第1膨張弁14が冷媒減圧作用を発揮しない開度である。換言すれば、所定開度は、第1膨張弁14の下流側における冷媒圧力が、第1膨張弁14の上流側における冷媒圧力と同じになる開度である。
第2開閉弁23を開弁する前に第1膨張弁14が所定開度まで増加することによって、第2開閉弁23の下流側も減圧される前の高圧冷媒の圧力になるので、第2開閉弁23前後の差圧がほぼなくなる(例えば、0.3MPa以下)。その状態で第2開閉弁23を開弁するので、第2開閉弁23前後に差圧がかからない状態での開弁となり、第2開閉弁23において冷媒が急激に流れることを抑制できる。その結果、第2開閉弁23を開弁したときの冷媒通過音を抑制できる。
第2除湿暖房モードに移行した後は、所望の能力になるように圧縮機11の回転速度を調整するとともに、第1膨張弁14および第2膨張弁19の開度を調整する。
図9は、第1除湿暖房モードまたは冷房モードから暖房モードへの切り替え時における制御の例を示すタイムチャートである。
第1除湿暖房モード時には、所望の能力になるように圧縮機11の回転速度を調整するとともに第1膨張弁14および第2膨張弁19の開度を調整する。冷房モードでは、第1膨張弁14が全開となる点が第1除湿暖房モードと異なる。
第1除湿暖房モードまたは冷房モードでは、第1開閉弁17の上流側は第2膨張弁19で減圧される前の高圧冷媒の圧力になっており、第1開閉弁17の下流側は第2膨張弁19で減圧された後の低圧冷媒の圧力となっているので、第1開閉弁17前後に差圧が生じている。
第1除湿暖房モードまたは冷房モードから暖房モードに切り替える場合、まず、第2膨張弁19の開度を所定開度以上に増加する。このとき、第2膨張弁19の開度が徐々に増加するように、第2膨張弁19の開度の単位時間当たりの増加率を所定増加率にすることによって、第2膨張弁19における冷媒通過音を抑制する。
第2膨張弁19が所定開度まで増加した後、第1開閉弁17を開弁する。これにより、暖房モードに移行する。所定開度は、予め設定された開度であり、第2膨張弁19が冷媒減圧作用を発揮しない開度である。換言すれば、所定開度は、第2膨張弁19の下流側における冷媒圧力が、第2膨張弁19の上流側における冷媒圧力と同じになる開度である。
第2膨張弁19が所定開度まで増加することによって、第1開閉弁17の下流側も減圧される前の高圧冷媒の圧力になるので、第1開閉弁17前後の差圧がほぼなくなる(例えば、0.3MPa以下)。その状態で第1開閉弁17を開弁するので、第1開閉弁17前後に差圧がかからない状態での開弁となり、冷媒通過音を解消することが可能となる。
暖房モードに移行後は、所望の能力になるように圧縮機11の回転速度を調整するとともに、第1膨張弁14の開度を調整し、第2膨張弁19を全閉とする。
本実施形態では、制御装置40は、暖房モード(切替前モード、第1作動モード)から第2除湿暖房モード(切替後モード、第2作動モード)に切り替える際、第1膨張弁14の開度を暖房モード時よりも増加させた後、第2開閉弁23でバイパス通路22を開ける。
これによると、第2開閉弁23前後の圧力差が小さくなった状態で第2開閉弁23を開けるので、第2開閉弁23前後の差圧によって冷媒が急激に流れることを抑制できる。その結果、第2開閉弁23を開けたときの冷媒通過音を抑制できる。
同様に、本実施形態では、制御装置40は、第1除湿暖房モードまたは冷房モード(切替前モード、第3作動モード)から暖房モード(切替後モード、第1作動モード)に切り替える場合、第2膨張弁19の開度を冷房モード時よりも増加させた後、第1開閉弁17で第2冷媒通路16を開ける。
これによると、第1開閉弁17前後の圧力差が小さくなった状態で第1開閉弁17を開けるので、第1開閉弁17前後の差圧によって冷媒が急激に流れることを抑制できる。その結果、第1開閉弁17を開けたときの冷媒通過音を抑制できる。
本実施形態によると、既存の減圧手段である第1膨張弁14および第2膨張弁19を利用して、第1開閉弁17および第2開閉弁23を開ける時の冷媒通過音を抑制できる。したがって、新規に部品を追加することなく、第1開閉弁17および第2開閉弁23を開ける時の冷媒通過音を抑制できる。
本実施形態では、制御装置40は、暖房モードから第2除湿暖房モードに切り替える場合、第1膨張弁14の絞り開度を所定開度まで増加させた後、第2開閉弁23を開ける。これにより、簡便な手法によって、第2開閉弁23前後の差圧を小さくできる。
同様に、第1除湿暖房モードまたは冷房モードから暖房モードに切り替える場合、第2膨張弁19の絞り開度を所定開度まで増加させた後、第1開閉弁17を開けるので、簡便な手法によって、第1開閉弁17前後の差圧を小さくできる。
本実施形態では、制御装置40は、暖房モードから第2除湿暖房モードに切り替える場合、第1膨張弁14の開度の単位時間当たりの増加率を所定増加率にする。
これにより、第1膨張弁14の絞り開度を徐々に増加させることができるので、第1膨張弁14の絞り開度を一気に増加させる場合と比較して、第1膨張弁14における冷媒通過音を抑制できる。
同様に、第1除湿暖房モードまたは冷房モードから暖房モードに切り替える場合、制御装置40は、第2膨張弁19の開度の単位時間当たりの増加率を所定増加率にするので、第2膨張弁19における冷媒通過音を抑制できる。
(第2実施形態)
第1実施形態では、第1開閉弁17および第2開閉弁23の2つの開閉弁(二方弁)によって冷媒流路切替手段を構成した例を説明したが、本実施形態では、図10の概略構成図に示すように、第3開閉弁(第3開閉手段)26および第4開閉弁(第4開閉手段)28を追加している。そして、第1開閉弁17、第2開閉弁23、第3開閉弁26および第4開閉弁28の4つの開閉弁(二方弁)によって冷媒流路切替手段を構成している。
本実施形態では、第3冷媒通路18は、第1冷媒通路13における第1膨張弁14の出口側から室外熱交換器15の入口側へ至る範囲の冷媒を室内蒸発器20へ導くようになっている。
この第3冷媒通路18のうち逆止弁24の入口側には、第3開閉弁26が配置されている。この第3開閉弁26は、第3冷媒通路18を開閉する電磁弁であり、制御装置40から出力される制御信号により、その作動が制御される。第3開閉弁26は、第3冷媒通路18を開閉することによって、サイクル構成(冷媒流路)を切り替える機能を果たす。
さらに、本実施形態では、第1冷媒通路13におけるバイパス通路22の分岐部から第1膨張弁14の入口側へ至る範囲の冷媒を、第2冷媒通路16における室外熱交換器15の出口側から第1開閉弁17の入口側へ至る範囲へ導く第2バイパス通路27が設けられている。換言すると、この第2バイパス通路27は、室内凝縮器12から流出した冷媒を、第1膨張弁14および室外熱交換器15を迂回させて第1開閉弁17の入口側へ導く冷媒通路である。
この第2バイパス通路27には、第4開閉弁28が配置されている。この第4開閉弁28は、第2バイパス通路27を開閉する電磁弁であり、制御装置40から出力される制御信号により、その作動が制御される。第4開閉弁28は、第2バイパス通路27を開閉することによって、サイクル構成(冷媒流路)を切り替える機能を果たす。その他の構成は第1実施形態と同様である。
本実施形態では、各運転モードを、車両用空調装置1の運転環境に応じて、暖房モード、冷房モードおよび除湿暖房モードを適切に切り替えることができる。
(A)暖房モード
暖房モードでは、制御装置40が、第1開閉弁17にて第2冷媒通路16を開くとともに、第2開閉弁23にてバイパス通路22を閉じる(閉塞する)。さらに、第3開閉弁26にて第3冷媒通路18を閉じるとともに、第4開閉弁28にて第2バイパス通路27を閉じる。さらに、第2膨張弁19にて第3冷媒通路18を閉じる(全閉)。これにより、冷凍サイクル装置10では、図10の黒塗矢印で示すように冷媒が流れる冷媒流路に切り替えられる。
この冷媒流路の構成で、制御装置40が、目標吹出温度TAO、目標凝縮器吹出温度TAVO、センサ群の検出信号等に基づいて、制御装置40に接続された各種制御機器の作動状態(各種制御機器へ出力する制御信号)を決定する。
第1膨張弁14へ出力される制御信号については、第1膨張弁14へ流入する冷媒の過冷却度が、サイクルの成績係数(COP)を最大値に近づけるように予め定められた目標過冷却度に近づくように決定される。
エアミックスドア36のサーボモータへ出力される制御信号については、エアミックスドア36が冷風バイパス通路35を閉塞し、室内蒸発器20を通過後の送風空気の全流量がヒータコア34および室内凝縮器12の空気通路を通過するように決定される。
従って、暖房モード時の冷凍サイクル装置10では、圧縮機11から吐出された高圧冷媒が室内凝縮器12に流入する。室内凝縮器12に流入した冷媒は、送風機32から送風されて室内蒸発器20を通過した車室内送風空気と熱交換して放熱する。これにより、車室内送風空気が加熱される。
室内凝縮器12から流出した冷媒は、第1冷媒通路13を介して第1膨張弁14に流入し、第1膨張弁14にて低圧冷媒となるまで減圧膨張される。そして、第1膨張弁14にて減圧された低圧冷媒は、室外熱交換器15に流入して、送風ファンから送風された外気から吸熱する。室外熱交換器15から流出した冷媒は、第2冷媒通路16を介して、アキュムレータ21へ流入して気液分離される。
そして、アキュムレータ21にて分離された気相冷媒が圧縮機11の吸入側から吸入されて再び圧縮機11にて圧縮される。なお、アキュムレータ21にて分離された液相冷媒は、サイクルが要求されている冷凍能力を発揮するために必要としていない余剰冷媒としてアキュムレータ21の内部に蓄えられる。なお、第3冷媒通路18は、第2膨張弁19にて閉鎖されているため、室内蒸発器20には冷媒が流入しない。
以上の如く、暖房モードでは、室内凝縮器12にて圧縮機11から吐出された高圧冷媒の有する熱を車室内送風空気に放熱させるとともに、ヒータコア34にて冷却水が有する熱を車室内送風空気に放熱させて、加熱された車室内送風空気を車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の暖房を実現することができる。
(B)冷房モード
冷房モードでは、制御装置40が、第1開閉弁17にて第2冷媒通路16を閉じるとともに、第2開閉弁23にてバイパス通路22を閉じる。さらに、第3開閉弁26にて第3冷媒通路18を開くとともに、第4開閉弁28にて第2バイパス通路27を開く。さらに、第1膨張弁14にて第1冷媒通路13を閉じる。これにより、冷凍サイクル装置10では、図10の白抜矢印で示すように冷媒が流れる冷媒流路に切り替えられる。
この冷媒流路の構成で、制御装置40が、目標吹出温度TAO、目標凝縮器吹出温度TAVO、センサ群の検出信号等に基づいて、制御装置40に接続された各種制御機器の作動状態(各種制御機器へ出力する制御信号)を決定する。
第2膨張弁19へ出力される制御信号については、第2膨張弁19へ流入する冷媒の過冷却度が、COPを最大値に近づくように予め定められた目標過冷却度に近づくように決定される。
エアミックスドア36のサーボモータへ出力される制御信号については、エアミックスドア36がヒータコア34および室内凝縮器12の空気通路を閉塞し、室内蒸発器20を通過後の送風空気の全流量が冷風バイパス通路35を通過するように決定される。
従って、冷房モード時の冷凍サイクル装置10では、圧縮機11から吐出された高圧冷媒が室内凝縮器12に流入する。この際、エアミックスドア36がヒータコア34および室内凝縮器12の空気通路を閉塞しているので、室内凝縮器12に流入した冷媒は、殆ど車室内送風空気と熱交換することなく、室内凝縮器12から流出する。
室内凝縮器12から流出した冷媒は、第1冷媒通路13から第2バイパス通路27へと流れて室外熱交換器15に流入する。そして、室外熱交換器15に流入した冷媒は、室外熱交換器15にて送風ファンから送風された外気へ放熱する。
室外熱交換器15から流出した冷媒は、第3冷媒通路18を介して、第2膨張弁19へ流入して、第2膨張弁19にて低圧冷媒となるまで減圧膨張される。第2膨張弁19にて減圧された低圧冷媒は、室内蒸発器20に流入し、送風機32から送風された車室内送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、車室内送風空気が冷却される。
室内蒸発器20から流出した冷媒は、アキュムレータ21へ流入して気液分離される。そして、アキュムレータ21にて分離された気相冷媒が圧縮機11の吸入側から吸入されて再び圧縮機11にて圧縮される。なお、アキュムレータ21にて分離された液相冷媒は、サイクルが要求されている冷凍能力を発揮するために必要としていない余剰冷媒としてアキュムレータ21の内部に蓄えられる。
以上の如く、冷房モードでは、エアミックスドア36にて室内凝縮器12およびヒータコア34の空気通路を閉塞しているので、室内蒸発器20にて冷却された車室内送風空気を車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の冷房を実現することができる。
(C)除湿暖房モード
除湿暖房モードでは、制御装置40が第1開閉弁17にて第2冷媒通路16を開くとともに、第2開閉弁23にてバイパス通路22を開く。さらに、第3開閉弁26にて第3冷媒通路18を閉じるとともに、第4開閉弁28にて第2バイパス通路27を閉じる。そして、第1、第2膨張弁14、19それぞれを絞り状態とする。従って、冷凍サイクル装置10は、図10の白抜斜線矢印に示すように冷媒が流れる冷媒流路に切り替えられる。なお、除湿暖房モードでは、冷媒流れに対して室外熱交換器15と室内蒸発器20とが並列に接続されることとなる。
この冷媒流路の構成で、制御装置40が、目標吹出温度TAO、目標凝縮器吹出温度TAVO、センサ群の検出信号等に基づいて、制御装置40に接続された各種制御機器の作動状態(各種制御機器へ出力する制御信号)を決定する。
第1膨張弁14および第2膨張弁19へ出力される制御信号については、予め定めた除湿暖房モード用の所定開度となるように決定される。
従って、除湿暖房モード時の冷凍サイクル装置10では、圧縮機11から吐出された高圧冷媒は、室内凝縮器12へ流入して、室内蒸発器20にて冷却されて除湿された車室内送風空気と熱交換して放熱する。これにより、車室内送風空気が加熱される。
室内凝縮器12から流出した冷媒は、第1冷媒通路13を介して第1膨張弁14に流入するとともに、バイパス通路22を介して第2膨張弁19に流入する。第1膨張弁14に流入した高圧冷媒は、低圧冷媒となるまで減圧される。そして、第1膨張弁14にて減圧された低圧冷媒は、室外熱交換器15に流入して、送風ファンから送風された外気から吸熱する。
一方、第2膨張弁19に流入した高圧冷媒は、低圧冷媒となるまで減圧される。そして、第2膨張弁19にて減圧された低圧冷媒は、室内蒸発器20に流入して、送風機32から送風された車室内送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、車室内送風空気が冷却される。
室外熱交換器15から流出した冷媒および室内蒸発器20から流出した冷媒は、アキュムレータ21→圧縮機11の吸入側へと流れて再び圧縮機11にて圧縮される。なお、本実施形態では、第3冷媒通路18には、逆止弁24が設けられているので、バイパス通路22から室外熱交換器15の出口側へ冷媒が逆流しない。
また、第2除湿暖房モードでは、冷媒流れに対して室外熱交換器15と室内蒸発器20とを並列に接続する冷媒流路とするが、室内蒸発器20の出口側に蒸発圧力調整弁25が配置されているので、室外熱交換器15における冷媒蒸発圧力を室内蒸発器20における冷媒蒸発圧力と同等にすることもできるし、室外熱交換器15における冷媒蒸発圧力を室内蒸発器20における冷媒蒸発圧力よりも低下させることもできる。
蒸発圧力調整弁25によって室外熱交換器15における冷媒蒸発圧力を室内蒸発器20における冷媒蒸発圧力よりも低下させることができるので、室内蒸発器20における冷媒蒸発圧力を予め定めた所定値以上に維持して、室内蒸発器20に着霜(フロスト)が生じてしまうことを抑制しつつ、室外熱交換器15における冷媒の吸熱量を増大させて室内凝縮器12における冷媒の放熱量を増大させることができる。その結果、第2除湿暖房モード時に車室内へ吹き出す吹出空気の温度を上昇させる側に温度調整範囲を拡大させることができる。
以上の如く、除湿暖房モード時には、上記第1実施形態における第2除湿暖房モードと同様に、冷媒流れに対して室外熱交換器15と室内蒸発器20とが並列接続される冷媒流路となるので、室内蒸発器20への冷媒流量を減少させることができる。従って、室内蒸発器20における冷媒の吸熱量を減少させることができ、室内蒸発器20にて除湿された送風空気を室内凝縮器12にて高温域で温度調整することができる。なお、室内蒸発器20への冷媒流量を減少させる際には、車室内送風空気の充分な除湿を行うことができる範囲で減少させることが望ましい。
しかも、蒸発圧力調整弁25によって室外熱交換器15における冷媒蒸発圧力を室内蒸発器20における冷媒蒸発圧力よりも低下させることができるので、室内蒸発器20に着霜(フロスト)が生じてしまうことを抑制しつつ、室外熱交換器15における冷媒の吸熱量を増大させて室内凝縮器12における冷媒の放熱量を増大させることができる。従って、室内蒸発器20にて除湿された送風空気を室内凝縮器12にて一層高温域で温度調整することができる。
図11は、暖房モードから除湿暖房モードへの切り替え時における制御の例を示すタイムチャートである。
暖房モード時には、所望の能力になるように圧縮機11の回転速度を調整するとともに第1膨張弁14の開度を調整し、第2膨張弁19を全閉とする。暖房モードでは、第2開閉弁23の上流側は第1膨張弁14で減圧される前の高圧冷媒の圧力になっており、第2開閉弁23の下流側は第1膨張弁14で減圧された後の低圧冷媒の圧力となっているので、第2開閉弁23前後に差圧が生じている。
暖房モードから除湿暖房モードに切り替える場合、まず、第1膨張弁14の開度を所定開度以上に増加させる。このとき、第1膨張弁14の開度を徐々に増加することによって、第1膨張弁14における冷媒通過音を抑制する。
第1膨張弁14が所定開度まで増加した後、第2開閉弁23を開弁する。これにより、除湿暖房モードに移行する。所定開度は、予め設定された開度であり、第1膨張弁14が冷媒減圧作用を発揮しない開度である。換言すれば、所定開度は、第1膨張弁14の下流側における冷媒圧力が、第1膨張弁14の上流側における冷媒圧力と同じになる開度である。
第1膨張弁14が所定開度まで増加することによって、第2開閉弁23の下流側も減圧される前の高圧冷媒の圧力になるので、第2開閉弁23前後の差圧がほぼなくなる。その状態で第2開閉弁23を開弁するので、第2開閉弁23前後に差圧がかからない状態での開弁となり、第2開閉弁23において冷媒が急激に流れることを抑制できる。その結果、第2開閉弁23を開弁したときの冷媒通過音を抑制できる。
除湿暖房モードに移行した後は、所望の能力になるように圧縮機11の回転速度を調整するとともに、第1膨張弁14および第2膨張弁19の開度を調整する。
図12は、冷房モードから暖房モードへの切り替え時における制御の例を示すタイムチャートである。
冷房モード時には、所望の能力になるように圧縮機11の回転速度を調整するとともに第2膨張弁19の開度を調整し、第1膨張弁14を全閉とする。冷房モードでは、第1開閉弁17の上流側は第2膨張弁19で減圧される前の高圧冷媒の圧力になっており、第1開閉弁17の下流側は第2膨張弁19で減圧された後の低圧冷媒の圧力となっているので、第1開閉弁17後に差圧が生じている。
冷房モードから暖房モードに切り替える場合、まず、第2膨張弁19の開度を所定開度以上に増加する。このとき、第2膨張弁19の開度を徐々に増加することによって、第2膨張弁19における冷媒通過音を抑制する。
第2膨張弁19が所定開度まで増加した後、第1開閉弁17を開弁する。これにより、暖房モードに移行する。所定開度は、予め設定された開度であり、第2膨張弁19が冷媒減圧作用を発揮しない開度である。換言すれば、所定開度は、第2膨張弁19の下流側における冷媒圧力が、第2膨張弁19の上流側における冷媒圧力と同じになる開度である。
第2膨張弁19が所定開度まで増加することによって、第1開閉弁17の下流側も減圧される前の高圧冷媒の圧力になるので、第1開閉弁17前後の差圧がほぼなくなる。その状態で第1開閉弁17を開弁するので、第1開閉弁17前後に差圧がかからない状態での開弁となり、冷媒通過音を解消することが可能となる。
暖房モードに移行後は、所望の能力になるように圧縮機11の回転速度を調整するとともに、第1膨張弁14の開度を調整し、第2膨張弁19を全閉とする。
このように、本実施形態においても、上記第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
なお、冷房モードから暖房モードに切り替える場合、第1膨張弁14の開度を所定開度以上に増加させた後、第3開閉弁26および第4開閉弁28を閉じる。第1膨張弁14、第3開閉弁26および第4開閉弁28を全て閉じると、冷媒が循環する流路を確保できなくなってしまうからである。
(第3実施形態)
第1実施形態では、第1開閉弁17および第2開閉弁23の2つの開閉弁(二方弁)によって冷媒流路切替手段を構成した例を説明したが、本実施形態では、図13の概略構成図に示すように、第1開閉弁17、第2開閉弁23および逆止弁24を廃止して、第1三方弁41および第2三方弁42を追加している。そして、この第1三方弁41と第2三方弁42によって冷媒流路切替手段を構成している。
第1三方弁41および第2三方弁42は、制御装置40から出力される制御電圧によって、その作動が制御される電気式三方弁である。第1三方弁41は、室外熱交換器15の出口側とアキュムレータ21の入口側とを接続する冷媒流路(以下、流路Aと言う。)、および室外熱交換器15の出口側と第2膨張弁19の入口側とを接続する冷媒流路(以下、流路Bと言う。)を切り替える機能を果たす。
第2三方弁42は、室内凝縮器12の出口側と室外熱交換器15の入口側とを接続する冷媒流路(流路Cと言う。)、ならびに室内凝縮器12の出口側と室外熱交換器15の入口側およびバイパス通路22の入口側とを接続する冷媒流路(以下、流路Dと言う。)を切り替える機能を果たす。その他の構成は第1実施形態と同様である。
次に、本実施形態の車両用空調装置1の作動を説明する。本実施形態の車両用空調装置においても、第1実施形態の図2で説明したように、暖房モード、冷房モード、第1、第2除湿暖房モードの運転を切り替えることができる。
具体的には、暖房モードでは、制御装置40が、室外熱交換器15の出口側とアキュムレータ21の入口側とを接続する冷媒流路(流路A)になるように第1三方弁41を作動させ、室内凝縮器12の出口側と室外熱交換器15の入口側とを接続する冷媒流路(流路C)になるように第2三方弁42を作動させるとともに、第1膨張弁14を絞り状態とし、第2膨張弁19を全閉状態とする。これにより、暖房モードでは、図13の黒塗矢印で示すように冷媒が流れる冷媒流路に切り替えることができ、車室内の暖房を実現することができる。
また、冷房モードでは、制御装置40が、室外熱交換器15の出口側と第2膨張弁19の入口側とを接続する冷媒流路(流路B)になるように第1三方弁41を作動させ、室内凝縮器12の出口側と室外熱交換器15の入口側とを接続する冷媒流路(流路C)になるように第2三方弁42を作動させるとともに、第1膨張弁14を全開状態として、第2膨張弁19を絞り状態とする。これにより、冷房モードでは、図13の白抜矢印で示すように冷媒が流れる冷媒流路に切り替えることができ、車室内の冷房を実現することができる。
また、第1除湿暖房モードでは、制御装置40が、室外熱交換器15の出口側と第2膨張弁19の入口側とを接続する冷媒流路(流路B)になるように第1三方弁41を作動させ、室内凝縮器12の出口側と室外熱交換器15の入口側とを接続する冷媒流路(流路C)になるように第2三方弁42を作動させるとともに、第1、第2膨張弁14、19を絞り状態または全開状態とする。これにより、第1除湿暖房モードでは、冷房モードと同様に、図13の白抜横線矢印に示すように冷媒が流れる冷媒流路に切り替えることができ、車室内の除湿暖房を実現できるとともに、車室内吹出空気温度TAVを幅広い温度範囲に調整することができる。
また、第2除湿暖房モードでは、制御装置40が、室外熱交換器15の出口側とアキュムレータ21の入口側とを接続する冷媒流路(流路A)になるように第1三方弁41を作動させ、室内凝縮器12の出口側と室外熱交換器15の入口側およびバイパス通路22の入口側とを接続する冷媒流路(流路D)になるように第2三方弁42を作動させるとともに、第1、第2膨張弁14、19を絞り状態とする。これにより、第2除湿暖房モードでは、図13の白抜斜線矢印に示すように冷媒が流れる冷媒流路に切り替えることができ、第1実施形態と同様に、車室内の除湿暖房を実現できるとともに、車室内吹出空気温度TAVを幅広い温度範囲に調整することができる。
図14は、暖房モードから第2除湿暖房モードへの切り替え時における制御の例を示すタイムチャートである。
暖房モード時には、所望の能力になるように圧縮機11の回転速度を調整するとともに第1膨張弁14の開度を調整し、第2膨張弁19を全閉とする。暖房モードでは、第2三方弁42の上流側は第1膨張弁14で減圧される前の高圧冷媒の圧力になっており、バイパス通路22は第1膨張弁14で減圧された後の低圧冷媒の圧力となっているので、第2三方弁42前後に差圧が生じている。
暖房モードから第2除湿暖房モードに切り替える場合、まず、第1膨張弁14の開度を所定開度以上に増加させる。このとき、第1膨張弁14の開度を徐々に増加することによって、第1膨張弁14における冷媒通過音を抑制する。
第1膨張弁14が所定開度まで増加した後、室内凝縮器12の出口側と室外熱交換器15の入口側およびバイパス通路22の入口側とを接続する冷媒流路(流路D)になるように第2三方弁42を作動させる。換言すれば、第2三方弁42でバイパス通路22を開ける。これにより、第2除湿暖房モードに移行する。
所定開度は、予め設定された開度であり、第1膨張弁14が冷媒減圧作用を発揮しない開度である。換言すれば、所定開度は、第1膨張弁14の下流側における冷媒圧力が、第1膨張弁14の上流側における冷媒圧力と同じになる開度である。
第1膨張弁14が所定開度まで増加することによって、バイパス通路22も減圧される前の高圧冷媒の圧力になるので、第2三方弁42前後の差圧がほぼなくなる。その状態で第2三方弁42でバイパス通路22を開けるので、第2三方弁42前後に差圧がかからない状態での開弁となり、第2三方弁42において冷媒が急激に流れることを抑制できる。その結果、第2三方弁42でバイパス通路22を開けたときの冷媒通過音を抑制できる。
第2除湿暖房モードに移行した後は、所望の能力になるように圧縮機11の回転速度を調整するとともに、第1膨張弁14および第2膨張弁19の開度を調整する。
図15は、第1除湿暖房モードまたは冷房モードから暖房モードへの切り替え時における制御の例を示すタイムチャートである。
第1除湿暖房モード時には、所望の能力になるように圧縮機11の回転速度を調整するとともに第1膨張弁14および第2膨張弁19の開度を調整する。冷房モードでは、第1膨張弁14が全開となる点が第1除湿暖房モードと異なる。
第1除湿暖房モードまたは冷房モードでは、第1三方弁41の上流側は第2膨張弁19で減圧される前の高圧冷媒の圧力になっており、第2冷媒通路16のうち第1三方弁41の下流側部位は第2膨張弁19で減圧された後の低圧冷媒の圧力となっているので、第1三方弁41前後に差圧が生じている。
第1除湿暖房モードまたは冷房モードから暖房モードに切り替える場合、まず、第2膨張弁19の開度を所定開度以上に増加する。このとき、第2膨張弁19の開度を徐々に増加することによって、第2膨張弁19における冷媒通過音を抑制する。
第2膨張弁19が所定開度まで増加した後、室外熱交換器15の出口側とアキュムレータ21の入口側とを接続する冷媒流路(流路A)になるように第1三方弁41を作動させる。換言すれば、第1三方弁41で第2冷媒通路16のうち第1三方弁41の下流側部位を開ける。これにより、暖房モードに移行する。
所定開度は、予め設定された開度であり、第2膨張弁19が冷媒減圧作用を発揮しない開度である。換言すれば、所定開度は、第2膨張弁19の下流側における冷媒圧力が、第2膨張弁19の上流側における冷媒圧力と同じになる開度である。
第2膨張弁19が所定開度まで増加することによって、第2冷媒通路16のうち第1三方弁41の下流側部位も減圧される前の高圧冷媒の圧力になるので、第1三方弁41前後の差圧がほぼなくなる。その状態で第2冷媒通路16のうち第1三方弁41の下流側部位を開けるので、第1三方弁41前後に差圧がかからない状態での開弁となり、冷媒通過音を解消することが可能となる。
暖房モードに移行後は、所望の能力になるように圧縮機11の回転速度を調整するとともに、第1膨張弁14の開度を調整し、第2膨張弁19を全閉とする。
以上説明したように、冷媒流路切替手段を第1三方弁41および第2三方弁42にて構成しても、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
(第4実施形態)
上記実施形態では、圧縮機11から吐出された吐出冷媒(高圧冷媒)を放熱させて、室内蒸発器20を通過した車室内送風空気を加熱する室内凝縮器12を備えるが、本実施形態では、図16に示すように、室内凝縮器12に代えて、水冷媒熱交換器43および第2ヒータコア44を備える。
水冷媒熱交換器43は、圧縮機11から吐出された吐出冷媒(高圧冷媒)を放熱させて、温水回路45を循環する水を加熱する放熱器である。第2ヒータコア44は、室内空調ユニット30のケーシング31内に配置されて、水冷媒熱交換器43で加熱された水と車室内送風空気とを熱交換させる加熱用熱交換器である。
ケーシング31内において、第2ヒータコア44は、ヒータコア34に対して車室内送風空気の流れ方向下流側に配置されている。ケーシング31内において、冷風バイパス通路35は、室内蒸発器20を通過した空気を、ヒータコア34および第2ヒータコア44を迂回させて流す。
第2ヒータコア44は、圧縮機11から吐出された吐出冷媒(高圧冷媒)の有する熱を、温水回路45の水を介して、室内蒸発器20を通過した車室内送風空気に放熱させることができる。そのため、上記第1実施形態の室内蒸発器20と同様の機能を発揮できるので、上記第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
(第5実施形態)
上記第1実施形態では、暖房モードから第2除湿暖房モードへの切り替え時に、第1膨張弁14の開度を所定開度まで増加させた後、第2開閉弁23を開弁するが、本実施形態では、暖房モードから第2除湿暖房モードへの切り替え時に、第1膨張弁14の開度を増加させるとともに第2開閉弁23前後の差圧を検出し、第2開閉弁23前後の差圧が所定値未満になったと判定したら第2開閉弁23を開弁する。
図17は、本実施形態において、暖房モードから第2除湿暖房モードへの切り替え時に制御装置40が実行する制御処理を示すフローチャートである。まずステップS200では、第1膨張弁14の開度を所定量(少量)増加させる。ステップS210では、第2開閉弁23前後の差圧が基準値γ(閾値)未満であるか否かを判定する。第2開閉弁23前後の差圧は、例えば、第2開閉弁23の上流側および下流側のそれぞれに設けられた冷媒圧力センサ(図示略)の検出値に基づいて算出する。
ステップS210にて第2開閉弁23前後の差圧が基準値γ未満でないと判定された場合、ステップS200に戻る。これにより、第1膨張弁14の開度がさらに増加する。
ステップS210にて第2開閉弁23前後の差圧が基準値γ未満であると判定された場合、ステップS220へ進み、第2開閉弁23を開ける。これにより、第2除湿暖房モードに移行する。
本実施形態においても、上記第1実施形態と同様に、制御装置40は、暖房モードから第2除湿暖房モードに切り替える際、第1膨張弁14の開度を暖房モード時よりも増加させた後、第2開閉弁23でバイパス通路22を開けるので、第2開閉弁23を開けたときの冷媒通過音を抑制できる。
さらに、本実施形態では、制御装置40は、暖房モードから第2除湿暖房モードに切り替える場合、第2開閉弁23の上流側における冷媒圧力と、第2開閉弁23の下流側における冷媒圧力との差が閾値γ未満になるまで、第1膨張弁14の絞り開度を増加させた後、第2開閉弁23を開ける。
これにより、第2開閉弁23前後の差圧を確実に小さくできるので、冷媒通過音を確実に抑制できる。
第1除湿暖房モードまたは冷房モードから暖房モードに切り替える場合も同様に、第1開閉弁17の上流側における冷媒圧力と、第1開閉弁17の下流側における冷媒圧力との差が閾値γ未満になるまで、第2膨張弁19の絞り開度を増やすようにすれば、第1開閉弁17前後の差圧を確実に小さくできるので、冷媒通過音を確実に抑制できる。
(第6実施形態)
上記第1実施形態では、暖房モードから第2除湿暖房モードへの切り替え時に、第1膨張弁14の開度を所定開度まで増加させた後、第2開閉弁23を開弁するが、本実施形態では、図18のタイムチャートに示すように、暖房モードから第2除湿暖房モードへの切り替え時に、第1膨張弁14の絞り開度を所定開度まで増加させてから所定開度に所定時間維持した後、第2開閉弁23を開弁する。
これによると、第1膨張弁14の開度を一定開度に維持している間に第2開閉弁23前後の圧力を均圧化できる。そのため、第2開閉弁23前後の差圧を確実に小さくできるので、冷媒通過音を確実に抑制できる。
第1除湿暖房モードまたは冷房モードから暖房モードに切り替える場合も同様に、第2膨張弁19の絞り開度を所定開度まで増加させてから所定時間、一定開度に維持した後、第1開閉弁17を開弁するようにすれば、第1開閉弁17前後の差圧を確実に小さくできるので、冷媒通過音を確実に抑制できる。
(他の実施形態)
上記実施形態を適宜組み合わせ可能である。上記実施形態を例えば以下のように種々変形可能である。
(1)上述の各実施形態では、暖房モードと冷房モードおよび除湿暖房モードをA/Cスイッチの操作信号によって切り替える例について説明したが、これに限定されない。例えば、操作パネルに各運転モードを設定する運転モード設定スイッチを設け、当該運転モード設定スイッチの操作信号に応じて、暖房モードと冷房モードおよび除湿暖房モードを切り替えるようにしてもよい。
(2)上述の各実施形態では、暖房モード、冷房モード、および除湿暖房モードの各運転モード時に、制御装置40が、室内凝縮器12およびヒータコア34の空気通路、および冷風バイパス通路35のいずれか一方を閉塞するようにエアミックスドア36を作動させる例について説明したが、エアミックスドア36の作動はこれに限定されない。
例えば、エアミックスドア36が室内凝縮器12およびヒータコア34の空気通路、および冷風バイパス通路35の双方を開放するようにしてもよい。そして、室内凝縮器12およびヒータコア34の空気通路を通過させる風量と冷風バイパス通路35を通過させる風量との風量割合を調整することで、車室内への吹出空気の温度を調整するようにしてもよい。このような、温度調整は、車室内送風空気の温度を微調整し易い点で有効である。
(3)上述の各実施形態では、室内空調ユニット30の内部にヒータコア34を配置する構成としているが、エンジン等の外部熱源が不足するような場合には、ヒータコア34の廃止、あるいは電気ヒータ等へ置き換えるようにしてもよい。
(4)上述の各実施形態では、定圧調整手段として、機械式の制御弁で構成される蒸発圧力調整弁25を採用する例を説明したが、これに限定されず、例えば、定圧調整手段として電気式の制御弁(電磁弁)を採用してもよい。この場合、目標吹出温度TAOに基づいて、予め制御装置40に記憶された制御マップを参照して、室内蒸発器20の目標蒸発器吹出温度TEOを決定し、室内蒸発器20の吹出温度TEがこの目標値となるように電気式の制御弁を制御すればよい。
(5)上述の各実施形態では、車両用空調装置1に本発明の冷凍サイクル装置10を適用する例を説明したが、これに限定されず、例えば、据え置き型の空調装置等に適用してもよい。
(6)上記第5実施形態では、制御装置40は、暖房モードから第2除湿暖房モードに切り替える場合、第2開閉弁23の上流側における冷媒圧力と、第2開閉弁23の下流側における冷媒圧力との差が閾値γ未満になるまで、第1膨張弁14の絞り開度を増加させた後、第2開閉弁23を開けるが、暖房モードから第2除湿暖房モードに切り替える場合、第1膨張弁14の絞り開度を所定開度まで増加させてから、第2開閉弁23の上流側における冷媒圧力と、第2開閉弁23の下流側における冷媒圧力との差が閾値γ未満になるまで第1膨張弁14の絞り開度を所定開度に維持した後、第2開閉弁23を開けるようにしてもよい。
これにより、上記第5実施形態と同様に第2開閉弁23前後の差圧を確実に小さくできるので、冷媒通過音を確実に抑制できる。
第1除湿暖房モードまたは冷房モードから暖房モードに切り替える場合も同様に、第2膨張弁19の絞り開度を所定開度まで増加させてから、第1開閉弁17の上流側における冷媒圧力と、第1開閉弁17の下流側における冷媒圧力との差が閾値γ未満になるまで第2膨張弁19の絞り開度を所定開度に維持した後、第1開閉弁17を開けるようにすれば、第1開閉弁17前後の差圧を確実に小さくできるので、冷媒通過音を確実に抑制できる。