JP6390431B2 - Refrigeration cycle equipment - Google Patents
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Description
本発明は、空調対象空間の除湿暖房を行う空調装置に適用される冷凍サイクル装置に関する。 The present invention relates to a refrigeration cycle apparatus applied to an air conditioner that performs dehumidifying heating of a space to be air-conditioned.
従来、特許文献1に、空調対象空間である車室内の除湿暖房を行う車両用空調装置に適用された冷凍サイクル装置が開示されている。この特許文献1の冷凍サイクル装置は、冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器、室外熱交換器から流出した冷媒と車室内へ送風される送風空気とを熱交換させる室内蒸発器、および圧縮機から吐出された高圧冷媒と室内蒸発器通過後の送風空気とを熱交換させる室内凝縮器を備えている。
Conventionally,
そして、車室内の除湿暖房を行う除湿暖房モード時には、圧縮機→室内凝縮器→減圧装置→室外熱交換器→室内蒸発器→圧縮機の順で冷媒を循環させ、室内蒸発器にて冷却されて除湿された送風空気を、室内凝縮器にて再加熱して空調対象空間へ送風している。つまり、特許文献1の冷凍サイクル装置では、室外熱交換器および室内蒸発器を直列的に接続した簡素なサイクル構成で空調対象空間の除湿暖房を実現している。
In the dehumidifying and heating mode for dehumidifying and heating the passenger compartment, the refrigerant is circulated in the order of the compressor, the indoor condenser, the pressure reducing device, the outdoor heat exchanger, the indoor evaporator, and the compressor, and is cooled by the indoor evaporator. The blown air dehumidified in this way is reheated by the indoor condenser and blown to the air-conditioning target space. That is, in the refrigeration cycle apparatus of
ところで、特許文献1の冷凍サイクル装置では、室内蒸発器の着霜を抑制するために、室内蒸発器における冷媒蒸発温度を予め定めた基準着霜抑制温度(特許文献1では、3℃)よりも高い温度に調整している。このため、特許文献1の冷凍サイクル装置のように、室外熱交換器と室内蒸発器が冷媒流れに対して直列的に接続されるサイクル構成では、室外熱交換器における冷媒蒸発温度も基準着霜抑制温度よりも高い温度になりやすい。
By the way, in the refrigeration cycle apparatus of
従って、低外気温時(例えば、外気温が10℃以下の時)には、室外熱交換器における冷媒蒸発温度と外気温との温度差が縮小して、室外熱交換器にて冷媒が外気から吸熱する吸熱量が減少してしまう。その結果、特許文献1の冷凍サイクル装置では、除湿暖房モード時に、室内凝縮器にて冷媒が送風空気へ放熱することのできる放熱量が減少して、送風空気の加熱能力が低下してしまうおそれがある。
Therefore, when the outside air temperature is low (for example, when the outside air temperature is 10 ° C. or lower), the temperature difference between the refrigerant evaporation temperature and the outside air temperature in the outdoor heat exchanger is reduced, and the refrigerant is The amount of heat absorbed from the heat will decrease. As a result, in the refrigeration cycle apparatus of
本発明は、上記点に鑑み、サイクル構成の複雑化を招くことなく、除湿暖房モード時における送風空気の加熱能力の低下を抑制可能な冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the refrigerating-cycle apparatus which can suppress the fall of the heating capability of blowing air at the time of dehumidification heating mode, without causing complication of a cycle structure in view of the said point.
本発明は、上記目的を達成するために案出されたもので、請求項1に記載の発明では、空調装置に適用される冷凍サイクル装置であって、
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機(11)と、圧縮機(11)から吐出された冷媒を放熱させて、空調対象空間へ送風される送風空気を加熱する加熱手段(12、70)と、加熱手段(12、70)から流出した冷媒を減圧させる高段側減圧手段(13、13a)と、高段側減圧手段(13、13a)にて減圧された冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器(14)と、室外熱交換器(14)から流出した冷媒を蒸発させて、送風空気を冷却する冷却手段(17)と、を備え、
加熱手段(12、70)は、空調対象空間の除湿暖房を行う除湿暖房モード時に、冷却手段(17)にて冷却された送風空気を加熱し、
室外熱交換器(14)は、除湿暖房モード時に、冷媒を蒸発させ、
冷媒として、乾き度の増加に伴って飽和温度が上昇する非共沸混合冷媒が採用されていることを特徴とする。
The present invention has been devised to achieve the above object, and in the invention described in
A compressor (11) that compresses and discharges the refrigerant, and a heating means (12, 70) that heats the air blown into the air-conditioning target space by dissipating the refrigerant discharged from the compressor (11), Outdoors for exchanging heat between the high pressure reducing means (13, 13a) for reducing the pressure of the refrigerant flowing out of the heating means (12, 70) and the refrigerant decompressed by the high pressure reducing means (13, 13a) A heat exchanger (14), and a cooling means (17) for evaporating the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger (14) and cooling the blown air,
The heating means (12, 70) heats the blown air cooled by the cooling means (17) in the dehumidifying heating mode for performing dehumidifying heating of the air-conditioning target space,
The outdoor heat exchanger (14) evaporates the refrigerant in the dehumidifying heating mode,
As the refrigerant, a non-azeotropic refrigerant mixture in which a saturation temperature increases with an increase in dryness is employed.
これによれば、除湿暖房モード時に、圧縮機(11)→加熱手段(12、70)→高段側減圧手段(13、13a)→室外熱交換器(14)→冷却手段(17)→圧縮機(11)の順に冷媒を循環させる簡素なサイクル構成で、冷却手段(17)にて冷却されて除湿された送風空気を加熱手段(12、70)にて再加熱して、空調対象空間の除湿暖房を行うことができる。 According to this, in the dehumidifying heating mode, the compressor (11) → the heating means (12, 70) → the high pressure side decompression means (13, 13a) → the outdoor heat exchanger (14) → the cooling means (17) → the compression In a simple cycle configuration in which the refrigerant is circulated in the order of the machine (11), the blown air cooled and dehumidified by the cooling means (17) is reheated by the heating means (12, 70), and Dehumidification heating can be performed.
さらに、冷媒として、乾き度の増加に伴って飽和温度が上昇する非共沸混合冷媒が採用されているので、冷媒流れ上流側に接続される室外熱交換器(14)における冷媒蒸発温度を、冷媒流れ下流側に接続される冷却手段(17)における冷媒蒸発温度よりも低くすることができる。 Furthermore, since a non-azeotropic refrigerant mixture whose saturation temperature increases as the dryness increases is employed as the refrigerant, the refrigerant evaporation temperature in the outdoor heat exchanger (14) connected to the refrigerant flow upstream side is It can be made lower than the refrigerant evaporation temperature in the cooling means (17) connected to the downstream side of the refrigerant flow.
従って、低外気温時であっても、室外熱交換器(14)における冷媒蒸発温度と外気温との温度差が縮小してしまうことを抑制し、室外熱交換器(14)にて冷媒が外気から吸熱する吸熱量の減少を抑制することができる。その結果、加熱手段(12、70)にて冷媒が送風空気へ放熱することのできる放熱量の減少を抑制することができる。 Therefore, even when the outdoor temperature is low, the temperature difference between the refrigerant evaporating temperature and the outdoor temperature in the outdoor heat exchanger (14) is suppressed, and the refrigerant is stored in the outdoor heat exchanger (14). A decrease in the amount of heat absorbed from the outside air can be suppressed. As a result, it is possible to suppress a decrease in the amount of heat radiation that can be radiated from the refrigerant to the blown air by the heating means (12, 70).
すなわち、本請求項に記載の発明によれば、サイクル構成の複雑化を招くことなく、除湿暖房モード時における送風空気の加熱能力の低下を抑制することができる。 That is, according to the invention described in the present claims, it is possible to suppress a decrease in the heating capacity of the blown air during the dehumidifying heating mode without causing a complicated cycle configuration.
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
(第1実施形態)
図1〜図5を用いて、本発明の第1実施形態について説明する。本実施形態では、本発明に係る冷凍サイクル装置10を、走行用電動モータから車両走行用の駆動力を得る電気自動車の車両用空調装置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送風空気を冷却あるいは加熱する機能を果たす。
(First embodiment)
1st Embodiment of this invention is described using FIGS. In the present embodiment, the
さらに、本実施形態の冷凍サイクル装置10は、送風空気を冷却して車室内を冷房する冷房モードの冷媒回路(図1参照)、送風空気を加熱して車室内を暖房する暖房モードの冷媒回路(図2参照)、および冷却して除湿された送風空気を再加熱して車室内の除湿暖房を行う除湿暖房モードの冷媒回路(図3参照)を切替可能に構成されている。
Further, the
この冷凍サイクル装置10では、冷媒として、非共沸混合冷媒が採用されている。非共沸混合冷媒とは、複数の種類の冷媒を混合させた冷媒であって、相変化に伴って飽和温度が変化する性質を有する冷媒である。より具体的には、本実施形態では、主にR1234yfとR32とを主成分とし、乾き度の増加に伴って飽和温度が上昇する非共沸混合冷媒が採用されている。
In the
さらに、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。
Furthermore, refrigeration oil for lubricating the
冷凍サイクル装置10の構成機器のうち、圧縮機11は、車両ボンネット内に配置されており、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ある。本実施形態の圧縮機11は、吐出容量が固定された固定容量型の圧縮機構を電動モータにて駆動する電動圧縮機として構成されている。この圧縮機構としては、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。
Among the components of the
電動モータは、後述する空調制御装置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、空調制御装置40が電動モータの回転数を制御することによって、圧縮機構の冷媒吐出能力が変更される。
The operation (rotation speed) of the electric motor is controlled by a control signal output from the air
圧縮機11の吐出口には、室内凝縮器12の冷媒入口側が接続されている。室内凝縮器12は、後述する室内空調ユニット30のケーシング31内に配置されており、暖房モード時および除湿暖房モード時に、圧縮機11から吐出された冷媒を放熱させて、放熱させた熱によって送風空気を加熱する加熱手段である。
The refrigerant inlet side of the
より具体的には、室内凝縮器12は、暖房モード時等に、圧縮機11から吐出された高温高圧冷媒と送風空気とを熱交換させて、送風空気を加熱する加熱用熱交換器である。
More specifically, the
室内凝縮器12の冷媒出口には、第1膨張弁13の入口側が接続されている。第1膨張弁13は、暖房モード時および除湿暖房モード時に、室内凝縮器12から流出した冷媒を減圧させる高段側減圧手段である。より具体的には、第1膨張弁13は、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た可変絞り機構である。
An inlet side of the
さらに、第1膨張弁13は、絞り開度を全開にすることによって、冷媒減圧作用を殆ど発揮することなく単なる冷媒通路として機能する全開機能付きの可変絞り機構である。第1膨張弁13は、空調制御装置40から出力される制御信号(制御パルス)によって、その作動が制御される。
Further, the
第1膨張弁13の出口には、室外熱交換器14の冷媒入口側が接続されている。室外熱交換器14は、車両ボンネット内の車両前方側に配置されて、その内部を流通する冷媒と図示しない送風ファンから送風された車室外空気(外気)とを熱交換させるものである。送風ファンは、空調制御装置40から出力される制御電圧によって回転数(送風能力)が制御される電動送風機である。
The outlet of the
室外熱交換器14の冷媒出口には、第1三方継手15の冷媒流入口が接続されている。第1三方継手15は、複数の配管を接合して形成されたものであってもよいし、金属ブロックや樹脂ブロックに複数の冷媒通路を設けることによって形成されたものであってもよい。さらに、第1三方継手15では、3つの冷媒流入出口のうち、1つを冷媒流入口とし、残りの2つを冷媒流出口として用いている。
A refrigerant inlet of the first three-
第1三方継手15の一方の冷媒流出口には、第2膨張弁16の入口側が接続されている。第2膨張弁16は、除湿暖房モード時に、室外熱交換器14から流出した冷媒を減圧させて、室内蒸発器17側へ流出させる低段側減圧手段である。第2膨張弁16の基本的構成は、第1膨張弁13と同様である。
One refrigerant outlet of the first three-way joint 15 is connected to the inlet side of the
さらに、第2膨張弁16は、絞り開度を全開した際に第1三方継手15から室内蒸発器17へ至る冷媒通路を全開する全開機能のみならず、絞り開度を全閉して当該冷媒通路を閉塞する全閉機能付きの可変絞り機構で構成されている。
Furthermore, the
従って、第2膨張弁16は、第1三方継手15の一方の冷媒流出口と室内蒸発器17の冷媒入口とを連通させる冷媒回路、および第1三方継手15の一方の冷媒流出口と室内蒸発器17の冷媒入口とを連通させない冷媒回路を切り替えることができる。つまり、本実施形態の第2膨張弁16は、冷媒回路切替手段としての機能を兼ね備えている。
Accordingly, the
第2膨張弁16の出口には、室内蒸発器17の冷媒入口側が接続されている。室内蒸発器17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の送風空気流れ上流側に配置されており、冷房モード時および除湿暖房モード時に、室外熱交換器14から流出した冷媒を蒸発させて、送風空気を冷却する冷却手段である。
The outlet of the
より具体的には、室内蒸発器17は、冷房モード時等に、室外熱交換器14から流出した低圧冷媒を室内凝縮器12通過前の送風空気と熱交換させて蒸発させ、低圧冷媒に吸熱作用を発揮させることによって送風空気を冷却する冷却用熱交換器である。
More specifically, the
室内蒸発器17の冷媒出口側には、第2三方継手18の一方の冷媒流入口が接続されている。第2三方継手18の基本的構成は、第1三方継手15と同様である。第2三方継手18では、3つの冷媒流入出口のうち、2つを冷媒流入口とし、残りの1つを冷媒流出口として用いている。第2三方継手18の他方の冷媒流入口には、暖房用バイパス通路19を介して、第1三方継手15の他方の冷媒流出口が接続されている。
One refrigerant inlet of the second three-way joint 18 is connected to the refrigerant outlet side of the
暖房用バイパス通路19には、暖房用バイパス通路19を開閉する暖房用開閉弁20が配置されている。暖房用開閉弁20は、空調制御装置40から出力される制御電圧によって開閉作動する電磁弁である。
A heating on / off
従って、暖房用開閉弁20は、第1三方継手15の他方の冷媒流出口と第2三方継手18の他方の冷媒流入口とを連通させる冷媒回路、および第1三方継手15の他方の冷媒流出口と第2三方継手18の他方の冷媒流入口とを連通させない冷媒回路を切り替える冷媒回路切替手段である。
Accordingly, the heating on-off
第2三方継手18の冷媒流出口には、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、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とともに、分離された気相冷媒を下流側へ流出させる気液分離手段である。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。
The refrigerant outlet of the second three-way joint 18 is connected to the inlet side of the
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、冷凍サイクル装置10によって温度調整された送風空気を車室内へ吹き出すためのもので、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いる。さらに、室内空調ユニット30は、その外殻を形成するケーシング31内に送風機32、室内蒸発器17、室内凝縮器12等を収容することによって構成されている。
Next, the indoor
ケーシング31は、車室内に送風される送風空気の空気通路を形成するもので、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。このケーシング31内の送風空気流れ最上流側には、ケーシング31内へ内気(車室内空気)と外気(車室外空気)とを切替導入する内外気切替手段としての内外気切替装置33が配置されている。
The
内外気切替装置33は、ケーシング31内へ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の開口面積を、内外気切替ドアによって連続的に調整して、内気の風量と外気の風量との風量割合を連続的に変化させるものである。内外気切替ドアは、内外気切替ドア用の電動アクチュエータによって駆動され、この電動アクチュエータは、空調制御装置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。
The inside / outside
内外気切替装置33の送風空気流れ下流側には、内外気切替装置33を介して吸入した空気を車室内へ向けて送風する送風手段としての送風機(ブロワ)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)を電動モータにて駆動する電動送風機であって、空調制御装置40から出力される制御電圧によって回転数(送風量)が制御される。
On the downstream side of the blown air flow of the inside / outside
送風機32の送風空気流れ下流側には、室内蒸発器17および室内凝縮器12が、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17は、室内凝縮器12よりも送風空気流れ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17を通過した送風空気を、室内凝縮器12を迂回させて下流側へ流す冷風バイパス通路35が形成されている。
On the downstream side of the blower air flow of the
室内蒸発器17の送風空気流れ下流側であって、かつ、室内凝縮器12の送風空気流れ上流側には、エアミックスドア34が配置されている。本実施形態のエアミックスドア34は、室内蒸発器17通過後の送風空気を室内凝縮器12側へ導く通風路と、冷風バイパス通路35側へ導く通風路とを切り替える通風路切替手段である。
An
なお、このエアミックスドア34は、室内蒸発器17通過後の送風空気のうち室内凝縮器12を通過させる風量割合を調整する風量割合調整手段として機能させることもできる。また、エアミックスドア34は、エアミックスドア駆動用の電動アクチュエータによって駆動され、この電動アクチュエータは、空調制御装置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。
The
室内凝縮器12の送風空気流れ下流側には、室内凝縮器12にて加熱された送風空気あるいは冷風バイパス通路35を通過して室内凝縮器12にて加熱されていない送風空気が流入する図示しない流入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部には、流入空間へ流入した送風空気(空調風)を、空調対象空間である車室内へ吹き出す開口穴が配置されている。
The blower air heated by the
具体的には、この開口穴としては、車室内の乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すフェイス開口穴、乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフット開口穴、および車両前面窓ガラス内側面に向けて空調風を吹き出すデフロスタ開口穴(いずれも図示せず)が設けられている。 Specifically, the opening hole includes a face opening hole that blows air-conditioned air toward the upper body of the passenger in the passenger compartment, a foot opening hole that blows air-conditioned air toward the feet of the passenger, and an inner surface of the front window glass of the vehicle. A defroster opening hole (both not shown) for blowing the conditioned air toward is provided.
これらのフェイス開口穴、フット開口穴およびデフロスタ開口穴の送風空気流れ下流側は、それぞれ空気通路を形成するダクトを介して、車室内に設けられたフェイス吹出口、フット吹出口およびデフロスタ吹出口(いずれも図示せず)に接続されている。 The air flow downstream of these face opening holes, foot opening holes, and defroster opening holes is connected to the face air outlet, foot air outlet, and defroster air outlet provided in the vehicle interior via ducts that form air passages, respectively. Neither is shown).
また、フェイス開口穴、フット開口穴、およびデフロスタ開口穴の送風空気流れ上流側には、それぞれ、フェイス開口穴の開口面積を調整するフェイスドア、フット開口穴の開口面積を調整するフットドア、デフロスタ開口穴の開口面積を調整するデフロスタドア(いずれも図示せず)が配置されている。 Further, on the upstream side of the air flow of the face opening hole, foot opening hole, and defroster opening hole, a face door for adjusting the opening area of the face opening hole, a foot door for adjusting the opening area of the foot opening hole, and a defroster opening, respectively. A defroster door (both not shown) for adjusting the opening area of the hole is disposed.
これらのフェイスドア、フットドア、デフロスタドアは、開口穴モードを切り替える開口穴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、吹出口モードドア駆動用の電動アクチュエータに連結されて連動して回転操作される。この電動アクチュエータも、空調制御装置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。
These face doors, foot doors, and defroster doors constitute opening hole mode switching means for switching the opening hole mode, and are linked to an electric actuator for driving the outlet mode door via a link mechanism or the like. And rotated. The operation of this electric actuator is also controlled by a control signal output from the
吹出口モード切替手段によって切り替えられる吹出口モードとしては、具体的に、フェイスモード、バイレベルモード、フットモード、フットデフロスタモード等がある。 Specific examples of the air outlet mode switched by the air outlet mode switching means include a face mode, a bi-level mode, a foot mode, and a foot defroster mode.
フェイスモードは、フェイス吹出口を全開してフェイス吹出口から車室内乗員の上半身に向けて空気を吹き出す吹出口モードである。バイレベルモードは、フェイス吹出口とフット吹出口の両方を開口して車室内乗員の上半身と足元に向けて空気を吹き出す吹出口モードである。フットモードは、フット吹出口を全開するとともにデフロスタ吹出口を小開度だけ開口して、フット吹出口から主に空気を吹き出す吹出口モードである。フットデフロスタモードは、フット吹出口およびデフロスタ吹出口を同程度開口して、フット吹出口およびデフロスタ吹出口の双方から空気を吹き出す吹出口モードである。 The face mode is an air outlet mode in which the face air outlet is fully opened and air is blown out from the face air outlet toward the upper body of the passenger in the passenger compartment. The bi-level mode is an air outlet mode in which both the face air outlet and the foot air outlet are opened and air is blown toward the upper body and the feet of the passengers in the passenger compartment. The foot mode is a blow-out mode in which the foot blow-out opening is fully opened and the defroster blow-out opening is opened by a small opening so that air is mainly blown out from the foot blow-out opening. The foot defroster mode is an air outlet mode in which the foot air outlet and the defroster air outlet are opened to the same extent and air is blown out from both the foot air outlet and the defroster air outlet.
さらに、乗員が後述する操作パネル60に設けられた吹出モード切替スイッチをマニュアル操作することによって、デフロスタ吹出口を全開してデフロスタ吹出口から車両フロント窓ガラス内面に空気を吹き出すデフロスタモードとすることもできる。
In addition, the defroster mode in which the occupant manually operates a blow mode switching switch provided on the
次に、図4を用いて、本実施形態の電気制御部について説明する。空調制御装置40は、CPU、ROMおよび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ている。そして、そのROM内に記憶された空調制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、その出力側に接続された、圧縮機11、第1膨張弁13、第2膨張弁16、暖房用開閉弁20、送風機32等の各種空調制御機器の作動を制御する。
Next, the electric control unit of the present embodiment will be described with reference to FIG. The air
また、空調制御装置40の入力側には、内気センサ51、外気センサ52、日射センサ53、凝縮器入口側温度センサ54a、凝縮器出口側温度センサ54b、高圧側圧力センサ55、蒸発器入口側温度センサ56a、蒸発器出口側温度センサ56b、送風空気温度センサ57等の空調制御用のセンサ群が接続されている。そして、これらの空調制御用のセンサ群によって検出された検出信号が空調制御装置40に入力される。
Further, on the input side of the air
内気センサ51は、車室内温度(内気温)Trを検出する内気温検出手段である。外気センサ52は、車室外温度(外気温)Tamを検出する外気温検出手段である。日射センサ53は、車室内へ照射される日射量Asを検出する日射量検出手段である。
The inside air sensor 51 is an inside air temperature detecting means for detecting a passenger compartment temperature (inside air temperature) Tr. The outside air sensor 52 is an outside air temperature detecting means for detecting a vehicle compartment outside temperature (outside air temperature) Tam. The
凝縮器入口側温度センサ54aは、圧縮機11から吐出されて室内凝縮器12へ流入する冷媒の凝縮器入口側温度Tcinを検出する凝縮器入口側温度検出手段である。凝縮器出口側温度センサ54bは、室内凝縮器12から流出した冷媒の凝縮器出口側温度Tcoutを検出する凝縮器出口側温度検出手段である。高圧側圧力センサ55は、室内凝縮器12出口側冷媒の圧力(高圧側冷媒圧力)Pdを検出する高圧側圧力検出手段である。
The condenser inlet
蒸発器入口側温度センサ56aは、室内蒸発器17へ流入する冷媒の蒸発器入口側温度Teinを検出する蒸発器入口側温度検出手段である。蒸発器出口側温度センサ56bは、室内蒸発器17から流出した冷媒の蒸発器出口側温度Teoutを検出する蒸発器出口側温度検出手段である。
The evaporator inlet
送風空気温度センサ57は、流入空間から車室内へ送風される送風空気温度TAVを検出する送風空気温度検出手段である。送風空気温度検出手段を廃止する場合は、送風空気温度TAVとして、凝縮器入口側温度Tcin、凝縮器出口側温度Tco、蒸発器入口側温度Tein、蒸発器出口側温度Teout等に基づいて算出された値を採用してもよい。
The blown
さらに、空調制御装置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60が接続されており、操作パネル60に設けられた各種空調操作スイッチの操作信号が入力される。
Furthermore, an
操作パネル60の各種空調操作スイッチとしては、具体的に、車両用空調装置1の自動制御運転を設定あるいは解除するオートスイッチ、車室内の冷房を行うことを要求する冷房スイッチ(A/Cスイッチ)、送風機32の風量をマニュアル設定する風量設定スイッチ、車室内の目標温度である車室内設定温度Tsetを設定する温度設定スイッチ、吹出モードをマニュアル設定する吹出モード切替スイッチ等が設けられている。
Specifically, various air conditioning operation switches of the
なお、空調制御装置40は、その出力側に接続された各種空調制御機器を制御する制御手段が一体に構成されたものであるが、それぞれの空調制御機器の作動を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)が、それぞれの空調制御機器の作動を制御する制御手段を構成している。
The air-
例えば、本実施形態では、圧縮機11の作動(冷媒吐出能力)を制御する構成が吐出能力制御手段40aを構成し、第1膨張弁13の作動(高段側絞り開度)を制御する構成が高段側絞り開度制御手段40bを構成し、第2膨張弁16の作動(低段側絞り開度)を制御する構成が低段側絞り開度制御手段40cを構成している。
For example, in the present embodiment, the configuration for controlling the operation (refrigerant discharge capability) of the
もちろん、吐出能力制御手段40a、高段側絞り開度制御手段40b、低段側絞り開度制御手段40c等を、空調制御装置40に対して別体の制御装置で構成してもよい。
Of course, the discharge capacity control means 40a, the high stage side throttle opening degree control means 40b, the low stage side throttle opening degree control means 40c, etc. may be configured as a separate control device for the air
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。前述の如く、本実施形態の車両用空調装置1では、冷房モード、暖房モード、および除湿暖房モードでの運転を切り替えることができる。これらの各運転モードの切り替えは、予め空調制御装置40に記憶された空調制御プログラムが実行されることによって行われる。
Next, the operation of the
この空調制御プログラムは、操作パネル60のオートスイッチが投入(ON)された際に実行される。より具体的には、空調制御プログラムのメインルーチンでは、空調制御用のセンサ群51〜57等の検出信号および操作パネル60の操作信号等を読み込む。そして、読み込まれた検出信号および操作信号に基づいて、車室内へ吹き出す送風空気の目標温度である目標吹出温度TAOを算出する。
This air conditioning control program is executed when the auto switch of the
この目標吹出温度TAOは、以下数式F1によって算出される。
TAO=Kset×Tset−Kr×Tr−Kam×Tam−Ks×As+C…(F1)
ここで、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であり、Trは内気センサ51によって検出された車室内温度(内気温)であり、Tamは外気センサ52によって検出された外気温であり、Asは日射センサ53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。
This target blowing temperature TAO is calculated by the following formula F1.
TAO = Kset × Tset−Kr × Tr−Kam × Tam−Ks × As + C (F1)
Here, Tset is the vehicle interior set temperature set by the temperature setting switch, Tr is the vehicle interior temperature (inside air temperature) detected by the inside air sensor 51, and Tam is the outside air temperature detected by the outside air sensor 52. Yes, As is the amount of solar radiation detected by the
さらに、操作パネルの冷房スイッチが投入されており、かつ、目標吹出温度TAOが予め定めた冷房基準温度αよりも低くなっている場合には、冷房モードでの運転を実行する。また、冷房スイッチが投入されており、かつ、目標吹出温度TAOが冷房基準温度α以上になっている場合には、除湿暖房モードでの運転を実行する。また、冷房スイッチが投入されていない場合には、暖房モードでの運転を実行する。以下に、各運転モードにおける作動を説明する。 Further, when the cooling switch of the operation panel is turned on and the target blowout temperature TAO is lower than the predetermined cooling reference temperature α, the operation in the cooling mode is executed. Further, when the cooling switch is turned on and the target blowing temperature TAO is equal to or higher than the cooling reference temperature α, the operation in the dehumidifying heating mode is executed. When the cooling switch is not turned on, the operation in the heating mode is executed. Below, the operation | movement in each operation mode is demonstrated.
(a)冷房モード
冷房モードでは、空調制御装置40が、第1膨張弁13を全開とし、第2膨張弁16を冷媒減圧作用を発揮する絞り状態とし、暖房用開閉弁20を閉じる。これにより、冷房モードでは、図1の実線矢印に示すように、圧縮機11→室内凝縮器12→(第1膨張弁13→)室外熱交換器14→第2膨張弁16→室内蒸発器17→アキュムレータ21→圧縮機11の吸入口の順で冷媒を循環させる冷凍サイクルが構成される。
(A) Cooling mode In the cooling mode, the air
さらに、空調制御装置40は、この冷媒回路の構成で、目標吹出温度TAO、センサ群の検出信号等に基づいて、各種制御対象機器の作動状態(各種制御対象機器へ出力する制御信号)を決定する。
Further, the air-
例えば、圧縮機11の冷媒吐出能力(圧縮機11の電動モータへ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、予め空調制御装置40に記憶された制御マップを参照して、室内蒸発器17における目標冷媒蒸発温度TEOを決定する。
For example, the refrigerant discharge capacity of the compressor 11 (control signal output to the electric motor of the compressor 11) is determined as follows. First, the target refrigerant evaporation temperature TEO in the
より具体的には、この制御マップでは、目標吹出温度TAOの低下に伴って、目標冷媒蒸発温度TEOを低下させるように決定する。さらに、この制御マップでは、室内蒸発器17の着霜を抑制するために、目標冷媒蒸発温度TEOが基準着霜抑制温度KTf(例えば、1℃)以上となるように決定する。
More specifically, in this control map, the target refrigerant evaporation temperature TEO is determined to decrease with a decrease in the target outlet temperature TAO. Furthermore, in this control map, in order to suppress frost formation of the
そして、この目標蒸発器吹出温度TEOと蒸発器温度センサによって検出された蒸発器入口側温度Teinとの偏差に基づいて、フィードバック制御手法を用いて蒸発器入口側温度Teinが目標蒸発器吹出温度TEOに近づくように、圧縮機11の電動モータに出力される制御信号が決定される。
Based on the deviation between the target evaporator outlet temperature TEO and the evaporator inlet side temperature Tein detected by the evaporator temperature sensor, the evaporator inlet side temperature Tein is converted to the target evaporator outlet temperature TEO using a feedback control method. The control signal output to the electric motor of the
このため、本実施形態では、目標蒸発器吹出温度TEOの低下に伴って圧縮機11の回転数(冷媒吐出能力)を増加させ、目標蒸発器吹出温度TEOの上昇に伴って圧縮機11の回転数を減少させることになる。
For this reason, in this embodiment, the rotation speed (refrigerant discharge capability) of the
また、第2膨張弁16の絞り開度(第2膨張弁16へ出力される制御信号)については、予め空調制御装置40に記憶された制御マップを参照して、第2膨張弁16へ流入する冷媒の過冷却度が、サイクルの成績係数(COP)が極大値に近づくように定められた目標過冷却度に近づくように決定される。
Further, the throttle opening of the second expansion valve 16 (control signal output to the second expansion valve 16) flows into the
また、エアミックスドア34の開度(エアミックスドア34用の電動アクチュエ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34が冷風バイパス通路35を全開とし、室内蒸発器17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。
As for the opening degree of the air mix door 34 (control signal output to the electric actuator for the air mix door 34), the
なお、冷房モードでは、送風空気温度センサ57によって検出された送風空気温度TAVが目標吹出温度TAOに近づくようにエアミックスドア34の開度を制御してもよい。
In the cooling mode, the opening degree of the
そして、上記の如く決定された制御信号等を各種制御対象機器へ出力する。その後、車両用空調装置1の作動停止が要求されるまで、所定の制御周期毎に、上述の検出信号および操作信号の読み込み→目標吹出温度TAOの算出→各種制御対象機器の作動状態決定→制御電圧および制御信号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。
Then, the control signal determined as described above is output to various devices to be controlled. After that, until the operation stop of the
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から吐出された冷媒が室内凝縮器12へ流入する。この際、冷房モードでは、エアミックスドア34が冷風バイパス通路35を全開としているので、室内凝縮器12へ流入した冷媒は、送風空気に放熱することなく室内凝縮器12から流出する。
Therefore, in the
室内凝縮器12から流出した冷媒は、全開となっている第1膨張弁13を介して、室外熱交換器14へ流入する。室外熱交換器14へ流入した冷媒は、送風ファンから送風された外気と熱交換して放熱する。室外熱交換器14から流出した冷媒は、暖房用開閉弁20が閉じているので、第2膨張弁16へ流入して減圧される。
The refrigerant that has flowed out of the
第2膨張弁16にて減圧された冷媒は、室内蒸発器17へ流入する。室内蒸発器17へ流入した冷媒は、送風機32から送風された送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、送風空気が冷却される。室内蒸発器17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。アキュムレータ21にて分離された気相冷媒は、圧縮機11に吸入され再び圧縮される。
The refrigerant decompressed by the
従って、冷房モードの車両用空調装置1では、室内蒸発器17にて冷却された送風空気を車室内へ吹き出すことによって、車室内の冷房を行うことができる。
Therefore, in the
(b)暖房モード
暖房モードでは、空調制御装置40が、第1膨張弁13を絞り状態とし、第2膨張弁16を全閉とし、暖房用開閉弁20を開く。これにより、暖房モードでは、図2の実線矢印に示すように、圧縮機11→室内凝縮器12→第1膨張弁13→室外熱交換器14→暖房用バイパス通路19→アキュムレータ21→圧縮機11の吸入口の順で冷媒を循環させる冷凍サイクルが構成される。
(B) Heating mode
In warm tufts mode, the
さらに、空調制御装置40は、この冷媒回路の構成で、目標吹出温度TAO、センサ群の検出信号等に基づいて、各種制御対象機器の作動状態(各種制御対象機器へ出力する制御信号)を決定する。
Further, the air-
例えば、圧縮機11の冷媒吐出能力(圧縮機11の電動モータへ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、予め空調制御装置40に記憶された制御マップを参照して、室内凝縮器12における目標凝縮温度TCOを決定する。より具体的には、この制御マップでは、目標吹出温度TAOの上昇に伴って、目標凝縮温度TCOが上昇するように決定する。
For example, the refrigerant discharge capacity of the compressor 11 (control signal output to the electric motor of the compressor 11) is determined as follows. First, the target condensation temperature TCO in the
さらに、以下数式F2に示すように、凝縮器平均温度Tcaを算出する。
Tca=(Tcin+Tcout)/2 …(F2)
ここで、Tcinは凝縮器入口側温度センサ54aによって検出された凝縮器入口側温度であり、Tcoutは凝縮器出口側温度センサ54bによって検出された凝縮器出口側温度である。
Further, the condenser average temperature Tca is calculated as shown in Formula F2 below.
Tca = (Tcin + Tcout) / 2 (F2)
Here, Tcin is the condenser inlet side temperature detected by the condenser inlet
そして、目標凝縮温度TCOと凝縮器平均温度Tcaとの偏差に基づいて、フィードバック制御手法を用いて、凝縮器平均温度Tcaが目標凝縮温度TCOに近づくように、圧縮機11の電動モータに出力される制御信号が決定される。このため、本実施形態では、目標凝縮温度TCOの上昇に伴って圧縮機11の回転数(冷媒吐出能力)を増加させ、目標凝縮温度TCOの低下に伴って圧縮機11の回転数を減少させることになる。
Then, based on the deviation between the target condensation temperature TCO and the condenser average temperature Tca, the feedback control method is used to output the condenser average temperature Tca to the electric motor of the
また、第1膨張弁13の絞り開度(第1膨張弁13へ出力される制御信号)については、予め空調制御装置40に記憶された制御マップを参照して、第1膨張弁13へ流入する冷媒の過冷却度が、サイクルの成績係数(COP)が極大値に近づくように定められた目標過冷却度に近づくように決定される。
Further, the throttle opening degree of the first expansion valve 13 (control signal output to the first expansion valve 13) flows into the
また、エアミックスドア34の開度(エアミックスドア34用の電動アクチュエ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34が冷風バイパス通路35を全閉とし、室内蒸発器17通過後の送風空気の全流量が室内凝縮器12を通過するように決定される。
As for the opening degree of the air mix door 34 (a control signal output to the electric actuator for the air mix door 34), the
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から吐出された冷媒が室内凝縮器12へ流入する。室内凝縮器12へ流入した冷媒は、室内蒸発器17を通過した送風空気と熱交換して放熱する。これにより、送風空気が加熱される。
Therefore, in the
室内凝縮器12から流出した冷媒は、第1膨張弁13へ流入して減圧される。第1膨張弁13にて減圧された冷媒は、室外熱交換器14へ流入する。室外熱交換器14へ流入した低圧冷媒は、送風ファンから送風された外気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器14から流出した冷媒は、暖房用開閉弁20が開いており、第2膨張弁16が全閉となっているので、暖房用バイパス通路19を介して、アキュムレータ21へ流入する。以降の作動は、冷房モードと同様である。
The refrigerant that has flowed out of the
従って、暖房モードの車両用空調装置1では、室内凝縮器12にて加熱された送風空気を車室内へ吹き出すことによって、車室内の暖房を行うことができる。
Therefore, in the
(c)除湿暖房モード
除湿暖房モードでは、空調制御装置40が、第1膨張弁13を絞り状態とし、第2膨張弁16を全開あるいは絞り状態とし、暖房用開閉弁20を閉じる。これにより、除湿暖房モードでは、図3の実線矢印に示すように、圧縮機11→室内凝縮器12→第1膨張弁13→室外熱交換器14→第2膨張弁16→室内蒸発器17→アキュムレータ21→圧縮機11の吸入口の順で冷媒を循環させる冷凍サイクルが構成される。つまり、実質的に、冷房モードと同様の順で冷媒を循環させる冷凍サイクルが構成される。
(C) Dehumidification heating mode In the dehumidification heating mode, the air-
さらに、空調制御装置40は、この冷媒回路の構成で、目標吹出温度TAO、センサ群の検出信号等に基づいて、各種制御対象機器の作動状態(各種制御対象機器へ出力する制御信号)を決定する。
Further, the air-
例えば、圧縮機11の冷媒吐出能力(圧縮機11の電動モータへ出力される制御信号)については、冷房モードと同様に、蒸発器入口側温度Teinが目標蒸発器吹出温度TEOに近づくように決定される。また、第1膨張弁13の絞り開度(第1膨張弁13へ出力される制御信号)については、暖房モードと同様に、第1膨張弁13へ流入する冷媒の過冷却度が目標過冷却度に近づくように決定される。
For example, the refrigerant discharge capacity of the compressor 11 (control signal output to the electric motor of the compressor 11) is determined so that the evaporator inlet side temperature Tein approaches the target evaporator outlet temperature TEO, as in the cooling mode. Is done. As for the throttle opening of the first expansion valve 13 (control signal output to the first expansion valve 13), the degree of supercooling of the refrigerant flowing into the
また、第2膨張弁16の絞り開度(第2膨張弁16へ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、予め空調制御装置40に記憶された制御マップを参照して、室内凝縮器12における目標凝縮温度TCOを決定する。より具体的には、この制御マップでは、目標吹出温度TAOの上昇に伴って、目標凝縮温度TCOが上昇するように決定する。
Further, the throttle opening degree of the second expansion valve 16 (control signal output to the second expansion valve 16) is determined as follows. First, the target condensation temperature TCO in the
さらに、暖房モードと同様に、凝縮器平均温度Tcaを算出する。そして、目標凝縮温度TCOと凝縮器平均温度Tcaとの偏差に基づいて、フィードバック制御手法を用いて、凝縮器平均温度Tcaが目標凝縮温度TCOに近づくように、第2膨張弁16へ出力される制御信号が決定される。
Further, the condenser average temperature Tca is calculated as in the heating mode. Then, based on the deviation between the target condensation temperature TCO and the condenser average temperature Tca, the feedback control method is used to output the condenser average temperature Tca to the
このため、本実施形態では、目標凝縮温度TCOの上昇に伴って、第2膨張弁16の絞り開度を増加させて室外熱交換器14における冷媒蒸発温度を低下させ、目標凝縮温度TCOの低下に伴って第2膨張弁16の絞り開度を減少させて室外熱交換器14における冷媒蒸発温度を上昇させることになる。
Therefore, in this embodiment, in accordance with the increase of the target condensing temperature TCO, increases the throttle opening degree of the
また、エアミックスドア34の開度(エアミックスドア34用の電動アクチュエータへ出力される制御信号)については、暖房モードと同様に、エアミックスドア34が冷風バイパス通路35を全閉とするように決定される。
As for the opening degree of the air mix door 34 (control signal output to the electric actuator for the air mix door 34), the
従って、除湿暖房モード時の冷凍サイクル装置10では、図5のモリエル線図に示すように、冷媒の状態が変化する。なお、図5のモリエル線図では、目標凝縮温度TCOが比較的高くなっており、第2膨張弁16が、全開に近い絞り開度となっている状態を示している。
Therefore, in the
つまり、除湿暖房モード時の冷凍サイクル装置10では、圧縮機11から吐出された冷媒(図5のa5点)が、室内凝縮器12へ流入し、室内蒸発器17にて冷却されて除湿された送風空気と熱交換して放熱する(図5のa5点→b5点)。これにより、送風空気が加熱される。
That is, in the
室内凝縮器12から流出した冷媒は、第1膨張弁13へ流入して減圧される(図5のb5点→c5点)。第1膨張弁13にて減圧された冷媒は、室外熱交換器14へ流入する。室外熱交換器14へ流入した低圧冷媒は、送風ファンから送風された外気から吸熱して蒸発する(図5のc5点→d5点)。
The refrigerant flowing out of the
室外熱交換器14から流出した冷媒は、暖房用開閉弁20が閉じているので、第2膨張弁16へ流入して減圧される(図5のd5点→e5点)。第2膨張弁16にて減圧された冷媒は、室内蒸発器17へ流入する。室内蒸発器17へ流入した冷媒は、送風機32から送風された送風空気から吸熱して蒸発する(図5のe5点→f5点)。これにより、送風空気が冷却される。以降の作動は、冷房モードと同様である。
Since the heating on-off
従って、除湿暖房モードの車両用空調装置1では、室内蒸発器17にて冷却されて除湿された送風空気を室内凝縮器12にて再加熱して車室内へ吹き出すことによって、車室内の除湿暖房を行うことができる。
Therefore, in the
さらに、本実施形態の冷凍サイクル装置10では、除湿暖房モード時に、室外熱交換器14と室内蒸発器17が冷媒流れに対して直列的に接続されるサイクル構成となる。従って、室外熱交換器14と室内蒸発器17が冷媒流れに対して並列的に接続されるサイクル構成よりも簡素なサイクル構成で、空調対象空間(車室内)の除湿暖房を実現することができる。
Further, in the
ここで、除湿暖房モードの室内凝縮器12における送風空気の加熱能力Qc(すなわち、室内凝縮器12における冷媒の放熱量)について説明する。室内凝縮器12における送風空気の加熱能力Qcは、以下数式F3にて定義することができる。
Qc=Qe+L+Qo …(F3)
なお、数式F2におけるQeは、室内蒸発器17における送風空気の除湿能力(すなわち、室内凝縮器12における冷媒の吸熱量)であり、Lは、圧縮機11の圧縮仕事量であり、Qoは、室外熱交換器14における冷媒の吸熱量である。
Here, the heating capacity Qc of the blown air in the
Qc = Qe + L + Qo (F3)
In addition, Qe in Formula F2 is the dehumidifying ability of the blown air in the indoor evaporator 17 (that is, the heat absorption amount of the refrigerant in the indoor condenser 12), L is the compression work amount of the
従って、本実施形態の除湿暖房モードのように、所望の除湿能力Qeを得るために圧縮機11の冷媒吐出能力を調整する構成において、加熱能力Qcを増加させるためには、吸熱量Qoを増加させる必要がある。さらに、吸熱量Qoは、室外熱交換器14における冷媒蒸発温度と外気温との温度差の拡大に伴って増加する。
Therefore, in the configuration in which the refrigerant discharge capacity of the
ところが、室内蒸発器17の着霜を抑制するために、蒸発器入口側温度Teinを基準着霜抑制温度KTf以上となるように制御すると、室外熱交換器14における冷媒蒸発温度も基準着霜抑制温度KTfよりも高い温度になりやすい。
However, if the evaporator inlet side temperature Tein is controlled to be equal to or higher than the reference frost suppression temperature KTf in order to suppress the frost formation of the
このため、低外気温時(例えば、外気温が10℃以下の時)には、室外熱交換器14における冷媒蒸発温度と外気温との温度差が縮小して、室外熱交換器14にて冷媒が外気から吸熱する吸熱量が減少してしまいやすい。その結果、室内凝縮器12における送風空気の加熱能力Qcが不足してしまうおそれがある。
For this reason, when the outside air temperature is low (for example, when the outside air temperature is 10 ° C. or less), the temperature difference between the refrigerant evaporation temperature and the outside air temperature in the
これに対して、本実施形態の冷凍サイクル装置10では、冷媒として、乾き度の増加に伴って飽和温度が上昇する非共沸混合冷媒を採用しているので、図5に示すように、モリエル線図上の等温線に傾きが生じる。これにより、冷媒流れ上流側に接続される室外熱交換器14における冷媒蒸発温度を、冷媒流れ下流側に接続される室内蒸発器17における冷媒蒸発温度よりも低くすることができる。
On the other hand, in the
従って、低外気温時であっても、外気温と室外熱交換器14における冷媒蒸発温度との温度差の縮小を抑制し、室外熱交換器14にて冷媒が外気から吸熱する吸熱量Qoが減少してしまうことを抑制することができる。その結果、室内凝縮器12における冷媒の放熱量の低下を抑制することができる。
Therefore, even when the outside air temperature is low, the reduction in the temperature difference between the outside air temperature and the refrigerant evaporation temperature in the
つまり、本実施形態の冷凍サイクル装置10によれば、除湿暖房モード時に、サイクル構成の複雑化を招くことなく、送風空気の加熱能力Qcの低下を抑制することができる。
That is, according to the
また、本実施形態の冷凍サイクル装置10では、低段側減圧手段として可変絞り機構で構成された第2膨張弁16を採用しているので、除湿暖房モード時に第2膨張弁16の絞り開度を変化させることができる。これにより、室外熱交換器14における冷媒蒸発温度を変化させて、室内凝縮器12における送風空気の加熱能力Qcを調整することができる。
Further, in the
また、本実施形態の冷凍サイクル装置10では、冷房モード時および除湿暖房モード時に、蒸発器入口側温度Teinが基準着霜抑制温度KTf以上となるように圧縮機11の冷媒吐出能力を制御している。従って、乾き度の増加に伴って飽和温度が上昇する非共沸混合冷媒を採用しても、室内蒸発器17の着霜を確実に抑制することができる。
Further, in the
また、本実施形態の冷凍サイクル装置10では、暖房モード時および除湿暖房モード時に、凝縮器平均温度Tcaが目標凝縮温度TCOに近づくように制御している。これによれば、非共沸混合冷媒を採用することによって凝縮器入口側温度Tcinと凝縮器出口側温度Tcoutとの間に温度差が生じても、室内凝縮器12にて加熱された送風空気の送風空気温度TAVをユーザの所望の温度に近づけやすい。
Further, in the
(第2実施形態)
本実施形態では、第1実施形態に対して、図6〜図8に示すように、冷凍サイクル装置10の構成機器を変更した例を説明する。なお、図6〜図8は、第1実施形態の図1〜図3に対応する図面であって、第1実施形態と同一もしくは均等部分には、同一の符号を付している。このことは、以下の図面においても同様である。
(Second Embodiment)
This embodiment demonstrates the example which changed the component apparatus of the refrigerating-
まず、本実施形態の室内凝縮器12の冷媒出口には、高段側減圧手段としての高段側固定絞り13aの入口側が接続されている。このような高段側固定絞り13aとしては、オリフィス、キャピラリチューブ等を採用することができる。
First, the refrigerant outlet of the
さらに、本実施形態では、室内凝縮器12から流出した冷媒を、高段側固定絞り13aを迂回させて室外熱交換器14の冷媒入口側へ導く高段側バイパス通路13bが設けられている。この高段側バイパス通路13bには、高段側バイパス通路13bを開閉する高段側開閉手段である高段側開閉弁13cが配置されている。高段側開閉弁13cの基本的構成は、暖房用開閉弁20と同様である。
Furthermore, in this embodiment, the high stage
ここで、高段側開閉弁13cが開いている場合に、冷媒が高段側バイパス通路13bを通過する際に生じる圧力損失は、冷媒が高段側固定絞り13aを通過する際に生じる圧力損失に対して極めて小さい。従って、高段側開閉弁13cが高段側バイパス通路13bを開いている場合には、室内凝縮器12から流出した冷媒のほぼ全流量が、高段側バイパス通路13bを介して室外熱交換器14の冷媒入口側へ流れる。
Here, when the high stage side on-off
また、本実施形態の室外熱交換器14の冷媒出口側には、電気式三方弁15aの冷媒流入口が接続されている。電気式三方弁15aは、室外熱交換器14の冷媒出口側と第2三方継手18の他方の冷媒流入口とを連通させる冷媒回路、および室外熱交換器14の冷媒出口側と低段側固定絞り16aの入口側とを連通させる冷媒回路を切り替える冷媒回路切替手段である。電気式三方弁15aは、空調制御装置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。
Moreover, the refrigerant | coolant inflow port of the electric three-
電気式三方弁15aの一方の冷媒流出口には、低段側減圧手段としての低段側固定絞り16aの入口側が接続されている。低段側固定絞り16aの基本的構成は、高段側固定絞り13aと同様である。
One refrigerant outlet of the electric three-
さらに、本実施形態では、電気式三方弁15aから流出した冷媒を、低段側固定絞り16aを迂回させて室内蒸発器17の冷媒入口側へ導く低段側バイパス通路16bが設けられている。この低段側バイパス通路16bには、低段側バイパス通路16bを開閉する低段側開閉手段である低段側開閉弁16cが配置されている。
Further, in the present embodiment, a low-
低段側バイパス通路16bおよび低段側開閉弁16cの基本的構成は、それぞれ高段側バイパス通路13bおよび高段側開閉弁13cと同様である。その他の冷凍サイクル装置10および車両用空調装置1の構成は第1実施形態と同様である。
The basic configurations of the low stage
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においても、第1実施形態と全く同様に、冷房モード、暖房モード、および除湿暖房モードでの運転が切り替えられる。以下に、各運転モードにおける作動を説明する。
Next, the operation of the
(a)冷房モード
冷房モードでは、空調制御装置40が、高段側開閉弁13cを開き、低段側開閉弁16cを閉じ、さらに、室外熱交換器14の冷媒出口側と低段側固定絞り16aの入口側とを連通させるように電気式三方弁15aの作動を制御する。
(A) Cooling mode In the cooling mode, the air
これにより、冷房モードでは、図6の実線矢印に示すように、圧縮機11→室内凝縮器12→高段側バイパス通路13b→室外熱交換器14→低段側固定絞り16a→室内蒸発器17→アキュムレータ21→圧縮機11の吸入口の順で冷媒を循環させる冷凍サイクルが構成される。その他の各構成機器の作動は、第1実施形態の冷房モードと同様である。
Thereby, in the cooling mode, as shown by the solid line arrow in FIG. 6, the
従って、本実施形態の冷房モードにおいても、第1実施形態の冷房モードと同様に、室内蒸発器17にて冷却された送風空気を車室内へ吹き出すことによって、車室内の冷房を行うことができる。
Therefore, also in the cooling mode of the present embodiment, the vehicle interior can be cooled by blowing the blown air cooled by the
(b)暖房モード
暖房モードでは、空調制御装置40が、高段側開閉弁13cを閉じ、さらに、室外熱交換器14の冷媒出口側と第2三方継手18の他方の冷媒流入口とを連通させるように電気式三方弁15aの作動を制御する。
(B) Heating Mode In the heating mode, the air
これにより、暖房モードでは、図7の実線矢印に示すように、圧縮機11→室内凝縮器12→高段側固定絞り13a→室外熱交換器14→暖房用バイパス通路19→アキュムレータ21→圧縮機11の吸入口の順で冷媒を循環させる冷凍サイクルが構成される。その他の各構成機器の作動は、第1実施形態の暖房モードと同様である。
As a result, in the heating mode, as indicated by the solid line arrow in FIG. 7, the
従って、本実施形態の暖房モードにおいても、第1実施形態の暖房モードと同様に、室内凝縮器12にて加熱された送風空気を車室内へ吹き出すことによって、車室内の暖房を行うことができる。
Therefore, also in the heating mode of the present embodiment, similarly to the heating mode of the first embodiment, the vehicle interior can be heated by blowing the blown air heated by the
(c)除湿暖房モード
除湿暖房モードでは、空調制御装置40が、高段側開閉弁13cを閉じ、さらに、室外熱交換器14の冷媒出口側と低段側固定絞り16aの入口側とを連通させるように電気式三方弁15aの作動を制御する。
(C) Dehumidification heating mode In the dehumidification heating mode, the air-
これにより、除湿暖房モードでは、図8の実線矢印に示すように、圧縮機11→室内凝縮器12→高段側固定絞り13a→室外熱交換器14→低段側固定絞り16aまたは低段側バイパス通路16b→室内蒸発器17→アキュムレータ21→圧縮機11の吸入口の順で冷媒を循環させる冷凍サイクルが構成される。
Thus, in the dehumidifying heating mode, as indicated by the solid line arrow in FIG. 8, the
さらに、空調制御装置40は、この冷媒回路の構成で、目標吹出温度TAO、センサ群の検出信号等に基づいて、各種制御対象機器の作動状態(各種制御対象機器へ出力する制御信号)を決定する。
Further, the air-
例えば、低段側開閉弁16cの開閉状態については、第1実施形態と同様に、凝縮器平均温度Tcaが目標凝縮温度TCOに近づくように決定される。より具体的には、室内凝縮器12における送風空気の加熱能力Qcを増加させる際には、低段側開閉弁16cを開いて、冷媒を低段側バイパス通路16b側へ流入させる。一方、加熱能力Qcを減少させる際には、低段側開閉弁16cを閉じて、冷媒を低段側固定絞り16a側へ流入させる。その他の各構成機器の作動は、第1実施形態の冷房モードと同様である。
For example, the open / close state of the low-stage side opening /
従って、本実施形態の除湿暖房モードにおいても、第1実施形態の除湿暖房モードと同様に、室内蒸発器17にて冷却されて除湿された送風空気を室内凝縮器12にて再加熱して車室内へ吹き出すことによって、車室内の除湿暖房を行うことができる。さらに、本実施形態の冷凍サイクル装置10においても、第1実施形態と同様に、サイクル構成の複雑化を招くことなく、送風空気の加熱能力Qcの低下を抑制することができる。
Therefore, also in the dehumidifying and heating mode of the present embodiment, similarly to the dehumidifying and heating mode of the first embodiment, the blast air cooled and dehumidified by the
また、本実施形態の冷凍サイクル装置10では、低段側開閉弁16cを備えているので、冷媒を低段側固定絞り16aにて減圧させる冷媒回路と、冷媒を低段側固定絞り16aを迂回させて室内蒸発器17側へ導く冷媒回路とを切り替えることができる。これにより、室外熱交換器14における冷媒蒸発温度を変化させて、室内凝縮器12における送風空気の加熱能力Qcを調整することができる。
Further, since the
さらに、低段側開閉弁16cを断続的に開閉作動させて、開弁率(単位時間当たりの低段側開閉弁16cが開いている時間割合)を調整することによって、室外熱交換器14における冷媒蒸発温度を調整してもよい。
Furthermore, the low stage side opening /
(第3実施形態)
本実施形態では、第1実施形態に対して、図9に示すように、加熱手段を変更した例を説明する。本実施形態の加熱手段である加熱装置70は、熱媒体を循環させる熱媒体循環回路71、並びに、この熱媒体循環回路71に配置された水ポンプ72、熱媒体−冷媒熱交換器73、ヒータコア74を有している。
(Third embodiment)
In the present embodiment, an example in which the heating means is changed as shown in FIG. 9 with respect to the first embodiment will be described. A
熱媒体−冷媒熱交換器73は、圧縮機11から吐出された冷媒と熱媒体とを熱交換させて、熱媒体を加熱するものである。ヒータコア74は、第1実施形態で説明した室内凝縮器12と同様にケーシング31内に配置されており、熱媒体−冷媒熱交換器73にて加熱された熱媒体を熱源として送風空気を加熱するものである。
The heat medium-
水ポンプ72は、ヒータコア74から流出した熱媒体を熱媒体−冷媒熱交換器73側へ圧送する電動ポンプである。本実施形態では、水ポンプ72を作動させると、熱媒体が水ポンプ72→熱媒体−冷媒熱交換器73→ヒータコア74→水ポンプ72の順に循環する。この水ポンプ72は、空調制御装置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。
The
従って、本実施形態の加熱装置70では、圧縮機11から吐出された冷媒を放熱させて、放熱させた熱によって送風空気を加熱することができる。その他の冷凍サイクル装置10および車両用空調装置1の構成は第1実施形態と同様である。
Therefore, in the
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。本実施形態では、暖房モード時および除湿暖房モード時に、空調制御装置40が予め定めた水圧送能力を発揮するように水ポンプ72を作動させる。これにより、暖房モード時および除湿暖房モード時には、熱媒体−冷媒熱交換器73にて加熱された熱媒体をヒータコア74へ流入させて、送風空気を加熱することができる。
Next, the operation of the
その他の作動は、第1実施形態と同様である。従って、本実施形態の車両用空調装置1においても、第1実施形態と同様に、車室内の冷房、暖房、および除湿暖房を行うことができる。さらに、本実施形態の冷凍サイクル装置10においても、除湿暖房モード時に、サイクル構成の複雑化を招くことなく、送風空気の加熱能力Qcの低下を抑制することができる。
Other operations are the same as those in the first embodiment. Therefore, also in the
なお、本実施形態では、第1実施形態に対して、加熱手段を変更した例を説明したが、同様に冷却手段を変更してもよい。つまり、冷却手段として、室内蒸発器17に代えて、熱媒体を循環させる冷却用の熱媒体循環回路、並びに、冷却用の熱媒体循環回路に配置された冷却用の水ポンプ、冷却用の熱媒体−冷媒熱交換器、クーラコアを有する冷却装置を採用してもよい。
In the present embodiment, the example in which the heating unit is changed with respect to the first embodiment has been described. However, the cooling unit may be similarly changed. That is, as a cooling means, instead of the
より詳細には、冷却用の熱媒体−冷媒熱交換器は、第2膨張弁16から流出した冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させることによって、熱媒体を冷却するものであればよい。クーラコアは、第1実施形態で説明した室内蒸発器17と同様にケーシング31内に配置されて、冷却用の熱媒体−冷媒熱交換器にて冷却された熱媒体を冷熱源として送風空気を冷却するものであればよい。
More specifically, the cooling heat medium-refrigerant heat exchanger only needs to cool the heat medium by evaporating the refrigerant flowing out of the
そして、少なくとも冷房モード時および除湿暖房モード時に、空調制御装置40が予め定めた水圧送能力を発揮するように冷却用の水ポンプを作動させることで、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
And the effect similar to 1st Embodiment is acquired by operating the water pump for cooling so that the air-
(他の実施形態)
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified as follows without departing from the spirit of the present invention.
(1)上述の実施形態では、本発明の冷凍サイクル装置10を、電気自動車に搭載される車両用空調装置1に適用した例を説明したが、本発明の適用はこれに限定されない。例えば、車両走行用の駆動力を内燃機関(エンジン)から得る通常の車両に搭載される車両用空調装置に適用してもよいし、走行用電動モータおよび内燃機関の双方から走行用の駆動力を得るハイブリッド車両に搭載される車両用空調装置に適用してもよい。
(1) In the above-described embodiment, the example in which the
また、内燃機関を有する車両に適用する場合は、送風空気の補助加熱手段として内燃機関の冷却水を熱源として送風空気を加熱する補助加熱手段を設けてもよい。さらに、本発明の冷凍サイクル装置10は、車両用に限定されることなく、据え置き型の空調装置等に適用してもよい。
Moreover, when applying to the vehicle which has an internal combustion engine, you may provide the auxiliary | assistant heating means which heats blowing air by using the cooling water of an internal combustion engine as a heat source as auxiliary | assistant heating means of blowing air. Furthermore, the
(2)上述の実施形態では、蒸発器入口側温度Teinが基準着霜抑制温度KTf以上となるように制御した例を説明したが、室内蒸発器17の着霜を抑制可能であれば、蒸発器出口側温度Teoutが予め定めた基準温度以上となるように制御してもよいし、蒸発器入口側温度Teinと蒸発器出口側温度Teoutとの平均値が予め定めた基準温度以上となるように制御してもよい。 (2) In the above-described embodiment, the example in which the evaporator inlet side temperature Tein is controlled to be equal to or higher than the reference frost suppression temperature KTf has been described. The evaporator outlet side temperature Teout may be controlled to be equal to or higher than a predetermined reference temperature, or the average value of the evaporator inlet side temperature Tein and the evaporator outlet side temperature Teout may be equal to or higher than a predetermined reference temperature. You may control to.
(3)上述の実施形態では、空調制御プログラムを実行することによって、各運転モードを切り替えた例を説明したが、各運転モードの切り替えは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、運転モードを切り替えるようにしてもよい。 (3) In the above-described embodiment, the example in which each operation mode is switched by executing the air conditioning control program has been described. However, the switching of each operation mode is not limited to this. For example, an operation mode setting switch for setting each operation mode may be provided on the operation panel, and the operation mode may be switched according to an operation signal of the operation mode setting switch.
(4)上述した各実施形態に開示された手段は、実施可能な範囲で適宜組み合わせてもよい。例えば、第1実施形態で説明した冷凍サイクル装置10において、第1三方継手15に代えて、第2実施形態で説明した電気式三方弁15aを採用してもよい。
(4) The means disclosed in each embodiment described above may be combined as appropriate within a feasible range. For example, in the
また、第1実施形態で説明した冷凍サイクル装置10において、第1膨張弁13を変更することなく、第2膨張弁16に代えて、第2実施形態で説明した低段側固定絞り16a、低段側バイパス通路16b、低段側開閉弁16cを採用してもよい。また、第3実施形態で説明した加熱装置70を第2実施形態の冷凍サイクル装置10に適用してもよい。
Further, in the
(5)上述の実施形態では、運転モードを切替可能に構成された冷凍サイクル装置10について説明したが、少なくとも除湿暖房モードでの運転が実行可能であれば、本発明の効果を得ることができる。
(5) In the above-described embodiment, the
(6)上述の実施形態では、冷媒として、主にR1234yfとR32とを主成分とするものを採用したが、冷媒はこれに限定されることなく、乾き度の増加に伴って飽和温度が上昇する非共沸混合冷媒であれば幅広く採用することができる。 (6) In the above-described embodiment, a refrigerant mainly composed of R1234yf and R32 is adopted as the refrigerant. However, the refrigerant is not limited to this, and the saturation temperature increases as the dryness increases. Any non-azeotropic refrigerant mixture can be used.
11 圧縮機
12、70 室内凝縮器、加熱装置(加熱手段)
13、13a 第1膨張弁、高段側固定絞り(高段側減圧手段)
14 室外熱交換器
16、16a 第2膨張弁、低段側固定絞り(低段側減圧手段)
17 室内蒸発器(冷却手段)
11
13, 13a First expansion valve, high stage fixed throttle (high stage decompression means)
14
17 Indoor evaporator (cooling means)
Claims (5)
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機(11)と、
前記圧縮機(11)から吐出された冷媒を放熱させて、空調対象空間へ送風される送風空気を加熱する加熱手段(12、70)と、
前記加熱手段(12、70)から流出した冷媒を減圧させる高段側減圧手段(13、13a)と、
前記高段側減圧手段(13、13a)にて減圧された冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器(14)と、
前記室外熱交換器(14)から流出した冷媒を蒸発させて、前記送風空気を冷却する冷却手段(17)と、を備え、
前記加熱手段(12、70)は、前記空調対象空間の除湿暖房を行う除湿暖房モード時に、前記冷却手段(17)にて冷却された送風空気を加熱し、
前記室外熱交換器(14)は、前記除湿暖房モード時に、前記冷媒を蒸発させ、
前記冷媒として、乾き度の増加に伴って飽和温度が上昇する非共沸混合冷媒が採用されていることを特徴とする冷凍サイクル装置。 A refrigeration cycle apparatus applied to an air conditioner,
A compressor (11) for compressing and discharging the refrigerant;
Heating means (12, 70) for dissipating the refrigerant discharged from the compressor (11) and heating the air blown into the air-conditioning target space;
High-stage decompression means (13, 13a) for decompressing the refrigerant flowing out of the heating means (12, 70);
An outdoor heat exchanger (14) for exchanging heat between the refrigerant decompressed by the high-stage decompression means (13, 13a) and the outside air;
Cooling means (17) for evaporating the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger (14) and cooling the blown air,
The heating means (12, 70) heats the blown air cooled by the cooling means (17) in a dehumidifying heating mode for performing dehumidifying heating of the air-conditioning target space,
The outdoor heat exchanger (14) evaporates the refrigerant during the dehumidifying heating mode,
As the refrigerant, a non-azeotropic refrigerant mixture whose saturation temperature increases with an increase in dryness is employed.
前記低段側減圧手段(16)は、絞り開度を変更可能に構成された可変絞り機構で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の冷凍サイクル装置。 Furthermore, a low-stage depressurization means (16) for depressurizing the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger (14) and causing it to flow out to the cooling means (17) side,
The refrigeration cycle apparatus according to claim 1, wherein the low-stage depressurization means (16) includes a variable throttle mechanism configured to be capable of changing a throttle opening.
前記低圧冷媒を前記低段側減圧手段(16a)を迂回させて前記冷却手段(17)側へ導く低段側バイパス通路(16b)と、
前記低段側バイパス通路(16b)を開閉する低段側開閉手段(16c)とを備えることを特徴とする請求項1に記載の冷凍サイクル装置。 Furthermore, a low-stage depressurization means (16a) for depressurizing the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger (14) and causing the refrigerant to flow out to the cooling means (17) side,
A low-stage bypass passage (16b) for guiding the low-pressure refrigerant to the cooling means (17) side by bypassing the low-stage decompression means (16a);
The refrigeration cycle apparatus according to claim 1, further comprising low-stage side opening / closing means (16c) for opening and closing the low-stage side bypass passage (16b).
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