JP6767857B2 - 車両用空気調和装置 - Google Patents
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Description
ヒートポンプコントローラ32により(オートモード)或いは空調操作部53へのマニュアル操作(マニュアルモード)により暖房モードが選択されると、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁21(暖房用)を開放し、電磁弁17(冷房用)を閉じる。また、電磁弁30(リヒート用)を開放し、電磁弁40(バイパス用)を閉じる。そして、圧縮機2を運転する。空調コントローラ20は各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は、基本的には室内送風機27から吹き出されて吸熱器9を経た空気流通路3内の全て空気を暖房用熱交換通路3Aの補助ヒータ23及び放熱器4に通風する状態とするが、風量を調整してもよい。
次に、除湿暖房モードでは、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁17を開放し、電磁弁21を閉じる。また、電磁弁30を閉じ、電磁弁40を開放すると共に、室外膨張弁6の弁開度は全閉とする。そして、圧縮機2を運転する。空調コントローラ20は各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は、基本的には室内送風機27から吹き出されて吸熱器9を経た空気流通路3内の全て空気を暖房用熱交換通路3Aの補助ヒータ23及び放熱器4に通風する状態とするが、風量の調整も行う。
次に、除湿冷房モードでは、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁17を開放し、電磁弁21を閉じる。また、電磁弁30を開放し、電磁弁40を閉じる。そして、圧縮機2を運転する。空調コントローラ20は各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は、基本的には室内送風機27から吹き出されて吸熱器9を経た空気流通路3内の全て空気を暖房用熱交換通路3Aの補助ヒータ23及び放熱器4に通風する状態とするが、風量の調整も行う。
次に、冷房モードでは、ヒートポンプコントローラ32は上記除湿冷房モードの状態において室外膨張弁6の弁開度を全開とする。そして、圧縮機2を運転し、補助ヒータ23には通電しない。空調コントローラ20は各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は、室内送風機27から吹き出されて吸熱器9を経た空気流通路3内の空気が、暖房用熱交換通路3Aの補助ヒータ23及び放熱器4に通風される割合を調整する状態とする。
次に、最大冷房モードとしてのMAX冷房モードでは、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁17を開放し、電磁弁21を閉じる。また、電磁弁30を閉じ、電磁弁40を開放すると共に、室外膨張弁6の弁開度は全閉とする。そして、圧縮機2を運転し、補助ヒータ23には通電しない。空調コントローラ20は、各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は、室内送風機27から吹き出されて吸熱器9を経た空気流通路3内の空気が、暖房用熱交換通路3Aの補助ヒータ23及び放熱器4に通風される割合を調整する状態とする。
尚、実施例の制御装置11は室外熱交換器7に過着霜が生じた場合などに、冷媒回路Rの圧縮機2と室外送風機15を停止し、補助ヒータ23に通電してこの補助ヒータ23のみで車室内を暖房する補助ヒータ単独モードを有している。この場合にも、ヒートポンプコントローラ32は補助ヒータ温度センサ50が検出する補助ヒータ温度Tptcと前述した目標ヒータ温度TCOに基づいて補助ヒータ23の通電(発熱)を制御する。
空調コントローラ20は、下記式(I)から前述した目標吹出温度TAOを算出する。この目標吹出温度TAOは、車室内に吹き出される空気の温度の目標値である。
TAO=(Tset−Tin)×K+Tbal(f(Tset、SUN、Tam))
・・(I)
ここで、Tsetは空調操作部53で設定された車室内の設定温度、Tinは内気温度センサ37が検出する室内温度、Kは係数、Tbalは設定温度Tsetや、日射センサ51が検出する日射量SUN、外気温度センサ33が検出する外気温度Tamから算出されるバランス値である。そして、一般的に、この目標吹出温度TAOは外気温度Tamが低い程高く、外気温度Tamが上昇するに伴って低下する。
次に、図4を用いて前述した暖房モードにおける圧縮機2の制御について詳述する。図4は暖房モード用の圧縮機2の目標回転数(圧縮機目標回転数)TGNChを決定するヒートポンプコントローラ32の制御ブロック図である。ヒートポンプコントローラ32のF/F(フィードフォワード)操作量演算部58は外気温度センサ33から得られる外気温度Tamと、室内送風機27のブロワ電圧BLVと、SW=(TAO−Te)/(TH−Te)で得られるエアミックスダンパ28による風量割合SWと、放熱器4の出口における過冷却度SCの目標値である目標過冷却度TGSCと、放熱器4の温度の目標値である前述した目標ヒータ温度TCO(空調コントローラ20から送信される)と、放熱器4の圧力の目標値である目標放熱器圧力PCOに基づいて圧縮機目標回転数のF/F操作量TGNChffを演算する。
TH=(INTL×TH0+Tau×THz)/(Tau+INTL) ・・(II)
ここで、INTLは演算周期(定数)、Tauは一次遅れの時定数、TH0は一次遅れ演算前の定常状態における加熱温度THの定常値、THzは加熱温度THの前回値である。このように加熱温度THを推定することで、格別な温度センサを設ける必要がなくなる。
一方、図5は前記除湿暖房モード用の圧縮機2の目標回転数(圧縮機目標回転数)TGNCcを決定するヒートポンプコントローラ32の制御ブロック図である。ヒートポンプコントローラ32のF/F操作量演算部63は外気温度Tamと、空気流通路3に流入した空気の体積風量Gaと、放熱器4の圧力(放熱器圧力PCI)の目標値である目標放熱器圧力PCOと、吸熱器9の温度(吸熱器温度Te)の目標値である目標吸熱器温度TEOに基づいて圧縮機目標回転数のF/F操作量TGNCcffを演算する。
次に、図3を参照しながら空調コントローラ20によるエアミックスダンパ28の制御について説明する。図3においてGaは前述した空気流通路3に流入した空気の体積風量、Teは吸熱器温度、THは前述した加熱温度(放熱器4の風下側の空気の温度)である。
SW=(TAO−Te)/(TH−Te) ・・(III)
次に、図7及び図8を参照しながら、車両用空気調和装置1の運転モードを、前述した除湿暖房モード、除湿冷房モード、冷房モード、又は、MAX冷房モード(電磁弁21を閉じる運転モード)から暖房モード(電磁弁21を開く運転モード)に切り換える際に、ヒートポンプコントローラ32が実行する切換許可判定制御の一例について説明する。
一方、ステップS1で除湿要求ありでは無い場合、ヒートポンプコントローラ32はステップS2に進んで圧力差縮小制御を実行する。ここで、運転モードが暖房モード以外の他の運転モード(電磁弁21を閉じる運転モード)から暖房モードに切り換わる際、暖房用の電磁弁21を開くことになるが、切り換える前の状態の電磁弁21の冷媒入口側の圧力は高圧圧力となっており、一方電磁弁21の冷媒出口側の圧力は低圧圧力となっている。従って、電磁弁21の前後の圧力差ΔPxsは比較して大きな値となる。
次に、ヒートポンプコントローラ32は、ステップS3で電磁弁21の前後の圧力差ΔPxsが所定値Aより小さくなり、その状態が第1の所定時間T1(例えば10秒等)継続しているか否か判断する。尚、これが本発明における第1の許可条件となる。また、ヒートポンプコントローラ32は、圧力差ΔPxsを算出するに当たり、下記式(IV)を用いて算出する。
ΔPxs=abs(f(TXO)−f(MIN(Te、Ts、Tam)))
・・(IV)
尚、absとは絶対値を求めるという意味である。
また、f(TXO)は、室外熱交換器温度センサ54が検出する室外熱交換器温度TXOから換算される電磁弁21の冷媒入口側(前)の圧力である(飽和温度から飽和圧力を求める)。
更に、f(MIN(Te、Ts、Tam))は、吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器温度Teから同様に換算される電磁弁21の冷媒出口側(後)の圧力と、吸込温度センサ55が検出する吸込冷媒温度Tsから同様に換算される電磁弁21の冷媒出口側(後)の圧力と、外気温度センサ33が検出する外気温度Tamから同様に換算される電磁弁21の冷媒出口側(後)の圧力、のうち最も低い圧力を意味している。
一方、ステップS3で第1の許可条件が成立していない場合、ヒートポンプコントローラ32はステップS6に進み、今度は外気温度センサ33が検出する外気温度Tamが所定値B(例えば+20℃等)以上であるか否か判断する。そして、現在の外気温度Tamが所定値B以上であるときは、ステップS6からステップS7に進み、暖房モードへの切換を不許可とする。即ち、ヒートポンプコントローラ32は暖房モードへの切換を許可せずに、冷媒回路Rの状態を現在の運転モードに維持する。そして、この場合は外気温度Tamが高いので、圧縮機2は起動せずに停止したままとし、室内送風機27による送風のみとする。
尚、上記実施例のステップS2(図7)における圧力差縮小制御では、ヒートポンプコントローラ32が圧縮機2を停止するようにしたが、それに限らず、圧縮機2の回転数NCを低下させるようにしても、迅速に電磁弁21の冷媒入口側の圧力を下げることが可能である。その場合は、前述したステップS4とステップS9においてヒートポンプコントローラ32は、暖房モードへの切換を許可して電磁弁21を開放し、圧縮機2の回転数NCを上昇させて暖房モードを開始する。また、ステップS7とステップS10では、ヒートポンプコントローラ32は暖房モードへの切換を許可せずに、圧縮機2の回転数NCを低下させて冷媒回路Rの状態を現在の運転モードに維持することになる。
また、前述した除湿暖房モードやMAX冷房モード(電磁弁21を閉じる運転モード)から暖房モード(電磁弁21を開く運転モード)に切り換える際には、上記実施例のステップS2(図7)における圧力差縮小制御で、上記各実施例の圧縮機2の停止や回転数低下に加えて、室外膨張弁6を開くようにしてもよい。室外膨張弁6を開くことによって、暖房用の電磁弁21の冷媒入口側の圧力を迅速に下げることができるので、電磁弁21前後の圧力差ΔPxsを効果的に縮小させることができるようになる。
更に、上記実施例のステップS2(図7)における圧力差縮小制御で、圧縮機2を停止する等に加えて、室内送風機27のブロワ電圧BLVを上げ、風量を上げて吸熱器9の通風量を増大させてもよい。室内送風機27による吸熱器9の通風量を増大させれば、暖房用の電磁弁21の冷媒出口側の圧力の上昇が促進される。
他方、除湿暖房モードが選択された場合、この実施例(実施例2)ではヒートポンプコントローラ32は電磁弁21(暖房用)を開放し、電磁弁17(冷房用)を閉じる。また、電磁弁22(除湿用)を開放する。そして、圧縮機2を運転する。空調コントローラ20は各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は、基本的には室内送風機27から吹き出されて吸熱器9を経た空気流通路3内の全て空気を暖房用熱交換通路3Aの補助ヒータ23及び放熱器4に通風する状態とするが、風量の調整も行う。
また、内部サイクルモードでは、ヒートポンプコントローラ32は上記除湿暖房モードの状態において室外膨張弁6を全閉とする(全閉位置)と共に、電磁弁21を閉じる。この室外膨張弁6と電磁弁21が閉じられることにより、室外熱交換器7への冷媒の流入、及び、室外熱交換器7からの冷媒の流出は阻止されることになるので、放熱器4を経て冷媒配管13Eを流れる凝縮冷媒は電磁弁22を経て第2のバイパス配管13Fに全て流れるようになる。そして、第2のバイパス配管13Fを流れる冷媒は冷媒配管13Bより内部熱交換器19を経て室内膨張弁8に至る。室内膨張弁8にて冷媒は減圧された後、吸熱器9に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機27から吹き出された空気中の水分が吸熱器9に凝結して付着するので、空気は冷却され、且つ、除湿される。
そして、この実施例においても電磁弁21を閉じる内部サイクルモード、除湿冷房モード、又は、冷房モードから、電磁弁21を開く暖房モード、又は、除湿暖房モードに切り換える際、ヒートポンプコントローラ32は前述した実施例の(11)、(11−1)〜(11−6)と同様の切換許可判定を行う。これにより、暖房モード、及び、除湿暖房モード以外の他の運転モード(電磁弁21を閉じる運転モード)から暖房モード、又は、除湿暖房モード(電磁弁21を開く運転モード)に切り換える際に、暖房用の電磁弁21を開放したときに、圧縮機2の吸込側に向かって冷媒が急激に流れることを大幅に抑制又は解消し、更に、暖房モード及び除湿暖房モード(電磁弁21を開く運転モード)への切換を適切に行うことができるようになる。
2 圧縮機
3 空気流通路
4 放熱器
6 室外膨張弁
7 室外熱交換器
8 室内膨張弁
9 吸熱器
11 制御装置
20 空調コントローラ
21 電磁弁(暖房用の開閉弁)
23 補助ヒータ(補助加熱装置)
27 室内送風機(ブロワファン)
28 エアミックスダンパ
32 ヒートポンプコントローラ
65 車両通信バス
R 冷媒回路
Claims (6)
- 冷媒を圧縮する圧縮機と、
車室内に供給する空気が流通する空気流通路と、
冷媒を放熱させて前記空気流通路から前記車室内に供給する空気を加熱するための放熱器と、
冷媒を吸熱させて前記空気流通路から前記車室内に供給する空気を冷却するための吸熱器と、
車室外に設けられて冷媒を放熱又は吸熱させるための室外熱交換器と、
制御装置とを備え、
該制御装置により、複数の運転モードを切り換えて実行する車両用空気調和装置において、
前記室外熱交換器の冷媒出口側に接続され、前記車室内の暖房時に開放される暖房用の開閉弁を備え、
前記制御装置は、前記開閉弁を閉じる前記運転モードから前記開閉弁を開く前記運転モードに切り換える際、当該開閉弁前後の圧力差ΔPxsを縮小する所定の圧力差縮小制御を実行し、
当該圧力差ΔPxsが所定値より低くなったことに基づく第1の許可条件が成立した場合、前記開閉弁を開く運転モードへの切り換えを許可すると共に、
前記第1の許可条件が成立していない場合にも、外気温度が所定値より低いことに基づく第2の許可条件が成立したとき、前記開閉弁を開く運転モードへの切り換えを許可することを特徴とする車両用空気調和装置。 - 前記第1の許可条件は、前記開閉弁前後の圧力差ΔPxsが所定値より低くなり、その状態が第1の所定時間継続したことであり、
前記第2の許可条件は、前記圧力差縮小制御を開始してから前記第1の所定時間より長い第2の所定時間、外気温度が所定値より低い状態が継続したことであることを特徴とする請求項1に記載の車両用空気調和装置。 - 前記制御装置は、前記開閉弁の冷媒出口側における複数の箇所の圧力、及び、外気温度から換算される前記開閉弁の冷媒出口側の圧力のうち、最も低い圧力に基づいて前記圧力差ΔPxsを判断することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の車両用空気調和装置。
- 前記制御装置は、前記圧力差縮小制御において、前記圧縮機を停止し、又は、当該圧縮機の回転数を低下させることを特徴とする請求項1乃至請求項3のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。
- 前記室外熱交換器に流入する冷媒を減圧するための室外膨張弁と、
前記圧縮機の冷媒吐出側と前記室外膨張弁の冷媒出口側とを連通するバイパス配管を備え、
前記制御装置は、前記開閉弁を閉じると共に、前記室外膨張弁を全閉として前記圧縮機から吐出された冷媒を前記放熱器に流すこと無く、前記バイパス配管に流して前記室外熱交換器に直接流入させる前記運転モードを有し、該運転モードから前記開閉弁を開く運転モードに切り換える際の前記圧力差縮小制御においては、前記室外膨張弁を開くことを特徴とする請求項1乃至請求項4のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。 - 前記車室内に供給する空気を前記吸熱器に通風する室内送風機を備え、
前記吸熱器の冷媒出口側は前記開閉弁の冷媒出口側に接続されており、
前記制御装置は、前記圧力差縮小制御において、前記室内送風機による通風量を増大させることを特徴とする請求項1乃至請求項5のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。
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