JP7405028B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Description
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機(11)と、
圧縮機から吐出された冷媒を放熱させる放熱部(40、12)と、
放熱部から流出した冷媒を減圧させ、開度を電気的機構によって調整する第1減圧部(14b)と、
冷媒の流れにおいて第1減圧部と並列に配置され、放熱部から流出した冷媒を減圧させる第2減圧部(14e、14c)と、
第1減圧部から流出した冷媒を蒸発させる第1蒸発部(18)と、
第2減圧部から流出した冷媒を蒸発させる第2蒸発部(23、19)と、
第1減圧部の開度を制御する制御部(60)とを備え、
第2減圧部は、第2蒸発部の出口側冷媒の圧力が低下すると開度を増加させる機械的機構を有しており、
制御部は、冷媒に混入されている冷凍機油が第2蒸発部に滞留したことを検知した場合、第1減圧部の開度を一時的に増加させるオイル戻し制御を行う。
図1~図8を用いて、第1実施形態を説明する。本実施形態では、本発明に係る冷凍サイクル装置10を、電動モータから走行用の駆動力を得る電気自動車に搭載された車両用空調装置1に適用している。車両用空調装置1は、バッテリ温度調整機能付きの空調装置である。車両用空調装置1は、空調対象空間である車室内の空調を行うとともに、バッテリ80の温度を調整する。
車室内後席側空間の冷房も行う運転モードである。
RrTAO=Ksetr×Tsetr-Krr×Trr-Kam×Tam-Ks×Ts+C…(F1)
なお、Tsetrは温度設定スイッチによって設定された後席側車室内設定温度である。Trrは後席側内気温センサ75によって検出された車室内後席側空間温度である。Tamは外気温センサ62によって検出された車室外温度である。Tsは日射センサ63によって検出された日射量である。Ksetr、Krr、Kam、Ksは制御ゲインであり、Cは補正用の定数である。
FrTAO=Kset×Tset-Kr×Tr-Kam×Tam-Ks×Ts+C…(F2)
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である。Trは内気温センサ61によって検出された車室内温度である。Tamは外気温センサ62によって検出された車室外温度である。Tsは日射センサ63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。
シングル冷房モードの制御フローでは、最初のステップで目標蒸発器温度TEOを決定する。目標蒸発器温度TEOは、前席側目標吹出温度FrTAOに基づいて、サイクル制御装置60に記憶された制御マップを参照して決定される。本実施形態の制御マップでは、前席側目標吹出温度FrTAOの上昇に伴って、目標蒸発器温度TEOが上昇するように決定される。
SW={TAO-(Tefin+C2)}/{TWH-(Tefin+C2)}…(F3)
なお、TWHは、高温側熱媒体温度センサ66aによって検出された高温側熱媒体温度である。C2は制御用の定数である。
デュアル冷房モードの制御フローでは、シングル冷房モードと同様の制御フローを実施する。さらに、後席側エアミックスドア94の開度SWrrを、エアミックスドア34の開度と同様に、後席側目標吹出温度RrTAO、後席側蒸発器温度Terfin、高温側熱媒体温度TWHに基づいて算定するとともに、後席用開閉弁15cを開ける。
直列除湿暖房モードの制御フローでは、最初のステップで、シングル冷房モードと同様に、目標蒸発器温度TEOを決定する。次のステップでは、シングル冷房モードと同様に、圧縮機11の回転数の増減量ΔIVOを決定する。
並列除湿暖房モードの制御フローの最初のステップでは、ヒータコア42にて空気を加熱できるように、直列除湿暖房モードと同様に、高温側熱媒体の目標高温側熱媒体温度TWHOが決定される。
暖房モードの制御フローの最初のステップでは、並列除湿暖房モードと同様に、高温側熱媒体の目標高温側熱媒体温度TWHOが決定される。次のステップでは、並列除湿暖房モードと同様に、圧縮機11の回転数の増減量ΔIVOを決定する。
シングル冷房冷却モードの制御フローの最初のステップでは、シングル冷房モードと同様に、目標蒸発器温度TEO、圧縮機11の回転数の増減量ΔIVO、第1冷房用膨張弁14bの絞り開度の増減量ΔEVC、エアミックスドア34の開度SWを決定する。
デュアル冷房冷却モードの制御フローでは、シングル冷房冷却モードと同様の制御フローを実施する。さらに、後席側エアミックスドア94の開度SWrrを、エアミックスドア34の開度と同様に、後席側目標吹出温度RrTAO、後席側蒸発器温度Terfin、高温側熱媒体温度TWHに基づいて算定するとともに、後席用開閉弁15cを開ける。
冷却モードの制御フローの最初のステップでは、冷却用熱交換部52にてバッテリ80を冷却できるように、冷房冷却モードと同様に、低温側熱媒体の目標低温側熱媒体温度TWLOが決定される。
Grr=Qrr/(iout-iin)…(F4)
数式F4は、以下の数式F5~F7から導出できる。すなわち、数式F4に示すように、後席側蒸発器23での冷媒の吸熱却量Qrrと後席側蒸発器23での空気の冷却量Qarとが等しいという関係があり、後席側蒸発器23での冷媒の吸熱却量Qrrは数式F6のように計算でき、後席側蒸発器23での空気の冷却量Qarは数式F7のように計算できる。
Qrr=Qar…(F5)
Qrr=Grr・(iout-iin)…(F6)
Qar=Gar・(hin-hout)…(F7)
数式F6において、Qrrは、後席側蒸発器23での冷媒の吸熱却量である。Qarは、後席側蒸発器23での空気の冷却量である。ioutは、後席側蒸発器23出口冷媒のエンタルピであり、iin、後席側蒸発器23入口冷媒のエンタルピである(図6に示すモリエル線図を参照)。
上記第1実施形態では、冷凍サイクル装置10は、冷房と暖房が可能なヒートポンプサイクルであるが、本実施形態では、冷凍サイクル装置10は、冷房が可能なクーラサイクルである。
上記第1実施形態の冷凍サイクル装置10は、アキュムレータ21を備えるアキュムレータサイクルであるが、本実施形態の冷凍サイクル装置10は、図10に示すように、アキュムレータ21の代わりにレシーバ25を備えるレシーバサイクルである。
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。また、上記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。
12 水冷媒熱交換器(放熱部)
14b 第1冷房用膨張弁(第1減圧部)
14e 第2冷房用膨張弁(第2減圧部)
18 室内蒸発器(第1蒸発部)
23 後席側蒸発器(第2蒸発部)
40 高温側熱媒体回路(放熱部)
60 サイクル制御装置(制御部)
Claims (8)
- 冷媒を圧縮して吐出する圧縮機(11)と、
前記圧縮機から吐出された前記冷媒を放熱させる放熱部(40、12)と、
前記放熱部から流出した前記冷媒を減圧させ、開度を電気的機構によって調整する第1減圧部(14b)と、
前記冷媒の流れにおいて前記第1減圧部と並列に配置され、前記放熱部から流出した前記冷媒を減圧させる第2減圧部(14e、14c)と、
前記第1減圧部から流出した前記冷媒を蒸発させる第1蒸発部(18)と、
前記第2減圧部から流出した前記冷媒を蒸発させる第2蒸発部(23、19)と、
前記第1減圧部の開度を制御する制御部(60)とを備え、
前記第2減圧部は、前記第2蒸発部の出口側冷媒の圧力が低下すると開度を増加させる機械的機構を有しており、
前記制御部は、前記冷媒に混入されている冷凍機油が前記第2蒸発部に滞留したことを検知した場合、前記第1減圧部の開度を一時的に増加させるオイル戻し制御を行う冷凍サイクル装置。 - 前記制御部は、前記オイル戻し制御を行う時の前記第1減圧部の開度の一時的な増加量を、前記圧縮機から吐出された前記冷媒の圧力が高いほど小さくする請求項1に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記制御部は、前記オイル戻し制御を行う時の前記第1減圧部の開度を一時的に増加させる時間を、前記圧縮機から吐出された前記冷媒の圧力が高いほど短くする請求項1に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記制御部は、前記オイル戻し制御を行う時の前記第1減圧部の開度を一時的に増加させる時間を5秒以上、15秒以下にする請求項1または3に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記第2蒸発部は、前記冷媒と空気とを熱交換させ、
前記制御部は、前記第2蒸発部における前記空気側の能力と前記冷媒側の能力とに基づいて前記第2減圧部における前記冷媒の流量を算出し、前記第2減圧部における前記冷媒の流量に基づいて、前記第2蒸発部に冷凍機油が滞留していることを検知する請求項1ないし4のいずれか1つに記載の冷凍サイクル装置。 - 前記第2蒸発部は、前記冷媒と熱媒体とを熱交換させ、
前記制御部は、前記第2蒸発部における前記熱媒体側の能力と前記冷媒側の能力とに基づいて前記第2減圧部における前記冷媒の流量を算出し、前記第2減圧部における前記冷媒の流量に基づいて、前記第2蒸発部に冷凍機油が滞留していることを検知する請求項1ないし4のいずれか1つに記載の冷凍サイクル装置。 - 前記制御部は、前記圧縮機から吐出された前記冷媒の流量と、前記第1減圧部における前記冷媒の流量との差から前記第2減圧部における前記冷媒の流量を算出し、前記第2減圧部における前記冷媒の流量に基づいて、前記第2蒸発部に冷凍機油が滞留していることを検知する請求項1ないし4のいずれか1つに記載の冷凍サイクル装置。
- 前記制御部は、前記第2蒸発部の熱交換負荷が低い状態が所定時間以上継続した場合、前記第2蒸発部に冷凍機油が滞留していることを検知する請求項1ないし4のいずれか1つに記載の冷凍サイクル装置。
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