WO2013084502A1 - 車両用空調装置 - Google Patents

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WO2013084502A1
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稲葉 淳
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株式会社デンソー
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    • F25B2700/21171Temperatures of an evaporator of the fluid cooled by the evaporator

Definitions

  • the present disclosure relates to a vehicle air conditioner that cools air blown into a vehicle interior in a vapor compression refrigeration cycle.
  • Patent Document 1 includes an evaporator of a refrigeration cycle as a cooling heat exchanger that cools blown air that is blown into a vehicle interior, and suppressing the generation of bad odor in the blown air in this evaporator.
  • An air conditioner for a vehicle that aims to achieve this is disclosed.
  • the cause of this type of malodor is that if the blower air is cooled to below the dew point temperature and condensed in the evaporator, the cause substance causing the malodor will adhere to the outer surface of the evaporator. It is in. Further, it is known that the bad odor of the blown air becomes stronger when the outer surface of the evaporator to which the causative substance adheres is dried or wet.
  • the refrigerant discharge capacity of the compressor of the refrigeration cycle is such that the refrigerant evaporation temperature in the evaporator is higher or lower by a predetermined temperature than the dew point temperature of the blown air flowing into the evaporator. Is controlling. Thereby, generation
  • the refrigerant evaporation temperature in the evaporator is made lower than the dew point temperature of the blown air flowing into the evaporator, and the evaporator
  • the cooled blown air can be heated to a desired temperature by a heating device such as a heater core.
  • the refrigerant evaporation temperature in the evaporator may not be lower than the dew point temperature of the blown air flowing into the evaporator.
  • the dew point is reduced due to a decrease in the temperature of the air flowing into the evaporator.
  • the refrigerant evaporation temperature in the evaporator cannot be made lower than the dew point temperature of the blown air flowing into the evaporator.
  • the blown air may be heated by the heating device after simply cooling the blown air by the evaporator.
  • the energy of the vehicle air conditioner is wasted due to the operation of the refrigeration cycle.
  • the vehicle air conditioner that cools the blown air blown into the vehicle interior in the refrigeration cycle including the evaporator that evaporates the refrigerant controls the refrigerant flow rate that flows into the evaporator.
  • a control unit a dew point temperature detecting unit for detecting the dew point temperature of the blown air flowing into the evaporator, and a determination for determining whether or not the dew point temperature detected by the dew point temperature detecting unit is equal to or lower than a predetermined reference threshold value.
  • the refrigerant flow rate control unit decreases the refrigerant flow rate to the evaporator when the dew point temperature detected by the dew point temperature detection unit by the determination unit is determined to be equal to or lower than a predetermined reference threshold value.
  • the “decrease” in the refrigerant flow rate means that the refrigerant flow rate is zero.
  • the vehicle air conditioner may further include an evaporator temperature determining unit that determines a target refrigerant evaporation temperature in the evaporator.
  • the reference threshold value is the target refrigerant evaporation temperature determined by the evaporator temperature determination unit.
  • the refrigerant flow rate to the evaporator can be reduced, so that the refrigerant in the evaporator It is possible to more effectively suppress unnecessary heat exchange between the air and the blown air.
  • the evaporator temperature determination unit may determine the target refrigerant evaporation temperature based on at least a physical quantity correlated with the dehumidifying load in the vehicle interior.
  • the target refrigerant evaporation temperature of the evaporator is determined according to the dehumidifying load in the vehicle interior, it is possible to appropriately dehumidify the blown air into the vehicle interior in the evaporator.
  • the “dehumidifying load” means the amount of cold heat that needs to be generated by the evaporator of the refrigeration cycle in order to make the interior of the vehicle have a desired humidity or prevent window fogging.
  • the temperature outside the passenger compartment decreases, for example, the temperature of the windshield of the vehicle decreases and window fogging easily occurs. Therefore, in order to prevent window fogging, it is necessary to decrease the refrigerant evaporation temperature of the evaporator. There is. In other words, when the temperature outside the passenger compartment decreases, in order to prevent window fogging, it is necessary to increase the amount of heat generated by the evaporator, and the dehumidifying load increases.
  • the evaporator temperature determination unit may be configured to determine so as to decrease the target refrigerant evaporation temperature as the vehicle exterior temperature decreases.
  • the “temperature outside the vehicle compartment” may be one of “physical quantities correlated with the dehumidifying load in the vehicle interior”.
  • the humidity in the passenger compartment tends to be high due to the effects of breathing, sweating, etc., so if the introduction ratio of the passenger compartment air to the outside air introduced into the evaporator increases, In order to obtain a desired dehumidifying amount, it is necessary to lower the refrigerant evaporation temperature of the evaporator. In other words, when the introduction ratio of the vehicle interior air to the vehicle exterior air introduced into the evaporator increases, it is necessary to increase the amount of heat generated by the evaporator in order to bring the vehicle interior to a desired humidity. Dehumidification load increases.
  • the evaporator temperature determination unit decreases the target refrigerant evaporation temperature in accordance with an increase in the introduction ratio of the vehicle interior air to the vehicle exterior air introduced into the evaporator. May be configured to be determined.
  • the “introduction ratio of vehicle interior air to vehicle exterior air” may be one of “physical quantities correlated with dehumidification load in vehicle interior”.
  • frost formation (frost) is likely to occur on the surface of the evaporator, and heat exchange between the blown air and the refrigerant in the evaporator due to frost formation. May be inhibited.
  • the evaporator temperature determination unit may be configured to determine the target refrigerant evaporation temperature to a value of 0 ° C. or higher.
  • the reference threshold value may be a predetermined fixed threshold value.
  • the refrigeration cycle includes a bypass path that bypasses the evaporator and flows the refrigerant, a refrigerant circuit that flows the refrigerant to the evaporator side, and a refrigerant circuit that flows the refrigerant to the bypass path side.
  • the refrigerant circuit switching unit is configured to be switched, and when the dew point temperature detected by the dew point temperature detection unit is determined to be equal to or lower than the reference threshold by the determination unit, the refrigerant flow control unit causes the refrigerant flow control unit to flow into the bypass passage. You may be comprised so that the action
  • the refrigeration cycle includes a compressor that compresses and discharges the refrigerant.
  • the refrigerant flow rate control unit may decrease the refrigerant discharge capacity of the compressor.
  • the vehicle air conditioner may include a heating device that heats the blown air cooled by the evaporator.
  • dehumidifying heating in the passenger compartment can be performed by heating the blown air dehumidified and cooled by the evaporator with the heating device.
  • the vehicle air conditioner 1 of the present disclosure is applied to an electric vehicle that obtains a driving force for vehicle traveling from a traveling electric motor.
  • the vehicle air conditioner 1 includes, as main components, a vapor compression refrigeration cycle (hereinafter simply referred to as a refrigeration cycle) 10 that functions to cool or heat the air blown into the vehicle interior, and an indoor air conditioning unit. 30 and an air conditioning control device 40 are provided.
  • a refrigeration cycle hereinafter simply referred to as a refrigeration cycle
  • the refrigeration cycle 10 includes a refrigerant circuit in a cooling operation mode in which the air is cooled and the vehicle interior is cooled, or in a dehumidification heating operation mode in which the vehicle interior is heated while dehumidifying, as shown in the overall configuration diagram of FIG. As shown in FIG. 2, the refrigerant circuit in the heating operation mode in which the blown air is heated to heat the passenger compartment is configured to be switchable.
  • the refrigeration cycle 10 of the present embodiment employs a normal chlorofluorocarbon refrigerant as a refrigerant, and constitutes a subcritical refrigeration cycle in which the pressure of the high-pressure refrigerant does not exceed the critical pressure of the refrigerant.
  • This refrigerant is mixed with refrigerating machine oil for circulating through the compressor 11 described later, and a part of the refrigerating machine oil circulates in the cycle together with the refrigerant.
  • the compressor 11 is disposed in the hood of the vehicle, and inhales, compresses and discharges the refrigerant in the refrigeration cycle 10.
  • the compressor 11 is an electric compressor that drives a fixed capacity type compression mechanism with a fixed discharge capacity by an electric motor.
  • various types of compression mechanisms such as a scroll type compression mechanism, a vane-type compression mechanism, and a rolling piston type compression mechanism can be employed as the compression mechanism of the compressor 11.
  • the operation (rotation speed) of the electric motor is controlled by supplying power from the inverter 51 that constitutes the motor drive device.
  • the inverter 51 controls power supply from the battery 52 to the electric motor in accordance with a control signal from the air conditioning control device 40, and the refrigerant discharge of the compressor 11 is controlled by the rotation speed control of the electric motor by the inverter 51.
  • the ability is changed. Therefore, in this embodiment, the inverter 51 constitutes the discharge capacity changing means of the compressor 11.
  • the inlet side of the indoor condenser 12 is connected to the discharge port side of the compressor 11.
  • the indoor condenser 12 is disposed in a casing 31 of an indoor air conditioning unit 30 to be described later, dissipates the refrigerant discharged from the compressor 11 (high-pressure refrigerant), and passes through the indoor evaporator 17 to be described later. It is a heating apparatus which heats.
  • the inlet side of the first expansion valve 13 is connected to the outlet side of the indoor condenser 12.
  • the first expansion valve 13 is an electric variable throttle mechanism that includes a valve body that can change the throttle opening degree and an electric actuator that includes a stepping motor that changes the throttle opening degree of the valve body. It is.
  • the first expansion valve 13 of the present embodiment is composed of a variable throttle mechanism with a fully open function that fully opens the refrigerant passage when the throttle opening is fully opened. That is, the first expansion valve 13 can be configured not to exert the pressure reducing action of the refrigerant.
  • the operation of the first expansion valve 13 is controlled by a control signal output from the air conditioning control device 40.
  • the inlet side of the outdoor heat exchanger 14 is connected to the outlet side of the first expansion valve 13.
  • the outdoor heat exchanger 14 exchanges heat between the refrigerant flowing through the outdoor heat exchanger 14 and the outside air blown from the blower fan 15.
  • the outdoor heat exchanger 14 functions as an evaporator that evaporates the refrigerant and exerts an endothermic effect in a heating operation mode that will be described later, and functions as a radiator that radiates the refrigerant in a cooling operation mode and the like.
  • the inlet side of the second expansion valve 16 is connected to the outlet side of the outdoor heat exchanger 14.
  • the second expansion valve 16 is an electric variable throttle mechanism that includes a valve body that can change the throttle opening degree and an electric actuator that includes a stepping motor that changes the throttle opening degree of the valve body. It is.
  • the second expansion valve 16 of the present embodiment is provided with a fully open function for fully opening the refrigerant passage when the throttle opening is fully opened, and a fully closed function for fully closing the refrigerant passage when the throttle opening is fully closed. It consists of a diaphragm mechanism. That is, similarly to the first expansion valve 13, the second expansion valve 16 can be configured not to exert the pressure reducing action of the refrigerant. The operation of the second expansion valve 16 is controlled by a control signal output from the air conditioning control device 40.
  • the inlet side of the indoor evaporator 17 is connected to the outlet side of the second expansion valve 16.
  • the indoor evaporator 17 is disposed in the casing 31 of the indoor air conditioning unit 30 on the upstream side of the air flow of the indoor condenser 12, and the refrigerant that circulates in the cooling operation mode, the dehumidifying heating operation mode, and the like is used. It is an evaporator that cools and dehumidifies the blown air before passing through the indoor condenser 12 by evaporating and exhibiting an endothermic effect.
  • the inlet side of the accumulator 18 is connected to the outlet side of the indoor evaporator 17.
  • the accumulator 18 is a gas-liquid separator that separates the gas-liquid refrigerant flowing into the accumulator 18 and stores excess refrigerant in the cycle.
  • the suction port side of the compressor 11 is connected to the gas phase refrigerant outlet of the accumulator 18. Therefore, the accumulator 18 functions to prevent the liquid phase refrigerant from being sucked into the compressor 11 and prevent liquid compression in the compressor 11.
  • a bypass passage 19 is connected to the outlet side of the outdoor heat exchanger 14 to guide the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 14 to the inlet side of the accumulator 18 by bypassing the second expansion valve 16 and the indoor evaporator 17.
  • bypass passage opening / closing valve 20 for opening and closing the bypass passage 19 is arranged.
  • the bypass passage opening / closing valve 20 is an electromagnetic valve that opens and closes the bypass passage 19, and its operation is controlled by a control signal output from the air conditioning control device 40.
  • the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 14 flows into the accumulator 18 through the bypass passage 19 when the bypass passage opening / closing valve 20 is opened and the second expansion valve 16 is closed.
  • the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 14 flows into the indoor evaporator 17 through the second expansion valve 16 when the bypass passage opening / closing valve 20 is closed and the second expansion valve 16 is open. Therefore, the bypass passage opening / closing valve 20 and the second expansion valve 16 of the present embodiment constitute a refrigerant circuit switching unit that switches between a refrigerant circuit that flows the refrigerant to the indoor evaporator side and a refrigerant circuit that flows the refrigerant to the bypass passage side. Yes.
  • the indoor air conditioning unit 30 is arranged inside the instrument panel (instrument panel) at the foremost part of the vehicle interior, and in the casing 31 forming the outer shell thereof, the blower 32, the above-described indoor condenser 12, and the indoor evaporator. 17 etc. are accommodated.
  • the casing 31 forms an air passage for blown air, has a certain degree of elasticity, and is formed of a resin (for example, polypropylene) that is excellent in strength.
  • An inside / outside air switching device 33 for switching and introducing vehicle interior air (inside air) and outside air is arranged on the most upstream side of the blown air flow in the casing 31.
  • the inside / outside air switching device 33 is formed with an inside air introduction port for introducing inside air into the casing 31 and an outside air introduction port for introducing outside air. Further, the inside / outside air switching device 33 has an inside / outside air switching door that continuously adjusts the opening area of the inside air introduction port and the outside air introduction port to change the introduction ratio between the introduction amount of the inside air and the introduction amount of the outside air. Is arranged.
  • a blower 32 that blows air introduced through the inside / outside air switching device 33 toward the passenger compartment is disposed on the downstream side of the air flow of the inside / outside air switching device 33.
  • This blower 32 is an electric blower that drives a centrifugal multi-blade fan (sirocco fan) 32a by an electric motor 32b, and the number of rotations (the amount of blown air) is controlled by a control signal (control voltage) output from an air conditioning controller 40 described later. ) Is controlled.
  • the blower 32 functions as a blower that blows air into the passenger compartment.
  • the indoor evaporator 17 and the indoor condenser 12 are arrange
  • a cold air bypass passage 35 is formed in which the air that has passed through the indoor evaporator 17 is caused to bypass the indoor condenser 12. Furthermore, on the downstream side of the air flow of the indoor evaporator 17 and on the upstream side of the air flow of the indoor condenser 12, of the air that has passed through the indoor evaporator 17, the air that passes through the indoor condenser 12 and the cold air An air mix door 34 that adjusts the air volume ratio with the air passing through the bypass passage 35 is disposed.
  • a mixing space for mixing the air that has passed through the indoor condenser 12 and the air that has passed through the cold air bypass passage 35 is provided. ing.
  • air outlets 37a to 37c for blowing the conditioned air mixed in the mixing space into the vehicle interior that is the air-conditioning target space are arranged.
  • a face air outlet 37a that blows air-conditioned air to the upper body of the passenger in the passenger compartment, a foot air outlet 37b that blows air-conditioned air to the feet of the passenger, and air-conditioning air to the inner surface of the front window glass of the vehicle A defroster outlet 37c for blowing out is provided.
  • the air mix door 34 adjusts the air volume ratio between the air that passes through the indoor condenser 12 and the air that passes through the cold air bypass passage 35, thereby adjusting the temperature of the conditioned air mixed in the mixing space.
  • the temperature of the conditioned air blown out from each outlet is adjusted.
  • the air mix door 34 is driven by a servo motor (not shown) that operates according to a control signal output from the air conditioning controller 40.
  • the opening area of the face door 38a and the foot outlet 37b for adjusting the opening area of the face outlet 37a is adjusted.
  • the defroster door 38c which adjusts the opening area of the foot door 38b and the defroster blower outlet 37c is arrange
  • the face door 38a, the foot door 38b, and the defroster door 38c constitute an air outlet mode switching unit that changes the air outlet mode, and are output from an air conditioning control device 40 described later via a link mechanism or the like. It is driven by a servo motor (not shown) whose operation is controlled by a control signal.
  • the air conditioning control device 40 is composed of a well-known microcomputer including a CPU, ROM, RAM, and its peripheral circuits, and performs various calculations and processing based on a control program stored in the ROM, and is connected to the output side. Control the operation of various control devices.
  • an inside air sensor that detects a vehicle interior temperature (inside air temperature) Tr
  • an outside air sensor that detects a vehicle interior outside temperature (outside air temperature) Tam
  • a solar radiation sensor that detects the amount of solar radiation Ts in the vehicle interior
  • An evaporator temperature sensor that detects the temperature of the blown air from the indoor evaporator 17 (refrigerant evaporation temperature)
  • a discharge temperature sensor that detects the temperature of the refrigerant discharged from the compressor 11
  • a blower that detects the temperature of the blown air blown into the vehicle interior
  • a sensor group 41 for various air conditioning controls such as an air temperature sensor is connected.
  • a temperature / humidity sensor 42 for detecting the dew point temperature Tdew of the blown air flowing into the indoor evaporator 17 is connected to the input side of the air conditioning control device 40 of the present embodiment.
  • the temperature / humidity sensor 42 includes a temperature sensor and a humidity sensor that detect the temperature and humidity of the blown air flowing into the indoor evaporator 17.
  • an operation panel (not shown) arranged near the instrument panel in the front of the passenger compartment is connected to the input side of the air conditioning control device 40, and operation signals from various operation switches provided on the operation panel are input. Is done.
  • various operation switches provided on the operation panel specifically, an A / C switch (air conditioner switch) for setting whether to cool the blown air in the indoor air conditioning unit 30 and a set temperature Tset in the vehicle interior are set.
  • a temperature setting switch or the like is provided.
  • the air-conditioning control device 40 is configured such that a control unit that controls the operation of various control devices connected to the output side thereof is integrally configured. However, each configuration (software and hardware) controls the operation of the control device. ) Constitutes a control unit for controlling the operation of each control device.
  • the configuration for controlling the electric motor of the compressor 11 and the inverter 51 constitutes a discharge capacity control unit
  • the configuration for controlling the first expansion valve 13 constitutes a first throttle control unit
  • the configuration for controlling the bypass passage opening / closing valve 20 constitutes the refrigerant circuit switching control unit.
  • the configurations such as the discharge capacity control unit and the refrigerant circuit switching control unit in the air conditioning control device 40 function as a refrigerant flow rate control unit 40a that controls the flow rate of the refrigerant flowing into the indoor evaporator 17, respectively.
  • the configuration (dew point temperature calculation unit) that calculates the dew point temperature Tdew using the detection signal of the temperature and humidity sensor 42 in the air conditioning control device 40 constitutes the dew point temperature detection unit 40 b together with the temperature and humidity sensor 42.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a control process (main routine) executed by the air conditioning control device 40 according to the present embodiment. This control process is executed every predetermined control cycle when the operation switch of the vehicle air conditioner 1 is turned on.
  • each control step in the flowchart of each drawing comprises the various function implementation
  • step S1 it is determined whether or not it is a start-up time, and if it is determined that it is a start-up time (S1: YES), the process proceeds to step S2 and it is determined that it is not a start-up time (S1). : NO), step S2 is skipped and the process proceeds to step S3.
  • step S2 initialization of various flags, timers, etc. and initial alignment of various electric actuators described above (initialization processing) is performed, and the process proceeds to step S3.
  • step S3 the vehicle environment state signal used for air conditioning control and the operation signal of the operation panel are read, and the process proceeds to step S4.
  • step S3 the detection signals of the air conditioning control sensor group 41 and the temperature / humidity sensor 42 are read as signals of the vehicle environmental state, and the operation temperature of the operation panel is determined by the vehicle interior temperature setting switch.
  • the operation mode selected at the set vehicle interior set temperature Tset, the on / off state of the A / C switch, and the like are read.
  • step S4 the target blow temperature TAO of the blown air blown into the vehicle interior via the various blow outlets 37a to 37c is calculated, and the process proceeds to step S5.
  • the target blowing temperature TAO of this embodiment is the set temperature Tset in the vehicle interior, the inside air temperature Tr detected by the inside air sensor, the outside air temperature Tam detected by the outside air sensor, and the amount of solar radiation detected by the solar radiation sensor. Calculated using Ts.
  • step S5 the air blowing capacity (air blowing amount) of the blower 32 is determined, and the process proceeds to step S6. Specifically, in step S5, based on the target blowing temperature TAO calculated in step S4, a control map (control characteristics) stored in advance in the air conditioning control device 40 is referred to correspond to the blowing amount of the blower 32. A blower motor voltage to be applied to the electric motor is determined.
  • the blower motor voltage is set to a high voltage near the maximum value in the extremely low temperature range and the very high temperature range of the target blowing temperature TAO, and the air volume of the blower 32 is controlled near the maximum air volume. Further, when the target blowing temperature TAO rises from the extremely low temperature range toward the intermediate temperature range, the blower motor voltage is reduced in accordance with the increase in the target blowing temperature TAO, and the blowing amount of the blower 32 is reduced.
  • the blower motor voltage is decreased according to the decrease in the target blowing temperature TAO, and the blowing amount of the blower 32 is decreased.
  • the blower motor voltage is set to the minimum value, and the blowing amount of the blower 32 is set to the minimum value.
  • step S6 the air outlet mode is determined and the process proceeds to step S7.
  • a blower outlet mode is determined with reference to the control map (control characteristic) previously memorize
  • the outlet mode is sequentially switched from the face mode to the bi-level mode to the foot mode.
  • step S7 the suction port mode, that is, the switching state of the inside / outside air switching device 33 is determined, and the process proceeds to step S8.
  • step S7 the inlet mode is determined with reference to a control map (control characteristics) stored in advance in the air conditioning controller 40 based on the target outlet temperature TAO.
  • the outside air introduction mode FRS for introducing outside air (outside air) into the vehicle compartment is preferentially selected.
  • the target blowing temperature TAO is in a very low temperature range
  • the outside air and the inside air are introduced.
  • the mode is sequentially switched to the air introduction mode R / F and the inside air circulation mode REC for introducing inside air.
  • step S7 in this embodiment can be regarded as a process for determining the introduction ratio of the inside air to the outside air introduced into the indoor evaporator 17.
  • step S8 the operation mode is determined based on the target blowing temperature TAO and the operation signal (ON / OFF state) of the A / C switch. For example, when the target blowing temperature TAO is equal to or lower than a predetermined temperature and the A / C switch is turned on, the process proceeds to step S9 and the cooling operation mode control process is executed. The control process in the cooling operation mode will be described later.
  • the process proceeds to step S10, and the control process of the heating operation mode is executed.
  • the dehumidifying and heating operation mode heating operation mode with dehumidification
  • the normal heating operation that does not dehumidify the blown air in the indoor evaporator 17.
  • the bypass passage opening / closing valve 20 of the refrigeration cycle 10 is opened and the second expansion valve 16 is closed, so that the indoor evaporator 17 can be closed. It switches to the refrigerant circuit into which a refrigerant
  • coolant does not flow in.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the flow of the main part (subroutine) of the control process executed by the air conditioning control device 40 according to the present embodiment.
  • step S100 using the detection signal of the temperature / humidity sensor 42 read in step S3, that is, the temperature and humidity of the blown air flowing into the indoor evaporator 17, the dew point temperature of the blown air flowing into the indoor evaporator 17 is used. Tdew is calculated, and the process proceeds to step S110.
  • step S110 it is determined whether or not the A / C switch is turned on based on the operation signal of the operation panel read in step S3. As a result, when it is determined that the A / C switch is on (S110: YES), the process proceeds to step S120, the target refrigerant evaporation temperature TEO of the indoor evaporator 17 is determined, and the process proceeds to step S130.
  • step S120 based on the detection signal (outside temperature) of the outside air sensor read in step S3, the control map (control characteristics) stored in advance in the air conditioning control device 40 is referred to in the heating operation mode.
  • the target refrigerant evaporation temperature TEO is determined. Basically, in the present embodiment, the target refrigerant evaporation temperature TEO is determined to decrease with a decrease in the outside air temperature.
  • the process of step S120 executed by the air conditioning control device 40 constitutes an evaporator temperature determining unit that determines the target refrigerant evaporation temperature TEO.
  • FIG. 5 is a control characteristic diagram defining the relationship between the outside air temperature Tam and the target refrigerant evaporation temperature TEO according to the present embodiment.
  • the target refrigerant is changed according to the decrease in the outside air temperature Tam. It determines so that evaporation temperature TEO may be reduced.
  • the target is set to the minimum temperature ⁇ (1 ° C. in the present embodiment) defined above the frosting temperature (0 ° C.). The refrigerant evaporation temperature TEO is determined.
  • the target refrigerant evaporation temperature TEO is determined to be the maximum value in the intermediate temperature range, and the temperature from the intermediate temperature region to the high temperature region.
  • the target refrigerant evaporation temperature TEO is determined to be lowered according to the rise in the outside air temperature Tam.
  • the heating operation mode is selected because the outside air temperature Tam is often low. Therefore, basically, in the heating operation mode, a region where the outside air temperature Tam in the control map in FIG. 5 is equal to or lower than the reference outside air temperature is referred to.
  • step S130 it is determined whether the dehumidification of the blown air in the indoor evaporator 17 is possible based on the dew point temperature Tdew calculated in step S110 and the target refrigerant evaporation temperature TEO determined in step S120. Specifically, in step S130, it is determined whether or not the dew point temperature Tdew is higher than the target refrigerant evaporation temperature TEO as a reference threshold value.
  • the process of step S130 executed by the air conditioning control device 40 constitutes a determination unit that determines whether or not the dew point temperature Tdew of the blown air flowing into the indoor evaporator 17 is equal to or lower than a reference threshold value. ing.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the possibility of dehumidification of the blown air in the indoor evaporator 17.
  • Tdew becomes higher than the target refrigerant evaporation temperature TEO
  • TEO target refrigerant evaporation temperature
  • FIG. 6A the air flowing into the indoor evaporator 17 is dehumidified in the vicinity of the target refrigerant evaporation temperature TEO below the dew point temperature Tdew.
  • the indoor condenser 12 After being cooled, the indoor condenser 12 is heated to a desired temperature.
  • TE (AIR) indicates the air temperature on the inlet side of the indoor evaporator 17.
  • the target refrigerant evaporation temperature at which the air flowing into the indoor evaporator 17 is higher than the dew point temperature Tdew. It is cooled to the vicinity of TEO and heated to a desired temperature by the indoor condenser 12. That is, when the dew point temperature Tdew is equal to or lower than the target refrigerant evaporation temperature TEO, the blower air cannot be dehumidified by the indoor evaporator 17, and the blower air is simply cooled by the indoor evaporator 17. The energy of the vehicle air conditioner 1 is wasted.
  • step S130 when it is determined in step S130 that the dew point temperature Tdew is higher than the target refrigerant evaporation temperature TEO (S130: YES), the process proceeds to step S140, and the dehumidifying heating operation mode (heating operation mode with dehumidification) is performed.
  • the control process is executed. The details of the control process in the dehumidifying and heating operation mode will be described later.
  • step S130 when it is determined in step S130 that the dew point temperature Tdew is equal to or lower than the target refrigerant evaporation temperature TEO (S130: NO), the process proceeds to step S150, and control processing in the normal heating operation mode (heating operation mode without dehumidification) is performed. Execute.
  • step S110 When it is determined in step S110 that the A / C switch is off (S110: NO), the process proceeds to step S150, and the normal heating operation mode in which the refrigerant does not flow into the indoor evaporator 17 (heating operation without dehumidification) is performed. Mode) control processing is executed.
  • step S11 the air conditioner control device 40 is controlled so that the control state determined in steps S5 to S10 described above is obtained.
  • a control signal and a control voltage are output to various devices to be controlled connected to the output side.
  • FIG. 7 is a Mollier diagram showing the state of the refrigerant during the cooling operation mode of the refrigeration cycle 10 according to the present embodiment.
  • the air-conditioning control device 40 closes the bypass passage opening / closing valve 20, opens the first expansion valve 13 fully, and further restricts the second expansion valve 16 to a throttle state that exerts a pressure reducing action. To do.
  • the refrigerant discharge capacity of the compressor 11, that is, the control signal output to the inverter 51 that controls the electric motor of the compressor 11 is determined as follows.
  • the target refrigerant evaporation temperature TEO of the indoor evaporator 17 is determined based on the target outlet temperature TAO with reference to a control map stored in the air conditioning control device 40 in advance.
  • the target refrigerant evaporation temperature TEO is determined to be equal to or higher than a predetermined temperature (1 ° C. in the present embodiment) higher than the frost formation temperature (0 ° C.) in order to prevent frost formation of the indoor evaporator 17.
  • the refrigerant evaporation temperature from the indoor evaporator 17 is converted to the target refrigerant evaporation by a feedback control method.
  • the refrigerant discharge capacity of the compressor 11 is determined so as to approach the temperature TEO.
  • the supercooling degree of the refrigerant flowing into the second expansion valve 16 approaches the target supercooling degree determined in advance so that the COP approaches the substantially maximum value. To be determined.
  • the air mix door 34 closes the air passage of the indoor condenser 12, and the total amount of blown air after passing through the indoor evaporator 17 is the cold air bypass passage. 35 is determined to pass.
  • the high-pressure refrigerant (point a1 in FIG. 7) discharged from the compressor 11 flows into the indoor condenser 12 as shown by the Mollier diagram shown in FIG.
  • the air mix door 34 closes the air passage of the indoor condenser 12
  • the refrigerant flowing into the indoor condenser 12 flows out of the indoor condenser 12 with almost no heat exchange with the blown air.
  • the refrigerant that has flowed out of the indoor condenser 12 flows into the first expansion valve 13.
  • the refrigerant flowing out of the indoor condenser 12 flows into the outdoor heat exchanger 14 without being depressurized by the first expansion valve 13.
  • the refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger 14 radiates heat to the outside air blown from the blower fan 15 in the outdoor heat exchanger 14 (point a1 ⁇ point a2 in FIG. 7).
  • the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 14 flows into the second expansion valve 16 and is decompressed and expanded at the second expansion valve 16 until it becomes a low-pressure refrigerant (point a2 ⁇ point a3 in FIG. 7).
  • the low-pressure refrigerant decompressed by the second expansion valve 16 flows into the indoor evaporator 17, absorbs heat from the blown air blown from the blower 32, and evaporates. Thereby, blowing air is cooled (point a3 ⁇ point a4 in FIG. 7).
  • the refrigerant that has flowed out of the indoor evaporator 17 flows into the accumulator 18 and is separated into gas and liquid.
  • the gas-phase refrigerant separated by the accumulator 18 is sucked from the suction side (point a5 in FIG. 7) of the compressor 11 and compressed again by the compressor 11 (point a5 ⁇ point a1 in FIG. 7).
  • the liquid-phase refrigerant separated by the accumulator 18 is stored in the accumulator 18 as an extra refrigerant that is not necessary for exhibiting the refrigeration capacity for which the cycle is required.
  • FIG. 8 is a Mollier diagram showing the state of the refrigerant in the normal heating operation mode of the refrigeration cycle 10 according to the present embodiment.
  • the air conditioning control device 40 opens the bypass passage opening / closing valve 20, sets the first expansion valve 13 to a throttled state that exerts a pressure reducing action, and closes the second expansion valve 16. State.
  • the refrigerant discharge capacity of the compressor 11 is determined as follows. First, the target condenser temperature TCO of the indoor condenser 12 is determined based on the target outlet temperature TAO with reference to a control map stored in the air conditioning control device 40 in advance.
  • the compressor is arranged so that the temperature of the air that has passed through the indoor condenser 12 using the feedback control method approaches the target outlet temperature TAO. 11 refrigerant discharge capacity is determined.
  • control signal output to the first expansion valve 13 is such that the degree of supercooling of the refrigerant flowing into the first expansion valve 13 approaches a predetermined target subcooling degree so that the COP approaches the maximum value. To be determined.
  • the air mix door 34 closes the cold air bypass passage 35, and the total flow rate of the blown air after passing through the indoor evaporator 17 is the air of the indoor condenser 12. It is determined to pass through the passage.
  • the high-pressure refrigerant (point b1 in FIG. 8) discharged from the compressor 11 flows into the indoor condenser 12.
  • the refrigerant flowing into the indoor condenser 12 exchanges heat with the blown air that has been blown from the blower 32 and passed through the indoor evaporator 17 to dissipate heat (b1 point ⁇ b2 point in FIG. 8). Thereby, blowing air is heated.
  • the refrigerant that has flowed out of the indoor condenser 12 flows into the first expansion valve 13 and is decompressed and expanded at the first expansion valve 13 until it becomes a low-pressure refrigerant (point b2 ⁇ b3 in FIG. 8). And the low-pressure refrigerant decompressed by the first expansion valve 13 flows into the outdoor heat exchanger 14 and absorbs heat from the outside air blown from the blower fan 15 (b3 point ⁇ b4 point in FIG. 8). The refrigerant that has flowed out of the outdoor heat exchanger 14 flows into the accumulator 18 through the bypass passage 19 and is separated into gas and liquid. Then, the gas-phase refrigerant separated by the accumulator 18 is sucked from the suction side (point b5 in FIG. 8) of the compressor 11 and compressed again by the compressor 11.
  • the heat of the high-pressure refrigerant discharged from the compressor 11 by the indoor condenser 12 can be radiated to the blown air, and the heated blown air can be blown out into the vehicle interior.
  • heating of a vehicle interior is realizable.
  • the bypass passage opening / closing valve 20 is opened and the second expansion valve 16 is fully closed, so that the refrigerant does not flow into the indoor evaporator 17. For this reason, the blown air blown from the blower 32 flows into the indoor condenser 12 without being cooled by the indoor evaporator 17.
  • step S140 Dehumidification heating operation mode (heating operation with dehumidification)
  • the air conditioning control device 40 closes the bypass passage opening / closing valve 20 and sets the first and second expansion valves 13 and 16 to the throttle state or the fully open state.
  • the refrigerating cycle 10 is switched to the refrigerant circuit through which a refrigerant flows as shown by the thick line arrow of FIG. 1 like the cooling operation mode.
  • the outdoor heat exchanger 14 and the indoor evaporator 17 are connected in series with respect to the refrigerant flow.
  • the air conditioning control device 40 operates based on the target blowing temperature TAO, the detection signal of the sensor group, etc., and the operating states of various air conditioning control devices connected to the output side of the air conditioning control device 40 (various air conditioning control). Determine the control signal to be output to the device.
  • the refrigerant discharge capacity of the compressor 11 is determined as follows. First, based on the deviation between the target refrigerant evaporation temperature TEO determined in step S120 of FIG. 4 and the refrigerant evaporation temperature of the indoor evaporator 17 detected by the evaporator temperature sensor, the feedback control technique is used to adjust the temperature of the indoor evaporator 17. The refrigerant discharge capacity of the compressor 11 is determined so that the refrigerant evaporation temperature approaches the target refrigerant evaporation temperature TEO.
  • the air mix door 34 closes the cold air bypass passage 35, and the total flow rate of the blown air after passing through the indoor evaporator 17 is the air of the indoor condenser 12. It is determined to pass through the passage.
  • the first expansion valve 13 and the second expansion valve 16 are changed according to the target blowing temperature TAO that is the target temperature of the blowing air blown into the vehicle interior.
  • the air conditioning control device 40 increases the pressure reduction amount in the first expansion valve 13 and decreases the pressure reduction amount in the second expansion valve 16 as the target blowing temperature TAO increases.
  • the mode of four steps from the 1st dehumidification heating mode to the 4th dehumidification heating mode is performed.
  • C-1) First Dehumidifying Heating Mode First, the first dehumidifying heating mode will be described with reference to FIG.
  • FIG. 9 is a Mollier diagram showing the state of the refrigerant in the first dehumidifying and heating mode of the refrigeration cycle 10 according to the present embodiment.
  • the cycle configuration (refrigerant circuit) is the same refrigerant circuit as in the cooling operation mode, but the air mix door 34 fully opens the air passage on the indoor condenser 12 side, so the state of the refrigerant circulating in the cycle Changes as shown in the Mollier diagram of FIG.
  • the high-pressure refrigerant (point c1) discharged from the compressor 11 flows into the indoor condenser 12 and is heat-exchanged with the blown air cooled and dehumidified by the indoor evaporator 17.
  • the refrigerant that has flowed out of the indoor condenser 12 flows into the first expansion valve 13.
  • the refrigerant flowing out of the indoor condenser 12 flows into the outdoor heat exchanger 14 without being depressurized by the first expansion valve 13.
  • the refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger 14 radiates heat to the outside air blown from the blower fan 15 in the outdoor heat exchanger 14 (point c2 ⁇ point c3 in FIG. 9).
  • the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 14 flows into the second expansion valve 16 and is decompressed and expanded at the second expansion valve 16 until it becomes a low-pressure refrigerant (point c3 ⁇ c4 in FIG. 9).
  • the low-pressure refrigerant decompressed by the second expansion valve 16 flows into the indoor evaporator 17, absorbs heat from the blown air blown from the blower 32, and evaporates (point c4 ⁇ c5 in FIG. 9). Thereby, the blown air is dehumidified and cooled.
  • the refrigerant flowing out from the indoor evaporator 17 flows from the accumulator 18 to the suction side of the compressor 11 (point c6 in FIG. 9) and is compressed again by the compressor 11 (FIG. 9 c6 point ⁇ c1 point).
  • FIG. 10 is a Mollier diagram showing the state of the refrigerant in the second dehumidifying and heating mode of the refrigeration cycle 10 according to the present embodiment.
  • the second dehumidifying and heating mode is executed when the target blowing temperature TAO is higher than the first reference temperature and equal to or lower than a predetermined second reference temperature.
  • the first expansion valve 13 is set to the throttled state
  • the throttle opening degree of the second expansion valve 16 is set to the throttled state that is increased as compared with the first dehumidifying and heating mode. Therefore, in the second dehumidifying and heating mode, the state of the refrigerant circulating in the cycle changes as shown in the Mollier diagram of FIG.
  • the high-pressure refrigerant (point d1) discharged from the compressor 11 flows into the indoor condenser 12 and is heat-exchanged with the blown air cooled and dehumidified by the indoor evaporator 17.
  • the indoor condenser 12 To dissipate heat (point d1 ⁇ point d2 in FIG. 10). Thereby, blowing air is heated.
  • the refrigerant flowing out of the indoor condenser 12 flows into the first expansion valve 13 and is depressurized until it becomes an intermediate pressure refrigerant (point d2 ⁇ d3 in FIG. 10). Then, the intermediate pressure refrigerant decompressed by the first expansion valve 13 flows into the outdoor heat exchanger 14 and radiates heat to the outside air blown from the blower fan 15 (d3 point ⁇ d4 point in FIG. 10).
  • the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 14 flows into the second expansion valve 16 and is decompressed and expanded at the second expansion valve 16 until it becomes a low-pressure refrigerant (point d4 ⁇ d5 in FIG. 10).
  • the low-pressure refrigerant decompressed by the second expansion valve 16 flows into the indoor evaporator 17, absorbs heat from the blown air blown from the blower 32, and evaporates (point d6 ⁇ d6 in FIG. 10). Thereby, the blown air is dehumidified and cooled.
  • the refrigerant flowing out of the indoor evaporator 17 flows from the accumulator 18 to the suction side (point d7 in FIG. 10) of the compressor 11 and is compressed again by the compressor 11 (FIG. 10 d7 points ⁇ d1 points).
  • the blown air cooled and dehumidified by the indoor evaporator 17 is heated by the indoor condenser 12 and blown out into the vehicle interior, as in the first dehumidifying and heating mode. It can. Thereby, dehumidification heating of a vehicle interior is realizable.
  • the temperature of the refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger 14 can be lowered compared to the first dehumidifying and heating mode. Accordingly, the temperature difference between the refrigerant temperature in the outdoor heat exchanger 14 and the outside air temperature Tam can be reduced, and the heat radiation amount of the refrigerant in the outdoor heat exchanger 14 can be reduced.
  • FIG. 11 is a Mollier diagram showing the state of the refrigerant when the refrigeration cycle 10 according to the present embodiment is in the third dehumidifying heating mode.
  • the third dehumidifying heating mode is executed when the target blowing temperature TAO is higher than the second reference temperature and is equal to or lower than a predetermined third reference temperature.
  • the throttle opening of the first expansion valve 13 is set to a throttled state that is smaller than that in the second dehumidifying and heating mode, and the throttle opening of the second expansion valve 16 is set to be smaller than that in the second dehumidifying and heating mode.
  • the increased aperture state Therefore, in the third dehumidifying heating mode, the state of the refrigerant circulating in the cycle changes as shown in the Mollier diagram of FIG.
  • the high-pressure refrigerant (point e1 in FIG. 11) discharged from the compressor 11 flows into the indoor condenser 12 and is cooled by the indoor evaporator 17 to be dehumidified.
  • the heat is exchanged with the heat to be radiated (point e1 ⁇ point e2 in FIG. 11). Thereby, blowing air is heated.
  • the refrigerant flowing out of the indoor condenser 12 flows into the first expansion valve 13 and is depressurized until it becomes an intermediate pressure refrigerant having a temperature lower than the outside air temperature (point e2 ⁇ point e3 in FIG. 11).
  • the intermediate-pressure refrigerant decompressed by the first expansion valve 13 flows into the outdoor heat exchanger 14 and absorbs heat from the outside air blown from the blower fan 15 (point e3 ⁇ point e4 in FIG. 11).
  • the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 14 flows into the second expansion valve 16 and is decompressed and expanded at the second expansion valve 16 until it becomes a low-pressure refrigerant (point e4 ⁇ point e5 in FIG. 11).
  • the low-pressure refrigerant decompressed by the second expansion valve 16 flows into the indoor evaporator 17, absorbs heat from the blown air blown from the blower 32, and evaporates (point e5 ⁇ point e6 in FIG. 11). Thereby, the blown air is dehumidified and cooled.
  • the refrigerant flowing out of the indoor evaporator 17 flows from the accumulator 18 to the suction side (point e7 in FIG. 11) of the compressor 11 and is compressed again by the compressor 11 (see FIG. 11), as in the cooling operation mode. 11 e7 point ⁇ e1 point).
  • the blown air that has been cooled and dehumidified by the indoor evaporator 17 is heated by the indoor condenser 12 into the vehicle interior, as in the first and second dehumidifying and heating modes. Can be blown out. Thereby, dehumidification heating of a vehicle interior is realizable.
  • the outdoor heat exchanger 14 can function as a heat absorber (evaporator) by reducing the throttle opening of the first expansion valve 13.
  • the temperature of the blown air blown out from the indoor condenser 12 can be increased more than in the second dehumidifying and heating mode.
  • 4th dehumidification heating mode is performed when the target blowing temperature TAO becomes higher than 3rd reference temperature.
  • the throttle opening of the first expansion valve 13 is set to a reduced state compared to that in the third dehumidifying and heating mode, and the second expansion valve 16 is fully opened. Therefore, in the fourth dehumidifying heating mode, the state of the refrigerant circulating in the cycle changes as shown in the Mollier diagram of FIG.
  • the high-pressure refrigerant (point f1) discharged from the compressor 11 flows into the indoor condenser 12 and is heat-exchanged with the blown air cooled and dehumidified by the indoor evaporator 17.
  • the refrigerant that has flowed out of the indoor condenser 12 flows into the first expansion valve 13 and is depressurized until it becomes a low-pressure refrigerant (point f2 ⁇ point f3 in FIG. 12). And the low-pressure refrigerant decompressed by the first expansion valve 13 flows into the outdoor heat exchanger 14 and absorbs heat from the outside air blown from the blower fan 15 (point f3 ⁇ point f4 in FIG. 12).
  • the refrigerant that has flowed out of the outdoor heat exchanger 14 flows into the second expansion valve 16. At this time, since the second expansion valve 16 is fully opened, the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 14 flows into the indoor evaporator 17 without being depressurized by the second expansion valve 16.
  • the low-pressure refrigerant flowing into the indoor evaporator 17 absorbs heat from the blown air blown from the blower 32 and evaporates (point f4 ⁇ point f5 in FIG. 12). Thereby, the blown air is dehumidified and cooled. Then, similarly to the cooling operation mode, the refrigerant flowing out of the indoor evaporator 17 flows from the accumulator 18 to the suction side (point f6 in FIG. 12) of the compressor 11 and is compressed again by the compressor 11 (FIG. 12 f6 points ⁇ f1 points).
  • the blown air cooled and dehumidified by the indoor evaporator 17 is heated by the indoor condenser 12 into the vehicle interior. Can be blown out. Thereby, dehumidification heating of a vehicle interior is realizable.
  • the outdoor heat exchanger 14 can function as a heat absorber (evaporator) as in the third dehumidifying and heating mode.
  • the throttle opening degree of the first expansion valve 13 is reduced as compared with the third dehumidifying and heating mode. Therefore, the refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger 14 with respect to the third dehumidifying and heating mode. The temperature can be lowered. Therefore, the temperature difference between the temperature of the refrigerant in the outdoor heat exchanger 14 and the outside air temperature can be expanded, and the amount of heat absorbed by the refrigerant in the outdoor heat exchanger 14 can be increased.
  • the amount of heat released from the refrigerant in the indoor condenser 12 can be increased, so that the temperature of the air blown out from the indoor condenser 12 can be increased more than in the third dehumidifying heating mode.
  • the blowing air blown into the vehicle compartment is changed from the low temperature range to the high temperature range.
  • the temperature can be adjusted over a wide range up to.
  • the target refrigerant evaporation temperature TEO of the indoor evaporator 17 is determined according to the outside air temperature Tam, which is a physical quantity correlated with the dehumidifying load in the passenger compartment.
  • Tam a physical quantity correlated with the dehumidifying load in the passenger compartment.
  • FIG. 13 is an overall configuration diagram of the vehicle air conditioner 1 according to the present embodiment.
  • the refrigeration cycle 10 of this embodiment will be described.
  • the indoor condenser 12, the first expansion valve 13, the bypass passage 19, and the bypass passage opening / closing valve 20 of the first embodiment are eliminated.
  • the inlet side of the outdoor heat exchanger 14 is connected to the discharge port side of the compressor 11, and the second expansion valve 16 is connected to the outlet side of the outdoor heat exchanger 14.
  • the inlet side is connected.
  • the indoor evaporator 17 is connected to the outlet side of the second expansion valve 16, and the outlet side of the indoor evaporator 17 is connected to the suction side of the compressor 11 via the accumulator 18.
  • the indoor air conditioning unit 30 In the indoor air conditioning unit 30 of the present embodiment, the position where the indoor condenser 12 of the first embodiment is disposed in the casing 31, that is, the indoor evaporator 17.
  • a heater core 62 is disposed downstream of the air flow.
  • the heater core 62 heats the air after passing through the indoor evaporator 17 by exchanging heat between the engine coolant for cooling the engine (internal combustion engine) 61 constituting the external heat source and the air after passing through the indoor evaporator 17. It is a heating device.
  • the heater core 62 is connected to a cooling water circulation circuit 60 through which engine cooling water circulates, and is configured such that engine cooling water flows in by operation of a cooling water pump 63 provided in the cooling water circulation circuit 60.
  • the control processes related to the respective operation modes executed in step S9 in FIG. 3 and steps S140 and S150 in FIG. 4 are different from those in the first embodiment. Since the control process related to the main routine and the like is the same as that of the first embodiment, the control process related to each operation mode mainly different from the first embodiment will be described.
  • the air conditioning control device 40 is connected to the output side of the air conditioning control device 40 based on the target blowing temperature TAO and the detection signal of the sensor group 41. Determine the operating status of various air-conditioning control devices.
  • the air mix door 34 closes the air passage of the heater core 62, and the total air volume of the blown air after passing through the indoor evaporator 17 passes through the cold air bypass passage 35. It is decided to pass.
  • coolant discharge capability of the compressor 11, and the control signal output to the 2nd expansion valve 16 it determines similarly to the air_conditionaing
  • the high-pressure refrigerant discharged from the compressor 11 flows into the outdoor heat exchanger 14, and the refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger 14 is blown by the outdoor heat exchanger 14. Heat is radiated to the outside air blown from the fan 15.
  • the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 14 flows into the second expansion valve 16 and is decompressed and expanded at the second expansion valve 16 until it becomes a low-pressure refrigerant.
  • the low-pressure refrigerant decompressed by the second expansion valve 16 flows into the indoor evaporator 17, absorbs heat from the blown air blown from the blower 32, and evaporates. Thereby, blowing air is cooled.
  • the air passage of the heater core 62 is blocked by the air mix door 34, the air that has passed through the indoor evaporator 17 is blown into the vehicle interior without being heated by the heater core 62. .
  • the refrigerant that has flowed out of the indoor evaporator 17 flows into the accumulator 18 and is separated into gas and liquid.
  • the gas-phase refrigerant separated by the accumulator 18 is sucked from the suction side of the compressor 11 and is compressed again by the compressor 11.
  • the air conditioning control device 40 is arranged on the output side of the air conditioning control device 40 based on the target blowing temperature TAO and the detection signal of the sensor group 41. The operating state of each connected air conditioning control device is determined.
  • the refrigerant discharge capacity of the compressor 11 is determined such that the minimum capacity, that is, the operation of the compressor 11 is stopped. As a result, the operation of the refrigeration cycle 10 is substantially stopped, and the refrigerant flowing into the indoor evaporator 17 becomes substantially zero.
  • the air mix door 34 closes the cold air bypass passage 35, and the total flow rate of the blown air after passing through the indoor evaporator 17 passes through the air passage of the heater core 62. It is decided to pass.
  • the blown air blown from the blower 32 flows into the heater core 62 and is heated without being cooled by the indoor evaporator 17.
  • the operation of the refrigeration cycle 10 is stopped, and the cold air bypass passage 35 is closed by the air mix door 34. Therefore, the blower air blown from the blower 32 is used as the indoor evaporator 17. Without cooling, the heater core 62 can be heated to a desired temperature and blown out into the passenger compartment. Thereby, heating of a vehicle interior is realizable.
  • the air conditioning control device 40 outputs the output side of the air conditioning control device 40 based on the target blowing temperature TAO, the detection signal of the sensor group 41, and the like.
  • the operating states of various air conditioning control devices connected to the are determined.
  • the supercooling degree of the refrigerant flowing into the second expansion valve 16 approaches the target supercooling degree that is determined in advance so that the COP approaches the substantially maximum value. To be determined.
  • the air mix door 34 closes the cold air bypass passage 35, and the total flow rate of the blown air after passing through the indoor evaporator 17 passes through the air passage of the heater core 62. It is decided to pass.
  • the high-pressure refrigerant discharged from the compressor 11 flows into the outdoor heat exchanger 14, and the refrigerant that flows into the outdoor heat exchanger 14 is transferred to the outdoor heat exchanger 14. Heat is radiated to the outside air blown from the blower fan 15.
  • the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 14 flows into the second expansion valve 16 and is decompressed and expanded at the second expansion valve 16 until it becomes a low-pressure refrigerant.
  • the low-pressure refrigerant decompressed by the second expansion valve 16 flows into the indoor evaporator 17, absorbs heat from the blown air blown from the blower 32, and evaporates. Thereby, the blown air is dehumidified and cooled.
  • the dehumidifying and heating operation mode since the cold air bypass passage 35 is closed by the air mix door 34, the air after passing through the indoor evaporator 17 flows into the heater core 62 and is heated and blown into the vehicle interior.
  • the refrigerant that has flowed out of the indoor evaporator 17 flows into the accumulator 18 and is separated into gas and liquid.
  • the gas-phase refrigerant separated by the accumulator 18 is sucked from the suction side of the compressor 11 and is compressed again by the compressor 11.
  • the air mix door 34 closes the cold air bypass passage 35 in the air mix door 34, and the total flow rate of the blown air after passing through the indoor evaporator 17 passes through the air passage of the heater core 62. Therefore, the blown air dehumidified and cooled by the indoor evaporator 17 can be heated by the heater core 62 and blown out into the vehicle interior. Thereby, dehumidification heating of a vehicle interior is realizable.
  • the compressor 11 when performing the heating operation, when the refrigerant evaporation temperature in the indoor evaporator 17 cannot be made lower than the dew point temperature Tdew of the blown air flowing into the indoor evaporator 17, the compressor 11 is stopped and the normal heating operation mode is set in which the refrigerant flow rate to the indoor evaporator 17 is substantially zero.
  • this also makes it possible to suppress unnecessary heat exchange between the refrigerant and the blown air in the indoor evaporator 17 when the indoor evaporator 17 cannot dehumidify the blown air. Therefore, wasteful consumption of energy in the vehicle air conditioner 1 can be effectively suppressed.
  • FIG. 14 is a flowchart showing the flow of the main part of the control processing executed by the air conditioning control device 40 according to the present embodiment.
  • step S110 when it is determined in step S110 that the A / C switch is on (S110: YES), the process proceeds to step S160, and the dew point temperature Tdew calculated in step S100 is set to 0 ° C. or higher in advance. Based on the fixed threshold value (reference threshold value) Th, whether or not the blown air is dehumidified in the indoor evaporator 17 is determined. More specifically, in step S160, it is determined whether or not the dew point temperature Tdew is higher than a fixed threshold Th as a reference threshold.
  • step S160 executed by the air conditioning control device 40 constitutes a determination unit that determines whether or not the dew point temperature Tdew of the blown air flowing into the indoor evaporator 17 is equal to or lower than a reference threshold value. ing.
  • the fixed threshold Th is set to a value that makes it difficult to dehumidify the blown air in the indoor evaporator 17 based on experiments, simulations, and the like.
  • This fixed threshold Th is set to, for example, the minimum temperature ⁇ (for example, 1 ° C.) of the target refrigerant evaporation temperature TEO defined for preventing frost formation in the indoor evaporator 17.
  • step S160 If it is determined in step S160 that the dew point temperature Tdew is higher than the fixed threshold Th (S160: YES), the process proceeds to step S140, and the control process of the dehumidifying heating operation mode (heating operation mode with dehumidification) is performed. Execute. In addition, about the determination process of the target refrigerant
  • step S160 when it is determined in step S160 that the dew point temperature Tdew is equal to or lower than the fixed threshold Th (S160: NO), the process proceeds to step S150, and the control process of the normal heating operation mode (heating operation mode without dehumidification) is executed. To do.
  • the basic content of the control process of a dehumidification heating operation mode and the control process of a normal heating operation mode is the same as that of 1st, 2nd embodiment, the description is abbreviate
  • step S160 since the determination process for comparing the dew point temperature Tdew with the predetermined fixed threshold Th is performed in step S160, the control process of the air conditioning control device 40 can be simplified. Become.
  • the target refrigerant evaporation temperature TEO is determined so as to decrease according to the decrease in the outside air temperature Tam.
  • the present invention is not limited to this, and the target refrigerant evaporation temperature TEO may be determined based on the air-conditioning heat load in the vehicle interior other than the outside air temperature and the required mass.
  • the target refrigerant evaporation temperature TEO may be determined according to the introduction ratio of the inside air to the outside air to the indoor evaporator 17 in addition to the outside temperature Tam. .
  • step S120 when the inside air circulation mode REC in which the introduction ratio of the inside air to the outside air to the indoor evaporator 17 is the highest is selected as the inlet mode, the indoor evaporator is compared with the inside air circulation mode REC. It is desirable to determine the target refrigerant evaporation temperature TEO to be lower than when the inside / outside air introduction mode R / F mode or the outside air introduction mode FRS in which the introduction ratio of the inside air to the outside air is low is selected.
  • the indoor evaporator 17 can more appropriately dehumidify the blown air into the vehicle interior. Can do.
  • step S120 as shown in the control characteristic diagram of FIG. You may make it determine so that the target refrigerant
  • step S120 the target refrigerant evaporation temperature TEO calculated with reference to the control characteristic diagram of FIG. 15A and the target refrigerant evaporation temperature TEO calculated with reference to the control characteristic diagram of FIG. Of these, the one having a smaller temperature may be determined as the target refrigerant evaporation temperature TEO. According to this, the target refrigerant evaporation temperature TEO can be determined according to the dehumidifying load and the air conditioning heat load in the vehicle interior.
  • the operation mode is determined to be the cooling operation mode when the set temperature Tset in the vehicle interior is lower than the outside air temperature Tam, and the operation mode is set to the heating operation mode when the set temperature Tset in the vehicle interior is higher than the outside air temperature Tam. You may make it decide to.
  • the air conditioning control device 40 operates in the cooling operation mode, the normal heating operation mode, and the dehumidifying heating operation mode.
  • operation of the air mix door 34 is not limited to this.
  • the air mix door 34 may open both the air passage of the indoor condenser 12 or the heater core 62 and the cold air bypass passage 35. Then, the temperature of the air blown into the passenger compartment is adjusted by adjusting the air volume ratio between the air volume passing through the air passage of the indoor condenser 12 or the heater core 62 and the air volume passing through the cold air bypass passage 35. Good. Such temperature adjustment is effective in that the temperature of the blown air can be easily finely adjusted.
  • the dehumidifying heating operation mode in the dehumidifying heating operation mode, the example in which the first dehumidifying heating mode is gradually switched to the fourth dehumidifying heating mode as the target blowing temperature TAO increases is described. It is not limited to.
  • the first dehumidifying and heating mode may be continuously switched to the fourth dehumidifying and heating mode as the target blowing temperature TAO increases.
  • the throttle opening of the first expansion valve 13 may be gradually decreased and the throttle opening of the second expansion valve 16 may be gradually increased as the target blowing temperature TAO increases.
  • the operation of the compressor 11 is performed.
  • the present invention is not limited to this, although it is desirable that the refrigerant flow rate to the indoor evaporator 17 is substantially zero.
  • the refrigerant flow rate to 17 may be decreased.
  • a normal chlorofluorocarbon refrigerant is employed as the refrigerant of the refrigeration cycle 10
  • the type of refrigerant is not limited thereto.
  • a hydrocarbon refrigerant or carbon dioxide may be used.
  • the refrigeration cycle 10 may be configured as a supercritical refrigeration cycle in which the high-pressure side refrigerant pressure exceeds the critical pressure of the refrigerant.

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Abstract

暖房運転を行う際に、室内蒸発器(17)における冷媒蒸発温度を室内蒸発器(17)へ流入する送風空気の露点温度(Tdew)よりも低くすることができない場合には、冷媒の流れを迂回通路(19)に流して室内蒸発器(17)への冷媒流量をゼロとする通常暖房運転モード時の冷媒回路に切り替える。これにより、室内蒸発器(17)にて送風空気の除湿を行うことができない場合に、室内蒸発器(17)における冷媒と送風空気との不必要な熱交換を抑制可能となる。従って、車両用空調装置1におけるエネルギの無駄な消費を効果的に抑制することが可能となる。

Description

車両用空調装置 関連出願の相互参照
 本出願は、当該開示内容が参照によって本出願に組み込まれた、2011年12月9日に出願された日本特許出願2011-270129を基にしている。
 
 本開示は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルにて車室内へ送風する送風空気を冷却する車両用空調装置に関する。
 従来、特許文献1に、車室内へ送風される送風空気を冷却する冷却用熱交換器としての冷凍サイクルの蒸発器を備え、この蒸発器にて送風空気に悪臭が発生してしまうことの抑制を狙った車両用空調装置が開示されている。
 ここで、この種の悪臭の発生原因は、蒸発器にて送風空気を露点温度以下まで冷却して凝縮させてしまうと、悪臭を発生させる原因物質が蒸発器の外表面に付着してしまうことにある。さらに、送風空気の悪臭は、原因物質が付着した蒸発器の外表面が乾燥する際あるいは湿潤する際に強くなることが知られている。
 そこで、特許文献1の車両用空調装置では、蒸発器における冷媒蒸発温度が蒸発器へ流入する送風空気の露点温度よりも所定温度だけ高くあるいは低くなるように、冷凍サイクルの圧縮機の冷媒吐出能力を制御している。これにより、蒸発器の外表面の乾燥と湿潤が頻繁に繰り返されないようにして送風空気の悪臭の発生を抑制している。
国際公開第00/07836号公報
 例えば、特許文献1の車両用空調装置を用いて車室内の除湿暖房を行う際には、蒸発器における冷媒蒸発温度を蒸発器へ流入する送風空気の露点温度よりも低くし、蒸発器にて冷却された送風空気を、ヒータコア等の加熱装置にて所望の温度まで加熱できる。
 しかし、本願の発明者の検討によると、蒸発器における冷媒蒸発温度を蒸発器へ流入する送風空気の露点温度よりも低くすることができない場合がある。例えば、蒸発器の着霜防止のために蒸発器の冷媒蒸発温度に下限温度(例えば、1℃)が設定されている車両用空調装置では、蒸発器へ流入する空気の温度等の低下によって露点温度が低くなると、蒸発器における冷媒蒸発温度を蒸発器へ流入する送風空気の露点温度よりも低くすることができない。
 このため、特許文献1の車両用空調装置を用いて車室内の除湿暖房を行う際には、単に蒸発器にて送風空気を冷却した後に、加熱装置にて送風空気を加熱することがある。この場合、冷凍サイクルの稼動によって車両用空調装置のエネルギが無駄に消費されてしまう。
 本開示は上記点に鑑みて、蒸気圧縮式の冷凍サイクルにて車室内へ送風する送風空気を冷却する車両用空調装置において、エネルギの無駄な消費の抑制を図ることを目的とする。
 本開示の第1態様によると、冷媒を蒸発させる蒸発器を有する冷凍サイクルにて車室内へ送風される送風空気を冷却する車両用空調装置は、蒸発器へ流入する冷媒流量を制御する冷媒流量制御部と、蒸発器へ流入する送風空気の露点温度を検出する露点温度検出部と、露点温度検出部にて検出された露点温度が、所定の基準閾値以下となるか否かを判定する判定部と、を備える。冷媒流量制御部は、判定部で露点温度検出部にて検出された露点温度が、所定の基準閾値以下と判定された場合に、蒸発器への冷媒流量を減少させる。
 これによれば、蒸発器へ流入する送風空気の露点温度が基準閾値以下となった場合に、蒸発器への冷媒流量を減少させるので、蒸発器にて送風空気の除湿を行うことができない場合に、蒸発器における冷媒と送風空気との不必要な熱交換を抑制可能となる。従って、車両用空調装置におけるエネルギの無駄な消費を効果的に抑制することが可能となる。本開示で、冷媒流量の「減少」とは、冷媒流量をゼロとすることを含む意味である。
 本開示の第2態様によると、車両用空調装置は、蒸発器における目標冷媒蒸発温度を決定する蒸発器温度決定部をさらに備えてもよい。この場合、基準閾値は、蒸発器温度決定部にて決定された目標冷媒蒸発温度である。
 これによれば、蒸発器における冷媒蒸発温度を蒸発器へ流入する送風空気の露点温度よりも低くすることができない場合に、蒸発器への冷媒流量を減少させることができるので、蒸発器における冷媒と送風空気との不必要な熱交換をより効果的に抑制することが可能となる。
 本開示の第3態様によると、蒸発器温度決定部は、少なくとも車室内の除湿負荷に相関する物理量に基づいて目標冷媒蒸発温度を決定してもよい。
 これによれば、車室内の除湿負荷に応じて蒸発器の目標冷媒蒸発温度を決定する構成としているので、蒸発器において車室内への送風空気の除湿を適切に行うことが可能となる。「除湿負荷」とは、車室内を所望の湿度としたり、窓曇りを防止したりするために、冷凍サイクルの蒸発器で生じさせる必要のある冷熱量を意味している。
 ここで、車室外温度が低下すると、例えば、車両のフロントガラスの温度が低下して窓曇りが生じ易くなることから、窓曇りを防止するためには、蒸発器の冷媒蒸発温度を低下させる必要がある。換言すれば、車室外温度が低下すると、窓曇りを防止するためには、蒸発器で生じさせる冷熱量を増加させる必要があり、除湿負荷が増大する。
 このため、本開示の第4態様のように、蒸発器温度決定部は、車室外温度の低下に伴って、目標冷媒蒸発温度を低下させるように決定するように構成されてもよい。本開示では、「車室外温度」は、「車室内の除湿負荷に相関する物理量」の1つとしてもよい。
 また、車室内は、乗員の吐息や発汗等の影響により湿度が高くなり易いことから、蒸発器に導入される車室外空気に対する車室内空気の導入割合が増加すると、蒸発器にて送風空気から所望の除湿量を得るためには、蒸発器の冷媒蒸発温度を低下させる必要がある。換言すれば、蒸発器に導入される車室外空気に対する車室内空気の導入割合が増加すると、車室内を所望の湿度にするためには、蒸発器で生じさせる冷熱量を増加させる必要があり、除湿負荷が増大する。
 このため、本開示の第5態様のように、蒸発器温度決定部は、蒸発器に対して導入される車室外空気に対する車室内空気の導入割合の増加に応じて、目標冷媒蒸発温度を低下させるように決定するように構成されてもよい。「車室外空気に対する車室内空気の導入割合」は、「車室内の除湿負荷に相関する物理量」の1つとしてもよい。
 ここで、目標冷媒蒸発温度が0℃よりも低い値に設定されると、蒸発器の表面に着霜(フロスト)が生じ易くなり、着霜により蒸発器にて送風空気と冷媒との熱交換が阻害される場合がある。
 このため、本開示の第6態様のように、蒸発器温度決定部は、目標冷媒蒸発温度を0℃以上の値に決定するように構成されてもよい。
 また、本開示の第7態様のように、基準閾値は、予め定められた固定閾値としてもよい。
 また、本開示の第8態様のように、冷凍サイクルは、蒸発器を迂回して冷媒を流す迂回通路、および蒸発器側へ冷媒を流す冷媒回路と迂回通路側へ冷媒を流す冷媒回路とを切り替える冷媒回路切替部を備える構成とし、判定部で露点温度検出部にて検出された露点温度が基準閾値以下と判定された場合に、冷媒流量制御部が迂回通路へ冷媒が流れるように冷媒回路切替部の作動を制御するように構成されてもよい。
 また、本開示の第9態様によると、冷凍サイクルは、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機を備える。この場合、判定部で露点温度検出部にて検出された露点温度が基準閾値以下と判定された場合に、冷媒流量制御部は圧縮機の冷媒吐出能力を低下させてもよい。
 また、本開示の第10態様のように、車両用空調装置は、蒸発器にて冷却された送風空気を加熱する加熱装置を備えてもよい。
 これによれば、蒸発器にて除湿冷却された送風空気を加熱装置にて加熱することで、車室内の除湿暖房を行うことが可能となる。
第1実施形態に係る冷凍サイクルの冷房運転モード、および除湿暖房運転モード時の冷媒回路を示す全体構成図である。 第1実施形態に係る冷凍サイクルの暖房運転モード時の冷媒回路を示す全体構成図である。 第1実施形態に係る空調制御装置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。 第1実施形態に係る空調制御装置が実行する制御処理の要部の流れを示すフローチャートである。 第1実施形態に係る外気温と目標冷媒蒸発温度との関係を規定した制御特性図である。 室内蒸発器における送風空気の除湿の可否を説明するための説明図である。 第1実施形態に係る冷凍サイクルの冷房運転モード時における冷媒の状態を示すモリエル線図である。 第1実施形態に係る冷凍サイクルの通常暖房運転モード時における冷媒の状態を示すモリエル線図である。 第1実施形態に係る冷凍サイクルの第1除湿暖房モード時における冷媒の状態を示すモリエル線図である。 第1実施形態に係る冷凍サイクルの第2除湿暖房モード時における冷媒の状態を示すモリエル線図である。 第1実施形態に係る冷凍サイクルの第3除湿暖房モード時における冷媒の状態を示すモリエル線図である。 第1実施形態に係る冷凍サイクルの第4除湿暖房モード時における冷媒の状態を示すモリエル線図である。 第2実施形態に係る車両用空調装置の全体構成図である。 第3実施形態に係る空調制御装置が実行する制御処理の要部の流れを示すフローチャートである。 他の実施形態に係る外気温等と目標冷媒蒸発温度との関係、および目標吹出温度と目標冷媒蒸発温度との関係を規定した制御特性図である。
 以下、本開示の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)
 本開示の第1実施形態について図1~図12を用いて説明する。本実施形態では、本開示の車両用空調装置1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に適用している。
 車両用空調装置1は、主たる構成要素として、車室内へ送風される送風空気を冷却、或いは加熱する機能を果たす蒸気圧縮式の冷凍サイクル(以下、単に冷凍サイクルと称する。)10、室内空調ユニット30、空調制御装置40を備えている。
 冷凍サイクル10は、図1の全体構成図に示すように、送風空気を冷却して車室内を冷房する冷房運転モード、或いは、車室内を除湿しながら暖房する除湿暖房運転モードの冷媒回路、図2の全体構成図に示すように、送風空気を加熱して車室内を暖房する暖房運転モードの冷媒回路を切替可能に構成されている。
 また、本実施形態の冷凍サイクル10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、後述する圧縮機11を循環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共にサイクルを循環している。
 冷凍サイクル10の構成機器のうち、圧縮機11は、車両のボンネット内に配置され、冷凍サイクル10において冷媒を吸入し、圧縮して吐出するものである。この圧縮機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である。圧縮機11の圧縮機構としては、具体的に、スクロール型圧縮機構、ベーン方圧縮機構、ローリングピストン型圧縮機構等の各種形式の圧縮機構を採用することができる。
 また、電動モータは、モータ駆動装置を構成するインバータ51からの電力供給によりその作動(回転数)が制御されるものである。なお、インバータ51は、空調制御装置40からの制御信号に応じて、電動モータに対するバッテリ52からの電力供給を制御するもので、インバータ51による電動モータの回転数制御によって、圧縮機11の冷媒吐出能力が変更される。従って、本実施形態では、インバータ51が圧縮機11の吐出能力変更手段を構成している。
 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、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、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、後述する室内蒸発器17を通過した送風空気を加熱する加熱装置である。
 室内凝縮器12の出口側には、第1膨張弁13の入口側が接続されている。この第1膨張弁13は、絞り開度を変更可能に構成された弁体、および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13は、絞り開度を全開した際に冷媒通路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13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るようにすることもできる。なお、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によって、その作動が制御される。
 第1膨張弁13の出口側には、室外熱交換器14の入口側が接続されている。室外熱交換器14は、その内部を流通する冷媒と送風ファン15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14は、後述する暖房運転モード時等に、冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる蒸発器として機能し、冷房運転モード時等に、冷媒を放熱させる放熱器として機能する。
 室外熱交換器14の出口側には、第2膨張弁16の入口側が接続されている。この第2膨張弁16は、絞り開度を変更可能に構成された弁体、および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16は、絞り開度を全開した際に冷媒通路を全開する全開機能、および絞り開度を全閉した際に冷媒通路を全閉する全閉機能を備えた可変絞り機構で構成されている。つまり、第2膨張弁16は、第1膨張弁13と同様に、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ようにすることもできる。なお、第2膨張弁16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。
 第2膨張弁16の出口側には、室内蒸発器17の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、冷房運転モード、および除湿暖房運転モード時等にその内部を流通する冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させることにより、室内凝縮器12を通過前の送風空気を冷却、除湿する蒸発器である。
 室内蒸発器17の出口側には、アキュムレータ18の入口側が接続されている。アキュムレータ18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18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18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、室外熱交換器14の出口側には、室外熱交換器14から流出した冷媒を第2膨張弁16、および室内蒸発器17を迂回させてアキュムレータ18の入口側へ導く迂回通路19が接続されている。
 この迂回通路19には、迂回通路19を開閉する迂回通路開閉弁20が配置されている。迂回通路開閉弁20は、迂回通路19を開閉する電磁弁であり、空調制御装置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。
 ここで、室外熱交換器14から流出した冷媒は、迂回通路開閉弁20が開き、第2膨張弁16が閉じている場合には、迂回通路19を介してアキュムレータ18へ流入する。一方、室外熱交換器14から流出した冷媒は、迂回通路開閉弁20が閉じ、第2膨張弁16が開いている場合には、第2膨張弁16を介して室内蒸発器17へ流入する。従って、本実施形態の迂回通路開閉弁20および第2膨張弁16は、室内蒸発器側へ冷媒を流す冷媒回路と迂回通路側へ冷媒を流す冷媒回路とを切り替える冷媒回路切替部を構成している。
 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、上述の室内凝縮器12、および室内蒸発器17等を収容したものである。
 ケーシング31は、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、内気の導入量と外気の導入量との導入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、後述する空調制御装置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、送風機32は、車室内へ空気を送風する送風手段として機能する。
 送風機32の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に対して、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17を通過した空気を、室内凝縮器12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。さらに、室内蒸発器17の空気流れ下流側であって、かつ、室内凝縮器12の空気流れ上流側には、室内蒸発器17通過後の空気のうち、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エアミックスドア34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。
 そして、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37a~37c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37a、乗員の足元へ空調風を吹き出すフット吹出口37b、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37cが設けられている。
 従って、エアミックスドア34は、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34は、空調制御装置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37a、フット吹出口37b、およびデフロスタ吹出口37cの送風空気流れ上流側には、フェイス吹出口37aの開口面積を調整するフェイスドア38a、フット吹出口37bの開口面積を調整するフットドア38b、およびデフロスタ吹出口37cの開口面積を調整するデフロスタドア38cが配置されている。
 これらのフェイスドア38a、フットドア38b、およびデフロスタドア38cは、吹出口モードを切り替える吹出口モード切替部を構成するものであって、リンク機構等を介して、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。空調制御装置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。
 空調制御装置40の入力側には、車室内温度(内気温)Trを検出する内気センサ、車室外温度(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17からの吹出空気温度(冷媒蒸発温度)を検出する蒸発器温度センサ、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、車室内へ吹き出す吹出空気温度を検出する吹出空気温度センサ等の種々の空調制御用のセンサ群41が接続されている。
 また、本実施形態の空調制御装置40の入力側には、室内蒸発器17に流入する送風空気の露点温度Tdewを検出するための温湿度センサ42が接続されている。なお、温湿度センサ42は、室内蒸発器17に流入する送風空気の温度および湿度を検出する温度センサおよび湿度センサで構成されている。
 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(図示略)が接続され、この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にて送風空気の冷却の可否を設定するA/Cスイッチ(エアコンスイッチ)、車室内の設定温度Tsetを設定する温度設定スイッチ等が設けられている。
 なお、空調制御装置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部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部を構成している。
 例えば、圧縮機11の電動モータおよびインバータ51を制御する構成が吐出能力制御部を構成し、第1膨張弁13を制御する構成が第1絞り制御部を構成し、第2膨張弁16を制御すると共に迂回通路開閉弁20を制御する構成が冷媒回路切替制御部を構成している。なお、空調制御装置40における吐出能力制御部および冷媒回路切替制御部といった構成は、それぞれ室内蒸発器17への流入する冷媒流量を制御する冷媒流量制御部40aとして機能する。また、空調制御装置40における温湿度センサ42の検出信号を用いて露点温度Tdewを算出する構成(露点温度算出部)は、温湿度センサ42と共に露点温度検出部40b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の作動について図3~図12を用いて説明する。図3は、本実施形態に係る空調制御装置40が実行する制御処理(メインルーチン)を示すフローチャートである。この制御処理は、車両用空調装置1の作動スイッチが投入されると所定の制御周期毎に実行される。なお、各図面のフローチャートにおける各制御ステップは、空調制御装置40が有する各種の機能実現部を構成している。
 まず、ステップS1では、起動時であるか否かが判定され、起動時であると判定された場合(S1:YES)には、ステップS2に移行し、起動時でないと判定された場合(S1:NO)には、ステップS2をスキップしてステップS3に移行する。
 ステップS2では、各種フラグやタイマ等の初期化、および上述した各種電動アクチュエータの初期位置合わせ等のイニシャライズ(初期化処理)が行われて、ステップS3に移行する。
 ステップS3では、空調制御に用いられる車両環境状態の信号、操作パネルの操作信号を読み込んで、ステップS4に移行する。なお、ステップS3では、車両環境状態の信号として、上述の空調制御用のセンサ群41、および温湿度センサ42の検出信号が読み込まれると共に、操作パネルの操作信号として、車室内温度設定スイッチにて設定された車室内の設定温度Tsetにて選択された運転モード、A/Cスイッチのオンオフ状態等が読み込まれる。
 続いてステップS4では、各種吹出口37a~37cを介して車室内へ吹き出される送風空気の目標吹出温度TAOを算出してステップS5に移行する。なお、本実施形態の目標吹出温度TAOは、車室内の設定温度Tset、内気センサにて検出された内気温Tr、外気センサにて検出された外気温Tam、日射センサにて検出された日射量Tsを用いて算出される。
 ステップS5では、送風機32の送風能力(送風量)を決定してステップS6に移行する。具体的には、ステップS5では、ステップS4で算出した目標吹出温度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(制御特性)を参照して、送風機32の送風量に対応する電動モータに印加するブロワモータ電圧を決定する。
 より詳しくは、本実施形態では、目標吹出温度TAOの極低温域、および極高温域でブロワモータ電圧を最大値付近の高電圧とし、送風機32の送風量を最大風量付近に制御する。また、目標吹出温度TAOが極低温域から中間温度域に向かって上昇すると、目標吹出温度TAOの上昇に応じてブロワモータ電圧を減少させて、送風機32の送風量を減少させる。
 さらに、目標吹出温度TAOが極高温域から中間温度域に向かって低下すると、目標吹出温度TAOの低下に応じてブロワモータ電圧を減少させて送風機32の送風量を減少させる。目標吹出温度TAOが所定の中間温度域内に入ると、ブロワモータ電圧を最小値にして送風機32の送風量を最小値にする。
 続いて、ステップS6では、吹出口モードが決定されてステップS7に移行する。ステップS6では、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(制御特性)を参照して、吹出口モードを決定する。本実施形態では、TAOが低温域から高温域へと上昇するに伴って、吹出口モードをフェイスモード→バイレベルモード→フットモードへと順次切り替える。
 ステップS7では、吸込口モード、すなわち、内外気切替装置33の切替状態が決定されて、ステップS8に移行する。ステップS7では、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(制御特性)を参照して、吸込口モードを決定する。
 本実施形態では、車室外空気(外気)を導入する外気導入モードFRSが優先的に選択され、例えば、目標吹出温度TAOが極低温域等となった際に、外気および内気それぞれを導入する内外気導入モードR/Fや内気を導入する内気循環モードRECへと順次切り替える。なお、本実施形態におけるステップS7は、室内蒸発器17に導入する外気に対する内気の導入割合を決定する処理と捉えることができる。
 ステップS8では、目標吹出温度TAOおよびA/Cスイッチの操作信号(オンオフ状態)に基づいて、運転モードを決定する。例えば、目標吹出温度TAOが所定温度以下、かつ、A/Cスイッチがオンされている際に、ステップS9に移行して、冷房運転モードの制御処理が実行される。なお、冷房運転モードの制御処理については後述する。
 一方、暖房運転モードが選択されている際には、ステップS10に移行し、暖房運転モードの制御処理が実行される。この暖房運転モードの制御処理では、室内蒸発器17にて送風空気の除湿を行う除湿暖房運転モード(除湿有り暖房運転モード)、および室内蒸発器17にて送風空気の除湿を行わない通常暖房運転モード(除湿無し暖房運転モード)のいずれかに決定した後、各運転モードの制御処理が実行される。なお、本実施形態の通常暖房運転モード(除湿無し暖房運転モード)には、冷凍サイクル10の迂回通路開閉弁20が開放され、第2膨張弁16が閉鎖されることで、室内蒸発器17へ冷媒が流入しない冷媒回路に切り替わるようになっている。
 ここで、ステップS10における除湿暖房運転モード、および送風空気の除湿を行わない通常暖房運転モードを決定する制御処理について図4を用いて説明する。図4は、本実施形態に係る空調制御装置40が実行する制御処理の要部(サブルーチン)の流れを示すフローチャートである。
 まず、ステップS100では、ステップS3で読み込んだ温湿度センサ42の検出信号、すなわち、室内蒸発器17に流入する送風空気の温度および湿度を用いて、室内蒸発器17に流入する送風空気の露点温度Tdewを算出して、ステップS110に移行する。
 ステップS110では、ステップS3で読み込んだ操作パネルの操作信号に基づいて、A/Cスイッチがオンされているか否かを判定する。この結果、A/Cスイッチがオンと判定された場合(S110:YES)には、ステップS120に移行し、室内蒸発器17の目標冷媒蒸発温度TEOを決定し、ステップS130に移行する。
 ところで、外気温Tamが低下すると、車両のフロントガラス等に窓曇りが生じ易くなることから、窓曇りの防止を図るためには、室内蒸発器17の冷媒蒸発温度を低下させる必要がある。この場合、室内蒸発器17で生じさせる冷熱量を増加させることになり、除湿負荷が増大する。
 このため、ステップS120では、ステップS3にて読み込まれた外気センサの検出信号(外気温)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(制御特性)を参照して暖房運転モード時の目標冷媒蒸発温度TEOを決定する。基本的には、本実施形態では、外気温の低下に伴って、目標冷媒蒸発温度TEOを低下させるように決定する。なお、本実施形態では、空調制御装置40が実行するステップS120の処理が、目標冷媒蒸発温度TEOを決定する蒸発器温度決定部を構成している。
 図5は、本実施形態に係る外気温Tamと目標冷媒蒸発温度TEOとの関係を規定した制御特性図である。図5に示すように、本実施形態では、外気温Tamが所定の基準外気温度以下、つまり、外気が中間温度域から低温域に低下した際には、外気温Tamの低下に応じて目標冷媒蒸発温度TEOを低下させるように決定する。また、外気温Tamが極低温域となると、室内蒸発器17の着霜を防止するために、着霜温度(0℃)以上に規定された最小温度α(本実施形態では1℃)に目標冷媒蒸発温度TEOを決定する。
 一方、本実施形態では、外気温Tamが基準外気温度より高くなっている際には、中間温度域の範囲で、目標冷媒蒸発温度TEOを最大値に決定し、中間温度域から高温域に向かって上昇すると、外気温Tamの上昇に応じて目標冷媒蒸発温度TEOを低下させるように決定する。なお、暖房運転モードが選択されるのは、外気温Tamが低い状態が多いことから、基本的に暖房運転モード時には、図5における制御マップにおける外気温Tamが基準外気温度以下の領域が参照される。
 続いてステップS130では、ステップS110で算出した露点温度Tdew、およびステップS120で決定した目標冷媒蒸発温度TEOに基づいて、室内蒸発器17における送風空気の除湿の可否を判定する。具体的には、ステップS130では、露点温度Tdewが基準閾値としての目標冷媒蒸発温度TEOよりも高いか否かを判定する。なお、本実施形態では、空調制御装置40が実行するステップS130の処理が、室内蒸発器17に流入する送風空気の露点温度Tdewが基準閾値以下であるか否かを判定する判定部を構成している。
 ここで、図6は、室内蒸発器17における送風空気の除湿の可否を説明するための説明図である。露点温度Tdewが目標冷媒蒸発温度TEOよりも高くなる際には、図6(a)に示すように、室内蒸発器17に流入する空気が、露点温度Tdew以下の目標冷媒蒸発温度TEO付近に除湿冷却された後、室内凝縮器12にて所望の温度まで加熱される。図6(a)、(b)において、TE(AIR)は、室内蒸発器17の入口側の空気温度を示す。
 一方、露点温度Tdewが目標冷媒蒸発温度TEO以下となる際には、図6(b)に示すように、室内蒸発器17に流入する空気が、露点温度Tdewよりも高い温度の目標冷媒蒸発温度TEO付近に冷却され、室内凝縮器12にて所望の温度まで加熱される。つまり、露点温度Tdewが目標冷媒蒸発温度TEO以下となる際には、室内蒸発器17にて送風空気の除湿を行うことができず、室内蒸発器17にて送風空気を単に冷却することとなり、車両用空調装置1のエネルギが無駄に消費されてしまう。
 それ故、ステップS130にて露点温度Tdewが目標冷媒蒸発温度TEOよりも高いと判定された場合(S130:YES)には、ステップS140に移行して、除湿暖房運転モード(除湿有り暖房運転モード)の制御処理を実行する。なお、除湿暖房運転モードの制御処理の詳細については後述する。
 一方、ステップS130にて露点温度Tdewが目標冷媒蒸発温度TEO以下と判定された場合(S130:NO)には、ステップS150に移行して、通常暖房運転モード(除湿無し暖房運転モード)の制御処理を実行する。
 また、ステップS110にてA/Cスイッチがオフと判定された場合(S110:NO)には、ステップS150に移行して、室内蒸発器17へ冷媒を流入させない通常暖房運転モード(除湿無し暖房運転モード)の制御処理が実行される。
 図3に戻り、ステップS9およびステップ10にて運転モードを決定した後、ステップS11に移行して、上述のステップS5~S10にて決定された制御状態が得られるように、空調制御装置40の出力側に接続された各種制御対象機器に対して、制御信号および制御電圧を出力する。
 以上のように、図3に示すメインルーチンでは、各種信号の読み込み→目標吹出温度TAOの算出→各種制御対象機器の制御状態の決定→各種制御対象機器への制御信号および制御電圧の出力が行われる。
 次に、ステップS9、S140、S150にて実行される各運転モードの詳細について説明する。
(A)冷房運転モード
 まず、図3のステップS9にて実行される冷房運転モードについて図7を用いて説明する。図7は、本実施形態に係る冷凍サイクル10の冷房運転モード時における冷媒の状態を示すモリエル線図である。
 冷房運転モードでは、空調制御装置40が、迂回通路開閉弁20を閉弁状態とすると共に、第1膨張弁13を全開状態とし、さらに、第2膨張弁16を減圧作用を発揮する絞り状態とする。
 これにより、図3のステップS11にて、各制御対象機器に制御信号や制御電圧が出力されると、冷凍サイクル10は、図1の太線矢印で示すように冷媒が流れる冷媒回路に切り替えられる。この冷媒回路の構成で、図3のステップS4で算出された目標吹出温度TAOおよびセンサ群41の検出信号に基づいて、空調制御装置40の出力側に接続された各種空調制御機器の作動状態を決定する。
 例えば、圧縮機11の冷媒吐出能力、すなわち、圧縮機11の電動モータ制御するインバータ51へ出力される制御信号については、次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の目標冷媒蒸発温度TEOを決定する。この目標冷媒蒸発温度TEOは、室内蒸発器17の着霜を防止するため、着霜温度(0℃)よりも高い所定温度(本実施形態では1℃)以上となるように決定される。
 そして、この目標冷媒蒸発温度TEOと蒸発器温度センサにて検出された室内蒸発器17の冷媒蒸発温度との偏差に基づいて、フィードバック制御手法により室内蒸発器17からの冷媒蒸発温度が目標冷媒蒸発温度TEOに近づくように、圧縮機11の冷媒吐出能力が決定される。
 また、第2膨張弁16へ出力される制御信号については、第2膨張弁16に流入する冷媒の過冷却度が、COPを略最大値に近づくように予め決定さ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34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34が室内凝縮器12の空気通路を閉塞し、室内蒸発器17通過後の送風空気の全風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、冷房運転モード時の冷凍サイクル10では、図7に示すモリエル線図で示すように、圧縮機11から吐出された高圧冷媒(図7のa1点)が室内凝縮器12に流入する。この際、エアミックスドア34が室内凝縮器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膨張弁13に流入する。この際、第1膨張弁13が全開状態となっているので、室内凝縮器12から流出した冷媒は、第1膨張弁13にて減圧されることなく、室外熱交換器14に流入する。そして、室外熱交換器14に流入した冷媒は、室外熱交換器14にて送風ファン15から送風された外気へ放熱する(図7のa1点→a2点)。
 室外熱交換器14から流出した冷媒は、第2膨張弁16へ流入して、第2膨張弁16にて低圧冷媒となるまで減圧膨張される(図7のa2点→a3点)。第2膨張弁16にて減圧された低圧冷媒は、室内蒸発器17に流入し、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(図7のa3点→a4点)。
 室内蒸発器17から流出した冷媒は、アキュムレータ18へ流入して気液分離される。そして、アキュムレータ18にて分離された気相冷媒が圧縮機11の吸入側(図7のa5点)から吸入されて再び圧縮機11にて圧縮される(図7のa5点→a1点)。なお、アキュムレータ18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18の内部に蓄えられる。
 なお、図7においてa4点とa5点が異なっている理由は、アキュムレータ18から圧縮機11の吸入側に至る冷媒配管を流通する気相冷媒に圧力損失が生ずるからである。従って、理想的なサイクルでは、a4点とa5点とが一致していることが望ましい。このことは、以下のモリエル線図においても同様である。
 以上の如く、冷房運転モードでは、エアミックスドア34にて室内凝縮器12の空気通路を閉塞しているので、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。
(B)通常暖房運転モード(除湿無し暖房運転)
 次に、ステップS150にて実行される通常暖房運転モードについて図8を用いて説明する。図8は、本実施形態に係る冷凍サイクル10の通常暖房運転モード時における冷媒の状態を示すモリエル線図である。
 通常暖房運転モードでは、空調制御装置40が、迂回通路開閉弁20を開弁状態とすると共に、第1膨張弁13を減圧作用を発揮する絞り状態とし、さらに、第2膨張弁16を閉弁状態とする。
 これにより、図3のステップS11にて、各制御対象機器に制御信号や制御電圧が出力されると、冷凍サイクル10は、図2の太線矢印で示すように冷媒が流れる冷媒回路に切り替えられる。この冷媒回路の構成で、図3のステップS4で算出された目標吹出温度TAOおよびセンサ群41の検出信号等に基づいて、空調制御装置40の出力側に接続された各種空調制御機器の作動状態を決定する。
 例えば、圧縮機11の冷媒吐出能力については、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の目標凝縮器温度TCOを決定する。
 そして、この目標凝縮器温度TCOと吐出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凝縮器12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の冷媒吐出能力が決定される。
 また、第1膨張弁13へ出力される制御信号については、第1膨張弁13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。
 また、エアミックスドア34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34が冷風バイパス通路35を閉塞し、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の空気通路を通過するように決定される。
 従って、通常暖房運転モード時の冷凍サイクル10では、圧縮機11から吐出された高圧冷媒(図8のb1点)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17を通過した送風空気と熱交換して放熱する(図8のb1点→b2点)。これにより、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膨張弁13に流入し、第1膨張弁13にて低圧冷媒となるまで減圧膨張される(図8のb2点→b3点)。そして、第1膨張弁13にて減圧された低圧冷媒は、室外熱交換器14に流入して、送風ファン15から送風された外気から吸熱する(図8のb3点→b4点)。室外熱交換器14から流出した冷媒は、迂回通路19を介して、アキュムレータ18へ流入して気液分離される。そして、アキュムレータ18にて分離された気相冷媒が圧縮機11の吸入側(図8のb5点)から吸入されて再び圧縮機11にて圧縮される。
 以上の如く、暖房運転モードでは、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送風空気に放熱させて、加熱された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。なお、通常暖房運転モードでは、迂回通路開閉弁20を開弁状態とし、第2膨張弁16を全閉状態としているので、室内蒸発器17に冷媒が流入しない。このため、送風機32から送風された送風空気は、室内蒸発器17にて冷却されることなく、室内凝縮器12へ流入する。
(C)除湿暖房運転モード(除湿有り暖房運転)
 次に、ステップS140にて実行される除湿暖房運転モードについて図8~図11を用いて説明する。この除湿暖房運転モードでは、空調制御装置40が迂回通路開閉弁20を閉弁状態とすると共に、第1、第2膨張弁13、16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10は、冷房運転モードと同様に、図1の太線矢印に示すように冷媒が流れる冷媒回路に切り替えられる。なお、除湿暖房運転モードでは、冷媒流れに対して室外熱交換器14と室内蒸発器17とが直列に接続される。
 この冷媒回路の構成で、空調制御装置40が、目標吹出温度TAO、センサ群の検出信号等に基づいて、空調制御装置40の出力側に接続された各種空調制御機器の作動状態(各種空調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の冷媒吐出能力については、次のように決定される。まず、図4のステップS120で決定された目標冷媒蒸発温度TEOと蒸発器温度センサにて検出された室内蒸発器17の冷媒蒸発温度との偏差に基づいて、フィードバック制御手法により室内蒸発器17の冷媒蒸発温度が目標冷媒蒸発温度TEOに近づくように、圧縮機11の冷媒吐出能力が決定される。
 また、エアミックスドア34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34が冷風バイパス通路35を閉塞し、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13および第2膨張弁16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に応じて変更している。具体的には、空調制御装置40は、目標吹出温度TAOの上昇に伴って、第1膨張弁13における減圧量を増加させると共に、第2膨張弁16における減圧量を減少させる。これにより、本実施形態の除湿暖房運転モードでは、第1除湿暖房モードから第4除湿暖房モードの4段階のモードを実行する。
(C-1)第1除湿暖房モード
 まず、第1除湿暖房モードについて図9を用いて説明する。図9は、本実施形態に係る冷凍サイクル10の第1除湿暖房モード時における冷媒の状態を示すモリエル線図である。
 第1除湿暖房モードでは、第1膨張弁13を全開状態とし、第2膨張弁16を絞り状態とする。従って、サイクル構成(冷媒回路)については、冷房運転モードと全く同じ冷媒回路となるものの、エアミックスドア34が室内凝縮器12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9のモリエル線図に示すように変化する。
 すなわち、図9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9のc1点→c2点)。これにより、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膨張弁13に流入する。この際、第1膨張弁13が全開状態とされているので、室内凝縮器12から流出した冷媒は、第1膨張弁13にて減圧されることなく、室外熱交換器14に流入する。そして、室外熱交換器14に流入した冷媒は、室外熱交換器14にて送風ファン15から送風された外気へ放熱する(図9のc2点→c3点)。
 室外熱交換器14から流出した冷媒は、第2膨張弁16へ流入して、第2膨張弁16にて低圧冷媒となるまで減圧膨張される(図9のc3点→c4点)。第2膨張弁16にて減圧された低圧冷媒は、室内蒸発器17に流入し、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9のc4点→c5点)。これにより、送風空気が除湿冷却される。そして、室内蒸発器17から流出した冷媒は、冷房運転モードと同様に、アキュムレータ18→圧縮機11の吸入側(図9のc6点)へと流れて再び圧縮機11にて圧縮される(図9のc6点→c1点)。
 以上の如く、第1除湿暖房モード時には、室内蒸発器17にて冷却され除湿された送風空気を、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除湿暖房モード
 続いて、第2除湿暖房モードについて図10を用いて説明する。図10は、本実施形態に係る冷凍サイクル10の第2除湿暖房モード時における冷媒の状態を示すモリエル線図である。
 第2除湿暖房モードは、目標吹出温度TAOが第1基準温度より高く、かつ、予め定めた第2基準温度以下となった場合に実行される。第2除湿暖房モードでは、第1膨張弁13を絞り状態とし、第2膨張弁16の絞り開度を第1除湿暖房モード時よりも増加させた絞り状態とする。従って、第2除湿暖房モードでは、サイクルを循環する冷媒の状態が図10のモリエル線図に示すように変化する。
 すなわち、図10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10のd1点→d2点)。これにより、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膨張弁13に流入し、中間圧冷媒となるまで減圧される(図10のd2点→d3点)。そして、第1膨張弁13にて減圧された中間圧冷媒は、室外熱交換器14に流入して、送風ファン15から送風された外気へ放熱する(図10のd3点→d4点)。
 室外熱交換器14から流出した冷媒は、第2膨張弁16へ流入して、第2膨張弁16にて低圧冷媒となるまで減圧膨張される(図10のd4点→d5点)。第2膨張弁16にて減圧された低圧冷媒は、室内蒸発器17に流入し、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10のd5点→d6点)。これにより、送風空気が除湿冷却される。そして、室内蒸発器17から流出した冷媒は、冷房運転モードと同様に、アキュムレータ18→圧縮機11の吸入側(図10のd7点)へと流れて再び圧縮機11にて圧縮される(図10のd7点→d1点)。
 以上の如く、第2除湿暖房モード時には、第1除湿暖房モードと同様に、室内蒸発器17にて冷却され除湿された送風空気を、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除湿暖房モードでは、第1膨張弁13を絞り状態としているので、第1除湿暖房モードに対して、室外熱交換器14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14における冷媒の温度と外気温Tamとの温度差を縮小して、室外熱交換器14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、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るので、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除湿暖房モード
 続いて、第3除湿暖房モードについて図11を用いて説明する。図11は、本実施形態に係る冷凍サイクル10の第3除湿暖房モード時における冷媒の状態を示すモリエル線図である。
 第3除湿暖房モードは、目標吹出温度TAOが第2基準温度より高く、かつ、予め定めた第3基準温度以下となった場合に実行される。第3除湿暖房モードでは、第1膨張弁13の絞り開度を第2除湿暖房モード時よりも減少させた絞り状態とし、第2膨張弁16の絞り開度を第2除湿暖房モード時よりも増加させた絞り状態とする。従って、第3除湿暖房モードでは、サイクルを循環する冷媒の状態が、図11のモリエル線図に示すように変化する。
 すなわち、図11に示すように、圧縮機11から吐出された高圧冷媒(図11のe1点)は、室内凝縮器12へ流入して、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11のe1点→e2点)。これにより、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膨張弁13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11のe2点→e3点)。そして、第1膨張弁13にて減圧された中間圧冷媒は、室外熱交換器14に流入して、送風ファン15から送風された外気から吸熱する(図11のe3点→e4点)。
 室外熱交換器14から流出した冷媒は、第2膨張弁16へ流入して、第2膨張弁16にて低圧冷媒となるまで減圧膨張される(図11のe4点→e5点)。第2膨張弁16にて減圧された低圧冷媒は、室内蒸発器17に流入し、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11のe5点→e6点)。これにより、送風空気が除湿冷却される。そして、室内蒸発器17から流出した冷媒は、冷房運転モードと同様に、アキュムレータ18→圧縮機11の吸入側(図11のe7点)へと流れて再び圧縮機11にて圧縮される(図11のe7点→e1点)。
 以上の如く、第3除湿暖房モード時には、第1、第2除湿暖房モードと同様に、室内蒸発器17にて冷却され除湿された送風空気を、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除湿暖房モードでは、第1膨張弁13の絞り開度を減少させることによって、室外熱交換器14を吸熱器(蒸発器)として機能させることができる。この結果、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るので、第2除湿暖房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除湿暖房モード
 続いて、第4除湿暖房モードについて図12を用いて説明する。図12は、本実施形態に係る冷凍サイクル10の第4除湿暖房モード時における冷媒の状態を示すモリエル線図である。
 第4除湿暖房モードは、目標吹出温度TAOが第3基準温度より高くなった場合に実行される。第4除湿暖房モードでは、第1膨張弁13の絞り開度を第3除湿暖房モード時よりも減少させた絞り状態とし、第2膨張弁16を全開状態とする。従って、第4除湿暖房モードでは、サイクルを循環する冷媒の状態が図12のモリエル線図に示すように変化する。
 すなわち、図12に示すように、圧縮機11から吐出された高圧冷媒(f1点)は、室内凝縮器12へ流入して、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12のf1点→f2点)。これにより、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膨張弁13に流入し、低圧冷媒となるまで減圧される(図12のf2点→f3点)。そして、第1膨張弁13にて減圧された低圧冷媒は、室外熱交換器14に流入して、送風ファン15から送風された外気から吸熱する(図12のf3点→f4点)。
 室外熱交換器14から流出した冷媒は、第2膨張弁16へ流入する。この際、第2膨張弁16を全開状態としているので、室外熱交換器14から流出した冷媒は、第2膨張弁16にて減圧されることなく、室内蒸発器17に流入する。
 室内蒸発器17に流入した低圧冷媒は、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12のf4点→f5点)。これにより、送風空気が除湿冷却される。そして、室内蒸発器17から流出した冷媒は、冷房運転モードと同様に、アキュムレータ18→圧縮機11の吸入側(図12のf6点)へと流れて再び圧縮機11にて圧縮される(図12のf6点→f1点)。
 以上の如く、第4除湿暖房モード時には、第1~第3除湿暖房モードと同様に、室内蒸発器17にて冷却され除湿された送風空気を、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除湿暖房モードでは、第3除湿暖房モードと同様に、室外熱交換器14を吸熱器(蒸発器)として機能させることができる。さらに、第4除湿暖房モードでは、第3除湿暖房モードよりも第1膨張弁13の絞り開度を減少させているので、第3除湿暖房モードに対して、室外熱交換器14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14における冷媒の温度と外気温との温度差を拡大して、室外熱交換器14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、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るので、第3除湿暖房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、除湿暖房運転モードでは、目標吹出温度TAOに応じて第1膨張弁13、第2膨張弁16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を低温域から高温域までの広範囲にわたって温度調整することができる。
 以上説明した本実施形態では、暖房運転を行う際に、室内蒸発器17の冷媒蒸発温度を室内蒸発器17へ流入する送風空気の露点温度Tdewよりも低くすることができない場合に、冷媒の流れを迂回通路19側に流して室内蒸発器17への冷媒流量をゼロとする通常暖房運転モード時の冷媒回路に切り替える構成としている。
 これによれば、室内蒸発器17にて送風空気の除湿を行うことができない場合に、室内蒸発器17における冷媒と送風空気との不必要な熱交換を抑制可能となる。従って、車両用空調装置1におけるエネルギの無駄な消費を効果的に抑制することが可能となる。
 また、本実施形態では、室内蒸発器17の目標冷媒蒸発温度TEOを車室内の除湿負荷に相関する物理量である外気温Tamに応じて決定する構成としている。これにより、室内蒸発器17における冷媒蒸発温度を室内蒸発器17へ流入する送風空気の露点温度Tdewよりも低くすることができる場合に、室内蒸発器17において車室内への送風空気の除湿を適切に行うことができる。
 (第2実施形態)
 次に、本開示の第2実施形態について図13に基づいて説明する。本実施形態では、図13の全体構成図に示すように、第1実施形態に対して冷凍サイクル10、室内空調ユニット30の構成を変更した例を説明する。なお、図13は、本実施形態に係る車両用空調装置1の全体構成図である。
 まず、本実施形態の冷凍サイクル10について説明する。本実施形態の冷凍サイクル10では、第1実施形態の室内凝縮器12、第1膨張弁13、迂回通路19、迂回通路開閉弁20が廃止されている。
 具体的には、本実施形態の冷凍サイクル10は、圧縮機11の吐出口側に室外熱交換器14の入口側が接続されると共に、室外熱交換器14の出口側に第2膨張弁16の入口側が接続されている。さらに、第2膨張弁16の出口側に室内蒸発器17が接続され、室内蒸発器17の出口側がアキュムレータ18を介して圧縮機11の吸入側に接続されている。
 続いて、室内空調ユニット30について説明すると、本実施形態の室内空調ユニット30には、ケーシング31内のうち、第1実施形態の室内凝縮器12が配置されていた位置、つまり、室内蒸発器17の空気流れ下流側にヒータコア62が配置されている。
 ヒータコア62は、外部熱源を構成するエンジン(内燃機関)61を冷却するためのエンジン冷却水と、室内蒸発器17通過後の空気とを熱交換させて、室内蒸発器17通過後の空気を加熱する加熱装置である。なお、ヒータコア62は、エンジン冷却水が循環する冷却水循環回路60に接続されており、冷却水循環回路60に設けられた冷却水ポンプ63の作動によりエンジン冷却水が流入するように構成されている。
 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。本実施形態では、空調制御装置40が実行する制御処理のうち、図3のステップS9、および図4のステップS140、S150で実行される各運転モードに係る制御処理が第1実施形態と異なっており、メインルーチン等に係る制御処理は、第1実施形態と同様であるため、主に第1実施形態と異なる各運転モードに係る制御処理について説明する。
 まず、本実施形態の冷房運転モードについて説明すると、冷房運転モードでは、空調制御装置40が、目標吹出温度TAOおよびセンサ群41の検出信号に基づいて、空調制御装置40の出力側に接続された各種空調制御機器の作動状態を決定する。
 例えば、エアミックスドア34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34がヒータコア62の空気通路を閉塞し、室内蒸発器17通過後の送風空気の全風量が冷風バイパス通路35を通過するように決定される。なお、圧縮機11の冷媒吐出能力や第2膨張弁16へ出力される制御信号については、第1実施形態の冷房運転モードと同様に決定される。
 従って、冷房運転モード時の冷凍サイクル10では、圧縮機11から吐出された高圧冷媒が室外熱交換器14に流入し、室外熱交換器14に流入した冷媒は、室外熱交換器14にて送風ファン15から送風された外気へ放熱する。そして、室外熱交換器14から流出した冷媒は、第2膨張弁16へ流入して、第2膨張弁16にて低圧冷媒となるまで減圧膨張される。
 第2膨張弁16にて減圧された低圧冷媒は、室内蒸発器17に流入し、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。なお、冷房運転モードでは、エアミックスドア34にてヒータコア62の空気通路を閉塞しているので、室内蒸発器17通過後の空気は、ヒータコア62で加熱されることなく、車室内へ吹き出される。
 室内蒸発器17から流出した冷媒は、アキュムレータ18へ流入して気液分離される。そして、アキュムレータ18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。
 以上の如く、冷房運転モードでは、エアミックスドア34にてヒータコア62の空気通路を閉塞しているので、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。
 続いて、本実施形態の通常暖房運転モードについて説明すると、通常暖房運転モードでは、空調制御装置40が、目標吹出温度TAOおよびセンサ群41の検出信号に基づいて、空調制御装置40の出力側に接続された各種空調制御機器の作動状態を決定する。
 例えば、圧縮機11の冷媒吐出能力については、最小能力、すなわち、圧縮機11の作動が停止状態となるように決定する。これにより、冷凍サイクル10の作動が実質的に停止状態となり、室内蒸発器17に流入する冷媒が略ゼロとなる。
 また、エアミックスドア34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34が冷風バイパス通路35を閉塞し、室内蒸発器17通過後の送風空気の全流量がヒータコア62の空気通路を通過するように決定される。これにより、通常暖房運転モード時には、送風機32から送風された送風空気が室内蒸発器17で冷却されることなく、ヒータコア62に流入して加熱される。
 以上の如く、通常暖房運転モードでは、冷凍サイクル10の作動を停止状態とし、エアミックスドア34にて冷風バイパス通路35を閉塞しているので、送風機32から送風された送風空気を室内蒸発器17で冷却することなく、ヒータコア62にて所望の温度に加熱して車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の暖房を実現することができる。
 続いて、本実施形態の除湿暖房運転モードについて説明すると、除湿暖房運転モードでは、空調制御装置40が、目標吹出温度TAOおよびセンサ群41の検出信号等に基づいて、空調制御装置40の出力側に接続された各種空調制御機器の作動状態を決定する。
 例えば、第2膨張弁16へ出力される制御信号については、第2膨張弁16に流入する冷媒の過冷却度が、COPを略最大値に近づくように予め決定さ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34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34が冷風バイパス通路35を閉塞し、室内蒸発器17通過後の送風空気の全流量がヒータコア62の空気通路を通過するように決定される。
 従って、除湿暖房運転モード時の冷凍サイクル10では、圧縮機11から吐出された高圧冷媒が室外熱交換器14に流入し、室外熱交換器14に流入した冷媒は、室外熱交換器14にて送風ファン15から送風された外気へ放熱する。そして、室外熱交換器14から流出した冷媒は、第2膨張弁16へ流入して、第2膨張弁16にて低圧冷媒となるまで減圧膨張される。
 第2膨張弁16にて減圧された低圧冷媒は、室内蒸発器17に流入し、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、送風空気が除湿冷却される。なお、除湿暖房運転モードでは、エアミックスドア34にて冷風バイパス通路35を閉塞しているので、室内蒸発器17通過後の空気は、ヒータコア62に流入して加熱されて、車室内へ吹き出される。
 室内蒸発器17から流出した冷媒は、アキュムレータ18へ流入して気液分離される。そして、アキュムレータ18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。
 以上の如く、除湿暖房運転モードでは、エアミックスドア34にてエアミックスドア34が冷風バイパス通路35を閉塞し、室内蒸発器17通過後の送風空気の全流量がヒータコア62の空気通路を通過するので、室内蒸発器17にて除湿冷却された送風空気をヒータコア62で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。
 以上説明した本実施形態では、暖房運転を行う際に、室内蒸発器17における冷媒蒸発温度を室内蒸発器17へ流入する送風空気の露点温度Tdewよりも低くすることができない場合には、圧縮機11の作動を停止状態として、室内蒸発器17への冷媒流量を略ゼロとする通常暖房運転モードに決定する構成としている。
 これによっても、第1実施形態と同様に、室内蒸発器17にて送風空気の除湿を行うことができない場合に、室内蒸発器17における冷媒と送風空気との不必要な熱交換を抑制可能となるので、車両用空調装置1におけるエネルギの無駄な消費を効果的に抑制することができる。
 なお、本実施形態では、冷凍サイクル10としてアキュムレータ18を備えるサイクル構成(アキュムレータサイクル)とする例を説明したが、これに限定されない。例えば、アキュムレータ18を廃止し、室外熱交換器14の出口側等に冷媒を気液分離するレシーバを備えるサイクル構成(レシーバサイクルやサブクールサイクル)としてもよい。
 (第3実施形態)
 次に、本開示の第3実施形態について図14に基づいて説明する。図14は、本実施形態に係る空調制御装置40が実行する制御処理の要部の流れを示すフローチャートである。
 本実施形態では、第1実施形態に対して、暖房運転モードにおける通常暖房運転モードおよび除湿暖房運転モードを決定する制御処理を変更した例を説明する。なお、本実施形態では、第1、第2実施形態と同様または均等な部分についての説明を省略、または簡略化して説明する。
 本実施形態では、図14に示すように、第1実施形態で説明した図4のステップS120、S130の処理をステップS160の処理に変更している。具体的には、ステップS110にてA/Cスイッチがオンと判定された場合(S110:YES)には、ステップS160に移行し、ステップS100で算出した露点温度Tdew、および予め0℃以上に設定された固定閾値(基準閾値)Thに基づいて、室内蒸発器17における送風空気の除湿の可否を判定する。より詳しくは、ステップS160では、露点温度Tdewが基準閾値としての固定閾値Thよりも高いか否かを判定する。なお、本実施形態では、空調制御装置40が実行するステップS160の処理が、室内蒸発器17に流入する送風空気の露点温度Tdewが基準閾値以下であるか否かを判定する判定部を構成している。
 ここで、固定閾値Thは、実験やシミュレーション等に基づいて、室内蒸発器17にて送風空気の除湿を行うことが困難となる値に設定されている。この固定閾値Thは、例えば、室内蒸発器17の着霜を防止するために規定された目標冷媒蒸発温度TEOの最小温度α(例えば、1℃)に設定される。
 そして、ステップS160にて露点温度Tdewが固定閾値Thよりも高いと判定された場合(S160:YES)には、ステップS140に移行して、除湿暖房運転モード(除湿有り暖房運転モード)の制御処理を実行する。なお、第1実施形態にて説明したステップS120の目標冷媒蒸発温度TEOの決定処理については、除湿暖房運転モードの制御処理の中で行われる。
 一方、ステップS160にて露点温度Tdewが固定閾値Th以下と判定された場合(S160:NO)には、ステップS150に移行して、通常暖房運転モード(除湿無し暖房運転モード)の制御処理を実行する。なお、除湿暖房運転モードの制御処理および通常暖房運転モードの制御処理の基本的な内容は、第1、第2実施形態と同様であることから、その説明を省略する。
 以上説明した本実施形態のように、室内蒸発器17へ流入する空気の露点温度Tdew、および予め定めた固定閾値Thに基づいて、室内蒸発器17における送風空気の除湿の可否を判定する構成としても、室内蒸発器17にて送風空気の除湿を行うことができない場合に、室内蒸発器17における冷媒と送風空気との不必要な熱交換を抑制可能となるので、車両用空調装置1におけるエネルギの無駄な消費を効果的に抑制することができる。
 また、本実施形態では、ステップS160にて露点温度Tdewを予め定めた固定閾値Thと比較する判定処理を行うようにしているので、空調制御装置40の制御処理の簡素化を図ることが可能となる。
 (他の実施形態)
 以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示はこれに限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲を逸脱しない限り、各請求項の記載文言に限定されず、当業者がそれらから容易に置き換えられる範囲にも及び、かつ、当業者が通常有する知識に基づく改良を適宜付加することができる。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、図4のステップS120における室内蒸発器17の目標冷媒蒸発温度TEOの決定処理において、外気温Tamの低下に応じて目標冷媒蒸発温度TEOが低下するように決定する例を説明したが、これに限らず、外気温以外の車室内の空調熱負荷や必要所質量により目標冷媒蒸発温度TEOを決定してもよい。
 例えば、図15(a)の制御特性図に示すように、外気温Tamに加え、室内蒸発器17への外気に対する内気の導入割合に応じて目標冷媒蒸発温度TEOを決定するようにしてもよい。
 この場合、ステップS120では、吸入口モードとして、室内蒸発器17への外気に対する内気の導入割合が最も高くなる内気循環モードRECが選択されている場合に、内気循環モードRECに比べて室内蒸発器17への外気に対する内気の導入割合が低くなる内外気導入モードR/Fモードや外気導入モードFRSが選択されている場合よりも目標冷媒蒸発温度TEOが低下するように決定することが望ましい。
 これによれば、車室内の除湿負荷に応じて室内蒸発器17の目標冷媒蒸発温度TEOを決定する構成としているので、室内蒸発器17において車室内への送風空気の除湿をより適切に行うことができる。
 また、車室内の除湿負荷に応じて室内蒸発器17の目標冷媒蒸発温度TEOを決定する構成が望ましいが、図15(b)の制御特性図に示すように、ステップS120では、車室内の空調熱負荷に相関する物理量である目標吹出温度TAOの低下に応じて目標冷媒蒸発温度TEOが低下するように決定するようにしてもよい。
 さらに、ステップS120では、図15(a)の制御特性図を参照して算出された目標冷媒蒸発温度TEO、および図15(b)の制御特性図を参照して算出された目標冷媒蒸発温度TEOのうち、温度が小さい値となる方を目標冷媒蒸発温度TEOに決定するようにしてもよい。これによれば、車室内の除湿負荷および空調熱負荷に応じて、目標冷媒蒸発温度TEOを決定することができる。
 (2)上述の各実施形態では、図3のステップS8にて、目標吹出温度TAOおよびA/Cスイッチの操作信号に応じて、冷房運転モード、暖房運転モードを決定する例について説明したが、これに限定されない。例えば、外気温Tamに対して車室内の設定温度Tsetが低い場合に運転モードを冷房運転モードに決定し、外気温Tamに対して車室内の設定温度Tsetが高い場合に運転モードを暖房運転モードに決定するようにしてもよい。
 (3)上述の各実施形態では、冷房運転モード、通常暖房運転モード、および除湿暖房運転モードの各運転モード時に、空調制御装置40が、室内凝縮器12又はヒータコア62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34を作動させる例について説明したが、エアミックスドア34の作動はこれに限定されない。
 例えば、エアミックスドア34が室内凝縮器12又はヒータコア62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又はヒータコア62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、送風空気の温度を微調整し易い点で有効である。
 (4)上述の第1実施形態では、除湿暖房運転モードにおいて、目標吹出温度TAOの上昇に伴って、第1除湿暖房モードから第4除湿暖房モードへ段階的に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、除湿暖房運転モードにおいて、目標吹出温度TAOの上昇に伴って、第1除湿暖房モードから第4除湿暖房モードへ連続的に切り替えるようにしてもよい。つまり、目標吹出温度TAOの上昇に伴って、徐々に第1膨張弁13の絞り開度を減少させ、徐々に第2膨張弁16の絞り開度を増加させるようにしてもよい。
 (5)上述の第2実施形態の如く、室内蒸発器17における冷媒蒸発温度を室内蒸発器17へ流入する送風空気の露点温度Tdewよりも低くすることができない場合には、圧縮機11の作動を停止状態とし、室内蒸発器17への冷媒流量を略ゼロとすることが望ましいが、これに限定されない。例えば、室内蒸発器17における冷媒蒸発温度を室内蒸発器17へ流入する送風空気の露点温度Tdewよりも低くすることができない場合には、圧縮機11の冷媒吐出能力を低下させて、室内蒸発器17への冷媒流量を減少させるようにしてもよい。
 (6)上述の各実施形態では、冷凍サイクル10の冷媒として通常のフロン系冷媒を採用した例を説明したが、冷媒の種類はこれに限定されない。例えば、炭化水素系冷媒、二酸化炭素を用いてもよい。さらに、冷凍サイクル10を、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超える超臨界冷凍サイクルとして構成してもよい。

Claims (10)

  1.  冷媒を蒸発させる蒸発器(17)を有する冷凍サイクル(10)にて車室内へ送風される送風空気を冷却する車両用空調装置であって、
     前記蒸発器(17)へ流入する冷媒流量を制御する冷媒流量制御部(40a)と、
     前記蒸発器(17)へ流入する送風空気の露点温度(Tdew)を検出する露点温度検出部(40b、42)と、
     前記露点温度検出部(40b、42)にて検出された露点温度(Tdew)が、所定の基準閾値以下となるか否かを判定する判定部(S130、S160)と、を備え、
     前記冷媒流量制御部(40a)は、前記判定部(S130、S160)で前記露点温度検出部(40b、42)にて検出された露点温度(Tdew)が、所定の基準閾値以下と判定された場合に、前記蒸発器(17)への冷媒流量を減少させる車両用空調装置。
  2.  前記蒸発器(17)における目標冷媒蒸発温度(TEO)を決定する蒸発器温度決定部(S120)と、を備え、
     前記基準閾値は、前記蒸発器温度決定部(S120)にて決定された前記目標冷媒蒸発温度(TEO)である請求項1に記載の車両用空調装置。
  3.  前記蒸発器温度決定部(S120)は、少なくとも前記車室内の除湿負荷に相関する物理量に基づいて前記目標冷媒蒸発温度(TEO)を決定する請求項2に記載の車両用空調装置。
  4.  前記蒸発器温度決定部(S120)は、車室外温度(Tam)の低下に伴って、前記目標冷媒蒸発温度(TEO)を低下させるように決定する請求項3に記載の車両用空調装置。
  5.  前記蒸発器温度決定部(S120)は、前記蒸発器(17)に導入される車室外空気に対する車室内空気の導入割合の増加に応じて、前記目標冷媒蒸発温度(TEO)を低下させるように決定する請求項3または4に記載の車両用空調装置。
  6.  前記蒸発器温度決定部(S120)は、前記目標冷媒蒸発温度(TEO)を0℃以上の値に決定する請求項2ないし5のいずれか1つに記載の車両用空調装置。
  7.  前記基準閾値は、予め定められた固定閾値(Th)である請求項1に記載の車両用空調装置。
  8.  前記冷凍サイクル(10)は、前記蒸発器(17)を迂回して冷媒を流す迂回通路(19)、および前記蒸発器(17)側へ冷媒を流す冷媒回路と前記迂回通路(19)側へ冷媒を流す冷媒回路とを切り替える冷媒回路切替部(16、20)を備え、
     前記冷媒流量制御部(40a)は、前記判定部(S130、S160)で前記露点温度検出部(40b、42)にて検出された露点温度(Tdew)が前記基準閾値以下と判定された場合に、前記迂回通路(19)側へ冷媒が流れるように前記冷媒回路切替部(16、20)の作動を制御する請求項1ないし7のいずれか1つに記載の車両用空調装置。
  9.  前記冷凍サイクル(10)は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機(11)を備え、
     前記冷媒流量制御部(40a)は、前記判定部(S130、S160)で前記露点温度検出部(40b、42)にて検出された露点温度(Tdew)が前記基準閾値以下と判定された場合に、前記圧縮機(11)の冷媒吐出能力を低下させる請求項1ないし7のいずれか1つに記載の車両用空調装置。
  10.  前記蒸発器(17)にて冷却された送風空気を加熱する加熱装置(12、62)を備える請求項1ないし9のいずれか1つに記載の車両用空調装置。
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