WO2014155980A1 - 車両用空調装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a vehicle air conditioner mounted on a vehicle, and particularly relates to a vehicle equipped with a heat pump device.
- an air conditioner equipped with a heat pump device is known as an air conditioner mounted on a hybrid vehicle or an electric vehicle.
- vehicle heat pump devices are configured by sequentially connecting an electric compressor, a vehicle exterior heat exchanger disposed outside the vehicle interior, a pressure reducing valve, and a vehicle interior heat exchanger disposed within the vehicle interior via a refrigerant pipe.
- an electric compressor for example, a compressor, a compressor, a compressor, a compressor, a vehicle exterior heat exchanger disposed outside the vehicle interior, a pressure reducing valve, and a vehicle interior heat exchanger disposed within the vehicle interior via a refrigerant pipe.
- the vehicle interior heat exchanger When the heat pump device is in the heating operation mode, the vehicle interior heat exchanger is used as a radiator, and the refrigerant is flown so that the vehicle exterior heat exchanger acts as a heat absorber.
- the vehicle interior heat exchange When the heat pump device is in the cooling operation mode, the vehicle interior heat exchange is performed. The refrigerant is caused to flow so that the heat sink acts as a heat sink and the heat exchanger outside the vehicle cabin acts as a heat radiator.
- the vehicle air conditioner disclosed in Patent Document 2 includes an upstream side vehicle interior heat exchanger disposed on the upstream side in the air flow direction, and a downstream vehicle interior heat exchanger disposed on the downstream side. ing.
- the refrigerant pipe is provided with a four-way valve, and switching of the operation mode such as the heating operation mode and the cooling operation mode is performed by switching the four-way valve.
- the vehicle air conditioner disclosed in Patent Document 3 includes, as a vehicle interior heat exchanger, an upstream vehicle interior heat exchanger disposed on the upstream side in the air flow direction and a downstream vehicle disposed on the downstream side. And an indoor heat exchanger.
- the downstream-side vehicle interior heat exchanger acts as a radiator in both the heating operation mode and the cooling operation mode.
- the upstream side vehicle interior heat exchanger acts as a heat absorber in both the heating operation mode and the cooling operation mode.
- an object of the present invention is to enable the dehumidification capability to be appropriately controlled while ensuring a sufficient heating capability during the dehumidifying heating operation.
- the condensed water freezes in the passenger compartment heat exchanger and causes frost.
- frost occurs, heat cannot be exchanged by the vehicle interior heat exchanger, so an operation that suppresses frost is required. Since the frost suppression operation may impair passenger comfort, when switching to a plurality of dehumidifying and heating operation modes as described above, there is a demand for efficient frost suppression operation in each operation mode.
- an object of the present invention is to enable efficient frost suppression operation when the heat pump device is operated with a dehumidifying capacity corresponding to the required dehumidifying amount.
- the refrigerant discharged from the compressor is supplied to the vehicle interior heat exchanger on the downstream side in the air-conditioning air flow direction, and the downstream heat exchanger acts as a radiator.
- the refrigerant flowing out of the downstream heat exchanger is depressurized and supplied to the vehicle interior heat exchanger on the upstream side in the air flow direction to form a heat absorber.
- a compressor for compressing a refrigerant, a first vehicle interior heat exchanger disposed in a vehicle interior, and an air flow upstream of the first vehicle interior heat exchanger in the vehicle interior.
- a heat pump device in which the pressure reducing valve and the exterior heat exchanger are connected by a refrigerant pipe;
- the first and second vehicle interior heat exchangers are housed, and the first and second vehicle interior heat exchangers have a blower for blowing air for air conditioning.
- the conditioned air is generated and supplied to the vehicle interior.
- a vehicle interior air conditioning unit configured as follows: A vehicle air conditioner comprising the heat pump device and an air conditioning control device for controlling the vehicle interior air conditioning unit, The air-conditioning control device causes the refrigerant discharged from the compressor to flow through the first vehicle interior heat exchanger, the first pressure reducing valve, the second vehicle interior heat exchanger, and the vehicle exterior heat exchanger in this order.
- a first dehumidifying and heating operation mode in which the first vehicle interior heat exchanger is a radiator and the second vehicle interior heat exchanger is a heat absorber; and the refrigerant discharged from the compressor is the first vehicle interior heat exchanger,
- the first pressure reducing valve, the vehicle exterior heat exchanger, and the second vehicle interior heat exchanger are sequentially passed through the first vehicle interior heat exchanger as a radiator, and the second vehicle interior heat exchanger is a heat absorber.
- the heat pump device is operated by switching to a plurality of operation modes including the second dehumidifying and heating operation mode.
- the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor is supplied to the first vehicle interior heat exchanger, and the first vehicle interior heat exchanger becomes a radiator.
- the refrigerant reduced in pressure by the first pressure reducing valve is supplied to the second vehicle interior heat exchanger, and the second vehicle interior heat exchanger becomes a heat absorber.
- the second vehicle interior heat exchanger is disposed upstream of the air flow direction in the vehicle interior air conditioning unit, and the first vehicle interior heat exchanger is disposed downstream thereof, so that it is dehumidified by the second vehicle interior heat exchanger.
- the air is heated by the first vehicle interior heat exchanger and supplied to the vehicle interior. Therefore, dehumidifying heating operation is realized.
- the first vehicle interior heat exchanger serves as a radiator and the second vehicle interior heat exchanger serves as a heat absorber, but the second vehicle interior heat exchanger includes a vehicle exterior heat exchanger. Since the refrigerant flowing through the refrigerant is supplied, the evaporation pressure of the second vehicle interior heat exchanger is lower than the evaporation pressure of the vehicle exterior heat exchanger, so that the amount of heat absorption is larger than that in the first dehumidifying and heating operation mode. . Therefore, the dehumidifying capacity is higher in the second dehumidifying and heating operation mode than in the first dehumidifying and heating operation mode.
- the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor is supplied to the first vehicle interior heat exchanger. Since it arrange
- the air conditioning control device is configured to cause the refrigerant discharged from the compressor to discharge the refrigerant discharged from the compressor when the frost detection unit detects that the vehicle exterior heat exchanger is frosted, the first vehicle interior heat exchanger, 1 depressurization valve and the second vehicle interior heat exchanger are circulated in this order, and the heat pump device is operated by switching to a defrosting and dehumidifying operation mode that bypasses the vehicle exterior heat exchanger and flows. .
- the outside air temperature is not so low as compared with the heating operation mode or the like, and therefore, when the outside heat exchanger is frosted, the refrigerant flow to the outside heat exchanger is blocked. Thus, it is possible to reliably melt the frost of the vehicle exterior heat exchanger using outside air.
- the frost of the vehicle exterior heat exchanger can be surely melted without using an auxiliary heat source such as an electric heater (for example, a PTC heater), energy consumption can be reduced.
- an auxiliary heat source such as an electric heater (for example, a PTC heater)
- the first pressure reducing valve is configured to be capable of changing a pressure reducing amount, and is provided in a pipe connected to a refrigerant inlet side of the second vehicle interior heat exchanger
- the second pressure reducing valve is configured to change the amount of pressure reduction, and is provided in a pipe connected to the refrigerant inlet side of the vehicle exterior heat exchanger.
- the air conditioning control device In the first dehumidifying and heating operation mode, the air conditioning control device adjusts the operating pressure of the second vehicle interior heat exchanger according to the pressure reduction amount of the first pressure reducing valve, while in the second dehumidifying and heating operation mode, The operation pressure of the vehicle exterior heat exchanger is adjusted by the amount of pressure reduction of the pressure reducing valve.
- the operating pressure of the second vehicle interior heat exchanger is set to an intermediate pressure during the first dehumidifying heating operation mode, and the operating pressure of the vehicle exterior heat exchanger is set to an intermediate pressure during the second dehumidifying heating operation mode. It becomes possible.
- the air conditioning control device is configured to control the first pressure reducing valve and the second pressure reducing valve based on the temperature downstream of the air flow of the second vehicle interior heat exchanger detected by the temperature detecting means. It is characterized by being.
- a sixth invention is the invention according to any one of the first to fifth aspects,
- the vehicle interior air conditioning unit is configured to have a plurality of blowing modes including a defroster blowing mode for supplying conditioned air to the windshield of the vehicle cabin, A blowing mode detecting means for detecting whether or not the vehicle interior air conditioning unit is in a defroster blowing mode;
- the air conditioning control device operates the heat pump device in a second dehumidifying and heating operation mode when the blowing mode detecting means detects that the vehicle interior air conditioning unit is in the defroster blowing mode. It is.
- the defroster blowing mode when the defroster blowing mode is selected, there is a high possibility that it is desired to clear the fogging of the wind glass.
- the second dehumidifying and heating operation mode in which stronger dehumidifying capability is obtained and By doing so, it becomes possible to clear the cloudiness of the wind glass at an early stage.
- the frost suppression can be efficiently performed by controlling the pressure reducing valve.
- the seventh invention A compressor for compressing the refrigerant, a first vehicle interior heat exchanger disposed in the vehicle interior, and a second vehicle interior heat disposed in the vehicle interior upstream of the air flow of the first vehicle interior heat exchanger.
- a compressor, an exterior heat exchanger disposed outside the vehicle interior, and a first decompression valve capable of changing a decompression amount, the compressor, the first and second interior heat exchangers, and the decompression A heat pump device in which a valve and the vehicle exterior heat exchanger are connected by a refrigerant pipe;
- the first and second vehicle interior heat exchangers are housed, and the first and second vehicle interior heat exchangers have a blower for blowing air for air conditioning.
- the conditioned air is generated and supplied to the vehicle interior.
- a vehicle interior air conditioning unit configured as follows: A vehicle air conditioner comprising the heat pump device and an air conditioning control device for controlling the vehicle interior air conditioning unit,
- the first pressure reducing valve is provided in a pipe on the refrigerant inlet side of the second vehicle interior heat exchanger, The first pressure reducing valve is controlled by the air conditioning control device,
- the air conditioning control device includes the first dehumidifying heating operation mode in which the first vehicle interior heat exchanger is a radiator and the second vehicle interior heat exchanger is a heat absorber, and the second dehumidifying heating operation mode is the second dehumidifying heating operation mode.
- the heat pump device is operated by switching to a plurality of operation modes including a first frost suppression operation mode that suppresses the frost of the vehicle interior heat exchanger, and in the first frost suppression operation mode, compared to the first dehumidification heating operation mode
- the first pressure reducing valve is controlled such that the temperature of the refrigerant flowing into the second vehicle interior heat exchanger rises.
- the eighth invention A compressor for compressing the refrigerant, a first vehicle interior heat exchanger disposed in the vehicle interior, and a second vehicle interior heat disposed in the vehicle interior upstream of the first vehicle interior heat exchanger.
- An exchanger, an exterior heat exchanger disposed outside the passenger compartment, and a second decompression valve capable of changing a decompression amount, the compressor, the first and second interior heat exchangers, and the decompression A heat pump device in which a valve and the vehicle exterior heat exchanger are connected by a refrigerant pipe;
- the first and second vehicle interior heat exchangers are housed, and the first and second vehicle interior heat exchangers have a blower for blowing air for air conditioning.
- the conditioned air is generated and supplied to the vehicle interior.
- a vehicle interior air conditioning unit configured as follows: A vehicle air conditioner comprising the heat pump device and an air conditioning control device for controlling the vehicle interior air conditioning unit, The second pressure reducing valve is provided in a pipe on the refrigerant inlet side of the vehicle exterior heat exchanger, The second pressure reducing valve is controlled by the air conditioning control device, The air conditioning control device uses the first vehicle interior heat exchanger as a radiator, the second vehicle interior heat exchanger as a heat absorber, and the heat absorption amount of the second vehicle interior heat exchanger as a first dehumidifying heating operation mode.
- the air conditioning control device uses the first vehicle interior heat exchanger as a radiator, the second vehicle interior heat exchanger as a heat absorber, and the heat absorption amount of the second vehicle interior heat exchanger as a first dehumidifying heating operation mode.
- a second dehumidifying and heating operation mode that is higher than the heat absorption amount at the time, and a second frost suppression operation mode that suppresses the frost of the second vehicle interior heat exchanger during the second dehumidifying and heating operation mode.
- the second pressure reducing valve is controlled so as to lower the temperature of the refrigerant flowing into the vehicle exterior heat exchanger and absorb the heat in the vehicle exterior heat exchanger as compared with the second dehumidification heating operation mode.
- the heat absorption amount of the second vehicle interior heat exchanger is higher than that in the first dehumidifying and heating operation mode, so that the dehumidifying and heating operation is strong. Thereby, it becomes possible to operate the heat pump device with the dehumidifying capacity corresponding to the required dehumidifying amount.
- the frost of the second vehicle interior heat exchanger is suppressed by the second frost suppression operation mode. Therefore, the frost suppression operation suitable for each of the first dehumidifying and heating operation mode and the second dehumidifying and heating operation mode can be performed to efficiently suppress the frost.
- the tenth invention is the invention according to any one of the seventh to ninth,
- the air conditioning control device is characterized in that the heat pump device is operated by switching to a third frost suppression operation mode in which the refrigerant flows by bypassing the second vehicle interior heat exchanger.
- the air conditioning air blown to the second vehicle interior heat exchanger by the blower is used for the second vehicle.
- the frost of the indoor heat exchanger is suppressed.
- frost can be moderately suppressed, so that the humidity in the vehicle interior does not increase rapidly and comfort is maintained.
- Frost determination means for detecting whether or not the second vehicle interior heat exchanger requires frost suppression operation
- the air conditioning control device switches the heat pump device to the third frost suppression operation and performs the third frost suppression operation when it is determined by the frost determination means that the second vehicle interior heat exchanger requires the frost suppression operation. For a predetermined time, and thereafter, when it is continuously determined by the frost determination means that the second vehicle interior heat exchanger requires the frost suppression operation, the operation immediately before switching to the third frost suppression operation mode.
- the mode is switched to the first frost suppression operating mode, and when the operation mode immediately before the switching to the third frost suppressing operation mode is the second dehumidifying and heating mode, the second frost suppression is performed. It is configured to switch to an operation mode.
- the refrigerant when the frost suppression operation of the second vehicle interior heat exchanger is necessary, first, the refrigerant is set to the third frost suppression operation mode that flows by bypassing the second vehicle interior heat exchanger. Since the frost can be moderately suppressed, the humidity in the passenger compartment does not rise rapidly, and comfort is maintained.
- the frost suppression operation of the second vehicle interior heat exchanger is further necessary, the frost is stronger by switching to the first frost suppression operation mode and the second frost suppression operation mode according to the immediately preceding dehumidifying and heating operation mode. Continue restraint operation. Thereby, the frost of a 2nd vehicle interior heat exchanger is suppressed.
- the refrigerant discharged from the compressor is circulated through the first vehicle interior heat exchanger, the first pressure reducing valve, the second vehicle interior heat exchanger, and the vehicle exterior heat exchanger in this order to obtain the first vehicle interior.
- the first dehumidifying and heating operation mode in which the heat exchanger is a radiator and the second vehicle interior heat exchanger is the heat absorber, and the refrigerant discharged from the compressor is the first vehicle interior heat exchanger, the second pressure reducing valve, and the vehicle exterior.
- a plurality of modes including a second dehumidifying and heating operation mode in which the first vehicle interior heat exchanger is used as a heat sink and the second vehicle interior heat exchanger is used as a heat sink.
- the operation mode can be switched to the operation mode. Thereby, dehumidification capability can be controlled appropriately, ensuring sufficient heating capability at the time of dehumidification heating operation.
- the refrigerant discharged from the compressor is allowed to flow by bypassing the vehicle exterior heat exchanger.
- the frost can be efficiently melted.
- the first pressure reducing valve is provided on the refrigerant inlet side pipe of the second vehicle interior heat exchanger
- the second pressure reducing valve is provided on the refrigerant inlet side pipe of the vehicle exterior heat exchanger.
- the refrigerant in the second vehicle interior heat exchanger can be set to an intermediate pressure during the first dehumidifying heating operation mode
- the refrigerant of the vehicle exterior heat exchanger can be set to an intermediate pressure during the second dehumidifying heating operation mode.
- the operating pressures of the second heat exchanger and the heat exchanger outside the vehicle can be adjusted by adjusting the amount of pressure reduction of the first pressure reducing valve and the second pressure reducing valve. Can be finely adjusted.
- the dehumidifying capacity is set to the current dehumidifying amount. It can be accurately adjusted accordingly.
- the heat pump device since the heat pump device is operated in the second dehumidifying and heating operation mode when the vehicle interior air conditioning unit is in the defroster blowing mode, the fogging of the wind glass can be cleared early.
- the temperature of the refrigerant flowing into the second vehicle interior heat exchanger can be raised by the control of the first pressure reducing valve.
- the frost of the second vehicle interior heat exchanger can be efficiently suppressed.
- heat in the second dehumidifying and heating operation mode, heat can be absorbed by the vehicle exterior heat exchanger by the control of the second pressure reducing valve, so that the second vehicle interior heat exchanger in the second frost suppression operation mode. Can effectively suppress frost.
- the first dehumidifying and heating operation mode and the second dehumidifying and heating operation mode having different dehumidifying capacities are set, the first frost suppression operation mode is performed in the first dehumidifying and heating operation mode, and the second dehumidifying and heating operation is performed. Since the second frost suppression operation mode different from the first frost suppression operation mode is performed in the operation mode, the frost suppression operation is efficiently performed when the heat pump device is operated with the dehumidification capacity corresponding to the required dehumidification amount. Can do.
- the third frost suppression operation mode in which the second vehicle interior heat exchanger is bypassed to allow the refrigerant to flow is used to maintain the comfort without rapidly increasing the humidity in the vehicle interior. Frost of the two-vehicle interior heat exchanger can be suppressed.
- the refrigerant when the frost suppression operation of the second vehicle interior heat exchanger is required, the refrigerant is set to the third frost suppression operation mode that flows by bypassing the second vehicle interior heat exchanger.
- the frost of the second vehicle interior heat exchanger can be suppressed while maintaining the comfort without rapidly increasing the humidity in the vehicle interior, and further frost suppression operation is necessary, the previous dehumidification Since the stronger frost suppression operation according to the heating operation mode can be continuously performed, the frost of the second vehicle interior heat exchanger can be reliably suppressed.
- FIG. 2 is a view corresponding to FIG. 1 when in a cooling operation mode.
- FIG. 2 is a view corresponding to FIG. 1 when in a defrosting and dehumidifying operation mode.
- FIG. 2 is a view corresponding to FIG. 1 when in a weak dehumidifying heating operation mode.
- FIG. 2 is a view corresponding to FIG. 1 when in a first frost suppression operation mode. It is a Mollier diagram at the time of the 1st frost suppression operation mode.
- FIG. 2 is a view corresponding to FIG.
- FIG. 1 when in a strong dehumidifying heating operation mode.
- FIG. 3 is a view corresponding to FIG. 1 when in a second frost suppression operation mode. It is a Mollier diagram at the time of the 1st frost suppression operation mode.
- FIG. 2 is a view corresponding to FIG. 1 when in a weak frost suppression operation mode.
- FIG. 2 is a view corresponding to FIG. 1 when in a heating operation mode.
- FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vehicle air conditioner 1 according to an embodiment of the present invention.
- the vehicle on which the vehicle air conditioner 1 is mounted is an electric vehicle including a traveling storage battery and a traveling motor.
- the vehicle air conditioner 1 includes a heat pump device 20, a vehicle interior air conditioning unit 21, and an air conditioning control device 22 (shown in FIG. 2) that controls the heat pump device 20 and the vehicle interior air conditioning unit 21.
- the heat pump device 20 includes an electric compressor 30 that compresses a refrigerant, a downstream side vehicle interior heat exchanger (first vehicle interior heat exchanger) 31 disposed in the vehicle interior, and a downstream vehicle interior heat exchanger in the vehicle interior. 31, an upstream-side vehicle interior heat exchanger (second vehicle interior heat exchanger) 32 disposed on the upstream side in the air flow direction of the vehicle 31, an exterior heat exchanger 33 disposed outside the vehicle interior, an accumulator 34, First to fourth main refrigerant pipes 40 to 43 for connecting these devices 30 to 34 and first to third branch refrigerant pipes 44 to 46 are provided.
- the electric compressor 30 is a conventionally well-known vehicle-mounted one and is driven by an electric motor. By changing the rotation speed of the electric compressor 30, the discharge amount per unit time can be changed.
- the electric compressor 30 is connected to the air conditioning control device 22 so as to be switched between ON and OFF and to control the rotation speed. Electric power is supplied to the electric compressor 30 from the traveling storage battery.
- the upstream side vehicle interior heat exchanger 32 includes an upper header tank 47, a lower header tank 48, and a core 49.
- the core 49 is formed by integrating tubes 49a and fins 49b extending in the vertical direction alternately in the left-right direction (left-right direction in FIG. 3), and the air for air-conditioning passes between the tubes 49a. ing.
- the flow direction of the air-conditioning air is indicated by white arrows.
- the tubes 49a are arranged in two rows in the flow direction of the external air.
- the upper ends of the air flow upstream tube 49 a and the downstream tube 49 a are connected to and communicate with the upper header tank 47.
- a first partition portion 47a that partitions the upper header tank 47 into an upstream side and a downstream side in the air flow direction is provided inside the upper header tank 47.
- the space upstream of the first partition 47a in the air flow direction communicates with the upper end of the upstream tube 49a, and the space downstream of the first partition 47a in the air flow direction communicates with the upper end of the downstream tube 49a. is doing.
- a second partition 47b that partitions the upper header tank 47 in the left-right direction is provided.
- a communication hole 47e is formed on the first partition 47a on the right side of the second partition 47b.
- a refrigerant inlet 47c is formed on the downstream side of the air flow on the left side of the upper header tank 47, and a refrigerant outlet 47d is formed on the upstream side.
- a partition 48 a that partitions the upstream side and the downstream side in the air flow direction is provided inside the lower header tank 48.
- a space upstream of the partition portion 48a in the air flow direction communicates with the lower end of the upstream tube 49a, and a space downstream of the partition portion 48a in the air flow direction communicates with the lower end of the downstream tube 49a.
- This downstream side vehicle interior heat exchanger 31 has a total of four paths by being configured as described above. That is, the refrigerant flowing in from the inlet 47c first flows into the space R1 on the downstream side of the first partition 47a of the upper header tank 47 in the air flow direction and on the left side of the second partition 47b. It flows downward in the tube 49a communicating with R1.
- the first partition of the upper header tank 47 It flows into the space R2 on the downstream side in the air flow direction from 47a and on the right side of the second partition 47b.
- the refrigerant in the space R2 passes through the communication hole 47e of the first partition 47a, is upstream of the first partition 47a of the upper header tank 47 in the air flow direction, and is on the right side of the second partition 47b. It flows into the space R3 and flows downward in the tube 49a communicating with the space R3.
- the upwind path P1 is configured by the upstream path in the air flow direction of the upstream side vehicle interior heat exchanger 32, and the downwind path P2 is configured by the downstream path in the air flow direction.
- the downstream-side vehicle interior heat exchanger 31 is only smaller in size than the upstream-side vehicle interior heat exchanger 32, and has the same structure as the upstream-side vehicle interior heat exchanger 32, and therefore will be described in detail. Is omitted.
- the structure of the downstream vehicle interior heat exchanger 31 and the upstream vehicle interior heat exchanger 32 may be different.
- the vehicle exterior heat exchanger 33 is disposed in the vicinity of the front end of the motor room in a motor room (corresponding to an engine room in an engine-driven vehicle) provided at the front of the vehicle so that traveling wind can hit it.
- the exterior heat exchanger 33 also includes an upper header tank, a lower header tank, and a core.
- the core has a tube extending in the vertical direction.
- a cooling fan 37 is provided in the vehicle.
- the cooling fan 37 is driven by a fan motor 38 and is configured to blow air to the exterior heat exchanger 33.
- the fan motor 38 is connected to the air conditioning control device 22 so as to be switched between ON and OFF and to control the rotation speed. Electric power is also supplied to the fan motor 38 from the traveling storage battery.
- the cooling fan 37 can blow air to a radiator for cooling a traveling inverter or the like, for example, and can be operated other than when air conditioning is required.
- the accumulator 34 is disposed near the suction port of the electric compressor 30 in the middle of the fourth main refrigerant pipe 43.
- the first main refrigerant pipe 40 connects the discharge port of the electric compressor 30 and the refrigerant inlet of the downstream side vehicle interior heat exchanger 31.
- the second main refrigerant pipe 41 connects the refrigerant outlet of the downstream-side vehicle interior heat exchanger 31 and the refrigerant inlet of the vehicle exterior heat exchanger 33.
- the third main refrigerant pipe 42 connects the refrigerant outlet of the vehicle exterior heat exchanger 33 and the refrigerant inlet of the upstream vehicle interior heat exchanger 32.
- the fourth main refrigerant pipe 43 connects the refrigerant outlet of the upstream side vehicle interior heat exchanger 32 and the inlet of the electric compressor 30.
- the first branch refrigerant pipe 44 branches from the second main refrigerant pipe 41 and is connected to the third main refrigerant pipe 42.
- the second branch refrigerant pipe 45 branches from the second main refrigerant pipe 41 and is connected to the fourth main refrigerant pipe 43.
- the third branch refrigerant pipe 46 branches from the third main refrigerant pipe 42 and is connected to the fourth main refrigerant pipe 43.
- the heat pump device 20 also includes a high pressure side flow switching valve 50, a low pressure side flow switching valve 51, a first pressure reducing valve 52, a second pressure reducing valve 53, a first check valve 54 and a second check valve 55. ing.
- the high-pressure side flow path switching valve 50 and the low-pressure side flow path switching valve 51 are constituted by electric type three-way valves, and are controlled by the air conditioning control device 22.
- the high-pressure side flow path switching valve 50 is provided in the middle of the second main refrigerant pipe 41 and is connected to the first branch refrigerant pipe 44.
- the low-pressure side flow path switching valve 51 is provided in the middle part of the fourth main refrigerant pipe 43 and is connected to the third branch refrigerant pipe 46.
- the first pressure reducing valve 52 and the second pressure reducing valve 53 are of an electric type, and are in an expanded state in which the flow path is throttled to expand the refrigerant and a non-expanded state in which the flow path is opened and the refrigerant is not expanded. Can be switched to.
- the first pressure reducing valve 52 and the second pressure reducing valve 53 are controlled by the air conditioning control device 22. In the expanded state, the opening is usually set according to the state of the air conditioning load. Regardless of the air conditioning load, the opening of the first pressure reducing valve 52 and the second pressure reducing valve 53 is the intermediate pressure of the operating pressure of the upstream side heat exchanger 32 and the outdoor heat exchanger 33 during the dehumidifying heating operation described later. Can also be made.
- the first pressure reducing valve 52 is located upstream of the connection portion of the third main refrigerant pipe 42 with the first branch refrigerant pipe 44, that is, on the refrigerant inlet side of the upstream car interior heat exchanger 32.
- the refrigerant piping is disposed.
- the second pressure reducing valve 53 is arranged on the refrigerant heat exchanger 33 side of the second main refrigerant pipe 41 with respect to the high pressure side flow path switching valve 50, that is, on the refrigerant inlet side of the refrigerant heat input side of the vehicle outdoor heat exchanger 33. It is installed.
- the first check valve 54 is disposed in the third main refrigerant pipe 42, and the refrigerant flows from the vehicle exterior heat exchanger 33 side to the upstream vehicle interior heat exchanger 32 side of the third main refrigerant pipe 42. The flow of the refrigerant is allowed and the flow of the refrigerant in the reverse direction is prevented.
- the second check valve 55 is disposed in the second branch refrigerant pipe 45, and the refrigerant flows from the fourth main refrigerant pipe 43 side to the second main refrigerant pipe 41 side of the second branch refrigerant pipe 45. And the refrigerant flow in the reverse direction is prevented.
- the vehicle interior air conditioning unit 21 drives the casing 60 that houses the downstream vehicle interior heat exchanger 31 and the upstream vehicle interior heat exchanger 32, an air mix door (temperature control door) 62, and the air mix door 62.
- An air mix door actuator 63, a blow mode switching door 64, and a blower 65 are provided.
- the casing 60 can be provided with an air heater such as a PTC heater.
- the blower 65 is for selecting one of the air in the vehicle interior (inside air) and the air outside the vehicle interior (outside air) and blowing it into the casing 60 as air-conditioning air.
- the blower 65 includes a sirocco fan 65a and a blower motor 65b that rotationally drives the sirocco fan 65a.
- the blower motor 65b is connected to the air conditioning control device 22 so as to be switched between ON and OFF and to control the rotation speed. Power is also supplied to the blower motor 65b from the traveling storage battery.
- the blower 65 is formed with an inside air introduction port 65c for introducing inside air and an outside air introduction port 65d for introducing outside air. Inside the blower 65 is provided an inside / outside air switching door 65e that opens one of the inside air introduction port 65c and the outside air introduction port 65d and closes the other. Further, the blower 65 is provided with an inside / outside air switching door actuator 61 that drives the inside / outside air switching door 65e. The inside / outside air switching door actuator 61 is controlled by the air conditioning controller 22.
- the air introduction mode of the blower 65 includes an inside air introduction mode in which the inside air introduction port 65c is fully opened and the outside air introduction port 65d is fully closed, and an outside air introduction mode in which the inside air introduction port 65c is fully closed and the outside air introduction port 65d is fully opened. Can be switched to. Switching between the inside air introduction mode and the outside air introduction mode can be performed by a switch operation by an occupant. However, under a predetermined condition described later, even if the inside air introduction mode is selected, the air conditioning control device 22 Can automatically switch to the outside air introduction mode.
- the casing 60 is disposed inside an instrument panel (not shown) in the vehicle interior.
- the casing 60 is formed with a defroster outlet 60a, a vent outlet 60b, and a heat outlet 60c.
- the defroster outlet 60a is for supplying conditioned air to the inner surface of the front window of the passenger compartment.
- the vent outlet 60b is for supplying conditioned air mainly to the upper body of a passenger in the passenger compartment.
- the heat outlet 60c is for supplying conditioned air to the feet of passengers in the passenger compartment.
- air outlets 60a to 60c are opened and closed by the air outlet mode switching door 64, respectively.
- the blow mode switching door 64 is operated by an actuator connected to the air conditioning control device 22.
- blowing mode for example, a defroster blowing mode in which conditioned air flows to the defroster outlet 60a, a vent blowing mode in which conditioned air flows to the vent outlet 60b, a heat blowing mode in which conditioned air flows to the heat outlet 60c, and a defroster outlet 60a And a differential / heat mode in which the conditioned air flows to the heat outlet 60c, a bi-level mode in which the conditioned air flows to the vent outlet 60b and the heat outlet 60c.
- the entire amount of the air-conditioning air introduced into the casing 60 passes through the upstream-side vehicle interior heat exchanger 32.
- the air mix door 62 is accommodated in the casing 60 between the upstream side passenger compartment heat exchanger 32 and the downstream side passenger compartment heat exchanger 31.
- the air mix door 62 passes through the upstream vehicle interior heat exchanger 32 by changing the amount of air passing through the downstream vehicle interior heat exchanger 31 among the air that has passed through the upstream vehicle interior heat exchanger 32. This is for adjusting the temperature of the conditioned air by determining the mixing ratio of the air that has passed through and the air that has passed through the downstream side interior heat exchanger 31.
- the vehicle air conditioner 1 includes an outside air temperature sensor 70, a vehicle exterior heat exchanger temperature sensor 71, a vehicle interior heat exchanger temperature sensor (temperature detection means) 73, an interior air temperature sensor 75, and a humidity sensor 76. ing. These sensors are connected to the air conditioning control device 22.
- the outside air temperature sensor 70 is arranged on the upstream side in the air flow direction with respect to the vehicle exterior heat exchanger 33, and detects the temperature of the external air (outside air temperature TG) before flowing into the vehicle exterior heat exchanger 33. belongs to.
- the vehicle exterior heat exchanger temperature sensor 71 is disposed on the downstream surface of the vehicle exterior heat exchanger 33 in the air flow direction, and detects the surface temperature of the vehicle exterior heat exchanger 33. .
- the vehicle interior heat exchanger temperature sensor 73 is disposed downstream of the upstream vehicle interior heat exchanger 32 in the air flow direction, and detects the surface temperature of the upstream vehicle interior heat exchanger 32. . Whether or not frost is generated in the upstream side vehicle interior heat exchanger 32 is determined based on the downstream temperature in the air flow direction of the upstream side vehicle interior heat exchanger 32 detected by the vehicle interior heat exchanger temperature sensor 73. Can be detected.
- the inside air temperature sensor 75 is for detecting the temperature in the vehicle interior (inside air temperature TR), and is disposed at a predetermined location in the vehicle interior.
- the humidity sensor 76 is for detecting the humidity in the vehicle interior (vehicle interior humidity RH), and is disposed at a predetermined location in the vehicle interior. Since the inside air temperature sensor 75 and the humidity sensor 76 are conventionally well-known, detailed description thereof will be omitted.
- the vehicle air conditioner 1 includes an operation button 80 (shown in FIG. 2) disposed in the vehicle interior, and the operation button 80 is connected to the air conditioning control device 22.
- the operation button 80 includes a button for changing the blowing mode, a button for changing the set temperature, a button for changing the air volume, and the like, and this vehicle also includes a DEF button for setting the blowing mode to the defroster blowing mode. It is.
- the vehicle air conditioner 1 is also provided with a sensor for detecting the amount of solar radiation.
- the air-conditioning control device 22 controls the heat pump device 20 and the like based on a plurality of information such as a set temperature or an outside temperature by the occupant, a vehicle interior temperature, a vehicle interior humidity, an amount of solar radiation, and the like. And ROM, RAM, and the like. In addition, the electric compressor 30 and the fan motor 38 are also controlled in accordance with the air conditioning load.
- the air conditioning control device 22 switches the operation mode of the heat pump device 20, the air volume of the blower 65, the opening degree of the air mix door 62, the switching of the blowing mode, and the air introduction mode in the main routine described later in the same manner as normal auto air conditioning control.
- the fan motor 38 operates during the operation of the electric compressor 30, but even if the electric compressor 30 is in a stopped state, the fan motor 38 travels. It is designed to operate when it is necessary to cool the inverter.
- the operation modes of the heat pump device 20 are a cooling operation mode, a defrosting and dehumidifying operation mode, a weak dehumidifying and heating operation mode (first dehumidifying and heating operation mode), a first frost suppression operating mode, and a strong dehumidifying and heating operation mode (second dehumidifying and heating operation). Mode), second frost suppression operation mode, weak frost suppression operation mode (third frost suppression mode), and heating operation mode.
- the downstream side interior heat exchanger 31 serves as a radiator
- the upstream side interior heat exchanger 32 serves as a heat absorber
- the exterior heat exchanger 33 serves as a radiator.
- the high-pressure side flow path switching valve 50 causes the refrigerant flowing out from the downstream side interior heat exchanger 31 to flow toward the second pressure reducing valve 53 side so as not to flow into the inlet of the upstream side interior heat exchanger 32. Switch the flow path to.
- the low-pressure side flow path switching valve 51 switches the flow path so that the refrigerant that has flowed out of the upstream side vehicle interior heat exchanger 32 flows into the accumulator 34.
- the first pressure reducing valve 52 is in an expanded state
- the second pressure reducing valve 53 is in a non-expanded state.
- the high-pressure refrigerant discharged from the electric compressor 30 flows through the first main refrigerant pipe 40 and flows into the downstream-side vehicle interior heat exchanger 31, and the downstream-side vehicle interior heat exchanger 31. Circulate.
- the refrigerant that has circulated through the downstream-side vehicle interior heat exchanger 31 flows into the vehicle exterior heat exchanger 33 without being expanded through the second main refrigerant pipe 41.
- the refrigerant flowing into the vehicle exterior heat exchanger 33 dissipates heat, passes through the third main refrigerant pipe 42 and passes through the first pressure reducing valve 52, expands, and flows into the upstream vehicle interior heat exchanger 32.
- the refrigerant flowing into the upstream side vehicle interior heat exchanger 32 circulates through the upstream side vehicle interior heat exchanger 32 and absorbs heat from the air for air conditioning.
- the refrigerant that has circulated through the upstream-side vehicle interior heat exchanger 32 is sucked into the electric compressor 30 through the fourth main refrigerant pipe 43 and the accumulator 34.
- the opening degree of the air mix door 62 is set so that the air-conditioning air that has passed through the upstream vehicle interior heat exchanger 32 hardly flows into the downstream vehicle interior heat exchanger 31.
- the heating operation mode shown in FIG. 11 is an operation mode selected when, for example, the outside air temperature is lower than 0 ° C. (during extremely low outside air).
- the downstream vehicle interior heat exchanger 31 and the upstream vehicle interior heat exchanger 32 are used as radiators, and the vehicle exterior heat exchanger 33 is operated as a heat absorber.
- the high-pressure side flow path switching valve 50 switches the flow path so that the refrigerant that has flowed out of the downstream-side vehicle interior heat exchanger 31 flows into the inlet of the upstream-side vehicle interior heat exchanger 32. Further, the low-pressure side flow path switching valve 51 switches the flow path so that the refrigerant that has flowed out of the vehicle exterior heat exchanger 33 flows into the accumulator 34.
- the first pressure reducing valve 52 is set in a non-expanded state, and the second pressure reducing valve 53 is set in an expanded state.
- the high-pressure refrigerant discharged from the electric compressor 30 flows through the first main refrigerant pipe 40 and flows into the downstream-side vehicle interior heat exchanger 31, and the downstream-side vehicle interior heat exchanger 31. Circulate.
- the refrigerant that has circulated through the downstream-side vehicle interior heat exchanger 31 flows from the second main refrigerant pipe 41 through the first branch refrigerant pipe 44 to the upstream-side vehicle interior heat exchanger 32, and the upstream-side vehicle interior heat exchanger 32. Circulate.
- the air-conditioning air is used as the downstream-side vehicle interior heat exchanger 31 and the upstream-side vehicle interior heat exchanger. 32 is heated by both, and thus a high heating capacity is obtained.
- the refrigerant that has circulated through the upstream side vehicle interior heat exchanger 32 flows from the fourth main refrigerant pipe 43 into the second main refrigerant pipe 41 through the second branch refrigerant pipe 45.
- the refrigerant flowing into the second main refrigerant pipe 41 expands by passing through the second pressure reducing valve 53 and flows into the vehicle exterior heat exchanger 33.
- the refrigerant flowing into the exterior heat exchanger 33 absorbs heat from the outside air, passes through the third main refrigerant pipe 42 and the third branch refrigerant pipe 46 in order, and is sucked into the electric compressor 30 through the accumulator 34.
- the opening degree of the air mix door 62 is set so that most of the air-conditioning air that has passed through the upstream-side vehicle interior heat exchanger 32 passes through the downstream-side vehicle interior heat exchanger 31.
- the upstream side passenger compartment heat exchanger 32 is caused to act as a heat absorber while the downstream side passenger compartment heat exchanger 31 is used as a radiator. Further, the refrigerant flows by bypassing the vehicle exterior heat exchanger 33.
- the high-pressure side flow path switching valve 50 is kept in the same state as the heating operation mode.
- the low-pressure side flow path switching valve 51 switches the flow path so that the refrigerant flowing out from the upstream side vehicle interior heat exchanger 32 flows into the accumulator 34.
- the first pressure reducing valve 52 is in an expanded state. Note that the refrigerant does not flow through the second pressure reducing valve 53.
- the high-pressure refrigerant discharged from the electric compressor 30 flows through the first main refrigerant pipe 40 and flows into the downstream-side vehicle interior heat exchanger 31, and the downstream-side vehicle interior heat exchanger 31. Circulate.
- the refrigerant that has circulated through the downstream-side vehicle interior heat exchanger 31 reaches the first pressure reducing valve 52 from the second main refrigerant pipe 41 through the first branch refrigerant pipe 44.
- the refrigerant that has expanded through the first pressure reducing valve 52 flows into the upstream side interior heat exchanger 32.
- the refrigerant absorbs heat in the upstream side vehicle interior heat exchanger 32.
- the refrigerant circulated through the upstream side vehicle interior heat exchanger 32 flows through the fourth main refrigerant pipe 43 and is sucked into the electric compressor 30 through the accumulator 34.
- the vehicle exterior heat exchanger 33 is affected by the air around the vehicle exterior heat exchanger 33 and the influence of traveling wind that strikes the vehicle exterior heat exchanger 33. As the surface temperature rises, the frost in the outside heat exchanger 33 is melted and defrosted. Further, since the refrigerant absorbs heat in the upstream side vehicle interior heat exchanger 32, dehumidification can be performed.
- the weak dehumidifying and heating operation mode shown in FIG. 6 is an operation mode selected when the outside air temperature is 0 ° C. or higher and lower than 10 ° C., for example.
- the downstream-side vehicle interior heat exchanger 31 is used as a radiator, and the vehicle-side outdoor heat exchanger 33 and the upstream-side vehicle interior heat exchanger 32 are operated as heat absorbers.
- the high-pressure side flow path switching valve 50 switches the flow path so that the refrigerant that has flowed out of the downstream-side vehicle interior heat exchanger 31 flows into the inlet of the upstream-side vehicle interior heat exchanger 32. Further, the low-pressure side flow path switching valve 51 switches the flow path so that the refrigerant that has flowed out of the vehicle exterior heat exchanger 33 flows into the accumulator 34.
- the first pressure reducing valve 52 is in an expanded state
- the second pressure reducing valve 53 is in a non-expanded state.
- the high-pressure refrigerant discharged from the electric compressor 30 flows through the first main refrigerant pipe 40 and flows into the downstream-side vehicle interior heat exchanger 31, and the downstream-side vehicle interior heat exchanger 31. Circulate.
- the refrigerant that has circulated through the downstream-side vehicle interior heat exchanger 31 flows from the second main refrigerant pipe 41 through the first branch refrigerant pipe 44 and passes through the first pressure reducing valve 52, and then expands.
- the refrigerant flows into the heat exchanger 32 and circulates through the upstream-side vehicle interior heat exchanger 32.
- the air-conditioning air is cooled by the heat absorption of the refrigerant to be dehumidified, and in the downstream side vehicle interior heat exchanger 31, the air-conditioning air is heated by the heat release of the refrigerant. It can be performed.
- the refrigerant that has circulated through the upstream side vehicle interior heat exchanger 32 flows from the fourth main refrigerant pipe 43 into the second main refrigerant pipe 41 through the second branch refrigerant pipe 45.
- the refrigerant flowing into the second main refrigerant pipe 41 expands and flows into the vehicle exterior heat exchanger 33.
- the refrigerant flowing into the exterior heat exchanger 33 absorbs heat from the outside air, passes through the third main refrigerant pipe 42 and the third branch refrigerant pipe 46 in order, and is sucked into the electric compressor 30 through the accumulator 34.
- the air conditioning control device 22 adjusts the operating pressure of the upstream-side vehicle interior heat exchanger 32 by changing the pressure reduction amount of the first pressure reducing valve 52 and the second pressure reducing valve 53 in the weak dehumidifying heating operation mode.
- the operating pressure of the upstream side vehicle interior heat exchanger 32 can be set to an intermediate pressure.
- the air-conditioning control device 22 is configured to control the first pressure reducing valve 52 based on the temperature on the downstream side of the air flow in the upstream-side cabin heat exchanger 32 detected by the cabin-side heat exchanger temperature sensor 73. Yes.
- the dehumidification amount can be estimated from the temperature on the downstream side of the air flow of the upstream-side vehicle interior heat exchanger 32 detected by the vehicle interior heat exchanger temperature sensor 73. When the dehumidification amount is changed, the vehicle interior heat exchange is performed.
- the pressure reduction amount of the first pressure reducing valve 52 can be adjusted based on the temperature detected by the vessel temperature sensor 73 to change the temperature of the refrigerant flowing into the upstream side vehicle interior heat exchanger 32.
- the second pressure reducing valve 53 can also be controlled based on the temperature detected by the vehicle exterior heat exchanger temperature sensor 71.
- the first pressure reducing valve 52 can be brought into a non-expanded state, and the second pressure reducing valve 53 can be brought into an expanded state.
- the first frost suppression operation mode shown in FIG. 7 is selected when the frost suppression operation is required as in the case where the upstream side interior heat exchanger 32 is frosted in the weak dehumidification heating operation mode.
- the frost is a phenomenon in which condensed water condensed on the surface of the upstream side vehicle interior heat exchanger 32 is cooled to below the freezing point and frozen.
- the refrigerant flow in the first frost suppression operation mode is the same as in the weak dehumidification heating operation mode shown in FIG.
- the downstream side interior heat exchanger 31 is used as a radiator, and the upstream side interior heat exchanger 32 and the exterior heat exchanger 33 are operated as heat sinks.
- the high-pressure side flow path switching valve 50 causes the refrigerant flowing out from the downstream side interior heat exchanger 31 to flow toward the second pressure reducing valve 53 side so as not to flow into the inlet of the upstream side interior heat exchanger 32. Switch the flow path to.
- the low-pressure side flow path switching valve 51 switches the flow path so that the refrigerant that has flowed out of the upstream side vehicle interior heat exchanger 32 flows into the accumulator 34.
- the first pressure reducing valve 52 is set in a non-expanded state, and the second pressure reducing valve 53 is set in an expanded state.
- the high-pressure refrigerant discharged from the electric compressor 30 flows through the first main refrigerant pipe 40 and flows into the downstream-side vehicle interior heat exchanger 31, and the downstream-side vehicle interior heat exchanger 31. Therefore, the air-conditioning air can be heated by the downstream side interior heat exchanger 31.
- the refrigerant circulated through the downstream-side vehicle interior heat exchanger 31 passes through the second main refrigerant pipe 41, passes through the second pressure reducing valve 53, expands, and flows into the vehicle exterior heat exchanger 33.
- the refrigerant flowing into the exterior heat exchanger 33 absorbs heat and flows into the upstream interior heat exchanger 32 without being expanded through the third main refrigerant pipe 42.
- the temperature of the refrigerant flowing into the upstream side interior heat exchanger 32 rises due to the endothermic action in the exterior heat exchanger 33, and radiates heat while circulating through the upstream interior heat exchanger 32 to suppress frost. it can.
- the refrigerant that has circulated through the upstream-side vehicle interior heat exchanger 32 is sucked into the electric compressor 30 through the fourth main refrigerant pipe 43 and the accumulator 34.
- the air conditioning controller 22 controls the first pressure reducing valve 52 so that the temperature of the refrigerant flowing into the upstream-side vehicle interior heat exchanger 32 is higher than that in the weak dehumidifying heating operation mode. Control to the smaller side. Thereby, frost suppression capability increases. Further, the second pressure reducing valve 53 is controlled to increase the pressure reducing amount so that the temperature of the refrigerant flowing into the vehicle exterior heat exchanger 33 decreases. Thereby, the heat absorption amount of the whole system can be secured, and stable operation becomes possible.
- the refrigerant discharged from the compressor 30 flows into the downstream side interior heat exchanger 31 to dissipate heat, and then the first expansion valve 52 is opened. Then, it flows into the upstream side vehicle interior heat exchanger 32 and absorbs heat. Thereafter, the refrigerant flows into the vehicle exterior heat exchanger 33 and is then sucked into the compressor 30.
- the strong dehumidifying heating operation mode shown in FIG. 9 is an operation mode selected when the outside air temperature is 10 ° C. or more and 25 ° C. or less, for example.
- the downstream-side vehicle interior heat exchanger 31 serves as a radiator, and the vehicle-side outdoor heat exchanger 33 and the upstream vehicle-side heat exchanger 32 act as heat sinks.
- the high-pressure side flow path switching valve 50 causes the refrigerant flowing out from the downstream side interior heat exchanger 31 to flow toward the second pressure reducing valve 53 side so as not to flow into the inlet of the upstream side interior heat exchanger 32. Switch the flow path to.
- the low-pressure side flow path switching valve 51 switches the flow path so that the refrigerant that has flowed out of the upstream side vehicle interior heat exchanger 32 flows into the accumulator 34. Both the first pressure reducing valve 52 and the second pressure reducing valve 53 are in an expanded state.
- the high-pressure refrigerant discharged from the electric compressor 30 flows through the first main refrigerant pipe 40 and flows into the downstream-side vehicle interior heat exchanger 31, and the downstream-side vehicle interior heat exchanger 31. Circulate.
- the refrigerant that has circulated through the downstream-side vehicle interior heat exchanger 31 passes through the second main refrigerant pipe 41, passes through the second pressure reducing valve 53, expands, and flows into the vehicle exterior heat exchanger 33.
- the refrigerant that has flowed into the vehicle exterior heat exchanger 33 absorbs heat, expands through the third main refrigerant pipe 42, and flows into the upstream vehicle interior heat exchanger 32.
- the refrigerant flowing into the upstream side vehicle interior heat exchanger 32 circulates through the upstream side vehicle interior heat exchanger 32 and absorbs heat from the air for air conditioning.
- the refrigerant that has circulated through the upstream-side vehicle interior heat exchanger 32 is sucked into the electric compressor 30 through the fourth main refrigerant pipe 43 and the accumulator 34.
- the air-conditioning air is cooled by the heat absorption of the refrigerant to be dehumidified, and in the downstream side vehicle interior heat exchanger 31, the air-conditioning air is heated by the heat release of the refrigerant. It can be performed.
- the strong dehumidifying heating operation mode In the strong dehumidifying heating operation mode, the amount of heat absorbed by the upstream side interior heat exchanger 32 is lower than the evaporating pressure of the upstream side heat exchanger 33, so that the evaporating pressure of the upstream side interior heat exchanger 32 is lower. Since it increases compared to the operation mode, the dehumidification amount per unit time in the strong dehumidification heating operation mode increases compared to the weak dehumidification heating operation mode. Therefore, the strong dehumidifying heating operation mode is set.
- the first pressure reducing valve 52 can be in a non-expanded state, and the second pressure reducing valve 53 can be in an expanded state.
- the air conditioning control device 22 adjusts the operating pressure of the vehicle exterior heat exchanger 33 by changing the pressure reduction amount of the second pressure reducing valve 53 in the strong dehumidifying heating operation mode.
- the operating pressure of the vehicle exterior heat exchanger 33 can be set to an intermediate pressure.
- the air conditioning control device 22 adjusts the pressure reduction amounts of the first pressure reducing valve 52 and the second pressure reducing valve 53 based on the temperature detected by the vehicle interior heat exchanger temperature sensor 73. Thus, the temperature of the refrigerant flowing into the upstream side vehicle interior heat exchanger 32 is changed.
- the second frost suppression operation mode shown in FIG. 10 is selected when the frost suppression operation is required as in the case where the upstream side interior heat exchanger 32 is frosted in the strong dehumidification heating operation mode.
- downstream side interior heat exchanger 31 is used as a radiator, and the upstream side interior heat exchanger 32 and the exterior heat exchanger 33 are operated as heat sinks.
- the refrigerant discharged from the compressor 30 flows into the downstream side interior heat exchanger 31 to radiate heat, and then the second expansion valve 53 is opened. Then, it flows into the vehicle exterior heat exchanger 33 and absorbs heat, and then flows into the upstream vehicle interior heat exchanger 32 and absorbs heat.
- the temperature of the refrigerant that has flowed into the upstream side vehicle interior heat exchanger 32 has risen due to the heat absorption action in the vehicle exterior heat exchanger 33. For example, if the temperature is higher than 0 ° C., the upstream side vehicle interior heat The frost can be suppressed by circulating through the exchanger 32. When comparing the first frost suppression operation mode and the second frost suppression operation mode, the first frost suppression operation mode has higher frost suppression capability. Then, the refrigerant circulated through the upstream side heat exchanger 32 is drawn into the electric compressor 30 through the fourth main refrigerant pipe 43 and the accumulator 34.
- the second pressure reducing valve 53 is configured so that the temperature of the refrigerant flowing into the vehicle exterior heat exchanger 33 is lowered and the vehicle exterior heat exchanger 33 absorbs heat compared to the second dehumidification heating operation mode. To control. And the 1st pressure-reduction valve 52 is controlled to the side which enlarges the pressure reduction amount so that the refrigerant
- the weak frost suppression operation mode shown in FIG. 12 is selected when frost suppression operation is required, such as when the upstream side vehicle interior heat exchanger 32 is frosted during the weak dehumidification heating operation mode or the strong dehumidification heating operation mode. Specifically, although described later, it is selected when the frost suppression capability may be lower than that in the first frost suppression operation mode or the second frost suppression operation mode.
- the downstream-side vehicle interior heat exchanger 31 serves as a radiator
- the vehicle-side heat exchanger 33 acts as a heat absorber
- the refrigerant flows by bypassing the upstream vehicle-side heat exchanger 32.
- the high-pressure side flow path switching valve 50 causes the refrigerant flowing out from the downstream side interior heat exchanger 31 to flow toward the second pressure reducing valve 53 side so as not to flow into the inlet of the upstream side interior heat exchanger 32. Switch the flow path to. Further, the low-pressure side flow path switching valve 51 switches the flow path so that the refrigerant that has flowed out of the vehicle exterior heat exchanger 33 flows into the accumulator 34.
- the second pressure reducing valve 53 is in an expanded state.
- the high-pressure refrigerant discharged from the electric compressor 30 flows through the first main refrigerant pipe 40 and flows into the downstream-side vehicle interior heat exchanger 31, and the downstream-side vehicle interior heat exchanger 31. Therefore, the air-conditioning air can be heated by the downstream side interior heat exchanger 31.
- the refrigerant circulated through the downstream-side vehicle interior heat exchanger 31 passes through the second main refrigerant pipe 41, passes through the second pressure reducing valve 53, expands, and flows into the vehicle exterior heat exchanger 33.
- the refrigerant flowing into the exterior heat exchanger 33 absorbs heat, passes through the third main refrigerant pipe 42, the third branch refrigerant pipe 46, and the fourth main refrigerant pipe 43 in order, and is sucked into the electric compressor 30 through the accumulator 34.
- the low-temperature refrigerant does not flow into the upstream side vehicle interior heat exchanger 32, but the air-conditioning air blown from the blower 65 hits it. Since the temperature of the air for air conditioning is substantially equal to the outside air temperature, the frost of the upstream side interior heat exchanger 32 is suppressed by the air for air conditioning.
- the downstream side interior heat exchanger 31 functions as a radiator.
- the air conditioning control device 22 has a frost detection unit 22 a that detects whether or not frost has adhered to the exterior heat exchanger 33.
- the frost detection unit 22a subtracts the surface temperature of the vehicle exterior heat exchanger 33 detected by the vehicle exterior heat exchanger temperature sensor 71 from the ambient temperature (TG) detected by the exterior air temperature sensor 70, and the value is For example, when the value is larger than 20 (° C.), it is assumed that frost formation is detected. That is, if frost is attached to the vehicle exterior heat exchanger 33, the refrigerant cannot be absorbed by the vehicle exterior heat exchanger 33, and frost formation is detected by utilizing the fact that the refrigerant temperature does not rise. Therefore, the value of 20 may be a value that can determine whether or not the vehicle exterior heat exchanger 33 is frosted, and may be another value. Further, frost adhesion may be directly detected.
- the air conditioning control device 22 also includes a frost determination unit 22b that determines whether or not the upstream side vehicle interior heat exchanger 32 requires frost suppression operation. Based on the surface temperature of the upstream-side vehicle interior heat exchanger 32 detected by the vehicle interior heat exchanger temperature sensor 73, the frost determination unit 22b, for example, when the surface temperature is below 3 ° C (frost determination temperature) below freezing point. Determines that the upstream side vehicle interior heat exchanger 32 is frosted and determines that the frost suppression operation is necessary. On the other hand, if the temperature is higher than the frost determination temperature, it is determined that the frost suppression operation is not required. To do.
- the method of frost determination is not limited to this, and it can be determined using a known method.
- step SA1 after the start, the outside air temperature (TG) detected by the outside air temperature sensor 70 is read.
- step SA2 it is determined whether the outside air temperature (TG) is lower than 0 ° C, 0 ° C or higher and 25 ° C or lower, or higher than 25 ° C. Note that the determination temperature is not limited to 0 ° C. and 25 ° C., and can be set to any value that can achieve the object of the present invention.
- step SA2 When it is determined in step SA2 that the outside air temperature (TG) is lower than 0 ° C., the process proceeds to step SA3, the heat pump device 20 is switched to the heating operation mode, and the process returns to the main routine.
- the heat mode In the heating operation mode, the heat mode is mainly selected as the blowing mode of the vehicle interior air conditioning unit 21. Further, the air mix door 62 is operated so that the temperature of the blown air becomes the target temperature.
- step SA2 When it is determined in step SA2 that the outside air temperature (TG) is 0 ° C. or more and 25 ° C. or less, the process proceeds to step SA4, and the dehumidifying heating operation mode selection process is performed.
- the dehumidifying and heating operation mode selection process is a process for selecting one of the weak dehumidifying and heating mode and the strong dehumidifying and heating mode.
- step SA4 if the outside air temperature (TG) is lower than 10 ° C., the process proceeds to step SA5, the heat pump device 20 is switched to the weak dehumidifying heating operation mode, and the process returns to the main routine. If the outside air temperature (TG) is 10 ° C.
- step SA4 the process proceeds to step SA6, the heat pump device 20 is switched to the strong dehumidification heating operation mode, and the process returns to the main routine. That is, when the outside air temperature is lower than 10 ° C., the humidity of the air-conditioning air may be low and the dehumidifying capacity may be low, so the weak dehumidifying heating operation mode is selected, while the outside air temperature is 10 ° C. or higher. In this case, since it is better that the humidity of the air-conditioning air is high and the dehumidifying capacity is high, the strong dehumidifying heating operation mode is selected.
- step SA2 If it is determined in step SA2 that the outside air temperature (TG) is higher than 25 ° C., the process proceeds to step SA7, the heat pump device 20 is switched to the cooling operation mode, and the process returns to the main routine.
- TG outside air temperature
- step SA5 the subroutine control shown in FIG. 15 is performed.
- This control is a control for switching to the defrosting / dehumidifying operation mode when the vehicle exterior heat exchanger 33 is frosted.
- step SB1 the operation in the weak dehumidification heating operation mode in step SA5 and the strong dehumidification heating operation mode in step SA6 of the flowchart shown in FIG. 14 is continuously performed.
- step SB2 it is determined by the frost detection part 22a whether the vehicle exterior heat exchanger 33 is frosted. When it is determined as NO in Step SB2 and the outside heat exchanger 33 is not frosted, the dehumidifying and heating operation in Step SB1 is continued. When it determines with YES in step SB2 and it determines with the vehicle exterior heat exchanger 33 frosting, it progresses to step SB3 and switches the heat pump apparatus 20 to a defrost dehumidification operation mode.
- step SB4 defrosting determination is performed.
- the frost detection unit 22a determines whether or not the vehicle exterior heat exchanger 33 is frosted. If the frost is formed, the defrosting and dehumidifying operation is continued until the defrosting is completed because the defrosting is not completed.
- step SA5 the subroutine control shown in FIG. 16 is performed.
- the weak dehumidification heating operation mode can be continued, and when it is desired to increase the dehumidification capability, it can be automatically switched to the strong dehumidification heating operation mode. Control.
- step SC1 the operation in the weak dehumidifying heating operation mode in step SA5 of the flowchart shown in FIG. 14 is continuously performed.
- step SC2 it is determined whether or not the DEF button for selecting the defroster blowing mode is ON. When the DEF button is ON, the blowing mode becomes the defroster blowing mode.
- step SC2 The fact that the DEF button is ON means that the occupant wants to clear the fog on the windshield and that the occupant is requesting strong dehumidification.
- step SC3 the process proceeds to step SC3 to set the air introduction mode to the outside air introduction mode. This is because the humidity is estimated to be low in the outside air temperature range in which the weak dehumidifying heating operation mode is selected, so that air for air conditioning with lower humidity is introduced.
- Step SC2 is a blowing mode detecting means for detecting whether or not the vehicle interior air conditioning unit 21 is in the defroster blowing mode.
- step SC4 following step SC3 the heat pump device 20 is switched to the strong dehumidifying heating operation mode.
- step SC5 it is determined whether or not the DEF button is turned off. If the DEF button remains ON, the strong dehumidifying heating operation is continued. When the DEF button is turned off, the process proceeds to return.
- timer processing may be performed instead of step SC5. That is, after switching to the strong dehumidifying and heating operation mode, it is possible to return to the weak dehumidifying and heating operation mode after a predetermined time has elapsed.
- step SA5 the subroutine control shown in FIG. 17 is performed.
- This control is a control for automatically switching the dehumidifying capacity in accordance with the humidity in the passenger compartment.
- step SD1 the operation in the weak dehumidifying heating operation mode in step SA5 of the flowchart shown in FIG. 14 is continuously performed.
- step SD2 the vehicle interior humidity (RH) detected by the humidity sensor 76 is read.
- step SD3 it is determined whether or not the vehicle interior humidity (RH) is 60% or more. If it is determined in step SD3 that the vehicle interior humidity (RH) is less than 60%, the vehicle interior humidity is not so high, so the weak dehumidifying heating operation is continued. On the other hand, if it is determined in step SD3 that the vehicle interior humidity (RH) is 60% or more, the process proceeds to step SD4 to set the air introduction mode to the outside air introduction mode. This is to introduce air for air conditioning with lower humidity.
- step SD5 the heat pump device 20 is switched to the strong dehumidifying heating operation mode. Thereby, since a dehumidification capability increases, a vehicle interior humidity can be reduced.
- step SD7 it is determined whether or not the vehicle interior humidity (RH) is lower than 50%. If it is determined in step SD7 that the vehicle interior humidity (RH) is less than 50%, the humidity in the vehicle interior decreases and the process proceeds to return. On the other hand, if it is determined in step SD7 that the vehicle interior humidity (RH) is 50% or more, the weak dehumidifying heating operation is continued.
- determination value is not limited to 50% and 60%, and can be set to any value that can achieve the object of the present invention.
- step SA4 when the process proceeds to step SA4 and any one of the dehumidifying and heating operation modes is selected, the subroutine control of the dehumidifying and heating operation mode shown in FIG. 18 is performed.
- This control is a control for suppressing the frost of the upstream side interior heat exchanger 32.
- step SE1 the operation in the weak dehumidification heating operation mode in step SA5 and the strong dehumidification heating operation mode in step SA6 of the flowchart shown in FIG. 14 is continuously performed.
- step SE2 it is determined by the frost determination part 22b whether the frost suppression operation
- step SE2 it is determined that the frost is not generated and the frost suppression operation of the upstream side vehicle interior heat exchanger 32 is not necessary, the dehumidifying and heating operation of step SE1 is continued. If it is determined in step SE2 that the frost suppression operation of the upstream side interior heat exchanger 32 is necessary, the process proceeds to step SE3 to switch the air introduction mode to the outside air introduction mode. And it progresses to step SE4 and external temperature (TG) is read. Then, it progresses to step SE5 and it is determined whether external temperature (TG) is lower than 10 degreeC, or is 10 degreeC or more.
- step SE6 it is determined whether or not the current operation mode is the weak dehumidification heating operation mode.
- the heat pump device 20 is switched to the first frost suppression operation mode. Then, the process proceeds to step SE8 to perform the same frost determination as in step SE2. If the upstream side vehicle interior heat exchanger 32 is still frosted, the process proceeds to step SE3 while the upstream vehicle interior heat exchanger 32 is If not, proceed to return.
- step SE6 If it is determined NO in step SE6 and the current operation mode is the strong dehumidification heating operation mode, the process proceeds to step SE9, and the heat pump device 20 is switched to the second frost suppression operation mode. Then, the process proceeds to step SE8 to perform the same frost determination as in step SE2, and when the upstream vehicle interior heat exchanger 32 is still frosted, the second frost suppression operation is continued while the upstream vehicle If the indoor heat exchanger 32 is not frosted, the process proceeds to return.
- step SE5 when the outside air temperature (TG) is 10 ° C. or higher, the process proceeds to step SE10 to switch the heat pump device 20 to the weak frost suppression operation mode.
- the weak frost suppression operation mode as shown in FIG. 12, the refrigerant does not flow into the upstream side vehicle interior heat exchanger 32.
- the outside air temperature is 10 ° C. or more and the outside air introduction mode is set, the air for air conditioning of about 10 ° C. or more is blown to the upstream side vehicle interior heat exchanger 32.
- the frost of the upstream side vehicle interior heat exchanger 32 can be suppressed by the temperature of the air.
- the determination temperature is not limited to 10 ° C., and can be set to any value that can achieve the object of the present invention.
- step SE8 performs the frost determination similar to step SE2, and when the upstream side vehicle interior heat exchanger 32 is still frosted, while performing weak frost suppression operation continuously, on the upstream side vehicle interior If the heat exchanger 32 is not frosted, proceed to return.
- step SA4 in the main routine shown in FIG. 14 and the dehumidifying and heating operation mode is selected
- the subroutine control of the dehumidifying and heating operation mode shown in FIG. 19 is performed instead of the subroutine control shown in FIG. You can also.
- This control is also control for suppressing the frost of the upstream side vehicle interior heat exchanger 32.
- Steps SF1 to SF3 are the same as steps SE1 to SE3 in the flowchart shown in FIG.
- step SF4 the heat pump device 20 is switched to the weak frost suppression operation mode. Then, after proceeding to step SF10 and setting a timer, the process proceeds to step SF5 to determine whether or not a predetermined time (eg, about 3 to 5 minutes) has elapsed since the heat pump device 20 was switched to the weak frost suppression operation mode. . When YES is determined in step SF5 and the predetermined time has elapsed, the process proceeds to step SF6, and the operation mode immediately before switching to the weak frost suppression operation mode is either the weak dehumidification heating operation mode or the strong dehumidification heating operation mode. Determine if there was.
- a predetermined time eg, about 3 to 5 minutes
- step SF6 when the operation mode immediately before switching to the weak frost suppression operation mode is the weak dehumidification heating operation mode, the process proceeds to step SF7, and the heat pump device 20 is switched to the first frost suppression operation mode. And it progresses to step SF8, performs the frost determination similar to step SF2, and when the upstream side vehicle interior heat exchanger 32 is still frosted, it progresses to step SF5. On the other hand, if the upstream side vehicle interior heat exchanger 32 is not frosted, the process proceeds to return.
- step SF6 when the operation mode immediately before switching to the weak frost suppression operation mode is the strong dehumidification heating operation mode, the process proceeds to step SF9, and the heat pump device 20 is switched to the second frost suppression operation mode. Then, the process proceeds to step SF8 and the same frost determination as in step SF2 is performed. If the upstream side vehicle interior heat exchanger 32 is still frosted, the second frost suppression operation is continued, while the upstream side vehicle If the indoor heat exchanger 32 is not frosted, the process proceeds to return.
- the air conditioning control device 22 switches the heat pump device 20 to the weak frost suppression operation and suppresses the weak frost when it is determined by the frost determination unit 22b that the upstream side vehicle interior heat exchanger 32 requires the frost suppression operation.
- the operation mode immediately before the weak frost suppression operation mode is weak. It is configured to switch to the first frost suppression operation mode when it is in the dehumidification heating operation mode, and to switch to the second frost suppression operation mode when the operation mode immediately before the weak frost suppression operation mode is the strong dehumidification heating operation mode. Yes.
- the refrigerant discharged from the compressor 30 is used for the downstream-side vehicle interior heat exchanger 31, the first pressure reducing valve 52, and the upstream-side vehicle interior heat exchanger. 32 and the vehicle exterior heat exchanger 33 in order, the weakly dehumidifying and heating operation mode in which the downstream vehicle interior heat exchanger 31 serves as a radiator and the upstream vehicle interior heat exchanger 32 serves as a heat absorber,
- the discharged refrigerant is circulated through the downstream side interior heat exchanger 31, the second pressure reducing valve 53, the exterior heat exchanger 33 and the upstream interior heat exchanger 32 in order, and the downstream interior heat exchanger 31 is radiated as a radiator.
- the operation can be performed by switching to a plurality of operation modes including the second dehumidifying and heating operation mode in which the upstream-side vehicle interior heat exchanger 32 is the heat absorber.
- the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 30 is supplied to the downstream-side vehicle interior heat exchanger 31, while the upstream-side vehicle interior heat exchanger 32 is provided with the first pressure reducing valve 52.
- a decompressed refrigerant is supplied. Since the upstream side vehicle interior heat exchanger 32 is disposed on the upstream side in the air flow direction and the downstream side vehicle interior heat exchanger 31 is disposed on the downstream side thereof, the air dehumidified by the upstream side vehicle interior heat exchanger 32 is removed. It is heated by the downstream side vehicle interior heat exchanger 31 and supplied to the vehicle interior.
- the downstream side interior heat exchanger 31 serves as a radiator and the upstream side interior heat exchanger 32 serves as a heat absorber. Since the refrigerant flowing through the outdoor heat exchanger 33 is supplied, the evaporating pressure of the upstream in-vehicle heat exchanger 32 is lower than the evaporating pressure of the outdoor heat exchanger 33, so that it is less than the weak dehumidifying heating operation mode. The endothermic amount increases. Accordingly, the dehumidifying capacity is increased in the strong dehumidifying heating operation mode.
- the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 30 is supplied to the downstream vehicle interior heat exchanger 31, and the downstream vehicle interior heat exchanger 31 is supplied. Is arranged on the downstream side in the air flow direction, so that the air for air conditioning can be sufficiently heated.
- the refrigerant discharged from the compressor 30 is allowed to flow by bypassing the vehicle exterior heat exchanger 33 by switching to the defrost and dehumidification operation mode. Yes. Thereby, the frost of the exterior heat exchanger 33 can be efficiently melted using outside air.
- the first pressure reducing valve 52 is provided in the pipe on the refrigerant inlet side of the upstream vehicle interior heat exchanger 32 and the second pressure reducing valve 53 is provided in the pipe on the refrigerant inlet side of the outdoor heat exchanger 33, weak dehumidification
- the refrigerant in the upstream-side vehicle interior heat exchanger 32 can be set to an intermediate pressure during the heating operation mode, and the refrigerant in the vehicle exterior heat exchanger 33 can be set to an intermediate pressure during the strong dehumidification heating operation mode. Thereby, a dehumidification capability can be adjusted finely.
- the air pressure control device 22 can change the pressure reducing amount of the first pressure reducing valve 52 and the pressure reducing amount of the second pressure reducing valve 53, the operating pressure of the upstream side heat exchanger 32 and the outdoor heat exchanger 33 is increased. Can be adjusted. Thereby, a dehumidification capability can be adjusted finely.
- the dehumidifying capacity can be accurately determined according to the current dehumidifying amount. Can be adjusted.
- the heat pump device 20 is operated in the strong dehumidifying heating operation mode when the blowing mode is the defroster blowing mode, the fogging of the wind glass can be cleared early.
- the weak dehumidification heating operation mode and strong dehumidification heating operation mode from which dehumidification capability differs are set, and the 1st frost suppression operation mode is performed at the time of weak dehumidification heating operation mode.
- the strong dehumidifying heating operation mode since the second frost suppression operation mode different from the first frost suppression operation mode is performed, the heat pump device 20 is operated with the dehumidification capability corresponding to the required dehumidification amount. The frost suppression operation can be performed efficiently.
- the refrigerant temperature flowing into the vehicle exterior heat exchanger 33 is decreased to absorb heat during the first frost suppression operation mode and the refrigerant temperature flowing into the upstream vehicle interior heat exchanger 32 is increased, the upstream side The frost of the vehicle interior heat exchanger 32 can be effectively suppressed.
- the upstream side passenger compartment heat exchanger 32 is bypassed to flow the refrigerant, the upstream side passenger compartment heat exchanger is maintained while maintaining comfort without rapidly increasing the humidity in the passenger compartment. 32 frosts can be suppressed.
- the frost suppression operation of the upstream side vehicle interior heat exchanger 32 when the frost suppression operation of the upstream side vehicle interior heat exchanger 32 is necessary, the humidity in the vehicle interior can be reduced by setting the refrigerant to a weak frost suppression operation mode that flows by bypassing the upstream side vehicle interior heat exchanger 32. If the frost of the upstream side passenger compartment heat exchanger 32 can be suppressed while maintaining comfort and the frost suppression operation is further necessary, the dehumidifying and heating operation mode immediately before is set. Since the corresponding stronger frost suppression operation can be continued, the frost of the upstream side vehicle interior heat exchanger 32 can be reliably suppressed.
- both the high-pressure side flow switching valve 50 and the low-pressure side flow switching valve 51 of the heat pump device 20 are configured by three-way valves.
- the channel switching means is not particularly limited.
- the vehicle air conditioner 1 was mounted in an electric vehicle, it is not restricted to this, For example, it is for vehicles of various types, such as a hybrid vehicle provided with the engine and the motor for driving
- the air conditioner 1 can be mounted.
- the vehicle air conditioner according to the present invention can be mounted on, for example, an electric vehicle or a hybrid vehicle.
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Abstract
圧縮機から吐出した冷媒を下流側車室内熱交換器31、第1減圧弁52、上流側車室内熱交換器32及び車室外熱交換器33に流通させて下流側車室内熱交換器31を放熱器とし、上流側車室内熱交換器32を吸熱器とする第1除湿暖房運転モードと、圧縮機から吐出した冷媒を下流側車室内熱交換器31、第2減圧弁53、車室外熱交換器33及び上流側車室内熱交換器32に流通させて下流側車室内熱交換器31を放熱器とし、上流側車室内熱交換器32を吸熱器とする第2除湿暖房運転モードとを含む複数の運転モードに切り替えてヒートポンプ装置20を動作させる。
Description
本発明は、車両に搭載される車両用空調装置に関し、特にヒートポンプ装置を備えたものに関する。
従来から、例えば、ハイブリッド車や電気自動車等に搭載される空調装置として、ヒートポンプ装置を備えた空調装置が知られている。これら車両用のヒートポンプ装置は、電動コンプレッサ、車室外に配設される車室外熱交換器、減圧弁、及び車室内に配設される車室内熱交換器を冷媒配管によって順に接続して構成されている(例えば、特許文献1参照)。
ヒートポンプ装置が暖房運転モードにあるときには、車室内熱交換器を放熱器とし、車室外熱交換器を吸熱器として作用させるように冷媒を流し、また、冷房運転モードにあるときには、車室内熱交換器を吸熱器とし、車室外熱交換器を放熱器として作用させるように冷媒を流す。
また、例えば、特許文献2の車両用空調装置は、空気流れ方向上流側に配設される上流側車室内熱交換器と、下流側に配設される下流側車室内熱交換器とを備えている。冷媒配管には四方弁が設けられており、この四方弁を切り替えることによって暖房運転モードや冷房運転モード等の運転モード切替が行われる。
また、例えば、特許文献3の車両用空調装置は、車室内熱交換器として、空気流れ方向上流側に配設される上流側車室内熱交換器と、下流側に配設される下流側車室内熱交換器とを備えている。下流側車室内熱交換器は、暖房運転モード及び冷房運転モードの両モードで放熱器として作用する。また、上流側車室内熱交換器は、暖房運転モード及び冷房運転モードの両モードで吸熱器として作用する。
ところで、車室内の空調を想定したとき、車室内の湿度を低下させながら暖房を行う、いわゆる除湿暖房運転が必要な場合がある。そして、除湿暖房運転を行う際、車室内環境を考慮すると、例えば外気温が低温である場合のように湿度が低いときには低い除湿能力で済み、また、外気温が比較的高い場合のように湿度が高いときには高い除湿能力が要求される。除湿能力は、車室内熱交換器に供給する冷媒の圧力及び温度状態で調節可能であるので、高い除湿能力を得るためには低温の冷媒を車室内熱交換器に供給すればよい。
ところが、除湿暖房運転時には暖房能力が要求されるため、除湿能力を高めようとして一律に低温の冷媒を車室内熱交換器に供給したのでは、十分な暖房能力を確保できない恐れがある。
そこで、本発明の目的とするところは、除湿暖房運転時に十分な暖房能力を確保しつつ、除湿能力を適切に制御できるようにすることにある。
また、除湿暖房運転を行う際、車室内熱交換器では凝縮水が凍結してフロストを起こす。フロストが起こると車室内熱交換器で熱交換が行えなくなるので、フロストを抑制する運転が必要になる。フロスト抑制運転は乗員の快適性を損なう場合があるので、上記のように複数通りの除湿暖房運転モードに切り替える場合には、それぞれの運転モードで効率よくフロスト抑制運転を行いたいという要求がある。
そこで、本発明の目的とするところは、要求除湿量に応じた除湿能力でヒートポンプ装置を動作させる場合に、効率よくフロスト抑制運転を行うことができるようにすることにある。
上記目的を達成するために、第1の発明では、圧縮機から吐出した冷媒を空調用空気の流れ方向下流側の車室内熱交換器に供給して下流側の熱交換器を放熱器として作用させ、この下流側の熱交換器から流出した冷媒を減圧して空気流れ方向上流側の車室内熱交換器に供給して吸熱器とするようにした。
第1の発明は、冷媒を圧縮する圧縮機と、車室内に配設される第1車室内熱交換器と、車室内において該第1車室内熱交換器の空気流れ上流側に配設される第2車室内熱交換器と、車室外に配設される車室外熱交換器と、第1及び第2減圧弁とを含み、上記圧縮機、上記第1及び第2車室内熱交換器、上記減圧弁及び上記車室外熱交換器を冷媒配管により接続してなるヒートポンプ装置と、
上記第1及び第2車室内熱交換器を収容するとともに、該第1及び第2車室内熱交換器に空調用空気を送風する送風機を有し、調和空気を生成して車室に供給するように構成された車室内空調ユニットと、
上記ヒートポンプ装置及び上記車室内空調ユニットを制御する空調制御装置とを備えた車両用空調装置であって、
上記空調制御装置は、上記圧縮機から吐出した冷媒を上記第1車室内熱交換器、上記第1減圧弁、上記第2車室内熱交換器及び上記車室外熱交換器に順に流通させて上記第1車室内熱交換器を放熱器とし、上記第2車室内熱交換器を吸熱器とする第1除湿暖房運転モードと、上記圧縮機から吐出した冷媒を上記第1車室内熱交換器、上記第2減圧弁、上記車室外熱交換器及び上記第2車室内熱交換器に順に流通させて上記第1車室内熱交換器を放熱器とし、上記第2車室内熱交換器を吸熱器とする第2除湿暖房運転モードとを含む複数の運転モードに切り替えて上記ヒートポンプ装置を動作させることを特徴とするものである。
上記第1及び第2車室内熱交換器を収容するとともに、該第1及び第2車室内熱交換器に空調用空気を送風する送風機を有し、調和空気を生成して車室に供給するように構成された車室内空調ユニットと、
上記ヒートポンプ装置及び上記車室内空調ユニットを制御する空調制御装置とを備えた車両用空調装置であって、
上記空調制御装置は、上記圧縮機から吐出した冷媒を上記第1車室内熱交換器、上記第1減圧弁、上記第2車室内熱交換器及び上記車室外熱交換器に順に流通させて上記第1車室内熱交換器を放熱器とし、上記第2車室内熱交換器を吸熱器とする第1除湿暖房運転モードと、上記圧縮機から吐出した冷媒を上記第1車室内熱交換器、上記第2減圧弁、上記車室外熱交換器及び上記第2車室内熱交換器に順に流通させて上記第1車室内熱交換器を放熱器とし、上記第2車室内熱交換器を吸熱器とする第2除湿暖房運転モードとを含む複数の運転モードに切り替えて上記ヒートポンプ装置を動作させることを特徴とするものである。
この構成によれば、第1除湿暖房運転モードでは、圧縮機から吐出した高温高圧の冷媒が第1車室内熱交換器に供給されて第1車室内熱交換器が放熱器となる。一方、第2車室内熱交換器には第1減圧弁によって減圧された冷媒が供給されて第2車室内熱交換器が吸熱器となる。第2車室内熱交換器は車室内空調ユニットにおいて空気流れ方向上流側に配置され、第1車室内熱交換器はその下流側に配置されるので、第2車室内熱交換器によって除湿された空気が第1車室内熱交換器によって加熱されて車室に供給されることになる。よって、除湿暖房運転が実現される。
第2除湿暖房運転モードでは、同様に第1車室内熱交換器が放熱器となり、第2車室内熱交換器が吸熱器となるが、第2車室内熱交換器には車室外熱交換器を流通した冷媒が供給されるので、車室外熱交換器の蒸発圧力よりも第2車室内熱交換器の蒸発圧力が低くなることから、第1除湿暖房運転モードに比べて吸熱量が多くなる。従って、第2除湿暖房運転モードでは第1除湿暖房運転モードよりも除湿能力が高まる。
一方、第1除湿暖房運転モード及び第2除湿暖房運転モードの両モードで、圧縮機から吐出した高温高圧の冷媒を第1車室内熱交換器に供給し、この第1車室内熱交換器を空気流れ方向下流側に配置しているので、第2車室内熱交換器で除湿された空調用空気を十分に加熱することが可能になり、高い暖房能力が得られる。
第2の発明は、第1の発明において、
上記車室外熱交換器の着霜を検出する着霜検出手段を備え、
上記空調制御装置は、上記着霜検出手段により上記車室外熱交換器が着霜していると検出されたときに、上記圧縮機から吐出した冷媒を上記第1車室内熱交換器、上記第1減圧弁及び上記第2車室内熱交換器の順に流通させ、上記車室外熱交換器をバイパスさせて流す除霜除湿運転モードに切り替えて上記ヒートポンプ装置を動作させることを特徴とするものである。
上記車室外熱交換器の着霜を検出する着霜検出手段を備え、
上記空調制御装置は、上記着霜検出手段により上記車室外熱交換器が着霜していると検出されたときに、上記圧縮機から吐出した冷媒を上記第1車室内熱交換器、上記第1減圧弁及び上記第2車室内熱交換器の順に流通させ、上記車室外熱交換器をバイパスさせて流す除霜除湿運転モードに切り替えて上記ヒートポンプ装置を動作させることを特徴とするものである。
すなわち、除湿暖房運転モードでは、例えば暖房運転モード時等に比べて外気温がそれほど低くないので、車室外熱交換器が着霜した場合に、車室外熱交換器への冷媒の流れを遮断することで、外気を利用して車室外熱交換器の霜を確実に溶かすことが可能になる。
尚、車室外熱交換器が着霜している場合に、圧縮機から吐出する高温高圧の冷媒を車室外熱交換器に供給して霜を溶かす方法も考えられるが、このようにすると、第1車室内熱交換器に供給される冷媒の温度が低下して車室に供給する空調風の温度の低下を招く恐れがあるのに対し、本発明では圧縮機から吐出した高温高圧の冷媒が第1車室内熱交換器に供給されるので、空調風の温度の低下を抑制することが可能である。よって、乗員の快適性が損なわれない。
また、電気式加熱器(例えばPTCヒータ)等の補助熱源を用いることなく、車室外熱交換器の霜を確実に溶かすことができるので、エネルギの消費量が少なくて済む。
第3の発明は、第1または2の発明において、
上記第1減圧弁は、減圧量を変更可能に構成され、上記第2車室内熱交換器の冷媒入口側に接続される配管に設けられ、
上記第2減圧弁は、減圧量を変更可能に構成され、上記車室外熱交換器の冷媒入口側に接続される配管に設けられていることを特徴とするものである。
上記第1減圧弁は、減圧量を変更可能に構成され、上記第2車室内熱交換器の冷媒入口側に接続される配管に設けられ、
上記第2減圧弁は、減圧量を変更可能に構成され、上記車室外熱交換器の冷媒入口側に接続される配管に設けられていることを特徴とするものである。
この構成によれば、第1除湿暖房運転モード時に、第2車室内熱交換器に流入する冷媒の圧力を調整して中間圧にすることが可能になる。また、第2除湿暖房運転モード時に、車室外熱交換器に流入する冷媒の圧力を調整して中間圧にすることが可能になる。
第4の発明は、第3の発明において、
上記第1減圧弁及び上記第2減圧弁は、上記空調制御装置により制御され、
上記空調制御装置は、第1除湿暖房運転モード時には、上記第1減圧弁の減圧量により上記第2車室内熱交換器の作動圧力を調整する一方、第2除湿暖房運転モード時には、上記第2減圧弁の減圧量により上記車室外熱交換器の作動圧力を調整するように構成されていることを特徴とするものである。
上記第1減圧弁及び上記第2減圧弁は、上記空調制御装置により制御され、
上記空調制御装置は、第1除湿暖房運転モード時には、上記第1減圧弁の減圧量により上記第2車室内熱交換器の作動圧力を調整する一方、第2除湿暖房運転モード時には、上記第2減圧弁の減圧量により上記車室外熱交換器の作動圧力を調整するように構成されていることを特徴とするものである。
この構成によれば、第1除湿暖房運転モード時に第2車室内熱交換器の作動圧力を中間圧にし、第2除湿暖房運転モード時に車室外熱交換器の作動圧力を中間圧にすることが可能になる。
第5の発明は、第4の発明において、
上記第2車室内熱交換器の空気流れ下流側の温度を検出する温度検出手段を備え、
上記空調制御装置は、上記温度検出手段により検出された上記第2車室内熱交換器の空気流れ下流側の温度に基づいて、上記第1減圧弁及び上記第2減圧弁を制御するように構成されていることを特徴とするものである。
上記第2車室内熱交換器の空気流れ下流側の温度を検出する温度検出手段を備え、
上記空調制御装置は、上記温度検出手段により検出された上記第2車室内熱交換器の空気流れ下流側の温度に基づいて、上記第1減圧弁及び上記第2減圧弁を制御するように構成されていることを特徴とするものである。
この構成によれば、第2車室内熱交換器の空気流れ下流側の温度が低ければ第2車室内熱交換器による除湿量が多くなり、この除湿量に応じて第1減圧弁及び第2減圧弁を的確に制御して第2車室内熱交換器及び車室外熱交換器の作動圧力を中間圧にすることが可能になる。
第6の発明は、第1から5のいずれか1つの発明において、
上記車室内空調ユニットは、車室のウインドガラスに空調風を供給するデフロスタ吹出モードを含む複数の吹出モードを有するように構成されており、
上記車室内空調ユニットがデフロスタ吹出モードにあるか否かを検出する吹出モード検出手段を備え、
上記空調制御装置は、上記吹出モード検出手段により上記車室内空調ユニットがデフロスタ吹出モードであることが検出された場合に、第2除湿暖房運転モードで上記ヒートポンプ装置を動作させることを特徴とするものである。
上記車室内空調ユニットは、車室のウインドガラスに空調風を供給するデフロスタ吹出モードを含む複数の吹出モードを有するように構成されており、
上記車室内空調ユニットがデフロスタ吹出モードにあるか否かを検出する吹出モード検出手段を備え、
上記空調制御装置は、上記吹出モード検出手段により上記車室内空調ユニットがデフロスタ吹出モードであることが検出された場合に、第2除湿暖房運転モードで上記ヒートポンプ装置を動作させることを特徴とするものである。
この構成によれば、デフロスタ吹出モードが選択された場合には、ウインドガラスの曇りを晴らしたい場合である可能性が高く、この場合に、より強い除湿能力が得られる第2除湿暖房運転モードとすることで、ウインドガラスの曇りを早期に晴らすことが可能になる。
上記目的を達成するために、第7の発明では、減圧弁の制御によってフロスト抑制を効率よく行うことができるようにした。
第7の発明は、
冷媒を圧縮する圧縮機と、車室内に配設される第1車室内熱交換器と、車室内において該第1車室内熱交換器の空気流れ上流側に配設される第2車室内熱交換器と、車室外に配設される車室外熱交換器と、減圧量を変更可能な第1減圧弁とを含み、上記圧縮機、上記第1及び第2車室内熱交換器、上記減圧弁及び上記車室外熱交換器を冷媒配管により接続してなるヒートポンプ装置と、
上記第1及び第2車室内熱交換器を収容するとともに、該第1及び第2車室内熱交換器に空調用空気を送風する送風機を有し、調和空気を生成して車室に供給するように構成された車室内空調ユニットと、
上記ヒートポンプ装置及び上記車室内空調ユニットを制御する空調制御装置とを備えた車両用空調装置であって、
上記第1減圧弁は、上記第2車室内熱交換器の冷媒入口側の配管に設けられ、
上記第1減圧弁は上記空調制御装置により制御され、
上記空調制御装置は、上記第1車室内熱交換器を放熱器とし、上記第2車室内熱交換器を吸熱器とする第1除湿暖房運転モードと、第1除湿暖房運転モード時に上記第2車室内熱交換器のフロストを抑制する第1フロスト抑制運転モードとを含む複数の運転モードに切り替えて上記ヒートポンプ装置を動作させ、第1フロスト抑制運転モード時には、第1除湿暖房運転モード時に比べて上記第2車室内熱交換器に流入する冷媒温度が上昇するように上記第1減圧弁を制御することを特徴とするものである。
冷媒を圧縮する圧縮機と、車室内に配設される第1車室内熱交換器と、車室内において該第1車室内熱交換器の空気流れ上流側に配設される第2車室内熱交換器と、車室外に配設される車室外熱交換器と、減圧量を変更可能な第1減圧弁とを含み、上記圧縮機、上記第1及び第2車室内熱交換器、上記減圧弁及び上記車室外熱交換器を冷媒配管により接続してなるヒートポンプ装置と、
上記第1及び第2車室内熱交換器を収容するとともに、該第1及び第2車室内熱交換器に空調用空気を送風する送風機を有し、調和空気を生成して車室に供給するように構成された車室内空調ユニットと、
上記ヒートポンプ装置及び上記車室内空調ユニットを制御する空調制御装置とを備えた車両用空調装置であって、
上記第1減圧弁は、上記第2車室内熱交換器の冷媒入口側の配管に設けられ、
上記第1減圧弁は上記空調制御装置により制御され、
上記空調制御装置は、上記第1車室内熱交換器を放熱器とし、上記第2車室内熱交換器を吸熱器とする第1除湿暖房運転モードと、第1除湿暖房運転モード時に上記第2車室内熱交換器のフロストを抑制する第1フロスト抑制運転モードとを含む複数の運転モードに切り替えて上記ヒートポンプ装置を動作させ、第1フロスト抑制運転モード時には、第1除湿暖房運転モード時に比べて上記第2車室内熱交換器に流入する冷媒温度が上昇するように上記第1減圧弁を制御することを特徴とするものである。
この構成によれば、第1除湿暖房運転モード時には、第1減圧弁の制御によって第2車室内熱交換器に流入する冷媒温度を上昇させることが可能になるので、第1フロスト抑制運転モード時に第2車室内熱交換器のフロストが効率よく抑制される。
第8の発明は、
冷媒を圧縮する圧縮機と、車室内に配設される第1車室内熱交換器と、車室内において該第1車室内熱交換器の空気流れ上流側に配設される第2車室内熱交換器と、車室外に配設される車室外熱交換器と、減圧量を変更可能な第2減圧弁とを含み、上記圧縮機、上記第1及び第2車室内熱交換器、上記減圧弁及び上記車室外熱交換器を冷媒配管により接続してなるヒートポンプ装置と、
上記第1及び第2車室内熱交換器を収容するとともに、該第1及び第2車室内熱交換器に空調用空気を送風する送風機を有し、調和空気を生成して車室に供給するように構成された車室内空調ユニットと、
上記ヒートポンプ装置及び上記車室内空調ユニットを制御する空調制御装置とを備えた車両用空調装置であって、
上記第2減圧弁は、上記車室外熱交換器の冷媒入口側の配管に設けられ、
上記第2減圧弁は上記空調制御装置により制御され、
上記空調制御装置は、上記第1車室内熱交換器を放熱器とし、上記第2車室内熱交換器を吸熱器とし、該第2車室内熱交換器の吸熱量を第1除湿暖房運転モード時における吸熱量よりも高める第2除湿暖房運転モードと、第2除湿暖房運転モード時に上記第2車室内熱交換器のフロストを抑制する第2フロスト抑制運転モードとを含む複数の運転モードに切り替えて上記ヒートポンプ装置を動作させ、第2フロスト抑制運転モード時には、第2除湿暖房運転モード時に比べて上記車室外熱交換器に流入する冷媒温度を低下させて該車室外熱交換器で吸熱するように上記第2減圧弁を制御することを特徴とする。
冷媒を圧縮する圧縮機と、車室内に配設される第1車室内熱交換器と、車室内において該第1車室内熱交換器の空気流れ上流側に配設される第2車室内熱交換器と、車室外に配設される車室外熱交換器と、減圧量を変更可能な第2減圧弁とを含み、上記圧縮機、上記第1及び第2車室内熱交換器、上記減圧弁及び上記車室外熱交換器を冷媒配管により接続してなるヒートポンプ装置と、
上記第1及び第2車室内熱交換器を収容するとともに、該第1及び第2車室内熱交換器に空調用空気を送風する送風機を有し、調和空気を生成して車室に供給するように構成された車室内空調ユニットと、
上記ヒートポンプ装置及び上記車室内空調ユニットを制御する空調制御装置とを備えた車両用空調装置であって、
上記第2減圧弁は、上記車室外熱交換器の冷媒入口側の配管に設けられ、
上記第2減圧弁は上記空調制御装置により制御され、
上記空調制御装置は、上記第1車室内熱交換器を放熱器とし、上記第2車室内熱交換器を吸熱器とし、該第2車室内熱交換器の吸熱量を第1除湿暖房運転モード時における吸熱量よりも高める第2除湿暖房運転モードと、第2除湿暖房運転モード時に上記第2車室内熱交換器のフロストを抑制する第2フロスト抑制運転モードとを含む複数の運転モードに切り替えて上記ヒートポンプ装置を動作させ、第2フロスト抑制運転モード時には、第2除湿暖房運転モード時に比べて上記車室外熱交換器に流入する冷媒温度を低下させて該車室外熱交換器で吸熱するように上記第2減圧弁を制御することを特徴とする。
この構成によれば、第2除湿暖房運転モード時には、第2減圧弁の制御によって車室外熱交換器で吸熱することが可能になるので、第2フロスト抑制運転モード時に第2車室内熱交換器のフロストが効率よく抑制される。
第9の発明は、第7の発明において、
上記空調制御装置は、上記第1車室内熱交換器を放熱器とし、上記第2車室内熱交換器を吸熱器とし、該第2車室内熱交換器の吸熱量を第1除湿暖房運転モード時における吸熱量よりも高める第2除湿暖房運転モードと、第2除湿暖房運転モード時に上記第2車室内熱交換器のフロストを抑制する第2フロスト抑制運転モードとを運転モードとして含み、第2フロスト抑制運転モード時には、第2除湿暖房運転モード時に比べて上記車室外熱交換器に流入する冷媒温度を低下させて該車室外熱交換器で吸熱するように第2減圧弁を制御することを特徴とする。
上記空調制御装置は、上記第1車室内熱交換器を放熱器とし、上記第2車室内熱交換器を吸熱器とし、該第2車室内熱交換器の吸熱量を第1除湿暖房運転モード時における吸熱量よりも高める第2除湿暖房運転モードと、第2除湿暖房運転モード時に上記第2車室内熱交換器のフロストを抑制する第2フロスト抑制運転モードとを運転モードとして含み、第2フロスト抑制運転モード時には、第2除湿暖房運転モード時に比べて上記車室外熱交換器に流入する冷媒温度を低下させて該車室外熱交換器で吸熱するように第2減圧弁を制御することを特徴とする。
この構成によれば、第2除湿暖房運転モードでは、第1除湿暖房運転モードに比べて第2車室内熱交換器の吸熱量が高まるので、強い除湿暖房運転となる。これにより、要求除湿量に応じた除湿能力でヒートポンプ装置を動作させることが可能になる。
また、第2除湿暖房運転モード時には、第2フロスト抑制運転モードによって第2車室内熱交換器のフロストが抑制される。従って、第1除湿暖房運転モードと第2除湿暖房運転モードとのそれぞれに適したフロスト抑制運転を行って効率よくフロストを抑制することが可能になる。
第10の発明は、第7から9のいずれか1つの発明において、
上記空調制御装置は、冷媒を、上記第2車室内熱交換器をバイパスさせて流す第3フロスト抑制運転モードにも切り替えて上記ヒートポンプ装置を動作させることを特徴とするものである。
上記空調制御装置は、冷媒を、上記第2車室内熱交換器をバイパスさせて流す第3フロスト抑制運転モードにも切り替えて上記ヒートポンプ装置を動作させることを特徴とするものである。
この構成によれば、第3フロスト抑制運転モード時に冷媒が第2車室内熱交換器に流れないので、送風機によって第2車室内熱交換器に送風される空調用空気を利用して第2車室内熱交換器のフロストが抑制されることになる。
また、第2車室内熱交換器に冷媒が流れないことで、フロストを緩やかに抑制できるので、車室内の湿度が急上昇することはなく快適性が維持される。
第11の発明は、第10の発明において、
上記第2車室内熱交換器がフロスト抑制運転を必要としているか否かを検出するフロスト判定手段を備え、
上記空調制御装置は、上記フロスト判定手段により上記第2車室内熱交換器がフロスト抑制運転を必要としていると判定された場合、上記ヒートポンプ装置を第3フロスト抑制運転に切り替えて第3フロスト抑制運転を所定時間行い、その後、上記フロスト判定手段により上記第2車室内熱交換器がフロスト抑制運転を必要としていると継続して判定されている場合、第3フロスト抑制運転モードへの切替直前の運転モードが第1除湿暖房運転モードであったときには第1フロスト抑制運転モードに切り替える一方、第3フロスト抑制運転モードへの切替直前の運転モードが第2除湿暖房運転モードであったときには第2フロスト抑制運転モードに切り替えるように構成されていることを特徴とするものである。
上記第2車室内熱交換器がフロスト抑制運転を必要としているか否かを検出するフロスト判定手段を備え、
上記空調制御装置は、上記フロスト判定手段により上記第2車室内熱交換器がフロスト抑制運転を必要としていると判定された場合、上記ヒートポンプ装置を第3フロスト抑制運転に切り替えて第3フロスト抑制運転を所定時間行い、その後、上記フロスト判定手段により上記第2車室内熱交換器がフロスト抑制運転を必要としていると継続して判定されている場合、第3フロスト抑制運転モードへの切替直前の運転モードが第1除湿暖房運転モードであったときには第1フロスト抑制運転モードに切り替える一方、第3フロスト抑制運転モードへの切替直前の運転モードが第2除湿暖房運転モードであったときには第2フロスト抑制運転モードに切り替えるように構成されていることを特徴とするものである。
この構成によれば、第2車室内熱交換器のフロスト抑制運転が必要な場合に、まず、冷媒を、第2車室内熱交換器をバイパスさせて流す第3フロスト抑制運転モードとすることで、フロストを緩やかに抑制できるので、車室内の湿度が急上昇することはなく快適性が維持される。
その後、第2車室内熱交換器のフロスト抑制運転がさらに必要な状況であれば、直前の除湿暖房運転モードに応じて第1フロスト抑制運転モード、第2フロスト抑制運転モードに切り替えてより強いフロスト抑制運転を継続して行う。これにより、第2車室内熱交換器のフロストが抑制される。
第1の発明によれば、圧縮機から吐出した冷媒を第1車室内熱交換器、第1減圧弁、第2車室内熱交換器及び車室外熱交換器に順に流通させて第1車室内熱交換器を放熱器とし、第2車室内熱交換器を吸熱器とする第1除湿暖房運転モードと、圧縮機から吐出した冷媒を第1車室内熱交換器、第2減圧弁、車室外熱交換器及び第2車室内熱交換器に順に流通させて第1車室内熱交換器を放熱器とし、第2車室内熱交換器を吸熱器とする第2除湿暖房運転モードとを含む複数の運転モードに切り替えて運転できるようにしている。これにより、除湿暖房運転時に十分な暖房能力を確保しつつ、除湿能力を適切に制御できる。
第2の発明によれば、車室外熱交換器が着霜している場合に、圧縮機から吐出した冷媒を、車室外熱交換器をバイパスさせて流すようにしたので、車室外熱交換器の霜を効率よく溶かすことができる。
第3の発明によれば、第1減圧弁を第2車室内熱交換器の冷媒入口側の配管に設け、第2減圧弁を車室外熱交換器の冷媒入口側の配管に設けたので、第1除湿暖房運転モード時に第2車室内熱交換器の冷媒を中間圧にすることができ、また、第2除湿暖房運転モード時に車室外熱交換器の冷媒を中間圧にすることができる。これにより、除湿能力を細かく調整できる。
第4の発明によれば、第1減圧弁や第2減圧弁の減圧量の調整によって第2車室内熱交換器及び車室外熱交換器の作動圧力を調整することができるので、除湿能力を細かく調整できる。
第5の発明によれば、第2車室内熱交換器の空気流れ下流側の温度に基づいて第1減圧弁及び第2減圧弁を制御することができるので、除湿能力を現在の除湿量に応じて的確に調整できる。
第6の発明によれば、車室内空調ユニットがデフロスタ吹出モードである場合に第2除湿暖房運転モードでヒートポンプ装置を動作させるようにしたので、ウインドガラスの曇りを早期に晴らすことができる。
第7の発明によれば、第1除湿暖房運転モード時には、第1減圧弁の制御によって第2車室内熱交換器に流入する冷媒温度を上昇させることができるので、第1フロスト抑制運転モード時に第2車室内熱交換器のフロストを効率よく抑制できる。
第8の発明によれば、第2除湿暖房運転モード時には、第2減圧弁の制御によって車室外熱交換器で吸熱することができるので、第2フロスト抑制運転モード時に第2車室内熱交換器のフロストを効率よく抑制できる。
第9の発明によれば、除湿能力の異なる第1除湿暖房運転モードと第2除湿暖房運転モードとを設定し、第1除湿暖房運転モード時には第1フロスト抑制運転モードを行い、第2除湿暖房運転モード時には第1フロスト抑制運転モードとは異なる第2フロスト抑制運転モードを行うようにしたので、要求除湿量に応じた除湿能力でヒートポンプ装置を動作させる場合に、効率よくフロスト抑制運転を行うことができる。
第10の発明によれば、第2車室内熱交換器をバイパスさせて冷媒を流す第3フロスト抑制運転モードとすることで、車室内の湿度を急上昇させることなく、快適性を維持しながら第2車室内熱交換器のフロストを抑制することができる。
第11の発明によれば、第2車室内熱交換器のフロスト抑制運転が必要な場合に、冷媒を、第2車室内熱交換器をバイパスさせて流す第3フロスト抑制運転モードとすることで、車室内の湿度を急上昇させることはなく快適性を維持しながら第2車室内熱交換器のフロストを抑制することができ、その後、フロスト抑制運転がさらに必要な状況であれば、直前の除湿暖房運転モードに応じたより強いフロスト抑制運転を継続して行うことができるので、第2車室内熱交換器のフロストを確実に抑制できる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
図1は、本発明の実施形態に係る車両用空調装置1の概略構成図である。車両用空調装置1が搭載された車両は、走行用蓄電池及び走行用モーターを備えた電気自動車である。
車両用空調装置1は、ヒートポンプ装置20と、車室内空調ユニット21と、ヒートポンプ装置20及び車室内空調ユニット21を制御する空調制御装置22(図2に示す)とを備えている。
ヒートポンプ装置20は、冷媒を圧縮する電動コンプレッサ30と、車室内に配設される下流側車室内熱交換器(第1車室内熱交換器)31と、車室内において下流側車室内熱交換器31の空気流れ方向上流側に配設される上流側車室内熱交換器(第2車室内熱交換器)32と、車室外に配設される車室外熱交換器33と、アキュムレータ34と、これら機器30~34を接続する第1~第4主冷媒配管40~43と、第1~第3分岐冷媒配管44~46とを備えている。
電動コンプレッサ30は、従来から周知の車載用のものであり、電動モーターによって駆動される。電動コンプレッサ30の回転数を変更することによって単位時間当たりの吐出量を変化させることができる。電動コンプレッサ30は、空調制御装置22に接続されてON及びOFFの切り替えと、回転数が制御されるようになっている。電動コンプレッサ30には、走行用蓄電池から電力が供給される。
上流側車室内熱交換器32は、図3に示すように、上側ヘッダタンク47と、下側ヘッダタンク48と、コア49とを備えている。コア49は、上下方向に延びるチューブ49aとフィン49bとを交互に左右方向(図3の左右方向)に配列して一体化したものであり、空調用空気がチューブ49a間を通過するようになっている。空調用空気の流れ方向を白抜きの矢印で示している。チューブ49aは、外部空気の流れ方向に2列並んでいる。
空気流れ上流側のチューブ49a及び下流側のチューブ49aの上端部は、上側ヘッダタンク47に接続されて連通している。上側ヘッダタンク47の内部には、該上側ヘッダタンク47を空気流れ方向上流側と下流側とに仕切る第1仕切部47aが設けられている。第1仕切部47aよりも空気流れ方向上流側の空間が上流側のチューブ49aの上端に連通し、第1仕切部47aよりも空気流れ方向下流側の空間が下流側のチューブ49aの上端に連通している。
また、上側ヘッダタンク47の内部には、該上側ヘッダタンク47を左右方向に仕切る第2仕切部47bが設けられている。第1仕切部47aにおける第2仕切部47bよりも右側には、連通孔47eが形成されている。
上側ヘッダタンク47の左側面の空気流れ下流側には冷媒の流入口47cが形成され、また、上流側には冷媒の流出口47dが形成されている。
下側ヘッダタンク48の内部には、上側ヘッダタンク47の第1仕切部47aと同様に、空気流れ方向上流側と下流側とに仕切る仕切部48aが設けられている。仕切部48aよりも空気流れ方向上流側の空間が上流側のチューブ49aの下端に連通し、仕切部48aよりも空気流れ方向下流側の空間が下流側のチューブ49aの下端に連通している。
この下流側車室内熱交換器31は、上記のように構成したことで合計4つのパスを有している。すなわち、流入口47cから流入した冷媒は、まず、上側ヘッダタンク47の第1仕切部47aよりも空気流れ方向下流側で、かつ、第2仕切部47bよりも左側の空間R1に流入し、空間R1に連通するチューブ49a内を下へ向かって流れる。
その後、下側ヘッダタンク48の仕切部48aよりも空気流れ方向下流側の空間S1に流入して右側へ流れてチューブ49a内を上へ向かって流れた後、上側ヘッダタンク47の第1仕切部47aよりも空気流れ方向下流側で、かつ、第2仕切部47bよりも右側の空間R2に流入する。
次いで、空間R2内の冷媒は第1仕切部47aの連通孔47eを通り、上側ヘッダタンク47の第1仕切部47aよりも空気流れ方向上流側で、かつ、第2仕切部47bよりも右側の空間R3に流入し、空間R3に連通するチューブ49a内を下へ向かって流れる。
しかる後、下側ヘッダタンク48の仕切部48aよりも空気流れ方向上流側の空間S2に流入して左側へ流れてチューブ49a内を上へ向かって流れた後、上側ヘッダタンク47の第1仕切部47aよりも空気流れ方向上流側で、かつ、第2仕切部47bよりも左側の空間R4に流入し、流出口47dから外部へ流出する。
上流側車室内熱交換器32の空気流れ方向上流側のパスによって風上側パスP1が構成され、また、空気流れ方向下流側のパスによって風下側パスP2が構成される。
下流側車室内熱交換器31は、大きさが上記上流側車室内熱交換器32よりも小さいだけであり、上流側車室内熱交換器32と同様な構造を有しているので詳細な説明は省略する。尚、下流側車室内熱交換器31と上流側車室内熱交換器32との構造は異なっていてもよい。
車室外熱交換器33は、車両の前部に設けられたモータルーム(エンジン駆動車両におけるエンジンルームに相当)において該モータルームの前端近傍に配設され、走行風が当たるようになっている。図示しないが、車室外熱交換器33も、上側ヘッダタンクと、下側ヘッダタンクと、コアとを備えている。コアは、上下方向に延びるチューブを有している。
図1に示すように、車両にはクーリングファン37が設けられている。このクーリングファン37は、ファンモーター38によって駆動され、車室外熱交換器33に空気を送風するように構成されている。ファンモーター38は、空調制御装置22に接続されてON及びOFFの切り替えと、回転数が制御されるようになっている。ファンモーター38にも走行用蓄電池から電力が供給される。尚、クーリングファン37は、例えば走行用インバータ等を冷却するためのラジエータに空気を送風することもできるものであり、空調の要求時以外にも作動させることが可能である。
アキュムレータ34は、第4主冷媒配管43の中途部において電動コンプレッサ30の吸入口近傍に配設されている。
一方、第1主冷媒配管40は、電動コンプレッサ30の吐出口と下流側車室内熱交換器31の冷媒流入口とを接続するものである。また、第2主冷媒配管41は、下流側車室内熱交換器31の冷媒流出口と車室外熱交換器33の冷媒流入口とを接続するものである。第3主冷媒配管42は、車室外熱交換器33の冷媒流出口と上流側車室内熱交換器32の冷媒流入口とを接続するものである。第4主冷媒配管43は、上流側車室内熱交換器32の冷媒流出口と電動コンプレッサ30の吸入口とを接続するものである。
また、第1分岐冷媒配管44は、第2主冷媒配管41から分岐しており、第3主冷媒配管42に接続されている。第2分岐冷媒配管45は、第2主冷媒配管41から分岐しており、第4主冷媒配管43に接続されている。第3分岐冷媒配管46は、第3主冷媒配管42から分岐しており、第4主冷媒配管43に接続されている。
また、ヒートポンプ装置20は、高圧側流路切替弁50、低圧側流路切替弁51、第1減圧弁52、第2減圧弁53、第1逆止弁54及び第2逆止弁55を備えている。
高圧側流路切替弁50及び低圧側流路切替弁51は電動タイプの三方弁で構成されており、空調制御装置22によって制御される。高圧側流路切替弁50は、第2主冷媒配管41の中途部に設けられており、第1分岐冷媒配管44が接続されている。低圧側流路切替弁51は、第4主冷媒配管43の中途部に設けられており、第3分岐冷媒配管46が接続されている。
第1減圧弁52及び第2減圧弁53は、電動タイプのものであり、流路を絞って冷媒を膨張させる膨張状態と、流路を開放して冷媒を膨張させずに流す非膨張状態とに切り替えられるようになっている。第1減圧弁52及び第2減圧弁53は空調制御装置22によって制御される。膨張状態では、通常、空調負荷の状態に応じて開度が設定される。第1減圧弁52及び第2減圧弁53の開度は、空調負荷に関わらず、後述する除湿暖房運転時に、上流側車室内熱交換器32や車室外熱交換器33の作動圧力を中間圧にすることもできるようになっている。
第1減圧弁52は、第3主冷媒配管42の第1分岐冷媒配管44との接続部位よりも上流側車室内熱交換器32側、即ち、上流側車室内熱交換器32の冷媒入口側の冷媒配管に配設されている。一方、第2減圧弁53は、第2主冷媒配管41の高圧側流路切替弁50よりも車室外熱交換器33側、即ち、車室外熱交換器33の冷媒入口側の冷媒配管に配設されている。
第1逆止弁54は、第3主冷媒配管42に配設されており、第3主冷媒配管42の車室外熱交換器33側から上流側車室内熱交換器32側へ向けての冷媒の流れを許容し、逆方向への冷媒の流れを阻止するように構成されている。
第2逆止弁55は、第2分岐冷媒配管45に配設されており、第2分岐冷媒配管45の第4主冷媒配管43側から第2主冷媒配管41側へ向けての冷媒の流れを許容し、逆方向への冷媒の流れを阻止するように構成されている。
また、車室内空調ユニット21は、下流側車室内熱交換器31及び上流側車室内熱交換器32を収容するケーシング60と、エアミックスドア(温度調節ドア)62と、エアミックスドア62を駆動するエアミックスドアアクチュエータ63と、吹出モード切替ドア64と、送風機65とを備えている。尚、ケーシング60には、PTCヒータ等の空気加熱器を配設することもできる。
送風機65は、車室内の空気(内気)と車室外の空気(外気)との一方を選択してケーシング60内に空調用空気として送風するためのものである。送風機65は、シロッコファン65aと、シロッコファン65aを回転駆動する送風モーター65bとを備えている。送風モーター65bは、空調制御装置22に接続されてON及びOFFの切り替えと、回転数が制御されるようになっている。送風モーター65bにも走行用蓄電池から電力が供給される。
送風機65には、内気を導入するための内気導入口65cと、外気を導入するための外気導入口65dとが形成されている。送風機65の内部には、内気導入口65cと外気導入口65dとの一方を開いて他方を閉じる内外気切替ドア65eが設けられている。さらに、送風機65には、内外気切替ドア65eを駆動する内外気切替ドアアクチュエータ61が設けられている。この内外気切替ドアアクチュエータ61は、空調制御装置22により制御される。送風機65の空気導入モードは、内気導入口65cを全開にして外気導入口65dを全閉にする内気導入モードと、内気導入口65cを全閉にして外気導入口65dを全開にする外気導入モードとに切り替えられるようになっている。内気導入モードと外気導入モードとの切り替えは、乗員によるスイッチ操作で行うことができるようになっているが、後述する所定の条件下では、内気導入モードが選択されていても、空調制御装置22が外気導入モードに自動的に切り替えることができるようになっている。
ケーシング60は、車室内においてインストルメントパネル(図示せず)の内部に配設されている。ケーシング60には、デフロスタ吹出口60a、ベント吹出口60b及びヒート吹出口60cが形成されている。デフロスタ吹出口60aは、車室のフロントウインド内面に空調風を供給するためのものである。ベント吹出口60bは、車室の乗員の主に上半身に空調風を供給するためのものである。ヒート吹出口60cは、車室の乗員の足下に空調風を供給するためのものである。
これら吹出口60a~60cはそれぞれ吹出モード切替ドア64によって開閉される。吹出モード切替ドア64は、図示しないが、空調制御装置22に接続されたアクチュエータによって動作するようになっている。
吹出モードとしては、例えば、デフロスタ吹出口60aに空調風を流すデフロスタ吹出モード、ベント吹出口60bに空調風を流すベント吹出モード、ヒート吹出口60cに空調風を流すヒート吹出モード、デフロスタ吹出口60a及びヒート吹出口60cに空調風を流すデフ/ヒートモード、ベント吹出口60b及びヒート吹出口60cに空調風を流すバイレベルモード等である。
ケーシング60内に導入された空調用空気は、全量が上流側車室内熱交換器32を通過するようになっている。
エアミックスドア62は、ケーシング60内において、上流側車室内熱交換器32と下流側車室内熱交換器31との間に収容されている。エアミックスドア62は、上流側車室内熱交換器32を通過した空気のうち、下流側車室内熱交換器31を通過する空気量を変更することによって、上流側車室内熱交換器32を通過した空気と、下流側車室内熱交換器31を通過した空気との混合割合を決定して空調風の温度調節を行うためのものである。
車両用空調装置1は、外気温度センサ70と、車室外熱交換器温度センサ71と、車室内熱交換器温度センサ(温度検出手段)73と、内気温度センサ75と、湿度センサ76とを備えている。これらセンサは空調制御装置22に接続されている。
外気温度センサ70は、車室外熱交換器33よりも空気流れ方向上流側に配設されており、車室外熱交換器33に流入する前の外部空気の温度(外気温度TG)を検出するためのものである。一方、車室外熱交換器温度センサ71は、車室外熱交換器33の空気流れ方向下流側の面に配設されており、車室外熱交換器33の表面温度を検出するためのものである。
車室内熱交換器温度センサ73は、上流側車室内熱交換器32の空気流れ方向下流側に配設されており、上流側車室内熱交換器32の表面温度を検出するためのものである。車室内熱交換器温度センサ73により検出される上流側車室内熱交換器32の空気流れ方向下流側の温度に基づいて、上流側車室内熱交換器32にフロストが発生しているか否かを検出することができる。
内気温度センサ75は、車室内の温度(内気温度TR)を検出するためのものであり、車室内の所定箇所に配設されている。湿度センサ76は、車室内の湿度(車室内湿度RH)を検出するためのものであり、車室内の所定箇所に配設されている。内気温度センサ75及び湿度センサ76は、従来から周知のものなので、詳細な説明は省略する。
また、車両用空調装置1は、車室内に配設される操作ボタン80(図2に示す)を備えており、この操作ボタン80は、空調制御装置22に接続されている。操作ボタン80としては、吹出モードを変更するボタン、設定温度を変更するボタン、風量を変更するボタン等が含まれており、この車両では、吹出モードをデフロスタ吹出モードとするためのDEFボタンも含まれている。また、図示しないが、車両用空調装置1には、日射量を検出するセンサ等も設けられている。
空調制御装置22は、例えば、乗員による設定温度や外気温、車室内温度、車室内湿度、日射量等の複数の情報に基づいてヒートポンプ装置20等を制御するものであり、周知の中央演算装置やROM、RAM等によって構成されている。また、空調の負荷に応じて電動コンプレッサ30やファンモーター38も制御する。
空調制御装置22は、通常のオートエアコン制御と同様に後述するメインルーチンにおいて、ヒートポンプ装置20の運転モードの切り替え、送風機65の風量、エアミックスドア62の開度、吹出モードの切り替え、空気導入モードの切り替え、電動コンプレッサ30、送風モーター65bの制御を行い、例えば、ファンモーター38は、基本的には電動コンプレッサ30の作動中には作動するが、電動コンプレッサ30が停止状態であっても、走行用インバーター等の冷却が必要な場合には作動するようになっている。
ヒートポンプ装置20の運転モードは、冷房運転モード、除霜除湿運転モード、弱除湿暖房運転モード(第1除湿暖房運転モード)、第1フロスト抑制運転モード、強除湿暖房運転モード(第2除湿暖房運転モード)、第2フロスト抑制運転モード、弱フロスト抑制運転モード(第3フロスト抑制モード)、暖房運転モードとがある。
図4に示す冷房運転モードは、例えば外気温度が25℃よりも高い場合に選択される運転モードである。冷房運転モードでは、下流側車室内熱交換器31を放熱器とし、上流側車室内熱交換器32を吸熱器とし、車室外熱交換器33を放熱器として作用させる。
すなわち、高圧側流路切替弁50は、下流側車室内熱交換器31から流出した冷媒を上流側車室内熱交換器32の流入口に流入しないように、第2減圧弁53側へ流すように流路を切り替える。また、低圧側流路切替弁51は、上流側車室内熱交換器32から流出した冷媒をアキュムレータ34に流入させるように流路を切り替える。第1減圧弁52は膨張状態にし、第2減圧弁53は非膨張状態にする。
この状態で電動コンプレッサ30を作動させると、電動コンプレッサ30から吐出された高圧冷媒が第1主冷媒配管40を流れて下流側車室内熱交換器31に流入し、下流側車室内熱交換器31を循環する。下流側車室内熱交換器31を循環した冷媒は、第2主冷媒配管41を通って膨張することなく、車室外熱交換器33に流入する。車室外熱交換器33に流入した冷媒は放熱して第3主冷媒配管42を通って第1減圧弁52を通過することで膨張し、上流側車室内熱交換器32に流入する。上流側車室内熱交換器32に流入した冷媒は、上流側車室内熱交換器32を循環して空調用空気から吸熱する。上流側車室内熱交換器32を循環した冷媒は、第4主冷媒配管43を通ってアキュムレータ34を経て電動コンプレッサ30に吸入される。
冷房運転モードでは、上流側車室内熱交換器32を通過した空調用空気が下流側車室内熱交換器31に殆ど流入しないようにエアミックスドア62の開度を設定する。
また、図11に示す暖房運転モードは、例えば外気温度が0℃よりも低い場合(極低外気時)に選択される運転モードである。暖房運転モードでは、下流側車室内熱交換器31及び上流側車室内熱交換器32を放熱器とし、車室外熱交換器33を吸熱器として作用させる。
すなわち、高圧側流路切替弁50は、下流側車室内熱交換器31から流出した冷媒を上流側車室内熱交換器32の流入口に流入させるように流路を切り替える。また、低圧側流路切替弁51は、車室外熱交換器33から流出した冷媒をアキュムレータ34に流入させるように流路を切り替える。第1減圧弁52は非膨張状態にし、第2減圧弁53は膨張状態にする。
この状態で電動コンプレッサ30を作動させると、電動コンプレッサ30から吐出された高圧冷媒が第1主冷媒配管40を流れて下流側車室内熱交換器31に流入し、下流側車室内熱交換器31を循環する。下流側車室内熱交換器31を循環した冷媒は、第2主冷媒配管41から第1分岐冷媒配管44を流れて上流側車室内熱交換器32に流入し、上流側車室内熱交換器32を循環する。つまり、下流側車室内熱交換器31及び上流側車室内熱交換器32に高温状態の冷媒が流入するので、空調用空気は、下流側車室内熱交換器31及び上流側車室内熱交換器32の両方によって加熱されることになり、よって、高い暖房能力が得られる。
上流側車室内熱交換器32を循環した冷媒は、第4主冷媒配管43から第2分岐冷媒配管45を通って第2主冷媒配管41に流入する。第2主冷媒配管41に流入した冷媒は、第2減圧弁53を通過することで膨張し、車室外熱交換器33に流入する。車室外熱交換器33に流入した冷媒は、外部空気から吸熱して第3主冷媒配管42、第3分岐冷媒配管46を順に通ってアキュムレータ34を経て電動コンプレッサ30に吸入される。
暖房運転モードでは、上流側車室内熱交換器32を通過した空調用空気の殆どが下流側車室内熱交換器31を通過するようにエアミックスドア62の開度を設定する。
図5に示す除霜除湿運転モードは、除湿暖房運転中に車室外熱交換器33に霜が付着した場合に選択される運転モードである。除霜除湿運転モードでは、下流側車室内熱交換器31を放熱器としたまま、上流側車室内熱交換器32を吸熱器として作用させる。また、冷媒は、車室外熱交換器33をバイパスして流す。
すなわち、高圧側流路切替弁50は暖房運転モードと同じ状態にしておく。低圧側流路切替弁51は、上流側車室内熱交換器32から流出した冷媒をアキュムレータ34に流入させるように流路を切り替える。第1減圧弁52を膨張状態にする。尚、第2減圧弁53には、冷媒が流れない。
この状態で電動コンプレッサ30を作動させると、電動コンプレッサ30から吐出された高圧冷媒が第1主冷媒配管40を流れて下流側車室内熱交換器31に流入し、下流側車室内熱交換器31を循環する。下流側車室内熱交換器31を循環した冷媒は、第2主冷媒配管41から第1分岐冷媒配管44を通って第1減圧弁52に達する。第1減圧弁52を通過して膨張した冷媒は上流側車室内熱交換器32に流入する。上流側車室内熱交換器32では冷媒が吸熱する。上流側車室内熱交換器32を循環した冷媒は、第4主冷媒配管43を流れてアキュムレータ34を経て電動コンプレッサ30に吸入される。この運転モードでは、車室外熱交換器33に低温の冷媒が流れないので、車室外熱交換器33の周囲の空気や車室外熱交換器33に当たる走行風の影響によって車室外熱交換器33の表面温度が上昇していき、車室外熱交換器33の霜が溶けて除霜される。また、上流側車室内熱交換器32では冷媒が吸熱しているので、除湿を行うことができる。
図6に示す弱除湿暖房運転モードは、例えば外気温度が0℃以上で10℃よりも低い場合に選択される運転モードである。弱除湿暖房運転モードでは、下流側車室内熱交換器31を放熱器とし、車室外熱交換器33及び上流側車室内熱交換器32を吸熱器として作用させる。
すなわち、高圧側流路切替弁50は、下流側車室内熱交換器31から流出した冷媒を上流側車室内熱交換器32の流入口に流入させるように流路を切り替える。また、低圧側流路切替弁51は、車室外熱交換器33から流出した冷媒をアキュムレータ34に流入させるように流路を切り替える。第1減圧弁52は膨張状態にし、第2減圧弁53は非膨張状態にする。
この状態で電動コンプレッサ30を作動させると、電動コンプレッサ30から吐出された高圧冷媒が第1主冷媒配管40を流れて下流側車室内熱交換器31に流入し、下流側車室内熱交換器31を循環する。下流側車室内熱交換器31を循環した冷媒は、第2主冷媒配管41から第1分岐冷媒配管44を流れて第1減圧弁52を通過することで膨張してから上流側車室内熱交換器32に流入し、上流側車室内熱交換器32を循環する。つまり、上流側車室内熱交換器32では冷媒の吸熱によって空調用空気が冷却されることで除湿され、下流側車室内熱交換器31では冷媒の放熱によって空調用空気が加熱されるので除湿暖房を行うことができる。
上流側車室内熱交換器32を循環した冷媒は、第4主冷媒配管43から第2分岐冷媒配管45を通って第2主冷媒配管41に流入する。第2主冷媒配管41に流入した冷媒は、膨張して車室外熱交換器33に流入する。車室外熱交換器33に流入した冷媒は、外部空気から吸熱して第3主冷媒配管42、第3分岐冷媒配管46を順に通ってアキュムレータ34を経て電動コンプレッサ30に吸入される。
空調制御装置22は、弱除湿暖房運転モード時には、第1減圧弁52及び第2減圧弁53の減圧量を変更して上流側車室内熱交換器32の作動圧力を調整する。この場合、上流側車室内熱交換器32の作動圧力が中間圧になるようにすることができる。
空調制御装置22は、車室内熱交換器温度センサ73により検出された上流側車室内熱交換器32の空気流れ下流側の温度に基づいて、第1減圧弁52を制御するように構成されている。車室内熱交換器温度センサ73により検出された上流側車室内熱交換器32の空気流れ下流側の温度によって除湿量を推定することができ、この除湿量を変更する場合に、車室内熱交換器温度センサ73により検出された温度に基づいて第1減圧弁52の減圧量を調整して、上流側車室内熱交換器32に流入する冷媒の温度を変化させることができる。また、車室外熱交換器温度センサ71の検出温度に基づいて第2減圧弁53を制御することもできる。
また、状況に応じて第1減圧弁52を非膨張状態にし、第2減圧弁53を膨張状態にすることもできる。
図7に示す第1フロスト抑制運転モードは、弱除湿暖房運転モード時に上流側車室内熱交換器32がフロストした場合のように、フロスト抑制運転を必要としている場合に選択されるものである。尚、フロストとは、上流側車室内熱交換器32の表面で凝縮した凝縮水が氷点下まで冷却されて凍結する現象のことである。
第1フロスト抑制運転モードにおける冷媒の流れは、図6に示す弱除湿暖房運転モードと同じである。
第1フロスト抑制運転モードでは、下流側車室内熱交換器31を放熱器とし、上流側車室内熱交換器32及び車室外熱交換器33を吸熱器として作用させる。
すなわち、高圧側流路切替弁50は、下流側車室内熱交換器31から流出した冷媒を上流側車室内熱交換器32の流入口に流入しないように、第2減圧弁53側へ流すように流路を切り替える。また、低圧側流路切替弁51は、上流側車室内熱交換器32から流出した冷媒をアキュムレータ34に流入させるように流路を切り替える。第1減圧弁52は非膨張状態にし、第2減圧弁53は膨張状態にする。
この状態で電動コンプレッサ30を作動させると、電動コンプレッサ30から吐出された高圧冷媒が第1主冷媒配管40を流れて下流側車室内熱交換器31に流入し、下流側車室内熱交換器31を循環するので、下流側車室内熱交換器31によって空調用空気を加熱することができる。
下流側車室内熱交換器31を循環した冷媒は、第2主冷媒配管41を通って第2減圧弁53を通過して膨張し、車室外熱交換器33に流入する。車室外熱交換器33に流入した冷媒は吸熱して第3主冷媒配管42を通って膨張することなく上流側車室内熱交換器32に流入する。上流側車室内熱交換器32に流入した冷媒の温度は、車室外熱交換器33での吸熱作用によって上昇しており、上流側車室内熱交換器32を循環しながら放熱してフロストを抑制できる。上流側車室内熱交換器32を循環した冷媒は、第4主冷媒配管43を通ってアキュムレータ34を経て電動コンプレッサ30に吸入される。
空調制御装置22は、第1フロスト抑制運転モード時には、弱除湿暖房運転モード時に比べて上流側車室内熱交換器32に流入する冷媒温度が上昇するように第1減圧弁52を、減圧量を小さくする側に制御する。これにより、フロスト抑制能力が高まる。更に、車室外熱交換器33に流入する冷媒温度が低下するように第2減圧弁53を、減圧量を大きくする側に制御する。これにより、システム全体の吸熱量を確保することができ、安定した運転が可能となる。
第1フロスト抑制運転モードでは、図8に示すモリエル線図のように、圧縮機30から吐出した冷媒は、下流側車室内熱交換器31に流入して放熱した後、第1膨張弁52を経て上流側車室内熱交換器32に流入して吸熱する。その後、車室外熱交換器33に流入した後、圧縮機30に吸入される。
図9に示す強除湿暖房運転モードは、例えば外気温度が10℃以上25℃以下の場合に選択される運転モードである。強除湿暖房運転モードでは、下流側車室内熱交換器31を放熱器とし、車室外熱交換器33及び上流側車室内熱交換器32を吸熱器として作用させる。
すなわち、高圧側流路切替弁50は、下流側車室内熱交換器31から流出した冷媒を上流側車室内熱交換器32の流入口に流入しないように、第2減圧弁53側へ流すように流路を切り替える。また、低圧側流路切替弁51は、上流側車室内熱交換器32から流出した冷媒をアキュムレータ34に流入させるように流路を切り替える。第1減圧弁52及び第2減圧弁53を共に膨張状態にする。
この状態で電動コンプレッサ30を作動させると、電動コンプレッサ30から吐出された高圧冷媒が第1主冷媒配管40を流れて下流側車室内熱交換器31に流入し、下流側車室内熱交換器31を循環する。下流側車室内熱交換器31を循環した冷媒は、第2主冷媒配管41を通って第2減圧弁53を通過して膨張し、車室外熱交換器33に流入する。車室外熱交換器33に流入した冷媒は吸熱して第3主冷媒配管42を通って膨張して上流側車室内熱交換器32に流入する。上流側車室内熱交換器32に流入した冷媒は、上流側車室内熱交換器32を循環して空調用空気から吸熱する。上流側車室内熱交換器32を循環した冷媒は、第4主冷媒配管43を通ってアキュムレータ34を経て電動コンプレッサ30に吸入される。
つまり、上流側車室内熱交換器32では冷媒の吸熱によって空調用空気が冷却されることで除湿され、下流側車室内熱交換器31では冷媒の放熱によって空調用空気が加熱されるので除湿暖房を行うことができる。
強除湿暖房運転モードにおける上流側車室内熱交換器32の吸熱量は、車室外熱交換器33の蒸発圧力よりも上流側車室内熱交換器32の蒸発圧力が低くなることから、弱除湿暖房運転モードのときに比べて多くなるので、強除湿暖房運転モードでは単位時間当たりの除湿量が弱除湿暖房運転モードに比べて増加する。よって、強除湿暖房運転モードとしている。
第1減圧弁52は非膨張状態にし、第2減圧弁53は膨張状態にすることもできる。
空調制御装置22は、強除湿暖房運転モード時には、第2減圧弁53の減圧量を変更して車室外熱交換器33の作動圧力を調整する。この場合、車室外熱交換器33の作動圧力が中間圧になるようにすることができる。
また、弱除湿暖房運転モード時と同様に、空調制御装置22は、車室内熱交換器温度センサ73により検出された温度に基づいて第1減圧弁52及び第2減圧弁53の減圧量を調整して、上流側車室内熱交換器32に流入する冷媒の温度を変化させる。
図10に示す第2フロスト抑制運転モードは、強除湿暖房運転モード時に上流側車室内熱交換器32がフロストした場合のように、フロスト抑制運転を必要としている場合に選択されるものである。
第2フロスト抑制運転モードでは、下流側車室内熱交換器31を放熱器とし、上流側車室内熱交換器32及び車室外熱交換器33を吸熱器として作用させる。
第2フロスト抑制運転モードでは、図11に示すモリエル線図のように、圧縮機30から吐出した冷媒は、下流側車室内熱交換器31に流入して放熱した後、第2膨張弁53を経て車室外熱交換器33に流入して吸熱し、その後、上流側車室内熱交換器32に流入して吸熱する。
上流側車室内熱交換器32に流入した冷媒の温度は、車室外熱交換器33での吸熱作用によって上昇しており、例えば0℃よりも高い温度となっていれば、上流側車室内熱交換器32を循環してフロストを抑制できる。第1フロスト抑制運転モードと第2フロスト抑制運転モードとを比較した際、第1フロスト抑制運転モードの方がフロスト抑制能力が高い。そして、上流側車室内熱交換器32を循環した冷媒は、第4主冷媒配管43を通ってアキュムレータ34を経て電動コンプレッサ30に吸入される。
また、第2フロスト抑制運転モード時には、第2除湿暖房運転モード時に比べて車室外熱交換器33に流入する冷媒温度を低下させて車室外熱交換器33が吸熱するように第2減圧弁53を制御する。そして、上流側車室内熱交換器32に流入する冷媒が過熱状態となるように第1減圧弁52を、減圧量を大きくする側に制御する。これにより、フロスト抑制能力がより一層高まる。
図12に示す弱フロスト抑制運転モードは、弱除湿暖房運転モード時や強除湿暖房運転モード時に上流側車室内熱交換器32がフロストした場合のように、フロスト抑制運転を必要としている場合に選択されるものであり、具体的には、後述するが、第1フロスト抑制運転モードや第2フロスト抑制運転モードよりもフロスト抑制能力が低くてもよい場合等に選択される。
弱フロスト抑制運転モードでは、下流側車室内熱交換器31を放熱器とし、車室外熱交換器33を吸熱器として作用させ、冷媒は、上流側車室内熱交換器32をバイパスさせて流す。
すなわち、高圧側流路切替弁50は、下流側車室内熱交換器31から流出した冷媒を上流側車室内熱交換器32の流入口に流入しないように、第2減圧弁53側へ流すように流路を切り替える。また、低圧側流路切替弁51は、車室外熱交換器33から流出した冷媒をアキュムレータ34に流入させるように流路を切り替える。第2減圧弁53は膨張状態にする。
この状態で電動コンプレッサ30を作動させると、電動コンプレッサ30から吐出された高圧冷媒が第1主冷媒配管40を流れて下流側車室内熱交換器31に流入し、下流側車室内熱交換器31を循環するので、下流側車室内熱交換器31によって空調用空気を加熱することができる。
下流側車室内熱交換器31を循環した冷媒は、第2主冷媒配管41を通って第2減圧弁53を通過して膨張し、車室外熱交換器33に流入する。車室外熱交換器33に流入した冷媒は吸熱して第3主冷媒配管42、第3分岐冷媒配管46、第4主冷媒配管43を順に通ってアキュムレータ34を経て電動コンプレッサ30に吸入される。
この弱フロスト抑制運転モードでは、上流側車室内熱交換器32に低温の冷媒が流れず、送風機65から送風される空調用空気が当たる。この空調用空気の温度は、略外気温と等しいので、空調用空気によって上流側車室内熱交換器32のフロストが抑制される。
上述のようにヒートポンプ装置20がいずれの運転モードであっても、下流側車室内熱交換器31は放熱器として作用する。
図2に示すように、空調制御装置22は、車室外熱交換器33に霜が付着しているか否かを検出する着霜検出部22aを有している。着霜検出部22aは、外気温度センサ70で検出された外気温度(TG)から、車室外熱交換器温度センサ71で検出された車室外熱交換器33の表面温度を差し引いて、その値が例えば20(℃)よりも大きな値である場合には、着霜を検出したとする。すなわち、車室外熱交換器33に霜が付着していると、車室外熱交換器33において冷媒が吸熱できず、冷媒温度が上昇しないことを利用して着霜検出を行っている。従って、上記の20という値は、車室外熱交換器33が着霜しているか否かを判断できる値であればよく、他の値であってもよい。また、霜の付着を直接検出するようにしてもよい。
また、空調制御装置22は、上流側車室内熱交換器32がフロスト抑制運転を必要としているか否かを判定するフロスト判定部22bも有している。フロスト判定部22bは、車室内熱交換器温度センサ73により検出された上流側車室内熱交換器32の表面温度に基づいて、例えば表面温度が氷点下3℃(フロスト判定温度)以下である場合には、上流側車室内熱交換器32がフロストしているとし、フロスト抑制運転が必要であると判定する一方、フロスト判定温度よりも高ければフロストしていないとし、フロスト抑制運転が必要でないと判定する。フロスト判定の手法はこれに限られるものではなく、周知の手法を利用して判定することができる。
次に、図14~図19に基づいて空調制御装置22による制御手順を説明する。図14はメインルーチンを示すものである。スタート後のステップSA1では外気温度センサ70で検出された外気温度(TG)を読み込む。ステップSA1に続くステップSA2では、外気温度(TG)が0℃よりも低いか、0℃以上25℃以下であるか、25℃よりも高いか判定する。 尚、この判定温度は0℃、25℃に限られるものではなく、本発明の目的を達成することが可能な任意の値に設定することができる。
ステップSA2で外気温度(TG)が0℃よりも低いと判定された場合には、ステップSA3に進み、ヒートポンプ装置20を暖房運転モードに切り替えてメインルーチンのリターンに進む。暖房運転モードでは、車室内空調ユニット21の吹出モードは主にヒートモードが選択される。また、吹出空気の温度が目標温度となるように、エアミックスドア62を動作させる。
ステップSA2で外気温度(TG)が0℃以上25℃以下と判定された場合には、ステップSA4に進み、除湿暖房運転モード選択処理を行う。除湿暖房運転モード選択処理とは、弱除湿暖房運転モードと強除湿暖房運転モードとのいずれにするかを選択する処理のことである。ステップSA4では、外気温度(TG)が10℃よりも低い場合には、ステップSA5に進んでヒートポンプ装置20を弱除湿暖房運転モードに切り替えてメインルーチンのリターンに進む。ステップSA4で外気温度(TG)が10℃以上の場合には、ステップSA6に進んでヒートポンプ装置20を強除湿暖房運転モードに切り替えてメインルーチンのリターンに進む。つまり、外気温度が10℃よりも低い場合には、空調用空気の湿度も低めであって除湿能力が低くてもよいので、弱除湿暖房運転モードを選択し、一方、外気温度が10℃以上の場合には、空調用空気の湿度が高めであって除湿能力が高い方がよいので、強除湿暖房運転モードを選択する。
ステップSA2で外気温度(TG)が25℃よりも高いと判定された場合には、ステップSA7に進み、ヒートポンプ装置20を冷房運転モードに切り替えてメインルーチンのリターンに進む。
ステップSA5またはステップSA6に進んだ場合には、図15に示すサブルーチン制御が行われる。この制御は、車室外熱交換器33が着霜した場合に除霜除湿運転モードに切り替える制御である。
ステップSB1では、図14に示すフローチャートのステップSA5の弱除湿暖房運転モード、ステップSA6の強除湿暖房運転モードによる運転が継続して行われる。ステップSB2では、着霜検出部22aによって車室外熱交換器33が着霜しているか否かを判定する。ステップSB2においてNOと判定されて車室外熱交換器33が着霜していない場合には、ステップSB1の除湿暖房運転を継続する。ステップSB2においてYESと判定されて車室外熱交換器33が着霜していると判定された場合には、ステップSB3に進んでヒートポンプ装置20を除霜除湿運転モードに切り替える。
ステップSB4では、除霜判定を行う。除霜判定は、ステップSB2と同様に着霜検出部22aによって車室外熱交換器33が着霜しているか否かを判定し、着霜していない場合には、除霜が完了した判定してリターンに進み、着霜している場合には、除霜が未完了であるとして除霜が完了するまで除霜除湿運転を継続して行う。
図14に示すステップSA5で弱除湿暖房運転モードが選択された場合には、図16に示すサブルーチン制御が行われる。この制御は除湿能力が弱除湿暖房運転モードのままでよい場合には、弱除湿暖房運転モードを継続し、除湿能力を高めたい場合には、強除湿暖房運転モードに自動的に切り替えることができる制御である。
ステップSC1では、図14に示すフローチャートのステップSA5の弱除湿暖房運転モードによる運転が継続して行われる。続くステップSC2では、デフロスタ吹出モードを選択するためのDEFボタンがONであるか否かを判定する。DEFボタンがONであると、吹出モードがデフロスタ吹出モードになる。
DEFボタンがONであるということは、乗員がフロントガラスの曇りを晴らしたい場合であり、強い除湿を乗員が要求しているということである。ステップSC2でNOと判定されて乗員が強い除湿を要求していない場合には、弱除湿暖房運転を継続する。ステップSC2でYESと判定されて乗員が強い除湿を要求している場合には、ステップSC3に進んで空気導入モードを外気導入モードとする。これは、弱除湿暖房運転モードが選択される外気温度域では、湿度が低いと推定されるため、より湿度の低い空調用空気を導入するためである。
上記ステップSC2は、車室内空調ユニット21がデフロスタ吹出モードにあるか否かを検出する吹出モード検出手段である。
ステップSC3に続くステップSC4では、ヒートポンプ装置20を強除湿暖房運転モードに切り替える。これにより、除湿能力が高まるので、フロントウインドの曇りを早期に晴らすことができる。
ステップSC5では、DEFボタンがOFFとされたか否かを判定する。DEFボタンがONのままであれば、強除湿暖房運転を継続する。DEFボタンがOFFとされると、リターンに進む。
尚、ステップSC5の代わりに、タイマー処理を行ってもよい。すなわち、強除湿暖房運転モードに切り替えた後、所定時間経過後に、弱除湿暖房運転モードに復帰させることもできる。
図14に示すステップSA5で弱除湿暖房運転モードが選択された場合には、図17に示すサブルーチン制御が行われる。この制御は、車室内の湿度に応じて除湿能力を自動的に切り替える制御である。
ステップSD1では、図14に示すフローチャートのステップSA5の弱除湿暖房運転モードによる運転が継続して行われる。続くステップSD2では、湿度センサ76によって検出された車室内湿度(RH)を読み込む。
ステップSD3では、車室内湿度(RH)が60%以上であるか否かを判定する。ステップSD3で車室内湿度(RH)が60%未満であると判定されれば、車室内の湿度がそれほど高くないので、弱除湿暖房運転を継続する。一方、ステップSD3で車室内湿度(RH)が60%以上であると判定されれば、ステップSD4に進んで空気導入モードを外気導入モードとする。これは、より湿度の低い空調用空気を導入するためである。
続くステップSD5では、ヒートポンプ装置20を強除湿暖房運転モードに切り替える。これにより、除湿能力が高まるので、車室内湿度を低下させることができる。
その後、ステップSD6で車室内湿度(RH)を再度読み込む。続くステップSD7では、車室内湿度(RH)が50%よりも低いか否かを判定する。ステップSD7で車室内湿度(RH)が50%未満であると判定されれば、車室内の湿度が低下してとしてリターンに進む。一方、ステップSD7で車室内湿度(RH)が50%以上であると判定されれば、弱除湿暖房運転を継続する。
尚、上記判定値は50%、60%に限られるものではなく、本発明の目的を達成することが可能な任意の値に設定することができる。
また、図14に示すメインルーチンにおいてステップSA4に進んでいずれかの除湿暖房運転モードが選択される場合には、図18に示す除湿暖房運転モードのサブルーチン制御が行われる。この制御は、上流側車室内熱交換器32のフロストを抑制する制御である。
ステップSE1では、図14に示すフローチャートのステップSA5の弱除湿暖房運転モード、ステップSA6の強除湿暖房運転モードによる運転が継続して行われる。ステップSE2では、フロスト判定部22bによって上流側車室内熱交換器32のフロスト抑制運転が必要か否かを判定する。ステップSE2においてフロストしていないと判定されて上流側車室内熱交換器32のフロスト抑制運転が必要ない場合には、ステップSE1の除湿暖房運転を継続する。ステップSE2においてフロストしている判定されて上流側車室内熱交換器32のフロスト抑制運転が必要である場合には、ステップSE3に進んで空気導入モードを外気導入モードに切り替える。そして、ステップSE4に進んで外気温度(TG)を読み込む。その後、ステップSE5に進んで外気温度(TG)が10℃よりも低いか、10℃以上であるかを判定する。
ステップSE5で外気温度(TG)が10℃よりも低いと判定された場合には、ステップSE6に進み、現在の運転モードが弱除湿暖房運転モードであるか否かを判定する。ステップSE6においてYESと判定された現在の運転モードが弱除湿暖房運転モードである場合には、ヒートポンプ装置20を第1フロスト抑制運転モードに切り替える。そして、ステップSE8に進んでステップSE2と同様なフロスト判定を行い、上流側車室内熱交換器32がまだフロストしている場合には、ステップSE3に進む一方、上流側車室内熱交換器32がフロストしていない場合にはリターンに進む。
また、ステップSE6においてNOと判定されて現在の運転モードが強除湿暖房運転モードである場合には、ステップSE9に進み、ヒートポンプ装置20を第2フロスト抑制運転モードに切り替える。そして、ステップSE8に進んでステップSE2と同様なフロスト判定を行い、上流側車室内熱交換器32がまだフロストしている場合には、第2フロスト抑制運転を継続して行う一方、上流側車室内熱交換器32がフロストしていない場合にはリターンに進む。
また、ステップSE5の外気温度判定において、外気温度(TG)が10℃以上である場合には、ステップSE10に進んでヒートポンプ装置20を弱フロスト抑制運転モードに切り替える。弱フロスト抑制運転モードでは、図12に示すように上流側車室内熱交換器32には冷媒が流れない状態となる。このとき、外気温度が10℃以上で、かつ、外気導入モードとなっているので、略10℃以上の空調用空気が上流側車室内熱交換器32に送風されることになり、この空調用空気の温度によって上流側車室内熱交換器32のフロストを抑制することができる。
尚、この判定温度は10℃に限られるものではなく、本発明の目的を達成することが可能な任意の値に設定することができる。
そして、ステップSE8に進んでステップSE2と同様なフロスト判定を行い、上流側車室内熱交換器32がまだフロストしている場合には、弱フロスト抑制運転を継続して行う一方、上流側車室内熱交換器32がフロストしていない場合にはリターンに進む。
また、図14に示すメインルーチンにおいてステップSA4に進んで除湿暖房運転モードが選択された場合には、図18に示すサブルーチン制御に代えて、図19に示す除湿暖房運転モードのサブルーチン制御を行うこともできる。この制御も上流側車室内熱交換器32のフロストを抑制する制御である。
ステップSF1~SF3は、図18に示すフローチャートのステップSE1~SE3と同じである。
ステップSF4では、ヒートポンプ装置20を弱フロスト抑制運転モードに切り替える。そして、ステップSF10に進んでタイマーをセットした後、ステップSF5に進み、ヒートポンプ装置20が弱フロスト抑制運転モードに切り替えられてから所定時間(例えば3~5分間程度)経過したか否かを判定する。ステップSF5でYESと判定されて所定時間が経過した場合には、ステップSF6に進み、弱フロスト抑制運転モードに切り替えられる直前の運転モードが弱除湿暖房運転モードと強除湿暖房運転モードとのいずれであったかを判定する。
ステップSF6において、弱フロスト抑制運転モードに切り替えられる直前の運転モードが弱除湿暖房運転モードであった場合には、ステップSF7に進んでヒートポンプ装置20を第1フロスト抑制運転モードに切り替える。そして、ステップSF8に進んでステップSF2と同様なフロスト判定を行い、上流側車室内熱交換器32がまだフロストしている場合には、ステップSF5に進む。一方、上流側車室内熱交換器32がフロストしていない場合にはリターンに進む。
ステップSF6において、弱フロスト抑制運転モードに切り替えられる直前の運転モードが強除湿暖房運転モードであった場合には、ステップSF9に進んでヒートポンプ装置20を第2フロスト抑制運転モードに切り替える。そして、ステップSF8に進んでステップSF2と同様なフロスト判定を行い、上流側車室内熱交換器32がまだフロストしている場合には、第2フロスト抑制運転を継続して行う一方、上流側車室内熱交換器32がフロストしていない場合にはリターンに進む。
すなわち、空調制御装置22は、フロスト判定部22bにより上流側車室内熱交換器32がフロスト抑制運転を必要としていることが判定された場合、ヒートポンプ装置20を弱フロスト抑制運転に切り替えて弱フロスト抑制運転を所定時間行い、その後、フロスト判定部22bにより上流側車室内熱交換器32がフロスト抑制運転を必要としていると継続して判定されている場合、弱フロスト抑制運転モード直前の運転モードが弱除湿暖房運転モードであったときには第1フロスト抑制運転モードに切り替える一方、弱フロスト抑制運転モード直前の運転モードが強除湿暖房運転モードであったときには第2フロスト抑制運転モードに切り替えるように構成されている。
以上説明したように、この実施形態に係る車両用空調装置1によれば、圧縮機30から吐出した冷媒を下流側車室内熱交換器31、第1減圧弁52、上流側車室内熱交換器32及び車室外熱交換器33に順に流通させて下流側車室内熱交換器31を放熱器とし、上流側車室内熱交換器32を吸熱器とする弱除湿暖房運転モードと、圧縮機30から吐出した冷媒を下流側車室内熱交換器31、第2減圧弁53、車室外熱交換器33及び上流側車室内熱交換器32に順に流通させて下流側車室内熱交換器31を放熱器とし、上流側車室内熱交換器32を吸熱器とする第2除湿暖房運転モードとを含む複数の運転モードに切り替えて運転できるようにしている。
すなわち、弱除湿暖房運転モードでは、圧縮機30から吐出した高温高圧の冷媒が下流側車室内熱交換器31に供給される一方、上流側車室内熱交換器32には第1減圧弁52によって減圧された冷媒が供給される。上流側車室内熱交換器32は空気流れ方向上流側に配置され、下流側車室内熱交換器31はその下流側に配置されるので、上流側車室内熱交換器32によって除湿された空気が下流側車室内熱交換器31によって加熱されて車室に供給されることになる。
また、強除湿暖房運転モードでは、同様に下流側車室内熱交換器31が放熱器となり、上流側車室内熱交換器32が吸熱器となるが、上流側車室内熱交換器32には車室外熱交換器33を流通した冷媒が供給されるので、車室外熱交換器33の蒸発圧力よりも上流側車室内熱交換器32の蒸発圧力が低くなることから、弱除湿暖房運転モードに比べて吸熱量が多くなる。従って、強除湿暖房運転モードでは除湿能力が高まる。
一方、弱除湿暖房運転モード及び強除湿暖房運転モードの両モードで、圧縮機30から吐出した高温高圧の冷媒を下流側車室内熱交換器31に供給し、この下流側車室内熱交換器31を空気流れ方向下流側に配置しているので、空調用空気を十分に加熱することが可能になる。
したがって、除湿暖房運転時に十分な暖房能力を確保しつつ、除湿能力を適切に制御できる。
また、車室外熱交換器33が着霜している場合に、除霜除湿運転モードに切り替えることで、圧縮機30から吐出した冷媒を、車室外熱交換器33をバイパスさせて流すようにしている。これにより、外気を利用して車室外熱交換器33の霜を効率よく溶かすことができる。
また、第1減圧弁52を上流側車室内熱交換器32の冷媒入口側の配管に設け、第2減圧弁53を車室外熱交換器33の冷媒入口側の配管に設けたので、弱除湿暖房運転モード時に上流側車室内熱交換器32の冷媒を中間圧にすることができ、また、強除湿暖房運転モード時に車室外熱交換器33の冷媒を中間圧にすることができる。これにより、除湿能力を細かく調整できる。
また、第1減圧弁52の減圧量や第2減圧弁53の減圧量を空調制御装置22によって変更可能にしているので、上流側車室内熱交換器32や車室外熱交換器33の作動圧力を調整することができる。これにより、除湿能力を細かく調整できる。
また、上流側車室内熱交換器32の空気流れ下流側の温度に基づいて第1減圧弁52及び第2減圧弁53を制御することができるので、除湿能力を現在の除湿量に応じて的確に調整できる。
また、吹出モードがデフロスタ吹出モードである場合に強除湿暖房運転モードでヒートポンプ装置20を動作させるようにしたので、ウインドガラスの曇りを早期に晴らすことができる。
また、この実施形態に係る車両用空調装置1によれば、除湿能力の異なる弱除湿暖房運転モードと強除湿暖房運転モードとを設定し、弱除湿暖房運転モード時には第1フロスト抑制運転モードを行い、強除湿暖房運転モード時には第1フロスト抑制運転モードとはフロスト抑制能力の異なる第2フロスト抑制運転モードを行うようにしたので、要求除湿量に応じた除湿能力でヒートポンプ装置20を動作させる場合に、効率よくフロスト抑制運転を行うことができる。
また、第1フロスト抑制運転モード時に車室外熱交換器33に流入する冷媒温度を低下させて吸熱させ、上流側車室内熱交換器32に流入する冷媒温度を上昇させるようにしたので、上流側車室内熱交換器32のフロストを効果的に抑制できる。
また、第2フロスト抑制運転モード時に車室外熱交換器33で吸熱させて上流側車室内熱交換器32に過熱状態の冷媒を流入させるようにしたので、上流側車室内熱交換器32のフロストを効果的に抑制できる。
また、上流側車室内熱交換器32をバイパスさせて冷媒を流す弱フロスト抑制運転モードとすることで、車室内の湿度を急上昇させることなく、快適性を維持しながら上流側車室内熱交換器32のフロストを抑制することができる。
また、上流側車室内熱交換器32のフロスト抑制運転が必要な場合に、冷媒を、上流側車室内熱交換器32をバイパスさせて流す弱フロスト抑制運転モードとすることで、車室内の湿度を急上昇させることはなく快適性を維持しながら上流側車室内熱交換器32のフロストを抑制することができ、その後、フロスト抑制運転がさらに必要な状況であれば、直前の除湿暖房運転モードに応じたより強いフロスト抑制運転を継続して行うことができるので、上流側車室内熱交換器32のフロストを確実に抑制できる。
尚、上記実施形態では、上記ヒートポンプ装置20の高圧側流路切替弁50及び低圧側流路切替弁51の両方を三方弁で構成しているが、いずれか一方または両方を、2つの開閉弁を組み合わせて構成してもよく、流路の切替手段は特に限定されない。
また、上記実施形態では、車両用空調装置1を電気自動車に搭載する場合について説明したが、これに限らず、例えばエンジン及び走行用モーターを備えたハイブリッド自動車等、様々なタイプの自動車に車両用空調装置1を搭載することが可能である。
上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
以上説明したように、本発明に係る車両用空調装置は、例えば電気自動車やハイブリッド車に搭載することができる。
1 車両用空調装置
20 ヒートポンプ装置
21 車室内空調ユニット
22 空調制御装置
22a 着霜検出部(着霜検出手段)
22b フロスト判定部
30 電動コンプレッサ(圧縮機)
31 下流側車室内熱交換器(第1車室内熱交換器)
32 上流側車室内熱交換器(第2車室内熱交換器)
33 車室外熱交換器
40~43 第1~第4主冷媒配管(冷媒配管)
44~46 第1~第3分岐冷媒配管(冷媒配管)
52 第1減圧弁
53 第2減圧弁
62 エアミックスドア
65 送風機
70 外気温度センサ
73 車室内熱交換器温度センサ(温度検出手段)
20 ヒートポンプ装置
21 車室内空調ユニット
22 空調制御装置
22a 着霜検出部(着霜検出手段)
22b フロスト判定部
30 電動コンプレッサ(圧縮機)
31 下流側車室内熱交換器(第1車室内熱交換器)
32 上流側車室内熱交換器(第2車室内熱交換器)
33 車室外熱交換器
40~43 第1~第4主冷媒配管(冷媒配管)
44~46 第1~第3分岐冷媒配管(冷媒配管)
52 第1減圧弁
53 第2減圧弁
62 エアミックスドア
65 送風機
70 外気温度センサ
73 車室内熱交換器温度センサ(温度検出手段)
Claims (11)
- 冷媒を圧縮する圧縮機と、車室内に配設される第1車室内熱交換器と、車室内において該第1車室内熱交換器の空気流れ上流側に配設される第2車室内熱交換器と、車室外に配設される車室外熱交換器と、第1及び第2減圧弁とを含み、上記圧縮機、上記第1及び第2車室内熱交換器、上記減圧弁及び上記車室外熱交換器を冷媒配管により接続してなるヒートポンプ装置と、
上記第1及び第2車室内熱交換器を収容するとともに、該第1及び第2車室内熱交換器に空調用空気を送風する送風機を有し、調和空気を生成して車室に供給するように構成された車室内空調ユニットと、
上記ヒートポンプ装置及び上記車室内空調ユニットを制御する空調制御装置とを備えた車両用空調装置であって、
上記空調制御装置は、上記圧縮機から吐出した冷媒を上記第1車室内熱交換器、上記第1減圧弁、上記第2車室内熱交換器及び上記車室外熱交換器に順に流通させて上記第1車室内熱交換器を放熱器とし、上記第2車室内熱交換器を吸熱器とする第1除湿暖房運転モードと、上記圧縮機から吐出した冷媒を上記第1車室内熱交換器、上記第2減圧弁、上記車室外熱交換器及び上記第2車室内熱交換器に順に流通させて上記第1車室内熱交換器を放熱器とし、上記第2車室内熱交換器を吸熱器とする第2除湿暖房運転モードとを含む複数の運転モードに切り替えて上記ヒートポンプ装置を動作させることを特徴とする車両用空調装置。 - 請求項1に記載の車両用空調装置において、
上記車室外熱交換器の着霜を検出する着霜検出手段を備え、
上記空調制御装置は、上記着霜検出手段により上記車室外熱交換器が着霜していると検出されたときに、上記圧縮機から吐出した冷媒を上記第1車室内熱交換器、上記第1減圧弁及び上記第2車室内熱交換器の順に流通させ、上記車室外熱交換器をバイパスさせて流す除霜除湿運転モードに切り替えて上記ヒートポンプ装置を動作させることを特徴とする車両用空調装置。 - 請求項1または2に記載の車両用空調装置において、
上記第1減圧弁は、減圧量を変更可能に構成され、上記第2車室内熱交換器の冷媒入口側に接続される配管に設けられ、
上記第2減圧弁は、減圧量を変更可能に構成され、上記車室外熱交換器の冷媒入口側に接続される配管に設けられていることを特徴とする車両用空調装置。 - 請求項3に記載の車両用空調装置において、
上記第1減圧弁及び上記第2減圧弁は、上記空調制御装置により制御され、
上記空調制御装置は、第1除湿暖房運転モード時には、上記第1減圧弁の減圧量により上記第2車室内熱交換器の作動圧力を調整する一方、第2除湿暖房運転モード時には、上記第2減圧弁の減圧量により上記車室外熱交換器の作動圧力を調整するように構成されていることを特徴とする車両用空調装置。 - 請求項4に記載の車両用空調装置において、
上記第2車室内熱交換器の空気流れ下流側の温度を検出する温度検出手段を備え、
上記空調制御装置は、上記温度検出手段により検出された上記第2車室内熱交換器の空気流れ下流側の温度に基づいて、上記第1減圧弁及び上記第2減圧弁を制御するように構成されていることを特徴とする車両用空調装置。 - 請求項1から5のいずれか1つに記載の車両用空調装置において、
上記車室内空調ユニットは、車室のウインドガラスに空調風を供給するデフロスタ吹出モードを含む複数の吹出モードを有するように構成されており、
上記車室内空調ユニットがデフロスタ吹出モードにあるか否かを検出する吹出モード検出手段を備え、
上記空調制御装置は、上記吹出モード検出手段により上記車室内空調ユニットがデフロスタ吹出モードであることが検出された場合に、第2除湿暖房運転モードで上記ヒートポンプ装置を動作させることを特徴とする車両用空調装置。 - 冷媒を圧縮する圧縮機と、車室内に配設される第1車室内熱交換器と、車室内において該第1車室内熱交換器の空気流れ上流側に配設される第2車室内熱交換器と、車室外に配設される車室外熱交換器と、減圧量を変更可能な第1減圧弁とを含み、上記圧縮機、上記第1及び第2車室内熱交換器、上記減圧弁及び上記車室外熱交換器を冷媒配管により接続してなるヒートポンプ装置と、
上記第1及び第2車室内熱交換器を収容するとともに、該第1及び第2車室内熱交換器に空調用空気を送風する送風機を有し、調和空気を生成して車室に供給するように構成された車室内空調ユニットと、
上記ヒートポンプ装置及び上記車室内空調ユニットを制御する空調制御装置とを備えた車両用空調装置であって、
上記第1減圧弁は、上記第2車室内熱交換器の冷媒入口側の配管に設けられ、
上記第1減圧弁は上記空調制御装置により制御され、
上記空調制御装置は、上記第1車室内熱交換器を放熱器とし、上記第2車室内熱交換器を吸熱器とする第1除湿暖房運転モードと、第1除湿暖房運転モード時に上記第2車室内熱交換器のフロストを抑制する第1フロスト抑制運転モードとを含む複数の運転モードに切り替えて上記ヒートポンプ装置を動作させ、第1フロスト抑制運転モード時には、第1除湿暖房運転モード時に比べて上記第2車室内熱交換器に流入する冷媒温度が上昇するように上記第1減圧弁を制御することを特徴とする車両用空調装置。 - 冷媒を圧縮する圧縮機と、車室内に配設される第1車室内熱交換器と、車室内において該第1車室内熱交換器の空気流れ上流側に配設される第2車室内熱交換器と、車室外に配設される車室外熱交換器と、減圧量を変更可能な第2減圧弁とを含み、上記圧縮機、上記第1及び第2車室内熱交換器、上記減圧弁及び上記車室外熱交換器を冷媒配管により接続してなるヒートポンプ装置と、
上記第1及び第2車室内熱交換器を収容するとともに、該第1及び第2車室内熱交換器に空調用空気を送風する送風機を有し、調和空気を生成して車室に供給するように構成された車室内空調ユニットと、
上記ヒートポンプ装置及び上記車室内空調ユニットを制御する空調制御装置とを備えた車両用空調装置であって、
上記第2減圧弁は、上記車室外熱交換器の冷媒入口側の配管に設けられ、
上記第2減圧弁は上記空調制御装置により制御され、
上記空調制御装置は、上記第1車室内熱交換器を放熱器とし、上記第2車室内熱交換器を吸熱器とし、該第2車室内熱交換器の吸熱量を第1除湿暖房運転モード時における吸熱量よりも高める第2除湿暖房運転モードと、第2除湿暖房運転モード時に上記第2車室内熱交換器のフロストを抑制する第2フロスト抑制運転モードとを含む複数の運転モードに切り替えて上記ヒートポンプ装置を動作させ、第2フロスト抑制運転モード時には、第2除湿暖房運転モード時に比べて上記車室外熱交換器に流入する冷媒温度を低下させて該車室外熱交換器で吸熱するように上記第2減圧弁を制御することを特徴とする車両用空調装置。 - 請求項7に記載の車両用空調装置において、
上記空調制御装置は、上記第1車室内熱交換器を放熱器とし、上記第2車室内熱交換器を吸熱器とし、該第2車室内熱交換器の吸熱量を第1除湿暖房運転モード時における吸熱量よりも高める第2除湿暖房運転モードと、第2除湿暖房運転モード時に上記第2車室内熱交換器のフロストを抑制する第2フロスト抑制運転モードとを運転モードとして含み、第2フロスト抑制運転モード時には、第2除湿暖房運転モード時に比べて上記車室外熱交換器に流入する冷媒温度を低下させて該車室外熱交換器で吸熱するように第2減圧弁を制御することを特徴とする車両用空調装置。 - 請求項7から9のいずれか1つに記載の車両用空調装置において、
上記空調制御装置は、冷媒を、上記第2車室内熱交換器をバイパスさせて流す第3フロスト抑制運転モードにも切り替えて上記ヒートポンプ装置を動作させることを特徴とする車両用空調装置。 - 請求項10に記載の車両用空調装置において、
上記第2車室内熱交換器がフロスト抑制運転を必要としているか否かを検出するフロスト判定手段を備え、
上記空調制御装置は、上記フロスト判定手段により上記第2車室内熱交換器がフロスト抑制運転を必要としていると判定された場合、上記ヒートポンプ装置を第3フロスト抑制運転に切り替えて第3フロスト抑制運転を所定時間行い、その後、上記フロスト判定手段により上記第2車室内熱交換器がフロスト抑制運転を必要としていると継続して判定されている場合、第3フロスト抑制運転モードへの切替直前の運転モードが第1除湿暖房運転モードであったときには第1フロスト抑制運転モードに切り替える一方、第3フロスト抑制運転モードへの切替直前の運転モードが第2除湿暖房運転モードであったときには第2フロスト抑制運転モードに切り替えるように構成されていることを特徴とする車両用空調装置。
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