WO2018173544A1 - 空気調和装置 - Google Patents
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- WO2018173544A1 WO2018173544A1 PCT/JP2018/004816 JP2018004816W WO2018173544A1 WO 2018173544 A1 WO2018173544 A1 WO 2018173544A1 JP 2018004816 W JP2018004816 W JP 2018004816W WO 2018173544 A1 WO2018173544 A1 WO 2018173544A1
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- the present invention relates to an air conditioner.
- Patent Document 1 proposes a heat exchanger including a main core and a subcool core that perform heat exchange between air that passes around and a heat medium that passes through the inside. Then, the heat medium is sequentially passed through the main core and the sub cool core during cooling, and the heat medium is passed through only the main core during heating.
- the heat medium is circulated together with oil for lubricating the compressor. If the heat medium is passed only through the main core during heating, the heat medium and oil are left in the subcool core. . Particularly during the winter season, it is assumed that heating is used exclusively, so that the heat medium and oil remain in the subcool core for a long period (several months).
- the heat medium flowing into the subcool core is in a liquid phase and has a smaller specific volume (higher density) than the gas phase, so there is a considerable influence on the circulation amount of the heat medium.
- the state in which the circulation amount of the heat medium is reduced or the state in which the circulation rate of the oil is continued may affect the heat exchange performance and the lubrication performance.
- An object of the present invention is to improve heat exchange performance and lubrication performance during heating.
- An air conditioner includes: A supply flow path for supplying air into the room; A condenser that is provided in the supply flow path, performs heat exchange between the air passing through the surroundings and the heat medium passing through the inside, and dissipates heat to the heat medium; An evaporator that is provided on the upstream side of the condenser in the supply flow path, performs heat exchange between the air passing through the periphery and the heat medium passing through the interior, and absorbs heat by the heat medium; A main heat exchanger and a sub heat exchanger which are provided side by side and perform heat exchange between the outside air passing through the surroundings and the heat medium passing through the inside, A control unit that circulates the heat medium selectively through the condenser, the evaporator, the main heat exchanger, and the auxiliary heat exchanger according to the operation mode, The control unit When the operation mode is heating, an auxiliary heat exchanger is included in the path for circulating the heat medium.
- the auxiliary heat exchanger is included in the path for circulating the heat medium during heating, it is possible to suppress the heat medium and oil from being left in the auxiliary heat exchanger. Therefore, it is possible to improve heat exchange performance and lubrication performance during heating.
- FIG. 10 is a diagram illustrating an application example 1.
- FIG. It is a figure which shows the air conditioning apparatus for vehicles of 2nd Embodiment. It is a figure which shows the heating mode (4th flow path) of 2nd Embodiment. It is a figure which shows the heating mode (5th flow path) of 2nd Embodiment. It is a figure which shows the dehumidification heating mode (4th flow path, 6th flow path) of 2nd Embodiment. It is a figure which shows the dehumidification air_conditioning
- FIG. 1 is a diagram illustrating a vehicle air conditioner according to a first embodiment.
- the vehicle air conditioner 11 includes a heat pump system mounted on an automobile, and includes an indoor heat exchange unit 12 (supply channel) provided on the vehicle compartment side, an outdoor heat exchange unit 13 provided outside the vehicle compartment, Is provided.
- the vehicle compartment side and the vehicle compartment exterior are separated by, for example, a dash panel.
- the indoor heat exchange unit 12 is disposed inside the dashboard, and is formed by a duct that introduces outside air or inside air from one end side and supplies air from the other end side to the vehicle interior.
- a blower fan 14 Inside the indoor heat exchange unit 12, a blower fan 14, an evaporator 15, a condenser 16, and an air mix damper 17 (opening / closing door) are provided.
- the blower fan 14 is provided on one end side of the indoor heat exchange unit 12, and when driven by a motor, sucks outside air or inside air and discharges it to the other end side.
- the evaporator 15 is provided on the downstream side of the blower fan 14, and serves as a heat absorber and a dehumidifier between air passing around the radiating fin and a low-temperature heat medium (refrigerant) passing through the tube. Perform heat exchange. That is, by evaporating and evaporating the heat medium in the tube, the air around the radiating fin is cooled, and dew is generated by causing condensation on the surface of the radiating fin. All the air blown out from the blower fan 14 passes through the evaporator 15.
- the condenser 16 is provided on the downstream side of the evaporator 15, and as a radiator, heat exchange is performed between air passing around the radiating fin and a high-temperature heat medium (heat medium) passing through the tube. To do. That is, the air around the radiation fins is heated by condensing the heat medium in the tube.
- the condenser 16 is disposed so as to close approximately half of the cross section of the indoor heat exchange unit 12, thereby forming a flow path that passes through the condenser 16 and a flow path that bypasses the condenser 16. ing. That is, part of the air that has passed through the evaporator 15 passes through the condenser 16, and the rest bypasses the condenser 16.
- the air mix damper 17 opens the flow path that passes through the condenser 16 and closes the flow path that bypasses the condenser 16, and closes the flow path that passes through the condenser 16 and bypasses the condenser 16. It can rotate between the position where the flow path is opened. When the air mix damper 17 is in a position where the flow path that passes through the condenser 16 is opened and the flow path that bypasses the condenser 16 is closed, all the air that has passed through the evaporator 15 passes through the condenser 16.
- the outdoor heat exchange unit 13 is provided in an engine room or a motor room, and integrates a main core 21 (main heat exchanger), a sub cool core 22 (sub heat exchanger), and a receiver tank 23. Is formed.
- the main core 21 and the subcool core 22 each exchange heat between the outside air that passes around the radiating fin and the heat medium that passes through the tube.
- Outside air is mainly traveling wind, but a common blower 24 is provided on the back side (downward side) of the main core 21 and the subcool core 22, and this blower is used when sufficient running wind cannot be obtained. By driving 24, the outside air is blown to each of the radiation fins.
- the main core 21 When the operation mode is heating, the main core 21 functions as an evaporator, that is, a heat absorber, and exchanges heat between outside air that passes around the radiating fin and a low-temperature heat medium (refrigerant) that passes through the tube. Do. That is, the heat medium in the tube is evaporated and absorbed.
- the main core 21 and the subcool core 22 When the operation mode is cooling, the main core 21 and the subcool core 22 function as a condenser, that is, a radiator, and the outside air that passes around the radiating fins and the high-temperature heat medium (heat medium) that passes through the tube. Heat exchange between them. That is, the heat medium in the tube is condensed and radiated.
- the receiver tank 23 performs gas-liquid separation of the heat medium, and stores a surplus that varies in accordance with the load among the liquid-phase heat medium.
- the heat medium circulates through a predetermined route among the evaporator 15, the condenser 16, the main core 21, the subcool core 22, and the receiver tank 23 according to an operation mode described later.
- the outlet of the condenser 16 communicates with the inlet of the receiver tank 23 via the flow path 31.
- An opening / closing valve 41 is provided in the flow path 31.
- the on-off valve 41 opens or closes the flow path 31.
- the outlet of the receiver tank 23 communicates with the inlet of the subcool core 22.
- the outlet of the subcool core 22 communicates with one communication port in the main core 21 via the flow path 32.
- a check valve 42, an on-off valve 43, and an expansion valve 44 (first expansion valve) are sequentially provided in the flow path 32 from the subcool core 22 side toward the main core 21 side.
- the check valve 42 allows passage from the subcool core 22 side to the main core 21 side and prevents passage in the reverse direction.
- the on-off valve 43 opens or closes the flow path 32.
- the expansion valve 44 reduces the pressure to a low-pressure heat medium that is easy to vaporize by blowing out a high-pressure heat medium that is a liquid phase in the form of a mist, and the opening degree can be adjusted.
- the other communication port in the main core 21 communicates with the inlet of the condenser 16 through the flow path 33.
- an on-off valve 45, an accumulator 46, and a compressor 47 are sequentially provided from the main core 21 side toward the condenser 16 side.
- the accumulator 46 performs gas-liquid separation of the heat medium and supplies only the gas phase heat medium to the compressor 47.
- the compressor 47 compresses a low-pressure heat medium that is a gas phase to increase the pressure to a high-pressure heat medium that easily liquefies, and is an oil supply type that is lubricated by oil circulating with the heat medium.
- a rotary compressor, a swash plate compressor, a scroll compressor, and the like The oil concentration with respect to the heat medium is about several percent.
- the drive source of the compressor 47 is an engine or an electric motor.
- the flow path 32 there is a branch point between the check valve 42 and the on-off valve 43, and this branch point communicates with the inlet of the evaporator 15 through the flow path 34.
- the flow path 34 is provided with an open / close valve 51 and an expansion valve 52 (second expansion valve) in this order from the flow path 32 side to the evaporator 15 side.
- the on-off valve 51 opens or closes the flow path 34.
- the expansion valve 52 reduces the pressure of the liquefied high-pressure heat medium into a low-pressure heat medium that is easily vaporized by spraying it in the form of a mist, and its opening degree can be adjusted.
- a check valve 53 is provided in the flow path 35. The check valve 53 allows passage from the evaporator 15 side to the flow path 33 side and prevents passage in the reverse direction.
- the flow path 31 there is a branch point between the on-off valve 41 and the receiver tank 23, and in the flow path 32, there is a branch point between the expansion valve 44 and the main core 21. Communicate with each other via a flow path 36.
- An opening / closing valve 54 is provided in the flow path 36. The on-off valve 54 opens or closes the flow path 36.
- An opening / closing valve 55 is provided in the flow path 37.
- the on-off valve 55 opens or closes the flow path 37.
- the controller 18 (control unit) provided on the passenger compartment side is composed of, for example, a microcomputer, and executes air conditioning control processing described later.
- FIG. 2 is a flowchart showing the air conditioning control process.
- step S101 various data are read.
- the set temperature TAO in the passenger compartment and the outside air temperature Tam For example, the set temperature TAO in the passenger compartment and the outside air temperature Tam.
- step S102 a target subcooling degree or a target heating degree is calculated as a target value of the heat exchange temperature.
- the operation mode is set according to the set temperature TAO in the passenger compartment and the outside air temperature Tam with reference to the map.
- FIG. 3 is a map used for setting the operation mode. In this map, the horizontal axis is the outside air temperature Tam, and the vertical axis is the set temperature TAO.
- a value T1 and a value T2 larger than this T1 are determined in advance.
- the value T1 is a value slightly larger than 0 ° C., for example, and the value T2 is a value near 20 ° C., for example.
- a value T3 and a value T4 larger than T3 are determined in advance.
- the value T3 is a value near 10 ° C., for example, and the value T4 is a value near 30 ° C., for example.
- L1 is a straight line passing through the value T1 and substantially parallel to the vertical axis.
- a straight line that passes through the value T2 and is substantially parallel to the vertical axis in a range larger than the value T4 is defined as L2.
- a straight line connecting the coordinates of the values T1 and T3 and the coordinates of the values T2 and T4 is defined as L3.
- a straight line passing through the value T1 and substantially parallel to the straight line L3 is defined as L4.
- the operation mode is set to dehumidifying heating (heat radiation temperature control).
- the operation mode is set to dehumidification cooling (endothermic temperature control).
- the operation mode is set to cooling.
- hysteresis is provided in each of the straight lines L1 to L4 serving as boundary lines of the operation mode.
- subsequent step S104 the open / close position of the air mix damper 17 is controlled in accordance with the operation mode and the set temperature TAO.
- the rotation speed and the intake air amount of the compressor 47 are controlled according to the operation mode and the set temperature TAO.
- the opening / closing of the on-off valves 41, 43, 45, 51, 54, 55 is controlled according to the operation mode.
- the evaporation capacity of the main core 21, the subcool core 22, and the evaporator 15 is controlled according to the operation mode and the target value of the heat exchange temperature, and then the process returns to a predetermined main program.
- FIG. 4 is a diagram illustrating a heating mode according to the first embodiment.
- the flow path through which the low-pressure heat medium passes is shown by a thick dotted line
- the flow path through which the high-pressure heat medium passes is shown by a thick solid line
- the open on-off valve is shown in white
- the closed on-off valve is shown Shown in black.
- the heat medium is supplied from the compressor 47, the condenser 16, the on-off valve 41, the receiver tank 23, the subcool core 22, the check valve 42, the on-off valve 43, the expansion valve 44, the main core 21, the on-off valve 45, and the accumulator. It circulates through 46 in order.
- This route is a first flow path 61.
- the gas phase heat medium is compressed by the compressor 47 and becomes high pressure, condensates and liquefies by the condenser 16, and becomes low temperature by heat radiation.
- the liquid phase heat medium is expanded by the expansion valve 44 to become a low pressure, evaporates in the main core 21, and becomes high temperature due to heat absorption.
- the blower fan 14 is driven and a flow path that passes through the condenser 16 is opened by the air mix damper 17. Thereby, the introduced air is heated by the condenser 16, and warm air is supplied into the vehicle interior.
- FIG. 5 is a diagram illustrating a dehumidifying and heating mode according to the first embodiment.
- the flow path through which the low-pressure heat medium passes is shown by a thick dotted line
- the flow path through which the high-pressure heat medium passes is shown by a thick solid line
- the open on-off valve is shown in white
- the closed on-off valve is shown Shown in black.
- the heat medium circulates through the first flow path 61. Further, the heat medium that is diverted from between the check valve 42 and the open / close valve 43 in the flow path 32 passes through the open / close valve 51, the expansion valve 52, the evaporator 15, and the check valve 53 in order, and then the flow path 33
- the on-off valve 45 and the accumulator 46 in FIG. This route is a third flow path 63.
- the liquid phase heat medium is expanded by the expansion valve 52 to become a low pressure, is evaporated by the evaporator 15, and becomes high temperature due to heat absorption.
- the blower fan 14 is driven and a flow path that passes through the condenser 16 is opened by the air mix damper 17. Thereby, after the introduced air is dehumidified by the evaporator 15, it is heated (reheated) by the condenser 16, and the dehumidified warm air is supplied into the vehicle interior.
- FIG. 6 is a diagram illustrating a dehumidifying and cooling mode according to the first embodiment.
- the flow path through which the low-pressure heat medium passes is shown by a thick dotted line
- the flow path through which the high-pressure heat medium passes is shown by a thick solid line
- the open on-off valve is shown in white
- the closed on-off valve is shown Shown in black.
- the compressor 47 is driven with the on-off valves 41, 43, 45 closed and the on-off valves 51, 54, 55 opened, and the blower 24 is driven as necessary. .
- the heat medium is supplied from the compressor 47, the condenser 16, the on-off valve 55, the main core 21, the on-off valve 54, the receiver tank 23, the subcool core 22, the check valve 42, the on-off valve 51, the expansion valve 52, and the evaporator. 15, the check valve 53, and the accumulator 46 are sequentially circulated.
- the direction when passing through the main core 21 is opposite to that of the first flow path 61.
- This route is a second flow path 62.
- the gas phase heat medium is compressed by the compressor 47 and becomes high pressure, is condensed and liquefied by the condenser 16, and becomes low temperature by heat radiation.
- the heat medium that is being liquefied further condenses and liquefies in the main core 21 and is further cooled by heat dissipation.
- the liquid-phase heat medium is further cooled by heat dissipation in the subcool core 22, is expanded by the expansion valve 52 and becomes low pressure, is evaporated by the evaporator 15, and is heated by heat absorption.
- the blower fan 14 is driven and a flow path that passes through the condenser 16 is opened by the air mix damper 17. Thereby, after the introduced air is cooled and dehumidified by the evaporator 15, it is heated (reheated) by the condenser 16, and the dehumidified cool air is supplied into the vehicle interior.
- FIG. 7 is a diagram illustrating a cooling mode according to the first embodiment.
- the flow path through which the low-pressure heat medium passes is shown by a thick dotted line
- the flow path through which the high-pressure heat medium passes is shown by a thick solid line
- the open on-off valve is shown in white
- the closed on-off valve is shown Shown in black.
- the controller 18 selectively circulates the heat medium through the evaporator 15, the condenser 16, the main core 21, the subcool core 22, and the receiver tank 23 according to the operation mode.
- There are five operation modes: an operation stop mode, a heating mode, a dehumidifying heating mode, a dehumidifying cooling mode, and a cooling mode. Therefore, there are 20 ( 5 ⁇ 4) combinations for switching the operation mode as shown below.
- the controller 18 uses the first flow path 61 when the operation mode is set to heating, and simultaneously uses the first flow path 61 and the third flow path 63 when set to dehumidification heating, thereby performing dehumidification cooling or cooling.
- the second channel 62 is used.
- the heat medium passes through the subcool core 22, the heat medium and oil are not left in the subcool core 22. Therefore, it is possible to suppress the influence on the heat exchange performance by reducing the circulation amount of the heat medium with the switching of the operation mode. Further, since the oil circulation rate (OCR) is lowered, it is possible to suppress troubles in lubrication of the compressor 47.
- OCR oil circulation rate
- FIG. 8 is a diagram illustrating a cooling mode as a comparative example.
- the heat medium circulates through the compressor 47, the condenser 16, the main core 21, the receiver tank 23, the subcool core 22, the expansion valve 52, the evaporator 15, and the accumulator 46 in order. That is, the heat medium passes through both the main core 21 and the subcool core 22.
- FIG. 9 is a diagram illustrating a heating mode as a comparative example. In this comparative example, the heat medium circulates through the compressor 47, the condenser 16, the expansion valve 44, the main core 21, and the accumulator 46 in order. That is, the heat medium passes only through the main core 21.
- the heating medium when the heating medium is passed only through the main core 21 during heating, the heating medium and oil are left in the subcooling core 22 when switching from cooling to heating. Particularly during the winter season, it is assumed that heating is used exclusively, so that the heat medium and oil remain in the subcool core 22 for a long period (several months). Since the heat medium flowing into the subcool core 22 is a liquid phase and has a smaller specific volume (higher density) than the gas phase, the influence on the circulation amount of the heat medium is not small. Thus, the state in which the circulation amount of the heat medium is reduced or the state in which the circulation rate of the oil is continued may affect the heat exchange performance and the lubrication performance.
- the heat medium is passed through both the main core 21 and the subcool core 22 in any of the operation modes of heating, dehumidifying heating, dehumidifying cooling, and cooling. That is, even in the case of heating or dehumidifying heating, by including the subcool core 22 in the path through which the heat medium is circulated, it is possible to suppress fluctuations in the circulation amount of the heat medium and the oil circulation rate when the operation mode is switched. Further, it is easy to implement because it is only necessary to change the flow path as compared with the configuration of the comparative example, and it is not necessary to add a new part.
- the influence of the pressure loss is less than that of the low-pressure heat medium.
- the frost formation of the subcool core 22 can be suppressed by allowing the heat medium to pass through the subcool core 22 in the heating mode and the heating dehumidification mode. That is, the heat medium that has passed through the condenser 16 has a defrosting effect because a certain amount of heat remains even though it is after heat dissipation. At this time, since heat dissipation of the heat medium is further promoted, the heat exchange efficiency in the main core 21 is also improved.
- the controller 18 refers to the map and switches the operation mode according to the set temperature TAO in the vehicle interior and the outside air temperature Tam. Thereby, an operation mode can be switched easily.
- the compressor 47 can be lubricated satisfactorily.
- the receiver tank 23 is provided in front of the subcool core 22, it is possible to suppress the heat medium that has not been liquefied by gas-liquid separation from being supplied to the expansion valve 44 and the expansion valve 52, and according to the load. The surplus that fluctuates can be absorbed.
- the dehumidifying and cooling mode and the cooling mode can be easily switched by simply switching the rotation position of the air mix damper 17.
- the heating mode the on / off valve 51 is closed, so that the heat medium is left in the evaporator 15.
- the heat medium exists as a gas phase and the density is low, so the influence on the circulation amount of the heat medium is small.
- the heat medium may be passed through the subcool core 22 only when it is determined that the subcool core 22 is frosted. In this way, if the heat medium selectively passes through the subcool core 22 or bypasses it, frost formation on the subcool core 22 can be suppressed while minimizing the pressure loss.
- FIG. 10 is a diagram illustrating the first application example.
- An opening / closing valve 71 is added between the opening / closing valve 41 and the receiver tank 23 in the flow path 31.
- the on-off valve 71 opens or closes the flow path 31.
- An opening / closing valve 72 is provided in the flow path 38.
- the on-off valve 72 opens or closes the flow path 38.
- the on / off valves 71 and 43 are closed and the on / off valve 72 is opened, so that the heat medium can bypass the subcool core 22.
- the on-off valve 72 is closed and the on-off valves 71 and 43 are opened, the heat medium can pass through the subcool core 22.
- FIG. 11 is a diagram illustrating a vehicle air conditioner according to a second embodiment.
- the circuit configuration is the same as that of the first embodiment described above except that the heat medium flow path is changed, and the number of parts of various devices such as an expansion valve, an on-off valve, a check valve, etc. There is no change. Therefore, various devices such as an expansion valve, an on-off valve, and a check valve will be described with the same reference numerals.
- the outlet of the condenser 16 communicates with one communication port in the main core 21 via the flow path 81.
- the flow path 81 is provided with an on-off valve 41, an on-off valve 43, and an expansion valve 44 (first expansion valve) in this order from the condenser 16 side toward the main core 21 side.
- the on-off valve 41 and the on-off valve 43 open or close the flow path 81, respectively.
- the expansion valve 44 reduces the pressure to a low-pressure heat medium that is easy to vaporize by blowing out a high-pressure heat medium that is a liquid phase in the form of a mist, and the opening degree can be adjusted.
- the other communication port in the main core 21 communicates with the inlet of the condenser 16 via the flow path 82.
- an on-off valve 45 In the flow path 82, an on-off valve 45, an accumulator 46, and a compressor 47 are provided in this order from the main core 21 side to the condenser 16 side.
- the accumulator 46 performs gas-liquid separation of the heat medium and supplies only the gas phase heat medium to the compressor 47.
- the compressor 47 compresses a low-pressure heat medium that is a gas phase to increase the pressure to a high-pressure heat medium that easily liquefies, and is an oil supply type that is lubricated by oil circulating with the heat medium.
- the drive source of the compressor 47 is an engine or an electric motor.
- In the flow path 81 there is a branch point between the expansion valve 44 and the main core 21, and this branch point communicates with the inlet of the receiver tank 23 via the flow path 83.
- An opening / closing valve 54 is provided in the flow path 83.
- the on-off valve 54 opens or closes the flow path 83.
- the outlet of the receiver tank 23 communicates with the inlet of the subcool core 22.
- the flow path 81 there is a branch point between the on-off valve 41 and the on-off valve 43, and the outlet of the subcool core 22 communicates with the branch point via the flow path 84.
- a check valve 42 is provided in the flow path 84. The check valve 42 allows passage from the subcool core 22 side to the flow path 81 side and blocks passage in the reverse direction.
- the flow path 81 there is a branch point between the open / close valve 41 and the open / close valve 43, and this branch point communicates with the inlet of the evaporator 15 through the flow path 85.
- the flow path 85 is provided with an on-off valve 51 and an expansion valve 52 (second expansion valve) in this order from the flow path 81 side to the evaporator 15 side.
- the on-off valve 51 opens or closes the flow path 85.
- the expansion valve 52 reduces the pressure of the liquefied high-pressure heat medium into a low-pressure heat medium that is easily vaporized by spraying it in the form of a mist, and its opening degree can be adjusted.
- the flow path 82 there is a branch point between the on-off valve 45 and the accumulator 46, and the outlet of the evaporator 15 communicates with the branch point via the flow path 86.
- a check valve 53 is provided in the flow path 86. The check valve 53 allows passage from the evaporator 15 side to the flow path 82 side and prevents passage in the reverse direction.
- the flow path 81 there is a branch point between the condenser 16 and the on-off valve 41, and in the flow path 82, there is a branch point between the main core 21 and the on-off valve 45. Communicate with each other via a flow path 87.
- An opening / closing valve 55 is provided in the flow path 87. The on-off valve 55 opens or closes the flow path 87.
- FIG. 12 is a diagram illustrating the heating mode (fourth flow path) of the second embodiment.
- the flow path through which the low-pressure heat medium passes is shown by a thick dotted line
- the flow path through which the high-pressure heat medium passes is shown by a thick solid line
- the open on-off valve is shown in white
- the closed on-off valve is shown Shown in black.
- the heat medium circulates through the compressor 47, the condenser 16, the on-off valve 41, the on-off valve 43, the expansion valve 44, the main core 21, the on-off valve 45, and the accumulator 46 in order.
- This route is a fourth flow path 91.
- the gas phase heat medium is compressed by the compressor 47 and becomes high pressure, condensates and liquefies by the condenser 16, and becomes low temperature by heat radiation.
- the liquid phase heat medium is expanded by the expansion valve 44 to become a low pressure, evaporates in the main core 21, and becomes high temperature due to heat absorption.
- the blower fan 14 is driven and a flow path that passes through the condenser 16 is opened by the air mix damper 17. Thereby, the introduced air is heated by the condenser 16, and warm air is supplied into the vehicle interior.
- FIG. 13 is a diagram illustrating a heating mode (fifth flow path) of the second embodiment.
- the flow path through which the low-pressure heat medium passes is shown by a thick dotted line
- the flow path through which the high-pressure heat medium passes is shown by a thick solid line
- the open on-off valve is shown in white
- the closed on-off valve is shown Shown in black.
- the heat medium is supplied from the compressor 47, the condenser 16, the on-off valve 55, the main core 21, the on-off valve 54, the receiver tank 23, the subcool core 22, the check valve 42, the on-off valve 51, the expansion valve 52, and the evaporator. 15, the check valve 53, and the accumulator 46 are sequentially circulated.
- the direction when passing through the main core 21 is opposite to that of the fourth channel 91.
- This route is a fifth flow path 92.
- the gas phase heat medium is compressed by the compressor 47 to become high pressure, condensates and liquefies by the condenser 16, and becomes low temperature by heat radiation.
- the heat medium that is being liquefied further condenses and liquefies in the main core 21 and is further cooled by heat dissipation.
- the liquid-phase heat medium is further cooled by heat dissipation in the subcool core 22, is expanded by the expansion valve 52 and becomes low pressure, is evaporated by the evaporator 15, and is heated by heat absorption.
- the indoor heat exchange unit 12 only the inside air is introduced, the blower fan 14 is stopped, and a flow path that bypasses the condenser 16 by the air mix damper 17 is closed. Thereby, after the introduced inside air is dehumidified by the evaporator 15, it is heated (reheated) by the condenser 16, and the dehumidified warm air is supplied into the vehicle interior.
- FIG. 14 is a diagram illustrating the dehumidifying and heating mode (fourth flow path, sixth flow path) of the second embodiment.
- the flow path through which the low-pressure heat medium passes is shown by a thick dotted line
- the flow path through which the high-pressure heat medium passes is shown by a thick solid line
- the open on-off valve is shown in white
- the closed on-off valve is shown Shown in black.
- the on-off valves 54 and 55 are closed and the on-off valves 41, 43, 45 and 51 are opened.
- the compressor 47 is driven, and the blower 24 is driven as necessary.
- the heat medium circulates through the fourth flow path 91. Further, the heat medium that is diverted from between the on-off valve 41 and the on-off valve 43 in the flow path 81 passes through the on-off valve 51, the expansion valve 52, the evaporator 15, and the check valve 53 in order, in the flow path 82. It joins between the on-off valve 45 and the accumulator 46.
- This route is defined as a sixth flow path 93.
- the liquid phase heat medium is expanded by the expansion valve 52 to become a low pressure, is evaporated by the evaporator 15, and becomes high temperature due to heat absorption.
- the blower fan 14 is driven and a flow path that passes through the condenser 16 is opened by the air mix damper 17.
- the introduced air is dehumidified by the evaporator 15, it is heated (reheated) by the condenser 16, and the dehumidified warm air is supplied into the vehicle interior.
- the fifth channel 92 is as described above.
- FIG. 15 is a diagram illustrating a dehumidifying and cooling mode (fifth flow path) according to the second embodiment.
- the flow path through which the low-pressure heat medium passes is shown by a thick dotted line
- the flow path through which the high-pressure heat medium passes is shown by a thick solid line
- the open on-off valve is shown in white
- the closed on-off valve is shown Shown in black.
- the heat medium is supplied from the compressor 47, the condenser 16, the on-off valve 55, the main core 21, the on-off valve 54, the receiver tank 23, the subcool core 22, the check valve 42, the on-off valve 51, the expansion valve 52, and the evaporator. 15, the check valve 53, and the accumulator 46 are sequentially circulated.
- the direction when passing through the main core 21 is opposite to that of the fourth channel 91.
- This route is a fifth flow path 92.
- the gas phase heat medium is compressed by the compressor 47 to become high pressure, condensates and liquefies by the condenser 16, and becomes low temperature by heat radiation.
- the heat medium that is being liquefied further condenses and liquefies in the main core 21 and is further cooled by heat dissipation.
- the liquid-phase heat medium is further cooled by heat dissipation in the subcool core 22, is expanded by the expansion valve 52 and becomes low pressure, is evaporated by the evaporator 15, and is heated by heat absorption.
- the blower fan 14 is driven and a flow path that passes through the condenser 16 is opened by the air mix damper 17. Thereby, after the introduced air is cooled and dehumidified by the evaporator 15, it is heated (reheated) by the condenser 16, and the dehumidified cool air is supplied into the vehicle interior.
- FIG. 16 is a diagram illustrating a cooling mode (fifth flow path) according to the second embodiment.
- the flow path through which the low-pressure heat medium passes is shown by a thick dotted line
- the flow path through which the high-pressure heat medium passes is shown by a thick solid line
- the open on-off valve is shown in white
- the closed on-off valve is shown Shown in black.
- the heating control process is a process executed when the operation mode is set to heating or dehumidifying heating, and mainly corresponds to the process executed in steps S104 and S106 described above.
- FIG. 17 is a flowchart showing the heating control process of the second embodiment.
- step S111 it is determined whether or not it is immediately after the heating mode or the dehumidifying heating mode is activated with the ignition switch being turned on.
- step S112 it is determined whether or not it is immediately after the heating mode or the dehumidifying heating mode is activated with the ignition switch being turned on.
- the process proceeds to step S112.
- the process proceeds to step S117.
- step S113 it sets to the inside air circulation which introduces only inside air in the indoor heat exchange unit 12.
- FIG. In the subsequent step S114, the flow path bypassing the condenser 16 by the air mix damper 17 is closed.
- step S115 the blower fan 14 is stopped.
- step S116 the opening / closing of the on-off valves 41, 43, 45, 51, 54, 55 is controlled, and after switching to use the fifth flow path 92, the process returns to the predetermined main program. That is, the on-off valves 41, 43, 45 are closed, and the on-off valves 51, 54, 55 are opened.
- step S118 it is determined whether or not a predetermined set time Tc (first set time) has elapsed since switching to the fifth flow path 92.
- the set time Tc is about 10 seconds, for example.
- the process proceeds to step S113 in order to maintain the use of the fifth flow path 92.
- the process proceeds to step S119 in order to switch to the fourth flow path 91, the fourth flow path 91, or the sixth flow path 93.
- step S120 it is determined whether or not the operation mode is set to heating.
- the process proceeds to step S121.
- step S122 opening / closing of the on-off valves 41, 43, 45, 51, 54, 55 is controlled, and after switching to use the fourth flow path 91, the process returns to a predetermined main program. That is, the on-off valves 51, 54, and 55 are closed, and the on-off valves 41, 43, and 45 are opened.
- step S122 the opening and closing valves 41, 43, 45, 51, 54, and 55 are controlled to switch to use the fourth flow path 91 and the sixth flow path 93, and then return to the predetermined main program. To do. That is, the on-off valves 54 and 55 are closed, and the on-off valves 41, 43, 45, and 51 are opened.
- step S123 it is determined whether it is immediately after switching from the cooling mode or the dehumidifying cooling mode to the heating mode or the dehumidifying heating mode.
- the process proceeds to step S120.
- step S124 a preset set time Th (second set time) has elapsed since switching to the fourth channel 91, the fourth channel 91, or the sixth channel 93, or any one of them. It is determined whether or not.
- the set time Th is, for example, about 30 minutes.
- step S120 When the set time Th has not elapsed, the process proceeds to step S120 in order to maintain the use of the fourth flow path 91, the fourth flow path 91, and the sixth flow path 93.
- the controller 18 periodically switches to the fifth flow path 92 while using the fourth flow path 91 when the operation mode is heating. Specifically, when the set time Th has elapsed since the start of use of the fourth channel 91 (determination in S124 is “Yes”), the fifth channel 92 is switched (S116). Then, when the set time Tc has elapsed since the start of use of the fifth flow path 92 (determination in S118 is “Yes”), switching to the fourth flow path 91 is performed (S121).
- the subcool core 22 in the path for circulating the heat medium during heating, it is possible to suppress the heat medium and oil from being left in the subcool core 22. Therefore, it is possible to improve heat exchange performance and lubrication performance during heating.
- the fourth flow path 91 and the sixth flow path 93 are used, and the fifth flow path 92 is periodically switched. Specifically, when the set time Th elapses after the use of the fourth flow path 91 and the sixth flow path 93 is started (determination in S124 is “Yes”), the fifth flow path 92 is changed to the fifth flow path 92. Switching (S116). Then, when the set time Tc has elapsed since the start of use of the fifth channel 92 (determination of S118 is “Yes”), the fourth channel 91 and the sixth channel 93 are switched (S122). ). Thus, by including the subcool core 22 in the path for circulating the heat medium during dehumidifying heating, it is possible to suppress the heat medium and oil from being left behind in the subcool core 22.
- the fifth flow path 92 is originally a cooling flow path, the air introduced into the indoor heat exchange unit 12 is cooled and dehumidified by the evaporator 15. Therefore, when using the fifth flow path 92, only the inside air is introduced (S113), the flow path bypassing the condenser 16 by the air mix damper 17 is closed (S114), and the blower fan 14 is stopped (S115). ). In this way, by circulating only the already warmed inside air, it is possible to suppress the supply of cool air into the vehicle compartment, compared to the case where cold outside air is introduced.
- the fifth flow path 92 is periodically switched to be used, but the present invention is not limited to this. In short, it is only necessary to prevent the heat medium and oil from being left in the subcool core 22 over a long period of time. Therefore, the fifth flow path 92 is used only once immediately after the heating or dehumidifying heating is started with the ignition switch turned on, or immediately after switching from the cooling or dehumidifying cooling to the heating or dehumidifying heating. Also good. Therefore, after the set time Tc has elapsed, either the fourth flow path 91 or both the fourth flow path 91 and the sixth flow path 93 are continuously used. According to this, the processing of steps S124 and S125 can be omitted, and the arithmetic processing can be simplified.
- the oil supply type compressor 47 that is lubricated by the oil circulating with the heat medium has been described.
- the present invention is not limited to this, and an oilless type compressor is adopted.
- the present invention in the indoor heat exchange unit 12, only the condenser 16 is provided as a heating heat source.
- the present invention is not limited to this, and another heat source is added separately.
- PTC heater Positive Temperature Coefficient
- Vehicle Air Conditioner 12 Indoor Heat Exchange Unit (Supply Channel) 13 Outdoor Heat Exchange Unit 15 Evaporator 16 Condenser 17 Air Mix Damper (Open / Close Door) 18 Controller (control unit) 21 Main core (main heat exchanger) 22 Sub Cool Core (Sub Heat Exchanger) 23 Receiver tank 44 Expansion valve (first expansion valve) 47 Compressor 51 On-off valve 52 Expansion valve (second expansion valve) 61 1st flow path 62 2nd flow path 63 3rd flow path 91 4th flow path 92 5th flow path 93 6th flow path
Landscapes
- Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
Abstract
【課題】運転モードの切り替えに伴って熱媒体の循環量が変動することを抑制する。 【解決手段】コントローラ18は、運転モードに応じて、凝縮器16、蒸発器15、メインコア21、及びサブクールコア22を選択的に経由して、熱媒体を循環させる。運転モードを暖房とするとき、熱媒体を循環させる経路にサブクールコア22を含める。
Description
本発明は、空気調和装置に関するものである。
特許文献1では、周囲を通過する空気と内部を通過する熱媒体との間で熱交換を行なうメインコア及びサブクールコアを備えた熱交換器を提案している。そして、冷房時にはメインコア及びサブクールコアに順に熱媒体を通過させ、暖房時にはメインコアだけに熱媒体を通過させている。
一般に熱媒体は、圧縮機の潤滑を行なうためのオイルと共に循環しており、暖房のときにメインコアだけに熱媒体を通過させる構成にすると、サブクールコアに熱媒体及びオイルが取り残されることになる。特に冬季の間は、専ら暖房を使用し続けることが想定されるため、長期間(数か月間)にわたって熱媒体及びオイルがサブクールコアに取り残されたままとなる。サブクールコアに流入している熱媒体は液相であり、気相よりも比体積が小さい(密度が高い)ため、熱媒体の循環量に与える影響は少なくない。このように、熱媒体の循環量が低下した状態や、またオイルの循環率が低下した状態が続くことは、熱交換性能や潤滑性能にも影響を及ぼす可能性がある。
本発明の課題は、暖房時における熱交換性能や潤滑性能の改善を図ることにある。
本発明の課題は、暖房時における熱交換性能や潤滑性能の改善を図ることにある。
本発明の一態様に係る空気調和装置は、
室内へ空気を供給する供給流路と、
供給流路に設けられ、周囲を通過する空気と内部を通過する熱媒体との間で熱交換を行ない、熱媒体に放熱させる凝縮器と、
供給流路のうち凝縮器よりも上流側に設けられ、周囲を通過する空気と内部を通過する熱媒体との間で熱交換を行ない、熱媒体に吸熱させる蒸発器と、
室外に並べて設けられ、夫々、周囲を通過する外気と内部を通過する熱媒体との間で熱交換を行なう主熱交換器及び副熱交換器と、
運転モードに応じて、凝縮器、蒸発器、主熱交換器、及び副熱交換器を選択的に経由して、熱媒体を循環させる制御部と、を備え、
制御部は、
運転モードを暖房とするとき、熱媒体を循環させる経路に、副熱交換器を含める。
室内へ空気を供給する供給流路と、
供給流路に設けられ、周囲を通過する空気と内部を通過する熱媒体との間で熱交換を行ない、熱媒体に放熱させる凝縮器と、
供給流路のうち凝縮器よりも上流側に設けられ、周囲を通過する空気と内部を通過する熱媒体との間で熱交換を行ない、熱媒体に吸熱させる蒸発器と、
室外に並べて設けられ、夫々、周囲を通過する外気と内部を通過する熱媒体との間で熱交換を行なう主熱交換器及び副熱交換器と、
運転モードに応じて、凝縮器、蒸発器、主熱交換器、及び副熱交換器を選択的に経由して、熱媒体を循環させる制御部と、を備え、
制御部は、
運転モードを暖房とするとき、熱媒体を循環させる経路に、副熱交換器を含める。
本発明によれば、暖房時に熱媒体を循環させる経路に副熱交換器を含めるので、副熱交換器に熱媒体やオイルが取り残されることを抑制できる。したがって、暖房時における熱交換性能や潤滑性能の改善を図ることができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図面は模式的なものであって、現実のものとは異なる場合がある。また、以下の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであり、構成を下記のものに特定するものでない。すなわち、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
《第1実施形態》
《構成》
図1は、第1実施形態の車両用空気調和装置を示す図である。
車両用空気調和装置11は、自動車に搭載されるヒートポンプシステムからなり、車室側に設けられた室内熱交換ユニット12(供給流路)と、車室外に設けられた室外熱交換ユニット13と、を備える。車室側と車室外とは、例えばダッシュパネルによって隔てられている。
室内熱交換ユニット12は、ダッシュボードの内部に配置されており、一端側から外気や内気を導入し、他端側から車室内へ空気を供給するダクトによって形成されている。室内熱交換ユニット12の内部には、送風ファン14と、蒸発器15と、凝縮器16と、エアミックスダンパ17(開閉扉)と、が設けられている。
《構成》
図1は、第1実施形態の車両用空気調和装置を示す図である。
車両用空気調和装置11は、自動車に搭載されるヒートポンプシステムからなり、車室側に設けられた室内熱交換ユニット12(供給流路)と、車室外に設けられた室外熱交換ユニット13と、を備える。車室側と車室外とは、例えばダッシュパネルによって隔てられている。
室内熱交換ユニット12は、ダッシュボードの内部に配置されており、一端側から外気や内気を導入し、他端側から車室内へ空気を供給するダクトによって形成されている。室内熱交換ユニット12の内部には、送風ファン14と、蒸発器15と、凝縮器16と、エアミックスダンパ17(開閉扉)と、が設けられている。
送風ファン14は、室内熱交換ユニット12の一端側に設けられており、モータによって駆動されるときに、外気や内気を吸引し、他端側へと吐出する。
蒸発器15は、送風ファン14よりも下流側に設けられており、吸熱器及び除湿器として、放熱フィンの周囲を通過する空気とチューブ内を通過する低温の熱媒体(冷媒)との間で熱交換を行なう。すなわち、チューブ内の熱媒体を蒸発気化させることで、放熱フィンの周囲の空気を冷却すると共に、放熱フィンの表面に結露を生じさせて除湿を行なう。送風ファン14から吹き出された空気は、全て蒸発器15を通過する。
蒸発器15は、送風ファン14よりも下流側に設けられており、吸熱器及び除湿器として、放熱フィンの周囲を通過する空気とチューブ内を通過する低温の熱媒体(冷媒)との間で熱交換を行なう。すなわち、チューブ内の熱媒体を蒸発気化させることで、放熱フィンの周囲の空気を冷却すると共に、放熱フィンの表面に結露を生じさせて除湿を行なう。送風ファン14から吹き出された空気は、全て蒸発器15を通過する。
凝縮器16は、蒸発器15よりも下流側に設けられており、放熱器として、放熱フィンの周囲を通過する空気とチューブ内を通過する高温の熱媒体(熱媒)との間で熱交換を行なう。すなわち、チューブ内の熱媒体を凝縮液化させることで、放熱フィンの周囲の空気を加熱する。凝縮器16は、室内熱交換ユニット12の断面のうち、略半分を塞ぐように配置されることで、凝縮器16を通過する流路と、凝縮器16を迂回する流路と、が形成されている。すなわち、蒸発器15を通過した空気の一部が凝縮器16を通過し、残りが凝縮器16を迂回する。
エアミックスダンパ17は、凝縮器16を通過する流路を開放して凝縮器16を迂回する流路を閉鎖する位置と、凝縮器16を通過する流路を閉鎖して凝縮器16を迂回する流路を開放する位置と、の間で回動可能である。エアミックスダンパ17が凝縮器16を通過する流路を開放して凝縮器16を迂回する流路を閉鎖する位置にあるときには、蒸発器15を通過した空気は全て凝縮器16を通過する。エアミックスダンパ17が凝縮器16を通過する流路を閉鎖して凝縮器16を迂回する流路を開放する位置にあるときには、蒸発器15を通過した空気は全て凝縮器16を迂回する。エアミックスダンパ17が凝縮器16を通過する流路と凝縮器16を迂回する流路の双方を開放する位置にあるときには、蒸発器15を通過した空気のうち、一部が凝縮器16を通過し、残りが凝縮器16を迂回する。そして、凝縮器16の下流側で、凝縮器16を通過した空気と、凝縮器16を迂回した空気とが混合される。
室外熱交換ユニット13は、エンジンルーム内又はモータルーム内に設けられており、メインコア21(主熱交換器)と、サブクールコア22(副熱交換器)と、レシーバタンク23と、を一体化して形成されている。
メインコア21及びサブクールコア22は、夫々、放熱フィンの周囲を通過する外気とチューブ内を通過する熱媒体との間で熱交換を行なう。外気とは主に走行風であるが、メインコア21及びサブクールコア22の背面(風下側)には、共通の送風機24が設けられており、十分な走行風が得られないときは、この送風機24が駆動されることで、夫々の放熱フィンに対して外気が送風される。
メインコア21及びサブクールコア22は、夫々、放熱フィンの周囲を通過する外気とチューブ内を通過する熱媒体との間で熱交換を行なう。外気とは主に走行風であるが、メインコア21及びサブクールコア22の背面(風下側)には、共通の送風機24が設けられており、十分な走行風が得られないときは、この送風機24が駆動されることで、夫々の放熱フィンに対して外気が送風される。
運転モードを暖房とするときには、メインコア21を蒸発器、つまり吸熱器として機能させ、放熱フィンの周囲を通過する外気とチューブ内を通過する低温の熱媒体(冷媒)との間で熱交換を行なう。すなわち、チューブ内の熱媒体を蒸発気化させ、吸熱させる。運転モードを冷房とするときには、メインコア21及びサブクールコア22を凝縮器、つまり放熱器として機能させ、放熱フィンの周囲を通過する外気とチューブ内を通過する高温の熱媒体(熱媒)との間で熱交換を行なう。すなわち、チューブ内の熱媒体を凝縮液化させ、放熱させる。
レシーバタンク23は、熱媒体の気液分離を行ない、液相の熱媒体のうち、負荷に応じて変動する余剰分を貯留する。
熱媒体は、後述する運転モードに応じて、蒸発器15、凝縮器16、メインコア21、サブクールコア22、及びレシーバタンク23のうち、所定のルートを経由して循環する。
レシーバタンク23は、熱媒体の気液分離を行ない、液相の熱媒体のうち、負荷に応じて変動する余剰分を貯留する。
熱媒体は、後述する運転モードに応じて、蒸発器15、凝縮器16、メインコア21、サブクールコア22、及びレシーバタンク23のうち、所定のルートを経由して循環する。
次に、熱媒体の回路構成について説明する。
凝縮器16の出口は、流路31を介してレシーバタンク23の入口に連通する。流路31には、開閉弁41が設けられている。
開閉弁41は、流路31を開放又は閉鎖する。
レシーバタンク23の出口は、サブクールコア22の入口に連通する。サブクールコア22の出口は、流路32を介してメインコア21における一方の連通口に連通する。流路32には、サブクールコア22の側からメインコア21の側に向かって、逆止弁42、開閉弁43、及び膨張弁44(第一の膨張弁)が、順に設けられている。
逆止弁42は、サブクールコア22の側からメインコア21の側への通過を許容し、逆方向の通過を阻止する。
開閉弁43は、流路32を開放又は閉鎖する。
膨張弁44は、液相である高圧の熱媒体を霧状にして吹き出すことにより、気化しやすい低圧の熱媒体に減圧するものであり、開度が調整可能である。
凝縮器16の出口は、流路31を介してレシーバタンク23の入口に連通する。流路31には、開閉弁41が設けられている。
開閉弁41は、流路31を開放又は閉鎖する。
レシーバタンク23の出口は、サブクールコア22の入口に連通する。サブクールコア22の出口は、流路32を介してメインコア21における一方の連通口に連通する。流路32には、サブクールコア22の側からメインコア21の側に向かって、逆止弁42、開閉弁43、及び膨張弁44(第一の膨張弁)が、順に設けられている。
逆止弁42は、サブクールコア22の側からメインコア21の側への通過を許容し、逆方向の通過を阻止する。
開閉弁43は、流路32を開放又は閉鎖する。
膨張弁44は、液相である高圧の熱媒体を霧状にして吹き出すことにより、気化しやすい低圧の熱媒体に減圧するものであり、開度が調整可能である。
メインコア21における他方の連通口は、流路33を介して凝縮器16の入口に連通する。流路33には、メインコア21の側から凝縮器16の側に向かって、開閉弁45、アキュムレータ46、及び圧縮機47が、順に設けられている。
アキュムレータ46は、熱媒体の気液分離を行ない、気相の熱媒体だけを圧縮機47へと供給する。
圧縮機47は、気相である低圧の熱媒体を圧縮することにより、液化しやすい高圧の熱媒体に昇圧させるものであり、熱媒体と共に循環するオイルによって潤滑が行なわれる給油式である。例えば、ロータリー圧縮機、斜板式圧縮機、スクロール圧縮機等である。熱媒体に対するオイル濃度は数%程度である。圧縮機47の駆動源は、エンジンや電動モータである。
アキュムレータ46は、熱媒体の気液分離を行ない、気相の熱媒体だけを圧縮機47へと供給する。
圧縮機47は、気相である低圧の熱媒体を圧縮することにより、液化しやすい高圧の熱媒体に昇圧させるものであり、熱媒体と共に循環するオイルによって潤滑が行なわれる給油式である。例えば、ロータリー圧縮機、斜板式圧縮機、スクロール圧縮機等である。熱媒体に対するオイル濃度は数%程度である。圧縮機47の駆動源は、エンジンや電動モータである。
流路32のうち、逆止弁42と開閉弁43との間には分岐点があり、この分岐点は、流路34を介して蒸発器15の入口に連通する。流路34には、流路32の側から蒸発器15の側に向かって、開閉弁51、及び膨張弁52(第二の膨張弁)が、順に設けられている。
開閉弁51は、流路34を開放又は閉鎖する。
膨張弁52は、液化した高圧の熱媒体を霧状にして吹き出すことにより、気化しやすい低圧の熱媒体に減圧するものであり、開度が調整可能である。
流路33のうち、開閉弁45とアキュムレータ46との間には分岐点があり、蒸発器15の出口は、流路35を介してその分岐点に連通する。流路35には、逆止弁53が設けられている。
逆止弁53は、蒸発器15の側から流路33の側への通過を許容し、逆方向の通過を阻止する。
開閉弁51は、流路34を開放又は閉鎖する。
膨張弁52は、液化した高圧の熱媒体を霧状にして吹き出すことにより、気化しやすい低圧の熱媒体に減圧するものであり、開度が調整可能である。
流路33のうち、開閉弁45とアキュムレータ46との間には分岐点があり、蒸発器15の出口は、流路35を介してその分岐点に連通する。流路35には、逆止弁53が設けられている。
逆止弁53は、蒸発器15の側から流路33の側への通過を許容し、逆方向の通過を阻止する。
流路31のうち、開閉弁41とレシーバタンク23との間には分岐点があり、流路32のうち、膨張弁44とメインコア21との間には分岐点があり、これら分岐点同士は、流路36を介して連通する。流路36には、開閉弁54が設けられている。
開閉弁54は、流路36を開放又は閉鎖する。
流路31のうち、凝縮器16と開閉弁41との間には分岐点があり、流路33のうち、メインコア21と開閉弁45との間には分岐点があり、これら分岐点同士は、流路37を介して連通する。流路37には、開閉弁55が設けられている。
開閉弁55は、流路37を開放又は閉鎖する。
車室側に設けられたコントローラ18(制御部)は、例えばマイクロコンピュータからなり、後述する空気調和制御処理を実行する。
開閉弁54は、流路36を開放又は閉鎖する。
流路31のうち、凝縮器16と開閉弁41との間には分岐点があり、流路33のうち、メインコア21と開閉弁45との間には分岐点があり、これら分岐点同士は、流路37を介して連通する。流路37には、開閉弁55が設けられている。
開閉弁55は、流路37を開放又は閉鎖する。
車室側に設けられたコントローラ18(制御部)は、例えばマイクロコンピュータからなり、後述する空気調和制御処理を実行する。
次に、空気調和制御処理について説明する。
図2は、空気調和制御処理を示すフローチャートである。
先ずステップS101では、各種データを読込む。例えば、車室内の設定温度TAO、及び外気温Tamである。
続くステップS102では、熱交換温度の目標値として、目標過冷却度や目標加熱度を演算する。
続くステップS103では、マップを参照し、車室内の設定温度TAO、及び外気温Tamに応じて、運転モードの設定を行なう。
図3は、運転モードの設定に用いるマップである。
このマップは、横軸を外気温Tamとし、縦軸を設定温度TAOとしている。外気温Tamについては、値T1と、このT1よりも大きな値T2と、を予め定めている。値T1は例えば0℃より僅かに大きな値であり、値T2は例えば20℃近傍の値である。設定温度TAOについては、値T3と、このT3よりも大きな値T4と、を予め定めている。値T3は例えば10℃近傍の値であり、値T4は例えば30℃近傍の値である。
図2は、空気調和制御処理を示すフローチャートである。
先ずステップS101では、各種データを読込む。例えば、車室内の設定温度TAO、及び外気温Tamである。
続くステップS102では、熱交換温度の目標値として、目標過冷却度や目標加熱度を演算する。
続くステップS103では、マップを参照し、車室内の設定温度TAO、及び外気温Tamに応じて、運転モードの設定を行なう。
図3は、運転モードの設定に用いるマップである。
このマップは、横軸を外気温Tamとし、縦軸を設定温度TAOとしている。外気温Tamについては、値T1と、このT1よりも大きな値T2と、を予め定めている。値T1は例えば0℃より僅かに大きな値であり、値T2は例えば20℃近傍の値である。設定温度TAOについては、値T3と、このT3よりも大きな値T4と、を予め定めている。値T3は例えば10℃近傍の値であり、値T4は例えば30℃近傍の値である。
値T1を通り、縦軸と略平行な直線をL1とする。値T2を通り、値T4よりも大きな範囲で、縦軸と略平行な直線をL2とする。値T1及び値T3の座標と、値T2及び値T4の座標とを結ぶ直線をL3とする。値T1を通り、直線L3と略平行な直線をL4とする。外気温Tam及び設定温度TAOが、縦軸、横軸、及び直線L1で形成された領域にあるときには、運転モードを暖房に設定する。外気温Tam及び設定温度TAOが、直線L1、直線L3、及び直線L2によって形成された領域にあるときには、運転モードを除湿暖房(放熱温調)に設定する。外気温Tam及び設定温度TAOが、直線L2、直線L3、直線L1、及び直線L4によって形成された領域にあるときには、運転モードを除湿冷房(吸熱温調)に設定する。直線L4、及び横軸によって形成された領域にあるときには、運転モードを冷房に設定する。なお、運転モードのチャタリングを防ぐために、運転モードの境界線となる直線L1~L4には、夫々、ヒステリシスを設けておく。
続くステップS104では、運転モード、及び設定温度TAOに応じて、エアミックスダンパ17の開閉位置を制御する。
続くステップS105では、運転モード、及び設定温度TAOに応じて、圧縮機47の回転数や吸気量を制御する。
続くステップS106では、運転モードに応じて、開閉弁41、43、45、51、54、55の開閉を制御する。
続くステップS107では、運転モード、及び熱交換温度の目標値に応じて、メインコア21、サブクールコア22、及び蒸発器15の蒸発能力を制御してから、所定のメインプログラムに復帰する。
続くステップS105では、運転モード、及び設定温度TAOに応じて、圧縮機47の回転数や吸気量を制御する。
続くステップS106では、運転モードに応じて、開閉弁41、43、45、51、54、55の開閉を制御する。
続くステップS107では、運転モード、及び熱交換温度の目標値に応じて、メインコア21、サブクールコア22、及び蒸発器15の蒸発能力を制御してから、所定のメインプログラムに復帰する。
次に、各運転モードについて説明する。
1.暖房モード
暖房モードのときには、第一の流路61を使用するように切り替える。
図4は、第1実施形態の暖房モードを示す図である。
図中、低圧の熱媒体が通過する流路を太い点線で示し、高圧の熱媒体が通過する流路を太い実線で示し、開放された開閉弁を白抜きで示し、閉鎖された開閉弁を黒塗りで示している。運転モードが暖房であるときには、開閉弁51、54、55を閉鎖し、開閉弁41、43、45を開放した状態で、圧縮機47を駆動すると共に、必要に応じて送風機24を駆動する。
1.暖房モード
暖房モードのときには、第一の流路61を使用するように切り替える。
図4は、第1実施形態の暖房モードを示す図である。
図中、低圧の熱媒体が通過する流路を太い点線で示し、高圧の熱媒体が通過する流路を太い実線で示し、開放された開閉弁を白抜きで示し、閉鎖された開閉弁を黒塗りで示している。運転モードが暖房であるときには、開閉弁51、54、55を閉鎖し、開閉弁41、43、45を開放した状態で、圧縮機47を駆動すると共に、必要に応じて送風機24を駆動する。
これにより、熱媒体は、圧縮機47、凝縮器16、開閉弁41、レシーバタンク23、サブクールコア22、逆止弁42、開閉弁43、膨張弁44、メインコア21、開閉弁45、及びアキュムレータ46を順に経由して循環する。このルートを第一の流路61とする。第一の流路61において、気相の熱媒体は、圧縮機47で圧縮され高圧となり、凝縮器16で凝縮液化し、放熱によって低温になる。液相の熱媒体は、膨張弁44で膨張され低圧となり、メインコア21で蒸発気化し、吸熱によって高温となる。
一方、室内熱交換ユニット12では、送風ファン14を駆動すると共に、エアミックスダンパ17で凝縮器16を通過する流路を開放する。これにより、導入された空気が凝縮器16で加熱され、温かい空気が車室内に供給される。
一方、室内熱交換ユニット12では、送風ファン14を駆動すると共に、エアミックスダンパ17で凝縮器16を通過する流路を開放する。これにより、導入された空気が凝縮器16で加熱され、温かい空気が車室内に供給される。
2.除湿暖房モード(吸熱温調)
除湿暖房モードのときには、第一の流路61及び第三の流路63を使用するように切り替える。
図5は、第1実施形態の除湿暖房モードを示す図である。
図中、低圧の熱媒体が通過する流路を太い点線で示し、高圧の熱媒体が通過する流路を太い実線で示し、開放された開閉弁を白抜きで示し、閉鎖された開閉弁を黒塗りで示している。運転モードが除湿暖房であるときには、開閉弁54、55を閉鎖し、開閉弁41、43、45、51を開放した状態で、圧縮機47を駆動すると共に、必要に応じて送風機24を駆動する。
除湿暖房モードのときには、第一の流路61及び第三の流路63を使用するように切り替える。
図5は、第1実施形態の除湿暖房モードを示す図である。
図中、低圧の熱媒体が通過する流路を太い点線で示し、高圧の熱媒体が通過する流路を太い実線で示し、開放された開閉弁を白抜きで示し、閉鎖された開閉弁を黒塗りで示している。運転モードが除湿暖房であるときには、開閉弁54、55を閉鎖し、開閉弁41、43、45、51を開放した状態で、圧縮機47を駆動すると共に、必要に応じて送風機24を駆動する。
これにより、熱媒体は、第一の流路61を循環する。さらに、流路32における逆止弁42と開閉弁43との間から分流した熱媒体は、開閉弁51、膨張弁52、蒸発器15、及び逆止弁53を順に経由して、流路33における開閉弁45とアキュムレータ46との間に合流する。このルートは第三の流路63とする。第三の流路63において、液相の熱媒体は、膨張弁52で膨張され低圧となり、蒸発器15で蒸発気化し、吸熱によって高温となる。
一方、室内熱交換ユニット12では、送風ファン14を駆動すると共に、エアミックスダンパ17で凝縮器16を通過する流路を開放する。これにより、導入された空気が蒸発器15で除湿された後に、凝縮器16で加熱され(リヒート)、除湿された温かい空気が車室内に供給される。
一方、室内熱交換ユニット12では、送風ファン14を駆動すると共に、エアミックスダンパ17で凝縮器16を通過する流路を開放する。これにより、導入された空気が蒸発器15で除湿された後に、凝縮器16で加熱され(リヒート)、除湿された温かい空気が車室内に供給される。
3.除湿冷房モード(放熱温調)
除湿冷房モードのときには、第二の流路62を使用するように切り替える。
図6は、第1実施形態の除湿冷房モードを示す図である。
図中、低圧の熱媒体が通過する流路を太い点線で示し、高圧の熱媒体が通過する流路を太い実線で示し、開放された開閉弁を白抜きで示し、閉鎖された開閉弁を黒塗りで示している。運転モードが除湿冷房であるときには、開閉弁41、43、45を閉鎖し、開閉弁51、54、55を開放した状態で、圧縮機47を駆動すると共に、必要に応じて送風機24を駆動する。
除湿冷房モードのときには、第二の流路62を使用するように切り替える。
図6は、第1実施形態の除湿冷房モードを示す図である。
図中、低圧の熱媒体が通過する流路を太い点線で示し、高圧の熱媒体が通過する流路を太い実線で示し、開放された開閉弁を白抜きで示し、閉鎖された開閉弁を黒塗りで示している。運転モードが除湿冷房であるときには、開閉弁41、43、45を閉鎖し、開閉弁51、54、55を開放した状態で、圧縮機47を駆動すると共に、必要に応じて送風機24を駆動する。
これにより、熱媒体は、圧縮機47、凝縮器16、開閉弁55、メインコア21、開閉弁54、レシーバタンク23、サブクールコア22、逆止弁42、開閉弁51、膨張弁52、蒸発器15、逆止弁53、及びアキュムレータ46を順に経由して循環する。メインコア21を通過するときの方向は、第一の流路61と逆となる。このルートを第二の流路62とする。第二の流路62において、気相の熱媒体は、圧縮機47で圧縮され高圧となり、凝縮器16で凝縮液化し、放熱によって低温になる。液化しつつある熱媒体は、メインコア21でさらに凝縮液化し、放熱によってさらに低温になる。液相の熱媒体は、サブクールコア22で放熱によってさらに低温になり、膨張弁52で膨張され低圧となり、蒸発器15で蒸発気化し、吸熱によって高温となる。
一方、室内熱交換ユニット12では、送風ファン14を駆動すると共に、エアミックスダンパ17で凝縮器16を通過する流路を開放する。これにより、導入された空気が蒸発器15で冷却及び除湿された後に、凝縮器16で加熱され(リヒート)、除湿された涼しい空気が車室内に供給される。
一方、室内熱交換ユニット12では、送風ファン14を駆動すると共に、エアミックスダンパ17で凝縮器16を通過する流路を開放する。これにより、導入された空気が蒸発器15で冷却及び除湿された後に、凝縮器16で加熱され(リヒート)、除湿された涼しい空気が車室内に供給される。
4.冷房モード
冷房モードのときには、第二の流路62を使用するように切り替える。
図7は、第1実施形態の冷房モードを示す図である。
図中、低圧の熱媒体が通過する流路を太い点線で示し、高圧の熱媒体が通過する流路を太い実線で示し、開放された開閉弁を白抜きで示し、閉鎖された開閉弁を黒塗りで示している。運転モードが冷房であるときには、熱媒体は、第二の流路62を循環する。
一方、室内熱交換ユニット12では、送風ファン14を駆動すると共に、エアミックスダンパ17で凝縮器16を通過する流路を閉鎖する。これにより、導入された空気が蒸発器15で冷却及び除湿された後に、凝縮器16を迂回し、除湿された涼しい空気が車室内に供給される。
冷房モードのときには、第二の流路62を使用するように切り替える。
図7は、第1実施形態の冷房モードを示す図である。
図中、低圧の熱媒体が通過する流路を太い点線で示し、高圧の熱媒体が通過する流路を太い実線で示し、開放された開閉弁を白抜きで示し、閉鎖された開閉弁を黒塗りで示している。運転モードが冷房であるときには、熱媒体は、第二の流路62を循環する。
一方、室内熱交換ユニット12では、送風ファン14を駆動すると共に、エアミックスダンパ17で凝縮器16を通過する流路を閉鎖する。これにより、導入された空気が蒸発器15で冷却及び除湿された後に、凝縮器16を迂回し、除湿された涼しい空気が車室内に供給される。
上記のように、コントローラ18は、運転モードに応じて、蒸発器15、凝縮器16、メインコア21、サブクールコア22、及びレシーバタンク23を選択的に経由して、熱媒体を循環させる。
運転モードには、運転停止モード、暖房モード、除湿暖房モード、除湿冷房モード、冷房モードの5つがある。したがって、運転モードの切り替えには、下記に示すように、20通り(=5×4)の組み合わせがある。
・運転停止 → 暖房/除湿暖房/除湿冷房/冷房
・暖房 → 運転停止/除湿暖房/除湿冷房/冷房
・除湿暖房 → 運転停止/暖房/除湿冷房/冷房
・除湿冷房 → 運転停止/暖房/除湿暖房/冷房
・冷房 → 運転停止/暖房/除湿暖房/除湿冷房
運転モードには、運転停止モード、暖房モード、除湿暖房モード、除湿冷房モード、冷房モードの5つがある。したがって、運転モードの切り替えには、下記に示すように、20通り(=5×4)の組み合わせがある。
・運転停止 → 暖房/除湿暖房/除湿冷房/冷房
・暖房 → 運転停止/除湿暖房/除湿冷房/冷房
・除湿暖房 → 運転停止/暖房/除湿冷房/冷房
・除湿冷房 → 運転停止/暖房/除湿暖房/冷房
・冷房 → 運転停止/暖房/除湿暖房/除湿冷房
《作用》
次に、第1実施形態の主要な作用効果について説明する。
コントローラ18は、運転モードを暖房とするときには第一の流路61を使用し、除湿暖房とするときには第一の流路61及び第三の流路63を同時に使用し、除湿冷房又は冷房とするときには第二の流路62を使用する。何れの運転モードにおいても、サブクールコア22に熱媒体を通過させるため、サブクールコア22に熱媒体及びオイルが取り残されることがない。したがって、運転モードの切り替えに伴って熱媒体の循環量が低下することで、熱交換性能に影響を及ぼすことを抑制できる。また、オイルの循環率(OCR:Oil Circulation Ratio)が低下することで、圧縮機47の潤滑に支障を来すことも抑制できる。
次に、第1実施形態の主要な作用効果について説明する。
コントローラ18は、運転モードを暖房とするときには第一の流路61を使用し、除湿暖房とするときには第一の流路61及び第三の流路63を同時に使用し、除湿冷房又は冷房とするときには第二の流路62を使用する。何れの運転モードにおいても、サブクールコア22に熱媒体を通過させるため、サブクールコア22に熱媒体及びオイルが取り残されることがない。したがって、運転モードの切り替えに伴って熱媒体の循環量が低下することで、熱交換性能に影響を及ぼすことを抑制できる。また、オイルの循環率(OCR:Oil Circulation Ratio)が低下することで、圧縮機47の潤滑に支障を来すことも抑制できる。
ここで、比較例について述べる。
図8は、比較例としての冷房モードを示す図である。
この比較例では、熱媒体は、圧縮機47、凝縮器16、メインコア21、レシーバタンク23、サブクールコア22、膨張弁52、蒸発器15、及びアキュムレータ46を順に経由して循環する。つまり、熱媒体はメインコア21及びサブクールコア22の双方を通過する。
図9は、比較例としての暖房モードを示す図である。
この比較例では、熱媒体は、圧縮機47、凝縮器16、膨張弁44、メインコア21、及びアキュムレータ46を順に経由して循環する。つまり、熱媒体はメインコア21だけを通過する。
図8は、比較例としての冷房モードを示す図である。
この比較例では、熱媒体は、圧縮機47、凝縮器16、メインコア21、レシーバタンク23、サブクールコア22、膨張弁52、蒸発器15、及びアキュムレータ46を順に経由して循環する。つまり、熱媒体はメインコア21及びサブクールコア22の双方を通過する。
図9は、比較例としての暖房モードを示す図である。
この比較例では、熱媒体は、圧縮機47、凝縮器16、膨張弁44、メインコア21、及びアキュムレータ46を順に経由して循環する。つまり、熱媒体はメインコア21だけを通過する。
このように、暖房時にメインコア21だけに熱媒体を通過させる構成にすると、冷房から暖房に切り替えたときに、サブクールコア22に熱媒体及びオイルが取り残されることになる。特に冬季の間は、専ら暖房を使用し続けることが想定されるため、長期間(数か月間)にわたって熱媒体及びオイルがサブクールコア22に取り残されたままとなる。サブクールコア22に流入している熱媒体は液相であり、気相よりも比体積が小さい(密度が高い)ため、熱媒体の循環量に与える影響は少なくない。このように、熱媒体の循環量が低下した状態や、またオイルの循環率が低下した状態が続くことは、熱交換性能や潤滑性能にも影響を及ぼす可能性がある。
そこで、暖房、除湿暖房、除湿冷房、及び冷房の何れの運転モードでも、メインコア21及びサブクールコア22の双方に熱媒体を通過させている。すなわち、暖房や除湿暖房のときでも、熱媒体を循環させる経路にサブクールコア22を含めることで、運転モードの切り替え時に熱媒体の循環量やオイルの循環率が変動することを抑制できる。また、比較例の構成と比べて流路を変更するだけで、新たに部品を追加する必要もないので、実施が容易である。また、暖房モード及び暖房除湿モードのときに、サブクールコア22を通過するのは、高圧の熱媒体であるため、低圧の熱媒体と比べて圧力損失の影響は小さくて済む。また、暖房モード及び暖房除湿モードのときに、サブクールコア22へと熱媒体を通過させることで、サブクールコア22の着霜を抑制することができる。すなわち、凝縮器16を通過した熱媒体は、放熱後であるとはいえ、ある程度の熱量が残っているため除霜効果がある。このとき、熱媒体の放熱がさらに促進されるので、メインコア21での熱交換効率も向上する。
コントローラ18は、マップを参照し、車室内の設定温度TAO、及び外気温Tamに応じて、運転モードを切り替える。これにより、運転モードを容易に切り替えることができる。また、熱媒体と共に僅かなオイルが循環しているので、圧縮機47に対して良好な潤滑を行なうことができる。また、サブクールコア22の手前にレシーバタンク23を設けているので、気液分離により、液化しきれなかった熱媒体が膨張弁44や膨張弁52に供給されることを抑制でき、且つ負荷に応じて変動する余剰分を吸収することができる。また、第一の流路61に第三の流路63を追加するだけで、暖房モードから除湿暖房モードへと容易に切り替えることができる。また、エアミックスダンパ17の回動位置を切り替えるだけで、除湿冷房モードと冷房モードとを容易に切り替えることができる。
なお、暖房モードのときに、開閉弁51が閉鎖されていることで、蒸発器15に熱媒体が取り残されることになる。とはいえ、蒸発器15から逆止弁53に至るまでの領域においては、熱媒体が気相として存在しており、密度が低いため、熱媒体の循環量への影響は小さい。
なお、暖房モードのときに、開閉弁51が閉鎖されていることで、蒸発器15に熱媒体が取り残されることになる。とはいえ、蒸発器15から逆止弁53に至るまでの領域においては、熱媒体が気相として存在しており、密度が低いため、熱媒体の循環量への影響は小さい。
《応用例1》
第1実施形態では、運転モードが暖房のとき、熱媒体が常にサブクールコア22を通過する構成について説明したが、これに限定されるものではない。熱媒体が常にサブクールコア22を通過する構成では、常に圧力損失が生じることになるため、サブクールコア22を迂回する流路を形成し、必要なときだけ熱媒体がサブクールコア22を通過できるようにしてもよい。暖房モードにおいて、例えばイグニッションをONにしてから設定時間が経過するまでは、常にサブクールコア22に熱媒体を通過させ、それ以降は、予め定めた間隔毎に間欠的にサブクールコア22に熱媒体を通過させてもよい。また、外気温や湿度からサブクールコア22に着霜しているか否かを判定し、着霜していると判定されるときだけ、サブクールコア22に熱媒体を通過させてもよい。このように、選択的に熱媒体がサブクールコア22を通過したり、迂回したりするようにすれば、圧力損失を最小限に抑制しつつ、サブクールコア22の着霜を抑制できる。
第1実施形態では、運転モードが暖房のとき、熱媒体が常にサブクールコア22を通過する構成について説明したが、これに限定されるものではない。熱媒体が常にサブクールコア22を通過する構成では、常に圧力損失が生じることになるため、サブクールコア22を迂回する流路を形成し、必要なときだけ熱媒体がサブクールコア22を通過できるようにしてもよい。暖房モードにおいて、例えばイグニッションをONにしてから設定時間が経過するまでは、常にサブクールコア22に熱媒体を通過させ、それ以降は、予め定めた間隔毎に間欠的にサブクールコア22に熱媒体を通過させてもよい。また、外気温や湿度からサブクールコア22に着霜しているか否かを判定し、着霜していると判定されるときだけ、サブクールコア22に熱媒体を通過させてもよい。このように、選択的に熱媒体がサブクールコア22を通過したり、迂回したりするようにすれば、圧力損失を最小限に抑制しつつ、サブクールコア22の着霜を抑制できる。
図10は、応用例1を示す図である。
流路31のうち、開閉弁41とレシーバタンク23との間に開閉弁71を追加する。
開閉弁71は、流路31を開放又は閉鎖する。
流路31のうち、開閉弁41と開閉弁71との間には分岐点があり、流路32のうち、開閉弁43と膨張弁44との間には分岐点があり、これら分岐点同士は、流路38を介して連通する。流路38には、開閉弁72が設けられている。
開閉弁72は、流路38を開放又は閉鎖する。
そして、運転モードが暖房であるときに、開閉弁71、43を閉鎖し、開閉弁72を開放すれば、熱媒体はサブクールコア22を迂回することができる。一方、開閉弁72を閉鎖し、開閉弁71、43を開放すれば、熱媒体はサブクールコア22を通過することができる。
流路31のうち、開閉弁41とレシーバタンク23との間に開閉弁71を追加する。
開閉弁71は、流路31を開放又は閉鎖する。
流路31のうち、開閉弁41と開閉弁71との間には分岐点があり、流路32のうち、開閉弁43と膨張弁44との間には分岐点があり、これら分岐点同士は、流路38を介して連通する。流路38には、開閉弁72が設けられている。
開閉弁72は、流路38を開放又は閉鎖する。
そして、運転モードが暖房であるときに、開閉弁71、43を閉鎖し、開閉弁72を開放すれば、熱媒体はサブクールコア22を迂回することができる。一方、開閉弁72を閉鎖し、開閉弁71、43を開放すれば、熱媒体はサブクールコア22を通過することができる。
《応用例2》
暖房モードのときには、開閉弁51が閉鎖されているので、蒸発器15に熱媒体が取り残されることになる。そこで、冷房、除湿冷房、除湿暖房の何れかのモードから、暖房モードへと切り替える際には、先ずは切り替え前の運転モードの状態で、開閉弁51の閉鎖だけを行なう。そして、しばらくは圧縮機47の駆動を続けることで、蒸発器15に取り残された熱媒体を吸い出す(ポンプダウン)。そして、蒸発器15に取り残された熱媒体を概ね回収できたら、暖房モードへと切り替えればよい。これにより、蒸発器15に熱媒体が取り残されることを抑制できる。したがって、運転モードの切り替えに伴って熱媒体の循環量やオイルの循環率が変動することを抑制できる。
暖房モードのときには、開閉弁51が閉鎖されているので、蒸発器15に熱媒体が取り残されることになる。そこで、冷房、除湿冷房、除湿暖房の何れかのモードから、暖房モードへと切り替える際には、先ずは切り替え前の運転モードの状態で、開閉弁51の閉鎖だけを行なう。そして、しばらくは圧縮機47の駆動を続けることで、蒸発器15に取り残された熱媒体を吸い出す(ポンプダウン)。そして、蒸発器15に取り残された熱媒体を概ね回収できたら、暖房モードへと切り替えればよい。これにより、蒸発器15に熱媒体が取り残されることを抑制できる。したがって、運転モードの切り替えに伴って熱媒体の循環量やオイルの循環率が変動することを抑制できる。
《第2実施形態》
《構成》
第2実施形態は、熱媒体の回路構成を変更したものである。
前述した第1実施形態と共通する部分については、詳細な説明を省略する。
図11は、第2実施形態の車両用空気調和装置を示す図である。
ここでは、熱媒体の流路に変更を加えたことを除いては、前述した第1実施形態と同様の回路構成であり、膨張弁、開閉弁、逆止弁等、各種機器の部品点数に変更はない。そこで、膨張弁、開閉弁、逆止弁等の各種機器には、同一符号を付し説明する。
《構成》
第2実施形態は、熱媒体の回路構成を変更したものである。
前述した第1実施形態と共通する部分については、詳細な説明を省略する。
図11は、第2実施形態の車両用空気調和装置を示す図である。
ここでは、熱媒体の流路に変更を加えたことを除いては、前述した第1実施形態と同様の回路構成であり、膨張弁、開閉弁、逆止弁等、各種機器の部品点数に変更はない。そこで、膨張弁、開閉弁、逆止弁等の各種機器には、同一符号を付し説明する。
凝縮器16の出口は、流路81を介してメインコア21における一方の連通口に連通する。流路81には、凝縮器16の側からメインコア21の側に向かって、開閉弁41、開閉弁43、膨張弁44(第一の膨張弁)が、順に設けられている。
開閉弁41及び開閉弁43は、夫々、流路81を開放又は閉鎖する。
膨張弁44は、液相である高圧の熱媒体を霧状にして吹き出すことにより、気化しやすい低圧の熱媒体に減圧するものであり、開度が調整可能である。
メインコア21における他方の連通口は、流路82を介して凝縮器16の入口に連通する。
流路82には、メインコア21の側から凝縮器16の側に向かって、開閉弁45、アキュムレータ46、及び圧縮機47が、順に設けられている。
アキュムレータ46は、熱媒体の気液分離を行ない、気相の熱媒体だけを圧縮機47へと供給する。
開閉弁41及び開閉弁43は、夫々、流路81を開放又は閉鎖する。
膨張弁44は、液相である高圧の熱媒体を霧状にして吹き出すことにより、気化しやすい低圧の熱媒体に減圧するものであり、開度が調整可能である。
メインコア21における他方の連通口は、流路82を介して凝縮器16の入口に連通する。
流路82には、メインコア21の側から凝縮器16の側に向かって、開閉弁45、アキュムレータ46、及び圧縮機47が、順に設けられている。
アキュムレータ46は、熱媒体の気液分離を行ない、気相の熱媒体だけを圧縮機47へと供給する。
圧縮機47は、気相である低圧の熱媒体を圧縮することにより、液化しやすい高圧の熱媒体に昇圧させるものであり、熱媒体と共に循環するオイルによって潤滑が行なわれる給油式である。例えば、ロータリー圧縮機、斜板式圧縮機、スクロール圧縮機等である。熱媒体に対するオイル濃度は数%程度である。圧縮機47の駆動源は、エンジンや電動モータである。
流路81のうち、膨張弁44とメインコア21との間には分岐点があり、この分岐点は、流路83を介してレシーバタンク23の入口に連通する。流路83には、開閉弁54が設けられている。
開閉弁54は、流路83を開放又は閉鎖する。
レシーバタンク23の出口は、サブクールコア22の入口に連通する。
流路81のうち、膨張弁44とメインコア21との間には分岐点があり、この分岐点は、流路83を介してレシーバタンク23の入口に連通する。流路83には、開閉弁54が設けられている。
開閉弁54は、流路83を開放又は閉鎖する。
レシーバタンク23の出口は、サブクールコア22の入口に連通する。
流路81のうち、開閉弁41と開閉弁43との間には分岐点があり、サブクールコア22の出口は、流路84を介してその分岐点に連通する。流路84には、逆止弁42が設けられている。
逆止弁42は、サブクールコア22の側から流路81の側への通過を許容し、逆方向の通過を阻止する。
流路81のうち、開閉弁41と開閉弁43との間には分岐点があり、この分岐点は、流路85を介して蒸発器15の入口に連通する。流路85には、流路81の側から蒸発器15の側に向かって、開閉弁51、及び膨張弁52(第二の膨張弁)が、順に設けられている。
開閉弁51は、流路85を開放又は閉鎖する。
膨張弁52は、液化した高圧の熱媒体を霧状にして吹き出すことにより、気化しやすい低圧の熱媒体に減圧するものであり、開度が調整可能である。
逆止弁42は、サブクールコア22の側から流路81の側への通過を許容し、逆方向の通過を阻止する。
流路81のうち、開閉弁41と開閉弁43との間には分岐点があり、この分岐点は、流路85を介して蒸発器15の入口に連通する。流路85には、流路81の側から蒸発器15の側に向かって、開閉弁51、及び膨張弁52(第二の膨張弁)が、順に設けられている。
開閉弁51は、流路85を開放又は閉鎖する。
膨張弁52は、液化した高圧の熱媒体を霧状にして吹き出すことにより、気化しやすい低圧の熱媒体に減圧するものであり、開度が調整可能である。
流路82のうち、開閉弁45とアキュムレータ46との間には分岐点があり、蒸発器15の出口は、流路86を介してその分岐点に連通する。流路86には、逆止弁53が設けられている。
逆止弁53は、蒸発器15の側から流路82の側への通過を許容し、逆方向の通過を阻止する。
流路81のうち、凝縮器16と開閉弁41との間には分岐点があり、流路82のうち、メインコア21と開閉弁45との間には分岐点があり、これら分岐点同士は、流路87を介して連通する。流路87には、開閉弁55が設けられている。
開閉弁55は、流路87を開放又は閉鎖する。
逆止弁53は、蒸発器15の側から流路82の側への通過を許容し、逆方向の通過を阻止する。
流路81のうち、凝縮器16と開閉弁41との間には分岐点があり、流路82のうち、メインコア21と開閉弁45との間には分岐点があり、これら分岐点同士は、流路87を介して連通する。流路87には、開閉弁55が設けられている。
開閉弁55は、流路87を開放又は閉鎖する。
次に、各運転モードについて説明する。
1.暖房モード
暖房モードのときには、第四の流路91を使用しつつ、定期的に第五の流路92に切り替える。
先ず、第四の流路91について説明する。
図12は、第2実施形態の暖房モード(第四の流路)を示す図である。
図中、低圧の熱媒体が通過する流路を太い点線で示し、高圧の熱媒体が通過する流路を太い実線で示し、開放された開閉弁を白抜きで示し、閉鎖された開閉弁を黒塗りで示している。運転モードが暖房であり、且つ第四の流路91を使用するときには、開閉弁51、54、55を閉鎖し、開閉弁41、43、45を開放した状態で、圧縮機47を駆動すると共に、必要に応じて送風機24を駆動する。
1.暖房モード
暖房モードのときには、第四の流路91を使用しつつ、定期的に第五の流路92に切り替える。
先ず、第四の流路91について説明する。
図12は、第2実施形態の暖房モード(第四の流路)を示す図である。
図中、低圧の熱媒体が通過する流路を太い点線で示し、高圧の熱媒体が通過する流路を太い実線で示し、開放された開閉弁を白抜きで示し、閉鎖された開閉弁を黒塗りで示している。運転モードが暖房であり、且つ第四の流路91を使用するときには、開閉弁51、54、55を閉鎖し、開閉弁41、43、45を開放した状態で、圧縮機47を駆動すると共に、必要に応じて送風機24を駆動する。
これにより、熱媒体は、圧縮機47、凝縮器16、開閉弁41、開閉弁43、膨張弁44、メインコア21、開閉弁45、及びアキュムレータ46を順に経由して循環する。このルートを第四の流路91とする。第四の流路91において、気相の熱媒体は、圧縮機47で圧縮され高圧となり、凝縮器16で凝縮液化し、放熱によって低温になる。液相の熱媒体は、膨張弁44で膨張され低圧となり、メインコア21で蒸発気化し、吸熱によって高温となる。
一方、室内熱交換ユニット12では、送風ファン14を駆動すると共に、エアミックスダンパ17で凝縮器16を通過する流路を開放する。これにより、導入された空気が凝縮器16で加熱され、温かい空気が車室内に供給される。
一方、室内熱交換ユニット12では、送風ファン14を駆動すると共に、エアミックスダンパ17で凝縮器16を通過する流路を開放する。これにより、導入された空気が凝縮器16で加熱され、温かい空気が車室内に供給される。
次に、第五の流路92について説明する。
図13は、第2実施形態の暖房モード(第五の流路)を示す図である。
図中、低圧の熱媒体が通過する流路を太い点線で示し、高圧の熱媒体が通過する流路を太い実線で示し、開放された開閉弁を白抜きで示し、閉鎖された開閉弁を黒塗りで示している。運転モードが暖房であり、且つ第五の流路92を使用するときには、開閉弁41、43、45を閉鎖し、開閉弁51、54、55を開放した状態で、圧縮機47を駆動すると共に、必要に応じて送風機24を駆動する。
図13は、第2実施形態の暖房モード(第五の流路)を示す図である。
図中、低圧の熱媒体が通過する流路を太い点線で示し、高圧の熱媒体が通過する流路を太い実線で示し、開放された開閉弁を白抜きで示し、閉鎖された開閉弁を黒塗りで示している。運転モードが暖房であり、且つ第五の流路92を使用するときには、開閉弁41、43、45を閉鎖し、開閉弁51、54、55を開放した状態で、圧縮機47を駆動すると共に、必要に応じて送風機24を駆動する。
これにより、熱媒体は、圧縮機47、凝縮器16、開閉弁55、メインコア21、開閉弁54、レシーバタンク23、サブクールコア22、逆止弁42、開閉弁51、膨張弁52、蒸発器15、逆止弁53、及びアキュムレータ46を順に経由して循環する。メインコア21を通過するときの方向は、第四の流路91と逆となる。このルートを第五の流路92とする。第五の流路92において、気相の熱媒体は、圧縮機47で圧縮され高圧となり、凝縮器16で凝縮液化し、放熱によって低温になる。液化しつつある熱媒体は、メインコア21でさらに凝縮液化し、放熱によってさらに低温になる。液相の熱媒体は、サブクールコア22で放熱によってさらに低温になり、膨張弁52で膨張され低圧となり、蒸発器15で蒸発気化し、吸熱によって高温となる。
一方、室内熱交換ユニット12では、内気だけを導入すると共に、送風ファン14を停止し、エアミックスダンパ17で凝縮器16を迂回する流路を閉鎖する。これにより、導入された内気が蒸発器15で除湿された後に、凝縮器16で加熱され(リヒート)、除湿された温かい空気が車室内に供給される。
一方、室内熱交換ユニット12では、内気だけを導入すると共に、送風ファン14を停止し、エアミックスダンパ17で凝縮器16を迂回する流路を閉鎖する。これにより、導入された内気が蒸発器15で除湿された後に、凝縮器16で加熱され(リヒート)、除湿された温かい空気が車室内に供給される。
2.除湿暖房モード(吸熱温調)
除湿暖房モードのときには、第四の流路91及び第六の流路93を使用しつつ、定期的に第五の流路92に切り替える。
先ず、第四の流路91及び第六の流路93について説明する。
図14は、第2実施形態の除湿暖房モード(第四の流路、第六の流路)を示す図である。
図中、低圧の熱媒体が通過する流路を太い点線で示し、高圧の熱媒体が通過する流路を太い実線で示し、開放された開閉弁を白抜きで示し、閉鎖された開閉弁を黒塗りで示している。運転モードが除湿暖房であり、且つ第四の流路91及び第六の流路93を使用するときには、開閉弁54、55を閉鎖し、開閉弁41、43、45、51を開放した状態で、圧縮機47を駆動すると共に、必要に応じて送風機24を駆動する。
除湿暖房モードのときには、第四の流路91及び第六の流路93を使用しつつ、定期的に第五の流路92に切り替える。
先ず、第四の流路91及び第六の流路93について説明する。
図14は、第2実施形態の除湿暖房モード(第四の流路、第六の流路)を示す図である。
図中、低圧の熱媒体が通過する流路を太い点線で示し、高圧の熱媒体が通過する流路を太い実線で示し、開放された開閉弁を白抜きで示し、閉鎖された開閉弁を黒塗りで示している。運転モードが除湿暖房であり、且つ第四の流路91及び第六の流路93を使用するときには、開閉弁54、55を閉鎖し、開閉弁41、43、45、51を開放した状態で、圧縮機47を駆動すると共に、必要に応じて送風機24を駆動する。
これにより、熱媒体は、第四の流路91を循環する。さらに、流路81における開閉弁41と開閉弁43との間から分流した熱媒体は、開閉弁51、膨張弁52、蒸発器15、及び逆止弁53を順に経由して、流路82における開閉弁45とアキュムレータ46との間に合流する。このルートを第六の流路93とする。第六の流路93において、液相の熱媒体は、膨張弁52で膨張され低圧となり、蒸発器15で蒸発気化し、吸熱によって高温となる。
一方、室内熱交換ユニット12では、送風ファン14を駆動すると共に、エアミックスダンパ17で凝縮器16を通過する流路を開放する。これにより、導入された空気が蒸発器15で除湿された後に、凝縮器16で加熱され(リヒート)、除湿された温かい空気が車室内に供給される。
第五の流路92については、前述したとおりである。
一方、室内熱交換ユニット12では、送風ファン14を駆動すると共に、エアミックスダンパ17で凝縮器16を通過する流路を開放する。これにより、導入された空気が蒸発器15で除湿された後に、凝縮器16で加熱され(リヒート)、除湿された温かい空気が車室内に供給される。
第五の流路92については、前述したとおりである。
3.除湿冷房モード(放熱温調)
除湿冷房モードのときには、第五の流路92を使用するように切り替える。
図15は、第2実施形態の除湿冷房モード(第五の流路)を示す図である。
図中、低圧の熱媒体が通過する流路を太い点線で示し、高圧の熱媒体が通過する流路を太い実線で示し、開放された開閉弁を白抜きで示し、閉鎖された開閉弁を黒塗りで示している。運転モードが除湿冷房であるときには、開閉弁41、43、45を閉鎖し、開閉弁51、54、55を開放した状態で、圧縮機47を駆動すると共に、必要に応じて送風機24を駆動する。
除湿冷房モードのときには、第五の流路92を使用するように切り替える。
図15は、第2実施形態の除湿冷房モード(第五の流路)を示す図である。
図中、低圧の熱媒体が通過する流路を太い点線で示し、高圧の熱媒体が通過する流路を太い実線で示し、開放された開閉弁を白抜きで示し、閉鎖された開閉弁を黒塗りで示している。運転モードが除湿冷房であるときには、開閉弁41、43、45を閉鎖し、開閉弁51、54、55を開放した状態で、圧縮機47を駆動すると共に、必要に応じて送風機24を駆動する。
これにより、熱媒体は、圧縮機47、凝縮器16、開閉弁55、メインコア21、開閉弁54、レシーバタンク23、サブクールコア22、逆止弁42、開閉弁51、膨張弁52、蒸発器15、逆止弁53、及びアキュムレータ46を順に経由して循環する。メインコア21を通過するときの方向は、第四の流路91と逆となる。このルートを第五の流路92とする。第五の流路92において、気相の熱媒体は、圧縮機47で圧縮され高圧となり、凝縮器16で凝縮液化し、放熱によって低温になる。液化しつつある熱媒体は、メインコア21でさらに凝縮液化し、放熱によってさらに低温になる。液相の熱媒体は、サブクールコア22で放熱によってさらに低温になり、膨張弁52で膨張され低圧となり、蒸発器15で蒸発気化し、吸熱によって高温となる。
一方、室内熱交換ユニット12では、送風ファン14を駆動すると共に、エアミックスダンパ17で凝縮器16を通過する流路を開放する。これにより、導入された空気が蒸発器15で冷却及び除湿された後に、凝縮器16で加熱され(リヒート)、除湿された涼しい空気が車室内に供給される。
一方、室内熱交換ユニット12では、送風ファン14を駆動すると共に、エアミックスダンパ17で凝縮器16を通過する流路を開放する。これにより、導入された空気が蒸発器15で冷却及び除湿された後に、凝縮器16で加熱され(リヒート)、除湿された涼しい空気が車室内に供給される。
4.冷房モード
冷房モードのときには、第五の流路92を使用するように切り替える。
図16は、第2実施形態の冷房モード(第五の流路)を示す図である。
図中、低圧の熱媒体が通過する流路を太い点線で示し、高圧の熱媒体が通過する流路を太い実線で示し、開放された開閉弁を白抜きで示し、閉鎖された開閉弁を黒塗りで示している。運転モードが冷房であるときには、熱媒体は、第五の流路92を循環する。
一方、室内熱交換ユニット12では、送風ファン14を駆動すると共に、エアミックスダンパ17で凝縮器16を通過する流路を閉鎖する。これにより、導入された空気が蒸発器15で冷却及び除湿された後に、凝縮器16を迂回し、除湿された涼しい空気が車室内に供給される。
冷房モードのときには、第五の流路92を使用するように切り替える。
図16は、第2実施形態の冷房モード(第五の流路)を示す図である。
図中、低圧の熱媒体が通過する流路を太い点線で示し、高圧の熱媒体が通過する流路を太い実線で示し、開放された開閉弁を白抜きで示し、閉鎖された開閉弁を黒塗りで示している。運転モードが冷房であるときには、熱媒体は、第五の流路92を循環する。
一方、室内熱交換ユニット12では、送風ファン14を駆動すると共に、エアミックスダンパ17で凝縮器16を通過する流路を閉鎖する。これにより、導入された空気が蒸発器15で冷却及び除湿された後に、凝縮器16を迂回し、除湿された涼しい空気が車室内に供給される。
次に、暖房時制御処理について説明する。
暖房時制御処理とは、運転モードが暖房又は除湿暖房に設定されたときに実行される処理であり、主に前述したステップS104、S106で実行される処理に相当する。
図17は、第2実施形態の暖房時制御処理を示すフローチャートである。
先ずステップS111では、イグニッションスイッチのONに伴って暖房モード又は除湿暖房モードが起動した直後であるか否かを判定する。暖房モード又は除湿暖房モードが起動した直後であるときにはステップS112に移行する。一方、暖房モード又は除湿暖房モードが起動した直後でないときにはステップS117に移行する。
暖房時制御処理とは、運転モードが暖房又は除湿暖房に設定されたときに実行される処理であり、主に前述したステップS104、S106で実行される処理に相当する。
図17は、第2実施形態の暖房時制御処理を示すフローチャートである。
先ずステップS111では、イグニッションスイッチのONに伴って暖房モード又は除湿暖房モードが起動した直後であるか否かを判定する。暖房モード又は除湿暖房モードが起動した直後であるときにはステップS112に移行する。一方、暖房モード又は除湿暖房モードが起動した直後でないときにはステップS117に移行する。
ステップS112では、切替フラグをfc=1にセットする。切替フラグfcは、第五の流路92に切り替えるためのフラグであり、初期値はfc=0にリセットされている。
続くステップS113では、室内熱交換ユニット12で内気だけを導入する内気循環に設定する。
続くステップS114では、エアミックスダンパ17で凝縮器16を迂回する流路を閉鎖する。
続くステップS115では、送風ファン14を停止する。
続くステップS116では、開閉弁41、43、45、51、54、55の開閉を制御し、第五の流路92を使用するように切り替えてから所定のメインプログラムに復帰する。すなわち、開閉弁41、43、45を閉鎖し、開閉弁51、54、55を開放する。
続くステップS113では、室内熱交換ユニット12で内気だけを導入する内気循環に設定する。
続くステップS114では、エアミックスダンパ17で凝縮器16を迂回する流路を閉鎖する。
続くステップS115では、送風ファン14を停止する。
続くステップS116では、開閉弁41、43、45、51、54、55の開閉を制御し、第五の流路92を使用するように切り替えてから所定のメインプログラムに復帰する。すなわち、開閉弁41、43、45を閉鎖し、開閉弁51、54、55を開放する。
ステップS117では、切替フラグがfc=1にセットされているか否かを判定する。切替フラグがfc=1にセットされているときには、第五の流路92が使用されていると判断してステップS118に移行する。一方、切替フラグがfc=0にリセットされているときには、第五の流路92が使用されていないと判断してステップS123に移行する。
ステップS118では、第五の流路92に切り替えてから予め定めた設定時間Tc(第一の設定時間)が経過したか否かを判定する。設定時間Tcは例えば10秒程度である。設定時間Tcが経過していないときには、第五の流路92の使用を維持するためにステップS113に移行する。一方、設定時間Tcが経過しているときには、第四の流路91か、第四の流路91及び第六の流路93か、その何れかに切り替えるためにステップS119に移行する。
ステップS118では、第五の流路92に切り替えてから予め定めた設定時間Tc(第一の設定時間)が経過したか否かを判定する。設定時間Tcは例えば10秒程度である。設定時間Tcが経過していないときには、第五の流路92の使用を維持するためにステップS113に移行する。一方、設定時間Tcが経過しているときには、第四の流路91か、第四の流路91及び第六の流路93か、その何れかに切り替えるためにステップS119に移行する。
ステップS119では、切替フラグをfc=0にリセットする。
続くステップS120では、運転モードが暖房に設定されているか否かを判定する。運転モードが暖房に設定されているときにはステップS121に移行する。一方、運転モードが除湿暖房に設定されているときにはステップS122に移行する。
ステップS121では、開閉弁41、43、45、51、54、55の開閉を制御し、第四の流路91を使用するように切り替えてから所定のメインプログラムに復帰する。すなわち、開閉弁51、54、55を閉鎖し、開閉弁41、43、45を開放する。
ステップS122では、開閉弁41、43、45、51、54、55の開閉を制御し、第四の流路91及び第六の流路93を使用するように切り替えてから所定のメインプログラムに復帰する。すなわち、開閉弁54、55を閉鎖し、開閉弁41、43、45、51を開放する。
続くステップS120では、運転モードが暖房に設定されているか否かを判定する。運転モードが暖房に設定されているときにはステップS121に移行する。一方、運転モードが除湿暖房に設定されているときにはステップS122に移行する。
ステップS121では、開閉弁41、43、45、51、54、55の開閉を制御し、第四の流路91を使用するように切り替えてから所定のメインプログラムに復帰する。すなわち、開閉弁51、54、55を閉鎖し、開閉弁41、43、45を開放する。
ステップS122では、開閉弁41、43、45、51、54、55の開閉を制御し、第四の流路91及び第六の流路93を使用するように切り替えてから所定のメインプログラムに復帰する。すなわち、開閉弁54、55を閉鎖し、開閉弁41、43、45、51を開放する。
ステップS123では、冷房モードや除湿冷房モードから暖房モードや除湿暖房モードへと切り替えられた直後であるか否かを判定する。暖房モードや除湿暖房モードへと切り替えられた直後であるときにはステップS120に移行する。一方、暖房モードや除湿暖房モードへと切り替えられた直後ではないときにはステップS124に移行する。
ステップS124では、第四の流路91か、第四の流路91及び第六の流路93か、その何れかに切り替えてから予め定めた設定時間Th(第二の設定時間)が経過したか否かを判定する。設定時間Thは例えば30分程度である。設定時間Thが経過していないときには、第四の流路91か、第四の流路91及び第六の流路93か、その何れかの使用を維持するためにステップS120に移行する。一方、設定時間Thが経過しているときには、第五の流路92に切り替えるためにステップS125に移行する。
ステップS125では、切替フラグをfc=1にセットしてからステップS113に移行する。
ステップS124では、第四の流路91か、第四の流路91及び第六の流路93か、その何れかに切り替えてから予め定めた設定時間Th(第二の設定時間)が経過したか否かを判定する。設定時間Thは例えば30分程度である。設定時間Thが経過していないときには、第四の流路91か、第四の流路91及び第六の流路93か、その何れかの使用を維持するためにステップS120に移行する。一方、設定時間Thが経過しているときには、第五の流路92に切り替えるためにステップS125に移行する。
ステップS125では、切替フラグをfc=1にセットしてからステップS113に移行する。
《作用》
次に、第2実施形態の主要な作用効果について説明する。
コントローラ18は、運転モードを暖房とするときに、第四の流路91を使用しつつ、定期的に第五の流路92に切り替える。具体的には、第四の流路91の使用を開始してから設定時間Thが経過したときに(S124の判定が“Yes”)、第五の流路92に切り替える(S116)。そして、第五の流路92の使用を開始してから設定時間Tcが経過したときに(S118の判定が“Yes”)、第四の流路91に切り替える(S121)。
このように、暖房時に、熱媒体を循環させる経路にサブクールコア22を含めることで、サブクールコア22に熱媒体やオイルが取り残されることを抑制できる。したがって、暖房時における熱交換性能や潤滑性能の改善を図ることができる。
次に、第2実施形態の主要な作用効果について説明する。
コントローラ18は、運転モードを暖房とするときに、第四の流路91を使用しつつ、定期的に第五の流路92に切り替える。具体的には、第四の流路91の使用を開始してから設定時間Thが経過したときに(S124の判定が“Yes”)、第五の流路92に切り替える(S116)。そして、第五の流路92の使用を開始してから設定時間Tcが経過したときに(S118の判定が“Yes”)、第四の流路91に切り替える(S121)。
このように、暖房時に、熱媒体を循環させる経路にサブクールコア22を含めることで、サブクールコア22に熱媒体やオイルが取り残されることを抑制できる。したがって、暖房時における熱交換性能や潤滑性能の改善を図ることができる。
除湿暖房のときも同様であり、第四の流路91及び第六の流路93を使用しつつ、定期的に第五の流路92に切り替える。具体的には、第四の流路91及び第六の流路93の使用を開始してから設定時間Thが経過したときに(S124の判定が“Yes”)、第五の流路92に切り替える(S116)。そして、第五の流路92の使用を開始してから設定時間Tcが経過したときに(S118の判定が“Yes”)、第四の流路91及び第六の流路93に切り替える(S122)。このように、除湿暖房時に、熱媒体を循環させる経路にサブクールコア22を含めることで、サブクールコア22に熱媒体やオイルが取り残されることを抑制できる。
第五の流路92は、そもそも冷房用の流路であるため、室内熱交換ユニット12に導入された空気は、蒸発器15で冷却及び除湿されることになる。したがって、第五の流路92を使用するときには、内気だけを導入し(S113)、エアミックスダンパ17で凝縮器16を迂回する流路を閉鎖し(S114)、送風ファン14を停止する(S115)。このように、既に温められた内気だけを循環させることで、冷えた外気を導入する場合よりも、車室内に涼しい空気が供給されることを抑制できる。また、エアミックスダンパ17で凝縮器16を迂回する流路を閉鎖することで、導入された内気は全て凝縮器16を通過するので、車室内に涼しい空気が供給されることを抑制できる。また、送風ファン14を停止することで、車室内に涼しい空気が供給されることを抑制できる。
また、前述した比較例と比べて、回路構成を変更する必要はなく、新たに部品を追加する必要もないので、実施が容易である。また、暖房モード及び暖房除湿モードのときに、第五の流路92としてサブクールコア22を通過するのは、高圧の熱媒体であるため、低圧の熱媒体と比べて圧力損失の影響は小さくて済む。
なお、暖房モードで第四の流路91を使用しているときに、開閉弁51が閉鎖されていることで、蒸発器15に熱媒体が取り残されることになる。とはいえ、蒸発器15から逆止弁53に至るまでの領域においては、熱媒体が気相として存在しており、密度が低いため、熱媒体の循環量への影響は小さい。
その他、前述した第1実施形態と共通する部分については、同様の作用効果が得られるものとし、詳細な説明は省略する。
なお、暖房モードで第四の流路91を使用しているときに、開閉弁51が閉鎖されていることで、蒸発器15に熱媒体が取り残されることになる。とはいえ、蒸発器15から逆止弁53に至るまでの領域においては、熱媒体が気相として存在しており、密度が低いため、熱媒体の循環量への影響は小さい。
その他、前述した第1実施形態と共通する部分については、同様の作用効果が得られるものとし、詳細な説明は省略する。
《応用例1》
第2実施形態では、第四の流路91か、第四の流路91及び第六の流路93の双方かを使用している状態で、設定時間Thが経過したときに第五の流路92に切り替える構成について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、外気温や湿度からサブクールコア22に着霜しているか否かを判定し、着霜していると判定されたときに、第五の流路92に切り替えてもよい。また、着霜していると判定されたときに、設定時間Thを短縮補正したり、設定時間Tcを延長補正したりしてもよい。このように、サブクールコア22の着霜状態に応じて第五の流路92を使用することにより、サブクールコア22の着霜を効果的に抑制できる。
第2実施形態では、第四の流路91か、第四の流路91及び第六の流路93の双方かを使用している状態で、設定時間Thが経過したときに第五の流路92に切り替える構成について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、外気温や湿度からサブクールコア22に着霜しているか否かを判定し、着霜していると判定されたときに、第五の流路92に切り替えてもよい。また、着霜していると判定されたときに、設定時間Thを短縮補正したり、設定時間Tcを延長補正したりしてもよい。このように、サブクールコア22の着霜状態に応じて第五の流路92を使用することにより、サブクールコア22の着霜を効果的に抑制できる。
《応用例2》
第2実施形態では、運転モードを暖房又は除湿暖房とするときに、定期的に第五の流路92を使用するように切り替えているが、これに限定されるものではない。要は、長期間にわたって熱媒体及びオイルがサブクールコア22に取り残されたままとなることを抑制できればよい。したがって、イグニッションスイッチのONに伴って暖房又は除湿暖房が起動した直後、あるいは冷房や除湿冷房から暖房又は除湿暖房に切り替えられた直後に、一回だけ第五の流路92を使用するようにしてもよい。したがって、設定時間Tcが経過した以降は、第四の流路91か、第四の流路91及び第六の流路93の双方かを継続して使用する。これによれば、ステップS124、S125の処理を省略し、演算処理を簡略化できる。
第2実施形態では、運転モードを暖房又は除湿暖房とするときに、定期的に第五の流路92を使用するように切り替えているが、これに限定されるものではない。要は、長期間にわたって熱媒体及びオイルがサブクールコア22に取り残されたままとなることを抑制できればよい。したがって、イグニッションスイッチのONに伴って暖房又は除湿暖房が起動した直後、あるいは冷房や除湿冷房から暖房又は除湿暖房に切り替えられた直後に、一回だけ第五の流路92を使用するようにしてもよい。したがって、設定時間Tcが経過した以降は、第四の流路91か、第四の流路91及び第六の流路93の双方かを継続して使用する。これによれば、ステップS124、S125の処理を省略し、演算処理を簡略化できる。
《変形例》
第1及び第2実施形態では、熱媒体と共に循環するオイルによって潤滑が行なわれる給油式の圧縮機47について説明したが、これに限定されるものではなく、無給油式の圧縮機を採用してもよい。
第1及び第2実施形態では、室内熱交換ユニット12において、暖房用の熱源として、凝縮器16のみを設けているが、これに限定されるものではなく、別途、他の熱源を追加してもよい。例えば、温度によって抵抗値が変化するPTCヒータ(PTC:Positive Temperature Coefficient)を設けてもよい。これによれば、暖房効果が向上する。
第1及び第2実施形態では、車両用の空気調和装置について説明したが、これに限定されるものではなく、他の用途の空気調和装置に適用してもよい。
第1及び第2実施形態では、熱媒体と共に循環するオイルによって潤滑が行なわれる給油式の圧縮機47について説明したが、これに限定されるものではなく、無給油式の圧縮機を採用してもよい。
第1及び第2実施形態では、室内熱交換ユニット12において、暖房用の熱源として、凝縮器16のみを設けているが、これに限定されるものではなく、別途、他の熱源を追加してもよい。例えば、温度によって抵抗値が変化するPTCヒータ(PTC:Positive Temperature Coefficient)を設けてもよい。これによれば、暖房効果が向上する。
第1及び第2実施形態では、車両用の空気調和装置について説明したが、これに限定されるものではなく、他の用途の空気調和装置に適用してもよい。
以上、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく実施形態の改変は、当業者にとって自明のことである。
11 車両用空気調和装置
12 室内熱交換ユニット(供給流路)
13 室外熱交換ユニット
15 蒸発器
16 凝縮器
17 エアミックスダンパ(開閉扉)
18 コントローラ(制御部)
21 メインコア(主熱交換器)
22 サブクールコア(副熱交換器)
23 レシーバタンク
44 膨張弁(第一の膨張弁)
47 圧縮機
51 開閉弁
52 膨張弁(第二の膨張弁)
61 第一の流路
62 第二の流路
63 第三の流路
91 第四の流路
92 第五の流路
93 第六の流路
12 室内熱交換ユニット(供給流路)
13 室外熱交換ユニット
15 蒸発器
16 凝縮器
17 エアミックスダンパ(開閉扉)
18 コントローラ(制御部)
21 メインコア(主熱交換器)
22 サブクールコア(副熱交換器)
23 レシーバタンク
44 膨張弁(第一の膨張弁)
47 圧縮機
51 開閉弁
52 膨張弁(第二の膨張弁)
61 第一の流路
62 第二の流路
63 第三の流路
91 第四の流路
92 第五の流路
93 第六の流路
Claims (15)
- 室内へ空気を供給する供給流路と、
前記供給流路に設けられ、周囲を通過する空気と内部を通過する熱媒体との間で熱交換を行ない、前記熱媒体に放熱させる凝縮器と、
前記供給流路のうち前記凝縮器よりも上流側に設けられ、周囲を通過する空気と内部を通過する前記熱媒体との間で熱交換を行ない、前記熱媒体に吸熱させる蒸発器と、
室外に並べて設けられ、夫々、周囲を通過する外気と内部を通過する熱媒体との間で熱交換を行なう主熱交換器及び副熱交換器と、
運転モードに応じて、前記凝縮器、前記蒸発器、前記主熱交換器、及び前記副熱交換器を選択的に経由して、前記熱媒体を循環させる制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記運転モードを暖房とするとき、前記熱媒体を循環させる経路に、前記副熱交換器を含めることを特徴とする空気調和装置。 - 前記凝縮器、前記副熱交換器、及び前記主熱交換器の順に、前記熱媒体を循環させる第一の流路と、
前記蒸発器、前記凝縮器、前記主熱交換器、及び前記副熱交換器の順に、前記熱媒体を循環させ、前記主熱交換器を通過するときの方向が前記第一の流路と逆である第二の流路と、を備え、
前記制御部は、
運転モードを暖房とするときには、前記第一の流路を使用し、前記運転モードを冷房とするときには、前記第二の流路を使用することを特徴とする請求項1に記載の空気調和装置。 - 前記凝縮器、及び前記主熱交換器の順に、前記熱媒体を循環させる第四の流路と、
前記蒸発器、前記凝縮器、前記主熱交換器、及び前記副熱交換器の順に、前記熱媒体を循環させ、前記主熱交換器を通過するときの方向が前記第四の流路と逆である第五の流路と、を備え、
前記制御部は、
運転モードを暖房とするときには、前記第四の流路及び前記第五の流路を使用し、前記運転モードを冷房とするときには、前記第五の流路を使用することを特徴とする請求項1に記載の空気調和装置。 - 室外に設けられ、前記熱媒体を圧縮する圧縮機と、
室外に個別に設けられ、夫々、前記熱媒体を膨張させる第一の膨張弁及び第二の膨張弁と、を備え、
前記第一の流路は、
前記圧縮機、前記凝縮器、前記副熱交換器、前記第一の膨張弁、及び前記主熱交換器の順に、前記熱媒体を循環させ、
前記第二の流路は、
前記第二の膨張弁、前記蒸発器、前記圧縮機、前記凝縮器、前記主熱交換器、及び前記副熱交換器の順に、前記熱媒体を循環させることを特徴とする請求項2に記載の空気調和装置。 - 前記第一の流路を循環する前記熱媒体の一部を、前記副熱交換器と前記第一の膨張弁との間から分流させ、前記第二の膨張弁、及び前記蒸発器を順に経由して、前記主熱交換器と前記圧縮機との間に合流させる第三の流路を備え、
前記制御部は、
前記運転モードを除湿暖房とするときに、前記第一の流路及び前記第三の流路を使用することを特徴とする請求項4に記載の空気調和装置。 - 室外に設けられ、前記熱媒体を貯留可能なレシーバタンクを備え、
前記第一の流路は、
前記圧縮機、前記凝縮器、前記レシーバタンク、前記副熱交換器、前記第一の膨張弁、及び前記主熱交換器の順に、前記熱媒体を循環させ、
前記第二の流路は、
前記第二の膨張弁、前記蒸発器、前記圧縮機、前記凝縮器、前記主熱交換器、前記レシーバタンク、及び前記副熱交換器の順に、前記熱媒体を循環させることを特徴とする請求項4又は5に記載の空気調和装置。 - 前記第二の流路における前記副熱交換器と前記第二の膨張弁との間に開閉弁を備え、
前記制御部は、
前記運転モードを冷房から暖房に切り替える際には、前記運転モードが冷房の状態で、前記開閉弁を閉鎖し、前記圧縮機の駆動によって前記蒸発器の前記熱媒体を吸引してから前記運転モードを暖房に切り替えることを特徴とする請求項4~6の何れか一項に記載の空気調和装置。 - 前記制御部は、
運転モードを暖房とするときには、前記第四の流路を使用しつつ、定期的に前記第五の流路に切り替えることを特徴とする請求項3に記載の空気調和装置。 - 第一の設定時間と、前記第一の設定時間よりも長い第二の設定時間と、を予め定め、
前記制御部は、
前記運転モードを暖房とするときには、前記第四の流路の使用を開始してから前記第二の設定時間が経過したときに前記第五の流路を使用し、前記第五の流路の使用を開始してから前記第一の設定時間が経過したときに前記第四の流路を使用することを特徴とする請求項8に記載の空気調和装置。 - 室外に設けられ、前記熱媒体を圧縮する圧縮機と、
室外に個別に設けられ、夫々、前記熱媒体を膨張させる第一の膨張弁及び第二の膨張弁と、を備え、
前記第四の流路は、
前記圧縮機、前記凝縮器、前記第一の膨張弁、及び前記主熱交換器の順に、前記熱媒体を循環させ、
前記第五の流路は、
前記第二の膨張弁、前記蒸発器、前記圧縮機、前記凝縮器、前記主熱交換器、及び前記副熱交換器の順に、前記熱媒体を循環させることを特徴とする請求項3、8、9の何れか一項に記載の空気調和装置。 - 前記第四の流路を循環する前記熱媒体の一部を、前記凝縮器と前記第一の膨張弁との間から分流させ、前記第二の膨張弁、及び前記蒸発器を順に経由して、前記主熱交換器と前記圧縮機との間に合流させる第六の流路を備え、
前記制御部は、
前記運転モードを除湿暖房とするときには、前記第四の流路及び前記第六の流路を使用しつつ、定期的に前記第五の流路に切り替えることを特徴とする請求項10に記載の空気調和装置。 - 室外に設けられ、前記熱媒体を貯留可能なレシーバタンクを備え、
前記第四の流路は、
前記圧縮機、前記凝縮器、前記第一の膨張弁、及び前記主熱交換器の順に、前記熱媒体を循環させ、
前記第五の流路は、
前記第二の膨張弁、前記蒸発器、前記圧縮機、前記凝縮器、前記主熱交換器、前記レシーバタンク、及び前記副熱交換器の順に、前記熱媒体を循環させることを特徴とする請求項10又は11に記載の空気調和装置。 - 前記第五の流路における前記副熱交換器と前記第二の膨張弁との間に開閉弁を備え、
前記制御部は、
前記運転モードが暖房で、前記第五の流路から前記第四の流路に切り替える際には、前記第五の流路を使用している状態で、前記開閉弁を閉鎖し、前記圧縮機の駆動によって前記蒸発器の前記熱媒体を吸引してから前記第四の流路に切り替えることを特徴とする請求項10~12の何れか一項に記載の空気調和装置。 - 前記供給流路は、前記蒸発器を通過した空気の一部が前記凝縮器を通過し、残りが前記凝縮器を迂回するように構成されており、
前記供給流路に設けられ、前記蒸発器から前記凝縮器に至る流路を開閉可能な開閉扉を備え、
前記制御部は、
前記運転モードを冷房とするときには、前記第二の流路を使用した状態で前記開閉扉を閉鎖し、前記運転モードを除湿冷房とするときには、前記第二の流路を使用した状態で前記開閉扉を開放することを特徴とする請求項2、4~7の何れか一項に記載の空気調和装置。 - 前記供給流路は、前記蒸発器を通過した空気の一部が前記凝縮器を通過し、残りが前記凝縮器を迂回するように構成されており、
前記供給流路に設けられ、前記蒸発器から前記凝縮器に至る流路を開閉可能な開閉扉を備え、
前記制御部は、
前記運転モードを冷房とするときには、前記第五の流路を使用した状態で前記開閉扉を閉鎖し、前記運転モードを除湿冷房とするときには、前記第五の流路を使用した状態で前記開閉扉を開放することを特徴とする請求項3、8~13の何れか一項に記載の空気調和装置。
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WO2013151008A1 (ja) * | 2012-04-02 | 2013-10-10 | サンデン株式会社 | 熱交換器及びそれを用いたヒートポンプシステム |
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