WO2019235413A1 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Definitions
- the present disclosure relates to a refrigeration cycle apparatus applied to an air conditioner.
- Patent Document 1 discloses a refrigeration cycle apparatus that is applied to a vehicle air conditioner and adjusts the temperature of blown air that is blown into a vehicle interior that is an air conditioning target space.
- the refrigeration cycle apparatus of Patent Document 1 is configured to be able to switch the refrigerant circuit. Specifically, the refrigeration cycle apparatus of Patent Document 1 is configured to be able to switch between a cooling mode refrigerant circuit, a heating mode refrigerant circuit, a dehumidifying heating mode refrigerant circuit, and the like.
- the cooling mode is an operation mode in which the blown air is cooled by the indoor evaporator.
- the heating mode is an operation mode in which the blown air is heated by the indoor condenser.
- the dehumidifying and heating mode is an operation mode in which the blown air cooled and dehumidified by the indoor evaporator is reheated by the indoor condenser.
- the refrigerant circuit that connects the outdoor heat exchanger and the indoor evaporator in series with the refrigerant flow, and the outdoor heat exchanger and the indoor evaporator are connected in parallel with the refrigerant flow. Switch to the refrigerant circuit.
- the ability to continuously adjust the temperature of the blown air over a wide range can realize comfortable heating in the vehicle interior when applied to a vehicle air conditioner in which a heat source for heating tends to be insufficient. This is effective.
- a vehicle in which the heat source for heating tends to be insufficient for example, a vehicle that cannot use the exhaust heat of the engine as a heat source for heating, such as an electric vehicle, corresponds.
- a secondary battery that is, a battery that supplies electric power to an electric motor for traveling is mounted on the electric vehicle.
- This type of battery tends to have a low output when the temperature is low, and easily deteriorates when the temperature is high. For this reason, the temperature of a battery needs to be maintained in the appropriate temperature range which can fully exhibit the performance of a battery.
- the present disclosure provides a refrigeration cycle apparatus capable of continuously adjusting the temperature of the blown air in a wide range while appropriately adjusting the temperature of the cooling object different from the blown air blown into the air-conditioning target space.
- the purpose is to provide.
- a refrigeration cycle apparatus includes a compressor, a heating unit, a heating expansion valve, an outdoor heat exchanger, a branching unit, a cooling expansion valve, An indoor evaporator, a cooling expansion valve, a cooling unit, a merging unit, a bypass passage, a heating passage, and a refrigerant circuit switching unit are provided.
- Compressor compresses and discharges refrigerant.
- the heating unit heats the blown air blown into the air-conditioning target space using the discharged refrigerant discharged from the compressor as a heat source.
- the heating expansion valve depressurizes the refrigerant flowing out of the heating unit.
- the outdoor heat exchanger exchanges heat between the refrigerant flowing out of the heating expansion valve and the outside air.
- the branch part branches the flow of the refrigerant that has flowed out of the outdoor heat exchanger.
- the cooling expansion valve depressurizes one of the refrigerants branched at the branching portion.
- An indoor evaporator evaporates the refrigerant
- the cooling expansion valve depressurizes the other refrigerant branched at the branch portion.
- a cooling part evaporates the refrigerant
- the merging unit merges the refrigerant flow flowing out from the indoor evaporator and the refrigerant flow flowing out from the cooling unit, and flows out to the suction port side of the compressor.
- the bypass passage guides the refrigerant flowing out of the heating unit to the upstream side of the branching unit.
- the heating passage guides the refrigerant that has flowed out of the outdoor heat exchanger to the suction port side of the compressor.
- the refrigerant circuit switching unit switches the refrigerant circuit.
- the refrigerant circuit switching unit switches to the refrigerant circuit that circulates the refrigerant in the order of the compressor, the heating unit, the heating expansion valve, the outdoor heat exchanger, the cooling expansion valve, the indoor evaporator, and the compressor.
- the serial dehumidifying and heating mode is an operation mode in which the blown air cooled by the indoor evaporator is reheated by the heating unit.
- the refrigerant circuit switching unit circulates the refrigerant in the order of the compressor, the heating unit, the heating expansion valve, the outdoor heat exchanger, the heating passage, and the compressor, and the compressor, the heating unit, and the bypass passage. Then, switching to the refrigerant circuit for circulating the refrigerant in the order of the cooling expansion valve, the indoor evaporator, and the compressor.
- the parallel dehumidifying heating mode is an operation mode in which the blown air cooled by the indoor evaporator is reheated by the heating unit with a heating capability higher than that of the serial dehumidifying heating mode.
- the refrigerant circuit switching unit switches to a refrigerant circuit that circulates refrigerant in the order of the compressor, the heating unit, the heating expansion valve, the outdoor heat exchanger, the cooling expansion valve, the cooling unit, and the compressor.
- the heating serial cooling mode is an operation mode in which the cooling target is cooled by the cooling unit and the blown air is heated by the heating unit.
- the refrigerant circuit switching unit circulates the refrigerant in the order of the compressor, the heating unit, the heating expansion valve, the outdoor heat exchanger, the heating passage, and the compressor, and the compressor, the heating unit, and the bypass passage. Then, switching to the refrigerant circuit for circulating the refrigerant in the order of the cooling expansion valve, the cooling unit, and the compressor.
- the heating parallel cooling mode is an operation mode in which the cooling target is cooled by the cooling unit, and the blowing air is heated by the heating unit with a higher heating capacity than the heating serial cooling mode.
- the blown air cooled by the indoor evaporator and dehumidified can be heated to a desired temperature by the heating unit. That is, dehumidification heating of the air-conditioning target space can be performed. At this time, even if the indoor evaporator is cooled to a temperature at which the blown air can be dehumidified, the object to be cooled is not unnecessarily cooled.
- the refrigerant circuit switching unit can adjust the amount of heat exchange between the refrigerant and the outside air in the outdoor heat exchanger by switching between the series dehumidifying heating mode and the parallel dehumidifying heating mode. Thereby, the heating capability of the blowing air in a heating part can be adjusted. As a result, the temperature of the blown air can be continuously adjusted in a wide range by the heating unit.
- the cooling object in the heating series cooling mode and the heating parallel cooling mode, can be cooled by the cooling unit, and the blown air can be heated to a desired temperature by the heating unit. That is, the air-conditioning target space can be heated. At this time, even if the cooling capacity of the cooling target exhibited in the cooling unit is changed, the temperature of the blown air flowing into the heating unit is not changed.
- the refrigerant circuit switching unit can adjust the amount of heat exchange between the refrigerant and the outside air in the outdoor heat exchanger by switching between the serial cooling mode and the parallel cooling mode. Therefore, since the heating capability of the blowing air in a heating part can be adjusted, the temperature of blowing air can be continuously adjusted in a wide range in a heating part.
- the refrigeration cycle apparatus of the first aspect of the present disclosure it is possible to provide a refrigeration cycle apparatus capable of continuously adjusting the temperature of the blown air in a wide range while appropriately adjusting the temperature of the object to be cooled. Can do.
- the conditions for switching between the series dehumidifying heating mode and the parallel dehumidifying heating mode, and the conditions for switching between the heating series cooling mode and the heating parallel cooling mode are mutually Different conditions can be used.
- the refrigeration cycle apparatus 10 is applied to a vehicle air conditioner 1 mounted on an electric vehicle that obtains a driving force for traveling from an electric motor.
- the vehicle air-conditioning apparatus 1 has a function of adjusting the temperature of the battery 80 as well as air-conditioning the passenger compartment that is the air-conditioning target space. For this reason, the vehicle air conditioner 1 can also be called an air conditioner with a battery temperature adjustment function.
- the battery 80 is a secondary battery that stores electric power supplied to an in-vehicle device such as an electric motor.
- the battery 80 of the present embodiment is a lithium ion battery.
- the battery 80 is a so-called assembled battery formed by stacking a plurality of battery cells 81 and electrically connecting these battery cells 81 in series or in parallel.
- the vehicle air conditioner 1 can cool the battery 80 by the cold heat generated by the refrigeration cycle apparatus 10. Therefore, the cooling object different from the blown air in the refrigeration cycle apparatus 10 of the present embodiment is the battery 80.
- the vehicle air conditioner 1 includes a refrigeration cycle apparatus 10, an indoor air conditioning unit 30, a high temperature side heat medium circuit 40, a low temperature side heat medium circuit 50, and the like, as shown in the overall configuration diagram of FIG.
- the refrigeration cycle apparatus 10 cools the air blown into the vehicle interior in order to air-condition the vehicle interior. Further, the high temperature side heat medium circulating in the high temperature side heat medium circuit 40 is heated in order to perform air conditioning in the passenger compartment. Further, the refrigeration cycle apparatus 10 cools the low temperature side heat medium circulating in the low temperature side heat medium circuit 50 in order to cool the battery 80.
- the refrigeration cycle apparatus 10 is configured to be able to switch refrigerant circuits for various operation modes in order to perform air conditioning in the passenger compartment. For example, the cooling mode refrigerant circuit, the dehumidifying heating mode refrigerant circuit, the heating mode refrigerant circuit, and the like can be switched. Further, the refrigeration cycle apparatus 10 can switch between an operation mode in which the battery 80 is cooled and an operation mode in which the battery 80 is not cooled in each operation mode for air conditioning.
- the refrigeration cycle apparatus 10 employs an HFO refrigerant (specifically, R1234yf) as the refrigerant, and is a vapor compression type that does not exceed the critical pressure of the refrigerant discharged from the compressor 11. It constitutes a subcritical refrigeration cycle. Furthermore, refrigeration oil for lubricating the compressor 11 is mixed in the refrigerant. A part of the refrigerating machine oil circulates in the cycle together with the refrigerant.
- HFO refrigerant specifically, R1234yf
- the compressor 11 sucks the refrigerant in the refrigeration cycle apparatus 10, compresses it, and discharges it.
- the compressor 11 is arrange
- the compressor 11 is an electric compressor that rotationally drives a fixed capacity type compression mechanism with a fixed discharge capacity by an electric motor.
- the rotation speed (that is, refrigerant discharge capacity) of the compressor 11 is controlled by a control signal output from the control device 60 described later.
- the inlet of the refrigerant passage of the water-refrigerant heat exchanger 12 is connected to the discharge port of the compressor 11.
- the water-refrigerant heat exchanger 12 has a refrigerant passage for circulating the high-pressure refrigerant discharged from the compressor 11 and a water passage for circulating the high-temperature side heat medium circulating in the high-temperature side heat medium circuit 40.
- the water-refrigerant heat exchanger 12 is a heating heat exchanger that heats the high-temperature side heat medium by exchanging heat between the high-pressure refrigerant flowing through the refrigerant path and the high-temperature side heat medium flowing through the water path. is there.
- the inlet side of the first three-way joint 13a Connected to the outlet of the refrigerant passage of the water-refrigerant heat exchanger 12 is the inlet side of the first three-way joint 13a having three inlets and outlets communicating with each other.
- a three-way joint one formed by joining a plurality of pipes or one formed by providing a plurality of refrigerant passages in a metal block or a resin block can be adopted.
- the refrigeration cycle apparatus 10 includes a second three-way joint 13b to a sixth three-way joint 13f as described later.
- the basic configurations of the second three-way joint 13b to the sixth three-way joint 13f are the same as those of the first three-way joint 13a.
- the inlet side of the heating expansion valve 14a is connected to one outlet of the first three-way joint 13a.
- One inflow side of the second three-way joint 13b is connected to the other outflow port of the first three-way joint 13a via a bypass passage 22a.
- a dehumidifying on-off valve 15a is disposed in the bypass passage 22a.
- the dehumidifying on-off valve 15a is an electromagnetic valve that opens and closes a refrigerant passage that connects the other outlet side of the first three-way joint 13a and one inlet side of the second three-way joint 13b. Furthermore, the refrigeration cycle apparatus 10 includes a heating on-off valve 15b as will be described later. The basic configuration of the heating on-off valve 15b is the same as that of the dehumidifying on-off valve 15a.
- the dehumidifying on-off valve 15a and the heating on-off valve 15b can switch the refrigerant circuit in each operation mode by opening and closing the refrigerant passage. Therefore, the dehumidifying on-off valve 15a and the heating on-off valve 15b are refrigerant circuit switching units that switch the refrigerant circuit of the cycle. The operation of the dehumidifying on-off valve 15 a and the heating on-off valve 15 b is controlled by a control voltage output from the control device 60.
- the heating expansion valve 14a depressurizes the high-pressure refrigerant that has flowed out of the refrigerant passage of the water-refrigerant heat exchanger 12 at least in the operation mode in which the passenger compartment is heated, and the flow rate (mass flow rate) of the refrigerant that flows downstream. It is the decompression part for heating which adjusts.
- the heating expansion valve 14a is an electric variable throttle mechanism that includes a valve body that can change the throttle opening degree and an electric actuator that changes the opening degree of the valve body.
- the refrigeration cycle apparatus 10 includes a cooling expansion valve 14b and a cooling expansion valve 14c, as will be described later.
- the basic configuration of the cooling expansion valve 14b and the cooling expansion valve 14c is the same as that of the heating expansion valve 14a.
- the heating expansion valve 14a, the cooling expansion valve 14b, and the cooling expansion valve 14c have a fully open function and a fully closed function.
- the fully open function is a function that makes the refrigerant passage a simple refrigerant passage without fully exhibiting the flow rate adjusting action and the refrigerant pressure reducing action by fully opening the valve.
- the fully closed function is a function of closing the refrigerant passage by fully closing the valve opening.
- the heating expansion valve 14a, the cooling expansion valve 14b, and the cooling expansion valve 14c can switch the refrigerant circuit in each operation mode by the fully open function and the fully closed function.
- the heating expansion valve 14a, the cooling expansion valve 14b, and the cooling expansion valve 14c of this embodiment also have a function as a refrigerant circuit switching unit.
- the operations of the heating expansion valve 14a, the cooling expansion valve 14b, and the cooling expansion valve 14c are controlled by a control signal (control pulse) output from the control device 60.
- the refrigerant inlet side of the outdoor heat exchanger 16 is connected to the outlet of the heating expansion valve 14a.
- the outdoor heat exchanger 16 is a heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant flowing out of the heating expansion valve 14a and the outside air blown by a cooling fan (not shown).
- the outdoor heat exchanger 16 is disposed on the front side in the drive device chamber. For this reason, the traveling wind can be applied to the outdoor heat exchanger 16 during traveling of the vehicle.
- the refrigerant outlet of the outdoor heat exchanger 16 is connected to the inlet side of the third three-way joint 13c.
- One inlet of the fourth three-way joint 13d is connected to one outlet of the third three-way joint 13c via a heating passage 22b.
- a heating on-off valve 15b for opening and closing the refrigerant passage is disposed in the heating passage 22b.
- the other inflow side of the second three-way joint 13b is connected to the other outflow port of the third three-way joint 13c.
- a check valve 17 is disposed in the refrigerant passage connecting the other outlet side of the third three-way joint 13c and the other inlet side of the second three-way joint 13b. The check valve 17 allows the refrigerant to flow from the third three-way joint 13c side to the second three-way joint 13b side, and prohibits the refrigerant from flowing from the second three-way joint 13b side to the third three-way joint 13c side.
- the inlet side of the fifth three-way joint 13e is connected to the outlet of the second three-way joint 13b.
- the inlet side of the cooling expansion valve 14b is connected to one outlet of the fifth three-way joint 13e.
- An inlet side of the cooling expansion valve 14c is connected to the other outlet of the fifth three-way joint 13e.
- the cooling expansion valve 14b is a cooling decompression unit that depressurizes the refrigerant that has flowed out of the outdoor heat exchanger 16 and adjusts the flow rate of the refrigerant that flows out to the downstream side, at least in an operation mode in which the vehicle interior is cooled.
- the refrigerant inlet side of the indoor evaporator 18 is connected to the outlet of the cooling expansion valve 14b.
- the indoor evaporator 18 is arrange
- the indoor evaporator 18 exchanges heat between the low-pressure refrigerant decompressed by the cooling expansion valve 14b and the blown air blown from the blower 32, evaporates the low-pressure refrigerant, and causes the low-pressure refrigerant to exhibit heat absorption. It is a heat exchanger for cooling which cools air.
- One inlet side of the sixth three-way joint 13f is connected to the refrigerant outlet of the indoor evaporator 18.
- the cooling expansion valve 14c is a cooling decompression unit that decompresses the refrigerant that has flowed out of the outdoor heat exchanger 16 and adjusts the flow rate of the refrigerant that flows out to the downstream side, at least in the operation mode in which the battery 80 is cooled.
- the inlet of the refrigerant passage of the chiller 19 is connected to the outlet of the cooling expansion valve 14c.
- the chiller 19 has a refrigerant passage for circulating the low-pressure refrigerant decompressed by the cooling expansion valve 14 c and a water passage for circulating the low-temperature side heat medium circulating in the low-temperature side heat medium circuit 50.
- the chiller 19 is an evaporation part which heat-exchanges the low-pressure refrigerant
- the other inlet side of the sixth three-way joint 13 f is connected to the outlet of the refrigerant passage of the chiller 19.
- the inlet side of the evaporation pressure regulating valve 20 is connected to the outlet of the sixth three-way joint 13f.
- the evaporation pressure adjusting valve 20 maintains the refrigerant evaporation pressure in the indoor evaporator 18 at a predetermined reference pressure or higher in order to suppress frost formation in the indoor evaporator 18.
- the evaporation pressure adjusting valve 20 is configured by a mechanical variable throttle mechanism that increases the valve opening as the pressure of the refrigerant on the outlet side of the indoor evaporator 18 increases.
- the evaporation pressure regulating valve 20 maintains the refrigerant evaporation temperature in the indoor evaporator 18 at or above the frost suppression temperature (1 ° C. in this embodiment) that can suppress the frost formation in the indoor evaporator 18. . Furthermore, the evaporating pressure regulating valve 20 of the present embodiment is disposed on the downstream side of the refrigerant flow with respect to the sixth three-way joint 13f which is a merging portion. For this reason, the evaporating pressure regulating valve 20 maintains the refrigerant evaporating temperature in the chiller 19 at the frosting suppression temperature or higher.
- the other inlet side of the fourth three-way joint 13d is connected to the outlet of the evaporation pressure adjusting valve 20.
- the inlet side of the accumulator 21 is connected to the outlet of the fourth three-way joint 13d.
- the accumulator 21 is a gas-liquid separator that separates the gas-liquid of the refrigerant that has flowed into the accumulator and stores excess liquid-phase refrigerant in the cycle.
- the suction port side of the compressor 11 is connected to the gas phase refrigerant outlet of the accumulator 21.
- the fifth three-way joint 13e of the present embodiment functions as a branching portion that branches the flow of the refrigerant that has flowed out of the outdoor heat exchanger 16.
- the sixth three-way joint 13 f is a joining portion that joins the refrigerant flow that has flowed out from the indoor evaporator 18 and the refrigerant flow that has flowed out from the chiller 19, and flows out to the suction side of the compressor 11.
- the indoor evaporator 18 and the chiller 19 are connected in parallel to the refrigerant flow. Further, the bypass passage 22a guides the refrigerant flowing out from the refrigerant passage of the water-refrigerant heat exchanger 12 to the upstream side of the branch portion. The heating passage 22 b guides the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 16 to the suction port side of the compressor 11.
- the high temperature side heat medium circuit 40 is a heat medium circuit that circulates the high temperature side heat medium.
- a solution containing ethylene glycol, dimethylpolysiloxane, nanofluid, or the like, an antifreeze solution, or the like can be used.
- a water passage of the water-refrigerant heat exchanger 12 a high temperature side heat medium pump 41, a heater core 42, and the like are arranged.
- the high temperature side heat medium pump 41 is a water pump that pumps the high temperature side heat medium to the inlet side of the water passage of the water-refrigerant heat exchanger 12.
- the high temperature side heat medium pump 41 is an electric pump in which the rotation speed (that is, the pumping capacity) is controlled by the control voltage output from the control device 60.
- the heat medium inlet side of the heater core 42 is connected to the outlet of the water passage of the water-refrigerant heat exchanger 12.
- the heater core 42 is a heat exchanger that heats the blown air by exchanging heat between the high-temperature side heat medium heated by the water-refrigerant heat exchanger 12 and the blown air that has passed through the indoor evaporator 18.
- the heater core 42 is disposed in the air conditioning case 31 of the indoor air conditioning unit 30.
- the heat medium outlet of the heater core 42 is connected to the inlet side of the high temperature side heat medium pump 41.
- the high temperature side heat medium pump 41 adjusts the flow rate of the high temperature side heat medium flowing into the heater core 42, thereby reducing the heat radiation amount of the high temperature side heat medium to the blown air in the heater core 42. Can be adjusted. That is, in the high temperature side heat medium circuit 40, the high temperature side heat medium pump 41 can adjust the flow rate of the high temperature side heat medium flowing into the heater core 42, thereby adjusting the heating amount of the blown air in the heater core 42.
- each of the constituent devices of the water-refrigerant heat exchanger 12 and the high temperature side heat medium circuit 40 constitutes a heating unit that heats the blown air using the refrigerant discharged from the compressor 11 as a heat source. Yes.
- the low temperature side heat medium circuit 50 is a heat medium circuit that circulates the low temperature side heat medium.
- the low temperature side heat medium the same fluid as the high temperature side heat medium can be employed.
- a water passage of the chiller 19 a low temperature side heat medium pump 51, a cooling heat exchanger 52, a three-way valve 53, a low temperature side radiator 54, and the like are arranged.
- the low temperature side heat medium pump 51 is a water pump that pumps the low temperature side heat medium to the inlet side of the water passage of the chiller 19.
- the basic configuration of the low temperature side heat medium pump 51 is the same as that of the high temperature side heat medium pump 41.
- the inlet side of the cooling heat exchange section 52 is connected to the outlet of the water passage of the chiller 19.
- the cooling heat exchanging section 52 has a plurality of metal heat medium passages arranged so as to contact the plurality of battery cells 81 forming the battery 80. And it is a heat exchange part which cools the battery 80 by heat-exchanging the low temperature side heat medium and the battery cell 81 which distribute
- Such a cooling heat exchange section 52 may be formed by arranging a heat medium flow path between the battery cells 81 arranged in a stacked manner. Further, the cooling heat exchanging section 52 may be formed integrally with the battery 80. For example, it may be formed integrally with the battery 80 by providing a heat medium flow path in a dedicated case that houses the battery cells 81 that are stacked.
- the inlet side of the three-way valve 53 is connected to the outlet of the cooling heat exchange section 52.
- the three-way valve 53 has an inflow port and two outflow ports, and is an electrical three-way flow rate adjustment valve that can continuously adjust the passage area ratio of the two outflow ports.
- the operation of the three-way valve 53 is controlled by a control signal output from the control device 60.
- the heat medium inlet side of the low-temperature side radiator 54 is connected to one outlet of the three-way valve 53.
- the other outlet of the three-way valve 53 is connected to the suction port side of the low-temperature heat medium pump 51. Therefore, the three-way valve 53 continuously adjusts the flow rate of the low-temperature side heat medium that flows into the low-temperature side radiator 54 among the low-temperature side heat medium flowing out from the cooling heat exchange unit 52 in the low-temperature side heat medium circuit 50. Plays a function.
- the low temperature side radiator 54 exchanges heat between the low temperature side heat medium flowing out from the cooling heat exchanging section 52 and the outside air blown by an outside air fan (not shown), and dissipates the heat of the low temperature side heat medium to the outside air. It is a vessel.
- the low temperature side radiator 54 is arranged on the front side in the drive unit chamber. For this reason, the traveling wind can be applied to the low-temperature side radiator 54 during traveling of the vehicle. Therefore, the low temperature side radiator 54 may be formed integrally with the outdoor heat exchanger 16 or the like.
- the inlet of the low temperature side heat medium pump 51 is connected to the heat medium outlet of the low temperature side radiator 54.
- the low temperature side heat medium pump 51 adjusts the flow rate of the low temperature side heat medium flowing into the cooling heat exchange unit 52, thereby reducing the low temperature side heat medium in the cooling heat exchange unit 52.
- the amount of heat absorbed from the battery 80 can be adjusted. That is, in this embodiment, the cooling unit that cools the battery 80 by evaporating the refrigerant that has flowed out of the cooling expansion valve 14 c is configured by the constituent devices of the chiller 19 and the low-temperature side heat medium circuit 50.
- the indoor air conditioning unit 30 is for blowing out the blown air whose temperature has been adjusted by the refrigeration cycle apparatus 10 into the vehicle interior.
- the indoor air conditioning unit 30 is disposed inside the instrument panel (instrument panel) at the forefront of the vehicle interior.
- the indoor air conditioning unit 30 includes a blower 32, an indoor evaporator 18, a heater core 42, and the like in an air passage formed in an air conditioning case 31 that forms an outer shell thereof.
- the air conditioning case 31 forms an air passage for blown air blown into the vehicle interior.
- the air conditioning case 31 is formed of a resin (for example, polypropylene) having a certain degree of elasticity and excellent in strength.
- Inside / outside air switching device 33 is arranged on the most upstream side of the air flow of air conditioning case 31.
- the inside / outside air switching device 33 switches and introduces inside air (vehicle compartment air) and outside air (vehicle compartment outside air) into the air conditioning case 31.
- the inside / outside air switching device 33 continuously adjusts the opening area of the inside air introduction port through which the inside air is introduced into the air conditioning case 31 and the outside air introduction port through which the outside air is introduced by the inside / outside air switching door. The rate of introduction with the amount of air introduced is changed.
- the inside / outside air switching door is driven by an electric actuator for the inside / outside air switching door. The operation of the electric actuator is controlled by a control signal output from the control device 60.
- a blower 32 is arranged on the downstream side of the blown air flow of the inside / outside air switching device 33.
- the blower 32 blows the air sucked through the inside / outside air switching device 33 toward the vehicle interior.
- the blower 32 is an electric blower that drives a centrifugal multiblade fan with an electric motor.
- the number of rotations (that is, the blowing capacity) of the blower 32 is controlled by the control voltage output from the control device 60.
- the indoor evaporator 18 and the heater core 42 are arranged in this order with respect to the blown air flow. That is, the indoor evaporator 18 is disposed upstream of the blower air flow with respect to the heater core 42.
- a cold air bypass passage 35 through which the blown air after passing through the indoor evaporator 18 flows around the heater core 42.
- An air mix door 34 is arranged on the downstream side of the blower air flow of the indoor evaporator 18 in the air conditioning case 31 and on the upstream side of the blower air flow of the heater core 42.
- the air mix door 34 adjusts the air volume ratio that adjusts the air volume ratio between the air volume that passes through the heater core 42 and the air volume that passes through the cool air bypass passage 35 among the air that has passed through the indoor evaporator 18. Part.
- the air mix door 34 is driven by an electric actuator for the air mix door. The operation of the electric actuator is controlled by a control signal output from the control device 60.
- a mixing space is arranged on the downstream side of the air flow of the heater core 42 and the cold air bypass passage 35 in the air conditioning case 31.
- the mixing space is a space where the blown air heated by the heater core 42 and the blown air that has not passed through the cold air bypass passage 35 are mixed.
- an opening hole for blowing out the blown air mixed in the mixing space (that is, the conditioned air) into the vehicle interior, which is the air-conditioning target space, is disposed in the blast air flow downstream portion of the air conditioning case 31.
- the opening hole As the opening hole, a face opening hole, a foot opening hole, and a defroster opening hole (all not shown) are provided.
- the face opening hole is an opening hole for blowing conditioned air toward the upper body of an occupant in the vehicle interior.
- the foot opening hole is an opening hole for blowing conditioned air toward the feet of the passenger.
- the defroster opening hole is an opening hole for blowing out conditioned air toward the inner side surface of the vehicle front window glass.
- These face opening hole, foot opening hole, and defroster opening hole are respectively connected to a face air outlet, a foot air outlet, and a defroster air outlet (not shown) through a duct that forms an air passage. )It is connected to the.
- the air mix door 34 adjusts the air volume ratio between the air volume that passes through the heater core 42 and the air volume that passes through the cold air bypass passage 35, thereby adjusting the temperature of the conditioned air mixed in the mixing space. And the temperature of the blowing air (air-conditioning wind) which blows off from each blower outlet to a vehicle interior is adjusted.
- a face door, a foot door, and a defroster door are arranged on the upstream side of the air flow of the face opening hole, the foot opening hole, and the defroster opening hole, respectively.
- the face door adjusts the opening area of the face opening hole.
- the foot door adjusts the opening area of the foot opening hole.
- the defroster door adjusts the opening area of the froster opening hole.
- These face doors, foot doors, and defroster doors constitute an outlet mode switching device that switches the outlet mode.
- These doors are connected to an electric actuator for driving the air outlet mode door via a link mechanism and the like, and are rotated in conjunction with each other.
- the operation of the electric actuator is also controlled by a control signal output from the control device 60.
- outlet mode switched by the outlet mode switching device include a face mode, a bi-level mode, and a foot mode.
- the face mode is a blowout mode that blows out air from the face blowout toward the upper body of the passenger in the passenger compartment with the face blowout opening fully open.
- the bi-level mode is an air outlet mode in which both the face air outlet and the foot air outlet are opened and air is blown toward the upper body and the feet of the passengers in the passenger compartment.
- the foot mode is a blowout port mode in which the foot blowout port is fully opened and the defroster blowout port is opened by a small opening so that air is mainly blown out from the foot blowout port.
- the occupant can also switch to the defroster mode by manually operating the blow mode switch provided on the operation panel 70.
- the defroster mode is a blowout port mode in which the defroster blowout port is fully opened and air is blown from the defroster blowout port to the inner surface of the front window glass.
- the control device 60 is composed of a well-known microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM and the like and peripheral circuits thereof. Then, various calculations and processes are performed based on the air conditioning control program stored in the ROM, and the various control target devices 11, 14a to 14c, 15a, 15b, 32, 41, 51, 53 connected to the output side thereof. Control the operation of etc.
- Temperature sensor 64f, first refrigerant pressure sensor 65a, second refrigerant pressure sensor 65b, high temperature side heat medium temperature sensor 66a, first low temperature side heat medium temperature sensor 67a, second low temperature side heat medium temperature sensor 67b, battery temperature sensor 68, an air-conditioning air temperature sensor 69 and the like are connected.
- the control device 60 receives detection signals from these sensor groups.
- the inside air temperature sensor 61 is an inside air temperature detecting unit that detects a vehicle interior temperature (inside air temperature) Tr.
- the outside air temperature sensor 62 is an outside air temperature detecting unit that detects a vehicle compartment outside temperature (outside air temperature) Tam.
- the solar radiation sensor 63 is a solar radiation amount detection unit that detects the solar radiation amount Ts irradiated into the vehicle interior.
- the first refrigerant temperature sensor 64a is a discharge refrigerant temperature detection unit that detects the temperature T1 of the refrigerant discharged from the compressor 11.
- the second refrigerant temperature sensor 64b is a second refrigerant temperature detector that detects the temperature T2 of the refrigerant that has flowed out of the refrigerant passage of the water-refrigerant heat exchanger 12.
- the third refrigerant temperature sensor 64c is a third refrigerant temperature detector that detects the temperature T3 of the refrigerant that has flowed out of the outdoor heat exchanger 16.
- the fourth refrigerant temperature sensor 64d is a fourth refrigerant temperature detector that detects the temperature T4 of the refrigerant that has flowed out of the indoor evaporator 18.
- the fifth refrigerant temperature sensor 64 e is a fifth refrigerant temperature detector that detects the temperature T5 of the refrigerant that has flowed out of the refrigerant passage of the chiller 19.
- the evaporator temperature sensor 64f is an evaporator temperature detector that detects the refrigerant evaporation temperature (evaporator temperature) Tefin in the indoor evaporator 18. Specifically, the evaporator temperature sensor 64f of the present embodiment detects the heat exchange fin temperature of the indoor evaporator 18.
- the first refrigerant pressure sensor 65a is a first refrigerant pressure detector that detects the pressure P1 of the refrigerant flowing out from the refrigerant passage of the water-refrigerant heat exchanger 12.
- the second refrigerant pressure sensor 65 b is a second refrigerant pressure detector that detects the pressure P2 of the refrigerant that has flowed out of the refrigerant passage of the chiller 19.
- the high temperature side heat medium temperature sensor 66a is a high temperature side heat medium temperature detection unit that detects the high temperature side heat medium temperature TWH, which is the temperature of the high temperature side heat medium flowing out from the water passage of the water-refrigerant heat exchanger 12.
- the first low temperature side heat medium temperature sensor 67 a is a first low temperature side heat medium temperature detection unit that detects the first low temperature side heat medium temperature TWL ⁇ b> 1 that is the temperature of the low temperature side heat medium flowing out from the water passage of the chiller 19.
- the second low temperature side heat medium temperature sensor 67b is a second low temperature side heat medium temperature detection unit that detects the second low temperature side heat medium temperature TWL2, which is the temperature of the low temperature side heat medium flowing out from the cooling heat exchange unit 52. .
- the battery temperature sensor 68 is a battery temperature detector that detects the battery temperature TB (that is, the temperature of the battery 80).
- the battery temperature sensor 68 of the present embodiment has a plurality of temperature sensors and detects temperatures at a plurality of locations of the battery 80. For this reason, the control device 60 can also detect the temperature difference of each part of the battery 80. Further, an average value of detection values of a plurality of temperature sensors is adopted as the battery temperature TB.
- the air-conditioning air temperature sensor 69 is an air-conditioning air temperature detector that detects the temperature TAV of the air that is blown from the mixed space into the passenger compartment.
- an operation panel 70 disposed near the instrument panel in the front part of the vehicle interior is connected to the input side of the control device 60.
- the control device 60 receives operation signals from various operation switches provided on the operation panel 70.
- an auto switch an air conditioner switch, an air volume setting switch, a temperature setting switch, and a blow mode switching switch.
- the auto switch is an operation unit that sets or cancels the automatic control operation of the vehicle air conditioner.
- the air conditioner switch is an operation unit that requests the indoor evaporator 18 to cool the blown air.
- the air volume setting switch is an operation unit for manually setting the air volume of the blower 32.
- the temperature setting switch is an operation unit that sets a target temperature Tset in the passenger compartment.
- the blowing mode changeover switch is an operation unit for manually setting the blowing mode.
- control device 60 of the present embodiment is configured such that a control unit that controls various devices to be controlled connected to the output side is integrally configured.
- operation of each control object apparatus among the control apparatuses 60 comprises the control part which controls the action
- the configuration for controlling the refrigerant discharge capacity of the compressor 11 constitutes the compressor control unit 60a.
- operation of the expansion valve 14a for heating, the expansion valve 14b for cooling, and the expansion valve 14c for cooling comprises the expansion valve control part 60b.
- the configuration for controlling the operation of the dehumidifying on-off valve 15a and the heating on-off valve 15b constitutes the refrigerant circuit switching control unit 60c.
- the configuration for controlling the high temperature side heat medium pumping ability of the high temperature side heat medium pump 41 constitutes the high temperature side heat medium pump control unit 60d.
- the configuration for controlling the pumping capacity of the low-temperature side heat medium of the low-temperature side heat medium pump 51 constitutes a low-temperature side heat medium pump control unit 60e.
- the vehicle air conditioner 1 has a function of adjusting the temperature of the battery 80 as well as performing air conditioning of the vehicle interior. For this reason, in the refrigeration cycle apparatus 10, the refrigerant circuit can be switched to perform operation in the following 11 types of operation modes.
- Cooling mode is an operation mode that cools the vehicle interior by cooling the blown air and blowing it out into the vehicle interior without cooling the battery 80.
- Parallel dehumidifying and heating mode In the parallel dehumidifying and heating mode, the cooled and dehumidified blown air is reheated with a higher heating capacity than the serial dehumidifying and heating mode and blown out into the vehicle interior without cooling the battery 80. This is an operation mode for performing dehumidification heating in the passenger compartment.
- the heating mode is an operation mode in which the vehicle interior is heated by heating the blown air and blowing it out into the vehicle interior without cooling the battery 80.
- Cooling / cooling mode is an operation mode that cools the battery 80 and cools the vehicle interior by cooling the blown air and blowing it out into the vehicle interior.
- In-series dehumidifying heating / cooling mode In the in-series dehumidifying heating / cooling mode, the battery 80 is cooled and the dehumidified heating in the vehicle interior is performed by reheating the blown air that has been cooled and dehumidified and blowing it out into the vehicle interior. It is an operation mode.
- Parallel dehumidification heating / cooling mode cools the battery 80 and reheats the cooled and dehumidified blown air with a higher heating capacity than the serial dehumidification heating / cooling mode. This is an operation mode for performing dehumidification heating in the passenger compartment by blowing out the air.
- Heating / cooling mode is an operation mode in which the battery 80 is cooled and the air inside is heated by blowing the blown air into the vehicle interior.
- Heating serial cooling mode is an operation for heating the vehicle interior by cooling the battery 80 and heating the blown air with a higher heating capacity than the heating cooling mode and blowing it out into the vehicle interior. Mode.
- Heating parallel cooling mode In the heating parallel cooling mode, the battery 80 is cooled and the vehicle interior is heated by heating the blown air with a higher heating capacity than the heating serial cooling mode and blowing the air into the vehicle interior. It is an operation mode.
- Cooling mode This is an operation mode in which the battery 80 is cooled without air conditioning of the passenger compartment.
- the air conditioning control program is executed when the auto switch of the operation panel 70 is turned on (ON) by an occupant's operation and the vehicle interior automatic control is set.
- the air conditioning control program will be described with reference to FIGS. Moreover, each control step shown in the flowchart of FIG. 3 etc. is a function implementation part which the control apparatus 60 has.
- step S10 of FIG. 3 the above-described sensor group detection signal and operation panel 70 operation signal are read.
- step S20 based on the detection signal and operation signal read in step S10, a target blowing temperature TAO that is a target temperature of the blown air blown into the vehicle interior is determined. Therefore, step S20 is a target blowing temperature determination unit.
- the target blowing temperature TAO is calculated by the following formula F1.
- TAO Kset ⁇ Tset ⁇ Kr ⁇ Tr ⁇ Kam ⁇ Tam ⁇ Ks ⁇ Ts + C (F1)
- Tr is the passenger compartment temperature detected by the inside air sensor.
- Tam is the outside temperature detected by the outside air sensor.
- Ts is the amount of solar radiation detected by the solar radiation sensor.
- Kset, Kr, Kam, Ks are control gains, and C is a correction constant.
- step S30 it is determined whether or not the air conditioner switch is ON (turned on).
- the air conditioner switch being turned on means that the passenger is requesting cooling or dehumidification of the passenger compartment.
- the fact that the air conditioner switch is ON means that the indoor evaporator 18 is required to cool the blown air.
- step S30 If it is determined in step S30 that the air conditioner switch is ON, the process proceeds to step S40. If it is determined in step S30 that the air conditioner switch is not turned on, the process proceeds to step S160.
- step S40 it is determined whether or not the outside air temperature Tam is equal to or higher than a predetermined reference outside air temperature KA (0 ° C. in the present embodiment).
- the reference outside air temperature KA is set so that cooling the blown air by the indoor evaporator 18 is effective for cooling or dehumidifying the air-conditioning target space.
- the refrigerant evaporation temperature in the indoor evaporator 18 is set to the frost suppression temperature (1 ° C. in this embodiment) by the evaporation pressure regulating valve 20. ) Maintained above. For this reason, the indoor evaporator 18 cannot cool the blown air to a temperature lower than the frosting suppression temperature.
- the reference outside temperature KA is set to a value lower than the frost suppression temperature, and when the outside temperature Tam is lower than the reference outside temperature KA, the blower air is not cooled by the indoor evaporator 18.
- step S40 If it is determined in step S40 that the outside air temperature Tam is equal to or higher than the reference outside air temperature KA, the process proceeds to step S50. If it is determined in step S40 that the outside air temperature Tam is not equal to or higher than the reference outside air temperature KA, the process proceeds to step S160.
- step S50 it is determined whether or not the target blowing temperature TAO is equal to or lower than the cooling reference temperature ⁇ 1.
- the cooling reference temperature ⁇ 1 is determined on the basis of the outside air temperature Tam with reference to a control map stored in the controller 60 in advance. In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the cooling reference temperature ⁇ ⁇ b> 1 is determined to be a low value as the outside air temperature Tam decreases.
- step S50 If it is determined in step S50 that the target outlet temperature TAO is equal to or lower than the cooling reference temperature ⁇ 1, the process proceeds to step S60. If it is determined in step S50 that the target blowing temperature TAO is not equal to or lower than the cooling reference temperature ⁇ 1, the process proceeds to step S90.
- step S60 it is determined whether or not the battery 80 needs to be cooled. Specifically, in this embodiment, when the battery temperature TB detected by the battery temperature sensor 68 is equal to or higher than a predetermined reference cooling temperature KTB (35 ° C. in the present embodiment), the cooling of the battery 80 is performed. Is determined to be necessary. Further, when the battery temperature TB is lower than the reference cooling temperature KTB, it is determined that cooling of the battery 80 is not necessary.
- step S60 If it is determined in step S60 that the battery 80 needs to be cooled, the process proceeds to step S70, and (5) cooling cooling mode is selected as the operation mode. If it is determined in step S60 that cooling of the battery 80 is not necessary, the process proceeds to step S80, and (1) the cooling mode is selected as the operation mode.
- step S90 it is determined whether or not the target blowing temperature TAO is equal to or lower than the dehumidifying reference temperature ⁇ 1.
- the dehumidifying reference temperature ⁇ 1 is determined with reference to a control map stored in advance in the control device 60 based on the outside air temperature Tam.
- the dehumidifying reference temperature ⁇ 1 is determined to become a low value as the outside air temperature Tam decreases, as with the cooling reference temperature ⁇ 1. Further, the dehumidifying reference temperature ⁇ 1 is determined to be higher than the cooling reference temperature ⁇ 1.
- step S90 If it is determined in step S90 that the target blowing temperature TAO is equal to or lower than the dehumidifying reference temperature ⁇ 1, the process proceeds to step S100. If it is determined in step S90 that the target blowing temperature TAO is not equal to or lower than the dehumidifying reference temperature ⁇ 1, the process proceeds to step S130.
- step S100 as in step S60, it is determined whether or not the battery 80 needs to be cooled.
- step S100 If it is determined in step S100 that the battery 80 needs to be cooled, the process proceeds to step S110, and (6) the series dehumidifying heating / cooling mode is selected as the operation mode of the refrigeration cycle apparatus 10. If it is determined in step S100 that the battery 80 does not need to be cooled, the process proceeds to step S120, and (2) the series dehumidifying heating mode is selected as the operation mode.
- step S130 as in step S60, it is determined whether or not the battery 80 needs to be cooled.
- step S130 If it is determined in step S130 that the battery 80 needs to be cooled, the process proceeds to step S140, and (7) the parallel dehumidifying heating / cooling mode is selected as the operation mode of the refrigeration cycle apparatus 10. If it is determined in step S100 that cooling of the battery 80 is not necessary, the process proceeds to step S150, and (3) the parallel dehumidifying heating mode is selected as the operation mode.
- step S30 or step S40 it is determined that cooling the blown air by the indoor evaporator 18 is not effective.
- step S160 as shown in FIG. 4, it is determined whether or not the target outlet temperature TAO is equal to or higher than the heating reference temperature ⁇ .
- the heating reference temperature ⁇ is determined on the basis of the outside air temperature Tam with reference to a control map stored in the control device 60 in advance. In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the heating reference temperature ⁇ is determined to be a low value as the outside air temperature Tam decreases. The heating reference temperature ⁇ is set so that heating the blown air by the heater core 42 is effective for heating the air-conditioning target space.
- step S160 If it is determined in step S160 that the target blowing temperature TAO is equal to or higher than the heating reference temperature ⁇ , it is necessary to heat the blown air in the heater core 42, and the process proceeds to step S170. If it is determined in step S160 that the target blowing temperature TAO is not equal to or higher than the heating reference temperature ⁇ , it is not necessary to heat the blown air in the heater core 42, and the process proceeds to step S240.
- step S170 as in step S60, it is determined whether or not the battery 80 needs to be cooled.
- step S170 If it is determined in step S170 that the battery 80 needs to be cooled, the process proceeds to step S180. If it is determined in step S170 that cooling of the battery 80 is not necessary, the process proceeds to step S230, and (4) heating mode is selected as the operation mode.
- step S170 if it is determined in step S170 that the battery 80 needs to be cooled and the process proceeds to step S180, it is necessary to perform both heating of the vehicle interior and cooling of the battery 80. Therefore, in the refrigeration cycle apparatus 10, the amount of heat released from the refrigerant to the high temperature side heat medium by the water-refrigerant heat exchanger 12 and the amount of heat absorbed by the refrigerant from the low temperature side heat medium by the chiller 19 are appropriately set. It needs to be adjusted.
- the operation mode is switched as shown in steps S180 to S220 of FIG. Specifically, the operation mode is switched among (8) heating cooling mode, (9) heating serial cooling mode, and (10) heating parallel cooling mode.
- step S180 it is determined whether or not the target blowing temperature TAO is equal to or lower than the low temperature side cooling reference temperature ⁇ 2.
- the low temperature side cooling reference temperature ⁇ 2 is determined based on the outside air temperature Tam with reference to a control map stored in the control device 60 in advance.
- the low-temperature side cooling reference temperature ⁇ 2 is determined to become a low value as the outside air temperature Tam decreases. Furthermore, at the same outside air temperature Tam, the low temperature side cooling reference temperature ⁇ 2 is determined to be higher than the cooling reference temperature ⁇ 1.
- step S180 When it is determined in step S180 that the target outlet temperature TAO is equal to or lower than the low-temperature side cooling reference temperature ⁇ 2, the process proceeds to step S190, and (8) heating / cooling mode is selected as the operation mode. If it is determined in step S180 that the target outlet temperature TAO is not lower than the low temperature side cooling reference temperature ⁇ 2, the process proceeds to step S200.
- step S200 it is determined whether or not the target outlet temperature TAO is equal to or lower than the high temperature side cooling reference temperature ⁇ 2.
- the high temperature side cooling reference temperature ⁇ 2 is determined based on the outside air temperature Tam with reference to a control map stored in the control device 60 in advance.
- the high temperature side cooling reference temperature ⁇ 2 is determined to become a low value as the outside air temperature Tam decreases. Further, the high temperature side cooling reference temperature ⁇ 2 is determined to be higher than the low temperature side cooling reference temperature ⁇ 2. Further, at the same outside air temperature Tam, the high temperature side cooling reference temperature ⁇ 2 is determined to be higher than the dehumidifying reference temperature ⁇ 1.
- step S200 When it is determined in step S200 that the target outlet temperature TAO is equal to or lower than the high-temperature side cooling reference temperature ⁇ 2, the process proceeds to step S210, and (9) heating series cooling mode is selected as the operation mode. If it is determined in step S200 that the target outlet temperature TAO is not equal to or lower than the high temperature side cooling reference temperature ⁇ 2, the process proceeds to step S220, and (10) the heating parallel cooling mode is selected as the operation mode.
- step S160 the process proceeds from step S160 to step S240.
- step S240 it is determined whether or not the battery 80 needs to be cooled.
- step S240 If it is determined in step S240 that the battery 80 needs to be cooled, the process proceeds to step S250, where (11) cooling mode is selected as the operation mode. If it is determined in step S200 that the battery 80 does not need to be cooled, the process proceeds to step S260, the air blowing mode is selected as the operation mode, and the process returns to step S10.
- the blower mode is an operation mode in which the compressor 11 is stopped and the blower 32 is operated according to the setting signal set by the air volume setting switch. If it is determined in step S240 that cooling of the battery 80 is not necessary, it is a case where it is not necessary to operate the refrigeration cycle apparatus 10 for air conditioning in the passenger compartment and for cooling the battery.
- the operation mode of the refrigeration cycle apparatus 10 is switched as described above. Further, the air conditioning control program controls not only the operation of each component device of the refrigeration cycle apparatus 10 but also the operation of other component devices. Specifically, in the air conditioning control program, the high temperature side heat medium pump 41 of the high temperature side heat medium circuit 40 constituting the heating unit, and the low temperature side heat medium pump 51 of the low temperature side heat medium circuit 50 constituting the cooling unit and The operation of the three-way valve 53 is controlled.
- control device 60 controls the operation of the high temperature side heat medium pump 41 so as to exhibit a predetermined reference pumping capability for each operation mode regardless of the operation mode of the refrigeration cycle apparatus 10 described above. To do.
- the heated high temperature side heat medium is pumped to the heater core 42.
- the high temperature side heat medium flowing into the heater core 42 exchanges heat with the blown air. Thereby, blowing air is heated.
- the high temperature side heat medium flowing out of the heater core 42 is sucked into the high temperature side heat medium pump 41 and is pumped to the water-refrigerant heat exchanger 12.
- control device 60 controls the operation of the low-temperature side heat medium pump 51 so as to exhibit a predetermined reference pumping capability for each operation mode regardless of the operation mode of the refrigeration cycle apparatus 10 described above.
- the control device 60 causes the low temperature side heat medium flowing out from the cooling heat exchange unit 52 to flow into the low temperature side radiator 54.
- the operation of the three-way valve 53 is controlled.
- the second low temperature side heat medium temperature TWL2 is detected by the second low temperature side heat medium temperature sensor 67b.
- the operation of the valve 53 is controlled.
- the low temperature side heat medium circuit 50 when the low temperature side heat medium is cooled in the water passage of the chiller 19, the cooled low temperature side heat medium is pumped to the cooling heat exchange unit 52.
- the low temperature side heat medium flowing into the cooling heat exchange unit 52 absorbs heat from the battery 80. Thereby, the battery 80 is cooled.
- the low temperature side heat medium flowing out from the cooling heat exchange section 52 flows into the three-way valve 53.
- the second low temperature side heat medium temperature TWL2 is equal to or higher than the outside air temperature Tam
- the low temperature side heat medium flowing out from the cooling heat exchange section 52 flows into the low temperature side radiator 54 and dissipates heat to the outside air. To do. Thereby, the low temperature side heat medium is cooled until it becomes equivalent to the outside air temperature Tam.
- the low temperature side heat medium flowing out from the low temperature side radiator 54 is sucked into the low temperature side heat medium pump 51 and is pumped to the chiller 19.
- the second low-temperature side heat medium temperature TWL2 is lower than the outside air temperature Tam
- the low-temperature side heat medium flowing out from the cooling heat exchange section 52 is sucked into the low-temperature side heat medium pump 51, and the chiller 19 is pumped.
- the temperature of the low temperature side heat medium sucked into the low temperature side heat medium pump 51 is equal to or lower than the outside air temperature Tam.
- control map referred to in each operation mode described below is previously stored in the control device 60 for each operation mode.
- Control maps corresponding to each operation mode may be equal to each other or may be different from each other.
- step S600 the target evaporator temperature TEO is determined.
- the target evaporator temperature TEO is determined with reference to the control map stored in the control device 60 based on the target outlet temperature TAO. In the control map of the present embodiment, it is determined so that the target evaporator temperature TEO increases as the target blowing temperature TAO increases.
- step S610 an increase / decrease amount ⁇ IVO of the rotational speed of the compressor 11 is determined.
- the increase / decrease amount ⁇ IVO is set so that the evaporator temperature Tefin approaches the target evaporator temperature TEO by a feedback control method based on the deviation between the target evaporator temperature TEO and the evaporator temperature Tefin detected by the evaporator temperature sensor 64f. It is determined.
- step S620 the target supercooling degree SCO1 of the refrigerant that has flowed out of the outdoor heat exchanger 16 is determined.
- the target supercooling degree SCO1 is determined with reference to the control map based on the outside air temperature Tam, for example. In the control map of the present embodiment, the target supercooling degree SCO1 is determined so that the coefficient of performance (COP) of the cycle approaches the maximum value.
- COP coefficient of performance
- step S630 an increase / decrease amount ⁇ EVC of the throttle opening of the cooling expansion valve 14b is determined.
- the increase / decrease amount ⁇ EVC is determined based on the deviation between the target supercooling degree SCO1 and the subcooling degree SC1 of the refrigerant on the outlet side of the outdoor heat exchanger 16 by the feedback control method.
- SC1 is determined so as to approach the target supercooling degree SCO1.
- the degree of supercooling SC1 of the refrigerant on the outlet side of the outdoor heat exchanger 16 is calculated based on the temperature T3 detected by the third refrigerant temperature sensor 64c and the pressure P1 detected by the first refrigerant pressure sensor 65a.
- step S640 the opening degree SW of the air mix door 34 is calculated using the following formula F2.
- SW ⁇ TAO ⁇ (Tefin + C2) ⁇ / ⁇ TWH ⁇ (Tefin + C2) ⁇ (F2)
- TWH is the high temperature side heat medium temperature detected by the high temperature side heat medium temperature sensor 66a.
- C2 is a control constant.
- step S650 in order to switch the refrigeration cycle apparatus 10 to the refrigerant circuit in the cooling mode, the heating expansion valve 14a is fully opened, the cooling expansion valve 14b is in a throttle state that exerts a refrigerant decompression action, and the cooling expansion valve 14c. Is fully closed. Further, the dehumidifying on-off valve 15a is closed, and the heating on-off valve 15b is closed. Further, a control signal or a control voltage is output to each control target device so that the control state determined in steps S610, S630, and S640 is obtained, and the process returns to step S10.
- the compressor 11 the water-refrigerant heat exchanger 12 (and the heating expansion valve 14a), the outdoor heat exchanger 16, the check valve 17, the cooling expansion valve 14b, the indoor evaporation.
- the vapor compression refrigeration cycle in which the refrigerant circulates in the order of the container 18, the evaporation pressure adjusting valve 20, the accumulator 21, and the compressor 11.
- the water-refrigerant heat exchanger 12 and the outdoor heat exchanger 16 function as a radiator that radiates the refrigerant discharged from the compressor 11.
- the cooling expansion valve 14b functions as a decompression unit that decompresses the refrigerant.
- a vapor compression refrigeration cycle is configured in which the indoor evaporator 18 functions as an evaporator.
- the indoor evaporator 18 can cool the blown air, and the water-refrigerant heat exchanger 12 can heat the high-temperature side heat medium.
- a part of the blown air cooled by the indoor evaporator 18 is reheated by the heater core 42 by adjusting the opening of the air mix door 34. And the inside of a vehicle interior can be cooled by blowing the blowing air temperature-adjusted so that it may approach the target blowing temperature TAO into a vehicle interior.
- step S700 the target evaporator temperature TEO is determined as in the cooling mode.
- step S710 the increase / decrease amount ⁇ IVO of the rotational speed of the compressor 11 is determined in the same manner as in the cooling mode.
- step S720 the target high temperature side heat medium temperature TWHO of the high temperature side heat medium is determined so that the blown air can be heated by the heater core 42.
- the target high temperature side heat medium temperature TWHO is determined with reference to the control map based on the target blowing temperature TAO and the efficiency of the heater core 42. In the control map of the present embodiment, the target high temperature side heat medium temperature TWHO is determined to increase as the target blowing temperature TAO increases.
- step S730 the change amount ⁇ KPN1 of the opening pattern KPN1 is determined.
- the opening pattern KPN1 is a parameter for determining a combination of the throttle opening of the heating expansion valve 14a and the throttle opening of the cooling expansion valve 14b.
- the opening degree pattern KPN1 increases as the target outlet temperature TAO increases.
- the throttle opening of the heating expansion valve 14a decreases and the throttle opening of the cooling expansion valve 14b increases.
- step S740 the opening SW of the air mix door 34 is calculated as in the cooling mode.
- the target outlet temperature TAO is higher than that in the cooling mode, so the opening SW of the air mix door 34 approaches 100%.
- the opening degree of the air mix door 34 is determined so that almost the entire flow rate of the blown air after passing through the indoor evaporator 18 passes through the heater core 42.
- step S750 in order to switch the refrigeration cycle apparatus 10 to the refrigerant circuit in the serial dehumidifying and heating mode, the heating expansion valve 14a is set to the throttle state, the cooling expansion valve 14b is set to the throttle state, and the cooling expansion valve 14c is fully closed. And Further, the dehumidifying on-off valve 15a is closed, and the heating on-off valve 15b is closed. Further, a control signal or a control voltage is output to each control target device so that the control state determined in steps S710, S730, and S740 is obtained, and the process returns to step S10.
- the compressor 11 the water-refrigerant heat exchanger 12, the heating expansion valve 14a, the outdoor heat exchanger 16, the check valve 17, the cooling expansion valve 14b, the indoor evaporation.
- the vapor compression refrigeration cycle in which the refrigerant circulates in the order of the container 18, the evaporation pressure adjusting valve 20, the accumulator 21, and the compressor 11 is configured.
- the water-refrigerant heat exchanger 12 functions as a radiator that radiates the refrigerant discharged from the compressor 11.
- the heating expansion valve 14a and the cooling expansion valve 14b function as a pressure reducing unit.
- a vapor compression refrigeration cycle is configured in which the indoor evaporator 18 functions as an evaporator.
- the indoor evaporator 18 can cool the blown air, and the water-refrigerant heat exchanger 12 can heat the high-temperature side heat medium. Therefore, in the vehicle air conditioner 1 in the series dehumidifying and heating mode, the air that has been cooled and dehumidified by the indoor evaporator 18 is reheated by the heater core 42 and blown out into the vehicle interior, thereby dehumidifying and heating the vehicle interior. It can be performed.
- the opening degree pattern KPN1 is increased as the target blowing temperature TAO increases.
- coolant in the outdoor heat exchanger 16 falls, and the difference with external temperature Tam reduces.
- the heat release amount of the refrigerant in the outdoor heat exchanger 16 can be reduced, and the heat release amount of the refrigerant in the water-refrigerant heat exchanger 12 can be increased.
- the opening degree pattern KPN1 is increased as the target blowing temperature TAO increases.
- coolant in the outdoor heat exchanger 16 falls, and the temperature difference with the external temperature Tam is expanded.
- the heat absorption amount of the refrigerant in the outdoor heat exchanger 16 can be increased, and the heat release amount of the refrigerant in the water-refrigerant heat exchanger 12 can be increased.
- the amount of heat released from the refrigerant to the high-temperature side heat medium in the water-refrigerant heat exchanger 12 can be increased by increasing the opening pattern KPN1 as the target blowing temperature TAO increases. it can. Therefore, in the series dehumidifying heating mode, the heating capacity of the blown air in the heater core 42 can be improved as the target blowing temperature TAO increases.
- step S800 the target high temperature side heat medium temperature TWHO of the high temperature side heat medium is determined in the same manner as in the serial dehumidification heating mode so that the blower air can be heated by the heater core 42.
- step S810 an increase / decrease amount ⁇ IVO of the rotational speed of the compressor 11 is determined.
- the increase / decrease amount ⁇ IVO is calculated based on the deviation between the target high temperature side heat medium temperature TWHO and the high temperature side heat medium temperature TWH by the feedback control method, so that the high temperature side heat medium temperature TWH becomes the target high temperature side heat medium temperature. It is determined to approach TWHO.
- step S820 the target superheat degree SHEO of the outlet side refrigerant of the indoor evaporator 18 is determined.
- a predetermined constant (5 ° C. in the present embodiment) can be adopted as the target superheat degree SHEO.
- step S830 a change amount ⁇ KPN1 of the opening pattern KPN1 is determined.
- the superheat degree SHE is determined to approach the target superheat degree SHEO by a feedback control method based on the deviation between the target superheat degree SHEO and the superheat degree SHE of the outlet side refrigerant of the indoor evaporator 18. .
- the degree of superheat SHE of the outlet side refrigerant of the indoor evaporator 18 is calculated based on the temperature T4 and the evaporator temperature Tefin detected by the fourth refrigerant temperature sensor 64d.
- step S840 the opening degree SW of the air mix door 34 is calculated as in the cooling mode.
- opening SW of air mix door 34 approaches 100% similarly to serial dehumidification heating mode. For this reason, in the parallel dehumidifying and heating mode, the opening degree of the air mix door 34 is determined so that almost the entire flow rate of the blown air after passing through the indoor evaporator 18 passes through the heater core 42.
- step S850 in order to switch the refrigeration cycle apparatus 10 to the refrigerant circuit in the parallel dehumidifying and heating mode, the heating expansion valve 14a is set in the throttle state, the cooling expansion valve 14b is set in the throttle state, and the cooling expansion valve 14c is fully closed. And Further, the dehumidifying on-off valve 15a is opened, and the heating on-off valve 15b is opened. Furthermore, a control signal or a control voltage is output to each control target device so that the control state determined in steps S810, S830, and S840 is obtained, and the process returns to step S10.
- the compressor 11, the water-refrigerant heat exchanger 12, the heating expansion valve 14a, the outdoor heat exchanger 16, the heating passage 22b, the accumulator 21, and the compressor 11 are sequentially arranged.
- the refrigerant circulates, the refrigerant circulates in the order of the compressor 11, the water-refrigerant heat exchanger 12, the bypass passage 22 a, the cooling expansion valve 14 b, the indoor evaporator 18, the evaporation pressure adjustment valve 20, the accumulator 21, and the compressor 11.
- a vapor compression refrigeration cycle is configured.
- the water-refrigerant heat exchanger 12 functions as a radiator that radiates the refrigerant discharged from the compressor 11.
- the expansion valve 14a for heating functions as a pressure reduction part
- the outdoor heat exchanger 16 functions as an evaporator.
- the cooling expansion valve 14b connected in parallel to the heating expansion valve 14a and the outdoor heat exchanger 16 functions as a pressure reducing unit.
- the refrigerating cycle in which the indoor evaporator 18 functions as an evaporator is comprised.
- the blown air can be cooled by the indoor evaporator 18, and the high temperature side heat medium can be heated by the water-refrigerant heat exchanger 12. Therefore, in the vehicle air conditioner 1 in the parallel dehumidifying and heating mode, the air that has been cooled and dehumidified by the indoor evaporator 18 is reheated by the heater core 42 and blown out into the vehicle interior, thereby dehumidifying and heating the vehicle interior. It can be performed.
- the outdoor heat exchanger 16 and the indoor evaporator 18 are connected in parallel to the refrigerant flow, and an evaporation pressure adjusting valve 20 is disposed downstream of the indoor evaporator 18.
- an evaporation pressure adjusting valve 20 is disposed downstream of the indoor evaporator 18.
- the heat absorption amount of the refrigerant in the outdoor heat exchanger 16 can be increased, and the heat release amount of the refrigerant in the water-refrigerant heat exchanger 12 can be increased compared to the serial dehumidifying and heating mode.
- the blown air can be reheated with a higher heating capacity than in the series dehumidifying and heating mode.
- step S900 the target high temperature side heat medium temperature TWHO of the high temperature side heat medium is determined as in the parallel dehumidifying and heating mode.
- step S910 the amount of increase / decrease ⁇ IVO of the rotational speed of the compressor 11 is determined as in the parallel dehumidifying and heating mode.
- step S920 the target supercooling degree SCO2 of the refrigerant flowing out from the refrigerant passage of the water-refrigerant heat exchanger 12 is determined.
- the target supercooling degree SCO2 is determined with reference to the control map based on the suction temperature of the blown air flowing into the indoor evaporator 18 or the outside air temperature Tam.
- the target supercooling degree SCO2 is determined so that the coefficient of performance (COP) of the cycle approaches the maximum value.
- step S930 an increase / decrease amount ⁇ EVH of the throttle opening of the heating expansion valve 14a is determined.
- the increase / decrease amount ⁇ EVH is determined based on the deviation between the target supercooling degree SCO2 and the supercooling degree SC2 of the refrigerant flowing out of the refrigerant passage of the water-refrigerant heat exchanger 12 by a feedback control method.
- the supercooling degree SC2 of the refrigerant flowing out from the refrigerant passage is determined so as to approach the target supercooling degree SCO2.
- the degree of supercooling SC2 of the refrigerant flowing out from the refrigerant passage of the water-refrigerant heat exchanger 12 is calculated based on the temperature T2 detected by the second refrigerant temperature sensor 64b and the pressure P1 detected by the first refrigerant pressure sensor 65a. Is done.
- step S940 the opening SW of the air mix door 34 is calculated as in the cooling mode.
- the target outlet temperature TAO is higher than that in the cooling mode, so the opening SW of the air mix door 34 approaches 100%.
- the opening degree of the air mix door 34 is determined so that almost the entire flow rate of the blown air after passing through the indoor evaporator 18 passes through the heater core 42.
- step S950 in order to switch the refrigeration cycle apparatus 10 to the refrigerant circuit in the heating mode, the heating expansion valve 14a is in the throttle state, the cooling expansion valve 14b is fully closed, and the cooling expansion valve 14c is fully closed. Then, the dehumidifying on-off valve 15a is closed, and the heating on-off valve 15b is opened. Further, a control signal or a control voltage is output to each control target device so that the control state determined in steps S910, S930, and S940 is obtained, and the process returns to step S10.
- the refrigerant flows in the order of the compressor 11, the water-refrigerant heat exchanger 12, the heating expansion valve 14a, the outdoor heat exchanger 16, the heating passage 22b, the accumulator 21, and the compressor 11.
- a circulating vapor compression refrigeration cycle is configured.
- the water-refrigerant heat exchanger 12 functions as a radiator that dissipates the refrigerant discharged from the compressor 11.
- the expansion valve 14a for heating functions as a pressure reduction part.
- the refrigerating cycle in which the outdoor heat exchanger 16 functions as an evaporator is comprised.
- the high temperature side heat medium can be heated by the water-refrigerant heat exchanger 12. Therefore, in the vehicle air conditioner 1 in the heating mode, the vehicle interior can be heated by blowing the blown air heated by the heater core 42 into the vehicle interior.
- Cooling Cooling Mode the control device 60 executes a control flow in the cooling cooling mode shown in FIG. First, in steps S1100 to S1140, similarly to steps S600 to S640 in the cooling mode, the target evaporator temperature TEO, the amount of increase / decrease ⁇ IVO of the compressor 11 and the amount of increase / decrease ⁇ EVC of the throttle opening of the cooling expansion valve 14b, The opening degree SW of the air mix door 34 is determined.
- step S1150 the target superheat degree SHCO of the refrigerant on the outlet side of the refrigerant passage of the chiller 19 is determined.
- a predetermined constant (5 ° C. in the present embodiment) can be adopted as the target superheat degree SHCO.
- step S1160 an increase / decrease amount ⁇ EVB of the throttle opening of the cooling expansion valve 14c is determined.
- the increase / decrease amount ⁇ EVB is determined based on the deviation between the target superheat degree SHCO and the superheat degree SHC of the refrigerant flowing out of the refrigerant passage of the chiller 19 by the feedback control method.
- the superheat SHC is determined so as to approach the target superheat SHCO.
- the superheat degree SHC of the refrigerant flowing out from the refrigerant passage of the chiller 19 is calculated based on the temperature T5 detected by the fifth refrigerant temperature sensor 64e and the pressure P2 detected by the second refrigerant pressure sensor 65b.
- step S1170 the target low temperature side heat medium temperature TWLO of the low temperature side heat medium flowing out from the water passage of the chiller 19 is determined.
- the target low-temperature side heat medium temperature TWLO is determined with reference to the control map based on the heat generation amount of the battery 80 and the outside air temperature Tam.
- the target low-temperature side heat medium temperature TWLO is determined to decrease as the amount of heat generated by the battery 80 increases and the outside air temperature Tam increases.
- step S1180 it is determined whether or not the first low temperature side heat medium temperature TWL1 detected by the first low temperature side heat medium temperature sensor 67a is higher than the target low temperature side heat medium temperature TWLO.
- step S1180 When it is determined in step S1180 that the first low temperature side heat medium temperature TWL1 is higher than the target low temperature side heat medium temperature TWLO, the process proceeds to step S1200.
- step S1190 the cooling expansion valve 14c is fully closed, and the process proceeds to step S1200.
- step S1200 in order to switch the refrigeration cycle apparatus 10 to the refrigerant circuit in the cooling / cooling mode, the heating expansion valve 14a is fully opened, the cooling expansion valve 14b is in the throttle state, and the cooling expansion valve 14c is in the throttle state. . Further, the dehumidifying on-off valve 15a is closed, and the heating on-off valve 15b is closed. Further, a control signal or a control voltage is output to each control target device so that the control state determined in steps S1110, S1130, S1140, S1160, and S1190 is obtained, and the process returns to step S10.
- the refrigerant circulates in the order of the evaporator 18, the evaporation pressure adjusting valve 20, the accumulator 21, and the compressor 11, and the compressor 11, the water-refrigerant heat exchanger 12 (and the heating expansion valve 14 a), the outdoor heat exchanger 16,
- a vapor compression refrigeration cycle in which the refrigerant circulates in the order of the check valve 17, the cooling expansion valve 14 c, the chiller 19, the evaporation pressure adjustment valve 20, the accumulator 21, and the compressor 11 is configured.
- the water-refrigerant heat exchanger 12 and the outdoor heat exchanger 16 function as a radiator that dissipates the refrigerant discharged from the compressor 11.
- the cooling expansion valve 14b functions as a pressure reducing unit.
- the indoor evaporator 18 functions as an evaporator.
- the cooling expansion valve 14c connected in parallel to the cooling expansion valve 14b and the indoor evaporator 18 functions as a pressure reducing unit.
- the refrigerating cycle in which the chiller 19 functions as an evaporator is comprised.
- the blown air can be cooled by the indoor evaporator 18, and the high temperature side heat medium can be heated by the water-refrigerant heat exchanger 12. Further, the low pressure side heat medium can be cooled by the chiller 19.
- the vehicle air conditioner 1 in the cooling / cooling mode a part of the blown air cooled by the indoor evaporator 18 is reheated by the heater core 42 by adjusting the opening of the air mix door 34.
- the vehicle interior can be cooled by blowing the blown air whose temperature is adjusted so as to approach the target blowing temperature TAO into the vehicle interior.
- the battery 80 can be cooled by allowing the low-temperature side heat medium cooled by the chiller 19 to flow into the cooling heat exchange section 52.
- the control device 60 executes the control flow in the series dehumidifying heating / cooling mode shown in FIG. 15.
- steps S1300 to S1340 similar to steps S700 to S740 in the series dehumidifying heating mode, the target evaporator temperature TEO, the amount of increase / decrease ⁇ IVO of the compressor 11, the change amount ⁇ KPN1 of the opening pattern KPN1, the air mix door 34 opening degree SW is determined.
- steps S1350 to S1370 similarly to steps S1150 to S1170 in the cooling / cooling mode, the target superheat degree SHCO, the increase / decrease amount ⁇ EVB of the throttle opening of the cooling expansion valve 14c, and the target low temperature side heat medium temperature TWLO are determined.
- step S1380 similarly to the cooling cooling mode, when it is determined that the first low temperature side heat medium temperature TWL1 is higher than the target low temperature side heat medium temperature TWLO, the process proceeds to step S1400.
- step S1390 the cooling expansion valve 14c is fully closed, and the process proceeds to step S1400.
- step S1400 in order to switch the refrigeration cycle apparatus 10 to the refrigerant circuit in the serial dehumidification heating / cooling mode, the heating expansion valve 14a is set to the throttle state, the cooling expansion valve 14b is set to the throttle state, and the cooling expansion valve 14c is set to the throttle state. And Further, the dehumidifying on-off valve 15a is closed, and the heating on-off valve 15b is closed. Further, a control signal or a control voltage is output to each control target device so that the control state determined in steps S1310, S1330, S1340, S1360, and S1390 is obtained, and the process returns to step S10.
- the refrigerant circulates in the order of the pressure regulating valve 20, the accumulator 21, and the compressor 11, and the compressor 11, the water-refrigerant heat exchanger 12, the heating expansion valve 14a, the outdoor heat exchanger 16, the check valve 17, and the cooling
- a vapor compression refrigeration cycle in which the refrigerant circulates in the order of the expansion valve 14 c, the chiller 19, the evaporation pressure adjustment valve 20, the accumulator 21, and the compressor 11 is configured.
- a vapor compression refrigeration cycle is configured in which the water-refrigerant heat exchanger 12 functions as a radiator and the indoor evaporator 18 and the chiller 19 function as an evaporator.
- the water-refrigerant heat exchanger 12 functions as a radiator that radiates the refrigerant discharged from the compressor 11.
- the expansion valve 14a for heating functions as a pressure reduction part.
- the cooling expansion valve 14b functions as a pressure reducing unit
- the indoor evaporator 18 functions as an evaporator.
- the cooling expansion valve 14c connected in parallel to the cooling expansion valve 14b and the indoor evaporator 18 functions as a pressure reducing unit.
- the refrigerating cycle in which the chiller 19 functions as an evaporator is comprised.
- the blown air can be cooled by the indoor evaporator 18, and the high temperature side heat medium can be heated by the water-refrigerant heat exchanger 12. Further, the low pressure side heat medium can be cooled by the chiller 19.
- the dehumidified heating in the passenger compartment is reheated by the heater core 42 and blown out into the passenger compartment after being cooled by the indoor evaporator 18 and dehumidified. It can be performed.
- the heating capability of the blown air in the heater core 42 can be improved as in the series dehumidifying heating mode.
- the battery 80 can be cooled by allowing the low-temperature side heat medium cooled by the chiller 19 to flow into the cooling heat exchange section 52.
- Parallel dehumidification heating cooling mode the control apparatus 60 performs the control flow in the parallel dehumidification heating cooling mode shown in FIG. First, in steps S1500 to S1540, as in steps S800 to S840 of the parallel dehumidifying and heating mode, the target high-temperature side heat medium temperature TWHO, the amount of increase / decrease ⁇ IVO of the compressor 11, the target superheat degree SHEO, and the opening pattern KPN1 The change amount ⁇ KPN1 and the opening degree SW of the air mix door 34 are determined.
- steps S1550 to S1570 similarly to steps S1150 to S1170 in the cooling / cooling mode, the target superheat degree SHCO, the increase / decrease amount ⁇ EVB of the throttle opening of the cooling expansion valve 14c, and the target low temperature side heat medium temperature TWLO are determined.
- step S1580 when it is determined that the first low temperature side heat medium temperature TWL1 is higher than the target low temperature side heat medium temperature TWLO, the process proceeds to step S1600, as in the cooling cooling mode.
- step S1590 the cooling expansion valve 14c is fully closed, and the process proceeds to step S1600.
- step S1600 in order to switch the refrigeration cycle apparatus 10 to the refrigerant circuit in the parallel dehumidifying heating / cooling mode, the heating expansion valve 14a is set to the throttle state, the cooling expansion valve 14b is set to the throttle state, and the cooling expansion valve 14c is set to the throttle state. And Further, the dehumidifying on-off valve 15a is opened, and the heating on-off valve 15b is opened. Further, a control signal or a control voltage is output to each control target device so that the control state determined in steps S1510, S1530, S1540, S1560, and S1590 is obtained, and the process returns to step S10.
- the compressor 11, the water-refrigerant heat exchanger 12, the heating expansion valve 14a, the outdoor heat exchanger 16, the heating passage 22b, the accumulator 21, and the compressor 11 are connected.
- the refrigerant circulates in order, and the refrigerant is in the order of the compressor 11, the water-refrigerant heat exchanger 12, the bypass passage 22 a, the cooling expansion valve 14 b, the indoor evaporator 18, the evaporation pressure adjustment valve 20, the accumulator 21, and the compressor 11.
- Vapor compression in which the refrigerant circulates in the order of the compressor 11, the water-refrigerant heat exchanger 12, the bypass passage 22 a, the cooling expansion valve 14 c, the chiller 19, the evaporation pressure adjustment valve 20, the accumulator 21, and the compressor 11.
- a refrigeration cycle of the formula is constructed.
- the water-refrigerant heat exchanger 12 functions as a radiator that radiates the refrigerant discharged from the compressor 11.
- the expansion valve 14a for heating functions as a pressure reduction part.
- the outdoor heat exchanger 16 functions as an evaporator.
- the cooling expansion valve 14b connected in parallel to the heating expansion valve 14a and the outdoor heat exchanger 16 functions as a pressure reducing unit.
- the indoor evaporator 18 functions as an evaporator.
- the cooling expansion valve 14c connected in parallel with respect to the heating expansion valve 14a and the outdoor heat exchanger 16 functions as a pressure reduction part.
- the refrigerating cycle in which the chiller 19 functions as an evaporator is comprised.
- the blown air can be cooled by the indoor evaporator 18, and the high temperature side heat medium can be heated by the water-refrigerant heat exchanger 12. Further, the low pressure side heat medium can be cooled by the chiller 19.
- the dehumidified air in the passenger compartment is reheated by the heater core 42 and blown out into the passenger compartment after being cooled by the indoor evaporator 18 and dehumidified. Heating can be performed.
- the refrigerant evaporation temperature in the outdoor heat exchanger 16 to be lower than the refrigerant evaporation temperature in the indoor evaporator 18, the blown air can be reheated with a heating capability higher than that in the series dehumidifying heating / cooling mode.
- the battery 80 can be cooled by allowing the low-temperature side heat medium cooled by the chiller 19 to flow into the cooling heat exchange section 52.
- the control device 60 executes the control flow of the heating / cooling mode shown in FIG.
- the target low-temperature side heat medium temperature TWLO of the low-temperature side heat medium is determined in the same manner as in the cooling cooling mode so that the battery 80 can be cooled by the cooling heat exchange unit 52.
- step S310 an increase / decrease amount ⁇ IVO of the rotational speed of the compressor 11 is determined.
- the increase / decrease amount ⁇ IVO is calculated based on the deviation between the target low temperature side heat medium temperature TWLO and the first low temperature side heat medium temperature TWL1 by the feedback control method. It is determined so as to approach the heat medium temperature TWLO.
- step S320 the target supercooling degree SCO1 of the refrigerant that has flowed out of the outdoor heat exchanger 16 is determined.
- the target supercooling degree SCO1 in the heating / cooling mode is determined with reference to the control map based on the outside air temperature Tam.
- the target supercooling degree SCO1 is determined so that the coefficient of performance (COP) of the cycle approaches the maximum value.
- step S330 an increase / decrease amount ⁇ EVB of the throttle opening of the cooling expansion valve 14c is determined.
- the increase / decrease amount ⁇ EVB is determined based on the deviation between the target supercooling degree SCO1 and the subcooling degree SC1 of the refrigerant on the outlet side of the outdoor heat exchanger 16 by the feedback control method.
- SC1 is determined so as to approach the target supercooling degree SCO1.
- the degree of supercooling SC1 is calculated in the same manner as in the cooling mode.
- step S340 the opening SW of the air mix door 34 is calculated as in the cooling mode.
- step S350 in order to switch the refrigeration cycle apparatus 10 to the refrigerant circuit in the heating / cooling mode, the heating expansion valve 14a is fully opened, the cooling expansion valve 14b is fully closed, and the cooling expansion valve 14c is throttled. To do. Further, the dehumidifying on-off valve 15a is closed, and the heating on-off valve 15b is closed. Further, a control signal or a control voltage is output to each control target device so that the control state determined in steps S310, S330, and S340 is obtained, and the process returns to step S10.
- the compressor 11 in the heating / cooling mode, the compressor 11, the water-refrigerant heat exchanger 12 (and the heating expansion valve 14a), the outdoor heat exchanger 16, the check valve 17, the cooling expansion valve 14c, and the chiller. 19, a vapor compression refrigeration cycle in which the refrigerant circulates in the order of the evaporating pressure adjusting valve 20, the accumulator 21, and the compressor 11.
- the water-refrigerant heat exchanger 12 and the outdoor heat exchanger 16 function as a radiator that radiates the refrigerant discharged from the compressor 11.
- the cooling expansion valve 14c functions as a decompression unit that decompresses the refrigerant.
- a vapor compression refrigeration cycle in which the chiller 19 functions as an evaporator is configured.
- the high-temperature side heat medium can be heated by the water-refrigerant heat exchanger 12, and the low-temperature side heat medium can be cooled by the chiller 19.
- the vehicle interior can be heated by blowing the blown air heated by the heater core 42 into the vehicle interior. Furthermore, the battery 80 can be cooled by causing the low-temperature side heat medium cooled by the chiller 19 to flow into the cooling heat exchange unit 52.
- step S400 the target low-temperature side heat medium temperature TWLO is determined as in the heating / cooling mode.
- step S410 the increase / decrease amount ⁇ IVO of the rotation speed of the compressor 11 is determined as in the heating / cooling mode.
- step S420 the target high temperature side heat medium temperature TWHO of the high temperature side heat medium is determined in the same manner as in the series dehumidifying and heating mode.
- step S430 the change amount ⁇ KPN2 of the opening pattern KPN2 is determined.
- the opening pattern KPN2 is a parameter for determining a combination of the throttle opening of the heating expansion valve 14a and the throttle opening of the cooling expansion valve 14c.
- the opening degree pattern KPN2 increases as the target blowing temperature TAO increases.
- the throttle opening of the heating expansion valve 14a decreases and the throttle opening of the cooling expansion valve 14c increases.
- step S440 the opening SW of the air mix door 34 is calculated as in the cooling mode.
- step S450 in order to switch the refrigeration cycle apparatus 10 to the refrigerant circuit in the heating series cooling mode, the heating expansion valve 14a is set to the throttle state, the cooling expansion valve 14b is fully closed, and the cooling expansion valve 14c is set to the throttle state. And Further, the dehumidifying on-off valve 15a is closed, and the heating on-off valve 15b is closed. Further, a control signal or a control voltage is output to each control target device so that the control state determined in steps S310, S330, and S340 is obtained, and the process returns to step S10.
- the compressor 11 in the heating serial cooling mode, the compressor 11, the water-refrigerant heat exchanger 12, the heating expansion valve 14a, the outdoor heat exchanger 16, the check valve 17, the cooling expansion valve 14c, and the chiller 19
- a vapor compression refrigeration cycle in which the refrigerant circulates in the order of the evaporating pressure adjusting valve 20, the accumulator 21, and the compressor 11 is configured.
- the water-refrigerant heat exchanger 12 functions as a radiator that radiates the refrigerant discharged from the compressor 11, and the heating expansion valve 14a and the cooling expansion valve 14c are provided.
- a vapor compression refrigeration cycle that functions as a decompression unit and in which the chiller 19 functions as an evaporator is configured.
- the high-temperature side heat medium can be heated by the water-refrigerant heat exchanger 12, and the low-temperature side heat medium can be cooled by the chiller 19.
- the vehicle interior can be heated by blowing the blown air heated by the heater core 42 into the vehicle interior. Furthermore, the battery 80 can be cooled by causing the low-temperature side heat medium cooled by the chiller 19 to flow into the cooling heat exchange unit 52.
- the outdoor heat exchanger 16 when the saturation temperature of the refrigerant in the outdoor heat exchanger 16 is higher than the outside air temperature Tam, the outdoor heat exchanger is increased by increasing the opening pattern KPN2 as the target blowing temperature TAO increases.
- coolant in 16 falls, and the difference with external temperature Tam reduces.
- the amount of heat released from the refrigerant in the outdoor heat exchanger 16 can be reduced, and the amount of heat released from the refrigerant in the water-refrigerant heat exchanger 12 can be increased.
- the outdoor heat exchanger 16 when the saturation temperature of the refrigerant in the outdoor heat exchanger 16 is lower than the outdoor air temperature Tam, the outdoor heat exchanger is increased by increasing the opening pattern KPN2 as the target blowing temperature TAO increases. As a result, the temperature of the refrigerant at 16 decreases and the temperature difference from the ambient temperature Tam increases. Thereby, the heat absorption amount of the refrigerant in the outdoor heat exchanger 16 can be increased, and the heat radiation amount of the refrigerant in the water-refrigerant heat exchanger 12 can be increased.
- the amount of heat released from the refrigerant to the high temperature side heat medium in the water-refrigerant heat exchanger 12 can be increased by increasing the opening pattern KPN2 as the target blowing temperature TAO increases. it can. Therefore, in the heating series cooling mode, the heating capacity of the blown air in the heater core 42 can be improved as the target blowing temperature TAO increases.
- the heating serial cooling mode the blown air can be heated with a higher heating capacity than in the heating cooling mode.
- the heating / cooling mode is an operation mode in which the blown air is heated with a heating capacity lower than that of the heating serial cooling mode.
- step S500 the target high temperature side heat medium temperature TWHO of the high temperature side heat medium is determined in the same manner as in the serial dehumidification heating mode so that the blown air can be heated by the heater core 42.
- step S510 an increase / decrease amount ⁇ IVO of the rotational speed of the compressor 11 is determined.
- the increase / decrease amount ⁇ IVO is determined by the feedback control method based on the deviation between the target high temperature side heat medium temperature TWHO and the high temperature side heat medium temperature TWH, as in the parallel dehumidification heating mode.
- the TWH is determined so as to approach the target high temperature side heat medium temperature TWHO.
- step S520 the target superheat degree SHCO of the refrigerant on the outlet side of the refrigerant passage of the chiller 19 is determined.
- a predetermined constant (5 ° C. in the present embodiment) can be adopted as the target superheat degree SHCO.
- step S530 the change amount ⁇ KPN2 of the opening pattern KPN2 is determined.
- the heating parallel cooling mode based on the deviation between the target superheat degree SHCO and the superheat degree SHC of the refrigerant on the outlet side of the refrigerant passage of the chiller 19, it is determined by the feedback control method so that the superheat degree SHC approaches the target superheat degree SHCO.
- step S540 the opening SW of the air mix door 34 is calculated as in the cooling mode.
- step S550 the target low temperature side heat medium temperature TWLO of the low temperature side heat medium is determined as in the cooling cooling mode.
- step S560 it is determined whether or not the first low temperature side heat medium temperature TWL1 detected by the first low temperature side heat medium temperature sensor 67a is higher than the target low temperature side heat medium temperature TWLO.
- step S560 When it is determined in step S560 that the first low temperature side heat medium temperature TWL1 is higher than the target low temperature side heat medium temperature TWLO, the process proceeds to step S580. If it is not determined in step S560 that the first low temperature side heat medium temperature TWL1 is higher than the target low temperature side heat medium temperature TWLO, the process proceeds to step S570. In step S570, the cooling expansion valve 14c is fully closed, and the process proceeds to step S580.
- step S580 in order to switch the refrigeration cycle apparatus 10 to the refrigerant circuit in the heating parallel cooling mode, the heating expansion valve 14a is set in the throttle state, the cooling expansion valve 14b is fully closed, and the cooling expansion valve 14c is set in the throttle state. And Further, the dehumidifying on-off valve 15a is opened, and the heating on-off valve 15b is opened. Further, a control signal or a control voltage is output to each control target device so that the control state determined in steps S510, S530, S540, and S570 is obtained, and the process returns to step S10.
- the compressor 11, the water-refrigerant heat exchanger 12, the heating expansion valve 14a, the outdoor heat exchanger 16, the heating passage 22b, the accumulator 21, and the compressor 11 are sequentially arranged.
- a compression refrigeration cycle is configured.
- the water-refrigerant heat exchanger 12 functions as a radiator that radiates the refrigerant discharged from the compressor 11.
- the expansion valve 14a for heating functions as a pressure reduction part.
- the outdoor heat exchanger 16 functions as an evaporator.
- the cooling expansion valve 14c connected in parallel to the heating expansion valve 14a and the outdoor heat exchanger 16 functions as a pressure reducing unit.
- the refrigerating cycle in which the chiller 19 functions as an evaporator is comprised.
- the high-temperature side heat medium can be heated by the water-refrigerant heat exchanger 12, and the low-temperature side heat medium can be cooled by the chiller 19.
- the vehicle interior can be heated by blowing the blown air heated by the heater core 42 into the vehicle interior. Furthermore, the battery 80 can be cooled by causing the low-temperature side heat medium cooled by the chiller 19 to flow into the cooling heat exchange unit 52.
- the outdoor heat exchanger 16 and the chiller 19 are connected in parallel to the refrigerant flow, and the evaporation pressure adjusting valve 20 is disposed downstream of the refrigerant passage of the chiller 19. ing.
- the refrigerant evaporation temperature in the outdoor heat exchanger 16 can be made lower than the refrigerant evaporation temperature in the refrigerant passage of the chiller 19.
- the heat absorption amount of the refrigerant in the outdoor heat exchanger 16 can be increased, and the heat dissipation amount of the refrigerant in the water-refrigerant heat exchanger 12 can be increased, compared to the heating serial cooling mode.
- the blown air can be reheated with a higher heating capacity than in the heating serial cooling mode.
- Cooling Mode In the cooling mode, the control device 60 executes the control flow of the cooling mode shown in FIG. First, in steps S1000 to S1040, similarly to steps S300 to S340 in the heating / cooling mode, the target low temperature side heat medium temperature TWLO of the low temperature side heat medium, the increase / decrease amount ⁇ IVO of the rotation speed of the compressor 11, the target supercooling degree SCO1, An increase / decrease amount ⁇ EVB of the throttle opening of the cooling expansion valve 14c and an opening SW of the air mix door 34 are determined.
- the target outlet temperature TAO becomes lower than the heating reference temperature ⁇ , so the opening SW of the air mix door 34 approaches 0%.
- the opening degree of the air mix door 34 is determined so that almost the entire flow rate of the blown air after passing through the indoor evaporator 18 passes through the cold air bypass passage 35.
- step S1050 in order to switch the refrigeration cycle apparatus 10 to the refrigerant circuit in the cooling mode, the heating expansion valve 14a is fully opened, the cooling expansion valve 14b is fully closed, and the cooling expansion valve 14c is throttled. . Further, the dehumidifying on-off valve 15a is closed, and the heating on-off valve 15b is closed. Furthermore, a control signal or a control voltage is output to each control target device so that the control state determined in steps S1010, S1030, and S1040 can be obtained, and the process returns to step S10.
- the compressor 11 the water-refrigerant heat exchanger 12 (and the heating expansion valve 14a), the outdoor heat exchanger 16, the check valve 17, the cooling expansion valve 14c, and the chiller 19
- a vapor compression refrigeration cycle in which the refrigerant circulates in the order of the evaporating pressure adjusting valve 20, the accumulator 21, and the compressor 11 is configured.
- the outdoor heat exchanger 16 functions as a radiator that radiates the refrigerant discharged from the compressor 11.
- the cooling expansion valve 14c functions as a pressure reducing unit.
- a vapor compression refrigeration cycle in which the chiller 19 functions as an evaporator is configured.
- the low temperature side heat medium can be cooled by the chiller 19. Therefore, in the vehicle air conditioner 1 in the cooling mode, the battery 80 can be cooled by causing the low-temperature side heat medium cooled by the chiller 19 to flow into the cooling heat exchange unit 52.
- the refrigeration cycle apparatus 10 increases (1) as the target blowing temperature TAO increases.
- the refrigerant circuit is switched in the order of :) cooling mode, (2) series dehumidifying heating mode, and (3) parallel dehumidifying heating mode.
- the temperature adjustment capability such as the cooling capability or the heating capability of the blown air can be adjusted by adjusting the refrigerant discharge capability or the like of the compressor 11.
- the adjustment range of the temperature adjustment capability of the blown air is limited only by adjusting the refrigerant discharge capability and the like of the compressor 11.
- the temperature of the blown air is adjusted by switching the refrigerant circuit in the order of (1) cooling mode, (2) serial dehumidification heating mode, and (3) parallel dehumidification heating mode.
- the ability can be changed sequentially. Accordingly, the temperature of the blown air can be adjusted in a wide range from high temperature to low temperature.
- the amount of heat exchange between the refrigerant and the outside air in the outdoor heat exchanger 16 is continuously adjusted by changing the opening pattern KPN1. Can do.
- the heat exchange amount between the refrigerant and the outside air is the amount of heat released from the refrigerant to the outside air or the amount of heat absorbed by the refrigerant from the outside air.
- the temperature of the blown air can be continuously adjusted over a wide temperature range.
- the refrigeration cycle apparatus 10 while cooling the battery 80, when performing air conditioning of a vehicle interior, the refrigeration cycle apparatus 10 is (8) heating with a raise of the target blowing temperature TAO.
- the refrigerant circuit is switched in the order of cooling mode, (9) heating serial cooling mode, and (10) heating parallel cooling mode.
- the heating capability of blowing air is improved by switching a refrigerant circuit in order of (8) heating cooling mode, (9) heating serial cooling mode, and (10) heating parallel cooling mode. Can be made. Accordingly, the temperature of the blown air can be adjusted in a wide range from high temperature to low temperature.
- the amount of heat exchange between the refrigerant and the outside air in the outdoor heat exchanger 16 is continuously adjusted by changing the opening pattern KPN2. Can do.
- the temperature of the blown air can be continuously adjusted over a wide range of temperatures. That is, according to the refrigeration cycle apparatus 10 of the present embodiment, the temperature of the blown air can be continuously adjusted in a wide range while appropriately adjusting the temperature of the battery 80.
- a refrigerant circuit when adjusting the heating capability of blowing air, a refrigerant circuit is switched in order of (1) cooling mode, (2) serial dehumidification heating mode, and (3) parallel dehumidification heating mode.
- the switching condition and the switching condition for switching the refrigerant circuit in the order of (8) heating cooling mode, (9) heating serial cooling mode, and (10) heating parallel cooling mode can be different conditions.
- the high temperature side cooling reference temperature ⁇ 2 is determined to be higher than the dehumidifying reference temperature ⁇ 1. Furthermore, the low temperature side cooling reference temperature ⁇ 2 is determined to be higher than the cooling reference temperature ⁇ 1.
- the air blown into the heater core 42 constituting the heating unit is cooled by the indoor evaporator 18. Therefore, if the target blowing temperature TAO is the same, the heating air required for the heater core 42 is more required in the operation mode in which the dehumidification heating is performed in the passenger compartment than in the operation mode in which the blowing air is not cooled by the indoor evaporator 18.
- the target blowing temperature TAO is the same, the heating air required for the heater core 42 is more required in the operation mode in which the dehumidification heating is performed in the passenger compartment than in the operation mode in which the blowing air is not cooled by the indoor evaporator 18.
- Ability increases.
- the heating capability of the blown air in the heater core 42 can be promptly improved during the operation mode in which dehumidification heating is performed in the vehicle interior.
- the high temperature side cooling reference temperature ⁇ 2 determines the high temperature side cooling reference temperature ⁇ 2 to a value higher than the dehumidification reference temperature ⁇ 1, it is unnecessary in the operation mode in which the battery 80 is cooled without cooling the blown air in the indoor evaporator 18. (9) The switching from the heating series cooling mode to the (10) heating parallel cooling mode can be suppressed. Similarly, by setting the low temperature side cooling reference temperature ⁇ 2 to a value higher than the cooling reference temperature ⁇ 1, it is unnecessary to shift from the (8) heating cooling mode to the (9) heating series cooling mode. Can be suppressed.
- the evaporation pressure adjusting valve 20 is disposed on the refrigerant flow downstream side of the sixth three-way joint 13f. Therefore, in any operation mode, the refrigerant evaporation temperature in the indoor evaporator 18 and the refrigerant evaporation temperature in the chiller 19 can be maintained at or above the frosting suppression temperature.
- the capacity ratio between the cooling capacity exhibited by the indoor evaporator 18 and the cooling capacity exhibited by the chiller 19. can be adjusted easily.
- the operation mode in which the indoor evaporator 18 and the chiller 19 are connected in parallel to the refrigerant flow corresponds to (5) cooling cooling mode, (6) serial dehumidification heating cooling mode, and (7) parallel dehumidification heating cooling mode. .
- control device 60 controls the operation of the cooling expansion valve 14b and the cooling expansion valve 14c, and sets the flow rate ratio between the refrigerant flow rate flowing into the indoor evaporator 18 and the refrigerant flow rate flowing into the chiller 19. adjust.
- the capacity ratio between the cooling capacity exhibited by the indoor evaporator 18 and the cooling capacity exhibited by the chiller 19. Can be adjusted easily.
- the target low temperature heat medium temperature TWLO is allowed to flow into the chiller 19.
- the refrigerant flow rate can be reduced.
- the temperature of the low-temperature side heat medium flowing into the cooling heat exchange unit 52 can be adjusted to an appropriate temperature for cooling the battery 80.
- the temperature is higher than the frosting suppression temperature.
- the battery can be widely used for cooling the battery maintained at the same time.
- the inlet side of the cooling heat exchange unit 52a is connected to the outlet of the cooling expansion valve 14c.
- the cooling heat exchange part 52a is a so-called direct cooling type cooler that cools the battery 80 by evaporating the refrigerant flowing through the refrigerant passage and exerting an endothermic action. Therefore, in this embodiment, the cooling unit is configured by the cooling heat exchange unit 52a.
- the cooling heat exchange section 52a has a plurality of refrigerant flow paths connected in parallel to each other so that the entire area of the battery 80 can be uniformly cooled.
- the other inflow port side of the sixth three-way joint 13f is connected to the outlet of the cooling heat exchange section 52a.
- a cooling heat exchange section inlet temperature sensor 64g is connected to the input side of the control device 60 of the present embodiment.
- the cooling heat exchange section inlet temperature sensor 64g is a cooling heat exchange section inlet temperature detection section that detects the temperature of the refrigerant flowing into the refrigerant passage of the cooling heat exchange section 52.
- the fifth refrigerant temperature sensor 64e of the present embodiment detects the temperature T5 of the refrigerant that has flowed out of the refrigerant passage of the cooling heat exchange unit 52.
- the second refrigerant pressure sensor 65b of the present embodiment detects the pressure P2 of the refrigerant that has flowed out of the refrigerant passage of the cooling heat exchange unit 52a.
- the temperature T7 detected by the cooling heat exchange section inlet temperature sensor 64g is equal to or lower than the reference inlet side temperature in the operation mode in which the battery 80 needs to be cooled.
- the cooling expansion valve 14c is closed. Thereby, it is suppressed that the battery 80 is unnecessarily cooled and the output of the battery 80 decreases.
- the operation mode in which the battery 80 needs to be cooled is the operation mode in which the cooling expansion valve 14c is in the throttle state.
- the low temperature side heat medium circuit 50 is eliminated and a battery evaporator 55, a battery blower 56, and a battery case 57 are added to the first embodiment. explain.
- the battery evaporator 55 heat-exchanges the refrigerant decompressed by the cooling expansion valve 14c and the cooling air blown from the battery blower 56 to evaporate the refrigerant, It is a cooling heat exchanger that cools the cooling air by exerting an endothermic effect.
- One inlet side of the sixth three-way joint 13f is connected to the refrigerant outlet of the battery evaporator 55.
- the battery blower 56 blows the cooling air cooled by the battery evaporator 55 toward the battery 80.
- the battery blower 56 is an electric blower whose rotational speed (air blowing capacity) is controlled by a control voltage output from the control device 60.
- the battery case 57 accommodates the battery evaporator 55, the battery blower 56, and the battery 80 therein, and forms an air passage that guides the cooling air blown from the battery blower 56 to the battery 80.
- the air passage may be a circulation passage that guides the cooling air blown to the battery 80 to the suction side of the battery blower 56.
- the battery blower 56 blows the cooling air blown by the battery evaporator 55 onto the battery 80, thereby cooling the battery 80. That is, in this embodiment, the battery evaporator 55, the battery blower 56, and the battery case 57 constitute a cooling unit.
- a battery evaporator temperature sensor 64h is connected to the input side of the control device 60 of the present embodiment.
- the battery evaporator temperature sensor 64h is a battery evaporator temperature detector that detects a refrigerant evaporation temperature (battery evaporator temperature) T7 in the battery evaporator 55.
- the heat exchange fin temperature of the battery evaporator 55 is detected.
- the operation of the battery blower 56 is controlled so as to exert a reference air blowing capacity for each predetermined operation mode regardless of the operation mode.
- the temperature T8 detected by the battery evaporator temperature sensor 64h is equal to or lower than the reference battery evaporator temperature in the operation mode in which the battery 80 needs to be cooled.
- the cooling expansion valve 14c is closed. Thereby, it is suppressed that the battery 80 is unnecessarily cooled and the output of the battery 80 decreases.
- the operation mode in which the battery 80 needs to be cooled is the operation mode in which the cooling expansion valve 14c is in the throttle state.
- the indoor condenser 12a is a heating unit that causes heat exchange between the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 11 and the blown air, condenses the refrigerant, and heats the blown air.
- the indoor condenser 12a is disposed in the air conditioning case 31 of the indoor air conditioning unit 30 in the same manner as the heater core 42 described in the first embodiment.
- the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made as follows without departing from the spirit of the present disclosure. Further, the means disclosed in each of the above embodiments may be appropriately combined within a practicable range.
- the indoor condenser 12a described in the fourth embodiment may be adopted as the heating unit of the refrigeration cycle apparatus 10 described in the second and third embodiments.
- the series dehumidifying heating mode In order to continuously adjust the temperature of the blown air in a wide range while appropriately adjusting the temperature of the object to be cooled, at least (2) the series dehumidifying heating mode, (3) the parallel dehumidifying heating mode, (9 It suffices if it can be switched to the heating series cooling mode and (10) the heating parallel cooling mode. Desirably, in addition to the above four operation modes, it is only necessary to be able to switch to the operation modes of (1) cooling mode and (8) heating / cooling mode.
- the high temperature side cooling reference temperature ⁇ 2 is determined to be higher than the dehumidification reference temperature ⁇ 1 .
- the high temperature side cooling reference temperature ⁇ 2 and the dehumidification reference temperature ⁇ 1 are equivalent. It may be.
- the low temperature side cooling reference temperature ⁇ 2 is determined to be higher than the cooling reference temperature ⁇ 1
- the low temperature side cooling reference temperature ⁇ 2 and the cooling reference temperature ⁇ 1 may be equal.
- the air blowing mode described in step S260 may be a stop mode in which not only the compressor 11 but also the air blower 32 is stopped.
- the components of the refrigeration cycle apparatus are not limited to those disclosed in the above embodiment.
- a plurality of cycle components may be integrated so that the above-described effects can be exhibited.
- a four-way joint structure in which the second three-way joint 13b and the fifth three-way joint 13e are integrated may be employed.
- an electric expansion valve that does not have a fully closed function and an on-off valve may be directly connected.
- R1234yf is adopted as the refrigerant
- the refrigerant is not limited to this.
- R134a, R600a, R410A, R404A, R32, R407C, etc. may be adopted.
- a supercritical refrigeration cycle in which carbon dioxide is employed as the refrigerant and the high-pressure side refrigerant pressure is equal to or higher than the critical pressure of the refrigerant may be configured.
- the configuration of the heating unit is not limited to that disclosed in the above embodiment.
- a three-way valve and a high-temperature side radiator similar to the three-way valve 53 and the low-temperature side radiator 54 of the low-temperature side heat medium circuit 50 are added to the high-temperature side heat medium circuit 40 described in the first embodiment, and surplus heat is generated. May be radiated to the outside air.
- the engine coolant may be circulated in the high temperature side heat medium circuit 40.
- the configuration of the cooling unit is not limited to that disclosed in the above embodiment.
- a thermosiphon that causes the chiller 19 of the low-temperature side heat medium circuit 50 described in the first embodiment to function as a condensing unit and the cooling heat exchange unit 52 to function as an evaporating unit may be employed as the cooling unit. According to this, the low temperature side heat medium pump 51 can be abolished.
- the thermosiphon has an evaporation section that evaporates the refrigerant and a condensation section that condenses the refrigerant, and is configured by connecting the evaporation section and the condensation section in a closed loop shape (that is, in an annular shape). Then, heat transport that transports heat together with the refrigerant by causing a specific gravity difference in the refrigerant in the circuit due to a temperature difference between the temperature of the refrigerant in the evaporation unit and the temperature of the refrigerant in the condensing unit, and naturally circulating the refrigerant by the action of gravity. Circuit.
- the object to be cooled that is cooled by the cooling unit is the battery 80
- the object to be cooled is not limited to this.
- An inverter that converts direct current and alternating current, a charger that charges the battery 80 with power, a motor generator that outputs driving power for traveling when supplied with power and generates regenerative power during deceleration, etc.
- An electric device that generates heat during operation may be used.
- the refrigeration cycle apparatus 10 is applied to the vehicle air conditioner 1, but application of the refrigeration cycle apparatus 10 is not limited thereto.
- the present invention may be applied to an air conditioner with a server cooling function that performs indoor air conditioning while appropriately adjusting the temperature of the computer server.
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Abstract
冷凍サイクル装置は、加熱部(40、12a)、暖房用膨張弁(14a)、室外熱交換器(16)、冷房用膨張弁(14b)、室内蒸発器(18)、冷却用膨張弁(14c)、冷却部(50、52、55、56、57)、および冷媒回路切替部(15a、15b)を備える。冷媒回路切替部は、直列除湿暖房モードでは、加熱部、暖房用膨張弁、室外熱交換器、冷房用膨張弁、室内蒸発器の順に冷媒を循環させる。並列除湿暖房モードでは、加熱部、暖房用膨張弁、室外熱交換器の順に冷媒を循環させるとともに、加熱部、冷房用膨張弁、室内蒸発器の順に冷媒を循環させる。また、暖房直列冷却モードでは、加熱部、暖房用膨張弁、室外熱交換器、冷却用膨張弁、冷却部の順に冷媒を循環させる。暖房並列冷却モードでは、加熱部、暖房用膨張弁、室外熱交換器の順に冷媒を循環させるとともに、加熱部、冷却用膨張弁、冷却部の順にも冷媒を循環させる。
Description
本出願は、2018年6月8日に出願された日本特許出願番号2018-110427号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
本開示は、空調装置に適用される冷凍サイクル装置に関する。
従来、特許文献1に、車両用空調装置に適用されて、空調対象空間である車室内へ送風される送風空気の温度を調整する冷凍サイクル装置が開示されている。
特許文献1の冷凍サイクル装置は、冷媒回路を切替可能に構成されている。具体的には、特許文献1の冷凍サイクル装置は、冷房モードの冷媒回路、暖房モードの冷媒回路、除湿暖房モードの冷媒回路等を切替可能に構成されている。冷房モードは、室内蒸発器にて送風空気を冷却する運転モードである。暖房モードは、室内凝縮器にて送風空気を加熱する運転モードである。除湿暖房モードは、室内蒸発器にて冷却されて除湿された送風空気を室内凝縮器にて再加熱する運転モードである。
さらに、除湿暖房モードでは、室外熱交換器と室内蒸発器とを冷媒流れに対して直列的に接続する冷媒回路と、室外熱交換器と室内蒸発器とを冷媒流れに対して並列的に接続する冷媒回路とを切り替える。これにより、特許文献1の冷凍サイクル装置では、車室内の除湿暖房時に、室外熱交換器における冷媒と外気との熱交換量を調整して、送風空気の温度を高温から低温に至る幅広い範囲で連続的に調整できるようにしている。
このように、送風空気の温度を幅広い範囲で連続的に調整できることは、暖房用の熱源が不足しやすい車両用の空調装置に適用した際に、車室内の快適な暖房を実現することができるという点で有効である。暖房用の熱源が不足しやすい車両としては、例えば、電気自動車のように、エンジンの排熱を暖房用の熱源として利用することのできない車両が該当する。
ところで、電気自動車には、走行用の電動モータ等に電力を供給する二次電池(すなわち、バッテリ)が搭載されている。この種のバッテリは、低温になると出力が低下しやすく、高温になると劣化が進行しやすい。このため、バッテリの温度は、バッテリの性能を充分に発揮可能な適切な温度範囲内に維持されている必要がある。
そこで、特許文献1の冷凍サイクル装置を用いて、バッテリの温度を調整することが考えられる。しかしながら、特許文献1の冷凍サイクル装置は、バッテリの温度を調整可能な構成になっていない。さらに、仮に、特許文献1の冷凍サイクル装置の室内蒸発器にて発揮される冷却能力によって、送風空気とともにバッテリを冷却しようとしても、送風空気およびバッテリの双方を適切に冷却することができない。
その理由は、バッテリの温度を適切な温度に調整するために、室内蒸発器における冷媒蒸発温度を変化させると、送風空気の除湿が不充分になってしまうことや、送風空気を不必要に冷却してしまうことがあるからである。従って、特許文献1の冷凍サイクル装置では、送風空気の温度を幅広い範囲で連続的に調整すると同時に、送風空気とは異なる冷却対象物の温度を適切に調整することができない。
本開示は、上記点に鑑み、空調対象空間へ送風される送風空気とは異なる冷却対象物の温度を適切に調整しつつ、送風空気の温度を幅広い範囲で連続的に調整可能な冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本開示の第1の態様の冷凍サイクル装置は、圧縮機と、加熱部と、暖房用膨張弁と、室外熱交換器と、分岐部と、冷房用膨張弁と、室内蒸発器と、冷却用膨張弁と、冷却部と、合流部と、バイパス通路と、暖房用通路と、冷媒回路切替部と、を備える。
圧縮機は、冷媒を圧縮して吐出する。加熱部は、圧縮機から吐出された吐出冷媒を熱源として、空調対象空間へ送風される送風空気を加熱する。暖房用膨張弁は、加熱部から流出した冷媒を減圧させる。室外熱交換器は、暖房用膨張弁から流出した冷媒と外気とを熱交換させる。分岐部は、室外熱交換器から流出した冷媒の流れを分岐する。冷房用膨張弁は、分岐部にて分岐された一方の冷媒を減圧させる。室内蒸発器は、冷房用膨張弁から流出した冷媒を蒸発させて、加熱部にて加熱される前の送風空気を冷却する。冷却用膨張弁は、分岐部にて分岐された他方の冷媒を減圧させる。冷却部は、冷却用膨張弁から流出した冷媒を蒸発させて、冷却対象物を冷却する。合流部は、室内蒸発器から流出した冷媒の流れと冷却部から流出した冷媒の流れとを合流させて、圧縮機の吸入口側へ流出させる。バイパス通路は、加熱部から流出した冷媒を分岐部の上流側へ導く。暖房用通路は、室外熱交換器から流出した冷媒を圧縮機の吸入口側へ導く。冷媒回路切替部は、冷媒回路を切り替える。
冷媒回路切替部は、直列除湿暖房モードでは、圧縮機、加熱部、暖房用膨張弁、室外熱交換器、冷房用膨張弁、室内蒸発器、圧縮機の順に冷媒を循環させる冷媒回路に切り替える。直列除湿暖房モードは、室内蒸発器にて冷却された送風空気を加熱部にて再加熱する運転モードである。
冷媒回路切替部は、並列除湿暖房モードでは、圧縮機、加熱部、暖房用膨張弁、室外熱交換器、暖房用通路、圧縮機の順に冷媒を循環させるとともに、圧縮機、加熱部、バイパス通路、冷房用膨張弁、室内蒸発器、圧縮機の順に冷媒を循環させる冷媒回路に切り替える。並列除湿暖房モードは、室内蒸発器にて冷却された送風空気を加熱部にて直列除湿暖房モードよりも高い加熱能力で再加熱する運転モードである。
冷媒回路切替部は、暖房直列冷却モードでは、圧縮機、加熱部、暖房用膨張弁、室外熱交換器、冷却用膨張弁、冷却部、圧縮機の順に冷媒を循環させる冷媒回路に切り替える。暖房直列冷却モードは、冷却部にて冷却対象物を冷却するとともに、加熱部にて送風空気を加熱する運転モードである。
冷媒回路切替部は、暖房並列冷却モードでは、圧縮機、加熱部、暖房用膨張弁、室外熱交換器、暖房用通路、圧縮機の順に冷媒を循環させるとともに、圧縮機、加熱部、バイパス通路、冷却用膨張弁、冷却部、圧縮機の順に冷媒を循環させる冷媒回路に切り替える。暖房並列冷却モードは、冷却部にて冷却対象物を冷却するとともに、加熱部にて暖房直列冷却モードよりも高い加熱能力で送風空気を加熱する運転モードである。
これによれば、直列除湿暖房モードおよび並列除湿暖房モードでは、室内蒸発器にて冷却されて除湿された送風空気を、加熱部にて所望の温度となるように加熱することができる。つまり、空調対象空間の除湿暖房を行うことができる。この際、室内蒸発器にて送風空気を除湿できる温度となるまで冷却しても、冷却対象物が不必要に冷却されてしまうことがない。
さらに、冷媒回路切替部が、直列除湿暖房モードと並列除湿暖房モードとを切り替えることによって、室外熱交換器における冷媒と外気との熱交換量を調整することができる。これにより、加熱部における送風空気の加熱能力を調整することができる。その結果、加熱部にて送風空気の温度を幅広い範囲で連続的に調整することができる。
また、暖房直列冷却モードおよび暖房並列冷却モードでは、冷却部にて冷却対象物を冷却できるとともに、加熱部にて送風空気を所望の温度となるように加熱することができる。つまり、空調対象空間の暖房を行うことができる。この際、冷却部にて発揮される冷却対象物の冷却能力を変化させても、加熱部へ流入する送風空気の温度を変化させてしまうことがない。
さらに、冷媒回路切替部が、直列冷却モードと並列冷却モードとを切り替えることによって、室外熱交換器における冷媒と外気との熱交換量を調整することができる。これにより、加熱部における送風空気の加熱能力を調整することができるので、加熱部にて送風空気の温度を幅広い範囲で連続的に調整することができる。
すなわち、本開示の第1の態様の冷凍サイクル装置によれば、冷却対象物の温度を適切に調整しつつ、送風空気の温度を幅広い範囲で連続的に調整可能な冷凍サイクル装置を提供することができる。
これに加えて、加熱部における送風空気の加熱能力を調整する際に、直列除湿暖房モードと並列除湿暖房モードとを切り替える条件、および暖房直列冷却モードと暖房並列冷却モードとを切り替える条件を、互いに異なる条件とすることができる。
従って、室内蒸発器にて送風空気を冷却することなく冷却部にて冷却対象物を冷却する際に、不必要に暖房直列冷却モードから暖房並列冷却モードへ切り替えられてしまうことを抑制して、加熱部にて送風空気の温度を適切に調整することができる。
以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各実施形態において先行する実施形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の実施形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
(第1実施形態)
図1~図22を用いて、本開示の第1実施形態を説明する。本実施形態では、本開示に係る冷凍サイクル装置10を、電動モータから走行用の駆動力を得る電気自動車に搭載された車両用空調装置1に適用している。車両用空調装置1は、空調対象空間である車室内の空調を行うだけでなく、バッテリ80の温度を調整する機能を有している。このため、車両用空調装置1は、バッテリ温度調整機能付きの空調装置と呼ぶこともできる。
図1~図22を用いて、本開示の第1実施形態を説明する。本実施形態では、本開示に係る冷凍サイクル装置10を、電動モータから走行用の駆動力を得る電気自動車に搭載された車両用空調装置1に適用している。車両用空調装置1は、空調対象空間である車室内の空調を行うだけでなく、バッテリ80の温度を調整する機能を有している。このため、車両用空調装置1は、バッテリ温度調整機能付きの空調装置と呼ぶこともできる。
バッテリ80は、電動モータ等の車載機器へ供給される電力を蓄える二次電池である。本実施形態のバッテリ80は、リチウムイオン電池である。バッテリ80は、複数の電池セル81を積層配置し、これらの電池セル81を電気的に直列あるいは並列に接続することによって形成された、いわゆる組電池である。
この種のバッテリは、低温になると出力が低下しやすく、高温になると劣化が進行しやすい。このため、バッテリの温度は、バッテリの充放電容量を充分に活用することができる適切な温度範囲内(本実施形態では、15℃以上、かつ、55℃以下)に維持されている必要がある。
そこで、車両用空調装置1では、冷凍サイクル装置10によって生成された冷熱によってバッテリ80を冷却することができるようになっている。従って、本実施形態の冷凍サイクル装置10における送風空気とは異なる冷却対象物は、バッテリ80である。
車両用空調装置1は、図1の全体構成図に示すように、冷凍サイクル装置10、室内空調ユニット30、高温側熱媒体回路40、低温側熱媒体回路50等を備えている。
冷凍サイクル装置10は、車室内の空調を行うために、車室内へ送風される送風空気を冷却する。また、車室内の空調を行うために、高温側熱媒体回路40を循環する高温側熱媒体を加熱する。さらに、冷凍サイクル装置10は、バッテリ80を冷却するために、低温側熱媒体回路50を循環する低温側熱媒体を冷却する。
冷凍サイクル装置10は、車室内の空調を行うために、様々な運転モード用の冷媒回路を切替可能に構成されている。例えば、冷房モードの冷媒回路、除湿暖房モードの冷媒回路、暖房モードの冷媒回路等を切替可能に構成されている。さらに、冷凍サイクル装置10は、空調用の各運転モードにおいて、バッテリ80を冷却する運転モードとバッテリ80の冷却を行わない運転モードとを切り替えることができる。
また、冷凍サイクル装置10では、冷媒としてHFO系冷媒(具体的には、R1234yf)を採用しており、圧縮機11から吐出された吐出冷媒の圧力が冷媒の臨界圧力を超えない蒸気圧縮式の亜臨界冷凍サイクルを構成している。さらに、冷媒には圧縮機11を潤滑するための冷凍機油が混入されている。冷凍機油の一部は、冷媒とともにサイクルを循環している。
冷凍サイクル装置10の構成機器のうち、圧縮機11は、冷凍サイクル装置10において冷媒を吸入し、圧縮して吐出する。圧縮機11は、車室の前方に配置されて電動モータ等が収容される駆動装置室内に配置されている。圧縮機11は、吐出容量が固定された固定容量型の圧縮機構を電動モータにて回転駆動する電動圧縮機である。圧縮機11は、後述する制御装置60から出力される制御信号によって、回転数(すなわち、冷媒吐出能力)が制御される。
圧縮機11の吐出口には、水-冷媒熱交換器12の冷媒通路の入口側が接続されている。水-冷媒熱交換器12は、圧縮機11から吐出された高圧冷媒を流通させる冷媒通路と、高温側熱媒体回路40を循環する高温側熱媒体を流通させる水通路とを有している。そして、水-冷媒熱交換器12は、冷媒通路を流通する高圧冷媒と、水通路を流通する高温側熱媒体とを熱交換させて、高温側熱媒体を加熱する加熱用の熱交換器である。
水-冷媒熱交換器12の冷媒通路の出口には、互いに連通する3つの流入出口を有する第1三方継手13aの流入口側が接続されている。このような三方継手としては、複数の配管を接合して形成されたものや、金属ブロックや樹脂ブロックに複数の冷媒通路を設けることによって形成されたものを採用することができる。
さらに、冷凍サイクル装置10は、後述するように、第2三方継手13b~第6三方継手13fを備えている。これらの第2三方継手13b~第6三方継手13fの基本的構成は、第1三方継手13aと同様である。
第1三方継手13aの一方の流出口には、暖房用膨張弁14aの入口側が接続されている。第1三方継手13aの他方の流出口には、バイパス通路22aを介して、第2三方継手13bの一方の流入口側が接続されている。バイパス通路22aには、除湿用開閉弁15aが配置されている。
除湿用開閉弁15aは、第1三方継手13aの他方の流出口側と第2三方継手13bの一方の流入口側とを接続する冷媒通路を開閉する電磁弁である。さらに、冷凍サイクル装置10は、後述するように、暖房用開閉弁15bを備えている。暖房用開閉弁15bの基本的構成は、除湿用開閉弁15aと同様である。
除湿用開閉弁15aおよび暖房用開閉弁15bは、冷媒通路を開閉することで、各運転モードの冷媒回路を切り替えることができる。従って、除湿用開閉弁15aおよび暖房用開閉弁15bは、サイクルの冷媒回路を切り替える冷媒回路切替部である。除湿用開閉弁15aおよび暖房用開閉弁15bは、制御装置60から出力される制御電圧によって、その作動が制御される。
暖房用膨張弁14aは、少なくとも車室内の暖房を行う運転モード時に、水-冷媒熱交換器12の冷媒通路から流出した高圧冷媒を減圧させるとともに、下流側へ流出させる冷媒の流量(質量流量)を調整する暖房用減圧部である。暖房用膨張弁14aは、絞り開度を変更可能に構成された弁体と、弁体の開度を変化させる電動アクチュエータとを有して構成される電気式の可変絞り機構である。
さらに、冷凍サイクル装置10は、後述するように、冷房用膨張弁14bおよび冷却用膨張弁14cを備えている。冷房用膨張弁14bおよび冷却用膨張弁14cの基本的構成は、暖房用膨張弁14aと同様である。
暖房用膨張弁14a、冷房用膨張弁14bおよび冷却用膨張弁14cは、全開機能および全閉機能を有している。全開機能は、弁開度を全開にすることで流量調整作用および冷媒減圧作用を殆ど発揮することなく単なる冷媒通路とする機能である。全閉機能は、弁開度を全閉にすることで冷媒通路を閉塞する機能である。
そして、全開機能および全閉機能によって、暖房用膨張弁14a、冷房用膨張弁14bおよび冷却用膨張弁14cは、各運転モードの冷媒回路を切り替えることができる。
従って、本実施形態の暖房用膨張弁14a、冷房用膨張弁14bおよび冷却用膨張弁14cは、冷媒回路切替部としての機能も兼ね備えている。暖房用膨張弁14a、冷房用膨張弁14bおよび冷却用膨張弁14cは、制御装置60から出力される制御信号(制御パルス)によって、その作動が制御される。
暖房用膨張弁14aの出口には、室外熱交換器16の冷媒入口側が接続されている。室外熱交換器16は、暖房用膨張弁14aから流出した冷媒と図示しない冷却ファンにより送風された外気とを熱交換させる熱交換器である。室外熱交換器16は、駆動装置室内の前方側に配置されている。このため、車両走行時には、室外熱交換器16に走行風を当てることができる。
室外熱交換器16の冷媒出口には、第3三方継手13cの流入口側が接続されている。第3三方継手13cの一方の流出口には、暖房用通路22bを介して、第4三方継手13dの一方の流入口側が接続されている。暖房用通路22bには、冷媒通路を開閉する暖房用開閉弁15bが配置されている。
第3三方継手13cの他方の流出口には、第2三方継手13bの他方の流入口側が接続されている。第3三方継手13cの他方の流出口側と第2三方継手13bの他方の流入口側とを接続する冷媒通路には、逆止弁17が配置されている。逆止弁17は、第3三方継手13c側から第2三方継手13b側へ冷媒が流れることを許容し、第2三方継手13b側から第3三方継手13c側へ冷媒が流れることを禁止する。
第2三方継手13bの流出口には、第5三方継手13eの流入口側が接続されている。第5三方継手13eの一方の流出口には、冷房用膨張弁14bの入口側が接続されている。第5三方継手13eの他方の流出口には、冷却用膨張弁14cの入口側が接続されている。
冷房用膨張弁14bは、少なくとも車室内の冷房を行う運転モード時に、室外熱交換器16から流出した冷媒を減圧させるとともに、下流側へ流出させる冷媒の流量を調整する冷房用減圧部である。
冷房用膨張弁14bの出口には、室内蒸発器18の冷媒入口側が接続されている。室内蒸発器18は、後述する室内空調ユニット30の空調ケース31内に配置されている。室内蒸発器18は、冷房用膨張弁14bにて減圧された低圧冷媒と送風機32から送風された送風空気とを熱交換させて低圧冷媒を蒸発させ、低圧冷媒に吸熱作用を発揮させることによって送風空気を冷却する冷却用熱交換器である。室内蒸発器18の冷媒出口には、第6三方継手13fの一方の流入口側が接続されている。
冷却用膨張弁14cは、少なくともバッテリ80の冷却を行う運転モード時に、室外熱交換器16から流出した冷媒を減圧させるとともに、下流側へ流出させる冷媒の流量を調整する冷却用減圧部である。
冷却用膨張弁14cの出口には、チラー19の冷媒通路の入口側が接続されている。チラー19は、冷却用膨張弁14cにて減圧された低圧冷媒を流通させる冷媒通路と、低温側熱媒体回路50を循環する低温側熱媒体を流通させる水通路とを有している。そして、チラー19は、冷媒通路を流通する低圧冷媒と、水通路を流通する低温側熱媒体とを熱交換させて、低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる蒸発部である。チラー19の冷媒通路の出口には、第6三方継手13fの他方の流入口側が接続されている。
第6三方継手13fの流出口には、蒸発圧力調整弁20の入口側が接続されている。蒸発圧力調整弁20は、室内蒸発器18の着霜を抑制するために、室内蒸発器18における冷媒蒸発圧力を、予め定めた基準圧力以上に維持する。蒸発圧力調整弁20は、室内蒸発器18の出口側冷媒の圧力の上昇に伴って、弁開度を増加させる機械式の可変絞り機構で構成されている。
これにより、蒸発圧力調整弁20は、室内蒸発器18における冷媒蒸発温度を、室内蒸発器18の着霜を抑制可能な着霜抑制温度(本実施形態では、1℃)以上に維持している。さらに、本実施形態の蒸発圧力調整弁20は、合流部である第6三方継手13fよりも冷媒流れ下流側に配置されている。このため、蒸発圧力調整弁20は、チラー19における冷媒蒸発温度についても、着霜抑制温度以上に維持している。
蒸発圧力調整弁20の出口には、第4三方継手13dの他方の流入口側が接続されている。第4三方継手13dの流出口には、アキュムレータ21の入口側が接続されている。アキュムレータ21は、内部に流入した冷媒の気液を分離して、サイクル内の余剰液相冷媒を蓄える気液分離器である。アキュムレータ21の気相冷媒出口には、圧縮機11の吸入口側が接続されている。
以上の説明から明らかなように、本実施形態の第5三方継手13eは、室外熱交換器16から流出した冷媒の流れを分岐する分岐部として機能する。また、第6三方継手13fは、室内蒸発器18から流出した冷媒の流れとチラー19から流出した冷媒の流れとを合流させて、圧縮機11の吸入側へ流出させる合流部である。
そして、室内蒸発器18およびチラー19は、冷媒流れに対して互いに並列的に接続されている。さらに、バイパス通路22aは、水-冷媒熱交換器12の冷媒通路から流出した冷媒を、分岐部の上流側へ導いている。暖房用通路22bは、室外熱交換器16から流出した冷媒を、圧縮機11の吸入口側へ導いている。
次に、高温側熱媒体回路40について説明する。高温側熱媒体回路40は、高温側熱媒体を循環させる熱媒体循環回路である。高温側熱媒体としては、エチレングリコール、ジメチルポリシロキサン、あるいはナノ流体等を含む溶液、不凍液等を採用することができる。高温側熱媒体回路40には、水-冷媒熱交換器12の水通路、高温側熱媒体ポンプ41、ヒータコア42等が配置されている。
高温側熱媒体ポンプ41は、高温側熱媒体を水-冷媒熱交換器12の水通路の入口側へ圧送する水ポンプである。高温側熱媒体ポンプ41は、制御装置60から出力される制御電圧によって、回転数(すなわち、圧送能力)が制御される電動ポンプである。
水-冷媒熱交換器12の水通路の出口には、ヒータコア42の熱媒体入口側が接続されている。ヒータコア42は、水-冷媒熱交換器12にて加熱された高温側熱媒体と室内蒸発器18を通過した送風空気とを熱交換させて、送風空気を加熱する熱交換器である。ヒータコア42は、室内空調ユニット30の空調ケース31内に配置されている。ヒータコア42の熱媒体出口には、高温側熱媒体ポンプ41の吸入口側が接続されている。
従って、高温側熱媒体回路40では、高温側熱媒体ポンプ41が、ヒータコア42へ流入する高温側熱媒体の流量を調整することによって、ヒータコア42における高温側熱媒体の送風空気への放熱量を調整することができる。すなわち、高温側熱媒体回路40では、高温側熱媒体ポンプ41が、ヒータコア42へ流入する高温側熱媒体の流量を調整することによって、ヒータコア42における送風空気の加熱量を調整することができる。
つまり、本実施形態では、水-冷媒熱交換器12および高温側熱媒体回路40の各構成機器によって、圧縮機11から吐出された冷媒を熱源として、送風空気を加熱する加熱部が構成されている。
次に、低温側熱媒体回路50について説明する。低温側熱媒体回路50は、低温側熱媒体を循環させる熱媒体循環回路である。低温側熱媒体としては、高温側熱媒体と同様の流体を採用することができる。低温側熱媒体回路50には、チラー19の水通路、低温側熱媒体ポンプ51、冷却用熱交換部52、三方弁53、低温側ラジエータ54等が配置されている。
低温側熱媒体ポンプ51は、低温側熱媒体をチラー19の水通路の入口側へ圧送する水ポンプである。低温側熱媒体ポンプ51の基本的構成は、高温側熱媒体ポンプ41と同様である。
チラー19の水通路の出口には、冷却用熱交換部52の入口側が接続されている。冷却用熱交換部52は、バッテリ80を形成する複数の電池セル81に接触するように配置された金属製の複数の熱媒体流路を有している。そして、熱媒体流路を流通する低温側熱媒体と電池セル81とを熱交換させることによって、バッテリ80を冷却する熱交換部である。
このような冷却用熱交換部52は、積層配置された電池セル81同士の間に熱媒体流路を配置することによって形成すればよい。また、冷却用熱交換部52は、バッテリ80に一体的に形成されていてもよい。例えば、積層配置された電池セル81を収容する専用ケースに熱媒体流路を設けることによって、バッテリ80に一体的に形成されていてもよい。
冷却用熱交換部52の出口には、三方弁53の流入口側が接続されている。三方弁53は、1つの流入口と、2つの流出口とを有し、2つの流出口の通路面積比を連続的に調整可能な電気式の三方流量調整弁である。三方弁53は、制御装置60から出力される制御信号によって、その作動が制御される。
三方弁53の一方の流出口には、低温側ラジエータ54の熱媒体入口側が接続されている。三方弁53の他方の流出口には、低温側熱媒体ポンプ51の吸入口側が接続されている。従って、三方弁53は、低温側熱媒体回路50において、冷却用熱交換部52から流出した低温側熱媒体のうち、低温側ラジエータ54へ流入させる低温側熱媒体の流量を連続的に調整する機能を果たしている。
低温側ラジエータ54は、冷却用熱交換部52から流出した低温側熱媒体と図示しない外気ファンにより送風された外気とを熱交換させて、低温側熱媒体の有する熱を外気に放熱させる熱交換器である。
低温側ラジエータ54は、駆動装置室内の前方側に配置されている。このため、車両走行時には、低温側ラジエータ54に走行風を当てることができる。従って、低温側ラジエータ54は、室外熱交換器16等と一体的に形成されていてもよい。低温側ラジエータ54の熱媒体出口には、低温側熱媒体ポンプ51の吸入口側が接続されている。
従って、低温側熱媒体回路50では、低温側熱媒体ポンプ51が、冷却用熱交換部52へ流入する低温側熱媒体の流量を調整することによって、冷却用熱交換部52における低温側熱媒体がバッテリ80から奪う吸熱量を調整することができる。つまり、本実施形態では、チラー19および低温側熱媒体回路50の各構成機器によって、冷却用膨張弁14cから流出した冷媒を蒸発させて、バッテリ80を冷却する冷却部が構成されている。
次に、室内空調ユニット30について説明する。室内空調ユニット30は、冷凍サイクル装置10によって温度調整された送風空気を車室内へ吹き出すためのものである。室内空調ユニット30は、車室内最前部の計器盤(インストルメントパネル)の内側に配置されている。
室内空調ユニット30は、図1に示すように、その外殻を形成する空調ケース31内に形成された空気通路内に送風機32、室内蒸発器18、ヒータコア42等を収容したものである。
空調ケース31は、車室内に送風される送風空気の空気通路を形成している。空調ケース31は、ある程度の弾性を有し、強度的にも優れた樹脂(例えば、ポリプロピレン)にて成形されている。
空調ケース31の送風空気流れ最上流側には、内外気切替装置33が配置されている。内外気切替装置33は、空調ケース31内へ内気(車室内空気)と外気(車室外空気)とを切替導入する。
内外気切替装置33は、空調ケース31内へ内気を導入させる内気導入口および外気を導入させる外気導入口の開口面積を、内外気切替ドアによって連続的に調整して、内気の導入風量と外気の導入風量との導入割合を変化させるものである。内外気切替ドアは、内外気切替ドア用の電動アクチュエータによって駆動される。電動アクチュエータは、制御装置60から出力される制御信号によって、その作動が制御される。
内外気切替装置33の送風空気流れ下流側には、送風機32が配置されている。送風機32は、内外気切替装置33を介して吸入した空気を車室内へ向けて送風する。送風機32は、遠心多翼ファンを電動モータにて駆動する電動送風機である。送風機32は、制御装置60から出力される制御電圧によって、回転数(すなわち、送風能力)が制御される。
送風機32の送風空気流れ下流側には、室内蒸発器18、ヒータコア42が、送風空気流れに対して、この順に配置されている。つまり、室内蒸発器18は、ヒータコア42よりも、送風空気流れ上流側に配置されている。
空調ケース31内には、室内蒸発器18通過後の送風空気を、ヒータコア42を迂回して流す冷風バイパス通路35が設けられている。空調ケース31内の室内蒸発器18の送風空気流れ下流側であって、かつ、ヒータコア42の送風空気流れ上流側には、エアミックスドア34が配置されている。
エアミックスドア34は、室内蒸発器18通過後の送風空気のうち、ヒータコア42側を通過する送風空気の風量と冷風バイパス通路35を通過させる送風空気の風量との風量割合を調整する風量割合調整部である。エアミックスドア34は、エアミックスドア用の電動アクチュエータによって駆動される。電動アクチュエータは、制御装置60から出力される制御信号によって、その作動が制御される。
空調ケース31内のヒータコア42および冷風バイパス通路35の送風空気流れ下流側には、混合空間が配置されている。混合空間は、ヒータコア42にて加熱された送風空気と冷風バイパス通路35を通過して加熱されていない送風空気とを混合させる空間である。
さらに、空調ケース31の送風空気流れ下流部には、混合空間にて混合された送風空気(すなわち、空調風)を、空調対象空間である車室内へ吹き出すための開口穴が配置されている。
開口穴としては、フェイス開口穴、フット開口穴、およびデフロスタ開口穴(いずれも図示せず)が設けられている。フェイス開口穴は、車室内の乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すための開口穴である。フット開口穴は、乗員の足元に向けて空調風を吹き出すための開口穴である。デフロスタ開口穴は、車両前面窓ガラス内側面に向けて空調風を吹き出すための開口穴である。
これらのフェイス開口穴、フット開口穴、およびデフロスタ開口穴は、それぞれ空気通路を形成するダクトを介して、車室内に設けられたフェイス吹出口、フット吹出口およびデフロスタ吹出口(いずれも図示せず)に接続されている。
従って、エアミックスドア34が、ヒータコア42を通過させる風量と冷風バイパス通路35を通過させる風量との風量割合を調整することによって、混合空間にて混合される空調風の温度が調整される。そして、各吹出口から車室内へ吹き出される送風空気(空調風)の温度が調整される。
また、フェイス開口穴、フット開口穴、およびデフロスタ開口穴の送風空気流れ上流側には、それぞれ、フェイスドア、フットドア、およびデフロスタドア(いずれも図示せず)が配置されている。フェイスドアは、フェイス開口穴の開口面積を調整する。フットドアは、フット開口穴の開口面積を調整する。デフロスタドアは、フロスタ開口穴の開口面積を調整する。
これらのフェイスドア、フットドア、デフロスタドアは、吹出口モードを切り替える吹出口モード切替装置を構成する。これらのドアは、リンク機構等を介して、吹出口モードドア駆動用の電動アクチュエータに連結されて連動して回転操作される。電動アクチュエータも、制御装置60から出力される制御信号によって、その作動が制御される。
吹出口モード切替装置によって切り替えられる吹出口モードとしては、具体的に、フェイスモード、バイレベルモード、フットモード等がある。
フェイスモードは、フェイス吹出口を全開としてフェイス吹出口から車室内乗員の上半身に向けて空気を吹き出す吹出口モードである。バイレベルモードは、フェイス吹出口とフット吹出口の両方を開口して車室内乗員の上半身と足元に向けて空気を吹き出す吹出口モードである。フットモードは、フット吹出口を全開とするとともにデフロスタ吹出口を小開度だけ開口して、フット吹出口から主に空気を吹き出す吹出口モードである。
さらに、乗員が操作パネル70に設けられた吹出モード切替スイッチをマニュアル操作することによって、デフロスタモードに切り替えることもできる。デフロスタモードは、デフロスタ吹出口を全開としてデフロスタ吹出口からフロント窓ガラス内面に空気を吹き出す吹出口モードである。
次に、本実施形態の電気制御部の概要について説明する。制御装置60は、CPU、ROMおよびRAM等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されている。そして、そのROM内に記憶された空調制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、その出力側に接続された各種制御対象機器11、14a~14c、15a、15b、32、41、51、53等の作動を制御する。
また、制御装置60の入力側には、図2のブロック図に示すように、内気温センサ61、外気温センサ62、日射センサ63、第1冷媒温度センサ64a~第5冷媒温度センサ64e、蒸発器温度センサ64f、第1冷媒圧力センサ65a、第2冷媒圧力センサ65b、高温側熱媒体温度センサ66a、第1低温側熱媒体温度センサ67a、第2低温側熱媒体温度センサ67b、バッテリ温度センサ68、空調風温度センサ69等が接続されている。そして、制御装置60には、これらのセンサ群の検出信号が入力される。
内気温センサ61は、車室内温度(内気温)Trを検出する内気温検出部である。外気温センサ62は、車室外温度(外気温)Tamを検出する外気温検出部である。日射センサ63は、車室内へ照射される日射量Tsを検出する日射量検出部である。
第1冷媒温度センサ64aは、圧縮機11から吐出された冷媒の温度T1を検出する吐出冷媒温度検出部である。第2冷媒温度センサ64bは、水-冷媒熱交換器12の冷媒通路から流出した冷媒の温度T2を検出する第2冷媒温度検出部である。第3冷媒温度センサ64cは、室外熱交換器16から流出した冷媒の温度T3を検出する第3冷媒温度検出部である。
第4冷媒温度センサ64dは、室内蒸発器18から流出した冷媒の温度T4を検出する第4冷媒温度検出部である。第5冷媒温度センサ64eは、チラー19の冷媒通路から流出した冷媒の温度T5を検出する第5冷媒温度検出部である。
蒸発器温度センサ64fは、室内蒸発器18における冷媒蒸発温度(蒸発器温度)Tefinを検出する蒸発器温度検出部である。本実施形態の蒸発器温度センサ64fでは、具体的に、室内蒸発器18の熱交換フィン温度を検出している。
第1冷媒圧力センサ65aは、水-冷媒熱交換器12の冷媒通路から流出した冷媒の圧力P1を検出する第1冷媒圧力検出部である。第2冷媒圧力センサ65bは、チラー19の冷媒通路から流出した冷媒の圧力P2を検出する第2冷媒圧力検出部である。
高温側熱媒体温度センサ66aは、水-冷媒熱交換器12の水通路から流出した高温側熱媒体の温度である高温側熱媒体温度TWHを検出する高温側熱媒体温度検出部である。
第1低温側熱媒体温度センサ67aは、チラー19の水通路から流出した低温側熱媒体の温度である第1低温側熱媒体温度TWL1を検出する第1低温側熱媒体温度検出部である。第2低温側熱媒体温度センサ67bは、冷却用熱交換部52から流出した低温側熱媒体の温度である第2低温側熱媒体温度TWL2を検出する第2低温側熱媒体温度検出部である。
バッテリ温度センサ68は、バッテリ温度TB(すなわち、バッテリ80の温度)を検出するバッテリ温度検出部である。本実施形態のバッテリ温度センサ68は、複数の温度センサを有し、バッテリ80の複数の箇所の温度を検出している。このため、制御装置60では、バッテリ80の各部の温度差を検出することもできる。さらに、バッテリ温度TBとしては、複数の温度センサの検出値の平均値を採用している。
空調風温度センサ69は、混合空間から車室内へ送風される送風空気温度TAVを検出する空調風温度検出部である。
さらに、制御装置60の入力側には、図2に示すように、車室内前部の計器盤付近に配置された操作パネル70が接続されている。制御装置60には、操作パネル70に設けられた各種操作スイッチからの操作信号が入力される。
操作パネル70に設けられた各種操作スイッチとしては、具体的に、オートスイッチ、エアコンスイッチ、風量設定スイッチ、温度設定スイッチ、吹出モード切替スイッチ等がある。
オートスイッチは、車両用空調装置の自動制御運転を設定あるいは解除する操作部である。エアコンスイッチは、室内蒸発器18で送風空気の冷却を行うことを要求する操作部である。風量設定スイッチは、送風機32の風量をマニュアル設定する操作部である。温度設定スイッチは、車室内の目標温度Tsetを設定する操作部である。吹出モード切替スイッチは、吹出モードをマニュアル設定する操作部である。
なお、本実施形態の制御装置60は、その出力側に接続された各種制御対象機器を制御する制御部が一体に構成されたものである。そして、制御装置60のうち、それぞれの制御対象機器の作動を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)が、それぞれの制御対象機器の作動を制御する制御部を構成している。
例えば、制御装置60のうち、圧縮機11の冷媒吐出能力(具体的には、圧縮機11の回転数)を制御する構成は、圧縮機制御部60aを構成している。また、暖房用膨張弁14a、冷房用膨張弁14bおよび冷却用膨張弁14cの作動を制御する構成は、膨張弁制御部60bを構成している。除湿用開閉弁15aおよび暖房用開閉弁15bの作動を制御する構成は、冷媒回路切替制御部60cを構成している。
さらに、高温側熱媒体ポンプ41の高温側熱媒体の圧送能力を制御する構成は、高温側熱媒体ポンプ制御部60dを構成している。低温側熱媒体ポンプ51の低温側熱媒体の圧送能力を制御する構成は、低温側熱媒体ポンプ制御部60eを構成している。
次に、上記構成における本実施形態の作動について説明する。前述の如く、本実施形態の車両用空調装置1は、車室内の空調を行うだけでなく、バッテリ80の温度を調整する機能を有している。このため、冷凍サイクル装置10では、冷媒回路を切り替えて、以下の11種類の運転モードでの運転を行うことができる。
(1)冷房モード:冷房モードは、バッテリ80の冷却を行うことなく、送風空気を冷却して車室内へ吹き出すことによって車室内の冷房を行う運転モードである。
(2)直列除湿暖房モード:直列除湿暖房モードは、バッテリ80の冷却を行うことなく、冷却されて除湿された送風空気を再加熱して車室内へ吹き出すことによって車室内の除湿暖房を行う運転モードである。
(3)並列除湿暖房モード:並列除湿暖房モードは、バッテリ80の冷却を行うことなく、冷却されて除湿された送風空気を直列除湿暖房モードよりも高い加熱能力で再加熱して車室内へ吹き出すことによって車室内の除湿暖房を行う運転モードである。
(4)暖房モード:暖房モードは、バッテリ80の冷却を行うことなく、送風空気を加熱して車室内へ吹き出すことによって車室内の暖房を行う運転モードである。
(5)冷房冷却モード:冷房冷却モードは、バッテリ80の冷却を行うとともに、送風空気を冷却して車室内へ吹き出すことによって車室内の冷房を行う運転モードである。
(6)直列除湿暖房冷却モード:直列除湿暖房冷却モードは、バッテリ80の冷却を行うとともに、冷却されて除湿された送風空気を再加熱して車室内へ吹き出すことによって車室内の除湿暖房を行う運転モードである。
(7)並列除湿暖房冷却モード:並列除湿暖房冷却モードは、バッテリ80の冷却を行うとともに、冷却されて除湿された送風空気を直列除湿暖房冷却モードよりも高い加熱能力で再加熱して車室内へ吹き出すことによって車室内の除湿暖房を行う運転モードである。
(8)暖房冷却モード:暖房冷却モードは、バッテリ80の冷却を行うとともに、送風空気を加熱して車室内へ吹き出すことによって車室内の暖房を行う運転モードである。
(9)暖房直列冷却モード:暖房直列冷却モードは、バッテリ80の冷却を行うとともに、送風空気を暖房冷却モードよりも高い加熱能力で加熱して車室内へ吹き出すことによって車室内の暖房を行う運転モードである。
(10)暖房並列冷却モード:暖房並列冷却モードは、バッテリ80の冷却を行うとともに、送風空気を暖房直列冷却モードよりも高い加熱能力で加熱して車室内へ吹き出すことによって車室内の暖房を行う運転モードである。
(11)冷却モード:車室内の空調を行うことなく、バッテリ80の冷却を行う運転モードである。
これらの運転モードの切り替えは、空調制御プログラムが実行されることによって行われる。空調制御プログラムは、乗員の操作によって操作パネル70のオートスイッチが投入(ON)されて、車室内の自動制御が設定された際に実行される。図3~図22を用いて、空調制御プログラムについて説明する。また、図3等のフローチャートに示す各制御ステップは、制御装置60が有する機能実現部である。
まず、図3のステップS10では、上述したセンサ群の検出信号、および操作パネル70の操作信号を読み込む。続くステップS20では、ステップS10にて読み込んだ検出信号および操作信号に基づいて、車室内へ送風される送風空気の目標温度である目標吹出温度TAOを決定する。従って、ステップS20は、目標吹出温度決定部である。
具体的には、目標吹出温度TAOは、以下数式F1によって算出される。
TAO=Kset×Tset-Kr×Tr-Kam×Tam-Ks×Ts+C…(F1)
なお、Tsetは温度設定スイッチによって設定された車室内設定温度である。Trは内気センサによって検出された車室内温度である。Tamは外気センサによって検出された車室外温度である。Tsは日射センサによって検出された日射量である。Kset、Kr、Kam、Ksは制御ゲインであり、Cは補正用の定数である。
TAO=Kset×Tset-Kr×Tr-Kam×Tam-Ks×Ts+C…(F1)
なお、Tsetは温度設定スイッチによって設定された車室内設定温度である。Trは内気センサによって検出された車室内温度である。Tamは外気センサによって検出された車室外温度である。Tsは日射センサによって検出された日射量である。Kset、Kr、Kam、Ksは制御ゲインであり、Cは補正用の定数である。
次に、ステップS30では、エアコンスイッチがON(投入)されているか否かが判定される。エアコンスイッチがONされていることは、乗員が車室内の冷房あるいは除湿を要求していることを意味している。換言すると、エアコンスイッチがONされていることは、室内蒸発器18にて送風空気を冷却することが要求されていることを意味している。
ステップS30にて、エアコンスイッチがONされていると判定された場合は、ステップS40へ進む。ステップS30にて、エアコンスイッチがONされていないと判定された場合は、ステップS160へ進む。
ステップS40では、外気温Tamが予め定めた基準外気温KA(本実施形態では、0℃)以上であるか否かが判定される。基準外気温KAは、室内蒸発器18にて送風空気を冷却することが、空調対象空間の冷房あるいは除湿を行うために有効となるように設定されている。
より詳細には、本実施形態では、室内蒸発器18の着霜を抑制するために、蒸発圧力調整弁20によって室内蒸発器18における冷媒蒸発温度を着霜抑制温度(本実施形態では、1℃)以上に維持している。このため、室内蒸発器18では、送風空気を着霜抑制温度より低い温度に冷却することができない。
つまり、室内蒸発器18へ流入する送風空気の温度が着霜抑制温度の温度よりも低くなっている際には、室内蒸発器18にて送風空気を冷却することは有効ではない。そこで、基準外気温KAを着霜抑制温度より低い値に設定し、外気温Tamが基準外気温KAより低くなっている際には、室内蒸発器18にて送風空気を冷却しないようにしている。
ステップS40にて、外気温Tamが基準外気温KA以上であると判定された場合は、ステップS50へ進む。ステップS40にて、外気温Tamが基準外気温KA以上ではないと判定された場合は、ステップS160へ進む。
ステップS50では、目標吹出温度TAOが冷房用基準温度α1以下であるか否かが判定される。冷房用基準温度α1は、外気温Tamに基づいて、予め制御装置60に記憶された制御マップを参照して決定される。本実施形態では、図5に示すように、外気温Tamの低下に伴って、冷房用基準温度α1が低い値となるように決定される。
ステップS50にて、目標吹出温度TAOが冷房用基準温度α1以下であると判定された場合は、ステップS60へ進む。ステップS50にて、目標吹出温度TAOが冷房用基準温度α1以下ではないと判定された場合は、ステップS90へ進む。
ステップS60では、バッテリ80の冷却が必要であるか否かが判定される。具体的には、本実施形態では、バッテリ温度センサ68によって検出されたバッテリ温度TBが予め定めた基準冷却温度KTB(本実施形態では、35℃)以上となっている際に、バッテリ80の冷却が必要であると判定する。また、バッテリ温度TBが基準冷却温度KTBより低くなっている際に、バッテリ80の冷却は必要でないと判定する。
ステップS60にて、バッテリ80の冷却が必要であると判定された場合は、ステップS70へ進み、運転モードとして(5)冷房冷却モードが選択される。ステップS60にて、バッテリ80の冷却が必要でないと判定された場合は、ステップS80へ進み、運転モードとして(1)冷房モードが選択される。
ステップS90では、目標吹出温度TAOが除湿用基準温度β1以下であるか否かが判定される。除湿用基準温度β1は、外気温Tamに基づいて、予め制御装置60に記憶された制御マップを参照して決定される。
本実施形態では、図5に示すように、冷房用基準温度α1と同様に、外気温Tamの低下に伴って、除湿用基準温度β1が低い値となるように決定される。さらに、除湿用基準温度β1は、冷房用基準温度α1よりも高い値に決定される。
ステップS90にて、目標吹出温度TAOが除湿用基準温度β1以下であると判定された場合は、ステップS100へ進む。ステップS90にて、目標吹出温度TAOが除湿用基準温度β1以下ではないと判定された場合は、ステップS130へ進む。
ステップS100では、ステップS60と同様に、バッテリ80の冷却が必要であるか否かが判定される。
ステップS100にて、バッテリ80の冷却が必要であると判定された場合は、ステップS110へ進み、冷凍サイクル装置10の運転モードとして(6)直列除湿暖房冷却モードが選択される。ステップS100にて、バッテリ80の冷却が必要でないと判定された場合は、ステップS120へ進み、運転モードとして(2)直列除湿暖房モードが選択される。
ステップS130では、ステップS60と同様に、バッテリ80の冷却が必要であるか否かが判定される。
ステップS130にて、バッテリ80の冷却が必要であると判定された場合は、ステップS140へ進み、冷凍サイクル装置10の運転モードとして(7)並列除湿暖房冷却モードが選択される。ステップS100にて、バッテリ80の冷却が必要でないと判定された場合は、ステップS150へ進み、運転モードとして(3)並列除湿暖房モードが選択される。
続いて、ステップS30あるいはステップS40からステップS160へ進んだ場合について説明する。ステップS30あるいはステップS40からステップS160へ進んだ場合は、室内蒸発器18にて送風空気を冷却することが有効ではないと判定された場合である。ステップS160では、図4に示すように、目標吹出温度TAOが暖房用基準温度γ以上であるか否かが判定される。
暖房用基準温度γは、外気温Tamに基づいて、予め制御装置60に記憶された制御マップを参照して決定される。本実施形態では、図6に示すように、外気温Tamの低下に伴って、暖房用基準温度γが低い値となるように決定される。暖房用基準温度γは、ヒータコア42にて送風空気を加熱することが、空調対象空間の暖房を行うために有効となるように設定されている。
ステップS160にて、目標吹出温度TAOが暖房用基準温度γ以上であると判定された場合は、ヒータコア42にて送風空気を加熱する必要がある場合であり、ステップS170へ進む。ステップS160にて、目標吹出温度TAOが暖房用基準温度γ以上ではないと判定された場合は、ヒータコア42にて送風空気を加熱する必要がない場合であり、ステップS240へ進む。
ステップS170では、ステップS60と同様に、バッテリ80の冷却が必要であるか否かが判定される。
ステップS170にて、バッテリ80の冷却が必要であると判定された場合は、ステップS180へ進む。ステップS170にて、バッテリ80の冷却が必要でないと判定された場合は、ステップS230へ進み、運転モードとして(4)暖房モードが選択される。
ここで、ステップS170にて、バッテリ80の冷却が必要であると判定されてステップS180へ進んだ場合は、車室内の暖房とバッテリ80の冷却との双方を行う必要がある。このため、冷凍サイクル装置10では、水-冷媒熱交換器12にて冷媒が高温側熱媒体へ放熱する放熱量と、チラー19にて冷媒が低温側熱媒体から吸熱する吸熱量とを適切に調整する必要がある。
そこで、本実施形態の冷凍サイクル装置10では、車室内の暖房とバッテリ80の冷却との双方を行う必要がある場合には、図4のステップS180~S220に示すように、運転モードを切り替える。具体的には、(8)暖房冷却モード、(9)暖房直列冷却モード、(10)暖房並列冷却モードの3つの運転モードを切り替える。
まず、ステップS180では、目標吹出温度TAOが低温側冷却基準温度α2以下であるか否かが判定される。低温側冷却基準温度α2は、外気温Tamに基づいて、予め制御装置60に記憶された制御マップを参照して決定される。
本実施形態では、図7に示すように、外気温Tamの低下に伴って、低温側冷却基準温度α2が低い値となるように決定される。さらに、同一の外気温Tamでは、低温側冷却基準温度α2は、冷房用基準温度α1よりも高い値に決定される。
ステップS180にて、目標吹出温度TAOが低温側冷却基準温度α2以下であると判定された場合は、ステップS190へ進み、運転モードとして(8)暖房冷却モードが選択される。ステップS180にて、目標吹出温度TAOが低温側冷却基準温度α2以下ではないと判定された場合は、ステップS200へ進む。
ステップS200では、目標吹出温度TAOが高温側冷却基準温度β2以下であるか否かが判定される。高温側冷却基準温度β2は、外気温Tamに基づいて、予め制御装置60に記憶された制御マップを参照して決定される。
本実施形態では、図7に示すように、低温側冷却基準温度α2と同様に、外気温Tamの低下に伴って、高温側冷却基準温度β2が低い値となるように決定される。さらに、高温側冷却基準温度β2は、低温側冷却基準温度α2よりも高い値に決定される。また、同一の外気温Tamでは、高温側冷却基準温度β2は、除湿用基準温度β1よりも高い値に決定される。
ステップS200にて、目標吹出温度TAOが高温側冷却基準温度β2以下であると判定された場合は、ステップS210へ進み、運転モードとして(9)暖房直列冷却モードが選択される。ステップS200にて、目標吹出温度TAOが高温側冷却基準温度β2以下ではないと判定された場合は、ステップS220へ進み、運転モードとして(10)暖房並列冷却モードが選択される。
続いて、ステップS160からステップS240へ進んだ場合について説明する。ステップS160からステップS240へ進んだ場合は、ヒータコア42にて送風空気を加熱する必要がない場合である。そこで、ステップS240では、ステップS60と同様に、バッテリ80の冷却が必要であるか否かが判定される。
ステップS240にて、バッテリ80の冷却が必要であると判定された場合は、ステップS250へ進み、運転モードとして(11)冷却モードが選択される。ステップS200にて、バッテリ80の冷却が必要でないと判定された場合は、ステップS260へ進み、運転モードとして送風モードが選択されて、ステップS10へ戻る。
送風モードは、圧縮機11を停止させて、風量設定スイッチによって設定された設定信号に応じて送風機32を作動させる運転モードである。なお、ステップS240にて、バッテリ80の冷却が必要でないと判定された場合は、車室内の空調および電池の冷却のための冷凍サイクル装置10を作動させる必要がない場合である。
本実施形態の空調制御プログラムでは、以上の如く、冷凍サイクル装置10の運転モードの切り替えを行う。さらに、空調制御プログラムでは、冷凍サイクル装置10の各構成機器の作動のみならず、他の構成機器の作動も制御している。具体的には、空調制御プログラムでは、加熱部を構成する高温側熱媒体回路40の高温側熱媒体ポンプ41、並びに、冷却部を構成する低温側熱媒体回路50の低温側熱媒体ポンプ51および三方弁53の作動を制御している。
具体的には、制御装置60は、上述した冷凍サイクル装置10の運転モードによらず、予め定めた各運転モード毎の基準圧送能力を発揮するように、高温側熱媒体ポンプ41の作動を制御する。
従って、高温側熱媒体回路40では、水-冷媒熱交換器12の水通路にて、高温側熱媒体が加熱されると、加熱された高温側熱媒体がヒータコア42へ圧送される。ヒータコア42へ流入した高温側熱媒体は、送風空気と熱交換する。これにより、送風空気が加熱される。ヒータコア42から流出した高温側熱媒体は、高温側熱媒体ポンプ41に吸入されて、水-冷媒熱交換器12へ圧送される。
また、制御装置60は、上述した冷凍サイクル装置10の運転モードによらず、予め定めた各運転モード毎の基準圧送能力を発揮するように、低温側熱媒体ポンプ51の作動を制御する。
さらに、制御装置60は、第2低温側熱媒体温度TWL2が外気温Tam以上となっている場合には、冷却用熱交換部52から流出した低温側熱媒体を低温側ラジエータ54へ流入させるように三方弁53の作動を制御する。第2低温側熱媒体温度TWL2は、第2低温側熱媒体温度センサ67bによって検出される。
第2低温側熱媒体温度TWL2が外気温Tam以上となっていない場合には、冷却用熱交換部52から流出した低温側熱媒体を低温側熱媒体ポンプ51の吸入口へ吸入させるように三方弁53の作動を制御する。
従って、低温側熱媒体回路50では、チラー19の水通路にて、低温側熱媒体が冷却されると、冷却された低温側熱媒体が冷却用熱交換部52へ圧送される。冷却用熱交換部52へ流入した低温側熱媒体は、バッテリ80から吸熱する。これにより、バッテリ80が冷却される。冷却用熱交換部52から流出した低温側熱媒体は三方弁53へ流入する。
この際、第2低温側熱媒体温度TWL2が外気温Tam以上となっている場合には、冷却用熱交換部52から流出した低温側熱媒体は、低温側ラジエータ54へ流入して外気に放熱する。これにより、低温側熱媒体は外気温Tamと同等となるまで冷却される。低温側ラジエータ54から流出した低温側熱媒体は、低温側熱媒体ポンプ51に吸入されて、チラー19へ圧送される。
一方、第2低温側熱媒体温度TWL2が外気温Tamより低くなっている場合には、冷却用熱交換部52から流出した低温側熱媒体は、低温側熱媒体ポンプ51に吸入されて、チラー19へ圧送される。このため、低温側熱媒体ポンプ51に吸入される低温側熱媒体の温度は、外気温Tam以下となる。
以下に、各運転モードにおける車両用空調装置1の詳細作動について説明する。以下の説明の各運転モードで参照される制御マップは、予め各運転モード毎に制御装置60に記憶されたものである。各運転モードの対応する制御マップ同士は、互いに同等の場合もあるし、互いに異なる場合もある。
(1)冷房モード
冷房モードでは、制御装置60が、図8に示す冷房モードの制御フローを実行する。まず、ステップS600では、目標蒸発器温度TEOを決定する。目標蒸発器温度TEOは、目標吹出温度TAOに基づいて、制御装置60に記憶された制御マップを参照して決定される。本実施形態の制御マップでは、目標吹出温度TAOの上昇に伴って、目標蒸発器温度TEOが上昇するように決定される。
冷房モードでは、制御装置60が、図8に示す冷房モードの制御フローを実行する。まず、ステップS600では、目標蒸発器温度TEOを決定する。目標蒸発器温度TEOは、目標吹出温度TAOに基づいて、制御装置60に記憶された制御マップを参照して決定される。本実施形態の制御マップでは、目標吹出温度TAOの上昇に伴って、目標蒸発器温度TEOが上昇するように決定される。
ステップS610では、圧縮機11の回転数の増減量ΔIVOを決定する。増減量ΔIVOは、目標蒸発器温度TEOと蒸発器温度センサ64fによって検出された蒸発器温度Tefinとの偏差に基づいて、フィードバック制御手法により、蒸発器温度Tefinが目標蒸発器温度TEOに近づくように決定される。
ステップS620では、室外熱交換器16から流出した冷媒の目標過冷却度SCO1を決定する。目標過冷却度SCO1は、例えば、外気温Tamに基づいて、制御マップを参照して決定される。本実施形態の制御マップでは、サイクルの成績係数(COP)が極大値に近づくように、目標過冷却度SCO1を決定する。
ステップS630では、冷房用膨張弁14bの絞り開度の増減量ΔEVCを決定する。増減量ΔEVCは、目標過冷却度SCO1と室外熱交換器16の出口側冷媒の過冷却度SC1との偏差に基づいて、フィードバック制御手法により、室外熱交換器16の出口側冷媒の過冷却度SC1が目標過冷却度SCO1に近づくように決定される。
室外熱交換器16の出口側冷媒の過冷却度SC1は、第3冷媒温度センサ64cによって検出された温度T3および第1冷媒圧力センサ65aによって検出された圧力P1に基づいて算出される。
ステップS640では、以下数式F2を用いて、エアミックスドア34の開度SWを算定する。
SW={TAO-(Tefin+C2)}/{TWH-(Tefin+C2)}…(F2)
なお、TWHは、高温側熱媒体温度センサ66aによって検出された高温側熱媒体温度である。C2は制御用の定数である。
SW={TAO-(Tefin+C2)}/{TWH-(Tefin+C2)}…(F2)
なお、TWHは、高温側熱媒体温度センサ66aによって検出された高温側熱媒体温度である。C2は制御用の定数である。
ステップS650では、冷凍サイクル装置10を冷房モードの冷媒回路に切り替えるために、暖房用膨張弁14aを全開状態とし、冷房用膨張弁14bを冷媒減圧作用を発揮する絞り状態とし、冷却用膨張弁14cを全閉状態とする。さらに、除湿用開閉弁15aを閉じ、暖房用開閉弁15bを閉じる。さらに、ステップS610、S630、S640で決定された制御状態が得られるように、各制御対象機器に対して制御信号あるいは制御電圧を出力して、ステップS10へ戻る。
従って、冷房モードの冷凍サイクル装置10では、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12(、暖房用膨張弁14a)、室外熱交換器16、逆止弁17、冷房用膨張弁14b、室内蒸発器18、蒸発圧力調整弁20、アキュムレータ21、圧縮機11の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。
つまり、冷房モードの冷凍サイクル装置10では、水-冷媒熱交換器12および室外熱交換器16が圧縮機11から吐出された冷媒を放熱させる放熱器として機能する。そして、冷房用膨張弁14bが冷媒を減圧させる減圧部として機能する。そして、室内蒸発器18が蒸発器として機能する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。
これによれば、室内蒸発器18にて、送風空気を冷却することができるとともに、水-冷媒熱交換器12にて、高温側熱媒体を加熱することができる。
従って、冷房モードの車両用空調装置1では、エアミックスドア34の開度調整によって、室内蒸発器18にて冷却された送風空気の一部をヒータコア42にて再加熱する。そして、目標吹出温度TAOに近づくように温度調整された送風空気を車室内へ吹き出すことによって、車室内の冷房を行うことができる。
(2)直列除湿暖房モード
直列除湿暖房モードでは、制御装置60が、図9に示す直列除湿暖房モードの制御フローを実行する。まず、ステップS700では、冷房モードと同様に、目標蒸発器温度TEOを決定する。ステップS710では、冷房モードと同様に、圧縮機11の回転数の増減量ΔIVOを決定する。
直列除湿暖房モードでは、制御装置60が、図9に示す直列除湿暖房モードの制御フローを実行する。まず、ステップS700では、冷房モードと同様に、目標蒸発器温度TEOを決定する。ステップS710では、冷房モードと同様に、圧縮機11の回転数の増減量ΔIVOを決定する。
ステップS720では、ヒータコア42にて送風空気を加熱できるように、高温側熱媒体の目標高温側熱媒体温度TWHOを決定する。目標高温側熱媒体温度TWHOは、目標吹出温度TAOおよびヒータコア42の効率に基づいて、制御マップを参照して決定される。本実施形態の制御マップでは、目標吹出温度TAOの上昇に伴って、目標高温側熱媒体温度TWHOが上昇するように決定される。
ステップS730では、開度パターンKPN1の変化量ΔKPN1を決定する。開度パターンKPN1は、暖房用膨張弁14aの絞り開度および冷房用膨張弁14bの絞り開度の組合せを決定するためのパラメータである。
具体的には、直列除湿暖房モードでは、図10に示すように、目標吹出温度TAOが上昇するに伴って、開度パターンKPN1が大きくなる。そして、開度パターンKPN1が大きくなるに伴って、暖房用膨張弁14aの絞り開度が小さくなり、冷房用膨張弁14bの絞り開度が大きくなる。
ステップS740では、冷房モードと同様に、エアミックスドア34の開度SWを算定する。ここで、直列除湿暖房モードでは、冷房モードよりも目標吹出温度TAOが高くなるので、エアミックスドア34の開度SWが100%に近づく。このため、直列除湿暖房モードでは、室内蒸発器18通過後の送風空気のほぼ全流量がヒータコア42を通過するように、エアミックスドア34の開度が決定される。
ステップS750では、冷凍サイクル装置10を直列除湿暖房モードの冷媒回路に切り替えるために、暖房用膨張弁14aを絞り状態とし、冷房用膨張弁14bを絞り状態とし、冷却用膨張弁14cを全閉状態とする。さらに、除湿用開閉弁15aを閉じ、暖房用開閉弁15bを閉じる。さらに、ステップS710、S730、S740で決定された制御状態が得られるように、各制御対象機器に対して制御信号あるいは制御電圧を出力して、ステップS10へ戻る。
従って、直列除湿暖房モードの冷凍サイクル装置10では、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12、暖房用膨張弁14a、室外熱交換器16、逆止弁17、冷房用膨張弁14b、室内蒸発器18、蒸発圧力調整弁20、アキュムレータ21、圧縮機11の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。
つまり、直列除湿暖房モードの冷凍サイクル装置10では、水-冷媒熱交換器12が圧縮機11から吐出された冷媒を放熱させる放熱器として機能する。そして、暖房用膨張弁14aおよび冷房用膨張弁14bが減圧部として機能する。そして、室内蒸発器18が蒸発器として機能する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。
さらに、室外熱交換器16における冷媒の飽和温度が、外気温Tamよりも高くなっている際には、室外熱交換器16が放熱器として機能するサイクルが構成される。室外熱交換器16における冷媒の飽和温度が、外気温Tamよりも低くなっている際には、室外熱交換器16が蒸発器として機能するサイクルが構成される。
これによれば、室内蒸発器18にて、送風空気を冷却することができるとともに、水-冷媒熱交換器12にて、高温側熱媒体を加熱することができる。従って、直列除湿暖房モードの車両用空調装置1では、室内蒸発器18にて冷却されて除湿された送風空気を、ヒータコア42にて再加熱して車室内へ吹き出すことによって、車室内の除湿暖房を行うことができる。
さらに、室外熱交換器16における冷媒の飽和温度が、外気温Tamよりも高くなっている際には、目標吹出温度TAOの上昇に伴って開度パターンKPN1を大きくする。これにより、室外熱交換器16における冷媒の飽和温度が低下して外気温Tamとの差が縮小する。その結果、室外熱交換器16における冷媒の放熱量を減少させて、水-冷媒熱交換器12における冷媒の放熱量を増加させることができる。
また、室外熱交換器16における冷媒の飽和温度が、外気温Tamよりも低くなっている際には、目標吹出温度TAOの上昇に伴って開度パターンKPN1を大きくする。これにより、室外熱交換器16における冷媒の温和温度が低下して外気温Tamとの温度差が拡大する。その結果、室外熱交換器16における冷媒の吸熱量を増加させて、水-冷媒熱交換器12における冷媒の放熱量を増加させることができる。
つまり、直列除湿暖房モードでは、目標吹出温度TAOの上昇に伴って開度パターンKPN1を大きくすることによって、水-冷媒熱交換器12における冷媒の高温側熱媒体への放熱量を増加させることができる。従って、直列除湿暖房モードでは、目標吹出温度TAOの上昇に伴ってヒータコア42における送風空気の加熱能力を向上させることができる。
(3)並列除湿暖房モード
並列除湿暖房モードでは、制御装置60が、図11に示す並列除湿暖房モードの制御フローを実行する。まず、ステップS800では、ヒータコア42にて送風空気を加熱できるように、直列除湿暖房モードと同様に、高温側熱媒体の目標高温側熱媒体温度TWHOが決定される。
並列除湿暖房モードでは、制御装置60が、図11に示す並列除湿暖房モードの制御フローを実行する。まず、ステップS800では、ヒータコア42にて送風空気を加熱できるように、直列除湿暖房モードと同様に、高温側熱媒体の目標高温側熱媒体温度TWHOが決定される。
ステップS810では、圧縮機11の回転数の増減量ΔIVOを決定する。並列除湿暖房モードでは、増減量ΔIVOは、目標高温側熱媒体温度TWHOと高温側熱媒体温度TWHとの偏差に基づいて、フィードバック制御手法により、高温側熱媒体温度TWHが目標高温側熱媒体温度TWHOに近づくように決定される。
ステップS820では、室内蒸発器18の出口側冷媒の目標過熱度SHEOを決定する。目標過熱度SHEOとしては、予め定めた定数(本実施形態では、5℃)を採用することができる。
ステップS830では、開度パターンKPN1の変化量ΔKPN1を決定する。並列除湿暖房モードでは、目標過熱度SHEOと室内蒸発器18の出口側冷媒の過熱度SHEとの偏差に基づいて、フィードバック制御手法により、過熱度SHEが目標過熱度SHEOに近づくように決定される。
室内蒸発器18の出口側冷媒の過熱度SHEは、第4冷媒温度センサ64dによって検出された温度T4および蒸発器温度Tefinに基づいて算出される。
また、並列除湿暖房モードでは、図12に示すように、開度パターンKPN1が大きくなるに伴って、暖房用膨張弁14aの絞り開度が小さくなり、冷房用膨張弁14bの絞り開度が大きくなる。従って、開度パターンKPN1が大きくなると、室内蒸発器18へ流入する冷媒流量が増加し、室内蒸発器18の出口側冷媒の過熱度SHEが低下する。
ステップS840では、冷房モードと同様に、エアミックスドア34の開度SWを算定する。ここで、並列除湿暖房モードでは、冷房モードよりも目標吹出温度TAOが高くなるので、直列除湿暖房モードと同様に、エアミックスドア34の開度SWが100%に近づく。このため、並列除湿暖房モードでは、室内蒸発器18通過後の送風空気のほぼ全流量がヒータコア42を通過するように、エアミックスドア34の開度が決定される。
ステップS850では、冷凍サイクル装置10を並列除湿暖房モードの冷媒回路に切り替えるために、暖房用膨張弁14aを絞り状態とし、冷房用膨張弁14bを絞り状態とし、冷却用膨張弁14cを全閉状態とする。さらに、除湿用開閉弁15aを開き、暖房用開閉弁15bを開く。さらに、ステップS810、S830、S840で決定された制御状態が得られるように、各制御対象機器に対して制御信号あるいは制御電圧を出力して、ステップS10へ戻る。
従って、並列除湿暖房モードの冷凍サイクル装置10では、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12、暖房用膨張弁14a、室外熱交換器16、暖房用通路22b、アキュムレータ21、圧縮機11の順に冷媒が循環するとともに、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12、バイパス通路22a、冷房用膨張弁14b、室内蒸発器18、蒸発圧力調整弁20、アキュムレータ21、圧縮機11の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。
つまり、並列除湿暖房モードの冷凍サイクル装置10では、水-冷媒熱交換器12が圧縮機11から吐出された冷媒を放熱させる放熱器として機能する。そして、暖房用膨張弁14aが減圧部として機能し、室外熱交換器16が蒸発器として機能する。同時に、暖房用膨張弁14aおよび室外熱交換器16に対して並列的に接続された冷房用膨張弁14bが減圧部として機能する。そして、室内蒸発器18が蒸発器として機能する冷凍サイクルが構成される。
これによれば、室内蒸発器18にて送風空気を冷却することができるとともに、水-冷媒熱交換器12にて、高温側熱媒体を加熱することができる。従って、並列除湿暖房モードの車両用空調装置1では、室内蒸発器18にて冷却されて除湿された送風空気を、ヒータコア42にて再加熱して車室内へ吹き出すことによって、車室内の除湿暖房を行うことができる。
さらに、並列除湿暖房モードの冷凍サイクル装置10では、室外熱交換器16と室内蒸発器18が冷媒流れに対して並列的に接続され、室内蒸発器18の下流側に蒸発圧力調整弁20が配置されている。これにより、室外熱交換器16における冷媒蒸発温度を、室内蒸発器18における冷媒蒸発温度よりも低下させることができる。
従って、並列除湿暖房モードでは、直列除湿暖房モードよりも、室外熱交換器16における冷媒の吸熱量を増加させることができ、水-冷媒熱交換器12における冷媒の放熱量を増加させることができる。その結果、並列除湿暖房モードでは、直列除湿暖房モードよりも高い加熱能力で送風空気を再加熱することができる。
(4)暖房モード
暖房モードでは、制御装置60が、図13に示す暖房モードの制御フローを実行する。まず、ステップS900では、並列除湿暖房モードと同様に、高温側熱媒体の目標高温側熱媒体温度TWHOが決定される。ステップS910では、並列除湿暖房モードと同様に、圧縮機11の回転数の増減量ΔIVOを決定する。
暖房モードでは、制御装置60が、図13に示す暖房モードの制御フローを実行する。まず、ステップS900では、並列除湿暖房モードと同様に、高温側熱媒体の目標高温側熱媒体温度TWHOが決定される。ステップS910では、並列除湿暖房モードと同様に、圧縮機11の回転数の増減量ΔIVOを決定する。
ステップS920では、水-冷媒熱交換器12の冷媒通路から流出した冷媒の目標過冷却度SCO2を決定する。目標過冷却度SCO2は、室内蒸発器18へ流入する送風空気の吸込温度あるいは外気温Tamに基づいて、制御マップを参照して決定される。本実施形態の制御マップでは、サイクルの成績係数(COP)が極大値に近づくように、目標過冷却度SCO2を決定する。
ステップS930では、暖房用膨張弁14aの絞り開度の増減量ΔEVHを決定する。増減量ΔEVHは、目標過冷却度SCO2と水-冷媒熱交換器12の冷媒通路から流出した冷媒の過冷却度SC2との偏差に基づいて、フィードバック制御手法により、水-冷媒熱交換器12の冷媒通路から流出した冷媒の過冷却度SC2が目標過冷却度SCO2に近づくように決定される。
水-冷媒熱交換器12の冷媒通路から流出した冷媒の過冷却度SC2は、第2冷媒温度センサ64bによって検出された温度T2および第1冷媒圧力センサ65aによって検出された圧力P1に基づいて算出される。
ステップS940では、冷房モードと同様に、エアミックスドア34の開度SWを算定する。ここで、暖房モードでは、冷房モードよりも目標吹出温度TAOが高くなるので、エアミックスドア34の開度SWが100%に近づく。このため、暖房モードでは、室内蒸発器18通過後の送風空気のほぼ全流量がヒータコア42を通過するように、エアミックスドア34の開度が決定される。
ステップS950では、冷凍サイクル装置10を暖房モードの冷媒回路に切り替えるために、暖房用膨張弁14aを絞り状態とし、冷房用膨張弁14bを全閉状態とし、冷却用膨張弁14cを全閉状態とし、除湿用開閉弁15aを閉じ、暖房用開閉弁15bを開く。さらに、ステップS910、S930、S940で決定された制御状態が得られるように、各制御対象機器に対して制御信号あるいは制御電圧を出力して、ステップS10へ戻る。
従って、暖房モードの冷凍サイクル装置10では、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12、暖房用膨張弁14a、室外熱交換器16、暖房用通路22b、アキュムレータ21、圧縮機11の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。
つまり、暖房モードの冷凍サイクル装置10では、水-冷媒熱交換器12が圧縮機11から吐出された冷媒を放熱させる放熱器として機能する。そして、暖房用膨張弁14aが減圧部として機能する。そして室外熱交換器16が蒸発器として機能する冷凍サイクルが構成される。
これによれば、水-冷媒熱交換器12にて、高温側熱媒体を加熱することができる。従って、暖房モードの車両用空調装置1では、ヒータコア42にて加熱された送風空気を車室内へ吹き出すことによって、車室内の暖房を行うことができる。
(5)冷房冷却モード
冷房冷却モードでは、制御装置60が、図14に示す冷房冷却モードでの制御フローを実行する。まず、ステップS1100~S1140では、冷房モードのステップS600~S640と同様に、目標蒸発器温度TEO、圧縮機11の回転数の増減量ΔIVO、冷房用膨張弁14bの絞り開度の増減量ΔEVC、エアミックスドア34の開度SWを決定する。
冷房冷却モードでは、制御装置60が、図14に示す冷房冷却モードでの制御フローを実行する。まず、ステップS1100~S1140では、冷房モードのステップS600~S640と同様に、目標蒸発器温度TEO、圧縮機11の回転数の増減量ΔIVO、冷房用膨張弁14bの絞り開度の増減量ΔEVC、エアミックスドア34の開度SWを決定する。
次に、ステップS1150では、チラー19の冷媒通路の出口側冷媒の目標過熱度SHCOを決定する。目標過熱度SHCOとしては、予め定めた定数(本実施形態では、5℃)を採用することができる。
ステップS1160では、冷却用膨張弁14cの絞り開度の増減量ΔEVBを決定する。冷房冷却モードでは、増減量ΔEVBは、目標過熱度SHCOとチラー19の冷媒通路から流出した冷媒の過熱度SHCとの偏差に基づいて、フィードバック制御手法により、チラー19の冷媒通路から流出した冷媒の過熱度SHCが目標過熱度SHCOに近づくように決定される。
チラー19の冷媒通路から流出した冷媒の過熱度SHCは、第5冷媒温度センサ64eによって検出された温度T5および第2冷媒圧力センサ65bによって検出された圧力P2に基づいて算出される。
ステップS1170では、チラー19の水通路から流出した低温側熱媒体の目標低温側熱媒体温度TWLOが決定される。目標低温側熱媒体温度TWLOは、バッテリ80の発熱量および外気温Tamに基づいて、制御マップを参照して決定される。本実施形態の制御マップでは、バッテリ80の発熱量の増加および外気温Tamの上昇に伴って、目標低温側熱媒体温度TWLOが低下するように決定される。
ステップS1180では、第1低温側熱媒体温度センサ67aによって検出された第1低温側熱媒体温度TWL1が目標低温側熱媒体温度TWLOよりも高くなっているか否かが判定される。
ステップS1180にて、第1低温側熱媒体温度TWL1が目標低温側熱媒体温度TWLOよりも高くなっていると判定された場合は、ステップS1200へ進む。ステップS1180にて、第1低温側熱媒体温度TWL1が目標低温側熱媒体温度TWLOよりも高くなっていると判定されなかった場合には、ステップS1190へ進む。ステップS1190では、冷却用膨張弁14cを全閉状態として、ステップS1200へ進む。
ステップS1200では、冷凍サイクル装置10を冷房冷却モードの冷媒回路に切り替えるために、暖房用膨張弁14aを全開状態とし、冷房用膨張弁14bを絞り状態とし、冷却用膨張弁14cを絞り状態とする。さらに、除湿用開閉弁15aを閉じ、暖房用開閉弁15bを閉じる。さらに、ステップS1110、S1130、S1140、S1160、S1190で決定された制御状態が得られるように、各制御対象機器に対して制御信号あるいは制御電圧を出力して、ステップS10へ戻る。
従って、冷房冷却モードの冷凍サイクル装置10では、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12(、暖房用膨張弁14a)、室外熱交換器16、逆止弁17、冷房用膨張弁14b、室内蒸発器18、蒸発圧力調整弁20、アキュムレータ21、圧縮機11の順に冷媒が循環するとともに、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12(、暖房用膨張弁14a)、室外熱交換器16、逆止弁17、冷却用膨張弁14c、チラー19、蒸発圧力調整弁20、アキュムレータ21、圧縮機11の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。
つまり、冷房冷却モードの冷凍サイクル装置10では、水-冷媒熱交換器12および室外熱交換器16が圧縮機11から吐出された冷媒を放熱させる放熱器として機能する。そして、冷房用膨張弁14bが減圧部として機能する。そして、室内蒸発器18が蒸発器として機能する。同時に、冷房用膨張弁14bおよび室内蒸発器18に対して並列的に接続された冷却用膨張弁14cが減圧部として機能する。そして、チラー19が蒸発器として機能する冷凍サイクルが構成される。
これによれば、室内蒸発器18にて送風空気を冷却することができるとともに、水-冷媒熱交換器12にて、高温側熱媒体を加熱することができる。さらに、チラー19にて低圧側熱媒体を冷却することができる。
従って、冷房冷却モードの車両用空調装置1では、エアミックスドア34の開度調整によって、室内蒸発器18にて冷却された送風空気の一部をヒータコア42にて再加熱する。これにより、目標吹出温度TAOに近づくように温度調整された送風空気を車室内へ吹き出すことによって、車室内の冷房を行うことができる。
さらに、チラー19にて冷却された低温側熱媒体を冷却用熱交換部52へ流入させることによって、バッテリ80の冷却を行うことができる。
(6)直列除湿暖房冷却モード
直列除湿暖房冷却モードでは、制御装置60が、図15に示す直列除湿暖房冷却モードでの制御フローを実行する。まず、ステップS1300~S1340では、直列除湿暖房モードのステップS700~S740と同様に、目標蒸発器温度TEO、圧縮機11の回転数の増減量ΔIVO、開度パターンKPN1の変化量ΔKPN1、エアミックスドア34の開度SWを決定する。
直列除湿暖房冷却モードでは、制御装置60が、図15に示す直列除湿暖房冷却モードでの制御フローを実行する。まず、ステップS1300~S1340では、直列除湿暖房モードのステップS700~S740と同様に、目標蒸発器温度TEO、圧縮機11の回転数の増減量ΔIVO、開度パターンKPN1の変化量ΔKPN1、エアミックスドア34の開度SWを決定する。
続くステップS1350~S1370では、冷房冷却モードのステップS1150~S1170と同様に、目標過熱度SHCO、冷却用膨張弁14cの絞り開度の増減量ΔEVB、目標低温側熱媒体温度TWLOを決定する。
次に、ステップS1380では、冷房冷却モードと同様に、第1低温側熱媒体温度TWL1が目標低温側熱媒体温度TWLOよりも高くなっていると判定された場合は、ステップS1400へ進む。ステップS1380にて、第1低温側熱媒体温度TWL1が目標低温側熱媒体温度TWLOよりも高くなっていると判定されなかった場合には、ステップS1390へ進む。ステップS1390では、冷却用膨張弁14cを全閉状態として、ステップS1400へ進む。
ステップS1400では、冷凍サイクル装置10を直列除湿暖房冷却モードの冷媒回路に切り替えるために、暖房用膨張弁14aを絞り状態とし、冷房用膨張弁14bを絞り状態とし、冷却用膨張弁14cを絞り状態とする。さらに、除湿用開閉弁15aを閉じ、暖房用開閉弁15bを閉じる。さらに、ステップS1310、S1330、S1340、S1360、S1390で決定された制御状態が得られるように、各制御対象機器に対して制御信号あるいは制御電圧を出力して、ステップS10へ戻る。
従って、直列除湿暖房冷却モードでは、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12、暖房用膨張弁14a、室外熱交換器16、逆止弁17、冷房用膨張弁14b、室内蒸発器18、蒸発圧力調整弁20、アキュムレータ21、圧縮機11の順に冷媒が循環するとともに、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12、暖房用膨張弁14a、室外熱交換器16、逆止弁17、冷却用膨張弁14c、チラー19、蒸発圧力調整弁20、アキュムレータ21、圧縮機11の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。
つまり、直列除湿暖房冷却モードの冷凍サイクル装置10では、水-冷媒熱交換器12が放熱器として機能し、室内蒸発器18およびチラー19が蒸発器として機能する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。
つまり、直列除湿暖房冷却モードの冷凍サイクル装置10では、水-冷媒熱交換器12が圧縮機11から吐出された冷媒を放熱させる放熱器として機能する。そして、暖房用膨張弁14aが減圧部として機能する。そして、冷房用膨張弁14bが減圧部として機能し、室内蒸発器18が蒸発器として機能する。同時に、冷房用膨張弁14bおよび室内蒸発器18に対して並列的に接続された冷却用膨張弁14cが減圧部として機能する。そして、チラー19が蒸発器として機能する冷凍サイクルが構成される。
さらに、室外熱交換器16における冷媒の飽和温度が、外気温Tamよりも高くなっている際には、室外熱交換器16が放熱器として機能するサイクルが構成される。室外熱交換器16における冷媒の飽和温度が、外気温Tamよりも低くなっている際には、室外熱交換器16が蒸発器として機能するサイクルが構成される。
これによれば、室内蒸発器18にて送風空気を冷却することができるとともに、水-冷媒熱交換器12にて、高温側熱媒体を加熱することができる。さらに、チラー19にて低圧側熱媒体を冷却することができる。
従って、直列除湿暖房冷却モードの冷凍サイクル装置10では、室内蒸発器18にて冷却されて除湿された送風空気を、ヒータコア42にて再加熱して車室内へ吹き出すことによって、車室内の除湿暖房を行うことができる。この際、開度パターンKPN1を大きくすることにより、直列除湿暖房モードと同様に、ヒータコア42における送風空気の加熱能力を向上させることができる。
さらに、チラー19にて冷却された低温側熱媒体を冷却用熱交換部52へ流入させることによって、バッテリ80の冷却を行うことができる。
(7)並列除湿暖房冷却モード
並列除湿暖房冷却モードでは、制御装置60が、図16に示す並列除湿暖房冷却モードでの制御フローを実行する。まず、ステップS1500~S1540では、並列除湿暖房モードのステップS800~S840と同様に、目標高温側熱媒体温度TWHO、圧縮機11の回転数の増減量ΔIVO、目標過熱度SHEO、開度パターンKPN1の変化量ΔKPN1、エアミックスドア34の開度SWを決定する。
並列除湿暖房冷却モードでは、制御装置60が、図16に示す並列除湿暖房冷却モードでの制御フローを実行する。まず、ステップS1500~S1540では、並列除湿暖房モードのステップS800~S840と同様に、目標高温側熱媒体温度TWHO、圧縮機11の回転数の増減量ΔIVO、目標過熱度SHEO、開度パターンKPN1の変化量ΔKPN1、エアミックスドア34の開度SWを決定する。
続くステップS1550~S1570では、冷房冷却モードのステップS1150~S1170と同様に、目標過熱度SHCO、冷却用膨張弁14cの絞り開度の増減量ΔEVB、目標低温側熱媒体温度TWLOを決定する。
次に、ステップS1580では、冷房冷却モードと同様に、第1低温側熱媒体温度TWL1が目標低温側熱媒体温度TWLOよりも高くなっていると判定された場合は、ステップS1600へ進む。ステップS1580にて、第1低温側熱媒体温度TWL1が目標低温側熱媒体温度TWLOよりも高くなっていると判定されなかった場合には、ステップS1590へ進む。ステップS1590では、冷却用膨張弁14cを全閉状態として、ステップS1600へ進む。
ステップS1600では、冷凍サイクル装置10を並列除湿暖房冷却モードの冷媒回路に切り替えるために、暖房用膨張弁14aを絞り状態とし、冷房用膨張弁14bを絞り状態とし、冷却用膨張弁14cを絞り状態とする。さらに、除湿用開閉弁15aを開き、暖房用開閉弁15bを開く。さらに、ステップS1510、S1530、S1540、S1560、S1590で決定された制御状態が得られるように、各制御対象機器に対して制御信号あるいは制御電圧を出力して、ステップS10へ戻る。
従って、並列除湿暖房冷却モードの冷凍サイクル装置10では、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12、暖房用膨張弁14a、室外熱交換器16、暖房用通路22b、アキュムレータ21、圧縮機11の順に冷媒が循環するとともに、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12、バイパス通路22a、冷房用膨張弁14b、室内蒸発器18、蒸発圧力調整弁20、アキュムレータ21、圧縮機11の順に冷媒が循環し、さらに、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12、バイパス通路22a、冷却用膨張弁14c、チラー19、蒸発圧力調整弁20、アキュムレータ21、圧縮機11の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。
つまり、並列除湿暖房冷却モードの冷凍サイクル装置10では、水-冷媒熱交換器12が圧縮機11から吐出された冷媒を放熱させる放熱器として機能する。そして、暖房用膨張弁14aが減圧部として機能する。そして、室外熱交換器16が蒸発器として機能する。同時に、暖房用膨張弁14aおよび室外熱交換器16に対して並列的に接続された冷房用膨張弁14bが減圧部として機能する。そして、室内蒸発器18が蒸発器として機能する。そして、暖房用膨張弁14aおよび室外熱交換器16に対して並列的に接続された冷却用膨張弁14cが減圧部として機能する。そして、チラー19が蒸発器として機能する冷凍サイクルが構成される。
これによれば、室内蒸発器18にて送風空気を冷却することができるとともに、水-冷媒熱交換器12にて、高温側熱媒体を加熱することができる。さらに、チラー19にて低圧側熱媒体を冷却することができる。
従って、並列除湿暖房冷却モードの車両用空調装置1では、室内蒸発器18にて冷却されて除湿された送風空気を、ヒータコア42にて再加熱して車室内へ吹き出すことによって、車室内の除湿暖房を行うことができる。この際、室外熱交換器16における冷媒蒸発温度を室内蒸発器18における冷媒蒸発温度よりも低下させることで、直列除湿暖房冷却モードよりも高い加熱能力で送風空気を再加熱することができる。
さらに、チラー19にて冷却された低温側熱媒体を冷却用熱交換部52へ流入させることによって、バッテリ80の冷却を行うことができる。
(8)暖房冷却モード
暖房冷却モードでは、制御装置60が、図17に示す暖房冷却モードの制御フローを実行する。まず、ステップS300では、冷却用熱交換部52にてバッテリ80を冷却できるように、冷房冷却モードと同様に、低温側熱媒体の目標低温側熱媒体温度TWLOが決定される。
暖房冷却モードでは、制御装置60が、図17に示す暖房冷却モードの制御フローを実行する。まず、ステップS300では、冷却用熱交換部52にてバッテリ80を冷却できるように、冷房冷却モードと同様に、低温側熱媒体の目標低温側熱媒体温度TWLOが決定される。
ステップS310では、圧縮機11の回転数の増減量ΔIVOを決定する。暖房冷却モードでは、増減量ΔIVOは、目標低温側熱媒体温度TWLOと第1低温側熱媒体温度TWL1との偏差に基づいて、フィードバック制御手法により、第1低温側熱媒体温度TWL1が目標低温側熱媒体温度TWLOに近づくように決定される。
ステップS320では、室外熱交換器16から流出した冷媒の目標過冷却度SCO1を決定する。暖房冷却モードの目標過冷却度SCO1は、外気温Tamに基づいて、制御マップを参照して決定される。本実施形態の制御マップでは、サイクルの成績係数(COP)が極大値に近づくように、目標過冷却度SCO1を決定する。
ステップS330では、冷却用膨張弁14cの絞り開度の増減量ΔEVBを決定する。増減量ΔEVBは、目標過冷却度SCO1と室外熱交換器16の出口側冷媒の過冷却度SC1との偏差に基づいて、フィードバック制御手法により、室外熱交換器16の出口側冷媒の過冷却度SC1が目標過冷却度SCO1に近づくように決定される。過冷却度SC1は、冷房モードと同様に算出される。
ステップS340では、冷房モードと同様に、エアミックスドア34の開度SWを算定する。
ステップS350では、冷凍サイクル装置10を暖房冷却モードの冷媒回路に切り替えるために、暖房用膨張弁14aを全開状態とし、冷房用膨張弁14bを全閉状態とし、冷却用膨張弁14cを絞り状態とする。さらに、除湿用開閉弁15aを閉じ、暖房用開閉弁15bを閉じる。さらに、ステップS310、S330、S340で決定された制御状態が得られるように、各制御対象機器に対して制御信号あるいは制御電圧を出力して、ステップS10へ戻る。
従って、暖房冷却モードの冷凍サイクル装置10では、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12(、暖房用膨張弁14a)、室外熱交換器16、逆止弁17、冷却用膨張弁14c、チラー19、蒸発圧力調整弁20、アキュムレータ21、圧縮機11の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。
つまり、暖房冷却モードの冷凍サイクル装置10では、水-冷媒熱交換器12および室外熱交換器16が圧縮機11から吐出された冷媒を放熱させる放熱器として機能する。そして、冷却用膨張弁14cが冷媒を減圧させる減圧部として機能する。そして、チラー19が蒸発器として機能する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。
これによれば、水-冷媒熱交換器12にて、高温側熱媒体を加熱することができるとともに、チラー19にて低温側熱媒体を冷却することができる。
従って、暖房冷却モードの車両用空調装置1では、ヒータコア42にて加熱された送風空気を車室内へ吹き出すことによって、車室内の暖房を行うことができる。さらに、チラー19にて冷却された低温側熱媒体を冷却用熱交換部52へ流入させることによって、バッテリ80の冷却を行うことができる。
(9)暖房直列冷却モード
暖房直列冷却モードでは、制御装置60が、図18に示す暖房直列冷却モードの制御フローを実行する。まず、ステップS400では、暖房冷却モードと同様に、目標低温側熱媒体温度TWLOを決定する。ステップS410では、暖房冷却モードと同様に、圧縮機11の回転数の増減量ΔIVOを決定する。
暖房直列冷却モードでは、制御装置60が、図18に示す暖房直列冷却モードの制御フローを実行する。まず、ステップS400では、暖房冷却モードと同様に、目標低温側熱媒体温度TWLOを決定する。ステップS410では、暖房冷却モードと同様に、圧縮機11の回転数の増減量ΔIVOを決定する。
ステップS420では、直列除湿暖房モードと同様に、高温側熱媒体の目標高温側熱媒体温度TWHOを決定する。
ステップS430では、開度パターンKPN2の変化量ΔKPN2を決定する。開度パターンKPN2は、暖房用膨張弁14aの絞り開度および冷却用膨張弁14cの絞り開度の組合せを決定するためのパラメータである。
具体的には、暖房直列冷却モードでは、図19に示すように、目標吹出温度TAOが上昇するに伴って、開度パターンKPN2が大きくなる。そして、開度パターンKPN2が大きくなるに伴って、暖房用膨張弁14aの絞り開度が小さくなり、冷却用膨張弁14cの絞り開度が大きくなる。
ステップS440では、冷房モードと同様に、エアミックスドア34の開度SWを算定する。
ステップS450では、冷凍サイクル装置10を暖房直列冷却モードの冷媒回路に切り替えるために、暖房用膨張弁14aを絞り状態とし、冷房用膨張弁14bを全閉状態とし、冷却用膨張弁14cを絞り状態とする。さらに、除湿用開閉弁15aを閉じ、暖房用開閉弁15bを閉じる。さらに、ステップS310、S330、S340で決定された制御状態が得られるように、各制御対象機器に対して制御信号あるいは制御電圧を出力して、ステップS10へ戻る。
従って、暖房直列冷却モードの冷凍サイクル装置10では、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12、暖房用膨張弁14a、室外熱交換器16、逆止弁17、冷却用膨張弁14c、チラー19、蒸発圧力調整弁20、アキュムレータ21、圧縮機11の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。
つまり、暖房直列冷却モードの冷凍サイクル装置10では、水-冷媒熱交換器12が圧縮機11から吐出された冷媒を放熱させる放熱器として機能し、暖房用膨張弁14aおよび冷却用膨張弁14cが減圧部として機能し、チラー19が蒸発器として機能する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。
さらに、室外熱交換器16における冷媒の飽和温度が、外気温Tamよりも高くなっている際には、室外熱交換器16が放熱器として機能するサイクルが構成される。室外熱交換器16における冷媒の飽和温度が、外気温Tamよりも低くなっている際には、室外熱交換器16が蒸発器として機能するサイクルが構成される。
これによれば、水-冷媒熱交換器12にて、高温側熱媒体を加熱することができるとともに、チラー19にて、低温側熱媒体を冷却することができる。
従って、暖房直列冷却モードの車両用空調装置1では、ヒータコア42にて加熱された送風空気を車室内へ吹き出すことによって、車室内の暖房を行うことができる。さらに、チラー19にて冷却された低温側熱媒体を冷却用熱交換部52へ流入させることによって、バッテリ80の冷却を行うことができる。
さらに、室外熱交換器16における冷媒の飽和温度が、外気温Tamよりも高くなっている際には、目標吹出温度TAOの上昇に伴って開度パターンKPN2を大きくすることによって、室外熱交換器16における冷媒の飽和温度が低下して外気温Tamとの差が縮小する。これにより、室外熱交換器16における冷媒の放熱量を減少させて、水-冷媒熱交換器12における冷媒の放熱量を増加させることができる。
また、室外熱交換器16における冷媒の飽和温度が、外気温Tamよりも低くなっている際には、目標吹出温度TAOの上昇に伴って開度パターンKPN2を大きくすることによって、室外熱交換器16における冷媒の温和温度が低下して外気温Tamとの温度差が拡大する。これにより、室外熱交換器16における冷媒の吸熱量を増加させて、水-冷媒熱交換器12における冷媒の放熱量を増加させることができる。
つまり、暖房直列冷却モードでは、目標吹出温度TAOの上昇に伴って開度パターンKPN2を大きくすることによって、水-冷媒熱交換器12における冷媒の高温側熱媒体への放熱量を増加させることができる。従って、暖房直列冷却モードでは、目標吹出温度TAOの上昇に伴ってヒータコア42における送風空気の加熱能力を向上させることができる。
その結果、暖房直列冷却モードでは、暖房冷却モードよりも高い加熱能力で送風空気を加熱することができる。換言すると、暖房冷却モードは、暖房直列冷却モードよりも低い加熱能力で送風空気を加熱する運転モードである。
(10)暖房並列冷却モード
暖房並列冷却モードでは、制御装置60が、図20に示す暖房並列冷却モードの制御フローを実行する。まず、ステップS500では、ヒータコア42にて送風空気を加熱できるように、直列除湿暖房モードと同様に、高温側熱媒体の目標高温側熱媒体温度TWHOが決定される。
暖房並列冷却モードでは、制御装置60が、図20に示す暖房並列冷却モードの制御フローを実行する。まず、ステップS500では、ヒータコア42にて送風空気を加熱できるように、直列除湿暖房モードと同様に、高温側熱媒体の目標高温側熱媒体温度TWHOが決定される。
ステップS510では、圧縮機11の回転数の増減量ΔIVOを決定する。暖房並列冷却モードでは、増減量ΔIVOは、並列除湿暖房モードと同様に、目標高温側熱媒体温度TWHOと高温側熱媒体温度TWHとの偏差に基づいて、フィードバック制御手法により、高温側熱媒体温度TWHが目標高温側熱媒体温度TWHOに近づくように決定される。
ステップS520では、チラー19の冷媒通路の出口側冷媒の目標過熱度SHCOを決定する。目標過熱度SHCOとしては、予め定めた定数(本実施形態では、5℃)を採用することができる。
ステップS530では、開度パターンKPN2の変化量ΔKPN2を決定する。暖房並列冷却モードでは、目標過熱度SHCOとチラー19の冷媒通路の出口側冷媒の過熱度SHCとの偏差に基づいて、フィードバック制御手法により、過熱度SHCが目標過熱度SHCOに近づくように決定される。
また、暖房並列冷却モードでは、図21に示すように、開度パターンKPN2が大きくなるに伴って、暖房用膨張弁14aの絞り開度が小さくなり、冷却用膨張弁14cの絞り開度が大きくなる。従って、開度パターンKPN2が増加すると、チラー19の冷媒通路へ流入する冷媒流量が増加し、チラー19の冷媒通路の出口側冷媒の過熱度SHCが低下する。
ステップS540では、冷房モードと同様に、エアミックスドア34の開度SWを算定する。ステップS550では、冷房冷却モードと同様に、低温側熱媒体の目標低温側熱媒体温度TWLOが決定される。
ステップS560では、第1低温側熱媒体温度センサ67aによって検出された第1低温側熱媒体温度TWL1が目標低温側熱媒体温度TWLOよりも高くなっているか否かが判定される。
ステップS560にて、第1低温側熱媒体温度TWL1が目標低温側熱媒体温度TWLOよりも高くなっていると判定された場合は、ステップS580へ進む。ステップS560にて、第1低温側熱媒体温度TWL1が目標低温側熱媒体温度TWLOよりも高くなっていると判定されなかった場合には、ステップS570へ進む。ステップS570では、冷却用膨張弁14cを全閉状態として、ステップS580へ進む。
ステップS580では、冷凍サイクル装置10を暖房並列冷却モードの冷媒回路に切り替えるために、暖房用膨張弁14aを絞り状態とし、冷房用膨張弁14bを全閉状態とし、冷却用膨張弁14cを絞り状態とする。さらに、除湿用開閉弁15aを開き、暖房用開閉弁15bを開く。さらに、ステップS510、S530、S540、S570で決定された制御状態が得られるように、各制御対象機器に対して制御信号あるいは制御電圧を出力して、ステップS10へ戻る。
従って、暖房並列冷却モードの冷凍サイクル装置10では、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12、暖房用膨張弁14a、室外熱交換器16、暖房用通路22b、アキュムレータ21、圧縮機11の順に冷媒が循環するとともに、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12、バイパス通路22a、冷却用膨張弁14c、チラー19、蒸発圧力調整弁20、アキュムレータ21、圧縮機11の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。
つまり、暖房並列冷却モードの冷凍サイクル装置10では、水-冷媒熱交換器12が圧縮機11から吐出された冷媒を放熱させる放熱器として機能する。そして、暖房用膨張弁14aが減圧部として機能する。そして、室外熱交換器16が蒸発器として機能する。同時に、暖房用膨張弁14aおよび室外熱交換器16に対して並列的に接続された冷却用膨張弁14cが減圧部として機能する。そして、チラー19が蒸発器として機能する冷凍サイクルが構成される。
これによれば、水-冷媒熱交換器12にて、高温側熱媒体を加熱することができるとともに、チラー19にて低温側熱媒体を冷却することができる。
従って、暖房並列冷却モードの車両用空調装置1では、ヒータコア42にて加熱された送風空気を車室内へ吹き出すことによって、車室内の暖房を行うことができる。さらに、チラー19にて冷却された低温側熱媒体を冷却用熱交換部52へ流入させることによって、バッテリ80の冷却を行うことができる。
さらに、暖房並列冷却モードの冷凍サイクル装置10では、室外熱交換器16とチラー19が冷媒流れに対して並列的に接続され、チラー19の冷媒通路の下流側に蒸発圧力調整弁20が配置されている。これにより、室外熱交換器16における冷媒蒸発温度を、チラー19の冷媒通路における冷媒蒸発温度よりも低下させることができる。
従って、暖房並列冷却モードでは、暖房直列冷却モードよりも、室外熱交換器16における冷媒の吸熱量を増加させることができ、水-冷媒熱交換器12における冷媒の放熱量を増加させることができる。その結果、暖房並列冷却モードでは、暖房直列冷却モードよりも高い加熱能力で送風空気を再加熱することができる。
(11)冷却モード
冷却モードでは、制御装置60が、図22に示す冷却モードの制御フローを実行する。まず、ステップS1000~S1040では、暖房冷却モードのステップS300~S340と同様に、低温側熱媒体の目標低温側熱媒体温度TWLO、圧縮機11の回転数の増減量ΔIVO、目標過冷却度SCO1、冷却用膨張弁14cの絞り開度の増減量ΔEVB、エアミックスドア34の開度SWを決定する。
冷却モードでは、制御装置60が、図22に示す冷却モードの制御フローを実行する。まず、ステップS1000~S1040では、暖房冷却モードのステップS300~S340と同様に、低温側熱媒体の目標低温側熱媒体温度TWLO、圧縮機11の回転数の増減量ΔIVO、目標過冷却度SCO1、冷却用膨張弁14cの絞り開度の増減量ΔEVB、エアミックスドア34の開度SWを決定する。
ここで、冷却モードでは、目標吹出温度TAOが暖房用基準温度γより低くなるので、エアミックスドア34の開度SWが0%に近づく。このため、冷却モードでは、室内蒸発器18通過後の送風空気のほぼ全流量が冷風バイパス通路35を通過するように、エアミックスドア34の開度が決定される。
ステップS1050では、冷凍サイクル装置10を冷却モードの冷媒回路に切り替えるために、暖房用膨張弁14aを全開状態とし、冷房用膨張弁14bを全閉状態とし、冷却用膨張弁14cを絞り状態とする。さらに、除湿用開閉弁15aを閉じ、暖房用開閉弁15bを閉じる。さらに、ステップS1010、S1030、S1040で決定された制御状態が得られるように、各制御対象機器に対して制御信号あるいは制御電圧を出力して、ステップS10へ戻る。
従って、冷却モードの冷凍サイクル装置10では、圧縮機11、水-冷媒熱交換器12(、暖房用膨張弁14a)、室外熱交換器16、逆止弁17、冷却用膨張弁14c、チラー19、蒸発圧力調整弁20、アキュムレータ21、圧縮機11の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。
つまり、冷却モードの冷凍サイクル装置10では、室外熱交換器16が圧縮機11から吐出された冷媒を放熱させる放熱器として機能する。そして、冷却用膨張弁14cが減圧部として機能する。そして、チラー19が蒸発器として機能する蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。
これによれば、チラー19にて、低温側熱媒体を冷却することができる。従って、冷却モードの車両用空調装置1では、チラー19にて冷却された低温側熱媒体を冷却用熱交換部52へ流入させることによって、バッテリ80の冷却を行うことができる。
以上の如く、本実施形態の冷凍サイクル装置10では、各種運転モードを切り替えることができる。これにより、車両用空調装置1では、バッテリ80の温度を適切に調整しつつ、車室内の快適な空調を実現することができる。
より詳細には、本実施形態の車両用空調装置では、バッテリ80の冷却を行うことなく車室内の空調を行う際に、冷凍サイクル装置10が、目標吹出温度TAOの上昇に伴って、(1)冷房モード、(2)直列除湿暖房モード、(3)並列除湿暖房モードの順に冷媒回路を切り替える。
これらの運転モードでは、冷却用膨張弁14cが全閉状態となっているので、チラー19にて、低温側熱媒体が冷却されてしまうことがない。従って、バッテリ80が不必要に冷却されてしまうことがない。
ここで、各運転モードでは、圧縮機11の冷媒吐出能力等の調整により、送風空気の冷却能力あるいは加熱能力といった温度調整能力を調整することができる。ところが、圧縮機11の冷媒吐出能力等の調整だけでは、送風空気の温度調整能力の調整範囲に限界がある。
これに対して、本実施形態の冷凍サイクル装置10では、(1)冷房モード、(2)直列除湿暖房モード、(3)並列除湿暖房モードの順に冷媒回路を切り替えることによって、送風空気の温度調整能力を順次変化させることができる。従って、送風空気の温度を高温から低温に至る幅広い範囲で調整することができる。
さらに、(2)直列除湿暖房モードおよび(3)並列除湿暖房モードでは、開度パターンKPN1を変化させることによって、室外熱交換器16における冷媒と外気との熱交換量を連続的に調整することができる。冷媒と外気との熱交換量とは、冷媒が外気へ放熱する放熱量、あるいは冷媒が外気から吸熱する吸熱量である。
従って、(2)直列除湿暖房モードおよび(3)並列除湿暖房モードを切り替えることによって、送風空気の温度を幅広い温度で連続的に調整することができる。
また、本実施形態の車両用空調装置1では、バッテリ80の冷却を行うとともに、車室内の空調を行う際に、冷凍サイクル装置10が、目標吹出温度TAOの上昇に伴って、(8)暖房冷却モード、(9)暖房直列冷却モード、(10)暖房並列冷却モードの順に冷媒回路を切り替える。
これらの運転モードでは、冷房用膨張弁14bが全閉状態となっているので、室内蒸発器18にて、ヒータコア42へ流入する送風空気が冷却されてしまうことがない。
また、本実施形態の冷凍サイクル装置10では、(8)暖房冷却モード、(9)暖房直列冷却モード、(10)暖房並列冷却モードの順に冷媒回路を切り替えることによって、送風空気の加熱能力を向上させることができる。従って、送風空気の温度を高温から低温に至る幅広い範囲で調整することができる。
さらに、(9)暖房直列冷却モードおよび(10)暖房並列冷却モードでは、開度パターンKPN2を変化させることによって、室外熱交換器16における冷媒と外気との熱交換量を連続的に調整することができる。
従って、(9)暖房直列冷却モードおよび(10)暖房並列冷却モードを切り替えることによって、送風空気の温度を幅広い温度で連続的に調整することができる。すなわち、本実施形態の冷凍サイクル装置10によれば、バッテリ80の温度を適切に調整しつつ、送風空気の温度を幅広い範囲で連続的に調整することができる。
また、本実施形態の冷凍サイクル装置10では、送風空気の加熱能力を調整する際に、(1)冷房モード、(2)直列除湿暖房モード、(3)並列除湿暖房モードの順に冷媒回路を切り替える切替条件と、(8)暖房冷却モード、(9)暖房直列冷却モード、(10)暖房並列冷却モードの順に冷媒回路を切り替える切替条件とを異なる条件とすることができる。
具体的には、本実施形態では、図7を用いて説明したように、高温側冷却基準温度β2が除湿用基準温度β1よりも高い値に決定している。さらに、低温側冷却基準温度α2が冷房用基準温度α1よりも高い値に決定している。
ここで、車室内の除湿暖房を行う際には、加熱部を構成するヒータコア42へ流入する送風空気が室内蒸発器18にて冷却される。従って、目標吹出温度TAOが同じであれば、車室内の除湿暖房を行う運転モード時には、室内蒸発器18にて送風空気が冷却されない運転モード時よりも、ヒータコア42に要求される送風空気の加熱能力が高くなる。
従って、除湿用基準温度β1を高温側冷却基準温度β2よりも低い値に決定しておくことで、車室内の除湿暖房を行う運転モード時に、速やかに(2)直列除湿暖房モードから(2)並列除湿暖房モードへ移行させることができる。同様に、冷房用基準温度α1を低温側冷却基準温度α2よりも低い値に決定しておくことで、速やかに(1)冷房モードから(2)直列除湿暖房モードへ移行させることができる。
これによれば、車室内の除湿暖房を行う運転モード時に、ヒータコア42における送風空気の加熱能力を速やかに向上させることができる。
一方、高温側冷却基準温度β2を除湿用基準温度β1よりも高い値に決定しておくことで、室内蒸発器18にて送風空気を冷却することなくバッテリ80を冷却する運転モード時に、不必要に(9)暖房直列冷却モードから(10)暖房並列冷却モードへ切り替えられてしまうことを抑制することができる。同様に、低温側冷却基準温度α2を冷房用基準温度α1よりも高い値に設定しておくことで、不必要に(8)暖房冷却モードから(9)暖房直列冷却モードへ移行させてしまうことを抑制することができる。
これによれば、運転モードの切り替えによる送風空気の一時的な温度変化を抑制することができ、ヒータコア42にて送風空気の温度を適切に調整することができる。
また、本実施形態の冷凍サイクル装置10では、蒸発圧力調整弁20が第6三方継手13fの冷媒流れ下流側に配置されている。従って、いずれの運転モードにおいても、室内蒸発器18における冷媒蒸発温度およびチラー19における冷媒蒸発温度を着霜抑制温度以上に維持することができる。
さらに、室内蒸発器18およびチラー19が冷媒流れに対して並列的に接続される運転モードでは、室内蒸発器18にて発揮される冷却能力とチラー19にて発揮される冷却能力との能力比を容易に調整することができる。室内蒸発器18およびチラー19が冷媒流れに対して並列的に接続される運転モードは、(5)冷房冷却モード、(6)直列除湿暖房冷却モード、(7)並列除湿暖房冷却モードが該当する。
より詳細には、制御装置60が、冷房用膨張弁14bおよび冷却用膨張弁14cの作動を制御して、室内蒸発器18へ流入させる冷媒流量とチラー19へ流入させる冷媒流量との流量比を調整する。これにより、室内蒸発器18およびチラー19が冷媒流れに対して並列的に接続される運転モードでは、室内蒸発器18にて発揮される冷却能力とチラー19にて発揮される冷却能力の能力比を容易に調整することができる。
さらに、目標低温側熱媒体温度TWLOに対し、冷却用膨張弁14cの開閉による調整機能を持たせることで、チラー19における冷媒蒸発温度が着霜抑制温度まで低下しても、チラー19へ流入させる冷媒流量を低下させることができる。そして、冷却用熱交換部52へ流入する低温側熱媒体の温度をバッテリ80を冷却するために適切な温度に調整することができる。
つまり、本実施形態のように、互いに並列的に接続された室内蒸発器18およびチラー19の冷媒流れ下流側に蒸発圧力調整弁20を配置する構成では、着霜抑制温度よりも高い温度範囲内に維持されるバッテリの冷却に広く採用することができる。
(第2実施形態)
本実施形態では、第1実施形態に対して、図23に示すように、低温側熱媒体回路50を廃止した例を説明する。なお、図23では、第1実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付している。このことは、以下の図面でも同様である。
本実施形態では、第1実施形態に対して、図23に示すように、低温側熱媒体回路50を廃止した例を説明する。なお、図23では、第1実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付している。このことは、以下の図面でも同様である。
より具体的には、本実施形態の冷凍サイクル装置10では、冷却用膨張弁14cの出口に、冷却用熱交換部52aの入口側が接続されている。冷却用熱交換部52aは、冷媒通路を流通する冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させることによってバッテリ80を冷却する、いわゆる直冷式の冷却器である。従って、本実施形態では、冷却用熱交換部52aによって、冷却部が構成されている。
冷却用熱交換部52aでは、バッテリ80の全域を均等に冷却できるように、互いに並列的に接続された複数の冷媒流路を有するものが採用されていることが望ましい。冷却用熱交換部52aの出口には、第6三方継手13fの他方の流入口側が接続されている。
また、本実施形態の制御装置60の入力側には、冷却用熱交換部入口温度センサ64gが接続されている。冷却用熱交換部入口温度センサ64gは、冷却用熱交換部52の冷媒通路へ流入する冷媒の温度を検出する冷却用熱交換部入口温度検出部である。
さらに、本実施形態の第5冷媒温度センサ64eは、冷却用熱交換部52の冷媒通路から流出した冷媒の温度T5を検出する。本実施形態の第2冷媒圧力センサ65bは、冷却用熱交換部52aの冷媒通路から流出した冷媒の圧力P2を検出する。
また、本実施形態の制御装置60では、バッテリ80の冷却が必要となる運転モード時であって、冷却用熱交換部入口温度センサ64gによって検出された温度T7が基準入口側温度以下となっている際に、冷却用膨張弁14cを閉じる。これにより、バッテリ80が不必要に冷却されてバッテリ80の出力が低下してしまうことを抑制している。バッテリ80の冷却が必要となる運転モード時とは、すなわち、冷却用膨張弁14cを絞り状態とする運転モード時である。
その他の冷凍サイクル装置10の構成および作動は、第1実施形態と同様である。これによれば、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、本実施形態の冷凍サイクル装置10においても、バッテリ80の温度を適切に調整しつつ、送風空気の温度を幅広い範囲で連続的に調整することができる。
(第3実施形態)
本実施形態では、第1実施形態に対して、図24に示すように、低温側熱媒体回路50を廃止して、電池用蒸発器55、電池用送風機56、バッテリケース57を追加した例を説明する。
本実施形態では、第1実施形態に対して、図24に示すように、低温側熱媒体回路50を廃止して、電池用蒸発器55、電池用送風機56、バッテリケース57を追加した例を説明する。
より具体的には、電池用蒸発器55は、冷却用膨張弁14cにて減圧された冷媒と電池用送風機56から送風された冷却用送風空気とを熱交換させて冷媒を蒸発させ、冷媒に吸熱作用を発揮させることによって冷却用送風空気を冷却する冷却用熱交換器である。電池用蒸発器55の冷媒出口には、第6三方継手13fの一方の流入口側が接続されている。
電池用送風機56は、電池用蒸発器55にて冷却された冷却用送風空気をバッテリ80へ向けて送風する。電池用送風機56は、制御装置60から出力される制御電圧によって回転数(送風能力)が制御される電動送風機である。
バッテリケース57は、内部に電池用蒸発器55、電池用送風機56およびバッテリ80を収容するとともに、電池用送風機56から送風された冷却用送風空気をバッテリ80へ導く空気通路を形成する。この空気通路は、バッテリ80に吹き付けられた冷却用送風空気を電池用送風機56の吸い込み側へ導く循環通路となっていてもよい。
従って、本実施形態では、電池用送風機56が、電池用蒸発器55にて冷却された冷却用送風空気を、バッテリ80に吹き付けることによって、バッテリ80が冷却される。つまり、本実施形態では、電池用蒸発器55、電池用送風機56、バッテリケース57によって冷却部が構成されている。
また、本実施形態の制御装置60の入力側には、電池用蒸発器温度センサ64hが接続されている。電池用蒸発器温度センサ64hは、電池用蒸発器55における冷媒蒸発温度(電池用蒸発器温度)T7を検出する電池用蒸発器温度検出部である。本実施形態の電池用蒸発器温度センサ64hでは、具体的に、電池用蒸発器55の熱交換フィン温度を検出している。
また、本実施形態の制御装置60では、運転モードによらず、予め定めた各運転モード毎の基準送風能力を発揮するように、電池用送風機56の作動を制御する。
また、本実施形態の制御装置60では、バッテリ80の冷却が必要となる運転モード時であって、電池用蒸発器温度センサ64hによって検出された温度T8が基準電池用蒸発器温度以下となっている際に、冷却用膨張弁14cを閉じる。これにより、バッテリ80が不必要に冷却されてバッテリ80の出力が低下してしまうことを抑制している。バッテリ80の冷却が必要となる運転モード時とは、すなわち、冷却用膨張弁14cを絞り状態とする運転モード時である。
その他の冷凍サイクル装置10の構成および作動は、第1実施形態と同様である。これによれば、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
(第4実施形態)
本実施形態のでは、第1実施形態に対して、図25に示すように、高温側熱媒体回路40を廃止して、室内凝縮器12aを採用した例を説明する。
本実施形態のでは、第1実施形態に対して、図25に示すように、高温側熱媒体回路40を廃止して、室内凝縮器12aを採用した例を説明する。
より具体的には、室内凝縮器12aは、圧縮機11から吐出された高温高圧冷媒と送風空気とを熱交換させて、冷媒を凝縮させるとともに送風空気を加熱する加熱部である。室内凝縮器12aは、第1実施形態で説明したヒータコア42と同様に室内空調ユニット30の空調ケース31内に配置されている。
その他の冷凍サイクル装置10の構成および作動は、第1実施形態と同様である。これによれば、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
本開示は上述の実施形態に限定されることなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。また、上記各実施形態に開示された手段は、実施可能な範囲で適宜組み合わせてもよい。例えば、第2、第3実施形態で説明した冷凍サイクル装置10の加熱部として、第4実施形態で説明した室内凝縮器12aを採用してもよい。
上述の実施形態では、複数の運転モードに切り替え可能な冷凍サイクル装置10について説明したが、冷凍サイクル装置10の運転モードの切り替えはこれに限定されない。
例えば、冷却対象物の温度を適切に調整しつつ、送風空気の温度を幅広い範囲で連続的に調整するためには、少なくとも(2)直列除湿暖房モード、(3)並列除湿暖房モード、(9)暖房直列冷却モード、(10)暖房並列冷却モードに切り替え可能であればよい。望ましくは、上記4つの運転モードに加えて、(1)冷房モードおよび(8)暖房冷却モードの運転モードに切り替え可能であればよい。
また、上述の実施形態では、高温側冷却基準温度β2が除湿用基準温度β1よりも高い値に決定される例を説明したが、高温側冷却基準温度β2と除湿用基準温度β1が同等となっていてもよい。さらに、低温側冷却基準温度α2が冷房用基準温度α1よりも高い値に決定される例を説明したが、低温側冷却基準温度α2と冷房用基準温度α1が同等となっていてもよい。
また、各運転モードの詳細制御は、上述の実施形態に開示されたものに限定されない。例えば、ステップS260で説明した送風モードを、圧縮機11のみならず送風機32を停止させる停止モードとしてもよい。
冷凍サイクル装置の構成機器は、上述の実施形態に開示されたものに限定されない。上述した効果を発揮できるように、複数のサイクル構成機器を一体化等を行ってもよい。例えば、第2三方継手13bと第5三方継手13eとを一体化させた四方継手構造のものを採用してもよい。また、冷房用膨張弁14bおよび冷却用膨張弁14cとして、全閉機能を有しない電気式膨張弁と開閉弁とを直接的に接続したものを採用してもよい。
また、上述の実施形態では、冷媒としてR1234yfを採用した例を説明したが、冷媒はこれに限定されない。例えば、R134a、R600a、R410A、R404A、R32、R407C、等を採用してもよい。または、これらの冷媒のうち複数種を混合させた混合冷媒等を採用してもよい。さらに、冷媒として二酸化炭素を採用して、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界冷凍サイクルを構成してもよい。
加熱部の構成は、上述の実施形態に開示されたものに限定されない。例えば、第1実施形態で説明した高温側熱媒体回路40に対して、低温側熱媒体回路50の三方弁53および低温側ラジエータ54と同様の三方弁および高温側ラジエータを追加し、余剰の熱を外気に放熱させるようにしてもよい。さらに、ハイブリッド車両のように内燃機関(エンジン)を備える車両では、高温側熱媒体回路40にエンジン冷却水を循環させるようにしてもよい。
冷却部の構成は、上述の実施形態に開示されたものに限定されない。例えば、冷却部として、第1実施形態で説明した低温側熱媒体回路50のチラー19を凝縮部とし、冷却用熱交換部52を蒸発部として機能させるサーモサイフォンを採用してもよい。これによれば、低温側熱媒体ポンプ51を廃止することができる。
サーモサイフォンは、冷媒を蒸発させる蒸発部と冷媒を凝縮させる凝縮部とを有し、蒸発部と凝縮部とを閉ループ状に(すなわち、環状に)接続することによって構成されている。そして、蒸発部における冷媒の温度と凝縮部における冷媒の温度との温度差によって回路内の冷媒に比重差を生じさせ、重力の作用によって冷媒を自然循環させて、冷媒とともに熱を輸送する熱輸送回路である。
また、上述の実施形態では、冷却部にて冷却される冷却対象物がバッテリ80である例を説明したが、冷却対象物はこれに限定されない。直流電流と交流電流とを変換するインバータ、バッテリ80に電力を充電する充電器、電力を供給されることによって走行用の駆動力を出力するとともに、減速時等には回生電力を発生させるモータジェネレータのように作動時に発熱を伴う電気機器であってもよい。
上述の各実施形態では、本開示に係る冷凍サイクル装置10を車両用空調装置1に適用したが、冷凍サイクル装置10の適用はこれに限定されない。例えば、コンピューターサーバーの温度を適切に調整しつつ、室内の空調行うサーバー冷却機能付きの空調装置等に適用してもよい。
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
Claims (7)
- 冷媒を圧縮して吐出する圧縮機(11)と、
前記圧縮機から吐出された吐出冷媒を熱源として、空調対象空間へ送風される送風空気を加熱する加熱部(40、12a)と、
前記加熱部から流出した冷媒を減圧させる暖房用膨張弁(14a)と、
前記暖房用膨張弁から流出した冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器(16)と、
前記室外熱交換器から流出した冷媒の流れを分岐する分岐部(13e)と、
前記分岐部にて分岐された一方の冷媒を減圧させる冷房用膨張弁(14b)と、
前記冷房用膨張弁から流出した冷媒を蒸発させて、前記加熱部にて加熱される前の前記送風空気を冷却する室内蒸発器(18)と、
前記分岐部にて分岐された他方の冷媒を減圧させる冷却用膨張弁(14c)と、
前記冷却用膨張弁から流出した冷媒を蒸発させて、冷却対象物を冷却する冷却部(50、52a、55、56、57)と、
前記室内蒸発器から流出した冷媒の流れと前記冷却部から流出した冷媒の流れとを合流させて、前記圧縮機の吸入口側へ流出させる合流部(13f)と、
前記加熱部から流出した冷媒を前記分岐部の上流側へ導くバイパス通路(22a)と、
前記室外熱交換器から流出した冷媒を前記圧縮機の吸入口側へ導く暖房用通路(22b)と、
冷媒回路を切り替える冷媒回路切替部(15a、15b)と、を備え、
前記冷媒回路切替部は、
前記室内蒸発器にて冷却された前記送風空気を前記加熱部にて再加熱する直列除湿暖房モードでは、前記圧縮機、前記加熱部、前記暖房用膨張弁、前記室外熱交換器、前記冷房用膨張弁、前記室内蒸発器、前記圧縮機の順に冷媒を循環させる冷媒回路に切り替え、
前記室内蒸発器にて冷却された前記送風空気を前記加熱部にて前記直列除湿暖房モードよりも高い加熱能力で再加熱する並列除湿暖房モードでは、前記圧縮機、前記加熱部、前記暖房用膨張弁、前記室外熱交換器、前記暖房用通路、前記圧縮機の順に冷媒を循環させるとともに、前記圧縮機、前記加熱部、前記バイパス通路、前記冷房用膨張弁、前記室内蒸発器、前記圧縮機の順に冷媒を循環させる冷媒回路に切り替え、
前記冷却部にて前記冷却対象物を冷却するとともに、前記加熱部にて前記送風空気を加熱する暖房直列冷却モードでは、前記圧縮機、前記加熱部、前記暖房用膨張弁、前記室外熱交換器、前記冷却用膨張弁、前記冷却部、前記圧縮機の順に冷媒を循環させる冷媒回路に切り替え、
前記冷却部にて前記冷却対象物を冷却するとともに、前記加熱部にて前記暖房直列冷却モードよりも高い加熱能力で前記送風空気を加熱する暖房並列冷却モードでは、前記圧縮機、前記加熱部、前記暖房用膨張弁、前記室外熱交換器、前記暖房用通路、前記圧縮機の順に冷媒を循環させるとともに、前記圧縮機、前記加熱部、前記バイパス通路、前記冷却用膨張弁、前記冷却部、前記圧縮機の順に冷媒を循環させる冷媒回路に切り替えるものである冷凍サイクル装置。 - 前記送風空気の目標吹出温度(TAO)を決定する目標吹出温度決定部(S20)を備え、
前記冷媒回路切替部は、前記目標吹出温度(TAO)の上昇に伴って、前記暖房直列冷却モード、前記暖房並列冷却モードの順に切り替えるものである請求項1に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記冷媒回路切替部は、前記目標吹出温度(TAO)の上昇に伴って、前記直列除湿暖房モード、前記並列除湿暖房モードの順に切り替えるものであり、
前記冷媒回路切替部が、前記直列除湿暖房モードから前記並列除湿暖房モードへ切り替える前記目標吹出温度(TAO)を除湿用基準温度(β1)と定義し、前記冷媒回路切替部が、前記暖房直列冷却モードから前記暖房並列冷却モードへ切り替える前記目標吹出温度(TAO)を高温側冷却基準温度(β2)と定義したときに、
前記高温側冷却基準温度(β2)が前記除湿用基準温度(β1)よりも高い温度に設定されている請求項2に記載の冷凍サイクル装置。 - さらに、前記冷媒回路切替部は、前記冷却部にて前記冷却対象物を冷却するとともに、前記加熱部にて前記暖房直列冷却モードよりも低い加熱能力で前記送風空気を加熱する暖房冷却モードでは、前記圧縮機、前記加熱部、前記暖房用膨張弁、前記室外熱交換器、前記冷却用膨張弁、前記冷却部、前記圧縮機の順に冷媒を循環させる冷媒回路に切り替え、
前記暖房冷却モードでは、前記暖房用膨張弁が全開となっている請求項1ないし3のいずれか1つに記載の冷凍サイクル装置。 - 前記送風空気の目標吹出温度(TAO)を決定する目標吹出温度決定部(S20)を備え、
前記冷媒回路切替部は、前記目標吹出温度(TAO)の上昇に伴って、前記暖房冷却モード、前記暖房直列冷却モード、前記暖房並列冷却モードの順に切り替えるものである請求項4に記載の冷凍サイクル装置。 - さらに、前記冷媒回路切替部は、前記冷却部にて前記冷却対象物を冷却する冷房モードでは、前記圧縮機、前記加熱部、前記暖房用膨張弁、前記室外熱交換器、前記冷房用膨張弁、前記室内蒸発器、前記圧縮機の順に冷媒を循環させる冷媒回路に切り替え、
前記冷房モードでは、前記暖房用膨張弁が全開となっており、
前記冷媒回路切替部は、前記目標吹出温度(TAO)の上昇に伴って、前記冷房モード、前記直列除湿暖房モード、前記並列除湿暖房モードの順に切り替えるものであり、
前記冷媒回路切替部が、前記冷房モードから前記直列除湿暖房モードへ切り替える前記目標吹出温度(TAO)を冷房用基準温度(α1)と定義し、前記冷媒回路切替部が、前記暖房冷却モードから前記暖房直列冷却モードへ切り替える前記目標吹出温度(TAO)を低温側冷却基準温度(α2)と定義したときに、
前記低温側冷却基準温度(α2)が前記冷房用基準温度(α1)よりも高い温度に設定されている請求項5に記載の冷凍サイクル装置。 - 前記冷媒回路切替部は、外気温(Tam)の低下に伴って、前記暖房直列冷却モード、前記暖房並列冷却モードの順に切り替えるものである請求項1ないし6のいずれか1つに記載の冷凍サイクル装置。
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