WO2022009713A1 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Definitions
- the present disclosure relates to a refrigeration cycle device having a plurality of evaporation units.
- Patent Document 1 discloses a refrigerating cycle device which is applied to a vehicle air conditioner and adjusts the temperature of air blown into a vehicle interior which is an air-conditioned space.
- the refrigeration cycle apparatus of Patent Document 1 includes a front seat side evaporator and a rear seat side evaporator.
- the front seat side evaporator cools the air blown to the front seat side in the vehicle interior.
- the rear seat side evaporator cools the air blown to the rear seat side in the passenger compartment.
- the front seat side evaporator and the rear seat side evaporator are arranged in parallel with each other in the flow of the refrigerant. Therefore, when the refrigerant flows through both the front seat side evaporator and the rear seat side evaporator, the flow rate of the refrigerant flowing through the rear seat side evaporator becomes small, and the low pressure at the rear seat side evaporator and the rear seat side evaporator outlet.
- Lubricating oil in other words, refrigerating machine oil
- the compressor is high when the battery cooling load is high. Even if it is operated by rotation, most of the refrigerant flows to the heat exchanger for cooling the battery, and the flow rate of the refrigerant flowing to the rear seat side evaporator may decrease. When the number of revolutions of the compressor operating at high rotation is increased or decreased, the fluctuation of the operating noise of the compressor tends to become an unacceptable level.
- an object of the present disclosure is to provide a refrigerating cycle device capable of pushing refrigerating machine oil back into the compressor without increasing or decreasing the rotation speed of the compressor.
- the refrigeration cycle apparatus includes a compressor, a heat radiating unit, a first decompression unit, a second decompression unit, a first evaporation unit, a second evaporation unit, and a control unit.
- the compressor compresses and discharges the refrigerant.
- the heat radiating unit dissipates the refrigerant discharged from the compressor.
- the first decompression unit decompresses the refrigerant flowing out from the heat radiating unit, and adjusts the opening degree by an electric mechanism.
- the second decompression section is arranged in parallel with the first decompression section in the flow of the refrigerant, and decompresses the refrigerant flowing out from the heat dissipation section.
- the first evaporating unit evaporates the refrigerant flowing out from the first decompression unit.
- the second evaporating unit evaporates the refrigerant flowing out from the second decompression unit.
- the control unit controls the opening degree of the first decompression unit.
- the second decompression unit has a mechanical mechanism that increases the opening degree when the pressure of the refrigerant on the outlet side of the second evaporation unit decreases.
- the control unit detects that the refrigerating machine oil mixed in the refrigerant has accumulated in the second evaporation unit, the control unit performs oil return control for temporarily increasing the opening degree of the first decompression unit.
- the pressure of the refrigerant on the outlet side of the first evaporation section rises and then decreases, so that the pressure of the refrigerant on the outlet side of the second evaporation section also rises. descend. Since the opening degree of the second decompression section increases when the outlet-side refrigerant pressure of the second evaporation section decreases, the flow rate of the refrigerant in the second evaporation section can be increased. As a result, the refrigerating machine oil staying in the second evaporation unit can be returned to the compressor side.
- FIG. 1 It is an overall block diagram of the vehicle air conditioner of 1st Embodiment. It is a block diagram which shows the electric control part of the air-conditioning apparatus for a vehicle of 1st Embodiment. It is a flowchart which shows a part of the control process of the control program of 1st Embodiment. It is a flowchart which shows a part of the control process of the control program of 1st Embodiment. It is a flowchart which shows the oil return control process in the dual cooling mode of 1st Embodiment.
- the refrigeration cycle device 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 conditioner 1 is an air conditioner with a battery temperature adjusting function.
- the vehicle air conditioner 1 air-conditions the interior of the vehicle, which is the space to be air-conditioned, and adjusts the temperature of the battery 80.
- 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 this embodiment is a lithium ion battery.
- the battery 80 is a so-called assembled battery formed by stacking a plurality of battery cells and electrically connecting these battery cells in series or in parallel.
- the output of this type of battery tends to decrease at low temperatures, and deterioration tends to progress at high temperatures. Therefore, the temperature of the battery needs to be maintained within an appropriate temperature range (in this embodiment, 15 ° C. or higher and 55 ° C. or lower) in which the charge / discharge capacity of the battery can be fully utilized. ..
- the battery 80 can be cooled by the cold heat generated by the refrigeration cycle device 10.
- the objects to be cooled in the refrigeration cycle device 10 of the present embodiment are air and a battery 80.
- the vehicle air conditioner 1 includes a refrigerating cycle device 10, an indoor air conditioner unit 30, a high temperature side heat medium circuit 40, a low temperature side heat medium circuit 50, a rear seat side air conditioner unit 90, and the like. I have.
- the refrigerating cycle device 10 cools the air blown into the vehicle interior and heats the high temperature side heat medium circulating in the high temperature side heat medium circuit 40 in order to air-condition the vehicle interior.
- the refrigeration cycle device 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 refrigerating cycle device 10 can switch the refrigerant circuit for various operation modes in order to perform air conditioning in the vehicle interior. For example, the refrigerant circuit in the cooling mode, the refrigerant circuit in the dehumidifying / heating mode, the refrigerant circuit in the heating mode, and the like can be switched.
- the refrigeration cycle device 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-based refrigerant (specifically, R1234yf) as the refrigerant, and the pressure of the discharged refrigerant discharged from the compressor 11 does not exceed the critical pressure of the refrigerant, which is a steam compression type subcritical. It constitutes a refrigeration cycle.
- Refrigerant oil for lubricating the compressor 11 is mixed in the refrigerant. Some of the refrigerating machine oil circulates in the cycle together with the refrigerant.
- the compressor 11 sucks the refrigerant in the refrigerating cycle device 10, compresses it, and discharges it.
- the compressor 11 is arranged in front of the vehicle interior and is arranged in the drive unit chamber in which the electric motor and the like are housed.
- the compressor 11 is an electric compressor that rotationally drives a fixed-capacity compression mechanism having a fixed discharge capacity by an electric motor. The number of revolutions (that is, the refrigerant discharge capacity) of the compressor 11 is controlled by the control signal output from the cycle control device 60 shown in FIG.
- the inlet side 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 heat exchanger for heating that heats the high temperature side heat medium by exchanging heat between the high pressure refrigerant flowing through the refrigerant passage and the high temperature side heat medium flowing through the water passage.
- the inlet side of the first three-way joint 13a having three inflow outlets communicating with each other is connected to the outlet of the refrigerant passage of the water refrigerant heat exchanger 12.
- 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 device 10 includes second to eighth three-way joints 13b to 13h.
- the basic configuration of these second to eighth three-way joints 13b to 13h is the same as that of the first three-way joint 13a.
- the inlet side of the heating expansion valve 14a is connected to one of the outlets of the first three-way joint 13a.
- One inflow port 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 arranged in the bypass passage 22a.
- the dehumidifying on-off valve 15a is a solenoid valve that opens and closes the bypass passage 22a.
- the refrigeration cycle device 10 includes a heating on-off valve 15b.
- 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 of each operation mode by opening and closing the refrigerant passage.
- 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 dehumidifying on-off valve 15a and the heating on-off valve 15b are controlled by a control voltage output from the cycle control device 60.
- the heating expansion valve 14a reduces the pressure of the high-pressure refrigerant flowing out from the refrigerant passage of the water refrigerant heat exchanger 12 at least in the operation mode of heating the vehicle interior, and reduces the flow rate (mass flow rate) of the refrigerant flowing out to the downstream side. It is a decompression unit for heating to be adjusted.
- the heating expansion valve 14a is an electric type having a valve body configured to change the throttle opening degree and an electric actuator (in other words, an electric mechanism) for changing the opening degree of the valve body.
- Variable throttle mechanism in other words, an electric expansion valve).
- the refrigeration cycle device 10 includes a first cooling expansion valve 14b and a cooling expansion valve 14c.
- the basic configuration of the first 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 first cooling expansion valve 14b, and the cooling expansion valve 14c are fully opened so as to function as a mere refrigerant passage with almost no flow rate adjusting action and refrigerant depressurizing action by fully opening the valve opening. It has a function and a fully closed function that closes the refrigerant passage by fully closing the valve opening.
- the heating expansion valve 14a, the first cooling expansion valve 14b, and the cooling expansion valve 14c can switch the refrigerant circuit in each operation mode.
- the heating expansion valve 14a, the first cooling expansion valve 14b, and the cooling expansion valve 14c function as a refrigerant circuit switching unit.
- the heating expansion valve 14a, the first cooling expansion valve 14b, and the cooling expansion valve 14c are controlled by a control signal (control pulse) output from the cycle 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 from the heating expansion valve 14a and the outside air blown by a cooling fan (not shown).
- the outdoor heat exchanger 16 is arranged on the front side in the drive unit room. Therefore, when the vehicle is running, the running wind can be applied to the outdoor heat exchanger 16.
- the inlet side of the third three-way joint 13c is connected to the refrigerant outlet of the outdoor heat exchanger 16.
- One inflow port side of the fourth three-way joint 13d is connected to one outflow port 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 arranged in the heating passage 22b.
- the other inlet side of the second three-way joint 13b is connected to the other outlet of the third three-way joint 13c.
- a check valve 17a is arranged 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 17a 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 inflow port side of the fifth three-way joint 13e is connected to the outflow port of the second three-way joint 13b.
- the inlet side of the seventh three-way joint 13g is connected to one outlet of the fifth three-way joint 13e.
- the inlet side of the first cooling expansion valve 14b is connected to one of the outlets of the seventh three-way joint 13g.
- the first inlet side of the second cooling expansion valve 14e is connected to the other outlet of the seventh three-way joint 13 g.
- the inlet side of the cooling expansion valve 14c is connected to the other outlet of the fifth three-way joint 13e.
- the first cooling expansion valve 14b is an air-conditioning decompression unit that depressurizes the refrigerant flowing out from the outdoor heat exchanger 16 and adjusts the flow rate of the refrigerant flowing out to the downstream side at least in the operation mode for cooling the vehicle interior. be.
- the first cooling expansion valve 14b is a first pressure reducing unit.
- the refrigerant inlet side of the indoor evaporator 18 is connected to the outlet of the first cooling expansion valve 14b.
- the indoor evaporator 18 is arranged in the air conditioning case 31 of the indoor air conditioning unit 30.
- the indoor evaporator 18 exchanges heat between the low-pressure refrigerant decompressed by the first cooling expansion valve 14b and the air blown from the blower 32 to evaporate the low-pressure refrigerant, thereby causing the low-pressure refrigerant to exert a heat absorbing action.
- It is an air conditioning evaporative unit that cools the air.
- the indoor evaporator 18 is the first evaporation unit.
- the inlet side of the evaporation pressure adjusting valve 20 is connected to the refrigerant outlet of the indoor evaporator 18.
- 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 a mechanical variable throttle mechanism that increases the valve opening degree as the pressure of the refrigerant on the outlet side of the indoor evaporator 18 increases.
- the evaporation pressure adjusting valve 20 maintains the refrigerant evaporation temperature in the indoor evaporator 18 at a frost formation suppression temperature (1 ° C. in the present embodiment) that can suppress frost formation in the indoor evaporator 18. ..
- One inflow port side of the 8th three-way joint 13h is connected to the outlet of the evaporation pressure adjusting valve 20.
- One inlet side of the sixth three-way joint 13f is connected to the outlet of the eighth three-way joint 13h.
- the second cooling expansion valve 14e is an air conditioner that reduces the pressure of the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 16 and adjusts the flow rate of the refrigerant flowing out to the downstream side at least in the operation mode of cooling the space on the rear seat side of the vehicle interior. It is a decompression unit.
- the second cooling expansion valve 14e is a second pressure reducing unit.
- the refrigerant inlet side of the rear seat side evaporator 23 is connected to the first outlet of the second cooling expansion valve 14e.
- the rear seat side evaporator 23 is arranged in the rear seat side air conditioning case 91 of the rear seat side air conditioning unit 90.
- the rear-seat side evaporator 23 heat-exchanges the low-pressure refrigerant decompressed by the second cooling expansion valve 14e with the air blown from the rear-seat side blower 92 to evaporate the low-pressure refrigerant, and acts on the low-pressure refrigerant to absorb heat. It is an air-conditioning evaporative unit that cools the air by exerting.
- the rear seat side evaporator 23 is a second evaporation unit.
- the second inlet side of the second cooling expansion valve 14e is connected to the refrigerant outlet of the rear seat side evaporator 23.
- the other inflow port side of the eighth three-way joint 13h is connected to the second outlet of the second cooling expansion valve 14e.
- the second cooling expansion valve 14e is a mechanical expansion valve.
- the second cooling expansion valve 14e has a variable throttle mechanism that changes the throttle opening by a mechanical mechanism that does not require the supply of electric power.
- the second cooling expansion valve 14e has a temperature-sensitive portion having a deforming member (specifically, a diaphragm) that deforms according to the temperature and pressure of the outlet-side refrigerant of the rear-seat side evaporator 23. It is a temperature type expansion valve having a valve body portion that is displaced according to the deformation of the deforming member to change the throttle opening.
- the throttle opening is adjusted so that the superheat degree of the outlet side refrigerant of the rear seat side evaporator 23 approaches a predetermined standard superheat degree (in other words, a target superheat degree). It will change.
- the second cooling expansion valve 14e increases the throttle opening when the pressure of the outlet side refrigerant of the rear seat side evaporator 23 decreases.
- the rear seat on-off valve 15c is a solenoid valve that opens and closes a refrigerant passage connecting the other outlet side of the 7th three-way joint 13g and the first inlet side of the second cooling expansion valve 14e.
- the basic configuration of the rear seat on-off valve 15c is the same as that of the dehumidifying on-off valve 15a.
- the cooling expansion valve 14c is a battery decompression unit that depressurizes the refrigerant flowing out from the outdoor heat exchanger 16 and adjusts the flow rate of the refrigerant flowing out to the downstream side at least in the operation mode for cooling the battery 80.
- the inlet side 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 through which the low-pressure refrigerant decompressed by the cooling expansion valve 14c is circulated, and a water passage through which the low-temperature side heat medium circulating in the low-temperature side heat medium circuit 50 is circulated.
- the chiller 19 is an evaporation unit that exchanges heat between the low-pressure refrigerant flowing through the refrigerant passage and the low-temperature side heat medium flowing through the water passage to evaporate the low-pressure refrigerant and exert a heat absorbing action.
- the other inlet side of the sixth three-way joint 13f is connected to the outlet of the refrigerant passage of the chiller 19.
- the other inlet side of the 4th three-way joint 13d is connected to the outlet of the sixth three-way joint 13f.
- 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 separation unit that separates the gas-liquid of the refrigerant that has flowed into the inside and stores the 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 accumulator 21 is formed with an oil return hole for returning the refrigerating machine oil mixed in the separated liquid phase refrigerant to the compressor 11.
- the refrigerating machine oil in the accumulator 21 is returned to the compressor 11 together with a small amount of liquid phase refrigerant.
- the fifth three-way joint 13e of the present embodiment is a branch portion for branching the flow of the refrigerant flowing out from the outdoor heat exchanger 16.
- the sixth three-way joint 13f is a confluence portion that merges the flow of the refrigerant flowing out of the indoor evaporator 18 and the flow of the refrigerant flowing out of the chiller 19 and causes them to flow out to the suction side of the compressor 11.
- the indoor evaporator 18 and the chiller 19 are connected in parallel to each other with respect 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 22b 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 circulation circuit that circulates the high temperature side heat medium.
- a solution containing ethylene glycol, dimethylpolysiloxane, a nanofluid, or the like, an antifreeze solution, or the like can be adopted.
- a water passage of the water refrigerant heat exchanger 12 a high temperature side heat medium pump 41, a heater core 42, an electric heater 43, 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 whose rotation speed (that is, pumping capacity) is controlled by a control voltage output from the cycle 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 air by exchanging heat between the high temperature side heat medium heated by the water refrigerant heat exchanger 12 and the air that has passed through the indoor evaporator 18.
- the heater core 42 is arranged in the air conditioning case 31 of the indoor air conditioning unit 30.
- the suction port side of the high temperature side heat medium pump 41 is connected to the heat medium outlet of the heater core 42.
- 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 to dissipate heat of the high temperature side heat medium in the heater core 42 to the air (that is, that is). , The amount of heat of air in the heater core 42) can be adjusted.
- Each component of the water-refrigerant heat exchanger 12 and the high-temperature side heat medium circuit 40 is a heating unit that heats air using the refrigerant discharged from the compressor 11 as a heat source.
- the electric heater 43 is, for example, a PTC heater having a PTC element (that is, a positive characteristic thermistor).
- the electric heater 43 can arbitrarily adjust the amount of heat for heating the high temperature side heat medium by the control voltage output from the cycle control device 60.
- the low temperature side heat medium circuit 50 is a heat medium circulation 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 adopted.
- a water passage of the chiller 19 a low temperature side heat medium pump 51, a cooling heat exchange unit 52, 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 unit 52 is connected to the outlet of the water passage of the chiller 19.
- the cooling heat exchange unit 52 has a plurality of metal heat medium flow paths arranged so as to be in contact with the plurality of battery cells of the battery 80.
- the cooling heat exchange unit 52 is a heat exchange unit that cools the battery 80 by exchanging heat between the battery cell and the low temperature side heat medium flowing through the heat medium flow path.
- the cooling heat exchange unit 52 is formed by arranging a heat medium flow path between the battery cells arranged in a laminated manner.
- the cooling heat exchange unit 52 may be integrally formed with the battery 80.
- the battery 80 may be integrally formed by providing a heat medium flow path in a dedicated case for accommodating the stacked battery cells.
- 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, so that the low temperature side heat medium in the cooling heat exchange unit 52 becomes a battery.
- the amount of heat absorbed from 80 can be adjusted.
- Each component of the chiller 19 and the low temperature side heat medium circuit 50 is a battery cooling unit that cools the battery 80 by evaporating the refrigerant flowing out from the cooling expansion valve 14c.
- the indoor air conditioning unit 30 is for blowing air whose temperature has been adjusted by the refrigeration cycle device 10 into the vehicle interior.
- the indoor air conditioning unit 30 is arranged inside the instrument panel (instrument panel) at the front of the vehicle interior.
- the indoor air conditioning unit 30 accommodates 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 forming an outer shell thereof.
- the air conditioning case 31 forms an air passage for air blown into the vehicle interior.
- the air conditioning case 31 is made of a resin (for example, polypropylene) having a certain degree of elasticity and excellent strength.
- An inside / outside air switching device 33 is arranged on the most upstream side of the air flow of the air conditioning case 31.
- the inside / outside air switching device 33 switches and introduces the inside air (that is, the vehicle interior air) and the outside air (that is, the vehicle interior outside air) into the air conditioning case 31.
- the inside / outside air switching device 33 continuously adjusts the opening areas of the inside air introduction port for introducing the inside air into the air conditioning case 31 and the outside air introduction port for introducing the outside air by the inside / outside air switching door, and the introduction air volume of the inside air and the outside air. Change the introduction ratio with the introduction air volume.
- the inside / outside air switching door is driven by an electric actuator for the inside / outside air switching door.
- the electric actuator for the inside / outside air switching door is controlled by a control signal output from the cycle control device 60.
- a blower 32 is arranged on the downstream side of the 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 multi-blade fan with an electric motor.
- the rotation speed (that is, the blowing capacity) of the blower 32 is controlled by the control voltage output from the cycle control device 60.
- the indoor evaporator 18 and the heater core 42 are arranged in this order with respect to the air flow.
- the indoor evaporator 18 is arranged on the upstream side of the air flow with respect to the heater core 42.
- the air conditioning case 31 is provided with a cold air bypass passage 35 that allows air after passing through the indoor evaporator 18 to bypass the heater core 42.
- An air mix door 34 is arranged on the downstream side of the air flow of the indoor evaporator 18 in the air conditioning case 31 and on the upstream side of the air flow of the heater core 42.
- the air mix door 34 is an air volume ratio adjusting unit that adjusts the air volume ratio between the air volume of the air passing through the heater core 42 side and the air volume of the air passing through the cold air bypass passage 35 among the air after passing through the indoor evaporator 18. ..
- the air mix door 34 is driven by an electric actuator for the air mix door. This electric actuator is controlled by a control signal output from the cycle 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 in which the air heated by the heater core 42 and the unheated air passing through the cold air bypass passage 35 are mixed.
- an opening hole for blowing out the air mixed in the mixing space (that is, the air conditioning air) into the vehicle interior, which is the air conditioning target space, is arranged.
- the face opening hole is an opening hole for blowing air-conditioning air toward the upper body of the occupant in the vehicle interior.
- the foot opening hole is an opening hole for blowing air-conditioning air toward the feet of the occupant.
- the defroster opening hole is an opening hole for blowing air conditioning air toward the inner side surface of the front window glass of the vehicle.
- These face opening holes, foot opening holes, and defroster opening holes are the face outlets, foot outlets, and defroster outlets (none of which are shown) provided in the vehicle interior via ducts forming air passages, respectively. )It is connected to the.
- the temperature of the conditioned air mixed in the mixing space is adjusted by adjusting the air volume ratio between the air volume passing through the heater core 42 and the air volume passing through the cold air bypass passage 35 by the air mix door 34. As a result, the temperature of the air (air-conditioned air) blown from each outlet into the vehicle interior is adjusted.
- Face doors, foot doors, and defroster doors 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 defroster 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 outlet mode door via a link mechanism or the like, and are rotated in conjunction with each other. The operation of this electric actuator is also controlled by a control signal output from the cycle control device 60.
- the face mode is an outlet mode in which the face outlet is fully opened and air is blown out from the face outlet toward the upper body of the passenger in the passenger compartment.
- the bi-level mode is an outlet mode in which both the face outlet and the foot outlet are opened to blow air toward the upper body and feet of the passengers in the passenger compartment.
- the foot mode is an outlet mode in which the foot outlet is fully opened and the defroster outlet is opened by a small opening, and air is mainly blown out from the foot outlet.
- the occupant can also switch to the defroster mode by manually operating the blowout mode changeover switch provided on the operation panel 70 shown in FIG.
- the defroster mode is an outlet mode in which the defroster outlet is fully opened and air is blown from the defroster outlet to the inner surface of the front window glass.
- the rear seat side air conditioning unit 90 shown in FIG. 1 is for blowing air whose temperature has been adjusted by the refrigeration cycle device 10 into the rear seat side space in the vehicle interior.
- the rear seat side air conditioning unit 90 is arranged on the rear side of the vehicle interior.
- the rear seat side air conditioning unit 90 has a rear seat side blower 92, a rear seat side evaporator 23, and a rear seat side evaporator 92 in an air passage formed in the rear seat side air conditioning case 91 forming the outer shell thereof. It accommodates the seat side heater core 45 and the like.
- the rear seat side air conditioning case 91 forms an air passage for air to be blown into the rear seat side space in the vehicle interior.
- the rear seat side air conditioning case 91 is made of the same material as the air conditioning case 31.
- the rear seat side blower 92 sucks in the vehicle interior air and blows it toward the air passage in the rear seat side air conditioning case 91.
- the rear seat side blower 92 is an electric blower similar to the blower 32.
- the rotation speed (that is, the blowing capacity) of the rear seat side blower 92 is controlled by the control voltage output from the cycle control device 60.
- the rear seat side evaporator 23 and the rear seat side heater core 45 are arranged in this order with respect to the air flow.
- the rear seat side evaporator 23 is arranged on the upstream side of the air flow with respect to the rear seat side heater core 45.
- a rear seat side cold air bypass passage 95 is provided in the rear seat side air conditioning case 91 to allow air after passing through the rear seat side evaporator 23 to flow around the rear seat side heater core 45.
- the rear seat side air mix door 94 is arranged on the downstream side of the air flow of the rear seat side evaporator 23 in the rear seat side air conditioning case 91 and on the upstream side of the air flow of the rear seat side heater core 45.
- the rear seat side air mix door 94 has the air volume of the air passing through the rear seat side heater core 45 side and the air volume of the air passing through the rear seat side cold air bypass passage 95 among the air after passing through the rear seat side evaporator 23. It is an air volume ratio adjusting unit that adjusts the air volume ratio.
- the rear seat side air mix door 94 is driven by an electric actuator for the air mix door. This electric actuator is controlled by a control signal output from the cycle control device 60.
- a rear seat side mixed space is arranged on the downstream side of the air flow of the rear seat side heater core 45 and the rear seat side cold air bypass passage 95 in the rear seat side air conditioning case 91.
- the rear seat side mixing space is a space in which the air heated by the rear seat side heater core 45 and the unheated air passing through the rear seat side cold air bypass passage 95 are mixed.
- an opening hole for blowing out the air mixed in the rear seat side mixed space (that is, the air conditioning air) into the vehicle interior which is the air conditioning target space is arranged.
- This opening hole is connected to the rear seat side air outlet (not shown) provided in the rear seat side space in the passenger compartment via a duct forming an air passage.
- the rear seat side air mix door 94 is mixed in the rear seat side mixing space by adjusting the air volume ratio between the air volume passing through the rear seat side heater core 45 and the air volume passing through the rear seat side cold air bypass passage 95.
- the temperature of the air conditioning air is adjusted.
- the temperature of the air (air-conditioned air) blown from the rear seat side air outlet to the vehicle interior rear seat side space is adjusted.
- the cycle control device 60 includes a well-known microcomputer including a CPU, ROM, RAM, and the like, and peripheral circuits thereof. Then, various operations and processes are performed based on the control program stored in the ROM, and various controlled devices 11, 14a to 14c, 15a to 15c, 32, 41, 51, 92, etc. connected to the output side thereof, etc. Control the operation of.
- the internal air temperature sensor 61 is an internal air temperature detection unit that detects the internal air temperature Tr (that is, the vehicle interior temperature).
- the outside air temperature sensor 62 is an outside air temperature detection unit that detects the outside air temperature Tam (that is, the outside air temperature of the vehicle interior).
- the solar radiation sensor 63 is a solar radiation amount detection unit that detects the solar radiation amount Ts applied to 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 detecting unit that detects the temperature T2 of the refrigerant flowing out from the refrigerant passage of the water refrigerant heat exchanger 12.
- the third refrigerant temperature sensor 64c is a third refrigerant temperature detection unit that detects the temperature T3 of the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger 16.
- the fourth refrigerant temperature sensor 64d is a fourth refrigerant temperature detection unit that detects the temperature T4 of the refrigerant flowing out from the indoor evaporator 18.
- the fifth refrigerant temperature sensor 64e is a fifth refrigerant temperature detection unit that detects the temperature T5 of the refrigerant flowing out from the refrigerant passage of the chiller 19.
- the evaporator temperature sensor 64f is an evaporator temperature detection unit that detects the evaporator temperature Tefien, which is the refrigerant evaporation temperature in the indoor evaporator 18.
- 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 detecting unit 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 65b is a second refrigerant pressure detecting unit that detects the pressure P2 of the refrigerant flowing out from 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 67a is a first low temperature side heat medium temperature detection unit that detects the first low temperature side heat medium temperature TWL1, which 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 air-conditioned air temperature sensor 68 is an air-conditioned air temperature detection unit that detects the air temperature TAV blown from the mixed space to the vehicle interior.
- the battery temperature sensor 69 is a battery temperature detection unit that detects the battery temperature TB (that is, the temperature of the battery 80).
- the battery temperature sensor 69 of the present embodiment has a plurality of temperature sensors and detects the temperature of a plurality of points of the battery 80. Therefore, the cycle control device 60 can also detect the temperature difference of each part of the battery 80.
- the battery temperature TB the average value of the detection values of a plurality of temperature sensors is adopted.
- the rear seat side internal air temperature sensor 75 is an internal temperature detection unit that detects the rear seat side internal air temperature Trr (that is, the vehicle interior temperature of the rear seat side space).
- the vehicle interior humidity sensor 76 is a humidity detection unit that detects the humidity inside the vehicle interior.
- the rear seat side evaporator temperature sensor 77 is an evaporator temperature detection unit that detects the rear seat side evaporator temperature terfin, which is the refrigerant evaporation temperature in the rear seat side evaporator 23.
- the rear seat side evaporator temperature sensor 77 of the present embodiment detects the heat exchange fin temperature of the rear seat side evaporator 23.
- an operation panel 70 arranged near the instrument panel in the front part of the vehicle interior is connected to the input side of the cycle control device 60, and operations are performed from various operation switches provided on the operation panel 70.
- the signal is input.
- an auto switch that sets or cancels the automatic control operation of the air conditioner for a vehicle, and a front seat side that requires the indoor evaporator 18 to cool the air.
- the air conditioner switch the air volume setting switch that manually sets the air volume of the blower 32, the temperature setting switch that sets the target temperature Tset in the vehicle interior, the blowout mode changeover switch that manually sets the blowout mode, and the rear seat side evaporator 23 cool the air.
- the cycle control device 60 of the present embodiment is integrally configured with a control unit that controls various controlled devices connected to the output side of the cycle control device 60.
- the configuration (hardware and software) that controls the operation of each of the control target devices in the cycle control device 60 is a control unit that controls the operation of each control target device.
- the configuration for controlling the refrigerant discharge capacity of the compressor 11 (specifically, the rotation speed of the compressor 11) is the compressor control unit 60a.
- the configuration for controlling the operation of the heating expansion valve 14a, the first cooling expansion valve 14b, and the cooling expansion valve 14c is the expansion valve control unit 60b.
- the configuration that controls the operation of the dehumidifying on-off valve 15a, the heating on-off valve 15b, and the rear-seat on-off valve 15c is the refrigerant circuit switching control unit 60c.
- the configuration for controlling the pumping capacity of the high temperature side heat medium of the high temperature side heat medium pump 41 is 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 is the low temperature side heat medium pump control unit 60e.
- the vehicle air conditioner 1 of the present embodiment air-conditions the interior of the vehicle and adjusts the temperature of the battery 80.
- the refrigerant circuit can be switched to operate in the following eight operation modes.
- the single cooling mode is an operation mode in which the interior of the vehicle is cooled by cooling the air and blowing it into the vehicle interior without cooling the battery 80.
- the dual cooling mode is an operation mode in which the interior of the vehicle is cooled by cooling the air and blowing it into the vehicle interior without cooling the battery 80. This is an operation mode that also cools the space on the rear seat side of the vehicle interior.
- the series dehumidification / heating mode is an operation mode in which the inside of the vehicle is dehumidified and heated by reheating the cooled and dehumidified air and blowing it into the vehicle interior without cooling the battery 80. Is.
- Parallel dehumidifying / heating mode In the parallel dehumidifying / heating mode, the cooled and dehumidified air is reheated with a higher heating capacity than the series dehumidifying / heating mode and blown out into the vehicle interior without cooling the battery 80. This is an operation mode in which dehumidifying and heating the interior of the vehicle is performed.
- the heating mode is an operation mode in which the interior of the vehicle is heated by heating the air and blowing it into the vehicle interior without cooling the battery 80.
- the single cooling cooling mode is an operation mode in which the battery 80 is cooled and the air is cooled and blown into the vehicle interior to cool the vehicle interior.
- Dual cooling cooling mode is an operation mode in which the battery 80 is cooled and the air is cooled and blown into the vehicle interior to cool the vehicle interior. This is an operation mode that also cools the space on the rear seat side of the vehicle interior.
- Cooling mode An operation mode in which the battery 80 is cooled without air-conditioning the interior of the vehicle.
- control program is executed when the ignition switch of the vehicle is turned on (ON).
- the control program will be described with reference to FIGS. 3 and 4. Further, each control step shown in the flowchart of FIG. 3 or the like is a function realization unit included in the cycle control device 60.
- step S10 of FIG. 3 the detection signal of the sensor group described above and the operation signal of the operation panel 70 are read.
- step S20 it is determined whether or not the battery 80 needs to be cooled based on the detection signal and the operation signal read in step S10. Specifically, in the present embodiment, the battery 80 is cooled when the battery temperature TB detected by the battery temperature sensor 69 is equal to or higher than the predetermined reference cooling temperature KTB (35 ° C. in the present embodiment). Is determined to be necessary. Further, when the battery temperature TB is lower than the reference cooling temperature KTB, it is determined that the battery 80 does not need to be cooled.
- step S20 If it is determined in step S20 that the battery 80 does not need to be cooled, the process proceeds to step S30. If it is determined in step S20 that the battery 80 needs to be cooled, the process proceeds to step S150 in FIG.
- step S30 it is determined whether or not there is an air conditioning ON request. Specifically, when the operation state of the various operation switches provided on the operation panel 70 by the occupant is an operation state requiring air conditioning, it is determined that there is an air conditioning ON request. For example, when the auto switch of the operation panel 70 is turned on (ON) by the operation of the occupant, it is determined that there is an air conditioning ON request.
- step S30 If it is determined in step S30 that there is no air conditioning ON request, the process proceeds to step S40 and the stop mode is selected.
- the stop mode is an operation mode in which the blower 32 is stopped and air conditioning is not performed.
- step S30 If it is determined in step S30 that there is an air conditioning ON request, the process proceeds to step S50, and it is determined whether or not the outside air temperature Tam is less than the predetermined heating reference temperature Tht.
- the outside air temperature Tam is the outside temperature of the vehicle interior detected by the outside air temperature sensor 62.
- step S50 If it is determined in step S50 that the outside air temperature Tam is less than the heating reference temperature Tht, the process proceeds to step S60 and the heating mode is selected.
- step S50 If it is determined in step S50 that the outside air temperature Tam is not less than the heating reference temperature Tht, the process proceeds to step S70, and it is determined whether or not there is a dehumidification request in the indoor evaporator 18. Specifically, when the front seat side air conditioner switch provided on the operation panel 70 is turned on (ON), it is determined that there is a dehumidification request in the indoor evaporator 18.
- step S70 If it is determined in step S70 that there is no dehumidification request in the indoor evaporator 18, the process proceeds to step S60 and the heating mode is selected. If it is determined in step S70 that there is a dehumidification request in the indoor evaporator 18, the process proceeds to step S80, there is a dehumidification request in the rear seat side evaporator 23, and the rear seat side target blowing temperature RrTAO is on the rear seat side. It is determined whether or not the internal temperature is less than Trr. Specifically, when the rear seat side air conditioner switch provided on the operation panel 70 is turned on (ON), it is determined that there is a dehumidification request in the rear seat side evaporator 23.
- the rear seat side target blowout temperature RrTAO is the target temperature of the air blown to the rear seat side space in the vehicle interior.
- the target blowout temperature RrTAO on the rear seat side is calculated by the following formula F1.
- RrTAO Ksetr ⁇ Tsetr-Krr ⁇ Trr-Kam ⁇ Tam-Ks ⁇ Ts + C... (F1)
- Tsetr is a rear seat side vehicle interior set temperature set by the temperature setting switch. Trr is the space temperature on the rear seat side of the vehicle interior detected by the air temperature sensor 75 on the rear seat side. Tam is the outside temperature of the vehicle interior detected by the outside air temperature sensor 62. Ts is the amount of solar radiation detected by the solar radiation sensor 63.
- Ksetr, Krr, Kam, and Ks are control gains, and C is a correction constant.
- step S80 If there is a dehumidification request in the rear seat side evaporator 23 in step S80 and it is determined that the rear seat side target outlet temperature RrTAO is less than the rear seat side internal air temperature Trr, the process proceeds to step S90 and the dual cooling mode is set. Be selected.
- the operation mode for cooling the air in the rear seat side evaporator 23 is selected only when the rear seat side evaporator 23 needs to cool the air.
- the target blowout temperature RrTAO on the rear seat side is equal to or higher than the internal air temperature Trr on the rear seat side, the air is not cooled by the evaporator 23 on the rear seat side.
- step S80 If there is no dehumidification request in the rear seat side evaporator 23 in step S80, or if it is determined that the rear seat side target air temperature RrTAO is not less than the rear seat side internal temperature Trr, the process proceeds to step S100 and the front seat side target air temperature is blown out. It is determined whether or not the temperature FrTAO exceeds the predetermined dehumidification reference temperature Tdh.
- the front seat side target blowout temperature FrTAO is the target temperature of the air blown to the front seat side space in the vehicle interior. Specifically, the front seat side target blowout temperature FrTAO is calculated by the following mathematical formula F2.
- FrTAO Kset x Tset-Kr x Tr-Kam x Tam-Ks x Ts + C ... (F2)
- Tset is the vehicle interior set temperature set by the temperature setting switch. Tr is the vehicle interior temperature detected by the internal air temperature sensor 61. Tam is the outside temperature of the vehicle interior detected by the outside air temperature sensor 62.
- Ts is the amount of solar radiation detected by the solar radiation sensor 63.
- Kset, Kr, Kam, and Ks are control gains, and C is a correction constant.
- step S100 If it is determined in step S100 that the front seat side target outlet temperature FrTAO exceeds the dehumidification reference temperature Tdh, the process proceeds to step S110 and the parallel dehumidification / heating mode is selected. If it is determined in step S100 that the front seat side target blowout temperature FrTAO does not exceed the dehumidification reference temperature Tdh, the process proceeds to step S120, and the front seat side target blowout temperature FrTAO exceeds the predetermined cooling reference temperature Tcl. Whether or not it is determined.
- step S120 If it is determined in step S120 that the front seat side target outlet temperature FrTAO exceeds the cooling reference temperature Tcl, the process proceeds to step S130 and the series dehumidifying / heating mode is selected. If it is determined in step S120 that the front seat side target outlet temperature FrTAO does not exceed the cooling reference temperature Tcl, the process proceeds to step S140 and the single cooling mode is selected.
- step S150 of FIG. 4 it is determined whether or not there is an air conditioning ON request, as in step S30. If it is determined in step S150 that there is no air conditioning ON request, the process proceeds to step S160 and the cooling mode is selected.
- step S150 If it is determined in step S150 that there is an air conditioning ON request, the process proceeds to step S170, and it is determined whether or not there is a dehumidification request in the indoor evaporator 18 as in step S70. If it is determined in step S170 that there is no dehumidification request in the indoor evaporator 18, the process proceeds to step S160, and the cooling mode is selected. If it is determined in step S170 that there is a dehumidification request in the indoor evaporator 18, the process proceeds to step S180, and in the same manner as in step S80, there is a dehumidification request in the rear seat side evaporator 23, and the rear seat side target outlet is blown out. It is determined whether or not the temperature RrTAO is lower than the rear seat side internal air temperature Trr.
- step S180 If it is determined in step S180 that there is no dehumidification request in the rear seat side evaporator 23, or the rear seat side target outlet temperature RrTAO is not less than the rear seat side internal air temperature Trr, the process proceeds to step S190, and the single cooling cooling mode is set. Be selected.
- step S180 If there is a dehumidification request in the rear seat side evaporator 23 in step S180 and it is determined that the rear seat side target outlet temperature RrTAO is less than the rear seat side internal air temperature Trr, the process proceeds to step S200 and the dual cooling cooling mode is performed. Is selected.
- the operation mode of the refrigerating cycle device 10 is switched as described above. Further, in this control program, not only the operation of each component of the refrigeration cycle device 10 but also 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 constituting the battery cooling unit are used. It also controls the operation of the low temperature side heat medium pump 51 and the three-way valve 53 of the heat medium circuit 50.
- the cycle control device 60 operates the high temperature side heat medium pump 41 so as to exhibit the reference pumping capacity for each predetermined operation mode regardless of the operation mode of the refrigeration cycle device 10 described above. Control.
- the heated high temperature side heat medium is pressure-fed to the heater core 42.
- the high temperature side heat medium flowing into the heater core 42 exchanges heat with air. This heats the air.
- 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 pumped to the water refrigerant heat exchanger 12.
- the cycle control device 60 controls the operation of the low temperature side heat medium pump 51 so as to exhibit the reference pumping capacity for each predetermined operation mode regardless of the operation mode of the refrigeration cycle device 10 described above.
- the cooled low temperature side heat medium is pressure-fed 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. This cools the battery 80.
- the low temperature side heat medium flowing out of the cooling heat exchange unit 52 is sucked into the low temperature side heat medium pump 51 and pumped to the chiller 19.
- the cycle control device 60 executes the control flow of each operation mode.
- the target evaporator temperature TEO is determined in the first step.
- the target evaporator temperature TEO is determined based on the front seat side target outlet temperature FrTAO with reference to the control map stored in the cycle control device 60. In the control map of the present embodiment, it is determined that the target evaporator temperature TEO increases as the front seat side target outlet temperature FrTAO increases.
- the amount of increase / decrease ⁇ IVO in the rotation 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 the 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.
- the target supercooling degree SCO1 of the refrigerant flowing out from the outdoor heat exchanger 16 is determined.
- the target supercooling degree SCO1 is determined with reference to the control map, for example, 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.
- the amount of increase / decrease ⁇ EVC in the throttle opening of the first cooling expansion valve 14b is determined.
- the increase / decrease amount ⁇ EVC is the supercooling degree of the outlet side refrigerant of the outdoor heat exchanger 16 by the feedback control method based on the deviation between the target supercooling degree SCO1 and the supercooling degree SC1 of the outlet side refrigerant of the outdoor heat exchanger 16.
- SC1 is determined to approach the target supercooling degree SCO1.
- the degree of supercooling SC1 of the outlet side refrigerant 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.
- the opening SW of the air mix door 34 is calculated using the following formula F3.
- SW ⁇ TAO- (Tefin + C2) ⁇ / ⁇ TWH- (Tefin + C2) ⁇ ...
- the TWH is the high temperature side heat medium temperature detected by the high temperature side heat medium temperature sensor 66a.
- C2 is a constant for control.
- the heating expansion valve 14a is set to the fully open state
- the first cooling expansion valve 14b is set to the throttle state that exerts the refrigerant depressurizing action, and cooling is performed.
- the expansion valve 14c is fully closed, the dehumidifying on-off valve 15a is closed, the heating on-off valve 15b is closed, and the rear-seat on-off valve 15c is closed.
- the control signal or the control voltage is output to each controlled device so that the control state determined in the above step can be 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 17a, the first cooling expansion valve 14b, and the indoor evaporation
- a steam compression type refrigeration cycle in which the refrigerant circulates in the order of the vessel 18, the evaporation pressure regulating valve 20, the accumulator 21, and the compressor 11 is configured.
- a steam compression type refrigeration cycle is configured in which the cooling expansion valve 14b functions as a pressure reducing unit for reducing the pressure of the refrigerant, and the indoor evaporator 18 functions as an evaporator.
- the 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.
- the vehicle air conditioner 1 in the single cooling mode a part of the air cooled by the indoor evaporator 18 is reheated by the heater core 42 by adjusting the opening degree of the air mix door 34, and the front seat side target blowout is performed.
- the interior of the vehicle can be cooled by blowing air whose temperature has been adjusted so as to approach the temperature FrTAO into the interior of the vehicle.
- the 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.
- the vehicle air conditioner 1 in the dual cooling mode a part of the air cooled by the indoor evaporator 18 is reheated by the heater core 42 by adjusting the opening degree of the air mix door 34, and the front seat side target blowout is performed.
- the interior of the vehicle can be cooled by blowing air whose temperature has been adjusted so as to approach the temperature FrTAO into the interior of the vehicle.
- the air can be cooled by the rear seat side evaporator 23, and the high temperature side heat medium can be heated by the water refrigerant heat exchanger 12.
- a part of the air cooled by the rear seat side evaporator 23 is regenerated by the rear seat side heater core 45 by adjusting the opening degree of the rear seat side air mix door 94.
- the space on the rear seat side in the vehicle interior can be cooled.
- the compressor 11 In the dual cooling mode, if the evaporator temperature Tefien becomes a predetermined value (for example, 0 ° C.) or less, the compressor 11 is stopped. This is a protection control for preventing the condensed water adhering to the indoor evaporator 18 from freezing and damaging the indoor evaporator 18 due to the volume expansion at that time.
- a predetermined value for example, 0 ° C.
- the compressor 11 is used so that the rotation speed is gradually lowered as the temperature of the rear seat side evaporator 23 approaches the predetermined value so that the temperature does not drop below a predetermined value (for example, 0 ° C.). Adjust the number of revolutions. That is, the protection control (that is, the control of stopping the compressor 11 to prevent freezing) like the indoor evaporator 18 is not applied to the rear seat side evaporator 23. Since the control target of the compressor 11 is basically the temperature of the indoor evaporator 18, and the temperature of the rear seat side evaporator 23 is random, the rear seat side evaporator 23 is protected in the same manner as the indoor evaporator 18. This is because if control is applied, the stoppage will be repeated many times depending on the conditions, and stable air conditioning temperature control will not be possible.
- a predetermined value for example, 0 ° C.
- the rotation speed of the compressor 11 is the smaller of the rotation speed at which the evaporator temperature Tefien becomes the target evaporator temperature TEO and the rotation speed at which the temperature of the rear seat side evaporator 23 becomes a predetermined value or more. It will be decided.
- the target high temperature side heat medium temperature TWHO is determined so that the 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 front seat side target blowout temperature FrTAO and the efficiency of the heater core 42. In the control map of the present embodiment, it is determined that the target high temperature side heat medium temperature TWHO rises as the front seat side target blowout temperature FrTAO rises.
- 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 first cooling expansion valve 14b.
- the opening pattern KPN1 increases as the front seat side target blowout temperature FrTAO rises. Then, as the opening degree pattern KPN1 becomes larger, the throttle opening degree of the heating expansion valve 14a becomes smaller, and the throttle opening degree of the first cooling expansion valve 14b becomes larger.
- the opening SW of the air mix door 34 is calculated as in the single cooling mode.
- the front seat side target outlet temperature FrTAO is higher than in the single cooling mode, so that the opening SW of the air mix door 34 approaches 100%. Therefore, in the series dehumidifying / heating mode, the opening degree of the air mix door 34 is determined so that almost the entire flow rate of the air after passing through the indoor evaporator 18 passes through the heater core 42.
- the heating expansion valve 14a is set to the throttle state
- the first cooling expansion valve 14b is set to the throttle state
- the cooling expansion valve 14c is set to the throttle state.
- the dehumidifying on-off valve 15a is closed
- the heating on-off valve 15b is closed.
- the control signal or the control voltage is output to each controlled device so that the control state determined in the above step can be 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 17a, the first cooling expansion valve 14b, and the indoor.
- a steam compression type refrigeration cycle in which the refrigerant circulates in the order of the evaporator 18, the evaporative pressure regulating valve 20, the accumulator 21, and the compressor 11 is configured.
- the water-refrigerant heat exchanger 12 functions as a radiator (in other words, a radiator) for dissipating the refrigerant discharged from the compressor 11, and the heating expansion valve 14a and
- a steam compression type refrigeration cycle is configured in which the first cooling expansion valve 14b functions as a pressure reducing unit and the indoor evaporator 18 functions as an evaporator.
- a cycle is configured in which the outdoor heat exchanger 16 functions as a radiator (in other words, a radiator). ..
- a cycle in which the outdoor heat exchanger 16 functions as an evaporator is configured.
- the 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 series dehumidifying / heating mode, the air cooled by the indoor evaporator 18 and dehumidified is reheated by the heater core 42 and blown out into the vehicle interior to dehumidify and heat the vehicle interior. It can be carried out.
- the target high temperature side heat medium temperature of the high temperature side heat medium is the same as in the series dehumidifying and heating mode so that the air can be heated by the heater core 42. TWHO is determined.
- the amount of increase / decrease ⁇ IVO in the rotation speed of the compressor 11 is determined.
- the increase / decrease amount ⁇ IVO is based on the deviation between the target high temperature side heat medium temperature TWHO and the high temperature side heat medium temperature TWH, and the high temperature side heat medium temperature TWH is the target high temperature side heat medium temperature by the feedback control method. Determined to approach TWHO.
- the target superheat degree SHEO of the refrigerant on the outlet side of the indoor evaporator 18 is determined.
- a predetermined constant 5 ° C. in this embodiment
- the amount of change ⁇ KPN1 of the opening pattern KPN1 is determined.
- the superheat degree SH is determined to approach the target superheat degree SHEO by the 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 superheat degree 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.
- the throttle opening of the heating expansion valve 14a decreases, and the throttle opening of the first cooling expansion valve 14b increases. Therefore, when the opening pattern KPN1 becomes large, the flow rate of the refrigerant flowing into the indoor evaporator 18 increases, and the superheat degree SH of the refrigerant on the outlet side of the indoor evaporator 18 decreases.
- the opening SW of the air mix door 34 is calculated in the same manner as in the cooling mode.
- the front seat side target outlet temperature FrTAO is higher than in the cooling mode, so that the opening SW of the air mix door 34 approaches 100% as in the series dehumidifying / heating mode. Therefore, in the parallel dehumidifying / heating mode, the opening degree of the air mix door 34 is determined so that almost the entire flow rate of the air after passing through the indoor evaporator 18 passes through the heater core 42.
- the heating expansion valve 14a is set to the throttle state
- the first cooling expansion valve 14b is set to the throttle state
- the cooling expansion valve 14c is set to the throttle state.
- the dehumidifying on-off valve 15a is opened
- the heating on-off valve 15b is opened.
- the control signal or the control voltage is output to each controlled device so that the control state determined in the above step can be 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 in that order. Circulates, and the refrigerant circulates in the order of the compressor 11, the water refrigerant heat exchanger 12, the bypass passage 22a, the first cooling expansion valve 14b, the indoor evaporator 18, the evaporation pressure adjusting valve 20, the accumulator 21, and the compressor 11.
- a steam compression type refrigeration cycle is configured.
- the water-refrigerant heat exchanger 12 functions as a radiator (in other words, a radiator) that dissipates heat from the refrigerant discharged from the compressor 11, and the heating expansion valve 14a is used.
- the outdoor heat exchanger 16 functions as a decompression unit, and the heating expansion valve 14a and the first cooling expansion valve 14b connected in parallel to the outdoor heat exchanger 16 serve as a decompression unit.
- a refrigeration cycle is configured in which the indoor evaporator 18 functions as an evaporator.
- the 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 / heating mode, the air cooled by the indoor evaporator 18 and dehumidified is reheated by the heater core 42 and blown out into the vehicle interior to dehumidify and heat the vehicle interior. It can be carried out.
- the target high temperature side heat medium temperature TWHO of the high temperature side heat medium is determined as in the parallel dehumidification heating mode.
- the increase / decrease amount ⁇ IVO of the rotation speed of the compressor 11 is determined as in the parallel dehumidification / heating mode.
- 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 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.
- the amount of increase / decrease ⁇ EVH in the throttle opening of the heating expansion valve 14a is determined.
- the increase / decrease amount ⁇ EVH is the refrigerant passage of the water refrigerant heat exchanger 12 by the feedback control method based on the deviation between the target supercooling degree SCO2 and the overcooling degree SC2 of the refrigerant flowing out from the refrigerant passage of the water refrigerant heat exchanger 12.
- the degree of supercooling SC2 of the refrigerant flowing out from is determined to approach the target degree of supercooling 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. To.
- the opening SW of the air mix door 34 is calculated as in the single cooling mode.
- the target blowout temperature FrTAO on the front seat side is higher than in the cooling mode, so that the opening SW of the air mix door 34 approaches 100%. Therefore, in the heating mode, the opening degree of the air mix door 34 is determined so that substantially the entire flow rate of the air after passing through the indoor evaporator 18 passes through the heater core 42.
- the heating expansion valve 14a is set to the throttled state
- the first cooling expansion valve 14b is set to the fully closed state
- the cooling expansion valve 14c is fully closed.
- the dehumidifying on-off valve 15a is closed, and the heating on-off valve 15b is opened.
- the control signal or the control voltage is output to each controlled device so that the control state determined in the above step can be obtained, and the process returns to step S10.
- the refrigerant circulates 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 steam compression type refrigeration cycle is configured.
- the water-refrigerant heat exchanger 12 functions as a radiator (in other words, a radiator) that dissipates heat from the refrigerant discharged from the compressor 11, and the heating expansion valve 14a is a decompression unit.
- a refrigeration cycle is configured in which the outdoor heat exchanger 16 functions as an evaporator.
- 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 interior of the vehicle can be heated by blowing out the air heated by the heater core 42 into the interior of the vehicle.
- the target evaporator temperature TEO, the increase / decrease amount of the number of revolutions of the compressor 11 ⁇ IVO, and the expansion valve for the first cooling are the same as in the single cooling mode.
- the amount of increase / decrease in the throttle opening of 14b ⁇ EVC and the opening SW of the air mix door 34 are determined.
- 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 this embodiment
- the amount of increase / decrease ⁇ EVB in the throttle opening of the cooling expansion valve 14c is determined.
- the increase / decrease amount ⁇ EVB is based on the deviation between the target superheat degree SHCO and the superheat degree SHC of the refrigerant flowing out from the refrigerant passage of the chiller 19, and the amount of the refrigerant flowing out from the refrigerant passage of the chiller 19 is determined by the feedback control method.
- the superheat degree SHC is determined to approach the target superheat degree SHCO.
- the degree of superheat 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.
- 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 calorific value of the battery 80 and the outside air temperature Tam. In the control map of the present embodiment, it is determined that the target low temperature side heat medium temperature TWLO decreases as the heat generation amount of the battery 80 increases and the outside air temperature Tam increases.
- the heating expansion valve 14a is fully opened, the first cooling expansion valve 14b is in the throttled state, and the cooling expansion valve 14c is set.
- the throttled state the dehumidifying on-off valve 15a is closed, and the heating on-off valve 15b is closed.
- the control signal or the control voltage is output to each controlled device so that the control state determined in the above step can be 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 17a, the first cooling expansion valve 14b, and the indoor.
- Refrigerant circulates in the order of evaporator 18, evaporation pressure regulating valve 20, accumulator 21, compressor 11, and compressor 11, water refrigerant heat exchanger 12, heating expansion valve 14a, outdoor heat exchanger 16, check valve.
- a steam compression type refrigeration cycle in which the refrigerant circulates in the order of 17a, the cooling expansion valve 14c, the chiller 19, the evaporation pressure adjusting 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 radiators to dissipate the refrigerant discharged from the compressor 11, and the first cooling expansion valve 14b Functions as a decompression unit, the indoor evaporator 18 functions as an evaporator, and the first cooling expansion valve 14b and the cooling expansion valve 14c connected in parallel to the indoor evaporator 18 function as a decompression unit.
- a refrigeration cycle is configured in which the chiller 19 functions as an evaporator.
- the 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.
- a part of the air cooled by the indoor evaporator 18 is reheated by the heater core 42 by adjusting the opening degree of the air mix door 34, and the target blowing temperature TAO.
- the interior of the vehicle can be cooled by blowing air whose temperature has been adjusted so as to approach the interior of the vehicle.
- the battery 80 can be cooled by flowing the low temperature side heat medium cooled by the chiller 19 into the cooling heat exchange unit 52.
- Dual cooling cooling mode In the control flow of the dual cooling cooling mode, the same control flow as that of the single cooling cooling mode is implemented. Further, the opening SWrr of the rear seat side air mix door 94 is based on the rear seat side target outlet temperature RrTAO, the rear seat side evaporator temperature Terfin, and the high temperature side heat medium temperature TWH, similarly to the opening of the air mix door 34. And open the rear seat on-off valve 15c.
- the 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 dual cooling cooling mode a part of the air cooled by the indoor evaporator 18 is reheated by the heater core 42 by adjusting the opening degree of the air mix door 34, and the front seat side target.
- the interior of the vehicle can be cooled by blowing air whose temperature has been adjusted so as to approach FrTAO.
- the air can be cooled by the rear seat side evaporator 23, and the high temperature side heat medium can be heated by the water refrigerant heat exchanger 12.
- a part of the air cooled by the rear seat side evaporator 23 is regenerated by the rear seat side heater core 45 by adjusting the opening degree of the rear seat side air mix door 94.
- the space on the rear seat side in the vehicle interior can be cooled.
- the battery 80 can be cooled by flowing the low temperature side heat medium cooled by the chiller 19 into the cooling heat exchange unit 52.
- Cooling mode In the first step of the control flow of the cooling mode, the target low temperature side heat medium temperature of the low temperature side heat medium is the same as in the cooling cooling mode so that the battery 80 can be cooled by the cooling heat exchange unit 52. TWLO is determined.
- the amount of increase / decrease ⁇ IVO in the rotation speed of the compressor 11 is determined.
- the increase / decrease amount ⁇ IVO is based on the deviation between the target low temperature side heat medium temperature TWLO and the first low temperature side heat medium temperature TWL1, and the first low temperature side heat medium temperature TWL1 is the target low temperature side heat by the feedback control method. It is determined to approach the medium temperature TWLO.
- the target supercooling degree SCO1 of the refrigerant flowing out from the outdoor heat exchanger 16 is determined.
- the target supercooling degree SCO1 in the 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.
- the amount of increase / decrease ⁇ EVB in the throttle opening of the cooling expansion valve 14c is determined.
- the increase / decrease amount ⁇ EVB is the supercooling degree of the outlet side refrigerant of the outdoor heat exchanger 16 by the feedback control method based on the deviation between the target supercooling degree SCO1 and the supercooling degree SC1 of the outlet side refrigerant of the outdoor heat exchanger 16.
- SC1 is determined to approach the target supercooling degree SCO1.
- the supercooling degree SC1 is calculated in the same manner as in the cooling mode.
- the heating expansion valve 14a is fully opened, the first cooling expansion valve 14b is fully closed, and the cooling expansion valve 14c is throttled.
- the dehumidifying on-off valve 15a is closed, and the heating on-off valve 15b is closed.
- the control signal or the control voltage is output to each controlled device so that the control state determined in the above step can be 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 17a, the cooling expansion valve 14c, the chiller 19, and the evaporation pressure.
- a steam compression type refrigeration cycle in which the refrigerant circulates in the order of the regulating valve 20, the accumulator 21, and the compressor 11 is configured.
- the outdoor heat exchanger 16 functions as a radiator (in other words, a radiator) that dissipates the refrigerant discharged from the compressor 11, and the cooling expansion valve 14c serves as a decompression unit.
- a steam-compressed refrigeration cycle is configured that functions and the chiller 19 functions as an evaporator.
- 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 flowing the low temperature side heat medium cooled by the chiller 19 into the cooling heat exchange unit 52.
- the vehicle air conditioner 1 can realize comfortable air conditioning in the vehicle interior while appropriately adjusting the temperature of the battery 80.
- control program shown in FIG. 5 is executed in order to return the refrigerating machine oil accumulated in the rear seat side evaporator 23 to the compressor 11.
- step S230 of FIG. 5 it is determined whether or not the refrigerant flow rate Grr in the rear seat side evaporator 23 is smaller than the minimum flow rate Grmin. If it is determined that the refrigerant flow rate Grr in the rear seat side evaporator 23 is smaller than the minimum flow rate Grmin, the process proceeds to step S210, the rear seat side oil sleep timer is added, and the process proceeds to step S220. That is, it is detected by the rear seat side evaporator 23 that oil stagnation has occurred, and the rear seat side oil stagnation timer is added. Oil stagnation is a phenomenon in which refrigerating machine oil stays.
- step S260 If it is determined that the refrigerant flow rate Grr in the rear seat side evaporator 23 is not smaller than the minimum flow rate Grmin, the process proceeds to step S260, the rear seat side oil sleep timer is subtracted, and the process returns to step S10. That is, the rear seat side evaporator 23 does not detect that oil stagnation has occurred, and the rear seat side oil stagnation timer is subtracted.
- the refrigerant flow rate Grr in the rear seat side evaporator 23 can be calculated by the following mathematical formula F4.
- Grr Qrr / (iout-iin) ... (F4)
- the formula F4 can be derived from the following formulas F5 to F7.
- Equation F4 there is a relationship that the endothermic heat dissipation Qrr of the refrigerant in the rear seat side evaporator 23 and the air cooling amount Qar in the rear seat side evaporator 23 are equal, and the rear seat side evaporator
- the endothermic heat dissipation Qrr of the refrigerant in 23 can be calculated by the formula F6, and the air cooling amount Qar in the rear seat side evaporator 23 can be calculated by the formula F7.
- Qrr Qar ... (F5)
- Qrr Grr. (Iout-iin) ... (F6)
- Qar Gar ⁇ (hin-hout) ...
- Qrr is an endothermic amount of the refrigerant in the rear seat side evaporator 23.
- Qar is the amount of cooling of air in the rear seat side evaporator 23.
- iout is the enthalpy of the rear seat side evaporator 23 outlet refrigerant, iin, and the enthalpy of the rear seat side evaporator 23 inlet refrigerant (see the Moriel diagram shown in FIG. 6).
- the enthalpy out of the rear seat side evaporator 23 outlet refrigerant can be calculated from the detection temperature of the rear seat side evaporator temperature sensor 77 (that is, the saturation temperature of the refrigerant) assuming that the degree of superheat of the outlet refrigerant is 10K.
- the assumed degree of superheat of the outlet refrigerant and the refrigerant temperature of the indoor evaporator 18 are the enthalpy of the rear seat side evaporator 23 outlet refrigerant. May be calculated.
- a sensor for detecting the outlet refrigerant pressure of the rear seat side evaporator 23 may be provided, and the enthalpy out of the rear seat side evaporator 23 outlet refrigerant may be calculated from the pressure value.
- the high pressure value of the cycle (for example, the refrigerant pressure value at the outdoor heat exchanger 16 and the water refrigerant). It can be calculated based on the refrigerant pressure value of the heat exchanger 12) and the temperature of the refrigerant at the outlet of the outdoor heat exchanger 16.
- Gar is the air volume of the rear seat side blower 92
- hin is the enthalpy of the air at the inlet of the rear seat side evaporator 23
- out is the enthalpy of the air at the outlet of the rear seat side evaporator 23 (FIG. 6).
- the air volume Gar of the rear seat side blower 92 is calculated with reference to the air volume characteristic map stored in the cycle control device 60 based on the voltage value applied to the electric motor of the rear seat side blower 92.
- the air volume characteristic map may be set for each blowing mode.
- the enthalpy hin of the air at the inlet of the rear seat side evaporator 23 can be calculated from the detected temperature of the rear seat side internal air temperature sensor 75 and the detected humidity of the vehicle interior humidity sensor 76.
- the humidity value of the vehicle interior space may be assumed to be 30%, which is the general relative humidity of the vehicle interior space during cooling operation.
- the enthalpy hout of the rear seat side evaporator 23 outlet air can be calculated from the detection temperature of the rear seat side evaporator 23 outlet temperature sensor 77 assuming that the humidity of the rear seat side evaporator 23 outlet air is 100%. This is because when dehumidifying with the rear seat side evaporator 23, the relative humidity of the air at the outlet of the rear seat side evaporator 23 can be considered to be approximately 100%.
- step S220 it is determined whether or not the rear seat side oil sleep timer exceeds a predetermined value. If it is determined in step S220 that the oil sleep timer on the rear seat side exceeds a predetermined value, the process proceeds to step S230, and the oil return control is executed.
- the oil return control is a control executed to return the refrigerating machine oil staying in the rear seat side evaporator 23 to the compressor 11. That is, when the rear seat side oil sleep timer exceeds a predetermined value, it is determined that the refrigerating machine oil staying in the rear seat side evaporator 23 needs to be returned to the compressor 11, and the oil return control is executed.
- step S220 If it is determined in step S220 that the oil sleep timer on the rear seat side does not exceed the predetermined value, the process returns to step S200.
- the opening degree of the first cooling expansion valve 14b is increased from the opening degree during the normal control, and after a certain period of time, the opening degree is returned to the normal control opening degree. Will be returned.
- the time for temporarily increasing the opening degree of the first cooling expansion valve 14b when the oil return control is performed is set to a time of 5 seconds or more and 15 seconds or less.
- the low pressure of the cycle rises and then falls, so that the opening degree of the second cooling expansion valve 14e decreases and then increases.
- the opening degree of the second cooling expansion valve 14e increases, the flow rate of the refrigerant flowing into the rear seat side evaporator 23 increases, so that the action of returning the refrigerating machine oil staying in the rear seat side evaporator 23 to the compressor 11. Occurs.
- the amount of increase in the opening degree of the first cooling expansion valve 14b in the oil return control is determined with reference to the control characteristic diagram shown in FIG. 8 based on the high pressure of the cycle. Specifically, the amount of increase in the opening degree of the first cooling expansion valve 14b (the amount of increase in the opening degree of the expansion valve shown in FIG. 8) is determined to be smaller as the high pressure in the cycle is higher. This is because the larger the differential pressure applied to the first cooling expansion valve 14b, the larger the change in flow rate and pressure due to the change in opening degree.
- step S240 it is determined whether or not the oil return control is completed. Specifically, when the opening degree of the first cooling expansion valve 14b is returned to the opening degree of the normal control, it is determined that the oil return control is completed. When the operation of increasing / decreasing the opening degree of the first cooling expansion valve 14b is performed a predetermined number of times, it may be determined that the oil return control is completed.
- step S240 If it is determined in step S240 that the oil return control is completed, the process proceeds to step S250. In step S250, the rear seat side oil sleep timer is reset and the process returns to step S10.
- step S240 If it is determined in step S240 that the oil return control has not been completed, the process returns to step S230 and the oil return control is continued.
- the oil return control is performed, so that the rear seat side evaporator is performed.
- the refrigerating machine oil retained in 23 can be returned to the compressor 11.
- the cycle control device 60 performs oil return control when it detects that the refrigerating machine oil has accumulated in the rear seat side evaporator 23. In the oil return control, the opening degree of the first cooling expansion valve 14b is temporarily increased.
- the outlet side refrigerant pressure of the indoor evaporator 18 rises and then decreases, so that the outlet side refrigerant of the rear seat side evaporator 23 increases.
- the pressure also rises and then falls. Since the opening degree of the second cooling expansion valve 14e increases when the outlet side refrigerant pressure of the rear seat side evaporator 23 decreases, the refrigerant flow rate in the rear seat side evaporator 23 can be increased. As a result, the refrigerating machine oil accumulated in the rear seat side evaporator 23 can be returned to the compressor 11 side.
- the cycle control device 60 reduces the amount of temporary increase in the opening degree of the first cooling expansion valve 14b when performing oil return control as the pressure of the refrigerant discharged from the compressor 11 increases. do.
- the refrigerating machine oil accumulated in the rear seat side evaporator 23 can be returned to the compressor 11 side while suppressing the capacity fluctuation of the indoor evaporator 18 as much as possible.
- the cycle control device 60 sets the time for temporarily increasing the opening degree of the first cooling expansion valve 14b when performing oil return control to 5 seconds or more and 15 seconds or less. According to this, the refrigerating machine oil staying in the rear seat side evaporator 23 can be effectively returned to the compressor 11 side while suppressing the capacity fluctuation of the indoor evaporator 18.
- the cycle control device 60 calculates the flow rate of the refrigerant in the expansion valve 14e for the second cooling based on the capacity on the air side and the capacity on the refrigerant side in the rear seat side evaporator 23, and calculates the flow rate of the refrigerant in the second cooling. Based on the flow rate of the refrigerant in the expansion valve 14e, it is detected that the refrigerating machine oil is retained in the rear seat side evaporator 23. According to this, it is possible to satisfactorily detect that the refrigerating machine oil is retained in the evaporator 23 on the rear seat side.
- the cycle control device 60 determines the flow rate of the refrigerant in the second cooling expansion valve 14e from the difference between the flow rate of the refrigerant discharged from the compressor 11 and the flow rate of the refrigerant in the first cooling expansion valve 14b. Based on the calculated flow rate of the refrigerant in the second cooling expansion valve 14e, it is detected that the refrigerating machine oil is retained in the rear seat side evaporator 23. According to this, it is possible to satisfactorily detect that the refrigerating machine oil is retained in the evaporator 23 on the rear seat side.
- the cycle control device 60 detects that the refrigerating machine oil is retained in the rear seat side evaporator 23 when the heat exchange load of the rear seat side evaporator 23 continues to be low for a predetermined time or longer. .. According to this, it is possible to satisfactorily detect that the refrigerating machine oil is retained in the evaporator 23 on the rear seat side.
- the refrigerating cycle device 10 is a heat pump cycle capable of cooling and heating, but in the present embodiment, the refrigerating cycle device 10 is a cooler cycle capable of cooling.
- the refrigerating cycle device 10 includes a compressor 11, an outdoor heat exchanger 16, a fifth three-way joint 13e, a seventh three-way joint 13g, a first cooling expansion valve 14b, an indoor evaporator 18, and a second. It has a cooling expansion valve 14e, a rear seat side evaporator 23, a cooling expansion valve 14c, a chiller 19, a sixth three-way joint 13f, and an eighth three-way joint 13h. Does not have twelve.
- An engine 85 for traveling a vehicle is arranged in the high temperature side heat medium circuit 40, and the high temperature side heat medium of the high temperature side heat medium circuit 40 is heated by the waste heat of the engine 85.
- An electric heater 43 for heating the high temperature side heat medium may be arranged in the high temperature side heat medium circuit 40.
- a receiver 25 is arranged on the outlet side of the outdoor heat exchanger 16.
- the receiver 25 is a liquid storage unit having a gas-liquid separation function.
- the receiver 25 separates the air and liquid of the refrigerant flowing out from the outdoor heat exchanger 16. Then, the receiver 25 causes a part of the separated liquid phase refrigerant to flow out to the downstream side, and stores the remaining liquid phase refrigerant as the surplus refrigerant in the cycle.
- the refrigerating cycle device 10 of the present embodiment can switch the refrigerant circuit of the single cooling mode, the dual cooling mode, the single cooling cooling mode, and the dual cooling cooling mode as in the first embodiment.
- oil return control can be performed in the same manner as in the first embodiment.
- the refrigerating cycle device 10 of the first embodiment is an accumulator cycle including an accumulator 21, but the refrigerating cycle device 10 of the present embodiment is a receiver cycle including a receiver 25 instead of the accumulator 21 as shown in FIG. Is.
- the inlet side of the receiver 25 is connected to one outlet of the first three-way joint 13a via a dehumidifying on-off valve 15a and a second three-way joint 13b.
- the inlet side of the heating expansion valve 14a is connected to the other outlet of the first three-way joint 13a via the cooling on-off valve 15d and the ninth three-way joint 13i.
- the dehumidifying on-off valve 15a is a solenoid valve that opens and closes the bypass passage 22a from one outlet of the first three-way joint 13a to the inlet of the receiver 25.
- the opening / closing operation of the heating expansion valve 14a is controlled by the control voltage output from the cycle control device 60.
- the outlet of the second three-way joint 13b is connected to the inlet side of the receiver 25.
- the receiver 25 is a liquid storage unit having a gas-liquid separation function. That is, the receiver 25 separates the gas and liquid of the refrigerant flowing out from the heat exchange unit that functions as a condenser that condenses the refrigerant in the refrigeration cycle device 10. Then, the receiver 25 causes a part of the separated liquid phase refrigerant to flow out to the downstream side, and stores the remaining liquid phase refrigerant as the surplus refrigerant in the cycle.
- the cooling on-off valve 15d is a solenoid valve that opens and closes a refrigerant passage from the other outlet of the first three-way joint 13a to the one inlet of the ninth three-way joint 13i.
- the refrigerant outlet side of the receiver 25 is connected to the other inlet of the ninth three-way joint 13i.
- a tenth three-way joint 13j and a second check valve 17b are arranged in an outlet-side passage 22d connecting the refrigerant outlet of the receiver 25 and the other inflow port of the second three-way joint 13b.
- the inlet is connected to the refrigerant outlet side of the receiver 25 in the outlet side passage 22d.
- one outlet is connected to the inlet side of the second check valve 17b in the outlet side passage 22d.
- the inlet side of the fifth three-way joint 13e is connected to the other outlet of the tenth three-way joint 13j.
- a first fixed throttle 26a is arranged between the dehumidifying on-off valve 15a and one inflow port of the second three-way joint 13b.
- the first fixed throttle 26a and the second fixed throttle 26b are decompression units that reduce the pressure of the refrigerant, and specifically, an orifice, a capillary tube, or the like.
- the refrigerating cycle device 10 is configured so that the refrigerant circuit can be switched in order to perform air conditioning in the vehicle interior and cooling of the battery 80.
- the refrigerating cycle device 10 may switch between a heating mode refrigerant circuit, a single cooling mode refrigerant circuit, a dual cooling mode refrigerant circuit, and a dehumidifying heating mode refrigerant circuit in order to air-condition the vehicle interior.
- the heating mode is an operation mode in which the heated air is blown into the vehicle interior.
- the single cooling mode and the dual cooling mode are operation modes in which cooled air is blown into the vehicle interior.
- the dehumidifying / heating mode is an operation mode in which the cooled and dehumidified air is reheated and blown into the vehicle interior.
- These operation modes are switched by executing the air conditioning control program stored in the cycle control device 60 in advance.
- the operation mode is switched based on the detection signals of various control sensors and the operation signals of the operation panel. The operation of each operation mode will be described below.
- the cycle control device 60 opens the dehumidifying on-off valve 15a, closes the cooling on-off valve 15d, and opens the heating on-off valve 15b. Further, the cycle control device 60 puts the heating expansion valve 14a in a throttled state in which the refrigerant depressurizing action is exerted, and sets the first cooling expansion valve 14b and the rear seat on-off valve 15c in a fully closed state.
- the refrigerant discharged from the compressor 11 is in the order of the indoor condenser 12, the receiver 25, the heating expansion valve 14a, the outdoor heat exchanger 16, and the suction port of the compressor 11. It is switched to the first circuit that circulates.
- the interior of the vehicle can be heated by blowing out the air heated by the indoor condenser 12 into the vehicle interior.
- the cycle control device 60 closes the dehumidifying on-off valve 15a, opens the cooling on-off valve 15d, and closes the heating on-off valve 15b. Further, the cycle control device 60 sets the heating expansion valve 14a in a fully open state, the first cooling expansion valve 14b in a throttled state, and the rear seat on-off valve 15c in a fully closed state.
- the refrigerant discharged from the compressor 11 is the indoor condenser 12, the heating expansion valve 14a, the outdoor heat exchanger 16, the receiver 25, and the first cooling expansion valve 14b.
- the room evaporator 18, and the suction port of the compressor 11 are switched to the second circuit that circulates in this order.
- the interior of the vehicle can be cooled by blowing out the air cooled by the indoor evaporator 18 into the vehicle interior.
- the cycle control device 60 closes the dehumidifying on-off valve 15a, opens the cooling on-off valve 15d, and closes the heating on-off valve 15b. Further, the cycle control device 60 sets the heating expansion valve 14a in the fully open state, the first cooling expansion valve 14b in the throttle state, and the rear seat on-off valve 15c in the fully open state.
- the refrigerant discharged from the compressor 11 flows in the order of the indoor condenser 12, the heating expansion valve 14a, the outdoor heat exchanger 16, and the receiver 25. Further, the receiver 25, the first cooling expansion valve 14b, the indoor evaporator 18, and the suction port of the compressor 11 circulate in this order, and the receiver 25, the second cooling expansion valve 14e, the rear seat side evaporator 23, and the compressor. It is switched to the second circuit which circulates in the order of the suction port of 11.
- the air cooled by the indoor evaporator 18 is blown into the passenger compartment, and the air cooled by the rear seat side evaporator 23 is blown out into the passenger compartment rear seat side space. It is also possible to cool the seat side space.
- the cycle control device 60 opens the dehumidifying on-off valve 15a, closes the cooling on-off valve 15d, and opens the heating on-off valve 15b. Further, the cycle control device 60 puts the heating expansion valve 14a in the throttle state, the first cooling expansion valve 14b in the throttle state, and the rear seat on-off valve 15c in the fully closed state.
- the refrigerant discharged from the compressor 11 flows in the order of the indoor condenser 12 and the receiver 25. Further, the receiver 25, the expansion valve 14a for heating, the outdoor heat exchanger 16, and the suction port of the compressor 11 are circulated in this order, and the receiver 25, the expansion valve 14b for the first cooling, the indoor evaporator 18, and the compressor 11 are sucked.
- a third circuit that circulates in the order of the mouth is configured.
- the refrigerating cycle device 10 in the dehumidifying / heating mode is switched to a circuit in which the outdoor heat exchanger 16 and the indoor evaporator 18 are connected in parallel with respect to the flow of the refrigerant flowing out from the receiver 25.
- the dehumidifying / heating of the vehicle interior can be performed by reheating the air cooled by the indoor evaporator 18 and dehumidified by the indoor condenser 12 and blowing it into the vehicle interior.
- the refrigerant cycle device 10 can realize comfortable air conditioning in the vehicle interior by switching the refrigerant circuit according to each operation mode. Further, in the vehicle air conditioner of the present embodiment, the battery 80 can be cooled by executing the cooling mode.
- the cooling mode can be executed in parallel with each operation mode for air conditioning as long as the refrigerating cycle device 10 is operating. That is, the battery 80 can be cooled at the same time as the air conditioning in the vehicle interior.
- the cooling mode is executed when the battery temperature TB detected by the battery temperature sensor 69 becomes equal to or higher than a predetermined reference cooling temperature KTB.
- a predetermined reference cooling temperature KTB a predetermined reference cooling temperature
- the cycle control device 60 controls the control target device similar to each operation mode for air conditioning, and in addition, the cooling expansion valve 14c is set to the throttled state.
- the battery cooling circuit in which the refrigerant flowing out from the receiver 25 flows in the order of the cooling expansion valve 14c, the chiller 19, and the suction port of the compressor 11 regardless of the operation mode for air conditioning is provided. It is composed.
- the outdoor heat exchanger 16 and the chiller 19 are connected in parallel to the flow of the refrigerant flowing out from the receiver 25. Can be switched to the circuit.
- the refrigerating cycle device 10 is a circuit in which the indoor evaporator 18 and the chiller 19 are connected in parallel to the flow of the refrigerant flowing out from the receiver 25. Can be switched to.
- the refrigerating cycle device 10 uses the indoor evaporator 18, the rear seat side evaporator 23, and the chiller 19 with respect to the flow of the refrigerant flowing out from the receiver 25. It can be switched to a circuit connected in parallel.
- the refrigerating cycle device 10 arranges the outdoor heat exchanger 16, the indoor evaporator 18, and the chiller 19 in parallel with the flow of the refrigerant flowing out from the receiver 25. It can be switched to the circuit that is connected to the target.
- the refrigerant flowing out from the receiver 25 flows into the cooling expansion valve 14c via the 10th three-way joint 13j and the fifth three-way joint 13e.
- the refrigerant flowing from the receiver 25 to the cooling expansion valve 14c is depressurized until it becomes a low-pressure refrigerant.
- the low-pressure refrigerant decompressed by the cooling expansion valve 14c flows into the chiller 19.
- the refrigerant flowing into the chiller 19 absorbs the heat of the battery 80 (that is, the waste heat of the battery 80) and evaporates. This cools the battery 80.
- the refrigerant flowing out of the chiller 19 is sucked into the compressor 11 via the sixth three-way joint 13f and the fourth three-way joint 13d.
- the battery 80 can be cooled while the vehicle interior is air-conditioned by executing the cooling mode.
- the oil return control can be performed in the same manner as in the first embodiment even for the heat pump cycle using the receiver 25 as in the present embodiment.
- the refrigeration cycle device 10 capable of switching to a plurality of operation modes has been described, but the switching of the operation mode of the refrigeration cycle device 10 is not limited to this. At least, it suffices if the operation mode targeted for oil return control can be executed.
- the components of the refrigeration cycle device are not limited to those disclosed in the above-described embodiment.
- a plurality of cycle components may be integrated so that the above-mentioned 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 adopted.
- the first cooling expansion valve 14b and the cooling expansion valve 14c those in which an electric expansion valve having no fully closed function and an on-off valve are directly connected may be adopted.
- R1234yf is adopted as the refrigerant
- the refrigerant is not limited to this.
- R134a, R600a, R410A, R404A, R32, R407C, etc. may be adopted.
- a mixed refrigerant or the like in which a plurality of types of these refrigerants are mixed may be adopted.
- carbon dioxide may be adopted as the refrigerant to form a supercritical refrigeration cycle in which the pressure of the refrigerant on the high pressure side is equal to or higher than the critical pressure of the refrigerant.
- the configuration of the heating unit is not limited to that disclosed in the above-described embodiment.
- engine internal combustion engine
- engine cooling water may be circulated in the high temperature side heat medium circuit 40.
- the configuration of the battery cooling unit is not limited to that disclosed in the above-described embodiment.
- a thermosiphon may be adopted in which the chiller 19 of the low temperature side heat medium circuit 50 described in the first embodiment is used as a condensing unit and the cooling heat exchange unit 52 functions as an evaporating unit. According to this, the low temperature side heat medium pump 51 can be abolished.
- the thermosiphon has an evaporating part for evaporating the refrigerant and a condensing part for condensing the refrigerant, and is configured by connecting the evaporating part and the condensing part in a closed loop shape (that is, in a ring shape). Then, the temperature difference between the temperature of the refrigerant in the evaporating part and the temperature of the refrigerant in the condensing part causes a difference in specific gravity in the refrigerant in the circuit, and the action of gravity naturally circulates the refrigerant to transport heat together with the refrigerant. It is a circuit.
- the cooling target to be cooled by the battery cooling unit is the battery 80
- the cooling target is not limited to this.
- the refrigeration cycle device 10 is applied to the vehicle air conditioner 1, but the application of the refrigeration cycle device 10 is not limited to this.
- it may be applied to an air conditioner having a battery cooling function that air-conditions a room while appropriately adjusting the temperature of a stationary battery.
- the first cooling expansion valve 14b and the cooling expansion valve 14c are electric expansion valves
- the second cooling expansion valve 14e is a mechanical expansion valve
- the cooling expansion valve 14c is a mechanical type
- the second cooling expansion valve 14e may be an electric expansion valve.
- Both the cooling expansion valve 14c and the second cooling expansion valve 14e may be mechanical expansion valves.
- At least one of the first cooling expansion valve 14b, the second cooling expansion valve 14e, and the cooling expansion valve 14c is an electric expansion valve as the first pressure reducing unit, and the other at least one is used as the second pressure reducing unit. It may be any mechanical expansion valve of.
- the refrigerant flow rate of the chiller 19 is set to the low temperature side heat medium in the chiller 19. It may be calculated from the amount of cooling. Specifically, the flow rate of the low temperature side heat medium based on the output of the low temperature side heat medium pump 51, the specific heat based on the physical properties of the low temperature side heat medium, and the temperature difference of the low temperature side heat medium before and after the chiller 19 make the chiller 19 The flow rate of the refrigerant can be calculated.
- the cycle control device 60 when a mechanical expansion valve is applied to the cooling expansion valve 14c to perform oil return control for the chiller 19, the cycle control device 60 has the capacity on the low temperature side heat medium side and the capacity on the refrigerant side in the chiller 19.
- the flow rate of the refrigerant in the cooling expansion valve 14c may be calculated based on the above, and it may be detected that the refrigerating machine oil is retained in the chiller 19 based on the flow rate of the refrigerant in the cooling expansion valve 14c. According to this, it can be satisfactorily detected that the refrigerating machine oil is retained in the chiller 19.
- the refrigerant flow rate of the indoor evaporator 18 can be calculated by the same method as the refrigerant flow rate of the rear seat side evaporator 23.
- the refrigerant flow rate of the rear seat side evaporator 23 is estimated from the difference obtained by subtracting the refrigerant flow rates of the indoor evaporator 18 and the chiller 19 from the discharge refrigerant flow rate of the compressor 11, and the low flow rate state continues in the rear seat side evaporator 23. If this is the case, it may be determined that oil stagnation has occurred.
- the flow rate of the discharged refrigerant of the compressor 11 can be calculated from the efficiency, volume, rotation speed, and refrigerant density of the compressor 11.
- the refrigerant density can be calculated from the suction refrigerant temperature or the suction refrigerant pressure of the compressor 11.
- the refrigerant flow coefficient of the indoor evaporator 18 is the front-rear differential pressure of the expansion valve 14b for the first cooling, the inlet refrigerant density of the expansion valve 14b for the first cooling, the valve opening degree of the expansion valve 14b for the first cooling, and the valve opening for the first cooling. It can be calculated from the flow coefficient of the expansion valve 14b.
- the inlet refrigerant density of the first cooling expansion valve 14b can be calculated from the inlet refrigerant pressure of the first cooling expansion valve 14b and the inlet refrigerant temperature of the first cooling expansion valve 14b.
- the refrigerant flow rate of the chiller 19 can be calculated from the front-rear differential pressure of the cooling expansion valve 14c, the inlet refrigerant density of the cooling expansion valve 14c, the valve opening degree of the cooling expansion valve 14c, and the flow coefficient of the cooling expansion valve 14c.
- the inlet refrigerant density of the cooling expansion valve 14c can be calculated from the inlet refrigerant pressure of the cooling expansion valve 14c and the inlet refrigerant temperature of the cooling expansion valve 14c.
- the low load operation state in which the refrigerant flow rate of the rear seat side evaporator 23 decreases continues for a predetermined time or longer.
- the outside air temperature Tam is not more than a predetermined value
- the vehicle interior temperature Tr is not more than a predetermined value
- the air volume of the rear seat side blower 92 satisfies at least one of the conditions, the rear seat side evaporator 23 It may be determined that the low load operation state is such that the flow rate of the refrigerant decreases.
- the time for temporarily increasing the opening degree of the first cooling expansion valve 14b when performing oil return control is set to 5 seconds or more and 15 seconds or less, but oil return control is performed.
- the time for temporarily increasing the opening degree of the first cooling expansion valve 14b may be shortened as the pressure of the refrigerant discharged from the compressor 11 increases.
- the refrigerating machine oil accumulated in the rear seat side evaporator 23 can be returned to the compressor 11 side while suppressing the capacity fluctuation of the indoor evaporator 18 as much as possible.
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Abstract
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機(11)と、圧縮機から吐出された冷媒を放熱させる放熱部(40、12)と、放熱部から流出した冷媒を減圧させ、開度を電気的機構によって調整する第1減圧部(14b)と、冷媒の流れにおいて第1減圧部と並列に配置され、放熱部から流出した冷媒を減圧させる第2減圧部(14e、14c)と、第1減圧部から流出した冷媒を蒸発させる第1蒸発部(18)と、第2減圧部から流出した冷媒を蒸発させる第2蒸発部(23、19)と、第1減圧部の開度を制御する制御部(60)とを備え、第2減圧部は、第2蒸発部の出口側冷媒の圧力が低下すると開度を増加させる機械的機構を有しており、制御部は、冷媒に混入されている冷凍機油が第2蒸発部に滞留したことを検知した場合、第1減圧部の開度を一時的に増加させるオイル戻し制御を行う。
Description
本出願は、2020年7月9日に出願された日本特許出願2020-118328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、複数の蒸発部を有する冷凍サイクル装置に関する。
従来、特許文献1には、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、前席側蒸発器と後席側蒸発器とを備えている。前席側蒸発器は、車室内前席側へ送風される空気を冷却する。後席側蒸発器は、車室内後席側へ送風される空気を冷却する。
前席側蒸発器および後席側蒸発器は、冷媒の流れにおいて互いに並列に配置されている。そのため、前席側蒸発器および後席側蒸発器の両方に冷媒が流れる状態では、後席側蒸発器に流れる冷媒の流量が少なくなって後席側蒸発器や後席側蒸発器出口の低圧配管に潤滑オイル(換言すれば、冷凍機油)が溜まって、圧縮機へのオイル戻り量が不足しやすくなる。
そこで、特許文献1の冷凍サイクル装置は、前席側蒸発器および後席側蒸発器の両方に冷媒が流れる状態が所定時間継続されると、圧縮機の大吐出流量状態と小吐出流量状態とを強制的に切り替えて、サイクル内冷媒流量を増減する。
これにより、後席側蒸発器や後席側蒸発器出口の低圧配管に潤滑オイルが溜まっても、冷媒流量を急増させて停滞オイルを圧縮機に押し戻すことができる。
しかしながら、上記従来技術では、圧縮機の回転数を増減する際に圧縮機の作動音が変動して乗員に不快感を与える虞がある。
特に、電池を冷却する熱交換器が、冷媒の流れにおいて前席側蒸発器および後席側蒸発器と並列に配置されている冷凍サイクル装置においては、電池冷却負荷が高い場合、圧縮機が高回転で作動していても冷媒のほとんどが電池冷却用熱交換器へ流れ、後席側蒸発器に流れる冷媒の流量が少なくなることがある。高回転で作動している圧縮機の回転数を増減させると圧縮機の作動音の変動が許容できないレベルになりやすい。
本開示は、上記点に鑑み、圧縮機の回転数を増減させることなく、冷凍機油を圧縮機に押し戻すことのできる冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
本開示の一態様による冷凍サイクル装置は、圧縮機と、放熱部と、第1減圧部と、第2減圧部と、第1蒸発部と、第2蒸発部と、制御部とを備える。
圧縮機は、冷媒を圧縮して吐出する。放熱部は、圧縮機から吐出された冷媒を放熱させる。第1減圧部は、放熱部から流出した冷媒を減圧させ、開度を電気的機構によって調整する。第2減圧部は、冷媒の流れにおいて第1減圧部と並列に配置され、放熱部から流出した冷媒を減圧させる。第1蒸発部は、第1減圧部から流出した冷媒を蒸発させる。第2蒸発部は、第2減圧部から流出した冷媒を蒸発させる。制御部は、第1減圧部の開度を制御する。
第2減圧部は、第2蒸発部の出口側冷媒の圧力が低下すると開度を増加させる機械的機構を有している。制御部は、冷媒に混入されている冷凍機油が第2蒸発部に滞留したことを検知した場合、第1減圧部の開度を一時的に増加させるオイル戻し制御を行う。
これによると、第1減圧部の開度を一時的に増加させることによって、第1蒸発部の出口側冷媒圧力が上昇した後に低下するので、第2蒸発部の出口側冷媒圧力も上昇した後に低下する。第2蒸発部の出口側冷媒圧力が低下する際に第2減圧部の開度が増加するので、第2蒸発部での冷媒流量を増加させることができる。その結果、第2蒸発部に滞留した冷凍機油を圧縮機側へ戻すことができる。
本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な既述により、より明確となる。
第1実施形態の車両用空調装置の全体構成図である。
第1実施形態の車両用空調装置の電気制御部を示すブロック図である。
第1実施形態の制御プログラムの制御処理の一部を示すフローチャートである。
第1実施形態の制御プログラムの制御処理の一部を示すフローチャートである。
第1実施形態のデュアル冷房モードにおけるオイル戻し制御処理を示すフローチャートである。
第1実施形態のデュアル冷房モードにおける冷媒の状態の変化を示すモリエル線図である。
第1実施形態のデュアル冷房モードにおけるオイル戻し制御処理の結果を示すタイムチャートである。
第1実施形態のデュアル冷房モードにおけるオイル戻し制御処理時の第1冷房用膨張弁の開度増加量の決定に用いられる制御特性図である。
第2実施形態の車両用空調装置の全体構成図である。
第3実施形態の車両用空調装置の全体構成図である。
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み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わ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わせることも可能である。
(第1実施形態)
図1~図8を用いて、第1実施形態を説明する。本実施形態では、本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、バッテリ温度調整機能付きの空調装置である。車両用空調装置1は、空調対象空間である車室内の空調を行うとともに、バッテリ80の温度を調整する。
図1~図8を用いて、第1実施形態を説明する。本実施形態では、本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、バッテリ温度調整機能付きの空調装置である。車両用空調装置1は、空調対象空間である車室内の空調を行うとともに、バッテリ80の温度を調整する。
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、複数の電池セルを積層配置し、これらの電池セル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。本実施形態の冷凍サイクル装置10における冷却対象物は、空気およびバッテリ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、後席側空調ユニット90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空気を冷却し、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。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である。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である。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替可能である。
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。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、図2に示すサイクル制御装置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。
図1に示すように、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。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。
冷凍サイクル装置10は、第2~第8三方継手13b~13hを備えている。これらの第2~第8三方継手13b~13h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、バイパス通路22aを開閉する電磁弁である。冷凍サイクル装置10は、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。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、サイクル制御装置60から出力される制御電圧によって制御される。
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、この弁体の開度を変化させる電動アクチュエータ(換言すれば電気的機構)とを有して構成される電気式の可変絞り機構(換言すれば、電気式膨張弁)である。
冷凍サイクル装置10は、第1冷房用膨張弁14bおよび冷却用膨張弁14cを備えている。第1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、第1冷房用膨張弁14bおよび冷却用膨張弁14c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して機能する全開機能、および弁開度を全閉にすることで冷媒通路を閉塞する全閉機能を有している。
この全開機能および全閉機能によって、暖房用膨張弁14a、第1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。暖房用膨張弁14a、第1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機能する。暖房用膨張弁14a、第1冷房用膨張弁14bおよび冷却用膨張弁14cは、サイクル制御装置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、この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17aが配置されている。逆止弁17a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、第7三方継手13gの流入口側が接続されている。第7三方継手13gの一方の流出口には、第1冷房用膨張弁14bの入口側が接続されている。第7三方継手13gの他方の流出口には、第2冷房用膨張弁14eの第1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。
第1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空調用減圧部である。第1冷房用膨張弁14bは第1減圧部である。
第1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、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、第1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空気を冷却する空調用蒸発部である。室内蒸発器18は第1蒸発部である。
室内蒸発器18の冷媒出口には、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ある。
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。
蒸発圧力調整弁20の出口には、第8三方継手13hの一方の流入口側が接続されている。第8三方継手13hの流出口には、第6三方継手13fの一方の流入口側が接続されている。
第2冷房用膨張弁14eは、少なくとも車室内後席側空間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空調用減圧部である。第2冷房用膨張弁14eは第2減圧部である。
第2冷房用膨張弁14eの第1出口には、後席側蒸発器23の冷媒入口側が接続されている。後席側蒸発器23は、後席側空調ユニット90の後席側空調ケース91内に配置されている。後席側蒸発器23は、第2冷房用膨張弁14eにて減圧された低圧冷媒と後席側送風機92から送風された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空気を冷却する空調用蒸発部である。後席側蒸発器23は第2蒸発部である。
後席側蒸発器23の冷媒出口には、第2冷房用膨張弁14eの第2入口側が接続されている。第2冷房用膨張弁14eの第2出口には、第8三方継手13hの他方の流入口側が接続されている。
第2冷房用膨張弁14eは、機械式膨張弁である。第2冷房用膨張弁14eは、電力の供給を必要としない機械的機構によって絞り開度を変化させる可変絞り機構を有している。
具体的には、第2冷房用膨張弁14eは、後席側蒸発器23の出口側冷媒の温度および圧力に応じて変形する変形部材(具体的には、ダイヤフラム)を有する感温部と、変形部材の変形に応じて変位して絞り開度を変化させる弁体部とを有している温度式膨張弁である。このような第2冷房用膨張弁14eは、後席側蒸発器23の出口側冷媒の過熱度が予め定めた基準過熱度(換言すれば、目標過熱度)に近づくように、絞り開度を変化させることとなる。第2冷房用膨張弁14eは、後席側蒸発器23の出口側冷媒の圧力が低下すると絞り開度を増加させることとなる。
後席用開閉弁15cは、第7三方継手13gの他方の流出口側と第2冷房用膨張弁14eの第1入口側とを接続する冷媒通路を開閉する電磁弁である。後席用開閉弁15cの基本的構成は、除湿用開閉弁15aと同様である。
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電池用減圧部である。
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。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、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部である。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。
アキュムレータ21には、分離された液相冷媒中に混在する冷凍機油を圧縮機11に戻すオイル戻し穴が形成されている。アキュムレータ21内の冷凍機油は、少量の液相冷媒とともに圧縮機11へ戻される。
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である。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。
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。
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、電気ヒータ43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、サイクル制御装置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を通過した空気とを熱交換させて、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空気への放熱量(すなわち、ヒータコア42における空気の加熱量)を調整することができる。
水冷媒熱交換器12および高温側熱媒体回路40の各構成機器は、圧縮機11から吐出された冷媒を熱源として、空気を加熱する加熱部である。
電気ヒータ43は、例えば、PTC素子(即ち、正特性サーミスタ)を有するPTCヒータである。電気ヒータ43は、サイクル制御装置60から出力される制御電圧によって、高温側熱媒体を加熱するための熱量を任意に調整することができる。
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の複数の電池セル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。冷却用熱交換部52は、熱媒体流路を流通する低温側熱媒体と電池セル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。
冷却用熱交換部52は、積層配置された電池セル同士の間に熱媒体流路を配置することによって形成されている。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。
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。チラー19および低温側熱媒体回路50の各構成機器は、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を冷却する電池冷却部である。
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(すなわち車室内空気)と外気(すなわち車室外空気)とを切替導入するものである。
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。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。内外気切替ドア用の電動アクチュエータは、サイクル制御装置60から出力される制御信号によって制御される。
内外気切替装置33の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、サイクル制御装置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の空気流れ下流側には、室内蒸発器18、ヒータコア42が、空気流れに対して、この順に配置されている。室内蒸発器18は、ヒータコア42よりも、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の空気流れ下流側、かつヒータコア42の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通過後の空気のうち、ヒータコア42側を通過する空気の風量と冷風バイパス通路35を通過させる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。この電動アクチュエータは、サイクル制御装置60から出力される制御信号によって制御される。
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空気とを混合させる空間である。
空調ケース31の空気流れ下流部には、混合空間にて混合された空気(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。
この開口穴としては、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。
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。これにより、各吹出口から車室内へ吹き出される空気(空調風)の温度が調整される。
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ものである。フットドアは、フット開口穴の開口面積を調整するものである。デフロスタドアは、デフロスタ開口穴の開口面積を調整するものである。
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ものである。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。この電動アクチュエータも、サイクル制御装置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。
乗員が、図2に示す操作パネル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。
図1に示す後席側空調ユニット90は、冷凍サイクル装置10によって温度調整された空気を車室内後席側空間へ吹き出すためのものである。後席側空調ユニット90は、車室内後方側に配置されている。
後席側空調ユニット90は、図1に示すように、その外殻を形成する後席側空調ケース91内に形成された空気通路内に後席側送風機92、後席側蒸発器23、後席側ヒータコア45等を収容したものである。
後席側空調ケース91は、車室内後席側空間に送風される空気の空気通路を形成している。後席側空調ケース91は、空調ケース31と同様の材質にて成形されている。
後席側送風機92は、車室内空気を吸入して、後席側空調ケース91内の空気通路へ向けて送風する。後席側送風機92は、送風機32と同様の電動送風機である。後席側送風機92は、サイクル制御装置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。
後席側送風機92の空気流れ下流側には、後席側蒸発器23、後席側ヒータコア45が、空気流れに対して、この順に配置されている。後席側蒸発器23は、後席側ヒータコア45よりも、空気流れ上流側に配置されている。
後席側空調ケース91内には、後席側蒸発器23通過後の空気を、後席側ヒータコア45を迂回して流す後席側冷風バイパス通路95が設けられている。後席側空調ケース91内の後席側蒸発器23の空気流れ下流側、かつ後席側ヒータコア45の空気流れ上流側には、後席側エアミックスドア94が配置されている。
後席側エアミックスドア94は、後席側蒸発器23通過後の空気のうち、後席側ヒータコア45側を通過する空気の風量と後席側冷風バイパス通路95を通過させる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。後席側エアミックスドア94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。この電動アクチュエータは、サイクル制御装置60から出力される制御信号によって制御される。
後席側空調ケース91内の後席側ヒータコア45および後席側冷風バイパス通路95の空気流れ下流側には、後席側混合空間が配置されている。後席側混合空間は、後席側ヒータコア45にて加熱された空気と後席側冷風バイパス通路95を通過して加熱されていない空気とを混合させる空間である。
後席側空調ケース91の空気流れ下流部には、後席側混合空間にて混合された空気(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。
この開口穴は、空気通路を形成するダクトを介して、車室内後席側空間に設けられた後席側吹出口(図示せず)に接続されている。
後席側エアミックスドア94が、後席側ヒータコア45を通過させる風量と後席側冷風バイパス通路95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、後席側混合空間にて混合される空調風の温度が調整される。これにより、後席側吹出口から車室内後席側空間へ吹き出される空気(空調風)の温度が調整される。
次に、本実施形態の電気制御部の概要について説明する。サイクル制御装置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~15c、32、41、51、92等の作動を制御する。
サイクル制御装置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~第5冷媒温度センサ64a~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、空調風温度センサ68、バッテリ温度センサ69、後席側内気温センサ75、車室内湿度センサ76、後席側蒸発器温度センサ77等が接続されている。そして、サイクル制御装置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、内気温Tr(すなわち車室内温度)を検出する内気温検出部である。外気温センサ62は、外気温Tam(すなわち車室外温度)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である蒸発器温度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は、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。
空調風温度センサ68は、混合空間から車室内へ送風される空気温度TAVを検出する空調風温度検出部である。
バッテリ温度センサ69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69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、サイクル制御装置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。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。
後席側内気温センサ75は、後席側内気温Trr(すなわち後席側空間の車室内温度)を検出する内気温検出部である。車室内湿度センサ76は、車室内の湿度を検出する湿度検出部である。
後席側蒸発器温度センサ77は、後席側蒸発器23における冷媒蒸発温度である後席側蒸発器温度Terfinを検出する蒸発器温度検出部である。本実施形態の後席側蒸発器温度センサ77は、後席側蒸発器23の熱交換フィン温度を検出している。
図2に示すように、サイクル制御装置60の入力側には、車室内前部の計器盤付近に配置された操作パネル70が接続され、この操作パネル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、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オートスイッチ、室内蒸発器18で空気の冷却を行うことを要求する前席側エアコンスイッチ、送風機32の風量をマニュアル設定する風量設定スイッチ、車室内の目標温度Tsetを設定する温度設定スイッチ、吹出モードをマニュアル設定する吹出モード切替スイッチ、後席側蒸発器23で空気の冷却を行うことを要求する後席側エアコンスイッチ、車室内後席側空間の目標温度Tsetrを設定する後席側温度設定スイッチ等がある。
なお、本実施形態のサイクル制御装置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。サイクル制御装置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)は、それぞれの制御対象機器の作動を制御する制御部である。
例えば、サイクル制御装置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である。また、暖房用膨張弁14a、第1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である。除湿用開閉弁15a、暖房用開閉弁15bおよび後席用開閉弁15cの作動を制御する構成は、冷媒回路切替制御部60cである。
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である。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である。
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。本実施形態の車両用空調装置1は、車室内の空調を行うとともに、バッテリ80の温度を調整する。冷凍サイクル装置10では、冷媒回路を切り替えて、以下の8種類の運転モードでの運転を行うことができる。
(1)シングル冷房モード:シングル冷房モードは、バッテリ80の冷却を行うことなく、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)デュアル冷房モード:デュアル冷房モードは、バッテリ80の冷却を行うことなく、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。車室内後席側空間の冷房も行う運転モードである。
(3)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。
(4)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。
(5)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、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。
(6)シングル冷房冷却モード:シングル冷房冷却モードは、バッテリ80の冷却を行うとともに、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。
(7)デュアル冷房冷却モード:デュアル冷房冷却モードは、バッテリ80の冷却を行うとともに、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。車室内後席側空間の冷房も行う運転モードである。
(8)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、制御プログラムが実行されることによって行われる。制御プログラムは、車両のイグニッションスイッチが投入(ON)された際に実行される。図3および図4を用いて、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、サイクル制御装置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、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69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S20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S30へ進む。ステップS20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、図4のステップS150へ進む。
ステップS30では、空調ON要求が有るか否かが判定される。具体的には、操作パネル70に設けられた各種操作スイッチの乗員による操作状態が、空調を要求する操作状態である場合、空調ON要求が有ると判定される。例えば、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)されている場合、空調ON要求が有ると判定される。
ステップS30にて空調ON要求がないと判定された場合、ステップS40へ進み、停止モードが選択される。停止モードは、送風機32を停止させて空調を行わない運転モードである。
ステップS30にて空調ON要求が有ると判定された場合、ステップS50へ進み、外気温度Tamが、予め定めた暖房基準温度Tht未満であるか否かが判定される。外気温度Tamは、外気温センサ62によって検出された車室外温度である。
ステップS50にて外気温度Tamが暖房基準温度Tht未満であると判定された場合、ステップS60へ進み、暖房モードが選択される。
ステップS50にて外気温度Tamが暖房基準温度Tht未満でないと判定された場合、ステップS70へ進み、室内蒸発器18での除湿要求が有るか否かが判定される。具体的には、操作パネル70に設けられた前席側エアコンスイッチが投入(ON)されている場合、室内蒸発器18での除湿要求が有ると判定される。
ステップS70にて室内蒸発器18での除湿要求がないと判定された場合、ステップS60へ進み、暖房モードが選択される。ステップS70にて室内蒸発器18での除湿要求が有ると判定された場合、ステップS80へ進み、後席側蒸発器23での除湿要求があり、かつ後席側目標吹出温度RrTAOが後席側内気温Trr未満であるか否かが判定される。具体的には、操作パネル70に設けられた後席側エアコンスイッチが投入(ON)されている場合、後席側蒸発器23での除湿要求が有ると判定される。
後席側目標吹出温度RrTAOは、車室内後席側空間へ送風される空気の目標温度である。後席側目標吹出温度RrTAOは、以下数式F1によって算出される。
RrTAO=Ksetr×Tsetr-Krr×Trr-Kam×Tam-Ks×Ts+C…(F1)
なお、Tsetrは温度設定スイッチによって設定された後席側車室内設定温度である。Trrは後席側内気温センサ75によって検出された車室内後席側空間温度である。Tamは外気温センサ62によって検出された車室外温度である。Tsは日射センサ63によって検出された日射量である。Ksetr、Krr、Kam、Ksは制御ゲインであり、Cは補正用の定数である。
RrTAO=Ksetr×Tsetr-Krr×Trr-Kam×Tam-Ks×Ts+C…(F1)
なお、Tsetrは温度設定スイッチによって設定された後席側車室内設定温度である。Trrは後席側内気温センサ75によって検出された車室内後席側空間温度である。Tamは外気温センサ62によって検出された車室外温度である。Tsは日射センサ63によって検出された日射量である。Ksetr、Krr、Kam、Ksは制御ゲインであり、Cは補正用の定数である。
ステップS80にて後席側蒸発器23での除湿要求があり、かつ後席側目標吹出温度RrTAOが後席側内気温Trr未満であると判定された場合、ステップS90へ進み、デュアル冷房モードが選択される。
すなわち、後席側蒸発器23で空気の冷却が必要である場合のみ、後席側蒸発器23で空気を冷却する作動モードが選択される。換言すると、後席側目標吹出温度RrTAOが後席側内気温Trr以上である場合は後席側蒸発器23での空気の冷却を行わない。
これは、後席側目標吹出温度RrTAOが高い場合に後席側蒸発器23を作動させると、除湿暖房を行うこととなるので、吸い込んだ空気を一度冷却したのちに再加熱する必要があり、大きな加熱熱量が必要で消費電力が増加してしまうという点に鑑みて、後席側目標吹出温度RrTAOが低い場合のみに後席側蒸発器23を作動させることで消費電力を低減させるためである。
なお、前席側においては、前面窓ガラスの曇り防止のために除湿暖房作動が必要となるので、前席側目標吹出温度FrTAOが高い場合に室内蒸発器18を作動させる必要が有る。
ステップS80にて後席側蒸発器23での除湿要求がない、または後席側目標吹出温度RrTAOが後席側内気温Trr未満でないと判定された場合、ステップS100へ進み、前席側目標吹出温度FrTAOが、予め定めた除湿基準温度Tdhを上回っているか否かが判定される。
前席側目標吹出温度FrTAOは、車室内前席側空間へ送風される空気の目標温度である。具体的には、前席側目標吹出温度FrTAOは、以下数式F2によって算出される。
FrTAO=Kset×Tset-Kr×Tr-Kam×Tam-Ks×Ts+C…(F2)
なお、Tsetは温度設定スイッチによって設定された車室内設定温度である。Trは内気温センサ61によって検出された車室内温度である。Tamは外気温センサ62によって検出された車室外温度である。Tsは日射センサ63によって検出された日射量である。Kset、Kr、Kam、Ksは制御ゲインであり、Cは補正用の定数である。
FrTAO=Kset×Tset-Kr×Tr-Kam×Tam-Ks×Ts+C…(F2)
なお、Tsetは温度設定スイッチによって設定された車室内設定温度である。Trは内気温センサ61によって検出された車室内温度である。Tamは外気温センサ62によって検出された車室外温度である。Tsは日射センサ63によって検出された日射量である。Kset、Kr、Kam、Ksは制御ゲインであり、Cは補正用の定数である。
ステップS100にて前席側目標吹出温度FrTAOが除湿基準温度Tdhを上回っていると判定された場合、ステップS110へ進み、並列除湿暖房モードが選択される。ステップS100にて前席側目標吹出温度FrTAOが除湿基準温度Tdhを上回っていないと判定された場合、ステップS120へ進み、前席側目標吹出温度FrTAOが、予め定めた冷房基準温度Tclを上回っているか否かが判定される。
ステップS120にて前席側目標吹出温度FrTAOが冷房基準温度Tclを上回っていると判定された場合、ステップS130へ進み、直列除湿暖房モードが選択される。ステップS120にて前席側目標吹出温度FrTAOが冷房基準温度Tclを上回っていないと判定された場合、ステップS140へ進み、シングル冷房モードが選択される。
図4のステップS150では、ステップS30と同様に、空調ON要求が有るか否かが判定される。ステップS150にて空調ON要求がないと判定された場合、ステップS160へ進み、冷却モードが選択される。
ステップS150にて空調ON要求が有ると判定された場合、ステップS170へ進み、ステップS70と同様に、室内蒸発器18での除湿要求が有るか否かが判定される。ステップS170にて室内蒸発器18での除湿要求がないと判定された場合、ステップS160へ進み、冷却モードが選択される。ステップS170にて室内蒸発器18での除湿要求が有ると判定された場合、ステップS180へ進み、ステップS80と同様に、後席側蒸発器23での除湿要求があり、かつ後席側目標吹出温度RrTAOが後席側内気温Trr未満であるか否かが判定される。
ステップS180にて後席側蒸発器23での除湿要求がない、または後席側目標吹出温度RrTAOが後席側内気温Trr未満でないと判定された場合、ステップS190へ進み、シングル冷房冷却モードが選択される。
ステップS180にて後席側蒸発器23での除湿要求があり、かつ後席側目標吹出温度RrTAOが後席側内気温Trr未満であると判定された場合、ステップS200へ進み、デュアル冷房冷却モードが選択される。
本実施形態の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、この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、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、電池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の作動も制御している。
具体的には、サイクル制御装置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、空気と熱交換する。これにより、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、サイクル制御装置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。
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、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。
以下に、各運転モードにおける車両用空調装置1の作動について説明する。各運転モードでは、サイクル制御装置60が、各運転モードの制御フローを実行する。
(1)シングル冷房モード
シングル冷房モードの制御フローでは、最初のステップで目標蒸発器温度TEOを決定する。目標蒸発器温度TEOは、前席側目標吹出温度FrTAOに基づいて、サイクル制御装置60に記憶された制御マップを参照して決定される。本実施形態の制御マップでは、前席側目標吹出温度FrTAOの上昇に伴って、目標蒸発器温度TEOが上昇するように決定される。
シングル冷房モードの制御フローでは、最初のステップで目標蒸発器温度TEOを決定する。目標蒸発器温度TEOは、前席側目標吹出温度FrTAOに基づいて、サイクル制御装置60に記憶された制御マップを参照して決定される。本実施形態の制御マップでは、前席側目標吹出温度FrTAOの上昇に伴って、目標蒸発器温度TEOが上昇するように決定される。
次のステップでは、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。
次のステップでは、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。
次のステップでは、第1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。
次のステップでは、以下数式F3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)}…(F3)
なお、TWHは、高温側熱媒体温度センサ66aによって検出された高温側熱媒体温度である。C2は制御用の定数である。
SW={TAO-(Tefin+C2)}/{TWH-(Tefin+C2)}…(F3)
なお、TWHは、高温側熱媒体温度センサ66aによって検出された高温側熱媒体温度である。C2は制御用の定数である。
次のステップでは、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、第1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を全閉状態とし、除湿用開閉弁15aを閉じ、暖房用開閉弁15bを閉じ、後席用開閉弁15cを閉じる。さらに、上述のステップ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、シングル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17a、第1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、シングル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(換言すれば放熱部)として機能し、第1冷房用膨張弁14bが冷媒を減圧させる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、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、シングル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にて冷却された空気の一部をヒータコア42にて再加熱し、前席側目標吹出温度FrTAOに近づくように温度調整された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)デュアル冷房モード
デュアル冷房モードの制御フローでは、シングル冷房モードと同様の制御フローを実施する。さらに、後席側エアミックスドア94の開度SWrrを、エアミックスドア34の開度と同様に、後席側目標吹出温度RrTAO、後席側蒸発器温度Terfin、高温側熱媒体温度TWHに基づいて算定するとともに、後席用開閉弁15cを開ける。
デュアル冷房モードの制御フローでは、シングル冷房モードと同様の制御フローを実施する。さらに、後席側エアミックスドア94の開度SWrrを、エアミックスドア34の開度と同様に、後席側目標吹出温度RrTAO、後席側蒸発器温度Terfin、高温側熱媒体温度TWHに基づいて算定するとともに、後席用開閉弁15cを開ける。
これによれば、室内蒸発器18にて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、デュアル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にて冷却された空気の一部をヒータコア42にて再加熱し、前席側目標吹出温度FrTAOに近づくように温度調整された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。
また、後席側蒸発器23にて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、デュアル冷房モードの車両用空調装置1では、後席側エアミックスドア94の開度調整によって、後席側蒸発器23にて冷却された空気の一部を後席側ヒータコア45にて再加熱し、後席側目標吹出温度RrTAOに近づくように温度調整された空気を車室内後席側空間へ吹き出すことによって、車室内後席側空間の冷房を行うことができる。
デュアル冷房モードにおいて、蒸発器温度Tefinが所定値(例えば0℃)以下になる場合は圧縮機11を停止させる。室内蒸発器18に付着した凝縮水が凍結し、その際の体積膨張に室内蒸発器18が破損することを防止するための保護制御である。
後席側蒸発器23の温度については、所定値(例えば0℃)以下に低下しないよう、後席側蒸発器23の温度が所定値に近づくにつれて回転数を徐々に低下させるよう圧縮機11の回転数を調整する。すなわち、後席側蒸発器23に対しては、室内蒸発器18のような保護制御(すなわち、凍結防止のために圧縮機11を停止させる制御)を適用しない。圧縮機11の制御対象は基本的には室内蒸発器18の温度であり、後席側蒸発器23の温度は成り行きとなるので、後席側蒸発器23にも室内蒸発器18と同様の保護制御を適用すると、条件によっては何度も停止を繰り返すことになり安定した空調温度制御ができなくなるからである。
つまり、圧縮機11の回転数は、蒸発器温度Tefinが目標蒸発器温度TEOとなる回転数、および後席側蒸発器23の温度が所定値以上となる回転数のうち小さい方の回転数に決定されることとなる。
(3)直列除湿暖房モード
直列除湿暖房モードの制御フローでは、最初のステップで、シングル冷房モードと同様に、目標蒸発器温度TEOを決定する。次のステップでは、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の制御フローでは、最初のステップで、シングル冷房モードと同様に、目標蒸発器温度TEOを決定する。次のステップでは、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。
次のステップでは、ヒータコア42にて空気を加熱できるように、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、前席側目標吹出温度FrTAO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、前席側目標吹出温度FrTAO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。
次のステップでは、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の絞り開度および第1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、前席側目標吹出温度FrTAO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、第1冷房用膨張弁14bの絞り開度が大きくなる。
次のステップでは、シングル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、シングル冷房モードよりも前席側目標吹出温度FrTAO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。
次のステップでは、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、第1冷房用膨張弁14bを絞り状態とし、冷却用膨張弁14cを全閉状態とし、除湿用開閉弁15aを閉じ、暖房用開閉弁15bを閉じる。さらに、上述のステップ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17a、第1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(換言すれば放熱部)として機能し、暖房用膨張弁14aおよび第1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(換言すれば放熱部)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、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。
(4)並列除湿暖房モード
並列除湿暖房モードの制御フローの最初のステップでは、ヒータコア42にて空気を加熱できるように、直列除湿暖房モードと同様に、高温側熱媒体の目標高温側熱媒体温度TWHOが決定される。
並列除湿暖房モードの制御フローの最初のステップでは、ヒータコア42にて空気を加熱できるように、直列除湿暖房モードと同様に、高温側熱媒体の目標高温側熱媒体温度TWHOが決定される。
次のステップでは、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。
次のステップでは、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。
次のステップでは、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、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、第1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。
次のステップでは、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、冷房モードよりも前席側目標吹出温度FrTAO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。
次のステップでは、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、第1冷房用膨張弁14bを絞り状態とし、冷却用膨張弁14cを全閉状態とし、除湿用開閉弁15aを開き、暖房用開閉弁15bを開く。さらに、上述のステップ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、第1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(換言すれば放熱部)として機能し、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とともに、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第1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。
(5)暖房モード
暖房モードの制御フローの最初のステップでは、並列除湿暖房モードと同様に、高温側熱媒体の目標高温側熱媒体温度TWHOが決定される。次のステップでは、並列除湿暖房モードと同様に、圧縮機11の回転数の増減量ΔIVOを決定する。
暖房モードの制御フローの最初のステップでは、並列除湿暖房モードと同様に、高温側熱媒体の目標高温側熱媒体温度TWHOが決定される。次のステップでは、並列除湿暖房モードと同様に、圧縮機11の回転数の増減量ΔIVOを決定する。
次のステップでは、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。
次のステップでは、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。
次のステップでは、シングル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、冷房モードよりも前席側目標吹出温度FrTAO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。
次のステップでは、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、第1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、上述のステップ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(換言すれば放熱部)として機能し、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。
(6)シングル冷房冷却モード
シングル冷房冷却モードの制御フローの最初のステップでは、シングル冷房モードと同様に、目標蒸発器温度TEO、圧縮機11の回転数の増減量ΔIVO、第1冷房用膨張弁14bの絞り開度の増減量ΔEVC、エアミックスドア34の開度SWを決定する。
シングル冷房冷却モードの制御フローの最初のステップでは、シングル冷房モードと同様に、目標蒸発器温度TEO、圧縮機11の回転数の増減量ΔIVO、第1冷房用膨張弁14bの絞り開度の増減量ΔEVC、エアミックスドア34の開度SWを決定する。
次のステップでは、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。
次のステップでは、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。
次のステップでは、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。
次のステップでは、冷凍サイクル装置10をシングル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、第1冷房用膨張弁14bを絞り状態とし、冷却用膨張弁14cを絞り状態とし、除湿用開閉弁15aを閉じ、暖房用開閉弁15bを閉じる。さらに、上述のステップ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、シングル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17a、第1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17a、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、シングル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し、第1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とともに、第1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し、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、シングル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にて冷却された空気の一部をヒータコア42にて再加熱し、目標吹出温度TAOに近づくように温度調整された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。
(7)デュアル冷房冷却モード
デュアル冷房冷却モードの制御フローでは、シングル冷房冷却モードと同様の制御フローを実施する。さらに、後席側エアミックスドア94の開度SWrrを、エアミックスドア34の開度と同様に、後席側目標吹出温度RrTAO、後席側蒸発器温度Terfin、高温側熱媒体温度TWHに基づいて算定するとともに、後席用開閉弁15cを開ける。
デュアル冷房冷却モードの制御フローでは、シングル冷房冷却モードと同様の制御フローを実施する。さらに、後席側エアミックスドア94の開度SWrrを、エアミックスドア34の開度と同様に、後席側目標吹出温度RrTAO、後席側蒸発器温度Terfin、高温側熱媒体温度TWHに基づいて算定するとともに、後席用開閉弁15cを開ける。
これによれば、室内蒸発器18にて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、デュアル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にて冷却された空気の一部をヒータコア42にて再加熱し、前席側目標吹出温度FrTAOに近づくように温度調整された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。
また、後席側蒸発器23にて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、デュアル冷房モードの車両用空調装置1では、後席側エアミックスドア94の開度調整によって、後席側蒸発器23にて冷却された空気の一部を後席側ヒータコア45にて再加熱し、後席側目標吹出温度RrTAOに近づくように温度調整された空気を車室内後席側空間へ吹き出すことによって、車室内後席側空間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。
(8)冷却モード
冷却モードの制御フローの最初のステップでは、冷却用熱交換部52にてバッテリ80を冷却できるように、冷房冷却モードと同様に、低温側熱媒体の目標低温側熱媒体温度TWLOが決定される。
冷却モードの制御フローの最初のステップでは、冷却用熱交換部52にてバッテリ80を冷却できるように、冷房冷却モードと同様に、低温側熱媒体の目標低温側熱媒体温度TWLOが決定される。
次のステップでは、圧縮機11の回転数の増減量ΔIVOを決定する。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。
次のステップでは、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。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。
次のステップでは、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。
次のステップでは、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、第1冷房用膨張弁14bを全閉状態とし、冷却用膨張弁14cを絞り状態とし、除湿用開閉弁15aを閉じ、暖房用開閉弁15bを閉じる。さらに、上述のステップ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17a、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(換言すれば放熱部)として機能し、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。
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。
さらに、デュアル冷房モードまたはデュアル冷房冷却モードでは、後席側蒸発器23に滞留した冷凍機油を圧縮機11に戻すために、図5に示す制御プログラムが実行される。
まず、図5のステップS230では、後席側蒸発器23での冷媒流量Grrが最低流量Grminよりも小さいか否かが判定される。後席側蒸発器23での冷媒流量Grrが最低流量Grminよりも小さいと判定された場合、ステップS210へ進み、後席側オイル寝込みタイマが加算されてステップS220へ進む。すなわち、後席側蒸発器23でオイル寝込みが発生していることが検知されて後席側オイル寝込みタイマが加算される。オイル寝込みとは、冷凍機油が滞留する現象のことである。
後席側蒸発器23での冷媒流量Grrが最低流量Grminよりも小さくないと判定された場合、ステップS260へ進み、後席側オイル寝込みタイマが減算されてステップS10へ戻る。すなわち、後席側蒸発器23でオイル寝込みが発生していることが検知されず後席側オイル寝込みタイマが減算される。
本実施形態では、後席側蒸発器23での冷媒流量Grrは、以下数式F4によって算出することができる。
Grr=Qrr/(iout-iin)…(F4)
数式F4は、以下の数式F5~F7から導出できる。すなわち、数式F4に示すように、後席側蒸発器23での冷媒の吸熱却量Qrrと後席側蒸発器23での空気の冷却量Qarとが等しいという関係があり、後席側蒸発器23での冷媒の吸熱却量Qrrは数式F6のように計算でき、後席側蒸発器23での空気の冷却量Qarは数式F7のように計算できる。
Qrr=Qar…(F5)
Qrr=Grr・(iout-iin)…(F6)
Qar=Gar・(hin-hout)…(F7)
数式F6において、Qrrは、後席側蒸発器23での冷媒の吸熱却量である。Qarは、後席側蒸発器23での空気の冷却量である。ioutは、後席側蒸発器23出口冷媒のエンタルピであり、iin、後席側蒸発器23入口冷媒のエンタルピである(図6に示すモリエル線図を参照)。
Grr=Qrr/(iout-iin)…(F4)
数式F4は、以下の数式F5~F7から導出できる。すなわち、数式F4に示すように、後席側蒸発器23での冷媒の吸熱却量Qrrと後席側蒸発器23での空気の冷却量Qarとが等しいという関係があり、後席側蒸発器23での冷媒の吸熱却量Qrrは数式F6のように計算でき、後席側蒸発器23での空気の冷却量Qarは数式F7のように計算できる。
Qrr=Qar…(F5)
Qrr=Grr・(iout-iin)…(F6)
Qar=Gar・(hin-hout)…(F7)
数式F6において、Qrrは、後席側蒸発器23での冷媒の吸熱却量である。Qarは、後席側蒸発器23での空気の冷却量である。ioutは、後席側蒸発器23出口冷媒のエンタルピであり、iin、後席側蒸発器23入口冷媒のエンタルピである(図6に示すモリエル線図を参照)。
後席側蒸発器23出口冷媒のエンタルピioutは、出口冷媒の過熱度を10Kと仮定して後席側蒸発器温度センサ77の検出温度(すなわち、冷媒の飽和温度)から算出することができる。
室内蒸発器18と後席側蒸発器23の冷媒温度を同等と仮定して、出口冷媒の仮定の過熱度)と室内蒸発器18の冷媒温度とから後席側蒸発器23出口冷媒のエンタルピioutを算出してもよい。
後席側蒸発器23の出口冷媒圧力を検出するセンサを設けて、その圧力値から後席側蒸発器23出口冷媒のエンタルピioutを算出してもよい。
後席側蒸発器23入口冷媒のエンタルピiinは、室外熱交換器16出口冷媒のエンタルピioutと同じであるので、サイクルの高圧圧力値(例えば、室外熱交換器16での冷媒圧力値や水冷媒熱交換器12の冷媒圧力値)と室外熱交換器16出口冷媒の温度とに基づいて算出することができる。
室外熱交換器16出口冷媒の過冷却度を10Kと仮定して室外熱交換器16出口冷媒の温度から算出することもできる。
数式F7において、Garは、後席側送風機92の風量であり、hinは、後席側蒸発器23入口空気のエンタルピであり、houtは、後席側蒸発器23出口空気のエンタルピである(図6を参照)。
後席側送風機92の風量Garは、後席側送風機92の電動モータに印加されている電圧値に基づいて、サイクル制御装置60に記憶された風量特性マップを参照して算出される。風量特性マップは、吹出モード毎に設定されていてもよい。
後席側蒸発器23入口空気のエンタルピhinは、後席側内気温センサ75の検出温度と、車室内湿度センサ76の検出湿度とから算出することができる。車室内湿度センサ76の検出湿度を用いる代わりに、車室内空間の湿度値を、冷房作動時の車室内空間の一般的な相対湿度である30%と仮定してもよい。
後席側蒸発器23出口空気のエンタルピhoutは、後席側蒸発器23出口空気の湿度を100%と仮定して後席側蒸発器温度センサ77の検出温度から算出することが出来る。後席側蒸発器23で除湿を行う場合は後席側蒸発器23出口空気の相対湿度はほぼ100%と考えることができるからである。
ステップS220では、後席側オイル寝込みタイマが所定値を上回っているか否かが判定される。ステップS220にて後席側オイル寝込みタイマが所定値を上回っていると判定された場合、ステップS230へ進み、オイル戻し制御が実行される。オイル戻し制御は、後席側蒸発器23に滞留した冷凍機油を圧縮機11に戻すために実行される制御である。すなわち、後席側オイル寝込みタイマが所定値を上回った場合、後席側蒸発器23に滞留している冷凍機油を圧縮機11に戻す必要があると判断されてオイル戻し制御が実行される。
ステップS220にて後席側オイル寝込みタイマが所定値を上回っていないと判定された場合、ステップS200へ戻る。
ステップS230のオイル戻し制御では、図7のタイムチャートに示すように、第1冷房用膨張弁14bの開度が通常制御時の開度よりも増加され、一定時間後に再度通常制御の開度に戻される。本実施形態では、オイル戻し制御を行う時の第1冷房用膨張弁14bの開度を一時的に増加させる時間が5秒以上、15秒以下の時間に設定されている。
これにより、サイクルの低圧圧力が上昇した後、低下するので、第2冷房用膨張弁14eの開度が減少した後、増加する。第2冷房用膨張弁14eの開度が増加することによって、後席側蒸発器23に流入する冷媒流量が増加するので、後席側蒸発器23に滞留した冷凍機油を圧縮機11に戻す作用が生じる。
オイル戻し制御における第1冷房用膨張弁14bの開度の増加量は、サイクルの高圧圧力に基づいて、図8に示す制御特性図を参照して決定される。具体的には、第1冷房用膨張弁14bの開度の増加量(図8に示す膨張弁開度増加量)は、サイクルの高圧圧力が高いほど小さい値に決定される。第1冷房用膨張弁14bにかかる差圧が大きいほど開度変更による流量変化、圧力変化が大きくなるという特性があるからである。
続くステップS240では、オイル戻し制御が完了したか否かが判定される。具体的には、第1冷房用膨張弁14bの開度が通常制御の開度に戻された場合、オイル戻し制御が完了したと判定される。第1冷房用膨張弁14bの開度の増減操作が所定複数回行われた場合、オイル戻し制御が完了したと判定されてもよい。
ステップS240にてオイル戻し制御が完了したと判定された場合、ステップS250へ進む。ステップS250では、後席側オイル寝込みタイマがリセットされてステップS10へ戻る。
ステップS240にてオイル戻し制御が完了していないと判定された場合、ステップS230へ戻り、オイル戻し制御が継続される。
このように、本実施形態のデュアル冷房モードまたはデュアル冷房冷却モードでは、後席側蒸発器23に冷凍機油が滞留していると推定される場合、オイル戻し制御を行うので、後席側蒸発器23に滞留した冷凍機油を圧縮機11に戻すことができる。
本実施形態では、サイクル制御装置60は、冷凍機油が後席側蒸発器23に滞留したことを検知した場合、オイル戻し制御を行う。オイル戻し制御では、第1冷房用膨張弁14bの開度を一時的に増加させる。
これによると、第1冷房用膨張弁14bの開度を一時的に増加させることによって、室内蒸発器18の出口側冷媒圧力が上昇した後に低下するので、後席側蒸発器23の出口側冷媒圧力も上昇した後に低下する。後席側蒸発器23の出口側冷媒圧力が低下する際に第2冷房用膨張弁14eの開度が増加するので、後席側蒸発器23での冷媒流量を増加させることができる。その結果、後席側蒸発器23に滞留した冷凍機油を圧縮機11側へ戻すことができる。
本実施形態では、サイクル制御装置60は、オイル戻し制御を行う時の第1冷房用膨張弁14bの開度の一時的な増加量を、圧縮機11から吐出された冷媒の圧力が高いほど小さくする。
これによると、室内蒸発器18の能力変動を極力抑制しつつ、後席側蒸発器23に滞留した冷凍機油を圧縮機11側へ戻すことができる。
本実施形態では、サイクル制御装置60は、オイル戻し制御を行う時の第1冷房用膨張弁14bの開度を一時的に増加させる時間を5秒以上、15秒以下にする。これによると、室内蒸発器18の能力変動を抑制しつつ、後席側蒸発器23に滞留した冷凍機油を圧縮機11側へ効果的に戻すことができる。
本実施形態では、サイクル制御装置60は、後席側蒸発器23における空気側の能力と冷媒側の能力とに基づいて第2冷房用膨張弁14eにおける冷媒の流量を算出し、第2冷房用膨張弁14eにおける冷媒の流量に基づいて、後席側蒸発器23に冷凍機油が滞留していることを検知する。これによると、後席側蒸発器23に冷凍機油が滞留していることを良好に検知できる。
本実施形態では、サイクル制御装置60は、圧縮機11から吐出された冷媒の流量と、第1冷房用膨張弁14bにおける冷媒の流量との差から第2冷房用膨張弁14eにおける冷媒の流量を算出し、第2冷房用膨張弁14eにおける冷媒の流量に基づいて、後席側蒸発器23に冷凍機油が滞留していること検知する。これによると、後席側蒸発器23に冷凍機油が滞留していることを良好に検知できる。
本実施形態では、サイクル制御装置60は、後席側蒸発器23の熱交換負荷が低い状態が所定時間以上継続した場合、後席側蒸発器23に冷凍機油が滞留していることを検知する。これによると、後席側蒸発器23に冷凍機油が滞留していることを良好に検知できる。
(第2実施形態)
上記第1実施形態では、冷凍サイクル装置10は、冷房と暖房が可能なヒートポンプサイクルであるが、本実施形態では、冷凍サイクル装置10は、冷房が可能なクーラサイクルである。
上記第1実施形態では、冷凍サイクル装置10は、冷房と暖房が可能なヒートポンプサイクルであるが、本実施形態では、冷凍サイクル装置10は、冷房が可能なクーラサイクルである。
図9に示すように、冷凍サイクル装置10は、圧縮機11、室外熱交換器16、第5三方継手13e、第7三方継手13g、第1冷房用膨張弁14b、室内蒸発器18、第2冷房用膨張弁14e、後席側蒸発器23、冷却用膨張弁14c、チラー19、第6三方継手13f、第8三方継手13hを有しており、上記第1実施形態の水冷媒熱交換器12を有していない。高温側熱媒体回路40には、車両走行用のエンジン85が配置されており、エンジン85の廃熱によって高温側熱媒体回路40の高温側熱媒体が加熱される。高温側熱媒体回路40に、高温側熱媒体を加熱するための電気ヒータ43が配置されていてもよい。
室外熱交換器16の出口側にはレシーバ25が配置されている。レシーバ25は、気液分離機能を有する貯液部である。レシーバ25は、室外熱交換器16から流出した冷媒の気液を分離する。そして、レシーバ25は、分離された液相冷媒の一部を下流側に流出させ、残余の液相冷媒をサイクル内の余剰冷媒として蓄える。
本実施形態の冷凍サイクル装置10は、上記第1実施形態と同様にシングル冷房モード、デュアル冷房モード、シングル冷房冷却モード、デュアル冷房冷却モードの冷媒回路を切替可能である。
本実施形態のようなクーラサイクルに対しても、上記第1実施形態と同様にオイル戻し制御を行うことができる。
(第3実施形態)
上記第1実施形態の冷凍サイクル装置10は、アキュムレータ21を備えるアキュムレータサイクルであるが、本実施形態の冷凍サイクル装置10は、図10に示すように、アキュムレータ21の代わりにレシーバ25を備えるレシーバサイクルである。
上記第1実施形態の冷凍サイクル装置10は、アキュムレータ21を備えるアキュムレータサイクルであるが、本実施形態の冷凍サイクル装置10は、図10に示すように、アキュムレータ21の代わりにレシーバ25を備えるレシーバサイクルである。
第1三方継手13aの一方の流出口には、除湿用開閉弁15aおよび第2三方継手13bを介して、レシーバ25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、冷房用開閉弁15dおよび第9三方継手13iを介して、暖房用膨張弁14aの入口側が接続されている。
除湿用開閉弁15aは、第1三方継手13aの一方の流出口からレシーバ25の入口へ至るバイパス通路22aを開閉する電磁弁である。暖房用膨張弁14aは、サイクル制御装置60から出力される制御電圧によって、その開閉作動が制御される。
第2三方継手13bの流出口は、レシーバ25の入口側に接続されている。レシーバ25は、気液分離機能を有する貯液部である。すなわち、レシーバ25は、冷凍サイクル装置10において冷媒を凝縮させる凝縮器として機能する熱交換部から流出した冷媒の気液を分離する。そして、レシーバ25は、分離された液相冷媒の一部を下流側に流出させ、残余の液相冷媒をサイクル内の余剰冷媒として蓄える。
冷房用開閉弁15dは、第1三方継手13aの他方の流出口から第9三方継手13iの一方の流入口へ至る冷媒通路を開閉する電磁弁である。第9三方継手13iの他方の流入口には、レシーバ25の冷媒出口側が接続されている。レシーバ25の冷媒出口と第2三方継手13bの他方の流入口とを接続する出口側通路22dには、第10三方継手13jおよび第2逆止弁17bが配置されている。
第10三方継手13jは、出口側通路22dにおいて、流入口がレシーバ25の冷媒出口側に接続されている。第10三方継手13jは、出口側通路22dにおいて、一方の流出口が第2逆止弁17bの入口側に接続されている。第10三方継手13jの他方の流出口には、第5三方継手13eの流入口側が接続されている。
バイパス通路22aにおいて、除湿用開閉弁15aと第2三方継手13bの一方の流入口との間には、第1固定絞り26aが配置されている。
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おいて、逆止弁17aと第2三方継手13bの他方の流入口との間には、第2固定絞り26bが配置されている。
第1固定絞り26aおよび第2固定絞り26bは、冷媒を減圧させる減圧部であり、具体的には、オリフィスやキャピラリーチューブ等である。
次に、上記構成の本実施形態の車両用空調装置の作動について説明する。冷凍サイクル装置10は、車室内の空調およびバッテリ80の冷却を行うために、冷媒回路を切替可能に構成されている。
具体的には、冷凍サイクル装置10は、車室内の空調を行うために、暖房モードの冷媒回路、シングル冷房モードの冷媒回路、デュアル冷房モードの冷媒回路、除湿暖房モードの冷媒回路を切り替えることができる。暖房モードは、加熱された空気を車室内へ吹き出す運転モードである。シングル冷房モードおよびデュアル冷房モードは、冷却された空気を車室内へ吹き出す運転モードである。除湿暖房モードは、冷却されて除湿された空気を再加熱して車室内へ吹き出す運転モードである。
これらの運転モードの切り替えは、予めサイクル制御装置60に記憶されている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では、各種制御用センサの検出信号および操作パネルの操作信号に基づいて、運転モードを切り替える。以下に各運転モードの作動について説明する。
暖房モードでは、サイクル制御装置60が、除湿用開閉弁15aを開き、冷房用開閉弁15dを閉じ、暖房用開閉弁15bを開く。さらに、サイクル制御装置60は、暖房用膨張弁14aを冷媒減圧作用を発揮する絞り状態として、第1冷房用膨張弁14bおよび後席用開閉弁15cを全閉状態とする。
これにより、暖房モードの冷凍サイクル装置10では、圧縮機11から吐出された冷媒が、室内凝縮器12、レシーバ25、暖房用膨張弁14a、室外熱交換器16、圧縮機11の吸入口の順に循環する第1回路に切り替えられる。
従って、暖房モードでは、室内凝縮器12にて加熱された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。
シングル冷房モードでは、サイクル制御装置60が、除湿用開閉弁15aを閉じ、冷房用開閉弁15dを開き、暖房用開閉弁15bを閉じる。さらに、サイクル制御装置60は、暖房用膨張弁14aを全開状態とし、第1冷房用膨張弁14bを絞り状態とし、後席用開閉弁15cを全閉状態とする。
これにより、シングル冷房モードの冷凍サイクル装置10では、圧縮機11から吐出された冷媒が、室内凝縮器12、暖房用膨張弁14a、室外熱交換器16、レシーバ25、第1冷房用膨張弁14b、室内蒸発器18、圧縮機11の吸入口の順に循環する第2回路に切り替えられる。
従って、シングル冷房モードでは、室内蒸発器18にて冷却された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。
デュアル冷房モードでは、サイクル制御装置60が、除湿用開閉弁15aを閉じ、冷房用開閉弁15dを開き、暖房用開閉弁15bを閉じる。さらに、サイクル制御装置60は、暖房用膨張弁14aを全開状態とし、第1冷房用膨張弁14bを絞り状態とし、後席用開閉弁15cを全開状態とする。
これにより、デュアル冷房モードの冷凍サイクル装置10では、圧縮機11から吐出された冷媒が、室内凝縮器12、暖房用膨張弁14a、室外熱交換器16、レシーバ25の順に流れる。さらに、レシーバ25、第1冷房用膨張弁14b、室内蒸発器18、圧縮機11の吸入口の順に循環するとともに、レシーバ25、第2冷房用膨張弁14e、後席側蒸発器23、圧縮機11の吸入口の順に循環する第2回路に切り替えられる。
従って、デュアル冷房モードでは、室内蒸発器18にて冷却された空気を車室内へ吹き出すとともに後席側蒸発器23にて冷却された空気を車室内後席側空間へ吹き出すことによって、車室内後席側空間の冷房も行うことができる。
除湿暖房モードでは、サイクル制御装置60が、除湿用開閉弁15aを開き、冷房用開閉弁15dを閉じ、暖房用開閉弁15bを開く。さらに、サイクル制御装置60は、暖房用膨張弁14aを絞り状態とし、第1冷房用膨張弁14bを絞り状態とし、後席用開閉弁15cを全閉状態とする。
これにより、除湿暖房モードの冷凍サイクル装置10では、圧縮機11から吐出された冷媒が、室内凝縮器12、レシーバ25の順に流れる。さらに、レシーバ25、暖房用膨張弁14a、室外熱交換器16、圧縮機11の吸入口の順に循環するとともに、レシーバ25、第1冷房用膨張弁14b、室内蒸発器18、圧縮機11の吸入口の順に循環する第3回路が構成される。
すなわち、除湿暖房モードの冷凍サイクル装置10は、レシーバ25から流出した冷媒の流れに対して、室外熱交換器16と室内蒸発器18が並列的に接続される回路に切り替えられる。
従って、除湿暖房モードでは、室内蒸発器18にて冷却されて除湿された空気を室内凝縮器12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。
以上の如く、本実施形態の車両用空調装置では、冷媒サイクル装置10が各運転モードに応じて冷媒回路を切り替えることによって、車室内の快適な空調を実現することができる。さらに、本実施形態の車両用空調装置では、冷却モードを実行することによって、バッテリ80を冷却することができる。
冷却モードは、冷凍サイクル装置10の作動時であれば、空調用の各運転モードと並行して実行することができる。すなわち、車室内の空調を行うと同時に、バッテリ80の冷却を行うことができる。冷却モードは、バッテリ温度センサ69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以上となった際に実行される。以下、冷却モードの作動について説明する。
冷却モードでは、サイクル制御装置60が、空調用の各運転モードと同様の制御対象機器を制御することに加えて、冷却用膨張弁14cを絞り状態とする。
これにより、冷凍サイクル装置10では、空調用の運転モードによらず、レシーバ25から流出した冷媒が、冷却用膨張弁14c、チラー19、圧縮機11の吸入口の順に流れるバッテリ冷却用の回路が構成される。
すなわち、冷却モードと暖房モードが並行して実行される際には、冷凍サイクル装置10は、レシーバ25から流出した冷媒の流れに対して、室外熱交換器16とチラー19が並列的に接続される回路に切り替えられる。
冷却モードとシングル冷房モードが並行して実行される際には、冷凍サイクル装置10は、レシーバ25から流出した冷媒の流れに対して、室内蒸発器18とチラー19が並列的に接続される回路に切り替えられる。
冷却モードとデュアル冷房モードが並行して実行される際には、冷凍サイクル装置10は、レシーバ25から流出した冷媒の流れに対して、室内蒸発器18、後席側蒸発器23およびチラー19が並列的に接続される回路に切り替えられる。
冷却モードと除湿暖房モードが並行して実行される際には、冷凍サイクル装置10は、レシーバ25から流出した冷媒の流れに対して、室外熱交換器16、室内蒸発器18およびチラー19が並列的に接続される回路に切り替えられる。
冷凍サイクル装置10では、レシーバ25から流出した冷媒が、第10三方継手13jおよび第5三方継手13eを介して、冷却用膨張弁14cへ流入する。レシーバ25から冷却用膨張弁14cへ流入した冷媒は、低圧冷媒となるまで減圧される。
冷却用膨張弁14cにて減圧された低圧冷媒は、チラー19へ流入する。チラー19へ流入した冷媒は、バッテリ80の有する熱(すなわち、バッテリ80の廃熱)を吸熱して蒸発する。これにより、バッテリ80が冷却される。チラー19から流出した冷媒は、第6三方継手13fおよび第4三方継手13dを介して圧縮機11へ吸入される。
以上の如く、本実施形態の車両用空調装置では、冷却モードを実行することによって、車室内の空調を行いながら、バッテリ80を冷却することができる。
本実施形態のようなレシーバ25を使ったヒートポンプサイクルに対しても、上記第1実施形態と同様にオイル戻し制御を行うことができる。
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。
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。少なくともオイル戻し制御の対象となる運転モードを実行可能であればよい。
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、第1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、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。
電池冷却部の構成は、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、電池冷却部として、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、電池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、据置型バッテリの温度を適切に調整しつつ、室内の空調を行うバッテリ冷却機能付きの空調装置等に適用してもよい。
上記実施形態では、第1冷房用膨張弁14bおよび冷却用膨張弁14cが電気式膨張弁であり、第2冷房用膨張弁14eが機械式膨張弁であるが、冷却用膨張弁14cが機械式膨張弁で第2冷房用膨張弁14eが電気式膨張弁であってもよい。冷却用膨張弁14cおよび第2冷房用膨張弁14eの両方が機械式膨張弁であってもよい。
すなわち、第1冷房用膨張弁14b、第2冷房用膨張弁14eおよび冷却用膨張弁14cのうち少なくとも1つが第1減圧部としての電気式膨張弁で、他の少なくとも1つが第2減圧部としての機械式膨張弁であればよい。
冷却用膨張弁14cに機械式膨張弁を適用して、第2蒸発部としてのチラー19に対してオイル戻し制御を実施する場合、チラー19の冷媒流量を、チラー19での低温側熱媒体の冷却量から算出すればよい。具体的には、低温側熱媒体ポンプ51の出力に基づく低温側熱媒体の流量と、低温側熱媒体の物性に基づく比熱と、チラー19の前後における低温側熱媒体の温度差からチラー19の冷媒流量を算出可能である。
すなわち、冷却用膨張弁14cに機械式膨張弁を適用してチラー19に対してオイル戻し制御を実施する場合、サイクル制御装置60は、チラー19における低温側熱媒体側の能力と冷媒側の能力とに基づいて冷却用膨張弁14cにおける冷媒の流量を算出し、冷却用膨張弁14cにおける冷媒の流量に基づいて、チラー19に冷凍機油が滞留していること検知すればよい。これによると、チラー19に冷凍機油が滞留していることを良好に検知できる。
室内蒸発器18の冷媒流量は、後席側蒸発器23の冷媒流量と同様の方法にて算出可能である。
上記実施形態では、後席側蒸発器23での冷媒流量が最低流量Grminよりも小さい場合、後席側蒸発器23にオイル寝込みが発生していることが検知されるが、後席側蒸発器23にオイル寝込みが発生しているか否かの判定手法は、これに限定されない。
例えば、圧縮機11の吐出冷媒流量から室内蒸発器18およびチラー19の冷媒流量を減じた差から後席側蒸発器23の冷媒流量を推定し、後席側蒸発器23において低流量状態が継続した場合にオイル寝込みが発生していると判定してもよい。
圧縮機11の吐出冷媒流量は、圧縮機11の効率、容積、回転数、冷媒密度から算出できる。冷媒密度は、圧縮機11の吸入冷媒温度または吸入冷媒圧力から算出できる。
室内蒸発器18の冷媒流量は、第1冷房用膨張弁14bの前後差圧、第1冷房用膨張弁14bの入口冷媒密度、第1冷房用膨張弁14bの弁開度、および第1冷房用膨張弁14bの流量係数から算出できる。第1冷房用膨張弁14bの入口冷媒密度は、第1冷房用膨張弁14bの入口冷媒圧力と第1冷房用膨張弁14bの入口冷媒温度から算出できる。
チラー19の冷媒流量は、冷却用膨張弁14cの前後差圧、冷却用膨張弁14cの入口冷媒密度、冷却用膨張弁14cの弁開度、および冷却用膨張弁14cの流量係数から算出できる。冷却用膨張弁14cの入口冷媒密度は、冷却用膨張弁14cの入口冷媒圧力と冷却用膨張弁14cの入口冷媒温度から算出できる。
例えば、後席側蒸発器23の冷媒流量が低下するような低負荷運転状態が所定時間以上継続した場合にオイル寝込みが発生していると判定してもよい。例えば、外気温度Tamが所定値以下、車室内温度Trが所定値以下、および後席側送風機92の風量が所定値以下のうち少なくとも1つの条件を満たしている場合、後席側蒸発器23の冷媒流量が低下するような低負荷運転状態であると判定すればよい。
本実施形態では、オイル戻し制御を行う時の第1冷房用膨張弁14bの開度を一時的に増加させる時間が5秒以上、15秒以下の時間に設定されているが、オイル戻し制御を行う時の第1冷房用膨張弁14bの開度を一時的に増加させる時間が、圧縮機11から吐出された冷媒の圧力が高いほど短くされてもよい。
これによると、室内蒸発器18の能力変動を極力抑制しつつ、後席側蒸発器23に滞留した冷凍機油を圧縮機11側へ戻すことができる。
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 (8)
- 冷媒を圧縮して吐出する圧縮機(11)と、
前記圧縮機から吐出された前記冷媒を放熱させる放熱部(40、12)と、
前記放熱部から流出した前記冷媒を減圧させ、開度を電気的機構によって調整する第1減圧部(14b)と、
前記冷媒の流れにおいて前記第1減圧部と並列に配置され、前記放熱部から流出した前記冷媒を減圧させる第2減圧部(14e、14c)と、
前記第1減圧部から流出した前記冷媒を蒸発させる第1蒸発部(18)と、
前記第2減圧部から流出した前記冷媒を蒸発させる第2蒸発部(23、19)と、
前記第1減圧部の開度を制御する制御部(60)とを備え、
前記第2減圧部は、前記第2蒸発部の出口側冷媒の圧力が低下すると開度を増加させる機械的機構を有しており、
前記制御部は、前記冷媒に混入されている冷凍機油が前記第2蒸発部に滞留したことを検知した場合、前記第1減圧部の開度を一時的に増加させるオイル戻し制御を行う冷凍サイクル装置。 - 前記制御部は、前記オイル戻し制御を行う時の前記第1減圧部の開度の一時的な増加量を、前記圧縮機から吐出された前記冷媒の圧力が高いほど小さくする請求項1に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記制御部は、前記オイル戻し制御を行う時の前記第1減圧部の開度を一時的に増加させる時間を、前記圧縮機から吐出された前記冷媒の圧力が高いほど短くする請求項1に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記制御部は、前記オイル戻し制御を行う時の前記第1減圧部の開度を一時的に増加させる時間を5秒以上、15秒以下にする請求項1または3に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記第2蒸発部は、前記冷媒と空気とを熱交換させ、
前記制御部は、前記第2蒸発部における前記空気側の能力と前記冷媒側の能力とに基づいて前記第2減圧部における前記冷媒の流量を算出し、前記第2減圧部における前記冷媒の流量に基づいて、前記第2蒸発部に冷凍機油が滞留していることを検知する請求項1ないし4のいずれか1つに記載の冷凍サイクル装置。 - 前記第2蒸発部は、前記冷媒と熱媒体とを熱交換させ、
前記制御部は、前記第2蒸発部における前記熱媒体側の能力と前記冷媒側の能力とに基づいて前記第2減圧部における前記冷媒の流量を算出し、前記第2減圧部における前記冷媒の流量に基づいて、前記第2蒸発部に冷凍機油が滞留していることを検知する請求項1ないし4のいずれか1つに記載の冷凍サイクル装置。 - 前記制御部は、前記圧縮機から吐出された前記冷媒の流量と、前記第1減圧部における前記冷媒の流量との差から前記第2減圧部における前記冷媒の流量を算出し、前記第2減圧部における前記冷媒の流量に基づいて、前記第2蒸発部に冷凍機油が滞留していることを検知する請求項1ないし4のいずれか1つに記載の冷凍サイクル装置。
- 前記制御部は、前記第2蒸発部の熱交換負荷が低い状態が所定時間以上継続した場合、前記第2蒸発部に冷凍機油が滞留していることを検知する請求項1ないし4のいずれか1つに記載の冷凍サイクル装置。
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