WO2026014141A1 - 車両空調システム - Google Patents
車両空調システムInfo
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- WO2026014141A1 WO2026014141A1 PCT/JP2025/021265 JP2025021265W WO2026014141A1 WO 2026014141 A1 WO2026014141 A1 WO 2026014141A1 JP 2025021265 W JP2025021265 W JP 2025021265W WO 2026014141 A1 WO2026014141 A1 WO 2026014141A1
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- B60H1/04—Heating, cooling or ventilating devices the heat being derived from the propulsion plant from cooling liquid of the plant
- B60H1/08—Heating, cooling or ventilating devices the heat being derived from the propulsion plant from cooling liquid of the plant from other radiator than main radiator
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- B60H1/32—Cooling devices
Definitions
- This disclosure relates to a vehicle air conditioning system that cools and heats the interior of a vehicle.
- Patent Document 1 describes a vehicle air conditioning system.
- This vehicle air conditioning system is equipped with a cooler core that exchanges heat between the air and coolant inside a casing that forms an air passage through which air flows toward the vehicle interior, and a heater core that exchanges heat between the air and coolant after heat exchange in the cooler core.
- the vehicle air conditioning system is characterized by comprising a refrigerant flow path that circulates refrigerant between a condenser and an evaporator, a coolant flow path that circulates coolant that exchanges heat with the refrigerant in the condenser and the evaporator, and a first heat exchanger that exchanges heat between air and the coolant to cool or heat the vehicle interior, and the state in which the coolant flows through the coolant flow path can be switched between a first state in which the coolant from either the condenser or the evaporator flows through the first heat exchanger, and a second state in which the coolant from both the condenser and the evaporator flows through the first heat exchanger.
- FIG. 2 is a circuit diagram of a vehicle air conditioning system.
- 5A and 5B are diagrams illustrating the relationship between a first state, a second state, and the state of a radiator.
- FIG. 4 is a diagram showing the flow of coolant during heating operation or dehumidifying heating operation.
- FIG. 4 is a diagram showing the flow of coolant during dehumidifying and heating operation.
- FIG. 4 is a diagram showing the flow of coolant during cooling operation.
- FIG. 4 is a diagram showing the flow of coolant during cooling reheat operation.
- FIG. 10 is a diagram showing changes in blown-out temperature.
- the vehicle air conditioning system according to the present disclosure is configured to be able to heat and cool the vehicle interior.
- the vehicle air conditioning system 1 of this embodiment will be described.
- the vehicle air conditioning system 1 is not limited to the following embodiment, and various modifications are possible without departing from the spirit of the system.
- FIG. 1 shows the circuit configuration of a vehicle air conditioning system 1.
- the vehicle air conditioning system 1 is mounted on a vehicle and, as shown in Figure 1, comprises a refrigerant module 2, a coolant module 3, and an HVAC unit 4 (Heating, Ventilation, and Air Conditioning unit).
- the refrigerant module 2 is provided with a refrigerant flow path 2A, which constitutes a refrigerant manifold.
- the coolant module 3 is provided with a coolant flow path 3A, which constitutes a coolant manifold.
- the manifold is a flow path housing formed by laminating and sealing a plate member on a housing main body in which the coolant flow paths 3A and refrigerant flow paths 2A are engraved.
- the flow path housing is formed from a metal material with high thermal conductivity, including aluminum.
- Refrigerant flow path 2A carries a refrigerant such as hydrofluorocarbon (HFC) or hydrofluoroolefin (HFO). Meanwhile, coolant flow path 3A carries a coolant such as antifreeze or long-life coolant primarily composed of ethylene glycol, or a paraffin-based insulating oil.
- HFC hydrofluorocarbon
- HFO hydrofluoroolefin
- the refrigerant flow path 2A circulates the refrigerant between the water-cooled condenser (an example of a "condenser") 12 and the chiller (an example of an "evaporator") 14.
- the refrigerant module 2 is configured to allow refrigerant to flow between the accumulator 10, compressor 11, water-cooled condenser 12, expansion valve 13, and chiller 14 via the refrigerant flow path 2A.
- the accumulator 10 stores liquid refrigerant and separates the stored refrigerant into gas and liquid.
- the gas refrigerant separated by the accumulator 10 flows through the first refrigerant flow path 21 and is sent to the compressor 11.
- the compressor 11 compresses the refrigerant from the accumulator 10. This causes the refrigerant to become a high-temperature compressed gas.
- the compressor 11 sends this high-temperature compressed gas to the water-cooled condenser 12 via the second refrigerant flow path 22. Therefore, the compressor 11 pressurizes the refrigerant from the accumulator 10 to the water-cooled condenser 12.
- the refrigerant that has passed through the compressor 11 flows through the water-cooled condenser 12.
- the water-cooled condenser 12 is configured so that the coolant flows in through the first coolant flow path 31 and flows out through the second coolant flow path 32.
- the first coolant flow path 31 and the second coolant flow path 32 are configured separately from the second refrigerant flow path 22.
- the refrigerant from the second refrigerant flow path 22 condenses and liquefies as heat is absorbed by the coolant.
- the liquefied refrigerant is sent to the third refrigerant flow path 23.
- the third refrigerant flow path 23 is also configured separately from the first coolant flow path 31 and the second coolant flow path 32.
- the refrigerant (liquefied refrigerant) flowing through the third refrigerant flow path 23 is expanded and converted into a low-temperature, low-pressure mist.
- the mist-like refrigerant is then sent to the fourth refrigerant flow path 24.
- Refrigerant flows through the chiller 14 via the fourth refrigerant flow path 24.
- the fourth refrigerant flow path 24 is filled with low-temperature, low-pressure atomized refrigerant expanded by the expansion valve 13, and this refrigerant is sent to the chiller 14.
- the chiller 14 is configured so that the coolant that has undergone heat exchange in the cooler core 62 (an example of a "second heat exchanger") or the cooler core 62 and heater core 63 (an example of a "first heat exchanger”) flows into the chiller 14 from the third coolant flow path 33, and the coolant flows out from the fourth coolant flow path 34.
- the third coolant flow path 33 and the fourth coolant flow path 34 are configured separately from the fourth refrigerant flow path 24.
- the atomized refrigerant absorbs heat from the coolant and evaporates.
- the evaporated refrigerant flows to the accumulator 10 via the fifth refrigerant flow path 25.
- coolant flows through coolant flow path 3A, exchanging heat with the refrigerant in the water-cooled condenser 12 and chiller 14.
- the coolant module 3 is configured so that coolant can flow through coolant flow path 3A between the water-cooled condenser 12, chiller 14, first switching valve 51, second switching valve 52, third switching valve 53, radiator 54, cooler core 62, and heater core 63 using the first pump P1 and second pump P2.
- a check valve 55 is also provided in coolant flow path 3A.
- the water-cooled condenser 12 is configured so that coolant flows in through the first coolant flow path 31 and flows out through the second coolant flow path 32.
- a first pump P1 is provided in the first coolant flow path 31, and the coolant is pumped out by this first pump P1.
- the first switching valve 51 is arranged in the coolant flow path 3A and is configured to allow coolant to flow from the water-cooled condenser 12 and the chiller 14. Coolant is sent from the water-cooled condenser 12 to the first switching valve 51 via the second coolant flow path 32, and from the chiller 14 via the fourth coolant flow path 34, the third switching valve 53, and the fifth coolant flow path 35.
- the first switching valve 51 is configured to be able to send coolant to the sixth coolant flow path 36 and the seventh coolant flow path 37.
- the coolant sent from the first switching valve 51 to the sixth coolant flow path 36 flows to the heater core 63.
- the coolant sent to the heater core 63 is sent to the second switching valve 52 via the eighth coolant flow path 38.
- the second switching valve 52 is configured to be able to send coolant to the ninth coolant flow path 39 and the tenth coolant flow path 40.
- the coolant sent to the ninth coolant flow path 39 flows through the first coolant flow path 31 via the check valve 55.
- the coolant sent from the first switching valve 51 to the seventh coolant flow path 37 flows to the radiator 54.
- the radiator 54 heat exchange occurs between the coolant and the outside air, cooling the coolant. After heat exchange, the coolant is sent to the first coolant flow path 31 via the eleventh coolant flow path 41.
- the coolant sent from the second switching valve 52 to the tenth coolant flow path 40 is circulated through the third coolant flow path 33 by the second pump P2 and sent to the chiller 14.
- the coolant sent from the chiller 14 to the fourth coolant flow path 34 and to the third switching valve 53 is sent to the fifth coolant flow path 35 or the twelfth coolant flow path 42 described above.
- the coolant sent to the twelfth coolant flow path 42 flows to the cooler core 62.
- the coolant sent to the cooler core 62 is sucked into the second pump P2 via the thirteenth coolant flow path 43 and flows to the chiller 14 via the third coolant flow path 33.
- the flow state of the coolant in the coolant flow path 3A can be switched between a first state and a second state.
- the first state and the second state are switched by a first switching valve 51, a second switching valve 52, and a third switching valve 53, as described below.
- the first state is a state in which coolant from one of the water-cooled condenser 12 and the chiller 14 flows through the heater core 63.
- a state in which coolant from one of the water-cooled condenser 12 and the chiller 14 flows through the heater core 63 means a state in which coolant from the water-cooled condenser 12 flows through the heater core 63 but coolant from the chiller 14 does not flow, and a state in which coolant from the chiller 14 flows through the heater core 63 but coolant from the water-cooled condenser 12 does not flow.
- the first switching valve 51 includes a state in which the coolant from the second coolant flow path 32 flows through the sixth coolant flow path 36 while blocking communication with the fifth coolant flow path 35 (hereinafter referred to as "state A"); a state in which the coolant from the second coolant flow path 32 flows through the sixth coolant flow path 36 and the seventh coolant flow path 37 while blocking communication with the fifth coolant flow path 35 (hereinafter referred to as "state B"); and a state in which the coolant from the second coolant flow path 32 flows only through the seventh coolant flow path 37 while the coolant from the fifth coolant flow path 35 flows only through the sixth coolant flow path 36 (hereinafter referred to as "state C").
- the coolant circulating between the water-cooled condenser 12 and the heater core 63 does not flow to the chiller 14 and the cooler core 62, and the coolant circulating between the chiller 14 and the cooler core 62 does not flow to the water-cooled condenser 12 and the heater core 63. Therefore, in states A and B, the second switching valve 52 is in a state where it allows the coolant from the eighth coolant flow path 38 to flow to the ninth coolant flow path 39 while blocking communication with the tenth coolant flow path 40, and the third switching valve 53 is in a state where it allows the coolant from the fourth coolant flow path 34 to flow to the twelfth coolant flow path 42 while blocking communication with the fifth coolant flow path 35.
- state C the coolant circulating between the water-cooled condenser 12 and the radiator 54 does not flow to the chiller 14 and the cooler core 62, and the coolant circulating between the chiller 14 and the cooler core 62 does not flow to the water-cooled condenser 12 and the radiator 54. Therefore, in state C, the second switching valve 52 is in a state where it allows the coolant from the eighth coolant flow path 38 to flow to the tenth coolant flow path 40 while blocking communication with the ninth coolant flow path 39, and the third switching valve 53 is in a state where it allows the coolant from the fourth coolant flow path 34 to flow to the fifth coolant flow path 35 and the twelfth coolant flow path 42.
- the second state is a state in which coolant from both the water-cooled condenser 12 and the chiller 14 flows through the heater core 63.
- a state in which coolant from both the water-cooled condenser 12 and the chiller 14 flows through the heater core 63 means that not only does coolant from the water-cooled condenser 12 flow through the heater core 63, but coolant from the chiller 14 also flows through the heater core 63. Therefore, in the second state, the first switching valve 51 is set to a state in which a portion of the coolant from the second coolant flow path 32 and all of the coolant from the fifth coolant flow path 35 flow through the sixth coolant flow path 36. In other words, in the second state, a mixture of relatively high-temperature coolant from the water-cooled condenser 12 and relatively low-temperature coolant from the chiller 14 flows through the heater core 63.
- the coolant that has circulated through the heater core 63 circulates through the water-cooled condenser 12 and chiller 14, and the coolant from the chiller 14 circulates through the cooler core 62 and heater core 63. Therefore, in the second state, the second switching valve 52 is in a state where it allows the coolant from the eighth coolant flow path 38 to circulate through the ninth coolant flow path 39 and tenth coolant flow path 40, and the third switching valve 53 is in a state where it allows the coolant from the fourth coolant flow path 34 to circulate through the fifth coolant flow path 35 and twelfth coolant flow path 42.
- the state of the radiator 54 refers to a state in which the temperature of the coolant flowing through the heater core 63 can be adjusted by the radiator 54.
- the state of the radiator 54 can be determined by at least one of the following: outside air temperature, air conditioning/heating set temperature, coolant temperature, coolant flow rate, and the amount of outside air introduced into the radiator 54.
- the outside air temperature is the temperature of the air outside the vehicle.
- the air conditioning/heating set temperature is the temperature of the environment (air) inside the passenger compartment 5 controlled by the HVAC unit 4.
- the coolant temperature is the temperature of the coolant circulating through the radiator 54.
- the coolant flow rate is the flow rate of the coolant circulating through the radiator 54.
- the amount of outside air introduced into the radiator 54 is the amount of outside air used for heat exchange in the radiator 54.
- the temperature of the coolant is sufficiently high relative to the temperature of the outside air, it is possible to reduce the temperature of the coolant in the radiator 54 using outside air.
- the temperature of the coolant is close to the temperature of the outside air, it is not easy to reduce the temperature of the coolant in the radiator 54.
- the radiator 54 cannot bring the coolant temperature close to the set temperature for heating and cooling. Furthermore, for example, if the flow rate of the coolant is sufficiently low relative to the amount capable of cooling the coolant, the radiator 54 cannot lower the coolant temperature. Furthermore, if the amount of outside air introduced into the radiator 54 is sufficiently low relative to the amount capable of cooling the coolant, the radiator 54 cannot lower the coolant temperature.
- the radiator 54 is in a state where it is not possible to adjust the coolant temperature, so the state in which the coolant flows through the coolant flow path 3A is switched from the first state to the second state.
- the temperature of the coolant flowing through the heater core 63 is sufficient to be approximately the same as the temperature of the coolant from the water-cooled condenser 12, it is preferable to circulate the coolant from the water-cooled condenser 12 only through the heater core 63, as in the above-described state A. Furthermore, if the temperature of the coolant flowing through the heater core 63 needs to be lower than the temperature of the coolant from the water-cooled condenser 12, and the temperature difference is within the range that can be reduced by the radiator 54, it is preferable to circulate the coolant from the water-cooled condenser 12 through both the heater core 63 and the radiator 54, as in the above-described state B.
- the temperature of the coolant flowing through the heater core 63 is sufficient to be approximately the same as the temperature of the coolant from the chiller 14, it is preferable to circulate the coolant from the water-cooled condenser 12 through the radiator 54, and the coolant from the chiller 14 through the heater core 63, as in the above-described state C.
- the temperature of the coolant flowing through the heater core 63 is lower than the temperature of the coolant in state B, but higher than the temperature of the coolant from the chiller 14, then, as in the second state described above, the coolant from the water-cooled condenser 12 and the coolant from the chiller 14 can be mixed and flowed through the heater core 63, while the coolant from the water-cooled condenser 12 can be flowed through the radiator 54.
- the HVAC unit 4 includes a blower 61, a cooler core 62, and a heater core 63.
- the blower 61 draws in outside air and sends it to the cooler core 62.
- the cooler core 62 exchanges heat between the air and the coolant from the chiller 14 to cool and heat the passenger compartment 5.
- the air is outside air drawn in by the blower 61.
- coolant is introduced into the cooler core 62 via the twelfth coolant flow path 42, and this coolant is sent to the chiller 14 by the second pump P2.
- the cooler core 62 also has the function of condensing and removing moisture from moisture-containing air, converting it into dry air. Therefore, the cooler core 62 functions as an adsorption section that adsorbs moisture.
- the cooler core 62 is located between the blower 61 and the heater core 63. Therefore, the outside air sent from the blower 61 is sent to the heater core 63 via the cooler core 62.
- the heater core 63 exchanges heat between the air and coolant to cool or heat the passenger compartment 5.
- the air is air sent from the cooler core 62.
- coolant is introduced into the heater core 63 via the sixth coolant flow path 36, and this coolant is sent to the second switching valve 52 via the eighth coolant flow path 38. Therefore, in the heater core 63, heat exchange occurs between the air sent from the cooler core 62 and the coolant supplied via the sixth coolant flow path 36, and the air after heat exchange is introduced into the passenger compartment 5.
- cool air is introduced into the passenger compartment 5, and when air is heated in the heater core 63, warm air is introduced into the passenger compartment 5. This makes it possible to cool or heat the passenger compartment 5.
- Figure 2 shows the relationship between the flow state of the coolant in the coolant flow path 3A and the operating state of the HVAC unit 4.
- the first state includes state A, state B, and state C.
- the flow state of the coolant in state A is shown in Figure 3.
- the refrigerant flows (circulates) through the accumulator 10, first refrigerant flow path 21, compressor 11, second refrigerant flow path 22, water-cooled condenser 12, third refrigerant flow path 23, expansion valve 13, fourth refrigerant flow path 24, chiller 14, and fifth refrigerant flow path 25.
- the flow state of the refrigerant is indicated by solid arrows.
- the first switching valve 51 is in a state where it allows the coolant from the second coolant flow path 32 to flow through the sixth coolant flow path 36 while blocking communication with the fifth coolant flow path 35.
- the second switching valve 52 is in a state where it allows the coolant from the eighth coolant flow path 38 to flow through the ninth coolant flow path 39 while blocking communication with the tenth coolant flow path 40.
- the third switching valve 53 is in a state where it allows the coolant from the fourth coolant flow path 34 to flow through the twelfth coolant flow path 42 while blocking communication with the fifth coolant flow path 35.
- the coolant flows through the first coolant flow path 31, water-cooled condenser 12, second coolant flow path 32, first switching valve 51, sixth coolant flow path 36, heater core 63, eighth coolant flow path 38, second switching valve 52, ninth coolant flow path 39, and check valve 55 by the first pump P1, and through the third coolant flow path 33, chiller 14, fourth coolant flow path 34, third switching valve 53, twelfth coolant flow path 42, cooler core 62, and thirteenth coolant flow path 43 by the second pump P2.
- the flow of coolant flowed by the first pump P1 is indicated by dashed arrows
- the flow of coolant flowed by the second pump P2 is indicated by dashed arrows.
- the heat of the coolant discharged from the water-cooled condenser 12 is used for heat exchange with the air in the heater core 63
- the heat of the coolant discharged from the chiller 14 is used for heat exchange with the air in the cooler core 62.
- the HVAC unit 4 operates in heating mode or dehumidifying heating mode depending on the set temperature for heating and cooling.
- the flow state of the coolant in state B is shown in Figure 4.
- state A the refrigerant flows (circulates) through the accumulator 10, first refrigerant flow path 21, compressor 11, second refrigerant flow path 22, water-cooled condenser 12, third refrigerant flow path 23, expansion valve 13, fourth refrigerant flow path 24, chiller 14, and fifth refrigerant flow path 25.
- Figure 4 the flow state of the refrigerant is indicated by solid arrows.
- the first switching valve 51 is in a state where it allows the coolant from the second coolant flow path 32 to flow through the sixth coolant flow path 36 and the seventh coolant flow path 37 while blocking communication with the fifth coolant flow path 35.
- the second switching valve 52 is in a state where it allows the coolant from the eighth coolant flow path 38 to flow through the ninth coolant flow path 39 while blocking communication with the tenth coolant flow path 40.
- the third switching valve 53 is in a state where it allows the coolant from the fourth coolant flow path 34 to flow through the twelfth coolant flow path 42 while blocking communication with the fifth coolant flow path 35.
- the coolant is circulated by the first pump P1 through the first coolant flow path 31, water-cooled condenser 12, second coolant flow path 32, first switching valve 51, sixth coolant flow path 36, heater core 63, eighth coolant flow path 38, second switching valve 52, ninth coolant flow path 39, and check valve 55, and is also diverted from the first switching valve 51 and passes through the seventh coolant flow path 37, radiator 54, and eleventh coolant flow path 41 before joining the ninth coolant flow path 39.
- the coolant is also circulated by the second pump P2 through the third coolant flow path 33, chiller 14, fourth coolant flow path 34, third switching valve 53, twelfth coolant flow path 42, cooler core 62, and thirteenth coolant flow path 43.
- the flow of coolant by the first pump P1 is indicated by dashed arrows
- the flow of coolant by the second pump P2 is indicated by dashed arrows.
- the heat of the coolant sent out from the water-cooled condenser 12 is used for heat exchange with the air in the heater core 63, and is also dissipated in the radiator 54. Furthermore, the heat of the coolant from the chiller 14 is used for heat exchange with the air in the cooler core 62.
- the HVAC unit 4 operates in dehumidifying heating mode according to the set temperature for heating and cooling.
- the flow state of the coolant in state C is shown in Figure 5.
- state A the refrigerant flows (circulates) through the accumulator 10, first refrigerant flow path 21, compressor 11, second refrigerant flow path 22, water-cooled condenser 12, third refrigerant flow path 23, expansion valve 13, fourth refrigerant flow path 24, chiller 14, and fifth refrigerant flow path 25.
- Figure 5 the flow state of the refrigerant is indicated by solid arrows.
- the first switching valve 51 allows the coolant from the second coolant flow path 32 to flow only through the seventh coolant flow path 37, while allowing the coolant from the fifth coolant flow path 35 to flow only through the sixth coolant flow path 36.
- the second switching valve 52 blocks communication with the ninth coolant flow path 39 while allowing the coolant from the eighth coolant flow path 38 to flow through the tenth coolant flow path 40.
- the third switching valve 53 also allows the coolant from the fourth coolant flow path 34 to flow through the fifth coolant flow path 35 and the twelfth coolant flow path 42.
- the coolant is circulated by the first pump P1 through the first coolant flow path 31, the water-cooled condenser 12, the second coolant flow path 32, the first switching valve 51, the seventh coolant flow path 37, the radiator 54, the eleventh coolant flow path 41, and the ninth coolant flow path 39.
- the second pump P2 also circulates the coolant through the third coolant flow path 33, the chiller 14, the fourth coolant flow path 34, the third switching valve 53, the twelfth coolant flow path 42, the cooler core 62, and the thirteenth coolant flow path 43, and also branches off from the third switching valve 53 and returns to the second pump P2 through the fifth coolant flow path 35, the first switching valve 51, the sixth coolant flow path 36, the heater core 63, the eighth coolant flow path 38, the second switching valve 52, and the tenth coolant flow path 40.
- the flow of coolant by the first pump P1 is indicated by dashed arrows
- the flow of coolant by the second pump P2 is indicated by dashed arrows.
- the heat of the coolant discharged from the water-cooled condenser 12 is dissipated in the radiator 54, and the heat of the coolant discharged from the chiller 14 is used for heat exchange with the air in the cooler core 62 and heater core 63.
- the HVAC unit 4 operates in cooling mode according to the set temperature for heating and cooling.
- the flow state of the coolant in the second state is shown in Figure 6.
- state A the refrigerant flows (circulates) through the accumulator 10, first refrigerant flow path 21, compressor 11, second refrigerant flow path 22, water-cooled condenser 12, third refrigerant flow path 23, expansion valve 13, fourth refrigerant flow path 24, chiller 14, and fifth refrigerant flow path 25.
- Figure 6 the flow state of the refrigerant is indicated by solid arrows.
- the first switching valve 51 allows the coolant from the fifth coolant flow path 35 to flow through the sixth coolant flow path 36, and allows the coolant from the second coolant flow path 32 to flow through the sixth coolant flow path 36 and the seventh coolant flow path 37. Therefore, the sixth coolant flow path 36 is a mixture of the coolant from the second coolant flow path 32, which has a relatively high temperature, and the coolant from the fifth coolant flow path 35, which has a relatively low temperature.
- the second switching valve 52 is set to a state in which the coolant from the eighth coolant flow path 38 is allowed to flow through the ninth coolant flow path 39 and the tenth coolant flow path 40.
- the second switching valve 52 is configured so that the amount of coolant that has flowed through the heater core 63 is equal to the amount of coolant that has flowed from the chiller 14 to the heater core 63, and merges with the coolant that has flowed through the cooler core 62.
- the amount of coolant flowing through the fifth coolant flow path 35 and the amount of coolant flowing through the tenth coolant flow path 40 are configured to be equal to each other.
- the amount of coolant flowing through the heater core 63 via the sixth coolant flow path 36 is calculated by subtracting the amount of coolant flowing through the radiator 54 (the amount of coolant flowing through the seventh coolant flow path 37) from the amount of coolant flowing from the water-cooled condenser 12 to the first switching valve 51 (the amount of coolant flowing through the second coolant flow path 32) and the amount of coolant flowing from the chiller 14 to the first switching valve 51 (the amount of coolant flowing through the fifth coolant flow path 35).
- the check valve 55 located downstream of the heater core 63 can be adjusted so that an amount of coolant equal to the amount of coolant flowing through the second coolant flow path 32 minus the amount of coolant flowing through the seventh coolant flow path 37 can flow.
- the same amount of coolant flowing through the fifth coolant flow path 35 returns downstream of the cooler core 62 (flows through the tenth coolant flow path 40), making it possible to make the amount of coolant flowing through the fifth coolant flow path 35 and the amount of coolant flowing through the tenth coolant flow path 40 equal to each other.
- a check valve 55 that is capable of adjusting the flow rate, and to provide a flow sensor (e.g., a "first flow sensor”) that detects the amount of coolant flowing through the second coolant flow path 32, and a flow sensor (e.g., a "second flow sensor”) that detects the amount of coolant flowing through the seventh coolant flow path 37.
- a flow sensor e.g., a "first flow sensor”
- a second flow sensor e.g., a "second flow sensor
- a flow sensor e.g., a "third flow sensor” that detects the amount of coolant flowing through the fifth coolant flow path 35
- a flow sensor e.g., a "fourth flow sensor” that detects the amount of coolant flowing through the tenth coolant flow path 40, and adjust the flow rate of coolant flowing through the check valve 55 so that the detection results of the third flow sensor and the fourth flow sensor are equal.
- the third switching valve 53 is set to a state in which the coolant from the fourth coolant flow path 34 flows through the fifth coolant flow path 35 and the twelfth coolant flow path 42.
- the coolant is circulated by the first pump P1 through the first coolant flow path 31, the water-cooled condenser 12, the second coolant flow path 32, the first switching valve 51, the seventh coolant flow path 37, the radiator 54, the eleventh coolant flow path 41, and the ninth coolant flow path 39.
- the coolant is also circulated by the second pump P2 through the third coolant flow path 33, the chiller 14, the fourth coolant flow path 34, the third switching valve 53, the twelfth coolant flow path 42, the cooler core 62, and the thirteenth coolant flow path 43.
- the coolant flowing through the second coolant flow path 32 and the fifth coolant flow path 35 is branched at the first switching valve 51 and merges at the sixth coolant flow path 36, flows through the heater core 63 and the eighth coolant flow path 38 to the second switching valve 52, and is branched to the ninth coolant flow path 39 and the tenth coolant flow path 40.
- the coolant diverted to the ninth coolant flow path 39 returns to the first pump P1, and the coolant diverted to the tenth coolant flow path 40 returns to the second pump P2.
- the flow state of relatively high-temperature coolant is indicated by dashed arrows
- the flow state of relatively low-temperature coolant is indicated by broken arrows.
- the flow state of coolant that is a mixture of relatively high-temperature coolant and relatively low-temperature coolant is indicated by dashed arrows.
- the HVAC unit 4 enters a state in which it performs cooling reheat operation according to the set temperature for heating and cooling. Cooling reheat operation refers to an operation in which the cooler core 62 cools the air to remove moisture (after reducing humidity), and then the cooled air is reheated in the heater core 63 before being introduced into the passenger compartment 5.
- state A of the first state described above it is preferable to adjust the amount of coolant discharged from the chiller 14 relative to the amount of coolant discharged from the water-cooled condenser 12 according to the set temperature of the air conditioning and heating in the passenger compartment 5.
- the higher the set temperature of the air conditioning and heating in the passenger compartment 5 the more the amount of coolant discharged from the water-cooled condenser 12 should be increased and the amount of coolant discharged from the chiller 14 should be reduced.
- state B of the first state not only is the amount of coolant delivered from the chiller 14 adjusted relative to the amount of coolant delivered from the water-cooled condenser 12 in accordance with the set temperature of the air conditioning and heating in the passenger compartment 5, but the amount of coolant delivered from the first switching valve 51 to the radiator 54 in accordance with the set temperature of the air conditioning and heating in the passenger compartment 5 can also be adjusted relative to the amount of coolant delivered from the first switching valve 51 to the heater core 63 in accordance with the set temperature of the air conditioning and heating in the passenger compartment 5.
- state C of the first state it is preferable to adjust the amount of coolant discharged from the chiller 14 relative to the amount of coolant discharged from the water-cooled condenser 12 according to the set temperature of the air conditioning and heating in the passenger compartment 5.
- the lower the set temperature of the air conditioning and heating in the passenger compartment 5 the more the amount of coolant discharged from the water-cooled condenser 12 should be reduced and the amount of coolant discharged from the chiller 14 should be increased.
- the amount of coolant discharged from the chiller 14 relative to the amount of coolant discharged from the water-cooled condenser 12 adjusted according to the set temperature of the air conditioning and heating in the passenger compartment 5, but the amount of coolant flowing from the second coolant flow path 32 to the sixth coolant flow path 36 and the amount of coolant flowing from the fifth coolant flow path 35 to the sixth coolant flow path 36 are also adjusted according to the set temperature of the air conditioning and heating in the passenger compartment 5.
- the flow rate of coolant flowing from the water-cooled condenser 12 to the heater core 63 and the flow rate of coolant flowing from the chiller 14 to the heater core 63 are preferably configured to be adjusted according to the set temperature of the air conditioning and heating in the passenger compartment 5.
- the ratio of the flow rate of coolant flowing from the chiller 14 to the heater core 63 to the flow rate of coolant flowing from the water-cooled condenser 12 to the heater core 63 is reduced to raise the temperature of the heater core 63 and improve heating efficiency and/or speed; when the set temperature for heating and cooling the passenger compartment 5 is relatively low, the ratio of the flow rate of coolant flowing from the chiller 14 to the heater core 63 to the flow rate of coolant flowing from the water-cooled condenser 12 to the heater core 63 is increased to prevent excessive reheating of the air in the heater core 63.
- the above-mentioned amount of coolant can be adjusted by changing the opening of the first switching valve 51, the second switching valve 52, and the third switching valve 53. It can also be adjusted by changing the discharge volume of the first pump P1 and the second pump P2.
- the flow state of the coolant in the coolant flow path 3A becomes state A in the first state; when the HVAC unit 4 performs dehumidifying heating operation, the flow state of the coolant in the coolant flow path 3A becomes state B in the first state; and when the HVAC unit 4 performs cooling operation, the flow state of the coolant in the coolant flow path 3A becomes state C in the first state. Furthermore, when the HVAC unit 4 performs cooling reheat operation, the flow state of the coolant in the coolant flow path 3A becomes the second state.
- the amount of coolant discharged from the chiller 14 and the amount of coolant discharged from the water-cooled condenser 12 can be adjusted by changing the opening of the first switching valve 51, the second switching valve 52, and the third switching valve 53, and the discharge rates of the first pump P1 and the second pump P2. Therefore, when the HVAC unit 4 is performing cooling operation, the flow state of the coolant in the coolant flow path 3A is not only state C in the first state, but may also be state B in the first state, depending on, for example, the outside air temperature and the cooling set temperature.
- outside air drawn in by the blower 61 is sent to the cooler core 62 and introduced into the passenger compartment 5 via the heater core 63.
- the outside air cooled by the cooler core 62 may end up warming up in the heater core 63.
- the vehicle air conditioning system 1 is configured to be able to quickly cool the passenger compartment 5 when the HVAC unit 4 is operating in cooling mode, even if the flow state of the coolant in the coolant flow path 3A is in state B or state C in the first state.
- the system when switching to cooling operation in the passenger compartment 5, the system is switched to a first state in which coolant from the chiller 14 flows through the heater core 63.
- the flow state of coolant in the coolant flow path 3A is switched to state C in the first state, regardless of the state before the operation (see Figure 5).
- the coolant discharged from the water-cooled condenser 12 flows through the radiator 54 via the first switching valve 51 and returns to the water-cooled condenser 12 without flowing through the heater core 63.
- the coolant discharged from the chiller 14 is also discharged to the cooler core 62 via the third switching valve 53, and is also discharged to the first switching valve 51.
- the coolant discharged from the third switching valve 53 to the first switching valve 51 is then discharged to the heater core 63 without flowing through the radiator 54.
- the coolant that has flowed through the heater core 63 is returned to the chiller 14. That is, as shown in FIG. 5, the coolant that has flowed through the heater core 63 is sent only to the second pump P2 side by the second switching valve 52. As a result, it merges with the coolant that has flowed from the cooler core 62 and is returned to the chiller 14, where it is cooled by heat exchange with the refrigerant flowing through the refrigerant flow path 2A.
- Figure 7 shows the change in temperature (outlet temperature) of the wind (air) blown (introduced) into the passenger compartment 5 when this control is performed when switching to cooling operation inside the passenger compartment 5.
- the vertical axis represents the outlet temperature (°C) and the horizontal axis represents time (seconds).
- the discharge temperature is T5, and after p11 from t0 it reaches T3 (where T3 ⁇ T5). Then, after p12 from t0 (where p11 ⁇ p12), it reaches T2 (where T2 ⁇ T3), and after p13 from t0 (where p12 ⁇ p13), it reaches T1 (where T1 ⁇ T2). Finally, it reaches the set temperature S1.
- the temperature reaches T3 after t0 to p31 (p21 ⁇ p31), T2 after t0 to p32 (where p31 ⁇ p32, p22 ⁇ p32), and T1 after t0 to p33 (where p32 ⁇ p33, p23 ⁇ p33).
- the temperature reaches a value close to the set temperature S1.
- the vehicle air conditioning system 1 may be configured to have a "rapid cooling mode” that performs rapid cooling set as its operating mode, and when such rapid cooling mode is selected, control to switch to state C in the first state may be performed.
- the vehicle air conditioning system 1 may be configured to have a "energy saving mode” that performs energy saving operation set as its operating mode, and when such energy saving mode is selected, control to switch to state C in the first state may not be performed.
- the radiator 54 adjusts the coolant temperature as much as possible, and when it becomes impossible to adjust the coolant temperature using the radiator 54, as in state C and state 2 of the first state, the coolant temperature can be adjusted by circulating the coolant sent from the chiller 14 not only through the cooler core 62 but also through the heater core 63. If the coolant sent from the chiller 14 were circulated not only through the cooler core 62 but also through the heater core 63, the power consumption of the compressor 11 would increase.
- the coolant discharged from the chiller 14 merges with the coolant discharged from the water-cooled condenser 12, and its temperature becomes higher than the temperature of the coolant before it was introduced into the chiller 14.
- the now-heated coolant is cooled in the chiller 14, but to lower the temperature of the coolant in the chiller 14, it is necessary to lower the pressure of the refrigerant in the chiller 14.
- the pressure of the refrigerant in the chiller 14 can be lowered by adjusting the opening of the expansion valve 13, but lowering the refrigerant pressure in the chiller 14 increases the workload of the compressor 11, and therefore its power consumption. Therefore, by cooling the coolant as much as possible using the radiator 54, it is possible to reduce the power consumption of the compressor 11. Furthermore, when switching to cooling operation, it is possible to quickly reach the desired set temperature S1 for the discharge temperature.
- the state in which the coolant flows through the coolant flow path 3A is described as being switched between a first state and a second state based on the state of the radiator 54.
- the switching between the first state and the second state may be configured to be switched regardless of the state of the radiator 54.
- the state of the radiator 54 is described as being determined by at least one of the following: outside air temperature, air conditioning/heating temperature setting, coolant temperature, coolant flow rate, and the amount of outside air introduced into the radiator 54.
- the state of the radiator 54 can also be determined based on information other than these (e.g., the type of coolant, the cooling capacity of the radiator 54).
- the vehicle air conditioning system 1 was described as further including a cooler core 62 that exchanges heat between the air and the coolant from the chiller 14 in order to perform heating and cooling.
- a cooler core 62 that exchanges heat between the air and the coolant from the chiller 14 in order to perform heating and cooling.
- the coolant that has flowed through the heater core 63 is configured so that an amount of coolant equal to the amount of coolant that has flowed from the chiller 14 to the heater core 63 merges with the coolant that has flowed through the cooler core 62.
- it may be configured so that an amount of coolant that has flowed through the heater core 63 different from the amount of coolant that has flowed from the chiller 14 to the heater core 63 merges with the coolant that has flowed through the cooler core 62.
- the first switching valve 51 is used to switch between the first and second states in which coolant flows through the coolant flow path 3A.
- multiple pumps e.g., three
- a radiator pump may be provided between the second coolant flow path 32 and the seventh coolant flow path 37
- a hot water pump may be provided between the second coolant flow path 32 and the sixth coolant flow path 36
- a cold water pump may be provided between the fifth coolant flow path 35 and the sixth coolant flow path 36.
- check valves may be provided downstream of the hot water pump and the cold water pump, before they merge. Even with this configuration, it is possible to switch between the first and second states.
- a water-cooled condenser 12 was used as the condenser, but an air-cooled condenser located near the radiator 54 may also be used.
- the vehicle air conditioning system 1 comprises a refrigerant flow path 2A that circulates refrigerant between a water-cooled condenser 12 (condenser) and a chiller 14 (evaporator), a coolant flow path 3A that circulates coolant that exchanges heat with the refrigerant in the water-cooled condenser 12 and chiller 14, and a heater core 63 (first heat exchanger) that exchanges heat between the air and the coolant to cool or heat the passenger compartment 5.
- a refrigerant flow path 2A that circulates refrigerant between a water-cooled condenser 12 (condenser) and a chiller 14 (evaporator)
- a coolant flow path 3A that circulates coolant that exchanges heat with the refrigerant in the water-cooled condenser 12 and chiller 14
- a heater core 63 first heat exchanger
- the state in which the coolant flows through the coolant flow path 3A can be switched between a first state in which coolant from either the water-cooled condenser 12 or the chiller 14 flows through the heater core 63, and a second state in which coolant from both the water-cooled condenser 12 and the chiller 14 flows through the heater core 63.
- coolant from either the water-cooled condenser 12 or the chiller 14 is circulated through the coolant flow path 3A, and the coolant temperature is adjusted as needed.
- the coolant from both the water-cooled condenser 12 and the chiller 14 is mixed to adjust the coolant temperature.
- the first state and the second state are switched based on the state of the radiator 54, which exchanges heat between the coolant and the outside air, and it is preferable that the state of the radiator 54 be determined by at least one of the outside air temperature, the set temperature of the air conditioner, the coolant temperature, the coolant flow rate, and the amount of outside air introduced into the radiator 54.
- the state in which the coolant flows through the coolant flow path 3A can be switched between situations in which the radiator 54 can regulate the coolant temperature and situations in which regulating the temperature is difficult. Therefore, power savings are possible based on the status of the radiator 54. Furthermore, with this configuration, it is easy to determine whether the radiator 54 can regulate the coolant temperature. Therefore, it is possible to appropriately determine whether it is necessary to adjust the coolant temperature by mixing the coolant from both the water-cooled condenser 12 and the chiller 14.
- the radiator 54 regulates the coolant temperature as much as possible until it can no longer regulate the coolant temperature and switches from the first state to the second state, thereby enabling low power consumption.
- a cooler core 62 (second heat exchanger) that exchanges heat between the air and the coolant from the chiller 14 to perform heating and cooling.
- This configuration makes it possible to introduce air cooled in the cooler core 62 into the passenger compartment 5.
- the amount of coolant that has flowed through the heater core 63 is equal to the amount of coolant that has flowed from the chiller 14 to the heater core 63, and that amount merges with the coolant that has flowed through the cooler core 62.
- the flow state of the coolant in the coolant flow path 3A is switched to state C in the first state.
- This causes the coolant remaining in the heater core 63 before cooling operation to be pushed out by the coolant cooled by the chiller 14, resulting in the flow of coolant at a temperature similar to that of the coolant flowing through the cooler core 62.
- This makes it possible to prevent the outside air cooled by the cooler core 62 from warming up in the heater core 63. Therefore, it is possible to quickly cause the temperature of the air outlet (air outlet temperature) provided in the passenger compartment 5 to reach the desired set temperature.
- the ratio of the flow rate of coolant flowing from the chiller 14 to the heater core 63 to the flow rate of coolant flowing from the water-cooled condenser 12 to the heater core 63 is reduced, making it difficult for the temperature of the heater core 63 to drop and improving heating efficiency; and when the set temperature for heating and cooling the passenger compartment 5 is relatively low, the ratio of the flow rate of coolant flowing from the chiller 14 to the heater core 63 to the flow rate of coolant flowing from the water-cooled condenser 12 to the heater core 63 is increased, preventing excessive reheating of the air and suppressing a deterioration in cooling efficiency.
- the technology disclosed herein can be used in vehicle air conditioning systems that heat and cool the interior of a vehicle.
- 1 Vehicle air conditioning system
- 2A Refrigerant flow path
- 3A Coolant flow path
- 5 Vehicle cabin
- 12 Water-cooled condenser (condenser)
- 14 Chiller (evaporator)
- 54 Radiator
- 62 Cooler core (second heat exchanger)
- 63 Heater core (first heat exchanger)
Landscapes
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Abstract
車両空調システムは、凝縮器と蒸発器とに亘って冷媒を循環させる冷媒流路と、凝縮器及び蒸発器において冷媒と熱交換する冷却液を流通させる冷却液流路と、車室内の冷暖房を行うために、空気と冷却液との間で熱交換を行う第1熱交換器と、を備え、冷却液が冷却液流路を流通する状態が、第1熱交換器に凝縮器及び蒸発器のうちの一方からの冷却液が流通する第1状態と、第1熱交換器に凝縮器及び蒸発器の双方からの冷却液が流通する第2状態とに亘って切り換えられる。
Description
本開示は、車室内の冷暖房を行う車両空調システムに関する。
従来、車室内の冷暖房を行う車両空調システムが利用されている。このような車両空調システムに関する技術として、例えば下記に出典を示す特許文献1に記載のものがある。
特許文献1には、車両用空調装置について記載されている。この車両用空調装置は、車室内へ向かって空気が流れる空気通路を形成するケーシング内に、空気と冷却水との間で熱交換を行うクーラコアと、当該クーラコアで熱交換された後の空気と冷却水との間で熱交換を行うヒータコアと、を備えている。
特許文献1に記載の車両用空調装置(「車両空調システム」に相当)では、車室の冷房時にもヒータコアに冷却水を流通させている。このため、外気の温度が高い場合に温度調節がし難くなる。このため、特許文献1に記載の車両用空調装置は、温度調節の点で改善の余地がある。
そこで、外気の温度が高い場合であっても温度調節を行うことが可能な車両空調システムが求められる。
本開示に係る車両空調システムの特徴構成は、凝縮器と蒸発器とに亘って冷媒を循環させる冷媒流路と、前記凝縮器及び前記蒸発器において前記冷媒と熱交換する冷却液を流通させる冷却液流路と、車室内の冷暖房を行うために、空気と前記冷却液との間で熱交換を行う第1熱交換器と、を備え、前記冷却液が前記冷却液流路を流通する状態が、前記第1熱交換器に前記凝縮器及び前記蒸発器のうちの一方からの前記冷却液が流通する第1状態と、前記第1熱交換器に前記凝縮器及び前記蒸発器の双方からの前記冷却液が流通する第2状態とに亘って切り換えられる点にある。
このような特徴構成とすれば、冷却液の温度を調節することができるような状況である場合には、冷却液流路に凝縮器及び蒸発器のうちの一方からの冷却液を流通させ、必要に応じて冷却液の温度を調節し、冷却液の温度を調節し難い状況となった場合には、凝縮器及び蒸発器の双方からの冷却液を混合して冷却液の温度を調節することができる。
本開示に係る車両空調システムは、車室内の冷暖房を行うことができるように構成されている。以下、本実施形態の車両空調システム1について説明する。ただし、車両空調システム1は、以下の実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。
図1は、車両空調システム1の回路構成を示した図である。車両空調システム1は、車両に搭載され、図1に示されるように、冷媒モジュール2、冷却液モジュール3、及びHVACユニット4(Heating, Ventilation, and Air Conditioning unit)を備えている。冷媒モジュール2には冷媒流路2Aが設けられ、冷媒マニホールドとして構成されている。また、冷却液モジュール3には冷却液流路3Aが設けられ、冷却液マニホールドとして構成されている。ここで、マニホールドは冷却液流路3Aや冷媒流路2Aが彫られたハウジング本体にプレート部材を積層して封止した流路ハウジングである。流路ハウジングはアルミニウムを含む熱伝導率の高い金属材料で形成されている。
冷媒流路2Aにはハイドロフルオロカーボン(HFC)やハイドロフルオロオレフィン(HFO)等の冷媒が流通する。一方、冷却液流路3Aにはエチレングリコール等を主成分とした不凍液やロングライフクーラント等の冷却水、又はパラフィン系等の絶縁油で構成される冷却液が流通する。
冷媒流路2Aは水冷コンデンサ(「凝縮器」の一例)12とチラー(「蒸発器」の一例)14とに亘って冷媒を循環させる。冷媒モジュール2は、アキュムレータ10と、コンプレッサ11と、水冷コンデンサ12と、膨張弁13と、チラー14との間で冷媒流路2Aを介して冷媒を流通可能に構成される。
アキュムレータ10は、液体状の冷媒が貯留され、貯留している冷媒の気液分離を行う。アキュムレータ10によって分離された気体状の冷媒は、第1冷媒流路21を流通してコンプレッサ11に送られる。
コンプレッサ11は、アキュムレータ10からの冷媒を圧縮する。これにより、冷媒が高温圧縮気体となる。コンプレッサ11は、この高温圧縮気体となった冷媒を、第2冷媒流路22を介して水冷コンデンサ12に送る。したがって、コンプレッサ11は、アキュムレータ10からの冷媒を水冷コンデンサ12に圧送する。
水冷コンデンサ12は、コンプレッサ11を経た冷媒が流通する。水冷コンデンサ12には、第1冷却液流路31から冷却液が流入し、第2冷却液流路32から冷却液が流出するように構成されている。第1冷却液流路31及び第2冷却液流路32は、第2冷媒流路22とは別体で構成される。第2冷媒流路22からの冷媒は、冷却液に熱を奪われることにより凝縮されて液化する。液化した冷媒は、第3冷媒流路23に送出される。この第3冷媒流路23も、第2冷媒流路22と同様に、第1冷却液流路31及び第2冷却液流路32とは別体で構成される。
膨張弁13では、第3冷媒流路23を流通する冷媒(液化された冷媒)が膨張されて低温、低圧の霧状にされる。霧状の冷媒は、第4冷媒流路24に送出される。
チラー14は、第4冷媒流路24を介して冷媒が流通する。第4冷媒流路24には、上述したように、膨張弁13で膨張されて、低温、低圧の霧状にされた冷媒が流通し、このような冷媒がチラー14に送られる。チラー14には、第3冷却液流路33から、クーラコア62(「第2熱交換器」の一例)、又は、クーラコア62及びヒータコア63(「第1熱交換器」の一例)において熱交換が行われた冷却液が流入し、第4冷却液流路34から冷却液が流出するように構成されている。第3冷却液流路33及び第4冷却液流路34は、第4冷媒流路24とは別体で構成される。チラー14では、霧状にされた冷媒が冷却液の熱を奪って蒸発する。蒸発して気化された冷媒は、第5冷媒流路25を通ってアキュムレータ10に流通する。
また、冷却液流路3Aは、水冷コンデンサ12及びチラー14において冷媒と熱交換する冷却液が流通する。冷却液モジュール3は、第1ポンプP1、及び第2ポンプP2により、水冷コンデンサ12と、チラー14と、第1切換弁51と、第2切換弁52と、第3切換弁53と、ラジエータ54と、クーラコア62と、ヒータコア63との間で冷却液流路3Aを介して冷却液を流通可能に構成される。また、冷却液流路3Aには、逆止弁55も設けられている。
水冷コンデンサ12には、上述したように、第1冷却液流路31から冷却液が流入し、第2冷却液流路32から冷却液が流出するように構成されている。第1冷却液流路31には第1ポンプP1が設けられており、この第1ポンプP1により冷却液が送出される。
第1切換弁51は、冷却液流路3Aに配置されており、水冷コンデンサ12及びチラー14から冷却液が流通可能に構成されている。第1切換弁51には、水冷コンデンサ12から第2冷却液流路32を介して冷却液が送られ、チラー14から第4冷却液流路34、第3切換弁53、及び第5冷却液流路35を介して冷却液が送られる。
第1切換弁51は、冷却液を第6冷却液流路36及び第7冷却液流路37に送出可能に構成される。第1切換弁51から第6冷却液流路36に送出された冷却液は、ヒータコア63に流通する。ヒータコア63に送られた冷却液は、第8冷却液流路38を介して第2切換弁52に送出される。
第2切換弁52は、冷却液を第9冷却液流路39及び第10冷却液流路40に送出可能に構成される。第9冷却液流路39に送られた冷却液は逆止弁55を介して第1冷却液流路31を流通する。
また、第1切換弁51から第7冷却液流路37に送出された冷却液は、ラジエータ54に流通する。ラジエータ54では、冷却液と外気との間で熱交換が行われ、冷却液が冷却される。熱交換された後の冷却液は、第11冷却液流路41を介して第1冷却液流路31に送出される。
第2切換弁52から第10冷却液流路40に送出された冷却液は、第2ポンプP2により第3冷却液流路33を流通し、チラー14に送られる。チラー14から第4冷却液流路34を流通して第3切換弁53に送られた冷却液は、上述した第5冷却液流路35又は第12冷却液流路42に送り出される。
第12冷却液流路42に送り出された冷却液は、クーラコア62に流通する。クーラコア62に送られた冷却液は、第13冷却液流路43を介して第2ポンプP2に吸い込まれ、第3冷却液流路33を介してチラー14に流通する。
冷却液流路3Aにおける冷却液の流通状態は、第1状態と第2状態とに亘って切り換えられる。本実施形態では、第1状態と第2状態とは、後述するように第1切換弁51、第2切換弁52、及び第3切換弁53により切り換えられる。
第1状態とは、ヒータコア63に水冷コンデンサ12及びチラー14のうちの一方からの冷却液が流通する状態である。ヒータコア63に水冷コンデンサ12及びチラー14のうちの一方からの冷却液が流通する状態とは、ヒータコア63に水冷コンデンサ12からの冷却液が流通し、且つ、チラー14からの冷却液が流通しない状態と、ヒータコア63にチラー14からの冷却液が流通し、且つ、水冷コンデンサ12からの冷却液が流通しない状態である。したがって、第1状態では、第1切換弁51は、第5冷却液流路35との連通を遮断しつつ、第2冷却液流路32からの冷却液を第6冷却液流路36に流通させる状態(以下「状態A」とする)と、第5冷却液流路35との連通を遮断しつつ、第2冷却液流路32からの冷却液を第6冷却液流路36及び第7冷却液流路37に流通させる状態(以下「状態B」とする)と、第2冷却液流路32からの冷却液を第7冷却液流路37のみに流通させつつ、第5冷却液流路35からの冷却液を第6冷却液流路36のみに流通させる状態(以下「状態C」とする)と、が含まれる。
上述した状態A及び状態Bでは、水冷コンデンサ12とヒータコア63との間で循環する冷却液が、チラー14及びクーラコア62に流通しない状態とされ、チラー14とクーラコア62との間で循環する冷却液が、水冷コンデンサ12及びヒータコア63に流通しない状態とされる。したがって、状態A及び状態Bでは、第2切換弁52は、第10冷却液流路40との連通を遮断しつつ、第8冷却液流路38からの冷却液を第9冷却液流路39に流通させる状態とされ、第3切換弁53は、第5冷却液流路35との連通を遮断しつつ、第4冷却液流路34からの冷却液を第12冷却液流路42に流通させる状態とされる。
また、状態Cでは、水冷コンデンサ12とラジエータ54との間で循環する冷却液が、チラー14及びクーラコア62に流通しない状態とされ、チラー14とクーラコア62との間で循環する冷却液は、水冷コンデンサ12及びラジエータ54に流通しない状態とされる。したがって、状態Cでは、第2切換弁52は、第9冷却液流路39との連通を遮断しつつ、第8冷却液流路38からの冷却液を第10冷却液流路40に流通させる状態とされ、第3切換弁53は、第4冷却液流路34からの冷却液を第5冷却液流路35及び第12冷却液流路42に流通させる状態とされる。
第2状態とは、ヒータコア63に水冷コンデンサ12及びチラー14の双方からの冷却液が流通する状態である。ヒータコア63に水冷コンデンサ12及びチラー14の双方からの冷却液が流通する状態とは、ヒータコア63に水冷コンデンサ12からの冷却液が流通するだけでなく、チラー14からの冷却液も流通する状態である。したがって、第2状態では、第1切換弁51は、第6冷却液流路36に、第2冷却液流路32からの冷却液の一部と第5冷却液流路35からの冷却液の全部とを流通させる状態とされる。すなわち、第2状態では、水冷コンデンサ12からの相対的に温度が高い冷却液とチラー14からの相対的に温度が低い冷却液とが混合された状態でヒータコア63に流通する。
この第2状態では、ヒータコア63を流通した冷却液が水冷コンデンサ12及びチラー14に流通し、チラー14からの冷却液がクーラコア62及びヒータコア63に流通する状態とされる。したがって、第2状態では、第2切換弁52は、第8冷却液流路38からの冷却液を第9冷却液流路39及び第10冷却液流路40に流通させる状態とされ、第3切換弁53は、第4冷却液流路34からの冷却液を第5冷却液流路35及び第12冷却液流路42に流通させる状態とされる。
このような第1状態及び第2状態の切り換えは、ラジエータ54の状態に基づいて行われる。ラジエータ54の状態とは、ヒータコア63を流通する冷却液の温度を、ラジエータ54により調節することが可能な状態を意味する。
ラジエータ54の状態は、外気の温度、冷暖房の設定温度、冷却液の温度、冷却液の流量、及びラジエータ54に導入される外気の量のうちの少なくともいずれか一つにより規定することが可能である。外気の温度とは車両の外気の温度である。冷暖房の設定温度とは、HVACユニット4により制御する車室5内の環境(空気)の温度である。冷却液の温度とは、ラジエータ54を流通する冷却液の温度である。冷却液の流量とは、ラジエータ54を流通する冷却液の流量である。ラジエータ54に導入される外気の量とは、ラジエータ54において熱交換に用いられる外気の量である。
例えば冷却液の温度が外気の温度に対して十分に高い場合、ラジエータ54において外気により冷却液の温度を低減することが可能である。一方、冷却液の温度が外気の温度に近い場合、ラジエータ54において冷却液の温度を低減することが容易ではない。
また、例えばHVACユニット4により車室5内を冷房する場合において、冷却液の温度が冷暖房の設定温度に対して十分に高い場合、ラジエータ54において冷却液の温度を冷暖房の設定温度に近づけることができない。また、例えば冷却液の流量が冷却液を冷却することが可能な量に対して十分に少ない場合、ラジエータ54において冷却液の温度を低減することができない。更に、ラジエータ54に導入される外気の量が冷却液を冷却することが可能な量に対して十分に少ない場合、ラジエータ54において冷却液の温度を低減することができない。
このような場合、ラジエータ54の状態が、冷却液の温度を調節することができない状態であるので、冷却液が冷却液流路3Aを流通する状態が、第1状態から第2状態に切り換えられる。
具体的には、ヒータコア63を流通する冷却液の温度が水冷コンデンサ12からの冷却液の温度と同程度でよい場合には、上述した状態Aのように、水冷コンデンサ12からの冷却液をヒータコア63のみに流通させるとよい。また、ヒータコア63を流通する冷却液の温度を水冷コンデンサ12からの冷却液の温度よりも低下させる必要がある場合において、その温度差がラジエータ54により低下させることが可能な範囲内であるときは、上述した状態Bのように、水冷コンデンサ12からの冷却液をヒータコア63及びラジエータ54に流通させるとよい。更に、ヒータコア63を流通する冷却液の温度がチラー14からの冷却液の温度と同程度でよい場合には、上述した状態Cのように、水冷コンデンサ12からの冷却液をラジエータ54に流通させ、チラー14からの冷却液をヒータコア63に流通させるとよい。
一方、ヒータコア63を流通する冷却液の温度が状態Bの場合の冷却液の温度よりも低く、且つ、チラー14からの冷却液の温度よりも高いとよい場合には、上述した第2状態のように、水冷コンデンサ12からの冷却液とチラー14からの冷却液とを混合してヒータコア63に流通させつつ、水冷コンデンサ12からの冷却液をラジエータ54に流通させるとよい。
HVACユニット4は、ブロア61、クーラコア62、及びヒータコア63を含んで構成される。ブロア61は、外気を吸引し、吸引した外気をクーラコア62に送る。
クーラコア62は、車室5内の冷暖房のために、空気とチラー14からの冷却液との間で熱交換を行う。空気とは、ブロア61によって吸引された外気である。また、クーラコア62には、上述したように第12冷却液流路42を介して冷却液が導入され、この冷却液は第2ポンプP2によりチラー14に送出される。また、クーラコア62は、水分含有空気から水分を結露させて除去し、乾燥空気に変換する機能を有する。したがって、クーラコア62は、水分を吸着する吸着部として機能する。クーラコア62は、ブロア61とヒータコア63との間に設けられる。したがって、ブロア61から送られた外気は、クーラコア62を経てヒータコア63に送られる。
ヒータコア63は、車室5内の冷暖房のために、空気と冷却液との間で熱交換を行う。空気とは、クーラコア62から送られた空気である。また、ヒータコア63には、上述したように第6冷却液流路36を介して冷却液が導入され、この冷却液は第8冷却液流路38を介して第2切換弁52に送出される。したがって、ヒータコア63において、クーラコア62から送られた空気と第6冷却液流路36を介して供給される冷却液との間で熱交換が行われ、熱交換がされた後の空気が車室5内に導入される。具体的には、ヒータコア63において空気が冷却された場合には、車室5内に冷風が導入され、ヒータコア63において空気が加温された場合には、車室5内に温風が導入される。これにより、車室5内を冷房したり、暖房したりすることが可能となる。
図2には、冷却液流路3Aにおける冷却液の流通状態と、HVACユニット4の運転状態との関係が示される。第1状態には、状態Aと状態Bと状態Cとが含まれる。
状態Aの冷却液の流通状態が図3に示される。冷媒は、上述したように、アキュムレータ10、第1冷媒流路21、コンプレッサ11、第2冷媒流路22、水冷コンデンサ12、第3冷媒流路23、膨張弁13、第4冷媒流路24、チラー14、第5冷媒流路25を介して流通(循環)する。図3では、冷媒の流通状態が実線の矢印により示される。
状態Aでは、第1切換弁51は、第5冷却液流路35との連通を遮断しつつ、第2冷却液流路32からの冷却液を第6冷却液流路36に流通させる状態とされる。また、第2切換弁52は、第10冷却液流路40との連通を遮断しつつ、第8冷却液流路38からの冷却液を第9冷却液流路39に流通させる状態とされる。更に、第3切換弁53は、第5冷却液流路35との連通を遮断しつつ、第4冷却液流路34からの冷却液を第12冷却液流路42に流通させる状態とされる。
これにより、冷却液は、第1ポンプP1により、第1冷却液流路31、水冷コンデンサ12、第2冷却液流路32、第1切換弁51、第6冷却液流路36、ヒータコア63、第8冷却液流路38、第2切換弁52、第9冷却液流路39、逆止弁55を介して流通すると共に、第2ポンプP2により、第3冷却液流路33、チラー14、第4冷却液流路34、第3切換弁53、第12冷却液流路42、クーラコア62、第13冷却液流路43を介して流通する。図3では、第1ポンプP1による冷却液の流通状態が一点鎖線の矢印により示され、第2ポンプP2による冷却液の流通状態が破線の矢印により示される。
したがって、水冷コンデンサ12から送出される冷却液の熱はヒータコア63において空気との熱交換に利用され、チラー14から送出される冷却液の熱はクーラコア62において空気との熱交換に利用される。このような状態Aでは、HVACユニット4は、冷暖房の設定温度に応じて暖房運転又は除湿暖房運転を行う状態となる。
状態Bの冷却液の流通状態が図4に示される。冷媒は、状態Aと同様に、アキュムレータ10、第1冷媒流路21、コンプレッサ11、第2冷媒流路22、水冷コンデンサ12、第3冷媒流路23、膨張弁13、第4冷媒流路24、チラー14、第5冷媒流路25を介して流通(循環)する。図4では、冷媒の流通状態が実線の矢印により示される。
状態Bでは、第1切換弁51は、第5冷却液流路35との連通を遮断しつつ、第2冷却液流路32からの冷却液を第6冷却液流路36及び第7冷却液流路37に流通させる状態とされる。また、第2切換弁52は、第10冷却液流路40との連通を遮断しつつ、第8冷却液流路38からの冷却液を第9冷却液流路39に流通させる状態とされる。更に、第3切換弁53は、第5冷却液流路35との連通を遮断しつつ、第4冷却液流路34からの冷却液を第12冷却液流路42に流通させる状態とされる。
これにより、冷却液は、第1ポンプP1により、第1冷却液流路31、水冷コンデンサ12、第2冷却液流路32、第1切換弁51、第6冷却液流路36、ヒータコア63、第8冷却液流路38、第2切換弁52、第9冷却液流路39、逆止弁55を介して流通すると共に、第1切換弁51から分流し、第7冷却液流路37、ラジエータ54、第11冷却液流路41を介して、第9冷却液流路39に合流する。また、冷却液は、第2ポンプP2により、第3冷却液流路33、チラー14、第4冷却液流路34、第3切換弁53、第12冷却液流路42、クーラコア62、第13冷却液流路43を介して流通する。図4では、第1ポンプP1による冷却液の流通状態が一点鎖線の矢印により示され、第2ポンプP2による冷却液の流通状態が破線の矢印により示される。
したがって、水冷コンデンサ12から送出される冷却液の熱はヒータコア63において空気との熱交換に利用されると共に、ラジエータ54において放熱される。また、チラー14からの冷却液の熱はクーラコア62において空気との熱交換に利用される。このような状態Bでは、HVACユニット4は、冷暖房の設定温度に応じて除湿暖房運転を行う状態となる。
状態Cの冷却液の流通状態が図5に示される。冷媒は、状態Aと同様に、アキュムレータ10、第1冷媒流路21、コンプレッサ11、第2冷媒流路22、水冷コンデンサ12、第3冷媒流路23、膨張弁13、第4冷媒流路24、チラー14、第5冷媒流路25を介して流通(循環)する。図5では、冷媒の流通状態が実線の矢印により示される。
状態Cでは、第1切換弁51は、第2冷却液流路32からの冷却液を第7冷却液流路37のみに流通させつつ、第5冷却液流路35からの冷却液を第6冷却液流路36のみに流通させる状態とされる。また、第2切換弁52は、第9冷却液流路39との連通を遮断しつつ、第8冷却液流路38からの冷却液を第10冷却液流路40に流通させる状態とされる。更に、第3切換弁53は、第4冷却液流路34からの冷却液を第5冷却液流路35及び第12冷却液流路42に流通させる状態とされる。
これにより、冷却液は、第1ポンプP1により、第1冷却液流路31、水冷コンデンサ12、第2冷却液流路32、第1切換弁51、第7冷却液流路37、ラジエータ54、第11冷却液流路41、第9冷却液流路39を介して流通する。また、冷却液は、第2ポンプP2により、第3冷却液流路33、チラー14、第4冷却液流路34、第3切換弁53、第12冷却液流路42、クーラコア62、第13冷却液流路43を介して流通すると共に、第3切換弁53から分流し、第5冷却液流路35、第1切換弁51、第6冷却液流路36、ヒータコア63、第8冷却液流路38、第2切換弁52、第10冷却液流路40を介して第2ポンプP2に戻る。図5では、第1ポンプP1による冷却液の流通状態が一点鎖線の矢印により示され、第2ポンプP2による冷却液の流通状態が破線の矢印により示される。
したがって、水冷コンデンサ12から送出される冷却液の熱はラジエータ54において放熱され、チラー14から送出される冷却液の熱はクーラコア62及びヒータコア63において空気との熱交換に利用される。このような状態Cでは、HVACユニット4は、冷暖房の設定温度に応じて冷房運転を行う状態となる。
第2状態の冷却液の流通状態が図6に示される。冷媒は、状態Aと同様に、アキュムレータ10、第1冷媒流路21、コンプレッサ11、第2冷媒流路22、水冷コンデンサ12、第3冷媒流路23、膨張弁13、第4冷媒流路24、チラー14、第5冷媒流路25を介して流通(循環)する。図6では、冷媒の流通状態が実線の矢印により示される。
第2状態では、第1切換弁51は、第5冷却液流路35からの冷却液を第6冷却液流路36に流通させると共に、第2冷却液流路32からの冷却液を第6冷却液流路36及び第7冷却液流路37に流通させる状態とされる。したがって、第6冷却液流路36には、相対的に温度が高い第2冷却液流路32からの冷却液と相対的に温度が低い第5冷却液流路35からの冷却液とが混合された冷却液が流通する。
また、第2切換弁52は、第8冷却液流路38からの冷却液を第9冷却液流路39及び第10冷却液流路40に流通させる状態とされる。このとき、ヒータコア63を流通した冷却液のうち、チラー14からヒータコア63に流通してきた冷却液の量と同じ量の冷却液が、クーラコア62を流通後の冷却液に合流するように構成されている。すなわち、第2状態では、第5冷却液流路35を流通する冷却液の量と、第10冷却液流路40を流通する冷却液の量とが互いに等しくなるように構成されている。
第5冷却液流路35を流通する冷却液の量と、第10冷却液流路40を流通する冷却液の量とを互いに等しくするには、例えば以下のように行うと好適である。ヒータコア63には、水冷コンデンサ12から第1切換弁51に流通する冷却液の量(第2冷却液流路32を流通する冷却液の量)とチラー14から第1切換弁51に流通する冷却液の量(第5冷却液流路35を流通する冷却液の量)とから、ラジエータ54に流通する冷却液の量(第7冷却液流路37を流通する冷却液の量)を減じた量の冷却液が第6冷却液流路36を介して流通するが、ヒータコア63の下流に設けられた逆止弁55を、第2冷却液流路32を流通する冷却液の量から、第7冷却液流路37を流通する冷却液の量を減じた量と同じ量の冷却液を流通することができるように調整するとよい。これにより、第6冷却液流路36を介してヒータコア63に流通する冷却液のうち、第5冷却液流路35を流通する冷却液の量と同じ量の冷却液がクーラコア62の下流に戻り(第10冷却液流路40を流通する)、第5冷却液流路35を流通する冷却液の量と、第10冷却液流路40を流通する冷却液の量とを互いに等しくすることが可能となる。
この場合には、逆止弁55を流量調節が可能なものを用い、第2冷却液流路32を流通する冷却液の量を検出する流量センサ(例えば「第1流量センサ」)と、第7冷却液流路37を流通する冷却液の量を検出する流量センサ(例えば「第2流量センサ」)とを設けるとよい。これにより、第1流量センサの検出結果と第2流量センサの検出結果とに基づいて、逆止弁55を流通可能な冷却液の流量を設定することで、第5冷却液流路35を流通する冷却液の量と、第10冷却液流路40を流通する冷却液の量とが互いに等しくなるように構成することが可能となる。なお、第5冷却液流路35を流通する冷却液の量を検出する流量センサ(例えば「第3流量センサ」)と、第10冷却液流路40を流通する冷却液の量を検出する流量センサ(例えば「第4流量センサ」)とを設け、逆止弁55を流通する冷却液の流量を調節して、第3流量センサの検出結果と第4流量センサの検出結果とが互いに等しくなるように構成してもよい。
更に、第3切換弁53は、第4冷却液流路34からの冷却液を第5冷却液流路35及び第12冷却液流路42に流通させる状態とされる。
これにより、冷却液は、第1ポンプP1により、第1冷却液流路31、水冷コンデンサ12、第2冷却液流路32、第1切換弁51、第7冷却液流路37、ラジエータ54、第11冷却液流路41、第9冷却液流路39を介して流通する。また、冷却液は、第2ポンプP2により、第3冷却液流路33、チラー14、第4冷却液流路34、第3切換弁53、第12冷却液流路42、クーラコア62、第13冷却液流路43を介して流通する。更に、第2冷却液流路32及び第5冷却液流路35の夫々を流通する冷却液は、第1切換弁51において分流されると共に第6冷却液流路36において合流し、ヒータコア63、第8冷却液流路38を介して第2切換弁52に流通し、第9冷却液流路39及び第10冷却液流路40に分流される。第9冷却液流路39に分流された冷却液は第1ポンプP1に戻り、第10冷却液流路40に分流された冷却液は第2ポンプP2に戻る。図6では、相対的に温度が高い冷却液の流通状態が一点鎖線の矢印により示され、相対的に温度が低い冷却液の流通状態が破線の矢印により示される。また、相対的に温度が高い冷却液と相対的に温度が低い冷却液とが混合された冷却液の流通状態が二点鎖線の矢印により示される。
したがって、水冷コンデンサ12から送出される冷却液の熱はラジエータ54において一部が放熱され、チラー14から送出される冷却液の熱はクーラコア62及びヒータコア63において空気との熱交換に利用される。このような第2状態では、HVACユニット4は、冷暖房の設定温度に応じて冷房リヒート運転を行う状態となる。冷房リヒート運転とは、クーラコア62で空気を冷やして水分を取り除いた後(湿度を低減した後)、冷やした空気をヒータコア63で再加熱してから車室5内に導入するような運転をいう。
上述した第1状態における状態Aでは、車室5内の冷暖房の設定温度に応じて、水冷コンデンサ12から送出される冷却液の量に対するチラー14から送出される冷却液の量を調節するとよい。すなわち、車室5内の冷暖房の設定温度が高い程、水冷コンデンサ12から送出される冷却液の量を増大し、チラー14から送出される冷却液の量を低減するとよい。
また、第1状態における状態Bでは、車室5内の冷暖房の設定温度に応じて、水冷コンデンサ12から送出される冷却液の量に対するチラー14から送出される冷却液の量を調節するだけでなく、車室5内の冷暖房の設定温度に応じて、第1切換弁51からヒータコア63に送出される冷却液の量に対する第1切換弁51からラジエータ54に送出される冷却液の量を調節するとよい。
更に、第1状態における状態Cでは、車室5内の冷暖房の設定温度に応じて、水冷コンデンサ12から送出される冷却液の量に対するチラー14から送出される冷却液の量を調節するとよい。すなわち、車室5内の冷暖房の設定温度が低い程、水冷コンデンサ12から送出される冷却液の量を低減し、チラー14から送出される冷却液の量を増大するとよい。
また、第2状態では、車室5内の冷暖房の設定温度に応じて、水冷コンデンサ12から送出される冷却液の量に対するチラー14から送出される冷却液の量を調節するだけでなく、車室5内の冷暖房の設定温度に応じて、第2冷却液流路32から第6冷却液流路36に流通する冷却液の量と第5冷却液流路35から第6冷却液流路36に流通する冷却液の量とを調節するとよい。すなわち、第2状態では、水冷コンデンサ12からヒータコア63に流通する冷却液の流量と、チラー14からヒータコア63に流通する冷却液の流量とが、車室5の冷暖房の設定温度に応じて調節されるように構成するとよい。具体的には、例えば車室5の冷暖房の設定温度が相対的に高い場合には、水冷コンデンサ12からヒータコア63に流通する冷却液の流量に対する、チラー14からヒータコア63に流通する冷却液の流量の割合を小さくすることでヒータコア63の温度を高くして暖房効率を高め及び/又は暖房速度を速め、車室5の冷暖房の設定温度が相対的に低い場合には、水冷コンデンサ12からヒータコア63に流通する冷却液の流量に対する、チラー14からヒータコア63に流通する冷却液の流量の割合を大きくすることでヒータコア63において空気を再加熱し過ぎないようにすることが可能である。
上述した冷却液の量は第1切換弁51、第2切換弁52、第3切換弁53の開度を変更することにより行うことが可能である。また、第1ポンプP1及び第2ポンプP2の吐出量を変更することにより行うことが可能である。
ここで、上述したように、HVACユニット4が暖房運転又は除湿暖房運転を行う場合には、冷却液流路3Aにおける冷却液の流通状態は、第1状態における状態Aとなり、HVACユニット4が除湿暖房運転を行う場合には、冷却液流路3Aにおける冷却液の流通状態は、第1状態における状態Bとなり、HVACユニット4が冷房運転を行う場合には、冷却液流路3Aにおける冷却液の流通状態は、第1状態における状態Cとなる。また、HVACユニット4が冷房リヒート運転を行う場合には、冷却液流路3Aにおける冷却液の流通状態は、第2状態となる。
一方、上記のようにチラー14から送出される冷却液の量や、水冷コンデンサ12から送出される冷却液の量は、第1切換弁51、第2切換弁52、第3切換弁53の開度や、第1ポンプP1及び第2ポンプP2の吐出量を変更することにより行うことが可能である。このため、HVACユニット4が冷房運転を行う場合には、冷却液流路3Aにおける冷却液の流通状態は第1状態における状態Cだけでなく、例えば外気温度や冷房の設定温度によっては、第1状態における状態Bとなる場合もある。
また、HVACユニット4では、ブロア61により吸引された外気はクーラコア62に送られ、ヒータコア63を介して車室5内に導入される。このため、HVACユニット4の運転状態や、冷房運転を行う前の車両の状態によっては、ヒータコア63内に十分に冷えた冷却液が流通する状態ではない場合があり、クーラコア62により冷やされた外気がヒータコア63において暖まってしまう可能性がある。このため、HVACユニット4から車室5内に導入される空気の温度が冷房の設定温度に達するまでに時間を要し、また、当該時間を短縮するために冷房能力を高める(コンプレッサ11の仕事量を増大させる)必要がある場合もある。
そこで、車両空調システム1では、HVACユニット4が冷房運転を行う際に、冷却液流路3Aにおける冷却液の流通状態が第1状態における状態Bや状態Cであっても、迅速に車室5内を冷房することができるように構成されている。
具体的には、車室5内の冷房運転への切り換え時は、ヒータコア63にチラー14からの冷却液が流通する第1状態に切り換えられる。すなわち、車室5内の冷房運転を行うように操作された場合には、操作される前の状態にかかわらず、冷却液流路3Aにおける冷却液の流通状態が第1状態における状態Cに切り換えられる(図5参照)。
これにより、図5に示されるように、水冷コンデンサ12から送出された冷却液は、第1切換弁51を介してラジエータ54を流通し、ヒータコア63を流通することなく水冷コンデンサ12に戻る。また、チラー14から送出された冷却液は、第3切換弁53を介してクーラコア62に送出されると共に、第1切換弁51に送出される。そして、第3切換弁53から第1切換弁51に送出された冷却液は、ラジエータ54を流通することなく、ヒータコア63に送出される。これにより、冷房運転を行う前にヒータコア63に残留していた冷却液を、チラー14により冷やされた冷却液で押し出して、クーラコア62を流通する冷却液の温度と同程度の温度の冷却液が流通することになり、クーラコア62により冷やされた外気がヒータコア63において暖まることを防止することが可能となる。
また、ヒータコア63を流通した後の冷却液は、チラー14に戻される。すなわち、図5に示されるように、ヒータコア63を流通した冷却液は、第2切換弁52により第2ポンプP2側にのみ送出される。これにより、クーラコア62から流通した冷却液と合流し、チラー14に戻され、チラー14において冷媒流路2Aを流通する冷媒と熱交換を行って冷却される。
図7には、車室5内の冷房運転への切り換え時において、このような制御を行った場合の車室5に吹き出した(導入した)風(空気)の温度(吹出温度)の変化が示される。図7では、縦軸が吹出温度〔℃〕であり、横軸が時間〔秒〕である。
図7のAで示されるように、t0で冷房運転への切り換えが行われた場合、吹出温度がT5であり、t0からp11後にT3(ただし、T3<T5)に到達している。その後、t0からp12(ただし、p11<p12)後にT2(ただし、T2<T3)に到達し、t0からp13(ただし、p12<p13)後にT1(ただし、T1<T2)に到達している。最終的に、設定温度S1に到達している。
これに対し、従来、利用されるようなクーラコアとヒータコアとの間にエアミックスドアを設け、冷房時にヒータコアに相対的に温度が高い冷却液を流通しつつ、エアミックスドアでクーラコアからの風を遮ってヒータコアに導入しないような構成の場合には、図7のBで示されるように、t0からp21(p11=p21)後にT3に到達し、t0からp22(ただし、p21<p22、p12<p22)後にT2に到達し、t0からp23(ただし、p22<p23、p13<p23)後にT1に到達している。最終的に、設定温度S1に近い温度に到達している。
更に、クーラコアとヒータコアとの間にエアミックスドアを設けることなく、冷房時にヒータコアに冷却液を流通しないようにした構成の場合には、図7のCで示されるように、t0からp31(p21<p31)後にT3に到達し、t0からp32(ただし、p31<p32、p22<p32)後にT2に到達し、t0からp33(ただし、p32<p33、p23<p33)後にT1に到達している。最終的に、設定温度S1に近い温度となっている。
図7に示されるように、上記のように冷房運転への切り換えが行われた場合に、冷却液流路3Aにおける冷却液の流通状態を第1状態における状態Cに切り換えることで、クーラコアとヒータコアとの間にエアミックスドアを設け、冷房時にヒータコアに相対的に温度が高い冷却液を流通しつつ、エアミックスドアでクーラコアからの風を遮ってヒータコアに導入しないような構成や、クーラコアとヒータコアとの間にミックスドアを設けることなく、冷房時にヒータコアに冷却液を流通しないようにした構成に対して、吹出温度を迅速に所期の設定温度S1に到達させることが可能となる。
なお、このような、冷房運転への切り換えが行われた場合に、冷却液流路3Aにおける冷却液の流通状態を第1状態における状態Cに切り換える制御は、常に行わなくてもよい。例えば、車両空調システム1の運転モードに急速に冷房を行う「急速冷房モード」が設定され、このような急速冷房モードが選択された際に、第1状態における状態Cに切り換える制御を行うように構成してもよい。また、車両空調システム1の運転モードに省エネ運転を行う「省エネモード」が設定され、このような省エネモードが選択された際には、第1状態における状態Cに切り換える制御を行わないように構成してもよい。
以上のように車両空調システム1を構成することで、第1状態における状態Bでは、極力、ラジエータ54により冷却液の温度を調節し、第1状態における状態C及び第2状態のように、ラジエータ54により冷却液の温度を調節することができなくなった場合に、チラー14から送出される冷却液をクーラコア62だけでなく、ヒータコア63に流通させることにより、冷却液の温度を調節することが可能となる。チラー14から送出される冷却液をクーラコア62だけでなく、ヒータコア63に流通させると、コンプレッサ11の消費電力が増大する。
ここで、チラー14から送出された冷却液は、水冷コンデンサ12から送出された冷却液と合流し、チラー14に導入される前の冷却液の温度よりも温度が高くなる。温度が高くなった冷却液はチラー14において冷やされるが、チラー14で冷却液の温度を低くするには、チラー14における冷媒の圧力を低下させる必要がある。チラー14における冷媒の圧力は、膨張弁13の開度を調整することで低下させることが可能であるが、チラー14における冷媒の圧力が低くなったことで、コンプレッサ11の仕事量が増大することになり、コンプレッサ11の消費電力が増大する。そこで、冷却液を、可能な限りラジエータ54により冷却することで、コンプレッサ11の消費電力を低減することが可能となる。また、冷房運転への切り換えが行われた場合に、吹出温度を迅速に所期の設定温度S1に到達させることが可能となる。
〔その他の実施形態〕
次に、車両空調システム1のその他の実施形態について説明する。
次に、車両空調システム1のその他の実施形態について説明する。
上記実施形態では、冷却液が冷却液流路3Aを流通する状態が、ラジエータ54の状態に基づいて第1状態と第2状態とに亘って切り換えられるとして説明した。しかしながら、第1状態と第2状態との切り換えは、ラジエータ54の状態にかかわらず切り換えるように構成してもよい。
上記実施形態では、ラジエータ54の状態は、外気の温度、冷暖房の設定温度、冷却液の温度、冷却液の流量、及びラジエータ54に導入される外気の量のうちの少なくともいずれか一つにより規定されるとして説明した。しかしながら、ラジエータ54の状態は、これら以外の情報(例えば、冷却液の種別、ラジエータ54の冷却能力)に応じて規定することも可能である。
上記実施形態では、車両空調システム1が冷暖房を行うために、空気とチラー14からの冷却液との間で熱交換を行うクーラコア62を更に備えるとして説明した。しかしながら、クーラコア62を備えずに構成することも可能である。この場合、HVACユニット4が冷房運転を行う場合には、ヒータコア63のみにおいて空気を冷却するように構成することが可能である。
上記実施形態では、第2状態では、ヒータコア63を流通した冷却液のうち、チラー14からヒータコア63に流通してきた冷却液の量と同じ量の冷却液が、クーラコア62を流通後の冷却液に合流するように構成されているとして説明した。しかしながら、第2状態において、ヒータコア63を流通した冷却液のうち、チラー14からヒータコア63に流通してきた冷却液の量と異なる量の冷却液が、クーラコア62を流通後の冷却液に合流するように構成されていてもよい。
上記実施形態では、冷却液が冷却液流路3Aを流通する状態の第1状態と第2状態との切り換えを、第1切換弁51により行うとして説明した。しかしながら、第1切換弁51に代えて、複数(例えば3つ)のポンプを設けて構成することも可能である。この場合、第2冷却液流路32と第7冷却液流路37とに亘ってラジエータ用ポンプを設け、第2冷却液流路32と第6冷却液流路36とに亘って温水用ポンプを設け、第5冷却液流路35と第6冷却液流路36とに亘って冷水用ポンプを設けるとよい。更に、温水用ポンプ及び冷水用ポンプの夫々の下流側であって、互いに合流する前に、逆止弁を設けるとよい。このような構成であっても第1状態と第2状態との切り換えを行うことが可能である。
上記実施形態では、凝縮器として水冷コンデンサ12を例に挙げて説明したが、ラジエータ54近傍に設けられた空冷コンデンサであってもよい。
〔上記実施形態の概要〕
以下、上記において説明した車両空調システム1の概要について説明する。
以下、上記において説明した車両空調システム1の概要について説明する。
(1)車両空調システム1は、水冷コンデンサ12(凝縮器)とチラー14(蒸発器)とに亘って冷媒を循環させる冷媒流路2Aと、水冷コンデンサ12及びチラー14において冷媒と熱交換する冷却液を流通させる冷却液流路3Aと、車室5内の冷暖房を行うために、空気と冷却液との間で熱交換を行うヒータコア63(第1熱交換器)と、を備え、冷却液が冷却液流路3Aを流通する状態が、ヒータコア63に水冷コンデンサ12及びチラー14のうちの一方からの冷却液が流通する第1状態と、ヒータコア63に水冷コンデンサ12及びチラー14の双方からの冷却液が流通する第2状態とに亘って切り換えられる。
本構成によれば、冷却液の温度を調節することができるような状況である場合には、冷却液流路3Aに水冷コンデンサ12及びチラー14のうちの一方からの冷却液を流通させ、必要に応じて冷却液の温度を調節し、冷却液の温度を調節し難い状況となった場合には、水冷コンデンサ12及びチラー14の双方からの冷却液を混合して冷却液の温度を調節することができる。
(2)(1)に記載の車両空調システム1において、第1状態と、第2状態とは、冷却液と外気との間で熱交換を行うラジエータ54の状態に基づいて切り換えられ、ラジエータ54の状態は、外気の温度、冷暖房の設定温度、冷却液の温度、冷却液の流量、及びラジエータ54に導入される外気の量のうちの少なくともいずれか一つにより規定されると好適である。
本構成によれば、ラジエータ54により冷却液の温度を調節することができるような状況である場合と、温度の調節をし難い状況である場合とで、冷却液が冷却液流路3Aを流通する状態を切り換えることができる。したがって、ラジエータ54の状況に基づいて省電力化が可能となる。また、本構成によれば、ラジエータ54により冷却液の温度を調節することが可能か否かを容易に把握することができる。したがって、水冷コンデンサ12及びチラー14の双方からの冷却液を混合して冷却液の温度を調節する必要があるか否かを適切に見極めることが可能となる。更に、冷却液が冷却液流路3Aを流通する状態を切り換えることにより消費電力が増大するが、本構成によれば、ラジエータ54が冷却液の温度を調整できなくなって第1状態から第2状態に切り換わるまでは、極力、ラジエータ54が冷却液の温度の調節を行うので、低消費電力化が可能となる。
(3)(1)又は(2)に記載の車両空調システム1において、冷暖房を行うために、空気とチラー14からの冷却液との間で熱交換を行うクーラコア62(第2熱交換器)を更に備えると好適である。
本構成によれば、車室5内にクーラコア62において冷却された空気を導入することが可能となる。
(4)(3)に記載の車両空調システム1において、第2状態では、ヒータコア63を流通した冷却液のうち、チラー14からヒータコア63に流通してきた冷却液の量と同じ量の冷却液が、クーラコア62を流通後の冷却液に合流するように構成されていると好適である。
本構成によれば、チラー14からヒータコア63に流通してきた冷却液と同量の冷却液をチラー14に戻すことができるので、冷却液流路3Aにおける冷却液の流通バランスを維持することができる。
(5)(1)から(4)のいずれかに記載の車両空調システム1において、車室5内の冷房運転への切り換え時は、ヒータコア63にチラー14からの冷却液が流通する第1状態に切り換えられ、ヒータコア63を流通した後の冷却液は、チラー14に戻されると好適である。
本構成によれば、冷房運転への切り換えが行われた場合に、冷却液流路3Aにおける冷却液の流通状態を第1状態における状態Cに切り換えることで、冷房運転を行う前にヒータコア63に残留していた冷却液を、チラー14により冷やされた冷却液で押し出して、クーラコア62を流通する冷却液の温度と同程度の温度の冷却液が流通することになり、クーラコア62により冷やされた外気がヒータコア63において暖まることを防止することが可能となる。したがって、車室5内に設けられた吹出口の温度(吹出温度)を迅速に所期の設定温度に到達させることが可能となる。
(6)(1)から(5)のいずれかに記載の車両空調システム1において、第2状態では、水冷コンデンサ12からヒータコア63に流通する冷却液の流量と、チラー14からヒータコア63に流通する冷却液の流量とが、車室5の冷暖房の設定温度に応じて調節されると好適である。
本構成によれば、例えば車室5の冷暖房の設定温度が相対的に高い場合には、水冷コンデンサ12からヒータコア63に流通する冷却液の流量に対する、チラー14からヒータコア63に流通する冷却液の流量の割合を小さくすることでヒータコア63の温度を下がり難くして暖房効率を高め、車室5の冷暖房の設定温度が相対的に低い場合には、水冷コンデンサ12からヒータコア63に流通する冷却液の流量に対する、チラー14からヒータコア63に流通する冷却液の流量の割合を大きくすることで空気を再加熱し過ぎないようにして冷房効率の悪化を抑制することができる。
本開示に係る技術は、車室内の冷暖房を行う車両空調システムに利用することができる。
1:車両空調システム、2A:冷媒流路、3A:冷却液流路、5:車室、12:水冷コンデンサ(凝縮器)、14:チラー(蒸発器)、54:ラジエータ、62:クーラコア(第2熱交換器)、63:ヒータコア(第1熱交換器)
Claims (6)
- 凝縮器と蒸発器とに亘って冷媒を循環させる冷媒流路と、
前記凝縮器及び前記蒸発器において前記冷媒と熱交換する冷却液を流通させる冷却液流路と、
車室内の冷暖房を行うために、空気と前記冷却液との間で熱交換を行う第1熱交換器と、を備え、
前記冷却液が前記冷却液流路を流通する状態が、前記第1熱交換器に前記凝縮器及び前記蒸発器のうちの一方からの前記冷却液が流通する第1状態と、前記第1熱交換器に前記凝縮器及び前記蒸発器の双方からの前記冷却液が流通する第2状態とに亘って切り換えられる車両空調システム。 - 前記第1状態と、前記第2状態とは、前記冷却液と外気との間で熱交換を行うラジエータの状態に基づいて切り換えられ、
前記ラジエータの状態は、前記外気の温度、前記冷暖房の設定温度、前記冷却液の温度、前記冷却液の流量、及び前記ラジエータに導入される前記外気の量のうちの少なくともいずれか一つにより規定される請求項1に記載の車両空調システム。 - 前記冷暖房を行うために、空気と前記蒸発器からの前記冷却液との間で熱交換を行う第2熱交換器を更に備える請求項1又は2に記載の車両空調システム。
- 前記第2状態では、前記第1熱交換器を流通した前記冷却液のうち、前記蒸発器から前記第1熱交換器に流通してきた前記冷却液の量と同じ量の前記冷却液が、前記第2熱交換器を流通後の前記冷却液に合流するように構成されている請求項3に記載の車両空調システム。
- 前記車室内の冷房運転への切り換え時は、前記第1熱交換器に前記蒸発器からの前記冷却液が流通する前記第1状態に切り換えられ、
前記第1熱交換器を流通した後の前記冷却液は、前記蒸発器に戻される請求項1又は2に記載の車両空調システム。 - 前記第2状態では、前記凝縮器から前記第1熱交換器に流通する前記冷却液の流量と、前記蒸発器から前記第1熱交換器に流通する前記冷却液の流量とが、前記車室の冷暖房の設定温度に応じて調節される請求項1又は2に記載の車両空調システム。
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| JP2024-111746 | 2024-07-11 | ||
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| JP2020138637A (ja) * | 2019-02-28 | 2020-09-03 | 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 | 空調システム |
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-
2025
- 2025-06-12 WO PCT/JP2025/021265 patent/WO2026014141A1/ja active Pending
Patent Citations (3)
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