JP2009202735A - Air conditioning device for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ヒートポンプ式冷凍サイクルの運転と、エンジンや電池から発生する熱の利用とによって車室内の暖房空調を実施する車両用空調装置に関する。 The present invention relates to a vehicle air conditioner that performs heating and air conditioning in a passenger compartment by operating a heat pump refrigeration cycle and using heat generated from an engine or a battery.
従来の車両用空調装置の一例として、ヒートポンプ式冷凍サイクルによる暖房運転を補助して暖房性能を高めるヒータコアおよびPTCヒータを備えた装置が知られている(例えば特許文献1参照)。この特許文献1に記載のヒートポンプ式冷凍サイクルは、コンプレッサ14、コンデンサ16、リキッドタンク17、膨張弁18、およびエバポレータ19を順に冷媒配管で環状に接続して形成されている。そして、送風機により取り入れた空気を車室内に向けて送るための通風路を有したユニットケース11内には、空気の流れ方向に順に、エバポレータ19、ミックスドア38、ヒータコア36、PTCヒータ35、コンデンサ16が並んで配置されている。このPTCヒータ35は暖房性能が不足しがちな起動時や低負荷時に通電されることにより暖房性能を補う役目を果たしている。
しかしながら、特許文献1に記載の膨張弁18が電気的にコンデンサ16後の冷媒圧力を自在に調整できる弁ではなかった場合、例えば固定絞り、差圧式膨張弁、定圧式膨張弁等の場合には、除湿を伴う暖房運転(以下、除湿暖房運転をという)時にコンプレッサ14から吐出された冷媒はコンデンサ16、膨張弁18、エバポレータ19の順に流れるため、ある空気負荷条件に対して高圧側圧力と低圧側圧力とが一義的に決定されてしまう。このため、低圧側で決定される除湿性能(エバポレータ19の吸熱性能)と高圧側で決定される吹出し温度とを同時に所望の値に制御することはできない。
However, when the
また、従来の車両用空調装置がエンジン始動時に電池によって走行し、その後、電池とエンジンとによってハイブリッド走行するハイブリッド自動車等に適用された場合には、ハイブリッド走行時にエンジンの排熱をヒータコア9を介して暖房に利用することがある。この場合、除湿暖房運転の途中からヒータコア9からの熱が空気に加わることになり、吹出し温度が目標吹出し温度よりも高くなり過ぎることがある。
Further, when a conventional vehicle air conditioner is applied to a hybrid vehicle or the like that travels with a battery when the engine is started and then travels in a hybrid manner with the battery and the engine, the exhaust heat of the engine passes through the
このとき、コンプレッサ14の回転数を低減させると高圧側の圧力が下がり、高くなり過ぎた吹出し温度は低下するが、一方でエバポレータ19の吸熱量が低下してエバポレータ出口の空気温度が上昇してしまい、必要な除湿量を確保できないという問題がある。また、最初に冷房サイクルの運転で除湿運転を行っている場合は、ヒータコア9を流れる温水が上がりきっていない立ち上り時に除湿はできるが、加熱能力が不足しているので目標吹出し温度を達成できず、暖房性能を果たすことができないという問題がある。
At this time, if the number of rotations of the
そこで、本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、除湿運転において冷凍サイクル以外の暖房手段によって暖房能力が増加した場合に、吹出し温度と除湿性能の両方を満たせる制御を実施する車両用空調装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and for a vehicle that performs control that can satisfy both the blowing temperature and the dehumidifying performance when the heating capacity is increased by heating means other than the refrigeration cycle in the dehumidifying operation. An object is to provide an air conditioner.
上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。すなわち第1の発明は、冷媒を吸入し吐出する圧縮機(21)、圧縮機(21)から吐出された冷媒が流入することにより除湿を行う除湿暖房サイクル運転時と暖房サイクル運転時には車室内へ送風される空気を加熱する加熱用熱交換器(22)、除湿暖房サイクル運転時と暖房サイクル運転時に加熱用熱交換器(22)で冷却された冷媒を流入前の冷媒圧力によって定まる圧力に減圧する減圧装置(24)、暖房サイクル運転時に減圧装置(24)で減圧された冷媒を蒸発させて吸熱し、冷房サイクル運転時に放熱する室外熱交換器(25)、および除湿暖房サイクル運転時と冷房サイクル運転時に内部を流れる冷媒の吸熱作用によって車室内への送風空気を冷却する冷却用熱交換器(30)を有するヒートポンプ式冷凍サイクル(20)と、
一方側に空気取入口(3,4)が形成され、他方側に、送風空気が車室内に向けて通過する吹出し開口(11,12,13)が形成され、空気取入口(3,4)と吹出し開口(11,12)との間に送風空気が通過する通風路(6,7)を有する空調ケース(1)と、
空気取入口(3,4)から取り入れた前記送風空気を、前記加熱用熱交換器(22)を通過する空気と加熱用熱交換器(22)を通らない空気とに分けてその風量比率を調整する風量比率調整手段(8)と、
空調ケース(1)の内部に設けられ、エンジンまたは電池から発生する熱を利用して送風空気を加熱する排熱利用加熱手段(9)と、
空調ケース(1)の内部に設けられ、通電されることにより発熱して送風空気を加熱する電気式補助加熱手段(40)と、
ヒートポンプ式冷凍サイクル(20)の運転、風量比率調整手段(8)の作動、および電気式補助加熱手段(40)の通電を制御して、送風空気が車室内に吹き出される前の吹出し温度を制御する制御装置(50)と、を備える車両用空調装置に係る発明である。
In order to achieve the above object, the following technical means are adopted. That is, according to the first aspect of the present invention, the compressor (21) that sucks and discharges the refrigerant, and the dehumidifying heating cycle operation that performs dehumidification by the flow of the refrigerant discharged from the compressor (21) and the vehicle interior during the heating cycle operation. The heat exchanger (22) for heating the air to be blown, and the refrigerant cooled by the heat exchanger (22) for heating in the dehumidifying and heating cycle operation and the heating cycle operation is reduced to a pressure determined by the refrigerant pressure before flowing in. A pressure reducing device (24) for performing the heating cycle operation, evaporating the refrigerant decompressed by the pressure reducing device (24) to absorb heat, and dissipating heat during the cooling cycle operation, and a dehumidifying heating cycle operation and cooling Heat pump refrigeration cycle (20) having a heat exchanger (30) for cooling that cools the air blown into the passenger compartment by the endothermic action of refrigerant flowing inside during cycle operation ,
An air intake (3, 4) is formed on one side, and a blow-off opening (11, 12, 13) through which the blown air passes into the vehicle interior is formed on the other side, and the air intake (3, 4) An air conditioning case (1) having a ventilation path (6, 7) through which the blown air passes between the air outlet and the blowout opening (11, 12);
The blown air taken in from the air intake (3, 4) is divided into air that passes through the heating heat exchanger (22) and air that does not pass through the heating heat exchanger (22), and the air volume ratio is determined. Air volume ratio adjusting means (8) to be adjusted;
An exhaust heat utilization heating means (9) provided inside the air conditioning case (1) for heating the blown air using heat generated from the engine or the battery;
An electric auxiliary heating means (40) which is provided inside the air conditioning case (1) and generates heat when energized to heat the blown air;
By controlling the operation of the heat pump refrigeration cycle (20), the operation of the air volume ratio adjusting means (8), and the energization of the electric auxiliary heating means (40), the blowing temperature before the blown air is blown into the vehicle interior is controlled. It is invention which concerns on the vehicle air conditioner provided with the control apparatus (50) to control.
車両用空調装置において制御装置(50)は、除湿暖房サイクル運転中に、排熱利用加熱手段(9)が送風空気に与える排熱負荷量に応じて、除湿暖房サイクル運転から冷房サイクル運転に切り替え、さらに電気式補助加熱手段(40)に通電することを特徴としている。 In the vehicle air conditioner, the control device (50) switches from the dehumidifying heating cycle operation to the cooling cycle operation according to the exhaust heat load applied to the blown air by the exhaust heat utilization heating means (9) during the dehumidifying heating cycle operation. Further, the electric auxiliary heating means (40) is energized.
この発明によれば、除湿暖房サイクル運転中に、排熱利用加熱手段による排熱負荷量に応じて、除湿性能を冷凍サイクル運転で確保し、吹出し温度を電気式補助加熱手段によって付加する制御を実行することにより、排熱利用加熱手段の加熱によって暖房能力が過剰となった場合でも吹出し温度と除湿性能の両方を満たせる制御を実施することができる。すなわち、このような場合でも乗員に対して所望の空調環境を提供することができる。 According to this invention, during the dehumidifying heating cycle operation, the dehumidifying performance is ensured by the refrigeration cycle operation in accordance with the exhaust heat load amount by the exhaust heat utilization heating unit, and the blowout temperature is added by the electric auxiliary heating unit. By executing the control, it is possible to perform control that can satisfy both the blowing temperature and the dehumidifying performance even when the heating capacity becomes excessive due to the heating of the exhaust heat utilization heating means. That is, even in such a case, a desired air conditioning environment can be provided to the passenger.
また、車両用空調装置は吹出し温度を検出する温度検出手段(16)を備え、制御装置(50)は、除湿暖房サイクル運転中に、温度検出手段(16)によって検出された吹出し温度が所定値よりも高いと判定すると、除湿暖房サイクル運転から冷房サイクル運転に切り替え、さらに電気式補助加熱手段(40)に通電することが好ましい。この発明によれば、実際の吹出し温度に基づいて暖房能力が過剰状態であることを検出するので、吹出し温度が高くなりすぎる傾向をより直接的に知ることができる。 Further, the vehicle air conditioner includes temperature detection means (16) for detecting the blowout temperature, and the control device (50) is configured such that the blowout temperature detected by the temperature detection means (16) during the dehumidifying and heating cycle operation is a predetermined value. If it is determined that the temperature is higher than that, it is preferable to switch from the dehumidifying and heating cycle operation to the cooling cycle operation and further energize the electric auxiliary heating means (40). According to the present invention, since it is detected that the heating capacity is in an excessive state based on the actual blowing temperature, the tendency that the blowing temperature becomes too high can be known more directly.
また、車両用空調装置は圧縮機(21)によって吐出された冷媒の圧力を検出する吐出圧力検出手段(17)と、上記排熱負荷量を検出する排熱負荷検出手段(15)とを備え、制御装置(50)は、検出された吐出圧力(Pd)と検出された排熱負荷量とから吹出し温度を算出し、除湿暖房サイクル運転中に、算出した吹出し温度が所定値よりも高いと判定すると、除湿暖房サイクル運転から冷房サイクル運転に切り替え、さらに電気式補助加熱手段(40)に通電することが好ましい。 The vehicle air conditioner includes a discharge pressure detecting means (17) for detecting the pressure of the refrigerant discharged by the compressor (21), and an exhaust heat load detecting means (15) for detecting the amount of the exhaust heat load. The control device (50) calculates the blowing temperature from the detected discharge pressure (Pd) and the detected amount of exhaust heat load, and when the calculated blowing temperature is higher than a predetermined value during the dehumidifying heating cycle operation. When it is determined, it is preferable to switch from the dehumidifying and heating cycle operation to the cooling cycle operation and further energize the electric auxiliary heating means (40).
この発明によれば、吐出圧力と排熱負荷量とによって吹出し温度を算出して、暖房能力が過剰状態になることを予測するので、吹出し温度が高くなりすぎる傾向をより正確に予測することができる。 According to the present invention, the blowing temperature is calculated based on the discharge pressure and the exhaust heat load, and it is predicted that the heating capacity will be in an excessive state. Therefore, it is possible to more accurately predict the tendency that the blowing temperature becomes too high. it can.
また、上記排熱利用加熱手段(9)は、エンジンからの排熱をエンジン冷却水を介して供給するヒータコアで構成することが好ましい。これによれば、除湿暖房運転中に、エンジンが起動し、エンジン冷却水の影響でヒータコアからの発熱量が大きくなった場合に、現在の運転では吹出し温度と除湿性能のバランスが取れないことを検出することができ、乗員に不快感を与える傾向を事前に察知することができる。 Moreover, it is preferable that the said waste heat utilization heating means (9) is comprised with the heater core which supplies the exhaust heat from an engine via an engine cooling water. According to this, when the engine is started during the dehumidifying heating operation and the amount of heat generated from the heater core increases due to the engine cooling water, the current operation cannot balance the blowing temperature and the dehumidifying performance. It is possible to detect in advance, and it is possible to detect in advance a tendency to make the passenger feel uncomfortable.
また、上記減圧装置(24)は固定式の膨張弁であることが好ましい。これによれば、冷媒圧力を広い範囲で調整できないコスト的に安価な冷凍サイクルでも、排熱利用加熱手段からの排熱負荷によって暖房能力が大きくなりすぎたときに吹出し温度と除湿性能の両方を制御することができ、乗員の快適性を確保できる冷凍サイクルが得られる。 The decompression device (24) is preferably a fixed expansion valve. According to this, even in a low-cost refrigeration cycle in which the refrigerant pressure cannot be adjusted over a wide range, both the blowing temperature and the dehumidifying performance can be reduced when the heating capacity becomes too large due to the exhaust heat load from the exhaust heat utilization heating means. A refrigeration cycle that can be controlled and can ensure the comfort of the passenger is obtained.
なお、上記各技術的手段や特許請求の範囲の各請求項における括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示す一例である。 In addition, the code | symbol in parentheses in each said technical means and each claim of a claim is an example which shows a corresponding relationship with the specific means of embodiment mentioned later.
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する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形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組み合せることも可能である。 A plurality of modes for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. In each embodiment, parts corresponding to the matters described in the preceding embodiment may be denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted. In the case where only a part of the configuration is described in each embodiment, the other parts of the configuration are the same as those described previously. In addition to the combination of parts specifically described in each embodiment, the embodiments may be partially combined as long as the combination is not particularly troublesome.
(第1実施形態)
本発明の一実施形態である第1実施形態について図1から図4にしたがって説明する。図1は本実施形態に係る車両用空調装置の構成を示した概略図である。図2は、車両用空調装置における制御構成を示したブロック図である。図1において、黒塗り太矢印は暖房サイクル運転時の冷凍サイクル内の冷媒流れを示しており、斜線太矢印は除湿サイクル運転時の冷凍サイクル内の冷媒流れを示しており、白抜き太矢印は冷房サイクル運転時の冷凍サイクル内の冷媒流れを示している。
(First embodiment)
1st Embodiment which is one Embodiment of this invention is described according to FIGS. 1-4. FIG. 1 is a schematic view showing a configuration of a vehicle air conditioner according to the present embodiment. FIG. 2 is a block diagram showing a control configuration in the vehicle air conditioner. In FIG. 1, the thick black arrow indicates the refrigerant flow in the refrigeration cycle during the heating cycle operation, the hatched thick arrow indicates the refrigerant flow in the refrigeration cycle during the dehumidification cycle operation, The refrigerant | coolant flow in the refrigerating cycle at the time of a cooling cycle operation is shown.
本実施形態の車両用空調装置は、ヒートポンプ式冷凍サイクル20、電気式補助加熱手段であるPTCヒータ40、および排熱利用加熱手段を備え、図1に示す構成部品を用いて空調運転を行うものであり、例えばハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池車等に使用することができる。電気式補助加熱手段は、入力(通電量)に対して入力分と同程度の出力(発熱量)が得られるエネルギー損失の少ない機器を選択することが好ましく、本実施形態ではその一例としてPTCヒータ40を採用する。排熱利用加熱手段は、走行用のエンジンまたは燃料電池車等の電池から発生する熱を利用して送風空気を加熱する機器である。
The vehicle air conditioner of the present embodiment includes a heat
内部に空気の通風路を備える空調ケース1は、車室内前方のインストルメントパネルの裏側に設けられている。空調ケース1には一方側に空気取入口である外気吸入口3および内気吸入口4が形成され、他方側に車室内に吹き出される空気調節された空気(以下、空調空気とする)が通過するフット吹出し開口11、フェイス吹出し開口12、デフ吹出し開口13が少なくとも形成されている。
An air conditioning case 1 having an air ventilation path inside is provided on the back side of an instrument panel in the front of the passenger compartment. The air conditioning case 1 is formed with an
フット吹出し開口11は車室内の乗員の足元に吹き出される空調空気が通過する開口であり、フェイス吹出し開口12は車室内の乗員の上半身に向かって吹き出される空調空気が通過する開口であり、デフ吹出し開口13は車両のフロントガラスの内面に吹き出される空調空気が通過する開口である。これらの各開口は、それぞれ吹出しダクト(図示せず)を介して車室内空間に接続されており、吹出し開口切替えドア(図示せず)によって吹出しモードに対応して開閉される。外気吸入口3と内気吸入口4は内外気切替えドア10により、空気取入れモードに対応してその開放、閉鎖が切替え自在に行われる。
The
空調ケース1は、一方側に、内外気切替えドア10を備える内外気切替箱と、その吸込部が外気吸入口3と内気吸入口4に接続されている送風機5とを備えている。例えば、冬季等の暖房時には、外気取入れモードを行うことにより外気吸入口3から湿度の低い外気を導入し、通風路を通して空調してフロントガラスの内面に吹き出すことにより防曇効果を高めることができる。また、内気モードを行うことにより内気吸入口4から温度の高い内気を導入し、通風路を通して空調し乗員の足元に向けて吹き出すことにより暖房負荷を軽減することができる。
The air conditioning case 1 includes an inside / outside air switching box provided with an inside / outside
送風機5は遠心多翼ファン(例えばシロッコファン)とこれを駆動するモータとからなり、遠心多翼ファンの周囲はスクロールケーシングで囲まれている。また、空調ケース1は複数のケース部材からなり、その材質は例えばポリプロピレン等の樹脂成形品である。
The
送風機5の吹出口は、遠心多翼ファンの遠心方向に延びるように設けられた通風路に接続されている。この通風路は、送風空気の上流側から順に、冷却用熱交換器である蒸発器30が横断する通路と、蒸発器30の送風空気下流側からフット吹出し開口11に向かって延びるフット吹出し側通路6および蒸発器30の送風空気下流側からフェイス吹出し開口12に向かって延びるフェイス吹出し側通路7と、フット吹出し側通路6とフェイス吹出し側通路7とを流れてきた空気が混合される空気混合部と、からなっている。フット吹出し側通路6とフェイス吹出し側通路7は、空調ケース1内に設けられた仕切り壁18によって区画され、空調ケース1内部の横断方向に並ぶように配されている。
The blower outlet of the
送風機5よりも送風空気の下流側における空調ケース1内の通風路には、上流側から下流側に進むにしたがい順に、蒸発器30、ヒータコア9、凝縮器22(加熱用熱交換器)、PTCヒータ40(電気式補助加熱手段)が配置されている。
In the ventilation path in the air-conditioning case 1 on the downstream side of the blower air with respect to the
蒸発器30は送風機5直後の通路全体を横断するように配置されており、送風機5から吹き出された空気全部が通過するようになっている。蒸発器30は冷房運転時や除湿運転時において内部を流れる冷媒の吸熱作用によって、フット吹出し側通路6およびフェイス吹出し側通路7に流入する手前の送風空気を除湿したり冷却したりする冷却用熱交換器として機能する。空気が通過する蒸発器30の出口部(蒸発器30の下流側部位)には、蒸発器30によって冷却された空気の温度を検出する蒸発器後温度センサ14が設けられている。蒸発器後温度センサ14によって検出された信号は制御装置50に入力される。
The evaporator 30 is arrange | positioned so that the whole channel | path immediately after the
空調ケース1内の通風路には排熱利用加熱手段が設けられている。ヒータコア9は排熱利用加熱手段の一例であり、熱交換部を有した熱交換器である。この熱交換部は配管によって発熱源であるエンジンまたは電池と接続されることにより循環回路の一部に含まれる。循環回路内には循環水が存在し、発熱源から発生する熱量は循環水によって熱交換部に搬送される。ヒータコア9は少なくともその熱交換部がフット吹出し側通路6のみに位置するように蒸発器30よりも送風空気の下流側に配置されている。ヒータコア9は、例えば暖房サイクル運転時において、内部を流れる車両走行用エンジンの冷却水の熱を放熱することにより周囲の空気を加熱する。
Exhaust heat utilization heating means is provided in the ventilation path in the air conditioning case 1. The
ヒータコア9の内部を流れる冷却水の温度は、水温センサ15によって検出され、制御装置50に入力される。制御装置50は、水温センサ15の検出温度Tw(排熱利用加熱手段による排熱負荷量を表す)を用いて、排熱利用加熱手段が送風空気に与える加熱量を算出する。すなわち、制御装置50は、検出温度Twを用いて空調装置の暖房能力を算出することができ、算出された暖房能力が吹出し温度を満たすものであるか否かを判定することができる。
The temperature of the cooling water flowing inside the
凝縮器22は、少なくともその伝熱部分がフット吹出し側通路6のみに位置して配置されており、ヒータコア9よりもさらに送風空気の下流側に配置されている。凝縮器22は暖房サイクル運転時、除湿サイクル運転時および冷房サイクル運転時において内部を流れる冷媒の放熱作用によってフット吹出し側通路6を流れる送風空気を加熱する加熱用熱交換器として機能する。
The
PTCヒータ40は、少なくともその伝熱部分がフット吹出し側通路6のみに位置して配置されており、凝縮器22よりもさらに送風空気の下流側に配置されている。PTCヒータ40は暖房サイクル運転や冷房サイクル運転においてフット吹出し側通路6を流れる送風空気を加熱する補助的な加熱手段である。PTCヒータ40は、通電発熱素子部を備え、通電発熱素子部に通電されることによって発熱し、周囲の空気を暖めることができる。制御装置50はPTCヒータ40に入力される通電量を制御することによりPTCヒータ40の発熱量を制御して、吹出し温度の調整を行うことができる。
The
この通電発熱素子部は、耐熱性を有する樹脂材料(例えば、66ナイロンやポリブタジエンテレフタレートなど)で成形された樹脂枠の中に複数個のPTC素子を嵌め込むことにより構成したものである。また、PTCヒータ40は、さらに通電発熱素子部からの発熱を伝達する熱交換フィン部を有してもよい。この熱交換フィン部は、アルミニウムの薄板を波形状に成形したコルゲートフィンと、このコルゲートフィンを一定の形状に保つとともにPTC素子や電極板との接触面積を確保するアルミニウムプレートと、をろう付け接合することにより構成したものである。
This energization heating element portion is configured by fitting a plurality of PTC elements in a resin frame formed of a heat-resistant resin material (for example, 66 nylon, polybutadiene terephthalate, etc.). Moreover, the
PTCヒータ40よりも下流側のフット吹出し側通路6には、つまり、空気混合部に流入する手前のフット吹出し側通路6にはこの通路から流出する空気の温度を検出する通路出口温度センサ16が設けられている。通路出口温度センサ16によって検出された信号は制御装置50に入力される。
A passage
蒸発器30よりも下流側であってヒータコア9や凝縮器22よりも上流側の通風路には、蒸発器30を通過した空気を、凝縮器22を通る空気と凝縮器22を迂回する空気とに分けたり、切り替えたりして、これらの空気の風量比率を調整できるエアミックスドア8が設けられている。
In the ventilation path downstream of the evaporator 30 and upstream of the
エアミックスドア8は、アクチュエータ等によりそのドア本***置を変化させることで、フット吹出し側通路6およびフェイス吹出し側通路7のそれぞれの一部または全部を塞ぐことができる。そして、エアミックスドア8によるフット吹出し側通路6の開度は、フット吹出し側通路6の横断方向の開口(ホット側の開口)が開放される割合のことであり、0から100%の範囲で調整可能である。また、エアミックスドア8によるフェイス吹出し側通路7の開度は、フェイス吹出し側通路7の横断方向の開口(クール側の開口)が開放される割合のことであり、0から100%の範囲で調整可能である。
The
ヒートポンプ式冷凍サイクル20は、冷凍サイクル内を流れる冷媒(例えば、R134a、CO2等)の状態変化を利用することにより、冷房用の蒸発器30と暖房用の凝縮器22によって冷房、暖房および除湿を行うことができる。
The heat
ヒートポンプ式冷凍サイクル20の構成部品は、図1に示すように冷媒を吸入して吐出する圧縮機21と、暖房サイクル運転時に圧縮機21から吐出された冷媒と空気とを熱交換させて空気を加熱する凝縮器22と、暖房サイクル運転時に凝縮器22から流入した冷媒を減圧する減圧装置としての膨張弁24と、暖房サイクル運転時に膨張弁24で減圧された冷媒を蒸発させる室外熱交換器25と、室外熱交換器25から圧縮機21への冷媒流れを制御するように設けられた電磁弁26と、冷媒を気液分離するアキュムレータ27と、であり、これらを配管により環状に接続することによりサイクルが形成されている(暖房サイクル運転経路(圧縮機21→凝縮器22→三方弁23→膨張弁24→分岐部32→室外熱交換器25→電磁弁26→アキュムレータ27→圧縮機21))。さらに、圧縮機21の出口には、圧縮機21によって吐出された高圧側冷媒の圧力を検出する吐出圧センサ17が設けられている。
As shown in FIG. 1, the components of the heat
さらにヒートポンプ式冷凍サイクル20には、除湿サイクル運転経路(膨張弁24→分岐部32→分岐部34→電磁弁31→蒸発器30→アキュムレータ27→圧縮機21)が各構成部品を配管により環状に接続することによって形成されている。この除湿サイクル運転経路は、除湿サイクル運転時に膨張弁24で減圧された冷媒が室外熱交換器25に流入しないで蒸発器30に流入した後、アキュムレータ27を経由して圧縮機21に吸入される経路である。また、凝縮器22の下流側に接続された配管の途中には、三方弁23が設けられている。
Further, in the heat
さらに、ヒートポンプ式冷凍サイクル20には、冷房サイクル運転経路(凝縮器22→三方弁23→分岐部33→室外熱交換器25→分岐部32→分岐部33→電磁弁28→膨張弁29→蒸発器30→アキュムレータ27→圧縮機21)が各構成部品を配管により環状に接続することによって形成されている。冷房サイクル運転経路は、三方弁23を分岐部33側の流路に切り替えることによって、冷房サイクル運転時に凝縮器22で送風空気と熱交換して冷却された冷媒が膨張弁24を通らないで分岐部33を通って室外熱交換器25に流入し、電磁弁28によって開放された流路を通り膨張弁29で減圧された後、蒸発器30に流入し、アキュムレータ27を経由して圧縮機21に吸入される経路である。
Furthermore, in the heat
室外熱交換器25は車両の車室外に配置されており、室外ファンにより強制的に送風される外気と冷媒とを熱交換する。膨張弁24および膨張弁29は膨張弁に流入する前の冷媒圧力によって膨張弁を流出した後の冷媒圧力が定まる機構を備えている。例えば、膨張弁24,29は、固定絞り等の固定式膨張弁(例えばキャピラリチューブ)、前後で一定の差圧が生じる差圧式膨張弁等で構成される。固定式膨張弁を採用した場合には、凝縮器22の出口に固定絞りが直接接続され、凝縮器22の出口冷媒を固定絞りで直接減圧、膨張させるアキュムレータサイクルが構成されることになる。そして、この減圧後の低圧冷媒を蒸発器30で吸熱して蒸発させ、この蒸発器30を通過した冷媒をアキュムレータ27に流入させ、このアキュムレータ27で蒸発器30の出口冷媒の気液を分離し、アキュムレータ27内のガス冷媒を圧縮機21に吸入させることができる。
The
圧縮機21は、回転数制御およびON−OFF制御が可能である。圧縮機21はインバータにより周波数が調整された交流電圧が印加されてそのモータの回転速度が制御される。インバータは車載バッテリから直流電源の供給を受け、制御装置50により制御されている。圧縮機21は冷媒の圧縮容量を可変できる可変容量式の圧縮機でもある。圧縮機21には、吐出容量を変化させる容量制御機構である容量制御弁が設けられている。容量制御弁は、電磁駆動式の弁であり、例えば、デューディ制御により冷媒の供給通路を繰り返して開閉することができる開閉弁である。容量制御弁は、制御装置50により容量制御信号としてON−OFFの二値からなるデューティ信号形式の電流が供給されることにより、その開弁時間が制御される。
The
制御装置50からの容量制御信号により、容量制御弁が作動し、圧縮機21のケース内の制御圧力Pcが変化する。この制御圧力Pcが変化すると、ピストン等のストロークが変化して圧縮機21の容量が変化することになる。
The capacity control valve is actuated by the capacity control signal from the
デューティ信号は、短時間毎にON、OFFを繰り返すパルス状波形の電流の信号である。信号のON、OFFは、容量制御弁の開弁、閉弁に対応する。圧縮機21の容量は、容量制御弁の開弁させたときは減少し、閉弁させたときは増加する。つまり容量を小さくする必要があるときは開弁時間を長くする信号を送り制御圧力Pcを上昇させ、容量を大きくする必要があるときは開弁時間を短くする信号を送りPcを低下させる。このようにパルス信号のデューティ比を変化させることにより、圧縮機21の容量を無段階に変化させて自由に制御することができる。
The duty signal is a pulsed current signal that repeats ON and OFF every short time. ON / OFF of the signal corresponds to opening and closing of the capacity control valve. The capacity of the
制御装置50は、車室内の空調を制御する装置であり、マイクロコンピュータと、車室内前面に設けられた操作パネル51上の各種スイッチからの信号や、蒸発器後温度センサ14、水温センサ15、通路出口温度センサ16、外気温センサ、蒸発器温度センサ(フィンセンサ)、吐出圧センサ17、室外熱交換器25の出口の冷媒温度センサ等からセンサ信号が入力される入力回路と、各種アクチュエータに出力信号を送る出力回路と、を備えている。マイクロコンピュータは、ROM(読み込み専用記憶装置)、RAM(読み込み書き込み可能記憶装置)等のメモリおよびCPU(中央演算装置)等から構成されており、操作パネル51等から送信された運転命令に基づいた演算に使用される各種プログラムを有している。
The
制御装置50は、エアコン環境情報、エアコン運転条件情報、および車両環境情報を受信してこれらを演算し、圧縮機21の設定すべき容量を算出する。そして、制御装置50はエアコン制御のアンプでもあり、容量に適合するデューティ信号の容量制御信号を電流として容量制御弁に出力し、圧縮機21の容量を制御する。
The
乗員が操作パネル51を操作して空調装置の運転・停止および設定温度などの操作信号などが制御装置50に入力され、各種センサの検出信号が入力されると、それに応じて圧縮機21、送風機5、PTCヒータ40、電磁弁26,28,31等の各機器の運転が制御装置50によって制御される。
When an occupant operates the
次に、上記構成に係る車両空調装置の各運転モード(冷房、暖房、除湿)の作動を説明する。操作パネル51のエアコンスイッチがON状態のとき、制御装置は圧縮機21を起動し、そして乗員が設定した温度と各種センサから受信した信号とから運転すべき運転モードを冷房運転と判定すると、三方弁23の流通方向を分岐部33側(図1の破線)、電磁弁28を開状態、電磁弁26および電磁弁31を閉状態に制御する。さらに制御装置50は、冷房運転であるので吹出しモードがフェイス吹出しとなるように吹出し開口切替えドアを制御する。
Next, the operation of each operation mode (cooling, heating, dehumidification) of the vehicle air conditioner according to the above configuration will be described. When the air conditioner switch of the
冷房サイクル運転時の冷媒の流れは図1に白抜き太矢印で示した流れであり、圧縮機21から吐出された高温高圧のガス冷媒は凝縮器22に流入し凝縮器22内を通るときに周囲の空気に熱を奪われて冷却されるが、吹出しモードがフェイス吹出しであるため凝縮器22の周囲を通過する送風量は少なく冷却度合いは大きくない。そして冷媒は、三方弁23によって分岐部33を通過して室外熱交換器25に流入し、室外熱交換器25内を通るときに室外ファンにより送風された空気に熱を奪われて冷却され霧状冷媒となる。
The flow of the refrigerant during the cooling cycle operation is the flow indicated by the white thick arrow in FIG. 1, and the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the
その後、霧状冷媒は電磁弁28を通った後、膨張弁29で減圧されて蒸発器30に流入し、送風機5によって空調ケース1内の通風路を流れる送風空気から吸熱して蒸発器30内で蒸発し、冷媒はアキュムレータ27で気液分離された後、圧縮機21に吸入される。蒸発器30で吸熱され冷却された冷風はさらに通風路を進んで主にフェイス吹出し開口12から乗員の上半身に向けて吹き出されて車室内を冷房する。
Thereafter, the mist refrigerant passes through the
次に、暖房サイクル運転が行われた場合の冷媒の流れを説明する。制御装置50は操作パネル51のエアコンスイッチがON状態のとき、圧縮機21を起動し、そして乗員が設定した温度と各種センサから受信した信号とから運転すべきモードを暖房サイクル運転と判定すると、三方弁23の流通方向を膨張弁24側、電磁弁26を開状態、電磁弁28および電磁弁31を閉状態に制御する。さらに制御装置50は、暖房運転時であるので吹出しモードが設定温度に応じてフット吹出し、またはデフ吹出しとなるように吹出し開口切替えドアを制御する。
Next, the flow of the refrigerant when the heating cycle operation is performed will be described. When the
暖房サイクル運転時の冷媒の流れは図1に黒塗り太矢印で示した流れであり、圧縮機21から吐出された高温高圧のガス冷媒は凝縮器22に流入し凝縮器22内を通るときに周囲の送風空気に熱を奪われて冷却され凝縮される。そして冷媒は、膨張弁24に流入し、膨張弁24によって室外熱交換器25出口で冷媒の蒸発状態が適度な過熱度をもつような冷媒圧力に減圧され、また膨張弁24が固定絞り弁である場合は所定の低圧に減圧される。このように膨張弁24によって低圧に減圧された冷媒は分岐部32を通過して室外熱交換器25に流入し、室外熱交換器25内を通るときに室外ファンにより送風された空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器25で蒸発したガス冷媒は分岐部33を経由して電磁弁26を通りアキュムレータ27で気液分離された後、圧縮機21に吸入される。
The refrigerant flow during the heating cycle operation is the flow indicated by the thick black arrows in FIG. 1, and the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the
暖房サイクル運転時に空調ケース1内に取り込まれた低温の空気(例えば冬期の外気)は、蒸発器30を通過した後、エアミックスドア8によって主にフット吹出し側通路6を流れ、凝縮器22によって加熱され温風となる。そして、暖房時にデフ吹出しモードが行われる場合は、この温風は凝縮器22を通過した後、吹出し開口切替えドアによって開放されたデフ吹出し開口13を通ってフロントウィンドウの内面に向けて吹き出される。また、暖房時にフット吹出しモードが行われる場合は、この温風は凝縮器22を通過した後、吹出し開口切替えドアによって開放されたフット吹出し開口11を通って乗員の足元に向けて吹き出される。
Low-temperature air (for example, outside air in winter) taken into the air-conditioning case 1 during the heating cycle operation passes through the evaporator 30 and then flows mainly through the foot
また、暖房サイクル運転時のバイレベルモードが行われる場合は、空調ケース1内に取り込まれた低温の空気はエアミックスドア8によって、フット吹出し側通路6およびフェイス吹出し側通路7のそれぞれを流れる空気に適切な風量比率で分けられることになる。そして、フット吹出し側通路6を流れる低温の空気は、凝縮器22によって加熱された温風になった後、さらにPTCヒータ40によって加熱されて温度上昇し、空気混合部でフェイス吹出し側通路7を流れてきた低温の空気と混ざり合って温度調節され、フット吹出し開口11を通って乗員の足元に向けて吹き出される。他方、フェイス吹出し側通路7を流れる低温の空気は、凝縮器22等の加熱手段を通らないため加熱されることなく、低温のまま空気混合部でフット吹出し側通路6で加熱されてきた温風と混ざり合って温度調節され、フェイス吹出し開口12を通って乗員の上半身に向けて吹き出される。このようにして、乗員の上半身と足元とに適切な温度差(例えば10〜15℃)のある空気が吹き出されるので、乗員に対し頭寒足熱(足元が暖かく、頭部付近が涼しい)の空調を提供することができる。なお、目標とする空気温度が高い場合には、ヒータコア9による加熱を積極的に実施するとよい。
When the bi-level mode during the heating cycle operation is performed, the low-temperature air taken into the air-conditioning case 1 flows through each of the foot
次に、除湿サイクル運転が行われた場合の冷媒の流れを説明する。制御装置50は操作パネル51のエアコンスイッチがON状態のとき、圧縮機21を起動し、そして乗員が設定した温度と各種センサから受信した信号とから運転すべきモードを除湿運転と判定すると、三方弁23の流通方向を膨張弁24側、電磁弁31を開状態、電磁弁26および電磁弁28を閉状態に制御する。さらに制御装置50は、除湿運転時であるので主にデフ吹出しまたはフット吹出しやリアフット吹出しとなるように吹出し開口切替えドアを制御する。
Next, the flow of the refrigerant when the dehumidification cycle operation is performed will be described. When the
除湿サイクル運転では蒸発器30および凝縮器22に冷媒が流れ、空調ケース1内の送風空気はまず蒸発器30で冷却、除湿され、その後に凝縮器22で加熱されて温風となる。この温風は主にデフ吹出し開口13を通ってフロントウィンドウの内面に向かって吹き出され、防曇効果を発揮するとともに車室内を除湿暖房する。
In the dehumidification cycle operation, the refrigerant flows through the evaporator 30 and the
除湿サイクル運転時の冷媒の流れは図1に斜線の太矢印で示した流れであり、圧縮機21から吐出された高温高圧のガス冷媒は凝縮器22に流入し凝縮器22内を通るときに周囲の送風空気に熱を奪われて冷却され凝縮される。そして冷媒は膨張弁24で減圧され、膨張弁24の出口で冷媒の蒸発状態が適度な過熱度をもつような冷媒圧力に減圧され、その後、室外熱交換器25に流入しないで分岐部32,34を通過して蒸発器30に流入する。蒸発器30内部では、送風機5によって空調ケース1内の通風路を流れる送風空気から吸熱して蒸発し、アキュムレータ27で気液分離されてから圧縮機21に吸入される。
The flow of the refrigerant during the dehumidification cycle operation is the flow indicated by the hatched thick arrows in FIG. 1, and the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the
蒸発器30で吸熱されて冷却、除湿された空気は、さらに通風路を進んで凝縮器22によって加熱される。この空気は凝縮器22を通過した後、吹出し開口切替えドアによって開放されたデフ吹出し開口13を通ってフロントウィンドウの内面に向けて吹き出される。
The air that has been absorbed by the evaporator 30 and is cooled and dehumidified further passes through the ventilation path and is heated by the
次に、車両用空調装置の作動について図3および図4にしたがって説明する。図3は、除湿暖房運転と除湿冷房運転におけるヒータコア9の水温の経過と運転サイクルとの関係を示したチャートである。図4は、除湿暖房運転から除湿冷房運転に切り替わる場合の制御の流れを示したフローチャートである。まず、操作パネル51等の操作により制御装置50に空調運転命令が入力されると、空調制御処理が開始され、制御装置50はROM,RAMなどのメモリに記憶された制御プログラムをスタートさせてRAMに記憶されるデータなどを初期化する。
Next, the operation of the vehicle air conditioner will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a chart showing the relationship between the progress of the water temperature of the
そして、制御装置50は、操作パネル51および各種センサから各信号が入力されることにより、設定条件、現在の空調環境条件等の各データを読み込み(ステップ10)、ROMに記憶されたプログラムを用いて車室内に吹き出す空気の目標吹出し温度TAOを演算するとともに、送風機5のブロワレベル(送風空気の風量)を演算する(ステップ20)。
And the
次に制御装置50は、ステップ30に移行して除湿暖房運転を行うか否かを判定する。この除湿暖房運転を行う条件は、湿度センサの検出湿度が除湿運転開始条件を満たしていることおよびTAOが所定温度(例えば5℃)以上であることの両方が満たされたとき、あるいは操作パネル51の除湿運転スイッチがONされたことおよびTAOが所定温度以上であることの両方が満たされたとき、である。このいずれかの条件が満たされれば、ステップ30での判定はYESとなり、ステップ80に移行する。また、TAOが所定温度未満であるときは冷房運転で除湿が可能であるため、除湿暖房運転は実行されない。
Next, the
上記2条件のいずれも満たされない場合は、ステップ30の判定はNOとなり、ステップ40に移行し、制御装置50は、内外気切替えドア10の開度を算出する処理を実行する。この開度は、空調ケース1内に吸入される空気の温度(以下、吸気温度とする)とTAOとの温度差ができるだけ小さくなるように演算される。ステップ40で内外気切替えドア10の開度が算出し終わると、ステップ50に移行し、冷凍サイクルの運転モードを冷房サイクル運転、暖房サイクル運転のいずれの運転モードにするかをTAOと吸気温度の温度差の大きさに応じて決定する。
If neither of the above two conditions is satisfied, the determination in step 30 is NO, the process proceeds to step 40, and the
次に、ステップ60に移行し、TAOと吹出し風量に基づいて、吹出し開口切替えドアの開度を決定し、吹出しモードを「フェイス」、「バイレベル」、「フット」、「フット/デフ」、「デフ」のいずれかに決定する。以上のようにステップ40,50,60で決定された制御データを各機器に出力して制御し(ステップ70)、以降、前述のステップ10に戻って処理を繰り返すことにより空調運転を継続していく。
Next, the process proceeds to step 60, where the opening of the blowing opening switching door is determined based on the TAO and the blowing air volume, and the blowing mode is set to “Face”, “Bi-level”, “Foot”, “Foot / Dif”, Decide to be one of “def”. As described above, the control data determined in
ステップ30で上記2条件のいずれかが満たされていると判定された場合には、ステップ80に移行し、除湿暖房運転を実施すべく冷凍サイクルの運転が前述の除湿サイクル運転となるように各機器を制御する。この除湿暖房運転では、図3のように、エンジンが起動していても冷却水の水温はまだ低温であって送風空気の温度を上昇させるまでには至らず、エアミックスドア8の開度はフット吹出し側通路6が100%に開放されているマックスホット状態であり、PTCヒータ40は停止している。したがって、吹出し温度は上昇傾向にはない。
When it is determined in step 30 that either of the above two conditions is satisfied, the process proceeds to step 80, and each operation is performed so that the operation of the refrigeration cycle becomes the aforementioned dehumidification cycle operation to perform the dehumidification heating operation. Control the equipment. In this dehumidifying and heating operation, as shown in FIG. 3, even if the engine is started, the coolant temperature is still low and the temperature of the blown air is not increased. The
次に、制御装置50は、通路出口温度センサ16によって検出される実際の吹出し温度が所定値より高いか否かを判定する(ステップ90)。この所定値は、制御装置50に記憶されている値であり、例えば、所定値として、目標吹出し温度TAOに対して一定の幅で上下するように算出される温度を採用してもよい。
Next, the
そして、ステップ90で、実際の吹出し温度が所定値よりも高くないと判定された場合には、制御装置50は、現在の除湿暖房運転を維持して継続する処理を行い(ステップ95)、以降、前述のステップ10に戻って処理を繰り返すことにより空調運転を継続する。この場合においても、冷却水の水温はまだ低温であり、吹出し温度が急上昇する傾向にはなく、エアミックスドア8の開度はマックスホット状態であり、PTCヒータ40は停止している。
And when it determines with actual blowing temperature not being higher than predetermined value by step 90, the
その後、エンジンが起動してから時間の経過とともに冷却水の温度が上昇してくると、排熱利用加熱手段であるヒータコア9からの発熱量が大きくなり周囲の空気への放熱量が大きくなる。するとヒータコア9を通過するときに送風空気が加熱され、さらに凝縮器22での加熱が加わり、下流の空気混合部に吹き出される空気の温度が急増するようになる。このような状況になると、吹出し温度が過剰に上がりすぎた状態となり(図3の破線で示す吹出し温度)、乗員に対して不快感を与える吹出し風が車室内に提供されるようになる。これを抑制するために、圧縮機21の回転数を下げて高圧側の圧力を低下させると吹出し温度が低くなるが、逆に蒸発器30の吸熱量が低下し、蒸発器後の空気温度が上昇し、必要な除湿量を確保できず、窓曇りの発生や乗員への不快感を引き起こすことになる。
Thereafter, when the temperature of the cooling water rises as time passes after the engine is started, the amount of heat generated from the
制御装置50は、このような事態が起こる前に、ステップ90で実際の吹出し温度が所定値よりも高いと判定すると、ステップ100に移行し、前述の冷房サイクル運転を開始するとともに、ステップ20で算出した目標吹出し温度TAOを満たすために、圧縮機21の容量制御、エアミックスドア8の開度制御、およびその他の各機器の制御に加え、PTCヒータ40に通電することにより車室内への送風空気を加熱する(図3の右側に示す冷房除湿運転)。以降は、前述のステップ10に戻って処理を繰り返すことにより空調運転を継続する。
If it is determined in step 90 that the actual blowing temperature is higher than the predetermined value before such a situation occurs, the
ステップ100で実施する冷房除湿運転は、除湿は冷房サイクル運転で行い、送風空気の加熱はヒータコア9とPTCヒータ40とで行う運転である。制御装置50は、除湿暖房運転からこの冷房除湿運転に切替えることにより、冷凍サイクルによる除湿能力を維持し、凝縮器22の放熱による加熱量が減少した分はヒータコア9およびPTCヒータ40の放熱量で補うことができる。さらに目標吹出し温度TAOを達成できるようにエアミックスドア8の開度を適切に制御することにより、乗員に対して所望の空調空気を提供することができる。
The cooling and dehumidifying operation performed in
また、冷房除湿運転に切替えた後は、図3に示すように、エンジンからの発熱量が増加していくので冷却水の温度は上昇し、ヒータコア9の加熱量も上昇していく。このため、制御装置50は、一旦、最大能力で運転したPTCヒータ40の通電量を減少させていくとともに、エアミックスドア8の開度もフェイス吹出し側通路7の方を大きく開放するようにクール側に開度調節していく。この制御により、時間の経過とともに冷却水温度が上昇しても、必要除湿性能を維持しながら吹出し温度を目標値に調節する空調を提供できる。
Further, after switching to the cooling and dehumidifying operation, as shown in FIG. 3, the amount of heat generated from the engine increases, so the temperature of the cooling water rises and the heating amount of the
次に、上記ステップ90での判定についての他の形態を図5にしたがって説明する。図5は、前述の図4に示す制御フローの他の形態を示したフローチャートである。この制御フローは、図4の制御フローに対して、ステップ85の処理が加わるとともにステップ90Aの判定が異なっており、その他のステップについては同様であり、同様の作用効果を奏するものである。 Next, another embodiment of the determination in step 90 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart showing another form of the control flow shown in FIG. This control flow is different from the control flow of FIG. 4 in that the process of step 85 is added and the determination of step 90A is different. The other steps are the same and have the same effects.
以下、異なる点のみについて説明する。制御装置50は、ステップ80の処理の後にステップ85に移行し、吐出圧センサ17によって検出される冷凍サイクルの高圧側の冷媒圧力(吐出圧力Pd)を読み込み、さらに水温センサ15によって検出されるヒータコア9の冷却水の水温Twを読み込み、これらを用いて吹出し温度を算出する(ステップ90)。次に、算出した吹出し温度が所定値より高いか否かを判定する(ステップ90A)。この所定値は、上記ステップ90の判定に用いる所定値と同様の値である。
Only different points will be described below. The
そして、制御装置50は、ステップ90Aで、吹出し温度の算出値が所定値よりも高くないと判定した場合には、前述のステップ95の処理を実行し、以降、前述のステップ10に戻って処理を繰り返すことにより空調運転を継続する。一方、ステップ90Aで吹出し温度の算出値が所定値よりも高いと判定すると、前述のとおり、ステップ100の処理を実行し、必要除湿性能を維持しつつ目標の吹出し温度を確保する空調運転を行う。
If it is determined in step 90A that the calculated value of the blow-out temperature is not higher than the predetermined value, the
本実施形態に係る車両用空調装置の効果について以下に述べる。本実施形態の車両用空調装置の制御装置50は、ヒートポンプ式冷凍サイクル20の運転、エアミックスドア8の開度、およびPTCヒータ40の通電を制御して、空調ケース1内の送風空気が車室内に吹き出される前の吹出し温度を制御する制御装置50を備えている。この制御装置50は、除湿暖房サイクル運転中に、ヒータコア9が送風空気に与える排熱負荷量に応じて、除湿暖房サイクル運転から冷房サイクル運転に切り替え、さらにPTCヒータ40に通電する。
The effect of the vehicle air conditioner according to this embodiment will be described below. The
この制御によれば、排熱利用加熱手段の一例であるヒータコア9の加熱量が大きくなって暖房能力が過剰となった場合でも、吹出し温度が上がりすぎる前に、冷房サイクル運転、ヒータコア9による暖房およびPTCヒータ40による暖房を組み合わせた除湿、暖房運転を行うので、目標吹出し温度と除湿性能の両方を満たせる空調を実施することができる。換言すれば、暖房能力が高くなりすぎる場合に敢えて冷房サイクル運転での除湿に切り替え、冷凍サイクル運転において減少した暖房も能力を本体COPの低いPTCヒータ40を用いて補い、乗員の快適性を確保することができる。
According to this control, even when the heating amount of the
また、制御装置50は、除湿暖房サイクル運転中に、ステップ90において実際に測定した吹出し温度が所定値より高いと判定すると、除湿暖房サイクル運転から冷房サイクル運転に切り替え、さらにPTCヒータ40に通電する。
If the
この制御によれば、暖房能力が過剰状態になることを実際の吹出し温度を用いて検出するため、吹出し温度が高くなりすぎる傾向を直接的に検出でき、吹出し温度の制御性をより安定したものにできる。 According to this control, since it is detected using the actual blowing temperature that the heating capacity is in an excessive state, the tendency that the blowing temperature becomes too high can be directly detected, and the controllability of the blowing temperature is more stable. Can be.
また、制御装置50は、ステップ85において検出された吐出圧力Pdと検出された水温Twとから吹出し温度を算出し、除湿暖房サイクル運転中に、ステップ90Aで算出した吹出し温度が所定値よりも高いと判定すると、除湿暖房サイクル運転から冷房サイクル運転に切り替え、さらにPTCヒータ40に通電する。
Further, the
この制御によれば、吐出圧力Pdと排熱負荷量に基づく凝縮器での放熱量と排熱利用加熱手段による加熱量とから吹出し温度を算出して予測し、暖房能力が過剰状態になることを事前に検出するので、吹出し温度が高くなりすぎる傾向をより正確に予測することができる。 According to this control, the blowing temperature is calculated and predicted from the amount of heat released from the condenser based on the discharge pressure Pd and the amount of exhaust heat load and the amount of heat generated by the exhaust heat utilization heating means, and the heating capacity becomes excessive. Is detected in advance, so that the tendency that the blowing temperature becomes too high can be predicted more accurately.
また、排熱利用加熱手段としてヒータコア9を採用することにより、除湿暖房運転中に、エンジンが起動し、エンジン冷却水の影響でヒータコアからの発熱量が大きくなった場合に、現在の運転では吹出し温度と除湿性能のバランスが取れないことを直接的に検出することができ、乗員に不快感を与えることを事前に察知することができる。
In addition, by adopting the
また、減圧装置として固定式の膨張弁を採用することにより、冷媒圧力を広い範囲で調整できないコスト的に安価な冷凍サイクルでも、ヒータコア9等の冷凍サイクル以外からの排熱負荷によって暖房能力が大きくなりすぎた場合にその状況を事前に察知して乗員の快適性を確保する空調を実施できる。
In addition, by adopting a fixed expansion valve as the decompression device, even in a low-cost refrigeration cycle in which the refrigerant pressure cannot be adjusted in a wide range, the heating capacity is increased due to the exhaust heat load other than the refrigeration cycle such as the
(その他の実施形態)
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
(Other embodiments)
The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
例えば、上記実施形態において電気式補助加熱手段としてPTCヒータ40を採用しているが、これに限定するものではない。電気式補助加熱手段は、通電されることにより、発熱体等から発熱して周囲の空気や物体を加熱できれば他の装置でもよい。
For example, although the
また、上記実施形態では、PTCヒータ40を凝縮器22よりも送風空気の下流側に配置しているが、凝縮器22よりも送風空気の上流側に配置するようにしても、暖房サイクル運転との遷移域にあたる冷房サイクル運転時において送風空気を加熱する効果を奏することに変わりはない。
Moreover, in the said embodiment, although the
また、上記実施形態の空調ケース1には、他方側にフット吹出し開口11、フェイス吹出し開口12およびデフ吹出し開口13が形成されているが、この他、リアフット吹出し開口等が形成されてもよい。リアフット吹出し開口は車室内の後席乗員の足元に吹き出される空調空気が通過する。空調ケース1に形成されたこれらの各開口は、それぞれ吹出しダクトを介して車室内空間に接続されており、また吹き出しモードに対応して吹出し開口切換ドア(図示せず)によって開閉されるようになっている。
In the air conditioning case 1 of the above embodiment, the
1…空調ケース
3…外気吸入口(空気取入口)
4…内気吸入口(空気取入口)
6…フット吹出し側通路(通風路)
7…フェイス吹出し側通路(通風路)
8…エアミックスドア(風量比率調整手段)
9…ヒータコア(排熱利用加熱手段)
11…フット吹出し開口(吹出し開口)
12…フェイス吹出し開口(吹出し開口)
13…デフ吹出し開口(吹出し開口)
15…水温センサ(排熱負荷検出手段)
16…通路出口温度センサ(温度検出手段)
20…ヒートポンプ式冷凍サイクル
21…圧縮機
22…凝縮器(加熱用熱交換器)
24…膨張弁(減圧装置)
25…室外熱交換器
30…蒸発器(冷却用熱交換器)
40…PTCヒータ(電気式補助加熱手段)
50…制御装置
1 ... Air-
4 ... Inside air intake (air intake)
6 ... Foot outlet side passage (ventilation path)
7… Face outlet side passage (ventilation path)
8 ... Air mix door (air volume ratio adjusting means)
9. Heater core (heating means using exhaust heat)
11 ... Foot outlet opening (outlet opening)
12 ... Face outlet opening (outlet opening)
13 ... Differential outlet opening (outlet opening)
15 ... Water temperature sensor (exhaust heat load detection means)
16 ... Passage outlet temperature sensor (temperature detection means)
20 ... Heat
24 ... Expansion valve (pressure reducing device)
25 ... Outdoor heat exchanger 30 ... Evaporator (cooling heat exchanger)
40 ... PTC heater (electrical auxiliary heating means)
50 ... Control device
Claims (5)
一方側に空気取入口(3,4)が形成され、他方側に、前記送風空気が前記車室内に向けて通過する吹出し開口(11,12,13)が形成され、前記空気取入口(3,4)と前記吹出し開口(11,12)との間に前記送風空気が通過する通風路(6,7)を有する空調ケース(1)と、
前記空気取入口(3,4)から取り入れた前記送風空気を、前記加熱用熱交換器(22)を通過する空気と前記加熱用熱交換器(22)を通らない空気とに分けてその風量比率を調整する風量比率調整手段(8)と、
前記空調ケース(1)の内部に設けられ、エンジンまたは電池から発生する熱を利用して前記送風空気を加熱する排熱利用加熱手段(9)と、
前記空調ケース(1)の内部に設けられ、通電されることにより発熱して前記送風空気を加熱する電気式補助加熱手段(40)と、
前記ヒートポンプ式冷凍サイクル(20)の運転、前記風量比率調整手段(8)の作動、および前記電気式補助加熱手段(40)の通電を制御して、前記送風空気が前記車室内に吹き出される前の吹出し温度を制御する制御装置(50)と、
を備え、
前記制御装置(50)は、前記除湿暖房サイクル運転中に、前記排熱利用加熱手段(9)が前記送風空気に与える排熱負荷量に応じて、前記除湿暖房サイクル運転から前記冷房サイクル運転に切り替え、さらに前記電気式補助加熱手段(40)に通電することを特徴とする車両用空調装置。 A compressor (21) that sucks and discharges refrigerant, and heats the air blown into the vehicle compartment during dehumidification heating cycle operation and heating cycle operation in which dehumidification is performed by the refrigerant discharged from the compressor (21) flowing in A heat exchanger for heating (22), a pressure reducing device for reducing the refrigerant cooled by the heating heat exchanger (22) during the dehumidifying heating cycle operation and the heating cycle operation to a pressure determined by the refrigerant pressure before flowing in ( 24) an outdoor heat exchanger (25) that evaporates and absorbs heat by the refrigerant decompressed by the decompression device (24) during the heating cycle operation, and dissipates heat during the cooling cycle operation, and during the dehumidifying heating cycle operation and the cooling A heat pump refrigeration cycle having a cooling heat exchanger (30) for cooling the blown air into the passenger compartment by the endothermic action of the refrigerant flowing inside during cycle operation And (20),
Air intakes (3, 4) are formed on one side, and blow-off openings (11, 12, 13) through which the blown air passes toward the vehicle interior are formed on the other side, and the air intake (3 , 4) and an air-conditioning case (1) having a ventilation path (6, 7) through which the blown air passes between the blow-off openings (11, 12),
The blown air taken in from the air intake port (3, 4) is divided into air that passes through the heating heat exchanger (22) and air that does not pass through the heating heat exchanger (22), and its air volume. An air volume ratio adjusting means (8) for adjusting the ratio;
Exhaust heat utilization heating means (9) provided inside the air conditioning case (1) and heating the blown air using heat generated from an engine or a battery;
An electric auxiliary heating means (40) provided in the air conditioning case (1) and generating heat when energized to heat the blown air;
The blown air is blown into the vehicle interior by controlling the operation of the heat pump refrigeration cycle (20), the operation of the air volume ratio adjusting means (8), and the energization of the electric auxiliary heating means (40). A control device (50) for controlling the previous outlet temperature;
With
The control device (50) changes from the dehumidifying heating cycle operation to the cooling cycle operation according to the exhaust heat load applied to the blown air by the exhaust heat utilization heating means (9) during the dehumidifying heating cycle operation. The vehicle air conditioner is characterized in that the electric auxiliary heating means (40) is switched and further energized.
前記制御装置(50)は、前記除湿暖房サイクル運転中に、前記温度検出手段(16)によって検出された吹出し温度が所定値よりも高いと判定すると、前記除湿暖房サイクル運転から前記冷房サイクル運転に切り替え、さらに前記電気式補助加熱手段(40)に通電することを特徴とする請求項1に記載の車両用空調装置。 Temperature detecting means (16) for detecting the blowing temperature,
When the control device (50) determines that the blowing temperature detected by the temperature detecting means (16) is higher than a predetermined value during the dehumidifying and heating cycle operation, the control device (50) changes from the dehumidifying and heating cycle operation to the cooling cycle operation. The vehicle air conditioner according to claim 1, characterized in that the electric auxiliary heating means (40) is switched and further energized.
前記制御装置(50)は、検出された吐出圧力(Pd)と検出された排熱負荷量とから前記吹出し温度を算出し、
前記除湿暖房サイクル運転中に、前記算出した吹出し温度が所定値よりも高いと判定すると、前記除湿暖房サイクル運転から前記冷房サイクル運転に切り替え、さらに前記電気式補助加熱手段(40)に通電することを特徴とする請求項1に記載の車両用空調装置。 A discharge pressure detecting means (17) for detecting the pressure of the refrigerant discharged by the compressor (21), and an exhaust heat load detecting means (15) for detecting the amount of the exhaust heat load,
The control device (50) calculates the blowing temperature from the detected discharge pressure (Pd) and the detected amount of exhaust heat load,
If it is determined that the calculated blowing temperature is higher than a predetermined value during the dehumidifying and heating cycle operation, the dehumidifying and heating cycle operation is switched to the cooling cycle operation, and the electric auxiliary heating means (40) is energized. The vehicle air conditioner according to claim 1.
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