JP2015163503A - 車両用空調装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】熱媒体を吸入して吐出することによって熱媒体を循環させるポンプ11と、ポンプ11によって循環されている熱媒体と車室内への送風空気とを顕熱交換させて送風空気を冷却除湿するクーラコア16と、熱媒体と外気とを顕熱交換させる熱媒体外気熱交換器13と、冷凍サイクル31の冷媒を吸入して吐出する圧縮機32と、冷凍サイクル31の低圧側冷媒と熱媒体とを熱交換させて熱媒体を冷却する熱媒体冷却用熱交換器14と、クーラコア16と熱媒体冷却用熱交換器14との間で熱媒体が循環する第1除湿モードと、クーラコア16と熱媒体外気熱交換器13との間で熱媒体が循環する第2除湿モードとを切り替える第1切替弁21および第2切替弁22とを備える。
【選択図】図1
Description
熱媒体を吸入して吐出することによって熱媒体を循環させるポンプ(11)と、
ポンプ(11)によって循環されている熱媒体と車室内への送風空気とを顕熱交換させて送風空気を冷却除湿する空気冷却用熱交換器(16)と、
熱媒体と外気とを顕熱交換させる熱媒体外気熱交換器(13)と、
冷凍サイクル(31)の冷媒を吸入して吐出する圧縮機(32)と、
冷凍サイクル(31)の低圧側冷媒と熱媒体とを熱交換させて熱媒体を冷却する熱媒体冷却用熱交換器(14)と、
空気冷却用熱交換器(16)と熱媒体冷却用熱交換器(14)との間で熱媒体が循環する第1除湿モードと、空気冷却用熱交換器(16)と熱媒体外気熱交換器(13)との間で熱媒体が循環する第2除湿モードとを切り替える除湿モード切替手段(21、22)とを備えることを特徴とする。
熱媒体を吸入して吐出するポンプ(11)と、
熱媒体と外気とを顕熱交換させる熱媒体外気熱交換器(13)と、
熱媒体と車室内への送風空気とを顕熱交換させる空気冷却用熱交換器(16)と、
外気の温度に関連する温度が、空気冷却用熱交換器(16)に流入する送風空気の露点温度に関連する温度未満であると推定または判断される場合、空気冷却用熱交換器(16)と熱媒体外気熱交換器(13)との間で熱媒体を循環させる手段(11、21、22、70)とを備えることを特徴とする。
図1に示す車両用熱管理システム10は、車両が備える各種機器や車室内を適切な温度に調節するために用いられる。本実施形態では、車両用熱管理システム10を、エンジン(内燃機関)および走行用電動モータ(モータージェネレータ)から車両走行用駆動力を得るハイブリッド自動車に適用している。
数式F1において、αは、外気の温度、日射量、および車速等から算出した安全率である。
この数式において、Tsetは車室内温度設定スイッチ89dによって設定された車室内の目標温度であり、Trは内気温度センサ71によって検出された内気温度であり、Tamは外気温度センサ73によって検出された外気温度であり、Tsは日射センサ74によって検出された日射量である。Kset、Kr、Kam、Ksは制御ゲインであり、Cは補正用の定数である。
本実施形態では、図7に示すように、上記第1実施形態の図6のフローチャートにおけるステップS181、S184をステップS181’、S184’に変更している。
上記第1実施形態では、ラジエータ13が低温側冷却水回路に接続される状態と、高温側冷却水回路に接続される状態とを切り替え可能になっているが、本実施形態では、図8に示すように、ラジエータ13が常時、低温側冷却水回路に接続されるようになっている。
上記実施形態では、制御装置70は、図3のフローチャートに示す制御処理を実行することによって、圧縮機オンモード(第1除湿モード)または圧縮機オフモード(第2除湿モード)を選択するが、本実施形態では、制御装置70は、図9のフローチャートに示す制御処理を実行することによって、圧縮機オンモード(第1除湿モード)または圧縮機オフモード(第2除湿モード)を選択する。
本実施形態では、制御装置70は、圧縮機オフモード(第2除湿モード)時に図12のフローチャートに示す制御処理を実行する。
本実施形態では、図14に示すように、室内空調ユニット50は、内気と外気とを別々に車室内に吹き出す内外気2層ユニットを構成している。具体的には、ケース51内の空気通路が外気通路51cと内気通路51dとに仕切られている。
上記第6実施形態では、ラジエータ13は、冷却水流れにおいてチラー14と並列に配置されているが、本実施形態では、図15に示すように、ラジエータ13は、冷却水流れにおいてチラー14と直列に配置されている。
上記第6実施形態では、ラジエータ13は、冷却水流れにおいてチラー14と並列に配置されており、上記第7実施形態では、ラジエータ13は、冷却水流れにおいてチラー14と直列に配置されているが、本実施形態では、図16に示すように、ラジエータ13は、冷却水流れにおいてチラー14と直列または並列に切り替えられるようになっている。
本実施形態では、図17に示すように、冷却水回路に被冷却機器28A、28Bが配置されている。被冷却機器28A、28Bは、インバータや電池温調用熱交換器、水冷式インタークーラー、水冷式ターボチャージャーのような、作動に伴って発熱する機器である。
上記実施形態を適宜組み合わせ可能である。上記実施形態を例えば以下のように種々変形可能である。
13 ラジエータ(熱媒体外気熱交換器)
14 冷却水冷却器(熱媒体冷却用熱交換器)
16 クーラコア(空気冷却用熱交換器)
21 第1切替弁(切替手段)
22 第2切替弁(切替手段)
31 冷凍サイクル
32 圧縮機
70b 切替制御部(切替制御手段)
88 複合センサ(検出手段)
Claims (34)
- 熱媒体を吸入して吐出することによって前記熱媒体を循環させるポンプ(11)と、
前記ポンプ(11)によって循環されている前記熱媒体と車室内への送風空気とを顕熱交換させて前記送風空気を冷却除湿する空気冷却用熱交換器(16)と、
前記熱媒体と外気とを顕熱交換させる熱媒体外気熱交換器(13)と、
冷凍サイクル(31)の冷媒を吸入して吐出する圧縮機(32)と、
前記冷凍サイクル(31)の低圧側冷媒と前記熱媒体とを熱交換させて前記熱媒体を冷却する熱媒体冷却用熱交換器(14)と、
前記空気冷却用熱交換器(16)と前記熱媒体冷却用熱交換器(14)との間で前記熱媒体が循環する第1除湿モードと、前記空気冷却用熱交換器(16)と前記熱媒体外気熱交換器(13)との間で前記熱媒体が循環する第2除湿モードとを切り替える除湿モード切替手段(21、22)とを備えることを特徴とする車両用空調装置。 - 内気の温度、内気の湿度、外気の温度、前記熱媒体の温度、および窓ガラスの温度のうち少なくとも1つを検出する検出手段(71、72、73、75、77、78、88)と、
前記検出手段(71、72、73、75、77、78、88)の検出結果に基づいて前記除湿モード切替手段(21、22)の作動を制御する切替制御手段(70b)とを備えることを特徴とする請求項1に記載の車両用空調装置。 - 前記切替制御手段(70b)は、外気の温度に関連する温度が、前記空気冷却用熱交換器(16)に流入する前記送風空気の露点温度に関連する温度未満である場合、前記第2除湿モードに切り替わるように前記除湿モード切替手段(21、22)の作動を制御することを特徴とする請求項2に記載の車両用空調装置。
- 熱媒体を吸入して吐出するポンプ(11)と、
前記熱媒体と外気とを顕熱交換させる熱媒体外気熱交換器(13)と、
前記熱媒体と車室内への送風空気とを顕熱交換させる空気冷却用熱交換器(16)と、
外気の温度に関連する温度が、前記空気冷却用熱交換器(16)に流入する前記送風空気の露点温度に関連する温度未満であると推定または判断される場合、前記空気冷却用熱交換器(16)と前記熱媒体外気熱交換器(13)との間で前記熱媒体を循環させる手段(11、21、22、70)とを備えることを特徴とする車両用空調装置。 - 前記熱媒体外気熱交換器(13)を流れる前記熱媒体の流量、前記熱媒体外気熱交換器(13)を流れる外気の流量、および前記空気冷却用熱交換器(16)を流れる前記熱媒体の流量のうち少なくとも1つの流量を調節する流量調節手段(11、21、22、30)を備えることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の車両用空調装置。
- 前記熱媒体外気熱交換器(13)を流れる前記熱媒体の流量、前記熱媒体外気熱交換器(13)を流れる外気の流量、および前記空気冷却用熱交換器(16)を流れる前記熱媒体の流量のうち少なくとも1つの流量を調節する流量調節手段(11、21、22、30)と、
前記第2除湿モードである場合、前記空気冷却用熱交換器(16)から吹き出される前記送風空気の温度(TC)に関連する温度が目標温度(TCO)に近づくように、前記流量調節手段(11、21、22、30)の作動を制御する流量制御手段(70a、70b、70c)とを備えることを特徴とする請求項2または3に記載の車両用空調装置。 - 前記第2除湿モードである場合、前記流量制御手段(70a、70b、70c)は、外気の温度が上昇するほど前記少なくとも1つの流量が増加するように前記流量調節手段(11、21、22、30)の作動を制御することを特徴とする請求項6に記載の車両用空調装置。
- 前記切替制御手段(70b)は、前記第2除湿モードにおいて、前記流量制御手段(70a、70b、70c)が前記少なくとも1つの流量を所定流量以上に増加させた後に、前記第1除湿モードに切り替えるように前記除湿モード切替手段(21、22)の作動を制御することを特徴とする請求項7に記載の車両用空調装置。
- 前記切替制御手段(70b)は、前記第2除湿モードにおいて、前記流量制御手段(70a、70b、70c)が前記少なくとも1つの流量を所定流量以上に増加させても前記空気冷却用熱交換器(16)から吹き出される前記送風空気の温度(TC)に関連する温度が前記目標温度(TCO)を上回る場合、前記第1除湿モードに切り替わるように前記除湿モード切替手段(21、22)の作動を制御することを特徴とする請求項7または8に記載の車両用空調装置。
- 窓ガラスの曇り危険度の指標である窓曇り指標(RHW)を、内気の温度、内気の湿度および前記窓ガラスの温度に基づいて算出する窓曇り指標算出手段(70i)を備え、
前記第2除湿モードである場合、前記流量制御手段(70a、70b、70c)は、前記窓曇り指標算出手段(70i)が算出した前記窓曇り指標(RHW)に基づいて前記流量調節手段(11、21、22、30)の作動を制御することを特徴とする請求項6ないし9のいずれか1つに記載の車両用空調装置。 - 前記窓ガラスでの露点温度を、内気の温度、内気の湿度および窓ガラスの温度に基づいて算出する露点温度算出手段(70)を備え、
前記第2除湿モードである場合、前記流量制御手段(70a、70b、70c)は、前記窓ガラスの温度から前記露点温度を減じた差が小さくなるほど前記少なくとも1つの流量が増加するように前記流量調節手段(11、21、22、30)の作動を制御することを特徴とする請求項6ないし9のいずれか1つに記載の車両用空調装置。 - 窓ガラスの曇り危険度の指標である窓曇り指標(RHW)を、内気の温度、内気の湿度および前記窓ガラスの温度に基づいて算出する窓曇り指標算出手段(70i)を備え、
前記切替制御手段(70b)は、窓曇り指標算出手段(70i)が算出した前記窓曇り指標(RHW)に基づいて前記除湿モード切替手段(21、22)の作動を制御することを特徴とする請求項1ないし3、6ないし11のいずれか1つに記載の車両用空調装置。 - 前記窓ガラスでの露点温度を、内気の温度、内気の湿度および窓ガラスの温度に基づいて算出する露点温度算出手段(70)を備え、
前記第2除湿モードである場合、前記切替制御手段(70b)は、前記窓ガラスの温度から前記露点温度を減じた差に基づいて前記除湿モード切替手段(21、22)の作動を制御することを特徴とする請求項1ないし3、6ないし11のいずれか1つに記載の車両用空調装置。 - 前記空気冷却用熱交換器(16)に内気が導入される内気導入モードと、前記空気冷却用熱交換器(16)に外気が導入される外気導入モードとを切り替える内外気切替手段(53)と、
前記ポンプ(11)の故障を検知するポンプ故障検知手段(70j)と、
前記ポンプ故障検知手段(70j)が前記ポンプ(11)の故障を検知した場合、前記外気導入モードに切り替わるように前記内外気切替手段(53)の作動を制御する内外気切替制御手段(70f)とを備えることを特徴とする請求項1ないし13のいずれか1つに記載の車両用空調装置。 - 作動に伴って発熱する発熱機器と前記熱媒体との間で熱授受が行われる熱授受部(18、19)と、
前記熱媒体を吸入して吐出する第2ポンプ(12)と、
前記第2ポンプ(12)から吐出された前記熱媒体と前記送風空気とを顕熱交換させて前記送風空気を加熱する空気加熱用熱交換器(17)と、
前記圧縮機(32)の故障を検知する圧縮機故障検知手段(70k)と、
前記ポンプ(11)から吐出された前記熱媒体が前記熱媒体外気熱交換器(13)と前記熱授受部(18、19)との間で循環する第1循環状態と、前記第2ポンプ(12)から吐出された前記熱媒体が前記空気加熱用熱交換器(17)と前記熱授受部(18、19)との間で循環する第2循環状態とを切り替える循環切替手段(21、22)と、
前記第1除湿モードであり且つ前記圧縮機故障検知手段(70k)が前記圧縮機(32)の故障を検知した場合、前記第2循環状態に切り替わるように前記循環切替手段(21、22)の作動を制御する循環切替制御手段(70b)とを備えることを特徴とする請求項1ないし14のいずれか1つに記載の車両用空調装置。 - 前記送風空気における内気と外気との割合を調整する内外気割合調整手段(53)を備え、
前記内外気割合調整手段(53)および前記除湿モード切替手段(21、22)は、前記送風空気における前記外気の割合が所定割合以上になり且つ前記空気冷却用熱交換器(16)に前記熱媒体が循環しない除湿停止モードに切り替え可能になっていることを特徴とする請求項1に記載の車両用空調装置。 - 前記外気の温度が所定温度未満である場合、前記除湿停止モードに切り替わるように前記除湿モード切替手段(21、22)の作動を制御する切替制御手段(70b)を備えることを特徴とする請求項16に記載の車両用空調装置。
- 前記外気の温度が所定温度未満である場合、前記第2除湿モードに切り替わるように前記除湿モード切替手段(21、22)の作動を制御する切替制御手段(70b)を備えることを特徴とする請求項1または16に記載の車両用空調装置。
- 前記冷凍サイクル(31)の圧力が所定値未満であると推定、判断または検知される場合であって、前記送風空気を冷却除湿する場合、前記第2除湿モードで前記送風空気を冷却除湿するように前記除湿モード切替手段(21、22)の作動を制御する切替制御手段(70b)を備えることを特徴とする請求項1または16に記載の車両用空調装置。
- 前記送風空気における内気と外気との割合を調整する内外気割合調整手段(53)と、
前記送風空気における前記内気の割合が所定割合以上である場合、前記第2除湿モードに切り替わるように前記除湿モード切替手段(21、22)の作動を制御する切替制御手段(70b)とを備えることを特徴とする請求項1または16に記載の車両用空調装置。 - 前記送風空気における内気と外気との割合を調整する内外気割合調整手段(53)と、
乗員によって操作されると、前記送風空気における前記内気の割合を所定割合以上にするための指令を出力する操作手段(89c)と、
前記操作手段(89c)が前記乗員によって操作された場合であって、前記外気の温度が所定温度未満である場合、前記第2除湿モードに切り替わるように前記除湿モード切替手段(21、22)の作動を制御する切替制御手段(70b)とを備えることを特徴とする請求項1または16に記載の車両用空調装置。 - 乗員によって操作されると、前記第1除湿モードから前記第2除湿モードに切り替えるための指令を出力する操作手段(89)を備えることを特徴とする請求項1または16に記載の車両用空調装置。
- 前記除湿停止モード時において、前記空気冷却用熱交換器(16)に吸い込まれる前記送風空気の温度が、前記外気の温度に関連する温度よりも所定温度以上高くなった場合、前記第2除湿モードに切り替わるように前記除湿モード切替手段(21、22)の作動を制御する切替制御手段(70b)を備えることを特徴とする請求項16に記載の車両用空調装置。
- 前記熱媒体冷却用熱交換器(14)における冷媒の温度に関連する温度が前記空気冷却用熱交換器(16)を流れる前記熱媒体の温度に関連する温度よりも高い場合、前記熱媒体冷却用熱交換器(14)をバイパスして前記熱媒体が流れるように前記除湿モード切替手段(21、22)の作動を制御する切替制御手段(70b)を備えることを特徴とする請求項1または16に記載の車両用空調装置。
- 前記送風空気における内気と外気との割合を調整する内外気割合調整手段(53)と、
前記第2除湿モード時において、車速が所定速度よりも高くなった場合、前記送風空気における前記外気の割合が大きくなるように前記内外気割合調整手段(53)の作動を制御する制御手段(70f)とを備えることを特徴とする請求項1または16に記載の車両用空調装置。 - 前記送風空気における内気と外気との割合を調整する内外気割合調整手段(53)と、
前記第2除湿モード時において、前記空気冷却用熱交換器(16)における前記熱媒体の流量が少なくなるほど、または前記熱媒体外気熱交換器(13)における前記熱媒体の流量が少なくなるほど、前記送風空気における前記外気の割合が大きくなるように前記内外気割合調整手段(53)の作動を制御する制御手段(70f)とを備えることを特徴とする請求項1または16に記載の車両用空調装置。 - 前記送風空気における内気と外気との割合を調整する内外気割合調整手段(53)と、
前記第2除湿モード時において、前記外気の温度の低下に応じて、前記送風空気における前記外気の割合が大きくなるように前記内外気割合調整手段(53)の作動を制御する制御手段(70f)とを備えることを特徴とする請求項1または16に記載の車両用空調装置。 - 前記熱媒体に熱を排出することによって冷却される被冷却機器(28A、28B)と、
前記第2除湿モード時において、前記被冷却機器(28A、28B)から前記熱媒体に排出される熱量が所定熱量を超えた場合、前記熱媒体の温度が所定温度を超えた場合、または前記熱媒体の温度上昇速度が所定値を超えた場合、前記第1除湿モードに切り替わるように前記除湿モード切替手段(21、22)の作動を制御する切替制御手段(70b)とを備えることを特徴とする請求項1または16に記載の車両用空調装置。 - 前記除湿モード切替手段(21、22)は、前記空気冷却用熱交換器(16)と前記熱媒体冷却用熱交換器(14)と前記熱媒体外気熱交換器(13)との間で前記熱媒体が循環する第3除湿モードに切り替え可能になっていることを特徴とする請求項1ないし28のいずれか1つに記載の車両用空調装置。
- 前記外気の温度が低下するにつれて前記第1除湿モード、前記第3除湿モード、前記第2除湿モードの順番に切り替わるように前記除湿モード切替手段(21、22)の作動を制御する切替制御手段(70b)を備えることを特徴とする請求項29に記載の車両用空調装置。
- 前記第3除湿モード時において、前記空気冷却用熱交換器(16)で熱交換された前記熱媒体の温度が前記外気の温度よりも所定温度以上高くなるように前記熱媒体冷却用熱交換器(14)を流れる前記冷媒の流量、または前記空気冷却用熱交換器(16)を流れる前記熱媒体もしくは前記送風空気の流量を制御する流量制御手段(70a、70c、70d)を備えることを特徴とする請求項29または30に記載の車両用空調装置。
- 外気が車両窓ガラス内面へ向かって流れる外気通路(51c)、および内気が乗員の足元へ向かって流れる内気通路(51d)を形成するケース(51)を備え、
前記空気冷却用熱交換器(16)は、前記外気通路(51c)の前記外気および前記内気通路(51d)の前記内気の両方が通過するように前記ケース(51)の内部に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の車両用空調装置。 - 前記空気冷却用熱交換器(16)のうち熱媒体流れ上流側に位置する部位は前記外気通路(51c)に配置されていることを特徴とする請求項32に記載の車両用空調装置。
- 前記冷凍サイクル(31)から前記冷媒が洩れていると判断または検知した場合、または前記冷凍サイクル(31)における前記冷媒の量が所定量未満であると判断または検知した場合、前記第1除湿モードから前記第2除湿モードに切り替わるように前記除湿モード切替手段(21、22)の作動を制御する制御手段(70)を備えることを特徴とする請求項1ないし33のいずれか1つに記載の車両用空調装置。
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