JP2019018708A - 車両用空気調和装置 - Google Patents
車両用空気調和装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019018708A JP2019018708A JP2017138978A JP2017138978A JP2019018708A JP 2019018708 A JP2019018708 A JP 2019018708A JP 2017138978 A JP2017138978 A JP 2017138978A JP 2017138978 A JP2017138978 A JP 2017138978A JP 2019018708 A JP2019018708 A JP 2019018708A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- air
- heat exchanger
- refrigerant
- outdoor heat
- air conditioning
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/22—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F11/00—Control or safety arrangements
- F24F11/30—Control or safety arrangements for purposes related to the operation of the system, e.g. for safety or monitoring
- F24F11/41—Defrosting; Preventing freezing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B47/00—Arrangements for preventing or removing deposits or corrosion, not provided for in another subclass
- F25B47/02—Defrosting cycles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
Abstract
【課題】車室内の快適性の低下と、室外熱交換器の着霜に伴う運転効率の低下を、比較的簡単な制御で抑制することができる車両用空気調和装置を提供する。
【解決手段】圧縮機2と、放熱器4と、室外熱交換器7と、制御装置を備え、この制御装置により、少なくとも圧縮機2から吐出された冷媒を放熱器4にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、室外熱交換器7にて吸熱させて車室内を暖房する暖房モードを含む空調運転を実行する。制御装置は、暖房モードで空調運転を停止する毎に、室外熱交換器7の除霜を行う。
【選択図】図1
【解決手段】圧縮機2と、放熱器4と、室外熱交換器7と、制御装置を備え、この制御装置により、少なくとも圧縮機2から吐出された冷媒を放熱器4にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、室外熱交換器7にて吸熱させて車室内を暖房する暖房モードを含む空調運転を実行する。制御装置は、暖房モードで空調運転を停止する毎に、室外熱交換器7の除霜を行う。
【選択図】図1
Description
本発明は、車両の車室内を空調するヒートポンプ式の空気調和装置に関するものである。
近年の環境問題の顕在化から、ハイブリッド自動車や電気自動車が普及するに至っている。そして、このような車両に適用することができる空気調和装置として、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、車室内側に設けられて冷媒を放熱させる放熱器と、車室外側に設けられて冷媒を吸熱させる室外熱交換器を備え、圧縮機から吐出された冷媒を放熱器において放熱させ、この放熱器において放熱した冷媒を室外熱交換器において吸熱させることで車室内を暖房する暖房モード等の空調運転を実行するものが開発されている(例えば、特許文献1参照)。
ここで、暖房モードでは室外熱交換器で冷媒が蒸発し、外気から吸熱するため、当該室外熱交換器には着霜が生じる。室外熱交換器への着霜が進行した状態で圧縮機の運転を継続すると、外気からの吸熱能力が低下するために運転効率が著しく低下する。そこで、従来では室外熱交換器の温度や圧力等から着霜の状況を判断し、当該室外熱交換器の除霜を行っていた。そのため、着霜判定の制御が複雑となる欠点があった。
また、従来では室外熱交換器の除霜を行う場合、暖房モードを停止して行っていたため、快適性が損なわれてしまう問題もあった。
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、車室内の快適性の低下と、室外熱交換器の着霜に伴う運転効率の低下を、比較的簡単な制御で抑制することができる車両用空気調和装置を提供することを目的とする。
本発明の車両用空気調和装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、車室内に供給する空気が流通する空気流通路と、冷媒を放熱させて空気流通路から車室内に供給する空気を加熱するための放熱器と、車室外に設けられて冷媒を吸熱させるための室外熱交換器と、制御装置とを備え、この制御装置により、少なくとも圧縮機から吐出された冷媒を放熱器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、室外熱交換器にて吸熱させて車室内を暖房する暖房モードを含む空調運転を実行するものであって、制御装置は、暖房モードで空調運転を停止する毎に、室外熱交換器の除霜を行うことを特徴とする。
請求項2の発明の車両用空気調和装置は、上記発明において制御装置は、暖房モードにおいて、圧縮機の回転数が所定の閾値より高い状態が第1の所定時間t1継続した場合、誤動作防止条件が成立したものと判断し、当該暖房モードで空調運転の停止した後、室外熱交換器の除霜を行うことを特徴とする。
請求項3の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明において制御装置は、暖房モードを第1の所定時間t1よりも長い第2の所定時間t2継続して実行した場合、誤動作防止条件が成立したものと判断し、当該暖房モードで空調運転の停止した後、室外熱交換器の除霜を行うことを特徴とする。
請求項4の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明において制御装置は、暖房モードを実行した場合、又は、誤動作防止条件が成立したものと判断した場合、所定の除霜要求フラグをセットし、暖房モード以外で空調運転を実行した場合、除霜要求フラグをリセットすると共に、当該除霜要求フラグがセットされている状態で空調運転を停止した後、室外熱交換器の除霜可否を判断し、許可されている場合には、当該室外熱交換器の除霜を行い、除霜要求フラグをリセットすることを特徴とする。
請求項5の発明の車両用空気調和装置は、上記発明において圧縮機は、車両に搭載されたバッテリにより駆動されると共に、制御装置は、車室内の空調要求が無く、且つ、バッテリが充電中であるか当該バッテリの残量が所定値以上あることを条件として、室外熱交換器の除霜を許可することを特徴とする。
請求項6の発明の車両用空気調和装置は、請求項4又は請求項5の発明において制御装置は、車室内の空調設定操作を行うための空調操作部が接続された空調コントローラと、圧縮機の運転を制御するヒートポンプコントローラとから構成され、空調コントローラとヒートポンプコントローラは、車両通信バスを介して情報の送受信を行い、ヒートポンプコントローラは、暖房モードを実行した場合、又は、誤動作防止条件が成立したものと判断した場合、除霜要求フラグをセットし、暖房モード以外で空調運転を実行した場合、除霜要求フラグをリセットし、当該除霜要求フラグがセットされている状態で空調運転を停止した場合、空調コントローラに対して除霜要求を行い、空調コントローラから除霜許可が通知されている場合、室外熱交換器の除霜を行い、除霜要求フラグをリセットすると共に、空調コントローラは、ヒートポンプコントローラから除霜要求があった場合、室外熱交換器の除霜可否を判断し、許可する場合には、当該室外熱交換器の除霜許可をヒートポンプコントローラに通知することを特徴とする。
請求項7の発明の車両用空気調和装置は、上記各発明において制御装置は、所定の除霜装置により室外熱交換器を加熱することで当該室外熱交換器を除霜することを特徴とする。
本発明によれば、冷媒を圧縮する圧縮機と、車室内に供給する空気が流通する空気流通路と、冷媒を放熱させて空気流通路から車室内に供給する空気を加熱するための放熱器と、車室外に設けられて冷媒を吸熱させるための室外熱交換器と、制御装置とを備え、この制御装置により、少なくとも圧縮機から吐出された冷媒を放熱器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、室外熱交換器にて吸熱させて車室内を暖房する暖房モードを含む空調運転を実行する車両用空気調和装置において、制御装置が、暖房モードで空調運転を停止する毎に、室外熱交換器の除霜を行うようにしたので、室外熱交換器への着霜の状況等を判断すること無く、暖房モードで空調運転を停止する毎に室外熱交換器の除霜が行われるようになる。
これにより、比較的簡単な制御で室外熱交換器の着霜に伴う運転効率の低下を防止、若しくは、抑制することができるようになる。また、室外熱交換器の除霜は空調運転が停止された後に行われるので、車室内の快適性の低下も防止、若しくは、抑制することができる効果もある。
この場合、例えば請求項2の発明の如く制御装置が、暖房モードにおいて、圧縮機の回転数が所定の閾値より高い状態が第1の所定時間t1継続した場合、誤動作防止条件が成立したものと判断し、当該暖房モードで空調運転を停止した後、室外熱交換器の除霜を行うことにより、或いは、請求項3の発明の如く暖房モードを第1の所定時間t1よりも長い第2の所定時間t2継続して実行した場合、誤動作防止条件が成立したものと判断し、当該暖房モードで空調運転を停止した後、室外熱交換器の除霜を行うことにより、例えば、暖房モードが極めて短時間行われただけで除霜が開始されてしまう等の不都合も解消することができる。
また、請求項4の発明の如く制御装置が、暖房モードを実行した場合、又は、誤動作防止条件が成立したものと判断した場合、所定の除霜要求フラグをセットし、暖房モード以外で空調運転を実行した場合、除霜要求フラグをリセットすると共に、当該除霜要求フラグがセットされている状態で空調運転を停止した後、室外熱交換器の除霜可否を判断し、許可されている場合には、当該室外熱交換器の除霜を行い、除霜要求フラグをリセットするようにすれば、例えば、請求項5の発明の如く圧縮機が、車両に搭載されたバッテリにより駆動される場合、制御装置が、車室内の空調要求が無く、且つ、バッテリが充電中であるか当該バッテリの残量が所定値以上あることを条件として、室外熱交換器の除霜を許可するようにすることで、車両の走行に悪影響を及ぼすこと無く、適切に室外熱交換器の除霜を行うことができるようになる。また、暖房モード以外で空調運転を実行した場合には、除霜要求フラグはリセットされるので、暖房モード以外で空調運転を停止したときに室外熱交換器の除霜が行われる不都合も防止できる。
このとき、請求項6の発明の如く制御装置が、車室内の空調設定操作を行うための空調操作部が接続された空調コントローラと、圧縮機の運転を制御するヒートポンプコントローラとから構成され、空調コントローラとヒートポンプコントローラは、車両通信バスを介して情報の送受信を行うようにした場合、ヒートポンプコントローラが、暖房モードを実行した場合、又は、誤動作防止条件が成立したものと判断した場合、除霜要求フラグをセットし、暖房モード以外で空調運転を実行した場合、除霜要求フラグをリセットし、当該除霜要求フラグがセットされている状態で空調運転を停止した場合、空調コントローラに対して除霜要求を行い、空調コントローラから除霜許可が通知されている場合、室外熱交換器の除霜を行い、除霜要求フラグをリセットすると共に、空調コントローラは、ヒートポンプコントローラから除霜要求があった場合、室外熱交換器の除霜可否を判断し、許可する場合には、当該室外熱交換器の除霜許可をヒートポンプコントローラに通知することで、車室内の快適性と室外熱交換器の着霜に伴う運転効率の低下を適切に防止、若しくは、抑制することができるようになる。
そして、室外熱交換器の除霜に関しては、請求項7の発明の如く所定の除霜装置によって室外熱交換器を加熱し、除霜するようにすることで、室外熱交換器の着霜を確実に融解除去することができるようになるものである。
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。
図1は本発明の一実施例の車両用空気調和装置1の構成図を示している。本発明を適用する実施例の車両は、エンジン(内燃機関)が搭載されていない電気自動車(EV)であって、車両に搭載されたバッテリ75(図2)に充電された電力で走行用の電動モータを駆動して走行するものであり(何れも図示せず)、本発明の車両用空気調和装置1も、バッテリ75の電力で駆動されるものとする。
即ち、実施例の車両用空気調和装置1は、エンジン廃熱による暖房ができない電気自動車において、冷媒回路を用いたヒートポンプにより空調運転を行い、この空調運転において、暖房モード、除湿暖房モード、除湿冷房モード、冷房モード、MAX冷房モード(最大冷房モード)及び補助ヒータ単独モードの各運転モードを選択的に実行するものである。
尚、車両として電気自動車に限らず、エンジンと走行用の電動モータを供用する所謂ハイブリッド自動車にも本発明は有効であり、更には、エンジンで走行する通常の自動車にも適用可能であることは云うまでもない。
実施例の車両用空気調和装置1は、電気自動車の車室内の空調(暖房、冷房、除湿、及び、換気)を行うものであり、バッテリ75から給電されて駆動し、冷媒を圧縮する電動式の圧縮機2と、車室内空気が通気循環されるHVACユニット10の空気流通路3内に設けられ、圧縮機2から吐出された高温高圧の冷媒が冷媒配管13Gを介して流入し、この冷媒を放熱させて車室内に供給する空気を加熱するための放熱器4と、暖房時に冷媒を減圧膨張させる電動弁から成る室外膨張弁6(減圧装置)と、車室外に設けられて冷房時には放熱器として機能し、暖房時には蒸発器として機能すべく冷媒と外気との間で熱交換を行わせる室外熱交換器7と、冷媒を減圧膨張させる電動弁から成る室内膨張弁8(減圧装置)と、空気流通路3内に設けられ、冷房時及び除湿時に冷媒を吸熱させて車室内外から吸い込んで車室内に供給する空気を冷却するための吸熱器9と、アキュムレータ12等が冷媒配管13により順次接続され、冷媒回路Rが構成されている。
そして、この冷媒回路Rには所定量の冷媒と潤滑用のオイルが充填されている。尚、室外熱交換器7には、室外送風機15が設けられている。この室外送風機15は、室外熱交換器7に外気を強制的に通風することにより、外気と冷媒とを熱交換させるものであり、これにより停車中(即ち、車速が0km/h)にも室外熱交換器7に外気が通風されるよう構成されている。
また、室外熱交換器7は冷媒下流側にレシーバドライヤ部14と過冷却部16を順次有し、室外熱交換器7から出た冷媒配管13Aは冷房時に開放される電磁弁17を介してレシーバドライヤ部14に接続され、過冷却部16の出口側の冷媒配管13Bは室内膨張弁8介して吸熱器9の入口側に接続されている。尚、レシーバドライヤ部14及び過冷却部16は構造的に室外熱交換器7の一部を構成している。
また、過冷却部16と室内膨張弁8間の冷媒配管13Bは、吸熱器9の出口側の冷媒配管13Cと熱交換関係に設けられ、両者で内部熱交換器19を構成している。これにより、冷媒配管13Bを経て室内膨張弁8に流入する冷媒は、吸熱器9を出た低温の冷媒により冷却(過冷却)される構成とされている。
また、室外熱交換器7から出た冷媒配管13Aは冷媒配管13Dに分岐しており、この分岐した冷媒配管13Dは、暖房時に開放される電磁弁21を介して内部熱交換器19の下流側における冷媒配管13Cに連通接続されている。この冷媒配管13Cがアキュムレータ12に接続され、アキュムレータ12は圧縮機2の冷媒吸込側に接続されている。更に、放熱器4の出口側の冷媒配管13Eは室外膨張弁6を介して室外熱交換器7の入口側に接続されている。
また、圧縮機2の吐出側と放熱器4の入口側の間の冷媒配管13Gには後述する除湿暖房とMAX冷房時に閉じられる電磁弁30(流路切換装置を構成する)が介設されている。この場合、冷媒配管13Gは電磁弁30の上流側でバイパス配管35に分岐しており、このバイパス配管35は除湿暖房とMAX冷房時に開放される電磁弁40(これも流路切換装置を構成する)を介して室外膨張弁6の下流側の冷媒配管13Eに連通接続されている。これらバイパス配管35、電磁弁30及び電磁弁40によりバイパス装置45が構成される。
このようなバイパス配管35、電磁弁30及び電磁弁40によりバイパス装置45を構成したことで、後述する如く圧縮機2から吐出された冷媒を室外熱交換器7に直接流入させる除湿暖房モードやMAX冷房モードと、圧縮機2から吐出された冷媒を放熱器4に流入させる暖房モードや除湿冷房モード、冷房モードとの切り換えを円滑に行うことができるようになる。
また、吸熱器9の空気上流側における空気流通路3には、外気吸込口と内気吸込口の各吸込口が形成されており(図1では吸込口25で代表して示す)、この吸込口25には空気流通路3内に導入する空気を車室内の空気である内気(内気循環モード)と、車室外の空気である外気(外気導入モード)とに切り換える吸込切換ダンパ26が設けられている。更に、この吸込切換ダンパ26の空気下流側には、導入した内気や外気を空気流通路3に送給するための室内送風機(ブロワファン)27が設けられている。
また、図1において23は実施例の車両用空気調和装置1に設けられた補助加熱装置としての補助ヒータである。実施例の補助ヒータ23は電気ヒータであるPTCヒータにて構成されており、空気流通路3の空気の流れに対して、放熱器4の風上側(空気上流側)となる空気流通路3内に設けられている。そして、補助ヒータ23に通電されて発熱すると、吸熱器9を経て放熱器4に流入する空気流通路3内の空気が加熱される。即ち、この補助ヒータ23が所謂ヒータコアとなり、車室内の暖房を行い、或いは、それを補完する。
ここで、HVACユニット10の吸熱器9より風下側(空気下流側)の空気流通路3は仕切壁10Aにより区画され、暖房用熱交換通路3Aとそれをバイパスするバイパス通路3Bとが形成されており、前述した放熱器4と補助ヒータ23は暖房用熱交換通路3Aに配置されている。
また、補助ヒータ23の風上側における空気流通路3内には、当該空気流通路3内に流入し、吸熱器9を通過した後の空気流通路3内の空気(内気や外気)を、補助ヒータ23及び放熱器4が配置された暖房用熱交換通路3Aに通風する割合を調整するエアミックスダンパ28が設けられている。
更に、放熱器4の風下側におけるHVACユニット10には、FOOT(フット)吹出口29A(第1の吹出口)、VENT(ベント)吹出口29B(FOOT吹出口29Aに対しては第2の吹出口、DEF吹出口29Cに対しては第1の吹出口)、DEF(デフ)吹出口29C(第2の吹出口)の各吹出口が形成されている。FOOT吹出口29Aは車室内の足下に空気を吹き出すための吹出口で、最も低い位置にある。また、VENT吹出口29Bは車室内の運転者の胸や顔付近に空気を吹き出すための吹出口で、FOOT吹出口29Aより上方にある。そして、DEF吹出口29Cは車両のフロントガラス内面に空気を吹き出すための吹出口で、他の吹出口29A、29Bよりも上方の最も高い位置にある。
そして、FOOT吹出口29A、VENT吹出口29B、及び、DEF吹出口29Cには、空気の吹き出し量を制御するFOOT吹出口ダンパ31A、VENT吹出口ダンパ31B、及び、DEF吹出口ダンパ31Cがそれぞれ設けられている。
次に、図2は実施例の車両用空気調和装置1の制御装置11のブロック図を示している。制御装置11は、何れもプロセッサを備えたコンピュータの一例であるマイクロコンピュータから構成された空調コントローラ20及びヒートポンプコントローラ32から構成されており、これらがCAN(Controller Area Network)やLIN(Local Interconnect Network)を構成する車両通信バス65に接続されている。また、圧縮機2と補助ヒータ23も車両通信バス65に接続され、これら空調コントローラ20、ヒートポンプコントローラ32、圧縮機2及び補助ヒータ23が車両通信バス65を介してデータの送受信を行うように構成されている。
空調コントローラ20は、車両の車室内空調の制御を司る上位のコントローラであり、この空調コントローラ20の入力には、車両の外気温度Tamを検出する外気温度センサ33と、外気湿度を検出する外気湿度センサ34と、吸込口25から空気流通路3に吸い込まれて吸熱器9に流入する空気の温度(吸込空気温度Tas)を検出するHVAC吸込温度センサ36と、車室内の空気(内気)の温度(室内温度Tin)を検出する内気温度センサ37と、車室内の空気の湿度を検出する内気湿度センサ38と、車室内の二酸化炭素濃度を検出する室内CO2濃度センサ39と、車室内に吹き出される空気の温度を検出する吹出温度センサ41と、圧縮機2の吐出冷媒圧力Pdを検出する吐出圧力センサ42と、車室内への日射量を検出するための例えばフォトセンサ式の日射センサ51と、車両の移動速度(車速)を検出するための車速センサ52の各出力と、設定温度や運転モードの切り換え等の車室内の空調設定操作を行うための空調操作部(エアコン操作部)53が接続されている。
また、空調コントローラ20の出力には、室外送風機15と、室内送風機(ブロワファン)27と、吸込切換ダンパ26と、エアミックスダンパ28と、各吹出口ダンパ31A〜31Cが接続され、それらは空調コントローラ20により制御される。尚、バッテリ75はコントローラを内蔵しており、バッテリ75のコントローラは車両通信バス65を介して空調コントローラ20とデータの送受信を行い、この空調コントローラ20にバッテリ75が充電中であるか否かの情報やバッテリ75の残量(充電量)に関する情報が送信される構成とされている。
ヒートポンプコントローラ32は、主に冷媒回路Rの制御を司るコントローラであり、このヒートポンプコントローラ32の入力には、圧縮機2の吐出冷媒温度Tdを検出する吐出温度センサ43と、圧縮機2の吸込冷媒圧力Psを検出する吸込圧力センサ44と、圧縮機2の吸込冷媒温度Tsを検出する吸込温度センサ55と、放熱器4の冷媒温度(放熱器温度TCI)を検出する放熱器温度センサ46と、放熱器4の冷媒圧力(放熱器圧力PCI)を検出する放熱器圧力センサ47と、吸熱器9の冷媒温度(吸熱器温度Te)を検出する吸熱器温度センサ48と、吸熱器9の冷媒圧力を検出する吸熱器圧力センサ49と、補助ヒータ23の温度(補助ヒータ温度Tptc)を検出する補助ヒータ温度センサ50と、室外熱交換器7の出口の冷媒温度(室外熱交換器7の冷媒蒸発温度TXO、室外熱交換器温度TXO)を検出する室外熱交換器温度センサ54と、室外熱交換器7の出口の冷媒圧力(室外熱交換器7の冷媒蒸発圧力PXO、室外熱交換器圧力PXO)を検出する室外熱交換器圧力センサ56の各出力が接続されている。
また、ヒートポンプコントローラ32の出力には、室外膨張弁6、室内膨張弁8と、電磁弁30(リヒート用)、電磁弁17(冷房用)、電磁弁21(暖房用)、電磁弁40(バイパス用)の各電磁弁が接続され、それらはヒートポンプコントローラ32により制御される。尚、圧縮機2と補助ヒータ23はそれぞれコントローラを内蔵しており、圧縮機2と補助ヒータ23のコントローラは車両通信バス65を介してヒートポンプコントローラ32とデータの送受信を行い、このヒートポンプコントローラ32によって制御される。
ヒートポンプコントローラ32と空調コントローラ20は車両通信バス65を介して相互にデータの送受信を行い、各センサの出力や空調操作部53にて入力された設定に基づき、各機器を制御するものであるが、この場合の実施例では外気温度センサ33、吐出圧力センサ42、車速センサ52、空気流通路3に流入した空気の体積風量Ga(空調コントローラ20が算出)、エアミックスダンパ28による風量割合SW(空調コントローラ20が算出)、空調操作部53の出力は空調コントローラ20から車両通信バス65を介してヒートポンプコントローラ32に送信され、ヒートポンプコントローラ32による制御に供される構成とされている。
以上の構成で、次に実施例の車両用空気調和装置1の動作を説明する。この実施例では制御装置11(空調コントローラ20、ヒートポンプコントローラ32)は、空調運転を実行する場合、暖房モード、除湿暖房モード、除湿冷房モード、冷房モード、MAX冷房モード(最大冷房モード)及び補助ヒータ単独モードの各運転モードを切り換えて実行する。先ず、各運転モードにおける冷媒の流れと制御の概略について説明する。
(1)暖房モード
ヒートポンプコントローラ32により(オートモード)或いは空調操作部53へのマニュアルの空調設定操作(マニュアルモード)により暖房モードが選択されると、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁21(暖房用)を開放し、電磁弁17(冷房用)を閉じる。また、電磁弁30(リヒート用)を開放し、電磁弁40(バイパス用)を閉じる。そして、圧縮機2を運転する。空調コントローラ20は各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は、基本的には室内送風機27から吹き出されて吸熱器9を経た空気流通路3内の全て空気を暖房用熱交換通路3Aの補助ヒータ23及び放熱器4に通風する状態とするが、風量を調整してもよい。
ヒートポンプコントローラ32により(オートモード)或いは空調操作部53へのマニュアルの空調設定操作(マニュアルモード)により暖房モードが選択されると、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁21(暖房用)を開放し、電磁弁17(冷房用)を閉じる。また、電磁弁30(リヒート用)を開放し、電磁弁40(バイパス用)を閉じる。そして、圧縮機2を運転する。空調コントローラ20は各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は、基本的には室内送風機27から吹き出されて吸熱器9を経た空気流通路3内の全て空気を暖房用熱交換通路3Aの補助ヒータ23及び放熱器4に通風する状態とするが、風量を調整してもよい。
これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は電磁弁30を経て冷媒配管13Gから放熱器4に流入する。放熱器4には空気流通路3内の空気が通風されるので、空気流通路3内の空気は放熱器4内の高温冷媒(補助ヒータ23が動作するときは当該補助ヒータ23及び放熱器4)により加熱され、一方、放熱器4内の冷媒は空気に熱を奪われて冷却され、凝縮液化する。
放熱器4内で液化した冷媒は当該放熱器4を出た後、冷媒配管13Eを経て室外膨張弁6に至る。室外膨張弁6に流入した冷媒はそこで減圧された後、室外熱交換器7に流入する。室外熱交換器7に流入した冷媒は蒸発し、走行により、或いは、室外送風機15にて通風される外気中から熱を汲み上げる。即ち、冷媒回路Rがヒートポンプとなる。そして、室外熱交換器7を出た低温の冷媒は冷媒配管13A及び電磁弁21及び冷媒配管13Dを経て冷媒配管13Cからアキュムレータ12に入り、そこで気液分離された後、ガス冷媒が圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。放熱器4(補助ヒータ23が動作するときは当該補助ヒータ23及び放熱器4)にて加熱された空気は各吹出口29A〜29Cから吹き出されるので、これにより車室内の暖房が行われることになる。
ヒートポンプコントローラ32は、空調コントローラ20が目標吹出温度TAOから算出する目標ヒータ温度TCO(後述する加熱温度THの目標値)から目標放熱器圧力PCO(放熱器圧力PCIの目標値)を算出し、この目標放熱器圧力PCOと、放熱器圧力センサ47が検出する放熱器4の冷媒圧力(放熱器圧力PCI。冷媒回路Rの高圧圧力)に基づいて圧縮機2の回転数NCを制御し、放熱器4による加熱を制御する。また、ヒートポンプコントローラ32は、放熱器温度センサ46が検出する放熱器4の冷媒温度(放熱器温度TCI)及び放熱器圧力センサ47が検出する放熱器圧力PCIに基づいて室外膨張弁6の弁開度を制御し、放熱器4の出口における冷媒の過冷却度SCを制御する。
また、ヒートポンプコントローラ32はこの暖房モードにおいては、車室内空調に要求される暖房能力に対して放熱器4による暖房能力が不足する場合、その不足する分を補助ヒータ23の発熱で補完するように補助ヒータ23の通電を制御する。それにより、快適な車室内暖房を実現し、且つ、室外熱交換器7の着霜も抑制する。このとき、補助ヒータ23は放熱器4の空気上流側に配置されているので、空気流通路3を流通する空気は放熱器4の前に補助ヒータ23に通風されることになる。
ここで、補助ヒータ23が放熱器4の空気下流側に配置されていると、実施例の如くPTCヒータで補助ヒータ23を構成した場合には、補助ヒータ23に流入する空気の温度が放熱器4によって上昇するため、PTCヒータの抵抗値が大きくなり、電流値も低くなって発熱量が低下してしまうが、放熱器4の空気上流側に補助ヒータ23を配置することで、実施例の如くPTCヒータから構成される補助ヒータ23の能力を十分に発揮させることができるようになる。
(2)除湿暖房モード
次に、除湿暖房モードでは、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁17を開放し、電磁弁21を閉じる。また、電磁弁30を閉じ、電磁弁40を開放すると共に、室外膨張弁6の弁開度は全閉とする。そして、圧縮機2を運転する。空調コントローラ20は各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は、基本的には室内送風機27から吹き出されて吸熱器9を経た空気流通路3内の全て空気を暖房用熱交換通路3Aの補助ヒータ23及び放熱器4に通風する状態とするが、風量の調整も行う。
次に、除湿暖房モードでは、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁17を開放し、電磁弁21を閉じる。また、電磁弁30を閉じ、電磁弁40を開放すると共に、室外膨張弁6の弁開度は全閉とする。そして、圧縮機2を運転する。空調コントローラ20は各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は、基本的には室内送風機27から吹き出されて吸熱器9を経た空気流通路3内の全て空気を暖房用熱交換通路3Aの補助ヒータ23及び放熱器4に通風する状態とするが、風量の調整も行う。
これにより、圧縮機2から冷媒配管13Gに吐出された高温高圧のガス冷媒は、放熱器4に向かうこと無くバイパス配管35に流入し、電磁弁40を経て室外膨張弁6の下流側の冷媒配管13Eに至るようになる。このとき、室外膨張弁6は全閉とされているので、冷媒は室外熱交換器7に流入する。室外熱交換器7に流入した冷媒はそこで走行により、或いは、室外送風機15にて通風される外気により空冷され、凝縮する。室外熱交換器7を出た冷媒は冷媒配管13Aから電磁弁17を経てレシーバドライヤ部14、過冷却部16と順次流入する。ここで冷媒は過冷却される。
室外熱交換器7の過冷却部16を出た冷媒は冷媒配管13Bに入り、内部熱交換器19を経て室内膨張弁8に至る。室内膨張弁8にて冷媒は減圧された後、吸熱器9に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機27から吹き出された空気は冷却され、且つ、当該空気中の水分が吸熱器9に凝結して付着するので、空気流通路3内の空気は冷却され、且つ、除湿される。吸熱器9で蒸発した冷媒は内部熱交換器19を経て冷媒配管13Cを介し、アキュムレータ12に至り、そこを経て圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。
このとき、室外膨張弁6の弁開度は全閉とされているので、圧縮機2から吐出された冷媒が室外膨張弁6から放熱器4に逆流入する不都合を抑制若しくは防止することが可能となる。これにより、冷媒循環量の低下を抑制若しくは解消して空調能力を確保することができるようになる。更に、この除湿暖房モードにおいてヒートポンプコントローラ32は、補助ヒータ23に通電して発熱させる。これにより、吸熱器9にて冷却され、且つ、除湿された空気は補助ヒータ23を通過する過程で更に加熱され、温度が上昇するので車室内の除湿暖房が行われることになる。
ヒートポンプコントローラ32は吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器9の温度(吸熱器温度Te)と、空調コントローラ20が算出する吸熱器温度Teの目標値である目標吸熱器温度TEOに基づいて圧縮機2の回転数NCを制御すると共に、補助ヒータ温度センサ50が検出する補助ヒータ温度Tptcと前述した目標ヒータ温度TCOに基づいて補助ヒータ23の通電(発熱による加熱)を制御することで、吸熱器9での空気の冷却と除湿を適切に行いながら、補助ヒータ23による加熱で各吹出口29A〜29Cから車室内に吹き出される空気温度の低下を的確に防止する。これにより、車室内に吹き出される空気を除湿しながら、その温度を適切な暖房温度に制御することが可能となり、車室内の快適且つ効率的な除湿暖房を実現することができるようになる。
尚、補助ヒータ23は放熱器4の空気上流側に配置されているので、補助ヒータ23で加熱された空気は放熱器4を通過することになるが、この除湿暖房モードでは放熱器4に冷媒は流されないので、補助ヒータ23にて加熱された空気から放熱器4が吸熱してしまう不都合も解消される。即ち、放熱器4によって車室内に吹き出される空気の温度が低下してしまうことが抑制され、COPも向上することになる。
(3)除湿冷房モード
次に、除湿冷房モードでは、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁17を開放し、電磁弁21を閉じる。また、電磁弁30を開放し、電磁弁40を閉じる。そして、圧縮機2を運転する。空調コントローラ20は各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は、基本的には室内送風機27から吹き出されて吸熱器9を経た空気流通路3内の全て空気を暖房用熱交換通路3Aの補助ヒータ23及び放熱器4に通風する状態とするが、風量の調整も行う。
次に、除湿冷房モードでは、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁17を開放し、電磁弁21を閉じる。また、電磁弁30を開放し、電磁弁40を閉じる。そして、圧縮機2を運転する。空調コントローラ20は各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は、基本的には室内送風機27から吹き出されて吸熱器9を経た空気流通路3内の全て空気を暖房用熱交換通路3Aの補助ヒータ23及び放熱器4に通風する状態とするが、風量の調整も行う。
これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は電磁弁30を経て冷媒配管13Gから放熱器4に流入する。放熱器4には空気流通路3内の空気が通風されるので、空気流通路3内の空気は放熱器4内の高温冷媒により加熱され、一方、放熱器4内の冷媒は空気に熱を奪われて冷却され、凝縮液化していく。
放熱器4を出た冷媒は冷媒配管13Eを経て室外膨張弁6に至り、開き気味で制御される室外膨張弁6を経て室外熱交換器7に流入する。室外熱交換器7に流入した冷媒はそこで走行により、或いは、室外送風機15にて通風される外気により空冷され、凝縮する。室外熱交換器7を出た冷媒は冷媒配管13Aから電磁弁17を経てレシーバドライヤ部14、過冷却部16と順次流入する。ここで冷媒は過冷却される。
室外熱交換器7の過冷却部16を出た冷媒は冷媒配管13Bに入り、内部熱交換器19を経て室内膨張弁8に至る。室内膨張弁8にて冷媒は減圧された後、吸熱器9に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機27から吹き出された空気中の水分が吸熱器9に凝結して付着するので、空気は冷却され、且つ、除湿される。
吸熱器9で蒸発した冷媒は内部熱交換器19を経て冷媒配管13Cを介し、アキュムレータ12に至り、そこを経て圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。この除湿冷房モードではヒートポンプコントローラ32は補助ヒータ23に通電しないので、吸熱器9にて冷却され、除湿された空気は放熱器4を通過する過程で再加熱(暖房時よりも放熱能力は低い)される。これにより車室内の除湿冷房が行われることになる。
ヒートポンプコントローラ32は吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器9の温度(吸熱器温度Te)とその目標値である目標吸熱器温度TEO(空調コントローラ20から送信される)に基づいて圧縮機2の回転数NCを制御する。また、ヒートポンプコントローラ32は前述した目標ヒータ温度TCOから目標放熱器圧力PCOを算出し、この目標放熱器圧力PCOと、放熱器圧力センサ47が検出する放熱器4の冷媒圧力(放熱器圧力PCI。冷媒回路Rの高圧圧力)に基づいて室外膨張弁6の弁開度を制御し、放熱器4による加熱を制御する。
(4)冷房モード
次に、冷房モードでは、ヒートポンプコントローラ32は上記除湿冷房モードの状態において室外膨張弁6の弁開度を全開とする。そして、圧縮機2を運転し、補助ヒータ23には通電しない。空調コントローラ20は各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は、室内送風機27から吹き出されて吸熱器9を経た空気流通路3内の空気が、暖房用熱交換通路3Aの補助ヒータ23及び放熱器4に通風される割合を調整する状態とする。
次に、冷房モードでは、ヒートポンプコントローラ32は上記除湿冷房モードの状態において室外膨張弁6の弁開度を全開とする。そして、圧縮機2を運転し、補助ヒータ23には通電しない。空調コントローラ20は各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は、室内送風機27から吹き出されて吸熱器9を経た空気流通路3内の空気が、暖房用熱交換通路3Aの補助ヒータ23及び放熱器4に通風される割合を調整する状態とする。
これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は電磁弁30を経て冷媒配管13Gから放熱器4に流入すると共に、放熱器4を出た冷媒は冷媒配管13Eを経て室外膨張弁6に至る。このとき室外膨張弁6は全開とされているので冷媒はそれを通過し、そのまま室外熱交換器7に流入し、そこで走行により、或いは、室外送風機15にて通風される外気により空冷され、凝縮液化する。室外熱交換器7を出た冷媒は冷媒配管13Aから電磁弁17を経てレシーバドライヤ部14、過冷却部16と順次流入する。ここで冷媒は過冷却される。
室外熱交換器7の過冷却部16を出た冷媒は冷媒配管13Bに入り、内部熱交換器19を経て室内膨張弁8に至る。室内膨張弁8にて冷媒は減圧された後、吸熱器9に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機27から吹き出された空気は冷却される。また、空気中の水分は吸熱器9に凝結して付着する。
吸熱器9で蒸発した冷媒は内部熱交換器19を経て冷媒配管13Cを介し、アキュムレータ12に至り、そこを経て圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器9にて冷却され、除湿された空気が各吹出口29A〜29Cから車室内に吹き出されるので(一部は放熱器4を通過して熱交換する)、これにより車室内の冷房が行われることになる。また、この冷房モードにおいては、ヒートポンプコントローラ32は吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器9の温度(吸熱器温度Te)とその目標値である前述した目標吸熱器温度TEOに基づいて圧縮機2の回転数NCを制御する。
(5)MAX冷房モード(最大冷房モード)
次に、最大冷房モードとしてのMAX冷房モードでは、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁17を開放し、電磁弁21を閉じる。また、電磁弁30を閉じ、電磁弁40を開放すると共に、室外膨張弁6の弁開度は全閉とする。そして、圧縮機2を運転し、補助ヒータ23には通電しない。空調コントローラ20は、各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は、室内送風機27から吹き出されて吸熱器9を経た空気流通路3内の空気が、暖房用熱交換通路3Aの補助ヒータ23及び放熱器4に通風される割合を調整する状態とする。
次に、最大冷房モードとしてのMAX冷房モードでは、ヒートポンプコントローラ32は電磁弁17を開放し、電磁弁21を閉じる。また、電磁弁30を閉じ、電磁弁40を開放すると共に、室外膨張弁6の弁開度は全閉とする。そして、圧縮機2を運転し、補助ヒータ23には通電しない。空調コントローラ20は、各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は、室内送風機27から吹き出されて吸熱器9を経た空気流通路3内の空気が、暖房用熱交換通路3Aの補助ヒータ23及び放熱器4に通風される割合を調整する状態とする。
これにより、圧縮機2から冷媒配管13Gに吐出された高温高圧のガス冷媒は、放熱器4に向かうこと無くバイパス配管35に流入し、電磁弁40を経て室外膨張弁6の下流側の冷媒配管13Eに至るようになる。このとき、室外膨張弁6は全閉とされているので、冷媒は室外熱交換器7に流入する。室外熱交換器7に流入した冷媒はそこで走行により、或いは、室外送風機15にて通風される外気により空冷され、凝縮する。室外熱交換器7を出た冷媒は冷媒配管13Aから電磁弁17を経てレシーバドライヤ部14、過冷却部16と順次流入する。ここで冷媒は過冷却される。
室外熱交換器7の過冷却部16を出た冷媒は冷媒配管13Bに入り、内部熱交換器19を経て室内膨張弁8に至る。室内膨張弁8にて冷媒は減圧された後、吸熱器9に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機27から吹き出された空気は冷却される。また、空気中の水分は吸熱器9に凝結して付着するので、空気流通路3内の空気は除湿される。吸熱器9で蒸発した冷媒は内部熱交換器19を経て冷媒配管13Cを介し、アキュムレータ12に至り、そこを経て圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。このとき、室外膨張弁6は全閉とされているので、同様に圧縮機2から吐出された冷媒が室外膨張弁6から放熱器4に逆流入する不都合を抑制若しくは防止することが可能となる。これにより、冷媒循環量の低下を抑制若しくは解消して空調能力を確保することができるようになる。
ここで、前述した冷房モードでは放熱器4に高温の冷媒が流れているため、放熱器4からHVACユニット10への直接の熱伝導が少なからず生じるが、このMAX冷房モードでは放熱器4に冷媒が流れないため、放熱器4からHVACユニット10に伝達される熱で吸熱器9からの空気流通路3内の空気が加熱されることも無くなる。そのため、車室内の強力な冷房が行われ、特に外気温度Tamが高いような環境下では、迅速に車室内を冷房して快適な車室内空調を実現することができるようになる。また、このMAX冷房モードにおいても、ヒートポンプコントローラ32は吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器9の温度(吸熱器温度Te)とその目標値である前述した目標吸熱器温度TEOに基づいて圧縮機2の回転数NCを制御する。
(6)補助ヒータ単独モード
尚、実施例の制御装置11は室外熱交換器7に過度の着霜が生じた場合などに、冷媒回路Rの圧縮機2と室外送風機15を停止し、補助ヒータ23に通電してこの補助ヒータ23のみで車室内を暖房する補助ヒータ単独モードを実行可能とされている。この場合にも、ヒートポンプコントローラ32は補助ヒータ温度センサ50が検出する補助ヒータ温度Tptcと前述した目標ヒータ温度TCOに基づいて補助ヒータ23の通電(発熱)を制御する。
尚、実施例の制御装置11は室外熱交換器7に過度の着霜が生じた場合などに、冷媒回路Rの圧縮機2と室外送風機15を停止し、補助ヒータ23に通電してこの補助ヒータ23のみで車室内を暖房する補助ヒータ単独モードを実行可能とされている。この場合にも、ヒートポンプコントローラ32は補助ヒータ温度センサ50が検出する補助ヒータ温度Tptcと前述した目標ヒータ温度TCOに基づいて補助ヒータ23の通電(発熱)を制御する。
また、空調コントローラ20は室内送風機27を運転し、エアミックスダンパ28は、室内送風機27から吹き出された空気流通路3内の空気を暖房用熱交換通路3Aの補助ヒータ23に通風し、風量を調整する状態とする。補助ヒータ23にて加熱された空気が各吹出口29A〜29Cから車室内に吹き出されるので、これにより車室内の暖房が行われることになる。
(7)運転モードの切換
空調コントローラ20は、下記式(I)から前述した目標吹出温度TAOを算出する。この目標吹出温度TAOは、車室内に吹き出される空気の温度の目標値である。
TAO=(Tset−Tin)×K+Tbal(f(Tset、SUN、Tam))
・・(I)
ここで、Tsetは空調操作部53で設定された車室内の設定温度、Tinは内気温度センサ37が検出する室内温度、Kは係数、Tbalは設定温度Tsetや、日射センサ51が検出する日射量SUN、外気温度センサ33が検出する外気温度Tamから算出されるバランス値である。そして、一般的に、この目標吹出温度TAOは外気温度Tamが低い程高く、外気温度Tamが上昇するに伴って低下する。
空調コントローラ20は、下記式(I)から前述した目標吹出温度TAOを算出する。この目標吹出温度TAOは、車室内に吹き出される空気の温度の目標値である。
TAO=(Tset−Tin)×K+Tbal(f(Tset、SUN、Tam))
・・(I)
ここで、Tsetは空調操作部53で設定された車室内の設定温度、Tinは内気温度センサ37が検出する室内温度、Kは係数、Tbalは設定温度Tsetや、日射センサ51が検出する日射量SUN、外気温度センサ33が検出する外気温度Tamから算出されるバランス値である。そして、一般的に、この目標吹出温度TAOは外気温度Tamが低い程高く、外気温度Tamが上昇するに伴って低下する。
ヒートポンプコントローラ32は、起動時には空調コントローラ20から車両通信バス65を介して送信される外気温度Tam(外気温度センサ33が検出する)と目標吹出温度TAOとに基づいて上記各運転モードのうちの何れかの運転モードを選択すると共に、各運転モードを車両通信バス65を介して空調コントローラ20に送信する。また、起動後は外気温度Tam、車室内の湿度、目標吹出温度TAO、後述する加熱温度TH(放熱器4の風下側の空気の温度。推定値)、目標ヒータ温度TCO、吸熱器温度Te、目標吸熱器温度TEO、車室内の除湿要求の有無、等のパラメータに基づいて各運転モードの切り換えを行うことで、環境条件や除湿の要否に応じて的確に暖房モード、除湿暖房モード、除湿冷房モード、冷房モード、MAX冷房モード及び補助ヒータ単独モードを切り換えて車室内に吹き出される空気の温度を目標吹出温度TAOに制御し、快適且つ効率的な車室内空調を実現するものである。
(8)ヒートポンプコントローラ32による暖房モードでの圧縮機2の制御
次に、図4を用いて前述した暖房モードにおける圧縮機2の制御について詳述する。図4は暖房モード用の圧縮機2の目標回転数(圧縮機目標回転数)TGNChを決定するヒートポンプコントローラ32の制御ブロック図である。ヒートポンプコントローラ32のF/F(フィードフォワード)操作量演算部58は外気温度センサ33から得られる外気温度Tamと、室内送風機27のブロワ電圧BLVと、SW=(TAO−Te)/(TH−Te)で得られるエアミックスダンパ28による風量割合SWと、放熱器4の出口における過冷却度SCの目標値である目標過冷却度TGSCと、加熱温度THの目標値である前述した目標ヒータ温度TCO(空調コントローラ20から送信される)と、放熱器4の圧力の目標値である目標放熱器圧力PCOに基づいて圧縮機目標回転数のF/F操作量TGNChffを演算する。
次に、図4を用いて前述した暖房モードにおける圧縮機2の制御について詳述する。図4は暖房モード用の圧縮機2の目標回転数(圧縮機目標回転数)TGNChを決定するヒートポンプコントローラ32の制御ブロック図である。ヒートポンプコントローラ32のF/F(フィードフォワード)操作量演算部58は外気温度センサ33から得られる外気温度Tamと、室内送風機27のブロワ電圧BLVと、SW=(TAO−Te)/(TH−Te)で得られるエアミックスダンパ28による風量割合SWと、放熱器4の出口における過冷却度SCの目標値である目標過冷却度TGSCと、加熱温度THの目標値である前述した目標ヒータ温度TCO(空調コントローラ20から送信される)と、放熱器4の圧力の目標値である目標放熱器圧力PCOに基づいて圧縮機目標回転数のF/F操作量TGNChffを演算する。
ここで、風量割合SWを算出する上記THは、放熱器4の風下側の空気の温度(以下、加熱温度と云う)であり、ヒートポンプコントローラ32が下記に示す一次遅れ演算の式(II)から推定する。
TH=(INTL×TH0+Tau×THz)/(Tau+INTL) ・・(II)
ここで、INTLは演算周期(定数)、Tauは一次遅れの時定数、TH0は一次遅れ演算前の定常状態における加熱温度THの定常値、THzは加熱温度THの前回値である。このように加熱温度THを推定することで、格別な温度センサを設ける必要がなくなる。
TH=(INTL×TH0+Tau×THz)/(Tau+INTL) ・・(II)
ここで、INTLは演算周期(定数)、Tauは一次遅れの時定数、TH0は一次遅れ演算前の定常状態における加熱温度THの定常値、THzは加熱温度THの前回値である。このように加熱温度THを推定することで、格別な温度センサを設ける必要がなくなる。
尚、ヒートポンプコントローラ32は前述した運転モードによって上記時定数Tau及び定常値TH0を変更することにより、上述した推定式(II)を運転モードによって異なるものとし、加熱温度THを推定する。そして、この加熱温度THは車両通信バス65を介して空調コントローラ20に送信される。
前記目標放熱器圧力PCOは上記目標過冷却度TGSCと目標ヒータ温度TCOに基づいて目標値演算部59が演算する。更に、F/B(フィードバック)操作量演算部60はこの目標放熱器圧力PCOと放熱器4の冷媒圧力である放熱器圧力PCIに基づいて圧縮機目標回転数のF/B操作量TGNChfbを演算する。そして、F/F操作量演算部58が演算したF/F操作量TGNCnffとF/B操作量演算部60が演算したTGNChfbは加算器61で加算され、リミット設定部62で制御上限値ECNpdLimHiと制御下限値ECNpdLimLoのリミットが付けられた後、圧縮機目標回転数TGNChとして決定される。前記暖房モードにおいては、ヒートポンプコントローラ32はこの圧縮機目標回転数TGNChに基づいて圧縮機2の回転数NCを制御する。
(9)ヒートポンプコントローラ32による除湿暖房モードでの圧縮機2及び補助ヒータ23の制御
一方、図5は前記除湿暖房モード用の圧縮機2の目標回転数(圧縮機目標回転数)TGNCcを決定するヒートポンプコントローラ32の制御ブロック図である。ヒートポンプコントローラ32のF/F操作量演算部63は外気温度Tamと、空気流通路3に流入した空気の体積風量Gaと、放熱器4の圧力(放熱器圧力PCI)の目標値である目標放熱器圧力PCOと、吸熱器9の温度(吸熱器温度Te)の目標値である目標吸熱器温度TEOに基づいて圧縮機目標回転数のF/F操作量TGNCcffを演算する。
一方、図5は前記除湿暖房モード用の圧縮機2の目標回転数(圧縮機目標回転数)TGNCcを決定するヒートポンプコントローラ32の制御ブロック図である。ヒートポンプコントローラ32のF/F操作量演算部63は外気温度Tamと、空気流通路3に流入した空気の体積風量Gaと、放熱器4の圧力(放熱器圧力PCI)の目標値である目標放熱器圧力PCOと、吸熱器9の温度(吸熱器温度Te)の目標値である目標吸熱器温度TEOに基づいて圧縮機目標回転数のF/F操作量TGNCcffを演算する。
また、F/B操作量演算部64は目標吸熱器温度TEO(空調コントローラ20から送信される)と吸熱器温度Teに基づいて圧縮機目標回転数のF/B操作量TGNCcfbを演算する。そして、F/F操作量演算部63が演算したF/F操作量TGNCcffとF/B操作量演算部64が演算したF/B操作量TGNCcfbは加算器66で加算され、リミット設定部67で制御上限値TGNCcLimHiと制御下限値TGNCcLimLoのリミットが付けられた後、圧縮機目標回転数TGNCcとして決定される。除湿暖房モードにおいては、ヒートポンプコントローラ32はこの圧縮機目標回転数TGNCcに基づいて圧縮機2の回転数NCを制御する。
また、図6は除湿暖房モードにおける補助ヒータ23の補助ヒータ要求能力TGQPTCを決定するヒートポンプコントローラ32の制御ブロック図である。ヒートポンプコントローラ32の減算器73には目標ヒータ温度TCOと補助ヒータ温度Tptcが入力され、目標ヒータ温度TCOと補助ヒータ温度Tptcの偏差(TCO−Tptc)が算出される。この偏差(TCO−Tptc)はF/B制御部74に入力され、このF/B制御部74は偏差(TCO−Tptc)を無くして補助ヒータ温度Tptcが目標ヒータ温度TCOとなるように補助ヒータ要求能力F/B操作量を演算する。
このF/B制御部74で算出された補助ヒータ要求能力F/B操作量Qafbはリミット設定部76で制御上限値QptcLimHiと制御下限値QptcLimLoのリミットが付けられた後、補助ヒータ要求能力TGQPTCとして決定される。除湿暖房モードにおいては、コントローラ32はこの補助ヒータ要求能力TGQPTCに基づいて補助ヒータ23の通電を制御することにより、補助ヒータ温度Tptcが目標ヒータ温度TCOとなるように補助ヒータ23の発熱(加熱)を制御する。
このようにしてヒートポンプコントローラ32は、除湿暖房モードでは吸熱器温度Teと目標吸熱器温度TEOに基づいて圧縮機の運転を制御すると共に、目標ヒータ温度TCOに基づいて補助ヒータ23の発熱を制御することで、除湿暖房モードにおける吸熱器9による冷却と除湿、並びに、補助ヒータ23による加熱を的確に制御する。これにより、車室内に吹き出される空気をより適切に除湿しながら、その温度をより正確な暖房温度に制御することが可能となり、より一層快適且つ効率的な車室内の除湿暖房を実現することができるようになる。
(10)エアミックスダンパ28の制御
次に、図3を参照しながら空調コントローラ20によるエアミックスダンパ28の制御について説明する。図3においてGaは前述した空気流通路3に流入した空気の体積風量、Teは吸熱器温度、THは前述した加熱温度(放熱器4の風下側の空気の温度)である。
次に、図3を参照しながら空調コントローラ20によるエアミックスダンパ28の制御について説明する。図3においてGaは前述した空気流通路3に流入した空気の体積風量、Teは吸熱器温度、THは前述した加熱温度(放熱器4の風下側の空気の温度)である。
空調コントローラ20は、前述した如き式(下記式(III))により算出される暖房用熱交換通路3Aの放熱器4と補助ヒータ23に通風する風量割合SWに基づき、当該割合の風量となるようにエアミックスダンパ28を制御することで放熱器4(及び補助ヒータ23)への通風量を調整する。
SW=(TAO−Te)/(TH−Te) ・・(III)
SW=(TAO−Te)/(TH−Te) ・・(III)
即ち、暖房用熱交換通路3Aの放熱器4と補助ヒータ23に通風する風量割合SWは0≦SW≦1の範囲で変化し、「0」で暖房用熱交換通路3Aへの通風をせず、空気流通路3内の全ての空気をバイパス通路3Bに通風するエアミックス全閉状態、「1」で空気流通路3内の全ての空気を暖房用熱交換通路3Aに通風するエアミックス全開状態となる。即ち、放熱器4への風量はGa×SWとなる。
(11)室外熱交換器の除霜
前述した如く暖房モードでは、室外熱交換器7では冷媒が蒸発し、外気から吸熱して低温となるため、室外熱交換器7には外気中の水分が霜となって付着する。この着霜が成長すると、室外熱交換器7とそれに通風される外気との間の熱交換が阻害されるため、圧縮機2の運転効率が低下する。また、過着霜となれば室外送風機15等の破損が発生する場合もある。そこで、ヒートポンプコントローラ32は以下の如く室外熱交換器7の除霜制御を行う。
前述した如く暖房モードでは、室外熱交換器7では冷媒が蒸発し、外気から吸熱して低温となるため、室外熱交換器7には外気中の水分が霜となって付着する。この着霜が成長すると、室外熱交換器7とそれに通風される外気との間の熱交換が阻害されるため、圧縮機2の運転効率が低下する。また、過着霜となれば室外送風機15等の破損が発生する場合もある。そこで、ヒートポンプコントローラ32は以下の如く室外熱交換器7の除霜制御を行う。
(11−1)室外熱交換器7の除霜制御(その1)
次に、図7を用いてこの室外熱交換器7の除霜制御の一例を説明する。この実施例では、ヒートポンプコントローラ32は先ず、図7のステップS1で車両が起動されたか否か、及び、車両用空気調和装置1による車室内の空調要求(以下、HP空調要求と称する)があるか否か判断する。この場合、車両が起動された否かはイグニッション(IG)のON情報(空調コントローラ20から送信される)から判断する。また、HP空調要求とは車両用空気調和装置1の稼働要求であり、このHP空調要求が有るか否かは、実施例では空調操作部53に設けられたエアコンのON/OFFスイッチがONされたか否かの情報(空調コントローラ20から送信される)から判断する。
次に、図7を用いてこの室外熱交換器7の除霜制御の一例を説明する。この実施例では、ヒートポンプコントローラ32は先ず、図7のステップS1で車両が起動されたか否か、及び、車両用空気調和装置1による車室内の空調要求(以下、HP空調要求と称する)があるか否か判断する。この場合、車両が起動された否かはイグニッション(IG)のON情報(空調コントローラ20から送信される)から判断する。また、HP空調要求とは車両用空気調和装置1の稼働要求であり、このHP空調要求が有るか否かは、実施例では空調操作部53に設けられたエアコンのON/OFFスイッチがONされたか否かの情報(空調コントローラ20から送信される)から判断する。
そして、車両が起動され、且つ、HP空調要求がある場合、ヒートポンプコントローラ32は車両用空気調和装置1による空調運転を開始し、ステップS2に進む。一方、ステップS1で否の場合にはステップS6に進む。尚、ステップS6でヒートポンプコントローラ32はHP空調要求が無いか否か判断し、HP空調要求が有る場合、即ち、車両の起動時であるか否かに拘わらずHP空調要求がある場合も車両用空気調和装置1による空調運転を開始し、ステップS2に進む。他方、ステップS6でHP空調要求が無い場合には車両用空気調和装置1による空調運転を停止し、ステップS7に進む。
ステップS2ではヒートポンプコントローラ32は、車両用空気調和装置1(HP)が故障判定されていないか否か判断し、故障判定されていなければステップS3に進み、現在の運転モードが暖房モードか否か判断する。そして、現在の運転モードが暖房モードである場合は、即ち、暖房モードで空調運転を実行している場合、ステップS4に進んで除霜要求フラグfDFSTReqをセット(「1」)する。
尚、ステップS3で現在の運転モードが暖房モード以外である場合、ステップS5に進んで除霜要求フラグfDFSTReqをリセット(「0」)する。また、ヒートポンプコントローラ32は不揮発性メモリ(EEP−ROM)80を備えており、上記除霜要求フラグfDFSTReqのセット(「1」)、リセット(「0」)の状態をこの不揮発性メモリ80に記憶し、車両用空気調和装置1が停止して制御装置11(空調コントローラ20、ヒートポンプコントローラ32)の電源が断たれた場合にも、除霜要求フラグfDFSTReqの状態は不揮発性メモリ80に保持されているものとする。
一方、ステップS1で車両が起動され、且つ、HP空調要求がある状態では無く、ステップS6に進んでもHP空調要求が無い場合、ヒートポンプコントローラ32は車両用空気調和装置1による空調運転を停止する。そして、ヒートポンプコントローラ32はステップS7に進み、除霜要求フラグfDFSTReqがセット(「1」)されているか否か判断し、リセット(「0」)されていればステップS12に進み、不揮発性メモリ80に保持されている除霜要求フラグfDFSTReqの状態を前回の状態(前回値)として保持し続ける。
他方、前述したステップS4で除霜要求フラグfDFSTReqがセット(「1」)された状態で空調運転が停止された場合、ヒートポンプコントローラ32は除霜要求フラグfDFSTReqがセット(「1」)されたことを除霜要求として空調コントローラ20に通知する(図2)。そして、ヒートポンプコントローラ32はステップS7からステップS8に進み、空調コントローラ20から除霜許可が通知されたか否か判断する。
ここで、空調コントローラ20は、前述した如くヒートポンプコントローラ32から除霜要求フラグfDFSTReqがセットされたことが除霜要求として通知された場合、現在の車両の状態が室外熱交換器7の除霜許可条件を満たしているか否か判断することで、室外熱交換器7の除霜の可否判断を行う。実施例の場合の除霜許可条件は、前述したHP空調要求が無く、且つ、バッテリ75が充電中(車両は停車)であるかバッテリ75の残量が所定値以上あることである。
空調コントローラ20は、現在の車両の状態が上記除霜許可条件を満たしている場合、除霜許可フラグfDFSTPermをセット(「1」)する。この除霜許可フラグfDFSTPermがセット(「1」)されたことは除霜許可として空調コントローラ20からヒートポンプコントローラ32に通知される(図2)。ヒートポンプコントローラ32は空調コントローラ20から除霜許可が通知された場合、ステップS8からステップS9に進んで室外熱交換器7の除霜運転を行い、通知されていない場合にはステップS12に進む。
ヒートポンプコントローラ32はステップS9の除霜運転で、冷媒回路Rを暖房モードの状態とした上で、室外膨張弁6の弁開度を全開とし、エアミックスダンパ28による風量割合SWを「0」として暖房用熱交換通路3Aへの通風を行わない(放熱器4に通風しない)状態とする。そして、圧縮機2を運転し、当該圧縮機2から吐出された高温の冷媒を放熱器4、室外膨張弁6を経て室外熱交換器7に流入させて当該室外熱交換器7を加熱する。それにより、室外熱交換器7の着霜を融解させる。
即ち、実施例では圧縮機2や室外膨張弁6、圧縮機2から吐出される高温冷媒が本発明における室外熱交換器7の除霜装置を構成することになる。尚、係る高温冷媒による加熱の他に、所定の電気ヒータや、例えばエンジンが搭載されている車両の場合にはエンジン冷却水の循環回路等を除霜装置として設置し、室外熱交換器7を加熱して除霜するようにしてもよい。
そして、ステップS10でヒートポンプコントローラ32は室外熱交換器温度センサ54が検出する室外熱交換器7の温度(この場合、室外熱交換器温度TXO)が所定の除霜終了温度(例えば、+3℃等)より高くなった状態が所定時間(例えば、数分)継続しているか否か(除霜終了条件)を判断し、室外熱交換器7の除霜が終了して室外熱交換器温度TXOが係る除霜終了条件を満たした場合、ステップS11に進んで除霜を完了したものとし、前述した除霜要求フラグfDFSTReqをリセット(「0」)する(ステップS7〜ステップS12が除霜制御)。
以上のようにして、この制御例では室外熱交換器7への着霜の状況等を判断すること無く、空調コントローラ20から除霜許可通知があれば、ヒートポンプコントローラ32は暖房モードで空調運転を停止する毎に、室外熱交換器7の除霜を行うことになる。
(11−2)室外熱交換器7の除霜制御(その2)
次に、図8は室外熱交換器7の除霜制御の他の例を示している。尚、この図において、図7と同一符号で示すステップは同様の動作が行われるものとして説明を省略する。図8の制御例では、ヒートポンプコントローラ32はステップS3で現在の運転モードが暖房モードか否か判断し、現在の運転モードが暖房モードである場合は、ステップS13とステップS14で誤動作判定を行う。
次に、図8は室外熱交換器7の除霜制御の他の例を示している。尚、この図において、図7と同一符号で示すステップは同様の動作が行われるものとして説明を省略する。図8の制御例では、ヒートポンプコントローラ32はステップS3で現在の運転モードが暖房モードか否か判断し、現在の運転モードが暖房モードである場合は、ステップS13とステップS14で誤動作判定を行う。
即ち、ヒートポンプコントローラ32は、ステップS3で現在の運転モードが暖房モードである場合、ステップS13に進んで第1の誤動作防止条件が成立しているか否か判断する。実施例の第1の誤動作防止条件は、圧縮機2を起動した後、その回転数が所定の閾値(例えば、3000rpm等)より高い状態が第1の所定時間t1(例えば、5分等)継続したか否かである。
そして、暖房モードでの圧縮機2の起動後、当該圧縮機2の回転数が上記閾値より高い状態での運転が第1の所定時間t1継続している場合、ヒートポンプコントローラ32は第1の誤動作防止条件が成立したものと判断してステップS13からステップS4に進み、除霜要求フラグfDFSTReqをセット(「1」)する。
他方、ステップS13で上記第1の誤動作防止条件が成立していない場合、ヒートポンプコントローラ32はステップS14に進んで今度は第2の誤動作防止条件が成立しているか否か判断する。実施例の第2の誤動作防止条件は、暖房モードでの空調運転が前記第1の所定時間t1より長い第2の所定時間t2(例えば、10分等)継続したか否かである。
そして、暖房モードでの空調運転が第2の所定時間t2継続している場合、ヒートポンプコントローラ32は第2の誤動作防止条件が成立したものと判断してステップS14からステップS4に進み、除霜要求フラグfDFSTReqをセット(「1」)する。そして、上記第1の誤動作防止条件及び第2の誤動作防止条件の何れも成立していない場合、ヒートポンプコントローラ32はステップS5に進んで除霜要求フラグfDFSTReqをリセット(「0」)する。その他の制御は図7の場合と同様である。
この場合の制御例では、暖房モードを実行したとしても、第1及び第2の誤動作防止条件が成立しない場合には、除霜要求フラグfDFSTReqをセットしないので、誤って空調操作部53が操作された場合や、車両が起動されても直ぐに停止された場合などには室外熱交換器7の除霜は行われなくなる。
以上詳述した如く本発明の図7の制御では、ヒートポンプコントローラ32は、暖房モードで空調運転を停止する毎に、室外熱交換器7の除霜を行うようにしたので、室外熱交換器7への着霜の状況等を判断すること無く、暖房モードで空調運転を停止する毎に室外熱交換器7の除霜が行われるようになる。
これにより、比較的簡単な制御で室外熱交換器7の着霜に伴う運転効率の低下を防止、若しくは、抑制することができるようになる。また、室外熱交換器7の除霜は空調運転が停止された後に行われるので、車室内の快適性の低下も防止、若しくは、抑制することができる。
また、図8の制御では、ヒートポンプコントローラ32は暖房モードにおいて、圧縮機2の回転数が所定の閾値より高い状態が第1の所定時間t1継続した場合、第1の誤動作防止条件が成立したものと判断し、当該暖房モードで空調運転を停止した後、室外熱交換器7の除霜を行い、或いは、暖房モードを第1の所定時間t1よりも長い第2の所定時間t2継続して実行した場合、第2の誤動作防止条件が成立したものと判断し、当該暖房モードで空調運転を停止した後、室外熱交換器7の除霜を行うようにしたので、例えば、暖房モードが極めて短時間行われただけで室外熱交換器7の除霜が開始されてしまう等の不都合も解消することができる。
また、実施例ではヒートポンプコントローラ32が、暖房モードを実行した場合、又は、第1又は第2の誤動作防止条件が成立したものと判断した場合、除霜要求フラグfDFSTReqをセット(「1」)し、暖房モード以外で空調運転を実行した場合、除霜要求フラグfDFSTReqをリセット(「0」)すると共に、当該除霜要求フラグfDFSTReqがセット(「1」)されている状態で空調運転を停止した後、室外熱交換器7の除霜可否を判断し、許可されている場合には、当該室外熱交換器7の除霜を行い、除霜要求フラグfDFSTReqをリセット(「0」)するようにしているので、実施例の如く圧縮機2が、車両に搭載されたバッテリ75により駆動される場合、空調コントローラ20が、車室内の空調要求が無く、且つ、バッテリ75が充電中であるか当該バッテリ75の残量が所定値以上あることを条件として、室外熱交換器7の除霜を許可するようにすることで、車両の走行に悪影響を及ぼすこと無く、適切に室外熱交換器7の除霜を行うことができるようになる。
また、暖房モード以外で空調運転を実行した場合には、除霜要求フラグfDFSTReqはリセット(「0」)されるので、暖房モード以外で空調運転を停止したときに室外熱交換器7の除霜が行われる不都合も防止できる。
また、実施例の如く制御装置11を、車室内の空調設定操作を行うための空調操作部53が接続された空調コントローラ20と、圧縮機2の運転を制御するヒートポンプコントローラ32とから構成し、空調コントローラ20とヒートポンプコントローラ32が、車両通信バス65を介して情報の送受信を行うようにした場合には、前述したようにヒートポンプコントローラ32が、暖房モードを実行した場合や、第1又は第2の誤動作防止条件が成立したものと判断した場合、除霜要求フラグfDFSTReqをセット(「1」)し、暖房モード以外で空調運転を実行した場合、除霜要求フラグfDFSTReqをリセット(「0」)し、当該除霜要求フラグfDFSTReqがセット(「1」)されている状態で空調運転を停止した場合、空調コントローラ20に対して除霜要求を行い、空調コントローラ20から除霜許可が通知されている場合、室外熱交換器7の除霜を行い、除霜要求フラグfDFSTReqをリセット(「0」)すると共に、空調コントローラ20が、ヒートポンプコントローラ32から除霜要求があった場合、室外熱交換器7の除霜可否を判断し、許可する場合には、当該室外熱交換器7の除霜許可をヒートポンプコントローラ32に通知することで、車室内の快適性と室外熱交換器7の着霜に伴う運転効率の低下を適切に防止、若しくは、抑制することができるようになる。
そして、実施例では圧縮機2から吐出された高温冷媒等の除霜装置によって室外熱交換器7を加熱し、室外熱交換器7の除霜を行うようにしているので、室外熱交換器7の着霜を確実に融解除去することができるようになる。
次に、図9は本発明を適用した他の実施例の車両用空気調和装置1の構成図を示している。尚、この図において図1と同一符号で示すものは同一若しくは同様の機能を奏するものである。この実施例の場合、過冷却部16の出口は逆止弁18に接続され、この逆止弁18の出口が冷媒配管13Bに接続されている。尚、逆止弁18は冷媒配管13B(室内膨張弁8)側が順方向とされている。
また、放熱器4の出口側の冷媒配管13Eは室外膨張弁6の手前で分岐しており、この分岐した冷媒配管(以下、第2のバイパス配管と称する)13Fは電磁弁22(除湿用)を介して逆止弁18の下流側の冷媒配管13Bに連通接続されている。更に、吸熱器9の出口側の冷媒配管13Cには、内部熱交換器19の冷媒下流側であって、冷媒配管13Dとの合流点より冷媒上流側に蒸発圧力調整弁70が接続されている。そして、これら電磁弁22や蒸発圧力調整弁70もヒートポンプコントローラ32の出力に接続されている。尚、前述の実施例の図1中のバイパス配管35、電磁弁30及び電磁弁40から成るバイパス装置45は設けられていない。その他は図1と同様であるので説明を省略する。
以上の構成で、この実施例の車両用空気調和装置1の動作を説明する。ヒートポンプコントローラ32はこの実施例の空調運転では、暖房モード、除湿暖房モード、内部サイクルモード、除湿冷房モード、冷房モード及び補助ヒータ単独モードの各運転モードを切り換えて実行する(MAX冷房モードはこの実施例では存在しない)。尚、暖房モード、除湿冷房モード及び冷房モードが選択されたときの動作及び冷媒の流れと、補助ヒータ単独モードは前述の実施例(実施例1)の場合と同様であるので説明を省略する。但し、この実施例(実施例2)ではこれら暖房モード(除霜を含む)、除湿冷房モード及び冷房モードにおいては電磁弁22を閉じるものとする。
(12)図9の車両用空気調和装置1の除湿暖房モード
他方、除湿暖房モードが選択された場合、この実施例ではヒートポンプコントローラ32は電磁弁21(暖房用)を開放し、電磁弁17(冷房用)を閉じる。また、電磁弁22(除湿用)を開放する。そして、圧縮機2を運転する。空調コントローラ20は各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は、基本的には室内送風機27から吹き出されて吸熱器9を経た空気流通路3内の全て空気を暖房用熱交換通路3Aの補助ヒータ23及び放熱器4に通風する状態とするが、風量の調整も行う。
他方、除湿暖房モードが選択された場合、この実施例ではヒートポンプコントローラ32は電磁弁21(暖房用)を開放し、電磁弁17(冷房用)を閉じる。また、電磁弁22(除湿用)を開放する。そして、圧縮機2を運転する。空調コントローラ20は各送風機15、27を運転し、エアミックスダンパ28は、基本的には室内送風機27から吹き出されて吸熱器9を経た空気流通路3内の全て空気を暖房用熱交換通路3Aの補助ヒータ23及び放熱器4に通風する状態とするが、風量の調整も行う。
これにより、圧縮機2から吐出された高温高圧のガス冷媒は冷媒配管13Gから放熱器4に流入する。放熱器4には暖房用熱交換通路3Aに流入した空気流通路3内の空気が通風されるので、空気流通路3内の空気は放熱器4内の高温冷媒により加熱され、一方、放熱器4内の冷媒は空気に熱を奪われて冷却され、凝縮液化する。
放熱器4内で液化した冷媒は当該放熱器4を出た後、冷媒配管13Eを経て室外膨張弁6に至る。室外膨張弁6に流入した冷媒はそこで減圧された後、室外熱交換器7に流入する。室外熱交換器7に流入した冷媒は蒸発し、走行により、或いは、室外送風機15にて通風される外気中から熱を汲み上げる。即ち、冷媒回路Rがヒートポンプとなる。そして、室外熱交換器7を出た低温の冷媒は冷媒配管13A、電磁弁21及び冷媒配管13Dを経て冷媒配管13Cからアキュムレータ12に入り、そこで気液分離された後、ガス冷媒が圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。
また、放熱器4を経て冷媒配管13Eを流れる凝縮冷媒の一部は分流され、電磁弁22を経て第2のバイパス配管13F及び冷媒配管13Bより内部熱交換器19を経て室内膨張弁8に至るようになる。室内膨張弁8にて冷媒は減圧された後、吸熱器9に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機27から吹き出された空気中の水分が吸熱器9に凝結して付着するので、空気は冷却され、且つ、除湿される。
吸熱器9で蒸発した冷媒は、内部熱交換器19、蒸発圧力調整弁70を順次経て冷媒配管13Cにて冷媒配管13Dからの冷媒と合流した後、アキュムレータ12を経て圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器9にて除湿された空気は放熱器4を通過する過程で再加熱されるので、これにより車室内の除湿暖房が行われることになる。
空調コントローラ20は、目標吹出温度TAOから算出される目標ヒータ温度TCO(加熱温度THの目標値)をヒートポンプコントローラ32に送信する。ヒートポンプコントローラ32は、この目標ヒータ温度TCOから目標放熱器圧力PCO(放熱器圧力PCIの目標値)を算出し、この目標放熱器圧力PCOと、放熱器圧力センサ47が検出する放熱器4の冷媒圧力(放熱器圧力PCI。冷媒回路Rの高圧圧力)に基づいて圧縮機2の回転数NCを制御し、放熱器4による加熱を制御する。また、ヒートポンプコントローラ32は、吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器9の温度Teと、空調コントローラ20から送信された目標吸熱器温度TEOに基づいて室外膨張弁6の弁開度を制御する。また、ヒートポンプコントローラ32は吸熱器温度センサ48が検出する吸熱器9の温度Teに基づき、蒸発圧力調整弁70を開(流路を拡大する)/閉(少許冷媒が流れる)して吸熱器9の温度が下がり過ぎて凍結する不都合を防止する。
(13)図9の車両用空気調和装置1の内部サイクルモード
また、内部サイクルモードでは、ヒートポンプコントローラ32は上記除湿暖房モードの状態において室外膨張弁6を全閉とする(全閉位置)と共に、電磁弁21を閉じる。この室外膨張弁6と電磁弁21が閉じられることにより、室外熱交換器7への冷媒の流入、及び、室外熱交換器7からの冷媒の流出は阻止されることになるので、放熱器4を経て冷媒配管13Eを流れる凝縮冷媒は電磁弁22を経て第2のバイパス配管13Fに全て流れるようになる。そして、第2のバイパス配管13Fを流れる冷媒は冷媒配管13Bより内部熱交換器19を経て室内膨張弁8に至る。室内膨張弁8にて冷媒は減圧された後、吸熱器9に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機27から吹き出された空気中の水分が吸熱器9に凝結して付着するので、空気は冷却され、且つ、除湿される。
また、内部サイクルモードでは、ヒートポンプコントローラ32は上記除湿暖房モードの状態において室外膨張弁6を全閉とする(全閉位置)と共に、電磁弁21を閉じる。この室外膨張弁6と電磁弁21が閉じられることにより、室外熱交換器7への冷媒の流入、及び、室外熱交換器7からの冷媒の流出は阻止されることになるので、放熱器4を経て冷媒配管13Eを流れる凝縮冷媒は電磁弁22を経て第2のバイパス配管13Fに全て流れるようになる。そして、第2のバイパス配管13Fを流れる冷媒は冷媒配管13Bより内部熱交換器19を経て室内膨張弁8に至る。室内膨張弁8にて冷媒は減圧された後、吸熱器9に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機27から吹き出された空気中の水分が吸熱器9に凝結して付着するので、空気は冷却され、且つ、除湿される。
吸熱器9で蒸発した冷媒は、内部熱交換器19、蒸発圧力調整弁70を順次経て冷媒配管13Cを流れ、アキュムレータ12を経て圧縮機2に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器9にて除湿された空気は放熱器4を通過する過程で再加熱されるので、これにより、車室内の除湿暖房が行われることになるが、この内部サイクルモードでは室内側の空気流通路3内にある放熱器4(放熱)と吸熱器9(吸熱)の間で冷媒が循環されることになるので、外気からの熱の汲み上げは行われず、圧縮機2の消費動力分の暖房能力が発揮される。除湿作用を発揮する吸熱器9には冷媒の全量が流れるので、上記除湿暖房モードに比較すると除湿能力は高いが、暖房能力は低くなる。
空調コントローラ20は目標吹出温度TAOから算出される目標ヒータ温度TCO(加熱温度THの目標値)をヒートポンプコントローラ32に送信する。ヒートポンプコントローラ32は送信された目標ヒータ温度TCOから目標放熱器圧力PCO(放熱器圧力PCIの目標値)を算出し、この目標放熱器圧力PCOと、放熱器圧力センサ47が検出する放熱器4の冷媒圧力(放熱器圧力PCI。冷媒回路Rの高圧圧力)に基づいて圧縮機2の回転数NCを制御し、放熱器4による加熱を制御する。
そして、この実施例の場合にも前述した(11)の室外熱交換器7の除霜制御を行うことで、比較的簡単な制御で室外熱交換器7の着霜に伴う運転効率の低下を防止、若しくは、抑制することができるようになる。
尚、各実施例で示した数値等は前述した如くそれらに限られるものでは無く、適用する装置に応じて適宜設定すべきものである。また、補助加熱装置は実施例で示した補助ヒータ23に限られるものでは無く、ヒータで加熱された熱媒体を循環させて空気流通路3内の空気を加熱する熱媒体循環回路や、エンジンで加熱されたラジエター水を循環するヒータコア等を利用してもよい。
1 車両用空気調和装置
2 圧縮機
3 空気流通路
4 放熱器
6 室外膨張弁
7 室外熱交換器
8 室内膨張弁
9 吸熱器
10 HVACユニット
11 制御装置
20 空調コントローラ
23 補助ヒータ(補助加熱装置)
27 室内送風機(ブロワファン)
28 エアミックスダンパ
32 ヒートポンプコントローラ
53 空調操作部
65 車両通信バス
75 バッテリ
R 冷媒回路
2 圧縮機
3 空気流通路
4 放熱器
6 室外膨張弁
7 室外熱交換器
8 室内膨張弁
9 吸熱器
10 HVACユニット
11 制御装置
20 空調コントローラ
23 補助ヒータ(補助加熱装置)
27 室内送風機(ブロワファン)
28 エアミックスダンパ
32 ヒートポンプコントローラ
53 空調操作部
65 車両通信バス
75 バッテリ
R 冷媒回路
Claims (7)
- 冷媒を圧縮する圧縮機と、
車室内に供給する空気が流通する空気流通路と、
冷媒を放熱させて前記空気流通路から前記車室内に供給する空気を加熱するための放熱器と、
車室外に設けられて冷媒を吸熱させるための室外熱交換器と、
制御装置とを備え、
該制御装置により、少なくとも前記圧縮機から吐出された冷媒を前記放熱器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、前記室外熱交換器にて吸熱させて前記車室内を暖房する暖房モードを含む空調運転を実行する車両用空気調和装置において、
前記制御装置は、前記暖房モードで前記空調運転を停止する毎に、前記室外熱交換器の除霜を行うことを特徴とする車両用空気調和装置。 - 前記制御装置は、前記暖房モードにおいて、前記圧縮機の回転数が所定の閾値より高い状態が第1の所定時間t1継続した場合、誤動作防止条件が成立したものと判断し、当該暖房モードで前記空調運転を停止した後、前記室外熱交換器の除霜を行うことを特徴とする請求項1に記載の車両用空気調和装置。
- 前記制御装置は、前記暖房モードを前記第1の所定時間t1よりも長い第2の所定時間t2継続して実行した場合、誤動作防止条件が成立したものと判断し、当該暖房モードで前記空調運転を停止した後、前記室外熱交換器の除霜を行うことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の車両用空気調和装置。
- 前記制御装置は、前記暖房モードを実行した場合、又は、前記誤動作防止条件が成立したものと判断した場合、所定の除霜要求フラグをセットし、前記暖房モード以外で前記空調運転を実行した場合、前記除霜要求フラグをリセットすると共に、
当該除霜要求フラグがセットされている状態で前記空調運転を停止した後、前記室外熱交換器の除霜可否を判断し、許可されている場合には、当該室外熱交換器の除霜を行い、前記除霜要求フラグをリセットすることを特徴とする請求項1乃至請求項3のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。 - 前記圧縮機は、車両に搭載されたバッテリにより駆動されると共に、
前記制御装置は、前記車室内の空調要求が無く、且つ、前記バッテリが充電中であるか当該バッテリの残量が所定値以上あることを条件として、前記室外熱交換器の除霜を許可することを特徴とする請求項4に記載の車両用空気調和装置。 - 前記制御装置は、前記車室内の空調設定操作を行うための空調操作部が接続された空調コントローラと、前記圧縮機の運転を制御するヒートポンプコントローラとから構成され、前記空調コントローラと前記ヒートポンプコントローラは、車両通信バスを介して情報の送受信を行い、
前記ヒートポンプコントローラは、前記暖房モードを実行した場合、又は、前記誤動作防止条件が成立したものと判断した場合、前記除霜要求フラグをセットし、前記暖房モード以外で前記空調運転を実行した場合、前記除霜要求フラグをリセットし、当該除霜要求フラグがセットされている状態で前記空調運転を停止した場合、前記空調コントローラに対して除霜要求を行い、前記空調コントローラから除霜許可が通知されている場合、前記室外熱交換器の除霜を行い、前記除霜要求フラグをリセットすると共に、
前記空調コントローラは、前記ヒートポンプコントローラから前記除霜要求があった場合、前記室外熱交換器の除霜可否を判断し、許可する場合には、当該室外熱交換器の前記除霜許可を前記ヒートポンプコントローラに通知することを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の車両用空気調和装置。 - 前記制御装置は、所定の除霜装置により前記室外熱交換器を加熱することで当該室外熱交換器を除霜することを特徴とする請求項1乃至請求項6のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017138978A JP2019018708A (ja) | 2017-07-18 | 2017-07-18 | 車両用空気調和装置 |
PCT/JP2018/023916 WO2019017149A1 (ja) | 2017-07-18 | 2018-06-18 | 車両用空気調和装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017138978A JP2019018708A (ja) | 2017-07-18 | 2017-07-18 | 車両用空気調和装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019018708A true JP2019018708A (ja) | 2019-02-07 |
Family
ID=65016404
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017138978A Pending JP2019018708A (ja) | 2017-07-18 | 2017-07-18 | 車両用空気調和装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2019018708A (ja) |
WO (1) | WO2019017149A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022202841A1 (ja) * | 2021-03-24 | 2022-09-29 | サンデン・オートモーティブクライメイトシステム株式会社 | 車両用空調装置 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7316841B2 (ja) * | 2019-05-28 | 2023-07-28 | サンデン株式会社 | 車両用空気調和装置 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3066443B2 (ja) * | 1991-12-10 | 2000-07-17 | 株式会社日立製作所 | 自動車用空気調和装置 |
JPH07186710A (ja) * | 1993-12-27 | 1995-07-25 | Nippondenso Co Ltd | 電気自動車用空気調和装置 |
JPH08268031A (ja) * | 1995-03-31 | 1996-10-15 | Nippondenso Co Ltd | 車両用空調装置 |
WO1997000410A1 (en) * | 1995-06-15 | 1997-01-03 | Rapids Defrost System, Inc. | Remote and programmable indash defrost/cooling system |
JP2013129353A (ja) * | 2011-12-22 | 2013-07-04 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 車両用空調装置 |
JP6108066B2 (ja) * | 2012-10-31 | 2017-04-05 | 三菱自動車工業株式会社 | 車両用空調装置 |
-
2017
- 2017-07-18 JP JP2017138978A patent/JP2019018708A/ja active Pending
-
2018
- 2018-06-18 WO PCT/JP2018/023916 patent/WO2019017149A1/ja active Application Filing
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022202841A1 (ja) * | 2021-03-24 | 2022-09-29 | サンデン・オートモーティブクライメイトシステム株式会社 | 車両用空調装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2019017149A1 (ja) | 2019-01-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6192434B2 (ja) | 車両用空気調和装置 | |
JP6040099B2 (ja) | 車両用空気調和装置 | |
JP6125330B2 (ja) | 車両用空気調和装置 | |
JP6723137B2 (ja) | 車両用空気調和装置 | |
JP6900271B2 (ja) | 車両用空気調和装置 | |
JP2019043422A (ja) | 車両用空気調和装置 | |
WO2018211957A1 (ja) | 車両用空気調和装置 | |
CN110062708B (zh) | 车用空调装置 | |
WO2018110211A1 (ja) | 車両用空気調和装置 | |
CN111629919A (zh) | 车辆用空气调节装置 | |
WO2018123634A1 (ja) | 車両用空気調和装置 | |
JP2018058575A (ja) | 車両用空気調和装置 | |
JP2019018708A (ja) | 車両用空気調和装置 | |
WO2018088124A1 (ja) | 車両用空気調和装置 | |
WO2018225486A1 (ja) | 車両用空気調和装置 | |
WO2018135603A1 (ja) | 車両用空気調和装置 | |
WO2018061785A1 (ja) | 車両用空気調和装置 | |
WO2017146269A1 (ja) | 車両用空気調和装置 | |
WO2018225485A1 (ja) | 車両用空気調和装置 | |
WO2018074111A1 (ja) | 車両用空気調和装置 | |
WO2019049637A1 (ja) | 車両用空気調和装置 | |
JP2019031226A (ja) | 車両用空気調和装置 | |
WO2018088130A1 (ja) | 車両用空気調和装置 | |
JP6853036B2 (ja) | 車両用空気調和装置 |