JP6507453B2 - 車両用空調装置 - Google Patents
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Description
ヒートポンプサイクルを用いる車両用空調装置は、暖房運転時に冷媒が内部を循環する暖房用冷媒回路を備えている。暖房用冷媒回路は、吸引した冷媒を圧縮して吐出するコンプレッサと、コンプレッサから吐出された冷媒の熱を空調空気と熱交換する室内コンデンサと、室内コンデンサを通過した冷媒を減圧して膨張させる膨張弁と、膨張弁を通過した冷媒の熱を外気と熱交換し、熱交換した冷媒をコンプレッサに戻す室外熱交換器と、を有している。
この種の車両用空調装置においては、暖房運転時にコンプレッサによって冷媒を送給する必要があるため、コンプレッサの駆動に伴って各部に振動が生じ易い。
図1は、この実施形態に係る車両用空調装置10の構成図である。
この実施形態に係る車両用空調装置10は、車両の駆動源としてのエンジン(内燃機関)を具備していない電気自動車等に搭載され、ヒートポンプサイクルを利用して暖房運転を行う。車両用空調装置10は、空調ユニット11と、冷媒が循環可能なヒートポンプサイクル12と、制御装置13と、を備えている。
ダクト51は、空調空気の流通方向における上流側に位置する空気取込口57、及び下流側に位置する空気吹き出し口58を有している。そして、上述したブロワ52、エバポレータ53、エアミックスドア54、暖房用の室内コンデンサ55、及び、ヒータコア56は、空調空気の流通方向の上流側から下流側に向けてこの順で配置されている。
なお、コンプレッサ21の吐出部から暖房用の室内コンデンサ55を経由して暖房用膨張弁22に至る通路は、高圧側主通路41とされている。
これにより、暖房運転の実行時には、暖房用の室内コンデンサ55から流出した冷媒は暖房用膨張弁22を通過して低温かつ低圧の状態で室外熱交換器24に流入する。一方、冷房運転の実行時には、暖房用の室内コンデンサ55から流出した冷媒はバイパス弁23を通過して高温の状態で室外熱交換器24に流入する。
室外熱交換器24は、暖房運転の実行時には、内部を通過する低温かつ低圧の冷媒によって室外雰囲気から吸熱可能であって、室外雰囲気からの吸熱によって冷媒を気化させる。一方、冷房運転の実行時には、室外熱交換器24は、内部を通過する高温の冷媒によって室外雰囲気へと放熱可能であって、例えば室外雰囲気への放熱及びファン24aの送風によって冷媒を冷却する。
サブコンデンサ27は、冷房用主通路43のうち、レシーバタンク25よりも下流側に設置され、内部に流入した冷媒と室外雰囲気との間で熱交換を行う。
逆止弁28は、冷房用主通路43のうち、サブコンデンサ27よりも下流側に設置されている。逆止弁28は、冷房運転の実行時において、サブコンデンサ27を通過した冷媒を下流側に向けて流通させ、除湿運転の実行時において、冷房用主通路43のうち、逆止弁28よりも上流側(サブコンデンサ27側)への冷媒の逆流を防止する。
なお、この実施形態における冷房用主通路43は、室外熱交換器24の下流部から冷房弁26、レシーバタンク25、サブコンデンサ27、逆止弁28、冷房用補助熱交換器31、冷房用膨張弁29、エバポレータ53、蒸発能力制御弁35を経由してアキュムレータ33に接続される通路である。
冷房用冷媒回路19は、冷房用膨張弁29やエバポレータ53を経由して室外熱交換器24の下流部とアキュムレータ33を接続する冷房用主通路43と、暖房用の室内コンデンサ55を経由する高圧側主通路41の一部と冷房用バイパス通路42とから成り、暖房用膨張弁22を迂回してコンプレッサ21の吐出部と室外熱交換器24の上流部を接続する通路と、を有している。
また、暖房用冷媒回路20は、暖房用の室内コンデンサ55と暖房用膨張弁22を経由して、コンプレッサ21の吐出部と室外熱交換器24の上流部を接続する高圧側主通路41と、冷房用主通路43を迂回して室外熱交換器24の下流部とアキュムレータ33を接続する暖房用バイパス通路44と、を有している。
同図に示すように、制御装置13は、信号入力部15と、経過時間判定部16と、弁開度制御部17と、コンプレッサ制御部18と、を有している。
信号入力部15は、暖房運転の開始信号が入力される部分であり、図示しない空調モード切換スイッチが暖房位置にある状態で、車両用空調装置10のメインスイッチがオンにされたときに、暖房運転の開始信号である信号を入力される。
この実施形態に係るコンプレッサ21は、スクロール式のコンプレッサであり、ハウジング65の内部に固定スクロール66と、モータ67によって旋回駆動される可動スクロール68と、を備えている。可動スクロール68は、モータ67の駆動軸67aに偏心状態で支持され、ハウジング65の内部において一定姿勢を維持して旋回する。そして、コンプレッサ21は、可動スクロール68の旋回駆動により、固定スクロール66と可動スクロール68で仕切られた空間の容積を変化させ、図示しない吸入ポートから吸い入れた冷媒を圧縮しながら吐出ポート69に吐出する。
暖房運転時には、図4に示すように、エアミックスドア54は加熱経路を開放する加熱位置とされ、暖房弁32は開状態とされる。なお、暖房運転時において、バイパス弁23、冷房弁26、除湿弁34、及び蒸発能力制御弁35は閉状態とされる。
そして、暖房用の室内コンデンサ55を通過した冷媒は、暖房用膨張弁22によって膨張させられて液相リッチの気液2相の噴霧状とされ、その後、室外熱交換器24において室外雰囲気から吸熱して気相リッチの気液2相の噴霧状となる。室外熱交換器24を通過した冷媒は、暖房用バイパス通路44と合流部46を通ってアキュムレータ33に流入する。アキュムレータ33に流入した冷媒は、その内部において気液分離され、主に気相の冷媒(冷媒の液体分)がコンプレッサ21に吸入される。
冷房運転時には、図5に示すように、エアミックスドア54は、エバポレータ53を通過した空調空気が冷却経路を通過する冷却位置とされ、バイパス弁23、冷房弁26、及び蒸発能力制御弁35は開状態とされる。なお、暖房用膨張弁22、暖房弁32及び除湿弁34は閉状態とされる。
そして、エバポレータ53を通過した気相リッチの気液2相の冷媒は、冷房用補助熱交換器31において熱交換された後、アキュムレータ33内に流入する。アキュムレータ33に流入した気相リッチの冷媒は、その内部において気液分離され、主に気相の冷媒(冷媒の気体分)がコンプレッサ21に吸入される。
ステップS101において、制御装置13の信号入力部15に暖房運転の開始信号が入力されると、つづくステップS102において、弁開度制御部17が暖房用膨張弁22の開度を増大させるとともに、経過時間判定部16が経過時間の計測を開始する。ステップS103においては、暖房用膨張弁22の開度が全開になったか否かを判定し、全開でない場合にはステップS102に戻る。ステップS102とステップS103においては、暖房用膨張弁22の開度が全開になるまで弁開度制御部17が暖房用膨張弁22の開度を増大させる。
このため、この実施形態に係る車両用空調装置10においては、暖房運転の開始時に、コンプレッサ21の内圧を早期に高め、コンプレッサ21の可動スクロール68等の駆動部の作動を安定させることができる。したがって、この実施形態に係る車両用空調装置10を採用することにより、暖房運転の開始時におけるコンプレッサ21での振動や騒音の発生を抑制することができる。
13…制御装置
15…信号入力部
16…経過時間判定部
17…弁開度制御部
18…コンプレッサ制御部
20…暖房用冷媒回路
21…コンプレッサ
22…暖房用膨張弁(膨張弁)
24…室外熱交換器
55…室内コンデンサ
Claims (2)
- 吸引した冷媒を圧縮して吐出するコンプレッサと、前記コンプレッサから吐出された冷媒の熱を放熱する室内コンデンサと、前記室内コンデンサを通過した冷媒を減圧して膨張させる膨張弁と、前記膨張弁を通過した冷媒の熱を外気と熱交換し、外気と熱交換した冷媒を前記コンプレッサに戻す室外熱交換器と、を有する暖房用冷媒回路と、
空調モード切換スイッチが暖房位置にある状態で、メインスイッチがオンにされる暖房運転の開始時に、前記膨張弁の開度を暖房運転時の通常の開度よりも大きく開いた後に前記コンプレッサを始動し、設定時間の経過後に前記膨張弁の開度を暖房運転時の通常の開度に戻すように制御する制御装置と、
を備えていることを特徴とする車両用空調装置。 - 前記制御装置は、
空調モード切換スイッチが暖房位置にある状態で、メインスイッチがオンにされたときに、暖房運転の開始信号が入力される信号入力部と、
前記信号入力部に前記開始信号が入力されてから設定時間が経過したか否かを判定する経過時間判定部と、
前記信号入力部に前記開始信号が入力されたときに、前記膨張弁の開度を暖房運転時の通常の開度よりも大きく開き、前記経過時間判定部が、前記設定時間が経過したものと判定したときに、前記膨張弁の開度を暖房運転時の通常の開度に戻す弁開度制御部と、
前記弁開度制御部が前記膨張弁の開度を暖房運転時の通常の開度よりも大きく開いた後に、前記コンプレッサに始動指令を出力するコンプレッサ制御部と、
を有し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。
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