JP6948135B2 - 車両用空調システム、車両用空調システムのデフロスト処理方法及びプログラム - Google Patents
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Description
そのため外気温が低い場合、室外熱交換器に着霜が生じることがある。着霜すると室外熱交換器における熱交換効率が低下するため、着霜を除去するための技術が知られている。
また、特許文献2では、室外熱交換器に着霜した際、例えば強制的に冷房モードとする制御処理を行い、室外熱交換器にて高温冷媒から放熱することで室外熱交換器に生じた霜をデフロストしている。
即ち、デフロストの際にエンジンを起動すると、エンジン冷却水の温度が当初は低く、昇温されるまでに時間を要していた。そのためデフロスト開始時にエンジン冷却水が昇温するまでの間、車室内の温風を生成するための室内ユニットでは、エンジンからの十分な熱量は供給されない状態で、着霜した室外熱交換器からの冷媒が循環され、温風を生成することができなかった。
そして温水用開閉部の作動以後に冷媒用開閉部を開く冷媒流路切替部を有しているので、デフロスト開始直後に冷媒用開閉弁を開いても、室内ユニットには既にエンジン冷却水からの熱が供給されており、温風を生成することができる。着霜した室外熱交換器から室内ユニット内のエバポレータに低温の冷媒が供給されていても、室内ユニットから車室内に吐出される空気が過剰に低温なることを確実に防止できる。
しかも室内ユニット内のエンジン冷却水からの熱により、冷媒室内系統の冷媒を加熱して室外熱交換器に供給できるので、デフロスト開始直後であっても、効率よくデフロストを実施できる。
従ってデフロスト開始直後にも室内ユニットで温風を生成できるヒートポンプ式の車両用空調システムを提供することができる。
このような構成によれば、エンジン冷却水の温度により容易に温水用開閉部を開くことができ、車両用空調システムの構成を簡素化できる。
このような構成によれば、温水用開閉部が制御なしで、自動で開閉することができ、車両用空調システムの構成をより簡素化できる。
そのためエンジン冷却水系統を温水系統と接続するときにエンジン冷却水系統の冷却水が確実に昇温されており、接続により温水系統の温度が低下することを防止できる。
従って、デフロスト開始直後にも室内ユニットで温風を生成できるデフロスト処理方法を提供することができる。
このような構成によれば、デフロスト処理を開始したときに、より確実に室内ユニットで温風を生成できる。
そのためエンジン冷却水系統を温水系統と接続するときにエンジン冷却水系統の冷却水が確実に昇温されており、接続により温水系統の温度が低下することを防止できる。
従って、デフロスト開始直後にも室内ユニットで温風を生成できる車両用空調システムの制御プログラムを提供することができる。
以下では、第1の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
本実施形態の車両用空調システム1は、PHEV車等のハイブリッド車に装着されて暖房運転可能なシステムである。
この車両用空調システム1は、図1及び図2に示すように、冷媒系統P1と、温水系統P2と、エンジン冷却水系統P3と、冷媒室内系統P4と、これらを通常運転モードとデフロスト運転モードとに切替可能なモード切替部2aと、を備えている。
通常運転モードとは、ヒートポンプ方式で暖房運転が可能なモードであり、デフロスト運転モードは室外熱交換器13の着霜を除去するための運転が可能なモードである。
冷媒系統P1は、圧縮機10と、水/冷媒熱交換器11と、三方電磁弁V3と、レシーバ12と、膨張弁E1と、逆止弁V5と、室外熱交換器13と、二方電磁弁V1と、これらを接続する冷媒配管と、を有し、冷媒が循環する冷媒流路21が構成されている。
圧縮機10と水/冷媒熱交換器11との間には冷媒温度を検知する温度センサT1が設けられている。
三方電磁弁V3は、水/冷媒熱交換器11とレシーバ12と室外熱交換器13との間に接続されている。三方電磁弁V3は、通常運転モードでは、水/冷媒熱交換器11とレシーバ12との間が連通して室外熱交換器13側が閉塞する。デフロスト運転モードでは、水/冷媒熱交換器11と室外熱交換器13との間が連通してレシーバ12側が閉塞する。
分岐部21dの一方側には膨張弁E1及び逆止弁V5が設けられ、分岐部21eを経由して室外熱交換器13が接続されている。
また、室外熱交換器13の排出路は、通常運転モードでは二方電磁弁V1が設けられた冷媒配管21iであり、デフロスト運転モードではレシーバ12と連通する冷媒配管21fである。
室外熱交換器13の下流となる二方電磁弁V1と分岐部21hとの間の冷媒配管21gには冷媒温度を検知する温度センサT2が設けられている。
温水系統P2は、冷媒系統P1の冷媒と熱交換するための上述のような水/冷媒熱交換器11と、室内ユニットU内のヒータ15と、ウォータポンプ17と、四方弁V4(温水用開閉部)と、が温水配管により接続されて、温水が循環する温水流路22が構成されている。
温水は、必ずしも水である必要はなく、本システムにおいて熱媒体として使用可能な液体であればよい。例えばクーラント等のエンジン冷却水などでもよい。
ウォータポンプ17は、温水を温水系統P2内を循環させるように圧送できればよい。
四方弁V4は、エンジン冷却水系統P3との間に介在され、2本の連通流路を有している。四方弁は電動バルブからなり、図示しない駆動部により回動駆動可能に構成されている。この四方弁V4は制御部2の温水流路切替部2dにより回動することで2本の連通流路により連通される温水流路22の形態を切り替えることができる。
冷媒室内系統P4は、冷媒配管の分岐部21dと分岐部21hとの間に設けられており、冷媒用開閉部を設けて冷媒系統P1に連結されている。
本実施形態の冷媒系統P1と冷媒室内系統P4とに設けられた冷媒用開閉部は、膨張弁E1及び二方電磁弁V2からなる。この冷媒用開閉部は通常運転モードでは、膨張弁E1を開にするとともに二方電磁弁V2を閉にした状態とする。この状態では冷媒室内系統P4に冷媒が導入されない。
一方、デフロスト運転モードでは、膨張弁E1を閉にするとともに二方電磁弁V2を開にする。この状態では、分岐部21dと分岐部21eとの間等には冷媒が導入されず、冷媒室内系統P4に冷媒が導入されて流動する。
エバポレータ14は、室内ユニットU内に設けられており、冷媒が蒸発して室内ユニットU内の熱を吸収することができる。
エンジン冷却水系統P3は、エンジン18及びラジエータ19に冷却水を循環するための流路であり、エンジン稼働時には常時冷却水が流動する構造となっている。
エンジン冷却水系統P3は、上述のように、四方弁V4を設けて温水系統P2と開閉可能に連結している。
本実施形態のモード切替部2aは、冷媒系統P1と温水系統P2とエンジン冷却水系統P3と冷媒室内系統P4とを、通常運転モードとデフロスト運転モードとに択一的に切替可能に構成されている。
また、モード切替部2aは、エンジン冷却水の温度に基づいて温水用開閉部の四方弁V4を開く温水流路切替部2dと、四方弁V4の作動以後に冷媒用開閉部を構成する膨張弁E1及び二方電磁弁V2を動作させて開閉する冷媒流路切替部2eと、を有している。
一方、冷媒用開閉部が開状態、即ち、膨張弁E1を閉にするとともに二方電磁弁V2を開にした状態にし、さらに二方電磁弁V1を閉にし、三方電磁弁V3を水/冷媒熱交換器11と室外熱交換器13との間を連通してレシーバ12側を閉にすることで、エバポレータ14で吸熱された熱を室外熱交換器13で放熱するデフロスト運転モードを構成できる。
デフロスト処理方法では、図3に示すように、ステップS1として、図4に示すように、車両用空調システム1が通常運転モードで運転されている。
冷媒流路切替部2eでは、三方電磁弁V3は水/冷媒熱交換器11とレシーバ12との間が連通して室外熱交換器13側が閉塞し、膨張弁E1が開で、二方電磁弁V1が開の状態で、二方電磁弁V2が閉の状態となっている。
この通常運転モードでは、室外熱交換器13で吸熱されて水/冷媒熱交換器11で熱交換された熱を、ヒータ15で放熱することで、室内ユニットで温風を生成して車室内に導入している。
温度センサT2,T3等により室外熱交換器13において熱交換後の冷媒の温度と外気温度とが検出され、デフロスト入条件判定部2bに伝達される。デフロスト入条件判定部2bには、予めデフロスト処理の要否を判断する基準が記憶されており、ステップS2で温度センサT2,T3から伝達された各温度をその基準に基づいて判定する。
デフロスト処理要と判定された場合、ステップS3でエンジン18のスイッチをONにし、エンジン18及びラジエータ19のエンジン冷却水を循環させて昇温する。
流路切替条件判定部2cにおいて、エンジン冷却水の温度が温度センサT1により検出される温度より高く、ここでは温度センサT4により検出されるエンジン冷却水の温度が予め設定された温度の閾値T40以上に到達したことが判定された時点で、ステップS5に進む。
この冷却水の温度の閾値T40は、温水として水/冷媒熱交換器11で冷媒系統P1を流動する冷媒と熱交換したとき、冷媒の温度を低下させない温度であり、室内ユニットU内を昇温できる温度として設定されている。
ステップS6では、温度センサT5により、室内ユニットU内の温度が継続して検知され、モード切替部2aの流路切替条件判定部2cに伝達される。流路切替条件判定部2cでは、室内ユニットU内が予め設定された温度の閾値T50以上に到達したらステップS7に進む。
この閾値T50は、冷媒室内系統P4により冷媒を室内ユニットU内のエバポレータ14に循環させたとき、室内ユニットUで生成される温風の温度を過剰に低下させない温度として設定されている。
これにより図5に示すように、デフロスト運転モードに切替えられ、冷媒系統P1から冷媒室内系統P4に流動させてデフロスト処理が開始される。
その後、着霜が除去された段階で、デフロスト運転モードから再び通常運転モードに切り替えて、暖房運転を継続して行うことができる。
以上のような本実施形態の車両用空調システム1によれば、エンジン冷却水の温度に基づいて四方弁V4を開く温水流路切替部2dが設けられている。そのためエンジン冷却水温が上昇してから四方弁V4を開くことができ、昇温されたエンジン冷却水を温水系統P2に循環させて室内ユニットUのヒータ15に熱を供給できる。
従ってデフロスト開始直後にも室内ユニットUで温風を生成できるヒートポンプ式の車両用空調システム1を提供することができる。
また、四方弁V4が電動バルブであり、流路切替条件判定部2cにエンジン冷却水の温度を含む予め適宜設定された流路切替条件を満たしたときに、温水流路切替部2dにより四方弁V4を開くようにしている。そのため流路切替条件を適切に調整することで、より適切に四方弁V4を作動させることができる。
また、室内ユニットUの温度が所定値以上のとき、冷媒流路切替部2eにより冷媒用開閉部の膨張弁E1や二方電磁弁V2等を開くようにしているので、デフロスト処理を開始したときに、室内ユニットUで過剰に低温の温風が生成されることを防止できる。
以上、第1の実施形態について詳細に説明したが、具体的な態様は、上述のものに限定されることはなく、要旨を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を加えることは可能である。
例えば上記実施形態では、温水用開閉部の四方弁V4が温水流路切替部2dに制御されて駆動することで温水流路22を切り替えたが、温水用開閉部として温度に応じて連通位置及び閉塞位置を切り替えることが可能なサーモバルブを用いることも可能である。
特に、温水用開閉部を制御なしで、自動で開閉できるため、車両用空調システム1の構成を簡素化できる。
2 制御部
2a モード切替部
2b デフロスト入条件判定部
2c 流路切替条件判定部
2d 温水流路切替部
2e 冷媒流路切替部
10 圧縮機
11 水/冷媒熱交換器
12 レシーバ
13 室外熱交換器
14 エバポレータ
15 ヒータ
16 エアミクスダンパ
17 ウォータポンプ
18 エンジン
19 ラジエータ
21 冷媒流路
21a,21b,21c,21f、21g、21i 冷媒配管
21d,21e、21h 分岐部
22 温水流路
22a,22b 温水配管
23a,23b 冷却水配管
U 室内ユニット
V1、V2 二方電磁弁
V3 三方電磁弁
V4 四方弁
V5 逆止弁
E1、E2 膨張弁
T1、T2、T3、T4、T5 温度センサ
P1 冷媒系統
P2 温水系統
P3 エンジン冷却水系統
P4 冷媒室内系統
Claims (7)
- 室外熱交換器及び水/冷媒熱交換器を有して冷媒を循環させる冷媒系統と、
前記水/冷媒熱交換器及び室内ユニット内のヒータを有して温水を循環させる温水系統と、
前記冷媒系統に冷媒用開閉部を設けて連結され、前記室内ユニット内のエバポレータに前記冷媒を循環可能な冷媒室内系統と、
前記温水系統に温水用開閉部を設けて連結されたエンジン冷却水系統と、
前記冷媒用開閉部が閉状態で、前記室外熱交換器で吸熱されて前記水/冷媒熱交換器で熱交換された熱を前記ヒータで放熱する通常運転モードと、前記冷媒用開閉部及び前記温水用開閉部が開状態で、前記エバポレータで吸熱された熱を前記室外熱交換器で放熱するデフロスト運転モードと、を切替えるモード切替部と、
を備えた車両用空調システムにおいて、
前記モード切替部は、前記エンジン冷却水系統の温度に基づいて前記温水用開閉部を開く温水流路切替部と、前記温水用開閉部の作動以後に前記冷媒用開閉部を開く冷媒流路切替部と、を有し、
前記温水流路切替部は、エンジン冷却水の温度が所定値以上のとき、前記温水用開閉部を開く、
車両用空調システム。 - 前記温水用開閉部は、サーモバルブである
請求項1に記載の車両用空調システム。 - 前記温水用開閉部は、電動バルブであり、
前記温水流路切替部は、前記エンジン冷却水の温度を含む予め設定された流路切替条件を満たしたときに前記電動バルブを開く
請求項1に記載の車両用空調システム。 - 前記冷媒流路切替部は、前記室内ユニットの温度が所定値以上のとき、前記冷媒用開閉部を開く
請求項1から請求項3の何れか一項に記載の車両用空調システム。 - 室外熱交換器及び水/冷媒熱交換器を有して冷媒を循環させる冷媒系統と、
前記水/冷媒熱交換器及び室内ユニット内のヒータを有して温水を循環させる温水系統と、
前記冷媒系統に冷媒用開閉部を設けて連結され、前記室内ユニット内のエバポレータに前記冷媒を循環可能な冷媒室内系統と、
前記温水系統に温水用開閉部を設けて連結されたエンジン冷却水系統と、
を備えた車両用空調システムのデフロスト処理方法であって、
前記冷媒用開閉部が閉状態で、前記室外熱交換器で吸熱されて前記水/冷媒熱交換器で熱交換された熱を前記ヒータで放熱する通常運転モードと、前記冷媒用開閉部及び前記温水用開閉部が開状態で、前記エバポレータで吸熱された熱を前記室外熱交換器で放熱する
デフロスト運転モードと、を切替えるモード切替ステップを有し、
前記モード切替ステップは、更に、
予め設定されたデフロスト入条件の判定を行うステップと、
前記デフロスト入条件を満たすとき、エンジン冷却水を昇温するステップと、
前記エンジン冷却水が所定温度以上に達した後、前記エンジン冷却水系統を前記温水系統と接続するステップと、
を含む車両用空調システムのデフロスト処理方法。 - 前記室内ユニットの温度を検知し、該温度が所定温度以上に達した後、デフロスト処理を開始する
請求項5に記載の車両用空調システムのデフロスト処理方法。 - 室外熱交換器及び水/冷媒熱交換器を有して冷媒を循環させる冷媒系統と、
前記水/冷媒熱交換器及び室内ユニット内のヒータを有して温水を循環させる温水系統と、
前記冷媒系統に冷媒用開閉部を設けて連結され、前記室内ユニット内のエバポレータに前記冷媒を循環可能な冷媒室内系統と、
前記温水系統に温水用開閉部を設けて連結されたエンジン冷却水系統と、
を備えた車両用空調システムのコンピュータを、
前記冷媒用開閉部が閉状態で、前記室外熱交換器で吸熱されて前記水/冷媒熱交換器で熱交換された熱を前記ヒータで放熱する通常運転モードと、前記冷媒用開閉部及び前記温水用開閉部が開状態で、前記エバポレータで吸熱された熱を前記室外熱交換器で放熱するデフロスト運転モードと、を切替えるモード切替部として機能させ、
前記モード切替部は、更に、
予め設定されたデフロスト入条件の判定を行うステップと、
前記デフロスト入条件を満たすとき、エンジン冷却水を昇温するステップと、
前記エンジン冷却水が所定温度以上に達した後、前記エンジン冷却水系統を前記温水系統と接続するステップと、
を実行するプログラム。
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