JP7164986B2 - 車両用空気調和装置 - Google Patents
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Description
最初に、図3を参照しながら暖房運転について説明する。図3は暖房運転における冷媒回路Rの冷媒の流れ(実線矢印)を示している。空調コントローラ32により(オートモード)、或いは、空調操作部53へのマニュアル操作(マニュアルモード)により暖房運転が選択されると、空調コントローラ32は電磁弁21(暖房用)を開放し、室内膨張弁8を全閉とする。また、電磁弁22(除湿用)を閉じる。
次に、図4を参照しながら除湿運転の一つとしての除湿暖房運転について説明する。図4は除湿暖房運転における冷媒回路Rの冷媒の流れ(実線矢印)を示している。除湿暖房運転では、空調コントローラ32は上記暖房運転の状態において電磁弁22を開放し、室内膨張弁8を開いて冷媒を減圧膨張させる状態とする。これにより、放熱器4を経て冷媒配管13Eを流れる凝縮冷媒の一部が分流され、この分流された冷媒が電磁弁22を経て冷媒配管13Fに流入し、冷媒配管13Bから室内膨張弁8に流れ、残りの冷媒が室外膨張弁6に流れるようになる。即ち、分流された一部の冷媒が室内膨張弁8にて減圧された後、吸熱器9に流入して蒸発する。
次に、図5を参照しながらこれも除湿運転の一つとしての内部サイクル運転について説明する。図5は内部サイクル運転における冷媒回路Rの冷媒の流れ(実線矢印)を示している。内部サイクル運転では、空調コントローラ32は上記除湿暖房運転の状態において室外膨張弁6を全閉とする(全閉位置)。但し、電磁弁21は開いた状態を維持し、室外熱交換器7の冷媒出口は圧縮機2の冷媒吸込側に連通させておく。即ち、この内部サイクル運転は除湿暖房運転における室外膨張弁6の制御で当該室外膨張弁6を全閉とした状態であるので、この内部サイクル運転も除湿暖房運転の一部と捉えることができる。
次に、図6を参照しながらこれも除湿運転の一つとしての除湿冷房運転について説明する。図6は除湿冷房運転における冷媒回路Rの冷媒の流れ(実線矢印)を示している。除湿冷房運転では、空調コントローラ32は室内膨張弁8を開いて冷媒を減圧膨張させる状態とし、電磁弁21と電磁弁22を閉じる。そして、圧縮機2、及び、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から吹き出された空気が放熱器4及び補助ヒータ23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。
次に、冷房運転について説明する。冷媒回路Rの流れは図6の除湿冷房運転と同様である。冷房運転では、空調コントローラ32は上記除湿冷房運転の状態において室外膨張弁6の弁開度を全開とする。尚、エアミックスダンパ28は放熱器4及び補助ヒータ23に空気が通風される割合を調整する状態とする。
空調コントローラ32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、吹出口29から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が検出する車室内空気の温度、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。
次に、図7~図10を参照しながら上記各空調運転中における空調コントローラ32によるバッテリ55及び走行用モータ65(被温調対象)の温度調整制御について説明する。ここで、バッテリ55は外気温度により温度が変化すると共に、自己発熱によっても温度が変化する。そして、外気温度が高温環境であるときや極低温環境であるときには、バッテリ55の温度が極めて高くなり、或いは、極めて低くなって、充放電が困難となる。また、走行用モータ65も同様に運転や環境条件によって温度が極めて高くなり、或いは、極めて低くなって、機能不全に陥って故障する場合がある。
前述した暖房運転においてバッテリ温度センサ76及び走行用モータ温度センサ78が検出するバッテリ温度Tb及び走行用モータ温度Tmのうちの何れかがそれぞれの上記適温範囲から逸脱し、バッテリ55又は走行用モータ65の温度を調整することが必要となった場合、空調コントローラ32は暖房/被温調対象温調モードを実行する。図7はこの暖房/被温調対象温調モードにおける冷媒回路Rの冷媒の流れ(実線矢印)と被温調対象温度調整装置61の熱媒体の流れ(破線矢印)を示している。
次に、前述した冷房運転においてバッテリ55又は走行用モータ65の温度を調整することが必要となった場合、空調コントローラ32は冷房/被温調対象温調モードを実行する。図8はこの冷房/被温調対象温調モードにおける冷媒回路Rの冷媒の流れ(実線矢印)と被温調対象温度調整装置61の熱媒体の流れ(破線矢印)を示している。
次に、前述した除湿冷房運転中においてバッテリ55又は走行用モータ65の温度を調整することが必要となった場合、空調コントローラ32は除湿冷房/被温調対象温調モードを実行する。尚、この除湿冷房/被温調対象温調モードにおける冷媒回路Rの冷媒の流れ(実線矢印)と被温調対象温度調整装置61の熱媒体の流れ(破線矢印)は図8と同様であるが、室外膨張弁6は全開では無く開き気味で制御される。そして、空調コントローラ32は冷房/被温調対象温調モードの場合と同様に、除湿冷房運転に代え、又は、除湿冷房運転と除湿冷房/被温調対象温調モードを切り換え、或いは、除湿冷房運転から除湿冷房/被温調対象温調モードに移行して補助膨張弁73と各熱媒体加熱ヒータ66A、66B、各電磁弁81、82を制御することで、バッテリ温度Tbと走行用モータ温度Tmを適温範囲内に調整(制御)する。
次に、前述した内部サイクル運転においてバッテリ55又は走行用モータ65の温度を調整することが必要となった場合、空調コントローラ32は内部サイクル/被温調対象温調モードを実行する。この内部サイクル/被温調対象温調モードでは、空調コントローラ32は前述した図5の内部サイクル運転の冷媒回路Rの状態において、補助膨張弁73を開いてその弁開度を制御し、被温調対象温度調整装置61の循環ポンプ62も運転して、冷媒-熱媒体熱交換器64において冷媒と熱媒体とを熱交換させる状態とする。図9はこの内部サイクル/被温調対象温調モードにおける冷媒回路Rの冷媒の流れ(実線矢印)と被温調対象温度調整装置61の熱媒体の流れ(破線矢印)を示している。
次に、前述した除湿暖房運転においてバッテリ55又は走行用モータ65の温度を調整することが必要となった場合、空調コントローラ32は除湿暖房/被温調対象温調モードを実行する。この除湿暖房/被温調対象温調モードでは、空調コントローラ32は前述した図4の除湿暖房運転の冷媒回路Rの状態において、補助膨張弁73を開いてその弁開度を制御し、被温調対象温度調整装置61の循環ポンプ62も運転して、冷媒-熱媒体熱交換器64において冷媒と熱媒体とを熱交換させる状態とする。図10はこの除湿暖房/被温調対象温調モードにおける冷媒回路Rの冷媒の流れ(実線矢印)と被温調対象温度調整装置61の熱媒体の流れ(破線矢印)を示している。
次に、空調コントローラ32による室外熱交換器7の除霜運転について説明する。暖房運転中には前述した如く室外熱交換器7は蒸発器として機能するため、室外熱交換器7には外気中の水分が霜となって成長し、熱交換効率が低下して来る。空調コントローラ32は、例えば外気温度Tamや圧縮機2の回転数等から算出される無着霜時の室外熱交換器温度TXObaseを算出し、この無着霜時の室外熱交換器温度TXObaseと室外熱交換器温度センサ54が検出する室外熱交換器温度TXOとを常時比較しており、室外熱交換器温度TXOが無着霜時の室外熱交換器温度TXObaseより低下してその差が所定値以上となった場合、室外熱交換器7の除霜運転を実行する。
2 圧縮機
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
21、22 電磁弁
32 空調コントローラ(制御装置)
55 バッテリ(被温調対象)
61 被温調対象温度調整装置
62 循環ポンプ
64 冷媒-熱媒体熱交換器
65 走行用モータ(被温調対象)
66A 第1熱媒体加熱ヒータ(加熱装置)
66B 第2熱媒体加熱ヒータ(加熱装置)
72 分岐配管(分岐回路)
73 補助膨張弁
81 第1電磁弁
82 第2電磁弁
Claims (5)
- 冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記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と、
車室外に設けられた室外熱交換器と、
制御装置を備え、
該制御装置により、前記圧縮機から吐出された前記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ることで前記車室内を暖房可能とされた車両用空気調和装置において、
車両に搭載された被温調対象に熱媒体を循環させて当該被温調対象の温度を調整するための被温調対象温度調整装置を備え、
該被温調対象温度調整装置は、前記冷媒と前記熱媒体とを熱交換させる冷媒-熱媒体熱交換器と、前記熱媒体を加熱するための加熱装置を有し、
前記制御装置は、前記圧縮機から吐出された前記冷媒を前記室外熱交換器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、前記冷媒-熱媒体熱交換器に流入させて前記熱媒体から吸熱させる除霜運転を実行すると共に、
前記被温調対象は、バッテリ及び走行用モータであり、
前記除霜運転において、前記制御装置は、前記加熱装置により前記バッテリ及び走行用モータの温度を所定の上限値以下、下限値以上の適温範囲内にそれぞれ独立して制御することを特徴とする車両用空気調和装置。 - 前記バッテリの適温範囲と前記走行用モータの適温範囲は異なり、前記制御装置は前記バッテリ及び走行用モータの温度を、それぞれの前記適温範囲内に独立して制御する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。
- 前記加熱装置は、前記バッテリに循環される前記熱媒体を加熱する第1熱媒体加熱ヒータと、前記走行用モータに循環される前記熱媒体を加熱する第2熱媒体加熱ヒータから成る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。
- 前記冷媒を吸熱させて前記車室内に供給する空気を冷却するための吸熱器を備え、
前記制御装置は、
前記圧縮機から吐出された前記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る暖房運転と、前記圧縮機から吐出された前記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、前記吸熱器にて吸熱させる除湿運転と、前記圧縮機から吐出された前記冷媒を前記室外熱交換器にて放熱させ、放熱した当該冷媒を減圧した後、前記吸熱器にて吸熱させる冷房運転の各空調運転を切り換えて実行可能とされており、
前記各空調運転において、前記冷媒を前記冷媒-熱媒体熱交換器に流入させて前記熱媒体から吸熱させることで、前記被温調対象の温度を調整可能とされてい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。 - 前記圧縮機の冷媒吸込側に接続されたアキュムレータを備えたことを特徴とする請求項1乃至請求項4のうちの何れかに記載の車両用空気調和装置。
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