WO2018092542A1 - 車両用空調装置 - Google Patents
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- F28D1/0408—Multi-circuit heat exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat exchangers for more than two fluids
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Definitions
- the present disclosure relates to a vehicle air conditioner including a condenser.
- the inside air mode refers to a mode in which vehicle interior air (hereinafter referred to as “inside air”) is circulated in the vehicle interior without introducing vehicle exterior air (hereinafter referred to as “outside air”) into the vehicle interior.
- the condenser is arranged at the front end of the vehicle, when the vehicle travels at a high speed, the traveling wind hitting the condenser becomes strong, and the amount of outside air supplied to the condenser increases. For this reason, the high pressure of a refrigerating cycle tends to fall more and the pressure difference between a high pressure and a low pressure tends to become smaller.
- the compressor when the pressure difference between the high pressure and the low pressure in the refrigeration cycle is reduced, the refrigerant discharge capacity is lowered, and thus the refrigerant flow rate is further reduced.
- the suction port mode is the inside air mode
- the temperature of the air introduced into the evaporator becomes as high as about 30 ° C., so the evaporator is in a high heat load state.
- the flow rate of the refrigerant flowing out to the evaporator side is extremely reduced.
- the low-pressure pressure of the refrigerant flowing into the evaporator tends to increase, and the pressure difference between the refrigerant pressure on the condenser outlet side and the refrigerant pressure on the evaporator inlet side becomes small. Thereby, the refrigerant
- the cooling capacity (that is, the dehumidifying capacity) of the evaporator decreases, and the absolute humidity of the air blown onto the window glass increases. Thereby, a window glass becomes easy to become cloudy.
- Patent Document 1 discloses a vehicle air conditioner that switches to the inside air mode only when the humidity in the passenger compartment is lower than a predetermined value (fogging determination parameter).
- a predetermined value for example, a predetermined value used in the vehicle air conditioner described in Patent Document 1, it is possible to take a longer period of inside air circulation than a method of switching to the outside air mode at regular intervals while suppressing the occurrence of fogging of the window glass.
- the present disclosure aims to ensure the anti-fogging property of the window glass even when the vehicle air conditioner is used in the inside air mode at a low outside temperature.
- an air conditioner for a vehicle includes a condenser having a core part that exchanges heat between refrigerant and air discharged from a compressor of a refrigeration cycle, and a switching part that switches a refrigerant flow path in the condenser.
- the switching unit includes a first refrigerant flow path that circulates the refrigerant in the entire area of the core part, and a refrigerant discharged from the compressor into the middle part of the core part to flow into a partial area of the core part.
- the second refrigerant flow path for circulating the refrigerant is switched.
- the refrigerant flow path in the condenser is switched to the second flow path by the switching unit, so that the heat exchange between the refrigerant and the heat medium in the condenser ( Heat exchange area) can be reduced.
- coolant flow rate which circulates through a refrigeration cycle increases, and it can improve the cooling capability (namely, dehumidification capability) of an evaporator. Therefore, even when the vehicle air conditioner is used in the inside air mode at a low outside air temperature, the defogging property of the window glass can be ensured.
- a first embodiment will be described with reference to FIGS.
- the condenser 2 of this embodiment is applied to the refrigeration cycle 100 shown in the overall configuration diagram of FIG.
- the refrigeration cycle 100 functions to cool indoor air blown into a room in an air conditioner that performs indoor air conditioning.
- the refrigeration cycle 100 includes a compressor 1 that compresses and discharges a refrigerant, a condenser 2 that condenses the high-pressure refrigerant by exchanging heat between the high-pressure refrigerant discharged from the compressor 1 and the outside air, and a condenser.
- An expansion valve 3 that decompresses and expands the high-pressure refrigerant that has flowed out of the evaporator 2 and an evaporator 4 that annularly connects the low-pressure refrigerant decompressed and expanded by the expansion valve 3 and the indoor blown air to evaporate the low-pressure refrigerant. This is a vapor compression refrigeration cycle.
- an HFC refrigerant (specifically, R134a) is adopted as the refrigerant, and a subcritical refrigeration cycle in which the high-pressure side refrigerant pressure does not exceed the critical pressure of the refrigerant is configured.
- an HFO refrigerant (for example, R1234yf) or the like may be adopted as the refrigerant.
- the refrigerant is mixed with refrigerating machine oil for lubricating the compressor 1, and a part of the refrigerating machine oil circulates in the cycle together with the refrigerant.
- the condenser 2 according to the present embodiment has a function of storing a liquid-phase refrigerant in order to retain the refrigerant in the refrigeration cycle.
- the condenser 2 of the present embodiment is a refrigerant condenser integrated with a modulator tank.
- the condenser 2 includes a condensing unit 2a, a supercooling unit 2b, and a modulator tank 20, and these are integrally formed.
- the condensing unit 2a is a heat exchanging unit that condenses the gas-phase refrigerant by exchanging heat between the refrigerant discharged from the compressor 1 and air (external fluid).
- the modulator tank 20 separates the refrigerant flowing from the condensing unit 2a into a gas-phase refrigerant and a liquid-phase refrigerant, stores excess refrigerant in the refrigeration cycle 100 as a liquid-phase refrigerant, and gas-liquid separation that causes the liquid-phase refrigerant to flow out. Part.
- the supercooling unit 2b is a heat exchange unit that cools the liquid-phase refrigerant by exchanging heat between the liquid-phase refrigerant that flows in from the modulator tank 20 and air, thereby increasing the degree of supercooling of the refrigerant.
- the modulator tank 20 of this embodiment is formed in the cylinder shape extended in an up-down direction (namely, gravitational direction).
- the condenser 2 has a cylindrical first header tank 21 and second header tank 22 which are a pair of header tanks arranged at a predetermined interval. Between the first header tank 21 and the second header tank 22, a core portion 23 for heat exchange is disposed. The core part 23 is comprised including the condensation part 2a and the subcooling part 2b.
- the condenser 2 is a so-called multiflow type heat exchanger in which the refrigerant flowing into the first header tank 21 is divided into a plurality of refrigerant passages and flows toward the second header tank 22. .
- the core portion 23 is provided with a plurality of stacked tubes 24 having a flat cross section for allowing a coolant to flow in the horizontal direction between the first header tank 21 and the second header tank 22.
- stacked tubes 24 having a flat cross section for allowing a coolant to flow in the horizontal direction between the first header tank 21 and the second header tank 22.
- corrugated outer fins 25 are provided between adjacent tubes 24. The tube 24 and the outer fin 25 are joined to each other by brazing.
- Each tube 24 constituting the core portion 23 is constituted by a multi-hole tube having a plurality of small passages therein. Such a multi-hole tube can be formed by extrusion.
- the side plate 26 which reinforces the core part 23 is provided in the lower end part of the core part 23, respectively.
- the side plate 26 extends in parallel with the longitudinal direction of the tube 24, and both ends thereof are connected to the first header tank 21 and the second header tank 22.
- a refrigerant outlet side pipe joint (refrigerant outflow portion) 28 is provided on the lower end side of the first header tank 21.
- the outlet side pipe joint 28 is joined to the first header tank 21.
- the outlet side pipe joint 28 is a connecting member for connecting an outlet side pipe (not shown) that allows the refrigerant to flow out from the internal space (fourth space 57 described later) below the first header tank 21. .
- a first separator 51, a second separator 52, and a third separator 53 that partition the internal space in the vertical direction are arranged inside the first header tank 21.
- the three separators 51, 52, 53 are arranged with a space therebetween.
- the interior of the first header tank 21 is partitioned into four spaces in the vertical direction by the three separators 51, 52, and 53.
- a single separator 61 that partitions the internal space in the vertical direction is disposed in the second header tank 22 in the second header tank 22.
- this separator 61 the inside of the second header tank 22 is partitioned into two spaces in the vertical direction.
- the core part 23 has four flow path groups arranged in the vertical direction.
- the channel group located at the uppermost position in the up-down direction is referred to as a first channel group 231
- the channel group located second in the up-down direction is referred to as a second channel group 232.
- the flow path group located at the third upper position in the vertical direction is referred to as a third flow path group 233
- the flow path group positioned at the lowest position in the vertical direction is referred to as a fourth flow path group 234.
- the first flow path group 231, the second flow path group 232, and the third flow path group 233 form the condensing unit 2a
- the fourth flow path group 234 defines the supercooling unit 2b. It is configured.
- the internal space located at the uppermost position in the vertical direction is referred to as a first space 54
- the internal space located at the second highest position in the vertical direction is referred to as a second space 55.
- the third upper space is called the third space 56
- the lowest inner space is called the fourth space 57.
- the first space 54, the second space 55, and the third space 56 communicate with the condensing part 2a of the core part 23, that is, the first to third flow path groups 231 to 233.
- the fourth space 57 communicates with the supercooling part 2 b of the core part 23, that is, the fourth flow path group 234.
- the second separator 52 is provided with a check valve 520.
- the check valve 520 only allows the refrigerant to flow from the second space 55 side to the third space 56 side.
- the first header tank 21 is provided with a first inlet 58 for allowing the refrigerant to flow into the first space 54 and a second inlet 59 for allowing the refrigerant to flow into the third space 56. That is, the first inlet 58 is formed in the wall portion facing the core portion 23 at a portion forming the first space 54 of the first header tank 21. A second inflow port 59 is formed in a wall portion facing the core portion 23 at a portion forming the third space 56 of the first header tank 21.
- an internal space located on the upper side in the vertical direction is referred to as a first space 62
- an internal space located on the lower side in the vertical direction is referred to as a second space 63.
- the second space 63 of the second header tank 22 and the internal space 200 of the modulator tank 20 communicate with each other by providing a first communication path 64 and a second communication path 65.
- the first communication path 64 connects the upper side in the vertical direction of the second space 63 of the second header tank 22, that is, the space corresponding to the third flow path group 233 of the core portion 23, and the internal space 200 of the modulator tank 20.
- the second communication passage 65 connects the lower side of the second space 63 of the second header tank 22 in the vertical direction, that is, the space corresponding to the fourth flow path group 234 of the core portion 23, and the internal space 200 of the modulator tank 20. Communicate.
- a cylindrical modulator tank 20 that separates the gas-liquid refrigerant and stores the liquid-phase refrigerant is integrally provided outside the second header tank 22.
- the modulator tank 20 and the second header tank 22 are in a relationship in which their internal spaces communicate with each other through the first communication path 64 and the second communication path 65 described above.
- Each part of the condensation part 2a, the supercooling part 2b, and the modulator tank 20 is formed by press working, extrusion molding, or the like with an aluminum material or an aluminum alloy material, and is assembled by integral brazing, for example, brazing in a furnace.
- a desiccant that absorbs moisture in the refrigeration cycle 100 and a filter that collects foreign matter in the refrigeration cycle 100 are accommodated in the modulator tank 20.
- the condenser 2 is assembled with a differential pressure valve 7 composed of a mechanical mechanism.
- the differential pressure valve 7 is integrally provided outside the first header tank 21 of the condenser 2.
- the differential pressure valve 7 is a switching valve that switches the refrigerant inlets 58 and 59 in accordance with the pressure difference between the pressure of the high-pressure side refrigerant in the refrigeration cycle 100 (hereinafter referred to as high-pressure pressure Ph) and the atmospheric pressure Po. That is, the differential pressure valve 7 opens one of the first inlet 58 and the second inlet 59 and closes the other according to the pressure difference between the high-pressure side refrigerant of the refrigeration cycle 100 and the atmospheric pressure.
- the differential pressure valve 7 has a valve body 71 that opens and closes the first inlet 58 and the second inlet 59, and a side that opens the second inlet 59 with respect to the valve body 71.
- a coil spring 72 is provided as an elastic member for applying a biasing load.
- the differential pressure valve 7 includes a cylindrical outer cylinder 73 that accommodates a valve body 71 and a coil spring 72 therein.
- the outer cylinder 73 is formed in a cylindrical shape whose both ends are open (open).
- the outer cylinder 73 is disposed such that its axial direction coincides with the vertical direction.
- An upper lid plate 733 that closes the open end (opening) of the outer cylinder 73 is joined to the upper surface of the outer cylinder 73.
- a lower lid plate 734 that closes the open end (opening) of the outer cylinder 73 is joined to the lower surface of the outer cylinder 73.
- the upper lid plate 733 and the lower lid plate 734 are each formed in a disk shape.
- the outer cylinder 73 is joined to the outside of the wall portion facing the core portion 23 in the first header tank 21.
- the outer cylinder 73 is formed with a first through hole 731 that can communicate with the first inlet 58 and a second through hole 732 that can communicate with the second inlet 59.
- the first space 54 of the first header tank 21 can communicate with the internal space of the outer cylinder 73 via the first inflow port 58 and the first through hole 731.
- the third space 56 of the first header tank 21 can communicate with the internal space of the outer cylinder 73 via the second inflow port 59 and the second through hole 732.
- the valve body 71 is formed in a cylindrical shape extending in the vertical direction.
- Two through holes 711 and 712 are formed in the valve body 71.
- the two through holes 711 and 712 are arranged side by side in the up-down direction while being spaced apart from each other.
- the two through holes 711 and 712 are each formed in an elliptical shape.
- the one disposed on the upper side is referred to as the first through hole 711
- the one disposed on the lower side is also referred to as the second through hole 712.
- the upper surface of the valve body 71 is connected to a coil spring 72 via a disk-shaped spacer 74. That is, one end of the coil spring 72 is connected to the valve body 71 via the spacer 74. The other end of the coil spring 72 is connected to the upper lid plate 733 of the outer cylinder 73 with a screw via a switching pressure adjusting screw 75.
- the switching pressure adjusting screw 75 is a screw for adjusting the operating pressure (switching pressure) of the differential pressure valve 7.
- a bellows 76 is provided above the spacer 74 in the outer cylinder 73.
- a coil spring 72 and a switching pressure adjusting screw 75 are disposed inside the bellows 76.
- the upper end portion of the bellows 76 is joined to the inner wall portion of the upper lid plate 733 of the outer cylinder 73.
- the lower end of the bellows 76 is joined to the spacer 74.
- a through hole 735 for allowing outside air to flow into the outer cylinder 73 is formed in the upper lid plate 733 of the outer cylinder 73.
- the outer cylinder 73 includes an upper stopper 81 that restricts the upward movement of the valve body 71 and a lower stopper 82 that restricts the downward movement of the valve body 71. And are provided.
- these stoppers 81 and 82 are constituted by protrusions that protrude radially inward from the inner wall portion of the outer cylinder 73.
- the upper stopper 81 is disposed above both the first through hole 731 and the spacer 74.
- the lower stopper 82 is disposed below the second through hole 732.
- three O-rings 83, 84, and 85 are provided as seal members.
- the three O-rings 83, 84, 85 are arranged with a space therebetween.
- a refrigerant inlet side piping joint 29 is provided at the lower end portion of the outer cylinder 73.
- the inlet-side piping joint 29 is a connecting member for connecting an inlet-side piping (not shown) that allows the refrigerant to flow into the outer cylinder 73, and is joined to the outer wall portion of the outer cylinder 73.
- the valve element 71 slides up and down in the outer cylinder 73 in accordance with the differential pressure between the high pressure Ph and the atmospheric pressure Po. More specifically, the pressing force of the coil spring 72 determined at the adjustment position of the switching pressure adjusting screw 75 acts on the valve element 71 on the product of the atmospheric pressure Po and the pressure receiving area Ab of the spacer 74 on which the atmospheric pressure Po acts. In accordance with the balance of the value (Po ⁇ Ab + Fs) to which the set load Fs to be applied is added, and the product (Ph ⁇ Ab) of the high pressure pressure Ph and the pressure receiving area Ab of the spacer on which the high pressure pressure Ph acts, Slide up and down.
- the refrigerant that has flowed into the outer cylinder 73 of the differential pressure valve 7 from the inlet side pipe joint 29 flows from the lower side to the upper side in the inner space of the valve body 71. Thereafter, the refrigerant in the valve body 71 passes through the first through hole 711 of the valve body 71 and the first through hole 731 of the outer cylinder 73 from the first inlet 58 of the condenser 2 to the first header tank 21. It flows into one space 54.
- the refrigerant flowing into the first space 54 flows through the first flow path group 231 of the core portion 23, the second space 62 of the second header tank 22, and the second flow path group 232 of the core portion 23, so that the first header tank 21 into the second space 55.
- the refrigerant that has flowed into the second space 54 of the first header tank 21 flows into the third space 56 of the first header tank 21 via the check valve 520.
- the refrigerant that has flowed into the third space 56 of the first header tank 21 flows through the third flow path group 233 of the core portion 23 and flows into the second space 63 of the second header tank 22.
- the refrigerant that has flowed into the second space 63 of the second header tank 22 flows into the internal space 200 of the modulator tank 20 via the first communication path 64 and is separated into gas and liquid.
- the liquid-phase refrigerant that has been gas-liquid separated in the internal space 200 of the modulator tank 20 flows into the second space 63 of the second header tank 22 via the second communication path 65.
- the liquid-phase refrigerant that has flowed into the second space 63 of the second header tank 22 flows through the fourth flow path group 234 of the core portion 23 that is the supercooling portion 2b, and flows into the fourth space 57 of the first header tank 21. To do.
- the liquid-phase refrigerant that has flowed into the fourth space 57 of the first header tank 21 flows out from the outlet side pipe joint 28 to the inlet side of the expansion valve 3.
- the refrigerant that has flowed into the outer cylinder 73 of the differential pressure valve 7 from the inlet side pipe joint 29 moves from the lower side to the upper side in the internal space of the valve body 71. Flowing. Thereafter, the refrigerant in the valve body 71 passes through the second through hole 712 of the valve body 71 and the second through hole 732 of the outer cylinder 73 from the second inlet 59 of the condenser 2 to the first header tank 21. It flows into the third space 56.
- the refrigerant that has flowed into the third space 56 of the first header tank 21 flows through the third flow path group 233 of the core portion 23 and flows into the second space 63 of the second header tank 22.
- the refrigerant that has flowed into the second space 63 of the second header tank 22 flows into the internal space 200 of the modulator tank 20 via the first communication path 64 and is separated into gas and liquid.
- the liquid-phase refrigerant that has been gas-liquid separated in the internal space 200 of the modulator tank 20 flows into the second space 63 of the second header tank 22 via the second communication path 65.
- the liquid-phase refrigerant that has flowed into the second space 63 of the second header tank 22 flows through the fourth flow path group 234 of the core portion 23 that is the supercooling portion 2b, and flows into the fourth space 57 of the first header tank 21. To do.
- the liquid-phase refrigerant that has flowed into the fourth space 57 of the first header tank 21 flows out from the outlet side pipe joint 28 to the inlet side of the expansion valve 3.
- the differential pressure valve 7 is connected to the entire region of the condenser 2 (the entire flow path group 231 of the core portion 23).
- a refrigerant flow path hereinafter referred to as a first refrigerant flow path
- the differential pressure valve 7 has a partial area of the condenser 2 (the third flow path group 233 and the fourth flow path group 234 of the core portion 23). ) Is switched to a refrigerant flow path (hereinafter referred to as a second refrigerant flow path) through which the refrigerant flows only. More specifically, when the high pressure Ph becomes low and Po ⁇ Ab + Fs ⁇ Ph ⁇ Ab, the differential pressure valve 7 causes the refrigerant in the gas phase discharged from the compressor 1 to flow into the intermediate portion of the condenser 2.
- the refrigerant is switched to the second refrigerant flow path for circulating the refrigerant only in a partial region of the condenser 2. That is, it can be said that the differential pressure valve 7 switches the refrigerant flow path to the second refrigerant flow path when the pressure difference between the atmospheric pressure Po and the high pressure Ph of the refrigeration cycle becomes equal to or less than a predetermined reference pressure difference.
- the differential pressure valve 7 of the present embodiment constitutes a switching unit that switches the refrigerant flow path in the condenser 2 to the first refrigerant flow path or the second refrigerant flow path.
- the third flow path group 233 and the fourth flow path group 234 in the core portion 23 constitute a flow section through which the refrigerant flows when the differential pressure valve 7 is switched to the second refrigerant flow path. is doing.
- the first flow path group 231 and the second flow path group 232 in the core portion 23 constitute a non-circulation portion where the refrigerant does not flow when the differential pressure valve 7 is switched to the second refrigerant flow path.
- the check valve 520 of the present embodiment plays a role of prohibiting the flow of the refrigerant from the circulation part side to the non-circulation part side when the differential pressure valve 7 is switched to the second refrigerant flow path.
- the differential pressure valve 7 causes the refrigerant flow path in the condenser 2 to be Switch to 2 refrigerant flow path.
- the refrigerant discharged from the compressor circulates only in a partial area of the condenser 2, so that the heat exchange area (heat exchange area) for exchanging heat between the refrigerant and the outside air in the condenser 2 is reduced. To do.
- the high-pressure pressure Ph of the refrigeration cycle 100 is increased, the flow rate of the refrigerant circulating in the refrigeration cycle 100 is increased, and the cooling capacity (that is, the dehumidification capacity) of the evaporator can be improved. Therefore, even when the vehicle air conditioner is used in the inside air mode at a low outside air temperature, the defogging property of the window glass can be ensured.
- a first inlet side piping joint 29A and a second inlet side piping joint 29B are connected to the first header tank 21 of the condenser 2.
- a first inflow passage 101 through which the refrigerant flows into the first space 54 of the first header tank 21 is connected to the first inlet-side piping joint 29A.
- a second inflow passage 102 through which the refrigerant flows into the third space 56 of the first header tank 21 is connected to the second inlet side pipe joint 29B.
- the first inlet side piping joint 29 ⁇ / b> A and the second inlet side piping joint 29 ⁇ / b> B are joined to the outer wall portion of the first header tank 21, respectively.
- a discharge refrigerant flow path 103 through which the discharge refrigerant of the compressor 1 flows is connected.
- a mechanical thermostat 7 ⁇ / b> A is provided on the refrigerant discharge side of the compressor 1 and the refrigerant inlet side of the condenser 2.
- the thermostat 7 ⁇ / b> A is disposed at a connection portion between the discharge refrigerant flow path 103, the first inflow path 101, and the second inflow path 102.
- the thermostat 7A is configured by a mechanical mechanism that switches between the first inflow passage 101 and the second inflow passage 102 by displacing the valve body by opening and closing the refrigerant passage with a thermowax (temperature sensitive member) that changes in volume according to temperature. This is a refrigerant temperature responsive valve. Therefore, the thermostat 7A of the present embodiment constitutes a switching unit.
- the thermostat 7A switches the refrigerant flow path on the condenser 2 inlet side to the first inflow path 101 when the refrigerant temperature on the condenser 2 inlet side exceeds a predetermined reference refrigerant temperature.
- the refrigerant discharged from the compressor 1 flows in the order of the discharge refrigerant flow path 103 and the first inflow path 101, and the first inlet side pipe joint 29 ⁇ / b> A of the condenser 2.
- the refrigerant that has flowed into the first space 54 flows through the entire core portion 23 and flows out from the outlet side pipe joint 28 to the inlet side of the expansion valve 3, as in the first embodiment.
- the thermostat 7A switches the refrigerant flow path on the condenser 2 inlet side to the second inflow path 102 when the refrigerant temperature on the condenser 2 inlet side is equal to or lower than the reference refrigerant temperature.
- the refrigerant discharged from the compressor 1 flows in the order of the discharge refrigerant flow path 103 and the second inflow path 102, and the second inlet side pipe joint 29 ⁇ / b> B of the condenser 2. Flows into the third space 56 of the first header tank 21.
- the refrigerant that has flowed into the third space 56 flows through the third flow path group 233 and the fourth flow path group 234 of the core portion 23 in the same manner as in the first embodiment, and flows from the outlet side pipe joint 28 to the expansion valve 3. It flows out to the entrance side.
- the thermostat 7A switches the refrigerant flow path in the condenser 2 to the second refrigerant flow path. Therefore, the same operational effects as those of the first embodiment can be obtained.
- a third embodiment will be described with reference to FIGS.
- the third embodiment differs from the second embodiment in the configuration of the switching unit.
- a three-way valve 7 ⁇ / b> B that switches the refrigerant flow path by an electrical mechanism is disposed at the connection portion of the discharge refrigerant flow path 103, the first inflow path 101, and the second inflow path 102.
- the three-way valve 7B connects the discharge side of the compressor 1 and the first inlet side pipe joint 29A of the condenser 2, and the discharge side of the compressor 1 and the second inlet side pipe joint 29B of the condenser 2. It is a refrigerant flow switching valve which switches the state to communicate.
- the three-way valve 7B is a flow path switching valve that switches between a state in which the discharge refrigerant flow path 103 and the first inflow path 101 are in communication and a state in which the discharge refrigerant flow path 103 and the second inflow path 102 are in communication.
- the three-way valve 7B is a switching valve that switches between the first inflow path 101 and the second inflow path 102 as a refrigerant flow path that connects the discharge side of the compressor 1 and the inlet side of the condenser 2. Therefore, the three-way valve 7B of this embodiment forms a switching unit.
- the operation of the three-way valve 7B is controlled by a control device (not shown).
- the three-way valve 7B is switched to a state in which the first inflow passage 101, that is, the discharge side of the compressor 1 and the first inlet side pipe joint 29A of the condenser 2 are communicated. Thereby, at the time of normal operation, as shown by the solid line arrow in FIG. 10, the refrigerant circulates throughout the entire core portion 23 of the condenser 2.
- the evaporator 4 of this embodiment is accommodated in the case 40 of an indoor air-conditioning unit.
- the case 40 of the indoor air conditioning unit forms an air passage that introduces inside air or outside air and blows it out into the vehicle interior.
- the inside air inlet 41 and the outside air inlet 42 are formed on the most upstream side of the air flow in the case of the indoor air conditioning unit.
- the inside air introduction port 41 is an air introduction port for introducing inside air into the case 40.
- the outside air inlet 42 is an air inlet for introducing outside air into the case 40.
- Inside / outside air switching door 43 is arranged in case 40 of the indoor air conditioning unit.
- the inside / outside air switching door 43 continuously adjusts the opening areas of the inside air introduction port 41 and the outside air introduction port 42.
- the inside / outside air switching door 43 is an air volume ratio changing unit that changes the air volume ratio between the air volume of the inside air introduced into the case 40 and the air volume of the outside air.
- the inside / outside air switching door 43 is an inside / outside air switching unit that switches between an inside air mode in which inside air is introduced into the evaporator 4 and no outside air is introduced, and a non-inside air mode in which at least outside air is introduced into the evaporator 4.
- the inside / outside air switching door 43 is driven by an electric actuator (not shown).
- the operation of the electric actuator is controlled by a control signal output from a control device (not shown).
- the inside / outside air switching door 43 of this embodiment is a suction port switching unit that switches the suction port mode.
- the suction port mode is an inside air mode, an outside air mode, and an inside / outside air mixing mode.
- the inside air mode the inside air introduction port 41 is fully opened and the outside air introduction port 42 is fully closed to introduce the inside air into the air passage in the case 40.
- the outside air mode the inside air introduction port 41 is fully closed and the outside air introduction port 42 is fully opened to introduce outside air into the air passage in the case 40.
- the inside air and the outside air are introduced into the air passage in the case 40. Change the ratio continuously.
- the control device executes control processing shown in the flowchart of FIG. 11 is a control process executed at predetermined intervals as a subroutine for the main routine of the air conditioning control program.
- step S100 it is determined whether or not the suction port mode is the inside air mode.
- the suction port mode is the inside air mode
- moisture is trapped in the passenger compartment and the humidity in the passenger compartment increases, so that window fogging easily occurs. Therefore, in step S100, it is determined whether there is a possibility that window fogging has occurred.
- step S100 When it is determined in step S100 that the suction port mode is the inside air mode, it is determined that window fogging may have occurred, and the process proceeds to step S110. On the other hand, when it is not determined in step S100 that the suction port mode is the inside air mode, it is determined that the possibility of window fogging is low, the process proceeds to step S160, and the three-way valve 7B is moved to the first inflow path. Switch to the 101 side and return to the main routine.
- step S110 it is determined whether or not the outside air temperature Tam is equal to or lower than a predetermined reference outside air temperature Tas.
- a predetermined reference outside air temperature Tas When the outside air temperature Tam becomes low, the difference between the outside air temperature Tam and the passenger compartment temperature becomes large, and window fogging tends to occur. Therefore, in step S110, it is determined whether there is a possibility that window fogging has occurred.
- step S110 When it is determined in step S110 that the outside air temperature Tam is equal to or lower than the reference outside air temperature Tas, it is determined that window fogging may have occurred, and the process proceeds to step S120. On the other hand, if it is not determined in step S110 that the outside air temperature Tam is equal to or lower than the reference outside air temperature Tas, it is determined that there is a low possibility that window fogging has occurred, and the process proceeds to step S160 and the three-way valve 7B. Is switched to the first inflow path 101 side, and the process returns to the main routine.
- step S120 it is determined whether or not the high pressure Ph of the refrigeration cycle 100 is lower than a predetermined reference pressure Ps.
- the high pressure Ph of the refrigeration cycle 100 is the refrigerant pressure Ph on the inlet side of the condenser 2.
- the high pressure Ph is detected by a high pressure sensor (not shown).
- step S120 When it is determined in step S120 that the high pressure Ph of the refrigeration cycle 100 is lower than the reference pressure Ps, the flow of the refrigerant flowing out to the evaporator 4 side is decreased, and the process proceeds to step S130.
- step S130 the three-way valve 7B is switched to the second inflow path 102 side, and the discharge side of the compressor 1 and the second inlet side piping joint 29B of the condenser 2 are communicated.
- the refrigerant flows only through the third flow path group 233 and the fourth flow path group 234 which are partial areas of the core portion 23.
- step S130 determines whether the high pressure Ph of the refrigeration cycle 100 is lower than the reference pressure Ps. If it is not determined in step S130 that the high pressure Ph of the refrigeration cycle 100 is lower than the reference pressure Ps, it is determined that the flow rate of the refrigerant flowing out to the evaporator 4 has not decreased, and the process proceeds to step S140. move on.
- step S140 it is determined whether or not the vehicle speed V is equal to or higher than a predetermined reference vehicle speed Vs.
- the condenser 2 is arrange
- step S140 When it is determined in step S140 that the vehicle speed V is equal to or higher than the reference vehicle speed Vs, it is assumed that the difference between the high pressure Ph and the low pressure in the refrigeration cycle 100 is likely to be small, and step S150. Proceed to On the other hand, if it is not determined that the vehicle speed V is equal to or higher than the reference vehicle speed Vs, it is determined that the difference between the high pressure Ph and the low pressure in the refrigeration cycle 100 is not easily reduced, and the process proceeds to step S160. Then, the three-way valve 7B is switched to the first inflow path 101 side, and the process returns to the main routine.
- step S150 it is determined whether or not the refrigerant temperature on the inlet side of the condenser 2 (hereinafter referred to as condenser inlet refrigerant temperature) Td is lower than a predetermined reference refrigerant temperature Tds.
- the condenser inlet refrigerant temperature Td is detected by a refrigerant temperature sensor (not shown).
- step S150 When it is determined in step S150 that the condenser inlet refrigerant temperature Td is lower than the reference refrigerant temperature Tds, the flow rate of refrigerant flowing out to the evaporator 4 side is decreased, and the process proceeds to step S130. On the other hand, if it is not determined in step S150 that the condenser inlet refrigerant temperature Td is lower than the reference refrigerant temperature Tds, the refrigerant flow rate flowing out to the evaporator 4 side is not reduced, and window fogging occurs. Since it is unlikely that the error has occurred, the process proceeds to step S160, the three-way valve 7B is switched to the first inflow path 101 side, and the process returns to the main routine.
- the three-way valve 7B switches the refrigerant flow path in the condenser 2 to the second refrigerant flow path. Therefore, the same operational effects as those of the first embodiment can be obtained.
- a fourth embodiment will be described with reference to FIGS.
- the fourth embodiment differs from the third embodiment in the configuration of the switching unit.
- a first on-off valve 7 ⁇ / b> C is disposed at a connection portion between the discharge refrigerant channel 103 and the first inflow channel 101.
- a second on-off valve 7 ⁇ / b> D is disposed at a connection portion between the discharge refrigerant channel 103 and the second inflow channel 102.
- the first on-off valve 7C and the second on-off valve 7D are in a state in which the discharge side of the compressor 1 and the first inlet side pipe joint 29A of the condenser 2 are in communication, the discharge side of the compressor 1 and the condenser 2
- the first on-off valve 7C and the second on-off valve 7D are in a state in which the discharge refrigerant flow path 103 and the first inflow path 101 are in communication and in a state in which the discharge refrigerant flow path 103 and the second inflow path 102 are in communication.
- the first on-off valve 7C and the second on-off valve 7D serve as refrigerant flow paths that connect the discharge side of the compressor 1 and the inlet side of the condenser 2, and the first inflow path 101 and the second inflow path 102.
- the first on-off valve 7C and the second on-off valve 7D of the present embodiment constitute a switching unit.
- the operation of the first on-off valve 7C and the second on-off valve 7D is controlled by a control device (not shown).
- the first on-off valve 7C is opened and the second on-off valve 7D is closed, as in step S165 of the flowchart shown in FIG. That is, the first on-off valve 7C and the second on-off valve 7D are switched to a state in which the first inflow path 101, that is, the discharge side of the compressor 1 and the first inlet side pipe joint 29A of the condenser 2 are communicated with each other.
- the refrigerant circulates throughout the entire core portion 23 of the condenser 2.
- the refrigerant flow path is switched to the second flow path 102 side by operating the three-way valve 7B in step S130.
- the first on-off valve 7C and the second on-off valve 7D are operated in step S135 to switch the refrigerant flow path.
- step S135 the first on-off valve 7C is closed and the second on-off valve 7D is opened.
- the refrigerant flow path is switched to the second inflow path 102, that is, the refrigerant flow path in which the discharge side of the compressor 1 and the second inlet side pipe joint 29B of the condenser 2 communicate with each other, as shown by the broken line arrows in FIG.
- the refrigerant flows only in a partial region of the core portion 23.
- the refrigerant flow path is switched to the first flow path 101 side by operating the three-way valve 7B in step S160.
- the first on-off valve 7C and the second on-off valve 7D are operated in step S165 to switch the refrigerant flow path.
- step S165 the first on-off valve 7C is opened and the second on-off valve 7D is closed.
- the refrigerant flow path is switched to the first inflow path 101, and the refrigerant flows through the entire core portion 23 in the condenser 2 as indicated by the solid line arrow in FIG. 13.
- the first on-off valve 7C and the second on-off valve 7D pass through the refrigerant flow path in the condenser 2 to the second. Switch to refrigerant flow path. Therefore, the same effect as the third embodiment can be obtained.
- a fifth embodiment will be described with reference to FIG.
- the fifth embodiment is different in the configuration of the condenser 2 from the first embodiment.
- the core portion 23 of the condenser 2 has three flow path groups, a first flow path group 231, a second flow path group 232, and a third flow path group 233.
- the outlet side pipe joint 28 is joined to the lower end side in the vertical direction of the second header tank 22, that is, a portion corresponding to the third space 56.
- the refrigeration cycle 100 of the present embodiment includes a receiver tank 91 instead of the modulator tank 20 of the condenser 2.
- the receiver tank 91 is a gas-liquid separator that separates the gas-liquid refrigerant flowing into the receiver tank 91 and stores excess refrigerant in the cycle.
- the outlet of the condenser 2 (exit side piping joint 28) is connected to the refrigerant inlet of the receiver tank 91.
- the inlet side of the expansion valve 3 is connected to the liquid phase refrigerant outlet of the receiver tank 91.
- the refrigeration cycle 100 of the present embodiment has an internal structure that indirectly exchanges heat between the high-pressure and high-temperature liquid refrigerant that has flowed out of the condenser 2 and the low-pressure and low-temperature gas-phase refrigerant that has flowed out of the evaporator 4.
- a heat exchanger 92 is provided.
- the internal heat exchanger 92 has a high-pressure side refrigerant flow path 92a and a low-pressure side refrigerant flow path 92b.
- the high-pressure side refrigerant flow path 92 a is a flow path through which the high-pressure side refrigerant that has flowed out of the condenser 2 flows.
- the low-pressure side refrigerant flow path 92b is a flow path through which the low-pressure side refrigerant that has flowed out of the evaporator 4 flows.
- the high-pressure side refrigerant flow path 92 a is arranged on the refrigerant flow downstream side of the condenser 2 and the refrigerant flow upstream side of the expansion valve 3.
- the low-pressure side refrigerant flow path 92 b is disposed on the refrigerant flow downstream side of the evaporator 4 and on the refrigerant suction side of the compressor 1.
- the high-pressure side refrigerant that has flowed out of the condenser 2 and the heat-exchanged low-pressure side refrigerant that has flowed out of the evaporator 4 can exchange heat, and the high-pressure side refrigerant can be cooled with the low-pressure side refrigerant. Therefore, the enthalpy of the inlet side refrigerant of the evaporator 4 is lowered. Therefore, the enthalpy difference (in other words, refrigeration capacity) between the outlet side refrigerant and the inlet side refrigerant of the evaporator 4 can be increased, and the coefficient of performance (so-called COP) of the cycle can be improved.
- COP coefficient of performance
- each of the above embodiments may be appropriately combined within a practicable range.
- the condenser 2 of the refrigeration cycle 100 in which one of the thermostat 7A, the three-way valve 7B, and the two on-off valves 7C and 7D is used as the switching unit the supercooling unit 2b and the modulator The tank 20 may be abolished.
- the refrigerant discharged from the compressor 1 flows through the first inflow passage 101 and the first inlet side piping as shown by the solid line arrows in FIG. It flows into the first space 54 of the first header tank 21 in the condenser 2 through the joint 29A.
- the refrigerant flowing into the first space 54 of the first header tank 21 flows through the first flow path group 231, the first space 62 of the second header tank 22, and the second flow path group 232, It flows into the second space 55.
- the refrigerant that has flowed into the second space 55 of the first header tank 21 flows into the third space 56 of the first header tank 21 via the check valve 520.
- the refrigerant that has flowed into the third space 56 of the first header tank 21 flows through the third flow path group 233, flows into the second space 63 of the second header tank 22, and is connected to the receiver via the outlet side pipe joint 28. It flows out to the refrigerant inlet side of the tank 91.
- the switching units 7A to 7D are switched to the first inflow passage 101, the refrigerant flows in the condenser 2 so as to turn twice in an S-shape, and the refrigerant flows through the entire core portion 23. To do.
- the refrigerant discharged from the compressor 1 flows through the second inflow path 102 and the second inlet side pipe joint as shown by the broken line arrows in FIG. It flows into the 3rd space 56 of the 1st header tank 21 in the condenser 2 via 29B.
- the refrigerant that has flowed into the third space 56 of the first header tank 21 flows through the third flow path group 233, flows into the second space 63 of the second header tank 22, and is connected to the receiver via the outlet side pipe joint 28. It flows out to the refrigerant inlet side of the tank 91.
- the switching units 7A to 7D are switched to the second inflow path 102, in the condenser 2, the refrigerant circulates only in the third flow path group 233, which is a partial region of the core section 23.
- the second separator 52 of the first header tank 21 and the separator 61 of the second header tank 22 are abolished, and the third flow of the core portion 23 is eliminated.
- the road group 233 may be abolished.
- the check valve 520 is provided in the first separator 51, and the second inlet side pipe joint 29 ⁇ / b> B so that the refrigerant flows into the second space 55 from the second inlet side pipe joint 29 ⁇ / b> B. May be arranged.
- the refrigerant discharged from the compressor 1 flows through the first inflow path 101 and the first inlet side pipe as shown by the solid line arrows in FIG. It flows into the first space 54 of the first header tank 21 in the condenser 2 through the joint 29A.
- the refrigerant flowing into the first space 54 of the first header tank 21 flows through the first flow path group 231 and flows into the first space 62 of the second header tank 21.
- the refrigerant that has flowed into the first space 54 of the first header tank 21 also flows into the second space 55 of the first header tank 21 via the check valve 520.
- the refrigerant flowing into the second space 55 of the first header tank 21 flows through the second flow path group 232 and flows into the first space 62 of the second header tank 22.
- the refrigerant flowing into the first space 62 of the second header tank 21 flows out to the refrigerant inlet side of the receiver tank 91 through the outlet side pipe joint 28.
- the refrigerant flows linearly (I-shaped) through the core portion 23, and reaches the entire area of the core portion 23. Refrigerant flows.
- the refrigerant discharged from the compressor 1 flows through the second inflow path 102 and the second inlet side pipe joint as shown by the broken line arrows in FIG. It flows into the 2nd space 55 of the 1st header tank 21 in the condenser 2 via 29B.
- the refrigerant that has flowed into the second space 55 of the first header tank 21 flows through the second flow path group 232, flows into the first space 62 of the second header tank 22, and is connected to the receiver via the outlet side pipe joint 28. It flows out to the refrigerant inlet side of the tank 91.
- the switching units 7A to 7D are switched to the second inflow path 102, the refrigerant flows only in the second flow path group 232, which is a partial region of the core section 23, in the condenser 2.
- the second separator 52 of the first header tank 21 is eliminated, and the first separator 51 and the second header tank 22 of the first header tank 21 are eliminated.
- These separators 61 may be arranged so as to have the same height, and the third flow path group 233 of the core portion 23 may be eliminated.
- the check valve 520 may be provided in the separator 61 of the second header tank 22.
- the second inlet side pipe joint 29B may be arranged so that the refrigerant flows into the second space 63 of the second header tank 22 from the second inlet side pipe joint 29B.
- the outlet side pipe joint 28 may be arranged so that the refrigerant flows out from the second space 55 of the first header tank 21 through the outlet side pipe joint 28.
- the refrigerant discharged from the compressor 1 flows through the first inflow path 101 and the first inlet side pipe as shown by the solid line arrows in FIG. It flows into the first space 54 of the first header tank 21 in the condenser 2 through the joint 29A.
- the refrigerant flowing into the first space 54 of the first header tank 21 flows through the first flow path group 231 and flows into the first space 62 of the second header tank 22.
- the refrigerant that has flowed into the first space 62 of the second header tank 22 flows into the second space 63 of the second header tank 22 via the check valve 520.
- the refrigerant flowing into the second space 63 of the second header tank 22 flows through the second flow path group 232, flows into the second space 55 of the first header tank 21, and passes through the outlet side pipe joint 28 to the receiver. It flows out to the refrigerant inlet side of the tank 91.
- the refrigerant flows in the condenser 2 so as to turn once in a U-shape, and the refrigerant flows through the entire area of the core unit 23. To do.
- the refrigerant discharged from the compressor 1 flows through the second inflow path 102 and the second inlet side pipe joint as shown by the broken line arrows in FIG. It flows into the 2nd space 63 of the 2nd header tank 22 in the condenser 2 via 29B.
- the refrigerant flowing into the second space 63 of the second header tank 22 flows through the second flow path group 232, flows into the second space 55 of the first header tank 21, and passes through the outlet side pipe joint 28 to the receiver. It flows out to the refrigerant inlet side of the tank 91.
- the switching units 7A to 7D are switched to the second inflow path 102, the refrigerant flows only in the second flow path group 232, which is a partial region of the core section 23, in the condenser 2.
- the three-way valve 7B and the two on-off valves 7C and 7D which are electric switching valves, are the suction port mode, the vehicle speed V, the outside air temperature Ta, the high pressure Ph of the refrigeration cycle 100, and the condenser inlet
- the present invention is not limited to this, and the three-way valve 7B and the two on-off valves 7C and 7D include at least one of the suction port mode, the vehicle speed V, the outside air temperature Ta, the high pressure Ph of the refrigeration cycle 100, and the condenser inlet refrigerant temperature Td. Based on the above, the refrigerant flow path in the condenser 2 may be switched.
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Abstract
車両用空調装置は、冷凍サイクル(100)の圧縮機(1)から吐出された冷媒と空気とを熱交換させるコア部(23)を有する凝縮器(2)と、凝縮器(2)内の冷媒流路を切り換える切換部(7、7A、7B、7C、7D)とを備える。切換部は、コア部(23)の全領域に冷媒を流通させる第1冷媒流路と、圧縮機(1)から吐出された冷媒をコア部(23)の中間部に流入させることによりコア部(23)の一部の領域に冷媒を流通させる第2冷媒流路とを切り換える。
Description
本出願は、2016年11月16日に出願された日本特許出願2016-223104号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
本開示は、凝縮器を備える車両用空調装置に関するものである。
近年、日本国内や中国等の自動車市場では、外気の汚染等により、冬期等の低外気温時に、車両用空調装置を内気モードに切り換えて使用することが増加している。このため、車室内に湿気が籠もって湿度が上昇し、窓ガラスが曇りやすくなってしまう。なお、内気モードとは、車室外空気(以下、外気という)を車室内に導入せず、車室内空気(以下、内気という)を車室内に循環させるモードをいう。
ところで、従来の一般的な車両用空調装置では、冬期低温時においては凝縮器に供給される外気の温度が低下するため、凝縮器から流出した冷媒の高圧圧力が低くなる。このため、冷凍サイクルにおいて、高圧圧力と低圧圧力との圧力差が小さくなってしまう。
特に、凝縮器は車両前端に配置されているため、車両が高速で走行した場合、凝縮器に当たる走行風が強くなり、凝縮器に供給される外気の風量が増加する。このため、冷凍サイクルの高圧圧力がより低下しやすく、高圧圧力と低圧圧力との圧力差がより小さくなりやすい。
冷凍サイクルの高圧圧力と低圧圧力との圧力差が小さくなると、凝縮器においては、凝縮能力が高くなりすぎ、凝縮器の大半の領域に液相冷媒が溜まってしまい、蒸発器側に流出する冷媒流量が極度に少なくなる。
また、圧縮機においては、冷凍サイクルにおける高圧圧力と低圧圧力との圧力差が小さくなると、冷媒吐出能力が低下するため、冷媒流量がさらに減少してしまう。
また、吸込口モードが内気モードの場合、蒸発器に導入される空気温度は約30℃と高温になるため、蒸発器は高熱負荷状態である。さらには、蒸発器側に流出する冷媒流量が極度に少なくなっている。これらに起因して、蒸発器に流入する冷媒の低圧圧力が上昇傾向となり、凝縮器出口側の冷媒圧力と蒸発器入口側の冷媒圧力との圧力差が小さくなる。これにより、蒸発器側に流出する冷媒流量がさらに低下する。
その結果、蒸発器の冷房能力(すなわち、除湿能力)が低下してしまい、窓ガラスに吹き付ける空気の絶対湿度が上昇する。これにより、窓ガラスが曇りやすくなる。
これに対し、車室内湿度が所定値(曇り判定パラメータ)より低い場合にのみ内気モードに切り換える車両用空調装置が、特許文献1に開示されている。この特許文献1に記載の車両用空調装置では、窓ガラスの曇りの発生を抑止しつつ、一定時間毎に外気モードに切り換える方式よりも内気循環の時間を長く取ることができる。
しかしながら、上記特許文献1に記載の車両用空調装置では、車室内湿度が高く窓ガラスの曇りが発生しやすい場合には、強制的に外気モードに切り換えられてしまう。このため、乗員が内気モードでの空調を希望していたとしても、内気モードを維持することができない場合がある。
本開示は上記点に鑑みて、低外気温時に車両用空調装置を内気モードで使用した場合でも、窓ガラスの防曇性を確保することを目的とする。
本開示の一態様において、車両用空調装置は、冷凍サイクルの圧縮機から吐出された冷媒と空気とを熱交換させるコア部を有する凝縮器と、凝縮器内の冷媒流路を切り換える切換部とを備え、切換部は、コア部の全領域に冷媒を流通させる第1冷媒流路と、圧縮機から吐出された冷媒をコア部の中間部に流入させることによりコア部の一部の領域に冷媒を流通させる第2冷媒流路とを切り換える。
これによれば、外気温が低くなった際に、切換部により凝縮器内の冷媒流路を第2流路に切り換えることで、凝縮器において冷媒と熱媒体とを熱交換させる熱交換領域(熱交換面積)を減少させることができる。これにより、冷凍サイクルの高圧圧力が上昇するので、冷凍サイクルを循環する冷媒流量が増加して、蒸発器の冷房能力(すなわち、除湿能力)を向上させることができる。したがって、低外気温時に車両用空調装置を内気モードで使用した場合でも、窓ガラスの防曇性を確保することができる。
以下、実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
(第1実施形態)
第1実施形態について図1~図7に基づいて説明する。本実施形態の凝縮器2は、図1の全体構成図に示す冷凍サイクル100に適用されている。この冷凍サイクル100は、室内の空調を行う空調装置において、室内へ送風される室内送風空気を冷却する機能を果たすものである。
第1実施形態について図1~図7に基づいて説明する。本実施形態の凝縮器2は、図1の全体構成図に示す冷凍サイクル100に適用されている。この冷凍サイクル100は、室内の空調を行う空調装置において、室内へ送風される室内送風空気を冷却する機能を果たすものである。
具体的には、この冷凍サイクル100は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機1、圧縮機1から吐出された高圧冷媒と外気とを熱交換させて高圧冷媒を凝縮させる凝縮器2、凝縮器2から流出した高圧冷媒を減圧膨張させる膨張弁3、膨張弁3にて減圧膨張された低圧冷媒と室内送風空気とを熱交換させて低圧冷媒を蒸発させる蒸発器4を環状に接続して構成された蒸気圧縮式の冷凍サイクルである。
さらに、本実施形態の冷凍サイクル100では、冷媒としてHFC系冷媒(具体的には、R134a)を採用しており、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成している。もちろん、冷媒としてHFO系冷媒(例えば、R1234yf)等を採用してもよい。また、冷媒には圧縮機1を潤滑するための冷凍機油が混入されており、冷凍機油の一部は冷媒とともにサイクルを循環している。
次に、本実施形態の凝縮器2の詳細構成について説明する。本実施形態に係る凝縮器2は、冷凍サイクルの冷媒保持のため、液相冷媒を貯留する機能を有している。
図2および図3に示すように、本実施形態の凝縮器2は、モジュレータータンク一体型の冷媒凝縮器である。凝縮器2は、凝縮部2aと、過冷却部2bと、モジュレータータンク20とを備え、これらを一体にして形成されている。
凝縮部2aは、圧縮機1から吐出された冷媒と空気(外部流体)とを熱交換させることにより気相冷媒を凝縮させる熱交換部である。モジュレータータンク20は、凝縮部2aから流入した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離させて、冷凍サイクル100中の余剰冷媒を液相冷媒として蓄えるとともに、液相冷媒を流出させる気液分離部である。過冷却部2bは、モジュレータータンク20から流入した液相冷媒と空気とを熱交換させることにより液相冷媒を冷却して、冷媒の過冷却度を高める熱交換部である。なお、本実施形態のモジュレータータンク20は、上下方向(すなわち重力方向)に延びる筒状に形成されている。
凝縮器2は、所定間隔を開けて配置された一対のヘッダタンクである円筒状の第1ヘッダタンク21および第2ヘッダタンク22を有している。第1ヘッダタンク21と第2ヘッダタンク22の間には熱交換用のコア部23が配置されている。コア部23は、凝縮部2aと過冷却部2bを含んで構成されている。また、凝縮器2は、第1ヘッダタンク21に流入した冷媒が複数本の冷媒通路に分かれて第2ヘッダタンク22に向けて流れる、いわゆるマルチフロータイプと称されるタイプの熱交換器である。
図2に示すように、コア部23は、第1ヘッダタンク21と第2ヘッダタンク22との間で水平方向に冷媒を流す断面扁平状のチューブ24を多数積層して備えている。隣り合うチューブ24の間には、波形状(コルゲート状)のアウターフィン25が設けられている。チューブ24およびアウターフィン25は、互いにろう付けにより接合されている。
チューブ24の長手方向の一端部は第1ヘッダタンク21内に連通するように配置され、他端部は第2ヘッダタンク22内に連通するように配置されている。コア部23を構成する各チューブ24は、内部に複数の小通路を有する多穴管により構成されている。このような多穴管は、押出成形により形成することができる。
コア部23の下端部には、コア部23を補強するサイドプレート26がそれぞれ設けられている。サイドプレート26は、チューブ24の長手方向と平行に延びてその両端部が第1ヘッダタンク21および第2ヘッダタンク22に接続されている。
第1ヘッダタンク21の下端側には、冷媒の出口側配管ジョイント(冷媒流出部)28が設けられている。出口側配管ジョイント28は、第1ヘッダタンク21に接合されている。出口側配管ジョイント28は、第1ヘッダタンク21の下方側の内部空間(後述する第4空間57)から冷媒を外部に流出させる出口側配管(図示せず)を接続するための接続部材である。
図3に示すように、第1ヘッダタンク21の内部には、内部空間を上下方向に仕切る第1セパレータ51、第2セパレータ52および第3セパレータ53が配置されている。3つのセパレータ51、52、53は、互いに間隔を設けて配置されている。3つのセパレータ51、52、53により、第1ヘッダタンク21の内部は、上下方向に4個の空間に仕切られている。
また、第2ヘッダタンク22の内部には、内部空間を上下方向に仕切る1枚のセパレータ61が配置されている。このセパレータ61により、第2ヘッダタンク22の内部は、上下方向に2個の空間に仕切られている。
コア部23は上下方向に並ぶ4つの流路群を有している。以下、コア部23において、上下方向の最も上方に位置する流路群を第1流路群231といい、上下方向の2番目に上方に位置する流路群を第2流路群232といい、上下方向の3番目に上方に位置する流路群を第3流路群233といい、上下方向の最も下方に位置する流路群を第4流路群234という。
4つの流路群のうち、第1流路群231、第2流路群232および第3流路群233により凝縮部2aが構成されており、第4流路群234により過冷却部2bが構成されている。
以下、第1ヘッダタンク21において、上下方向の最も上方に位置する内部空間を第1空間54といい、上下方向の2番目に上方に位置する内部空間を第2空間55といい、上下方向の3番目に上方に位置する内部空間を第3空間56といい、上下方向の最も下方に位置する内部空間を第4空間57という。
第1空間54、第2空間55および第3空間56は、コア部23の凝縮部2a、すなわち第1~第3流路群231~233と連通している。また、第4空間57は、コア部23の過冷却部2b、すなわち第4流路群234と連通している。
ところで、第2セパレータ52には、逆止弁520が設けられている。この逆止弁520は、冷媒が第2空間55側から第3空間56側へ流れることのみを許容するものである。
第1ヘッダタンク21には、第1空間54に冷媒を流入させる第1流入口58と、第3空間56に冷媒を流入させる第2流入口59とが設けられている。すなわち、第1ヘッダタンク21の第1空間54を形成する部位には、コア部23と対向する壁部に第1流入口58が形成されている。第1ヘッダタンク21の第3空間56を形成する部位には、コア部23と対向する壁部に第2流入口59が形成されている。
以下、第2ヘッダタンク22において、上下方向の上方側に位置する内部空間を第1空間62といい、上下方向の下側に位置する内部空間を第2空間63という。
第2ヘッダタンク22の第2空間63とモジュレータータンク20の内部空間200との間は、第1連通路64および第2連通路65が設けられることにより連通している。第1連通路64は、第2ヘッダタンク22の第2空間63における上下方向の上方側、すなわちコア部23の第3流路群233に対応する空間と、モジュレータータンク20の内部空間200とを連通させている。第2連通路65は、第2ヘッダタンク22の第2空間63における上下方向の下方側、すなわちコア部23の第4流路群234に対応する空間と、モジュレータータンク20の内部空間200とを連通させている。
第2ヘッダタンク22の外側には、冷媒の気液を分離して液相冷媒を蓄える円筒状のモジュレータータンク20が一体に設けられている。モジュレータータンク20と第2ヘッダタンク22は、上記の第1連通路64および第2連通路65によって互いの内部空間同士が連通する関係にある。凝縮部2a、過冷却部2bおよびモジュレータータンク20の各部は、アルミニウム材もしくはアルミニウム合金材でプレス加工、押出成形等により成形され、一体ろう付け、例えば、炉中ろう付けにて組み付けられる。
また、図示を省略しているが、モジュレータータンク20の内部には、冷凍サイクル100内の水分を吸収する乾燥剤と、冷凍サイクル100内の異物を回収するフィルタとが収容されている。
凝縮器2には、機械的機構で構成された差圧弁7が組み付けられている。本実施形態では、凝縮器2の第1ヘッダタンク21の外側に、差圧弁7が一体に設けられている。差圧弁7は、冷凍サイクル100の高圧側冷媒の圧力(以下、高圧圧力Phという)と大気圧Poとの圧力差に応じて冷媒の流入口58、59を切り換える切換弁である。すなわち、差圧弁7は、冷凍サイクル100の高圧側冷媒と大気圧との圧力差に応じて、第1流入口58および第2流入口59のいずれか一方を開放するとともに、他方を閉塞する。
次に、本実施形態の差圧弁7の詳細構成について説明する。
図4および図5に示すように、差圧弁7は、第1流入口58および第2流入口59を開閉する弁体71、および弁体71に対して第2流入口59を開放する側に付勢する荷重をかける弾性部材としてのコイルバネ72を備えている。また、差圧弁7は、弁体71およびコイルバネ72を内部に収容する円筒状の外筒73を備えている。
外筒73は、両端部が開放された(開口した)円筒状に形成されている。外筒73は、その軸方向が上下方向と一致するように配置されている。また、外筒73の上面には、外筒73の開放端部(開口部)を閉塞する上方側蓋プレート733が接合されている。同様に、外筒73の下面には、外筒73の開放端部(開口部)を閉塞する下方側蓋プレート734が接合されている。上方側蓋プレート733および下方側蓋プレート734は、それぞれ円板状に形成されている。
外筒73は、第1ヘッダタンク21におけるコア部23と対向する壁部の外側に接合されている。外筒73には、第1流入口58と連通可能な第1貫通孔731と、第2流入口59と連通可能な第2貫通孔732とが形成されている。これにより、第1ヘッダタンク21の第1空間54は、第1流入口58および第1貫通孔731を介して、外筒73の内部空間と連通可能となっている。また、第1ヘッダタンク21の第3空間56は、第2流入口59および第2貫通孔732を介して、外筒73の内部空間と連通可能となっている。
図6に示すように、弁体71は、上下方向に延びる円筒状に形成されている。弁体71には、2つの貫通孔711、712が形成されている。2つの貫通孔711、712は、互いに間隔を開けつつ、上下方向に並んで配置されている。本実施形態では、2つの貫通孔711、712は、それぞれ楕円状に形成されている。以下、2つの貫通孔711、712のうち、上方側に配置されるものを第1貫通孔711といい、下方側に配置されるものも第2貫通孔712という。
図5に示すように、弁体71の上面は、円板状のスペーサ74を介してコイルバネ72に接続されている。すなわち、コイルバネ72の一端は、スペーサ74を介して弁体71に接続されている。コイルバネ72の他端は、切換圧調整ネジ75を介して、外筒73の上方側蓋プレート733にネジで接続されている。切換圧調整ネジ75は、差圧弁7の作動圧力(切換圧力)を調整するためのネジである。
外筒73内におけるスペーサ74の上方側には、ベローズ76が設けられている。ベローズ76の内部には、コイルバネ72および切換圧調整ネジ75が配置されている。ベローズ76の上端部は、外筒73の上方側蓋プレート733の内壁部に接合されている。ベローズ76の下端部は、スペーサ74に接合されている。
ところで、外筒73の上方側蓋プレート733には、外筒73内に外気を流入させる貫通孔735が形成されている。このため、外筒73の内部空間のうち、スペーサ74より上方側の空間、すなわち外筒73の上方側蓋プレート733、スペーサ74およびベローズ76の内壁部に囲まれた空間は、貫通孔735を介して外気が流入する大気圧空間77となっている。
図4および図5に示すように、外筒73の内部には、弁体71の上方向の移動を規制する上方側ストッパ81と、弁体71の下方向の移動を規制する下方側ストッパ82とが設けられている。本実施形態では、これらのストッパ81、82は、外筒73の内壁部から径方向内側に向けて突出する突起部により構成されている。上方側ストッパ81は、第1貫通孔731およびスペーサ74の双方より上方側に配置されている。下方側ストッパ82は、第2貫通孔732より下方側に配置されている。
外筒73と弁体71との隙間には、シール部材としてのOリング83、84、85が3つ設けられている。3つのOリング83、84、85は、互いに間隔を開けて配置されている。
図4に示すように、外筒73の下端部には、冷媒の入口側配管ジョイント29が設けられている。入口側配管ジョイント29は、冷媒を外筒73内に流入させる入口側配管(図示せず)を接続するための接続部材であり、外筒73の外壁部に接合されている。
続いて、本実施形態の差圧弁7の作動について説明する。
弁体71は、高圧圧力Phと大気圧Poの差圧に応じて、外筒73の内部を上下方向にスライドする。より詳細には、大気圧Poと、大気圧Poが作用するスペーサ74の受圧面積Abとの積に、切換圧調整ネジ75の調整位置で決定されたコイルバネ72の押し付ける力が弁体71に作用させるセット荷重Fsを加えた値(Po・Ab+Fs)、および、高圧圧力Phと、高圧圧力Phが作用するスペーサの受圧面積Abとの積(Ph・Ab)のバランスに応じて、弁体71が上下方向にスライドする。
高圧圧力Phが高くなり、Po・Ab+Fs<Ph・Abとなると、図3に示すように、弁体71は上方向にスライドし、弁体71の第1貫通孔711と凝縮器2の第1流入口58とが連通する。このとき、弁体71の第2貫通孔712と凝縮器2の第2流入口59とは連通していない。
これにより、図3の実線矢印に示すように、入口側配管ジョイント29から差圧弁7の外筒73内部へ流入した冷媒は、弁体71の内部空間を下方側から上方側へ向かって流れる。その後、弁体71内の冷媒は、弁体71の第1貫通孔711および外筒73の第1貫通孔731を介して、凝縮器2の第1流入口58から第1ヘッダタンク21の第1空間54へ流入する。
第1空間54へ流入した冷媒は、コア部23の第1流路群231、第2ヘッダタンク22の第2空間62およびコア部23の第2流路群232を流れて、第1ヘッダタンク21の第2空間55へ流入する。第1ヘッダタンク21の第2空間54へ流入した冷媒は、逆止弁520を介して、第1ヘッダタンク21の第3空間56へ流入する。
第1ヘッダタンク21の第3空間56へ流入した冷媒は、コア部23の第3流路群233を流れて、第2ヘッダタンク22の第2空間63へ流入する。第2ヘッダタンク22の第2空間63へ流入した冷媒は、第1連通路64を介してモジュレータータンク20の内部空間200へ流入し、気液分離される。そして、モジュレータータンク20の内部空間200にて気液分離された液相冷媒は、第2連通路65を介して、第2ヘッダタンク22の第2空間63へ流入する。
第2ヘッダタンク22の第2空間63へ流入した液相冷媒は、過冷却部2bであるコア部23の第4流路群234を流れて、第1ヘッダタンク21の第4空間57へ流入する。第1ヘッダタンク21の第4空間57へ流入した液相冷媒は、出口側配管ジョイント28から膨張弁3の入口側へ流出する。
一方、高圧圧力Phが低くなり、Po・Ab+Fs≧Ph・Abとなると、図4および図7に示すように、弁体71は下方向にスライドし、弁体71の第2貫通孔712と凝縮器2の第2流入口59とが連通する。このとき、弁体71の第1貫通孔711と凝縮器2の第1流入口58とは連通していない。
これにより、図4および図7の破線矢印に示すように、入口側配管ジョイント29から差圧弁7の外筒73内部へ流入した冷媒は、弁体71の内部空間を下方側から上方側へ向かって流れる。その後、弁体71内の冷媒は、弁体71の第2貫通孔712および外筒73の第2貫通孔732を介して、凝縮器2の第2流入口59から第1ヘッダタンク21の第3空間56へ流入する。
第1ヘッダタンク21の第3空間56へ流入した冷媒は、コア部23の第3流路群233を流れて、第2ヘッダタンク22の第2空間63へ流入する。第2ヘッダタンク22の第2空間63へ流入した冷媒は、第1連通路64を介してモジュレータータンク20の内部空間200へ流入し、気液分離される。そして、モジュレータータンク20の内部空間200にて気液分離された液相冷媒は、第2連通路65を介して、第2ヘッダタンク22の第2空間63へ流入する。
第2ヘッダタンク22の第2空間63へ流入した液相冷媒は、過冷却部2bであるコア部23の第4流路群234を流れて、第1ヘッダタンク21の第4空間57へ流入する。第1ヘッダタンク21の第4空間57へ流入した液相冷媒は、出口側配管ジョイント28から膨張弁3の入口側へ流出する。
すなわち、本実施形態の車両用空調装置では、高圧圧力Phが高くなり、Po・Ab+Fs<Ph・Abとなると、差圧弁7は、凝縮器2の全領域(コア部23の全流路群231~234)に冷媒を流通させる冷媒流路(以下、第1冷媒流路という)に切り換える。
また、高圧圧力Phが低くなり、Po・Ab+Fs≧Ph・Abとなると、差圧弁7は、凝縮器2の一部の領域(コア部23の第3流路群233および第4流路群234)のみに冷媒を流通させる冷媒流路(以下、第2冷媒流路という)に切り換える。より詳細には、高圧圧力Phが低くなり、Po・Ab+Fs≧Ph・Abとなると、差圧弁7は、圧縮機1から吐出された気相状態の冷媒を凝縮器2の中間部に流入させることにより、凝縮器2の一部の領域のみに冷媒を流通させる第2冷媒流路に切り換える。つまり、差圧弁7は、大気圧Poと冷凍サイクルの高圧圧力Phとの圧力差が予め定めた基準圧力差以下となった際に、冷媒流路を第2冷媒流路に切り換えると言える。
このため、本実施形態の差圧弁7は、凝縮器2内の冷媒流路を第1冷媒流路または第2冷媒流路に切り換える切換部を構成している。
ここで、本実施形態では、コア部23のうち第3流路群233および第4流路群234は、差圧弁7が第2冷媒流路に切り換えた際に冷媒が流通する流通部を構成している。また、コア部23のうち第1流路群231および第2流路群232は、差圧弁7が第2冷媒流路に切り換えた際に冷媒が流通しない非流通部を構成している。このとき、本実施形態の逆止弁520は、差圧弁7が第2冷媒流路に切り換えた際に、流通部側から非流通部側への冷媒の流れを禁止する役割を果たしている。
以上説明したように、本実施形態の車両用空調装置では、外気温が低くなり、冷凍サイクル100の高圧圧力Phが低くなった際に、差圧弁7が凝縮器2内の冷媒流路を第2冷媒流路に切り換える。このとき、圧縮機から吐出した冷媒は、凝縮器2の一部の領域のみを流通することになるため、凝縮器2において冷媒と外気とを熱交換させる熱交換領域(熱交換面積)が減少する。
これにより、冷凍サイクル100の高圧圧力Phが上昇するので、冷凍サイクル100を循環する冷媒流量が増加して、蒸発器の冷房能力(すなわち、除湿能力)を向上させることができる。したがって、低外気温時に車両用空調装置を内気モードで使用した場合でも、窓ガラスの防曇性を確保することができる。
(第2実施形態)
第2実施形態について図8および図9に基づいて説明する。本第2実施形態は、上記第1実施形態と比較して、切換部の構成が異なる。
第2実施形態について図8および図9に基づいて説明する。本第2実施形態は、上記第1実施形態と比較して、切換部の構成が異なる。
図8に示すように、凝縮器2の第1ヘッダタンク21には、第1入口側配管ジョイント29Aおよび第2入口側配管ジョイント29Bが接続されている。第1入口側配管ジョイント29Aには、冷媒を第1ヘッダタンク21の第1空間54内に流入させる第1流入路101が接続されている。第2入口側配管ジョイント29Bには、冷媒を第1ヘッダタンク21の第3空間56内に流入させる第2流入路102が接続されている。第1入口側配管ジョイント29Aおよび第2入口側配管ジョイント29Bは、それぞれ、第1ヘッダタンク21の外壁部に接合されている。
圧縮機1の冷媒吐出側には、圧縮機1の吐出冷媒が流通する吐出冷媒流路103が接続されている。また、圧縮機1の冷媒吐出側かつ凝縮器2の冷媒入口側には、機械式のサーモスタット7Aが設けられている。サーモスタット7Aは、吐出冷媒流路103、第1流入路101および第2流入路102の接続部に配置されている。サーモスタット7Aは、温度によって体積変化するサーモワックス(感温部材)によって弁体を変位させて冷媒流路を開閉することで、第1流入路101および第2流入路102を切り換える機械的機構で構成される冷媒温度応動弁である。したがって、本実施形態のサーモスタット7Aが、切換部を構成している。
具体的には、サーモスタット7Aは、凝縮器2入口側の冷媒温度が予め定めた基準冷媒温度を上回っている場合、凝縮器2入口側の冷媒流路を第1流入路101に切り換える。これにより、図8の実線矢印に示すように、圧縮機1から吐出された冷媒は、吐出冷媒流路103、第1流入路101の順に流れて、凝縮器2の第1入口側配管ジョイント29Aから第1ヘッダタンク21の第1空間54へ流入する。第1空間54へ流入した冷媒は、上記第1実施形態と同様に、コア部23の全域を流通し、出口側配管ジョイント28から膨張弁3の入口側へ流出する。
一方、サーモスタット7Aは、凝縮器2入口側の冷媒温度が基準冷媒温度以下になっている場合、凝縮器2入口側の冷媒流路を第2流入路102に切り換える。これにより、図9の破線矢印に示すように、圧縮機1から吐出された冷媒は、吐出冷媒流路103、第2流入路102の順に流れて、凝縮器2の第2入口側配管ジョイント29Bから第1ヘッダタンク21の第3空間56へ流入する。第3空間56へ流入した冷媒は、上記第1実施形態と同様に、コア部23の第3流路群233および第4流路群234を流れて、出口側配管ジョイント28から膨張弁3の入口側へ流出する。
本実施形態によれば、外気温が低くなり、冷凍サイクル100の高圧圧力Phが低くなった際に、サーモスタット7Aが凝縮器2内の冷媒流路を第2冷媒流路に切り換える。したがって、上記第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
(第3実施形態)
第3実施形態について図10~図12に基づいて説明する。本第3実施形態は、上記第2実施形態と比較して、切換部の構成が異なる。
第3実施形態について図10~図12に基づいて説明する。本第3実施形態は、上記第2実施形態と比較して、切換部の構成が異なる。
図10に示すように、吐出冷媒流路103、第1流入路101および第2流入路102の接続部には、電気的機構によって冷媒流路を切り換える三方弁7Bが配置されている。三方弁7Bは、圧縮機1の吐出側と凝縮器2の第1入口側配管ジョイント29Aとを連通させる状態と、圧縮機1の吐出側と凝縮器2の第2入口側配管ジョイント29Bとを連通させる状態とを切り換える冷媒流れ切換弁である。
すなわち、三方弁7Bは、吐出冷媒流路103と第1流入路101とを連通させる状態と、吐出冷媒流路103と第2流入路102とを連通させる状態とを切り換える流路切換弁である。換言すれば、三方弁7Bは、圧縮機1の吐出側と凝縮器2の入口側とを接続する冷媒流路として、第1流入路101と第2流入路102とを切り換える切換弁である。したがって、本実施形態の三方弁7Bが、切換部を構成している。この三方弁7Bの作動は、図示しない制御装置によって制御される。
冷凍サイクル100の通常運転時には、三方弁7Bは、第1流入路101、すなわち圧縮機1の吐出側と凝縮器2の第1入口側配管ジョイント29Aとを連通させる状態に切り換えている。これにより、通常運転時には、図10の実線矢印に示すように、凝縮器2のコア部23の全域に冷媒が流通している。
ところで、本実施形態の蒸発器4は、室内空調ユニットのケース40に収容されている。室内空調ユニットのケース40は、内気または外気を導入して車室内へ吹き出す空気通路を形成している。
室内空調ユニットのケースの空気流れ最上流側には、内気導入口41および外気導入口42が形成されている。内気導入口41は、ケース40内に内気を導入させる空気導入口である。外気導入口42は、ケース40内に外気を導入させる空気導入口である。
室内空調ユニットのケース40内には、内外気切換ドア43が配置されている。内外気切換ドア43は、内気導入口41および外気導入口42の開口面積を連続的に調整する。内外気切換ドア43は、ケース40内に導入される内気の風量と外気の風量との風量割合を変更する風量割合変更部である。換言すれば、内外気切換ドア43は、蒸発器4に内気を導入して外気を導入しない内気モードと、蒸発器4に少なくとも外気を導入する非内気モードとを切り換える内外気切換部である。
内外気切換ドア43は、図示しない電動アクチュエータによって駆動される。この電動アクチュエータの作動は、図示しない制御装置から出力される制御信号によって制御される。
本実施形態の内外気切換ドア43は、吸込口モードを切り換える吸込口切換部である。例えば、吸込口モードは内気モード、外気モードおよび内外気混入モードである。内気モードでは、内気導入口41を全開とするとともに外気導入口42を全閉としてケース40内の空気通路へ内気を導入する。外気モードでは、内気導入口41を全閉とするとともに外気導入口42を全開としてケース40内の空気通路へ外気を導入する。
内外気混入モードでは、内気モードと外気モードとの間で、内気導入口41および外気導入口42の開口面積を連続的に調整することにより、ケース40内の空気通路への内気と外気の導入比率を連続的に変化させる。
次に、上記構成における作動を説明する。圧縮機1が始動すると、制御装置は、図11のフローチャートに示す制御処理を実行する。図11に示すフローチャートは、空調制御プログラムのメインルーチンに対するサブルーチンとして、所定の周期毎に実行される制御処理である。
まず、ステップS100では、吸込口モードが内気モードであるか否かを判定する。吸込口モードが内気モードである場合、車室内に湿気が籠もって車室内の湿度が上昇するため、窓曇りが発生しやすくなる。したがって、ステップS100では、窓曇りが発生している可能性があるか否かを判定している。
ステップS100にて、吸込口モードが内気モードであると判定された際には、窓曇りが発生している可能性があるとして、ステップS110へ進む。一方、ステップS100にて、吸込口モードが内気モードであると判定されなかった際には、窓曇りが発生している可能性が低いとして、ステップS160へ進み、三方弁7Bを第1流入路101側に切り換えて、メインルーチンへ戻る。
ステップS110では、外気温Tamが予め定めた基準外気温Tas以下になっているか否かを判定する。外気温Tamが低くなると、外気温Tamと車室内温度との差が大きくなり、窓曇りが発生しやすくなる。したがって、ステップS110では、窓曇りが発生している可能性があるか否かを判定している。
ステップS110にて、外気温Tamが基準外気温Tas以下になっていると判定された際には、窓曇りが発生している可能性があるとして、ステップS120へ進む。一方、ステップS110にて、外気温Tamが基準外気温Tas以下になっていると判定されなかった際には、窓曇りが発生している可能性が低いとして、ステップS160へ進み、三方弁7Bを第1流入路101側に切り換えて、メインルーチンへ戻る。
ステップS120では、冷凍サイクル100の高圧圧力Phが予め定めた基準圧力Psを下回っているか否かを判定する。冷凍サイクル100の高圧圧力Phとは、凝縮器2の入口側の冷媒圧力Phのことである。高圧圧力Phは、図示しない高圧圧力センサによって検出される。
冷凍サイクル100の高圧圧力Phが低くなると、冷凍サイクル100の高圧圧力Phと低圧圧力との差が小さくなる。このとき、凝縮器2では、凝縮能力が高くなりすぎ、凝縮器2の大半の領域に液相冷媒が溜まってしまい、蒸発器4側に流出する冷媒流量が減少する。
ステップS120にて、冷凍サイクル100の高圧圧力Phが基準圧力Psを下回っていると判定された際には、蒸発器4側へ流出する冷媒流量が減少しているとして、ステップS130へ進む。
ステップS130では、三方弁7Bを第2流入路102側に切り換え、圧縮機1の吐出側と凝縮器2の第2入口側配管ジョイント29Bとを連通させる。これにより、図12の破線矢印に示すように、凝縮器2では、コア部23の一部の領域である第3流路群233および第4流路群234にのみ冷媒が流通する。
一方、ステップS130にて、冷凍サイクル100の高圧圧力Phが基準圧力Psを下回っていると判定されなかった際には、蒸発器4側へ流出する冷媒流量が減少していないとして、ステップS140へ進む。
ステップS140では、車速Vが予め定めた基準車速Vs以上になっているか否かを判定する。通常、凝縮器2は車両前面に配置されている。このため、車速Vが速くなると、凝縮器2へ供給される外気(走行風)の風量が増大し、冷凍サイクル100の高圧圧力Phが低くなる。これにより、冷凍サイクル100の高圧圧力Phと低圧圧力との差が小さくなりやすい。
ステップS140にて、車速Vが基準車速Vs以上になっていると判定された際には、冷凍サイクル100の高圧圧力Phと低圧圧力との差が小さくなりやすい条件になっているとして、ステップS150へ進む。一方、車速Vが基準車速Vs以上になっていると判定されなかった際には、冷凍サイクル100の高圧圧力Phと低圧圧力との差が小さくなりやすい条件になっていないとして、ステップS160へ進み、三方弁7Bを第1流入路101側に切り換えて、メインルーチンに戻る。
ステップS150では、凝縮器2の入口側の冷媒温度(以下、凝縮器入口冷媒温度という)Tdが予め定めた基準冷媒温度Tdsを下回っているか否かを判定する。凝縮器入口冷媒温度Tdは、図示しない冷媒温度センサによって検出される。
凝縮器入口冷媒温度Tdが低くなると、冷凍サイクル100の高圧圧力Phと低圧圧力との差が小さくなり、蒸発器4側に流出する冷媒流量が減少する。
ステップS150にて、凝縮器入口冷媒温度Tdが基準冷媒温度Tdsを下回っていると判定された際には、蒸発器4側へ流出する冷媒流量が減少しているとして、ステップS130へ進む。一方、ステップS150にて、凝縮器入口冷媒温度Tdが基準冷媒温度Tdsを下回っていると判定されなかった際には、蒸発器4側へ流出する冷媒流量が減少しておらず、窓曇りが発生している可能性が低いとして、ステップS160へ進み、三方弁7Bを第1流入路101側に切り換えて、メインルーチンへ戻る。
本実施形態によれば、外気温が低くなり、冷凍サイクル100の高圧圧力Phが低くなった際に、三方弁7Bが凝縮器2内の冷媒流路を第2冷媒流路に切り換える。したがって、上記第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
(第4実施形態)
第4実施形態について図13~図15に基づいて説明する。本第4実施形態は、上記第3実施形態と比較して、切換部の構成が異なる。
第4実施形態について図13~図15に基づいて説明する。本第4実施形態は、上記第3実施形態と比較して、切換部の構成が異なる。
図13に示すように、吐出冷媒流路103と第1流入路101との接続部には、第1開閉弁7Cが配置されている。吐出冷媒流路103と第2流入路102との接続部には、第2開閉弁7Dが配置されている。
第1開閉弁7Cが開弁するとともに、第2開閉弁7Dが閉弁すると、圧縮機1の吐出側と凝縮器2の第1入口側配管ジョイント29Aとが連通する。一方、第1開閉弁7Cが閉弁するとともに、第2開閉弁7Dが開弁すると、圧縮機1の吐出側と凝縮器2の第2入口側配管ジョイント29Bとが連通する。
したがって、第1開閉弁7Cおよび第2開閉弁7Dは、圧縮機1の吐出側と凝縮器2の第1入口側配管ジョイント29Aとを連通させる状態と、圧縮機1の吐出側と凝縮器2の第2入口側配管ジョイント29Bとを連通させる状態とを切り換える冷媒流れ切換手段である。
すなわち、第1開閉弁7Cおよび第2開閉弁7Dは、吐出冷媒流路103と第1流入路101とを連通させる状態と、吐出冷媒流路103と第2流入路102とを連通させる状態とを切り換える流路切換手段である。換言すれば、第1開閉弁7Cおよび第2開閉弁7Dは、圧縮機1の吐出側と凝縮器2の入口側とを接続する冷媒流路として、第1流入路101と第2流入路102とを切り換える切換手段である。したがって、本実施形態の第1開閉弁7Cおよび第2開閉弁7Dが、切換部を構成している。第1開閉弁7Cおよび第2開閉弁7Dの作動は、図示しない制御装置によって制御される。
冷凍サイクル100の通常運転時には、後述する図14に示すフローチャートのステップS165のように、第1開閉弁7Cが開弁するとともに、第2開閉弁7Dが閉弁している。つまり、第1開閉弁7Cおよび第2開閉弁7Dは、第1流入路101、すなわち圧縮機1の吐出側と凝縮器2の第1入口側配管ジョイント29Aとを連通させる状態に切り換えている。これにより、通常運転時には、図13の実線矢印に示すように、凝縮器2のコア部23の全域に冷媒が流通している。
次に、上記構成における作動を説明する。上記第3実施形態では、ステップS130において三方弁7Bを作動させて冷媒流路を第2流路102側に切り換えている。一方、本実施形態では、図14に示すように、ステップS130の代わりにステップS135において第1開閉弁7Cおよび第2開閉弁7Dを作動させて冷媒流路を切り換える。
具体的には、ステップS135では、第1開閉弁7Cを閉弁するとともに、第2開閉弁7Dを開弁する。これにより、冷媒流路が第2流入路102、すなわち圧縮機1の吐出側と凝縮器2の第2入口側配管ジョイント29Bとが連通する冷媒流路に切り換わり、図15の破線矢印に示すように、凝縮器2では、コア部23の一部の領域にのみ冷媒が流通する。
また、上記第3実施形態では、ステップS160において三方弁7Bを作動させて冷媒流路を第1流路101側に切り換えている。一方、本実施形態では、図14に示すように、ステップS160の代わりにステップS165において第1開閉弁7Cおよび第2開閉弁7Dを作動させて冷媒流路を切り換える。
具体的には、ステップS165では、第1開閉弁7Cを開弁するとともに、第2開閉弁7Dを閉弁する。これにより、冷媒流路が第1流入路101に切り換わり、図13の実線矢印に示すように、凝縮器2では、コア部23の全域に冷媒が流通する。
本実施形態によれば、外気温が低くなり、冷凍サイクル100の高圧圧力Phが低くなった際に、第1開閉弁7Cおよび第2開閉弁7Dが凝縮器2内の冷媒流路を第2冷媒流路に切り換える。したがって、上記第3実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
(第5実施形態)
第5実施形態について図16に基づいて説明する。本第5実施形態は、上記第1実施形態と比較して、凝縮器2の構成が異なる。
第5実施形態について図16に基づいて説明する。本第5実施形態は、上記第1実施形態と比較して、凝縮器2の構成が異なる。
図16に示すように、本実施形態の凝縮器2では、過冷却部2bおよびモジュレータータンク20が廃止されている。したがって、凝縮器2のコア部23は、第1流路群231、第2流路群232および第3流路群233の3つの流路群を有している。出口側配管ジョイント28は、第2ヘッダタンク22の上下方向下端側、すなわち第3空間56に対応する部位に接合されている。
本実施形態の冷凍サイクル100は、凝縮器2のモジュレータータンク20の代わりにレシーバタンク91を備えている。レシーバタンク91は、その内部に流入した冷媒の気液を分離して、サイクル内の余剰冷媒を蓄える気液分離部である。レシーバタンク91の冷媒入口には、凝縮器2の出口(出口側配管ジョイント28)側が接続されている。レシーバタンク91の液相冷媒出口には、膨張弁3の入口側が接続されている。
本実施形態においても、上記第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
(第6実施形態)
第6実施形態について図17に基づいて説明する。本第6実施形態は、上記第1実施形態と比較して、冷凍サイクル100の構成が異なる。
第6実施形態について図17に基づいて説明する。本第6実施形態は、上記第1実施形態と比較して、冷凍サイクル100の構成が異なる。
図17に示すように、本実施形態の冷凍サイクル100は、凝縮器2から流出した高圧高温の液冷媒と、蒸発器4から流出した低圧低温の気相冷媒とを間接的に熱交換させる内部熱交換器92を備えている。
内部熱交換器92は、高圧側冷媒流路92aと低圧側冷媒流路92bとを有している。高圧側冷媒流路92aは、凝縮器2から流出した高圧側冷媒が流れる流路である。低圧側冷媒流路92bは、蒸発器4から流出した低圧側冷媒が流れる流路である。
高圧側冷媒流路92aは、凝縮器2の冷媒流れ下流側かつ膨張弁3の冷媒流れ上流側に配置されている。低圧側冷媒流路92bは、蒸発器4の冷媒流れ下流側かつ圧縮機1の冷媒吸入側に配置されている。
本実施形態によれば、凝縮器2から流出した高圧側冷媒と蒸発器4から流出した熱交換された低圧側冷媒とが熱交換させて、高圧側冷媒を低圧側冷媒で冷却することができるので、蒸発器4の入口側冷媒のエンタルピが低下する。したがって、蒸発器4の出口側冷媒と入口側冷媒とのエンタルピ差(換言すれば冷凍能力)を増大させて、サイクルの成績係数(いわゆるCOP)を向上させることができる。
(他の実施形態)
本開示は上述の実施形態に限定されることなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲内で、例えば以下のように種々変形可能である。
本開示は上述の実施形態に限定されることなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲内で、例えば以下のように種々変形可能である。
(1)上記各実施形態に開示された手段は、実施可能な範囲で適宜組み合わせてもよい。例えば、図18および図19に示すように、切換部としてサーモスタット7A、三方弁7Bおよび2つの開閉弁7C、7Dのいずれかを採用した冷凍サイクル100の凝縮器2において、過冷却部2bおよびモジュレータータンク20を廃止してもよい。
この場合、切換部7A~7Dが第1流入路101に切り換えた際には、図18の実線矢印に示すように、圧縮機1の吐出冷媒は、第1流入路101および第1入口側配管ジョイント29Aを介して、凝縮器2における第1ヘッダタンク21の第1空間54に流入する。第1ヘッダタンク21の第1空間54に流入した冷媒は、第1流路群231、第2ヘッダタンク22の第1空間62、第2流路群232を流れて、第1ヘッダタンク21の第2空間55に流入する。
第1ヘッダタンク21の第2空間55に流入した冷媒は、逆止弁520を介して、第1ヘッダタンク21の第3空間56に流入する。第1ヘッダタンク21の第3空間56に流入した冷媒は、第3流路群233を流れて、第2ヘッダタンク22の第2空間63に流入し、出口側配管ジョイント28を介して、レシーバタンク91の冷媒入口側へ流出する。
このように、切換部7A~7Dが第1流入路101に切り換えた際には、凝縮器2では、冷媒がS字状に2回ターンするように流れ、コア部23の全域に冷媒が流通する。
一方、切換部7A~7Dが第2流入路102に切り換えた際には、図19の破線矢印に示すように、圧縮機1の吐出冷媒は、第2流入路102および第2入口側配管ジョイント29Bを介して、凝縮器2における第1ヘッダタンク21の第3空間56に流入する。第1ヘッダタンク21の第3空間56に流入した冷媒は、第3流路群233を流れて、第2ヘッダタンク22の第2空間63に流入し、出口側配管ジョイント28を介して、レシーバタンク91の冷媒入口側へ流出する。
このように、切換部7A~7Dが第2流入路102に切り換えた際には、凝縮器2では、コア部23の一部の領域である第3流路群233にのみ冷媒が流通する。
(2)さらに、上記他の実施形態(1)の凝縮器2において、第1ヘッダタンク21の第2セパレータ52および第2ヘッダタンク22のセパレータ61を廃止して、コア部23の第3流路群233を廃止してもよい。このとき、第1ヘッダタンク21において、逆止弁520を第1セパレータ51に設けるとともに、第2入口側配管ジョイント29Bから第2空間55内に冷媒が流入するように第2入口側配管ジョイント29Bを配置してもよい。
この場合、切換部7A~7Dが第1流入路101に切り換えた際には、図20の実線矢印に示すように、圧縮機1の吐出冷媒は、第1流入路101および第1入口側配管ジョイント29Aを介して、凝縮器2における第1ヘッダタンク21の第1空間54に流入する。第1ヘッダタンク21の第1空間54に流入した冷媒は、第1流路群231を流れて、第2ヘッダタンク21の第1空間62に流入する。
また、第1ヘッダタンク21の第1空間54に流入した冷媒は、逆止弁520を介して、第1ヘッダタンク21の第2空間55にも流入する。第1ヘッダタンク21の第2空間55に流入した冷媒は、第2流路群232を流れて、第2ヘッダタンク22の第1空間62に流入する。そして、第2ヘッダタンク21の第1空間62に流入した冷媒は、出口側配管ジョイント28を介して、レシーバタンク91の冷媒入口側へ流出する。
このように、切換部7A~7Dが第1流入路101に切り換えた際には、凝縮器2では、冷媒がコア部23を直線状(I字状)に流れて、コア部23の全域に冷媒が流通する。
一方、切換部7A~7Dが第2流入路102に切り換えた際には、図21の破線矢印に示すように、圧縮機1の吐出冷媒は、第2流入路102および第2入口側配管ジョイント29Bを介して、凝縮器2における第1ヘッダタンク21の第2空間55に流入する。第1ヘッダタンク21の第2空間55に流入した冷媒は、第2流路群232を流れて、第2ヘッダタンク22の第1空間62に流入し、出口側配管ジョイント28を介して、レシーバタンク91の冷媒入口側へ流出する。
このように、切換部7A~7Dが第2流入路102に切り換えた際には、凝縮器2では、コア部23の一部の領域である第2流路群232にのみ冷媒が流通する。
(3)また、上記他の実施形態(1)の凝縮器2において、第1ヘッダタンク21の第2セパレータ52を廃止するとともに、第1ヘッダタンク21の第1セパレータ51と第2ヘッダタンク22のセパレータ61とを、同じ高さとなるように配置して、コア部23の第3流路群233を廃止してもよい。
このとき、逆止弁520を、第2ヘッダタンク22のセパレータ61に設けてもよい。また、第2入口側配管ジョイント29Bを、第2入口側配管ジョイント29Bから第2ヘッダタンク22の第2空間63内に冷媒が流入するように配置してもよい。また、出口側配管ジョイント28を、第1ヘッダタンク21の第2空間55から出口側配管ジョイント28を介して冷媒が流出するように配置してもよい。
この場合、切換部7A~7Dが第1流入路101に切り換えた際には、図22の実線矢印に示すように、圧縮機1の吐出冷媒は、第1流入路101および第1入口側配管ジョイント29Aを介して、凝縮器2における第1ヘッダタンク21の第1空間54に流入する。第1ヘッダタンク21の第1空間54に流入した冷媒は、第1流路群231を流れて、第2ヘッダタンク22の第1空間62に流入する。
第2ヘッダタンク22の第1空間62に流入した冷媒は、逆止弁520を介して、第2ヘッダタンク22の第2空間63に流入する。第2ヘッダタンク22の第2空間63に流入した冷媒は、第2流路群232を流れて、第1ヘッダタンク21の第2空間55に流入し、出口側配管ジョイント28を介して、レシーバタンク91の冷媒入口側へ流出する。
このように、切換部7A~7Dが第1流入路101に切り換えた際には、凝縮器2では、冷媒がU字状に1回ターンするように流れ、コア部23の全域に冷媒が流通する。
一方、切換部7A~7Dが第2流入路102に切り換えた際には、図23の破線矢印に示すように、圧縮機1の吐出冷媒は、第2流入路102および第2入口側配管ジョイント29Bを介して、凝縮器2における第2ヘッダタンク22の第2空間63に流入する。第2ヘッダタンク22の第2空間63に流入した冷媒は、第2流路群232を流れて、第1ヘッダタンク21の第2空間55に流入し、出口側配管ジョイント28を介して、レシーバタンク91の冷媒入口側へ流出する。
このように、切換部7A~7Dが第2流入路102に切り換えた際には、凝縮器2では、コア部23の一部の領域である第2流路群232にのみ冷媒が流通する。
(4)上記実施形態では、電気式切換弁である三方弁7Bおよび2つの開閉弁7C、7Dは、吸込口モード、車速V、外気温Ta、冷凍サイクル100の高圧圧力Ph、および凝縮器入口冷媒温度Tdの全てに基づいて、凝縮器2内の冷媒流路を切り換える例を説明した。しかしながら、これに限らず、三方弁7Bおよび2つの開閉弁7C、7Dは、吸込口モード、車速V、外気温Ta、冷凍サイクル100の高圧圧力Ph、および凝縮器入口冷媒温度Tdの少なくとも1つに基づいて、凝縮器2内の冷媒流路を切り換えてもよい。
Claims (8)
- 冷凍サイクル(100)の圧縮機(1)から吐出された冷媒と空気とを熱交換させるコア部(23)を有する凝縮器(2)と、
前記凝縮器内の冷媒流路を切り換える切換部(7、7A、7B、7C、7D)とを備え、
前記切換部は、前記コア部の全領域に前記冷媒を流通させる第1冷媒流路と、前記圧縮機から吐出された前記冷媒を前記コア部の中間部に流入させることにより前記コア部の一部の領域に前記冷媒を流通させる第2冷媒流路とを切り換える車両用空調装置。 - 前記凝縮器は、
前記切換部が前記第2冷媒流路に切り換えた際に前記冷媒が流通する流通部(233、234)と、
前記切換部が前記第2冷媒流路に切り換えた際に前記冷媒が流通しない非流通部(231、232)と、
前記切換部が前記第2冷媒流路に切り換えた際に、前記流通部側から前記非流通部側への前記冷媒の流れを禁止する逆止弁(520)と、を備える請求項1に記載の車両用空調装置。 - 前記切換部は、
前記第2冷媒流路の入口(59)を開閉する弁体(71)と、前記弁体に対して前記第2冷媒流路の入口を開く側に付勢する荷重をかける弾性部材(72)とを有するとともに、
大気圧(Po)と前記冷凍サイクルの高圧圧力(Ph)との圧力差が予め定めた基準圧力差以下となった際に、前記凝縮器内の冷媒流路を前記第2冷媒流路に切り換える差圧弁(7)で構成されている請求項1または2に記載の車両用空調装置。 - 前記差圧弁は、前記凝縮器と一体に形成されている請求項3に記載の車両用空調装置。
- 前記切換部は、前記凝縮器の入口側における前記冷媒の温度が予め定めた基準冷媒温度以下となった際に、前記凝縮器内の冷媒流路を前記第2冷媒流路に切り換える機械式のサーモスタット(7A)で構成されている請求項1に記載の車両用空調装置。
- 前記切換部は、電気的機構によって前記凝縮器内の冷媒流路を切り換える電気式切換弁(7B、7C、7D)で構成されており、
前記電気式切換弁は、車速、外気温、前記冷凍サイクルの高圧圧力、および前記凝縮器の入口側における前記冷媒の温度の少なくとも1つに基づいて、前記凝縮器内の冷媒流路を切り換える請求項1に記載の車両用空調装置。 - さらに、前記圧縮機から吐出された前記冷媒が循環するとともに、前記冷媒と前記車室内へ送風される空気とを熱交換させて前記空気を冷却する蒸発器(4)と、
前記蒸発器に内気を導入して外気を導入しない内気モードと、前記蒸発器に少なくとも外気を導入する非内気モードとを切り換える内外気切換部(40)とを備え、
前記切換部は、電気的機構によって前記冷媒流路を切り換える電気式切換弁(7B、7C、7D)で構成されており、
前記電気式切換弁は、前記内外気切換部が前記内気モードに切り換えた際に、前記凝縮器内の冷媒流路を前記第2冷媒流路に切り換える請求項1に記載の車両用空調装置。 - さらに、前記圧縮機から吐出された前記冷媒が循環し、前記冷媒と前記車室内へ送風される空気とを熱交換させて前記空気を冷却する蒸発器(4)と、
前記凝縮器から流出した前記冷媒と、前記蒸発器から流出した前記冷媒とを熱交換させる内部熱交換器(92)とを備える請求項1ないし7のいずれか1つに記載の車両用空調装置。
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