JP6778871B2 - Vehicle air conditioner - Google Patents
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Description
この発明は、車両用空調装置に関するものである。 The present invention relates to a vehicle air conditioner.
内燃機関を備えた車両の多くは、内燃機関の冷却水の熱によって空調装置のヒータコアを加熱し、暖房運転時に、そのヒータコアの熱を、車室内に吹き出される空気と熱交換するようになっている。 Many vehicles equipped with an internal combustion engine heat the heater core of the air conditioner by the heat of the cooling water of the internal combustion engine, and during the heating operation, the heat of the heater core is exchanged with the air blown into the vehicle interior. ing.
ディーゼルエンジン等の燃焼温度が高温になり難い内燃機関においては、内燃機関を冷却する冷却水の温度も高温になり難い。このため、暖房温度の迅速な昇温を得るために、ヒートポンプを利用した補助暖房システムを付加した車両用空調装置が開発されている(例えば、特許文献1参照)。 In an internal combustion engine such as a diesel engine in which the combustion temperature is unlikely to be high, the temperature of the cooling water for cooling the internal combustion engine is also unlikely to be high. Therefore, in order to obtain a rapid increase in the heating temperature, a vehicle air conditioner to which an auxiliary heating system using a heat pump is added has been developed (see, for example, Patent Document 1).
この従来の車両用空調装置は、車室内に吹き出される空気と熱交換するヒータコアと、内燃機関の冷却水をヒータコアに流入させる冷却水通路と、冷却水通路を流れる冷却水を加熱する補助暖房システムと、を備えている。補助暖房システムは、コンプレッサと凝縮器と暖房用膨張弁と蒸発器とを持つ冷媒回路を有している。補助暖房システムは、凝縮器において、内部を流れる高温高圧の冷媒の凝縮熱を取り出し、その熱によって冷却水通路を流れる冷却水を加熱する。補助暖房システムを制御する制御装置は、冷却水通路を流れる冷却水の水温を検出する水温センサから検出信号を受け取り、冷却水の水温が目標温度に近づくように、コンプレッサのオン・オフや冷媒吐出量を制御している。 This conventional vehicle air conditioner has a heater core that exchanges heat with the air blown into the vehicle interior, a cooling water passage that allows the cooling water of the internal combustion engine to flow into the heater core, and auxiliary heating that heats the cooling water that flows through the cooling water passage. It has a system. The auxiliary heating system has a refrigerant circuit having a compressor, a condenser, a heating expansion valve, and an evaporator. The auxiliary heating system takes out the heat of condensation of the high-temperature and high-pressure refrigerant flowing inside the condenser, and heats the cooling water flowing through the cooling water passage with the heat. The control device that controls the auxiliary heating system receives a detection signal from the water temperature sensor that detects the temperature of the cooling water flowing through the cooling water passage, and turns the compressor on and off and discharges the refrigerant so that the water temperature of the cooling water approaches the target temperature. The amount is controlled.
上述した従来の車両用空調装置においては、冷却水通路を流れる冷却水の水温を、ヒータコアから離間した位置に配置された水温センサによって検出し、その検出結果に基づいて補助暖房システムのコンプレッサのオン・オフや冷媒吐出量を制御している。このため、実際にヒータコアを流れる冷却水の温度変化に対し、補助暖房システムによる温度制御が遅れる傾向にある。
したがって、上述した従来の車両用空調装置の場合、何らかの原因によって補助暖房システム側の凝縮器の温度が急激に変化したときに、それに伴う冷却水の温度の変化に対して補助暖房システムによる温度の回復が遅れ、車室内に吹き出される送風空気の温度が急変して乗員の快適性が損なわれることがある。
In the conventional vehicle air conditioner described above, the temperature of the cooling water flowing through the cooling water passage is detected by a water temperature sensor arranged at a position away from the heater core, and the compressor of the auxiliary heating system is turned on based on the detection result.・ Off and the amount of refrigerant discharged are controlled. Therefore, the temperature control by the auxiliary heating system tends to be delayed with respect to the temperature change of the cooling water actually flowing through the heater core.
Therefore, in the case of the conventional vehicle air conditioner described above, when the temperature of the condenser on the auxiliary heating system side suddenly changes for some reason, the temperature of the auxiliary heating system changes with respect to the accompanying change in the temperature of the cooling water. Recovery may be delayed and the temperature of the blown air blown into the passenger compartment may change suddenly, impairing the comfort of the occupants.
そこでこの発明は、補助暖房システムを利用した暖房運転時に、補助暖房システム側の凝縮器の温度が変化したときに、冷却水通路を流れる冷却水の温度の変化を迅速に回復させることができる車両用空調装置を提供しようとするものである。 Therefore, the present invention is a vehicle capable of quickly recovering the change in the temperature of the cooling water flowing through the cooling water passage when the temperature of the condenser on the auxiliary heating system side changes during the heating operation using the auxiliary heating system. It is intended to provide an air conditioner for use.
この発明に係る車両用空調装置は、上記課題を解決するために、以下の構成を採用した。
即ち、この発明に係る車両用空調装置は、内燃機関(例えば、実施形態のエンジン4)と熱交換した冷却水を、室内に吹き出される空気を加熱するヒータコア(例えば、実施形態のヒータコア19)に流入させる冷却水通路(例えば、実施形態の冷却水通路23A)と、コンプレッサ(例えば、実施形態のコンプレッサ13)で圧縮された冷媒と冷却水との間で熱交換を行う凝縮器(例えば、実施形態のサブコンデンサ25)、暖房用膨張弁(例えば、実施形態の暖房用膨張弁26)、及び、蒸発器(例えば、実施形態のサブエバポレータ27)を持つ冷媒回路(例えば、実施形態の冷媒回路30)を有し、前記凝縮器を流れる冷媒の凝縮熱を取り出して前記冷却水通路を流れる冷却水を加熱する補助暖房システム(例えば、実施形態の補助暖房システム14)と、暖房運転時に、前記ヒータコアを流れる冷却水の温度を目標温度に近づけるように前記補助暖房システムを制御する制御装置(例えば、実施形態の制御装置21)と、を備えた車両用空調装置において、前記制御装置は、前記凝縮器を流れる冷媒の圧力情報と、前記コンプレッサの運転状態情報とに加え、車両の外気温度に関する温度情報と、車両の走行速度に関する車速情報とに基づいて前記ヒータコアを流れる冷却水の温度を推定し、ここで推定した推定水温に基づいて前記補助暖房システムを制御することを特徴とする。
The vehicle air conditioner according to the present invention adopts the following configuration in order to solve the above problems.
That is, the vehicle air conditioner according to the present invention has a heater core (for example, the
この場合、凝縮器周りでの外部への放熱に大きく影響する外気温度と車両の走行速度が加味されてヒータコアを流れる冷却水の温度を推定するため、外気温度や車両の運転状況に拘わらず、凝縮器側の温度変化に対して冷却水の温度を迅速、かつ正確に回復させることができる。 In this case, since the temperature of the cooling water flowing through the heater core is estimated in consideration of the outside air temperature and the traveling speed of the vehicle, which greatly affect the heat dissipation to the outside around the condenser, regardless of the outside air temperature and the operating condition of the vehicle, The temperature of the cooling water can be quickly and accurately recovered with respect to the temperature change on the condenser side.
この発明によれば、凝縮器を流れる冷媒の圧力と、コンプレッサの運転状態と、車両の外気温度に関する温度情報と、車両の走行速度に関する車速情報とに基づいてヒータコアを流れる冷却水の温度を推定して、その推定水温に基づいて補助暖房システムを制御するため、凝縮器側に温度変化が生じたときに、冷却水の温度変化に大きな遅れをとることなく迅速に冷却水の温度を回復させることができる。
したがって、この発明を採用した場合には、凝縮器側の意図しない温度変化に伴って車室内に吹き出される送風温度が急変するのを防止し、乗員の快適性を高めることができる。
According to the present invention, the temperature of the cooling water flowing through the heater core is estimated based on the pressure of the refrigerant flowing through the condenser , the operating state of the compressor, the temperature information regarding the outside air temperature of the vehicle, and the vehicle speed information regarding the traveling speed of the vehicle. Then, since the auxiliary heating system is controlled based on the estimated water temperature, when a temperature change occurs on the condenser side, the temperature of the cooling water is quickly recovered without a large delay in the temperature change of the cooling water. be able to.
Therefore, when the present invention is adopted, it is possible to prevent the temperature of the blown air blown into the vehicle interior from suddenly changing due to an unintended temperature change on the condenser side, and to improve the comfort of the occupant.
以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、この実施形態に係る車両用空調装置10を採用した車両1を右前部上方側から見た図であり、図2は、車両用空調装置10の概略構成を示した図である。
この実施形態に係る車両1は、図1に示すように、車室2の前方にエンジンルーム3が配置され、エンジンルーム3内に、内燃機関4(以下、「エンジン4」と呼ぶ。)と、車両用空調装置10とが配置されている。車両用空調装置10は、車室内に吹き出される空気(以下、「空調空気」と呼ぶ。)の温度と湿度を調整するとともに、空調空気の吹き出し位置や風量、運転モード(冷房、暖房、除湿、換気等の運転モード)を切り換える空調ユニット11を備えている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a view of a vehicle 1 adopting the
In the vehicle 1 according to this embodiment, as shown in FIG. 1, an
図1に示すように、エンジンルーム3内のエンジン4の前方には、エンジン4の冷却水を冷却するためのラジエータ5が配置されており、ラジエータ5の前方には、車両用空調装置10の室外熱交換器であるコンデンサ12が配置されている。また、エンジンルーム3内のエンジン4の前部右側位置には、車両用空調装置10の後述するコンプレッサ13と補助暖房システム14とが配置されている。
As shown in FIG. 1, a radiator 5 for cooling the cooling water of the engine 4 is arranged in front of the engine 4 in the
この実施形態に係る車両1においては、補助暖房システム14がコンプレッサ13とともに、エンジン4の前部側方位置に配置されているため、エンジンルーム3内のエンジン4の後方位置に補助暖房システム14を配置する場合に比較して、車室2とエンジンルーム3を仕切る隔壁とエンジン4との間に充分なスペースを確保することができる。したがって、車両前方から衝撃荷重が入力されたときに隔壁の前方側でエネルギーを吸収し易くなる。
In the vehicle 1 according to this embodiment, since the
また、この実施形態に係る車両1の場合、補助暖房システム14がエンジン4の前部側方位置でコンプレッサ13と近接して配置されているため、コンプレッサ13と補助暖房システム14の間の配管距離を短くし、配管における冷媒の熱損失を少なくすることができる。
Further, in the case of the vehicle 1 according to this embodiment, since the
空調ユニット11は、通風ダクト15の上流側に空気導入口15aが設けられ、下流側に車室2内に空調空気を吹き出す空気吹出口15bが設けられている。通風ダクト15内には、送風機16と、エバポレータ17と、ダンパ18と、ヒータコア19とが、空気導入口15aから空気吹出口15bに向かって順次配置されている。通風ダクト15の空気導入口15aは、内部に取り込む空気を内気(車室内空気)と外気(車室外空気)のいずれかに切り換え可能とされている。
The
送風機16は、印加される駆動電圧に応じて駆動され、通風ダクト15の空気導入口15aから導入された空気(内気または外気)を、通風ダクト15内のエバポレータ17やヒータコア19に向けて送風する。
The
車両用空調装置10は、上記エバポレータ17を含む主冷媒回路20を備えている。主冷媒回路20は、コンプレッサ13と、コンデンサ12と、膨張弁22と、エバポレータ17と、を備えている。コンプレッサ13は、エバポレータ17から冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して室外のコンデンサ12に吐出する。コンプレッサ13は、制御装置21による制御によって駆動される。コンデンサ12は、内部に流入した冷媒を、走行風や図示しないコンデンサファンによる送風によって冷却する。膨張弁22は、コンデンサ12から流出した冷媒を低圧に減圧して低圧の気液二相状態を形成し、その冷媒を通風ダクト15内のエバポレータ17に吐出する。エバポレータ17は、内部に流入した低圧冷媒が蒸発する際の吸熱によって、通風ダクト15内の空気を冷却する。
The
通風ダクト15内のダンパ18は、制御装置21による制御によって駆動されるモータMによって回動可能とされ、送風機16の送風によってエバポレータ17を通過した空気の風量のうち、ヒータコア19に導入される風量と、ヒータコア19を迂回する風量との風量割合を、開度により調整する。
The
ヒータコア19は、エンジン4を冷却する冷却水が内部を流通し、その冷却水の熱によって通風ダクト15内のうちのヒータコア19に向かう通路の空気を加熱する。ヒータコア19には、エンジン4内の図示しないウォータジャケットからヒータコア19に向けて冷却水を流す供給側の冷却水通路23Aと、ヒータコア19からエンジン4内のウォータジャケットに冷却水を戻す戻し側の冷却水通路23Bとが接続されている。供給側の冷却水通路23Aには、エンジン4内で熱交換された冷却水をヒータコア19に送り出し、ヒータコア19で通風ダクト15内の空気と熱交換された冷却水をエンジン4内に戻すためのウォーターポンプ24が介装されている。
In the
図3,図4は、車両用空調装置10の主冷媒回路20と、補助暖房システム14の冷媒と冷却水の回路を詳細に示した回路図である。図3は、暖房運転時における冷却水と冷媒の流れを矢印で示し、図4は、冷房運転時における冷却水と冷媒の流れを矢印で示している。なお、図3,図4においては、空調ユニット11の通風ダクト15部分の詳細な図示は省略されている。
図2〜図4に示すように、車両用空調装置10は、暖房運転時に、供給側の冷却水通路23A内を流れる冷却水を加熱する補助暖房システム14を備えている。補助暖房システム14は、暖房運転時にエンジン4の燃焼熱によって暖められる冷却水の温度の不足分を補うために冷却水通路23A内の冷却水を加熱する。
3 and 4 are circuit diagrams showing in detail the main
As shown in FIGS. 2 to 4, the
補助暖房システム14は、コンプレッサ13と、サブコンデンサ25(凝縮器)と、気液分離タンク29と、暖房用膨張弁26と、サブエバポレータ27(蒸発器)を持つ補助暖房用の冷媒回路30を有している。この実施形態の場合、補助暖房用の冷媒回路30で使用するコンプレッサ13は、冷房運転時等に主冷媒回路20で使用するコンプレッサ13と共用している。補助暖房用の冷媒回路30と主冷媒回路20は冷媒通路の一部が共用されており、暖房運転時と冷房運転時には、共用する冷媒通路部分と接続される冷媒通路が切換弁40,41によって換えられるようになっている。なお、図2においては、補助暖房用の冷媒回路30と主冷媒回路20の冷媒通路の共用部分の回路構成が省略され、簡略化されている。
コンプレッサ13は、暖房運転時には、サブエバポレータ27から冷媒を吸入し、その冷媒を高温高圧に圧縮してサブコンデンサ25に吐出する。
The
During the heating operation, the
サブコンデンサ25は、詳細な図示は省略されているが、コンデンサ本体が熱伝導率の高い材料によって層状に構成されている。コンデンサ本体には、補助暖房システム14のコンプレッサ13の下流側の配管と、ヒータコア19に接続される供給側の冷却水通路23Aとが貫通状態で嵌合されている。サブコンデンサ25においては、コンプレッサ13からサブコンデンサ25に流入した高温高圧の冷媒から熱を奪って気体冷媒を凝縮させ、冷媒から奪った熱(凝縮熱)を、ヒータコア19の上流側の冷却水通路23Aの内部を流れる冷却水に伝達する。これにより、冷却水通路23Aの内部を流れる冷却水はサブコンデンサ25の熱によって加熱される。
Although detailed illustration of the sub-capacitor 25 is omitted, the capacitor body is formed of a layer made of a material having high thermal conductivity. A pipe on the downstream side of the
気液分離タンク29は、サブコンデンサ25から流出して内部に流入した冷媒の気液を分離する。
暖房用膨張弁26は、気液分離タンク29から流出する液冷媒を低圧に減圧して、低圧の気液二相状態を形成し、その低圧冷媒をサブエバポレータ27に吐出する。
The gas-
The
サブエバポレータ27は、サブコンデンサ25と同様に詳細な図示は省略するが、エバポレータ本体が熱伝導率の高い材料によって層状に構成されている。エバポレータ本体には、補助暖房システム14の暖房用膨張弁26の下流側の配管と、ヒータコア19に接続される戻し側の冷却水通路23Bとが貫通状態で嵌合されている。サブエバポレータ27においては、内部に流入した低圧冷媒が蒸発する際の吸熱作用により、ヒータコア19の下流側の冷却水通路23B内を流れる冷却水の熱を吸収する。これにより、冷却水通路23Bを通ってヒータコア19からエンジン4に戻される冷却水の温度が降下する。
Similar to the sub-capacitor 25, the sub-evaporator 27 is not shown in detail, but the evaporator body is formed of a layer made of a material having high thermal conductivity. A pipe on the downstream side of the
また、ヒータコア19の上流側の冷却水通路23Aには、サブコンデンサ25を貫通する主通路23A−mに対し、サブコンデンサ25を迂回するコンデンサバイパス通路23A−bが分岐して設けられている。コンデンサバイパス通路23A−bには、制御装置21によって開度を制御される第1のバイパス弁31が介装されている。第1のバイパス弁31がコンデンサバイパス通路23A−bを完全に閉じているときには、供給側の冷却水通路23Aを流れる冷却水の全量がサブコンデンサ25側に流れる。一方、第1のバイパス弁31が開かれると、第1のバイパス弁31の開度に応じた流量の冷却水がコンデンサバイパス通路23A−bを通り、その分サブコンデンサ25側に流れる冷却水の流量が減少する。このとき、サブコンデンサ25側での熱交換効率が減少し、その結果、サブコンデンサ25内を流れる冷媒の温度降下が抑制されて、補助暖房用の冷媒回路30を流れる冷媒の温度が上昇する。
こうして冷媒回路30を流れる冷媒の温度が上昇すると、コンプレッサ13の出口側の冷媒圧力が上昇し、コンプレッサ13の仕事量が増加する。
したがって、制御装置21による制御によって第1のバイパス弁31を開くことにより、コンプレッサ13の仕事量が増加するので、補助暖房システム14による供給側の冷却水通路23Aでの冷却水の加熱量を増加させ、もって空気吹出口15bから吹き出される空調空気の温度を上昇させることができる。
なお、空気吹出口15bから吹き出される空調空気の温度を上昇させる場合には、停止しているコンプレッサ13をオン作動させたり、コンプレッサ13がオン作動しているときにコンプレッサ13の冷媒吐出量を増大させるようにしても良い。
Further, in the cooling
When the temperature of the refrigerant flowing through the
Therefore, by opening the
When raising the temperature of the conditioned air blown out from the
ヒータコア19の下流側の冷却水通路23Bには、サブエバポレータ27を貫通する主通路23B−mに対し、サブエバポレータ27を迂回するエバポレータバイパス通路23B−bが分岐して設けられている。エバポレータバイパス通路23B−bには、制御装置21によって開度を制御される第2のバイパス弁32が介装されている。第2のバイパス弁32がエバポレータバイパス通路23B−bを完全に閉じているときには、戻し側の冷却水通路23Bを流れる冷却水の全量がサブエバポレータ27側に流れる。
また、第2のバイパス弁32が開かれると、第2のバイパス弁32の開度に応じた流量の冷却水がエバポレータバイパス通路23B−bを通り、その分サブエバポレータ27側に流れる冷却水の流量が減少する。サブエバポレータ27側に流れる冷却水の流量が減少すると、サブエバポレータ27全体の気化熱が減少し、液冷媒からの気化する量が減少する。その結果、気化冷媒の量が減少するので、コンプレッサ13の仕事量が減少する。
したがって、制御装置21による制御によって第2のバイパス弁32を開くことにより、コンプレッサ13の仕事量が減少するので、補助暖房システム14による供給側の冷却水通路23Aでの冷却水の加熱量を減少させ、もって空気吹出口15bから吹き出される空調空気の温度を降下させることができる。
なお、空気吹出口15bから吹き出される空調空気の温度を降下させる場合、オン作動しているコンプレッサ13の冷媒吐出量を減少させたり、コンプレッサ13の作動を停止させるようにしても良い。
In the
Further, when the
Therefore, by opening the
When lowering the temperature of the conditioned air blown out from the
また、ヒータコア19に接続される供給側の冷却水通路23Aには、冷却水通路23A内を流れる冷却水の温度を検出する水温センサ33が設けられている。水温センサ33による検出信号は、制御装置21に入力されるようになっている。
Further, the cooling
補助暖房システム14の冷媒回路30のうちのサブコンデンサ25の上流側位置には、サブコンデンサ25を流れる冷媒の圧力を検出する圧力センサ34(冷媒圧力検出部)が配置されている。圧力センサ34による検出信号は、制御装置21に入力されるようになっている。
また、コンプレッサ13には、コンプレッサ13のオン・オフ状態や回転速度等のコンプレッサ13の運転状態を検出して、その信号を制御装置21に出力する運転状態検出部35が設けられている。なお、コンプレッサ13が容量可変形のコンプレッサである場合には、運転状態検出部35は、コンプレッサ13の現在の容量を検出して、その信号も制御装置21に出力する。
A pressure sensor 34 (refrigerant pressure detection unit) for detecting the pressure of the refrigerant flowing through the sub-capacitor 25 is arranged at an upstream position of the sub-capacitor 25 in the
Further, the
また、車両1には、外気温度を検出する外気温センサ36(外気温検出部)と、車両1の走行速度を検出する車速センサ37(車速検出部)が備えられている。外気温センサ36と車速センサ37で検出された各検出信号は、制御装置21に入力されるようになっている。
Further, the vehicle 1 is provided with an outside air temperature sensor 36 (outside air temperature detection unit) for detecting the outside air temperature and a vehicle speed sensor 37 (vehicle speed detection unit) for detecting the traveling speed of the vehicle 1. Each detection signal detected by the outside
車両用空調装置10は、暖房運転時には、ヒータコア19を流れる冷却水の温度を目標温度に近づけるように、制御装置21が補助暖房システム14を制御する。ヒータコア19を流れる冷却水の温度制御は、以下の(a)〜(c)のいずれか、若しくは、(a)〜(c)の任意の組み合わせによって実行される。
(a)コンプレッサ13のオン・オフ制御。
(b)コンプレッサ13の冷媒吐出量の増減制御。
(c)第1のバイパス弁31や第2のバイパス弁32の開閉制御。
暖房運転時におけるヒータコア19の温度制御は、基本は水温センサ33によって検出される温度が目標温度と合致するように、(a)〜(c)のいずれか、若しくは、(a)〜(c)の任意の組み合わせによって実行されるが、補助暖房システム14のサブコンデンサ25側の意図しない急激な温度変化に起因して冷却水温の急激な変化が生じる状況においては、制御装置21は、以下のようにしてヒータコア19の温度変化を修正する(回復させる)。
In the
(A) On / off control of the
(B) Control of increase / decrease in the amount of refrigerant discharged from the
(C) Open / close control of the
The temperature control of the
即ち、制御装置21は、圧力センサ34と運転状態検出部35から検出信号を受け取って、サブコンデンサ25を流れる冷媒の圧力と、コンプレッサ13の運転状態とを常に監視しており、圧力センサ34と運転状態検出部35の検出情報に基づいてサブコンデンサ25側の意図しない急激な温度変化が生じていないか否かを判定する。制御装置21は、サブコンデンサ25側の意図しない急激な温度変化が生じたものと判定したときには、圧力センサ34と運転状態検出部35の検出情報に基づいてヒータコア19を流れる冷却水の温度を推定する。そして、制御装置21は、ここで推定した推定温度に基づいて、上記の(a)〜(c)のいずれか、若しくは、(a)〜(c)の任意の組み合わせによる補助暖房システム14の制御によってヒータコア19の温度変化を修正する(回復させる)。
That is, the
また、制御装置21は、車両1の外気温センサ36と車速センサ37とから検出信号を受け取り、これらの検出情報を加味してヒータコア19を流れる冷却水の推定温度を補正する。即ち、外気温度が低い場合や車速が速い場合には、サブコンデンサ25や配管等からの外部への放熱量が増大するため、その外部放熱を考慮して推定温度を補正する。
Further, the
ヒータコア19を流れる冷却水の推定温度Tは、例えば、以下の式(1)および式(2)を用いて導出することができる。ここで、Pdxは冷媒の補正後の圧力、Psubはサブコンデンサ25を流れる冷媒の圧力、Ncompはコンプレッサ13の回転速度(冷媒吐出量に対応)、Tambは車両の外気温度、Vcarは車速、f(x)は冷媒の圧力がxのときの冷媒飽和温度である。また、A、B、C、Dは補正係数である。
Pdx=Psub+A*Ncomp+B・・・(1)
T=f(Pdx)+C*Tamb+D*Vcar・・・(2)
The estimated temperature T of the cooling water flowing through the
Pdx = Psub + A * Ncomp + B ... (1)
T = f (Pdx) + C * Tamb + D * Vcar ... (2)
また、ヒータコア19を流れる冷却水の推定温度Tは、例えば、サブコンデンサ25を流れる冷媒の圧力とコンプレッサ13の運転状態との対応関係を示すマップを予め記憶部に記憶させておき、適宜そのマップを参照して求めるようにしていも良い。この場合、マップを参照して得られた推定水温に外気温や車速に応じた係数を掛け合わせて推定水温を補正するようにしても良い。
Further, for the estimated temperature T of the cooling water flowing through the
また、暖房運転時に、第1のバイパス弁31と第2のバイパス弁32によってコンデンサバイパス通路23A−bやエバポレータバイパス通路23B−bが開かれているときには、コンデンサバイパス通路23A−bやエバポレータバイパス通路23B−bを通過する冷却水の割合に応じた推定水温のずれが生じてしまう。このため、コンデンサバイパス通路23A−bやエバポレータバイパス通路23B−bが開かれているときには、第1のバイパス弁31や第2のバイパス弁32の開度に応じた係数を掛け合わせて推定水温を補正するようにしても良い。
Further, when the
なお、図3,図4において、冷却水通路42とウォーターポンプ43は、エンジン4内のウォータジャケットとラジエータ5との間で冷却水を循環させるために設けられている。ラジエータ5側の冷却水通路42とヒータコア19側の冷却水通路23Bにはそれぞれ切換弁44,45が設けられている。切換弁44,45は、冷房運転時と暖房運転時に制御装置21による制御によって開閉状態を適宜切り換えられる。
また、図3,図4において、逆止弁46は、主冷媒回路20のエバポレータ17とコンプレッサ13の間に介装されている。
In FIGS. 3 and 4, the cooling
Further, in FIGS. 3 and 4, the
つづいて、この実施形態に係る車両用空調装置10の暖房運転時と冷房運転時における作動について図3,図4を参照して説明する。
(暖房運転時)
暖房運転時には、図3に示すように、ラジエータ5側の冷却水通路42が切換弁44によって閉じられ、ヒータコア19側の冷却水通路23Bが切換弁45によって開かれる。この状態において、エンジン4が始動してウォーターポンプ24が作動すると、エンジン4を冷却した冷却水が供給側の冷却水通路23Aを通ってヒータコア19に供給され、ヒータコア19を通過した冷却水がエンジン4に戻される。
Subsequently, the operation of the
(During heating operation)
During the heating operation, as shown in FIG. 3, the cooling
また、暖房運転時には、主冷媒回路20がコンプレッサ13の下流部で切換弁41によって閉じられ、補助暖房用の冷媒回路30がコンプレッサ13の下流部で切換弁40によって開かれる。この状態において、コンプレッサ13が作動すると、補助暖房用の冷媒回路30内を冷媒が循環し、サブコンデンサ25の凝縮熱が供給側の冷却水通路23Aに伝達されて冷却水通路23A内の冷却水を加熱するとともに、サブエバポレータ27が戻し側の冷却水通路23B内の冷却水から熱を吸収する。これにより、ヒータコア19に供給される冷却水の温度が高められ、エンジン4の燃焼熱の不足分が補われる。
こうして冷却水によって加熱されたヒータコア19は、図2に示す空調ユニット11の通風ダクト15内において空調空気と熱交換される。この結果、通風ダクト15の空気吹出口15bからは暖房風が吹き出される。
なお、暖房運転時における冷却水の温度制御は前述のようにして行われる。
Further, during the heating operation, the main
The
The temperature control of the cooling water during the heating operation is performed as described above.
(冷房運転時)
冷房運転時には、図4に示すように、ヒータコア19側の冷却水通路23Bが切換弁45によって閉じられ、ラジエータ5側の冷却水通路42が切換弁44によって開かれる。この状態において、エンジン4が始動してウェーターポンプ43が作動すると、エンジン4を冷却した冷却水が冷却水通路42を通ってラジエータ5に送られ、ラジエータ5で外気と熱交換された後にエンジン4に戻される。これにより、エンジン4の燃焼熱がラジエータ5を通して外気に放出され、その結果、エンジン4の過熱が抑制される。
(During cooling operation)
During the cooling operation, as shown in FIG. 4, the cooling
また、冷房運転時には、補助暖房用の冷媒回路30がコンプレッサ13の下流部で切換弁40によって閉じられ、主冷媒回路20がコンプレッサ13の下流部で切換弁41によって開かれる。この状態において、コンプレッサ13が作動すると、主冷媒回路20内を冷媒が循環し、エバポレータ17内の冷媒が周囲から熱を吸収するとともに、コンデンサ12内の冷媒の熱が室外に放出される。
このとき、エバポレータ17は、図2に示す空調ユニット11の通風ダクト15内において空調空気と熱交換される。この結果、通風ダクト15の空気吹出口15bからは冷房風が吹き出される。
Further, during the cooling operation, the
At this time, the
以上のように、この実施形態に係る車両用空調装置10においては、サブコンデンサ25を流れる冷媒の圧力とコンプレッサ13の運転状態とが圧力センサ34と運転状態検出部35とによって検出され、制御装置21が、これらの検出情報に基づいてヒータコア19を流れる冷却水の温度を推定して、その推定温度に基づいて補助暖房システム14を制御する構成とされている。このため、補助暖房システム14のサブコンデンサ25側に意図しない温度変化が生じたときに、ヒータコア19を流れる冷却水の温度変化に大きな遅れをとることなく、迅速に冷却水の温度を回復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を採用した場合には、サブコンデンサ25側の意図しない温度変化に伴って空調空気の温度が急変するのを防止することができる。よって、乗員の快適性を高めることができる。
As described above, in the
Therefore, when the vehicle air-
図5は、暖房運転時に、補助暖房システム14のサブコンデンサ25側に意図しない温度の急激な降下が生じたときにおける各部の温度変化の様子を示すグラフである。グラフ中の(A)は、上述のようにして求めた冷却水の推定温度であり、(B)は、ヒータコア19を流れる実際の冷却水の温度である。また、グラフ中の(C)は、水温センサ33で検出される冷却水の温度である。
このグラフに示すように、温度変化に対する検出特性の緩慢な水温センサ33を用いた場合に比較し、上述の推定温度を用いた場合には、ヒータコア19を流れる実際の冷却水の温度に近い値を得ることができる。
FIG. 5 is a graph showing a state of temperature change of each part when an unintended sudden drop in temperature occurs on the sub-capacitor 25 side of the
As shown in this graph, a value closer to the temperature of the actual cooling water flowing through the
また、図5のグラフ中の(D)は、推定温度を用いた場合の空調ユニット11の吹き出し温度であり、(E)は、推定温度を用いずに水温センサ33のみを用いた場合の空調ユニット11の吹き出し温度である。
このグラフに示すように、サブコンデンサ25側に意図しない温度の急激な変化があるときに、上述の推定温度を用いて補助暖房システム14を制御するようにした場合には、空調空気の急激な変動を抑制することができる。
Further, (D) in the graph of FIG. 5 is the blowout temperature of the
As shown in this graph, when the
さらに、この実施形態に係る車両用空調装置10においては、外気温センサ36による外気温度情報と、車速センサ37による車速情報とが制御装置21に入力され、サブコンデンサ25を流れる冷媒の圧力情報とコンプレッサ13の運転状態情報とに基づいて推定した冷却水の推定温度を、外気温センサ36による外気温度情報と、車速センサ37による車速情報とを加味して補正するようにしている。このため、サブコンデンサ25の周囲から外部に放出される熱量に大きく関係する外気温度と車両の走行速度の影響を推定温度に反映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を採用した場合には、外気温度や車両の運転速度に拘わらず、サブコンデンサ25側の温度変化に対して冷却水の温度を迅速、かつ正確に回復させることができる。
Further, in the
Therefore, when the
なお、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。 The present invention is not limited to the above embodiment, and various design changes can be made without departing from the gist thereof.
4…エンジン(内燃機関)
10…車両用空調装置
13…コンプレッサ
14…補助暖房システム
19…ヒータコア
21…制御装置
23A…冷却水通路
25…サブコンデンサ(凝縮器)
26…暖房用膨張弁
27…サブエバポレータ(蒸発器)
30…補助暖房用の冷媒回路(冷媒回路)
4 ... Engine (internal combustion engine)
10 ...
26 ... Expansion valve for
30 ... Refrigerant circuit for auxiliary heating (refrigerant circuit)
Claims (1)
コンプレッサで圧縮された冷媒と冷却水との間で熱交換を行う凝縮器、暖房用膨張弁、及び、蒸発器を持つ冷媒回路を有し、前記凝縮器を流れる冷媒の凝縮熱を取り出して前記冷却水通路を流れる冷却水を加熱する補助暖房システムと、
暖房運転時に、前記ヒータコアを流れる冷却水の温度を目標温度に近づけるように前記補助暖房システムを制御する制御装置と、を備えた車両用空調装置において、
前記制御装置は、前記凝縮器を流れる冷媒の圧力情報と、前記コンプレッサの運転状態情報とに加え、車両の外気温度に関する温度情報と、車両の走行速度に関する車速情報とに基づいて前記ヒータコアを流れる冷却水の温度を推定し、ここで推定した推定水温に基づいて前記補助暖房システムを制御することを特徴とする車両用空調装置。 A cooling water passage that allows the cooling water that has exchanged heat with the internal combustion engine to flow into the heater core that heats the air that is blown into the room.
It has a refrigerant circuit having a condenser, a heating expansion valve, and an evaporator that exchange heat between the refrigerant compressed by the compressor and the cooling water, and takes out the heat of condensation of the refrigerant flowing through the condenser. An auxiliary heating system that heats the cooling water flowing through the cooling water passage,
In a vehicle air conditioner provided with a control device that controls the auxiliary heating system so that the temperature of the cooling water flowing through the heater core approaches the target temperature during the heating operation.
The control device flows through the heater core based on the pressure information of the refrigerant flowing through the condenser, the operating state information of the compressor, the temperature information regarding the outside air temperature of the vehicle, and the vehicle speed information regarding the traveling speed of the vehicle. An air conditioner for a vehicle, which estimates the temperature of cooling water and controls the auxiliary heating system based on the estimated water temperature estimated here.
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