JP6706556B2 - Vehicle air conditioner - Google Patents
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Description
本発明は、車両に用いられる空調装置に関する。 The present invention relates to an air conditioner used in a vehicle.
従来、特許文献1には、冷却水加熱器とヒータコアとを備える車両用熱管理システムが記載されている。冷却水加熱器は、冷却水回路の冷却水と冷凍サイクルの高圧冷媒とを熱交換させることによって冷却水回路の冷却水を加熱する熱交換器である。ヒータコアは、冷却水加熱器で加熱された冷却水と車室内へ送風される空気とを熱交換させることによって車室内へ送風される空気を加熱する熱交換器である。ヒータコアで加熱された空気が車室内へ吹き出されることによって車室内が暖房される。
BACKGROUND ART Conventionally,
上記従来技術では、車両用熱管理システムは冷却水冷却水熱交換器と切替弁とを備える。冷却水冷却水熱交換器は、冷却水回路の冷却水とエンジン冷却回路の冷却水とを熱交換させる熱交換器である。エンジン冷却回路は、エンジンを冷却する冷却水が循環する回路である。切替弁は、冷却水回路の冷却水が冷却水冷却水熱交換器を流れる状態と流れない状態とを切り替える。 In the above conventional technology, the vehicle thermal management system includes a cooling water cooling water heat exchanger and a switching valve. The cooling water cooling water heat exchanger is a heat exchanger for exchanging heat between the cooling water of the cooling water circuit and the cooling water of the engine cooling circuit. The engine cooling circuit is a circuit in which cooling water that cools the engine circulates. The switching valve switches between a state where the cooling water in the cooling water circuit flows through the cooling water cooling water heat exchanger and a state where it does not flow.
冷却水加熱器では暖房熱源が不足する場合、冷却水回路の冷却水が冷却水冷却水熱交換器を流れるように切替弁が作動することによって、エンジンの排熱を冷却水回路の冷却水に供給して暖房熱源の不足を解消する。 If the cooling water heater lacks a heating heat source, the switching valve operates so that the cooling water in the cooling water circuit flows through the cooling water cooling water heat exchanger, so that the engine exhaust heat is transferred to the cooling water circuit cooling water. Supply and solve the shortage of heating heat source.
ハイブリッド車両やアイドリングストップを行う車両においては、エンジンが停止される頻度が高いので、エンジン冷却回路の冷却水温度が冷却水回路の冷却水温度よりも低くなることがある。 In a hybrid vehicle or a vehicle that performs idling stop, the engine is frequently stopped, so that the cooling water temperature of the engine cooling circuit may be lower than the cooling water temperature of the cooling water circuit.
エンジンの排熱を暖房熱源として利用するために冷却水回路の冷却水が冷却水冷却水熱交換器を流れるように切替弁が作動したときに、エンジン冷却回路の冷却水温度が冷却水回路の冷却水温度よりも低くなっていると、冷却水回路の冷却水が冷却水冷却水熱交換器で冷やされて冷却水回路の冷却水温度が低下してしまうので、ヒータコアに流入する冷却水の温度も低下してしまい、車室内へ吹き出される空気の温度が却って低下してしまう。 When the switching valve operates so that the cooling water in the cooling water circuit flows through the cooling water cooling water heat exchanger in order to use the exhaust heat of the engine as a heating heat source, the cooling water temperature of the engine cooling circuit is If the temperature is lower than the cooling water temperature, the cooling water in the cooling water circuit will be cooled by the cooling water cooling water heat exchanger and the cooling water temperature in the cooling water circuit will drop. The temperature also drops, and the temperature of the air blown into the vehicle interior rather drops.
冷却水加熱器の代わりに電気ヒータで冷却水を加熱したり、エンジンの排熱の代わりに走行用電動モータの排熱や燃料電池スタックの排熱を暖房熱源として利用する車両用空調装置においても上記課題が同様に発生する。 Also in vehicle air conditioners that use electric heaters instead of cooling water heaters to heat the cooling water, or use exhaust heat from the electric motor for traveling or exhaust heat from the fuel cell stack as heating heat sources instead of exhaust heat from the engine. The above problem similarly occurs.
本発明は上記点に鑑みて、ヒータコアを有する熱媒体回路に他の熱媒体回路を連携させるときにヒータコア吹出空気温度が低下することを抑制することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to suppress a decrease in the temperature of air blown from a heater core when another heat medium circuit is associated with a heat medium circuit having a heater core.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の車両用空調装置では、
熱媒体が循環する第1熱媒体回路(31)および第2熱媒体回路(11)と、
第1熱媒体回路(31)を循環する熱媒体を加熱する第1熱媒体加熱器(1)と、
第2熱媒体回路(11)を循環する熱媒体を加熱する第2熱媒体加熱器(13)と、
第2熱媒体加熱器(13)で加熱された熱媒体と、車室内へ送風される空気とを熱交換させて空気を加熱するヒータコア(15)と、
第1熱媒体回路(31)と第2熱媒体回路(11)とが互いに独立に熱媒体を循環させる独立モードと、第1熱媒体回路(31)と第2熱媒体回路(11)とが互いに連携して熱媒体を循環させる連携モードとを切り替える切替部(30)と、
独立モードにおいて第2熱媒体回路(11)の熱媒体の温度から第1熱媒体回路(31)の熱媒体の温度を減じた温度差が所定温度差(α)を上回っている場合、第1熱媒体回路(31)を循環する熱媒体を加熱するように第1熱媒体加熱器(1)の作動を制御し、温度差が所定温度差(α)以下になった後に連携モードに切り替えるように切替部(30)の作動を制御する制御部(40)とを備える。
In order to achieve the above object, the vehicle air conditioner according to
A first heat medium circuit (31) and a second heat medium circuit (11) in which a heat medium circulates;
A first heat medium heater (1) for heating a heat medium circulating in the first heat medium circuit (31);
A second heat medium heater (13) for heating the heat medium circulating in the second heat medium circuit (11);
A heater core (15) that heats the air by heating the heat medium heated by the second heat medium heater (13) and the air blown into the vehicle interior;
An independent mode in which the first heat medium circuit (31) and the second heat medium circuit (11) independently circulate the heat medium, and the first heat medium circuit (31) and the second heat medium circuit (11). A switching unit (30) for switching between a cooperative mode in which the heat medium is circulated in cooperation with each other,
In the independent mode, when the temperature difference obtained by subtracting the temperature of the heat medium of the first heat medium circuit (31) from the temperature of the heat medium of the second heat medium circuit (11) exceeds the predetermined temperature difference (α), the first The operation of the first heat medium heater (1) is controlled so as to heat the heat medium circulating in the heat medium circuit (31), and the mode is switched to the cooperative mode after the temperature difference becomes equal to or less than the predetermined temperature difference (α). And a control unit (40) for controlling the operation of the switching unit (30).
これにより、連携モードに切り替えたときにヒータコア(15)に流入する熱媒体の温度が低下することを抑制できるので、連携モードに切り替えたときに吹出空気温度が低下することを抑制できる。
上記目的を達成するため、請求項2に記載の車両用空調装置では、
熱媒体が循環する第1熱媒体回路(31)および第2熱媒体回路(11)と、
第1熱媒体回路(31)を循環する熱媒体を加熱する第1熱媒体加熱器(1)と、
第2熱媒体回路(11)を循環する熱媒体を加熱する第2熱媒体加熱器(13)と、
第2熱媒体加熱器(13)で加熱された熱媒体と、車室内へ送風される空気とを熱交換させて空気を加熱するヒータコア(15)と、
第1熱媒体回路(31)と第2熱媒体回路(11)とが互いに独立に熱媒体を循環させる独立モードと、第1熱媒体回路(31)と第2熱媒体回路(11)とが互いに連携して熱媒体を循環させる連携モードとを切り替える切替部(30)と、
独立モードで暖房要求量が増加した場合において、
第2熱媒体回路の熱媒体の温度から第1熱媒体回路の熱媒体の温度を減じた温度差が所定温度差(α)を上回っている場合、第1熱媒体回路を循環する熱媒体を加熱するように第1熱媒体加熱器の作動を制御する第1制御を行い、温度差が所定温度差以下になった後に連携モードに切り替えるように切替部の作動を制御し、
温度差が所定温度差(α)以下である場合、第1制御を行わず連携モードに切り替えるように切替部の作動を制御する制御部(40)とを備える。
これにより、請求項1に記載の車両用空調装置と同様の作用効果を奏することができる。
As a result, it is possible to prevent the temperature of the heat medium flowing into the heater core (15) from decreasing when switching to the cooperative mode, so that it is possible to suppress that the blown-air temperature decreases when switching to the cooperative mode.
In order to achieve the above object, the vehicle air conditioner according to claim 2,
A first heat medium circuit (31) and a second heat medium circuit (11) in which a heat medium circulates;
A first heat medium heater (1) for heating a heat medium circulating in the first heat medium circuit (31);
A second heat medium heater (13) for heating the heat medium circulating in the second heat medium circuit (11);
A heater core (15) that heats the air by heating the heat medium heated by the second heat medium heater (13) and the air blown into the vehicle interior;
An independent mode in which the first heat medium circuit (31) and the second heat medium circuit (11) independently circulate the heat medium, and the first heat medium circuit (31) and the second heat medium circuit (11). A switching unit (30) for switching between a cooperative mode in which the heat medium is circulated in cooperation with each other,
When the heating demand increases in independent mode,
When the temperature difference obtained by subtracting the temperature of the heat medium of the first heat medium circuit from the temperature of the heat medium of the second heat medium circuit exceeds the predetermined temperature difference (α), the heat medium circulating in the first heat medium circuit is selected. The first control for controlling the operation of the first heat medium heater is performed so as to heat, and the operation of the switching unit is controlled so as to switch to the cooperative mode after the temperature difference becomes equal to or less than the predetermined temperature difference,
When the temperature difference is less than or equal to the predetermined temperature difference (α), the control unit (40) controls the operation of the switching unit so as to switch to the cooperation mode without performing the first control.
As a result, the same operational effect as the vehicle air conditioner according to the first aspect can be obtained.
上記目的を達成するため、請求項3に記載の車両用空調装置では、
熱媒体が循環する第1熱媒体回路(31)および第2熱媒体回路(11)と、
第1熱媒体回路(31)を循環する熱媒体を加熱する第1熱媒体加熱器(1)と、
第2熱媒体回路(11)を循環する熱媒体を加熱する第2熱媒体加熱器(13)と、
第2熱媒体加熱器(13)で加熱された熱媒体と、車室内へ送風される空気とを熱交換させて空気を加熱するヒータコア(15)と、
第1熱媒体回路(31)と第2熱媒体回路(11)とが互いに独立に熱媒体を循環させる独立モードと、第1熱媒体回路(31)と第2熱媒体回路(11)とが互いに連携して熱媒体を循環させる連携モードとを切り替える切替部(30)と、
独立モードであり且つ第2熱媒体回路(11)を循環する熱媒体を加熱する性能が所定量以上要求される場合において、第2熱媒体回路(11)の熱媒体の温度から第1熱媒体回路(31)の熱媒体の温度を減じた温度差が所定温度差(α)を上回っている場合、第1熱媒体回路(31)を循環する熱媒体を加熱するように第1熱媒体加熱器(1)の作動を制御し、温度差が所定温度差(α)以下になった後に連携モードに切り替えるように切替部(30)の作動を制御する制御部(40)とを備える。
In order to achieve the above object, the vehicle air conditioner according to claim 3 ,
A first heat medium circuit (31) and a second heat medium circuit (11) in which a heat medium circulates;
A first heat medium heater (1) for heating a heat medium circulating in the first heat medium circuit (31);
A second heat medium heater (13) for heating the heat medium circulating in the second heat medium circuit (11);
A heater core (15) that heats the air by heating the heat medium heated by the second heat medium heater (13) and the air blown into the vehicle interior;
An independent mode in which the first heat medium circuit (31) and the second heat medium circuit (11) independently circulate the heat medium, and the first heat medium circuit (31) and the second heat medium circuit (11). A switching unit (30) for switching between a cooperative mode in which the heat medium is circulated in cooperation with each other,
In the independent mode and when the performance of heating the heat medium circulating in the second heat medium circuit (11) is required to be equal to or more than a predetermined amount, the temperature of the heat medium of the second heat medium circuit (11) is changed to the first heat medium. When the temperature difference obtained by subtracting the temperature of the heat medium of the circuit (31) exceeds the predetermined temperature difference (α), the first heat medium heating is performed so as to heat the heat medium circulating in the first heat medium circuit (31). The control unit (40) controls the operation of the device (1) and controls the operation of the switching unit (30) so as to switch to the cooperative mode after the temperature difference becomes equal to or less than the predetermined temperature difference (α).
これにより、請求項1に記載の車両用空調装置と同様の作用効果を奏することができる。 As a result, the same operational effect as the vehicle air conditioner according to the first aspect can be obtained.
上記目的を達成するため、請求項5に記載の車両用空調装置では、
熱媒体が循環する第1熱媒体回路(31)および第2熱媒体回路(11)と、
第1熱媒体回路(31)を循環する熱媒体を加熱する第1熱媒体加熱器(1)と、
第2熱媒体回路(11)を循環する熱媒体を冷凍サイクル(20)の高圧冷媒と熱交換させることによって加熱する第2熱媒体加熱器(13)と、
第2熱媒体加熱器(13)で加熱された熱媒体と、車室内へ送風される空気とを熱交換させて空気を加熱するヒータコア(15)と、
第1熱媒体加熱器(1)の作動に伴って発生する熱を利用して第2熱媒体回路(11)を循環する熱媒体を第1熱媒体加熱器(1)の排気と熱交換させることによって加熱する第3熱媒体加熱器(14)
第1熱媒体回路(31)と第2熱媒体回路(11)とが互いに独立に熱媒体を循環させる独立モードと、第1熱媒体回路(31)と第2熱媒体回路(11)とが互いに連携して熱媒体を循環させる連携モードとを切り替える切替部(30)と、
独立モードであり且つ暖房負荷が増大した又は所定量よりも大きくなった場合において
、第2熱媒体回路(11)の熱媒体の温度から第1熱媒体回路(31)の熱媒体の温度を減じた温度差が所定温度差(α)を上回っている場合、第1熱媒体加熱器(1)を稼動させ、温度差が所定温度差(α)以下になった後に連携モードに切り替えるように切替部(30)の作動を制御する制御部(40)とを備える。
In order to achieve the above object, the vehicle air conditioner according to claim 5 ,
A first heat medium circuit (31) and a second heat medium circuit (11) in which a heat medium circulates;
A first heat medium heater (1) for heating a heat medium circulating in the first heat medium circuit (31);
A second heat medium heater (13) for heating the heat medium circulating in the second heat medium circuit (11) by exchanging heat with the high-pressure refrigerant of the refrigeration cycle (20);
A heater core (15) that heats the air by heating the heat medium heated by the second heat medium heater (13) and the air blown into the vehicle interior;
The heat medium that circulates in the second heat medium circuit (11) is exchanged with the exhaust gas of the first heat medium heater (1) by using the heat generated by the operation of the first heat medium heater (1). Third heat medium heater (14) heated by
An independent mode in which the first heat medium circuit (31) and the second heat medium circuit (11) independently circulate the heat medium, and the first heat medium circuit (31) and the second heat medium circuit (11). A switching unit (30) for switching between a cooperative mode in which the heat medium is circulated in cooperation with each other,
In the independent mode and when the heating load increases or becomes larger than a predetermined amount, the temperature of the heat medium of the first heat medium circuit (31) is subtracted from the temperature of the heat medium of the second heat medium circuit (11). When the temperature difference exceeds the predetermined temperature difference (α), the first heat medium heater (1) is operated, and the mode is switched to the cooperation mode after the temperature difference becomes the predetermined temperature difference (α) or less. And a control unit (40) for controlling the operation of the unit (30).
これにより、請求項1に記載の車両用空調装置と同様の作用効果を奏することができる。 As a result, the same operational effect as the vehicle air conditioner according to the first aspect can be obtained.
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 It should be noted that the reference numerals in parentheses for each means described in this column and in the claims indicate the correspondence with the specific means described in the embodiments described later.
以下、実施形態について図に基づいて説明する。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。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In each of the following embodiments, the same or equivalent portions are denoted by the same reference numerals in the drawings.
(第1実施形態)
図1に示す車両用空調装置10は、車室内(換言すれば空調対象空間)を適切な温度に調節するために用いられる。本実施形態では、車両用空調装置10を、エンジン(換言すれば内燃機関)および走行用電動モータ(換言すればモータージェネレータ)から車両走行用駆動力を得るハイブリッド自動車に適用している。
(First embodiment)
The
本実施形態のハイブリッド自動車は、車両停車時に外部電源(換言すれば商用電源)から供給された電力を、車両に搭載された電池(換言すれば車載バッテリ)に充電可能なプラグインハイブリッド自動車として構成されている。電池としては、例えばリチウムイオン電池を用いることができる。 The hybrid vehicle according to the present embodiment is configured as a plug-in hybrid vehicle in which electric power supplied from an external power source (in other words, commercial power source) when the vehicle is stopped can be charged into a battery (in other words, in-vehicle battery) mounted in the vehicle. Has been done. As the battery, for example, a lithium ion battery can be used.
エンジンから出力される駆動力は、車両走行用駆動力として用いられるのみならず、発電機を作動させるためにも用いられる。そして、発電機にて発電された電力および外部電源から供給された電力を電池に蓄わえることができる。電池は、減速時や降坂時に走行用電動モータにて回生された電力(換言すれば回生エネルギ)を蓄えることもできる。 The driving force output from the engine is used not only as the driving force for running the vehicle, but also for operating the generator. Then, the electric power generated by the generator and the electric power supplied from the external power source can be stored in the battery. The battery can also store electric power (in other words, regenerative energy) regenerated by the electric motor for traveling during deceleration or downhill.
電池に蓄えられた電力は、走行用電動モータのみならず、車両用空調装置10を構成する電動式構成機器をはじめとする各種車載機器に供給される。
The electric power stored in the battery is supplied not only to the electric motor for traveling but also to various vehicle-mounted devices such as electric components that constitute the
プラグインハイブリッド自動車は、車両走行開始前の車両停車時に外部電源から電池に充電しておくことによって、走行開始時のように電池の蓄電残量SOCが予め定めた走行用基準残量以上になっているときにはEV走行モードとなる。EV走行モードは、走行用電動モータが出力する駆動力によって車両を走行させる走行モードである。 In the plug-in hybrid vehicle, the battery is charged from the external power source when the vehicle is stopped before the vehicle starts to run, so that the remaining SOC of the battery becomes equal to or higher than the predetermined running reference remaining level as when the vehicle starts to run. While in the EV drive mode. The EV traveling mode is a traveling mode in which the vehicle is caused to travel by the driving force output by the traveling electric motor.
一方、車両走行中に電池の蓄電残量SOCが走行用基準残量よりも低くなっているときにはHV走行モードとなる。HV走行モードは、主にエンジン1が出力する駆動力によって車両を走行させる走行モードであるが、車両走行負荷が高負荷となった際には走行用電動モータを作動させてエンジン1を補助する。
On the other hand, when the remaining SOC of the battery is lower than the traveling reference remaining amount while the vehicle is traveling, the HV traveling mode is set. The HV running mode is a running mode in which the vehicle is run mainly by the driving force output from the
本実施形態のプラグインハイブリッド自動車では、このようにEV走行モードとHV走行モードとを切り替えることによって、車両走行用の駆動力をエンジン1のみから得る通常の車両に対してエンジン1の燃料消費量を抑制して、車両燃費を向上させている。EV走行モードとHV走行モードとの切り替えは、図示しない駆動力制御装置によって制御される。
In the plug-in hybrid vehicle of the present embodiment, the fuel consumption of the
図1に示すように、車両用空調装置10は、暖房回路11を備えている。暖房回路11は、暖房用の冷却水が循環する流体回路である。暖房回路11には、暖房用ポンプ12、水加熱器13、排気熱回収器14およびヒータコア15が配置されている。
As shown in FIG. 1, the
暖房用ポンプ12は、冷却水を吸入して吐出する電動ポンプである。冷却水は、熱媒体としての流体である。本実施形態では、冷却水として、少なくともエチレングリコール、ジメチルポリシロキサンもしくはナノ流体を含む液体、または不凍液体が用いられている。暖房用ポンプ12は、冷却水の流量を調節する流量調節部である。
The
水加熱器13は、冷却水を加熱する冷却水加熱用熱交換器(熱媒体加熱用熱交換器)である。
The
水加熱器13は、冷凍サイクル20の高圧側冷媒と冷却水とを熱交換させることによって冷媒から冷却水に放熱させる高圧側熱交換器である。水加熱器13は、冷凍サイクル20の放熱器を構成している。
The
冷凍サイクル20は、圧縮機21、水加熱器13、膨張弁22および蒸発器23を備える蒸気圧縮式冷凍機である。本実施形態の冷凍サイクル20では、冷媒としてフロン系冷媒を用いており、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。
The
圧縮機21は、電池から供給される電力によって駆動される電動圧縮機であり、冷凍サイクル20の冷媒を吸入して圧縮して吐出する。
The
水加熱器13は、圧縮機21から吐出された高圧側冷媒と冷却水とを熱交換させることによって高圧側冷媒を凝縮(潜熱変化)させる凝縮器(冷媒冷却水熱交換器)である。
The
膨張弁22は、水加熱器13から流出した液相冷媒を減圧膨張させる減圧手段である。膨張弁22は、水加熱器13出口側冷媒の温度および圧力に基づいて水加熱器13出口側冷媒の過熱度を検出する感温部を有し、蒸発器23出口側冷媒の過熱度が予め定めた所定範囲となるように機械的機構によって絞り通路面積を調節する温度式膨張弁である。
The
蒸発器23は、膨張弁22で減圧膨張された低圧冷媒を空気と熱交換させることによって蒸発(潜熱変化)させる蒸発器(冷媒冷却水熱交換器)である。蒸発器23で蒸発した気相冷媒は圧縮機21に吸入されて圧縮される。
The
排気熱回収器14は、エンジン1の排気と冷却水とを熱交換して冷却水に排気の熱を吸熱させる排気冷却水熱交換器(排気熱媒体熱交換器)である。排気熱回収器14は、エンジン1の排気が流れる排気管1aに配置されている。図1中、排気管1a内の矢印は、排気の流れを示している。
The exhaust
ヒータコア15は、水加熱器13および排気熱回収器14で加熱された冷却水と車室内へ送風される空気とを熱交換させて車室内へ送風される空気を加熱する空気加熱用熱交換器である。
The
ヒータコア15は、室内送風機16とともに、図示しない室内空調ユニットのケースに収容されている。室内空調ユニットのケースは、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。室内送風機16は、空気を車室内へ向けて送風する送風部である。室内送風機16は、遠心多翼ファンを電動モータにて駆動する電動送風機である。
The
室内空調ユニットのケースの空気流れ最上流側には、図示しない内気導入口および外気導入口が形成されている。内気導入口は、ケース内に内気を導入させる空気導入口である。外気導入口は、ケース内に外気を導入させる空気導入口である。 An inside air introduction port and an outside air introduction port (not shown) are formed on the most upstream side of the case of the indoor air conditioning unit. The inside air inlet is an air inlet for introducing the inside air into the case. The outside air inlet is an air inlet for introducing outside air into the case.
室内空調ユニットのケース内には、図示しない内外気切替ドアが配置されている。内外気切替ドアは、内気導入口および外気導入口の開口面積を連続的に調整する。内外気切替ドアは、ケース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、内外気切替ドアは、空気通路に導入される内気および外気に対する外気の比率を調整する外気率調整部である。 An inside/outside air switching door (not shown) is arranged in the case of the indoor air conditioning unit. The inside/outside air switching door continuously adjusts the opening areas of the inside air introduction port and the outside air introduction port. The inside/outside air switching door 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 and the air volume of the outside air. In other words, the inside/outside air switching door is an outside air ratio adjusting unit that adjusts the ratio of the outside air to the inside air and the outside air introduced into the air passage.
内外気切替ドアは、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、制御装置40から出力される制御信号によって制御される。
The inside/outside air switching door is driven by an electric actuator (not shown). The operation of this electric actuator is controlled by a control signal output from the
内外気切替ドアは、吸込口モードを切り替える吸込口切替部である。例えば、吸込口モードは全内気モード、全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、内気導入口を全開とするとともに外気導入口を全閉としてケース内の空気通路へ内気を導入する。外気モードでは、内気導入口を全閉とするとともに外気導入口を全開としてケース内の空気通路へ外気を導入する。 The inside/outside air switching door is a suction port switching unit that switches the suction port mode. For example, the suction port mode is an all-inside-air mode, an all-outside-air mode, and an inside-outside-air mixing mode. In the inside air mode, the inside air inlet is fully opened and the outside air inlet is fully closed to introduce the inside air into the air passage in the case. In the outside air mode, the inside air inlet is fully closed and the outside air inlet is fully opened to introduce outside air into the air passage in the case.
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、内気導入口および外気導入口の開口面積を連続的に調整することにより、ケース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。 In the inside/outside air mixing mode, by continuously adjusting the opening areas of the inside air introduction port and the outside air introduction port between the inside air mode and the outside air mode, the introduction ratio of the inside air and the outside air to the air passage inside the case is continuously adjusted. Change.
室内空調ユニットのケースのうち空気流れ最下流部には、図示しないフェイス吹出口、図示しないフット吹出口および図示しないデフロスタ吹出口が形成されている。 A face outlet (not shown), a foot outlet (not shown), and a defroster outlet (not shown) are formed at the most downstream portion of the air flow in the case of the indoor air conditioning unit.
フェイス吹出口は、室内空調ユニットのケース内で温度調整された空気を車室内乗員の上半身に向けて吹き出すための吹出口である。フット吹出口は、室内空調ユニットのケース内で温度調整された空気を車室内乗員の足元に向けて吹き出すための吹出口である。デフロスタ吹出口は、室内空調ユニットのケース内で温度調整された空気を車両前面窓ガラスの車室内側の面に向けて吹き出すための吹出口である。 The face outlet is an outlet for blowing out the air whose temperature is adjusted in the case of the indoor air conditioning unit toward the upper half of the body of the passenger in the vehicle. The foot outlet is an outlet for blowing out the air whose temperature is adjusted in the case of the indoor air conditioning unit toward the feet of an occupant in the vehicle. The defroster air outlet is an air outlet for blowing out the air whose temperature is adjusted in the case of the indoor air conditioning unit toward the surface of the vehicle front window glass on the vehicle interior side.
室内空調ユニットのケース内には図示しないフェイスドア、図示しないフットドア、および図示しないデフロスタドアが配置されている。フェイスドアはフェイス吹出口を開閉する。フットドアはフット吹出口を開閉する。デフロスタドアはデフロスタ吹出口を開閉する。 A face door (not shown), a foot door (not shown), and a defroster door (not shown) are arranged in the case of the indoor air conditioning unit. The face door opens and closes the face outlet. The foot door opens and closes the foot outlet. The defroster door opens and closes the defroster outlet.
フェイスドア、フットドアおよびデフロスタドアは、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、制御装置40から出力される制御信号によって制御される。
The face door, foot door, and defroster door are driven by an electric actuator (not shown). The operation of this electric actuator is controlled by a control signal output from the
フェイスドア、フットドアおよびデフロスタドアは、吹出口モードを切り替える吹出口切替部である。吹出口モードは例えばフェイスモード、バイレベルモード、フットモード、フットデフロスタモードおよびデフロスタモードである。 The face door, the foot door, and the defroster door are air outlet switching units that switch the air outlet mode. The outlet mode is, for example, a face mode, a bi-level mode, a foot mode, a foot defroster mode, and a defroster mode.
フェイスモードでは、フェイスドアがフェイス吹出口を全開してフェイス吹出口から空気を吹き出す。バイレベルモードでは、フェイスドアおよびフットドアがフェイス吹出口およびフット吹出口を開けて車室内乗員の上半身および足元に向けて空気を吹き出す。フットモードでは、フットドアがフット吹出口を全開するとともにデフロスタドアがデフロスタ吹出口を小開度だけ開口して、フット吹出口から主に空気を吹き出す。フットデフロスタモードでは、フットドアおよびデフロスタドアがフット吹出口およびデフロスタ吹出口を同程度開けて、フット吹出口およびデフロスタ吹出口から空気を吹き出す。デフロスタモードでは、デフロスタドアがデフロスタ吹出口を全開してデフロスタ吹出口から車両全面窓ガラスに空気を吹き出す。 In face mode, the face door fully opens the face outlet and blows air from the face outlet. In the bi-level mode, the face door and the foot door open the face outlet and the foot outlet to blow air toward the upper body and the feet of the passenger in the passenger compartment. In the foot mode, the foot door fully opens the foot outlet, the defroster door opens the defroster outlet by a small opening, and mainly blows air from the foot outlet. In the foot defroster mode, the foot door and the defroster door open the foot outlet and the defroster outlet to the same extent, and blow out air from the foot outlet and the defroster outlet. In the defroster mode, the defroster door fully opens the defroster outlet and blows air from the defroster outlet to the front window glass of the vehicle.
乗員が、図示しない操作パネルのデフロスタスイッチをマニュアル操作することによって、デフロスタモードに切り替えられる。 The occupant can switch to the defroster mode by manually operating the defroster switch on the operation panel (not shown).
フット吹出口は、図示しないフロントフット吹出口と図示しないリヤフット吹出口とを有している。フロントフット吹出口は室内空調ユニットのケース内で温度調整された空気を車室内前席乗員の足元に向けて吹き出すための吹出口である。リヤフット吹出口は室内空調ユニットのケース内で温度調整された空気を車室内後席乗員の足元に向けて吹き出すための吹出口である。 The foot outlet has a front foot outlet (not shown) and a rear foot outlet (not shown). The front foot outlet is an outlet for blowing out the air whose temperature has been adjusted in the case of the indoor air conditioning unit toward the feet of the front passenger in the passenger compartment. The rear foot outlet is an outlet for blowing out the air whose temperature has been adjusted in the case of the indoor air conditioning unit toward the feet of the passenger in the passenger compartment in the passenger compartment.
室内空調ユニットのケース内には図示しないリヤフットドアが配置されている。リヤフットドアはリヤフット吹出口を開閉する。バイレベルモード、フットモードまたはフットデフロスタモードにおいてリヤフットドアがリヤフット吹出口を開けることによって、室内空調ユニットのケース内で温度調整された空気を車室内後席乗員の足元に向けて吹き出して後席暖房を行うことができる。 A rear foot door (not shown) is arranged in the case of the indoor air conditioning unit. The rear foot door opens and closes the rear foot outlet. In bi-level mode, foot mode or foot defroster mode, the rear foot door opens the rear foot outlet to blow out temperature-controlled air in the case of the indoor air conditioning unit toward the feet of the passengers in the passenger compartment to heat the rear seats. It can be carried out.
暖房回路11は、四方弁30を介してエンジン冷却回路31と連携可能になっている。エンジン冷却回路31は、エンジン1を冷却する冷却水が循環する流体回路である。エンジン冷却回路31は第1熱媒体回路である。エンジン1は第1熱媒体加熱器である。暖房回路11は第2熱媒体回路である。水加熱器13は第2熱媒体加熱器である。排気熱回収器14は第3熱媒体加熱器である。
The
四方弁30は、図1に示す独立モードと、図2に示す連携モードとを切り替える切替部である。独立モードでは、暖房回路11とエンジン冷却回路31とが互いに切り離される。連携モードでは、暖房回路11とエンジン冷却回路31とが互いに接続される。
The four-
独立モードでは、図1に示すように、暖房回路11およびエンジン冷却回路31に冷却水が互いに独立して循環する。連携モードでは、図2に示すように、暖房回路11およびエンジン冷却回路31に冷却水が互いに直列に循環する。
In the independent mode, as shown in FIG. 1, the cooling water circulates in the
エンジン冷却回路31は、冷却水が循環する循環流路32を有している。循環流路32には、エンジン1、エンジン用ポンプ33およびラジエータ34が配置されている。
The
エンジン用ポンプ33は、冷却水を吸入して吐出する電動ポンプである。エンジン用ポンプ33は、エンジン1から出力される動力によって駆動される機械式ポンプであってもよい。
The
ラジエータ34は、冷却水と外気とを熱交換することによって冷却水の熱を外気に放熱させる放熱用熱交換器(熱媒体空気熱交換器)である。
The
ラジエータ34にはリザーブタンク35が接続されている。リザーブタンク35は、冷却水を貯留する大気開放式の容器(熱媒体貯留手段)である。したがって、リザーブタンク35に蓄えている冷却水の液面における圧力は大気圧になる。
A
リザーブタンク35に蓄えている冷却水の液面における圧力が所定圧力(大気圧とは異なる圧力)になるようにリザーブタンク35が構成されていてもよい。
The
リザーブタンク35に余剰冷却水を貯留しておくことによって、各流路を循環する冷却水の液量の低下を抑制することができる。リザーブタンク35は、冷却水中に混入した気泡を気液分離する機能を有している。
By storing the surplus cooling water in the
循環流路32には、ラジエータバイパス流路36が接続されている。ラジエータバイパス流路36は、冷却水がラジエータ34をバイパスして流れる流路である。
A
ラジエータバイパス流路36と循環流路32との接続部にはサーモスタット37が配置されている。サーモスタット37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却水流路を開閉する機械的機構で構成される冷却水温度応動弁である。
A
具体的には、サーモスタット37は、冷却水の温度が所定温度を上回っている場合(例えば80℃以上)、ラジエータバイパス流路36を閉じ、冷却水の温度が所定温度を下回っている場合(例えば80℃未満)、ラジエータバイパス流路36を開ける。
Specifically, the
ラジエータバイパス流路36には、EGRクーラ38が配置されている。EGRクーラ38は、エンジン1の排気の一部を吸気側に還流させてスロットルバルブで発生するポンピングロスを低減させるEGR装置(排気ガス再循環装置)を構成する熱交換器であって、還流ガスと冷却水とを熱交換させて還流ガスの温度を調節する熱交換器である。
An
エンジン冷却回路31の冷却水容量は、暖房回路11の冷却水容量よりも大きくなっている。換言すれば、エンジン冷却回路31における冷却水の熱容量は、暖房回路11における冷却水の熱容量よりも大きくなっている。
The cooling water capacity of the
エンジン冷却回路31においてエンジン1から冷却水に与えられる熱量は、暖房回路11において排気熱回収器14から冷却水に与えられる熱量よりも多くなる。
The amount of heat given to the cooling water from the
四方弁30は、暖房回路11においてヒータコア15の冷却水出口側かつ暖房用ポンプ12の冷却水吸入側に配置されている。
The four-
四方弁30は、エンジン冷却回路31のラジエータバイパス流路36においてエンジン1の冷却水出口側かつEGRクーラ38の冷却水入口側に配置されている。
The four-
四方弁30は、第1冷却水入口30a、第1冷却水出口30b、第2冷却水入口30cおよび第2冷却水出口30dを有している。
The four-
第1冷却水入口30aは、ヒータコア15の冷却水出口側に接続されている。第1冷却水出口30bは、暖房用ポンプ12の冷却水吸入側に接続されている。第2冷却水入口30cは、エンジン1の冷却水出口側に接続されている。第2冷却水出口30dは、EGRクーラ38の冷却水入口側に接続されている。
The first
四方弁30は、独立モードでは、図1に示すように、第1冷却水入口30aと第1冷却水出口30bとを接続し且つ第2冷却水入口30cと第2冷却水出口30dとを接続する。
In the independent mode, the four-
四方弁30は、連携モードでは、図2に示すように、第1冷却水入口30aと第2冷却水出口30dとを接続し且つ第2冷却水入口30cと第1冷却水出口30bとを接続する。
In the cooperation mode, the four-
四方弁30の作動は制御装置40によって制御される。制御装置40は、CPU、ROMおよびRAM等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成された制御部である。制御装置40は、そのROM内に記憶された空調制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、出力側に接続された各種制御対象機器の作動を制御する。
The operation of the four-
制御装置40によって制御される制御対象機器は、暖房用ポンプ12、室内送風機16、圧縮機21、四方弁30、エンジン用ポンプ33等である。
The control target devices controlled by the
制御装置40のうち、その出力側に接続された各種制御対象機器の作動を制御するハードウェアおよびソフトウェアは、それぞれの制御対象機器の作動を制御する制御部を構成している。
Of the
例えば、制御装置40のうち暖房用ポンプ12およびエンジン用ポンプ33の作動を制御するハードウェアおよびソフトウェアは、ポンプ制御部を構成している。ポンプ制御部は、冷却水の流量を制御する冷却水流量制御部である。
For example, the hardware and software that control the operations of the
制御装置40のうち室内送風機16の作動を制御するハードウェアおよびソフトウェアは、室内送風機制御部を構成している。室内送風機制御部は、ヒータコア15を流れる空気の流量を制御する空気流量制御部である。
The hardware and software of the
制御装置40のうち圧縮機21の作動を制御するハードウェアおよびソフトウェアは、圧縮機制御部を構成している。圧縮機制御部は、圧縮機21から吐出される冷媒の流量を制御する冷媒流量制御部である。
The hardware and software of the
制御装置40のうち四方弁30の作動を制御するハードウェアおよびソフトウェアは、バルブ制御部を構成している。バルブ制御部は、冷却水の循環状態を切り替える循環切替制御部である。各制御部は、制御装置40に対して別体で構成されていてもよい。
The hardware and software that control the operation of the four-
制御装置40の入力側には、図示しない内気温度センサ、図示しない外気温度センサ、図示しない日射センサ、暖房回路水温センサ41、エンジン冷却回路水温センサ42、図示しない車速センサ等のセンサ群の検出信号が入力される。
On the input side of the
内気温度センサは、内気の温度を検出する内気温度検出部である。外気温度センサは、外気の温度を検出する検出手段外気温度検出部である。日射センサは、車室内の日射量を検出する日射量検出部である。 The inside air temperature sensor is an inside air temperature detection unit that detects the temperature of the inside air. The outside air temperature sensor is a detection means outside air temperature detection unit that detects the temperature of outside air. The solar radiation sensor is a solar radiation amount detection unit that detects the amount of solar radiation inside the vehicle compartment.
暖房回路水温センサ41は、暖房回路11を循環する冷却水の温度(例えばヒータコア15に流入する冷却水の温度)を検出する冷却水温度検出部である。エンジン冷却回路水温センサ42は、エンジン冷却回路31を循環する冷却水の温度(例えばエンジン1から流出した冷却水の温度)を検出する冷却水温度検出部である。車速センサは、車両の走行速度を検出する車速検出部である。
The heating circuit
制御装置40の入力側には、図示しない操作パネルに設けられた各種空調操作スイッチからの操作信号が入力される。例えば、操作パネルは、車室内前部の計器盤付近に配置されている。
Operation signals are input to the input side of the
操作パネルに設けられた各種空調操作スイッチは、デフロスタスイッチ、車室内温度設定スイッチ、室内送風機16の風量設定スイッチ、内外気切替スイッチ、後席暖房スイッチおよび空調停止スイッチ等である。
The various air conditioning operation switches provided on the operation panel are a defroster switch, a vehicle interior temperature setting switch, an air volume setting switch of the
デフロスタスイッチは、デフロスタモードを設定または解除するスイッチである。車室内温度設定スイッチは、乗員の操作によって車室内目標温度を設定する目標温度設定手段である。内外気切替スイッチは、全内気モード、全外気モードおよび内外気混入モードを切り替えるスイッチである。後席暖房スイッチは、後席暖房を設定または解除するスイッチである。空調停止スイッチは、空調を停止させるスイッチである。 The defroster switch is a switch for setting or canceling the defroster mode. The vehicle interior temperature setting switch is target temperature setting means for setting a vehicle interior target temperature by an operation of an occupant. The inside/outside air changeover switch is a switch for changing over between all inside air mode, all outside air mode and inside/outside air mixing mode. The rear seat heating switch is a switch for setting or canceling rear seat heating. The air conditioning stop switch is a switch that stops air conditioning.
制御装置40は、車室内吹出空気の目標吹出温度TAO等に基づいて室内送風機16や圧縮機21の作動を制御する。目標吹出温度TAOは、内気温Trを速やかに乗員の所望の目標温度Tsetに近づけるために決定される値であって、下記数式F1により算出される。
The
TAO=Kset×Tset−Kr×Tr−Kam×Tam−Ks×Ts+C …F1
この数式において、Tsetは車室内温度設定スイッチによって設定された車室内の目標温度であり、Trは内気温度センサによって検出された内気温度であり、Tamは外気温度センサによって検出された外気温度であり、Tsは日射センサによって検出された日射量である。Kset、Kr、Kam、Ksは制御ゲインであり、Cは補正用の定数である。
TAO=Kset*Tset-Kr*Tr-Kam*Tam-Ks*Ts+C... F1
In this mathematical expression, Tset is the target temperature in the passenger compartment set by the passenger compartment temperature setting switch, Tr is the inside air temperature detected by the inside air temperature sensor, and Tam is the outside air temperature detected by the outside air temperature sensor. , Ts is the amount of solar radiation detected by the solar radiation sensor. Kset, Kr, Kam, and Ks are control gains, and C is a correction constant.
制御装置40は、図示しないエンジン制御装置と電気的に接続されて通信可能に構成されている。エンジン制御装置は、エンジン1を構成する各種エンジン構成機器の作動を制御する。各種エンジン構成機器は、エンジン1を始動させるスタータ、エンジン1に燃料を供給する燃料噴射弁の駆動回路等である。
The
エンジン制御装置は、CPU、ROMおよびRAM等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されている。エンジン制御装置は、そのROM内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、出力側に接続された各種エンジン構成機器の作動を制御する。 The engine control device is composed of a well-known microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM and the like and its peripheral circuits. The engine control device performs various calculations and processes based on the control program stored in the ROM, and controls the operation of various engine constituent devices connected to the output side.
制御装置40がエンジン制御装置へエンジン1の稼動要求信号を出力することによって、エンジン1の稼動を要求することが可能となっている。なお、エンジン制御装置では、制御装置40からのエンジン稼動要求信号を受信すると、エンジン1の稼動の要否を判定し、その判定結果に応じてエンジン1の作動を制御する。
The
制御装置40およびエンジン制御装置は、同一のハードウェアとして構成されていてもよい。制御装置40が制御する制御対象機器の一部をエンジン制御装置が制御するようにしてもよい。
The
次に、上記構成における作動を説明する。図1に示す独立モードにおいて圧縮機21が稼動すると、冷凍サイクル20の高圧冷媒(すなわち圧縮機21から吐出された高圧冷媒)が水加熱器13に流入し、水加熱器13において暖房回路11の冷却水を加熱する。水加熱器13で加熱された冷却水は、ヒータコア15にて車室内へ送風される空気を加熱する。これにより、車室内が暖房される。
Next, the operation of the above configuration will be described. When the
エンジン1が稼動している場合、エンジン1の排気ガスが排気熱回収器14に流入し、排気熱回収器14において暖房回路11の冷却水を加熱する。これにより、暖房能力を高めることができる。
When the
図2に示す連携モードでは、エンジン冷却回路31が暖房回路11に接続されるので、エンジン1で加熱された冷却水をヒータコア15に流入させて車室内へ送風される空気を加熱できる。これにより、暖房能力をさらに高めることができる。
In the cooperation mode shown in FIG. 2, since the
独立モードにおいて水加熱器13の冷却水加熱能力が小さくて暖房能力が不足する場合、連携モードに切り替えることによってエンジン1の排熱を利用して冷却水加熱能力を補うことができるので暖房能力不足を解消できる。
When the cooling water heating capacity of the
独立モードにおいて圧縮機21およびエンジン1が稼動している場合、エンジン冷却回路31の冷却水温度上昇速度は、暖房回路11の冷却水温度上昇速度よりも高くなる。すなわち、下記数式F2の関係が成り立っている。
[(Q_HP+Q_EHR)−Qh]/Hm_HTR<Q_ENG/Hm_ENG …F2
この数式において、Q_HPは冷凍サイクル20の暖房性能(換言すればヒートポンプ性能)である。Q_EHRは排気熱回収器14における冷却水加熱性能である。Hm_HTは、暖房回路11の冷却水熱容量である。Q_ENGはエンジン1の排熱量である。Hm_ENGはエンジン冷却回路31の冷却水熱容量である。
When the
[(Q_HP+Q_EHR)-Qh]/Hm_HTR<Q_ENG/Hm_ENG...F2
In this formula, Q_HP is the heating performance of the refrigeration cycle 20 (in other words, heat pump performance). Q_EHR is the cooling water heating performance in the exhaust
制御装置40は、独立モード時において暖房要求量が増加した場合、図3のフローチャートに示す制御処理を実行することによって、連携モードに切り替えるか否かを決定する。例えば、制御装置40は、独立モード時において目標吹出温度TAOが上昇した場合、暖房要求量が増加したと判断する。
When the heating request amount increases in the independent mode, the
例えば、制御装置40は、独立モード時において外気温度が低下した場合、暖房要求量が増加したと判断する。例えば、制御装置40は、独立モード時において室内送風機16の風量が増加した場合、暖房要求量が増加したと判断する。
For example,
例えば、制御装置40は、独立モード時において車室内温度設定スイッチによって車室内目標温度が高められた場合、暖房要求量が増加したと判断する。例えば、制御装置40は、独立モード時において内外気切替ドアによって外気の導入割合が増加された場合、暖房要求量が増加したと判断する。
For example, the
例えば、制御装置40は、独立モード時においてデフロスタモードに切り替えられた場合、暖房要求量が増加したと判断する。例えば、制御装置40は、独立モード時において後席暖房が開始された場合、暖房要求量が増加したと判断する。
For example, the
例えば、制御装置40は、独立モード時において内気温度が低下した場合、暖房要求要求量が増加したと判断する。
For example,
図3のフローチャートのステップS100では、暖房負荷が所定値よりも大きいか否かを判定する。例えば、目標吹出温度TAOが所定温度よりも高い場合、暖房負荷が所定値よりも大きいと判定する。例えば、暖房回路11の目標冷却水温度が所定温度よりも高い場合、暖房負荷が所定値よりも大きいと判定してもよい。
In step S100 of the flowchart of FIG. 3, it is determined whether the heating load is larger than a predetermined value. For example, when the target outlet temperature TAO is higher than the predetermined temperature, it is determined that the heating load is higher than the predetermined value. For example, when the target cooling water temperature of the
暖房負荷の所定値、目標吹出温度TAOの所定温度および目標冷却水温度の所定温度は、冷凍サイクル20の最大暖房能力に関連する値である。冷凍サイクル20の最大暖房能力とは、冷凍サイクル20の水加熱器13が暖房回路11の冷却水を加熱する能力の最大値である。
The predetermined value of the heating load, the predetermined temperature of the target outlet temperature TAO, and the predetermined temperature of the target cooling water temperature are values related to the maximum heating capacity of the
暖房負荷の所定値、目標吹出温度TAOの所定温度および目標冷却水温度の所定温度は、外気温や車速に基づいて、制御マップを参照して算出する。制御マップは、外気温や車速と冷凍サイクル20の最大暖房能力との関係を表したものであり、予め制御装置40に記憶されている。
The predetermined value of the heating load, the predetermined temperature of the target outlet temperature TAO, and the predetermined temperature of the target cooling water temperature are calculated with reference to the control map based on the outside air temperature and the vehicle speed. The control map represents the relationship between the outside air temperature or vehicle speed and the maximum heating capacity of the
ステップS100において暖房負荷が所定値よりも大きくないと判定した場合、ステップS110へ進み圧縮機21の回転数Ncを増加させた後、ステップS100へ戻る。これにより、冷凍サイクル20の暖房能力が増加する。すなわち、水加熱器13の冷却水加熱能力が増加する。
When it is determined in step S100 that the heating load is not larger than the predetermined value, the process proceeds to step S110, the rotation speed Nc of the
一方、ステップS100において暖房負荷が所定値よりも大きいと判定した場合、ステップS120へ進み、暖房回路11の冷却水温度からエンジン冷却回路31の冷却水温度を減じた温度差が所定温度差αを上回っているか否かを判定する。図3中、ヒータ水温は、暖房回路11の冷却水温度のことであり、エンジン水温は、エンジン冷却回路31の冷却水温度のことである。
On the other hand, when it is determined in step S100 that the heating load is larger than the predetermined value, the process proceeds to step S120, and the temperature difference obtained by subtracting the cooling water temperature of the
ステップS120にて暖房回路11の冷却水温度からエンジン冷却回路31の冷却水温度を減じた温度差が所定温度差αを上回っていないと判定した場合、ステップS130へ進み、連携モードに切り替える。
When it is determined in step S120 that the temperature difference obtained by subtracting the cooling water temperature of the
これにより、暖房回路11とエンジン冷却回路31との温度差が小さいときに連携モードに切り替えられるため、エンジン冷却回路31を暖房回路11に接続しても冷却水暖房回路11の冷却水温度が低下することを抑制でき、ひいてはヒータコア15の吹出空気温度が低下することを抑制できる。
As a result, the mode is switched to the cooperative mode when the temperature difference between the
連携モードでは、エンジン1の排熱およびEGRクーラ38から供給されるエンジン排気熱を利用して暖房できるので、独立モードと比較して暖房性能を向上できる。
In the cooperation mode, the exhaust heat of the
一方、ステップS120にて暖房回路11の冷却水温度からエンジン冷却回路31の冷却水温度を減じた温度差が所定温度差αを上回っていると判定した場合、ステップS140へ進み、図示しないエンジン制御装置にエンジン稼働要求信号を出力するとともに、圧縮機21の回転数Ncを増加させる。これにより、エンジン制御装置によってエンジン1が稼動されてエンジン冷却回路31の冷却水温度が上昇するとともに水加熱器13の冷却水加熱能力が増加する。
On the other hand, if it is determined in step S120 that the temperature difference obtained by subtracting the cooling water temperature of the
このとき、圧縮機21の回転数Ncが増加することによって圧縮機21の作動音が大きくなるが、エンジン1が稼動してエンジン音が発生するので、乗員が圧縮機21の作動音を騒音として感じることを抑制できる。
At this time, the operating noise of the
なお、ステップS140では、圧縮機21の回転数Ncが既に上限回転数に達している場合は圧縮機21の回転数Ncを増加させない。
In step S140, when the rotation speed Nc of the
上述のように、圧縮機21およびエンジン1が稼動している場合、エンジン冷却回路31の冷却水温度上昇速度は、暖房回路11の冷却水温度上昇速度よりも高くなる。さらに、圧縮機21の消費動力分だけエンジン1の仕事量を増やすことにもなるため、エンジン冷却回路31の冷却水温度上昇速度が高くなる。
As described above, when the
そのため、ステップS140を実行すると、エンジン冷却回路31の冷却水温度が暖房回路11の冷却水温度に近づくので、暖房回路11の冷却水温度からエンジン冷却回路31の冷却水温度を減じた温度差が小さくなっていく。
Therefore, when step S140 is executed, the cooling water temperature of the
このとき、排気熱回収器14が暖房回路11の冷却水を加熱するので、独立モードのままでも暖房性能をある程度向上できる。すなわち、エンジン冷却回路31の冷却水温度が上昇するまでの間においても暖房性能を極力確保できる。
At this time, since the exhaust
続くステップS150では、暖房回路11の冷却水温度からエンジン冷却回路31の冷却水温度を減じた温度差が所定温度差α以下であるか否かを判定する。
In a succeeding step S150, it is determined whether or not the temperature difference obtained by subtracting the cooling water temperature of the
暖房回路11の冷却水温度からエンジン冷却回路31の冷却水温度を減じた温度差が所定温度差α以下でないと判定した場合、ステップS150を繰り返す。
When it is determined that the temperature difference obtained by subtracting the cooling water temperature of the
暖房回路11の冷却水温度からエンジン冷却回路31の冷却水温度を減じた温度差が所定温度差α以下であると判定した場合、ステップS130へ進み、連携モードに切り替える。
When it is determined that the temperature difference obtained by subtracting the cooling water temperature of the
これにより、暖房回路11とエンジン冷却回路31との温度差が小さくなってから連携モードに切り替えられるため、エンジン冷却回路31を暖房回路11に接続しても冷却水暖房回路11の冷却水温度が低下することを抑制でき、ひいてはヒータコア15の吹出空気温度が低下することを抑制できる。
As a result, the temperature difference between the
すなわち、エンジン冷却回路31の冷却水温度が十分に上昇するのを待ってからエンジン冷却回路31を暖房回路11に接続するので、ヒータコア15の吹出空気温度が低下することを抑制できる。
That is, since the
連携モードでは、エンジン1の排熱およびEGRクーラ38から供給されるエンジン排気熱を利用して暖房できるので、独立モードと比較して暖房性能を向上できる。
In the cooperation mode, the exhaust heat of the
独立モードにおいては圧縮機21を高回転にするとともにエンジン用ポンプ33を低回転にし、連携モードにおいては圧縮機21を極力低回転にするとともにエンジン用ポンプ33を高回転にするのが好ましい。
In the independent mode, it is preferable that the
これによると、独立モードにおいては水加熱器13の冷却水加熱能力を極力高めるとともに、エンジン冷却回路31の冷却水流量を少なくして外部への放熱ロスを極力少なくすることができる。一方、連携モードにおいては圧縮機21の消費動力を極力少なくするとともに、エンジン1と冷却水との熱交換効率を極力高めて暖房性能を極力高めることができる。
According to this, in the independent mode, the cooling water heating capacity of the
本実施形態では、図3に示すフローチャートで説明したように、制御装置40は、独立モードにおいて暖房回路11の冷却水の温度からエンジン冷却回路31の冷却水の温度を減じた温度差が所定温度差αを上回っている場合、エンジン冷却回路31を循環する冷却水を加熱するようにエンジン1の作動を制御し、暖房回路11の冷却水の温度からエンジン冷却回路31の冷却水の温度を減じた温度差が所定温度差α以下になった後に連携モードに切り替えるように四方弁30の作動を制御する。
In the present embodiment, as described with reference to the flowchart shown in FIG. 3, the
より具体的には、制御装置40は、独立モードであり且つ暖房回路11を循環する冷却水を加熱する性能が所定量以上要求される場合において、暖房回路11の冷却水の温度からエンジン冷却回路31の冷却水の温度を減じた温度差が所定温度差αを上回っている場合、エンジン冷却回路31を循環する冷却水を加熱するようにエンジン1の作動を制御し、暖房回路11の冷却水の温度からエンジン冷却回路31の冷却水の温度を減じた温度差が所定温度差α以下になった後に連携モードに切り替えるように四方弁30の作動を制御する。
More specifically, the
より具体的には、制御装置40は、独立モードであり且つ暖房負荷が増大した若しくは所定量よりも大きくなった場合、又は暖房回路11の目標冷却水温度が所定量よりも大きくなった場合において、暖房回路11の冷却水の温度からエンジン冷却回路31の冷却水の温度を減じた温度差が所定温度差αを上回っている場合、エンジン1を稼動させ、暖房回路11の冷却水の温度からエンジン冷却回路31の冷却水の温度を減じた温度差が所定温度差α以下になった後に連携モードに切り替えるように四方弁30の作動を制御する。
More specifically, the
これによると、連携モードに切り替えたときにヒータコア15に流入する冷却水の温度が低下することを抑制できるので、連携モードに切り替えたときに吹出空気温度が低下することを抑制できる。
According to this, it is possible to suppress the temperature of the cooling water flowing into the
本実施形態では、排気熱回収器14は、エンジン1の作動に伴って発生する熱を利用して暖房回路11を循環する冷却水を加熱する。
In the present embodiment, the exhaust
これにより、独立モードにおいて暖房回路11の冷却水の温度からエンジン冷却回路31の冷却水の温度を減じた温度差が所定温度差α以下になるまでの間、排気熱回収器14によって暖房回路11の冷却水を加熱することができるので、連携モードへの切り替えを待っている間に暖房性能が不足することを抑制できる。
Thus, in the independent mode, the exhaust
本実施形態では、制御装置40は、独立モードであり且つ暖房負荷が増大した若しくは所定量よりも大きくなった場合、又は暖房回路11の目標冷却水温度が所定量よりも大きくなった場合において、暖房回路11の冷却水の温度からエンジン冷却回路31の冷却水の温度を減じた温度差が所定温度差αを上回っている場合、エンジン冷却回路31の冷却水の温度上昇速度が暖房回路11の冷却水の温度上昇速度よりも大きくなるようにエンジン1の作動を制御する。
In the present embodiment, the
これにより、独立モードにおいてエンジン冷却回路31の冷却水の温度から暖房回路11の冷却水の温度を減じた温度差を確実に所定温度差α以下にすることができるので、早期に連携モードに切り替えることができる。
As a result, the temperature difference obtained by subtracting the temperature of the cooling water in the
本実施形態では、エンジン冷却回路31の熱容量は、暖房回路11の熱容量よりも大きくなっている。エンジン冷却回路31の熱容量は、エンジン冷却回路31の冷却水と、エンジン冷却回路31のうち冷却水と熱交換される部位との合計の熱容量である。暖房回路11の熱容量は、暖房回路11の冷却水と、暖房回路11のうち冷却水と熱交換される部位との合計の熱容量である。
In the present embodiment, the heat capacity of the
これにより、独立モードから連携モードに切り替えたときに冷却水の温度が変動することを抑制でき、ひいてはヒータコア15の吹出空気温度が変動することを抑制できる。
As a result, it is possible to prevent the temperature of the cooling water from fluctuating when the independent mode is switched to the cooperative mode, and it is possible to suppress the temperature of the air blown from the
本実施形態では、制御装置40は、連携モードに切り替えるように四方弁30の作動を制御した場合、ポンプ33の回転数を上昇させるとともに、水加熱器13の冷却水加熱能力を低下させる。
In the present embodiment, when the
これによると、連携モードに切り替えた場合、エンジン1の冷却水加熱能力を増加させるとともに圧縮機21の消費動力を低減して冷却水加熱効率を高めることができる。
According to this, when switching to the cooperation mode, it is possible to increase the cooling water heating capacity of the
(第2実施形態)
本実施形態では、独立モード時において図4のフローチャートに示す制御処理を実行することによって、独立モードから連携モードに切り替えるか否かを決定する。
(Second embodiment)
In the present embodiment, by executing the control process shown in the flowchart of FIG. 4 in the independent mode, it is determined whether to switch from the independent mode to the cooperative mode.
まずステップS200では、要求暖房性能Qがヒートポンプ性能の最大値Q_HP(Max)と排気熱回収性能Q_EHRとの和を上回っているか否かを判定する。ヒートポンプ性能Q_HPは、水加熱器13における冷却水加熱性能のことである。ヒートポンプ性能の最大値Q_HP(Max)は、圧縮機21の回転数Ncが許容最大回転数になっている場合におけるヒートポンプ性能のことである。
First, in step S200, it is determined whether the required heating performance Q exceeds the sum of the maximum value Q_HP(Max) of the heat pump performance and the exhaust heat recovery performance Q_EHR. The heat pump performance Q_HP is the cooling water heating performance of the
圧縮機21の許容最大回転数Ncは、例えば圧縮機21の機械的な制約や、圧縮機21の騒音的な制約、冷凍サイクル20の高圧が所定値以上になるときの回転数、圧縮機21の吐出冷媒温度が所定値以上になるときの回転数、冷凍サイクル20の低圧が所定値以下になるときの回転数、圧縮機21の吸入冷媒温度が所定値以下になるときの回転数等に基づいて定められている。
The maximum allowable rotation speed Nc of the
排気熱回収性能Q_EHRは、排気熱回収器14における冷却水加熱性能のことである。すなわち、ステップS200では、要求暖房性能Qが独立モードにおける暖房性能を上回っているか否かを判定する。
The exhaust heat recovery performance Q_EHR is the cooling water heating performance in the exhaust
排気熱回収性能Q_EHRは、エンジン1の負荷値に基づいてエンジン1の排気損を推定し、推定したエンジン1の排気損に基づいて冷却水との熱交換量を推定することによって算出できる。排気熱回収性能Q_EHRは、排気熱回収器14の冷却水入口側の冷却水温度と、排気熱回収器14の冷却水出口側の冷却水温度とに基づいて推定することもできる。排気熱回収性能Q_EHRは、排気管内を流れる排気ガスの温度と流量とに基づいて推定することもできる。
The exhaust heat recovery performance Q_EHR can be calculated by estimating the exhaust loss of the
ステップS200にて要求暖房性能Qがヒートポンプ性能の最大値Q_HP(Max)と排気熱回収性能Q_EHRとの和を上回っていないと判定した場合、ステップS210へ進み、所定時間待機した後、ステップS200へ戻る。すなわち、暖房回路11の暖房性能が要求暖房性能Q以上であるので、独立モードを維持しても要求暖房性能Qを確保できる。
When it is determined in step S200 that the required heating performance Q does not exceed the sum of the maximum value Q_HP(Max) of the heat pump performance and the exhaust heat recovery performance Q_EHR, the process proceeds to step S210, and after waiting for a predetermined time, the process proceeds to step S200. Return. That is, since the heating performance of the
ヒートポンプ性能の最大値Q_HP(Max)は、外気温や車速に基づいて、制御マップを参照して算出する。制御マップは、外気温や車速とヒートポンプ性能の最大値Q_HP(Max)との関係を表したものであり、予め制御装置40に記憶されている。
The maximum value Q_HP(Max) of the heat pump performance is calculated by referring to the control map based on the outside air temperature and the vehicle speed. The control map represents the relationship between the outside air temperature or vehicle speed and the maximum value Q_HP(Max) of the heat pump performance, and is stored in the
一方、ステップS200にて要求暖房性能Qがヒートポンプ性能の最大値Q_HP(Max)と排気熱回収性能Q_EHRとの和を上回っていると判定した場合、ステップS220へ進み、図示しないエンジン制御装置にエンジン稼働要求信号を出力する。すなわち、独立モードでは要求暖房性能Qを確保できないので、エンジン1の排熱およびEGRクーラ38から供給されるエンジン1の排気熱のうち少なくとも一方を暖房に利用できるようにする。
On the other hand, when it is determined in step S200 that the required heating performance Q exceeds the sum of the maximum value Q_HP(Max) of the heat pump performance and the exhaust heat recovery performance Q_EHR, the process proceeds to step S220 and the engine control device (not shown) controls the engine. Output the operation request signal. That is, since the required heating performance Q cannot be secured in the independent mode, at least one of the exhaust heat of the
続くステップS230では、要求暖房性能Qが、ヒートポンプ性能の最大値Q_HP(Max)とエンジン1がアイドル状態を継続している時の排気熱回収性能Q_EHR(idle)との和を上回っているか否かを判定する。すなわち、要求暖房性能Qが、エンジン1がアイドル状態を継続している時の暖房回路11の暖房性能を上回っているか否かを判定する。
In the following step S230, whether or not the required heating performance Q exceeds the sum of the maximum value Q_HP(Max) of the heat pump performance and the exhaust heat recovery performance Q_EHR(idle) when the
ステップS230にて要求暖房性能Qがヒートポンプ性能の最大値Q_HP(Max)とエンジン1がアイドル状態を継続している時の排気熱回収性能Q_EHR(idle)との和を上回っていると判定した場合、ステップS240へ進み、連携モードに切り替えることを決定する。すなわち、独立モードでエンジン1の排気熱を利用しても要求暖房性能Qを確保できないので、連携モードに切り替えてエンジン1の排熱も暖房に利用できるようにする。
When it is determined in step S230 that the required heating performance Q exceeds the sum of the maximum value Q_HP(Max) of the heat pump performance and the exhaust heat recovery performance Q_EHR(idle) when the
なお、制御装置40は、ステップS240にて連携モードに切り替えることを決定した場合、エンジン冷却回路31の冷却水温度を減じた温度差が所定温度差α以下になった後、連携モードに切り替える。すなわち、暖房回路11の冷却水とエンジン冷却回路31の冷却水との温度差が小さくなってからエンジン冷却回路31を暖房回路11に接続する。これにより、エンジン冷却回路31を暖房回路11に接続しても暖房回路11の冷却水温度が低下することを抑制できる。
If the
エンジン冷却回路31を暖房回路11に接続することによって、エンジン1の排熱およびEGRクーラ38から供給されるエンジン1の排気熱を利用して暖房できる。暖房性能不足を解消できる。
By connecting the
一方、ステップS230にて要求暖房性能Qがヒートポンプ性能の最大値Q_HP(Max)とエンジン1がアイドル状態を継続している時の排気熱回収性能Q_EHR(idle)との和を上回っていないと判定した場合、ステップS250へ進み、所定時間待機した後、ステップS260へ進む。
On the other hand, it is determined in step S230 that the required heating performance Q does not exceed the sum of the maximum value Q_HP(Max) of the heat pump performance and the exhaust heat recovery performance Q_EHR(idle) when the
ステップS260では、ステップS200と同様に、要求暖房性能Qがヒートポンプ性能の最大値Q_HP(Max)と排気熱回収性能Q_EHRとの和を上回っているか否かを判定する。 In step S260, as in step S200, it is determined whether the required heating performance Q exceeds the sum of the maximum value Q_HP(Max) of the heat pump performance and the exhaust heat recovery performance Q_EHR.
ステップS260にて要求暖房性能Qがヒートポンプ性能の最大値Q_HP(Max)と排気熱回収性能Q_EHRとの和を上回っていると判定した場合、ステップS240へ進み、連携モードに切り替えることを決定する。 When it is determined in step S260 that the required heating performance Q exceeds the sum of the maximum value Q_HP(Max) of the heat pump performance and the exhaust heat recovery performance Q_EHR, the process proceeds to step S240 and it is determined to switch to the cooperation mode.
一方、ステップS260にて要求暖房性能Qがヒートポンプ性能の最大値Q_HP(Max)と排気熱回収性能Q_EHRとの和を上回っていないと判定した場合、ステップS270へ進み、図示しないエンジン制御装置へのエンジン稼働要求信号の出力を停止し、続くステップS280では、所定時間待機した後、ステップS200へ戻る。これにより、エンジン1の稼動時間を極力少なくして燃費を向上できる。
On the other hand, when it is determined in step S260 that the required heating performance Q does not exceed the sum of the maximum value Q_HP(Max) of the heat pump performance and the exhaust heat recovery performance Q_EHR, the process proceeds to step S270 and the engine control device (not shown) is operated. The output of the engine operation request signal is stopped, and in the subsequent step S280, after waiting for a predetermined time, the process returns to step S200. As a result, the operating time of the
このように、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。 As described above, also in this embodiment, the same operational effects as those of the first embodiment can be obtained.
(第3実施形態)
上記実施形態では、暖房回路11が四方弁30を介してエンジン冷却回路31と連携可能になっているが、本実施形態では、図5に示すように、暖房回路11が三方弁50を介してエンジン冷却回路31と連携可能になっている。
(Third Embodiment)
In the above embodiment, the
暖房回路11およびエンジン冷却回路31は、第1連通流路51および第2連通流路52によって互いに連通している。
The
第1連通流路51は、暖房回路11のうちヒータコア15の冷却水出口側かつ水加熱器13の冷却水入口側の部位と、エンジン冷却回路31のラジエータバイパス流路36のうちエンジン1の冷却水出口側かつEGRクーラ38の冷却水入口側の部位とを連通している。
The
第2連通流路52は、暖房回路11のうち水加熱器13の冷却水出口側かつ排気熱回収器14の冷却水入口側の部位と、エンジン冷却回路31のラジエータバイパス流路36のうちEGRクーラ38の冷却水出口側かつエンジン1の冷却水入口側の部位とを連通している。
The second
三方弁50は、第1連通流路51と暖房回路11との接続部に配置されている。三方弁50は、第1冷却水入出口50a、第2冷却水入出口50bおよび第3冷却水入出口50cを有している。第1冷却水入出口50aは、ヒータコア15の冷却水出口側に接続されている。第2冷却水入出口50bは、水加熱器13の冷却水入口側に接続されている。第3冷却水入出口50cは、第1連通流路51に接続されている。
The three-
三方弁50が第3冷却水入出口50cを閉じることによって独立モードになり、三方弁50が第3冷却水入出口50cを開くことによって連携モードになる。したがって、本実施形態においても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
The three-
連携モードにおいて三方弁50が第2冷却水入出口50bを閉じることによって、水加熱器13への冷却水の流通が遮断される。三方弁50は、水加熱器13への冷却水の供給を遮断する遮断部である。
In the cooperation mode, the three-
制御装置40は、エンジン冷却回路31の冷却水の温度が所定温度よりも高い場合、水加熱器13への冷却水の供給が遮断されるように三方弁50の作動を制御する。これによると、冷凍サイクル20の高圧冷媒の温度が高くなって冷凍サイクル20の効率が低下することを抑制できる。
The
(第4実施形態)
上記第3実施形態では、暖房回路11が三方弁50を介してエンジン冷却回路31と連携可能になっているが、本実施形態では、図6に示すように、暖房回路11が二方弁60を介してエンジン冷却回路31と連携可能になっている。
(Fourth Embodiment)
In the third embodiment described above, the
二方弁60は、第1連通流路51に配置されている。二方弁60は、第1冷却水入出口60aおよび第2冷却水入出口60bを有している。第1冷却水入出口60aは暖房回路11側に接続されている。第2冷却水入出口60bはエンジン冷却回路31側に接続されている。
The two-
二方弁60が第2冷却水入出口60bを閉じることによって独立モードになり、二方弁60が第2冷却水入出口60bを開くことによって連携モードになる。したがって、本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
The two-
(他の実施形態)
上記実施形態を適宜組み合わせ可能である。上記実施形態を例えば以下のように種々変形可能である。
(Other embodiments)
The above embodiments can be combined as appropriate. The above embodiment can be variously modified as follows, for example.
(1)上記各実施形態では水加熱器13で暖房回路11の冷却水を加熱するが、電気ヒータで暖房回路11の冷却水を加熱してもよい。
(1) In each of the above embodiments, the
(2)上記各実施形態では蒸発器23は、冷凍サイクル20の低圧冷媒と空気とを直接熱交換させるが、蒸発器23は、冷凍サイクル20の低圧冷媒と空気とを冷却水を介して熱交換させてもよい。
(2) In each of the above embodiments, the
(3)上記各実施形態では排気熱回収器14で暖房回路11の冷却水を加熱するが、EGRクーラで暖房回路11の冷却水を加熱してもよい。過給機を有する車両の場合、水冷インタークーラや過給機で暖房回路11の冷却水を加熱してもよい。
(3) In each of the above embodiments, the exhaust water
過給機は、エンジン1の吸入空気(吸気)を過給する過給部である。水冷インタークーラは、過給機で圧縮されて高温になった過給吸気と冷却水とを熱交換して過給吸気を冷却する熱交換器である。
The supercharger is a supercharging unit that supercharges intake air (intake air) of the
(4)上記各実施形態では、暖房回路11をエンジン冷却回路31と連携させ、排気熱回収器14で暖房回路11の冷却水を加熱するが、暖房回路11を、走行用電動モータを冷却する冷却回路と連携させ、インバータで暖房回路11の冷却水を加熱してもよい。
(4) In each of the above-described embodiments, the
インバータは、車両のバッテリから供給された直流電力を交流電力に変換して電動モータに出力する電力変換装置である。 The inverter is a power conversion device that converts DC power supplied from the battery of the vehicle into AC power and outputs the AC power to the electric motor.
また、燃料電池自動車の場合、燃料電池スタックを冷却する冷却回路と連携させ、インバータや走行用電動モータで暖房回路11の冷却水を加熱してもよい。
Further, in the case of a fuel cell vehicle, the cooling water of the
(5)上記各実施形態では、暖房開始後に暖房性能が不足した場合、暖房回路11にエンジン冷却回路31を接続して暖房性能を確保するが、極低温条件時等、高い暖房性能が必要となる場合には暖房開始前に暖房回路11とエンジン冷却回路31とを接続してもよい。これにより、高い暖房性能が必要となる場合に冷却水温度が変動してヒータコア15の吹出空気温度が変動することを抑制できる。
(5) In each of the above-described embodiments, when the heating performance is insufficient after the heating is started, the
すなわち、制御装置40は、独立モードにおいてエンジン冷却回路31の冷却水の温度および暖房回路11の冷却水の温度が暖房必要温度よりも低い場合、連携モードに切り替えるように四方弁30の作動を制御するとともに冷却水を加熱するようにエンジン1および水加熱器13の作動を制御するのが好ましい。例えば、暖房必要温度は40℃である。
That is, when the temperature of the cooling water of the
これによると、冷却水の温度が低くて暖房できない場合、予め連携モードに切り替えておいてエンジン1および水加熱器13で冷却水を加熱することができる。そのため、暖房回路11の冷却水の温度が暖房必要温度以上に上昇して暖房を開始した後に独立モードから連携モードに切り替えられて冷却水の温度が変動することを抑制できるので、ヒータコア15の吹出空気温度が変動することを抑制できる。
According to this, when the temperature of the cooling water is low and heating cannot be performed, the cooling water can be heated by the
(6)上記各実施形態では、温度調節対象機器を温度調節するための熱媒体として冷却水を用いているが、油などの各種媒体を熱媒体として用いてもよい。 (6) In each of the above embodiments, cooling water is used as the heat medium for adjusting the temperature of the temperature control target device, but various media such as oil may be used as the heat medium.
熱媒体として、ナノ流体を用いてもよい。ナノ流体とは、粒子径がナノメートルオーダーのナノ粒子が混入された流体のことである。ナノ粒子を熱媒体に混入させることで、エチレングリコールを用いた冷却水(いわゆる不凍液)のように凝固点を低下させる作用効果に加えて、次のような作用効果を得ることができる。 A nanofluid may be used as the heat medium. The nanofluid is a fluid in which nanoparticles having a particle size of nanometer order are mixed. By mixing the nanoparticles with the heat medium, the following action and effect can be obtained in addition to the action and effect of lowering the freezing point like cooling water (so-called antifreeze) using ethylene glycol.
すなわち、特定の温度帯での熱伝導率を向上させる作用効果、熱媒体の熱容量を増加させる作用効果、金属配管の防食効果やゴム配管の劣化を防止する作用効果、および極低温での熱媒体の流動性を高める作用効果を得ることができる。 That is, the effect of improving the thermal conductivity in a specific temperature range, the effect of increasing the heat capacity of the heat medium, the effect of preventing the corrosion of metal pipes and the deterioration of rubber pipes, and the heat medium at cryogenic temperature It is possible to obtain the effect of increasing the fluidity of
このような作用効果は、ナノ粒子の粒子構成、粒子形状、配合比率、付加物質によって様々に変化する。 Such action and effect are variously changed depending on the particle composition of the nanoparticles, the particle shape, the compounding ratio, and the additional substance.
これによると、熱伝導率を向上させることができるので、エチレングリコールを用いた冷却水と比較して少ない量の熱媒体であっても同等の冷却効率を得ることが可能になる。 According to this, since the thermal conductivity can be improved, it is possible to obtain the same cooling efficiency even with a smaller amount of the heat medium as compared with the cooling water using ethylene glycol.
また、熱媒体の熱容量を増加させることができるので、熱媒体自体の蓄冷熱量(顕熱による蓄冷熱)を増加させることができる。 Moreover, since the heat capacity of the heat medium can be increased, the amount of cold heat stored in the heat medium itself (the heat stored by sensible heat) can be increased.
蓄冷熱量を増加させることにより、圧縮機21を作動させない状態であっても、ある程度の時間は蓄冷熱を利用した機器の冷却、加熱の温調が実施できるため、車両用空調装置10の省動力化が可能になる。
By increasing the amount of cold storage heat, even if the
ナノ粒子のアスペクト比は50以上であるのが好ましい。十分な熱伝導率を得ることができるからである。なお、アスペクト比は、ナノ粒子の縦×横の比率を表す形状指標である。 The nanoparticles preferably have an aspect ratio of 50 or more. This is because a sufficient thermal conductivity can be obtained. The aspect ratio is a shape index that represents the ratio of the vertical and horizontal directions of the nanoparticles.
ナノ粒子としては、Au、Ag、CuおよびCのいずれかを含むものを用いることができる。具体的には、ナノ粒子の構成原子として、Auナノ粒子、Agナノワイヤー、CNT(カーボンナノチューブ)、グラフェン、グラファイトコアシェル型ナノ粒子(上記原子を囲むようにカーボンナノチューブ等の構造体があるような粒子体)、およびAuナノ粒子含有CNTなどを用いることができる。 As the nanoparticles, particles containing any of Au, Ag, Cu and C can be used. Specifically, the constituent atoms of the nanoparticles include Au nanoparticles, Ag nanowires, CNTs (carbon nanotubes), graphene, and graphite core-shell nanoparticles (such as carbon nanotubes surrounding the above-mentioned atoms. Particle bodies), Au nanoparticle-containing CNTs, and the like can be used.
(7)上記各実施形態の冷凍サイクル20では、冷媒としてフロン系冷媒を用いているが、冷媒の種類はこれに限定されるものではなく、二酸化炭素等の自然冷媒や炭化水素系冷媒等を用いてもよい。
(7) In the
また、上記各実施形態の冷凍サイクル20は、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が、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超える超臨界冷凍サイクルを構成していてもよい。
Further, the
11 暖房回路(第2熱媒体回路)
13 水加熱器(第2熱媒体加熱器)
14 排気熱回収器(第3熱媒体加熱器)
15 ヒータコア
30 三方弁(切替部)
31 エンジン冷却回路(第1熱媒体回路)
33 エンジン用ポンプ(ポンプ)
40 制御装置(制御部)
11 Heating circuit (second heat medium circuit)
13 Water heater (second heat medium heater)
14 Exhaust heat recovery unit (3rd heat medium heater)
15
31 engine cooling circuit (first heat medium circuit)
33 Pump for Engine (Pump)
40 Control device (control unit)
Claims (10)
前記第1熱媒体回路を循環する前記熱媒体を加熱する第1熱媒体加熱器(1)と、
前記第2熱媒体回路を循環する前記熱媒体を加熱する第2熱媒体加熱器(13)と、
前記第2熱媒体加熱器で加熱された前記熱媒体と、車室内へ送風される空気とを熱交換させて前記空気を加熱するヒータコア(15)と、
前記第1熱媒体回路と前記第2熱媒体回路とが互いに独立に前記熱媒体を循環させる独立モードと、前記第1熱媒体回路と前記第2熱媒体回路とが互いに連携して前記熱媒体を循環させる連携モードとを切り替える切替部(30)と、
前記独立モードにおいて前記第2熱媒体回路の前記熱媒体の温度から前記第1熱媒体回路の前記熱媒体の温度を減じた温度差が所定温度差(α)を上回っている場合、前記第1熱媒体回路を循環する前記熱媒体を加熱するように前記第1熱媒体加熱器の作動を制御し、前記温度差が前記所定温度差以下になった後に前記連携モードに切り替えるように前記切替部の作動を制御する制御部(40)とを備える車両用空調装置。 A first heat medium circuit (31) and a second heat medium circuit (11) in which a heat medium circulates;
A first heat medium heater (1) for heating the heat medium circulating in the first heat medium circuit;
A second heat medium heater (13) for heating the heat medium circulating in the second heat medium circuit;
A heater core (15) for heating the air by causing the heat medium heated by the second heat medium heater to exchange heat with the air blown into the vehicle interior;
The independent mode in which the first heat medium circuit and the second heat medium circuit circulate the heat medium independently of each other, and the first heat medium circuit and the second heat medium circuit cooperate with each other to form the heat medium. A switching unit (30) for switching between a cooperation mode for circulating
In the independent mode, when the temperature difference obtained by subtracting the temperature of the heat medium of the first heat medium circuit from the temperature of the heat medium of the second heat medium circuit exceeds a predetermined temperature difference (α), the first The switching unit controls the operation of the first heat medium heater so as to heat the heat medium circulating in the heat medium circuit, and switches to the cooperation mode after the temperature difference becomes equal to or less than the predetermined temperature difference. And a control unit (40) for controlling the operation of the vehicle.
前記第1熱媒体回路を循環する前記熱媒体を加熱する第1熱媒体加熱器(1)と、
前記第2熱媒体回路を循環する前記熱媒体を加熱する第2熱媒体加熱器(13)と、
前記第2熱媒体加熱器で加熱された前記熱媒体と、車室内へ送風される空気とを熱交換させて前記空気を加熱するヒータコア(15)と、
前記第1熱媒体回路と前記第2熱媒体回路とが互いに独立に前記熱媒体を循環させる独立モードと、前記第1熱媒体回路と前記第2熱媒体回路とが互いに連携して前記熱媒体を循環させる連携モードとを切り替える切替部(30)と、
前記独立モードで暖房要求量が増加した場合において、
前記第2熱媒体回路の前記熱媒体の温度から前記第1熱媒体回路の前記熱媒体の温度を減じた温度差が所定温度差(α)を上回っている場合、前記第1熱媒体回路を循環する前記熱媒体を加熱するように前記第1熱媒体加熱器の作動を制御する第1制御を行い、前記温度差が前記所定温度差以下になった後に前記連携モードに切り替えるように前記切替部の作動を制御し、
前記温度差が前記所定温度差(α)以下である場合、前記第1制御を行わず前記連携モードに切り替えるように前記切替部の作動を制御する制御部(40)とを備える車両用空調装置。 A first heat medium circuit (31) and a second heat medium circuit (11) in which a heat medium circulates;
A first heat medium heater (1) for heating the heat medium circulating in the first heat medium circuit;
A second heat medium heater (13) for heating the heat medium circulating in the second heat medium circuit;
A heater core (15) for heating the air by causing the heat medium heated by the second heat medium heater to exchange heat with the air blown into the vehicle interior;
The independent mode in which the first heat medium circuit and the second heat medium circuit circulate the heat medium independently of each other, and the first heat medium circuit and the second heat medium circuit cooperate with each other to form the heat medium. A switching unit (30) for switching between a cooperation mode for circulating
When the heating demand increases in the independent mode,
When the temperature difference obtained by subtracting the temperature of the heat medium of the first heat medium circuit from the temperature of the heat medium of the second heat medium circuit exceeds a predetermined temperature difference (α), the first heat medium circuit is The switching is performed to perform the first control for controlling the operation of the first heat medium heater so as to heat the circulating heat medium, and to switch to the cooperation mode after the temperature difference becomes equal to or less than the predetermined temperature difference. Control the operation of parts ,
When the temperature difference is equal to or less than the predetermined temperature difference (α), a vehicle air conditioner including a control unit (40) that controls the operation of the switching unit so as to switch to the cooperation mode without performing the first control. ..
前記第1熱媒体回路を循環する前記熱媒体を加熱する第1熱媒体加熱器(1)と、
前記第2熱媒体回路を循環する前記熱媒体を加熱する第2熱媒体加熱器(13)と、
前記第2熱媒体加熱器で加熱された前記熱媒体と、車室内へ送風される空気とを熱交換させて前記空気を加熱するヒータコア(15)と、
前記第1熱媒体回路と前記第2熱媒体回路とが互いに独立に前記熱媒体を循環させる独立モードと、前記第1熱媒体回路と前記第2熱媒体回路とが互いに連携して前記熱媒体を循環させる連携モードとを切り替える切替部(30)と、
前記独立モードであり且つ前記第2熱媒体回路を循環する前記熱媒体を加熱する性能が所定量以上要求される場合において、前記第2熱媒体回路の前記熱媒体の温度から前記第1熱媒体回路の前記熱媒体の温度を減じた温度差が所定温度差(α)を上回っている場合、前記第1熱媒体回路(31)を循環する前記熱媒体を加熱するように前記第1熱媒体加熱器の作動を制御し、前記温度差が前記所定温度差以下になった後に前記連携モードに切り替えるように前記切替部の作動を制御する制御部(40)とを備える車両用空調装置。 A first heat medium circuit (31) and a second heat medium circuit (11) in which a heat medium circulates;
A first heat medium heater (1) for heating the heat medium circulating in the first heat medium circuit;
A second heat medium heater (13) for heating the heat medium circulating in the second heat medium circuit;
A heater core (15) for heating the air by causing the heat medium heated by the second heat medium heater to exchange heat with the air blown into the vehicle interior;
The independent mode in which the first heat medium circuit and the second heat medium circuit circulate the heat medium independently of each other, and the first heat medium circuit and the second heat medium circuit cooperate with each other to form the heat medium. A switching unit (30) for switching between a cooperation mode for circulating
In the independent mode and when the performance of heating the heat medium circulating in the second heat medium circuit is required to be equal to or more than a predetermined amount, the first heat medium is changed from the temperature of the heat medium of the second heat medium circuit. The first heat medium is heated so as to heat the heat medium circulating in the first heat medium circuit (31) when the temperature difference obtained by subtracting the temperature of the heat medium in the circuit exceeds a predetermined temperature difference (α). A vehicle air conditioner comprising: a control unit (40) that controls the operation of the heater and controls the operation of the switching unit so as to switch to the cooperation mode after the temperature difference becomes equal to or less than the predetermined temperature difference.
前記第1熱媒体回路を循環する前記熱媒体を加熱する第1熱媒体加熱器(1)と、
前記第2熱媒体回路を循環する前記熱媒体を冷凍サイクル(20)の高圧冷媒と熱交換させることによって加熱する第2熱媒体加熱器(13)と、
前記第2熱媒体加熱器で加熱された前記熱媒体と、車室内へ送風される空気とを熱交換させて前記空気を加熱するヒータコア(15)と、
前記第1熱媒体加熱器の作動に伴って発生する熱を利用して前記第2熱媒体回路を循環する前記熱媒体を前記第1熱媒体加熱器の排気と熱交換させることによって加熱する第3熱媒体加熱器(14)と、
前記第1熱媒体回路と前記第2熱媒体回路とが互いに独立に前記熱媒体を循環させる独立モードと、前記第1熱媒体回路と前記第2熱媒体回路とが互いに連携して前記熱媒体を循環させる連携モードとを切り替える切替部(30)と、
前記独立モードであり且つ暖房負荷が増大した若しくは所定量よりも大きくなった場合、又は前記第2熱媒体回路の目標熱媒体温度が所定量よりも大きくなった場合において、前記第2熱媒体回路の前記熱媒体の温度から前記第1熱媒体回路の前記熱媒体の温度を減じた温度差が所定温度差(α)を上回っている場合、前記第1熱媒体加熱器を稼動させ、前記温度差が前記所定温度差以下になった後に前記連携モードに切り替えるように前記切替部の作動を制御する制御部(40)とを備える車両用空調装置。 A first heat medium circuit (31) and a second heat medium circuit (11) in which a heat medium circulates;
A first heat medium heater (1) for heating the heat medium circulating in the first heat medium circuit;
A second heat medium heater (13) for heating the heat medium circulating in the second heat medium circuit by exchanging heat with the high-pressure refrigerant of the refrigeration cycle (20);
A heater core (15) for heating the air by causing the heat medium heated by the second heat medium heater to exchange heat with the air blown into the vehicle interior;
Heating the heat medium circulating in the second heat medium circuit by exchanging heat with exhaust gas of the first heat medium heater by utilizing heat generated by the operation of the first heat medium heater; 3 heat medium heater (14),
The independent mode in which the first heat medium circuit and the second heat medium circuit circulate the heat medium independently of each other, and the first heat medium circuit and the second heat medium circuit cooperate with each other to form the heat medium. A switching unit (30) for switching between a cooperation mode for circulating
The second heat medium circuit is in the independent mode and when the heating load increases or becomes larger than a predetermined amount, or when the target heat medium temperature of the second heat medium circuit becomes larger than a predetermined amount. When the temperature difference obtained by subtracting the temperature of the heat medium of the first heat medium circuit from the temperature of the heat medium is above a predetermined temperature difference (α), the first heat medium heater is operated to A vehicle air conditioner comprising: a control unit (40) that controls the operation of the switching unit so as to switch to the cooperation mode after the difference becomes equal to or less than the predetermined temperature difference.
前記制御部は、前記連携モードに切り替えるように前記切替部の作動を制御した場合、前記ポンプの回転数を上昇させるとともに、前記第2熱媒体加熱器の熱媒体加熱能力を低下させる請求項1ないし4のいずれか1つに記載の車両用空調装置。 A pump (33) for circulating the heat medium in the first heat medium circuit,
The control unit increases the rotation speed of the pump and reduces the heat medium heating capacity of the second heat medium heater when the operation of the switching unit is controlled to switch to the cooperation mode. 5. The vehicle air conditioner according to any one of 1 to 4 .
前記第2熱媒体加熱器は、冷凍サイクル(20)の高圧冷媒と前記熱媒体とを熱交換させる熱交換器であり、
前記制御部は、前記第1熱媒体回路の前記熱媒体の温度が所定温度よりも高い場合、前記第2熱媒体加熱器への前記熱媒体の供給が遮断されるように前記遮断部の作動を制御する請求項1ないし4のいずれか1つに記載の車両用空調装置。 In the second heat medium circuit, a shutoff unit (50) that shuts off the supply of the heat medium to the second heat medium heater is provided.
The second heat medium heater is a heat exchanger for heat exchange with the high pressure refrigerant and the heat medium of the refrigeration cycle (20),
When the temperature of the heat medium of the first heat medium circuit is higher than a predetermined temperature, the control unit operates the shutoff unit to shut off the supply of the heat medium to the second heat medium heater. The vehicle air conditioner according to any one of claims 1 to 4 , which controls the air conditioner.
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