車両用空気調和装置
【課題】室外熱交換器において吸熱量を最適に調整することで、暖房運転中の放熱器における最適な放熱量、除湿暖房運転中の放熱器における最適な放熱量および吸熱器における最適な吸熱量を得ることのできる車両用空気調和装置を提供する。
【解決手段】暖房運転中の場合に所定値Ａが設定され、除湿暖房中の場合に車室外の温度Ｔａｍ及び吸熱器１４の目標温度Ｔｅｔに基づいて算出された値が設定される目標過熱度ＳＨｔと、室外熱交換器２２における冷媒の圧力Ｐおよび室外熱交換器２２から流出する冷媒の温度Ｔｈｅｘに基づいて算出された冷媒の過熱度ＳＨと、から第１膨張弁２７ａの弁開度を制御している。
【解決手段】暖房運転中の場合に所定値Ａが設定され、除湿暖房中の場合に車室外の温度Ｔａｍ及び吸熱器１４の目標温度Ｔｅｔに基づいて算出された値が設定される目標過熱度ＳＨｔと、室外熱交換器２２における冷媒の圧力Ｐおよび室外熱交換器２２から流出する冷媒の温度Ｔｈｅｘに基づいて算出された冷媒の過熱度ＳＨと、から第１膨張弁２７ａの弁開度を制御している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、電気自動車に適用可能な車両用空気調和装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の車両用空気調和装置では、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、車室内側に設けられ、冷媒を放熱させる放熱器と、車室内側に設けられ、冷媒を吸熱させる吸熱器と、車室外側に設けられ、冷媒を放熱または吸熱させる室外熱交換器と、を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
前記車両用空気調和装置において、圧縮機が吐出した冷媒を放熱器において放熱させ、放熱器において放熱させた冷媒を室外熱交換器において吸熱させる暖房運転と、圧縮機が吐出した冷媒を放熱器において放熱させ、放熱器において放熱させた冷媒の一部を吸熱器において吸熱させるとともに、その他の冷媒を室外熱交換器において吸熱させる除湿暖房運転と、を行うようにしたものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２５４４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記車両用空気調和装置の暖房運転の場合には、放熱器における放熱量を制御する必要がある。また、除湿暖房運転の場合には、放熱器における放熱量および吸熱器における吸熱量を制御する必要がある。暖房運転中の放熱器における放熱量の制御、除湿暖房運転中の放熱器における放熱量および吸熱器における吸熱量の制御を行うためには、室外熱交換器における適切な吸熱量を確保する必要がある。
しかし、前記車両用空気調和装置では、室外側熱交換器に流入する冷媒を減圧する手段として冷媒流路の開度調整ができないキャピラリチューブが用いられている。このため、車両用空気調和装置では、室外熱交換器において最適な吸熱量とすることが困難であるため、暖房運転中の放熱器における放熱量の制御、除湿暖房運転中の放熱器における放熱量および吸熱器における吸熱量の制御が困難である。
【０００６】
本発明の目的とするところは、室外熱交換器において吸熱量を最適に調整することで、暖房運転中の放熱器における最適な放熱量、除湿暖房運転中の放熱器における最適な放熱量および吸熱器における最適な吸熱量を得ることのできる車両用空気調和装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記目的を達成するために、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、車室内側に設けられ、冷媒を放熱させる放熱器と、車室内側に設けられ、冷媒を吸熱させる吸熱器と、車室外側に設けられ、冷媒を放熱または吸熱させる室外熱交換器と、を備え、圧縮機が吐出した冷媒を放熱器において放熱させ、放熱器において放熱させた冷媒を室外熱交換器において吸熱させる暖房運転と、圧縮機が吐出した冷媒を放熱器において放熱させ、放熱器において放熱させた冷媒の一部を吸熱器において吸熱させるとともに、その他の冷媒を室外熱交換器において吸熱させる除湿暖房運転と、を行う車両用空気調和装置であって、室外熱交換器の冷媒流入側の冷媒流通路に設けられ、弁開度が可変の膨張弁と、吸熱器における冷媒の蒸発温度を検出する吸熱器温度センサと、暖房運転時においては所定値を目標過熱度として設定し、除湿暖房運転時において目標過熱度を吸熱器温度センサの検出温度および吸熱器の目標温度に基づいて算出された値を目標過熱度として設定する目標過熱度設定手段と、室外熱交換器から流出する冷媒の過熱度を算出する過熱度算出手段と、目標過熱度設定手段によって設定された目標過熱度および過熱度算出手段によって算出された過熱度に基づいて膨張弁の弁開度を制御する弁開度制御手段と、を備えている。
【０００８】
これにより、室外熱交換器から流出する冷媒の過熱度が最適に維持されることで、室外熱交換器において最適な吸熱量を得ることが可能となる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、室外熱交換器において最適な吸熱量を得ることができるので、車室内の温度および湿度の環境を良好な状態に維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態を示す車両用空気調和装置の概略構成図である。
【図２】制御系を示すブロック図である。
【図３】冷房運転及び除湿冷房運転を示す車両用空気調和装置の概略構成図である。
【図４】暖房運転を示す車両用空気調和装置の概略構成図である。
【図５】除湿暖房運転を示す車両用空気調和装置の概略構成図である。
【図６】除霜運転を示す車両用空気調和装置の概略構成図である。
【図７】過熱度制御処理を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２実施形態の過熱度制御処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１乃至図７、本発明の第１実施形態を示すものである。
【００１２】
本発明の車両用空気調和装置は、図１に示すように、車室内に設けられた空調ユニット１０と、車室内および車室外に亘って構成された冷媒回路２０と、を備えている。
【００１３】
空調ユニット１０は、車室内に供給する空気を流通させるための空気流通路１１を有している。空気流通路１１の一端側には、車室外の空気を空気流通路１１に流入させるための外気吸入口１１ａと、車室内の空気を空気流通路１１に流入させるための内気吸入口１１ｂと、が設けられている。また、空気流通路１１の他端側には、空気流通路１１を流通する空気を車室内の搭乗者の足元に向かって吹き出させるフット吹出口１１ｃと、空気流通路１１を流通する空気を車室内の搭乗者の上半身に向かって吹き出させるベント吹出口１１ｄと、空気流通路１１を流通する空気を車両のフロントガラスの車室内側の面に向かって吹き出させるデフ吹出口１１ｅと、が設けられている。
【００１４】
空気流通路１１の一端側には、空気を空気流通路１１の一端側から他端側に向かって流通させるためのシロッコファン等の室内送風機１２が設けられている。この室内送風機１２は電動モータ１２ａによって駆動される。
【００１５】
空気流通路１１の一端側には、外気吸入口１１ａ及び内気吸入口１１ｂの一方を開放して他方を閉鎖することが可能な吸入口切換えダンパ１３が設けられている。この吸入口切換えダンパ１３は電動モータ１３ａによって駆動される。吸入口切換えダンパ１３によって内気吸入口１１ｂが閉鎖されて外気吸入口１１ａが開放されると、外気吸入口１１ａから空気が空気流通路１１に流入する外気供給モードとなる。また、吸入口切換えダンパ１３によって外気吸入口１１ａが閉鎖されて内気吸入口１１ｂが開放されると、内気吸入口１１ｂから空気が空気流通路１１に流入する内気循環モードとなる。さらに、吸入口切換えダンパ１３が外気吸入口１１ａと内気吸入口１１ｂとの間に位置し、外気吸入口１１ａと内気吸入口１１ｂがそれぞれ開放されると、吸入口切換えダンパ１３による外気吸入口１１ａ及び内気吸入口１１ｂのそれぞれの開口率に応じた割合で、外気吸入口１１ａと内気吸入口１１ｂとから空気が空気流通路１１に流入する内外気吸入モードとなる。
【００１６】
空気流通路１１の他端側のフット吹出口１１ｃ、ベント吹出口１１ｄ及びデフ吹出口１１ｅのそれぞれには、各吹出口１１ｃ，１１ｄ，１１ｅを開閉するための吹出口切換えダンパ１３ｂ，１３ｃ，１３ｄが設けられている。この吹出口切換えダンパ１３ｂ，１３ｃ，１３ｄは、図示しないリンク機構によって連動するように構成され、電動モータ１３ｅによってそれぞれ開閉される。ここで、吹出口切換えダンパ１３ｂ，１３ｃ，１３ｄによってフット吹出口１１ｃが開放されてベント吹出口１１ｄが閉鎖され、デフ吹出口１１ｅが僅かに開放されると、空気流通路１１を流通する空気の大部分がフット吹出口１１ｃから吹き出されると共に残りの空気がデフ吹出口１１ｅから吹き出されるフットモードとなる。また、吹出口切換えダンパ１３ｂ，１３ｃ，１３ｄによってフット吹出口１１ｃ及びデフ吹出口１１ｅが閉鎖されてベント吹出口１１ｄが開放されると、空気流通路１１を流通する空気の全てがベント吹出口１１ｄから吹き出されるベントモードとなる。さらに、吹出口切換えダンパ１３ｂ，１３ｃ，１３ｄによってフット吹出口１１ｃ及びベント吹出口１１ｄが開放されてデフ吹出口１１ｅが閉鎖されると、空気流通路１１を流通する空気がフット吹出口１１ｃ及びベント吹出口１１ｄから吹き出されるバイレベルモードとなる。また、吹出口切換えダンパ１３ｂ，１３ｃ，１３ｄによってフット吹出口１１ｃ及びベント吹出口１１ｄが閉鎖されてデフ吹出口１１ｅが開放されると、空気流通路１１を流通する空気がデフ吹出口１１ｅから吹き出されるデフモードとなる。また、吹出口切換えダンパ１３ｂ，１３ｃ，１３ｄによってベント吹出口１１ｄが閉鎖されてフット吹出口１１ｃ及びデフ吹出口１１ｅが開放されると、空気流通路１１を流通する空気がフット吹出口１１ｃ及びデフ吹出口１１ｅから吹き出されるデフフットモードとなる。尚、バイレベルモードにおいては、フット吹出口１１ｃから吹き出される空気の温度がベント吹出口１１ｄから吹き出される空気の温度よりも高温となる温度差が生じるような、空気流通路１１、フット吹出口１１ｃ、ベント吹出口１１ｄ、後述する吸熱器及び放熱器の互いの位置関係や構造となっている。
【００１７】
室内送風機１２の空気流通方向下流側の空気流通路１１には、空気流通路１１を流通する空気を冷却及び除湿するための吸熱器１４が設けられている。また、吸熱器１４の空気流通方向下流側の空気流通路１１には、空気流通路１１を流通する空気を加熱するための放熱器１５が設けられている。吸熱器１４及び放熱器１５は、それぞれ冷媒と空気流通路１１を流通する空気とを熱交換させるためのフィンとチューブ等からなる熱交換器である。
【００１８】
吸熱器１４と放熱器１５との間の空気流通路１１には、空気流通路１１を流通する空気の放熱器１５において加熱される割合を調整するためのエアミックスダンパ１６が設けられている。エアミックスダンパ１６は電動モータ１６ａによって駆動される。エアミックスダンパ１６は、空気流通路１１の放熱器１５の上流側に位置することによって、放熱器１５において熱交換する空気の割合が減少し、空気流通路１１の放熱器１５以外の部分側に移動させることによって、放熱器１５において熱交換する空気の割合が増加する。エアミックスダンパ１６は、空気流通路１１の放熱器１５の上流側を閉鎖して放熱器１５以外の部分を開放した状態で開度が０％となり、空気流通路１１の放熱器１５の上流側を開放し、放熱器１５以外の部分を閉鎖した状態で開度が１００％となる。
【００１９】
冷媒回路２０は、前記吸熱器１４、前記放熱器１５、冷媒を圧縮するための圧縮機２１、冷媒と車室外の空気とを熱交換するための室外熱交換器２２、放熱器１５から流出する、または室外熱交換器２２を流通した冷媒と吸熱器１４から流出する冷媒とを熱交換させるための内部熱交換器２３、冷媒の流路を切換えるための電動の三方弁２４、第１〜第４電磁弁２５ａ〜２５ｄ及び第１〜第２逆止弁２６ａ〜２６ｂ、流通する冷媒を減圧するための第１及び第２膨張弁２７ａ，２７ｂ、余剰となる冷媒を貯留するためのレシーバタンク２８、気体の冷媒と液体の冷媒を分離して液冷媒が圧縮機２１に吸入されることを防止するためのアキュムレータ２９を有し、これらは銅管やアルミニウム管によって接続されている。圧縮機２１及び室外熱交換器２２は、車室外に配置されている。また、圧縮機２１は電動モータ２１ａによって駆動される。室外熱交換器２２には、車両の停止時に車室外の空気と冷媒とを熱交換させるための室外送風機３０が設けられている。室外送風機３０は、電動モータ３０ａによって駆動される。第１膨張弁２７ａは、弁開度を調整可能な電子膨張弁である。
【００２０】
具体的には、圧縮機２１の冷媒吐出側に放熱器１５の冷媒流入側が接続されることによって、冷媒流通路２０ａが設けられている。また、放熱器１５の冷媒流出側には、室外熱交換器２２の冷媒流入側が接続されることによって、冷媒流通路２０ｂが設けられている。冷媒流通路２０ｂには、三方弁２４が設けられ、三方弁２４の一方の冷媒流出側と他方の冷媒流出側が互いに並列に室外熱交換器２２の冷媒流入側に接続され、それぞれ冷媒流通路２０ｃ，２０ｄが設けられている。冷媒流通路２０ｄには、冷媒流通方向の上流側から順に、レシーバタンク２８、第１膨張弁２７ａ、第１逆止弁２６ａが設けられている。室外熱交換器２２の冷媒流出側には、圧縮機２１の冷媒吸入側と、冷媒流通路２０ｄの三方弁２４とレシーバタンク２８との間と、が互いに並列に接続されることによって、それぞれ冷媒流通路２０ｅ，２０ｆが設けられている。冷媒流通路２０ｅには、冷媒流通方向の上流側から順に、第１電磁弁２５ａ、アキュムレータ２９が設けられている。また、冷媒流通路２０ｆには、冷媒流通方向の上流側から順に、第２電磁弁２５ｂ、第２逆止弁２６ｂが設けられている。また、冷媒流通路２０ｄのレシーバタンク２８と第１膨張弁２７ａとの間には、内部熱交換器２３の高圧冷媒流入側が接続され、冷媒流通路２０ｇが設けられている。冷媒流通路２０ｇには、第３電磁弁２５ｃが設けられている。内部熱交換器２３の高圧冷媒流出側には、吸熱器１４の冷媒流入側が接続されることによって、冷媒流通路２０ｈが設けられている。冷媒流通路２０ｈには、第２膨張弁２７ｂが設けられている。吸熱器１４の冷媒流出側には、内部熱交換器２３の低圧冷媒流入側が接続されることによって、冷媒流通路２０ｉが設けられている。内部熱交換器２３の低圧冷媒流出側には、冷媒流通路２０ｅの第１電磁弁２５ａとアキュムレータ２９との間が接続されることによって、冷媒流通路２０ｊが設けられている。冷媒流通路２０ａには、室外熱交換器２２の冷媒流入側が接続されることによって、冷媒流通路２０ｋが設けられている。冷媒流通路２０ｋには、第４電磁弁２５ｄが設けられている。
【００２１】
さらに、車両用空気調和装置は、車室内の温度及び湿度を設定された温度及び設定された湿度とする制御を行うためのコントローラ４０を備えている。
【００２２】
コントローラ４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ，ＲＡＭを有している。コントローラ４０は、入力側に接続された装置からの入力信号を受信すると、ＣＰＵが、入力信号に基づいてＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出すとともに、入力信号によって検出された状態をＲＡＭに記憶したり、出力側に接続された装置に出力信号を送信したりする。
【００２３】
コントローラ４０の出力側には、図２に示すように、室内送風機１２駆動用の電動モータ１２ａ、吸入口切換えダンパ１３駆動用の電動モータ１３ａ、吹出口切換えダンパ１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ駆動用の電動モータ１３ｅ、エアミックスダンパ１６駆動用の電動モータ１６ａ、圧縮機２１駆動用の電動モータ２１ａ、三方弁２４、第１〜第４電磁弁２５ａ〜２５ｄ、第１膨張弁２７ａ、室外送風機３０駆動用の電動モータ３０ａが接続されている。
【００２４】
コントローラ４０の入力側には、図２に示すように、車室外の温度Ｔａｍを検出するための外気温度センサ４１、車室内の温度Ｔｒを検出するための内気温度センサ４２、空気流通路１１に流入する空気の温度Ｔを検出するための吸気温度センサ４３、吸熱器１４において冷却された後の空気の温度Ｔｅを検出するための冷却空気温度センサ４４、放熱器１５において加熱された後の空気の温度Ｔｃを検出するための加熱空気温度センサ４５、車室内の湿度Ｔｈを検出するための内気湿度センサ４６、室外熱交換器２２において熱交換した後の冷媒の温度Ｔｈｅｘを検出するための冷媒温度センサ４７、日射量Ｔｓを検出するための例えばフォトセンサ式の日射センサ４８、車両の速度Ｖを検出するための速度センサ４９、目標設定温度Ｔｓｅｔや運転の切換えに関するモードを設定するための操作部５０、室外熱交換器２２における冷媒の圧力Ｐを検出するための圧力センサ５１が接続されている。
【００２５】
以上のように構成された車両用空気調和装置では、冷房運転、除湿冷房運転、暖房運転、除湿暖房運転、除霜運転が行われる。以下、それぞれの運転について説明する。
【００２６】
冷房運転及び除湿冷房運転において、冷媒回路２０では、三方弁２４の流路を冷媒流通路２０ｃ側に設定し、第２及び第３電磁弁２５ｂ，２５ｃを開放するとともに、第１及び第４電磁弁２５ａ，２５ｄを閉鎖し、圧縮機２１を運転する。
これにより、圧縮機２１から吐出された冷媒は、図３に示すように、冷媒流通路２０ａ、放熱器１５、冷媒流通路２０ｂ，２０ｃ、室外熱交換器２２、冷媒流通路２０ｆ，２０ｄ，２０ｇ、内部熱交換器２３の高圧側、冷媒流通路２０ｈ、吸熱器１４、冷媒流通路２０ｉ、内部熱交換器２３の低圧側、冷媒流通路２０ｊ，２０ｅの順に流通して圧縮機２１に吸入される。冷媒回路２０を流通する冷媒は、室外熱交換器２２において放熱し、吸熱器１４において吸熱する。また、除湿冷房運転としてエアミックスダンパ１６が開放されている場合には放熱器１５においても放熱する。
【００２７】
このとき、冷房運転中の空調ユニット１０において、室内送風機１２を運転することによって流通する空気流通路１１の空気は、吸熱器１４において冷媒と熱交換して冷却され、車室内の温度を設定温度とするために吹出口１１ｃ，１１ｄ，１１ｅから吹き出すべき空気の温度である目標吹出温度ＴＡＯの空気となって車室内に吹き出される。
【００２８】
また、除湿冷房運転中の空調ユニット１０において、室内送風機１２を運転することによって空気流通路１１を流通する空気は、吸熱器１４において吸熱する冷媒と熱交換して冷却されることによって除湿される。吸熱器１４において除湿された空気は、放熱器１５おいて放熱する冷媒と熱交換して加熱され、目標吹出温度ＴＡＯの空気となって車室内に吹き出される。
【００２９】
暖房運転において、冷媒回路２０では、三方弁２４の流路を冷媒流通路２０ｄ側に設定し、第１電磁弁２５ａを開放するとともに、第２〜第４電磁弁２５ｂ〜２５ｄを閉鎖し、圧縮機２１を運転する。
これにより、圧縮機２１から吐出された冷媒は、図４に示すように、冷媒流通路２０ａ、放熱器１５、冷媒流通路２０ｂ、２０ｄ、室外熱交換器２２、冷媒流通路２２ｅの順に流通して圧縮機２１に吸入される。冷媒回路２０を流通する冷媒は、放熱器１５において放熱し、室外熱交換器２２において吸熱する。
【００３０】
このとき、空調ユニット１０において、室内送風機１２を運転することによって流通する空気流通路１１の空気は、吸熱器１４において冷媒と熱交換することなく、放熱器１５において冷媒と熱交換して加熱され、目標吹出温度ＴＡＯの空気となって車室内に吹き出される。
【００３１】
除湿暖房運転において、冷媒回路２０では、三方弁２４の流路を冷媒流通路２０ｄ側に設定し、第１及び第３電磁弁２５ａ，２５ｃを開放するとともに、第２及び第４電磁弁２５ｂ，２５ｄを閉鎖し、圧縮機２１を運転する。
これにより、圧縮機２１から吐出された冷媒は、図５に示すように、冷媒流通路２０ａ、放熱器１５、冷媒流通路２０ｂ，２０ｄを順に流通する。冷媒流通路２０ｄを流通する冷媒の一部は、室外熱交換器２２、冷媒流通路２０ｅの順に流通して圧縮機２１に吸入される。また、冷媒流通路２０ｄを流通するその他の冷媒は、冷媒流通路２０ｇ、内部熱交換器２３の高圧側、冷媒流通路２０ｈ、吸熱器１４、冷媒流通路２０ｉ、内部熱交換器２３の低圧側、冷媒流通路２０ｊ，２０ｅの順に流通して圧縮機２１に吸入される。冷媒回路２０を流通する冷媒は、放熱器１５において放熱し、吸熱器１４及び室外熱交換器２２において吸熱する。
【００３２】
このとき、空調ユニット１０において、室内送風機１２を運転することによって流通する空気流通路１１の空気は、吸熱器１４において冷媒と熱交換して冷却されることにより除湿される。吸熱器１４において除湿された空気は、一部の空気が放熱器１５において冷媒と熱交換することによって加熱され、目標吹出温度ＴＡＯの空気となって車室内に吹き出される。
【００３３】
除霜運転において、冷媒回路２０では、三方弁２４の流路を冷媒流通路２０ｄ側に設定し、第１及び第４電磁弁２５ａ，２５ｄを開放するとともに、第２及び第３電磁弁２５ｂ，２５ｃを閉鎖し、圧縮機２１を運転する。
これにより、圧縮機２１から吐出された冷媒の一部は、図６に示すように、冷媒流通路２０ａ、放熱器１５、冷媒流通路２０ｂ，２０ｄを順に流通して室外熱交換器２２に流入する。また、圧縮機２１から吐出されたその他の冷媒は、冷媒流通路２０ａ，２０ｋを流通して室外熱交換器２２に流入する。室外熱交換器２２から流出した冷媒は、冷媒流通路２０ｅを流通して圧縮機２１に吸入される。冷媒回路２０を流通する冷媒は、放熱器１５において放熱するとともに、室外熱交換器２２において放熱と同時に吸熱する。
【００３４】
このとき、空調ユニット１０において、室内送風機１２を運転することによって流通する空気流通路１１の空気は、吸熱器１４において冷媒と熱交換することなく、放熱器１５において放熱する冷媒と熱交換することによって加熱され、車室内に吹き出される。
【００３５】
コントローラ４０は、操作部５０のオートエアコンスイッチがオンの状態に設定されている場合に、冷房運転、除湿冷房運転、暖房運転、除湿暖房運転、除霜運転を車室内外の温度等の環境条件に基づいて切換える運転切換え制御処理を行う。
【００３６】
また、コントローラ４０は、運転切換え制御処理によって切り換えられる各運転において、目標吹出温度ＴＡＯに応じてフットモード、ベントモード、バイレベルモードの切り替えを行う。具体的には、目標吹出温度ＴＡＯが例えば４０℃以上など、高温となる場合にフットモードに設定する。また、コントローラ４０は、目標吹出温度ＴＡＯが例えば２５℃未満など、低温となる場合にベントモードに設定する。さらに、コントローラ４０は、目標吹出温度ＴＡＯが、フットモードが設定される目標吹出温度ＴＡＯとベントモードが設定される目標吹出温度ＴＡＯとの間の温度の場合にバイレベルモードに設定する。
【００３７】
また、コントローラ４０は、吹出口切換えダンパ１３ｂ，１３ｃ，１３ｄによって吹出口１１ｃ，１１ｄ，１１ｅのモードを切換えるとともに、吹出口１１ｃ，１１ｄ，１１ｅから吹出される空気の温度を目標吹出温度ＴＡＯとするために、エアミックスダンパ１６の開度を制御する。
【００３８】
また、コントローラ４０は、暖房運転中および除湿暖房運転中において、室外熱交換器２２から流出する冷媒を最適な過熱度とするための過熱度制御処理を行う。このときのコントローラ４０の動作を図７のフローチャートを用いて説明する。
【００３９】
（ステップＳ１）
ステップＳ１においてＣＰＵは、暖房運転中の場合に所定値Ａ（例えば、２℃〜５℃）を目標過熱度ＳＨｔとして設定し、除湿暖房運転中の場合に車室外の温度Ｔａｍ及び吸熱器１４の目標温度Ｔｅｔに基づいて算出された値を目標過熱度ＳＨｔとして設定する。
【００４０】
（ステップＳ２）
ステップＳ２においてＣＰＵは、ステップＳ１において設定された目標過熱度ＳＨｔに対して、吸熱器１４の温度Ｔｅ及び吸熱器１４の目標温度Ｔｅｔに基づいて補正量Ｈを算出する。
具体的には、冷却空気温度センサ４４の検出温度Ｔｅが目標温度Ｔｅｔから所定温度αを減じた温度（Ｔｅｔ−α）以下か否かを判定し、温度ＴｅがＴｅｔ−α以下の場合に目標過熱度ＳＨｔが小さくなる補正量Ｈ（Ｈ＜０）とし、温度ＴｅがＴｅｔ−αより大きい場合に目標過熱度ＳＨｔが大きくなる補正量Ｈ（Ｈ＞０）とする。
【００４１】
（ステップＳ３）
ステップＳ３においてＣＰＵは、目標過熱度ＳＨｔに補正量Ｈを加えることで補正目標過熱度ＳＨｔｃを算出する。
【００４２】
（ステップＳ４）
ステップＳ４においてＣＰＵは、室外熱交換器２２における冷媒の圧力Ｐおよび室外熱交換器２２から流出する冷媒の温度Ｔｈｅｘに基づいて冷媒の過熱度ＳＨを算出する。
【００４３】
（ステップＳ５）
ステップＳ５においてＣＰＵは、補正目標過熱度ＳＨｔｃおよび過熱度ＳＨに基づいて第１膨張弁２７ａの弁開度を制御する。
【００４４】
このように、本実施形態の車両用空気調和装置によれば、暖房運転中の場合に所定値Ａが設定され、除湿暖房中の場合に車室外の温度Ｔａｍ及び吸熱器１４の目標温度Ｔｅｔに基づいて算出された値が設定される目標過熱度ＳＨｔと、室外熱交換器２２における冷媒の圧力Ｐおよび室外熱交換器２２から流出する冷媒の温度Ｔｈｅｘに基づいて算出された冷媒の過熱度ＳＨと、から第１膨張弁２７ａの弁開度を制御している。これにより、室外熱交換器２２から流出する冷媒の過熱度ＳＨを制御することで、室外熱交換器２２において最適な吸熱量を得ることができるので、車室内の温度Ｔｒおよび湿度Ｔｈを良好な状態に維持することが可能となる。
【００４５】
図７は本発明の第２実施形態を示すものである。尚、前記実施形態と同様の構成部分には同一の符号を付して示す。
【００４６】
本実施形態の車両用空気調和装置は、第１実施形態と同様の構成において、コントローラ４０が図８に示すフローチャートに示すように過熱度制御処理を行っている。
【００４７】
（ステップＳ１１）
ステップＳ１１においてＣＰＵは、暖房運転中の場合に所定値Ａ（２℃〜５℃）を目標過熱度ＳＨｔとして設定し、除湿暖房運転中の場合に車室外の温度Ｔａｍおよび吸熱器１４の目標温度Ｔｅｔに基づいて算出された値を目標過熱度ＳＨｔとして設定する。
【００４８】
（ステップＳ１２）
ステップＳ１２においてＣＰＵは、ステップＳ１１において設定された目標過熱度ＳＨｔに基づいて第１膨張弁２７ａの弁開度に関するフィードフォワード目標値ＥＸＶｔｇｔＦＦを算出する。
フィードフォワード目標値ＥＸＶｔｇｔＦＦは、車室外の温度Ｔａｍ、室内送風機１２を駆動するための電動モータ１２ａの電圧ＢＬＶ、圧縮機２１を駆動する電動モータ２１ａの回転数Ｎｃに基づいて算出される（ＥＸＶｔｇｔＦＦ＝Ｋａ×Ｔａｍ＋Ｋｂ×ＢＬＶ＋Ｋｃ×Ｎｃ＋ｄ、Ｋａ，Ｋｂ，Ｋｃ，ｄ：それぞれ予め設定された定数）。
【００４９】
（ステップＳ１３）
ステップＳ１３においてＣＰＵは、ステップＳ１１において設定された目標過熱度ＳＨｔに基づいて目標過熱度ＳＨｔに対する応答性の目標値ＳＨｔｇｔｆを算出する。
応答性の目標値ＳＨｔｇｔｆは、目標過熱度ＳＨｔに対して一次遅れの応答となるような処理を施したものである。
【００５０】
（ステップＳ１４）
ステップＳ１４においてＣＰＵは、室外熱交換器２２における冷媒の圧力Ｐおよび室外熱交換器２２から流出する冷媒の温度Ｔｈｅｘに基づいて冷媒の過熱度ＳＨを算出する。
【００５１】
（ステップＳ１５）
ステップＳ１５においてＣＰＵは、ステップＳ１３において算出された応答性の目標値ＳＨｔｇｔｆおよびステップＳ１４において算出された冷媒の過熱度ＳＨに基づいて第１膨張弁２７ａの弁開度に関するフィードバック目標値ＥＸＶｔｇｔＦＢを算出する。
フィードバック目標値ＥＸＶｔｇｔＦＢは、応答性の目標値ＳＨｔｇｔｆおよびステップＳ１４において算出された冷媒の過熱度ＳＨに基づいて算出される比例積分制御（ＰＩ制御）の出力値である（ＥＸＶｔｇｔＦＢ＝ＥＸＶｔｇｔｆｂｐ＋ＥＸＶｔｇｔｆｂｉ、ＥＸＶｔｇｔｆｂｐ＝Ｋｐ×（ＳＨｔｇｔｆ−ＳＨ）、ＥＸＶｔｇｔｆｂｉ＝ＥＸＶｔｇｔｆｂｉ＿ｎ−１＋Ｋｐ／Ｔｉ×（ＳＨｔｇｔｆ−ＳＨ）、Ｋｐ：比例ゲインとしての定数、Ｔｉ：積分時間、ＥＸＶｔｇｔｆｂｉ＿ｎ−１：ＥＸＶｔｇｔｆｂｉの前回値）。
【００５２】
（ステップＳ１６）
ステップＳ１６においてＣＰＵは、ステップＳ１２において算出されたフィードフォワード目標値ＥＸＶｔｇｔＦＦおよびステップＳ１５において算出されたフィードバック目標値ＥＸＶｔｇｔＦＢに基づいて第１膨張弁２７ａの弁開度を制御する。
【００５３】
このように、本実施形態の車両用空気調和装置によれば、前記実施形態と同様に、室外熱交換器２２から流出する冷媒の過熱度ＳＨを制御することで、室外熱交換器２２において最適な吸熱量を得ることができるので、車室内の温度Ｔｒおよび湿度Ｔｈを良好な状態に維持することが可能となる。
【００５４】
また、目標過熱度ＳＨｔに基づいて第１膨張弁２７ａの弁開度に関するフィードフォワード目標値ＥＸＶｔｇｔＦＦを算出し、目標過熱度ＳＨｔに対する応答性の目標値ＳＨｔｇｔｆを算出し、応答性の目標値ＳＨｔｇｔｆおよび冷媒の過熱度ＳＨに基づいて第１膨張弁２７ａの弁開度に関するフィードバック目標値ＥＸＶｔｇｔＦＢを算出し、フィードフォワード目標値ＥＸＶｔｇｔＦＦとフィードバック目標値ＥＸＶｔｇｔＦＢに基づいて第１膨張弁２７ａの弁開度を制御している。これにより、車室内の温度Ｔｒおよび湿度Ｔｈの制御性能をさらに向上させることが可能となる。
【００５５】
尚、前記実施形態では、空気流通路１１を流通する空気が放熱器１５において冷媒と熱交換する熱量を暖房、除湿暖房及び除湿冷房の熱源としたものを示したが、熱量が不足する場合には補助の熱源を設けるようにしてもよい。例えば、放熱器１５とは別に、熱源として空気流通路１内に空気流通路１１を流通する空気を直接加熱可能な電気ヒータを備えるようにしてもよい。また、空気流通路１１の内外に亘って温水回路を構成し、温水回路内を流通する温水を空気流通路１１外において加熱して、空気流通路１１において放熱させるようにしてもよい。
【００５６】
また、冷媒回路２０において、冷媒流通路２０ｃ，２０ｄを切換えるために三方弁２４を用いたものを示したが、三方弁２４の代わりに２台の電磁弁の開閉によって冷媒流通路２０ｃ，２０ｄを切換えるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１０…空調ユニット、１４…吸熱器、１５…放熱器、２０…冷媒回路、２０ａ〜２０ｊ…冷媒流通路、２１…圧縮機、２２…室外熱交換器、２４…三方弁、２５ａ〜２５ｄ…第１〜第４電磁弁、２６ａ〜２６ｃ…第１〜第３逆止弁、２７ａ…第１膨張弁、２７ｂ…第２膨張弁、４０…コントローラ、４１…外気温度センサ、４２…内気温度センサ、４３…吸気温度センサ、４４…冷却空気温度センサ、４５…加熱空気温度センサ、４６…内気湿度センサ、４７…冷媒温度センサ、４８…日射センサ、４９…速度センサ、５０…操作部、５１…圧力センサ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、電気自動車に適用可能な車両用空気調和装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の車両用空気調和装置では、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、車室内側に設けられ、冷媒を放熱させる放熱器と、車室内側に設けられ、冷媒を吸熱させる吸熱器と、車室外側に設けられ、冷媒を放熱または吸熱させる室外熱交換器と、を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
前記車両用空気調和装置において、圧縮機が吐出した冷媒を放熱器において放熱させ、放熱器において放熱させた冷媒を室外熱交換器において吸熱させる暖房運転と、圧縮機が吐出した冷媒を放熱器において放熱させ、放熱器において放熱させた冷媒の一部を吸熱器において吸熱させるとともに、その他の冷媒を室外熱交換器において吸熱させる除湿暖房運転と、を行うようにしたものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２５４４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記車両用空気調和装置の暖房運転の場合には、放熱器における放熱量を制御する必要がある。また、除湿暖房運転の場合には、放熱器における放熱量および吸熱器における吸熱量を制御する必要がある。暖房運転中の放熱器における放熱量の制御、除湿暖房運転中の放熱器における放熱量および吸熱器における吸熱量の制御を行うためには、室外熱交換器における適切な吸熱量を確保する必要がある。
しかし、前記車両用空気調和装置では、室外側熱交換器に流入する冷媒を減圧する手段として冷媒流路の開度調整ができないキャピラリチューブが用いられている。このため、車両用空気調和装置では、室外熱交換器において最適な吸熱量とすることが困難であるため、暖房運転中の放熱器における放熱量の制御、除湿暖房運転中の放熱器における放熱量および吸熱器における吸熱量の制御が困難である。
【０００６】
本発明の目的とするところは、室外熱交換器において吸熱量を最適に調整することで、暖房運転中の放熱器における最適な放熱量、除湿暖房運転中の放熱器における最適な放熱量および吸熱器における最適な吸熱量を得ることのできる車両用空気調和装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記目的を達成するために、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、車室内側に設けられ、冷媒を放熱させる放熱器と、車室内側に設けられ、冷媒を吸熱させる吸熱器と、車室外側に設けられ、冷媒を放熱または吸熱させる室外熱交換器と、を備え、圧縮機が吐出した冷媒を放熱器において放熱させ、放熱器において放熱させた冷媒を室外熱交換器において吸熱させる暖房運転と、圧縮機が吐出した冷媒を放熱器において放熱させ、放熱器において放熱させた冷媒の一部を吸熱器において吸熱させるとともに、その他の冷媒を室外熱交換器において吸熱させる除湿暖房運転と、を行う車両用空気調和装置であって、室外熱交換器の冷媒流入側の冷媒流通路に設けられ、弁開度が可変の膨張弁と、吸熱器における冷媒の蒸発温度を検出する吸熱器温度センサと、暖房運転時においては所定値を目標過熱度として設定し、除湿暖房運転時において目標過熱度を吸熱器温度センサの検出温度および吸熱器の目標温度に基づいて算出された値を目標過熱度として設定する目標過熱度設定手段と、室外熱交換器から流出する冷媒の過熱度を算出する過熱度算出手段と、目標過熱度設定手段によって設定された目標過熱度および過熱度算出手段によって算出された過熱度に基づいて膨張弁の弁開度を制御する弁開度制御手段と、を備えている。
【０００８】
これにより、室外熱交換器から流出する冷媒の過熱度が最適に維持されることで、室外熱交換器において最適な吸熱量を得ることが可能となる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、室外熱交換器において最適な吸熱量を得ることができるので、車室内の温度および湿度の環境を良好な状態に維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態を示す車両用空気調和装置の概略構成図である。
【図２】制御系を示すブロック図である。
【図３】冷房運転及び除湿冷房運転を示す車両用空気調和装置の概略構成図である。
【図４】暖房運転を示す車両用空気調和装置の概略構成図である。
【図５】除湿暖房運転を示す車両用空気調和装置の概略構成図である。
【図６】除霜運転を示す車両用空気調和装置の概略構成図である。
【図７】過熱度制御処理を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２実施形態の過熱度制御処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１乃至図７、本発明の第１実施形態を示すものである。
【００１２】
本発明の車両用空気調和装置は、図１に示すように、車室内に設けられた空調ユニット１０と、車室内および車室外に亘って構成された冷媒回路２０と、を備えている。
【００１３】
空調ユニット１０は、車室内に供給する空気を流通させるための空気流通路１１を有している。空気流通路１１の一端側には、車室外の空気を空気流通路１１に流入させるための外気吸入口１１ａと、車室内の空気を空気流通路１１に流入させるための内気吸入口１１ｂと、が設けられている。また、空気流通路１１の他端側には、空気流通路１１を流通する空気を車室内の搭乗者の足元に向かって吹き出させるフット吹出口１１ｃと、空気流通路１１を流通する空気を車室内の搭乗者の上半身に向かって吹き出させるベント吹出口１１ｄと、空気流通路１１を流通する空気を車両のフロントガラスの車室内側の面に向かって吹き出させるデフ吹出口１１ｅと、が設けられている。
【００１４】
空気流通路１１の一端側には、空気を空気流通路１１の一端側から他端側に向かって流通させるためのシロッコファン等の室内送風機１２が設けられている。この室内送風機１２は電動モータ１２ａによって駆動される。
【００１５】
空気流通路１１の一端側には、外気吸入口１１ａ及び内気吸入口１１ｂの一方を開放して他方を閉鎖することが可能な吸入口切換えダンパ１３が設けられている。この吸入口切換えダンパ１３は電動モータ１３ａによって駆動される。吸入口切換えダンパ１３によって内気吸入口１１ｂが閉鎖されて外気吸入口１１ａが開放されると、外気吸入口１１ａから空気が空気流通路１１に流入する外気供給モードとなる。また、吸入口切換えダンパ１３によって外気吸入口１１ａが閉鎖されて内気吸入口１１ｂが開放されると、内気吸入口１１ｂから空気が空気流通路１１に流入する内気循環モードとなる。さらに、吸入口切換えダンパ１３が外気吸入口１１ａと内気吸入口１１ｂとの間に位置し、外気吸入口１１ａと内気吸入口１１ｂがそれぞれ開放されると、吸入口切換えダンパ１３による外気吸入口１１ａ及び内気吸入口１１ｂのそれぞれの開口率に応じた割合で、外気吸入口１１ａと内気吸入口１１ｂとから空気が空気流通路１１に流入する内外気吸入モードとなる。
【００１６】
空気流通路１１の他端側のフット吹出口１１ｃ、ベント吹出口１１ｄ及びデフ吹出口１１ｅのそれぞれには、各吹出口１１ｃ，１１ｄ，１１ｅを開閉するための吹出口切換えダンパ１３ｂ，１３ｃ，１３ｄが設けられている。この吹出口切換えダンパ１３ｂ，１３ｃ，１３ｄは、図示しないリンク機構によって連動するように構成され、電動モータ１３ｅによってそれぞれ開閉される。ここで、吹出口切換えダンパ１３ｂ，１３ｃ，１３ｄによってフット吹出口１１ｃが開放されてベント吹出口１１ｄが閉鎖され、デフ吹出口１１ｅが僅かに開放されると、空気流通路１１を流通する空気の大部分がフット吹出口１１ｃから吹き出されると共に残りの空気がデフ吹出口１１ｅから吹き出されるフットモードとなる。また、吹出口切換えダンパ１３ｂ，１３ｃ，１３ｄによってフット吹出口１１ｃ及びデフ吹出口１１ｅが閉鎖されてベント吹出口１１ｄが開放されると、空気流通路１１を流通する空気の全てがベント吹出口１１ｄから吹き出されるベントモードとなる。さらに、吹出口切換えダンパ１３ｂ，１３ｃ，１３ｄによってフット吹出口１１ｃ及びベント吹出口１１ｄが開放されてデフ吹出口１１ｅが閉鎖されると、空気流通路１１を流通する空気がフット吹出口１１ｃ及びベント吹出口１１ｄから吹き出されるバイレベルモードとなる。また、吹出口切換えダンパ１３ｂ，１３ｃ，１３ｄによってフット吹出口１１ｃ及びベント吹出口１１ｄが閉鎖されてデフ吹出口１１ｅが開放されると、空気流通路１１を流通する空気がデフ吹出口１１ｅから吹き出されるデフモードとなる。また、吹出口切換えダンパ１３ｂ，１３ｃ，１３ｄによってベント吹出口１１ｄが閉鎖されてフット吹出口１１ｃ及びデフ吹出口１１ｅが開放されると、空気流通路１１を流通する空気がフット吹出口１１ｃ及びデフ吹出口１１ｅから吹き出されるデフフットモードとなる。尚、バイレベルモードにおいては、フット吹出口１１ｃから吹き出される空気の温度がベント吹出口１１ｄから吹き出される空気の温度よりも高温となる温度差が生じるような、空気流通路１１、フット吹出口１１ｃ、ベント吹出口１１ｄ、後述する吸熱器及び放熱器の互いの位置関係や構造となっている。
【００１７】
室内送風機１２の空気流通方向下流側の空気流通路１１には、空気流通路１１を流通する空気を冷却及び除湿するための吸熱器１４が設けられている。また、吸熱器１４の空気流通方向下流側の空気流通路１１には、空気流通路１１を流通する空気を加熱するための放熱器１５が設けられている。吸熱器１４及び放熱器１５は、それぞれ冷媒と空気流通路１１を流通する空気とを熱交換させるためのフィンとチューブ等からなる熱交換器である。
【００１８】
吸熱器１４と放熱器１５との間の空気流通路１１には、空気流通路１１を流通する空気の放熱器１５において加熱される割合を調整するためのエアミックスダンパ１６が設けられている。エアミックスダンパ１６は電動モータ１６ａによって駆動される。エアミックスダンパ１６は、空気流通路１１の放熱器１５の上流側に位置することによって、放熱器１５において熱交換する空気の割合が減少し、空気流通路１１の放熱器１５以外の部分側に移動させることによって、放熱器１５において熱交換する空気の割合が増加する。エアミックスダンパ１６は、空気流通路１１の放熱器１５の上流側を閉鎖して放熱器１５以外の部分を開放した状態で開度が０％となり、空気流通路１１の放熱器１５の上流側を開放し、放熱器１５以外の部分を閉鎖した状態で開度が１００％となる。
【００１９】
冷媒回路２０は、前記吸熱器１４、前記放熱器１５、冷媒を圧縮するための圧縮機２１、冷媒と車室外の空気とを熱交換するための室外熱交換器２２、放熱器１５から流出する、または室外熱交換器２２を流通した冷媒と吸熱器１４から流出する冷媒とを熱交換させるための内部熱交換器２３、冷媒の流路を切換えるための電動の三方弁２４、第１〜第４電磁弁２５ａ〜２５ｄ及び第１〜第２逆止弁２６ａ〜２６ｂ、流通する冷媒を減圧するための第１及び第２膨張弁２７ａ，２７ｂ、余剰となる冷媒を貯留するためのレシーバタンク２８、気体の冷媒と液体の冷媒を分離して液冷媒が圧縮機２１に吸入されることを防止するためのアキュムレータ２９を有し、これらは銅管やアルミニウム管によって接続されている。圧縮機２１及び室外熱交換器２２は、車室外に配置されている。また、圧縮機２１は電動モータ２１ａによって駆動される。室外熱交換器２２には、車両の停止時に車室外の空気と冷媒とを熱交換させるための室外送風機３０が設けられている。室外送風機３０は、電動モータ３０ａによって駆動される。第１膨張弁２７ａは、弁開度を調整可能な電子膨張弁である。
【００２０】
具体的には、圧縮機２１の冷媒吐出側に放熱器１５の冷媒流入側が接続されることによって、冷媒流通路２０ａが設けられている。また、放熱器１５の冷媒流出側には、室外熱交換器２２の冷媒流入側が接続されることによって、冷媒流通路２０ｂが設けられている。冷媒流通路２０ｂには、三方弁２４が設けられ、三方弁２４の一方の冷媒流出側と他方の冷媒流出側が互いに並列に室外熱交換器２２の冷媒流入側に接続され、それぞれ冷媒流通路２０ｃ，２０ｄが設けられている。冷媒流通路２０ｄには、冷媒流通方向の上流側から順に、レシーバタンク２８、第１膨張弁２７ａ、第１逆止弁２６ａが設けられている。室外熱交換器２２の冷媒流出側には、圧縮機２１の冷媒吸入側と、冷媒流通路２０ｄの三方弁２４とレシーバタンク２８との間と、が互いに並列に接続されることによって、それぞれ冷媒流通路２０ｅ，２０ｆが設けられている。冷媒流通路２０ｅには、冷媒流通方向の上流側から順に、第１電磁弁２５ａ、アキュムレータ２９が設けられている。また、冷媒流通路２０ｆには、冷媒流通方向の上流側から順に、第２電磁弁２５ｂ、第２逆止弁２６ｂが設けられている。また、冷媒流通路２０ｄのレシーバタンク２８と第１膨張弁２７ａとの間には、内部熱交換器２３の高圧冷媒流入側が接続され、冷媒流通路２０ｇが設けられている。冷媒流通路２０ｇには、第３電磁弁２５ｃが設けられている。内部熱交換器２３の高圧冷媒流出側には、吸熱器１４の冷媒流入側が接続されることによって、冷媒流通路２０ｈが設けられている。冷媒流通路２０ｈには、第２膨張弁２７ｂが設けられている。吸熱器１４の冷媒流出側には、内部熱交換器２３の低圧冷媒流入側が接続されることによって、冷媒流通路２０ｉが設けられている。内部熱交換器２３の低圧冷媒流出側には、冷媒流通路２０ｅの第１電磁弁２５ａとアキュムレータ２９との間が接続されることによって、冷媒流通路２０ｊが設けられている。冷媒流通路２０ａには、室外熱交換器２２の冷媒流入側が接続されることによって、冷媒流通路２０ｋが設けられている。冷媒流通路２０ｋには、第４電磁弁２５ｄが設けられている。
【００２１】
さらに、車両用空気調和装置は、車室内の温度及び湿度を設定された温度及び設定された湿度とする制御を行うためのコントローラ４０を備えている。
【００２２】
コントローラ４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ，ＲＡＭを有している。コントローラ４０は、入力側に接続された装置からの入力信号を受信すると、ＣＰＵが、入力信号に基づいてＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出すとともに、入力信号によって検出された状態をＲＡＭに記憶したり、出力側に接続された装置に出力信号を送信したりする。
【００２３】
コントローラ４０の出力側には、図２に示すように、室内送風機１２駆動用の電動モータ１２ａ、吸入口切換えダンパ１３駆動用の電動モータ１３ａ、吹出口切換えダンパ１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ駆動用の電動モータ１３ｅ、エアミックスダンパ１６駆動用の電動モータ１６ａ、圧縮機２１駆動用の電動モータ２１ａ、三方弁２４、第１〜第４電磁弁２５ａ〜２５ｄ、第１膨張弁２７ａ、室外送風機３０駆動用の電動モータ３０ａが接続されている。
【００２４】
コントローラ４０の入力側には、図２に示すように、車室外の温度Ｔａｍを検出するための外気温度センサ４１、車室内の温度Ｔｒを検出するための内気温度センサ４２、空気流通路１１に流入する空気の温度Ｔを検出するための吸気温度センサ４３、吸熱器１４において冷却された後の空気の温度Ｔｅを検出するための冷却空気温度センサ４４、放熱器１５において加熱された後の空気の温度Ｔｃを検出するための加熱空気温度センサ４５、車室内の湿度Ｔｈを検出するための内気湿度センサ４６、室外熱交換器２２において熱交換した後の冷媒の温度Ｔｈｅｘを検出するための冷媒温度センサ４７、日射量Ｔｓを検出するための例えばフォトセンサ式の日射センサ４８、車両の速度Ｖを検出するための速度センサ４９、目標設定温度Ｔｓｅｔや運転の切換えに関するモードを設定するための操作部５０、室外熱交換器２２における冷媒の圧力Ｐを検出するための圧力センサ５１が接続されている。
【００２５】
以上のように構成された車両用空気調和装置では、冷房運転、除湿冷房運転、暖房運転、除湿暖房運転、除霜運転が行われる。以下、それぞれの運転について説明する。
【００２６】
冷房運転及び除湿冷房運転において、冷媒回路２０では、三方弁２４の流路を冷媒流通路２０ｃ側に設定し、第２及び第３電磁弁２５ｂ，２５ｃを開放するとともに、第１及び第４電磁弁２５ａ，２５ｄを閉鎖し、圧縮機２１を運転する。
これにより、圧縮機２１から吐出された冷媒は、図３に示すように、冷媒流通路２０ａ、放熱器１５、冷媒流通路２０ｂ，２０ｃ、室外熱交換器２２、冷媒流通路２０ｆ，２０ｄ，２０ｇ、内部熱交換器２３の高圧側、冷媒流通路２０ｈ、吸熱器１４、冷媒流通路２０ｉ、内部熱交換器２３の低圧側、冷媒流通路２０ｊ，２０ｅの順に流通して圧縮機２１に吸入される。冷媒回路２０を流通する冷媒は、室外熱交換器２２において放熱し、吸熱器１４において吸熱する。また、除湿冷房運転としてエアミックスダンパ１６が開放されている場合には放熱器１５においても放熱する。
【００２７】
このとき、冷房運転中の空調ユニット１０において、室内送風機１２を運転することによって流通する空気流通路１１の空気は、吸熱器１４において冷媒と熱交換して冷却され、車室内の温度を設定温度とするために吹出口１１ｃ，１１ｄ，１１ｅから吹き出すべき空気の温度である目標吹出温度ＴＡＯの空気となって車室内に吹き出される。
【００２８】
また、除湿冷房運転中の空調ユニット１０において、室内送風機１２を運転することによって空気流通路１１を流通する空気は、吸熱器１４において吸熱する冷媒と熱交換して冷却されることによって除湿される。吸熱器１４において除湿された空気は、放熱器１５おいて放熱する冷媒と熱交換して加熱され、目標吹出温度ＴＡＯの空気となって車室内に吹き出される。
【００２９】
暖房運転において、冷媒回路２０では、三方弁２４の流路を冷媒流通路２０ｄ側に設定し、第１電磁弁２５ａを開放するとともに、第２〜第４電磁弁２５ｂ〜２５ｄを閉鎖し、圧縮機２１を運転する。
これにより、圧縮機２１から吐出された冷媒は、図４に示すように、冷媒流通路２０ａ、放熱器１５、冷媒流通路２０ｂ、２０ｄ、室外熱交換器２２、冷媒流通路２２ｅの順に流通して圧縮機２１に吸入される。冷媒回路２０を流通する冷媒は、放熱器１５において放熱し、室外熱交換器２２において吸熱する。
【００３０】
このとき、空調ユニット１０において、室内送風機１２を運転することによって流通する空気流通路１１の空気は、吸熱器１４において冷媒と熱交換することなく、放熱器１５において冷媒と熱交換して加熱され、目標吹出温度ＴＡＯの空気となって車室内に吹き出される。
【００３１】
除湿暖房運転において、冷媒回路２０では、三方弁２４の流路を冷媒流通路２０ｄ側に設定し、第１及び第３電磁弁２５ａ，２５ｃを開放するとともに、第２及び第４電磁弁２５ｂ，２５ｄを閉鎖し、圧縮機２１を運転する。
これにより、圧縮機２１から吐出された冷媒は、図５に示すように、冷媒流通路２０ａ、放熱器１５、冷媒流通路２０ｂ，２０ｄを順に流通する。冷媒流通路２０ｄを流通する冷媒の一部は、室外熱交換器２２、冷媒流通路２０ｅの順に流通して圧縮機２１に吸入される。また、冷媒流通路２０ｄを流通するその他の冷媒は、冷媒流通路２０ｇ、内部熱交換器２３の高圧側、冷媒流通路２０ｈ、吸熱器１４、冷媒流通路２０ｉ、内部熱交換器２３の低圧側、冷媒流通路２０ｊ，２０ｅの順に流通して圧縮機２１に吸入される。冷媒回路２０を流通する冷媒は、放熱器１５において放熱し、吸熱器１４及び室外熱交換器２２において吸熱する。
【００３２】
このとき、空調ユニット１０において、室内送風機１２を運転することによって流通する空気流通路１１の空気は、吸熱器１４において冷媒と熱交換して冷却されることにより除湿される。吸熱器１４において除湿された空気は、一部の空気が放熱器１５において冷媒と熱交換することによって加熱され、目標吹出温度ＴＡＯの空気となって車室内に吹き出される。
【００３３】
除霜運転において、冷媒回路２０では、三方弁２４の流路を冷媒流通路２０ｄ側に設定し、第１及び第４電磁弁２５ａ，２５ｄを開放するとともに、第２及び第３電磁弁２５ｂ，２５ｃを閉鎖し、圧縮機２１を運転する。
これにより、圧縮機２１から吐出された冷媒の一部は、図６に示すように、冷媒流通路２０ａ、放熱器１５、冷媒流通路２０ｂ，２０ｄを順に流通して室外熱交換器２２に流入する。また、圧縮機２１から吐出されたその他の冷媒は、冷媒流通路２０ａ，２０ｋを流通して室外熱交換器２２に流入する。室外熱交換器２２から流出した冷媒は、冷媒流通路２０ｅを流通して圧縮機２１に吸入される。冷媒回路２０を流通する冷媒は、放熱器１５において放熱するとともに、室外熱交換器２２において放熱と同時に吸熱する。
【００３４】
このとき、空調ユニット１０において、室内送風機１２を運転することによって流通する空気流通路１１の空気は、吸熱器１４において冷媒と熱交換することなく、放熱器１５において放熱する冷媒と熱交換することによって加熱され、車室内に吹き出される。
【００３５】
コントローラ４０は、操作部５０のオートエアコンスイッチがオンの状態に設定されている場合に、冷房運転、除湿冷房運転、暖房運転、除湿暖房運転、除霜運転を車室内外の温度等の環境条件に基づいて切換える運転切換え制御処理を行う。
【００３６】
また、コントローラ４０は、運転切換え制御処理によって切り換えられる各運転において、目標吹出温度ＴＡＯに応じてフットモード、ベントモード、バイレベルモードの切り替えを行う。具体的には、目標吹出温度ＴＡＯが例えば４０℃以上など、高温となる場合にフットモードに設定する。また、コントローラ４０は、目標吹出温度ＴＡＯが例えば２５℃未満など、低温となる場合にベントモードに設定する。さらに、コントローラ４０は、目標吹出温度ＴＡＯが、フットモードが設定される目標吹出温度ＴＡＯとベントモードが設定される目標吹出温度ＴＡＯとの間の温度の場合にバイレベルモードに設定する。
【００３７】
また、コントローラ４０は、吹出口切換えダンパ１３ｂ，１３ｃ，１３ｄによって吹出口１１ｃ，１１ｄ，１１ｅのモードを切換えるとともに、吹出口１１ｃ，１１ｄ，１１ｅから吹出される空気の温度を目標吹出温度ＴＡＯとするために、エアミックスダンパ１６の開度を制御する。
【００３８】
また、コントローラ４０は、暖房運転中および除湿暖房運転中において、室外熱交換器２２から流出する冷媒を最適な過熱度とするための過熱度制御処理を行う。このときのコントローラ４０の動作を図７のフローチャートを用いて説明する。
【００３９】
（ステップＳ１）
ステップＳ１においてＣＰＵは、暖房運転中の場合に所定値Ａ（例えば、２℃〜５℃）を目標過熱度ＳＨｔとして設定し、除湿暖房運転中の場合に車室外の温度Ｔａｍ及び吸熱器１４の目標温度Ｔｅｔに基づいて算出された値を目標過熱度ＳＨｔとして設定する。
【００４０】
（ステップＳ２）
ステップＳ２においてＣＰＵは、ステップＳ１において設定された目標過熱度ＳＨｔに対して、吸熱器１４の温度Ｔｅ及び吸熱器１４の目標温度Ｔｅｔに基づいて補正量Ｈを算出する。
具体的には、冷却空気温度センサ４４の検出温度Ｔｅが目標温度Ｔｅｔから所定温度αを減じた温度（Ｔｅｔ−α）以下か否かを判定し、温度ＴｅがＴｅｔ−α以下の場合に目標過熱度ＳＨｔが小さくなる補正量Ｈ（Ｈ＜０）とし、温度ＴｅがＴｅｔ−αより大きい場合に目標過熱度ＳＨｔが大きくなる補正量Ｈ（Ｈ＞０）とする。
【００４１】
（ステップＳ３）
ステップＳ３においてＣＰＵは、目標過熱度ＳＨｔに補正量Ｈを加えることで補正目標過熱度ＳＨｔｃを算出する。
【００４２】
（ステップＳ４）
ステップＳ４においてＣＰＵは、室外熱交換器２２における冷媒の圧力Ｐおよび室外熱交換器２２から流出する冷媒の温度Ｔｈｅｘに基づいて冷媒の過熱度ＳＨを算出する。
【００４３】
（ステップＳ５）
ステップＳ５においてＣＰＵは、補正目標過熱度ＳＨｔｃおよび過熱度ＳＨに基づいて第１膨張弁２７ａの弁開度を制御する。
【００４４】
このように、本実施形態の車両用空気調和装置によれば、暖房運転中の場合に所定値Ａが設定され、除湿暖房中の場合に車室外の温度Ｔａｍ及び吸熱器１４の目標温度Ｔｅｔに基づいて算出された値が設定される目標過熱度ＳＨｔと、室外熱交換器２２における冷媒の圧力Ｐおよび室外熱交換器２２から流出する冷媒の温度Ｔｈｅｘに基づいて算出された冷媒の過熱度ＳＨと、から第１膨張弁２７ａの弁開度を制御している。これにより、室外熱交換器２２から流出する冷媒の過熱度ＳＨを制御することで、室外熱交換器２２において最適な吸熱量を得ることができるので、車室内の温度Ｔｒおよび湿度Ｔｈを良好な状態に維持することが可能となる。
【００４５】
図７は本発明の第２実施形態を示すものである。尚、前記実施形態と同様の構成部分には同一の符号を付して示す。
【００４６】
本実施形態の車両用空気調和装置は、第１実施形態と同様の構成において、コントローラ４０が図８に示すフローチャートに示すように過熱度制御処理を行っている。
【００４７】
（ステップＳ１１）
ステップＳ１１においてＣＰＵは、暖房運転中の場合に所定値Ａ（２℃〜５℃）を目標過熱度ＳＨｔとして設定し、除湿暖房運転中の場合に車室外の温度Ｔａｍおよび吸熱器１４の目標温度Ｔｅｔに基づいて算出された値を目標過熱度ＳＨｔとして設定する。
【００４８】
（ステップＳ１２）
ステップＳ１２においてＣＰＵは、ステップＳ１１において設定された目標過熱度ＳＨｔに基づいて第１膨張弁２７ａの弁開度に関するフィードフォワード目標値ＥＸＶｔｇｔＦＦを算出する。
フィードフォワード目標値ＥＸＶｔｇｔＦＦは、車室外の温度Ｔａｍ、室内送風機１２を駆動するための電動モータ１２ａの電圧ＢＬＶ、圧縮機２１を駆動する電動モータ２１ａの回転数Ｎｃに基づいて算出される（ＥＸＶｔｇｔＦＦ＝Ｋａ×Ｔａｍ＋Ｋｂ×ＢＬＶ＋Ｋｃ×Ｎｃ＋ｄ、Ｋａ，Ｋｂ，Ｋｃ，ｄ：それぞれ予め設定された定数）。
【００４９】
（ステップＳ１３）
ステップＳ１３においてＣＰＵは、ステップＳ１１において設定された目標過熱度ＳＨｔに基づいて目標過熱度ＳＨｔに対する応答性の目標値ＳＨｔｇｔｆを算出する。
応答性の目標値ＳＨｔｇｔｆは、目標過熱度ＳＨｔに対して一次遅れの応答となるような処理を施したものである。
【００５０】
（ステップＳ１４）
ステップＳ１４においてＣＰＵは、室外熱交換器２２における冷媒の圧力Ｐおよび室外熱交換器２２から流出する冷媒の温度Ｔｈｅｘに基づいて冷媒の過熱度ＳＨを算出する。
【００５１】
（ステップＳ１５）
ステップＳ１５においてＣＰＵは、ステップＳ１３において算出された応答性の目標値ＳＨｔｇｔｆおよびステップＳ１４において算出された冷媒の過熱度ＳＨに基づいて第１膨張弁２７ａの弁開度に関するフィードバック目標値ＥＸＶｔｇｔＦＢを算出する。
フィードバック目標値ＥＸＶｔｇｔＦＢは、応答性の目標値ＳＨｔｇｔｆおよびステップＳ１４において算出された冷媒の過熱度ＳＨに基づいて算出される比例積分制御（ＰＩ制御）の出力値である（ＥＸＶｔｇｔＦＢ＝ＥＸＶｔｇｔｆｂｐ＋ＥＸＶｔｇｔｆｂｉ、ＥＸＶｔｇｔｆｂｐ＝Ｋｐ×（ＳＨｔｇｔｆ−ＳＨ）、ＥＸＶｔｇｔｆｂｉ＝ＥＸＶｔｇｔｆｂｉ＿ｎ−１＋Ｋｐ／Ｔｉ×（ＳＨｔｇｔｆ−ＳＨ）、Ｋｐ：比例ゲインとしての定数、Ｔｉ：積分時間、ＥＸＶｔｇｔｆｂｉ＿ｎ−１：ＥＸＶｔｇｔｆｂｉの前回値）。
【００５２】
（ステップＳ１６）
ステップＳ１６においてＣＰＵは、ステップＳ１２において算出されたフィードフォワード目標値ＥＸＶｔｇｔＦＦおよびステップＳ１５において算出されたフィードバック目標値ＥＸＶｔｇｔＦＢに基づいて第１膨張弁２７ａの弁開度を制御する。
【００５３】
このように、本実施形態の車両用空気調和装置によれば、前記実施形態と同様に、室外熱交換器２２から流出する冷媒の過熱度ＳＨを制御することで、室外熱交換器２２において最適な吸熱量を得ることができるので、車室内の温度Ｔｒおよび湿度Ｔｈを良好な状態に維持することが可能となる。
【００５４】
また、目標過熱度ＳＨｔに基づいて第１膨張弁２７ａの弁開度に関するフィードフォワード目標値ＥＸＶｔｇｔＦＦを算出し、目標過熱度ＳＨｔに対する応答性の目標値ＳＨｔｇｔｆを算出し、応答性の目標値ＳＨｔｇｔｆおよび冷媒の過熱度ＳＨに基づいて第１膨張弁２７ａの弁開度に関するフィードバック目標値ＥＸＶｔｇｔＦＢを算出し、フィードフォワード目標値ＥＸＶｔｇｔＦＦとフィードバック目標値ＥＸＶｔｇｔＦＢに基づいて第１膨張弁２７ａの弁開度を制御している。これにより、車室内の温度Ｔｒおよび湿度Ｔｈの制御性能をさらに向上させることが可能となる。
【００５５】
尚、前記実施形態では、空気流通路１１を流通する空気が放熱器１５において冷媒と熱交換する熱量を暖房、除湿暖房及び除湿冷房の熱源としたものを示したが、熱量が不足する場合には補助の熱源を設けるようにしてもよい。例えば、放熱器１５とは別に、熱源として空気流通路１内に空気流通路１１を流通する空気を直接加熱可能な電気ヒータを備えるようにしてもよい。また、空気流通路１１の内外に亘って温水回路を構成し、温水回路内を流通する温水を空気流通路１１外において加熱して、空気流通路１１において放熱させるようにしてもよい。
【００５６】
また、冷媒回路２０において、冷媒流通路２０ｃ，２０ｄを切換えるために三方弁２４を用いたものを示したが、三方弁２４の代わりに２台の電磁弁の開閉によって冷媒流通路２０ｃ，２０ｄを切換えるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１０…空調ユニット、１４…吸熱器、１５…放熱器、２０…冷媒回路、２０ａ〜２０ｊ…冷媒流通路、２１…圧縮機、２２…室外熱交換器、２４…三方弁、２５ａ〜２５ｄ…第１〜第４電磁弁、２６ａ〜２６ｃ…第１〜第３逆止弁、２７ａ…第１膨張弁、２７ｂ…第２膨張弁、４０…コントローラ、４１…外気温度センサ、４２…内気温度センサ、４３…吸気温度センサ、４４…冷却空気温度センサ、４５…加熱空気温度センサ、４６…内気湿度センサ、４７…冷媒温度センサ、４８…日射センサ、４９…速度センサ、５０…操作部、５１…圧力センサ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
車室内側に設けられ、冷媒を放熱させる放熱器と、
車室内側に設けられ、冷媒を吸熱させる吸熱器と、
車室外側に設けられ、冷媒を放熱または吸熱させる室外熱交換器と、を備え、
圧縮機が吐出した冷媒を放熱器において放熱させ、放熱器において放熱させた冷媒を室外熱交換器において吸熱させる暖房運転と、
圧縮機が吐出した冷媒を放熱器において放熱させ、放熱器において放熱させた冷媒の一部を吸熱器において吸熱させるとともに、その他の冷媒を室外熱交換器において吸熱させる除湿暖房運転と、を行う車両用空気調和装置であって、
室外熱交換器の冷媒流入側の冷媒流通路に設けられ、弁開度が可変の膨張弁と、
吸熱器における冷媒の蒸発温度を検出する吸熱器温度センサと、
暖房運転時において所定値を目標過熱度として設定し、除湿暖房運転時において目標過熱度を吸熱器温度センサの検出温度および吸熱器の目標温度に基づいて算出された値を目標過熱度として設定する目標過熱度設定手段と、
室外熱交換器から流出する冷媒の過熱度を算出する過熱度算出手段と、
目標過熱度設定手段によって設定された目標過熱度および過熱度算出手段によって算出された過熱度に基づいて膨張弁の弁開度を制御する弁開度制御手段と、を備えた
ことを特徴とする車両用空気調和装置。
【請求項２】
弁開度制御手段は、目標過熱度設定手段によって設定された目標過熱度に基づいて膨張弁の弁開度に関するフィードフォワード目標値を算出するフィードフォワード目標値算出手段と、目標過熱度設定手段によって設定された目標過熱度に基づいて目標過熱度に対する応答性の目標値を算出する応答性目標値算出手段と、応答性目標値算出手段によって算出された応答性目標値および過熱度算出手段によって算出された室外熱交換器から流出する冷媒の過熱度に基づいて膨張弁の弁開度に関するフィードバック目標値を算出するフィードバック目標値算出手段と、を有し、フィードフォワード目標値算出手段によって算出されたフィードフォワード目標値とフィードバック算出手段によって算出されたフィードバック目標値に基づいて膨張弁の弁開度を制御する
ことを特徴とする請求項１記載の車両用空気調和装置。
【請求項１】
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
車室内側に設けられ、冷媒を放熱させる放熱器と、
車室内側に設けられ、冷媒を吸熱させる吸熱器と、
車室外側に設けられ、冷媒を放熱または吸熱させる室外熱交換器と、を備え、
圧縮機が吐出した冷媒を放熱器において放熱させ、放熱器において放熱させた冷媒を室外熱交換器において吸熱させる暖房運転と、
圧縮機が吐出した冷媒を放熱器において放熱させ、放熱器において放熱させた冷媒の一部を吸熱器において吸熱させるとともに、その他の冷媒を室外熱交換器において吸熱させる除湿暖房運転と、を行う車両用空気調和装置であって、
室外熱交換器の冷媒流入側の冷媒流通路に設けられ、弁開度が可変の膨張弁と、
吸熱器における冷媒の蒸発温度を検出する吸熱器温度センサと、
暖房運転時において所定値を目標過熱度として設定し、除湿暖房運転時において目標過熱度を吸熱器温度センサの検出温度および吸熱器の目標温度に基づいて算出された値を目標過熱度として設定する目標過熱度設定手段と、
室外熱交換器から流出する冷媒の過熱度を算出する過熱度算出手段と、
目標過熱度設定手段によって設定された目標過熱度および過熱度算出手段によって算出された過熱度に基づいて膨張弁の弁開度を制御する弁開度制御手段と、を備えた
ことを特徴とする車両用空気調和装置。
【請求項２】
弁開度制御手段は、目標過熱度設定手段によって設定された目標過熱度に基づいて膨張弁の弁開度に関するフィードフォワード目標値を算出するフィードフォワード目標値算出手段と、目標過熱度設定手段によって設定された目標過熱度に基づいて目標過熱度に対する応答性の目標値を算出する応答性目標値算出手段と、応答性目標値算出手段によって算出された応答性目標値および過熱度算出手段によって算出された室外熱交換器から流出する冷媒の過熱度に基づいて膨張弁の弁開度に関するフィードバック目標値を算出するフィードバック目標値算出手段と、を有し、フィードフォワード目標値算出手段によって算出されたフィードフォワード目標値とフィードバック算出手段によって算出されたフィードバック目標値に基づいて膨張弁の弁開度を制御する
ことを特徴とする請求項１記載の車両用空気調和装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２２８９４５（Ｐ２０１２−２２８９４５Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９８２４８（Ｐ２０１１−９８２４８）
【出願日】平成２３年４月２６日（２０１１．４．２６）
【出願人】（０００００１８４５）サンデン株式会社 (1,791)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２６日（２０１１．４．２６）
【出願人】（０００００１８４５）サンデン株式会社 (1,791)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]