JP6134290B2 - Air conditioner for vehicles - Google Patents
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Description
本発明は、車両用空調装置に関するものである。 The present invention relates to a vehicle air conditioner.
電気自動車等、車両駆動源としてエンジンを具備していない車両においては、暖房時にエンジンの冷却水を利用することができないことから、ヒートポンプサイクルを利用した車両用空調装置が採用されている。この種の車両用空調装置では、コンプレッサから吐出される冷媒の流れを切り替えることで、冷房運転と暖房運転とを切り替えている。 In a vehicle that does not include an engine as a vehicle drive source, such as an electric vehicle, a vehicle air conditioner using a heat pump cycle is employed because the engine coolant cannot be used during heating. In this type of vehicle air conditioner, the cooling operation and the heating operation are switched by switching the flow of the refrigerant discharged from the compressor.
具体的に、暖房運転では、コンプレッサから吐出される冷媒は、室内熱交換器において放熱され、その後暖房用膨張弁で膨張させられた後、室外熱交換器において吸熱して、再びコンプレッサに吸入される。そして、空調空気は、室内熱交換器を通過することで加熱され、暖房として車室内に供給される。
一方、冷房運転では、コンプレッサで吐出される冷媒は、室外熱交換器において放熱され、その後冷房用膨張弁で膨張させられた後、室内熱交換器において吸熱して、再びコンプレッサに吸入される。そして、空調空気は、室内熱交換器を通過することで冷却され、冷房として車室内に供給される。
Specifically, in the heating operation, the refrigerant discharged from the compressor is dissipated in the indoor heat exchanger, is then expanded by the heating expansion valve, absorbs heat in the outdoor heat exchanger, and is sucked into the compressor again. The The conditioned air is heated by passing through the indoor heat exchanger, and is supplied to the vehicle interior as heating.
On the other hand, in the cooling operation, the refrigerant discharged from the compressor is dissipated in the outdoor heat exchanger, then expanded by the cooling expansion valve, absorbs heat in the indoor heat exchanger, and is sucked into the compressor again. The conditioned air is cooled by passing through the indoor heat exchanger, and is supplied to the passenger compartment as cooling.
ところで、上述した車両用空調装置では、暖房運転において、冷媒が室外熱交換器で室外雰囲気から吸熱するため、室外熱交換器に霜が付着するおそれがある。室外熱交換器に霜が付着すると、熱伝達率が低下して吸熱不足になるので、車室内の暖房が不十分になることがある。 By the way, in the vehicle air conditioner described above, in the heating operation, the refrigerant absorbs heat from the outdoor atmosphere by the outdoor heat exchanger, so that frost may adhere to the outdoor heat exchanger. If frost adheres to the outdoor heat exchanger, the heat transfer rate decreases and the heat absorption becomes insufficient, so that the heating of the vehicle interior may be insufficient.
そこで、室外熱交換器に霜が付着している場合に、一時的に冷房運転に切り替え、室外熱交換器で冷媒を放熱させる除霜運転を行う構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。 Then, when frost has adhered to an outdoor heat exchanger, the structure which switches to cooling operation temporarily and performs the defrost operation which dissipates a refrigerant | coolant with an outdoor heat exchanger is known (for example, patent document 1). reference).
ところで、上述した除霜運転時においては、室外熱交換器に付着していた霜が気化して水蒸気になると、この水蒸気が外気により冷やされて凝結することで湯気になる。湯気は、室外熱交換器周辺に滞留した後、車外に徐々に流出する。
このとき、車外に流出する湯気を発煙と見間違え、火災発生等と周囲が誤認識するおそれがある。特に、電気自動車等において、バッテリ充電時等の車両停止時に除霜運転を行う場合には、車両が停止しているため、湯気が車両周辺に滞留し易い。
By the way, at the time of the defrosting operation mentioned above, when the frost adhering to the outdoor heat exchanger is vaporized and becomes water vapor, the water vapor is cooled by the outside air and condensed to become steam. Steam stays around the outdoor heat exchanger and then gradually flows out of the vehicle.
At this time, the steam flowing out of the vehicle may be mistaken for smoke, and there is a risk that the surroundings may mistakenly recognize that a fire has occurred. In particular, in an electric vehicle or the like, when the defrosting operation is performed when the vehicle is stopped such as when the battery is charged, steam is likely to stay around the vehicle because the vehicle is stopped.
そこで、本発明は、上述した事情に考慮してなされたもので、除霜運転時において、室外熱交換器周辺に滞留する水蒸気を拡散させ、周囲に不要な心配を与えることのない車両用空調装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and during the defrosting operation, the air conditioner for the vehicle that diffuses water vapor staying around the outdoor heat exchanger and does not give unnecessary concern to the surroundings. An object is to provide an apparatus.
上記目的を達成するために、冷媒を圧縮して吐出するコンプレッサ（例えば、実施形態におけるコンプレッサ２１）と、前記コンプレッサから吐出される冷媒により放熱する室内コンデンサ（例えば、実施形態における室内コンデンサ５５）と、前記室内コンデンサから吐出される冷媒と室外雰囲気との間で熱交換を行う室外熱交換器（例えば、実施形態における室外熱交換器２４）と、前記室外熱交換器から吐出される冷媒を膨張させて吸熱させるエバポレータ（例えば、実施形態におけるエバポレータ５３）と、前記室外熱交換器に送風可能なファン（例えば、実施形態におけるファン２４ａ）と、を備えた車両用空調装置（例えば、実施形態における車両用空調装置１０）において、前記室外熱交換器の除霜を行う除霜運転では、前記コンプレッサから吐出される冷媒を、前記室外熱交換器で放熱するとともに、前記室外熱交換器から流出する冷媒の出口温度、前記室外熱交換器の表面温度及び前記室外熱交換器の周辺温度のうち、何れかが所定値以上となった場合に前記ファンを作動させ、除霜時に発生する水蒸気を拡散させ、前記除霜運転終了後、所定時間経過後に前記ファンを停止させることを特徴とする。
To achieve the above object, a compressor that compresses and discharges refrigerant (for example, the
請求項１に記載した構成によれば、除霜時において、室外熱交換器表面から気化した水蒸気は、外気により冷やされて凝結することで、湯気になる。そして、除霜時に発生する水蒸気（湯気）を拡散させることで、湯気が発煙のように立ち上るのを抑制できるので、火災発生等に誤認識されるおそれがなくなり、周囲に不要な心配を与えることがない。しかも、所定の条件下でファンを作動させることで、除霜運転の際にファンを動作させ続ける場合に比べて、省電力化を図ることができる。 According to the structure described in Claim 1, at the time of defrosting, the water vapor | steam evaporated from the outdoor heat exchanger surface turns into steam by being cooled and condensed by external air. And by diffusing water vapor (steam) generated at the time of defrosting, it is possible to prevent the steam from rising like smoke, so there is no risk of misrecognition by the occurrence of a fire, etc., giving unnecessary concerns to the surroundings There is no. Moreover, by operating the fan under predetermined conditions, it is possible to save power compared to the case where the fan is continuously operated during the defrosting operation.
請求項１に記載した構成によれば、冷媒出口温度に基づいてファンの作動開始を判断するので、室外熱交換器表面での除霜状況を正確に認識することができる。 According to the configuration described in claim 1 , since the start of the fan operation is determined based on the refrigerant outlet temperature, the defrosting state on the outdoor heat exchanger surface can be accurately recognized.
請求項１に記載した構成によれば、室外熱交換器に表面温度センサを取り付けるだけなので、より簡素な構成で上述した作用効果を奏することができる。 According to the structure described in Claim 1 , since only a surface temperature sensor is attached to an outdoor heat exchanger, the effect mentioned above can be show | played with a simpler structure.
請求項１に記載した構成によれば、湯気の発生に伴う室外熱交換器周辺の温度を速やかに認識することができる。 According to the structure described in Claim 1 , the temperature around the outdoor heat exchanger accompanying generation | occurrence | production of steam can be recognized rapidly.
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
［車両用空調装置］
図１は車両用空調装置の構成図である。
図１に示すように、本実施形態の車両用空調装置１０は、例えば車両駆動源としてのエンジン（内燃機関）を具備していない電気自動車等に搭載されている。具体的に、車両用空調装置１０は、空調ユニット１１と、冷媒が循環可能なヒートポンプサイクル１２と、制御装置１３と、を主に備えている。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Vehicle air conditioner]
FIG. 1 is a configuration diagram of a vehicle air conditioner.
As shown in FIG. 1, the
空調ユニット１１は、空調空気が流通するダクト５１と、このダクト５１内に収容されたブロワ５２、エバポレータ５３、エアミックスドア５４、室内コンデンサ５５、及びヒータコア５６と、を備えている。
ダクト５１は、空調空気の流通方向における上流側に位置する空気取込口５７、及び下流側に位置する空気吹き出し口５８を有している。そして、上述したブロワ５２、エバポレータ５３、エアミックスドア５４、室内コンデンサ５５、及びヒータコア５６は、流通方向の上流側から下流側に向けてこの順で配置されている。
The
The
ブロワ５２は、例えば制御装置１３の制御により印加される駆動電圧に応じて駆動し、空気取込口５７を通してダクト５１内に取り込まれた空調空気（内気及び外気の少なくとも一方）を、下流側に向けて送出する。
The
エバポレータ５３は、内部に流入した低圧の冷媒と車室内雰囲気（ダクト５１内）との間で熱交換を行ない、例えば冷媒が蒸発する際の吸熱によって、エバポレータ５３を通過する空調空気を冷却する。
The
室内コンデンサ５５は、内部に流入した高温かつ高圧の冷媒によって放熱可能であって、例えば室内コンデンサ５５を通過する空調空気を加熱する。
The
ヒータコア５６は、ダクト５１内における室内コンデンサ５５よりも下流側に配置されている。ヒータコア５６は、配管６１を通して水加熱電気ヒータ６２、及びウォータポンプ６３に接続されている。ヒータコア５６には、ウォータポンプ６３の動作により、水加熱電気ヒータ６２との間で水が循環するようになっている。そして、水加熱電気ヒータ６２により加熱された水がヒータコア５６に供給されることで、ヒータコア５６を通過する空調空気を加熱する。
The
エアミックスドア５４は、例えば制御装置１３の制御により駆動する駆動手段（不図示）によって回動可能とされている。具体的に、エアミックスドア５４は、ダクト５１内のうち、室内コンデンサ５５及びヒータコア５６に向かう通風経路（加熱経路）を開放する加熱位置（図２（Ａ）参照）と、加熱経路を迂回する通風経路（冷却経路）を開放する冷却位置（図２（Ｂ）参照）と、の間で回動する。これにより、エバポレータ５３を通過した空調空気のうち、加熱経路を通過する風量と、冷却経路を通過する風量と、の風量割合が調整される。
The
ヒートポンプサイクル１２は、例えば、上述したエバポレータ５３及び室内コンデンサ５５と、コンプレッサ２１、暖房用膨張弁２２、バイパス弁２３、室外熱交換器２４、レシーバタンク２５、冷房弁２６、サブコンデンサ２７、逆止弁２８、冷房用膨張弁２９、冷房用熱交換器３１、暖房弁３２、気液分離器３３、除湿弁３４、及び蒸発能力制御弁３５と、を備え、これら各構成部材が冷媒流路４１を介して接続されている。
The
コンプレッサ２１は、気液分離器３３と室内コンデンサ５５との間に接続されている。コンプレッサ２１は、例えば制御装置１３の制御により駆動する駆動手段の駆動力によって駆動され、気液分離器３３から気相の冷媒を吸入するとともに、この冷媒を圧縮した後、高温かつ高圧の冷媒として上述した室内コンデンサ５５に吐出する。
The
暖房用膨張弁２２は、いわゆる絞り弁であって、室内コンデンサ５５から吐出された冷媒を、膨張させた後、低温かつ低圧で気液２相（液相リッチ）の噴霧状の冷媒として室外熱交換器２４に吐出する。
The
バイパス弁２３は、冷媒流路４１上において、暖房用膨張弁２２を迂回する迂回流路４２上に設けられ、例えば制御装置１３により開閉制御される。なお、バイパス弁２３は、暖房運転の実行時には閉状態とされ、冷房運転の実行時には開状態とされる。
これにより、例えば、暖房運転の実行時には、室内コンデンサ５５から排出された冷媒は暖房用膨張弁２２を通過して低温かつ低圧の状態で室外熱交換器２４に流入する。
一方、冷房運転の実行時には、室内コンデンサ５５から排出された冷媒はバイパス弁２３を通過して高温の状態で室外熱交換器２４に流入する。
The
Thereby, for example, when the heating operation is performed, the refrigerant discharged from the
On the other hand, when the cooling operation is performed, the refrigerant discharged from the
室外熱交換器２４は、例えば室外側のコンデンサであって、内部に流入した冷媒と室外雰囲気との熱交換を行なう。また、室外熱交換器２４の前方には、室外熱交換器２４に向けて送風可能なファン２４ａが配設されている。なお、ファン２４ａは、例えば制御装置１３の制御により駆動する。
The
例えば、室外熱交換器２４は、暖房運転の実行時には、内部に流入する低温かつ低圧の冷媒によって室外雰囲気から吸熱可能であって、例えば室外雰囲気からの吸熱によって冷媒を昇温する。
一方、冷房運転の実行時には、内部に流入する高温の冷媒によって室外雰囲気へと放熱可能であって、例えば室外雰囲気への放熱及びファン２４ａの送風によって冷媒を冷却する。
For example, the
On the other hand, when performing the cooling operation, heat can be radiated to the outdoor atmosphere by the high-temperature refrigerant flowing into the inside, and the refrigerant is cooled by, for example, radiating heat to the outdoor atmosphere and blowing air from the
レシーバタンク２５は、冷媒流路４１のうち、室外熱交換器２４の下流側に接続された冷房流路４３上に設置されている。レシーバタンク２５は、室外熱交換器２４を通過して冷房流路４３内に流入した冷媒のうち、気相の冷媒を回収する。すなわち、レシーバタンク２５は、冷房流路４３内に流入した冷媒のうち、液相の冷媒のみを冷房流路４３の下流側へ流通させるようになっている。
The
冷房弁２６は、冷房流路４３のうち、レシーバタンク２５の下流側に設置され、例えば制御装置１３により開閉制御される。冷房弁２６は、冷房運転の実行時には開状態とされ、暖房運転の実行時には閉状態とされる。
サブコンデンサ２７は、冷房流路４３のうち、冷房弁２６よりも下流側に設置され、内部に流入した冷媒と室外雰囲気との間で熱交換を行う。また、冷媒流路４１のうち、サブコンデンサ２７の下流側に位置する部分には、サブコンデンサ２７の出口から流出した冷媒の温度（冷媒出口温度Ｔｏｕｔ）を計測する出口温度センサ３０が設けられている。なお、出口温度センサ３０は、冷房流路４３上における室外熱交換器２４とレシーバタンク２５との間に接続しても構わない。
The cooling
The sub-capacitor 27 is installed on the downstream side of the cooling
逆止弁２８は、冷房流路４３のうち、サブコンデンサ２７よりも下流側に設置されている。逆止弁２８は、冷房運転の実行時において、サブコンデンサ２７を通過した冷媒を下流側に向けて流通させ、後述する除湿運転の実行時において、冷媒流路４１のうち、逆止弁２８よりも上流側（サブコンデンサ２７側）への冷媒の逆流を防止する。
冷房用膨張弁２９は、いわゆる絞り弁であって、逆止弁２８とエバポレータ５３の図示しない流入口との間に接続されている。冷房用膨張弁２９は、例えば制御装置１３によって制御される弁開度に応じて逆止弁２８を通過した冷媒を、膨張させた後、低温かつ低圧で気液２相（気相リッチ）の噴霧状の冷媒としてエバポレータ５３に吐出する。
The
The cooling
冷房用熱交換器３１は、冷房流路４３のうち、冷房用膨張弁２９よりも上流側に位置する上流部分と、エバポレータ５３よりも下流側に位置する下流部分と、の間を跨るように配置されている。冷房用熱交換器３１は、冷房運転の実行時において、上述した上流部分及び下流部分の間で熱交換を行い、上流部分の冷媒をエバポレータ５３内に流入する前に冷却する。
The
暖房弁３２は、冷媒流路４１のうち、室外熱交換器２４の下流側に接続された暖房流路４４上に設置され、例えば制御装置１３により開閉制御される。暖房弁３２は、暖房運転の実行時には開状態とされ、冷房運転の実行時には開状態とされる。
The
気液分離器３３は、冷媒流路４１のうち、冷房流路４３の下流端及び暖房流路４４の下流端の間を接続する合流部４６と、上述したコンプレッサ２１と、の間に接続されている。気液分離器３３は、合流部４６から流出した冷媒の気液を分離し、気相の冷媒をコンプレッサ２１に吸入させる。
The gas-
除湿弁３４は、冷媒流路４１のうち、冷房流路４３における逆止弁２８よりも下流側に位置する部分と、室内コンデンサ５５よりも下流側に位置する部分と、を接続する除湿流路４８上に設置され、例えば制御装置１３により開閉制御される。除湿弁３４は、除湿運転の実行時に開状態とされ、それ以外の運転（冷房運転及び暖房運転）の実行時には閉状態とされる。
The
蒸発能力制御弁３５は、冷房流路４３のうち、エバポレータ５３と冷房用熱交換器３１との間に設置され、例えば制御装置１３により開閉制御される。蒸発能力制御弁３５は、除湿運転の実行時において、冷房運転の実行時に比べて開度が小さくなるように制御される。
The evaporation
制御装置１３は、例えば車室内に配設された図示しないスイッチ等を介して操作者により入力された指令信号等に基づいて、車両用空調装置１０の運転を制御する。そして、制御装置１３は、車両用空調装置１０を暖房運転や冷房運転、除湿運転、除霜運転に切り替え制御する。
The
［車両用空調装置の動作方法］
次に、上述した車両用空調装置１０の動作について説明する。図２は、車両用空調装置１０の動作を説明するための説明図であって、（Ａ）は暖房運転、（Ｂ）は冷房運転を示している。なお、図中において、鎖線は冷媒の高圧状態、実線は冷媒の低圧状態を示し、破線は冷媒の流通しない部分を示している。
（暖房運転）
始めに、車両用空調装置１０の暖房運転について説明する。
図２（Ａ）に示すように、暖房運転時において、エアミックスドア５４は加熱経路を開放する加熱位置とされ、暖房弁３２は開状態とされる。なお、暖房運転時において、バイパス弁２３、冷房弁２６、除湿弁３４、及び蒸発能力制御弁３５は閉状態とされる。
[Operation method of vehicle air conditioner]
Next, the operation of the above-described
(Heating operation)
First, the heating operation of the
As shown in FIG. 2A, during the heating operation, the
この場合、コンプレッサ２１から吐出された高温かつ高圧の冷媒は、室内コンデンサ５５における放熱によってダクト５１内の空調空気を加熱する。
そして、冷媒は、暖房用膨張弁２２によって膨張させられて気液２相（液相リッチ）の噴霧状とされ、その後、室外熱交換器２４において室外雰囲気から吸熱して気液２相（気相リッチ）の噴霧状となる。室外熱交換器２４を通過した冷媒は、暖房流路４４において暖房弁３２を通過した後、合流部４６を通して気液分離器３３に流入する。
そして、冷媒は、気液分離器３３において気液分離され、気相の冷媒がコンプレッサ２１に吸入される。
In this case, the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the
Then, the refrigerant is expanded by the
The refrigerant is gas-liquid separated in the gas-
次に、暖房運転における空調空気の流れを説明する。なお、暖房運転において、ダクト５１内に取り入れる空調空気は、内気であっても外気であっても構わない。
ブロワ５２を駆動させると、空気取込口５７を通してダクト５１内に空調空気が流入する。ダクト５１内に流入した空調空気は、エバポレータ５３を通過した後、加熱経路内で室内コンデンサ５５及びヒータコア５６を通過する。そして、空調空気は、加熱経路内において、室内コンデンサ５５及びヒータコア５６を通過する際に加熱された後、吹き出し口５８を通って車室内に暖房として供給される。
Next, the flow of conditioned air in the heating operation will be described. In the heating operation, the conditioned air taken into the
When the
（冷房運転）
次に、車両用空調装置１０の冷房運転について説明する。
図２（Ｂ）に示すように、冷房運転時において、エアミックスドア５４はエバポレータ５３を通過した空調空気が冷却経路を通過する冷却位置とされるとともに、バイパス弁２３、冷房弁２６、及び蒸発能力制御弁３５は開状態とされる。なお、暖房用膨張弁２２、及び除湿弁３４は閉状態とされる。
(Cooling operation)
Next, the cooling operation of the
As shown in FIG. 2B, during the cooling operation, the
この場合、コンプレッサ２１から吐出された高温かつ高圧の冷媒は、室内コンデンサ５５とバイパス弁２３とを通過して、室外熱交換器２４において室外雰囲気へと放熱された後、冷房流路４３内に流入する。そして、冷媒は、レシーバタンク２５で気相の冷媒が回収された後、サブコンデンサ２７において室外雰囲気へと再び放熱される。その後、冷媒は冷房用膨張弁２９によって膨張させられて気液２相（液相リッチ）の噴霧状とされ、次に、エバポレータ５３における吸熱によってダクト５１内の空調空気を冷却する。
そして、エバポレータ５３を通過した気液２相（気相リッチ）の冷媒は、冷房用熱交換器３１において冷房用膨張弁２９を通過した気液２相（液相リッチ）の冷媒との間で熱交換された後、気液分離器３３内に流入する。その後、冷媒は、気液分離器３３において気液分離された後、気相の冷媒がコンプレッサ２１に吸入される。
In this case, the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the
The gas-liquid two-phase (gas-phase rich) refrigerant that has passed through the
次に、上述した冷房運転時における空調空気の流れを説明する。なお、冷房運転において、ダクト５１内に取り入れる空調空気は、内気であっても外気であっても構わない。
ダクト５１内に流通した空調空気は、エバポレータ５３を通過する際に冷却される。その後、空調空気は、室内コンデンサ５５を迂回した後、吹き出し口５８を通って車室内に冷房として供給される。
Next, the flow of conditioned air during the cooling operation described above will be described. In the cooling operation, the conditioned air taken into the
The conditioned air flowing in the
（除湿運転）
次に、車両用空調装置１０の除湿運転について説明する。
図３に示すように、除湿運転時において、エアミックスドア５４は、エバポレータ５３を通過した空調空気が加熱経路を通過する加熱位置とされ、暖房弁３２、除湿弁３４は開状態とされる。なお、除湿運転時において、蒸発能力制御弁３５は冷房運転時よりも開度が小さく設定され、バイパス弁２３及び冷房弁２６は閉状態とされる。
(Dehumidifying operation)
Next, the dehumidifying operation of the
As shown in FIG. 3, during the dehumidifying operation, the
この場合、コンプレッサ２１から吐出された高温かつ高圧の冷媒は、室内コンデンサ５５における放熱によってダクト５１内の空調空気を加熱する。
そして、室内コンデンサ５５を通過した冷媒のうち、一方の冷媒は室外熱交換器２４に向けて流通し、他方の冷媒は除湿流路４８内に流入する。
In this case, the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the
Of the refrigerant that has passed through the
具体的に、一方の冷媒は、上述した暖房運転と同様に、暖房用膨張弁２２によって膨張させられた後、室外熱交換器２４において室外雰囲気から吸熱する。
また、他方の冷媒は、除湿流路４８を通して冷房流路４３内に流入した後、上述した冷房運転と同様に、冷房用膨張弁２９によって膨張させられた後、エバポレータ５３において吸熱する。
その後、一方の冷媒及び他方の冷媒は、合流部４６において合流した後、気液分離器３３内に流入し、気相の冷媒のみがコンプレッサ２１に吸入される。
Specifically, one of the refrigerants is expanded by the
The other refrigerant flows into the cooling
Thereafter, the one refrigerant and the other refrigerant merge at the
次に、上述した除湿運転時における空調空気の流れを説明する。
ダクト５１内に流通した空調空気は、エバポレータ５３を通過する際に冷却される。このとき、エバポレータ５３を通過する空調空気は、露点以下まで冷却されることで、除湿される。その後、除湿された空調空気は、加熱経路を通過した後、吹き出し口５８を通って車室内に除湿暖房として供給される。
Next, the flow of conditioned air during the above-described dehumidifying operation will be described.
The conditioned air flowing in the
（除霜運転）
次に、除霜運転について説明する。図４は、車両用空調装置１０の除霜運転を説明するための説明図であって、（Ａ）はホットガス運転、（Ｂ）は逆転除霜運転を示している。
本実施形態の除霜運転では、いわゆるホットガス運転と、逆転除霜運転と、の少なくとも一方を行うことができる。
(Defrosting operation)
Next, the defrosting operation will be described. 4A and 4B are explanatory diagrams for explaining the defrosting operation of the
In the defrosting operation of the present embodiment, at least one of a so-called hot gas operation and a reverse defrosting operation can be performed.
（ホットガス運転）
図４（Ａ）に示すホットガス運転では、暖房用膨張弁２２を大口径で開弁して、コンプレッサ２１で圧縮された冷媒（ホットガス）をそのまま室外熱交換器２４に流入させる点で、上述した暖房運転と異なっている。
(Hot gas operation)
In the hot gas operation shown in FIG. 4 (A), the
具体的に、コンプレッサ２１で圧縮された高温かつ高圧の冷媒は、室内コンデンサ５５における放熱によってダクト５１内の空調空気を加熱する。室内コンデンサ５５から流出した冷媒は、暖房用膨張弁２２を通過して室外熱交換器２４に流入する。このとき、暖房用膨張弁２２は大口径で開弁しているので、冷媒は暖房用膨張弁２２で膨張せず、高圧かつ高温のまま室外熱交換器２４に流入する。これにより、冷媒は室外熱交換器２４で放熱されるため、室外熱交換器２４の除霜を行うことができる。なお、室外熱交換器２４を通過した冷媒は、上述した暖房運転と同様の流通経路を経てコンプレッサ２１に戻る。
Specifically, the high-temperature and high-pressure refrigerant compressed by the
次に、上述したホットガス運転において、空調空気は、上述した暖房運転時と同様に、加熱経路内で室内コンデンサ５５及びヒータコア５６によって加熱された後、車室内に供給される。なお、ホットガス運転において、ダクト５１内に取り入れられる空調空気は、外気であることが好ましい。
Next, in the hot gas operation described above, the conditioned air is heated by the
（逆転除霜運転）
図４（Ｂ）に示す逆転除霜運転では、エアミックスドア５４を加熱位置にする点で、上述した冷房運転と異なっている。
具体的に、コンプレッサ２１から吐出された高温かつ高圧の冷媒は、室内コンデンサ５５とバイパス弁２３とを通過して、室外熱交換器２４において室外雰囲気へと放熱される。そして、冷媒が室外熱交換器２４で放熱される際に、室外熱交換器２４の除霜が行われる。その後、冷媒は、冷房用膨張弁２９によって膨張させられた後、エバポレータ５３における吸熱によってダクト５１内の空調空気を冷却する。なお、エバポレータ５３を通過した冷媒は、上述した冷房運転と同様の流通経路を経てコンプレッサ２１に戻る。
(Reverse defrosting operation)
The reverse defrosting operation shown in FIG. 4B is different from the above-described cooling operation in that the
Specifically, the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the
上述した逆転除霜運転における空調空気の流れは、上述したホットガス運転における空調空気の流れと同様である。すなわち、ダクト５１内を流通する空調空気は、加熱経路内で室内コンデンサ５５及びヒータコア５６によって加熱された後、車室内に供給される。
The flow of conditioned air in the reverse defrosting operation described above is the same as the flow of conditioned air in the hot gas operation described above. That is, the conditioned air flowing through the
［車両用空調装置の除霜方法］
次に、車両用空調装置１０の除霜方法について説明する。以下の説明では、電気自動車等において、バッテリ充電時等の車両停止時に除霜運転を行う場合を例にして説明する。図５は車両用空調装置１０の除霜方法を説明するためのフローチャートである。また、図６は、時間Ｑに対する冷媒出口温度Ｔｏｕｔの変化を示すグラフである。なお、以下のルーチンは主に制御装置１３によって実行される。
[Defrosting method for vehicle air conditioner]
Next, a defrosting method for the
図５に示すように、ステップＳ１において、除霜運転を行う。具体的には、上述したホットガス運転及び逆転除霜運転のうち、少なくとも何れか一方を行うことで、室外熱交換器２４の除霜を行う。
As shown in FIG. 5, a defrosting operation is performed in step S1. Specifically, the
続いて、ステップＳ２において、ファン２４ａを動作させるか否かについて判断する。具体的に、ファン２４ａの動作開始判断は、出口温度センサ３０により検出される冷媒出口温度Ｔｏｕｔが、所定の開始判断閾値Ｔｏｎ以上であるか否かに基づいて判断する。
Subsequently, in step S2, it is determined whether or not to operate the
図６に示すように、除霜運転を開始すると、時間経過に伴い冷媒出口温度Ｔｏｕｔが徐々に上昇する（例えば、時間Ｑ０〜Ｑ１区間）。そして、時間Ｑ１以降において、冷媒出口温度Ｔｏｕｔが例えば０℃以上になると、室外熱交換器２４に付着した霜が解けて徐々に気化し始める（例えば、時間Ｑ１〜Ｑ２区間）。なお、時間Ｑ１〜Ｑ２区間においては、冷媒出口温度Ｔｏｕｔは徐々に上昇している。すなわち、霜が解け始めることで、霜により奪われる冷媒の熱量（放熱量）が少なくなるため、冷媒出口温度Ｔｏｕｔが徐々に上昇する。
その後、冷媒出口温度Ｔｏｕｔが０℃以上となってから所定時間経過後、時間Ｑ２において、冷媒出口温度ＴｏｕｔがＴｏｎ以上になると、室外熱交換器２４に付着した霜がほとんど解ける。なお、時間Ｑ２以降において、冷媒出口温度Ｔｏｕｔの上昇が大きくなる。すなわち、室外熱交換器２４が除霜されることで、霜によって奪われる冷媒の熱量（放熱量）がほとんどなくなるので、冷媒出口温度Ｔｏｕｔの上昇が大きくなる。
As shown in FIG. 6, when the defrosting operation is started, the refrigerant outlet temperature Tout gradually increases as time elapses (for example, the time period Q0 to Q1). Then, after the time Q1, when the refrigerant outlet temperature Tout becomes, for example, 0 ° C. or more, the frost attached to the
Thereafter, when the refrigerant outlet temperature Tout becomes equal to or higher than Ton at a time Q2 after a lapse of a predetermined time after the refrigerant outlet temperature Tout becomes equal to or higher than 0 ° C., most of the frost attached to the
ところで、霜が気化して発生した水蒸気は、外気により冷やされて凝結することで、湯気になる。湯気は、室外熱交換器２４周辺に滞留した後、車外に除々に流出する。湯気の量は、例えば時間Ｑ１以降において、時間経過に伴い徐々に多くなる。そして、時間Ｑ２において、霜がほとんど気化すると、車外に流出する湯気が目立ち始め、あたかも発煙のように立ち上る。
By the way, the water vapor | steam which generate | occur | produced when frost vaporized becomes steam by being cooled and condensed by external air. Steam stays around the
そこで、本実施形態では、時間Ｑ２において、冷媒出口温度Ｔｏｕｔが開始判断閾値Ｔｏｎ以上になった場合には、室外熱交換器２４に付着した霜がほとんど解け、かつ車外に大量の湯気が流出し始めていると判断して、ファン２４ａの動作を開始する。
Therefore, in the present embodiment, when the refrigerant outlet temperature Tout becomes equal to or higher than the start determination threshold value Ton at time Q2, the frost attached to the
すなわち、ステップＳ２における判断結果が「ＮＯ」の場合（Ｔｏｕｔ＜Ｔｏｎの場合）、未だ車外に流出する湯気の量は少ないと判断して、ステップＳ２のルーチンを定期的に繰り返す。
一方、ステップＳ２における判断結果が「ＹＥＳ」の場合（Ｔｏｕｔ≧Ｔｏｎの場合）、室外熱交換器２４に付着した霜がほとんど解け、かつ車外に大量の湯気が流出し始めていると判断する。
That is, when the determination result in step S2 is “NO” (when Tout <Ton), it is determined that the amount of steam flowing out of the vehicle is still small, and the routine of step S2 is repeated periodically.
On the other hand, when the determination result in step S2 is “YES” (when Tout ≧ Ton), it is determined that the frost adhering to the
次に、ステップＳ３において、ファン２４ａの動作を開始する。ファン２４ａが動作すると、室外熱交換器２４に向けて送風されることで、室外熱交換器２４周辺に滞留する湯気が拡散する。
Next, in step S3, the operation of the
続いて、ステップＳ４において、除霜終了判断を行う。具体的に、除霜終了判断は、出口温度センサ３０により検出される冷媒出口温度Ｔｏｕｔと、図示しない外気温度センサにより検出された外気温度Ｔａｍと、の温度差ΔＴが所定値未満であるか否かに基づいて、制御装置１３により判断する。すなわち、室外熱交換器２４が除霜された場合には、上述したように霜によって奪われる冷媒の熱量（放熱量）がほとんどなくなるので、室外熱交換器２４の冷媒出口温度Ｔｏｕｔが外気温度Ｔａｍ付近まで上昇して、両者間の温度差ΔＴが小さくなる。
Subsequently, in step S4, the defrosting end determination is performed. Specifically, the defrosting end determination is made based on whether or not the temperature difference ΔT between the refrigerant outlet temperature Tout detected by the
ステップＳ４の判断結果が「ＹＥＳ」の場合（温度差ΔＴが所定値未満の場合）、制御装置１３は室外熱交換器２４の除霜が完了したと判断して、ステップＳ５に進む。
一方、ステップＳ４の判断結果が「ＮＯ」の場合（温度差ΔＴが所定値以上の場合）、制御装置１３は室外熱交換器２４で未だ着霜しているおそれがあると判断する。なお、この場合には、除霜運転を継続して、ステップＳ４のルーチンを繰り返す。
When the determination result in step S4 is “YES” (when the temperature difference ΔT is less than the predetermined value), the
On the other hand, when the determination result of step S4 is “NO” (when the temperature difference ΔT is equal to or greater than a predetermined value), the
次に、ステップＳ５において、除霜運転を停止させた後、ステップＳ６に進む。 Next, after defrosting operation is stopped in step S5, the process proceeds to step S6.
ステップＳ６において、除霜運転終了後から所定時間経過したか否か判断する。すなわち、除霜運転終了と同時にファン２４ａを停止させると、室外熱交換器２４周辺に未だ湯気が滞留しているおそれがある。そのため、本実施形態では、除霜運転終了後、所定時間経過した後にファン２４ａを停止させることで、除霜運転により発生した湯気を確実に拡散させる。
In step S6, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed since the end of the defrosting operation. That is, if the
ステップＳ６における判断結果が「ＮＯ」の場合（所定時間が経過していない場合）、未だ室外熱交換器２４周辺に湯気が滞留しているおそれがあると判断する。この場合には、ファン２４ａの動作を継続させ、ステップＳ６のルーチンを繰り返す。
一方、ステップＳ６における判断結果が「ＹＥＳ」の場合（所定時間が経過した場合）、室外熱交換器２４周辺での湯気の滞留がほとんどなくなったものと判断して、ステップＳ７に進む。
When the determination result in step S6 is “NO” (when the predetermined time has not elapsed), it is determined that steam may still remain around the
On the other hand, when the determination result in step S6 is “YES” (when a predetermined time has elapsed), it is determined that there is almost no stagnation of steam around the
最後に、ステップＳ７において、ファン２４ａを停止させる。
Finally, in step S7, the
このように、本実施形態では、室外熱交換器２４の除霜を行う除霜運転において、所定の条件下でファン２４ａを作動させ、除霜時に発生する湯気を拡散させる構成とした。
この構成によれば、除霜時に発生する湯気を拡散させることで、湯気が発煙のように立ち上るのを抑制できるので、火災発生等に誤認識されるおそれがなくなり、周囲に不要な心配を与えることがない。しかも、所定の条件下でファン２４ａを作動させることで、除霜運転の際にファン２４ａを動作させ続ける場合に比べて、省電力化を図ることができる。
Thus, in this embodiment, in the defrost operation which defrosts the
According to this configuration, the steam generated during defrosting can be diffused to prevent the steam from rising like smoke, so there is no risk of misrecognizing a fire or the like, and unnecessary concerns are given to the surroundings. There is nothing. In addition, by operating the
また、本実施形態では、冷媒出口温度Ｔｏｕｔに基づいてファン２４ａの作動開始を判断するので、室外熱交換器２４表面での除霜状況を正確に認識することができる。
In the present embodiment, since the start of the operation of the
なお、本発明の技術範囲は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、上述した実施形態で挙げた構成等はほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
例えば、上述した実施形態では、エンジンを具備していない車両として、電気自動車を例にして説明したが、これに限らず、燃料電池自動車に本発明の車両用空調装置１０を採用しても構わない。また、エンジンを具備する車両に本発明の車両用空調装置１０を採用しても構わない。なお、エンジンを具備する車両に本発明の車両用空調装置１０を採用した場合には、上述したヒータコア５６をエンジンの冷却水が循環可能に構成しても構わない。
The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes those in which various modifications are made to the above-described embodiments without departing from the spirit of the present invention. In other words, the configuration described in the above-described embodiment is merely an example, and can be changed as appropriate.
For example, in the above-described embodiment, an electric vehicle has been described as an example of a vehicle that does not include an engine. However, the present invention is not limited to this, and the
さらに、ファン２４ａの作動開始判断のタイミング（例えば、開始判断閾値Ｔｏｎ等）は、適宜設計変更が可能である。例えば、図１に示すように、室外熱交換器２４の表面に、室外熱交換器２４の表面温度Ｔｆを検出する表面温度センサ１００を設け、表面温度Ｔｆが開始判断閾値Ｔｏｎ以上であるか否かに基づいて、ファン２４ａの作動開始判断を行っても構わない。
この構成によれば、室外熱交換器２４に表面温度センサ１００を取り付けるだけなので、より簡素な構成で上述した作用効果を奏することができる。
Furthermore, the timing of starting the operation of the
According to this configuration, since the
さらに、図１に示すように、室外熱交換器２４の周辺温度Ｔｓを検出する周辺温度センサ１０１を設け、周辺温度Ｔｓが開始判断閾値Ｔｏｎ以上であるか否かに基づいて、ファン２４ａの作動開始判断を行っても構わない。
この構成によれば、湯気の発生に伴う室外熱交換器周辺の温度を速やかに認識することができる。
Further, as shown in FIG. 1, an
According to this configuration, the temperature around the outdoor heat exchanger associated with the generation of steam can be quickly recognized.
また、上述した実施形態では、除霜運転の終了後、ファン２４ａの作動を所定時間継続する構成について説明したが、これに限られない。例えば、除霜運転の終了と同じタイミングでファン２４ａを停止させても構わない。
さらに、上述した実施形態では、車両停止時に除霜運転を行う場合を例にして説明したが、これに限られない。すなわち、車両走行時にも上述した実施形態と同様のタイミングでファン２４ａを作動させても構わない。
Moreover, although embodiment mentioned above demonstrated the structure which continues the action | operation of the
Furthermore, although embodiment mentioned above demonstrated as an example the case where a defrost operation is performed at the time of a vehicle stop, it is not restricted to this. That is, the
１０…車両用空調装置
２１…コンプレッサ
２４…室外熱交換器
２４ａ…ファン
５３…エバポレータ
５５…室内コンデンサ
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記コンプレッサから吐出される冷媒により放熱する室内コンデンサと、
前記室内コンデンサから吐出される冷媒と室外雰囲気との間で熱交換を行う室外熱交換器と、
前記室外熱交換器から吐出される冷媒を膨張させて吸熱させるエバポレータと、
前記室外熱交換器に送風可能なファンと、を備えた車両用空調装置において、
前記室外熱交換器の除霜を行う除霜運転では、前記コンプレッサから吐出される冷媒を、前記室外熱交換器で放熱するとともに、前記室外熱交換器から流出する冷媒の出口温度、前記室外熱交換器の表面温度及び前記室外熱交換器の周辺温度のうち、何れかが所定値以上となった場合に前記ファンを作動させ、除霜時に発生する水蒸気を拡散させ、
前記除霜運転終了後、所定時間経過後に前記ファンを停止させることを特徴とする車両用空調装置。 A compressor that compresses and discharges the refrigerant;
An indoor condenser that radiates heat by the refrigerant discharged from the compressor;
An outdoor heat exchanger that performs heat exchange between the refrigerant discharged from the indoor condenser and the outdoor atmosphere;
An evaporator that expands and absorbs heat from the refrigerant discharged from the outdoor heat exchanger;
In a vehicle air conditioner comprising a fan capable of blowing air to the outdoor heat exchanger,
In the defrosting operation for defrosting the outdoor heat exchanger, the refrigerant discharged from the compressor is radiated by the outdoor heat exchanger, and the outlet temperature of the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchanger, the outdoor heat When any of the surface temperature of the exchanger and the ambient temperature of the outdoor heat exchanger is equal to or higher than a predetermined value, the fan is operated, and water vapor generated at the time of defrosting is diffused .
The vehicle air conditioner is characterized in that the fan is stopped after a predetermined time has elapsed after the defrosting operation .
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