JP2017088137A - 車両用空調装置の冷凍サイクル及びこれを搭載した車両 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明の目的は、内部熱交換器を備えた車両空調用の冷凍サイクル及びこれを搭載した車両に関し、部品を追加することなく、成績係数の低下を抑制することができる内部熱交換器を備えた車両空調用の冷凍サイクル及びこれを搭載した車両を提供することである。
【解決手段】本発明に係る車両用空調装置の冷凍サイクル1は、圧縮機2と凝縮器3と電子制御式膨張弁4と蒸発器5とを含む冷媒回路100と、内部熱交換器10と、凝縮器と内部熱交換器との間の冷媒の圧力を検知する圧力センサ31と、蒸発器の温度を検知する第1の温度センサ32又は蒸発器と内部熱交換器との間に測定点を有する第2の温度センサ33と、弁開度制御装置40と、を備え、弁開度制御装置は、パラメータとして圧力センサの検出値と、第1の温度センサの検出値又は第2の温度センサの検出値とを用いて算出された算出過熱度の値を過熱度として採用する。
【選択図】図1
【解決手段】本発明に係る車両用空調装置の冷凍サイクル1は、圧縮機2と凝縮器3と電子制御式膨張弁4と蒸発器5とを含む冷媒回路100と、内部熱交換器10と、凝縮器と内部熱交換器との間の冷媒の圧力を検知する圧力センサ31と、蒸発器の温度を検知する第1の温度センサ32又は蒸発器と内部熱交換器との間に測定点を有する第2の温度センサ33と、弁開度制御装置40と、を備え、弁開度制御装置は、パラメータとして圧力センサの検出値と、第1の温度センサの検出値又は第2の温度センサの検出値とを用いて算出された算出過熱度の値を過熱度として採用する。
【選択図】図1
Description
この発明は、内部熱交換器(IHX=Internal Heat Exchanger)を有する車両用空調装置の冷凍サイクルにおいて、成績係数(COP=Coefficient of Performance)を改善する技術に関するものである。
冷凍サイクルの能力を示す指標として成績係数(COP)が知られており、蒸発器での冷房能力を、圧縮機を駆動する動力で割った値として算出される。例えば、冷房能力を増大すること、及び圧縮機を駆動する動力を低減することで、成績係数を増加することができる。
冷凍サイクルの成績係数を増加する装置として、冷凍サイクルに、凝縮器を流れ出た相対的に温度の高い冷媒と、蒸発器を流れ出た相対的に温度の低い冷媒とを熱交換する内部熱交換器(IHX)を設ける構成が知られている。
凝縮器から流出した冷媒は、内部熱交換器によってエンタルピが低下した状態で蒸発器に流入するので、蒸発器の冷房能力を増大し、成績係数(COP)の増加に寄与する。一方、蒸発器から流出した冷媒は、内部熱交換器によってエンタルピが増大した状態で圧縮機に流入するので、圧縮機を駆動する動力が増加し、成績係数の低下に寄与する。そこで、内部熱交換器を有する車両用空調装置の冷凍サイクルにおいて、成績係数の低下を防止するための技術が提案されている(例えば、特許文献1を参照。)。
特許文献1は、膨張装置を制御するための冷媒温度検知装置(感温筒など)を内部熱交換器と圧縮機との間の経路に配置することを特徴としている。この特徴によって、内部熱交換での熱の授受が終了した後の冷媒のエネルギー状態に基づいて膨張装置の弁開度を制御し、圧縮機に流入する冷媒のエンタルピの増大を抑制、及び成績係数の低下の防止を図ることができる。
しかしながら、特許文献1では、内部熱交換器と圧縮機との間に新たに配置する冷媒温度検知装置が必要であり、生産性の悪化が避けられない。近年の車両は生産性の向上が強く求められるところ、多くの部品が複雑に配置されるエンジン房内に新たに温度検知装置を設定することは、生産性の向上に著しく逆行するものである。
そこで、本発明の目的は、内部熱交換器を備えた車両空調用の冷凍サイクル及びこれを搭載した車両に関し、部品を追加することなく、成績係数の低下を抑制することができる内部熱交換器を備えた車両空調用の冷凍サイクル及びこれを搭載した車両を提供することである。
本発明に係る車両用空調装置の冷凍サイクルは、圧縮機と凝縮器と電子制御式膨張弁と蒸発器とを配管で接続して冷媒を循環させる冷媒回路と、前記凝縮器から前記電子制御式膨張弁に導かれる冷媒が流れる第1の熱交換部と前記蒸発器から前記圧縮機の吸入側に導かれる冷媒が流れる第2の熱交換部との間で前記冷媒の熱交換を行う内部熱交換器と、前記凝縮器と前記内部熱交換器との間の前記冷媒の圧力を検知する圧力センサと、前記蒸発器の温度若しくは該蒸発器を通過した空気の温度を検知する第1の温度センサ及び前記蒸発器と前記内部熱交換器との間に測定点を有する第2の温度センサの少なくともいずれか一方と、前記内部熱交換器と前記圧縮機との間における前記冷媒の過熱度に基づいて前記電子制御式膨張弁の弁開度を制御する弁開度制御装置と、を備え、前記弁開度制御装置は、パラメータとして前記圧力センサの検出値と、前記第1の温度センサの検出値及び前記第2の温度センサの検出値の少なくともいずれか一方とを用いて算出された算出過熱度の値を前記過熱度として採用することを特徴とする。
本発明に係る車両用空調装置の冷凍サイクルでは、前記弁開度制御装置は、前記算出過熱度を算出する算出部を有し、前記圧力センサの検出値から換算される前記冷媒の温度の値をa[℃]、前記第1の温度センサの検出値をb[℃]、前記第2の温度センサの検出値をc[℃]、前記検出値cと前記検出値bとの差をα[℃]、(数1)で導き出される前記内部熱交換器の熱交換効率の値をElowとしたとき、前記算出部は、(数2)又は(数3)を用いて前記内部熱交換器と前記圧縮機との間の前記冷媒の温度X[℃]を推定し、該温度X[℃]の値と前記検出値b[℃]との差又は前記温度X[℃]と(前記検出値c[℃]−α)との差から前記算出過熱度の値を算出する形態を包含する。
数1中、T1は前記第1の熱交換部の入口側での冷媒の実測温度値であり、T3は前記第2の熱交換部の出口側での冷媒の実測温度値であり、T4は前記第2の熱交換部の入口側での冷媒の実測温度値である。
本発明に係る車両用空調装置の冷凍サイクルでは、前記算出部は、前記温度X[℃]の推定には、前記第2の温度センサの検出値c[℃]を用い、前記算出過熱度の値の算出には、前記第1の温度センサの検出値b[℃]を用いることが好ましい。より正確に、圧縮機が吸入する冷媒の過熱度を推定することができ、結果として成績係数の低下をより確実に抑制することができる。
本発明に係る車両は、本発明に係る車両用空調装置の冷凍サイクルを備えることを特徴とする。成績係数の高い車両用空調装置を備えた車両を、生産性を悪化することなく提供することができる。
本発明は、内部熱交換器を備えた車両空調用の冷凍サイクル及びこれを搭載した車両に関し、部品を追加することなく、成績係数の低下を抑制することができる内部熱交換器を備えた車両空調用の冷凍サイクル及びこれを搭載した車両を提供することができる。
以下、添付の図面を参照して本発明の一態様を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。本発明の効果を奏する限り、種々の形態変更をしてもよい。
図1は、本実施形態に係る車両用空調装置の冷凍サイクルの一例を示すシステム図である。本実施形態に係る車両用空調装置の冷凍サイクル1は、図1に示すように、圧縮機2と凝縮器3と電子制御式膨張弁4と蒸発器5とを配管61〜66で接続して冷媒を循環させる冷媒回路100と、凝縮器3から電子制御式膨張弁4に導かれる冷媒が流れる第1の熱交換部11と蒸発器5から圧縮機2の吸入側に導かれる冷媒が流れる第2の熱交換部12との間で冷媒の熱交換を行う内部熱交換器10と、凝縮器3と内部熱交換器10との間の冷媒の圧力を検知する圧力センサ31と、蒸発器5の温度若しくは蒸発器5を通過した空気の温度を検知する第1の温度センサ32及び蒸発器5と内部熱交換器10との間に測定点を有する第2の温度センサ33の少なくともいずれか一方と、内部熱交換器10と圧縮機2との間における冷媒の過熱度に基づいて電子制御式膨張弁4の弁開度を制御する弁開度制御装置40と、を備え、弁開度制御装置40は、パラメータとして圧力センサ31の検出値と、第1の温度センサ32の検出値及び第2の温度センサ33の検出値の少なくともいずれか一方とを用いて算出された算出過熱度の値を過熱度として採用する。
冷媒回路100は、圧縮機2と凝縮器3と電子制御式膨張弁4と蒸発器5とを配管61〜66で接続した閉回路であり、内部を冷媒が循環する。冷媒は、例えば、R134aなどのフロン系物質、HFO−1234yf、又は二酸化炭素である。
圧縮機2は、エンジン(図示せず)からの駆動力を受けて、又は電力によって駆動するモータ(図示せず)の駆動力を受けて、低温低圧の気化状態の冷媒を圧縮して、高温高圧の気化状態の冷媒にする。圧縮機2は、固定容量型であるか、又は可変容量型であってもよい。
凝縮器3は、熱交換器であり、圧縮機2から吐出された高温高圧の気化状態の冷媒を、走行風、冷却ファン7からの風又はこれらの両方によって冷却し、高温高圧の液化状態の冷媒にする。冷却用ファン7は、凝縮器3専用のファンであるか、又は凝縮器3の風下側に近接して配置されるラジエータ(不図示)の冷却を兼ねるファンであってもよい。
電子制御式膨張弁4は、凝縮器3で凝縮された冷媒を、絞り作用によって減圧・膨張させて、低温低圧の霧状の冷媒(気液混合状の冷媒)とするとともに、冷媒の流量の調整を行う。
蒸発器5は、熱交換器であり、電子制御式膨張弁4で気液混合状となった冷媒を気化させ、そのときの蒸発熱によって蒸発器5を通過する送風空気を冷却除湿する。
内部熱交換器10は、冷媒回路100上に配置される。内部熱交換器10は、凝縮器3から電子制御式膨張弁4に導かれる冷媒が流れる第1の熱交換部11と蒸発器5から圧縮機2の吸入側に導かれる冷媒が流れる第2の熱交換部12とを有し、第1の熱交換部11を流れる相対的に高温の冷媒と第2の熱交換部12を流れる相対的に低温の冷媒との間で熱交換を行う。
内部熱交換器10の熱交換率Elowは、各内部熱交換器それぞれの固有の値であり、次の(数1)で定義される。数1において、T1は第1の熱交換部11の入口10a側での冷媒の実測温度値であり、T3は第2の熱交換部12の出口10d側での冷媒の実測温度値であり、T4は第2の熱交換部12の入口10c側での冷媒の実測温度値である。T1,T3及びT4は、例えば、冷凍サイクル1を車両用空調装置に組み込む前に、第1の熱交換部11の入口10a、第2の熱交換部12の出口10d及び第2の熱交換部12の入口10cにそれぞれ温度センサの測定点を設置して測定される。
配管61は、圧縮機2の出口と凝縮器3の入口とを直接的又は間接的に接続する。配管62は、凝縮器3の出口と第1の熱交換部11の入口10aとを直接的又は間接的に接続する。配管63は、第1の熱交換部11の出口10bと電子制御式膨張弁4の入口とを直接的又は間接的に接続する。配管64は、電子制御式膨張弁4の出口と蒸発器5の入口とを直接的又は間接的に接続する。配管65は、蒸発器5の出口と第2の熱交換部12の入口10cとを直接的又は間接的に接続する。配管66は、第2の熱交換部12の出口10dと圧縮機2の入口とを直接的又は間接的に接続する。
圧力センサ31は、凝縮器3から流出してきた冷媒の圧力を検知する装置であり、従来の冷凍サイクルに既設の装置である。圧力センサ31の測定点は、例えば、凝縮器3の冷媒出口管(不図示)又は配管62に設けられた取付孔(不図示)に、測定点が冷媒と接触するように取り付けられる。従来の冷凍サイクルにおいて、圧力センサ31の検出値は、例えば、冷媒回路100の安全装置に利用されている。より具体的には、電子制御式膨張弁4の不具合などによって凝縮器3から流出した冷媒が予定通りに流れず、圧縮機2から電子制御式膨張弁4までの冷媒回路100の圧力が設定値を超えたとき、圧縮機2の駆動を停止させて、冷媒回路100が機械的損傷を受けることを防止する制御が行われている。本実施形態では、圧力センサ31の検出値は、従来の冷凍サイクルにおける利用に加えて電子制御式膨張弁4の弁開度の制御に利用される。圧力センサ31の検出値を用いることで、凝縮器3から流出した高圧冷媒エネルギーを利用して弁開度を制御するので、冷媒の循環量及び凝縮器3での熱交換量も加味することができ、より精度の高い弁開度の制御を行うことができる。
第1の温度センサ32は、蒸発器5の温度又は蒸発器5を通過した空気の温度を検知する装置であり、従来の冷凍サイクルに既設の装置である。第1の温度センサ32が蒸発器5の温度を検知する場合、第1の温度センサ32の測定点は、例えば、蒸発器5のうち最も温度が低くなる部位のフィンに取り付けられる。また、第1の温度センサ32が蒸発器5を通過した空気の温度を検知する場合、第1の温度センサ32の測定点は、例えば、蒸発器5のうち最も温度が低くなる部位の下流側の空間に、従来周知の構成で取り付けられる。従来の冷凍サイクルにおいて、第1の温度センサ32の検出値は、例えば、固定容量式の圧縮機2のオンオフ制御に利用されている。より具体的には、蒸発器5の温度又は蒸発器5を通過した空気の温度が設定値を超えたとき、圧縮機2を駆動させ、蒸発器5の温度又は蒸発器5を通過した空気の温度が設定値以下になったとき、圧縮機2を停止させる制御が行われている。あるいは、可変容量式の圧縮機2の吐出量制御に利用されている。より具体的には、蒸発器5の温度又は蒸発器5を通過した空気の温度が設定値を超えたとき、圧縮機2の吐出量を増加させ、蒸発器5の温度又は蒸発器5を通過した空気の温度が設定値以下になったとき、圧縮機2の吐出量を減少させる制御が行われている。第1の温度センサ32を蒸発器5のうち最も温度が低くなる部位に設置するのは、蒸発器5の凍結を早期に検知するためである。蒸発器5のうち最も温度が低くなる部位は、冷媒回路100のうち、冷媒の過熱度が最も小さい、又は過熱度がゼロの部分である。本実施形態では、第1の温度センサ32の検出値は、従来の冷凍サイクルにおける利用に加えて、電子制御式膨張弁4の弁開度の制御に利用される。第1の温度センサ32の検出値は、車室内の空気温度及び蒸発器5へのブロアファンからの送風量が反映された値である。このため、第1の温度センサ32の検出値を用いることで、弁開度の制御に、車室内の空気温度及び蒸発器5へのブロアファンからの送風量の要素を加味することができ、より精度の高い弁開度の制御を行うことができる。
第2の温度センサ33は、蒸発器5から流出してきた冷媒の温度を検知する装置であり、従来の冷凍サイクルに既設の装置である。第2の温度センサ33の測定点は、例えば、蒸発器5の冷媒出口管(不図示)の外周又は配管65の外周に、測定点が接触するように取り付けられる。従来の冷凍サイクルにおいて、第2の温度センサ33の検出値は、例えば、電子制御式膨張弁4の弁開度制御に利用されている。より具体的には、第2の温度センサ33の測定点が設置された蒸発器5の冷媒出口における過熱度の値が目標値となるように電子制御式膨張弁4の弁開度が制御される。本実施形態では、第2の温度センサ33の測定点が設置された蒸発器5の冷媒出口における過熱度に替えて、内部熱交換器10と圧縮機2との間における冷媒の過熱度に基づいて電子制御式膨張弁4の弁開度が制御される。
第2の温度センサ33の検出値は、第1の温度センサ32の検出値よりも若干高くなる。第2の温度センサ33の検出値と第1の温度センサ32の検出値との差αは、冷媒の循環量、蒸発器5を通過する送風空気の温度若しくは送風量、第1の温度センサ32若しくは第2の温度センサ33の設置場所、又は電子制御式膨張弁4の設定値(蒸発器5を流出した冷媒の、過熱度の目標温度)などによって異なるものであるが、例えば2〜6℃である。
本実施形態に係る冷凍サイクル1は、第1の温度センサ32及び第2の温度センサ33の両方を備えるか、又は、第1の温度センサ32若しくは第2の温度センサ33のいずれか一方を備えなくてもよい。第1の温度センサ32及び第2の温度センサ33の両方を備えることで、より正確に過熱度を推定することができる。また、第1の温度センサ32若しくは第2の温度センサ33のいずれか一方を備えないことで、部品点数を削減することができる。第1の温度センサ32若しくは第2の温度センサ33のいずれか一方を備えない場合、第2の温度センサ33を省略することがより好ましい。
弁開度制御装置40は、算出過熱度を算出する算出部41と、算出過熱度に基づいて電子制御式膨張弁4の弁開度を調整する弁制御部42とを有することが好ましい。算出過熱度は、圧縮機2に吸入する冷媒の過熱度の推定値である。弁開度制御装置40は、空調制御ユニット(不図示)に搭載されるか、又は冷凍サイクル1が搭載される車両のエンジンコントロールユニット(不図示)に搭載されることが好ましい。車両の設計思想、メモリの容量又はコストなどの各種要因に対して柔軟に対応することができる。
図2は、弁開度制御装置による電子制御式膨張弁の弁開度の制御処理の一例を示すフローチャートである。弁開度の制御処理は、内部熱交換器10と圧縮機2との間の冷媒の温度X[℃]を推定する工程(ステップS1)と、算出過熱度の値を算出する工程(ステップS2)と、弁開度を制御する工程(ステップS3)とを有することが好ましい。
(ステップS1)
ステップS1では、弁開度制御装置の算出部41は、(数2)又は(数3)を用いて内部熱交換器10と圧縮機2との間の前記冷媒の温度X[℃]の推定値を算出する。数2又は数3において、Elowは、(数1)で予め導き出された内部熱交換器10の熱交換率であり、内部熱交換器10に固有の値である。a[℃]は、圧力センサ31の検出値から換算された温度の値である。凝縮器3と内部熱交換器10との間では冷媒は飽和状態であるため、温度a[℃]は圧力センサ31が検知した圧力の値から一義的に求められる。b[℃]は、第1の温度センサ32の検出値である。c[℃]は第2の温度センサ33の検出値である。α[℃]は、第2の温度センサ33の検出値c[℃]と第1の温度センサ32の検出値b[℃]との差である。α[℃]は、第1の温度センサ32及び第2の温度センサ33の実測値に基づいて算出された値であるか、又は、冷媒の循環量、蒸発器5を通過する送風空気の温度若しくは送風量、第1の温度センサ32若しくは第2の温度センサ33の設置場所、又は電子制御式膨張弁4の設定値(蒸発器5を流出した冷媒の、過熱度の目標温度)などに基づいて算出された推定値であってもよい。ステップS1では、温度Xの推定に第1の温度センサ32の検出値bを用いる場合、数2が採用される。温度Xの推定に第2の温度センサ33の検出値cを用いる場合、数3が採用される。
ステップS1では、弁開度制御装置の算出部41は、(数2)又は(数3)を用いて内部熱交換器10と圧縮機2との間の前記冷媒の温度X[℃]の推定値を算出する。数2又は数3において、Elowは、(数1)で予め導き出された内部熱交換器10の熱交換率であり、内部熱交換器10に固有の値である。a[℃]は、圧力センサ31の検出値から換算された温度の値である。凝縮器3と内部熱交換器10との間では冷媒は飽和状態であるため、温度a[℃]は圧力センサ31が検知した圧力の値から一義的に求められる。b[℃]は、第1の温度センサ32の検出値である。c[℃]は第2の温度センサ33の検出値である。α[℃]は、第2の温度センサ33の検出値c[℃]と第1の温度センサ32の検出値b[℃]との差である。α[℃]は、第1の温度センサ32及び第2の温度センサ33の実測値に基づいて算出された値であるか、又は、冷媒の循環量、蒸発器5を通過する送風空気の温度若しくは送風量、第1の温度センサ32若しくは第2の温度センサ33の設置場所、又は電子制御式膨張弁4の設定値(蒸発器5を流出した冷媒の、過熱度の目標温度)などに基づいて算出された推定値であってもよい。ステップS1では、温度Xの推定に第1の温度センサ32の検出値bを用いる場合、数2が採用される。温度Xの推定に第2の温度センサ33の検出値cを用いる場合、数3が採用される。
(ステップS2)
ステップS2では、弁開度制御装置の算出部41は、温度X[℃]の値と検出値b[℃]又は検出値c[℃]とを用いて算出過熱度の値を算出する。本実施形態では、蒸発器5における冷媒飽和温度から圧縮機2に吸入される直前の冷媒温度を引いた値を算出過熱度とし、該算出過熱度を内部熱交換器10と圧縮機2との間における冷媒の過熱度とみなす。ここで、検出値b[℃]を用いる場合、前述したように第1の温度センサ32が検知する冷媒は、冷媒回路100のうち過熱度が最も小さい(又は過熱度がゼロとなる)ので、その検出値b[℃]を冷媒飽和温度とみなし、検出値c[℃]を用いる場合、(c−α)[℃]を冷媒飽和温度とみなす。また、圧縮機2に吸入される直前の温度はステップS1で求めたX[℃]である。したがって、算出過熱度は、数4又は数5によって算出される。
(数4)算出過熱度=X−b
(数5)算出過熱度=X−(c−α)
ステップS2では、弁開度制御装置の算出部41は、温度X[℃]の値と検出値b[℃]又は検出値c[℃]とを用いて算出過熱度の値を算出する。本実施形態では、蒸発器5における冷媒飽和温度から圧縮機2に吸入される直前の冷媒温度を引いた値を算出過熱度とし、該算出過熱度を内部熱交換器10と圧縮機2との間における冷媒の過熱度とみなす。ここで、検出値b[℃]を用いる場合、前述したように第1の温度センサ32が検知する冷媒は、冷媒回路100のうち過熱度が最も小さい(又は過熱度がゼロとなる)ので、その検出値b[℃]を冷媒飽和温度とみなし、検出値c[℃]を用いる場合、(c−α)[℃]を冷媒飽和温度とみなす。また、圧縮機2に吸入される直前の温度はステップS1で求めたX[℃]である。したがって、算出過熱度は、数4又は数5によって算出される。
(数4)算出過熱度=X−b
(数5)算出過熱度=X−(c−α)
(ステップS3)
ステップS3では、弁開度制御装置40の弁制御部42は、ステップS2で算出された算出過熱度の値に基づいて電子制御式膨張弁4の弁開度を制御する。
ステップS3では、弁開度制御装置40の弁制御部42は、ステップS2で算出された算出過熱度の値に基づいて電子制御式膨張弁4の弁開度を制御する。
本実施形態に係る車両用空調装置の冷凍サイクル1では、算出部41は、温度X[℃]の推定には、第2の温度センサ33の検出値c[℃]を用い、算出過熱度の値の算出には、第1の温度センサ32の検出値b[℃]を用いることが好ましい。温度X[℃]の推定に数3が採用され、算出過熱度の値の算出には数4が採用されるため、補正値αで補正する必要がなくなり、より正確に、圧縮機が吸入する冷媒の過熱度を推定することができ、結果として成績係数の低下をより確実に抑制することができる。
本実施形態に係る車両用空調装置の冷凍サイクル1は、圧縮機2に流入する冷媒のエネルギー(過熱度)を推定し、膨張弁での冷媒流量の制御に反映することができる。そして、弁開度制御に用いるパラメータとして、従来から空調装置に使用されている圧力センサ31の検出値と第1の温度センサ32の検出値及び第2の温度センサ33の検出値の少なくともいずれか一方とを用いるので、新たな部品を追加することなく、成績係数の低下を抑制した空調装置を提供することができる。
本実施形態に係る車両は、本実施形態に係る車両用空調装置の冷凍サイクル1を備える。成績係数の高い車両用空調装置を備えた車両を、生産性を悪化することなく提供することができる。
1 車両用空調装置の冷凍サイクル
2 圧縮機
3 凝縮器
4 電子制御式膨張弁
5 蒸発器
7 冷却ファン
10 内部熱交換器
10a 第1の熱交換部の入口
10b 第1の熱交換部の出口
10c 第2の熱交換部の入口
10d 第2の熱交換部の出口
11 第1の熱交換部
12 第2の熱交換部
31 圧力センサ
32 第1の温度センサ
33 第2の温度センサ
40 弁開度制御装置
41 算出部
42 弁制御部
61〜66 配管
100 冷媒回路
2 圧縮機
3 凝縮器
4 電子制御式膨張弁
5 蒸発器
7 冷却ファン
10 内部熱交換器
10a 第1の熱交換部の入口
10b 第1の熱交換部の出口
10c 第2の熱交換部の入口
10d 第2の熱交換部の出口
11 第1の熱交換部
12 第2の熱交換部
31 圧力センサ
32 第1の温度センサ
33 第2の温度センサ
40 弁開度制御装置
41 算出部
42 弁制御部
61〜66 配管
100 冷媒回路
Claims (4)
- 圧縮機と凝縮器と電子制御式膨張弁と蒸発器とを配管で接続して冷媒を循環させる冷媒回路と、
前記凝縮器から前記電子制御式膨張弁に導かれる冷媒が流れる第1の熱交換部と前記蒸発器から前記圧縮機の吸入側に導かれる冷媒が流れる第2の熱交換部との間で前記冷媒の熱交換を行う内部熱交換器と、
前記凝縮器と前記内部熱交換器との間の前記冷媒の圧力を検知する圧力センサと、
前記蒸発器の温度若しくは該蒸発器を通過した空気の温度を検知する第1の温度センサ及び前記蒸発器と前記内部熱交換器との間に測定点を有する第2の温度センサの少なくともいずれか一方と、
前記内部熱交換器と前記圧縮機との間における前記冷媒の過熱度に基づいて前記電子制御式膨張弁の弁開度を制御する弁開度制御装置と、を備え、
前記弁開度制御装置は、パラメータとして前記圧力センサの検出値と、前記第1の温度センサの検出値及び前記第2の温度センサの検出値の少なくともいずれか一方とを用いて算出された算出過熱度の値を前記過熱度として採用することを特徴とする車両用空調装置の冷凍サイクル。 - 前記弁開度制御装置は、前記算出過熱度を算出する算出部を有し、
前記圧力センサの検出値から換算される前記冷媒の温度の値をa[℃]、前記第1の温度センサの検出値をb[℃]、前記第2の温度センサの検出値をc[℃]、前記検出値cと前記検出値bとの差をα[℃]、(数1)で導き出される前記内部熱交換器の熱交換効率の値をElowとしたとき、前記算出部は、(数2)又は(数3)を用いて前記内部熱交換器と前記圧縮機との間の前記冷媒の温度X[℃]を推定し、該温度X[℃]の値と前記検出値b[℃]との差又は前記温度X[℃]と(前記検出値c[℃]−α)との差から前記算出過熱度の値を算出することを特徴とする請求項1に記載の車両用空調装置の冷凍サイクル。
数1中、T1は前記第1の熱交換部の入口側での冷媒の実測温度値であり、T3は前記第2の熱交換部の出口側での冷媒の実測温度値であり、T4は前記第2の熱交換部の入口側での冷媒の実測温度値である。
- 前記算出部は、前記温度X[℃]の推定には、前記第2の温度センサの検出値c[℃]を用い、前記算出過熱度の値の算出には、前記第1の温度センサの検出値b[℃]を用いることを特徴とする請求項2に記載の車両用空調装置の冷凍サイクル。
- 請求項1〜3のいずれか一つに記載の車両用空調装置の冷凍サイクルを備えた車両。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200086097A (ko) * | 2019-01-08 | 2020-07-16 | 대우조선해양 주식회사 | 선박의 단열박스 온도조절시스템 및 방법 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021031026A (ja) * | 2019-08-29 | 2021-03-01 | 株式会社ヴァレオジャパン | 車両用空調装置 |
| DE102020115274A1 (de) * | 2020-06-09 | 2021-12-09 | Stiebel Eltron Gmbh & Co. Kg | Verfahren zum Betrieb einer Kompressionskälteanlage |
| CN112248744A (zh) * | 2020-09-30 | 2021-01-22 | 广西玉柴机器股份有限公司 | 车辆空调的控制系统 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1163624A (ja) * | 1997-08-21 | 1999-03-05 | Matsushita Refrig Co Ltd | 空気調和装置 |
| JP2001001754A (ja) * | 1999-06-24 | 2001-01-09 | Japan Climate Systems Corp | 車両用空調装置 |
| JP2004061061A (ja) * | 2002-07-31 | 2004-02-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 冷凍サイクル装置およびその運転方法 |
| JP2014119200A (ja) * | 2012-12-18 | 2014-06-30 | Fuji Electric Co Ltd | 冷媒流量制御装置 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4915250B2 (ja) * | 2007-02-23 | 2012-04-11 | 株式会社デンソー | エジェクタ式冷凍サイクル |
| US8539786B2 (en) * | 2007-10-08 | 2013-09-24 | Emerson Climate Technologies, Inc. | System and method for monitoring overheat of a compressor |
| JP2009109157A (ja) * | 2007-11-01 | 2009-05-21 | Toyota Industries Corp | 冷媒循環回路 |
| JP4948374B2 (ja) * | 2007-11-30 | 2012-06-06 | 三菱電機株式会社 | 冷凍サイクル装置 |
| JP5533491B2 (ja) * | 2010-09-24 | 2014-06-25 | パナソニック株式会社 | 冷凍サイクル装置及び温水暖房装置 |
| CN102410693A (zh) * | 2011-12-08 | 2012-04-11 | 合肥美的荣事达电冰箱有限公司 | 冰箱的制冷系统、具有它的冰箱及其控制方法 |
-
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1163624A (ja) * | 1997-08-21 | 1999-03-05 | Matsushita Refrig Co Ltd | 空気調和装置 |
| JP2001001754A (ja) * | 1999-06-24 | 2001-01-09 | Japan Climate Systems Corp | 車両用空調装置 |
| JP2004061061A (ja) * | 2002-07-31 | 2004-02-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 冷凍サイクル装置およびその運転方法 |
| JP2014119200A (ja) * | 2012-12-18 | 2014-06-30 | Fuji Electric Co Ltd | 冷媒流量制御装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200086097A (ko) * | 2019-01-08 | 2020-07-16 | 대우조선해양 주식회사 | 선박의 단열박스 온도조절시스템 및 방법 |
| KR102165062B1 (ko) * | 2019-01-08 | 2020-10-13 | 대우조선해양 주식회사 | 선박의 단열박스 온도조절시스템 및 방법 |
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