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JP2010042698A - Air conditioner for vehicle - Google Patents

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JP2010042698A
JP2010042698A JP2008206104A JP2008206104A JP2010042698A JP 2010042698 A JP2010042698 A JP 2010042698A JP 2008206104 A JP2008206104 A JP 2008206104A JP 2008206104 A JP2008206104 A JP 2008206104A JP 2010042698 A JP2010042698 A JP 2010042698A
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JP
Japan
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refrigerant
cooling water
air
temperature
pressure
Prior art date
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Pending
Application number
JP2008206104A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Oshitani
洋 押谷
Makoto Ikegami
真 池上
Yoshiaki Takano
義昭 高野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Publication date
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    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an air conditioner for a vehicle capable of ensuring a predetermined flow rate of coolant by controlling movement of heat between a refrigeration cycle and a cooling water circuit. <P>SOLUTION: The air conditioner 1 for the vehicle performs control so as to perform heat exchange between the coolant and cooling water using a water coolant heat exchanger 11 when it satisfies a predetermined condition when a control mode is a dehumidification/heating mode. Specifically, the control device controls giving/receiving of heat of the coolant and water by controlling the opening/closing state of first to third changeover valves 14, 19, 22 and valve opening of a first expansion valve 12, and a calorific value of medium flowing in a different flow passage can be effectively used. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、冷凍サイクルと冷却水回路とを用いて空調空気を提供する車両用空調装置に関する。   The present invention relates to a vehicle air conditioner that provides conditioned air using a refrigeration cycle and a cooling water circuit.

従来の技術の車両用空調装置は、冷凍サイクルと冷却水回路とを有する。冷凍サイクルの構成部品である蒸発器は、空調ダクト内に設けられ、冷凍サイクルの低圧冷媒が空調ダクトを通過する空気から吸熱して、通過する空気を冷却する。冷却水回路は、エンジンの冷却水を熱源として空調ダクトを通過する空気を加熱するヒータ機能を備える。冷凍サイクルの冷媒と冷却水回路の冷却水とは、水冷媒熱交換器によって、熱交換するように構成される(たとえば特許文献1参照)。
特開2007−24470号公報
A conventional vehicle air conditioner has a refrigeration cycle and a cooling water circuit. The evaporator, which is a component of the refrigeration cycle, is provided in the air conditioning duct, and the low-pressure refrigerant of the refrigeration cycle absorbs heat from the air passing through the air conditioning duct to cool the passing air. The cooling water circuit has a heater function for heating the air passing through the air conditioning duct using the engine cooling water as a heat source. The refrigerant of the refrigeration cycle and the cooling water of the cooling water circuit are configured to exchange heat with a water refrigerant heat exchanger (see, for example, Patent Document 1).
JP 2007-24470 A

前述の従来の技術の車両用空調装置を構成する冷凍サイクルは、冬季のように外気温度が低く内気モードの場合に、冷凍サイクル内の冷媒の高低圧差が小さくなるときがある。このように冷凍サイクル内の冷媒の高低圧差が小さいときには、膨張弁にて冷媒を流しきれず、所定の冷媒流量が確保できないという問題がある。   In the refrigeration cycle constituting the above-described conventional vehicle air conditioner, when the outside air temperature is low and the inside air mode is used as in winter, the high-low pressure difference of the refrigerant in the refrigeration cycle may be small. As described above, when the difference between the high and low pressures of the refrigerant in the refrigeration cycle is small, there is a problem that the refrigerant cannot be completely flown by the expansion valve, and a predetermined refrigerant flow rate cannot be secured.

そこで、本発明は前述の問題点を鑑みてなされたものであり、冷凍サイクルと冷却水回路との間での熱の移動を制御することによって、所定の冷媒流量を確保することができる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 view of the above-mentioned problems, and for vehicles that can secure a predetermined refrigerant flow rate by controlling the movement of heat between the refrigeration cycle and the cooling water circuit. An object is to provide an air conditioner.

本発明は前述の目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。   The present invention employs the following technical means in order to achieve the aforementioned object.

請求項1に記載の発明は、冷却水回路と冷凍サイクルとを用いて空調空気を車室内に提供する車両用空調装置であって、
一端側に空気の吸入口を有し、他端側に車室内への吹出口を有する空調空気通路(5)と、
空気を吸入口側から吹出口側へ送風する送風機と、
車両に搭載される発熱機器を冷却するための冷却水が循環する冷却水回路(4)と、
冷媒を高温高圧に圧縮して吐出する圧縮機(10)、圧縮機から吐出された冷媒を外気との間で熱交換して凝縮する凝縮器(13)、凝縮器で凝縮した冷媒を減圧する減圧手段(15)、空調空気通路に設置され、および減圧手段によって減圧された冷媒を空気から吸熱して蒸発させ、空気を冷却する蒸発器(7)を含む冷凍サイクル(3)と、
圧縮機と凝縮器との間に設けられ、圧縮機から吐出された冷媒が通過する冷媒通路と冷却水が通過する冷却水通路とを有し、冷媒通路を通過する冷媒と冷却水通路を通過する冷却水との間で熱交換を行う水冷媒熱交換器(11)と、
冷却水回路に設けられ、空調空気通路において蒸発器の下流側に設置され、空気を冷却水と熱交換して加熱するヒータコア(8)と、
冷却水の温度を検出する冷却水温度検出手段と、
冷媒の状態量を検出する冷媒状態検出手段と、
冷房モード、暖房モードおよび除湿暖房モードの各空調モードを設定するための空調モード設定手段と、
空調モード設定手段によって設定された空調モードに基づき、流路切替手段を制御する空調制御手段と、を含み、
冷凍サイクルは、圧縮機から吐出された冷媒が冷媒通路を通過して凝縮器に流す流路と、圧縮機から吐出された冷媒が冷媒通路を通過させずに凝縮器に流す流路とを切り替える流路切替手段(12,21,22)を含み、
空調制御手段は、空調モードが除湿暖房モードである場合、検出された冷却水の温度および冷媒の状態量に基づいた判断によって、除湿暖房モードを実行するための冷却水の熱量が不足しているときに、または除湿暖房モードを実行するための冷媒の圧力が低いときに、水冷媒熱交換器の冷媒通路を冷媒が通過するように流路切替手段を制御することを特徴とする車両用空調装置である。
The invention according to claim 1 is an air conditioner for a vehicle that provides conditioned air into a vehicle interior using a cooling water circuit and a refrigeration cycle,
An air-conditioning air passage (5) having an air intake port on one end side and an air outlet to the vehicle interior on the other end side;
A blower for blowing air from the inlet side to the outlet side;
A cooling water circuit (4) through which cooling water for cooling a heat generating device mounted on the vehicle circulates;
The compressor (10) that compresses and discharges the refrigerant to high temperature and high pressure, the condenser (13) that condenses the refrigerant discharged from the compressor by exchanging heat with the outside air, and depressurizes the refrigerant condensed in the condenser A refrigeration cycle (3) including an evaporator (7) installed in the pressure reducing means (15), the air-conditioned air passage, and the refrigerant decompressed by the pressure reducing means absorbs heat from the air to evaporate and cools the air;
Provided between the compressor and the condenser, and has a refrigerant passage through which refrigerant discharged from the compressor passes and a cooling water passage through which cooling water passes, and passes through the refrigerant and cooling water passage through the refrigerant passage. A water-refrigerant heat exchanger (11) that exchanges heat with the cooling water that
A heater core (8) provided in the cooling water circuit, installed downstream of the evaporator in the conditioned air passage, and heats the air by exchanging heat with the cooling water;
Cooling water temperature detecting means for detecting the temperature of the cooling water;
Refrigerant state detecting means for detecting a state quantity of the refrigerant;
Air-conditioning mode setting means for setting each air-conditioning mode of cooling mode, heating mode and dehumidifying heating mode;
Air conditioning control means for controlling the flow path switching means based on the air conditioning mode set by the air conditioning mode setting means,
The refrigeration cycle switches between a flow path for the refrigerant discharged from the compressor to flow through the refrigerant passage to the condenser and a flow path for the refrigerant discharged from the compressor to flow to the condenser without passing through the refrigerant passage. Including flow path switching means (12, 21, 22),
When the air conditioning mode is the dehumidifying heating mode, the air conditioning control means has a shortage of heat quantity of the cooling water for executing the dehumidifying heating mode based on the detected cooling water temperature and the state quantity of the refrigerant. When the pressure of the refrigerant for executing the dehumidifying and heating mode is low, the vehicle air conditioner controls the flow path switching means so that the refrigerant passes through the refrigerant passage of the water-refrigerant heat exchanger Device.

請求項1に記載の発明に従えば、空調モードが除湿暖房モードである場合に所定条件を満足したとき、水冷媒熱交換器を用いて冷媒と冷却水との間で熱交換する。これによって、たとえば外気温度が低く冷媒の高低圧差が小さい場合であっても、冷媒を冷却水によって加熱して、冷媒の高低圧差を大きくすることができる。したがって冷媒の高低圧差の問題が解消されるので、冷媒を循環させることができる。また冷却水の熱量が不足している場合であっても冷却水を冷媒によって加熱して、除湿暖房モードを実行するための冷却水の熱量を確保することができる。このように空調制御手段は、流路切替手段を制御することによって、冷媒と水との熱の授受を制御し、異なる流路を流れる媒体の熱量を効果的に用いることができる。   According to the first aspect of the present invention, when a predetermined condition is satisfied when the air conditioning mode is the dehumidifying heating mode, heat is exchanged between the refrigerant and the cooling water using the water refrigerant heat exchanger. Thereby, for example, even if the outside air temperature is low and the high / low pressure difference of the refrigerant is small, the high / low pressure difference of the refrigerant can be increased by heating the refrigerant with the cooling water. Therefore, the problem of the high / low pressure difference of the refrigerant is solved, so that the refrigerant can be circulated. Even if the amount of heat of the cooling water is insufficient, the amount of heat of the cooling water for executing the dehumidifying heating mode can be ensured by heating the cooling water with the refrigerant. In this way, the air conditioning control means controls the flow path switching means to control the transfer of heat between the refrigerant and the water, and can effectively use the amount of heat of the medium flowing in the different flow paths.

また請求項2に記載の発明では、減圧手段は、高圧の冷媒を等エントロピ的に減圧膨張させるノズル(27)を有し、高圧の冷媒をノズルにて減圧膨脹させて高速の冷媒流を生成し、生成した冷媒流にて低圧側の冷媒を循環させるとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して圧縮機の吸入圧を上昇させるエジェクタ(25)であることを特徴とする。   In the invention according to claim 2, the decompression means has a nozzle (27) for decompressing and expanding the high-pressure refrigerant in an isentropic manner, and the high-pressure refrigerant is decompressed and expanded by the nozzle to generate a high-speed refrigerant flow. The ejector (25) is configured to circulate the low-pressure side refrigerant in the generated refrigerant flow and convert the expansion energy into pressure energy to increase the suction pressure of the compressor.

請求項2に記載の発明に従えば、エジェクタを含むので、冷媒が流通する冷凍サイクルの効率を向上することができる。   According to the invention described in claim 2, since the ejector is included, the efficiency of the refrigeration cycle through which the refrigerant flows can be improved.

さらに請求項3に記載の発明では、流路切替手段は、
圧縮機から吐出された冷媒が水冷媒熱交換器を迂回して凝縮器に至る迂回流路(21)と、
迂回流路に設けられ、迂回流路の開閉状態を切り替える切替部(22)と、
圧縮機から吐出された冷媒が水冷媒熱交換器を通過して、凝縮器に至るサイクル流路(17)と、
サイクル流路の水冷媒熱交換器と凝縮器との間に設けられ、通過する冷媒の減圧量が可変である減圧部(12)と、を含むことを特徴とする。
Furthermore, in the invention according to claim 3, the flow path switching means is
A bypass passage (21) in which the refrigerant discharged from the compressor bypasses the water-refrigerant heat exchanger and reaches the condenser;
A switching unit (22) that is provided in the bypass channel and switches the open / close state of the bypass channel;
The refrigerant discharged from the compressor passes through the water-refrigerant heat exchanger and reaches the condenser (17),
And a decompression section (12) provided between the water refrigerant heat exchanger and the condenser in the cycle flow path, wherein the decompression amount of the refrigerant passing therethrough is variable.

請求項3に記載の発明に従えば、迂回流路には切替部が設けられるので、空調制御手段が切替部を閉状態に制御することによって、サイクル流路に冷媒を流通させることができる。サイクル流路には、減圧量が可変な減圧部が設けられ、空調制御手段によって減圧量が無いように、すなわち減圧しないように減圧部を制御することによって、冷媒の高低圧差が小さい場合であって、水冷媒熱交換器に冷媒を流通させることができる。また水冷媒熱交換器に冷媒を流通させたくない場合は、切替部を開状態として、減圧部の減圧量を所定の減圧量に設定することによって、水冷媒熱交換器に冷媒を流通させることなく、圧縮機から吐出された冷媒を、迂回流路を介して凝縮器に与えることができる。このように空調制御手段は流路切替手段を制御することによって、水冷媒熱交換器に冷媒を流通させる状態と、流通させない状態とを切り替えることができる。   According to the third aspect of the present invention, since the detour channel is provided with the switching unit, the air conditioning control unit controls the switching unit to be in the closed state, thereby allowing the refrigerant to flow through the cycle channel. The cycle flow path is provided with a pressure reducing part having a variable pressure reducing amount, and the air pressure control means controls the pressure reducing part so that there is no pressure reducing amount, that is, no pressure reducing, so that the difference between the high and low pressures of the refrigerant is small. Thus, the refrigerant can be circulated through the water refrigerant heat exchanger. If you do not want the refrigerant to flow through the water-refrigerant heat exchanger, set the switching unit in the open state and set the depressurization amount of the depressurization unit to a predetermined depressurization amount so that the refrigerant flows through the water-refrigerant heat exchanger. Instead, the refrigerant discharged from the compressor can be given to the condenser via the bypass channel. In this way, the air conditioning control means can switch between a state in which the refrigerant is circulated in the water refrigerant heat exchanger and a state in which the refrigerant is not circulated by controlling the flow path switching means.

さらに請求項4に記載の発明では、冷媒状態検出手段は、冷凍サイクルの高圧側の冷媒の圧力を冷媒の状態量として検出し、
空調制御手段は、空調モードが除湿暖房モードである場合、検出された冷却水の温度が所定温度以上であり、かつ冷媒の圧力が所定圧力以下であるとき、水冷媒熱交換器を冷媒が通過するように流路切替手段を制御することを特徴とする。
Furthermore, in the invention according to claim 4, the refrigerant state detecting means detects the pressure of the refrigerant on the high pressure side of the refrigeration cycle as the refrigerant state quantity,
When the air conditioning mode is the dehumidifying heating mode, the air conditioning control means passes the water refrigerant heat exchanger when the detected cooling water temperature is equal to or higher than a predetermined temperature and the refrigerant pressure is equal to or lower than the predetermined pressure. Thus, the flow path switching means is controlled.

請求項4に記載の発明に従えば、空調制御手段は、所定条件を満たす場合、すなわち冷媒の高圧が低く、冷却水が冷媒を加熱することができる熱源として用いることができる場合、冷媒が水冷媒熱交換器を通過するように流路切替手段を制御する。したがって所定温度以上の冷却水によって、所定圧力以下の冷媒を加熱することができる。これによって冷媒の高低圧差の問題が解消されるので、冷媒を循環させることができる。   According to the fourth aspect of the present invention, the air conditioning control means, when the predetermined condition is satisfied, that is, when the high pressure of the refrigerant is low and the cooling water can be used as a heat source capable of heating the refrigerant, the refrigerant is water. The flow path switching means is controlled so as to pass through the refrigerant heat exchanger. Therefore, the coolant having a predetermined pressure or lower can be heated by the cooling water having a predetermined temperature or higher. This eliminates the problem of the high / low pressure difference of the refrigerant, so that the refrigerant can be circulated.

さらに請求項5に記載の発明では、空調制御手段は、空調モードが除湿暖房モードである場合、検出された冷却水の温度が所定温度以下であるとき、水冷媒熱交換器を冷媒が通過するように流路切替手段を制御することを特徴とする。   Furthermore, in the invention according to claim 5, the air conditioning control means, when the air conditioning mode is the dehumidifying heating mode, the refrigerant passes through the water-refrigerant heat exchanger when the detected temperature of the cooling water is not more than a predetermined temperature. Thus, the flow path switching means is controlled.

請求項5に記載の発明に従えば、空調制御手段は、所定条件を満たす場合、すなわち冷却水の温度が低い場合、冷媒が水冷媒熱交換器を通過するように流路切替手段を制御する。したがって所定温度以下の冷却水を冷媒によって加熱することができる。これによって冷却水の熱量が不足している場合であっても冷却水を冷媒によって加熱して、除湿暖房モードを実行するための冷却水の熱量を確保することができる。   According to the invention described in claim 5, the air conditioning control means controls the flow path switching means so that the refrigerant passes through the water-refrigerant heat exchanger when the predetermined condition is satisfied, that is, when the temperature of the cooling water is low. . Therefore, the cooling water below a predetermined temperature can be heated by the refrigerant. Thereby, even if the amount of heat of the cooling water is insufficient, the amount of heat of the cooling water for executing the dehumidifying heating mode can be ensured by heating the cooling water with the refrigerant.

さらに請求項6に記載の発明では、冷媒状態検出手段は、外気温度を冷媒の状態量として検出し、
空調制御手段は、空調モードが除湿暖房モードである場合、検出された冷却水の温度が所定温度以上であり、かつ外気温度が所定温度以下であるとき、水冷媒熱交換器を冷媒が通過するように流路切替手段を制御することを特徴とする。
Further, in the invention according to claim 6, the refrigerant state detection means detects the outside air temperature as the refrigerant state quantity,
When the air conditioning mode is the dehumidifying heating mode, the air conditioning control means allows the refrigerant to pass through the water-refrigerant heat exchanger when the detected cooling water temperature is equal to or higher than a predetermined temperature and the outside air temperature is equal to or lower than the predetermined temperature. Thus, the flow path switching means is controlled.

請求項6に記載の発明に従えば、外気温度によって、冷媒の熱量の過不足を判断することができる。   According to the invention described in claim 6, it is possible to determine whether the amount of heat of the refrigerant is excessive or insufficient based on the outside air temperature.

さらに請求項7に記載の発明では、冷媒状態検出手段は、冷媒温度を冷媒の状態量として検出し、
空調制御手段は、空調モードが除湿暖房モードである場合、検出された冷却水の温度が所定温度以上であり、かつ冷媒温度が所定温度以下であるとき、水冷媒熱交換器を冷媒が通過するように流路切替手段を制御することを特徴とする。
Furthermore, in the invention according to claim 7, the refrigerant state detecting means detects the refrigerant temperature as the refrigerant state quantity,
When the air conditioning mode is the dehumidifying heating mode, the air conditioning control means allows the refrigerant to pass through the water-refrigerant heat exchanger when the detected cooling water temperature is equal to or higher than a predetermined temperature and the refrigerant temperature is equal to or lower than the predetermined temperature. Thus, the flow path switching means is controlled.

請求項7に記載の発明に従えば、冷媒温度によって、冷媒の熱量の過不足を判断することができる。   According to the seventh aspect of the present invention, it is possible to determine whether the amount of heat of the refrigerant is excessive or insufficient based on the refrigerant temperature.

なお、前述の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一例である。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each above-mentioned means is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を、複数の形態について説明する。各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。   Hereinafter, a plurality of embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. Portions corresponding to the matters described in the preceding forms in each embodiment are denoted by the same reference numerals, and overlapping description may be omitted. When only a part of the configuration is described, the other parts of the configuration are the same as those described in the preceding section. Not only the combination of the parts specifically described in each embodiment, but also the embodiments can be partially combined as long as the combination does not hinder.

(第1実施形態)
本発明の第1実施形態に関して、図1〜図7を用いて説明する。図1は、車両用空調装置1の全体構成を示す模式図である。車両用空調装置1は、エンジン2を走行用駆動源とする車両に搭載される。車両用空調装置1は、冷凍サイクル3、冷却水回路4、室内ユニット(図示せず)および制御装置(図示せず)を含む。車両用空調装置1は、たとえば車両の車室内前部の計器盤下部に設置される。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a vehicle air conditioner 1. The vehicle air conditioner 1 is mounted on a vehicle using the engine 2 as a driving source for traveling. The vehicle air conditioner 1 includes a refrigeration cycle 3, a cooling water circuit 4, an indoor unit (not shown), and a control device (not shown). The vehicle air conditioner 1 is installed, for example, in the lower part of the instrument panel in the front part of the vehicle interior of the vehicle.

室内ユニットを構成する空調ケース5は、一端側に空気の吸入口(図示せず)を有し、他端側に車室内への吹出口(図示せず)を有し、吸入口から吹出口へ空調空気を導く空調空気通路6を構成している。空調ケース5の一端側には内外気を吸入する吸入口が設けられている。内気吸入口と外気吸入口は内外気切替ドア(図示せず)により切替および開閉される。吸入口に隣接して、空調ケース5内に空気を送風する送風機(図示せず)が設置される。空調ケース5の他端側には車室内へ通ずる複数の吹出口が形成されている。これらの吹出口は吹出モード切替ドア(図示せず)によりそれぞれ切替および開閉され、たとえばフェイス、バイレベル、フット、およびデフロスタ等の吹出モードが設定される。   The air conditioning case 5 constituting the indoor unit has an air inlet (not shown) on one end side, an air outlet (not shown) to the vehicle interior on the other end, and the air outlet to the air outlet. The conditioned air passage 6 for guiding the conditioned air to the side is configured. An air inlet for sucking inside and outside air is provided on one end side of the air conditioning case 5. The inside air inlet and the outside air inlet are switched and opened and closed by an inside / outside air switching door (not shown). A blower (not shown) that blows air into the air conditioning case 5 is installed adjacent to the suction port. On the other end side of the air-conditioning case 5, a plurality of air outlets communicating with the passenger compartment are formed. These air outlets are respectively switched and opened and closed by a blow mode switching door (not shown), and blow modes such as a face, bi-level, foot, and defroster are set.

送風機より空気下流側における空調ケース5内には冷凍サイクル3の室内器7が設けられている。室内器7は、冷凍サイクル3の低圧冷媒が空気から吸熱して、空気を冷却するものである。室内器7より空気下流側には冷却水回路4のヒータコア8が設けられている。ヒータコア8は、冷却水(温水)を熱源として空気を加熱するものである。室内器7およびヒータコア8によって温度調節された空調空気は、選択された吹出口から車室内に吹出される。   An indoor unit 7 for the refrigeration cycle 3 is provided in the air conditioning case 5 on the air downstream side of the blower. The indoor unit 7 cools the air by the low-pressure refrigerant of the refrigeration cycle 3 absorbing heat from the air. A heater core 8 of the cooling water circuit 4 is provided on the air downstream side of the indoor unit 7. The heater core 8 heats air using cooling water (hot water) as a heat source. The conditioned air whose temperature has been adjusted by the indoor unit 7 and the heater core 8 is blown into the vehicle compartment from the selected outlet.

冷却水回路4は、車両に搭載される発熱機器であるエンジン2に設けられ、エンジン2を冷却するための回路である。冷却水回路4には、放熱用のラジエータ9および放熱用のヒータコア8が配設されている。エンジン冷却用の冷却水は、水ポンプ(図示せず)によって冷却水回路4内を循環する。ラジエータ9は、冷却水回路4のラジエータ側流路4aに接続されて、冷却水の温度が所定温度範囲(たとえば90〜110℃)となるように調節(制御)するために設けられる。ヒータコア8は、冷却水回路4のヒータコア側流路4bに接続されて内部に冷却水が流通するように構成される。ヒータコア8は、冷却水を加熱源として自身を流通する空調空気を加熱する熱交換器である。   The cooling water circuit 4 is a circuit for cooling the engine 2 provided in the engine 2 that is a heat generating device mounted on the vehicle. The cooling water circuit 4 is provided with a radiator 9 for heat dissipation and a heater core 8 for heat dissipation. Cooling water for engine cooling circulates in the cooling water circuit 4 by a water pump (not shown). The radiator 9 is connected to the radiator-side flow path 4a of the cooling water circuit 4 and is provided for adjusting (controlling) the temperature of the cooling water to be within a predetermined temperature range (for example, 90 to 110 ° C.). The heater core 8 is connected to the heater core side flow path 4b of the cooling water circuit 4 so that the cooling water flows therethrough. The heater core 8 is a heat exchanger that heats conditioned air flowing through itself using cooling water as a heating source.

また冷却水回路4には、水温センサ(図示せず)が設けられる。水温センサは、冷却水温度検出手段であって、エンジン2の出口部に設けられ、冷却水回路4を流通する冷却水の温度を検出する。水温センサは、検出した冷却水温度情報を制御装置に与える。   The cooling water circuit 4 is provided with a water temperature sensor (not shown). The water temperature sensor is a cooling water temperature detecting means, and is provided at the outlet of the engine 2 and detects the temperature of the cooling water flowing through the cooling water circuit 4. The water temperature sensor provides the detected cooling water temperature information to the control device.

冷凍サイクル3は、圧縮機10、水冷媒熱交換器11、第1膨張弁12、室外器13、第1切替弁14、第2膨張弁15、室内器7、およびアキュムレータ16が環状のサイクル流路17に順次接続される。また室内器7を迂回して、室外器13とアキュムレータ16とを接続する第1迂回流路18が設けられる。第1迂回流路18には、第2切替弁19および第3膨張弁20が設けられる。また水冷媒熱交換器11を迂回して、圧縮機10と室外器13とを接続する第2迂回流路21が設けられる。第2迂回流路21には、第3切替弁22が設けられる。冷凍サイクル3内を循環する冷媒としては、二酸化炭素(CO2)を用いており、高圧側の圧力が臨界圧力よりも高い状態で使用される場合を有している。   The refrigeration cycle 3 includes a cycle flow in which the compressor 10, the water refrigerant heat exchanger 11, the first expansion valve 12, the outdoor unit 13, the first switching valve 14, the second expansion valve 15, the indoor unit 7, and the accumulator 16 are annular. Connected sequentially to the path 17. A first bypass flow path 18 that bypasses the indoor unit 7 and connects the outdoor unit 13 and the accumulator 16 is provided. A second switching valve 19 and a third expansion valve 20 are provided in the first bypass flow path 18. A second bypass flow path 21 that bypasses the water-refrigerant heat exchanger 11 and connects the compressor 10 and the outdoor unit 13 is provided. A third switching valve 22 is provided in the second bypass flow path 21. Carbon dioxide (CO2) is used as the refrigerant circulating in the refrigeration cycle 3, and the refrigerant is used in a state where the pressure on the high pressure side is higher than the critical pressure.

圧縮機10は、電動モータ(図示せず)によって駆動されて、冷媒を高温高圧に圧縮して吐出する流体機械である。圧縮機10は、作動回転数によって冷媒の吐出量を可変可能としている。圧縮機10は、制御装置によってその作動および冷媒吐出量が制御される。圧縮機10の吐出側であって、たとえば圧縮機10と水冷媒熱交換器11との間には、冷媒の状態量を検出する冷媒状態検出手段が設けられる。冷媒状態検出手段は、吐出された冷媒の温度を検出する温度センサおよび冷媒の圧力を検出する圧力センサによって実現される。各センサは、検出した温度情報および圧力情報を制御装置に与える。   The compressor 10 is a fluid machine that is driven by an electric motor (not shown) to compress and discharge the refrigerant to high temperature and high pressure. The compressor 10 can change the discharge amount of the refrigerant according to the operating rotational speed. The operation and the refrigerant discharge amount of the compressor 10 are controlled by the control device. On the discharge side of the compressor 10, for example, between the compressor 10 and the water-refrigerant heat exchanger 11, refrigerant state detection means for detecting the refrigerant state quantity is provided. The refrigerant state detection means is realized by a temperature sensor that detects the temperature of the discharged refrigerant and a pressure sensor that detects the pressure of the refrigerant. Each sensor gives the detected temperature information and pressure information to the control device.

水冷媒熱交換器11は、圧縮機10と室外器13との間に設けられ、圧縮機10から吐出された冷媒が通過する冷媒通路と、冷却水回路4の冷却水が通過する冷却水通路とを有する。水冷媒熱交換器11は、冷媒通路を通過する冷媒と冷却水通路を通過する冷却水との間で熱交換を行う。水冷媒熱交換器11は、内部に冷媒通路と冷却水通路とが対向するように形成された熱交換器である。   The water-refrigerant heat exchanger 11 is provided between the compressor 10 and the outdoor unit 13, a refrigerant passage through which the refrigerant discharged from the compressor 10 passes, and a cooling water passage through which the cooling water of the cooling water circuit 4 passes. And have. The water-refrigerant heat exchanger 11 performs heat exchange between the refrigerant passing through the refrigerant passage and the cooling water passing through the cooling water passage. The water-refrigerant heat exchanger 11 is a heat exchanger formed inside so that the refrigerant passage and the cooling water passage face each other.

第1膨張弁12は、水冷媒熱交換器11から流出される冷媒を減圧する(低温低圧にする)減圧部である。第1膨張弁12は、制御装置によってその弁開度が可変され、減圧量が調節されるように構成される。第1膨張弁12の弁開度が小さい側から大きい側に可変されるに伴って、冷媒の減圧量は小さくなっていき、最大弁開度では減圧機能を伴わないように構成される。   The first expansion valve 12 is a decompression unit that decompresses the refrigerant flowing out of the water-refrigerant heat exchanger 11 (makes it low temperature and low pressure). The first expansion valve 12 is configured such that the opening degree of the first expansion valve 12 is varied by the control device, and the amount of pressure reduction is adjusted. As the valve opening degree of the first expansion valve 12 is changed from the small side to the large side, the amount of pressure reduction of the refrigerant decreases, and the maximum valve opening degree is configured not to have a pressure reducing function.

室外器13は、凝縮器であって、第1膨張弁12から流出された冷媒とエンジンルーム内に流入する外気との間で熱交換する熱交換器である。室外器13は、車両のエンジンルームの前方、たとえばグリルの後方に配置される。室外器13の冷媒流出側であって、たとえば室外器13と第1切替弁14との間には室外器13から流出される冷媒の温度を検出する温度センサが設けられる。温度センサは、検出した温度情報を制御装置に与える。   The outdoor unit 13 is a condenser and is a heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant that has flowed out of the first expansion valve 12 and the outside air that flows into the engine room. The outdoor unit 13 is disposed in front of the engine room of the vehicle, for example, behind the grill. On the refrigerant outflow side of the outdoor unit 13, for example, a temperature sensor that detects the temperature of the refrigerant that flows out of the outdoor unit 13 is provided between the outdoor unit 13 and the first switching valve 14. The temperature sensor gives the detected temperature information to the control device.

第1切替弁14は、室外器13から流出された冷媒の流れを第2膨張弁15に導く開状態と、流れを遮断する閉状態とにわたって切り替える。第1切替弁14の開閉状態は、制御装置によって制御される。   The first switching valve 14 switches between an open state in which the flow of the refrigerant flowing out of the outdoor unit 13 is guided to the second expansion valve 15 and a closed state in which the flow is blocked. The open / close state of the first switching valve 14 is controlled by the control device.

第2膨張弁15は、第1切替弁14が開状態に切替えられた場合に室外器13から流出される冷媒を減圧する(低温低圧にする)減圧手段である。第2膨張弁15には感温部(図示せず)およびキャピラリ(図示せず)が接続されており、室外器13から流出される冷媒の温度に応じて膨張弁の弁開度が調節される機械式膨張弁としている。具体的には、感温部での冷媒温度が高いと弁開度が小さい側に可変されて室外器13における冷媒圧力が高い側に維持され、逆に感温部での冷媒温度が低くなると弁開度が大きい側に可変されて室外器13における冷媒圧力が低い側に維持される。   The second expansion valve 15 is a pressure reducing means for reducing the pressure of the refrigerant flowing out of the outdoor unit 13 when the first switching valve 14 is switched to the open state (making the temperature low and low pressure). A temperature sensing unit (not shown) and a capillary (not shown) are connected to the second expansion valve 15, and the valve opening degree of the expansion valve is adjusted according to the temperature of the refrigerant flowing out of the outdoor unit 13. This is a mechanical expansion valve. Specifically, when the refrigerant temperature in the temperature sensing part is high, the valve opening is varied to the small side and the refrigerant pressure in the outdoor unit 13 is maintained on the high side, and conversely the refrigerant temperature in the temperature sensing part becomes low. The valve opening degree is changed to the larger side, and the refrigerant pressure in the outdoor unit 13 is maintained to the lower side.

室内器7は、室内ユニットの空調ケース5内で流路全体を横断するように配設される。室内器7は、蒸発器であって、第2膨張弁15で減圧された冷媒と空調ケース5内を流通する空調空気との間で熱交換して、空調空気を冷却する熱交換器である。室内器7の空調空気流れの下流側には、冷却された空気温度を検出する温度センサ(図示せず)が設けられる。温度センサは、検出した温度情報を制御装置に与える。   The indoor unit 7 is disposed so as to cross the entire flow path in the air conditioning case 5 of the indoor unit. The indoor unit 7 is an evaporator, and is a heat exchanger that cools the conditioned air by exchanging heat between the refrigerant decompressed by the second expansion valve 15 and the conditioned air flowing through the air conditioning case 5. . A temperature sensor (not shown) that detects the temperature of the cooled air is provided on the downstream side of the conditioned air flow in the indoor unit 7. The temperature sensor gives the detected temperature information to the control device.

アキュムレータ16は、室内器7から流出された冷媒を受け入れ、冷媒の気液を分離して液冷媒を溜め、ガス冷媒および底部付近の少量の液冷媒(オイルが溶け込んでいる)を、圧縮機10側へ吸入させるレシーバである。   The accumulator 16 receives the refrigerant that has flowed out of the indoor unit 7, separates the gas-liquid of the refrigerant and stores the liquid refrigerant, and stores the gas refrigerant and a small amount of liquid refrigerant (oil is dissolved) near the bottom of the compressor 10. It is a receiver that inhales to the side.

空調ケース5内には、室内器7に加えて、暖房器としてのヒータコア8が配設されている。ヒータコア8は、室内器7に対して空調空気流れ下流側に配置されている。ヒータコア8と空調ケース5との間にはヒータコア8をバイパスして空調空気が流通するバイパス流路23が形成されている。   In the air conditioning case 5, in addition to the indoor unit 7, a heater core 8 as a heater is disposed. The heater core 8 is disposed downstream of the conditioned air flow with respect to the indoor unit 7. A bypass passage 23 is formed between the heater core 8 and the air conditioning case 5 so as to bypass the heater core 8 and through which conditioned air flows.

ヒータコア8には通過する空調空気量を調節するエアミックスドア24が設けられている。エアミックスドア24は、ヒータコア8の空調空気流通部を開閉する回動式のドアである。エアミックスドア24の開度に応じて、ヒータコア8を流通する加熱空気とバイパス流路23を流通する冷却空気との流量割合が調節されて、ヒータコア8下流側の空調空気温度が調節される。エアミックスドア24の開度は、制御装置によって制御される。   The heater core 8 is provided with an air mix door 24 for adjusting the amount of air-conditioned air passing therethrough. The air mix door 24 is a rotary door that opens and closes the air-conditioned air circulation part of the heater core 8. In accordance with the opening degree of the air mix door 24, the flow rate ratio between the heated air flowing through the heater core 8 and the cooling air flowing through the bypass passage 23 is adjusted, and the conditioned air temperature downstream of the heater core 8 is adjusted. The opening degree of the air mix door 24 is controlled by a control device.

次に、第1迂回流路18に関して説明する。第2切替弁19は、室外器13から流出された冷媒の流れを第2膨張弁15に導く開状態と、流れを遮断する閉状態とにわたって切り替える。第2切替弁19の開閉状態は、制御装置によって制御される。第3膨張弁20は、第2切替弁19が開状態に切替えられた場合に室外器13から流出される冷媒を減圧する減圧手段である。第3膨張弁20によって減圧された冷媒は、アキュムレータ16に導かれる。   Next, the first bypass channel 18 will be described. The second switching valve 19 switches between an open state that guides the flow of the refrigerant flowing out of the outdoor unit 13 to the second expansion valve 15 and a closed state that blocks the flow. The open / close state of the second switching valve 19 is controlled by the control device. The third expansion valve 20 is a decompression unit that decompresses the refrigerant flowing out of the outdoor unit 13 when the second switching valve 19 is switched to the open state. The refrigerant decompressed by the third expansion valve 20 is guided to the accumulator 16.

次に、第2迂回流路21に関して説明する。第3切替弁22は、切替部であって、圧縮機10から吐出された冷媒の流れを水冷媒熱交換器11を迂回して室外器13に導く開状態と、流れを遮断する閉状態とにわたって切り替える。第3切替弁22の開閉状態は、制御装置によって制御される。   Next, the second bypass flow path 21 will be described. The third switching valve 22 is a switching unit, and is in an open state in which the flow of the refrigerant discharged from the compressor 10 bypasses the water-refrigerant heat exchanger 11 and is led to the outdoor unit 13, and a closed state in which the flow is blocked. Switch over. The open / close state of the third switching valve 22 is controlled by the control device.

制御装置は、空調制御手段であって、マイクロコンピュータとその周辺回路から構成される。制御装置は、予め設定されたプログラムに従って各種センサから与えられる情報および操作パネル(図示せず)で乗員が設定する設定情報に対する演算処理を行う。また操作パネルは、設定情報として、冷房モード、暖房モードおよび除湿暖房モードのうちいずれか1つの空調モードを設定するための空調モード設定手段としての機能を有する。制御装置は、設定された空調モードによって、後述する制御モードを決定する。制御装置は、決定された制御モードにおける演算処理の結果に基いて、圧縮機10の作動および吐出量制御、第1膨張弁12の弁開度制御、第1〜第3切替弁14,19,22の開閉制御、エアミックスドア24の開度制御を行う。   The control device is air conditioning control means, and includes a microcomputer and its peripheral circuits. The control device performs arithmetic processing on information given from various sensors and setting information set by an occupant on an operation panel (not shown) according to a preset program. Further, the operation panel has a function as air conditioning mode setting means for setting any one air conditioning mode among the cooling mode, the heating mode, and the dehumidifying heating mode as the setting information. The control device determines a control mode to be described later according to the set air conditioning mode. Based on the result of the arithmetic processing in the determined control mode, the control device controls the operation of the compressor 10 and the discharge amount control, the valve opening control of the first expansion valve 12, the first to third switching valves 14, 19, The opening / closing control 22 and the opening control of the air mix door 24 are performed.

次に、制御装置の制御モードの決定手順に関して説明する。図2は、制御装置の制御モードの設定手順を示すフローチャートである。本フローは、制御装置に電力が供給されている状態で短時間に繰り返し実行される。   Next, the procedure for determining the control mode of the control device will be described. FIG. 2 is a flowchart showing the procedure for setting the control mode of the control device. This flow is repeatedly executed in a short time in a state where power is supplied to the control device.

ステップa1では、操作パネルによって設定される空調モードが冷房モードであるか否かを判断し、冷房モードである場合はステップa2に移り、冷房モードでない場合はステップa3に移る。ステップa2では、設定された空調モードは冷房モードであるので、制御装置は冷房モードに設定され、本フローを終了する。   In step a1, it is determined whether or not the air conditioning mode set by the operation panel is the cooling mode. If the air conditioning mode is the cooling mode, the process proceeds to step a2, and if not, the process proceeds to step a3. In step a2, since the set air conditioning mode is the cooling mode, the control device is set to the cooling mode, and this flow is finished.

ステップa3では、操作パネルによって設定される空調モードが暖房モードであるか否かを判断し、暖房モードである場合はステップa4に移り、暖房モードでない場合はステップa5に移る。ステップa4では、設定された空調モードは暖房モードであるので、制御装置は暖房モードに設定され、本フローを終了する。   In step a3, it is determined whether or not the air conditioning mode set by the operation panel is the heating mode. If the air conditioning mode is the heating mode, the process proceeds to step a4. If not, the process proceeds to step a5. In step a4, since the set air conditioning mode is the heating mode, the control device is set to the heating mode, and this flow ends.

ステップa5では、操作パネルによって設定される空調モードが冷房モードでも暖房モードでもないので、除湿暖房モードであると判断し、冷却水温度が予め定める設定温度TWより大きいか否かを判断し、設定温度TWより大きい場合はステップa6に移り、大きくない場合はステップa9に移る。ステップa9では、除湿暖房モードにおいて、冷却水の温度が低いので、制御装置は冷却水を加熱する冷却水加熱モードに設定され、本フローを終了する。このような冷却水の設定温度TWは、冷媒を用いて冷却水を加熱可能な温度であるか否かを基準に設定される。たとえば設定温度TWは、冷媒の種類、空調負荷、圧縮機10の性能などを総合的に判断して設定される。   In step a5, since the air conditioning mode set by the operation panel is neither the cooling mode nor the heating mode, it is determined that the mode is the dehumidifying heating mode, and it is determined whether the cooling water temperature is higher than the preset temperature TW. If it is higher than the temperature TW, the process moves to step a6, and if it is not higher, the process moves to step a9. In step a9, since the temperature of the cooling water is low in the dehumidifying heating mode, the control device is set to the cooling water heating mode for heating the cooling water, and this flow is finished. Such a set temperature TW of the cooling water is set based on whether or not it is a temperature at which the cooling water can be heated using the refrigerant. For example, the set temperature TW is set by comprehensively determining the type of refrigerant, the air conditioning load, the performance of the compressor 10, and the like.

ステップa6では、冷凍サイクル3の冷媒の圧力であって、圧縮機10から吐出された高圧側の圧力が予め定める設定圧力Phより大きいか否かを判断し、設定圧力Phより大きい場合はステップa7に移り、大きくない場合はステップa8に移る。ステップa7では、冷却水温度が設定温度TWより高く、冷媒の高圧側の圧力が設定圧力Phより大きいので、除湿暖房モードを実行可能と判断し、制御装置は除湿暖房モードに設定され、本フローを終了する。ステップa8では、除湿暖房モードにおいて、冷媒の高圧側の圧力が低いので、制御装置は冷媒を加熱する冷媒加熱モードに設定され、本フローを終了する。   In step a6, it is determined whether the pressure of the refrigerant in the refrigeration cycle 3 and the pressure on the high pressure side discharged from the compressor 10 is greater than a preset pressure Ph. If greater than the preset pressure Ph, step a7 is performed. If not, go to step a8. In step a7, since the coolant temperature is higher than the set temperature TW and the pressure on the high pressure side of the refrigerant is higher than the set pressure Ph, it is determined that the dehumidifying heating mode can be executed, and the control device is set to the dehumidifying heating mode. Exit. In step a8, since the pressure on the high pressure side of the refrigerant is low in the dehumidifying and heating mode, the control device is set to the refrigerant heating mode for heating the refrigerant, and this flow ends.

このような冷媒の設定圧力Phは、冷却水を用いて冷媒を加熱可能な温度であるか否かを基準に設定される。たとえば設定圧力Phは、冷却水の温度、冷媒の種類、空調負荷、圧縮機10の性能などを総合的に判断して設定される。   Such a set pressure Ph of the refrigerant is set based on whether or not it is a temperature at which the refrigerant can be heated using the cooling water. For example, the set pressure Ph is set by comprehensively judging the temperature of the cooling water, the type of refrigerant, the air conditioning load, the performance of the compressor 10, and the like.

次に、図2にて制御装置が設定された各制御モードにおける、制御装置の各部の制御に関して説明する。表1では、各制御モードにおける、第1〜第3切替弁14,19,22の開閉状態および第1膨張弁12の弁開度とを示す。   Next, control of each part of the control device in each control mode in which the control device is set in FIG. 2 will be described. Table 1 shows the open / closed state of the first to third switching valves 14, 19, 22 and the opening degree of the first expansion valve 12 in each control mode.

Figure 2010042698
Figure 2010042698

図3〜図6は、各制御モードにおける車両用空調装置1の全体構成を示す模式図である。図3〜図6では、冷媒の循環経路を破線で示す。先ず、制御モードが冷房モードおよび除湿暖房モードである場合に関して説明する。表1に示すように、冷房モードと除湿暖房モードとでは、各弁の開閉状態が同一である。図3は、車両用空調装置1の全体構成を示す模式図であって、冷房モードおよび除湿暖房モードにおける冷媒の循環経路を示す模式図である。   FIGS. 3-6 is a schematic diagram which shows the whole structure of the vehicle air conditioner 1 in each control mode. 3 to 6, the refrigerant circulation path is indicated by a broken line. First, the case where the control mode is the cooling mode and the dehumidifying heating mode will be described. As shown in Table 1, the open / close state of each valve is the same in the cooling mode and the dehumidifying heating mode. FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the overall configuration of the vehicle air conditioner 1, and is a schematic diagram illustrating a refrigerant circulation path in the cooling mode and the dehumidifying heating mode.

制御装置は、表1および図3に示すように、第1切替弁14を開状態とし、第2切替弁19を閉状態とし、第3切替弁22を開状態に設定し、第1膨張弁12を減圧機能を発揮する通常の状態に設定し、圧縮機10を作動させる。すると圧縮機10から吐出された冷媒は、第3切替弁22が開状態であり、第1膨張弁12が通常の状態であるので、第1膨張弁12による流通抵抗によって、主に第2迂回流路21を流通する。このように圧縮機10から吐出された冷媒は、第2迂回流路21によって水冷媒熱交換器11および第1膨張弁12を迂回して、圧縮機10→第3切替弁22→室外器13→第1切替弁14→第2膨張弁15→室内器7→アキュムレータ16→圧縮機10の順に循環する。   As shown in Table 1 and FIG. 3, the control device opens the first switching valve 14, sets the second switching valve 19, closes the third switching valve 22, and sets the third switching valve 22 to the open state. 12 is set to a normal state in which the decompression function is exhibited, and the compressor 10 is operated. Then, since the third switching valve 22 is in the open state and the first expansion valve 12 is in the normal state, the refrigerant discharged from the compressor 10 is mainly in the second bypass due to the flow resistance by the first expansion valve 12. Flows through the channel 21. Thus, the refrigerant discharged from the compressor 10 bypasses the water / refrigerant heat exchanger 11 and the first expansion valve 12 by the second bypass flow path 21, and the compressor 10 → the third switching valve 22 → the outdoor unit 13. It circulates in order of the first switching valve 14, the second expansion valve 15, the indoor unit 7, the accumulator 16, and the compressor 10.

ここでは第1膨張弁12を迂回するので、第1膨張弁12による減圧機能は発揮されず、圧縮機10から吐出された高温高圧の冷媒は室外器13で外気に放熱し冷却される。冷却された冷媒は、感温部およびキャピラリによって弁開度が調節される第2膨張弁15で減圧されて、室内器7に流入し、空調用空気によって蒸発され、その時の蒸発潜熱によって空調空気を冷却する。制御装置は、温度センサによって検出される空調空気温度が乗員の設定する設定温度となるように、圧縮機10の吐出量、エアミックスドア24の開度を制御する。除湿暖房モードでは、特にエアミックスドア24の開度を制御することによって、冷房モードと除湿暖房モードとで空調空気温度および湿度が異なるように制御する。   Here, since the first expansion valve 12 is bypassed, the decompression function of the first expansion valve 12 is not exhibited, and the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 10 dissipates heat to the outside air and is cooled by the outdoor unit 13. The cooled refrigerant is decompressed by the second expansion valve 15 whose valve opening is adjusted by the temperature sensing part and the capillary, flows into the indoor unit 7, is evaporated by the air for air conditioning, and is conditioned air by the latent heat of evaporation at that time. Cool down. The control device controls the discharge amount of the compressor 10 and the opening degree of the air mix door 24 so that the conditioned air temperature detected by the temperature sensor becomes the set temperature set by the occupant. In the dehumidifying / heating mode, the air-conditioning air temperature and the humidity are controlled to be different between the cooling mode and the dehumidifying / heating mode by controlling the opening degree of the air mix door 24 in particular.

次に、制御モードが暖房モードである場合に関して説明する。図4は、車両用空調装置1の全体構成を示す模式図であって、暖房モードにおける冷媒の循環経路を示す模式図である。制御装置は、表1および図4に示すように、第1切替弁14を閉状態とし、第2切替弁19を開状態とし、第3切替弁22を閉状態とし、第1膨張弁12を減圧機能を発揮する弁開度に設定し、圧縮機10を作動させる。すると圧縮機10から吐出された冷媒は第1迂回流路18を流れるので、水冷媒熱交換器11→第1膨張弁12→室外器13→第2切替弁19→第3膨張弁20→アキュムレータ16→圧縮機10の順に循環する。したがって室内器7には、冷媒は流入しない。   Next, the case where the control mode is the heating mode will be described. FIG. 4 is a schematic diagram illustrating the overall configuration of the vehicle air conditioner 1, and is a schematic diagram illustrating a refrigerant circulation path in the heating mode. As shown in Table 1 and FIG. 4, the control device closes the first switching valve 14, opens the second switching valve 19, closes the third switching valve 22, and sets the first expansion valve 12. The valve opening degree that exhibits the pressure reducing function is set, and the compressor 10 is operated. Then, since the refrigerant discharged from the compressor 10 flows through the first bypass flow path 18, the water / refrigerant heat exchanger 11 → the first expansion valve 12 → the outdoor unit 13 → the second switching valve 19 → the third expansion valve 20 → the accumulator. It circulates in order of 16-> compressor 10. Therefore, the refrigerant does not flow into the indoor unit 7.

圧縮機10から吐出された高温高圧の冷媒は水冷媒熱交換器11で冷却水回路4の冷却水に放熱し、冷却水を加熱する。更に加熱された冷却水はヒータコア8で空調空気に放熱して、空調空気を加熱する。制御装置は、圧縮機10の吐出量、エアミックスドア24の開度を制御し、空調空気温度を調節する。   The high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 10 radiates heat to the cooling water in the cooling water circuit 4 by the water refrigerant heat exchanger 11 to heat the cooling water. Further, the heated cooling water radiates heat to the conditioned air by the heater core 8 to heat the conditioned air. The control device controls the discharge amount of the compressor 10 and the opening of the air mix door 24 to adjust the air-conditioning air temperature.

次に、制御モードが冷却水加熱モードである場合に関して説明する。図5は、車両用空調装置1の全体構成を示す模式図であって、冷却水加熱モードにおける冷媒の循環経路を示す模式図である。冷却水加熱モードは、表1および図2に示すように、冷却水温度が設定温度TWより小さく、熱源は確保できていない状態に実行されるモードである。   Next, the case where the control mode is the cooling water heating mode will be described. FIG. 5 is a schematic diagram showing an overall configuration of the vehicle air conditioner 1, and is a schematic diagram showing a refrigerant circulation path in the cooling water heating mode. As shown in Table 1 and FIG. 2, the cooling water heating mode is a mode that is executed in a state where the cooling water temperature is lower than the set temperature TW and the heat source cannot be secured.

制御装置は、表1および図5に示すように、第1切替弁14を開状態とし、第2切替弁19を閉状態とし、第3切替弁22を閉状態とし、第1膨張弁12を全開として、減圧機能を発揮しない弁開度に設定し、圧縮機10を作動させる。すると圧縮機10から吐出された冷媒は、水冷媒熱交換器11→第1膨張弁12→室外器13→第1切替弁14→第2膨張弁15→室内器7→アキュムレータ16→圧縮機10の順に循環する。このように第3切替弁22を閉状態にし、第1膨張弁12を全開にすることによって、水冷媒熱交換器11を冷媒が通過する。   As shown in Table 1 and FIG. 5, the control device opens the first switching valve 14, closes the second switching valve 19, closes the third switching valve 22, and sets the first expansion valve 12. The fully open position is set to a valve opening degree that does not exhibit the decompression function, and the compressor 10 is operated. Then, the refrigerant discharged from the compressor 10 is the water / refrigerant heat exchanger 11 → the first expansion valve 12 → the outdoor unit 13 → the first switching valve 14 → the second expansion valve 15 → the indoor unit 7 → the accumulator 16 → the compressor 10. It circulates in the order. Thus, the refrigerant passes through the water-refrigerant heat exchanger 11 by closing the third switching valve 22 and fully opening the first expansion valve 12.

したがって圧縮機10から吐出された高温高圧の冷媒は水冷媒熱交換器11で冷却水回路4の冷却水に放熱し、冷却水を加熱する。したがって冷却水は加熱され、除湿暖房モードに必要な熱源不足を解消することができる。このような冷却水加熱モードは、冷却水が設定温度TW以上となるまで、継続される。   Therefore, the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 10 radiates heat to the cooling water in the cooling water circuit 4 by the water refrigerant heat exchanger 11 to heat the cooling water. Therefore, the cooling water is heated, and the shortage of the heat source necessary for the dehumidifying heating mode can be solved. Such a cooling water heating mode is continued until the cooling water becomes equal to or higher than the set temperature TW.

このように制御装置は、図2に示す所定条件を満たす場合、すなわち冷却水の温度が低い場合、冷媒が水冷媒熱交換器11を通過するように第1〜第3切替弁14,19,22および第1膨張弁12を制御する。したがって所定温度以下の冷却水を冷媒によって加熱することができる。これによって冷却水の熱量が不足している場合であっても冷却水を冷媒によって加熱して、除湿暖房モードを実行するための冷却水の熱量を確保することができる。   As described above, when the predetermined condition shown in FIG. 2 is satisfied, that is, when the temperature of the cooling water is low, the control device causes the first to third switching valves 14, 19, 22 and the first expansion valve 12 are controlled. Accordingly, the cooling water having a predetermined temperature or less can be heated by the refrigerant. Thus, even when the amount of heat of the cooling water is insufficient, the amount of heat of the cooling water for executing the dehumidifying heating mode can be ensured by heating the cooling water with the refrigerant.

次に、制御モードが冷媒加熱モードである場合に関して説明する。図6は、車両用空調装置1の全体構成を示す模式図であって、冷媒加熱モードにおける冷媒の循環経路を示す模式図である。図7は、冷媒加熱モードを実行する前の冷媒の状態をモリエル線図上に示した図である。冷媒加熱モードは、表1および図2に示すように、冷却水温度が設定温度TWより小さく、熱源は確保できていない状態であり、さらに冷媒の高圧側の圧力が設定圧力Phより小さく、圧力が不足している状態に実行されるモードである。このように冷媒加熱モードが実行される状態(図7参照)では、冷媒の高低圧差が小さく、エンタルピが過大であるので、第2膨張弁15による減圧では必要な冷媒を流すことができない状態である。   Next, the case where the control mode is the refrigerant heating mode will be described. FIG. 6 is a schematic diagram illustrating the overall configuration of the vehicle air conditioner 1, and is a schematic diagram illustrating a refrigerant circulation path in the refrigerant heating mode. FIG. 7 is a diagram showing the state of the refrigerant before executing the refrigerant heating mode on the Mollier diagram. As shown in Table 1 and FIG. 2, the refrigerant heating mode is a state in which the cooling water temperature is lower than the set temperature TW and the heat source is not secured, and the pressure on the high pressure side of the refrigerant is lower than the set pressure Ph. This mode is executed when there is a shortage. In the state in which the refrigerant heating mode is executed in this way (see FIG. 7), the difference between the high and low pressures of the refrigerant is small and the enthalpy is excessive, so that the necessary refrigerant cannot be flowed by the pressure reduction by the second expansion valve 15. is there.

制御装置は、表1および図6に示すように、第1切替弁14を開状態とし、第2切替弁19を閉状態とし、第3切替弁22を閉状態とし、第1膨張弁12を全開として、減圧機能を発揮しない弁開度に設定し、圧縮機10を作動させる。すると圧縮機10から吐出された冷媒は、水冷媒熱交換器11→第1膨張弁12→室外器13→第1切替弁14→第2膨張弁15→室内器7→アキュムレータ16→圧縮機10の順に循環する。このように第3切替弁22を閉状態にし、第1膨張弁12を全開にすることによって、水冷媒熱交換器11を冷媒が通過する。   As shown in Table 1 and FIG. 6, the control device opens the first switching valve 14, closes the second switching valve 19, closes the third switching valve 22, and sets the first expansion valve 12. The fully open position is set to a valve opening degree that does not exhibit the decompression function, and the compressor 10 is operated. Then, the refrigerant discharged from the compressor 10 is the water / refrigerant heat exchanger 11 → the first expansion valve 12 → the outdoor unit 13 → the first switching valve 14 → the second expansion valve 15 → the indoor unit 7 → the accumulator 16 → the compressor 10. It circulates in the order. Thus, the refrigerant passes through the water-refrigerant heat exchanger 11 by closing the third switching valve 22 and fully opening the first expansion valve 12.

したがって圧縮機10から吐出された冷媒は水冷媒熱交換器11で冷却水回路4の冷却水によって加熱される。したがって冷媒は加熱され、除湿暖房モードに必要な圧力不足を解消することができる。このような冷媒加熱モードは、冷媒が設定圧力Ph以上となるまで、継続される。   Accordingly, the refrigerant discharged from the compressor 10 is heated by the cooling water in the cooling water circuit 4 in the water refrigerant heat exchanger 11. Therefore, the refrigerant is heated, and the pressure shortage necessary for the dehumidifying heating mode can be resolved. Such a refrigerant heating mode is continued until the refrigerant reaches a set pressure Ph or higher.

このように制御装置は、図2に示す所定条件を満たす場合、すなわち冷凍サイクル3の冷媒の高圧側の圧力が低く、冷却水を冷媒を加熱することができる熱源として用いることができる場合、冷媒が水冷媒熱交換器11を通過するように第1〜第3切替弁14,19,22および第1膨張弁12を制御する。したがって所定温度以上の冷却水によって、所定圧力以下の冷媒を加熱することができる。これによって冷媒の高低圧差の問題が解消されるので、図3に示すように除湿暖房モードにして、冷媒を循環させることができる。   As described above, when the predetermined condition shown in FIG. 2 is satisfied, that is, when the pressure on the high-pressure side of the refrigerant in the refrigeration cycle 3 is low and the cooling water can be used as a heat source that can heat the refrigerant, Controls the first to third switching valves 14, 19, 22 and the first expansion valve 12 so as to pass through the water-refrigerant heat exchanger 11. Therefore, the coolant having a predetermined pressure or lower can be heated by the cooling water having a predetermined temperature or higher. This eliminates the problem of high / low pressure difference of the refrigerant, so that the refrigerant can be circulated in the dehumidifying heating mode as shown in FIG.

以上説明したように本実施の形態の車両用空調装置1は、制御モードが除湿暖房モードである場合に所定条件(図2参照)を満足した場合、水冷媒熱交換器11を用いて冷媒と冷却水との間で熱交換するよう制御する。これによって、たとえば外気温度が低く冷媒の高低圧差が小さい場合であっても、冷媒を冷却水によって加熱して(図6参照)、冷媒の高圧を高低圧差を大きくすることができる。したがって冷媒の高低圧差の問題が解消されるので、冷媒を循環させることができる。また冷却水の熱量が不足している場合であっても冷却水を冷媒によって加熱して(図5参照)、除湿暖房モードを実行するための冷却水の熱量を確保することができる。このように制御装置は、第1〜第3切替弁14,19,22の開閉状態および第1膨張弁12の弁開度を制御(表1参照)することによって、冷媒と水との熱の授受を制御し、異なる流路を流れる媒体の熱量を効果的に用いることができる。   As described above, when the control mode is the dehumidifying heating mode, the vehicle air conditioner 1 according to the present embodiment uses the water-refrigerant heat exchanger 11 to meet the refrigerant condition when the predetermined condition (see FIG. 2) is satisfied. Control to exchange heat with cooling water. Thereby, for example, even when the outside air temperature is low and the high / low pressure difference of the refrigerant is small, the refrigerant can be heated with the cooling water (see FIG. 6), and the high pressure of the refrigerant can be increased. Therefore, the problem of the high / low pressure difference of the refrigerant is solved, so that the refrigerant can be circulated. Even if the amount of heat of the cooling water is insufficient, the amount of heat of the cooling water for executing the dehumidifying heating mode can be secured by heating the cooling water with the refrigerant (see FIG. 5). In this way, the control device controls the opening / closing states of the first to third switching valves 14, 19, 22 and the valve opening degree of the first expansion valve 12 (see Table 1), thereby controlling the heat of the refrigerant and water. The exchange of heat can be controlled, and the amount of heat of the medium flowing through the different flow paths can be used effectively.

また本実施の形態では、第2迂回流路21には第3切替弁22が設けられるので、制御装置が第3切替弁22を閉状態に制御することによって、図5および図6に示すように、サイクル流路17に冷媒を流通させることができる。サイクル流路17には、第1膨張弁12が設けられ、制御装置によって減圧量が無いように、すなわち減圧しないように第1膨張弁12を制御することによって、図7に示すように冷媒の高低圧差が小さい場合であって、水冷媒熱交換器11に冷媒を流通させることができる。また水冷媒熱交換器11に冷媒を流通させたくない場合は、第3切替弁22を開状態として、第1膨張弁12の減圧量を所定の減圧量に設定することによって、水冷媒熱交換器11に冷媒を流通させることなく、圧縮機10から吐出された冷媒を第2迂回流路21を介して、室外器13に与えることができる。このように制御装置は、流路切替手段として機能する第3切替弁22および第1膨張弁12を制御することによって、水冷媒熱交換器11に冷媒を流通させる状態と、流通させない状態とを切り替えることができる。   In the present embodiment, since the third switching valve 22 is provided in the second bypass flow path 21, the control device controls the third switching valve 22 to be in a closed state, as shown in FIGS. 5 and 6. In addition, the refrigerant can be circulated through the cycle channel 17. The cycle passage 17 is provided with a first expansion valve 12, and the control device controls the first expansion valve 12 so that there is no amount of pressure reduction, that is, no pressure reduction. In this case, the refrigerant can be circulated through the water-refrigerant heat exchanger 11 when the high-low pressure difference is small. If the refrigerant does not want to flow through the water-refrigerant heat exchanger 11, the third switching valve 22 is opened, and the pressure reduction amount of the first expansion valve 12 is set to a predetermined pressure reduction amount, so that water-refrigerant heat exchange is performed. The refrigerant discharged from the compressor 10 can be supplied to the outdoor unit 13 via the second bypass channel 21 without circulating the refrigerant through the unit 11. In this way, the control device controls the third switching valve 22 and the first expansion valve 12 that function as the flow path switching unit, thereby causing the water refrigerant heat exchanger 11 to circulate and not to circulate the refrigerant. Can be switched.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に関して、図8を用いて説明する。図8は、第2実施形態の車両用空調装置1Aの全体構成を示す模式図である。第2実施形態の冷凍サイクル3Aは、第1実施形態における第2膨張弁15に換え、エジェクタ25が用いられている点に特徴を有する。本実施の形態の冷凍サイクル3は、図8に示すように圧縮機10、室外器13、エジェクタ25およびアキュムレータ16を環状に連結すると共に、アキュムレータ16で分離された液相冷媒を室内器7を経てエジェクタ25の吸引部26に吸引させるように構成される。したがってアキュムレータ16の液相冷媒流出側は、室内器13の流入側に接続される。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a schematic diagram showing the overall configuration of the vehicle air conditioner 1A of the second embodiment. The refrigeration cycle 3A of the second embodiment is characterized in that an ejector 25 is used instead of the second expansion valve 15 in the first embodiment. As shown in FIG. 8, the refrigeration cycle 3 of the present embodiment connects the compressor 10, the outdoor unit 13, the ejector 25, and the accumulator 16 in a ring shape, and the liquid phase refrigerant separated by the accumulator 16 is passed through the indoor unit 7. Then, the suction unit 26 of the ejector 25 is configured to be sucked. Therefore, the liquid-phase refrigerant outflow side of the accumulator 16 is connected to the inflow side of the indoor unit 13.

エジェクタ25は、高圧の冷媒を等エントロピ的に減圧膨張させるノズル27を有する。エジェクタ25は、室外器13からの高圧の冷媒をノズル27にて減圧膨脹させて高速の冷媒流を生成し、生成した冷媒流にて低圧側の冷媒を循環させるとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して圧縮機10の吸入圧を上昇させる。   The ejector 25 includes a nozzle 27 that decompresses and expands a high-pressure refrigerant in an isentropic manner. The ejector 25 decompresses and expands the high-pressure refrigerant from the outdoor unit 13 at the nozzle 27 to generate a high-speed refrigerant flow, circulates the low-pressure side refrigerant in the generated refrigerant flow, and converts the expansion energy into pressure energy. The suction pressure of the compressor 10 is increased by conversion.

エジェクタ25は、図8に示すように、高圧冷媒の圧力エネルギーを速度エネルギーに変換して冷媒を減圧膨張させるノズル27、ノズル27から噴射する高い速度の冷媒流により蒸発した気相冷媒を吸引する吸引部26、ズル27から噴射する冷媒と吸引した気相冷媒とを混合させる混合部28、および混合部28で混合された冷媒の速度エネルギーを圧力エネルギーに変換して冷媒の圧力を昇圧させるディフューザ29を含む。   As shown in FIG. 8, the ejector 25 sucks the vapor phase refrigerant evaporated by converting the pressure energy of the high-pressure refrigerant into velocity energy to decompress and expand the refrigerant, and the high-speed refrigerant flow ejected from the nozzle 27. A suction unit 26, a mixing unit 28 for mixing the refrigerant injected from the nozzle 27 and the sucked gas phase refrigerant, and a diffuser for increasing the pressure of the refrigerant by converting the velocity energy of the refrigerant mixed in the mixing unit 28 into pressure energy. 29.

混合部28においては、ノズル27から噴射する駆動流の運動量と、混合部28に吸引部26から吸引された吸引流の運動量との和が保存されるように駆動流と吸引流とが混合するので、混合部28においても冷媒の圧力が上昇する。ディフューザ29においては、通路断面積を徐々に拡大することにより、冷媒の速度エネルギーを圧力エネルギーに変換するので、エジェクタ25においては、混合部28およびディフューザ29の両者にて冷媒圧力を昇圧する。   In the mixing unit 28, the driving flow and the suction flow are mixed so that the sum of the momentum of the driving flow ejected from the nozzle 27 and the momentum of the suction flow sucked from the suction unit 26 is stored in the mixing unit 28. Therefore, the refrigerant pressure also increases in the mixing unit 28. In the diffuser 29, the velocity energy of the refrigerant is converted into pressure energy by gradually increasing the cross-sectional area of the passage. Therefore, in the ejector 25, the refrigerant pressure is increased by both the mixing unit 28 and the diffuser 29.

次に、このようなエジェクタ25の動作に関して説明する。冷媒がエジェクタ25を通過する制御モード、換言すると暖房モード以外の制御モードである場合にエジェクタ25は機能する。エジェクタ25が機能する場合、圧縮機10から吐出された冷媒は、室外器13および第1切替弁14を経て、ノズル27に流入する。室外器13にて冷却されて凝縮した冷媒は、エジェクタ25のノズル27にて減圧膨張して室内器7の冷媒を吸引する。室内器7から吸引された冷媒とノズル27から吹き出す冷媒とは、混合部28にて混合しながらディフューザ29にてその動圧が静圧に変換されてアキュムレータ16に戻る。これによって圧縮機10の吸引圧力が上昇する。したがって圧縮機10の吐出圧力が上昇する。またエジェクタ25にて室内器7内の冷媒が吸引されるため、室内器7にはアキュムレータ16から液相冷媒が流入し、その流入した冷媒は、室内に吹き出す空気から吸熱して蒸発する。   Next, the operation of the ejector 25 will be described. The ejector 25 functions in a control mode in which the refrigerant passes through the ejector 25, in other words, a control mode other than the heating mode. When the ejector 25 functions, the refrigerant discharged from the compressor 10 flows into the nozzle 27 through the outdoor unit 13 and the first switching valve 14. The refrigerant cooled and condensed in the outdoor unit 13 is decompressed and expanded by the nozzle 27 of the ejector 25 and sucks the refrigerant in the indoor unit 7. The refrigerant sucked from the indoor unit 7 and the refrigerant blown out from the nozzle 27 are mixed by the mixing unit 28, the dynamic pressure thereof is converted into a static pressure by the diffuser 29, and returned to the accumulator 16. As a result, the suction pressure of the compressor 10 increases. Therefore, the discharge pressure of the compressor 10 increases. Further, since the refrigerant in the indoor unit 7 is sucked by the ejector 25, the liquid phase refrigerant flows into the indoor unit 7 from the accumulator 16, and the refrigerant that has flowed in absorbs heat from the air blown into the room and evaporates.

このようなエジェクタ25を有する冷凍サイクル3であっても、第1実施形態と同様に制御装置が所定条件を満足した場合は、冷却水加熱モードおよび冷媒加熱モードを実行することによって、第1実施形態と同様の作用および効果を達成することができる。   Even in the refrigeration cycle 3 having such an ejector 25, when the control device satisfies a predetermined condition as in the first embodiment, the first embodiment is performed by executing the cooling water heating mode and the refrigerant heating mode. Actions and effects similar to those of the form can be achieved.

(その他の実施形態)
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
(Other embodiments)
The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

前述の各実施の形態では、検出した冷媒の状態量として冷媒の高圧側の圧力を用いて、圧力不足の有無を判断しているが、冷媒の状態量は冷媒の高圧側の圧力に限ることはなく、たとえば外気温度を冷媒の状態量として検出してもよい。外気温度によって、冷媒の圧力不足の有無を判断することができる。このような場合、制御装置は、空調モードが除湿暖房モードである場合、検出された冷却水の温度が所定温度以上であり、かつ外気温度が所定温度以下であるとき、水冷媒熱交換器11を冷媒が通過するように流路切替手段を制御する。これによって前述の実施の各形態と同様の作用および効果を達成することができる。   In each of the above-described embodiments, the pressure on the high pressure side of the refrigerant is used as the detected refrigerant state quantity to determine whether there is a pressure shortage. However, the refrigerant state quantity is limited to the pressure on the high pressure side of the refrigerant. For example, the outside air temperature may be detected as the state quantity of the refrigerant. Whether or not the refrigerant pressure is insufficient can be determined based on the outside air temperature. In such a case, when the air-conditioning mode is the dehumidifying heating mode, the control device, when the detected coolant temperature is equal to or higher than the predetermined temperature and the outside air temperature is equal to or lower than the predetermined temperature, the water-refrigerant heat exchanger 11 The flow path switching means is controlled so that the refrigerant passes through. As a result, the same operations and effects as those of the above-described embodiments can be achieved.

また冷媒の状態量として、たとえば冷媒温度を検出してもよい。冷媒温度は、たとえば圧縮機10と室外器13との間の冷媒の温度である。検出した冷媒温度によって、冷媒の圧力不足の有無を判断することができる。このような場合、制御装置は、空調モードが除湿暖房モードである場合、検出された冷却水の温度が所定温度以上であり、かつ冷媒温度が所定温度以下であるとき、水冷媒熱交換器11を冷媒が通過するように流路切替手段を制御する。これによって前述の実施の各形態と同様の作用および効果を達成することができる。これによって前述の実施の各形態と同様の作用および効果を達成することができる。   Further, as the refrigerant state quantity, for example, the refrigerant temperature may be detected. The refrigerant temperature is, for example, the temperature of the refrigerant between the compressor 10 and the outdoor unit 13. Whether or not the refrigerant pressure is insufficient can be determined based on the detected refrigerant temperature. In such a case, when the air conditioning mode is the dehumidifying and heating mode, the control device, when the detected coolant temperature is equal to or higher than the predetermined temperature and the refrigerant temperature is equal to or lower than the predetermined temperature, the water / refrigerant heat exchanger 11 The flow path switching means is controlled so that the refrigerant passes through. As a result, the same operations and effects as those of the above-described embodiments can be achieved. As a result, the same operations and effects as those of the above-described embodiments can be achieved.

また前述の実施の各形態では、流路切替手段は、第2迂回流路21、第3切替弁22および第1膨張弁12によって実現されているが、これに限ることはない。流路切替手段は、圧縮機10から吐出された冷媒が水冷媒熱交換器11の冷媒通路を通過して室外器13に流す流路と、圧縮機10から吐出された冷媒が冷媒通路を通過させずに室外器13に流す流路とを切り替えるような構成であればよい。流路切替手段は、たとえば図1に示す第1膨張弁12を固定開度とし、第1膨張弁12を迂回する第3の迂回流路と第3の迂回流路に設けられる第4の切替弁とによって実現してもよい。これによって開度が固定されている第1膨張弁12であっても、第4の切替弁を開状態とすることによって、第1実施形態で説明したように第1膨張弁12の開度を最大にしたときと同様の作用および効果を達成することができる。   In each of the above-described embodiments, the flow path switching means is realized by the second bypass flow path 21, the third switching valve 22, and the first expansion valve 12, but is not limited thereto. The flow path switching means includes a flow path in which the refrigerant discharged from the compressor 10 passes through the refrigerant passage of the water-refrigerant heat exchanger 11 and flows to the outdoor unit 13, and the refrigerant discharged from the compressor 10 passes through the refrigerant passage. What is necessary is just a structure which switches the flow path which flows into the outdoor unit 13 without making it. For example, the first switching valve 12 shown in FIG. 1 has a fixed opening, and the third switching channel that bypasses the first expansion valve 12 and the fourth switching that is provided in the third bypass channel. It may be realized by a valve. Even if it is the 1st expansion valve 12 by which the opening degree is fixed by this, by opening a 4th switching valve, the opening degree of the 1st expansion valve 12 is demonstrated as demonstrated in 1st Embodiment. Actions and effects similar to those when maximized can be achieved.

また前述の実施の各形態では、空調モードは、冷房モード、暖房モードおよび除湿暖房モードだけであったが、他の空調モード、たとえば除湿冷房モードおよび除湿モードなどが選択できるような構成であってもよい。   In each of the above-described embodiments, the air conditioning mode is only the cooling mode, the heating mode, and the dehumidifying heating mode. However, other air conditioning modes such as the dehumidifying cooling mode and the dehumidifying mode can be selected. Also good.

また前述の実施の各形態では、冷凍サイクル3に用いる冷媒は二酸化炭素であったが、二酸化炭素に限ることはなく、フロン系の冷媒を用いてもよい。またヒータコア8は、エンジン2から循環する冷却水を熱源とするものとして説明したが、これに限らず、発熱機器として燃料電池車における燃料電池からの冷却水を熱源とするものとしてもよい。   In each of the above-described embodiments, the refrigerant used in the refrigeration cycle 3 is carbon dioxide. However, the refrigerant is not limited to carbon dioxide, and a fluorocarbon refrigerant may be used. Further, the heater core 8 has been described as having the cooling water circulated from the engine 2 as a heat source. However, the present invention is not limited to this, and the cooling water from the fuel cell in the fuel cell vehicle may be used as a heat source as a heat generating device.

第1実施形態の車両用空調装置1の全体構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the whole structure of the vehicle air conditioner 1 of 1st Embodiment. 制御装置の制御モードの設定手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the setting procedure of the control mode of a control apparatus. 冷房モードおよび除湿暖房モードにおける冷媒の循環経路を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the circulation path | route of the refrigerant | coolant in air_conditioning | cooling mode and dehumidification heating mode. 暖房モードにおける冷媒の循環経路を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the circulation path | route of the refrigerant | coolant in heating mode. 冷却水加熱モードにおける冷媒の循環経路を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the circulation path | route of the refrigerant | coolant in a cooling water heating mode. 冷媒加熱モードにおける冷媒の循環経路を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the circulation path | route of the refrigerant | coolant in refrigerant | coolant heating mode. 冷媒加熱モードを実行する前の冷媒の状態をモリエル線図上に示した図である。It is the figure which showed the state of the refrigerant | coolant before performing refrigerant | coolant heating mode on the Mollier diagram. 第2実施形態の車両用空調装置1Aの全体構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the whole structure of 1 A of vehicle air conditioners of 2nd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

3…冷凍サイクル
4…冷却水回路
4a…ラジエータ側流路
4b…ヒータコア側流路
5…空調空気通路
7…室内器(蒸発器)
8…ヒータコア
10…圧縮機
11…水冷媒熱交換器
12…第1膨張弁(減圧部)
13…室外器(凝縮器)
15…第2膨張弁(減圧手段)
17…サイクル流路
21…第2迂回流路(迂回流路)
22…第3切替弁(切替部)
25…エジェクタ
27…ノズル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 ... Refrigeration cycle 4 ... Cooling water circuit 4a ... Radiator side flow path 4b ... Heater core side flow path 5 ... Air-conditioning air path 7 ... Indoor unit (evaporator)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 8 ... Heater core 10 ... Compressor 11 ... Water refrigerant | coolant heat exchanger 12 ... 1st expansion valve (pressure reduction part)
13 ... Outdoor unit (condenser)
15 ... Second expansion valve (pressure reducing means)
17 ... Cycle channel 21 ... Second bypass channel (detour channel)
22 ... 3rd switching valve (switching part)
25 ... Ejector 27 ... Nozzle

Claims (7)

冷却水回路(4)と冷凍サイクル(3)とを用いて空調空気を車室内に提供する車両用空調装置であって、
一端側に空気の吸入口を有し、他端側に車室内への吹出口を有する空調空気通路(5)と、
空気を前記吸入口側から前記吹出口側へ送風する送風機と、
車両に搭載される発熱機器を冷却するための冷却水が循環する冷却水回路(4)と、
冷媒を高温高圧に圧縮して吐出する圧縮機(10)、前記圧縮機から吐出された冷媒を外気との間で熱交換して凝縮する凝縮器(13)、前記凝縮器で凝縮した冷媒を減圧する減圧手段(15)、前記空調空気通路に設置され、および前記減圧手段によって減圧された冷媒を前記空気から吸熱して蒸発させ、前記空気を冷却する蒸発器(7)を含む冷凍サイクル(3)と、
前記圧縮機と前記凝縮器との間に設けられ、前記圧縮機から吐出された冷媒が通過する冷媒通路と前記冷却水が通過する冷却水通路とを有し、前記冷媒通路を通過する冷媒と前記冷却水通路を通過する冷却水との間で熱交換を行う水冷媒熱交換器(11)と、
前記冷却水回路に設けられ、前記空調空気通路において前記蒸発器の下流側に設置され、前記空気を前記冷却水と熱交換して加熱するヒータコア(8)と、
前記冷却水の温度を検出する冷却水温度検出手段と、
冷媒の状態量を検出する冷媒状態検出手段と、
冷房モード、暖房モードおよび除湿暖房モードの各空調モードを設定するための空調モード設定手段と、
前記空調モード設定手段によって設定された空調モードに基づき、前記流路切替手段を制御する空調制御手段と、を含み、
前記冷凍サイクルは、前記圧縮機から吐出された冷媒が前記冷媒通路を通過して前記凝縮器に流す流路と、前記圧縮機から吐出された冷媒が前記冷媒通路を通過させずに前記凝縮器に流す流路とを切り替える流路切替手段(12,21,22)を含み、
前記空調制御手段は、前記空調モードが前記除湿暖房モードである場合、検出された前記冷却水の温度および前記冷媒の状態量に基づいた判断によって、前記除湿暖房モードを実行するための冷却水の熱量が不足しているときに、または前記除湿暖房モードを実行するための冷媒の圧力が低いときに、前記水冷媒熱交換器の前記冷媒通路を冷媒が通過するように前記流路切替手段を制御することを特徴とする車両用空調装置。
A vehicle air conditioner that provides conditioned air into the passenger compartment using a cooling water circuit (4) and a refrigeration cycle (3),
An air-conditioning air passage (5) having an air intake port on one end side and an air outlet to the vehicle interior on the other end side;
A blower for blowing air from the inlet side to the outlet side;
A cooling water circuit (4) through which cooling water for cooling a heat generating device mounted on the vehicle circulates;
A compressor (10) that compresses and discharges the refrigerant to a high temperature and a high pressure, a condenser (13) that condenses the refrigerant discharged from the compressor by exchanging heat with the outside air, and a refrigerant condensed in the condenser A refrigerating cycle (15) including a depressurizing means (15) for depressurization, an evaporator (7) installed in the conditioned air passage, and absorbing and evaporating the refrigerant depressurized by the depressurizing means by absorbing heat from the air 3) and
A refrigerant provided between the compressor and the condenser, having a refrigerant passage through which the refrigerant discharged from the compressor passes, and a cooling water passage through which the cooling water passes, and passing through the refrigerant passage; A water refrigerant heat exchanger (11) for exchanging heat with cooling water passing through the cooling water passage;
A heater core (8) provided in the cooling water circuit, installed on the downstream side of the evaporator in the conditioned air passage, and heats the air by exchanging heat with the cooling water;
Cooling water temperature detecting means for detecting the temperature of the cooling water;
Refrigerant state detecting means for detecting a state quantity of the refrigerant;
Air-conditioning mode setting means for setting each air-conditioning mode of cooling mode, heating mode and dehumidifying heating mode;
Air conditioning control means for controlling the flow path switching means based on the air conditioning mode set by the air conditioning mode setting means,
In the refrigeration cycle, the refrigerant discharged from the compressor passes through the refrigerant passage and flows to the condenser, and the refrigerant discharged from the compressor passes through the refrigerant passage without passing through the refrigerant passage. Including flow path switching means (12, 21, 22) for switching between the flow path to flow through
When the air conditioning mode is the dehumidifying heating mode, the air conditioning control means determines the cooling water for executing the dehumidifying heating mode based on the detected temperature of the cooling water and the state quantity of the refrigerant. When the amount of heat is insufficient, or when the pressure of the refrigerant for executing the dehumidifying and heating mode is low, the flow path switching means is set so that the refrigerant passes through the refrigerant passage of the water refrigerant heat exchanger. A vehicle air conditioner that is controlled.
前記減圧手段は、高圧の冷媒を等エントロピ的に減圧膨張させるノズル(27)を有し、高圧の冷媒を前記ノズルにて減圧膨脹させて高速の冷媒流を生成し、生成した冷媒流にて低圧側の冷媒を循環させるとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して前記圧縮機の吸入圧を上昇させるエジェクタ(25)であることを特徴とする請求項1に記載の車両用空調装置。   The decompression means has a nozzle (27) that decompresses and expands a high-pressure refrigerant in an isentropic manner, and generates a high-speed refrigerant flow by decompressing and expanding the high-pressure refrigerant at the nozzle. 2. The vehicle air conditioner according to claim 1, wherein the vehicle air conditioner is an ejector (25) that circulates a low-pressure side refrigerant and converts expansion energy into pressure energy to increase the suction pressure of the compressor. 3. 前記流路切替手段は、
前記圧縮機から吐出された冷媒が前記水冷媒熱交換器を迂回して凝縮器に至る迂回流路(21)と、
前記迂回流路に設けられ、前記迂回流路の開閉状態を切り替える切替部(22)と、
前記圧縮機から吐出された冷媒が前記水冷媒熱交換器を通過して、前記凝縮器に至るサイクル流路(17)と、
前記サイクル流路の前記水冷媒熱交換器と前記凝縮器との間に設けられ、通過する冷媒の減圧量が可変である減圧部(12)と、を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の車両用空調装置。
The flow path switching means is
A bypass channel (21) in which the refrigerant discharged from the compressor bypasses the water-refrigerant heat exchanger and reaches the condenser;
A switching unit (22) that is provided in the bypass channel and switches between open and closed states of the bypass channel;
The refrigerant discharged from the compressor passes through the water-refrigerant heat exchanger and reaches the condenser, the cycle flow path (17);
The pressure reducing part (12) provided between the water refrigerant heat exchanger and the condenser in the cycle flow path, wherein the pressure reducing amount of the refrigerant passing therethrough is variable. The vehicle air conditioner according to 2.
前記冷媒状態検出手段は、前記冷凍サイクルの高圧側の冷媒の圧力を冷媒の状態量として検出し、
前記空調制御手段は、空調モードが除湿暖房モードである場合、検出された前記冷却水の温度が所定温度以上であり、かつ前記冷媒の圧力が所定圧力以下であるとき、前記水冷媒熱交換器を冷媒が通過するように前記流路切替手段を制御することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の車両用空調装置。
The refrigerant state detection means detects the refrigerant pressure on the high pressure side of the refrigeration cycle as a refrigerant state quantity,
When the air conditioning mode is the dehumidifying heating mode, the air conditioning control means is configured such that when the detected temperature of the cooling water is equal to or higher than a predetermined temperature and the pressure of the refrigerant is equal to or lower than the predetermined pressure, the water / refrigerant heat exchanger The vehicle air conditioner according to any one of claims 1 to 3, wherein the flow path switching unit is controlled such that the refrigerant passes through the vehicle.
前記空調制御手段は、空調モードが除湿暖房モードである場合、検出された前記冷却水の温度が所定温度以下であるとき、前記水冷媒熱交換器を冷媒が通過するように前記流路切替手段を制御することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の車両用空調装置。   When the air conditioning mode is the dehumidifying heating mode, the air conditioning control unit is configured to switch the flow path so that the refrigerant passes through the water-refrigerant heat exchanger when the detected temperature of the cooling water is equal to or lower than a predetermined temperature. The vehicle air conditioner according to any one of claims 1 to 4, wherein the vehicle air conditioner is controlled. 前記冷媒状態検出手段は、外気温度を冷媒の状態量として検出し、
前記空調制御手段は、前記空調モードが前記除湿暖房モードである場合、検出された冷却水の温度が所定温度以上であり、かつ外気温度が所定温度以下であるとき、前記水冷媒熱交換器を冷媒が通過するように前記流路切替手段を制御することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の車両用空調装置。
The refrigerant state detection means detects the outside air temperature as a refrigerant state quantity,
When the air conditioning mode is the dehumidifying and heating mode, the air conditioning control unit controls the water refrigerant heat exchanger when the detected cooling water temperature is equal to or higher than a predetermined temperature and the outside air temperature is equal to or lower than the predetermined temperature. The vehicle air conditioner according to any one of claims 1 to 3, wherein the flow path switching unit is controlled so that a refrigerant passes therethrough.
前記冷媒状態検出手段は、冷媒温度を冷媒の状態量として検出し、
前記空調制御手段は、前記空調モードが前記除湿暖房モードである場合、検出された冷却水の温度が所定温度以上であり、かつ冷媒温度が所定温度以下であるとき、前記水冷媒熱交換器を冷媒が通過するように前記流路切替手段を制御することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の車両用空調装置。
The refrigerant state detecting means detects a refrigerant temperature as a refrigerant state quantity,
When the air conditioning mode is the dehumidifying and heating mode, the air conditioning control means controls the water / refrigerant heat exchanger when the detected coolant temperature is equal to or higher than a predetermined temperature and the refrigerant temperature is equal to or lower than the predetermined temperature. The vehicle air conditioner according to any one of claims 1 to 3, wherein the flow path switching unit is controlled so that a refrigerant passes therethrough.
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