JP2003322420A - 空気調和装置 - Google Patents
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Abstract
いる冷媒・オイルを短時間の圧縮機運転により効率良く
ホットガスサイクル内に回収できる。 【解決手段】 本発明の空気調和装置は、圧縮機1から
の吐出冷媒を凝縮器2に流す通常の冷房モードの運転
と、凝縮器をバイパスさせて、絞り17を通って直接蒸
発器4に流すホットガスバイパスによる暖房モードの運
転とを行えることができ、この暖房モードの運転に先だ
って、冷房モードで圧縮機を所定時間ONした後に、圧
縮機を所定時間OFF状態にして、凝縮器等に寝込んで
いる冷媒をホットガスサイクル内に回収させて、その後
暖房モードであるホットガス運転を行うものである。
Description
出された高温、高圧のガス冷媒を減圧して冷媒蒸発器に
導き、その冷媒蒸発器をガス冷媒の放熱器として使用し
て空気を加熱するホットガスバイパス機能をもった空気
調和装置に関するもので、特に車両に搭載するのに好適
な車両用空気調和装置に関する。
房時に温水(エンジン冷却水)を暖房用熱交換器に循還
させ、この暖房用熱交換器にて温水を熱源として空調空
気を加熱するようにしている。この場合、温水温度が低
いときには車室内への吹出空気温度が低下して必要な暖
房能力が得られない場合がある。
パスにより暖房機能を発揮させる空気調和装置が提案さ
れている。この従来装置では、エンジン始動時のように
温水温度が所定温度より低いときには、冷凍サイクル中
の圧縮機吐出ガス冷媒(ホットガス)を凝縮器をバイパ
スして蒸発器に導入して、蒸発器でガス冷媒から空調空
気に放熱することにより、暖房機能を発揮できるように
している。しかしながら、冷凍サイクル中の高温高圧ガ
ス冷媒を利用したホットガスサイクルは、冷媒封入量の
過不足が暖房能力に大きな影響を与える。例えば冷媒封
入量が不足すると暖房能力が低下し、冷媒封入量が過剰
であると圧縮機のオンオフ切替動作が頻繁になるため、
圧縮機のマグネットスイッチの耐久性が低下するという
問題があった。
においては、圧縮機吐出側の高圧圧力を検出して、ホッ
トガスバイパスによる暖房モード時の循還冷媒量の過
剰、不足を判定し、冷媒量の過剰時には凝縮器側へ冷媒
を放出し、また、冷媒量の不足時には凝縮器側から寝込
み冷媒を回収するようにしている。この寝込み冷媒の回
収は、具体的には、凝縮器の入口側を開放して、ホット
ガスバイパス通路の入口側を閉塞して(即ち、通常の冷
房モードの状態にして)、圧縮機を運動することにより
行っている。
暖房モード時に、圧縮機吐出側の高圧圧力はサイクル熱
負荷、圧縮機回転数、ホットガスバイパス通路内の減圧
手段の絞り径等の要因により変動するため、高圧圧力だ
けで冷媒量の過不足を的確に判定することは難しい。
動時には高圧圧力が安定するまでに長い時間がかかる。
この時間は、少なくとも5分程度は必要であり、この間
は、冷媒不足による暖房能力不足を起すと共に、圧縮機
へのオイル戻りが不足し、圧縮機の潤滑不良を引き起す
恐れもある。また、冬期暖房時に寝込み冷媒の回収を行
う時は、外気温が低くて冷房熱負荷が極めて小さいの
で、冷凍サイクルの高低圧差も非常に小さい。そのた
め、圧縮機として、冷凍サイクルの高低圧差を利用して
容量可変を行う容量可変圧縮機を用いている場合は、高
低圧差が小さいため、容量が小さいままで大きくならな
いので、寝込み冷媒の回収を行うことができないという
事態も招く。
願人は先に特願平10−334389号による冷凍サイ
クル装置を提案している。この従来の冷凍サイクル装置
は、ホットガスバイパスによる暖房モードの起動時に、
凝縮器及びホットガスバイパス通路の両方の入口側を閉
塞して圧縮機を運転することにより、凝縮器側の寝込み
冷媒を蒸発器側に強制的に回収させることにある。
た場合、ホットガスサイクル内に冷媒・オイルが少ない
時に圧縮機を回し続けるために、圧縮機に必要なオイル
が長い時間供給されない場合がある。そのような場合、
圧縮機内部の潤滑不足により内部部品の摩耗または破損
につながり、圧縮機がロックに至る場合がある。
ガスバイパス運転を行った場合、電磁弁から凝縮器側へ
冷媒が洩れる可能性があった。その場合、ホットガスサ
イクル内の冷媒及びオイル量が減少し、ホットガス能力
の低下や、オイル循還量の低下による圧縮機の摩耗が問
題となる。
鑑みてなされたもので、その目的は、ホットガス作動直
前時に凝縮器内に寝込んでいる冷媒・オイルを短時間の
圧縮機運転により効率良くホットガスサイクル内に回収
することができる空気調和装置を提供することである。
本発明の別の目的は、所定時間以上のホットガスバイパ
ス運転を行った場合におけるホットガスサイクル内の冷
媒及びオイル量の減少に基づく、ホットガス能力の低下
及び圧縮機の摩耗を防止できる空気調和装置を提供する
ことである。
決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に
記載の空気調和装置を提供する。請求項1に記載の空気
調和装置は、通常の冷房モードの運転と凝縮器をバイパ
スさせるホットガスバイパスによる暖房モードの運転と
を行えることができ、この暖房モードの運転に先だっ
て、冷房モードの運転を所定時間ONした後に、これを
所定時間OFFし、その後に暖房モードの運転を起動さ
せるようにしたものであり、これにより、短時間に凝縮
器内に寝込んでいる冷媒・オイルを効率良く、ホットガ
スサイクル内に回収することができ、圧縮機内部の潤滑
不足による内部部品の摩耗又は破損が防止できる。請求
項2の空気調和装置は、ホットガスバイパス通路に圧縮
機の吐出ガス冷媒を減圧する第2減圧装置を設け、ホッ
トガスバイパス通路を第1減圧装置と蒸発器との間の部
位に接続するようにしたものである。これは、ホットガ
スサイクルシステム構成においては、冷房モードと暖房
モードとで減圧装置を兼用するタイプ(Bタイプ)と、
冷房モードと暖房モードとで別の減圧装置を使用するタ
イプ(Aタイプ)の2つのタイプがあり、請求項2で
は、Aタイプのホットガスサイクルシステム構成に限定
したものであり、その作用効果は請求項1と同様であ
る。
イパスによる暖房モードの運転の起動に先だって行う所
定時間の冷房モードの運転のONとOFFとを、複数回
繰り返すようにしたものであり、これにより、ホットガ
スサイクル内の冷媒が少ないときの圧縮機の運転を極力
抑えることができ、圧縮機内部の潤滑不足による内部部
品の磨耗、破損が一層改善される。請求項4の空気調和
装置は、ホットガスバイパスによる暖房モードの運転の
起動に先だって行う冷房モードの運転のONとOFFの
所定時間を、外気温毎の凝縮器から冷媒の回収量によっ
て決めたものである。これは、圧縮機を作動させたとき
の冷媒の回収量は外気温によって変化する。したがっ
て、ホットガスサイクルに必要な冷媒量を確保する回収
時間を外気温によって決めている。
イパスによる暖房モードの運転の起動に先だって行う冷
房モードの運転の所定のONとOFF時間を、圧縮機の
高圧側と低圧側の圧力差に基づいて決めたものである。
即ち、圧力差が或る一定値になると圧縮機をOFFし、
圧力差によって冷媒の回収を行う。これは、圧縮機の作
動時間による冷媒回収に比べ、作動状態を的確に把握で
き外気温毎の必要な冷媒回収時間の設定が必要なくな
る。請求項6の空気調和装置は、ホットガスバイパスに
よる暖房モードの運転の起動に先だって行う冷房モード
の運転の所定のON時間を、エンジン回転数によって決
めるようにしたものである。これは、冷媒回収量がホッ
トガスサイクル内の冷媒流量により変化することから、
圧縮機の回転数を検知すれば冷媒流量を予測できる。そ
こで、圧縮機の回転数を示す値であるエンジンの回転数
を検知し、回転数別により冷媒回収時間を決定してい
る。
イパスによる暖房モードの運転を所定時間続けた後に冷
媒回収制御を行う場合、凝縮器内の圧力がホットガスサ
イクル内低圧側の圧力よりも、所定の圧力差P1以上に
高くなったときに、圧縮機をOFFにし凝縮器入口側を
開放する第2OFFモードにして冷媒を回収するように
したものであり、これにより、凝縮器から冷媒がホット
ガスサイクル内に流れて行き、凝縮器内からの冷媒回収
を図ることができる。請求項8の空気調和装置は、暖房
モードの運転の後に冷房モードの運転を所定時間行うこ
とによって、所定の圧力差P1の状態を形成することを
規定したものである。
運転の後に、圧縮機をOFFにし、凝縮器入口側を開放
する第1OFFモードを所定時間行い、その後に冷房モ
ードの運転を行うことによって、所定の圧力差P1の状
態を形成するようにしたものであり、このように冷房モ
ードの運転の前に第1OFFモードを所定時間行うこと
で、凝縮器内の圧力とホットガスサイクル内低圧側圧力
とを一度均圧させてから、所定の圧力差P1の状態を形
成することができ、所定の圧力差P1を形成するまでの
時間の短縮が図れ、また回収冷媒量の増大が可能であ
る。請求項10の空気調和装置は、第1OFFモードの
所定時間が凝縮器内の圧力とホットガスサイクル内低圧
側の圧力とが均圧するまでの所要時間であることを規定
したものである。
変容量型圧縮機としたものであり、この場合、圧縮機が
OFFの場合においては、DUTYが零として運転を行
い、圧縮機がONの場合は、DUTYが零より大きい運
転を行う。この可変容量型圧縮機の場合は、圧力差が或
る程度近づいてから圧縮機へのDUTYを徐々に大きく
して冷房モードによる冷媒回収運転を行うことができる
ので、第1OFFモードの時間を短くすることができ
る。請求項12の空気調和装置は、暖房モードの運転中
に暖房モードスイッチが切れ、所定時間内に再び暖房モ
ードスイッチが入る場合、まず圧縮機をOFFにし凝縮
器入口側を開放する第1OFFモードを所定時間行った
後に、冷房モードの運転を行って冷媒を回収するように
したものであり、これにより、凝縮器内の圧力がホット
ガスサイクル内低圧側圧力よりも低い状態での冷媒回収
を行うことがなくなり、冷媒回収を効率良く行うことが
できる。
施の形態の空気調和装置について説明する。図1は、本
発明の空気調和装置のシステム構成図であり、図2は、
この空気調和装置の実車搭載図を示している。圧縮機1
は、例えば電磁クラッチ1aを介して水冷式の車両エン
ジン(図示せず)により駆動される。圧縮機1の吐出側
は、切り替え弁手段である冷房側切替弁15を介して凝
縮器2に接続される。この凝縮器2は、冷房負荷に応じ
て凝縮器2の能力を3段階(2a,2b,2c)に制
御、即ち負荷によって冷媒量を調節、できるようになっ
ており、凝縮器2の中間部で受液器21に接続されてい
る。凝縮器2には電動式の冷却ファン(図示せず)によ
り冷却空気(外気)が送風される。
冷房側絞り3に接続されている。この冷房側絞り3の出
口側は、逆止弁19を介して蒸発器4に接続されてい
る。蒸発器4の出口側は、気液分離器となるサクション
タンク5を介して圧縮機1の吸入側に接続されている。
サクションタンク5は、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1側へ吸入させる。
側との間に、凝縮器2等をバイパスするホットガスバイ
パス通路18が設けてあり、このバイパス通路18に
は、切り替え弁手段である暖房側切替弁16と第2減圧
装置である暖房側絞り17とが直列に設けてある。この
絞り17は、オリフィス、キャピラリチューブ等の固定
絞りで構成することができる。
(図示せず)内に設置され、電動式の送風機(図示せ
ず)により送風される空気(車室内空気または外気)を
冷房モード時には冷却する。また、冬期暖房モード時に
は、蒸発器4はホットガスバイパス通路18からの高温
冷媒ガス(ホットガス)が流入して空気を加熱するの
で、放熱器としての役割を果たす。通常、空調ケース内
において、蒸発器4の下流側には車両エンジン(図示せ
ず)からの温水(エンジン冷却水)を熱源として送風空
気を加熱する温水式の暖房用熱交換器(図示せず)が設
置されており、この暖房用熱交換器の下流側に設けられ
た吹出口から車室内に空調空気を吹き出すようになって
いる。
クロコンピュータとその周辺回路から構成され、予め設
定されたプログラムに従って入力信号に対する演算処理
を行って、冷房側切替弁15及び暖房側切替弁16の開
閉及びその他の電気機器の作動を制御するものであっ
て、本発明の制御手段を構成している。
は、図1のシステム構成の冷房・暖房側切替弁15,1
6、ホットガスバイパス通路18、暖房側絞り17、逆
止弁19が一体化されている。また、冷房・暖房側切替
弁15,16は、1個の電磁弁と差圧弁とを組み合わせ
た構成となっている。
のホットガスサイクルの作動について説明する。本発明
のホットガスシステムは、ホットガスサイクル内に冷媒
が不足し、冷媒を回収するため冷房運転(例えば切替弁
を約30秒間切替える)する時に有効である。一般にホ
ットガスシステムは、冷凍サイクルの凝縮部をバイパス
し、空調(A/C)の運転領域とは異なる低外気温域で
運転する。外気温が低い場合、サイクル内の冷媒とオイ
ルはサイクル内の冷えている個所に寝込む性質をもって
いる。このことから冷媒とオイルは、外気温にさらさ
れ、容積がある凝縮器に多く寝込むことが考えられる。
そのため、ホットガス運転時は寝込んだ冷媒を凝縮器か
らホットガスサイクル内に回収する必要があり、例えば
ホットガス起動時および一定時間運転した場合、凝縮器
から冷媒を回収する運転を行う必要がある。
イクル内の冷媒量、オイル量は適正時より少なく、この
状態で圧縮機を作動させることは、圧縮機の耐久面に大
きな影響を及ぼす。従来技術では、冷媒が不足している
時に圧縮機を運転させ必要な冷媒量を回収するまで運転
を行っていることから耐久面で厳しい状態で圧縮機を作
動し続けることとなる。
状態において、圧縮機の作動を最小限にして、冷媒を回
収するものである。図3は、本発明の第1実施例である
冷媒回収運転の状態を説明するタイムチャートである。
即ち、ホットガス運転に先立って、冷房側切替弁15を
開、暖房側切替弁16を閉にし、エンジンと圧縮機1と
を連結する電磁クラッチ1aをONにして、圧縮機1を
駆動させて、所定時間、例えば図3では20秒間、冷房
運転を行って、ホットガス作動(H/G)に最低限必要
な冷媒量をこの冷房作動によって凝縮器2等から回収す
る。その後、両切替弁15,16を上記のように冷房モ
ードにした状態で、電磁クラッチ1aをOFFにして圧
縮機1の駆動を停止する。この圧縮機OFFの状態を所
定時間、図3においては30秒間、続けて、サイクル内
における凝縮器2側の高圧側と蒸発器4側の低圧側との
圧力差によって、ホットガス作動(H/G)に余裕をも
たせた冷媒(例えば200g:作動中に切替弁から漏れ
る冷媒量を考慮するため)を回収する。
たまま回収運転を行い、その直後ホットガスを作動させ
ると、本発明のように圧縮機のOFF時間をもたせた場
合に比べ、ガス不足の厳しい条件で圧縮機を長い時間作
動させなければならない。また、ホットガスを作動させ
ると圧縮機の吸入側の圧力が徐々に上昇するから、凝縮
器から圧力差で回収できる量は少ない。このことから冷
房モードで冷媒を回収後、所定時間圧縮機を停止(OF
F)させることで、従来技術より短い時間の圧縮機作動
時間で所要の量の冷媒の回収が可能となる。
従来技術との評価結果の比較を示している。図4は、冷
媒回収時の冷房モードでの圧縮機の作動時間を変化さ
せ、その後圧縮機をOFFにし、両切替弁を冷房モード
で放置した場合の凝縮器から回収される冷媒量(g)を
時間経過(s)で示している。即ち、黒4角印でプロッ
トしたグラフは、冷房モードで圧縮機を30秒間作動さ
せた後、その冷房モードのままで圧縮機を作動停止した
場合を、丸印でプロットしたグラフは、冷房モードで圧
縮機を40秒間作動させた後、その冷房モードのままで
圧縮機を作動停止した場合を、×印でプロットしたグラ
フは、冷房モードで圧縮機を20秒間作動させた後、そ
の冷房モードのままで圧縮機を作動停止した場合を、更
に白4角印でプロットしたグラフは、従来技術のように
冷房モードで圧縮機を30秒間作動させた後、すぐに暖
房モードにしてホットガス作動(H/G)を行った場合
を示している。
0℃では冷媒量200gを回収するのに、冷房モードで
の圧縮機作動時間:20秒と、圧縮機停止(クラッチO
FF)時間:30秒を要している。一方、従来技術のよ
うに冷房モードで圧縮機を30秒作動させて冷媒回収運
転を行った直後に暖房モードでホットガスを作動させる
と、凝縮器から回収できる冷媒量は約170gで横ばい
になってしまう。これは、ホットガスを作動させること
により、低圧側(蒸発器4、サクションタンク5)の圧
力が凝縮器2内の圧力より上昇してしまい高圧側と低圧
側との差圧がとれなくなるからである。
は外気温によって変化する。これは、高圧側(凝縮器)
での圧力の上昇が外気温に依存するためである。図5
は、圧縮機作動時間(ON時間)と停止時間(OFF時
間)とを、外気温度(℃)と冷媒回収時間(s)との関
係で示したグラフである。このグラフから得られるよう
にして、ホットガス作動に必要な冷媒量を確保する回収
時間を決めればよい。例えば、外気温−30℃では、圧
縮機の作動時間(ON時間)を40秒とし、その後の圧
縮機停止時間(OFF時間)を30秒間とする。なお、
圧縮機のOFF時間は、外気温にかかわらず常に30秒
とする。
回収する際に、冷房モードで圧縮機を所定時間作動させ
た後に、その冷房モードのまま圧縮機のOFF(停止)
時間を設けることで、冷媒不足中での圧縮機の作動を低
減できる。また、冷媒回収運転直後にホットガスを作動
するよりも、圧縮機のOFF時間を設けた方が冷媒をよ
り多く回収できる。なお、上記のような冷媒回収運動
は、外気温センサからの入力に基づいたECU6からの
出力信号によって実行されるものである。
収運転の状態を説明するタイムチャートである。即ち、
ホットガスによる暖房モード運転に先だって行う冷媒回
収運転において、冷房モードで圧縮機を作動を複数回断
続させて行うことで、冷媒の回収を行う。図6では、冷
房モードにおいて、10秒間圧縮機を駆動させた後、同
じく10秒間圧縮機を停止し、次いで再度圧縮機を駆動
させた後、また圧縮機を停止し、この圧縮機作動の断続
を50秒間行った後に、暖房モードでの圧縮機運転にし
てホットガス(H/G)作動を行っている。
ットガスサイクル内に冷媒が少ない場合に圧縮機を作動
させることから、第2実施例では、図6のように、回収
時に断続的に圧縮機を作動させ、ホットガスサイクル内
の冷媒が少ない時の圧縮機の作動を極力抑えることがで
きる。
る。この第3実施例の空気調和装置のシステム構成で
は、圧縮機1の吐出側(高圧側)に第1圧力検出装置
(圧力センサ)31を、圧縮機1の吸入側であるホット
ガスサイクル内の低圧側(減圧後の領域)に第2圧力検
出装置(圧力センサ)32を設置している。他の構成
は、先の実施例と同様である。
ける圧縮機1の作動を、前記実施例のように時間ではな
くて、圧縮機1の吐出側の第1圧力検出装置31によっ
て検出された圧力と、吸入側の第2圧力検出装置32に
よって検出された圧力との圧力差が或る一定値になると
圧縮機1を停止(OFF)し、サイクル内の圧力差によ
って冷媒を回収させるようにしている。なお、この場合
においても、圧力センサ31,32からの信号はECU
6に入力され、ECU6からの出力により圧縮機1(電
磁クラッチ)がON−OFFするものである。
ような圧縮機の作動時間による冷媒回収に比べ、作動状
態(圧縮機の吐出側と吸込側の圧力)を的確に把握で
き、外気温毎の必要な冷媒回収時間の設定を必要としな
くなる。また、圧縮機停止(OFF)時の圧力差を検出
することにより、圧縮機の作動停止時間(OFF時間)
もこの圧力差により決定することができる。
fG/cm2 )と冷媒回収量(g)との関係を外気温毎に表
わしたグラフである。このグラフから所要の冷媒回収
量、例えば200g、を得るには、外気温毎にほぼ所定
の圧力差が必要であることが解る。従って、図8から外
気温によって所定の圧力差を設定し、この圧力差になる
まで圧縮機を作動させ、次いで、例えば高低圧の圧力差
が0.5kgfG/cm2 以下になるまで圧縮機を停止させ
て、圧力差に基づく冷媒回収を行えばよい。
における外気温(℃)と冷媒回収時間(s)との関係を
示している。冷媒回収量は、サイクル内の冷媒流量によ
り変化することから、圧縮機の回転数を検知すれば冷媒
流量を予測できる。そこで、本発明の第4実施例では、
圧縮機の回転数を示す値(例えばエンジン回転数Ne)
を検知し、回転数別により冷媒回収時間を決定するよう
にしている。例えば図9に示すようにエンジン回転数N
eを1500rpm で分け、回収時間を決定する。即ち、
外気温度が−20℃でエンジン回転数Neが1500rp
m より大きい場合には、図9に一点鎖線の直線で示され
るように冷房モードでの冷媒回収における圧縮機の作動
時間(ON時間)を約23秒とし、圧縮機の停止時間
(OFF時間)を30秒とする。なお、OFF時間は、
外気温度及びエンジン回転数に関係なく、常に30秒と
する。
トガスバイパス運転(暖房モード運転)を所定時間行っ
た後の冷媒回収制御のフローチャートを示している。従
来においては、所定時間ホットガスバイパス運転を行っ
た場合に、冷房側切替弁15から凝縮器2へ冷媒が洩れ
る可能性がある。その場合、ホットガスサイクル内の冷
媒及びオイル量が減少し、ホットガス能力の低下や、オ
イル循環量の低下により圧縮機1内が摩耗される恐れが
ある。そのため、所定時間以上ホットガスバイパス運転
(暖房モード運転)を行った場合は、凝縮器2に溜まる
冷媒を回収しなくてはならない。そこで、例えば所定時
間T1(約30分)経った場合、冷媒回収運転が必要と
なる。
を図10に示す冷媒回収制御フローチャートに基づいて
行う。この冷媒回収制御は、冷媒回収制御手段としての
ECU6によって行われる。この場合においては、図示
していないが凝縮器内圧センサ及びホットガスサイクル
内低圧側圧力センサとが設けられ、これらの圧力情報が
ECU6に入力され、電磁クラッチ1a及び両切替弁1
5,16が制御される。ステップS1において、ホット
ガスバイパス連続運転時間が所定時間T1、例えば約3
0分以上であるかどうかが判断され、YESの場合は、
次のステップS2に進む。NOの場合は、ホットガスバ
イパス運転を更に続ける。ステップS2においては、ク
ーラ運転による冷媒回収制御である圧縮機ON、冷房側
切替弁16開とされる。即ち、電磁クラッチ1aがON
され、圧縮機1はON運転をし、暖房側切替弁15と冷
房側切替弁16の両者が開弁して、クーラ運転が行われ
る。これにより、凝縮器2の内圧とホットガスサイクル
内の低圧側の圧力との圧力差が、所定の圧力差P1以上
になったかどうかを判断され(ステップS3)、YES
の場合はステップS4に進み、NOの場合はクーラ運転
が続けられる。
機OFF、冷房側切替弁16開とされる。即ち、電磁ク
ラッチ1aがOFFされ、圧縮機1はOFF運転をし、
暖房側切替弁15と冷房側切替弁16の両者は開弁した
ままの状態とされる。次いでステップS5で凝縮器2の
内圧とホットガスサイクル内低圧側の圧力とが均圧した
かどうかが判断され、YESの場合は、ステップS6に
進み、ホットガスバイパス運転である圧縮機ON、冷房
側切替弁16閉とされる。即ち、電磁クラッチ1aがO
Nされ、圧縮機1がONし、冷房側切替弁16が閉弁さ
れ、暖房側切替弁15は開弁状態のままにされる。これ
により、ホットガスバイパス運転が再開される。NOの
場合は、ステップS4に戻り、圧縮機OFFが続行す
る。
る第4実施例の冷媒回収制御を行った場合の、(a)ホ
ットガスサイクル内の冷媒量と(b)蒸発器前の圧力
(ホットガスサイクル内低圧側圧力)と凝縮器内の圧力
の時間における推移を示したグラフである。ホットガス
バイパス運転時は、図11(b)に示すようにホットガ
スサイクル内の低圧側圧力は凝縮器2内の圧力よりも通
常高い状態にあるので、図11(a)に示すようにホッ
トガスバイパス運転からすぐに冷房モードによる冷媒回
収運転を行うと、圧力の低い凝縮器2へ冷媒が一気に流
れ込む。そのため凝縮器2内の圧力が、ホットガスサイ
クル内低圧側の圧力(蒸発器前の圧力)よりも上昇する
まで冷房モードによる冷媒回収運転を続ける必要があ
る。
クル内に流れて行く条件は、凝縮器2内の圧力がホット
ガスサイクル内低圧側の圧力よりも高いときであり、ホ
ットガスサイクル内から凝縮器2へ冷媒が流れて行く条
件は、凝縮器2内の圧力がホットガスサイクル内低圧側
の圧力よりも低くかつ冷房側切替弁15が開弁している
か、又は弁15の閉弁力が弱いときである。
運転を行った後に、図10,11に示すように第2OF
Fモードによる運転を行う。これは、凝縮器2内の圧力
がホットガスサイクル内低圧側の圧力よりも高い状態か
らゆっくりと均圧させることで、冷媒が圧力差によって
ゆっくりとホットガスサイクル内に流れ込むことを利用
するためである。冷房モードによる冷媒回収運転を行っ
た後、直ぐにホットガスバイパス運転を行うと、ホット
ガスサイクルの低圧側の圧力の上昇が速いため、凝縮器
2内の圧力がホットガスサイクル内低圧側の圧力よりも
高い時間が短くなってしまい、結果として凝縮器2から
回収できる冷媒量が少なくなってしまう。第2OFFモ
ードによる運転を行った後に、ホットガスバイパス運転
を再開する。これにより、またホットガスサイクル内の
冷媒量が徐々に上昇する。
例では、凝縮器2内の圧力がホットガスサイクル内低圧
側の圧力よりも上昇するまで時間がかかることや、短時
間の冷房モードによる冷媒回収運転を行うと、凝縮器2
内の圧力がホットガスサイクル内低圧側の圧力よりも上
昇することがないため、凝縮器2から冷媒が回収できな
いことがある。
ードによる冷媒回収運転の前に第1OFFモードによる
運転を加えている。図12は、本発明の第5実施例にお
けるホットガスバイパス運転所定時間後の冷媒回収制御
のフローチャートを示しており、図13は、第5実施例
の冷媒回収制御を行った場合の(a)ホットガスサイク
ル内冷媒量と、(b)蒸発器前の圧力(ホットガスサイ
クル内低圧側圧力)と凝縮器内の圧力の時間における推
移を示したグラフである。
テップS10において、ホットガスバイパス連続運転時
間が所定時間T1、例えば30分以上になったかどうか
が判断される。YESの場合は、ステップS11に進
み、NOの場合は、そのままホットガスバイパス運転を
続ける。ステップS11では、第1OFFモードである
圧縮機OFF及び冷房側切替弁15開とされる。即ち、
電磁クラッチ1aがOFFとされ、圧縮機1がOFFと
なり、冷房側切替弁15及び暖房側切替弁16の両者が
開弁状態となる。次にステップS12では、凝縮器2内
の圧力とホットガスサイクル内低圧側の圧力(蒸発器前
の圧力)とが均圧したかどうかが判断され、YESの場
合は、ステップS13に進み、NOの場合は、そのまま
の状態が継続される。
媒回収制御が行われる。即ち、電磁クラッチ1aがON
されて、圧縮機1がON運転され、冷房側切替弁15が
開弁される。なお、暖房側切替弁16は開弁状態のまま
である。次にステップS14では、凝縮器2内の圧力が
上昇して、ホットガスサイクル内低圧側の圧力よりも所
定値P1以上上昇したかどうかが判断され、YESの場
合は、次のステップS15に進み、NOの場合はクーラ
運転がそのまま続行される。
ある圧縮機OFF及び冷房側切替弁15開とされる。即
ち、電磁クラッチ1aがOFFとされ、圧縮機1がOF
Fとなり、冷房側切替弁15及び暖房側切替弁16はそ
のまま開弁状態となる。ステップ16では、凝縮器2内
の圧力が徐々に下降して、ホットガスサイクル内低圧側
の圧力と均圧したかどうかが判断され、YESの場合
は、ステップS17に進み、ホットガスバイパス運転が
再開される。即ち、電磁クラッチ1aがONとされ、圧
縮機1がONとなり、冷房側切替弁15が閉弁される。
当然、暖房側切替弁16は開弁のままである。NOの場
合は、第2OFFモードの状態が継続される。
ように、ホットガスバイパス運転から第1OFFモード
をつくり、そこで凝縮器1内の圧力とホットガスサイク
ル内低圧側の圧力とを一度均圧させてから、冷房モード
による冷媒回収運転を行うことにより、起動時の冷媒回
収制御のように凝縮器2から冷媒を効率的に回収するこ
とができる。これは、ホットガスバイパス運転から第1
OFFモードをつくることで、ゆっくりと冷媒が凝縮器
2内に入って行くが、第4実施例のような第1OFFモ
ードが場合よりも凝縮器2に流れ込む冷媒量が少ないた
めと考える。
バイパス運転においては、ホットガスサイクル内の冷媒
量は増加する傾向を示し、第1OFFモードではその冷
媒量は緩やかに減少する傾向を示し、クーラ運転による
冷媒回収制御では、冷媒量は急速に減少し、第2OFF
モードでは冷媒量が回復する傾向を示している。同様図
13(b)から解るように、ホットガスバイパス運転に
おいては、ホットガスサイクル内低圧側の圧力(蒸発器
前の圧力)が高くなる傾向にあり、それに反して凝縮器
2内の圧力は低下する傾向にあり、その圧力差が最大と
なる。この状態から第1OFFモードに移るとホットガ
スサイクル内低圧側の圧力は下降すると共に凝縮器内の
圧力は上昇して、両者が均圧するようになる。この状態
からクーラ運転をすると凝縮器内の圧力が上昇して、ホ
ットガスサイクル内低圧側の圧力よりも高くなる。第2
OFFモードに移ると両者の圧力がまた均圧する方向に
行く。次いでホットガスバイパス運転を再開すると両者
の圧力差が徐々に拡がって行く。
に第1OFFモードを追加して、凝縮器内圧力とホット
ガスサイクル内低圧側圧力とが均圧するまで待っていた
が、可変容量型圧縮機の場合は、両者の圧力差が或る程
度まで近づいてから圧縮機へのDUTYを徐々に大きく
して、冷房モードによる冷媒回収運転を行うことができ
るため、第1OFFモードの時間を短くすることができ
る。また同様に第2OFFモードの時間も短くすること
ができる。
の可変容量型圧縮機を使用した場合の冷媒回収制御のフ
ローチャートを示している。このフローチャートは、基
本的に第5実施例と同様であるが、本実施例では、ステ
ップS21の第1OFFモードとステップS25の第2
OFFモードでは、圧縮機のDUTYを零とすること
で、圧縮機をOFF運転しており、またステップS23
のクーラ運転による冷媒回収制御及びステップS27の
ホットガスバイパス運転では、圧縮機のDUTYを零よ
り大きくすることで、圧縮機をON運転している。ま
た、第5実施例では、ステップS12で凝縮器内圧力と
ホットガスサイクル内低圧側の圧力とが均圧したかどう
かを判断していたが、この第6実施例では、第1OFF
モードの状態において、ステップS22で凝縮器内圧力
とホットガスサイクル内低圧側の圧力との圧力差が所定
値P2以下になったかどうか判断している。このよう
に、両者の圧力が均圧したかどうかでなく、その圧力差
が所定値P2以下となったかどうかを判断すればよいの
で、第1OFFモードの時間を短縮することができる。
他のステップS20,S24,S26は、第5実施例の
ステップS10,S14,S16とそれぞれ同じことを
行っている。
ス運転中、何らかの要因によってホットガススイッチ
(暖房モードスイッチ)が切られ、再びスイッチが入れ
られる状況においては、第1OFFモードを行った後に
冷媒回収運転を行うようにする。仮に、ホットガススイ
ッチが切られて数秒以内に、第1OFFモードにするこ
となく、いきなりクーラ運転による冷媒回収制御を行う
と、凝縮器内圧力がホットガスサイクル内低圧側の圧力
よりも低くなっているため、十分な冷媒回収が行えな
い。
おいては、第1減圧装置3を使用し、暖房モード時にお
いては、第2減圧装置17を使用する場合(Aタイプ)
のホットガスサイクルシステム構成に基づいて説明して
いるが、減圧装置を1つにして冷房モードと暖房モード
とで減圧装置を兼用する場合(Bタイプ)のホットガス
サイクルシステム構成もよく知られており、本発明は、
このBタイプのホットガスサイクルシステム構成をもつ
空気調和装置にも適用可能なものであり、Aタイプと同
様の作用効果を奏するものである。
ホットガスサイクルに必要な冷媒量を最小限の圧縮機稼
動で確保することができ、冷媒・オイルが少ない状態で
の圧縮機の駆動を極力避けることができ、圧縮機内部の
潤滑不良による内部部品の磨耗又は破損を防止できる。
また、冷媒回収における圧縮機のOFF時間により、サ
イクル内の圧力差を無駄なく利用でき、冷媒回収を早め
ることができる。
構成図である。
を説明するタイムチャートである。
価結果を、経過時間(s)と回収量(g)との関係のグ
ラフで比較したものである。
(℃)と冷媒回収時間(s)との関係で示したグラフで
ある。
を説明するタイムチャートである。
構成図である。
/cm2 )と冷媒回収量(g)との関係を示したグラフで
ある。
の際の外気温度(℃)と冷媒回収時間(s)との関係を
示すグラフである。
ス運転を所定時間行った後の冷媒回収制御のフローチャ
ートを示している。
(a)ホットガスサイクル内の冷媒量と、(b)蒸発器
前の圧力と凝縮器内の圧力、のタイムチャートを示すグ
ラフである。
ス運転を所定時間行った後の冷媒回収制御のフローチャ
ートを示している。
(a)ホットガスサイクル内の冷媒量と、(b)蒸発器
前の圧力と凝縮器内の圧力、のタイムチャートを示すグ
ラフである。
機でのホットガスバイパス運転を所定時間行った後の冷
媒回収制御のフローチャートを示している。
Claims (12)
- 【請求項1】 冷媒を圧縮し、吐出する圧縮機と、 前記圧縮機の吐出ガス冷媒を凝縮する凝縮器と、 前記凝縮器で凝縮した冷媒を減圧させる第1減圧装置
と、 前記第1減圧装置で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器
と、 前記圧縮機の吐出側を直接、前記蒸発器の入口側に接続
するホットガスバイパス通路と、 前記圧縮機の吐出側と前記凝縮器の入口側との連通、及
び前記圧縮機の吐出側と前記ホットガスバイパス通路の
入口側との連通を切り替える弁手段とを備え、 前記弁手段により前記凝縮器の入口側を開放すると共
に、前記ホットガスバイパス通路の入口側を閉塞して、
通常の冷房モードの運転を行い、また、前記弁手段によ
り前記凝縮器の入口側を閉塞すると共に、前記ホットガ
スバイパス通路の入口側を開放して、ホットガスバイパ
スによる暖房モードの運転を行う空気調和装置におい
て、 前記ホットガスバイパスによる暖房モードの起動に先だ
って、冷房モードの運転を所定時間ONした後に、この
冷房モードの運転を所定時間OFFし、その後、暖房モ
ードの運転をすることにより、前記凝縮器側の寝込み冷
媒を前記蒸発器側に回収する冷媒回収制御手段を備える
ことを特徴とする空気調和装置。 - 【請求項2】 前記ホットガスバイパス通路に前記圧縮
機の吐出ガス冷媒を減圧する第2減圧装置を設け、前記
ホットガスバイパス通路を前記第1減圧装置と前記蒸発
器との間の部位に接続したことを特徴とする請求項1に
記載の空気調和装置。 - 【請求項3】 前記暖房モードの起動に先だって行う前
記冷房モードの運転の所定時間のON−OFFを複数回
繰り返すことを特徴とする請求項1又は2に記載の空気
調和装置。 - 【請求項4】 前記冷房モードの運転の所定のONとO
FF時間は、外気温毎の凝縮器からの冷媒の回収量によ
って決めることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか
一項に記載の空気調和装置。 - 【請求項5】 前記冷房モードの運転の所定のONとO
FF時間は、前記圧縮機の高圧側と低圧側の圧力差によ
って決めることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか
一項に記載の空気調和装置。 - 【請求項6】 前記冷房モードの運転の所定のON時間
をエンジンの回転数によって決めることを特徴とする請
求項1乃至3のいずれか一項に記載の空気調和装置。 - 【請求項7】 冷媒を圧縮し、吐出する圧縮機と、 前記圧縮機の吐出ガス冷媒を凝縮する凝縮器と、 前記凝縮器で凝縮した冷媒を減圧させる第1減圧装置
と、 前記第1減圧装置で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器
と、 前記圧縮機の吐出側を直接、前記蒸発器の入口側に接続
するホットガスバイパス通路と、 前記圧縮機の吐出側と前記凝縮器の入口側との連通、及
び前記圧縮機の吐出側と前記ホットガスバイパス通路の
入口側との連通を切り替える弁手段とを備え、 前記弁手段により前記凝縮器の入口側を開放すると共
に、前記ホットガスバイパス通路の入口側を閉塞して、
通常の冷房モードの運転を行い、また、前記弁手段によ
り前記凝縮器の入口側を閉塞すると共に、前記ホットガ
スバイパス通路の入口側を開放して、ホットガスバイパ
スによる暖房モードの運転を行う空気調和装置におい
て、 ホットガスバイパスによる暖房モードの運転を所定時間
続けた後に冷媒回収制御を行う場合、前記凝縮器内の圧
力がホットガスサイクル内低圧側の圧力よりも、所定の
圧力差P1以上に高くなったときに、前記圧縮機をOF
Fにし、前記凝縮器入口側を開放する第2OFFモード
にして冷媒を回収する冷媒回収制御手段を備えることを
特徴とする空気調和装置。 - 【請求項8】 前記冷媒回収制御手段は、前記暖房モー
ドの運転の後に、前記冷房モードの運転を所定時間行う
ことによって、前記所定の圧力差P1の状態を形成する
ことを特徴とする請求項7に記載の空気調和装置。 - 【請求項9】 前記冷媒回収制御手段は、前記暖房モー
ドの運転の後に、前記圧縮機をOFFにし、前記凝縮器
入口側を開放する第1OFFモードを所定時間行い、そ
の後に前記冷房モードの運転を行うことによって、前記
所定の圧力差P1の状態を形成することを特徴とする請
求項7に記載の空気調和装置。 - 【請求項10】 前記第1OFFモードの所定時間が、
前記凝縮器内の圧力とホットガスサイクル内低圧側の圧
力とが均圧するまでの時間であることを特徴とする請求
項9に記載の空気調和装置。 - 【請求項11】 前記圧縮機が可変容量型圧縮機である
ことを特徴とする請求項9又は10に記載の空気調和装
置。 - 【請求項12】 冷媒を圧縮し、吐出する圧縮機と、 前記圧縮機の吐出ガス冷媒を凝縮する凝縮器と、 前記凝縮器で凝縮した冷媒を減圧させる第1減圧装置
と、 前記第1減圧装置で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器
と、 前記圧縮機の吐出側を直接、前記蒸発器の入口側に接続
するホットガスバイパス通路と、 前記圧縮機の吐出側と前記凝縮器の入口側との連通、及
び前記圧縮機の吐出側と前記ホットガスバイパス通路の
入口側との連通を切り替える弁手段とを備え、 前記弁手段により前記凝縮器の入口側を開放すると共
に、前記ホットガスバイパス通路の入口側を閉塞して、
通常の冷房モードの運転を行い、また、前記弁手段によ
り前記凝縮器の入口側を閉塞すると共に、前記ホットガ
スバイパス通路の入口側を開放して、ホットガスバイパ
スによる暖房モードの運転を行う空気調和装置におい
て、 前記暖房モードの運転中に暖房モードスイッチが切れ、
所定時間内に再び暖房モードスイッチが入る場合、まず
前記圧縮機をOFFにし前記凝縮器入口側を開放する第
1OFFモードを所定時間行った後に、前記冷房モード
の運転を行って冷媒を回収する冷媒回収制御手段を備え
ることを特徴とする空気調和装置。
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