JP3980186B2 - Heat pump type automotive air conditioner - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷媒を利用して車室内の冷暖房を行うヒートポンプ式自動車用空気調和装置に係り、特に、運転モードを暖房運転に切り替えたときに室外コンデンサに滞留している冷媒を暖房サイクルへ迅速かつ多量に戻すことができるものに関する。
【0002】
【従来の技術】
ヒートポンプ式自動車用空気調和装置は、例えば、図6に示すように、ユニット1内にサブコンデンサと呼ばれる室内熱交換器(室内コンデンサ)5を設け、コンプレッサ6によって圧縮された高温高圧の冷媒を暖房熱源として利用するようにしたシステムである。つまり、冷房、暖房ともに冷媒を用いたサイクル運転を行って車室内を冷暖房するようにしたものである。ユニット1外にはメインコンデンサと呼ばれる室外熱交換器(室外コンデンサ)7が設けられ、四方弁11により暖房運転時と冷房運転時とで機能させるコンデンサを切り替えることによって、運転モードが切り替えられる。コンプレッサ6から吐出した冷媒は、冷房運転時にはメインコンデンサ7に導入され、暖房運転時にはバイパス管13によりメインコンデンサ7をバイパスして直接サブコンデンサ5に導入される。なお、以下では、冷房運転時に形成される冷凍サイクルを冷房サイクル、暖房運転時に形成される冷凍サイクルを暖房サイクルと呼ぶことにする。
【0003】
このようなヒートポンプ式自動車用空気調和装置においては、暖房運転時にメインコンデンサ7をバイパスさせる暖房サイクルとなるため、メインコンデンサ7に冷媒が過剰に滞留すると、暖房サイクルを循環する冷媒量が不足するおそれがある。そこで、冷媒回収管14とこれを開閉する電磁弁15を設けて、暖房運転起動時にメインコンデンサ7に滞留しているいわゆる寝込み冷媒をコンプレッサ6の吸入側に戻すようにした冷媒回収システムが現在開発されている(例えば、特開平9−109669号公報参照)。
【0004】
なお、このようなヒートポンプ式自動車用空気調和装置には、暖房性能を向上させるため、冷媒を熱源として利用する上記ヒートポンプシステムに加え、エンジン冷却水を熱源として利用するヒータコアシステムを併用したものがあり、また、通常は除湿機能を織り込んで(除湿暖房の実現)、フロントガラスの曇りを防止して、安全運転を確保しうるようにしている。さらには、そもそもエンジン冷却水を利用できない電気自動車用のカーエアコンとしても使用可能である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
図6に示す冷媒回収システムでは、メインコンデンサ7の入口から冷媒を回収する構成となっており、メインコンデンサ7に滞留している冷媒は、メインコンデンサ7の入口→四方弁11→冷媒回収管14→アキュムレータ10の入口という経路をたどって、暖房サイクル内に回収される。
【0006】
ところが、その後の実験により、このような従来の冷媒回収方法(経路)、つまりメインコンデンサ7の入口からの回収では、暖房運転起動時において冷媒回収管14によりメインコンデンサ7に滞留している冷媒をコンプレッサ6の吸入側に戻して回収しようとしても、回収量が少なくかつ回収時間がかかることがわかった。その理由としては、メインコンデンサ7の入口からの冷媒回収では、コンデンサ入口から回収するためガス冷媒しか回収しないためであると考えられる(図7参照)。つまり、メインコンデンサ7の入口からの冷媒回収では、冷媒を圧力差により蒸発させてガス冷媒として回収しなければならないため、回収量が少なく回収時間もかかることになる。例えば、従来、回収時間は150秒に設定されていた。
【0007】
また、車室内が暖まっている状態でシステムを再起動させた場合においても、上記と同様に、回収量は少なく、その回収にも時間がかかった。
【0008】
いずれにせよ、暖房運転時にメインコンデンサ7からの冷媒回収量が少ないと、暖房サイクル内の冷媒量を適正に維持することができず、いわゆる過少冷媒の状態で暖房運転を行うことになるため、暖房性能が低下したり潤滑性が低下したりするおそれがある。
【0009】
また、回収量が少ない、つまり過少冷媒ぎみの状態で作動を継続すると、コンプレッサ吸入圧力(飽和圧力)が上昇し、コンプレッサ吸入圧力(飽和圧力)よりもメインコンデンサ7の内圧が低くなるため、メインコンデンサ7側へ冷媒が逆流してしまい、ますます冷媒回収量が減少することになる。
【0010】
本発明は、室外コンデンサ(メインコンデンサ)に滞留している冷媒の回収方法(回収経路)における上記課題に着目してなされたものであり、冷媒回収経路の変更により短時間で多量の冷媒回収を行うことができるヒートポンプ式自動車用空気調和装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。
【0012】
(1)本発明に係るヒートポンプ式自動車用空気調和装置は、コンプレッサ、室外コンデンサ、室内コンデンサ、減圧手段、および室内エバポレータを冷媒配管によりこの順序で連結し、前記コンプレッサから吐出された冷媒を前記室外コンデンサをバイパスさせて前記室内コンデンサに導くバイパス管と、前記コンプレッサから吐出された冷媒を冷房運転時は前記室外コンデンサ側に導き暖房運転時は前記バイパス管側に導く冷媒流路切替手段と、前記室外コンデンサに滞留している冷媒を前記コンプレッサの吸入側に戻すための冷媒回収管とを備えてなるヒートポンプ式自動車用空気調和装置において、前記冷媒回収管は、前記室外コンデンサの出口側と前記コンプレッサの吸入側との間に接続され、前記冷媒回収管を開閉する開閉手段を有し、前記冷媒流路切替手段は、前記室外コンデンサの入口配管に設けられた第1電磁弁と、前記バイパス管に設けられた第2電磁弁とを備え、暖房運転が選択されたときに、前記第1電磁弁を開き、前記第2電磁弁を閉じ、かつ前記開閉手段を開いた状態で前記コンプレッサを起動し、当該コンプレッサ起動後の経過時間が第1所定時間以上となった時に前記第1電磁弁を閉じかつ前記第2電磁弁を開き、当該電磁弁切替後の経過時間が第2所定時間以上となった時に前記開閉手段を閉じるようにしたことを特徴とする。
(2)本発明に係るヒートポンプ式自動車用空気調和装置は、コンプレッサ、室外コンデンサ、室内コンデンサ、減圧手段、および室内エバポレータを冷媒配管によりこの順序で連結し、前記コンプレッサから吐出された冷媒を前記室外コンデンサをバイパスさせて前記室内コンデンサに導くバイパス管と、前記コンプレッサから吐出された冷媒を冷房運転時は前記室外コンデンサ側に導き暖房運転時は前記バイパス管側に導く冷媒流路切替手段と、前記室外コンデンサに滞留している冷媒を前記コンプレッサの吸入側に戻すための冷媒回収管とを備えてなるヒートポンプ式自動車用空気調和装置において、前記冷媒回収管は、前記室外コンデンサの出口側と前記コンプレッサの吸入側との間に接続され、前記冷媒回収管を開閉する開閉手段を有し、暖房運転が選択されたときに、前記冷媒流路切替手段により冷房サイクルを形成し、かつ前記開閉手段を開いた状態で前記コンプレッサを起動し、当該コンプレッサ起動後の経過時間が第1所定時間以上となった時に前記冷媒流路切替手段により暖房サイクルへ切り替え、当該冷凍サイクル切替後の経過時間が第2所定時間以上となった時に前記開閉手段を閉じるようにしたことを特徴とする。
【0014】
(3)前記開閉手段は、前記冷媒回収管に冷媒の回収方向に対して正方向に設けられたパイロット差圧作動式電磁弁である。
【0015】
(4)前記冷媒回収管の前記パイロット差圧作動式電磁弁の冷媒回収方向下流側には逆流防止用の逆止弁が設けられている。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、図面を使って、本発明の実施の形態を説明する。
【0020】
《第1実施形態》
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るヒートポンプ式自動車用空気調和装置を示す概略構成図である。なお、図6と共通する部材には同一の符号を付している。
【0021】
この自動車用空気調和装置は、車室内外の空気(内外気)を選択的に取り入れて空気調和した後車室内の所定の場所に向かって吹き出す空調ユニット1を有している。
【0022】
この空調ユニット1は、取り入れた空気を車室内に向かって送るためのダクト2を有し、このダクト2内に、白抜き矢印で示す空気流れ方向上流側から順に、内気取入口および外気取入口(共に図示せず)を選択的に開閉する図示しないインテークドアと、インテークドアにより選択された内外気をダクト2内に導入し下流側に向かって圧送するブロアファン3と、冷媒を蒸発させて空気を冷却させる室内エバポレータ4(以下単に「エバポレータ」という)と、主に暖房運転時に働きガス冷媒を凝縮液化させて空気を加熱する室内コンデンサとしてのサブコンデンサ5とを有している。図示しないが、サブコンデンサ5の前面には、サブコンデンサ5を通過する空気とこれを迂回する空気との割合を調節するためのエアミックスドアが回動自在に設けられ、また、サブコンデンサ5の下流側には、温度調節された空気を車室内の所定の場所に向かって吹き出すための各種吹出口が形成されている。
【0023】
このヒートポンプ式自動車用空気調和装置は、冷房、暖房ともに冷媒を用いたサイクル運転を行うことによって車室内の冷房と除湿暖房を行うものであって、従来と同様の冷凍サイクルを有している。
【0024】
すなわち、空調ユニット1の外部には、図示しないエンジンにより図示しないベルトを介して回転駆動されるコンプレッサ6と、主に冷房運転時に働く室外コンデンサとしてのメインコンデンサ7とが配設されている。冷凍サイクルは、コンプレッサ6、メインコンデンサ7、サブコンデンサ5、リキッドタンク8、減圧手段としての膨脹弁9、エバポレータ4、およびアキュムレータ10をこの順に冷媒配管12で連結し、その中に冷媒を封入して構成されている。リキッドタンク8は、気液を分離して液冷媒を一度蓄え、液冷媒のみを膨脹弁9に送り出すものであり、通常、エアの分離や水分・異物の除去を行う機能も有している。膨脹弁9は、液冷媒を減圧膨脹させて蒸発しやすい低温低圧の霧状冷媒にするとともに、エバポレータ出口温度を感知して冷媒流量を自動調節する(温度作動式の場合)機能を有している。また、アキュムレータ10は、余剰冷媒の貯溜と気液の分離を行いガス冷媒のみをコンプレッサ6に戻すためのものであり、比較的容量のある容器であるため、仮に冷媒が液状態で帰還してきても、これを気化してコンプレッサ6に戻すことができ、液圧縮によるコンプレッサ6の破損を防止することができるようになっている。
【0025】
なお、リキッドタンク8とアキュムレータ10は、通常、機能が一部共通しているため、必ずしも常に両方設ける必要はないが、本発明では、後述するように、メインコンデンサ7の出口から液冷媒として冷媒回収を行うため、少なくともアキュムレータ10は省略しないのが好ましい。したがって、例えば、本実施の形態のように減圧手段として温度作動式膨脹弁9を用いる場合にはリキッドタンク8とアキュムレータ10を両方設け、また、減圧手段として温度作動式膨脹弁9に代えていわゆるオリフィス付き電磁弁(弁位置が全開状態と絞り状態の二段階に切替え可能な流量切替電磁弁)を用いる場合にはアキュムレータ10のみを設けてリキッドタンク8を省略してもよい。
【0026】
また、図中、16,17,18はそれぞれ反対方向の流れを阻止するための逆止弁であり、19はメインコンデンサ7に空気を送りこれを冷却するためのコンデンサファンである。
【0027】
本実施の形態では、暖房運転時と冷房運転時とで機能させるコンデンサを切り替えるため、コンプレッサ6の吐出口とメインコンデンサ7の入口との間に冷媒流路切替手段としての三方弁20が設けられている。三方弁20は一つの入口ポートと二つ出口ポートを有している。ここでは、三方弁20の入口ポートはコンプレッサ6の吐出側に接続され、三方弁20の二つの出力ポートはメインコンデンサ7の入口とバイパス管13を介してメインコンデンサ7の出口とにそれぞれ接続されている。入口ポートと連通する出口ポートを選択的に切り替えることで、コンプレッサ6から吐出された冷媒をメインコンデンサ7に導く冷房サイクルと、コンプレッサ6から吐出された冷媒をバイパス管13を介して直接サブコンデンサ5に導く暖房サイクルとが切り替えられる。
【0028】
冷房運転時には、三方弁20を操作して、コンプレッサ6から吐出された冷媒をメインコンデンサ7に導入する。つまり、コンプレッサ6から出た冷媒が、三方弁20→メインコンデンサ7→サブコンデンサ5→リキッドタンク8→膨脹弁9→エバポレータ4→アキュムレータ10と流れてコンプレッサ6に帰還する冷房サイクルを形成する。これにより、エバポレータ4においては、液冷媒と取入れ空気との熱交換が行われ、液冷媒が蒸発しながら冷媒通路の周囲を通過する取入れ空気が冷却され、車室内が冷房される。また、メインコンデンサ7においては、エバポレータ4で奪った熱を外気との熱交換により外部に放出して、ガス冷媒を冷却し凝縮液化させる。なお、このとき、例えばエアミックスドアは全閉位置に設定されサブコンデンサ5を空気が通過しないようにされているため、サブコンデンサ5は熱交換器としてはほとんど機能しない。
【0029】
これに対し、暖房運転時には、三方弁20を操作して、コンプレッサ6から吐出された冷媒をバイパス管13を介して直接サブコンデンサ5に導入する。つまり、メインコンデンサ7を使用せず、コンプレッサ6から出た冷媒が、三方弁20→バイパス管13→サブコンデンサ5→リキッドタンク8→膨脹弁9→エバポレータ4→アキュムレータ10と流れてコンプレッサ6に帰還する暖房サイクルを形成する。これにより、コンプレッサ6から吐出され三方弁20でメインコンデンサ7をバイパスした高温高圧のガス冷媒は、サブコンデンサ5で凝縮液化されて放熱を行い、エバポレータ4で冷却された空気は加熱されて車室内に吹き出され、もって車室内が暖房される。その際、エバポレータ4は取入れ空気を冷却して除湿を行うので、除湿暖房が実現される。
【0030】
本発明では、暖房運転時にメインコンデンサ7に滞留している冷媒をコンプレッサ6の吸入側に戻す冷媒回収システムとして、メインコンデンサ7の出口から冷媒を回収するようにしている。すなわち、メインコンデンサ7の出口配管に三方コネクタを介して冷媒回収管30を接続することにより冷媒回収ラインを分岐・形成し、この冷媒回収管30(冷媒回収ライン)に開閉手段としての電磁弁31を設け、冷媒回収管30の他端をアキュムレータ10の入口に三方コネクタを介して接続して冷媒を戻すシステムとしている。電磁弁31を設けるのは、冷房運転時にメインコンデンサ7から流出した冷媒が冷媒回収ラインに流れるのを防止するためである。
【0031】
このように、メインコンデンサ7の出口から冷媒の回収を行うようにすれば、メインコンデンサ7内では下部に液冷媒が溜まっているため(図7参照)、冷媒を液状態で回収することができる。そのため、ガス状態で回収する場合と比べて冷媒の回収時間と回収量とが大幅に改善される。
【0032】
このことは、実験によっても確認された。例えば、外気温が−20℃の場合において、90秒で300グラム以上(メインコンデンサ7内の冷媒のほぼ全量)の冷媒回収が可能であった。また、回収を継続しても逆流は見られなかった。
【0033】
この実験結果を考慮して、電磁弁31の開閉制御を、次のとおり行う。すなわち、暖房運転を開始してから所定時間(例えば、90秒)だけ電磁弁31をONして冷媒回収管30(冷媒回収ライン)を開き、90秒経過後、つまり冷媒回収終了後は、電磁弁31をOFFして冷媒回収管30(冷媒回収ライン)を閉じる。また、冷房運転時は常に電磁弁31をOFFして冷媒回収管30(冷媒回収ライン)を閉じておく。なお、もちろん冷媒回収時間は90秒に限定されるわけではなく、それぞれのシステムごとに、必要な回収量を得るのに要する時間を実験などにより求めて、適当に設定すればよい。
【0034】
したがって、本実施の形態によれば、従来メインコンデンサ7の入口からの冷媒回収だったものをメインコンデンサ7の出口からの冷媒回収に変更して、液冷媒として回収するようにしたので、メインコンデンサ7への逆流もなく短時間で多量の冷媒回収を行うことが可能となり、冷媒回収制御時間(電磁弁31のON時間)の短縮が図られる。そして、その冷媒回収制御時間内にメインコンデンサ7内に滞留している冷媒を常に必要十分なだけ回収することができるようになるため、暖房運転時に暖房サイクル内の冷媒量を常に適正に維持することができるようになり、過少冷媒の状態での暖房運転による暖房性能の低下や潤滑性の低下といった不具合が解消され、繰り返しシステムを作動しても同一の性能を得ることができる。
【0035】
《第2実施形態》
図2は、本発明の第2の実施の形態に係るヒートポンプ式自動車用空気調和装置を示す概略構成図である。なお、図1および図6と共通する部材には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【0036】
この自動車用空気調和装置は、図1に示す自動車用空気調和装置の一変形例であって、暖房運転起動時の冷媒回収ラインの開閉制御用の電磁弁31として、いわゆるパイロット差圧作動式電磁弁31aを用いたシステムに関する。なお、パイロット差圧作動式電磁弁31aは、直動式の両流れ制御型の電磁弁に比べて、電磁弁自体のコストが安く、しかも消費電力が少ないため、特に電気自動車に搭載するには好ましい。
【0037】
パイロット差圧作動式電磁弁31aは、一方向に流れる冷媒のみを制御可能な弁であるため、図中点線の矢印で示す冷媒回収方向(回収冷媒の流れ)に対して正方向に取り付けられている。なお、パイロット差圧作動式電磁弁31aの構成および作用については周知であるから、その説明は省略する。
【0038】
上記のように、この冷媒回収システムは、メインコンデンサ7の出口とコンプレッサ6の吸入側とを冷媒回収管30により接続して、暖房運転起動時にメインコンデンサ7の内圧(飽和圧力)がコンプレッサ6の吸入圧力よりも高い場合に、メインコンデンサ7に滞留している冷媒が液冷媒の状態でメインコンデンサ7の出口から冷媒回収管30を通ってコンプレッサ6の吸入側に戻され暖房サイクル内に回収されるようにした装置である。しかし、冷媒回収ライン(冷媒回収管30)の開閉制御弁として前記パイロット差圧作動式電磁弁31aを用いた場合には、冷媒回収終了後、冷媒回収ラインの電磁弁31aが閉じている(OFF)状態において、外気温が低く(例えば、−20℃)かつ車室内温度が20℃くらいのときに、メインコンデンサ7の内圧(飽和圧力)がコンプレッサ吸入圧力よりも低くなることがあり、この場合、パイロット差圧作動式電磁弁31aに逆差圧が作用して、冷媒がこの電磁弁31aを通過し、コンプレッサ6の吸入側からメインコンデンサ7の側へ冷媒が逆流してしまうおそれがある。
【0039】
そこで、本実施の形態では、冷媒回収管30のパイロット差圧作動式電磁弁31aの冷媒回収方向下流側に逆流防止用の逆止弁32を設けている。つまり、冷媒回収ラインのパイロット差圧作動式電磁弁31aとコンプレッサ6の吸入側(より厳密には、アキュムレータ10の入口)との間に、逆止弁32を、コンプレッサ6の吸入側からメインコンデンサ7の側へ冷媒の流れを止める向きに設置している。
【0040】
これにより、冷媒回収ラインの制御用にパイロット差圧作動式電磁弁31aを用いたシステムにおいても、たとえ逆流が発生しうる環境下にあっても逆止弁32の働きにより冷媒の逆流が防止され、暖房運転時にコンプレッサ6の吸入側からメインコンデンサ7の側へ冷媒が漏れてメインコンデンサ7内に冷媒が溜まるということが防止され、暖房運転時の暖房サイクル内の冷媒量を適正に維持することができる。
【0041】
これ以外の構成、作用効果は、第1実施形態と同様であるから、その説明は省略する。
【0042】
《第3実施形態》
図3は、本発明の第3の実施の形態に係るヒートポンプ式自動車用空気調和装置を示す概略構成図である。なお、図1、図2、および図6と共通する部材には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【0043】
この自動車用空気調和装置は、さらに図2に示す自動車用空気調和装置の一変形例であって、図2中の三方弁20に代えて冷媒流路切替手段として二つの電磁弁33,34を設けたものである。例えば、これら電磁弁33,34を取り付けた配管を流れる冷媒方向は常に一定であるため、これら電磁弁33,34もまた、コストアップを最小限に抑えるべく、パイロット差圧作動式電磁弁で構成されている。
【0044】
冷房運転時には、メインコンデンサ7の入口配管に設けられた電磁弁33を開く(ON)とともに、バイパス管34に設けられた電磁弁34を閉じて(OFF)、コンプレッサ6から吐出された冷媒をメインコンデンサ7に導入し、冷房サイクルを形成する。これに対し、暖房運転時には、メインコンデンサ7の入口配管に設けられた電磁弁33を閉じる(OFF)とともに、バイパス管34に設けられた電磁弁34を開いて(ON)、コンプレッサ6から吐出された冷媒をバイパス管13を介して直接サブコンデンサ5に導入し、暖房サイクルを形成する。これ以外の基本的な構成、作用効果は、第2実施形態とほぼ同様であるから、その説明は省略する。
【0045】
以下では、冷媒回収時における三つの電磁弁31,33,34の開閉制御について説明しておく。ここでは、説明の便宜上、メインコンデンサ7入口配管の電磁弁33を第1電磁弁、バイパス管13の電磁弁34を第2電磁弁、冷媒回収管30の電磁弁31を第3電磁弁とそれぞれ呼ぶことにする。
【0046】
この冷凍サイクルにおける冷媒回収時の電磁弁開閉制御の方法として、第一に、暖房運転が開始されると、第1電磁弁33を閉じ、第2電磁弁34を開き、第3電磁弁31を所定時間だけ開く、すなわち、暖房サイクルに切り替えた状態で冷媒回収管30を所定時間だけ開くという方法がある。しかし、実験の結果、この方法では、低外気(−20℃)時においてメインコンデンサ7の飽和圧力が低くなり過ぎた場合に、低圧ライン(コンプレッサ吸入圧力)との差圧が少なくなるため、メインコンデンサ7に滞留している冷媒を十分に回収できなくなるおそれがある。
【0047】
そこで、第二の方法として、図4のフローチャートに示すような冷媒回収制御を考案した。
【0048】
手動または自動で暖房運転モードが選択されると(S1)、冷媒回収モードに入り、まず、第1段階として、電磁弁の初期状態として第1電磁弁33を開き、第2電磁弁34を閉じ、かつ第3電磁弁31を開いて(S2)、コンプレッサ6を起動する(S3)。つまり、この第1段階では、冷房サイクルを設定した状態で冷媒回収管30を開く。
【0049】
その後、コンプレッサ6を起動してからの経過時間をカウントし、第1の所定時間(例えば、30秒)が経過した時点で(S4)、第2段階として、第1電磁弁33を閉じかつ第2電磁弁34を開く(S5)。第3電磁弁31は開いたままである。つまり、この第2段階では、冷媒回収管30を開いたままの状態で回路を暖房サイクルへ切り替える。
【0050】
その後、第1電磁弁33を閉じかつ第2電磁弁34を開いてからの経過時間をカウントし、第2の所定時間(例えば、90秒)に到達した時点で(S6)、第3電磁弁31を閉じて(S7)、つまり冷媒回収管30を閉じて、冷媒回収の動作を終了し、引き続いて前述の暖房運転に移行する。
【0051】
この冷媒回収方法にあっては、冷媒回収時に、まず第1段階で、冷房サイクルを第1所定時間(第1冷媒回収時間)だけ一時的に形成して(コンプレッサ起動後30秒間)、メインコンデンサ7にコンプレッサ吐出圧力を導入してメインコンデンサ7内の圧力を上昇させ、メインコンデンサ7内の冷媒を低圧サイクル側に一気に回収させる(いわゆるホットガスバイパス)。このホットガスバイパス後、次の第2段階で、回路を本来の暖房サイクルに切り替えて、さらに第2所定時間(第2冷媒回収時間)だけ冷媒回収管30を開いて(サイクル切替後90秒間)、メインコンデンサ5内に滞留している冷媒を回収する。この第2段階では、第1段階におけるホットガスバイパスによるメインコンデンサ7内への高圧力の導入によって、低外気(−20℃以下)時でも、飽和圧力が高くなっており、低圧ラインとの差圧が発生するため、その差圧によってメインコンデンサ7内に溜まっている冷媒が低圧サイクル側へ移動し、暖房サイクル内に回収されることになる。
【0052】
したがって、この冷凍サイクルにおいて、ホットガスバイパスの利用により−20℃以下の低外気の下でも冷媒回収が可能となる。
【0053】
なお、上記した二段階の冷媒回収制御は、三方弁を用いた他の実施形態(図1、図2、図5の回路)にも適用可能である。
【0054】
《第4実施形態》
図5は、本発明の第4の実施の形態に係るヒートポンプ式自動車用空気調和装置を示す概略構成図である。なお、図1、図2、図3、および図6と共通する部材には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【0055】
この自動車用空気調和装置は、図2に示す自動車用空気調和装置をベースとしつつ、ヒートポンプによる暖房性能を高めるため、コンプレッサ6の吸入側(より厳密には、アキュムレータ10の入口)とエバポレータ4の出口との間の低圧側冷媒通路に、サブエバポレータと呼ばれる室外エバポレータ(室外熱交換器)35を設けたシステムに対して、本発明の冷媒回収システムを適用したものである。このサブエバポレータ35は、内部を流通する冷媒をエンジン冷却水との熱交換により加熱する機能を有しており、いわば温水−冷媒熱交換器ともいうべきものである。なお、同図中、36はサブエバポレータ35にエンジン冷却水を流通させこれを機能させるためのウォータバルブである。
【0056】
このようなサブエバポレータ35を設けることで、たとえ低温のため空気と熱交換してもただちに暖房用として使用できないエンジン冷却水であっても、当該サブエバポレータ35において流入した冷媒と熱交換させることにより、その冷媒はエンジン冷却水が保有する熱を有効に取り込んで加熱された(つまり、エンタルピーが増加した)後、コンプレッサ6に帰還し、再度コンプレッサ6で圧縮、加圧されることになるので、コンプレッサ6から吐出される冷媒はより高温の冷媒となって、サブコンデンサ5に供給されることになる。その結果、サブコンデンサ5の放熱性能が高まり、そこで熱交換された空気はより高温となるため、より高い暖房性能が発揮され、即暖性も向上することになる。
【0057】
なお、膨脹弁9が温度作動式の場合には、その感熱部をサブエバポレータ35の出口に取り付けるのが好ましい。これにより、サブエバポレータ35で加熱された後の冷媒の温度によって冷媒の流量が調整されるようになるため、サブエバポレータ35作動時により多量の冷媒が循環するようになり、より一層暖房性能アップが促進される。
【0058】
これ以外の構成、作用効果は、第2実施形態と同様であるから、その説明は省略する。
【0059】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、暖房運転時の冷媒回収を室外コンデンサの出口から液冷媒の形で行うようにしたので、室外コンデンサへの逆流もなく冷媒の回収量と回収時間が大幅に改善され、短時間で多量の冷媒を回収できるようになる。したがって、暖房運転時に暖房サイクル内の冷媒量を常に適正に維持することができるようになり、過少冷媒の状態での暖房運転による暖房性能の低下や潤滑性の低下といった不具合が解消され、性能および信頼性の向上が図られる。さらに、冷媒回収時にまず冷房サイクルを形成して冷媒を回収した後暖房サイクルに切り替えて残余の冷媒を回収するので、ホットガスバイパスの利用により低外気(−20℃以下)時であっても冷媒回収が可能となり、冷媒回収能力が向上する。
【0060】
また、冷媒回収管の開閉手段としてパイロット差圧作動式電磁弁を用いた場合には、コストアップを最小に抑えることができる。
【0061】
また、パイロット差圧作動式電磁弁の冷媒回収方向下流側に逆流を阻止する向きに逆止弁を設けた場合には、暖房運転時に室外コンデンサの側へ冷媒が漏れて室外コンデンサ内に冷媒が溜まるということが防止され、暖房運転時の暖房サイクル内の冷媒量を常に適正に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態に係るヒートポンプ式自動車用空気調和装置を示す概略構成図である。
【図2】 本発明の第2の実施の形態に係るヒートポンプ式自動車用空気調和装置を示す概略構成図である。
【図3】 本発明の第3の実施の形態に係るヒートポンプ式自動車用空気調和装置を示す概略構成図である。
【図4】 冷媒回収時における電磁弁の開閉制御の一例を示すフローチャートである。
【図5】 本発明の第4の実施の形態に係るヒートポンプ式自動車用空気調和装置を示す概略構成図である。
【図6】 従来のヒートポンプ式自動車用空気調和装置の一例を示す概略構成図である。
【図7】 メインコンデンサ内の寝込み冷媒の状態を説明するための図である。
【符号の説明】
4…エバポレータ(室内エバポレータ)、
5…サブコンデンサ(室内コンデンサ)、
6…コンプレッサ、
7…メインコンデンサ(室外コンデンサ)、
9…膨脹弁(減圧手段)、
12…冷媒配管、
13…バイパス管、
20…三方弁(冷媒流路切替手段)、
30…冷媒回収管、
31…電磁弁(開閉手段)、
32…逆止弁、
33,34…電磁弁(冷媒流路切替手段)。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat pump type automotive air conditioner that uses a refrigerant to cool and heat a vehicle interior, and in particular, quickly cools refrigerant that has accumulated in an outdoor condenser to a heating cycle when the operation mode is switched to heating operation. And it relates to what can be returned in large quantities.
[0002]
[Prior art]
For example, as shown in FIG. 6, a heat pump type automotive air conditioner is provided with an indoor heat exchanger (indoor condenser) 5 called a sub condenser in a unit 1, and heats high-temperature and high-pressure refrigerant compressed by a compressor 6. This system is used as a heat source. That is, both the cooling and heating are performed by cycle operation using a refrigerant to cool and cool the passenger compartment. An outdoor heat exchanger (outdoor condenser) 7 called a main condenser is provided outside the unit 1, and the operation mode is switched by switching a condenser that functions between a heating operation and a cooling operation by a four-way valve 11. The refrigerant discharged from the compressor 6 is introduced into the main condenser 7 during the cooling operation, and is directly introduced into the sub condenser 5 by bypassing the main condenser 7 through the bypass pipe 13 during the heating operation. Hereinafter, the refrigeration cycle formed during the cooling operation is referred to as a cooling cycle, and the refrigeration cycle formed during the heating operation is referred to as a heating cycle.
[0003]
In such a heat pump type automotive air conditioner, a heating cycle in which the main condenser 7 is bypassed during the heating operation is performed. Therefore, if excessive refrigerant accumulates in the main condenser 7, the amount of refrigerant circulating in the heating cycle may be insufficient. There is. In view of this, a refrigerant recovery system is currently developed in which a refrigerant recovery pipe 14 and an electromagnetic valve 15 that opens and closes the refrigerant recovery pipe 14 are provided so that the so-called stagnation refrigerant staying in the main condenser 7 when the heating operation is started is returned to the suction side of the compressor 6. (See, for example, JP-A-9-109669).
[0004]
In addition, in order to improve the heating performance, such a heat pump automobile air conditioner includes a heater core system that uses engine coolant as a heat source in addition to the heat pump system that uses a refrigerant as a heat source. In addition, normally, a dehumidifying function is incorporated (realization of dehumidifying heating) to prevent fogging of the windshield so as to ensure safe driving. Furthermore, it can also be used as a car air conditioner for electric vehicles that cannot use engine coolant in the first place.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the refrigerant recovery system shown in FIG. 6, the refrigerant is recovered from the inlet of the main condenser 7, and the refrigerant staying in the main condenser 7 is the inlet of the main condenser 7 → the four-way valve 11 → the refrigerant recovery pipe 14. → Takes the path of the inlet of the accumulator 10 and is collected in the heating cycle.
[0006]
However, in a subsequent experiment, in such a conventional refrigerant recovery method (path), that is, recovery from the inlet of the main condenser 7, the refrigerant staying in the main condenser 7 by the refrigerant recovery pipe 14 at the time of starting the heating operation is used. It was found that even when trying to recover by returning to the suction side of the compressor 6, the recovery amount is small and the recovery time is long. The reason is considered that the refrigerant recovery from the inlet of the main condenser 7 recovers only the gas refrigerant since it is recovered from the condenser inlet (see FIG. 7). That is, in the refrigerant recovery from the inlet of the main capacitor 7, the refrigerant must be evaporated by the pressure difference and recovered as a gas refrigerant, so that the recovery amount is small and the recovery time is also long. For example, conventionally, the recovery time has been set to 150 seconds.
[0007]
Further, even when the system was restarted while the passenger compartment was warm, the amount collected was small and the collection took time as described above.
[0008]
In any case, if the refrigerant recovery amount from the main condenser 7 is small during the heating operation, the refrigerant amount in the heating cycle cannot be properly maintained, and the heating operation is performed in a so-called low refrigerant state. There is a risk that the heating performance will deteriorate and the lubricity will decrease.
[0009]
Further, if the operation is continued in a state where the recovered amount is small, i.e., the refrigerant is too low, the compressor suction pressure (saturation pressure) increases and the internal pressure of the main condenser 7 becomes lower than the compressor suction pressure (saturation pressure). The refrigerant flows back to the condenser 7 side, and the refrigerant recovery amount is further reduced.
[0010]
The present invention has been made by paying attention to the above-mentioned problem in the method (recovery path) for collecting the refrigerant staying in the outdoor condenser (main condenser). By changing the refrigerant recovery path, a large amount of refrigerant can be recovered in a short time. It is an object of the present invention to provide a heat pump type automobile air conditioner that can be performed.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The above object of the present invention is achieved by the following means.
[0012]
  (1) A heat pump type automotive air conditioner according to the present invention includes a compressor, an outdoor condenser, an indoor condenser, a pressure reducing means, and an indoor evaporator connected in this order by refrigerant piping, and the refrigerant discharged from the compressor is A bypass pipe for bypassing a condenser and leading to the indoor condenser; a refrigerant flow switching means for guiding the refrigerant discharged from the compressor to the outdoor condenser side during cooling operation and leading to the bypass pipe side during heating operation; In a heat pump type automotive air conditioner comprising a refrigerant recovery pipe for returning the refrigerant remaining in the outdoor condenser to the suction side of the compressor, the refrigerant recovery pipe includes an outlet side of the outdoor condenser and the compressor Opening and closing means connected to the suction side of the refrigerant and opening and closing the refrigerant recovery pipe YesThe refrigerant flow switching means includes a first electromagnetic valve provided in an inlet pipe of the outdoor capacitor and a second electromagnetic valve provided in the bypass pipe, and when heating operation is selected, When the first solenoid valve is opened, the second solenoid valve is closed, and the opening / closing means is opened, the compressor is started, and when the elapsed time after starting the compressor reaches a first predetermined time or more, the first solenoid valve is opened. 1 solenoid valve is closed and the second solenoid valve is opened, and the opening and closing means is closed when the elapsed time after switching the solenoid valve becomes a second predetermined time or more.It is characterized by.
  (2) A heat pump type automotive air conditioner according to the present invention includes a compressor, an outdoor condenser, an indoor condenser, a pressure reducing means, and an indoor evaporator connected in this order by refrigerant piping, and the refrigerant discharged from the compressor is A bypass pipe for bypassing a condenser and leading to the indoor condenser; a refrigerant flow switching means for guiding the refrigerant discharged from the compressor to the outdoor condenser side during cooling operation and leading to the bypass pipe side during heating operation; In a heat pump type automotive air conditioner comprising a refrigerant recovery pipe for returning the refrigerant remaining in the outdoor condenser to the suction side of the compressor, the refrigerant recovery pipe includes an outlet side of the outdoor condenser and the compressor Opening and closing means connected to the suction side of the refrigerant and opening and closing the refrigerant recovery pipe And when the heating operation is selected, a cooling cycle is formed by the refrigerant flow switching means, and the compressor is started with the opening / closing means opened, and an elapsed time after the compressor start is first. The refrigerant flow path switching means switches to a heating cycle when a predetermined time or longer, and the opening / closing means is closed when the elapsed time after switching to the refrigeration cycle becomes a second predetermined time or longer. .
[0014]
(3) The opening / closing means is a pilot differential pressure actuated solenoid valve provided in the refrigerant recovery pipe in a positive direction with respect to the refrigerant recovery direction.
[0015]
(4) A check valve for preventing backflow is provided on the downstream side of the refrigerant recovery pipe in the refrigerant recovery direction of the pilot differential pressure actuated solenoid valve.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0020]
<< First Embodiment >>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a heat pump automobile air conditioner according to a first embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which is common in FIG.
[0021]
This automotive air conditioner has an air conditioning unit 1 that selectively takes in air inside and outside the vehicle interior (inside and outside air) and blows it out toward a predetermined location in the vehicle interior after air conditioning.
[0022]
This air conditioning unit 1 has a duct 2 for sending the taken-in air toward the passenger compartment, and the inside air inlet and the outside air inlet in this duct 2 in order from the upstream side in the air flow direction indicated by the white arrow. An intake door (not shown) that selectively opens and closes (both not shown), a blower fan 3 that introduces the inside and outside air selected by the intake door into the duct 2 and pumps it downstream, and evaporates the refrigerant. It has an indoor evaporator 4 (hereinafter simply referred to as an “evaporator”) that cools the air, and a sub-condenser 5 that works mainly during heating operation to condense and liquefy the gas refrigerant and heat the air. Although not shown in the drawing, an air mix door for adjusting the ratio of the air passing through the sub-capacitor 5 and the air bypassing the sub-capacitor 5 is rotatably provided on the front surface of the sub-capacitor 5. On the downstream side, various air outlets are formed for blowing out the temperature-adjusted air toward a predetermined place in the passenger compartment.
[0023]
This heat pump type automobile air conditioner performs cooling and dehumidifying heating in the passenger compartment by performing a cycle operation using a refrigerant for both cooling and heating, and has a refrigeration cycle similar to the conventional one.
[0024]
That is, outside the air conditioning unit 1, a compressor 6 that is rotationally driven by a not-illustrated engine via a belt (not shown) and a main capacitor 7 as an outdoor condenser that mainly works during cooling operation are disposed. In the refrigeration cycle, a compressor 6, a main condenser 7, a sub condenser 5, a liquid tank 8, an expansion valve 9 as a decompression means, an evaporator 4, and an accumulator 10 are connected in this order by a refrigerant pipe 12, and a refrigerant is enclosed therein. Configured. The liquid tank 8 separates gas and liquid, stores the liquid refrigerant once, and sends out only the liquid refrigerant to the expansion valve 9, and normally has a function of separating air and removing moisture and foreign matter. The expansion valve 9 expands the liquid refrigerant under reduced pressure to form a low-temperature and low-pressure mist refrigerant that is easy to evaporate, and also has a function of automatically adjusting the refrigerant flow rate by detecting the evaporator outlet temperature (in the case of temperature operation type). Yes. The accumulator 10 is for storing excess refrigerant and separating the gas and liquid to return only the gas refrigerant to the compressor 6. Since the accumulator 10 is a container having a relatively large capacity, the refrigerant is temporarily returned in a liquid state. However, this can be vaporized and returned to the compressor 6, and damage to the compressor 6 due to liquid compression can be prevented.
[0025]
Since the liquid tank 8 and the accumulator 10 usually have some functions in common, it is not always necessary to provide both of them. However, in the present invention, as described later, the liquid refrigerant is supplied from the outlet of the main condenser 7 as a liquid refrigerant. In order to perform the recovery, it is preferable not to omit at least the accumulator 10. Therefore, for example, when the temperature-operated expansion valve 9 is used as the pressure reducing means as in the present embodiment, both the liquid tank 8 and the accumulator 10 are provided. In the case of using a solenoid valve with an orifice (a flow rate switching solenoid valve whose valve position can be switched between a fully opened state and a throttled state), only the accumulator 10 may be provided and the liquid tank 8 may be omitted.
[0026]
In the figure, reference numerals 16, 17 and 18 denote check valves for preventing flow in opposite directions, and reference numeral 19 denotes a condenser fan for sending air to the main condenser 7 and cooling it.
[0027]
In the present embodiment, a three-way valve 20 serving as a refrigerant flow switching means is provided between the discharge port of the compressor 6 and the inlet of the main capacitor 7 in order to switch the condenser that functions between the heating operation and the cooling operation. ing. The three-way valve 20 has one inlet port and two outlet ports. Here, the inlet port of the three-way valve 20 is connected to the discharge side of the compressor 6, and the two output ports of the three-way valve 20 are respectively connected to the inlet of the main condenser 7 and the outlet of the main condenser 7 via the bypass pipe 13. ing. By selectively switching the outlet port communicating with the inlet port, the cooling cycle for guiding the refrigerant discharged from the compressor 6 to the main condenser 7 and the refrigerant discharged from the compressor 6 directly through the bypass pipe 13 are connected. The heating cycle leading to
[0028]
During the cooling operation, the three-way valve 20 is operated to introduce the refrigerant discharged from the compressor 6 into the main condenser 7. That is, the refrigerant discharged from the compressor 6 flows through the three-way valve 20 → the main condenser 7 → the sub condenser 5 → the liquid tank 8 → the expansion valve 9 → the evaporator 4 → the accumulator 10 to form a cooling cycle that returns to the compressor 6. Thereby, in the evaporator 4, heat exchange between the liquid refrigerant and the intake air is performed, the intake air passing around the refrigerant passage is cooled while the liquid refrigerant evaporates, and the vehicle interior is cooled. Further, in the main condenser 7, the heat taken by the evaporator 4 is released to the outside by heat exchange with the outside air, and the gas refrigerant is cooled and condensed into liquid. At this time, for example, the air mix door is set to a fully closed position so that air does not pass through the sub condenser 5, so that the sub condenser 5 hardly functions as a heat exchanger.
[0029]
In contrast, during the heating operation, the three-way valve 20 is operated to introduce the refrigerant discharged from the compressor 6 directly into the sub-capacitor 5 via the bypass pipe 13. That is, without using the main condenser 7, the refrigerant discharged from the compressor 6 flows through the three-way valve 20 → the bypass pipe 13 → the sub condenser 5 → the liquid tank 8 → the expansion valve 9 → the evaporator 4 → the accumulator 10 and returns to the compressor 6. To form a heating cycle. As a result, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 6 and bypassing the main condenser 7 by the three-way valve 20 is condensed and liquefied by the sub condenser 5 to dissipate heat, and the air cooled by the evaporator 4 is heated and the vehicle interior is heated. The interior of the vehicle is heated. At that time, the evaporator 4 cools the intake air to perform dehumidification, so that dehumidification heating is realized.
[0030]
In the present invention, the refrigerant is recovered from the outlet of the main condenser 7 as a refrigerant recovery system that returns the refrigerant staying in the main condenser 7 during the heating operation to the suction side of the compressor 6. That is, the refrigerant recovery line 30 is branched and formed by connecting the refrigerant recovery pipe 30 to the outlet pipe of the main capacitor 7 via a three-way connector, and the solenoid valve 31 serving as an opening / closing means is connected to the refrigerant recovery pipe 30 (refrigerant recovery line). The other end of the refrigerant recovery pipe 30 is connected to the inlet of the accumulator 10 via a three-way connector to return the refrigerant. The reason why the solenoid valve 31 is provided is to prevent the refrigerant that has flowed out of the main capacitor 7 during the cooling operation from flowing into the refrigerant recovery line.
[0031]
As described above, if the refrigerant is recovered from the outlet of the main condenser 7, the liquid refrigerant is accumulated in the lower part in the main condenser 7 (see FIG. 7), so that the refrigerant can be recovered in the liquid state. . Therefore, the refrigerant recovery time and the recovery amount are greatly improved as compared with the case of recovery in a gas state.
[0032]
This was confirmed by experiments. For example, when the outside air temperature is −20 ° C., it is possible to recover a refrigerant of 300 grams or more (almost all of the refrigerant in the main condenser 7) in 90 seconds. Further, no back flow was observed even when the collection was continued.
[0033]
Taking this experimental result into consideration, the opening / closing control of the electromagnetic valve 31 is performed as follows. That is, the electromagnetic valve 31 is turned ON for a predetermined time (for example, 90 seconds) after the heating operation is started, and the refrigerant recovery pipe 30 (refrigerant recovery line) is opened. The valve 31 is turned off to close the refrigerant recovery pipe 30 (refrigerant recovery line). During the cooling operation, the solenoid valve 31 is always turned off and the refrigerant recovery pipe 30 (refrigerant recovery line) is closed. Of course, the refrigerant recovery time is not limited to 90 seconds, and for each system, the time required to obtain the required recovery amount may be determined by experiments and set appropriately.
[0034]
Therefore, according to the present embodiment, since the refrigerant recovery from the inlet of the main condenser 7 is changed to the refrigerant recovery from the outlet of the main condenser 7 and is recovered as a liquid refrigerant, the main condenser Thus, a large amount of refrigerant can be recovered in a short time without backflow to 7, and the refrigerant recovery control time (ON time of the solenoid valve 31) can be shortened. And since it becomes possible to always collect a necessary and sufficient amount of the refrigerant staying in the main condenser 7 within the refrigerant collection control time, the refrigerant amount in the heating cycle is always properly maintained during the heating operation. As a result, problems such as a decrease in heating performance and a decrease in lubricity due to heating operation in the state of a low refrigerant are eliminated, and the same performance can be obtained even if the system is operated repeatedly.
[0035]
<< Second Embodiment >>
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a heat pump automobile air conditioner according to a second embodiment of the present invention. Note that members that are the same as those in FIGS. 1 and 6 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
[0036]
This automotive air conditioner is a modification of the automotive air conditioner shown in FIG. 1, and is a so-called pilot differential pressure actuated electromagnetic as a solenoid valve 31 for controlling the opening and closing of the refrigerant recovery line when the heating operation is started. The present invention relates to a system using a valve 31a. The pilot differential pressure actuated solenoid valve 31a is cheaper and consumes less power than the direct acting double-flow control type solenoid valve. preferable.
[0037]
Since the pilot differential pressure actuated electromagnetic valve 31a is a valve that can control only the refrigerant flowing in one direction, it is attached in the positive direction with respect to the refrigerant recovery direction (recovered refrigerant flow) indicated by the dotted arrow in the figure. Yes. Since the configuration and operation of the pilot differential pressure actuated electromagnetic valve 31a are well known, description thereof will be omitted.
[0038]
As described above, in the refrigerant recovery system, the outlet of the main condenser 7 and the suction side of the compressor 6 are connected by the refrigerant recovery pipe 30 so that the internal pressure (saturation pressure) of the main condenser 7 is When the pressure is higher than the suction pressure, the refrigerant staying in the main condenser 7 is returned to the suction side of the compressor 6 through the refrigerant recovery pipe 30 from the outlet of the main condenser 7 in a liquid refrigerant state and recovered in the heating cycle. It is a device that made it. However, when the pilot differential pressure actuated electromagnetic valve 31a is used as an open / close control valve for the refrigerant recovery line (refrigerant recovery pipe 30), the electromagnetic valve 31a of the refrigerant recovery line is closed (OFF) after the refrigerant recovery ends. ) State, when the outside air temperature is low (for example, −20 ° C.) and the passenger compartment temperature is about 20 ° C., the internal pressure (saturation pressure) of the main condenser 7 may be lower than the compressor suction pressure. The reverse differential pressure acts on the pilot differential pressure actuated electromagnetic valve 31 a, and the refrigerant may pass through the electromagnetic valve 31 a, and the refrigerant may flow backward from the suction side of the compressor 6 to the main condenser 7 side.
[0039]
Therefore, in the present embodiment, a check valve 32 for preventing backflow is provided on the downstream side of the refrigerant recovery pipe 30 in the refrigerant recovery direction of the pilot differential pressure actuated electromagnetic valve 31a. That is, the check valve 32 is connected from the intake side of the compressor 6 to the main condenser between the pilot differential pressure actuated solenoid valve 31a of the refrigerant recovery line and the intake side of the compressor 6 (more precisely, the inlet of the accumulator 10). It is installed in the direction to stop the flow of the refrigerant to the 7 side.
[0040]
As a result, even in a system using the pilot differential pressure actuated solenoid valve 31a for controlling the refrigerant recovery line, the reverse flow of the refrigerant is prevented by the function of the check valve 32 even in an environment where the reverse flow can occur. The refrigerant is prevented from leaking from the suction side of the compressor 6 to the main condenser 7 side during the heating operation and accumulated in the main condenser 7, and the amount of refrigerant in the heating cycle during the heating operation is appropriately maintained. Can do.
[0041]
Other configurations and operational effects are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.
[0042]
<< Third Embodiment >>
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a heat pump type automotive air conditioner according to a third embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which is common in FIG.1, FIG.2, and FIG.6, and the description is abbreviate | omitted.
[0043]
This automotive air conditioner is a modification of the automotive air conditioner shown in FIG. 2 and includes two electromagnetic valves 33 and 34 as refrigerant flow path switching means instead of the three-way valve 20 in FIG. It is provided. For example, since the direction of the refrigerant flowing through the pipes to which these solenoid valves 33 and 34 are attached is always constant, these solenoid valves 33 and 34 are also composed of pilot differential pressure actuated solenoid valves in order to minimize the cost increase. Has been.
[0044]
During the cooling operation, the electromagnetic valve 33 provided in the inlet pipe of the main condenser 7 is opened (ON), and the electromagnetic valve 34 provided in the bypass pipe 34 is closed (OFF), so that the refrigerant discharged from the compressor 6 is main. It introduce | transduces into the capacitor | condenser 7, and forms a cooling cycle. On the other hand, during heating operation, the electromagnetic valve 33 provided in the inlet pipe of the main condenser 7 is closed (OFF), and the electromagnetic valve 34 provided in the bypass pipe 34 is opened (ON), and discharged from the compressor 6. The refrigerant is introduced directly into the sub condenser 5 via the bypass pipe 13 to form a heating cycle. Since other basic configurations and operational effects are substantially the same as those of the second embodiment, description thereof is omitted.
[0045]
Hereinafter, opening / closing control of the three solenoid valves 31, 33, 34 at the time of refrigerant recovery will be described. Here, for convenience of explanation, the electromagnetic valve 33 of the main condenser 7 inlet pipe is the first electromagnetic valve, the electromagnetic valve 34 of the bypass pipe 13 is the second electromagnetic valve, and the electromagnetic valve 31 of the refrigerant recovery pipe 30 is the third electromagnetic valve. I will call it.
[0046]
As a method of electromagnetic valve opening / closing control at the time of refrigerant recovery in this refrigeration cycle, first, when heating operation is started, the first electromagnetic valve 33 is closed, the second electromagnetic valve 34 is opened, and the third electromagnetic valve 31 is opened. There is a method in which the refrigerant recovery pipe 30 is opened for a predetermined time in a state where the refrigerant recovery pipe 30 is opened for a predetermined time, that is, in a state where the heating cycle is switched. However, as a result of experiments, in this method, when the saturation pressure of the main condenser 7 becomes too low at low outside air (−20 ° C.), the differential pressure from the low pressure line (compressor suction pressure) is reduced. There is a possibility that the refrigerant staying in the capacitor 7 cannot be sufficiently recovered.
[0047]
Therefore, a refrigerant recovery control as shown in the flowchart of FIG. 4 was devised as a second method.
[0048]
When the heating operation mode is selected manually or automatically (S1), the refrigerant recovery mode is entered. First, as the first stage, the first electromagnetic valve 33 is opened as the initial state of the electromagnetic valve, and the second electromagnetic valve 34 is closed. And the 3rd solenoid valve 31 is opened (S2), and the compressor 6 is started (S3). That is, in the first stage, the refrigerant recovery pipe 30 is opened with the cooling cycle set.
[0049]
Thereafter, the elapsed time since the start of the compressor 6 is counted, and when the first predetermined time (for example, 30 seconds) has elapsed (S4), as the second stage, the first electromagnetic valve 33 is closed and the first electromagnetic valve 33 is closed. 2 Open the solenoid valve 34 (S5). The third solenoid valve 31 remains open. That is, in this second stage, the circuit is switched to the heating cycle while the refrigerant recovery pipe 30 is kept open.
[0050]
Thereafter, the elapsed time since the first electromagnetic valve 33 is closed and the second electromagnetic valve 34 is opened is counted, and when the second predetermined time (for example, 90 seconds) is reached (S6), the third electromagnetic valve 31 is closed (S7), that is, the refrigerant recovery pipe 30 is closed, the refrigerant recovery operation is terminated, and then the above-described heating operation is performed.
[0051]
In this refrigerant recovery method, at the time of refrigerant recovery, first, in the first stage, a cooling cycle is temporarily formed for a first predetermined time (first refrigerant recovery time) (30 seconds after starting the compressor), and the main condenser Compressor discharge pressure is introduced to 7 to increase the pressure in the main condenser 7 and the refrigerant in the main condenser 7 is recovered to the low-pressure cycle side at once (so-called hot gas bypass). After this hot gas bypass, in the next second stage, the circuit is switched to the original heating cycle, and the refrigerant recovery pipe 30 is opened for a second predetermined time (second refrigerant recovery time) (90 seconds after cycle switching). Then, the refrigerant staying in the main capacitor 5 is recovered. In this second stage, due to the introduction of high pressure into the main condenser 7 by the hot gas bypass in the first stage, the saturation pressure is high even at low outside air (−20 ° C. or less), and the difference from the low pressure line Since the pressure is generated, the refrigerant accumulated in the main condenser 7 moves to the low-pressure cycle side due to the differential pressure, and is collected in the heating cycle.
[0052]
Therefore, in this refrigeration cycle, the refrigerant can be recovered even under low outside air of −20 ° C. or lower by using a hot gas bypass.
[0053]
The two-stage refrigerant recovery control described above can also be applied to other embodiments using the three-way valve (circuits in FIGS. 1, 2, and 5).
[0054]
<< 4th Embodiment >>
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing a heat pump automobile air conditioner according to a fourth embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which is common in FIG.1, FIG.2, FIG.3 and FIG. 6, and the description is abbreviate | omitted.
[0055]
The air conditioner for automobiles is based on the air conditioner for automobiles shown in FIG. 2, and in order to improve the heating performance by the heat pump, the intake side of the compressor 6 (more strictly, the inlet of the accumulator 10) and the evaporator 4 The refrigerant recovery system of the present invention is applied to a system in which an outdoor evaporator (outdoor heat exchanger) 35 called a sub-evaporator is provided in a low-pressure side refrigerant passage between the outlet and the outlet. The sub-evaporator 35 has a function of heating the refrigerant flowing through the inside by heat exchange with the engine cooling water, and can be called a hot water-refrigerant heat exchanger. In the figure, reference numeral 36 denotes a water valve for causing the engine cooling water to flow through the sub-evaporator 35 to function.
[0056]
By providing such a sub-evaporator 35, even if it is engine cooling water that cannot be used immediately for heating even if heat is exchanged with air due to a low temperature, heat exchange with the refrigerant flowing in the sub-evaporator 35 is possible. Because the refrigerant effectively takes in the heat held by the engine cooling water and is heated (that is, the enthalpy increases), it returns to the compressor 6 and is compressed and pressurized again by the compressor 6. The refrigerant discharged from the compressor 6 becomes a higher temperature refrigerant and is supplied to the sub capacitor 5. As a result, the heat dissipating performance of the sub-capacitor 5 is enhanced, and the heat-exchanged air becomes higher in temperature, so that higher heating performance is exhibited and immediate warming is improved.
[0057]
In the case where the expansion valve 9 is temperature-operated, it is preferable that the heat sensitive part is attached to the outlet of the sub-evaporator 35. Thereby, since the flow rate of the refrigerant is adjusted by the temperature of the refrigerant after being heated by the sub-evaporator 35, a larger amount of the refrigerant circulates when the sub-evaporator 35 is operated, thereby further improving the heating performance. Promoted.
[0058]
Other configurations and operational effects are the same as those of the second embodiment, and thus description thereof is omitted.
[0059]
【The invention's effect】
  As described above, according to the present invention, the refrigerant recovery during the heating operation is performed in the form of liquid refrigerant from the outlet of the outdoor condenser, so that the refrigerant recovery amount and the recovery time can be reduced without backflow to the outdoor condenser. It is greatly improved and a large amount of refrigerant can be recovered in a short time. Accordingly, the amount of refrigerant in the heating cycle can be always properly maintained during the heating operation, and problems such as a decrease in heating performance and a decrease in lubricity due to the heating operation in the state of insufficient refrigerant are resolved. Reliability is improved.Furthermore, since the cooling cycle is first formed at the time of refrigerant recovery, the refrigerant is recovered and then switched to the heating cycle to recover the remaining refrigerant, so that the refrigerant can be used even in low outside air (−20 ° C. or less) by using a hot gas bypass. Recovery is possible, and refrigerant recovery capability is improved.
[0060]
Further, when a pilot differential pressure actuated solenoid valve is used as the refrigerant recovery pipe opening / closing means, the cost increase can be minimized.
[0061]
In addition, when a check valve is provided on the downstream side in the refrigerant recovery direction of the pilot differential pressure actuated solenoid valve in a direction that prevents backflow, the refrigerant leaks to the outdoor condenser side during heating operation, and the refrigerant enters the outdoor condenser. Accumulation is prevented, and the amount of refrigerant in the heating cycle during heating operation can always be maintained appropriately.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a heat pump automobile air conditioner according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a heat pump automotive air conditioner according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a heat pump automotive air conditioner according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart showing an example of opening / closing control of an electromagnetic valve during refrigerant recovery.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing a heat pump automotive air conditioner according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing an example of a conventional heat pump automobile air conditioner.
FIG. 7 is a diagram for explaining a state of a sleeping refrigerant in a main capacitor.
[Explanation of symbols]
4 ... Evaporator (indoor evaporator),
5 ... Sub capacitor (indoor capacitor),
6 ... Compressor,
7 ... Main capacitor (outdoor capacitor),
9 ... expansion valve (pressure reduction means),
12 ... Refrigerant piping,
13 ... Bypass pipe,
20 ... Three-way valve (refrigerant flow path switching means),
30. Refrigerant recovery pipe,
31 ... Solenoid valve (opening / closing means),
32. Check valve,
33, 34 ... Solenoid valves (refrigerant flow path switching means).

Claims (4)

コンプレッサ(6)、室外コンデンサ(7)、室内コンデンサ(5)、減圧手段(9)、および室内エバポレータ(4)を冷媒配管(12)によりこの順序で連結し、前記コンプレッサ(6)から吐出された冷媒を前記室外コンデンサ(7)をバイパスさせて前記室内コンデンサ(5)に導くバイパス管(13)と、前記コンプレッサ(6)から吐出された冷媒を冷房運転時は前記室外コンデンサ(7)側に導き暖房運転時は前記バイパス管(13)側に導く冷媒流路切替手段(20)と、前記室外コンデンサ(7)に滞留している冷媒を前記コンプレッサ(6)の吸入側に戻すための冷媒回収管(30)とを備えてなるヒートポンプ式自動車用空気調和装置において、
前記冷媒回収管(30)は、前記室外コンデンサ(7)の出口側と前記コンプレッサ(6)の吸入側との間に接続され、
前記冷媒回収管(30)を開閉する開閉手段(31)を有し、
前記冷媒流路切替手段は、前記室外コンデンサ(7)の入口配管に設けられた第1電磁弁(33)と、前記バイパス管(13)に設けられた第2電磁弁(34)とを備え、
暖房運転が選択されたときに、前記第1電磁弁(33)を開き、前記第2電磁弁(34)を閉じ、かつ前記開閉手段(31)を開いた状態で前記コンプレッサ(6)を起動し、当該コンプレッサ()起動後の経過時間が第1所定時間以上となった時に前記第1電磁弁(33)を閉じかつ前記第2電磁弁(34)を開き、当該電磁弁(33,34)切替後の経過時間が第2所定時間以上となった時に前記開閉手段(31)を閉じるようにしたことを特徴とするヒートポンプ式自動車用空気調和装置。
A compressor (6), an outdoor condenser (7), an indoor condenser (5), a pressure reducing means (9), and an indoor evaporator (4) are connected in this order by a refrigerant pipe (12) and discharged from the compressor (6). The bypass pipe (13) for bypassing the outdoor condenser (7) to the indoor condenser (5) and the refrigerant discharged from the compressor (6) on the outdoor condenser (7) side during cooling operation In the heating operation, the refrigerant flow switching means (20) leading to the bypass pipe (13) side and the refrigerant staying in the outdoor condenser (7) are returned to the suction side of the compressor (6). In a heat pump type automotive air conditioner comprising a refrigerant recovery pipe (30),
The refrigerant recovery pipe (30) is connected between the outlet side of the outdoor condenser (7) and the suction side of the compressor (6),
Opening and closing means (31) for opening and closing the refrigerant recovery pipe (30),
The refrigerant flow switching means includes a first electromagnetic valve (33) provided in an inlet pipe of the outdoor condenser (7) and a second electromagnetic valve (34) provided in the bypass pipe (13). ,
When the heating operation is selected, the compressor (6) is started with the first solenoid valve (33) opened, the second solenoid valve (34) closed, and the opening / closing means (31) opened. When the elapsed time after starting the compressor ( 6 ) is equal to or longer than the first predetermined time, the first solenoid valve (33) is closed and the second solenoid valve (34) is opened, and the solenoid valve (33, 34) The air conditioner for a heat pump type automobile, wherein the opening / closing means (31) is closed when the elapsed time after switching becomes a second predetermined time or more.
コンプレッサ(6)、室外コンデンサ(7)、室内コンデンサ(5)、減圧手段(9)、および室内エバポレータ(4)を冷媒配管(12)によりこの順序で連結し、前記コンプレッサ(6)から吐出された冷媒を前記室外コンデンサ(7)をバイパスさせて前記室内コンデンサ(5)に導くバイパス管(13)と、前記コンプレッサ(6)から吐出された冷媒を冷房運転時は前記室外コンデンサ(7)側に導き暖房運転時は前記バイパス管(13)側に導く冷媒流路切替手段(20)と、前記室外コンデンサ(7)に滞留している冷媒を前記コンプレッサ(6)の吸入側に戻すための冷媒回収管(30)とを備えてなるヒートポンプ式自動車用空気調和装置において、
前記冷媒回収管(30)は、前記室外コンデンサ(7)の出口側と前記コンプレッサ(6)の吸入側との間に接続され、
前記冷媒回収管(30)を開閉する開閉手段(31)を有し、
暖房運転が選択されたときに、前記冷媒流路切替手段(20)により冷房サイクルを形成し、かつ前記開閉手段(31)を開いた状態で前記コンプレッサ(6)を起動し、当該コンプレッサ()起動後の経過時間が第1所定時間以上となった時に前記冷媒流路切替手段(20)により暖房サイクルへ切り替え、当該冷凍サイクル切替後の経過時間が第2所定時間以上となった時に前記開閉手段(31)を閉じるようにしたことを特徴とするヒートポンプ式自動車用空気調和装置。
A compressor (6), an outdoor condenser (7), an indoor condenser (5), a pressure reducing means (9), and an indoor evaporator (4) are connected in this order by a refrigerant pipe (12) and discharged from the compressor (6). The bypass pipe (13) for bypassing the outdoor condenser (7) to the indoor condenser (5) and the refrigerant discharged from the compressor (6) on the outdoor condenser (7) side during cooling operation In the heating operation, the refrigerant flow switching means (20) leading to the bypass pipe (13) side and the refrigerant staying in the outdoor condenser (7) are returned to the suction side of the compressor (6). In a heat pump type automotive air conditioner comprising a refrigerant recovery pipe (30),
The refrigerant recovery pipe (30) is connected between the outlet side of the outdoor condenser (7) and the suction side of the compressor (6),
Opening and closing means (31) for opening and closing the refrigerant recovery pipe (30),
When the heating operation is selected, the compressor (6) is started in a state where a cooling cycle is formed by the refrigerant flow switching means (20) and the opening / closing means (31) is opened , and the compressor ( 6 ) When the elapsed time after activation becomes equal to or longer than the first predetermined time, the refrigerant flow switching means (20) switches to the heating cycle, and when the elapsed time after switching the refrigeration cycle becomes equal to or longer than the second predetermined time, A heat pump type automotive air conditioner characterized in that the opening and closing means (31) is closed.
前記開閉手段(31)は、前記冷媒回収管(30)に冷媒の回収方向に対して正方向に設けられたパイロット差圧作動式電磁弁(31a)であることを特徴とする請求項1または2記載のヒートポンプ式自動車用空気調和装置。  The open / close means (31) is a pilot differential pressure actuated solenoid valve (31a) provided in the refrigerant recovery pipe (30) in a positive direction with respect to a refrigerant recovery direction. 2. A heat pump type automobile air conditioner according to 2. 前記冷媒回収管(30)の前記パイロット差圧作動式電磁弁(31a)の冷媒回収方向下流側には逆流防止用の逆止弁(32)が設けられていることを特徴とする請求項3記載のヒートポンプ式自動車用空気調和装置。  The check valve (32) for backflow prevention is provided in the refrigerant recovery direction downstream side of the pilot differential pressure operation type solenoid valve (31a) of the refrigerant recovery pipe (30). The heat pump type automotive air conditioner described.
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