JP3718659B2 - Heat pump type automotive air conditioner - Google Patents
Heat pump type automotive air conditioner Download PDFInfo
- Publication number
- JP3718659B2 JP3718659B2 JP2002090730A JP2002090730A JP3718659B2 JP 3718659 B2 JP3718659 B2 JP 3718659B2 JP 2002090730 A JP2002090730 A JP 2002090730A JP 2002090730 A JP2002090730 A JP 2002090730A JP 3718659 B2 JP3718659 B2 JP 3718659B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat exchanger
- refrigerant
- sub
- hot water
- valve
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating devices
- B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
- B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
- B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
- B60H2001/00949—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices comprising additional heating/cooling sources, e.g. second evaporator
Landscapes
- Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の車室内をエンジン冷却水と冷媒を用いて冷暖房するヒートポンプ式自動車用空気調和装置に関し、特に暖房時の運転が細かに制御できるヒートポンプ式自動車用空気調和装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、高級車や車室内空間が大きいワンボックスカー等に組み込まれているデュアルタイプのヒートポンプ式の自動車用空気調和装置は、暖房運転の場合、運転開始と同時に暖かい空気が吹き出る状態にはならず、いわゆる即暖性に欠け、暖房性能も不足気味となる傾向がある。
【0003】
したがって、本件出願人は、このような課題を解消すべく、エンジン冷却水の熱を利用して冷媒を加熱し、エンタルピー変化した冷媒を使用し、より高い暖房性能を発揮するようにしたヒートポンプ式自動車用空気調和装置を提案した(特願平7−271,621号参照)。
【0004】
この自動車用空気調和装置は、図3に示すように、リヤーユニット20の第2熱交換器22から流出した冷媒をサブ熱交換器30に流入させ、このサブ熱交換器30でエンジン冷却水により冷媒を加熱するようにしたものである。
【0005】
図3中、「1」はエンジン、「Wm」はメイン温水回路、「Ws」はサブ温水回路、「11a,11b」は温水コック、「3」は第1コンデンサ、「10」はフロントユニット、「11」はヒータコア、「12」は第1熱交換器、「21」は第2コンデンサである。
【0006】
従来では低温のため空気と熱交換しても直ちに暖房用としては使用できなかったエンジン冷却水を、サブ熱交換器30において、極めて低温の冷媒と熱交換させることにより、エンジン冷却水が保有する熱を有効に冷媒に取り込んだ後に、コンプレッサ2に戻し、再度これを加圧することになるので、当該コンプレッサ1から吐出された冷媒は、高温の等エントロピー変化した冷媒となって第2コンデンサ21に供給することができ、この結果、第2コンデンサ21において熱交換された空気は、より高温となり、高い暖房性能を発揮し、即暖性も向上することになる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このように構成された自動車用空気調和装置では、暖房運転になるとサブ熱交換器30による冷媒の加熱が必然的に行われる。このため、暖房運転初期は、優れた暖房性能を発揮するが、暖房運転安定期になると、熱量過多となったり、コンプレッサの吐出圧が高圧になる虞もある。
【0008】
ただ、温水コック11bを閉じ、サブ熱交換器30にエンジン冷却水が流入しないようにすることもできるが、このようにしても、サブ熱交換器30内には高温のエンジン冷却水が封止された状態となるので、ここを冷媒が流通すれば、エンジン冷却水により加熱されることになり、冷媒には不必要な熱が加えられることになる。なお、このような状態は、暫く運転していると、冷媒自体がサブ熱交換器30内に存在しているエンジン冷却水が保有する熱を奪い、所定の運転状態になるが、それまでに比較的時間を要し、暖房運転安定期に入っても過度の暖房状態が暫く続く虞がある。
【0009】
また、冷房運転時には、温水コック11bを閉じていても、メインの温水回路Wmを流通しているエンジン冷却水の熱が、サブ熱交換器30に入り込み、ここを流通する冷媒を不必要に加熱する可能性もあり、これにより冷房性能が損なわれる虞もある。
【0010】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、サブ熱交換器による冷媒の加熱を選択可能とし、不必要に冷媒を加熱することなく冷暖房運転を行なうことができ、しかも暖房時には細かに制御された種々の暖房運転もできるようにした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】
上記目的を達成する請求項1に記載の発明は、メイン温水回路を流通しているエンジン冷却水が導かれるヒータコアと、コンプレッサ、第1コンデンサ及び第1膨張弁とともに冷房サイクルを構成する第1熱交換器とが配置された第1ユニットと、開閉弁を用いて前記冷房サイクルの冷媒の一部が導入されるように前記第1熱交換器と並列的に接続された第2コンデンサ及び第2熱交換器が配置された第2ユニットと、前記第2熱交換器の入口側に設けられた第2膨張弁とを有し、前記第1及び第2ユニット外にサブ熱交換器を設け、前記第2熱交換器から流出した冷媒を当該サブ熱交換器を通って前記コンプレッサに帰還させるように構成するとともに、当該サブ熱交換器に前記メイン温水回路を流れるエンジン冷却水の一部をサブ温水回路により導くように構成し、このサブ熱交換器で前記冷媒をエンジン冷却水により加熱するようにしたヒートポンプ式自動車用空気調和装置において、前記冷媒がサブ熱交換器をバイパスして流れるようにしたバイパス回路と、このバイパス回路に設けた開閉作動弁と、前記メイン温水回路及びサブ温水回路に設けられた温水コックと、を有し、前記開閉作動弁と前記温水コックを、選択的に開閉制御するようにしたことを特徴とする。
【0012】
このように、冷媒がサブ熱交換器をバイパスして流れるようにしたバイパス回路に開閉作動弁を設け、これを閉鎖すれば、サブ熱交換器により冷媒加熱を行なうことができ、広い空間を有する車輌であっても暖房時の即暖性が向上し、開放すれば、冷媒の加熱を回避できることになり、開閉作動弁の開閉を選択するのみで、不必要に冷媒を加熱することなく冷暖房運転を行なうことができる。また、開閉作動弁を開放することによりコンプレッサの吐出圧が異常に上昇する事態も回避できる。さらに、暖房運転時に開閉作動弁と温水コックとを選択的に開閉制御すれば、種々の態様の暖房運転ができ、より細かな暖房運転ができる。
【0015】
請求項2に記載の発明は、前記開閉作動弁が、前記コンプレッサの帰還冷媒又は吐出冷媒の圧力又は温度あるいは帰還冷媒の過熱度の少なくとも1つを検知し、当該検知した値が所定値以上となると開放するように構成したことを特徴とする。
【0016】
このようにすれば、冷暖房運転時に熱負荷に応じて自動的に開閉作動弁が開放されることになるので、サブ熱交換器による冷媒の加熱を自動的に回避できる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0020】
図1は本発明の実施の形態を示す概略構成図、図2は同実施の形態に組み込まれたサブ熱交換器を示す概略斜視図であり、これら図において図3と共通する部材には同一の符号を付してある。また、図中白抜き矢印は空気の流れを、実線矢印は冷媒の流れを、破線矢印はエンジン冷却水の流れを示している。
【0021】
図1に示すように、本実施の形態は、図示しないインテークユニットから選択的に取り入れられた内外気を空気調和して前席を対象に吹き出すための第1ユニットであるフロントユニット10と、内気を空気調和して後席を対象に吹き出すための第2ユニットであるリヤーユニット20とを有する、いわゆるデュアルエアコンである。
【0022】
フロントユニット10は、ケーシングにより形成された風路10f内に、白抜き矢印で示す空気の流れ方向上流側から順に、インテークユニット、インテークドアとブロワモータ(いずれも図示せず)、そして、第1熱交換器12、エアミックスドア(図示せず)及びヒータコア11が配置され、また空気の流れ方向下流側には、図示しない車室内への吹出口が設けられている。
【0023】
なお、当該フロントユニット10には、ヒータコア11の前面にエアミックスドア(図示せず)を設け、温風と冷風の比率を調節してヒータコア11の下流域で所定温度の空気を作ったり、あるいはヒータコア11内に空気が流通しないようにしている。
【0024】
また、ヒータコア11には、エンジン2から流出したエンジン冷却水が流通するメイン温水回路Wmに設けられ、当該温水回路Wmの温水コック11aの開閉によりエンジン冷却水が導入される。
【0025】
一方、リヤーユニット20は、ケーシングにより形成された風路20f内に、白抜き矢印で示す空気の流れ方向上流側から順に、第2熱交換器22及び第2コンデンサ21が配置されている。
【0026】
なお、当該リヤーユニット20も、第2コンデンサ21の前面にエアミックスドア(図示せず)を設け、温風と冷風の比率を調節して第2コンデンサ21の下流域で所定温度の空気を作ったり、あるいは第2コンデンサ21内に空気が流通しないように構成している。
【0027】
これらフロントユニット10およびリヤーユニット20にそれぞれ設けられた第1熱交換器12、第2コンデンサ21および第2熱交換器22を構成部品として、本実施の形態では、コンプレッサ1、第1コンデンサ3、リキッドタンク4a、第1開閉弁V1、第1膨張弁5a、第1熱交換器12が冷媒配管で接続された第1の冷房サイクルと、この第1熱交換器12に対して並列的に、第2開閉弁V2、第2コンデンサ21、リキッドタンク4b、第2膨張弁5b、第2熱交換器22、サブ熱交換器30が冷媒配管で接続された第2の冷房サイクルとを有している。
【0028】
また、冷房運転と暖房運転とを同じサイクルで実現できるように、コンプレッサ1から吐出された冷媒が第1コンデンサ3を迂回するためのバイパス回路3Bが設けられている。そして、第1コンデンサ3とバイパス回路3Bとの切り替えは、四方弁7によって行われ、コンプレッサからの吐出冷媒は、暖房運転時には、バイパス回路3Bへ導かれ、冷房運転時には、第1コンデンサ3へ導かれる。
【0029】
また、上述した第1の冷房サイクルと第2の冷房サイクルへの切り替えは、第1開閉弁V1および第2開閉弁V2の開閉動作の組み合わせによって行われる。
【0030】
なお、前記コンプレッサ1からの冷媒を第1コンデンサ3とバイパス回路3Bに切り替える場合には、3つしか通路がないにも拘らず、ここに四方弁7を使用しているのは、暖房始動時に第1コンデンサ3内に溜まっている大量の冷媒をコンプレッサ1に一旦戻すために戻し回路m(破線で示す部分)を設けることができるようにするためである。
【0031】
サブ熱交換器30は、例えば図2に示すような形状をなし、フロントユニット10及びリヤーユニット20の風路10f,20f外に設けられている。このサブ熱交換器30には、内部を流れる冷媒と熱交換を行なうためのエンジン冷却水が、前記メイン温水回路Wmからサブ温水回路Wsを通り、温水コック11bの開放により導入される。このサブ熱交換器30においては、内部を流通する冷媒がエンジン冷却水により加熱され、コンプレッサ1にて等エントロピー変化した冷媒により高い暖房性能を発揮させるようにしている。
【0032】
特に、本実施の形態では、前記サブ熱交換器30内に導かれる冷媒が当該サブ熱交換器30をバイパスして流れるようにしたバイパス回路31を設け、当該バイパス回路31に、この回路31を開閉する開閉作動弁32を設けている。
【0033】
このバイパス回路31及び開閉作動弁32は、暖房運転安定期に熱量過多を防止したり、コンプレッサの異常吐出圧の上昇を防止するものである。
【0034】
この開閉作動弁32の制御は、例えば、コンプレッサ1に帰還する冷媒の温度や圧力、コンプレッサ1から吐出される冷媒の温度や圧力、場合によってはコンプレッサ1に帰還する冷媒の過熱度を検知する検知部材(図示せず)をコンプレッサ1の出入口近傍あるいはエバポレータとして機能する第1熱交換器12又は第2熱交換器22の出口近傍に設け、当該検知部材が前記温度等のいずれか1つが所定値以上を検知すると、当該検知部材からの信号が制御部(図示せず)に入力され、この制御部からの信号により前記開閉作動弁32を作動するアクチュエータ(図示せず)を動作させ、開閉作動弁32を開放することにより行なう。
【0035】
ここに、コンプレッサ1に帰還する冷媒の温度や圧力あるいは過熱度等を検知するのは、これらが高いと、冷房サイクルにおける熱負荷が大きく、熱量過多の状態を意味することになるからである。
【0036】
したがって、暖房運転時に、このような事態を回避するため、開閉作動弁32を開き、冷媒がサブ熱交換器30をバイパスしてコンプレッサに帰還するようにし、不必要にサブ熱交換器30内の高温エンジン冷却水の熱が冷媒に伝達されないようにし、また加熱された冷媒を圧縮することにより生じるコンプレッサの吐出圧に異常上昇の発生も防止している。
【0037】
次に、全体の動作を説明する。
(1)暖房運転初期
前後席共に暖房する場合には、まず第1開閉弁V1を閉じ、第2開閉弁V2を開くとともに、四方弁7を切り替えて冷媒がバイパス回路3Bへ流れるようにセットする。
【0038】
この状態で、コンプレッサ1を作動すると、コンプレッサ1から吐出された高温高圧の冷媒は、四方弁7→バイパス回路3B→リキッドタンク4a→第2開閉弁V2→第2コンデンサ21→リキッドタンク4bと流れ、さらにこの冷媒は、第2膨張弁5b→第2熱交換器22→サブ熱交換器30と流れてコンプレッサ1に帰還する。
【0039】
また、温水コック11a,11bはともに開放し、エンジン1の始動によりヒータコア11にもある程度温度上昇したエンジン冷却水を流通させるとともに、サブ熱交換器30にもエンジン冷却水を流通させておく。
【0040】
これにより、フロントユニット10では、第1熱交換器12は機能しないものの、取り入れ空気はヒータコア11を通過することによりある程度加熱され、当該フロントユニット10から室内へ温風が供給される。
【0041】
一方、リヤーユニット20では、コンプレッサ1から吐出された高温高圧の冷媒が、第2開閉弁V2を介して第2コンデンサ21に入る。ここで車室内空気と熱交換し、空気を加熱した後に凝縮し、中温高圧の冷媒となり、第2膨張弁5bで断熱膨張され、より低い温度で低圧の冷媒となり、エバポレータとして機能する第2熱交換器22に入る。ここで車室内空気と熱交換し、空気を冷却した後に蒸発し、低温低圧の冷媒となってサブ熱交換器30へと流れる。
【0042】
したがって、車室内空気は、まず第2熱交換器22において、冷却された後に、第2コンデンサ21で加熱されるので、リヤーユニットにおいては除湿された温風を室内へ供給することができる。
【0043】
また、第2コンデンサ21による加熱効果はサブ熱交換器30によってさらに高くなる。すなわち、サブ熱交換器30を流れる低温低圧の冷媒は、このサブ熱交換器30において外気の熱とエンジン冷却水からの熱を取り込み、温度上昇し、エンタルピー変化した冷媒をコンプレッサ1に戻し、これを再度圧縮することになるので、コンプレッサ1から吐出される冷媒の温度は上昇し、高い暖房性能が発揮され、即暖性が向上する。
【0044】
つまり、コンプレッサ1に戻される冷媒は、第2熱交換器22で空気により加熱されるとともに、サブ熱交換器30でエンジン冷却水により加熱される、いわば2段階加熱方式となり、これによりコンプレッサ1により圧縮された冷媒の温度上昇はさらに加速される。この傾向は時間が経過するにしたがって増幅され、いわゆる即暖性が向上することになる。
【0045】
また、この運転を暫く継続して行なっている間にエンジン冷却水温が温度上昇して来ると、フロントユニット10においては、ヒータコア11の加熱能力が高まり、高温の空気が吹き出されることになる。
(2)暖房運転安定期
エンジン冷却水温が温度上昇し、フロントユニット10及びリヤーユニット20においても、高温で安定した空気が吹き出されるようになると、第1開閉弁V1も開放され、コンプレッサ1から吐出された高温高圧の冷媒が、フロントユニット10の第1熱交換器12にも流入し、当該第1熱交換器12がエバポレータとして機能し、前席においても除湿暖房が行なわれる。
【0046】
ただし、本実施の形態では、この暖房運転安定期においては、温水コック11a,11bと開閉作動弁32とを適宜選択的に開閉することにより種々の運転形態を選択することができる。なお、この温水コック11a,11bと開閉作動弁32の開閉は、例えば、スイッチにより電磁弁方式の各弁を選択して開閉しても良く、前記制御部をマイコン等により構成し、自動的に制御しても良い。
【0047】
まず、第1の態様は、温水コック11a,11bはともに「開」とし、開閉作動弁32を「閉」とする。
【0048】
このようにすれば、エンジン1からの温度上昇したエンジン冷却水がメイン温水回路Wmを通ってヒータコア11へと流れるので、前席では、第1熱交換器12がエバポレータとして機能し空気を冷却し、ヒータコア11が空気を加熱する除湿暖房が行なわれる。一方、後席は、温度上昇したエンジン冷却水がサブ温水回路Wsを通ってサブ熱交換器30へと流れるので、当該サブ熱交換器30により加熱された冷媒が第2コンデンサ21に流れ、さらに高い暖房性能が発揮される。
【0049】
第2の態様は、温水コック11aは「開」とし、温水コック11bと開閉作動弁32を「閉」とする。
【0050】
このようにすれば、前席では、第1熱交換器12がエバポレータとして機能し、ヒータコア11が空気を加熱する除湿暖房が行なわれるが、後席は、温水コック11bの閉鎖により、サブ熱交換器30にはエンジン冷却水が流入せず、サブ熱交換器30内には高温のエンジン冷却水が封止されたままの状態となる。したがって、このサブ熱交換器30内に冷媒が流通すれば、当該冷媒はエンジン冷却水により加熱される。しかし、次第にその熱量は流通する冷媒により徐々に減少し、所定の時間が経過すると正規の暖房運転に移行することになる。つまり、フルホット運転状態でも、より高温の温風が得られる運転状態が暫く続き、その後徐々に通常高温の温風となる緩やかな運転状態となる。
【0051】
この態様では、より高温の温風が得られている運転状態から通常高温の温風となる運転に徐々に変化する。急激に運転状態が変化すると、乗員によっては違和感が生じる可能性もあるが、このように徐々に運転状態を変化させると、緩やかな運転ができることになる。
【0052】
第3の態様は、温水コック11aは「開」、温水コック11bは「閉」、開閉作動弁32は「開」とし、サブ熱交換器30内を流通していた冷媒をバイパス回路31に流す場合である。
【0053】
このようにすれば、前席では、前記第1,2の態様と同様に除湿暖房が行なわれるが、後席では、温水コック11bの閉鎖と開閉作動弁32の開放とにより、サブ熱交換器30内の高温のエンジン冷却水とは無関係に冷媒は、バイパス回路31を通って流されるので、エンジン冷却水による冷媒の加熱は瞬時に中止され、直ちに通常高温の温風で運転される。この態様では、より高い温度状態での運転を瞬時に中止できる運転状態が可能となる。特に、この場合は、コンプレッサの吐出圧が異常に高くなったときも、簡単にこれを回避することができるという利点もある。
【0054】
なお、温水コック11aを閉じた状態での、暖房運転は行われないので、温水コック11aの閉鎖を伴う態様はない。
(3)冷房運転時
前後席を冷房する場合には、第1開閉弁V1および第2開閉弁V2の開閉状態の組み合わせによって、フロントクーラ、デュアルクーラ、リヤクーラの何れかが選択できる。
【0055】
すなわち、前席のみの冷房を行なう場合には、四方弁7を切り替えて、コンプレッサ1からの冷媒が第1コンデンサ3へ流れるようにセットしたのち、第1開閉弁V1を開き、第2開閉弁V2を閉じる。これにより、コンプレッサ1から吐出された高温高圧の冷媒は、四方弁7→第1コンデンサ3→リキッドタンク4a→第1開閉弁V1→第1膨張弁5a→第1熱交換器12と流れコンプレッサ1に帰還する。これによって、第1熱交換器12はエバポレータとして機能し、フロントユニット10に取り入れられた空気は当該第1熱交換器12で冷却されて、前部座席に冷却空気が供給される。
【0056】
また、前席および後席ともに冷房するデュアルクーラとして使用する場合には、四方弁7を切り替えて、コンプレッサ1からの冷媒が第1コンデンサ3へ流れるようにセットしたのち、第1開閉弁V1および第2開閉弁V2をともに開く。これにより、コンプレッサ1から吐出された高温高圧の冷媒は、四方弁7→第1コンデンサ3→リキッドタンク4aと流れ、ここで分岐して、一部の冷媒は、第1開閉弁V1→第1膨張弁5a→第1熱交換器12と流れコンプレッサ1に帰還する。また、残りの冷媒は、第2開閉弁V2→第2コンデンサ21→リキッドタンク4b→第2膨張弁5b→第2熱交換器22→サブ熱交換器30と流れコンプレッサ1に帰還する。
【0057】
この結果、フロントユニット10の第1熱交換器12はエバポレータとして機能し、フロントユニット10に取り入れられた空気は第1熱交換器12で冷却され、前部座席に冷却空気が供給される。また、リヤーユニット20においては、第2熱交換器22がエバポレータとして機能する。そして、リヤーユニット20に取り入れられた空気は当該第2熱交換器22によって冷却されて、後部座席に冷却空気が供給される。これにより、デュアルクーラが実現される。
【0058】
また、後席のみを冷房する場合には、四方弁7を切り替えて、コンプレッサ1からの冷媒が第1コンデンサ3へ流れるようにセットしたのち、第2開閉弁V2を開き、第1開閉弁V1を閉じる。これにより、コンプレッサ1から吐出された高温高圧の冷媒は、四方弁7→第1コンデンサ3→リキッドタンク4a→第2開閉弁V2→第2コンデンサ21→リキッドタンク4b→第2膨張弁5b→第2熱交換器22→サブ熱交換器30と流れコンプレッサ1に帰還する。
【0059】
この結果、フロントユニット10の第1熱交換器12には冷媒が流れないので、エバポレータとして機能せず、一方、リヤーユニット20においては、第2熱交換器22はエバポレータとして機能し空気を冷却する。その結果、リヤーユニット20に取り入れられた空気は第2熱交換器22によって冷却されて、後部座席にのみ冷却空気が供給される。
【0060】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。例えば、前記実施の形態では、第1ユニットと第2ユニットを有する自動車用空気調和装置に関するものであるが、本発明は、必ずしもこのような2つのユニットを有するもののみに限定されるものではなく、サブエバポレータを有するヒートポンプ式自動車用空気調和装置であれば、ユニットの個数に関係なく適用できるものである。
【0061】
また、前記実施の形態のサブ熱交換器30は、コンプレッサ1の直近位置に設けたものであるが、必ずしもこのような位置でなくても良く、場合によっては、フロントユニット10とリヤーユニット20との間に設けても良い。
【0062】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項1、2記載の発明によれば、冷媒がサブ熱交換器を選択的にバイパスして流れるようにしたので、場合により不必要に冷媒を加熱することなく所望の冷暖房運転を行なうことができ、また、開閉作動弁を開放することによりコンプレッサの吐出圧が異常に上昇する事態も回避できる。
請求項3記載の本発明では、冷暖房運転時の熱負荷に応じて自動的に開閉作動弁が閉鎖されるので、サブ熱交換器による冷媒の加熱を自動的に回避できる。
請求項4記載の本発明では、暖房運転時に開閉作動弁と温水コックとを選択的に開閉制御すれば、種々の態様の暖房運転ができ、より細かな暖房運転ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態を示す概略構成図である。
【図2】 同実施の形態に組み込まれたサブ熱交換器を示す概略斜視図である。
【図3】 従来の自動車用空気調和装置の概略構成図である。
【符号の説明】
1…コンプレッサ、
3…第1コンデンサ、
5a…第1膨張弁、
5b…第2膨張弁、
10…フロントユニット(第1ユニット)、
11…ヒータコア、
11a,11b…温水コック、
12…第1熱交換器、
20…リヤーユニット(第2ユニット)、
21…第2コンデンサ、
22…第2熱交換器、
30…サブ熱交換器、
31…バイパス回路、
32…開閉作動弁、
V1,V2…開閉弁、
Wm…メイン温水回路、
Ws…サブ温水回路。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat pump automotive air conditioner that cools and heats the interior of a vehicle using engine cooling water and a refrigerant, and more particularly to a heat pump automotive air conditioner that can finely control the operation during heating.
[0002]
[Prior art]
For example, a dual-type heat pump type automotive air conditioner built into a luxury car or a one-box car with a large interior space does not enter a state in which warm air blows out at the start of operation in the case of heating operation. In other words, so-called instant warming is lacking and the heating performance tends to be insufficient.
[0003]
Therefore, in order to solve such a problem, the applicant of the present invention uses a heat pump that heats the refrigerant using the heat of engine cooling water, uses a refrigerant that has changed enthalpy, and exhibits higher heating performance. An air conditioner for automobiles was proposed (see Japanese Patent Application No. 7-271,621).
[0004]
As shown in FIG. 3, this automobile air conditioner causes the refrigerant that has flowed out of the
[0005]
In FIG. 3, "1" is the engine, "Wm" is the main hot water circuit, "Ws" is the sub hot water circuit, "11a, 11b" is the hot water cock, "3" is the first condenser, "10" is the front unit, “11” is a heater core, “12” is a first heat exchanger, and “21” is a second capacitor.
[0006]
The engine cooling water is retained by exchanging heat with the extremely low-temperature refrigerant in the
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the air conditioner for automobiles configured as described above, the refrigerant is inevitably heated by the
[0008]
However, it is possible to close the hot water cock 11b and prevent the engine cooling water from flowing into the
[0009]
Further, during cooling operation, even if the hot water cock 11b is closed, the heat of the engine coolant flowing through the main hot water circuit Wm enters the
[0010]
The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and enables heating of the refrigerant by the sub heat exchanger to be selected, so that air conditioning operation can be performed without unnecessarily heating the refrigerant. In addition, it is an object of the present invention to provide a heat pump type automobile air conditioner that can perform various heating operations that are finely controlled during heating.
[0011]
Inventions described in 請 Motomeko 1 you achieve the above object, constitutes a heater core engine coolant that flows through the main hot water circuit is conducted, the compressor, the cooling cycle together with the first capacitor and the first expansion valve A first unit in which the first heat exchanger is arranged, and a second capacitor connected in parallel with the first heat exchanger so that a part of the refrigerant of the cooling cycle is introduced using an on-off valve And a second unit in which the second heat exchanger is disposed, and a second expansion valve provided on the inlet side of the second heat exchanger, and a sub heat exchanger outside the first and second units And the refrigerant flowing out of the second heat exchanger is returned to the compressor through the sub heat exchanger, and one of engine cooling water flowing through the main hot water circuit to the sub heat exchanger. Sub-warm water part In the structure, and a heat pump type air conditioner for a motor vehicle which is adapted to heat the engine cooling water the refrigerant in this sub heat exchanger to direct the bypass said refrigerant is allowed to flow by bypassing the sub heat exchanger A circuit , an opening / closing operation valve provided in the bypass circuit, and a hot water cock provided in the main hot water circuit and the sub hot water circuit, and selectively opening / closing the opening / closing operation valve and the hot water cock. It is characterized by doing so.
[0012]
In this way, if the opening / closing operation valve is provided in the bypass circuit in which the refrigerant flows by bypassing the sub heat exchanger and is closed, the refrigerant can be heated by the sub heat exchanger and has a wide space. Immediate warming during heating is improved even in a vehicle, and if it is opened, heating of the refrigerant can be avoided, and air conditioning operation can be performed without unnecessarily heating the refrigerant simply by selecting opening / closing of the opening / closing operation valve. Ru can be carried out. Moreover, it is possible to avoid a situation in which the discharge pressure of the compressor abnormally increases by opening the opening / closing operation valve. Furthermore, if the opening / closing operation valve and the hot water cock are selectively controlled to open and close during the heating operation, various modes of heating operation can be performed, and finer heating operation can be performed.
[0015]
請 Motomeko 2 inventions described, the opening and closing valve, at least one of the degree of superheat of the pressure or temperature or return refrigerant return refrigerant or discharge refrigerant of the compressor is detected, the detected value is the predetermined value It is characterized by being configured to open when the above is reached .
[0016]
If it does in this way, since an opening- and-closing operation valve will be automatically opened according to heat load at the time of air conditioning operation, heating of a refrigerant by a sub heat exchanger can be avoided automatically.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
[0020]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic perspective view showing a sub heat exchanger incorporated in the embodiment. In these drawings, the same members as those in FIG. The code | symbol is attached | subjected. In the figure, the white arrow indicates the air flow, the solid arrow indicates the refrigerant flow, and the broken arrow indicates the engine coolant flow.
[0021]
As shown in FIG. 1, the present embodiment includes a
[0022]
The
[0023]
The
[0024]
The heater core 11 is provided in a main hot water circuit Wm through which engine cooling water flowing out from the
[0025]
On the other hand, in the
[0026]
The
[0027]
In the present embodiment, the first heat exchanger 12, the
[0028]
Further, a
[0029]
The switching between the first cooling cycle and the second cooling cycle described above is performed by a combination of opening / closing operations of the first opening / closing valve V1 and the second opening / closing valve V2.
[0030]
Note that when the refrigerant from the
[0031]
The
[0032]
In particular, in the present embodiment, a
[0033]
The
[0034]
The control of the opening /
[0035]
Here, the reason why the temperature, pressure, or degree of superheat of the refrigerant returning to the
[0036]
Therefore, during the heating operation, in order to avoid such a situation, the on-off
[0037]
Next, the overall operation will be described.
(1) Heating operation When both the front and rear seats are heated, first the first on-off valve V1 is closed, the second on-off valve V2 is opened, and the four-
[0038]
When the
[0039]
The hot water cocks 11 a and 11 b are both opened, and the engine cooling water whose temperature has risen to some extent by the start of the
[0040]
Thereby, in the
[0041]
On the other hand, in the
[0042]
Accordingly, the vehicle interior air is first cooled in the
[0043]
Further, the heating effect by the
[0044]
That is, the refrigerant returned to the
[0045]
Further, if the engine cooling water temperature rises while this operation is continued for a while, in the
(2) Heating operation stable period When the temperature of the engine cooling water rises and the air stable at high temperature is blown out also in the
[0046]
However, in the present embodiment, during this heating operation stable period, various operation modes can be selected by selectively opening and closing the hot water cocks 11a and 11b and the opening /
[0047]
First, in the first mode, both the hot water cocks 11a and 11b are “open” and the open /
[0048]
In this way, the engine cooling water whose temperature has risen from the
[0049]
In the second mode, the hot water cock 11a is “open”, and the hot water cock 11b and the opening /
[0050]
In this way, the front seat, the first heat exchanger 12 functions as an evaporator, the heater core 11 is made dehumidification and heating to heat the air, a rear seat, the closure of the hot water cock 11b, the sub heat exchanger The engine cooling water does not flow into the
[0051]
In this aspect, the operation state gradually changes from an operation state in which higher temperature hot air is obtained to operation in which normally higher temperature hot air is obtained. Sudden operating condition changes, there is a possibility that discomfort is caused by the occupant, in this way to vary gradually operating conditions, so that it is gentle operation.
[0052]
In the third mode, the hot water cock 11 a is “open”, the hot water cock 11 b is “closed”, and the open /
[0053]
In this way, dehumidification heating is performed in the front seat in the same manner as in the first and second aspects, but in the rear seat, the sub heat exchanger is closed by closing the hot water cock 11b and opening the opening /
[0054]
In addition, since the heating operation is not performed in the state where the hot water cock 11a is closed, there is no aspect involving the closing of the hot water cock 11a.
(3) When the front and rear seats are cooled during the cooling operation, one of a front cooler, a dual cooler, and a rear cooler can be selected depending on the combination of the open / close states of the first open / close valve V1 and the second open / close valve V2.
[0055]
That is, when only the front seat is cooled, the four-
[0056]
Further, when used as a dual cooler that cools both the front seat and the rear seat, the four-
[0057]
As a result, the first heat exchanger 12 of the
[0058]
When only the rear seat is to be cooled, the four-
[0059]
As a result, the refrigerant does not flow through the first heat exchanger 12 of the
[0060]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims. For example, the embodiment described above relates to an automobile air conditioner having a first unit and a second unit, but the present invention is not necessarily limited to only one having such two units. Any heat pump type automobile air conditioner having a sub-evaporator can be applied regardless of the number of units.
[0061]
Further, although the
[0062]
【The invention's effect】
As described above, according to the first and second aspects of the present invention, since the refrigerant selectively bypasses the sub heat exchanger and flows, the desired refrigerant can be obtained without unnecessarily heating the refrigerant. A cooling / heating operation can be performed, and a situation in which the discharge pressure of the compressor rises abnormally by opening the opening / closing operation valve can be avoided.
In the third aspect of the present invention, since the opening / closing operation valve is automatically closed according to the heat load during the air conditioning operation, the heating of the refrigerant by the sub heat exchanger can be automatically avoided.
According to the fourth aspect of the present invention, if the opening / closing operation valve and the hot water cock are selectively opened and closed during the heating operation, various modes of heating operation can be performed, and more detailed heating operation can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic perspective view showing a sub heat exchanger incorporated in the same embodiment.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a conventional automobile air conditioner.
[Explanation of symbols]
1 ... Compressor,
3 ... 1st capacitor,
5a ... 1st expansion valve,
5b ... second expansion valve,
10: Front unit (first unit),
11 ... heater core,
11a, 11b ... hot water cock,
12 ... 1st heat exchanger,
20 ... Rear unit (second unit),
21 ... second capacitor,
22 ... second heat exchanger,
30 ... Sub heat exchanger,
31. Bypass circuit,
32 ... Opening and closing operation valve,
V1, V2 ... open / close valve,
Wm ... main hot water circuit,
Ws ... Sub warm water circuit.
Claims (2)
開閉弁(V1,V2)を用いて前記冷房サイクルの冷媒の一部が導入されるように前記第1熱交換器(12)と並列的に接続された第2コンデンサ(21)及び第2熱交換器(22)が配置された第2ユニット(20)と、
前記第2熱交換器(22)の入口側に設けられた第2膨張弁(5b)とを有し、
前記第1及び第2ユニット(10,20)外にサブ熱交換器(30)を設け、前記第2熱交換器(22)から流出した冷媒を当該サブ熱交換器(30)を通って前記コンプレッサ(1)に帰還させるように構成するとともに、当該サブ熱交換器(30)に前記メイン温水回路(Wm)を流れるエンジン冷却水の一部をサブ温水回路(Ws) より導くように構成し、このサブ熱交換器(30)で前記冷媒をエンジン冷却水により加熱するようにしたヒートポンプ式自動車用空気調和装置において、
前記冷媒がサブ熱交換器(30)をバイパスして流れるようにしたバイパス回路(31)と、
このバイパス回路(31)に設けた開閉作動弁 (32) と、
前記メイン温水回路 (Wm) 及びサブ温水回路 (Ws) に設けられた温水コック (11a,11b) と、
を有し、
前記開閉作動弁 (32) と前記温水コック (11a,11b) を、選択的に開閉制御す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。The heater core (11) through which the engine coolant flowing through the main hot water circuit (Wm) is guided, the compressor (1), the first condenser (3), and the first expansion valve (5a) constitute the first cooling cycle. A first unit (10) in which a heat exchanger (12) is arranged;
A second condenser (21) and a second heat connected in parallel with the first heat exchanger (12) so that a part of the refrigerant of the cooling cycle is introduced using the on-off valves (V1, V2). A second unit (20) in which an exchanger (22) is arranged;
A second expansion valve (5b) provided on the inlet side of the second heat exchanger (22),
A sub heat exchanger (30) is provided outside the first and second units (10, 20), and the refrigerant flowing out of the second heat exchanger (22) passes through the sub heat exchanger (30) and passes through the sub heat exchanger (30). together configured to be fed back to the compressor (1), constituting the sub-heat exchanger a part of the engine cooling water flowing through (30) said main hot water circuit (Wm) to direct Ri good sub hot water circuit (Ws) In the heat pump type automobile air conditioner in which the refrigerant is heated by engine cooling water in the sub heat exchanger (30),
A bypass circuit (31) in which the refrigerant flows by bypassing the sub heat exchanger (30);
An opening / closing operation valve (32) provided in the bypass circuit (31) ,
Hot water cocks (11a, 11b) provided in the main hot water circuit (Wm) and the sub hot water circuit (Ws) ,
Have
A heat pump type automotive air conditioner characterized in that the opening / closing operation valve (32) and the hot water cock (11a, 11b) are selectively controlled to open and close .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002090730A JP3718659B2 (en) | 2002-03-28 | 2002-03-28 | Heat pump type automotive air conditioner |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002090730A JP3718659B2 (en) | 2002-03-28 | 2002-03-28 | Heat pump type automotive air conditioner |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30493696A Division JPH10147140A (en) | 1996-11-15 | 1996-11-15 | Heat pump type air-conditioning device for automobile |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002293132A JP2002293132A (en) | 2002-10-09 |
| JP3718659B2 true JP3718659B2 (en) | 2005-11-24 |
Family
ID=19193492
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002090730A Expired - Fee Related JP3718659B2 (en) | 2002-03-28 | 2002-03-28 | Heat pump type automotive air conditioner |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3718659B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20240017595A1 (en) * | 2021-03-31 | 2024-01-18 | Daikin Industries, Ltd. | Refrigeration cycle device for vehicle |
-
2002
- 2002-03-28 JP JP2002090730A patent/JP3718659B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20240017595A1 (en) * | 2021-03-31 | 2024-01-18 | Daikin Industries, Ltd. | Refrigeration cycle device for vehicle |
| US12472800B2 (en) * | 2021-03-31 | 2025-11-18 | Daikin Industries, Ltd. | Refrigeration cycle device for vehicle |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002293132A (en) | 2002-10-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3781147B2 (en) | Heat pump type automotive air conditioner | |
| JP6138427B2 (en) | Heat pump air conditioning system for vehicles | |
| JPH1076841A (en) | Heat pump type air conditioner for automobile | |
| JP6415943B2 (en) | Heat pump air conditioning system for vehicles | |
| JP3939445B2 (en) | Air conditioner for automobile | |
| JP2015000620A (en) | Heat pump type vehicular air-conditioning system | |
| JP5935625B2 (en) | Refrigeration cycle controller | |
| JP7405028B2 (en) | Refrigeration cycle equipment | |
| JP2007163074A (en) | Refrigeration cycle | |
| JP2011225174A (en) | Vehicular air conditioner | |
| JP2005233535A (en) | Air conditioner | |
| JP4370035B2 (en) | Air conditioner for vehicles | |
| JP3718659B2 (en) | Heat pump type automotive air conditioner | |
| JP3830242B2 (en) | Heat pump type automotive air conditioner | |
| JP3369851B2 (en) | Heat pump type air conditioner for automobiles | |
| JP5346528B2 (en) | Air conditioning system for vehicles | |
| JP2000055484A (en) | Air conditioner | |
| JP3595542B2 (en) | Heat pump type air conditioner for automobiles | |
| JP3710757B2 (en) | Heat pump type automotive air conditioner | |
| JP2001322421A (en) | Refrigeration cycle device | |
| JPH10119553A (en) | Air conditioner for automobile | |
| JP2001206053A (en) | Air conditioner for automobile | |
| JPH10147140A (en) | Heat pump type air-conditioning device for automobile | |
| JPH10119561A (en) | Air conditioner for automobile | |
| JP3793327B2 (en) | Heat pump type automotive air conditioner |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050520 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050531 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050801 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050830 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050905 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090909 Year of fee payment: 4 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090909 Year of fee payment: 4 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100909 Year of fee payment: 5 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |