JP3595542B2

JP3595542B2 - Heat pump type air conditioner for automobiles

Info

Publication number: JP3595542B2
Application number: JP2002090729A
Authority: JP
Inventors: 圭俊野田; 博之山口
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Calsonic Kansei Corp
Priority date: 2002-03-28
Filing date: 2002-03-28
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2016-09-30
Also published as: JP2002301929A

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、特にエバポレータへ流れる冷媒量を適切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】
高級車や車室内空間が大きいワンボックスカーでは、室内全体が快適な空調状態となるように、車室内の前方領域と後方領域とをフロントユニットとリヤーユニットとによってそれぞれ独立に空気調和するデュアルエアコンが広く採用されている。
【０００３】
この種のデュアルエアコンのなかでもヒートポンプ式の自動車用空気調和装置は、暖房運転時において、フロントユニットでは、エンジンにより加熱されたエンジン冷却水を熱源として利用する一方で、リヤーユニットでは、コンプレッサにより圧縮された高温高圧の冷媒を熱源として利用し、外部空気から熱を汲み上げて使用するシステムとなっている。
【０００４】
ところが、暖房運転する場合、例えば、冬季の朝のように外気温度が低いときには、起動時にエンジン冷却水の温度も低く、また冷媒温度の上昇速度も俊敏でないため、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虞がある。特に、ディーゼルエンジンを搭載した車室内空間の大きいワンボックスカーでは、通常のガソリンエンジン車に比し、エンジン冷却水の温度上昇が遅く、しかも広い空間を暖房しなければならないことから、即暖性、暖房性能ともに不足する傾向がある。
【０００５】
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）。
【０００６】
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にエンジン２から温水コック１１ｂを通って導入されているエンジン冷却水により加熱するようにしたものである。なお、図３中、「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熱交換器である。
【０００７】
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、当該サブ熱交換器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に流入する。
【０００８】
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。
【０００９】
【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、第２熱交換器２２の入口側に設けられた第２膨張弁５ｂの開度は、当該第２熱交換器２２の出口側に設けられた感温筒４０により制御されていた。
【００１０】
このため、第１熱交換器１２の冷媒量が、第１熱交換器１２の熱負荷に応じた量よりも少なくなり、フロントユニット１０において暖房不足となることがあった。
【００１１】
そこで、従来では、暖房時には、第２熱交換器２２の出口側に設けられた感温筒４０にヒータを取り付け、熱負荷が大きい場合には感温筒を加熱して誤認識させることにより、第２膨張弁５ｂの開度を大きくし、もってフロントユニット１０の冷媒量を確保していた。かかる制御はヒータを必要とするだけでなく、熱負荷の大小を検知するための別の電子部品も必要とするため、コスト的に不利である。
【００１２】
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、熱負荷に応じた適切な冷媒量を制御できるヒートポンプ式の自動車用空気調和装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の本発明は、コンプレッサ及び第１コンデンサとともに冷房サイクルを構成する第１熱交換器、及びエンジン冷却水が流通するヒータコアが配置された第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２熱交換器から流出した冷媒を前記第１及び第２ユニット外に設けられたサブ熱交換器に導き、当該サブ熱交換器に導かれた冷媒を前記エンジン冷却水の一部で加熱して前記コンプレッサに帰還させるヒートポンプ式自動車用空気調和装置において、前記サブ熱交換器と前記コンプレッサとの間の冷媒温度を検知する感温手段を有し、該感温手段により検出された冷媒温度に応じて前記第２膨張弁の開度を制御する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を提供する。
【００１６】
この請求項１記載の発明では、第１熱交換器及びサブ熱交換器と、コンプレッサとの間の冷媒温度を検知する感温手段を有し、感温手段により検出された冷媒温度に応じて第２膨張弁の開度を制御する。すなわち、２つのユニットを有する自動車用空気調和装置においても、第１熱交換器、第２熱交換器およびサブ熱交換器の３つの熱交換器を総合した熱負荷を検出し、これによって最上流側にある第２膨張弁の開度を調節するので、コンプレッサに帰還する冷媒量は、冷房サイクル全体の熱負荷に応じた冷媒量に制御され、その結果、第１熱交換器および第２熱交換器における冷房能力は適切なものとなる。
【００１７】
また、本発明では、感温手段の取付位置を考慮することで、コンプレッサに帰還する冷媒量が制御できるので、従来使用していた感温筒の加熱ヒータが不要となり、コストダウンを図ることもできる。
【００１８】
【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。
【００１９】
図１は本発明の実施の形態を示す概略構成図であり、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。
【００２０】
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に吹き出す第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に吹き出す第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。
【００２１】
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。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。
【００２２】
また、ヒータコア１１には、温水コック１１ａを開放することによりエンジン２から流出したエンジン冷却水が導入されるようになっている。
【００２３】
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。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。
【００２４】
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。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、暖房運転時においては、コンプレッサからの吐出冷媒はバイパス回路３Ｂへ導かれ、冷房運転時においては、第１コンデンサ３へ導かれる。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。
【００２５】
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、エンジン冷却水が、前記エンジン１から温水コック１１ｂを開放することにより導入され、内部を流れる冷媒と熱交換される。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ることで、コンプレッサ１にて等エンタルピー変化した冷媒が高い暖房性能を発揮するようにしている。
【００２６】
特に、本実施の形態では、第２熱交換器２２の入口側に設けられた第２膨張弁５ｂの弁開度を、コンプレッサ１の直前、すなわち、サブ熱交換器３０の下流側であって、かつ第１熱交換器１２の下流側に設けられた感温筒４０により制御する。この感温筒４０は、冷媒配管の表面に取り付けられ、当該コンプレッサ１の直前の冷媒配管を通過する冷媒温度を検知し、これを機械的に第２膨張弁５ｂにフィードバックする。
【００２７】
そして、コンプレッサ１の直前の冷媒温度が高いときは第２膨張弁５ｂの弁開度を大きくし、逆に冷媒温度が低いときは第２膨張弁５ｂの弁開度を小さくする。コンプレッサ１に帰還する冷媒の温度が高いということは、冷房サイクルにおける熱負荷が大きいことであり、したがって、第２膨張弁５ｂの弁開度を大きくすることによりコンプレッサ１へ帰還する冷媒量を増加させ、もって多量の冷媒をサイクル内へ供給する。これにより、熱負荷が大きくてもこれに応じて多量の冷媒がサイクル内へ供給されるので適切な暖房ができる。
【００２８】
逆に、コンプレッサ１に帰還する冷媒温度が低いということは、冷房サイクルの熱負荷が小さいということであり、このような場合には第２膨張弁５ｂの弁開度を小さくしてコンプレッサ１へ帰還する冷媒量を減少させ、これによりサイクル内へ供給する冷媒量を少なくする。これにより、熱負荷が小さい場合であってもそれに応じて少量の冷媒を供給でき、適切な暖房ができる。
【００２９】
特に、本実施の形態では、感温筒４０をコンプレッサ１の直前に設けているので、第２膨張弁５ｂの弁開度は、第１熱交換器１２、第２熱交換器２２およびサブ熱交換器３０の３つの熱交換器を総合した熱負荷を検知して制御することとなり、冷房サイクル全体の熱負荷に応じた適切な冷媒量とすることができる。
【００３０】
次に、全体の動作を説明する。
（１）暖房運転時
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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が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。
【００３３】
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加熱される。したがって、当該フロントユニット１０から室内へ温風が供給される。
【００３４】
一方、リヤーユニット２０では、リキッドタンク４ａを流出し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、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。
【００３５】
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。
【００３６】
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、外気及び温水の熱を取り込み、温度上昇し、エンタルピー変化し、これがコンプレッサに戻されて再度圧縮されるので、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。
【００３７】
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。しかも、コンプレッサ１に帰還し再度圧縮された冷媒は、再度第２コンデンサ２１及び第２熱交換器２２に至ると、ここで再度加熱され、より高温となり、より高い暖房性能を発揮し、高温空気を車室内に吹き出すことになる。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。
【００３８】
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の加熱能力が高まるとともにサブ熱交換器３０による冷媒の加熱能力も高まるので、これらの相乗的効果により相当高温の空気が吹き出されることにもなる。
（２）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。
【００３９】
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、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。
【００４０】
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。
【００４１】
この結果、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で冷却されて、前部座席を冷房する。また、リヤーユニット２０においては、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、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。
【００４２】
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。
【００４３】
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コンデンサ２１はほとんど機能せず、第２熱交換器２２が空気を冷却する。この結果、リヤーユニット２０は第２熱交換器２２によって冷却された空気が後部座席にのみ供給される。
【００４４】
このような全ての冷房時において、感温筒４０は、第１熱交換器１２、第２熱交換器２２およびサブ熱交換器３０の熱負荷を全て含んだ検出位置で検出し、第２膨張弁５ｂの弁開度を制御するので、冷房サイクル内に供給される冷媒量はいつでも適切なものとなり、その結果、冷房能力を遺憾なく発揮できる。
【００４５】
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、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、１つのユニットあるいは３つのユニット等、ユニットの個数に関係なく適用できるものである。
【００４６】
また、第１コンデンサ３に寝込んだ冷媒をコンプレッサ１に戻す戻し回路を第１コンデンサ３とコンプレッサ１との間に設けても良い。
【００４８】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１記載の発明によれば、第１熱交換器、第２熱交換器およびサブ熱交換器の３つの熱交換器を総合した熱負荷を検出し、これによって最上流側にある第２膨張弁の開度を調節するので、コンプレッサに帰還する冷媒量は、冷房サイクル全体の熱負荷に応じた冷媒量に制御され、その結果、第１熱交換器および第２熱交換器における冷房能力は適切なものとなる。
【００４９】
また、本発明では、感温手段の取付位置を考慮することで、コンプレッサに帰還する冷媒量が制御できるので、従来使用していた感温筒の加熱ヒータが不要となり、コストダウンを図ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す概略構成図である。
【図２】第１実施形態に係る感温筒と第２膨張弁を示す概略構成図である。
【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、
２…エンジン、
３…第１コンデンサ、
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、
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、
４０…感温筒（感温手段）。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat pump-type vehicle 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 type vehicle air conditioner that can appropriately control the amount of refrigerant flowing to an evaporator.
[0002]
[Prior art]
In a luxury car or a one-box car with a large cabin space, a dual air conditioner in which the front and rear areas of the cabin are independently air-conditioned by the front and rear units so that the entire cabin is comfortably air-conditioned Is widely adopted.
[0003]
Among these types of dual air conditioners, heat pump-type automotive air conditioners use the engine cooling water heated by the engine as a heat source in the front unit during heating operation, while the rear unit uses a compressor to compress the water. It uses a high-temperature, high-pressure refrigerant as a heat source, and draws up heat from external air for use.
[0004]
However, when the heating operation is performed, for example, when the outside air temperature is low as in the winter morning, the temperature of the engine cooling water is low at the time of startup, and the rising speed of the refrigerant temperature is not agile. There is a possibility that the state will not be brought about and the so-called immediate warming property will be lacking, and the heating performance will be insufficient. In particular, in a one-box car with a large cabin space equipped with a diesel engine, the temperature rise of the engine cooling water is slower than in a normal gasoline engine car, and the large space needs to be heated, so immediate warming is required. , Heating performance tends to be insufficient.
[0005]
Accordingly, in order to solve such problems, the present applicant has heated the refrigerant using the heat of the engine cooling water, and has used a refrigerant having a changed enthalpy to achieve higher heating performance. An air conditioner for automobiles has been proposed (see Japanese Patent Application No. 7-271,621).
[0006]
As shown in FIG. 3, the vehicle air conditioner allows the refrigerant flowing out of the second heat exchanger 22 of the rear unit 20 to flow into the sub heat exchanger 30, and the refrigerant from the engine 2 is supplied to the sub heat exchanger 30. it is obtained so as to heat the engine cooling water is introduced through the hot water cock 11 b. In FIG. 3, "3" is a first condenser, "10" is a front unit, "11" is a heater core, and "12" is a first heat exchanger.
[0007]
In the sub heat exchanger 30, the engine cooling water is retained by exchanging heat with the extremely low-temperature refrigerant in the sub-heat exchanger 30 because the engine cooling water that could not be used immediately for heating even if it exchanges heat with air because of low temperature in the past. After the heat generated is effectively taken into the refrigerant, the refrigerant is returned to the compressor 2 and pressurized again, so that the refrigerant discharged from the compressor 1 becomes a high-temperature isentropically changed refrigerant and becomes the second condenser 21 Flows into.
[0008]
As a result, the air that has been heat-exchanged in the second condenser 21 has a higher temperature, exhibits a high heating performance, and has an improved immediate warming property.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the automotive air conditioner configured as described above, the opening degree of the second expansion valve 5b provided on the inlet side of the second heat exchanger 22 is provided on the outlet side of the second heat exchanger 22. The temperature was controlled by the temperature sensing cylinder 40 .
[0010]
For this reason, the amount of the refrigerant in the first heat exchanger 12 becomes smaller than the amount corresponding to the heat load of the first heat exchanger 12, and the front unit 10 may be insufficiently heated.
[0011]
Therefore, conventionally, at the time of heating, a heater is attached to the temperature-sensitive cylinder 40 provided on the outlet side of the second heat exchanger 22, and when the heat load is large, the temperature-sensitive cylinder is heated to cause erroneous recognition. The degree of opening of the second expansion valve 5b is increased, so that the refrigerant amount of the front unit 10 is secured. Such control is disadvantageous in terms of cost because it requires not only a heater but also another electronic component for detecting the magnitude of the heat load.
[0012]
The present invention has been made in view of such problems of the related art, and has as its object to provide a heat pump-type automotive air conditioner that can control an appropriate amount of refrigerant according to a heat load.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the present invention according to claim 1, the first unit the first heat exchanger, and the heater core engine cooling water flows are arranged to constitute a cooling cycle with a compressor and a first capacitor A second unit in which a second condenser and a second heat exchanger are connected in parallel with the first heat exchanger so that a part of the cooling cycle refrigerant is introduced by using an on-off valve; A second expansion valve provided on the inlet side of the second heat exchanger, and a sub heat exchanger provided outside the first and second units for refrigerant flowing out of the second heat exchanger. In the heat pump type air conditioner for a vehicle that heats the refrigerant guided to the sub heat exchanger with a part of the engine cooling water and returns the refrigerant to the compressor, the sub heat exchanger and the compressor A heat pump type air conditioner for a vehicle, comprising: temperature sensing means for detecting the temperature of the refrigerant between the heat exchangers, and controlling the opening of the second expansion valve in accordance with the refrigerant temperature detected by the temperature sensing means. I will provide a.
[0016]
According to the first aspect of the present invention, there is provided a temperature sensing means for sensing the temperature of the refrigerant between the first heat exchanger and the sub heat exchanger and the compressor, and according to the refrigerant temperature detected by the temperature sensing means. The opening degree of the second expansion valve is controlled. That is, even in an air conditioner for a vehicle having two units, a heat load obtained by integrating the three heat exchangers of the first heat exchanger, the second heat exchanger, and the sub heat exchanger is detected, whereby the most upstream heat load is detected. Since the opening degree of the second expansion valve on the side is adjusted, the amount of refrigerant returning to the compressor is controlled to the amount of refrigerant according to the heat load of the entire cooling cycle. As a result, the first heat exchanger and the second heat The cooling capacity in the exchanger will be appropriate.
[0017]
Further, in the present invention, the amount of the refrigerant returning to the compressor can be controlled by considering the mounting position of the temperature sensing means, so that the heater for the temperature sensing cylinder which has been conventionally used becomes unnecessary, and the cost can be reduced. it can.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
[0019]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the present invention, and members common to FIG. 3 are denoted by the same reference numerals. In the drawing, white arrows indicate the flow of air, solid arrows indicate the flow of refrigerant, and broken arrows indicate the flow of engine cooling water.
[0020]
As shown in FIG. 1, the present embodiment air-conditions a front unit 10 which is a first unit which air-conditions inside and outside air selectively taken in from an intake unit (not shown) and blows the air to a front seat. This is a so-called dual air conditioner having a rear unit 20 that is a second unit that blows out to a rear seat.
[0021]
The front unit 10 includes an intake unit, an intake door, and a blower motor (none of which are shown) in the air flow path 10f formed by the casing in order from the upstream side in the air flow direction indicated by a white arrow. The exchanger 12 and the heater core 11 are arranged, and an air outlet (not shown) into the vehicle interior is provided on the downstream side in the air flow direction. The front unit 10 is provided with an air mixing door (not shown) in front of the heater core 11 to adjust the ratio of hot air to cold air to produce air at a predetermined temperature downstream of the heater core 11, or Air is prevented from flowing through the heater core 11.
[0022]
Further, the engine cooling water flowing out of the engine 2 is introduced into the heater core 11 by opening the hot water cock 11a.
[0023]
On the other hand, in the rear unit 20, the second heat exchanger 22 and the second condenser 21 are arranged in the air passage 20f formed by the casing in order from the upstream side in the air flow direction indicated by the white arrow. The rear unit 20 also has an air mixing door (not shown) in front of the second condenser 21 and adjusts the ratio of hot air to cold air to produce air at a predetermined temperature downstream of the second condenser 21. Or the air is prevented from flowing through the second condenser 21.
[0024]
In the present embodiment, the first heat exchanger 12, the second condenser 21, and the second heat exchanger 22 provided in the front unit 10 and the rear unit 20, respectively, are used as components. A first cooling cycle in which the liquid tank 4a, the first opening / closing valve V1, the first expansion valve 5a, and the first heat exchanger 12 are connected by a refrigerant pipe, and in parallel with the first heat exchanger 12, A second cooling cycle in which the second on-off valve V2, the second condenser 21, the liquid tank 4b, the second expansion valve 5b, the second heat exchanger 22, and the sub heat exchanger 30 are connected by a refrigerant pipe. I have. Further, a bypass circuit 3B is provided to allow the refrigerant discharged from the compressor 1 to bypass the first condenser 3 so that the cooling operation and the heating operation can be realized in the same cycle. The switching between the first condenser 3 and the bypass circuit 3B is performed by the four-way valve 7. During the heating operation, the refrigerant discharged from the compressor is guided to the bypass circuit 3B, and during the cooling operation, the first condenser 3 is switched. Guided to 3. The switching between the first cooling cycle and the second cooling cycle described above is performed by a combination of the opening and closing operations of the first on-off valve V1 and the second on-off valve V2.
[0025]
The sub heat exchanger 30 has a shape as shown in FIG. 2, for example, and is provided outside the air passages 10f, 20f of the front unit 10 and the rear unit 20. Engine cooling water is introduced into the sub heat exchanger 30 by opening the hot water cock 11b from the engine 1 and exchanges heat with the refrigerant flowing therein. In the sub heat exchanger 30, the refrigerant flowing inside is heated by the engine cooling water, so that the refrigerant whose isenthalpy has changed in the compressor 1 exhibits high heating performance.
[0026]
In particular, in the present embodiment, the valve opening of the second expansion valve 5b provided on the inlet side of the second heat exchanger 22 is set immediately before the compressor 1, that is, on the downstream side of the sub heat exchanger 30. The control is performed by a temperature-sensitive cylinder 40 provided on the downstream side of the first heat exchanger 12. The temperature sensing tube 40 is attached to the surface of the refrigerant pipe, detects the temperature of the refrigerant passing through the refrigerant pipe immediately before the compressor 1, and mechanically feeds it back to the second expansion valve 5b.
[0027]
When the refrigerant temperature immediately before the compressor 1 is high, the valve opening of the second expansion valve 5b is increased, and when the refrigerant temperature is low, the valve opening of the second expansion valve 5b is reduced. The fact that the temperature of the refrigerant returning to the compressor 1 is high means that the heat load in the cooling cycle is large. Therefore, the amount of the refrigerant returning to the compressor 1 is increased by increasing the valve opening of the second expansion valve 5b. Then, a large amount of refrigerant is supplied into the cycle. Thereby, even if the heat load is large, a large amount of refrigerant is supplied into the cycle in accordance with the heat load, so that appropriate heating can be performed.
[0028]
Conversely, the fact that the refrigerant temperature returning to the compressor 1 is low means that the heat load of the cooling cycle is small, and in such a case, the valve opening of the second expansion valve 5b is reduced and the refrigerant The amount of refrigerant that returns is reduced, thereby reducing the amount of refrigerant supplied into the cycle. Thereby, even if the heat load is small, a small amount of the refrigerant can be supplied accordingly, and appropriate heating can be performed.
[0029]
In particular, in the present embodiment, since the temperature-sensitive cylinder 40 is provided immediately before the compressor 1, the valve opening of the second expansion valve 5b depends on the first heat exchanger 12, the second heat exchanger 22, and the sub heat exchanger. The heat load obtained by integrating the three heat exchangers of the exchanger 30 is detected and controlled, so that an appropriate amount of refrigerant can be set according to the heat load of the entire cooling cycle.
[0030]
Next, the overall operation will be described.
(1) When heating both front and rear seats during the heating operation, first, the first on-off valve V1 is closed, the second on-off valve V2 is opened, and the four-way valve 7 is switched to set the refrigerant to flow to the bypass circuit 3B. .
[0031]
When the compressor 1 is operated in this state, the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 1 flows through the four-way valve 7 → the bypass circuit 3B → the liquid tank 4a → the second on-off valve V2 → the second condenser 21 → the liquid tank 4b. Further, the refrigerant flows through the second expansion valve 5b → the second heat exchanger 22 → the sub heat exchanger 30 and returns to the compressor 1.
[0032]
The hot water cocks 11a and 11b are both opened so that the engine cooling water whose temperature has increased to some extent by the start of the engine 1 flows through the heater core 11 and the engine cooling water also flows through the sub heat exchanger 30.
[0033]
Thus, in the front unit 10, although the first heat exchanger 12 does not function, the intake air is heated by passing through the heater core 11. Therefore, warm air is supplied from the front unit 10 to the room.
[0034]
On the other hand, in the rear unit 20, the high-temperature and high-pressure refrigerant flowing out of the liquid tank 4a enters the second condenser 21 via the second on-off valve V2. Here, it exchanges heat with the vehicle interior air, condenses after heating the air, becomes a medium-temperature high-pressure refrigerant, is adiabatically expanded by the second expansion valve 5b, becomes a low-pressure refrigerant at a lower temperature, and is supplied to the second heat exchanger 22. enter. Here, it exchanges heat with the vehicle interior air, cools the air, evaporates, and flows as a low-temperature low-pressure refrigerant to the sub heat exchanger 30.
[0035]
Therefore, the vehicle interior air is first cooled by the second heat exchanger 22 and then heated by the second condenser 21, so that the dehumidified warm air can be supplied indoors in the rear unit.
[0036]
Further, the heating effect of the second condenser 21 is further enhanced by the sub heat exchanger 30. That is, the low-temperature low-pressure refrigerant flowing through the sub heat exchanger 30 takes in the heat of the outside air and the hot water, raises the temperature, changes the enthalpy, and is returned to the compressor and compressed again, so that the refrigerant discharged from the compressor 1 Temperature rises, high heating performance is exhibited, and immediate warming is improved.
[0037]
In other words, the refrigerant returned to the compressor 1 is heated by the air in the second heat exchanger 22 and heated by the engine cooling water in the sub heat exchanger 30, which is a so-called two-stage heating method. The temperature rise of the compressed refrigerant is further accelerated. In addition, the refrigerant that has returned to the compressor 1 and has been compressed again reaches the second condenser 21 and the second heat exchanger 22 again, where it is heated again, has a higher temperature, exhibits higher heating performance, and has a higher air temperature. Is blown out into the vehicle interior. This tendency is amplified as time passes, so that the so-called immediate warming property is improved.
[0038]
Further, if the temperature of the engine coolant rises while this operation is being performed for a while, in the front unit 10, the heating capacity of the heater core 11 increases and the heating capacity of the refrigerant by the sub heat exchanger 30 also increases. As the temperature rises, these synergistic effects also result in the blowing of substantially hot air.
(2) During cooling operation When cooling the front and rear seats, 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.
[0039]
That is, when you row the cooling of the front seat only switches the four-way valve 7, after the refrigerant from the compressor 1 is set to flow into the first capacitor 3, opens the first on-off valve V1, the second Close the on-off valve V2. Thereby, the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 1 flows through the four-way valve 7 → the first condenser 3 → the liquid tank 4a → the first on-off valve V1 → the first expansion valve 5a → the first heat exchanger 12 and the compressor 1 Return to. Thereby, in the first heat exchanger 12, the air taken into the front unit 10 is cooled by the first heat exchanger 12, and the cooling air is supplied to the front seat.
[0040]
When the front and rear seats are used as dual coolers for cooling, the four-way valve 7 is switched to set the refrigerant from the compressor 1 to flow to the first condenser 3, and then the first on-off valve V1 and The second on-off valve V2 is opened together. Thereby, the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 1 flows through the four-way valve 7 → the first condenser 3 → the liquid tank 4a, and branches there, and a part of the refrigerant flows into the first on-off valve V1 → the first The expansion valve 5a → the first heat exchanger 12 and the flow return to the compressor 1. Further, the remaining refrigerant flows through the second on-off valve V2 → the second condenser 21 → the liquid tank 4b → the second expansion valve 5b → the second heat exchanger 22 → the sub heat exchanger 30 and returns to the compressor 1.
[0041]
As a result, the air taken into the front unit 10 is cooled by the first heat exchanger 12 to cool the front seat. In the rear unit 20, the introduced air is cooled by the second heat exchanger 22, and the cooling air is supplied to the rear seat. Thereby, a dual cooler is realized.
[0042]
When cooling only the rear seat, the four-way valve 7 is switched to set the refrigerant from the compressor 1 to flow to the first condenser 3, then the second on-off valve V2 is opened, and the first on-off valve V1 is opened. Close. Accordingly, the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 1 is supplied to the four-way valve 7 → the first condenser 3 → the liquid tank 4a → the second on-off valve V2 → the second condenser 21 → the liquid tank 4b → the second expansion valve 5b → the second expansion valve 5b. (2) The heat exchanger 22 → the sub heat exchanger 30 flows and returns to the compressor 1.
[0043]
As a result, the refrigerant does not flow through the first heat exchanger 12 of the front unit 10 and thus does not function as an evaporator. On the other hand, in the rear unit 20, the second condenser 21 hardly functions and the second heat exchanger 22 cools the air. As a result, in the rear unit 20, the air cooled by the second heat exchanger 22 is supplied only to the rear seat.
[0044]
During all such cooling operations, the temperature-sensitive cylinder 40 detects the temperature at the detection position including all the heat loads of the first heat exchanger 12, the second heat exchanger 22, and the sub heat exchanger 30, and performs the second expansion. Since the opening degree of the valve 5b is controlled, the amount of refrigerant supplied into the cooling cycle is always appropriate, and as a result, the cooling capacity can be fully exhibited.
[0045]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified within the scope of the claims. For example, the present invention relates to an air conditioner for a vehicle having a first unit and a second unit. However, the present invention is not necessarily limited to only such an air conditioner having two units. It can be applied regardless of the number of units, such as one unit.
[0046]
Further, a return circuit for returning the refrigerant stored in the first condenser 3 to the compressor 1 may be provided between the first condenser 3 and the compressor 1.
[0048]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the invention, the first heat exchanger, to detect the total thermal load three heat exchangers of the second heat exchanger and the sub-heat exchangers, thereby outermost Since the opening degree of the second expansion valve on the upstream side is adjusted, the amount of refrigerant returned to the compressor is controlled to the amount of refrigerant corresponding to the heat load of the entire cooling cycle. As a result, the first heat exchanger and the second The cooling capacity of the heat exchanger is appropriate.
[0049]
Further, in the present invention, the amount of the refrigerant returning to the compressor can be controlled by considering the mounting position of the temperature sensing means, so that the heater for the temperature sensing cylinder which has been conventionally used becomes unnecessary, and the cost can be reduced. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating a temperature-sensitive cylinder and a second expansion valve according to the first embodiment.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a conventional automotive air conditioner.
[Explanation of symbols]
1 ... Compressor,
2. Engine,
3. First capacitor,
5b ... second expansion valve,
10. Front unit (first unit),
11 ... heater core,
12: first heat exchanger,
20: rear unit (second unit),
21 ... second capacitor,
22 ... second heat exchanger,
30 ... Sub heat exchanger,
40 ... temperature-sensitive cylinder (temperature-sensitive means).

Claims

コンプレッサ(1)及び第１コンデンサ (3) とともに冷房サイクルを構成する第１熱交換器 (12) 、及びエンジン冷却水が流通するヒータコア (11) が配置された第１ユニット (10) と、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２熱交換器 (22) から流出した冷媒を前記第１及び第２ユニット (10,20) 外に設けられたサブ熱交換器(30)に導き、当該サブ熱交換器 (30) に導かれた冷媒を前記エンジン冷却水の一部で加熱して前記コンプレッサ(1)に帰還させるヒートポンプ式自動車用空気調和装置において、
前記サブ熱交換器(30)と前記コンプレッサ(1)との間の冷媒温度を検知する感温手段(40)を有し、該感温手段(40)により検出された冷媒温度に応じて前記第２膨張弁 (5b)の開度を制御する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 first unit (10) in which a first heat exchanger (12) constituting a cooling cycle together with the compressor (1) and the first condenser (3) and a heater core (11) through which engine cooling water flows are arranged ; valves (V1, V2) said such that a portion of the cooling cycle of the refrigerant is introduced first heat exchanger (12) and parallel-connected second capacitor (21) and the second heat exchanger with A second unit (20) in which a heat exchanger (22) is arranged; and a second expansion valve (5b) provided on the inlet side of the second heat exchanger (22) . The refrigerant flowing out of (22) is guided to a sub heat exchanger (30) provided outside the first and second units (10, 20 ) , and the refrigerant guided to the sub heat exchanger (30) is In a heat pump type air conditioner for a vehicle that is heated by a part of engine cooling water and returned to the compressor (1),
It has a temperature sensing means (40) for detecting a refrigerant temperature between the sub heat exchanger (30) and the compressor (1), and according to the refrigerant temperature detected by the temperature sensing means (40). A heat pump type air conditioner for a vehicle, wherein the opening degree of the second expansion valve (5b) is controlled.