车辆用空调装置和其运转切换方法

专利名称：车辆用空调装置和其运转切换方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在暖风运转中使制冷剂绕开室外热交换器循环的车辆用空调装置和其运转切换方法。
背景技术：
在下述专利文献I中，公开了一种以往的车辆用空调装置100。如图10所示，车辆用空调装置100具有蒸气压缩式制冷循环[vapor compression refrigerationcycle] IOl0蒸气压缩式制冷循环101包括用于压缩制冷剂的压缩机102、用于在制冷剂与车室外的空气之间进行热交换的室外冷凝器103、用于在制冷剂与供给到车室内的空气之间进行热交换的室内冷凝器104、用于对制冷剂进行减压的膨胀阀105、用于在制冷剂与供 给到车室内的空气之间进行热交换的蒸发器106。这些组件利用制冷剂配管109连接起来。蒸发器106和室内冷凝器104连同鼓风机风扇130 —起收容于空调壳体(Α/C壳体)131内。利用蒸发器106来冷却被鼓风机风扇130抽吸到Α/C壳体131的空气,然后，利用空气混合风门132进行调整，以根据需要用室内冷凝器104加热该空气，使将该空气成为期望温度的空调风供给到车室内。并且，蒸气压缩式制冷循环101包括旁路通路110，其使来自压缩机102的制冷剂绕开室外冷凝器103而不穿过室外冷凝器103 ;流路换向阀111，其通过换向，使来自压缩机102的制冷剂穿过室外冷凝器103或穿过旁路通路110 ;制冷剂回收通路120，其借助流路换向阀111将室外冷凝器103的入口侧配管与压缩机102的低压侧配管连接起来。在选择了旁路通路110侧时，流路换向阀111使室外冷凝器103的入口与制冷剂回收通路120连通。在上述结构中，当选择冷气运转时，流路换向阀111换向到室外冷凝器103侦彳。由此，被压缩机102压缩的制冷剂在连通室外冷凝器103、室内冷凝器104、膨胀阀105以及蒸发器106而成的冷气用循环路径中循环。被压缩机102压缩而成的高温高压的制冷剂在室外冷凝器103与室内冷凝器104处向空气散热，在蒸发器106处从空气吸热。因此，在A/C壳体131内穿过的送风在蒸发器106处被冷却，然后，该送风的一部分或全部被室内冷凝器104加热而达到期望温度的冷风。另一方面，当选择暖风运转时，流路换向阀111换向到旁路通路11(H则。由此，压缩机102压缩后的制冷剂在连通旁路通路110、室内冷凝器104、膨胀阀105以及蒸发器106而成的暖风用循环路径中循环。被压缩机102压缩而成的高温高压的制冷剂仅在室内冷凝器104处向空气散热,在蒸发器106处从空气吸热。由于仅在室内冷凝器104处散热，因而，与冷气用循环路径的情况相比，暖风用循环路径释放出较大的热量。因此，在Α/C壳体131内穿过的送风先在蒸发器106处被冷却，然后，被室内冷凝器104加热而达到期望温度的冷风。如上所述，上述以往的车辆用空调装置100在向车室内供给冷气时，利用从蒸气压缩式制冷循环101获得的冷能来冷却供给到车室内的空气，在向车室内供给暖风时，利用从蒸气压缩式制冷循环101获得的热能来加热供给到车室内的空气。并且，当从冷气运转切换到暖风运转时，由于室外冷凝器103不在制冷剂的循环路径中，因而，在室外冷凝器103内残留有制冷剂(制冷剂的闲置[refrigerantstagnation])。但是,该残留制冷剂经由制冷剂回收通路120回流到暖风用循环路径。其结果，能够防止暖风用循环路径内的制冷剂的不足。此处，为了即使在高温状态下也可以获得充分的散热能力(冷气供给能力)，与蒸发器106 (室内热交换器)、室内冷凝器(室内热交换器)104的容积相比，室外冷凝器(室外热交换器)103的容积设置得相对非常大。因而，很可能会在室外冷凝器103中残留有非常多的制冷剂。因此，引发暖风用循环路径内的制冷剂量不足的倾向性较高。在上述车辆用空调装置100中，通过设置制冷剂回收通路120来使暖风用循环路径内的制冷剂量合适。专利文献I :日本国特开平9-109669号公报但是，在上述车辆用空调装置100中，需要在蒸气压缩式制冷循环101中设置制冷剂回收通路120。因而，蒸气压缩式制冷循环101的结构变得复杂化、成本高企。·

发明内容
本发明的目的在于提供一种不会造成蒸气压缩式制冷循环复杂和成本高企，能够使暖风用循环路径的制冷剂量合适的车辆用空调装置。本发明的第I技术方案的特征在于提供一种车辆用空调装置，其包括制冷循环、高压检测器和控制部，该制冷循环包括压缩机，其用于压缩制冷剂；室外热交换器，其用于在制冷剂与车室外空气之间进行热交换；室内热交换器，其用于在制冷剂与供给到车室内的空气之间进行热交换；减压器，其用于对上述压缩机压缩后的制冷剂进行减压；旁路通路，其绕开上述室外热交换器；冷气用循环路径，其使上述压缩机压缩后的制冷剂经由上述室外热交换器进行循环；暖风用循环路径，其使上述压缩机压缩后的制冷剂经由上述旁路通路进行循环；流路换向器，其将制冷剂循环通路切换到上述冷气用循环路径或上述暖风用循环路径，该高压检测器用于检测上述制冷循环的高压侧压力，该控制部用于控制上述流路换向器，在冷气运转过程中出现向暖风运转切换的切换指令时，在由上述高压检测器检测到的上述高压侧压力变为目标压力以下后，使上述制冷剂循环通路从上述冷气用循环路径切换到上述暖风用循环路径。采用上述第I技术方案，在从冷气运转向暖风运转切换时，在制冷循环的高压侧压力变为目标压力以下后，切换到暖风用循环路径。此处，将目标压力为如下的推定压力，即是，在冷气运转的制冷循环的高压侧压力与在室外热交换器等中保持的制冷剂量之间存在相关关系的、即使减去在室外热交换器等中保持的制冷剂量(残留制冷剂量)也能够确保暖风用循环路径中的制冷剂量的压力合适。采用上述设置，不必在制冷循环中设置以往的制冷剂回收通路。其结果，在不造成制冷循环的复杂化、成本高企的情况下，也能够使暖风用循环路径的制冷剂量合适。优选在冷气运转过程中从上述控制部出现向暖风运转切换的切换指令时，上述控制部对由上述高压检测器检测到的上述高压侧压力与上述目标压力进行比较，在上述高压侧压力超过上述目标压力时，进行使上述高压侧压力降低的压力降低控制。采用上述设置，由于在高压侧压力超过目标压力时，能将高压侧压力迅速降低到目标压力以下，因而，能够迅速地使暖风用循环路径的制冷剂量合适。在此，优选上述压力降低控制为使送向上述室外热交换器的送风量增加的控制。采用上述设置，能够利用对室外热交换器的送风量进行控制来应对高压侧压力的降低。或者，优选上述压力降低控制为使上述压缩机的制冷剂送出量减少的控制。采用上述设置，能够利用压缩机的控制来应对高压侧压力的降低。或者，优选上述压力降低控制为使上述减压器的减压程度减小的控制。采用上述设置，能够利用减压器的控制来应对高压侧压力的降低。或者，优选上述制冷循环包括室内冷凝器和蒸发器，其作为上述室内热交换器；空气混合风门，其用于对被上述蒸发器冷却的空调风与被上述室内冷凝器加热的空调风的 混合程度进行调节，在上述空气混合风门位于全致冷位置时，即，在实现所包含的上述蒸发器冷却后的空调风最多的上述混合程度的情况下，上述压力降低控制设为进行使送向上述室外热交换器的送风量增加的控制，在上述空气混合风门没有位于上述全致冷位置的情况下，将上述压力降低控制设为进行使上述压缩机的制冷剂送出量减少的控制。采用上述设置，在空气混合风门位于全致冷位置的情况下，乘客容易感知到压缩机的驱动变化。另一方面，在温度混合风门没有位于全致冷位置的情况下，乘客不易感知到压缩机的驱动变化，不会使乘客感觉不舒服。并且，优选上述制冷循环包括室外冷凝器，其作为上述室外热交换器；室内冷凝器和蒸发器，其作为上述室内热交换器，上述冷气用循环路径使从上述压缩机送出的制冷剂在上述室内冷凝器、上述室外冷凝器、上述减压器以及上述蒸发器中循环，上述暖风用循环路径使从上述压缩机送出的制冷剂在上述室内冷凝器、上述旁路通路、上述减压器以及上述蒸发器中循环。采用上述设置，在冷气运转和暖风运转时，能够利用蒸发器的冷却与室内冷凝器的加热来产生期望温度的空调风。或者，优选上述制冷循环包括作为上述室外热交换器的室外冷凝器，并且，上述室内热交换器同时发挥室内冷凝器和蒸发器的作用，上述冷气用循环路径使从上述压缩机送出的制冷剂在上述室外冷凝器、上述减压器以及作为上述蒸发器发挥作用的上述室内热交换器中循环，上述暖风用循环路径使从上述压缩机送出的制冷剂在上述旁路通路、上述减压器以及作为上述室内冷凝器发挥作用的上述室内热交换器中循环。采用上述设置，能够利用在冷气运转时作为蒸发器发挥作用的室内热交换器的冷却与在暖风运转时作为室内冷凝器发挥作用的室内热交换器的加热来产生期望温度的空调风。并且，优选在上述控制部出现暖风运转的启动指令时，上述控制部在进行预定时间的使用冷气用循环路径的冷气运转后，切换到使用暖风用循环路径的暖风运转。采用上述设置，在出现暖风运转的启动指令时，在进行预定时间的冷气运转而保持在室外热交换器等中的制冷剂量变化为预定量(推定的量，即，即使减去在室外热交换器等中保持的残留制冷剂量也能够确保暖风用循环路径的合适的制冷剂量的量)后，切换到暖风运转。因此，在出现暖风运转的启动指令时，能够切实地使暖风用循环路径的制冷剂量合适。
本发明的第2技术方案的特征在于提供一种车辆用空调装置的运转切换方法。上述车辆用空调装置包括制冷循环和高压检测器，该制冷循环包括压缩机，其用于压缩制冷剂；室外热交换器，其用于在制冷剂与车室外空气之间进行热交换；室内热交换器，其用于在制冷剂与供给到车室内的空气之间进行热交换；减压器，其用于对上述压缩机压缩后的制冷剂进行减压；旁路通路，其用于绕开上述室外热交换器；冷气用循环路径，其使上述压缩机压缩后的制冷剂经由上述室外热交换器进行循环；暖风用循环路径，其使上述压缩机压缩后的制冷剂经由上述旁路通路进行循环；流路换向器，其将制冷剂循环通路换向到上述冷气用循环路径或上述暖风用循环路径，该高压检测器用于检测上述制冷循环的高压侧压力。在上述方法中，在冷气运转中出现向暖风运转切换的切换指令时，在由上述高压检测器检测的上述高压侧压力变为目标压力以下后，利用上述流路换向器来将上述制冷剂循环路径从上述冷气用循环路径换向到上述暖风用循环路径。采用上述第2技术方案，在进行从冷气运转向暖风运转的切换时，在制冷循环的高压侧压力变为目标压力以下后，再切换到暖风用循环路径。此处，目标压力为如下的推定压力，即是，在冷气运转时的制冷循环的高压侧压力与在室外热交换器等中保持的制冷剂量之间存在相关关系，即使减去在室外热交换器等中保持的制冷剂量(残留制冷剂量)也能 够确保暖风用循环路径的制冷剂量的压力合适。采用上述设置，不必在制冷循环中设置以往的制冷剂回收通路。其结果，在不造成制冷循环的复杂化、成本高企的基础上，能够使暖风用循环路径的制冷剂量合适。优选在冷气运转中出现向暖风运转切换的切换指令时，对由上述高压检测器检测到的上述高压侧压力与上述目标压力进行比较，在上述高压侧压力超过上述目标压力的情况下，进行使上述高压侧压力降低的压力降低控制，在上述高压侧压力变为目标压力以下后，利用上述流路换向器来将上述制冷剂循环路径从上述冷气用循环路径换向到上述暖风用循环路径。采用上述设置，由于在高压侧压力超过目标压力的情况下，能够将高压侧压力迅速降低到目标压力以下，因而，能够迅速地使暖风用循环路径的制冷剂量合适。此处，优选上述压力降低控制为使送向上述室外热交换器的送风量增加的控制。采用上述设置，能够利用对室外热交换器的送风量的控制来应对高压侧压力的降低。或者，优选上述压力降低控制为使上述压缩机的制冷剂送出量减少的控制。采用上述设置，能够利用压缩机的控制来应对高压侧压力的降低。或者，优选上述压力降低控制为使上述减压器的减压程度减小的控制。采用上述设置，能够利用减压器的控制来应对高压侧压力的降低。或者，优选上述制冷循环包括室内冷凝器和蒸发器，其作为上述室内热交换器；空气混合风门，其用于对上述蒸发器冷却后的空调风与上述室内冷凝器加热后的空调风的混合程度进行调节，在上述空气混合风门位于全致冷位置的情况下，即，在实现所含有的上述蒸发器冷却后的空调风最多的上述混合程度的情况下，将上述压力降低控制设为使送向上述室外热交换器的送风量增加的控制，在上述空气混合风门没有位于上述全致冷位置的情况下，将上述压力降低控制设为使上述压缩机的制冷剂送出量减少的控制。采用上述设置，在空气混合风门位于全致冷位置的情况下，乘客容易感知到压缩机的驱动变化。另一方面，在空气混合风门没有位于全致冷位置的情况下，乘客不易感知到压缩机的驱动变化，不会使乘客感觉不舒服。并且，优选上述制冷循环包括作为上述室外热交换器的室外冷凝器、作为上述室内热交换器的室内冷凝器和蒸发器，上述冷气用循环路径使从上述压缩机送出的制冷剂在上述室内冷凝器、上述室外冷凝器、上述减压器以及上述蒸发器中循环，上述暖风用循环路径使从上述压缩机送出的制冷剂在上述室内冷凝器、上述旁路通路、上述减压器以及上述蒸发器中循环。采用上述设置，在冷气和暖风运转时，能够利用蒸发器的冷却与室内冷凝器的加热来产生期望温度的空调风。或者，优选上述制冷循环包括作为上述室外热交换器的室外冷凝器，并且，上述室内热交换器发挥室内冷凝器和蒸发器的作用，上述冷气用循环路径使从上述压缩机送出的制冷剂在上述室外冷凝器、上述减压器以及作为上述蒸发器发挥作用的上述室内热交换器 中循环，上述暖风用循环路径使从上述压缩机送出的制冷剂在上述旁路通路、上述减压器以及作为上述室内冷凝器发挥作用的上述室内热交换器中循环。采用上述设置，能够利用在冷气运转时作为蒸发器发挥作用的室内热交换器的冷却与在暖风运转时作为室内冷凝器发挥作用的室内热交换器的加热来产生期望温度的空调风。并且，优选在出现暖风运转的启动指令时，在进行了预定时间的使用冷气用循环路径的冷气运转后，切换到使用暖风用循环路径的暖风运转。采用上述设置，在出现暖风运转的启动指令时，在使进行了预定时间的冷气运转而保持在室外热交换器等中的制冷剂量变化为预定量(推定的量，即，即使减去在室外热交换器等中保持的残留制冷剂量也能够在确保暖风用循环路径的制冷剂量)合适后，切换到暖风运转。因此，在出现暖风运转的启动指令时，能够切实地使暖风用循环路径的制冷剂量合适。


图I是第I实施方式的车辆用空调装置的概略结构图。图2是从冷气运转转换到暖风运转的转换控制流程图。图3是暖风运转的启动控制流程图。图4是表示在冷气运转和暖风运转中的各自合适的制冷剂量范围的图。图5是表示室外冷凝器内的残留制冷剂量与高压侧压力的相关关系的特性线图。图6是表示启动冷气运转的经过时间与室外冷凝器内的残留制冷剂量的关系的特性线图。图7中的(a)是表示冷气运转时的合适的制冷剂量的计算方法的说明图，图7中的(b)是表示暖风运转时的合适的制冷剂量的计算方法的说明图。图8是表示在冷气运转时和暖风运转时合适的制冷剂量范围(稳定幅度)的差异的说明图。图9是第2实施方式的车辆用空调装置的概略结构图。图10是以往的车辆用空调装置的概略结构图。
具体实施例方式以下，参照附图来说明本发明的实施方式。第I实施方式如图I所示，第I实施方式的车辆用空调装置IA包括蒸气压缩式制冷循环2A。该制冷循环2A包括压缩机3，其用于压缩制冷剂；室外冷凝器(室外热交换器)4，其用于在制冷剂与车室外空气之间进行热交换；贮液罐5，其配置于室外冷凝器4的下游；室内冷凝器(室内热交换器)6和蒸发器(室内热交换器)8，其用于在制冷剂与供给到车室内的空气之间进行热交换；温控式膨胀阀[thermostatic expansion valve](减压器[pressurereduCer]) 7，其配置于蒸发器8的上游且对制冷剂进行减压；集液器9，其配置于蒸发器8的下游。利用制冷剂配管10连接这些组件。压缩机3例如为叶片型压缩机，利用来自控制部[controller]20的指令来控制压缩机3的打开、关闭和转速。根据压缩机3的转速，调整制冷剂送出量。 利用室外鼓风扇21来向室外冷凝器4送车室外空气。利用控制部20来调节室外鼓风扇21的转速。为了即使在高温状态下也可以获得充分的散热能力(制冷能力)，与蒸发器(室内热交换器)8和室内冷凝器(室内热交换器)6的容积相比，将室外冷凝器4的容积设定得非常大。贮液罐5将来自室外冷凝器4的制冷剂的一部分作为余量制冷剂暂时积存起来，并且，仅将液态制冷剂输送给温控式膨胀阀7。贮液罐5与室外冷凝器4设置为一体。温控式膨胀阀7包括安装于蒸发器8的出口侧的感温筒[feeler bulb](未图示)。温控式膨胀阀7的阀开度以将蒸发器8的出口侧的制冷剂的过热度[superheating degreeof refrigerant]维持在预定值的方式进行自动调整。室内冷凝器6和蒸发器8与鼓风机风扇(blower fan)22 一同收容于Α/C壳体23内。被鼓风机风扇22抽吸到Α/C壳体23内的空气在穿过蒸发器8后，被空气混合风门24分流成穿过室内冷凝器6的流路与绕开室内冷凝器6的流路。之后，分流后的2股空气流再次汇合，作为空调风从除霜器出风口、出风口、腿部出风口供给到车室内。利用控制部20来控制空气混合风门24的位置。集液器9将来自蒸发器8的制冷剂的一部分作为余量制冷剂暂时积存，并且，仅将气态制冷剂输送给压缩机3。并且，制冷循环2A包括旁路通路11，其使来自压缩机3的制冷剂不穿过室外冷凝器4和贮液罐5，而绕开室外冷凝器4和贮液罐5 ;流路换向阀(流路换向器[flowpathchangeover unit] ) 12,其切换流路方向，使来自压缩机3的制冷剂或穿过室外冷凝器4或穿过旁路通路11 ;单向阀13。流路换向阀12设于旁路通路11的上游端与制冷剂配管10的连接部位。单向阀13配置于贮液罐5的下游，且比旁路通路11与制冷剂配管10的汇合部位靠上游的位置。流路换向阀12用于切换压缩机3压缩后的制冷剂循环路径，使制冷剂循环路径换向为经由室外冷凝器4的冷气用循环路径或是经由旁路通路11的暖风用循环路径。利用控制部20来控制由流路换向阀12进行的路径的切换。单向阀13用于防止在利用暖风用循环路径循环制冷剂时，制冷剂向室外冷凝器4回流。在制冷循环2A中设有高压检测器[high-pressure detector]30。高压检测器30用于检测制冷循环2A的高压侧压力Pd。将检测出来的高压侧压力Pd输出到控制部20。控制部20根据来自高压检测器30、操作面板31等的输入数据来控制压缩机3、室外鼓风扇21、鼓风机风扇22、流路换向阀12、空气混合风门24等。当操作面板31的空调开关(未图示)接通时，基本上，控制部20在冷气运转中使用冷气用循环路径使制冷循环2A工作，在暖风运转中使用暖风用循环路径使制冷循环2A工作。但是，当在冷气运转中选择暖风运转时，将执行图2的流程图所示的控制。并且，当出现暖风运转的启动指令时，执行图3的流程图所示的控制。在说明基本动作之后，说明图2和图3的流程图所示的控制。其次，说明上述空调装置IA的动作。在冷气运转过程中，将流路换向阀12换向到室外冷凝器4侧。压缩机3压缩后的制冷剂在穿过室内冷凝器6、流路换向阀12、室外冷凝器4、贮液罐5、温控式膨胀阀7、蒸发器8、集液器9的冷气用循环路径中循环。经压缩机3 压缩形成的高温高压的制冷剂在室外冷凝器4与室内冷凝器6处向空气散热，在蒸发器8处从空气吸热。因此，穿过Α/C壳体23内的送风在蒸发器8处被冷却，并且，该送风的一部分或全部被室内冷凝器6再次加热。其结果，向室内供给期望温度的冷风。在暖风运转过程中，流路换向阀12换向到旁路通路11侧。经压缩机3压缩的制冷剂在穿过室内冷凝器6、流路换向阀12、旁路通路11、温控式膨胀阀7、蒸发器8、集液器9的暖风用循环路径中循环。经压缩机3压缩形成的高温高压的制冷剂仅在室内冷凝器6处向空气散热，在蒸发器8处从空气吸热。由于仅在室内冷凝器6处散热(不在室外冷凝器4处散热)，因而，与冷气用循环路径的情况相比，在室内冷凝器6处放出较大的热量。因此，穿过Α/C壳体23内的送风在蒸发器8处暂时被冷却后，被室内冷凝器6被加热。其结果，向室内供给期望温度的暖风。其次，说明从冷气运转向暖风运转切换的切换动作。如图2所示，当在冷气运转过程中出现向暖风运转切换的切换指令时(步骤SI中的“是”)，判断高压检测器30检测到的高压侧压力Pd是否在目标压力Pl以下(步骤S2)。此处，目标压力Pl是如下的推定压力，即是，推定为在从冷气用循环路径切换到暖风用循环路径的情况下，即使减去在室外冷凝器4等中保持的制冷剂量(残留制冷剂量)也能够使暖风用循环路径的制冷剂量确保合适的压力。即，目标压力Pl为使残留在室外冷凝器4等中的制冷剂量成为最大容许残留量W2的压力。若高压侧压力Pd是目标压力Pl以下(步骤S2中的“是”)，则控制部20立即将流路换向阀12从室外冷凝器4侧换向到旁路通路11侧(步骤S3)。这样一来，制冷循环2A被切换到暖风用循环路径，转换到暖风运转。另一方面，在高压侧压力Pd超过目标压力Pl的情况下(步骤S2中的“否”)，控制部20判断空气混合风门24是否位于全致冷位置(图I中的双点划线位置在室内冷凝器6处不二次加热经蒸发器8冷却后的空气的位置)(步骤S4)。在空气混合风门24位于全致冷位置的情况下(步骤S4中的“是”)，控制部20使室外鼓风扇21的送风量增大(步骤S5)。其结果，促进室外冷凝器4处的热交换，使高压侧压力Pd缓慢降低。在步骤S5之后，处理返回到步骤S2，判断高压侧压力Pd是否是目标压力Pl以下(步骤S2)。在渐渐降低的高压侧压力Pd变成目标压力Pl以下的时刻，流路换向阀12从室外冷凝器4侧换向到旁路通路11侧(步骤S3)，制冷循环2A被切换到暖风用循环路径，转换到暖风运转。另一方面，在空气混合风门24没有位于全致冷位置的情况下(步骤S4中的“否”)。控制部20降低压缩机3的转速(步骤S6)。其结果，高压侧压力Pd渐渐降低。在步骤S6之后，处理返回到步骤S2，判断高压侧压力Pd是否是目标压力Pl以下(步骤S2)。在渐渐降低的高压侧压力Pd变成目标压力Pl以下的时刻，流路换向阀12从室外冷凝器4侧换向到旁路通路11侧(步骤S3)，制冷循环2A切换到暖风用循环路径，转换到暖风运转。如上所述，在从冷气运转向暖风运转切换时，只有在制冷循环2A的高压侧压力Pd变为目标压力Pl以下后，才切换到暖风用循环路径。以下说明其理由。为了在高温状态下也能获得充分的散热能力(制冷能力)，与蒸发器(室内热交换器)8、室内冷凝器(室内热交换器)6的容积相比，室外冷凝器4的容积设定的非常大。因而，如图4所示，表示在供应冷气时(冷气用循环路径使用时)与供应暖风时(暖风用循环路 径使用时)的合适的制冷剂量范围有较大的不同。因此，当在室外冷凝器4等内保持有大量制冷剂的状态下从冷气运转切换到暖风运转时，制冷剂有可能会不足。另一方面，在制冷循环2A的高压侧压力Pd与保持在室外冷凝器4等中的制冷剂量(详细而言，制冷剂没有在暖风用循环路径中循环时的整个循环路径内的制冷剂量)之间存在相关关系，能够获得图5所示那样的特性线图。因此，通过在目标压力Pl (推定的压力，即是，即使减去在室外冷凝器4等中保持的制冷剂量(残留制冷剂量)也能够使暖风用循环路径的制冷剂量确保合适的压力)以下的压力时，从冷气用循环路径切换到暖风用循环路径，从而能够在使用暖风用循环路径时循环合适的量的制冷剂。即，从冷气运转向暖风运转切换时，通过控制制冷循环2A的高压侧压力Pd，从而能够使将在后面予以叙述使用暖风用循环路径时的制冷剂量合适。以下详细说明目标压力Pl的具体设定方法。其次，说明在出现暖风运转的启动指令的情况下的动作。如图3所示，当将操作面板31的空调开关(未图示)从断开变成接通时(步骤SlO中的“是”)，判断是否选择了暖风运转(步骤S11)。在选择了暖风运转的情况下(步骤Sll中的“是”)，启动压缩机3 (步骤S12)，将流路换向阀12设定到室外冷凝器4侧(步骤S13)。即，即使选择了暖风运转，制冷循环2A也首先使用冷气用循环路径进行工作。之后，当启动压缩机3后经过30秒时(步骤S14中的“是”)，流路换向阀12切换到旁路通路11侧(步骤S15)，制冷循环2A从冷气用循环路径切换到暖风用循环路径，开始暖风运转。如上所述，在出现暖风运转的启动指令时，首先，使用冷气用循环路径预定时间(30秒)使制冷循环2A工作后，制冷循环2A切换到暖风用循环路径，开始暖风运转。以下说明其理由。图6表示启动冷气运转的情况下在室外冷凝器4内的制冷剂量的测定结果。如图6所示，在室外冷凝器4等中保持的制冷剂量在刚启动冷气运转后暂时急剧上升，然后急剧地下降而变成最大容许残留量W2以下。表现出该特性与外部气体温度、室内温度无关。判断出从冷气运转启动后到切实地变成最大容许残留量W2以下的时间为30秒。因此，当启动冷气运转后经过预定时间(30秒)时，室外冷凝器4内的制冷剂量切实地下降到低于最大容许残留量W2的值。通过利用该特性，能够使暖风用循环路径使用时的制冷剂量合适。
如上所述，在冷气运转过程中出现向暖风运转切换的切换指令时，在由高压检测器30检测到的高压侧压力Pd变成目标压力Pl以下后，制冷剂循环路径从冷气用循环路径换向到暖风用循环路径。即，在冷气运转过程中，蒸气压缩式制冷循环2A的高压侧压力Pd与保持在室外热交换器4等中的制冷剂量之间存在相关关系,能够在目标压力Pl (推定的压力，即，即使减去在室外冷凝器4等中保持的残留制冷剂量也能够使暖风用循环路径的制冷剂量确保合适的压力)以下的压力后从冷气用循环路径切换到暖风用循环路径。因此，不必在制冷循环2A中设置以往的制冷剂回收通路等。其结果，在不造成制冷循环2A的复杂化、成本高企的情况下，能够使暖风用循环路径的制冷剂量合适。并且，在冷气运转过程中出现向暖风运转切换的切换指令时，对由高压检测器30检测到的高压侧压力Pd与目标压力Pl进行比较，若高压侧压力Pd超过目标压力P1，则进行使高压侧压力Pd降低的压力降低控制，将高压侧压力Pd迅速降低到目标压力Pl以下，从而迅速地使暖风用循环路径的制冷剂量变得合适。
在压力降低控制中，在空气混合风门24位于全致冷位置的情况下，增加向室外冷凝器4的送风量，在空气混合风门24没有位于全致冷位置的情况下，减少压缩机3的制冷剂送出量。因此，在空气混合风门24位于全致冷位置的情况下，乘客容易感知到压缩机3的驱动变化。另一方面，在空气混合风门24没有位于全致冷位置的情况下，乘客不易感知到压缩机3的驱动变化，所以在乘客没有感觉到异样的状态下就能够降低高压侧压力Pd。另外，也可以是不管空气混合风门24的位置如何，都增加向室外冷凝器4的送风量来进行压力降低控制。采用上述设置，能够利用室外鼓风扇21的控制来应对高压侧压力Pd的降低。或者，也可以是不管空气混合风门24的位置如何，都减少压缩机3的制冷剂送出量来进行压力降低控制。采用上述设置，能够利用压缩机3的控制来应对高压侧压力Pd的降低。此外，在上述实施方式中，利用压缩机3的转速来控制压缩机3的送出量，但是，在斜板式压缩机的情况下，也可以利用斜板角度来进行控制。另一方面，在出现暖风运转的启动指令时，在使冷气运转预定时间(30秒)来将保持在室外冷凝器4等中的制冷剂量变化为预定量(推定的量，即，即使减去室外冷凝器4等中的残留制冷剂量也能够确保暖风用循环路径的制冷剂量合适的量)后，切换到暖风运转。因此，在出现暖风运转的启动指令时，也能够切实地使暖风用循环路径的制冷剂量合适。另夕卜，在上述实施方式中，将预定时间设为30秒，但是，根据制冷循环的种类等可以适当地确定该预定时间。并且，在上述实施方式中，温控式膨胀阀7被用作减压器，但是，也可以使用由控制部20控制的减压器。该情况下，通过利用控制部20控制减压器的减压程度来进行压力降低控制。采用上述设置，能够利用减压器的控制来应对高压侧压力Pd的降低。作为压力降低控制，例示了增加送向室外冷凝器4的送风量的控制、减少压缩机3的制冷剂送出量的控制、减小减压器的减压程度的控制，但是，只要能够降低高压侧压力Pd，则压力降低控制也可以是上述这些控制之外的控制。并且，压力降低控制也可以与上述那些控制中的一个或多个同时进行。目标压力Pl的具体设定方法首先，说明计算冷气运转和暖风运转中合适的制冷剂量的方法。在冷气运转过程中，制冷剂经由冷气用循环路径进行循环，在余量制冷剂能够积存在贮液罐5的范围内，制冷剂的性能稳定。因此，如图7 (a)所示，在冷气 运转过程中合适的制冷剂量是将室外冷凝器4的出口侧的制冷剂的过冷却度[subcooling degree of referigerant]维持在预定值的范围内的中间值。另外，在图7 (a)的上部，示意性地示出了贮液罐5的状态。另一方面，在暖风运转中，制冷剂经由暖风用循环路径进行循环，在余量制冷剂能够积存在集液器9的范围内，制冷剂的性能稳定。因此，如图7 (b)所示，在暖风运转过程中合适的制冷剂量为将蒸发器8的出口侧的制冷剂过热度，维持在预定范围与将压缩机3的送出冷却剂温度维持在预定值的范围的中间值。另外，在图7 (b)的上部，示意性地示出了集液器9的状态。接下来，说明制冷循环2A的制冷剂整体封入量与室外冷凝器4内的残留制冷剂量之间的关系。如上所述，用于确保稳定的冷气运转的制冷剂量(合适的制冷剂量范围)与用于确保稳定的暖风运转的制冷剂量(合适的制冷剂量范围)不同，如图8所示，用于确保稳定的冷气运转的制冷剂量较多，而用于确保稳定的暖风运转的制冷剂量较少。并且，由于欲尽量地减少制冷循环2A的制冷剂整体封入量W0，因而，将制冷循环2A的制冷剂整体封入量WO设定为制冷剂量较多的冷气运转的合适的制冷剂量是合理的，故此优选。在从冷气用循环路径向暖风用循环路径换向时，保持在室外冷凝器4等中的制冷剂量一直残留(残留制冷剂)在室外冷凝器4等中。因此，以从制冷剂整体封入量WO减去残留制冷剂量W后得到的制冷剂量(WO-W)达到暖风用循环路径使用时的合适的制冷剂量范围内的方式控制残留制冷剂量W。具体而言，如图4所示，以(W0-W2)彡W彡(WO-Wl)的方式控制残留制冷剂量W。因此，在从冷气运转切换为暖风运转时，将室外冷凝器4等的残留制冷剂量W变成最大容许残留量W2时的高压侧压力Pd设定为目标压力Pl (参照图4)。如图5的相关图表所示，保持在室外冷凝器4等中的制冷剂量(残留制冷剂量)与高压侧压力Pd为正比关系，使残留制冷剂量W=最大容许残留量W2成立时的高压侧压力Pd设定为目标压力P1。因此，在图2的流程图中的步骤S2的判断式Pd ( Pl成立的情况下，变成WSW2 (残留制冷剂量W为最大容许残留量W2以下)。即，在步骤S2中的“是”之后，将制冷剂循环通路换向到暖风用循环路径(旁路通路)而供给暖风，这等同于在从整体封入量WO减去残留制冷剂量W 最大容许残留量W2)后得到的循环制冷剂量达到图4的暖风时的合适的制冷剂量范围内后开始供给暖风。第2实施方式如图9所示，第2实施方式的车辆用空调装置IB具有与上述第I实施方式的制冷循环2A不同的蒸气压缩式制冷循环2B。制冷循环2B包括压缩机3，其用于压缩制冷剂；室外冷凝器(室外热交换器)4，其用于在制冷剂与车室外空气之间进行热交换；贮液罐5，其配置于室外冷凝器4的下游；冷气用减压器7a，其用于对制冷剂进行减压；室内热交换器14，其用于在制冷剂与供给到车室内的空气之间进行热交换；集液器9，其配置于室内热交换器14的下游。利用制冷剂配管10连接这些部件。压缩机3例如为叶片型压缩机，利用来自控制部20的指令控制压缩机的打开、关闭以及转速。根据压缩机3的转速，调整制冷剂送出量。利用室外鼓风扇21来对室外冷凝器4送车室外的空气。由控制部20来调节室外鼓风扇21的转速。为了即使在高温状态下也可以获得充分的散热能力(冷气供给能力)，与室内热交换器14的容积相比，冷凝器4的容积设置的非常大。室内热交换器14与加热器芯15—同收容于A/C壳体23内。抽吸到A/C壳体23内的空气穿过加热器芯15和室内热交换器14而被调整到期望温度，并作为期望温度的空调风供给到车室内。加热器芯15利用经发动机16加热过的冷却水[hot coolant]加热空气。贮液罐5和集液器9与第I实施方式相同，因而省略说明。并且，制冷循环2B包括旁路通路11，其使来自压缩机3的制冷剂不穿过室外冷凝器4和贮液罐5而绕开室外冷凝器4和贮液罐5 ;暖风用减压器7b，其配置于旁路通路11上；第I开闭阀[first open-close value](流路换向器)12a和第2开闭阀[secondopen-close value](流路换向器)12b,其通过换向操作，以使来自压缩机3的制冷剂穿过室外冷凝器4或是穿过旁路通路11 ;单向阀13。第I开闭阀12a设于制冷剂配管10的比 室外冷凝器4靠上游侧的部分上。第2开闭阀12b设于旁路通路11上。单向阀13配置于贮液罐5的下游，且位于比旁路通路11与制冷剂配管10的汇合部位靠上游的位置。另外，图9中的配管接头18a、18b将制冷剂配管10与旁路通路11连接。当第I开闭阀12a和第2开闭阀12b中一个打开而另一个关闭时，制冷剂循环通路换向到经由室外冷凝器4的冷气用循环路径(冷气用制冷循环[cooling refrigerantcycle])或是经由旁路通路11的暖风用循环路径(暖风用加热循环[hot-gas heatercycle])。由控制部20来控制第I开闭阀12a和第2开闭阀12b的开闭。并且，本实施方式的冷气用减压器7a和暖风用减压器7b为电子膨胀阀[electronic expansion valve],由控制部20来控制减压程度。在冷气运转中，室内热交换器14内的低温的气液制冷剂[low-temperaturegas-liquid refrigerant]从穿过A/C壳体23的空气中吸热,室内热交换器14作为用于产生被冷却的空调风的蒸发器发挥作用。并且，在暖风运转中，室内热交换器14内的高温的气态制冷剂[high-temp erature gas refrigerant]向穿过A/C壳体23的空气中放热,室内热交换器14作为用于产生被加热的空调风的室内冷凝器发挥作用。在制冷循环2B中设有高压检测器30。高压检测器30用于检测制冷循环2B的高压侧压力Pd。所检测到的高压侧压力Pd输出到控制部20。控制部20根据来自高压检测器30的输入检测数据或操作面板31的输入数据来控制压缩机3、冷气用减压器7a、暖风用减压器7b、室外鼓风扇21、第I开闭阀12a、第2开闭阀12b等。当操作面板31的空调开关(未图示)接通时，基本上，控制部20在冷气运转中使用冷气用循环路径使制冷循环2B工作，在暖风运转中使用暖风用循环路径使制冷循环2B工作。当在冷气运转中选择暖风运转时，执行与上述第I实施方式大致相同的控制。但是，在本实施方式中，没有设置空气混合风门。因此，作为压力降低控制，可以进行增加送向室外冷凝器4的送风量的控制、减少压缩机3的制冷剂送出量的控制、减小冷气用减压器7a的减压程度的控制之中的任何一种或多种控制。另外，只要能够降低高压侧压力Pd，则压力降低控制也可以上述这些控制之外的控制。并且，压力降低控制也可以与上述那些控制同时进行。换言之，在图2的流程图中的步骤S2为“否”的情况下，在执行了预先决定的压力降低控制(例如，步骤S5或步骤S6等)后，控制返回到步骤S2。另一方面，当出现暖风运转的启动指令时，执行与上述第I实施方式相同的控制。为了避免重复说明，省略详细的控制内容。另外，同样，在本实施方式中，在冷气运转过程中出现向暖风运转切换的切换指令时，在由高压检测器30检测到的高压侧压力Pd变为目标压力Pl (推定的压力，即，能够合适地确保暖风用循环路径的制冷剂量的压力)以下后，使制冷剂循环路径从冷气用循环路径换向到暖风用循环路径。因此，不必在制冷循环2B中设置以往的制冷剂回收通路等。其结果，在不造成制冷循环2B的复杂化、成本高企的基础上，能够使暖风用循环路径的制冷剂量合适。并且，在冷气运转过程中出现向暖风运转切换的切换指令时，对由高压检测器30检测到的高压侧压力Pd与目标压力Pl进行比较，若高压侧压力Pd超过目标压力P1，则进行使高压侧压力Pd降低的压力降低控制。因此，能够将高压侧压力Pd迅速降低到目标压力Pl以下，能够迅速地使暖风用循环路径的制冷剂量变得合适。另一方面，在出现暖风运转的启动指令时，在进行冷气运转预定时间(30秒)而使 保持在室外冷凝器4等中的制冷剂量变化为预定量(推定的量，即，即使减去室外冷凝器4等中的残留制冷剂量也能够合适地确保暖风用循环路径的制冷剂量的量)后，切换到暖风运转。因此，在出现暖风运转的启动指令时，也能够切实地使暖风用循环路径的制冷剂量合适。其他实施方式另外，即使是上述第I实施方式和第2实施方式以外的制冷循环，只要其为蒸气压缩式制冷循环，则能够应用本发明，该蒸气压缩式制冷循环是指包括在制冷剂与车室外空气之间进行热交换的室外热交换器和在制冷剂与供给到车室内的空气之间进行热交换的热交换器，并在冷气运转中，制冷剂在室外热交换器中循环，在暖风运转中，制冷剂绕开室外热交换器进行循环。并且，在上述第I实施方式中，暖风运转时的加热器仅为室内冷凝器6。但是，如上述第2实施方式那样，也可以追加设定加热器芯15。加热器芯15也可以为任何结构。
权利要求
1.一种车辆用空调装置，其中，该车辆用空调装置包括制冷循环、高压检测器和控制部， 该制冷循环包括压缩机，其用于压缩制冷剂；室外热交换器，其用于在制冷剂与车室外空气之间进行热交换；室内热交换器，其用于在制冷剂与供给到车室内的空气之间进行热交换；减压器，其用于对上述压缩机压缩后的制冷剂进行减压；旁路通路，其用于绕开上述室外热交换器；冷气用循环路径，其使上述压缩机压缩后的制冷剂经由上述室外热交换器进行循环；暖风用循环路径，其使上述压缩机压缩后的制冷剂经由上述旁路通路进行循环；流路换向器，其将制冷剂循环通路换向到上述冷气用循环路径或上述暖风用循环路径， 该高压检测器用于检测上述制冷循环的高压侧压力， 该控制部用于控制上述流路换向器，当在冷气运转过程中接收到向暖风运转切换的切换指令时，只有在由上述高压检测器检测到的上述高压侧压力变为目标压力以下后，才使上述制冷剂循环通路从上述冷气用循环路径换向到上述暖风用循环路径。
2.根据权利要求I所述的车辆用空调装置，其中， 在冷气运转过程中出现向暖风运转切换的切换指令时，上述控制部对由上述高压检测器检测到的上述高压侧压力与上述目标压力进行比较，并当上述高压侧压力超过上述目标压力时，进行压力降低控制，从而降低上述高压侧压力。
3.根据权利要求2所述的车辆用空调装置，其中， 上述压力降低控制为使送向上述室外热交换器的送风量增加的控制。
4.根据权利要求2所述的车辆用空调装置，其中， 上述压力降低控制为使上述压缩机的制冷剂送出量减少的控制。
5.根据权利要求2所述的车辆用空调装置，其中， 上述压力降低控制为使上述减压器的减压程度减小的控制。
6.根据权利要求2所述的车辆用空调装置，其中， 上述制冷循环包括作为上述室内热交换器的室内冷凝器和蒸发器、用于对上述蒸发器冷却后的空调风与上述室内冷凝器加热后的空调风的混合程度进行调节的空气混合风门， 在上述空气混合风门位于全致冷位置时，即位于实现所含有的上述蒸发器冷却后的空调风最多的上述混合程度的位置时，上述压力降低控制为增加送向上述室外热交换器的送风量的控制，在上述空气混合风门没有位于上述全致冷位置时，上述压力降低控制为减少上述压缩机的制冷剂送出量的控制。
7.根据权利要求I 6中的任一项所述的车辆用空调装置，其中， 上述制冷循环包括作为上述室外热交换器的室外冷凝器、作为上述室内热交换器的室内冷凝器和蒸发器， 上述冷气用循环路径使从上述压缩机送出的制冷剂在上述室内冷凝器、上述室外冷凝器、上述减压器以及上述蒸发器中循环， 上述暖风用循环路径使从上述压缩机送出的制冷剂在上述室内冷凝器、上述旁路通路、上述减压器以及上述蒸发器中循环。
8.根据权利要求I 6中任一项所述的车辆用空调装置，其中， 上述制冷循环包括作为上述室外热交换器的室外冷凝器，并且，上述室内热交换器发挥室内冷凝器和蒸发器的作用，上述冷气用循环路径使从上述压缩机送出的制冷剂在上述室外冷凝器、上述减压器以及作为上述蒸发器发挥作用的上述室内热交换器中循环， 上述暖风用循环路径使从上述压缩机送出的制冷剂在上述旁路通路、上述减压器以及作为上述室内冷凝器发挥作用的上述室内热交换器中循环。
9.根据权利要求I 8中任一项所述的车辆用空调装置，其中， 在出现暖风运转的启动指令时，上述控制部在进行预定时间的使用冷气用循环路径的冷气运转后，切换到使用有暖风用循环路径的暖风运转。
10.一种车辆用空调装置的运转切换方法，其中， 上述车辆用空调装置包括制冷循环和高压检测器， 该制冷循环包括压缩机，其用于压缩制冷剂；室外热交换器，其用于在制冷剂与车室外空气之间进行热交换；室内热交换器，其用于在制冷剂与供给到车室内的空气之间进行热交换；减压器，其用于对上述压缩机压缩后的制冷剂进行减压；旁路通路，其用于绕开上述室外热交换器；冷气用循环路径，其使上述压缩机压缩后的制冷剂经由上述室外热交换器进行循环；暖风用循环路径，其使上述压缩机压缩后的制冷剂经由上述旁路通路进行循环；流路换向器，其将制冷剂循环通路切换到上述冷气用循环路径或上述暖风用循环路径，该高压检测器用于检测上述制冷循环的高压侧压力， 在上述方法中，在冷气运转过程中出现向暖风运转切换的切换指令时，在由上述高压检测器检测到的上述高压侧压力变为目标压力以下后，利用上述流路换向器来将上述制冷剂循环路径从上述冷气用循环路径换向到上述暖风用循环路径。
11.根据权利要求10所述的空调装置的运转切换方法，其中， 在冷气运转过程中出现向暖风运转切换的切换指令时，比较上述高压检测器检测到的上述高压侧压力与上述目标压力， 在上述高压侧压力超过上述目标压力时，进行降低上述高压侧压力的压力降低控制，在上述高压侧压力变为目标压力以下后，利用上述流路换向器来将上述制冷剂循环路径从上述冷气用循环路径换向到上述暖风用循环路径。
12.根据权利要求11所述的空调装置的运转切换方法，其中， 上述压力降低控制为增加送向上述室外热交换器的送风量的控制。
13.根据权利要求11所述的空调装置的运转切换方法，其中， 上述压力降低控制为减少上述压缩机的制冷剂送出量的控制。
14.根据权利要求11所述的空调装置的运转切换方法，其中， 上述压力降低控制为减小上述减压器的减压程度的控制。
15.根据权利要求11所述的空调装置的运转切换方法，其中， 上述制冷循环包括作为上述室内热交换器的室内冷凝器和蒸发器、用于对上述蒸发器冷却后的空调风与上述室内冷凝器加热后的空调风的混合程度进行调节的空气混合风门，在上述空气混合风门位于全致冷位置时，即，位于实现所含有的上述蒸发器冷却后的空调风最多的上述混合程度的位置时，上述压力降低控制为使向上述室外热交换器的送风量增加的控制，在上述空气混合风门没有位于上述全致冷位置时，上述压力降低控制为使上述压缩机的制冷剂送出量减少的控制。
16.根据权利要求10 15中任一项所述的空调装置的运转切换方法，其中，上述制冷循环包括作为上述室外热交换器的室外冷凝器、作为上述室内热交换器的室内冷凝器和蒸发器， 上述冷气用循环路径使从上述压缩机送出的制冷剂在上述室内冷凝器、上述室外冷凝器、上述减压器以及上述蒸发器中循环， 上述暖风用循环路径使从上述压缩机送出的制冷剂在上述室内冷凝器、上述旁路通路、上述减压器以及上述蒸发器中循环。
17.根据权利要求10 15中任一项所述的空调装置的运转切换方法，其中， 上述制冷循环包括作为上述室外热交换器的室外冷凝器，并且，上述室内热交换器发挥室内冷凝器和蒸发器的作用， 上述冷气用循环路径使从上述压缩机送出的制冷剂在上述室外冷凝器、上述减压器以及作为上述蒸发器发挥作用的上述室内热交换器中循环， 上述暖风用循环路径使从上述压缩机送出的制冷剂在上述旁路通路、上述减压器以及作为上述室内冷凝器发挥作用的上述室内热交换器中循环。
18.根据权利要求10 17中任一项所述的空调装置的运转切换方法，其中， 在出现暖风运转的启动指令时，进行预定时间的使用冷气用循环路径的冷气运转后，切换到使用暖风用循环路径的暖风运转。
全文摘要
本发明提供一种车辆用空调装置和其运转切换方法。车辆用空调装置包括制冷循环、高压检测器和控制部，该制冷循环包括压缩机、室外冷凝器、室内冷凝器、蒸发器、膨胀阀(7)、用于绕开室外热交换器旁路通路、用于使制冷剂经由室外冷凝器(4)进行循环的冷气用循环路径、用于使制冷剂经由旁路通路(11)进行循环的暖风用循环路径、用于将制冷剂循环路径切换到冷气用循环路径或暖风用循环路径的流路换向阀，该高压检测器用于检测制冷循环的高压侧压力。该控制部用于控制流路换向器，以在冷气运转中出现向暖风运转切换的切换指令时，在由高压检测器检测的上述高压侧压力变为目标压力以下后，使制冷剂循环通路从冷气用循环路径换向到暖风用循环路径。采用上述车辆用空调装置，不仅不造成制冷循环的复杂化、成本高企，而且能够使暖风用循环路径的制冷剂量合适化。
文档编号B60H1/22GK102802975SQ20118001244
公开日2012年11月28日 申请日期2011年3月2日 优先权日2010年3月4日
发明者穗积胜, 武井俊博 申请人:康奈可关精株式会社