CN102470726B - 车辆用空调装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车辆用空调装置。车辆用空调装置(1A)具备包括压缩机(11)、室外热交换器(13)、膨胀机构(14)、第一室内热交换器(15)及第二室内热交换器(16)的热泵回路(2)。在热泵回路(2)中流动的制冷剂的流动方向通过切换机构(12A)在从压缩机(11)喷出的制冷剂依次通过室外热交换器(13)、膨胀机构(14)、第一室内热交换器(15)及第二室内热交换器(16)而返回压缩机(11)的第一方向与从压缩机(11)喷出的制冷剂依次通过第一室内热交换器(15)、膨胀机构(14)、室外热交换器(13)及第二室内热交换器(16)而返回压缩机(11)的第二方向之间切换。通过上述结构,能够通过以一个膨胀机构为对象而使供暖运转及制冷运转的膨胀机构的控制简单化。

Description

车辆用调装置
技术领域
[0001] 本发明涉及对车室内进行制冷及供暖的车辆用空调装置。
背景技术
[0002] 以往,在具备例如汽油发动机的机动车中,使用热泵来制冷。另一方面,利用发动机的废热来供暖。通常,边使车室内的空气循环边进行制冷,而供暖是在导入湿度小的外部气体的同时进行。
[0003] 近年来,发动机的废热量少的混合动力车及无法利用发动机的废热的电动机动车得到普及,从而相应地开发出利用热泵既制冷又供暖的车辆用空调装置。
[0004] 然而,在使用热泵供暖的情况下,从减低消耗电力的观点考虑,优选不在导入外部气体的同时进行供暖,而是边使车室内的空气循环边进行供暖。然而,由于车室内的空气中含有乘员产生的水分,所以若在供暖时使车室内的空气循环,则存在因该水分导致车窗模糊的情况。因此,要求车辆用空调装置具有在供暖时也对车室内的空气进行除湿的功能。
[0005] 例如,在专利文献I中公开有图13所示的电动机动车用空调装置。该空调装置具有:通过电动机驱动的压缩机101、室外热交换器102、膨胀阀103、室内吸热用热交换器104、及四通阀105,该四通阀105形成制冷运转时将这些设备101〜104依次连通的环路(loop)。另外,室内放热用热交换器106及膨胀阀107以形成其他环路的方式与四通阀105的其他两个端口连接。通过风扇110向室内吸热用热交换器104供给车室内的空气。室内放热用热交换器106在供暖运转时引导被压缩机101压缩的高温高压的气体制冷剂,其配置成如下方式,即,在通过风扇110形成的空气的流动方向上位于室内吸热用热交换器104的下游侧。
[0006] 在上述的空调装置中,在制冷运转的情况下,由压缩机101压缩的气体制冷剂在四通阀105中沿着实线箭头的方向流动,在室外热交换机102与外部气体进行热交换而成为液体制冷剂,然后,通过膨胀阀103节流而隔热膨胀。隔热膨胀后的液体制冷剂在室内吸热用热交换器104与通过风扇110供给的车室内循环空气进行热交换而成为气体制冷剂,然后返回压缩机101。
[0007] 另一方面,在进行供暖的情况下,由压缩机101压缩的气体制冷剂沿虚线箭头的方向流过四通阀105,在室内放热用热交换器106与通过风扇110供给的车室内循环空气进行热交换而成为液体制冷剂且同时对循环空气进行加热。另外,从室内放热用热交换器106流出的液体制冷剂依次通过膨胀阀107、四通阀105、室外热交换器102、膨胀阀103及室内吸热用热交换器104,然后返回压缩机101。液体制冷剂被膨胀阀107节流而隔热膨胀后,在室外热交换器102和室内吸热用热交换器104进行吸热而成为气体制冷剂,同时在室外热交换器102冷却循环空气。由此,在室内吸热用热交换器104的表面产生结露水。产生的结露水向排放盘108滴下,并经由排放管109向车室外排出。
[0008] 于是,通过风扇110循环的车室内空气通过室内吸热用热交换器104冷却并除湿,并通过室内放热用热交换器106被加热。由此,能够边对车室内空气进行除湿边进行供暖。
[0009]【在先技术文献】
[0010]【专利文献】
[0011]【专利文献I】日本特开2001-30743号公报
[0012] 然而,在专利文献I所公开的电动机动车用空调装置中,在制冷运转时,虽然只控制一个膨胀阀103的开度即可,但是,在供暖运转时需要对膨胀阀107的开度进行控制。因此,在制冷和供暖中必须对两个膨胀阀进行控制,从而控制复杂化,在包括配管系统、膨胀阀在内的空调装置的大小方面、可靠性及成本方面出现劣化的问题。
发明内容
[0013] 本发明可解决所述以往的问题,其目的在于提供一种能够使供暖运转时及制冷运转时的控制简单化的车辆用空调装置。
[0014] 为了解决所述问题,本发明提供一种车辆用空调装置,其用于对车室内进行制冷及供暖,其中,具备:热泵回路,其包括:对制冷剂进行压缩的压缩机、进行所述车室外的空气与制冷剂的热交换的室外热交换器、使制冷剂膨胀的膨胀机构、以及进行通过风扇向车室内输送的空气与制冷剂的热交换的第一室内热交换器及第二室内热交换器;切换机构,其设置在所述热泵回路上,将在所述热泵回路中流动的制冷剂的流动方向在第一方向和第二方向之间切换,所述第一方向是从所述压缩机喷出的制冷剂依次通过所述室外热交换器、所述膨胀机构、所述第一室内热交换器及所述第二室内热交换器而返回所述压缩机的方向,所述第二方向是从所述压缩机喷出的制冷剂依次通过所述第一室内热交换器、所述膨胀机构、所述室外热交换器及所述第二室内热交换器而返回所述压缩机的方向。
[0015]【发明效果】
[0016] 根据本发明,能够以对单一的膨胀机构进行控制这种简单的结构执行制冷运转(第一方向)和供暖运转(第二方向)双方。
附图说明
[0017] 图1是本发明的第一实施方式的车辆用空调装置的结构图。
[0018] 图2是图1所示的车辆用空调装置的莫里尔图(供暖运转时)。
[0019] 图3是室内风扇的其他配置图。
[0020] 图4是第一实施方式的变形例的车辆用空调装置的结构图。
[0021] 图5是第一实施方式的另一变形例的车辆用空调装置的结构图。
[0022] 图6是通道内的第一室内热交换器及第二室内热交换器的其他配置图。
[0023] 图7是第一实施方式的另一变形例的车辆用空调装置的结构图。
[0024] 图8是本发明的第二实施方式的车辆用空调装置的结构图。
[0025] 图9是本发明的第三实施方式的车辆用空调装置的结构图。
[0026] 图10是本发明的第四实施方式的车辆用空调装置的结构图。
[0027] 图11是第四实施方式的变形例的车辆用空调装置的结构图。
[0028] 图12的图12A及12B是代替方案的切换机构的结构图。
[0029] 图13是以往的电动机动车用空调装置的结构图。
具体实施方式
[0030] 以下,参照附图说明本发明的实施方式。
[0031](第一实施方式)
[0032] 图1是本发明的第一实施方式的车辆用空调装置1A的结构图。该车辆用空调装置1A对省略图示的车室内进行制冷及供暖,其具备使制冷剂循环的热泵回路2和控制装置5。需要说明的是,作为制冷剂,可以使用1?134&、1?41(^、册0-12347€、0)2等。
[0033] 热泵回路2包括压缩机11、室外热交换器13、膨胀阀14、第一室内热交换器15及第二室内热交换器16。另外,在热泵回路2上设置有作为切换机构的四通阀12A,通过该四通阀12A,在热泵回路2中流动的制冷剂的流动方向可在虚线箭头所示的第一方向与实线箭头所示的第二方向之间进行切换。第一方向是从压缩机11喷出的制冷剂依次通过室外热交换器13、膨胀阀14、第一室内热交换器15及第二室内热交换器16而返回压缩机11的方向,第二方向是从压缩机11喷出的制冷剂依次通过第一室内热交换器15、膨胀阀14、室外热交换器13及第二室内热交换器16而返回压缩机11的方向。即,能够以对单一的膨胀阀14进行控制这种简单的结构来执行制冷运转(第一方向)和供暖运转(第二方向)的双方。
[0034] 四通阀12A构成为能够切换成第一端口 12a与第二端口 12b连通且第三端口 12c与第四端口 12d连通的第一状态、以及第一端口 12a与第三端口 12c连通且第二端口 12b与第四端口 12d连通的第二状态。四通阀12A通过控制装置5在制冷运转时切换为第一状态,在供暖运转时切换为第二状态。
[0035] 压缩机11由电动机(未图不)驱动,将从吸入口吸入的制冷剂压缩并从喷出口喷出。压缩机11的喷出口经由第一配管21与四通阀12A的第一端口 12a连接。
[0036] 室外热交换器13配置在例如机动车的前方,其在通过车辆的行使及室外风扇17供给的外部气体(车室外的空气)与制冷剂之间进行热交换。室外热交换器13经由第二配管22与四通阀12A的第二端口 12b连接。
[0037] 膨胀阀14使制冷剂膨胀,其为本发明的膨胀机构的一例。作为本发明的膨胀机构,可以采用从膨胀的制冷剂回收动力的容积型的膨胀机等。膨胀阀14经由第三配管23与室外热交换器13连接。
[0038] 第一室内热交换器15及第二室内热交换器16在通过室内风扇4向车室内输送的空气与制冷剂之间进行热交换。第一室内热交换器15经由第四配管24与膨胀阀14连接,并且经由第五配管25与四通阀12A的第三端口 12c连接。第二室内热交换器16经由第六配管26与四通阀12A的第四端口 12d连接,并且经由第七配管27与压缩机11的吸入口连接。需要说明的是,在第七配管27上设置有蓄存器(accumulator) 18。
[0039] 在本实施方式中,第一室内热交换器15及第二室内热交换器16配置在通过室内风扇4使车室内的空气所流动的通道31内。即,车室内的空气通过通道31而循环。在通道31内设置有排放管32,该排放管32用于向车室外排出在该通道31内从车室内循环空气分尚出的水分。
[0040] 需要说明的是,通过室内风扇4在通道31流动的空气并非必须100%为车室内空气,可以在一定程度上含有车室内换气用的外部气体,也可以全部为外部气体。以下,作为一例列举出如下情况,即,通过室内风扇4向通道31内取入并向第一室内热交换器15及第二室内热交换器16供给的空气100%为车室内空气。
[0041] 进一步而言,在本实施方式中,第二室内热交换器16在通道31内的空气的流动方向上以与第一室内热交换器15并排的方式位于第一室内热交换器15的上游侧。第二室内热交换器16及第一室内热交换器15具有能够共同将通道31内的空间埋起的大小。因此,通过室内风扇4被取入到通道31内的车室内的空气在与第二室内热交换器16接触后与第一室内热交换器15接触。
[0042] 室内风扇4可以如图1所示那样配置在通道31的出口侧,也可以如图3所示那样配置在通道31的入口侧。另外,作为室内风扇4,可以使用鼓风机。
[0043] 在将上述的第二室内热交换器16和压缩机11的吸入口连接的第七配管27上设置有过热度传感器62(相当于本发明的制冷剂温度传感器),并且设置有对被压缩机11吸入的制冷剂的压力进行检测的压力传感器61,所述过热度传感器62对从第二室内热交换器16流出的制冷剂的温度进行检测。在图例中,过热度传感器62配置在通道31内,但是,也可以配置在通道31外。另外,压力传感器61可以设置在第六配管26上。
[0044] 控制装置5与配置于车室内的操作面板(未图示)、以及过热度传感器62及压力传感器61相连接,其对上述的室外风扇17及室内风扇4的驱动、压缩机11的转速、以及膨胀阀14的开度进行控制且同时对四通阀12A进行切换。
[0045] 接下来,对车辆用空调装置1A的供暖运转时及制冷运转时的动作进行说明。
[0046] 在供暖运转时,通过控制装置5将四通阀12A切换为第二状态,被压缩机11压缩的高温高压的气体制冷剂在四通阀12A内沿着实线箭头的方向流动。气体制冷剂在第一室内热交换器15对通过室内风扇4供给的车室内循环空气放热而冷凝且同时将车室内循环空气加热。然后,液体制冷剂在被膨胀阀14节流而隔热膨胀并成为低温低压后,在室外热交换器13从外部气体吸热而使其一部分蒸发。从室外热交换器13流出的制冷剂再次通过四通阀12A而流入第二室内热交换器16,并从通过室内风扇4供给的车室内循环空气吸热而使剩余的液体制冷剂蒸发,且同时将车室内循环空气冷却。由此,在第二室内热交换器16的表面产生结露水,车室内循环空气被除湿。所产生的结露水向设置在通道31上的排放盘(未图示)滴下,经由排放管32向车室外排出。从第二室内热交换器16流出的气体制冷剂在此被压缩机11吸引。
[0047] 于是,通过室内风扇4被取入到通道31内的车室内循环空气通过第二室内热交换器16而因此被除湿,然后通过第一室内热交换器15而被加热。由此,能够在对车室内循环空气进行除湿的同时进行供暖。
[0048] 图2表示本实施方式的车辆用空调装置1A进行供暖运转时的莫里尔图。以下,对图2的循环的各过程进行说明。
[0049] 低温低压的制冷剂(状态A)被压缩机11压缩,从而成为高温高压的状态(状态B) ο高温高压的制冷剂在第一室内热交换器15放热,成为中温高压的状态(状态C)。中温高压的制冷剂通过膨胀阀14而成为低温低压的气液二相制冷剂(状态D)。气液二相制冷剂在通过室外热交换器13的过程中吸热而蒸发(状态E)。
[0050] 在此,当在第二室内热交换器16中将通过室内风扇4供给的车室内的空气除湿时,通过了室外热交换器13的制冷剂从车室内的空气夺去潜热的量的热量而成为状态A。即,能够使在第一室内热交换器15放出的热量(从状态B到状态C的变化)增加潜热的量(从状态E到状态A的变化),且能够利用在第二室内热交换器16回收的空气中的水分的潜热来供暖。
[0051] 在制冷运转时,通过控制装置5将四通阀12A切换为第一状态,被压缩机11压缩的高温高压的气体制冷剂在四通阀12A内沿着虚线箭头的方向流动。气体制冷剂在室外热交换器13向外部气体放热而冷凝。然后,液体制冷剂被膨胀阀14节流而隔热膨胀并成为低温低压,然后在第一室内热交换器15从通过室内风扇4供给的车室内循环空气吸热而使其一部分蒸发,并且同时冷却车室内循环空气。从第一室内热交换器15流出的制冷剂再次通过四通阀12A而流入第二室内热交换器16,从通过室内风扇4供给的车室内循环空气吸热而使剩余液体制冷剂蒸发,从而将车室内循环空气冷却。在此,由于制冷剂通过第一室内热交换机15时产生由此造成的压力损失,从而其压力相应地减小,因此,在第二室内热交换器16的蒸发温度比在第一室内热交换器15的蒸发温度低。因此,车室内循环空气主要在第二室内热交换器16被除湿。从第二室内热交换器16流出的气体制冷剂再次被压缩机11吸引。
[0052] 于是,通过室内风扇4被取入到通道31内的车室内循环空气因通过第二室内热交换器16及第一室内热交换器15而被冷却。通过利用第二室内热交换器16和第一室内热交换器15这两台热交换器对车室内循环空气进行冷却,从而能够提高制冷能力和冷冻循环的效率。
[0053] 接下来,对基于控制装置5的控制进行具体说明。伴随车辆的行使速度的变更或使用者的车室内设定温度变更,可以想到的是,从第二室内热交换器16流出的制冷剂的干燥度发生变化。例如,若从第二室内热交换器16流出的制冷剂的温度与被压缩机11吸入的制冷剂的压力下的饱和温度的温度差即过热度小于规定值(例如3〜5°C ),则在压缩机11产生液压缩,从而可能导致压缩机11的可靠性降低。另外,若过热度大于规定值(例如5〜7°C),则热泵的COP (制冷系数)下降。进一步而言,在这种情况下,由于喷出温度随着吸入温度的上升而上升,需要使压缩机11的转速下降,从而不再能够获得必要的制冷剂循环量。
[0054] 通常,对于热泵的能力控制而言,制冷剂循环量至关重要。虽然制冷剂循环量依赖于压缩机11的转速,但是若压缩机11的转速过高,则喷出压力与喷出温度上升而超过能够确保可靠性的压力和温度的危险性变高。即,若从压缩机11喷出的制冷剂的压力过高,则构成压缩机11的密闭容器或机构承受负载,可能造成它们发生破损。另外,若从压缩机11喷出的制冷剂的温度过高,则该温度也可能超过压缩机11的驱动电动机的卷线的绝缘皮膜的耐热温度。
[0055] 因此,在本实施方式中,控制装置5根据与利用操作面板的输入等对应的要求能力和过热度而对压缩机11的转速及膨胀阀14的开度进行控制,由此维持热泵的最佳循环状态。
[0056] 控制装置5根据要求能力在压缩机11的喷出温度不超过规定温度(例如,100C )的范围内控制压缩机11的转速。为了实现该目的,可以对压缩机11的转速的上限预先进行设定,也可以在第一配管21上设置喷出温度传感器,利用该喷出温度传感器对从压缩机11喷出的制冷剂的温度进行监视。
[0057]另外,控制装置5具有存储部(未图示),在该存储部内存储有与制冷剂压力相应的饱和温度。控制装置5适时地从存储部读出通过压力传感器61检测到的压力下的饱和温度,对读出的饱和温度与通过过热度传感器62检测到的制冷剂的温度进行比较,对膨胀阀14的开度进行控制而使它们的温度差成为规定的过热度。
[0058] 在本实施方式的车辆用空调装置1A中,通过控制装置5,能够利用膨胀阀14的适当开度使压缩机11的吸入制冷剂的过热度保持固定,且能够利用压缩机11的适当转速使喷出制冷剂的温度保持为规定的温度以下。其结果是,能够维持热泵的最佳循环状态。
[0059] 膨胀阀14能够通过由步进电机的旋转对阀进行驱动来决定从全闭到全开的任意开度。在为变更从全闭到全开的开度而需要480步的膨胀阀14中,向步进电机输入O〜480脉冲的信号。
[0060] 膨胀阀14在制冷运转及供暖运转的运转开始时,打开成根据要求能力设定的初始开度PLS0。当要求能力例如具有3级时,根据要求能力将初始开度PLSO设定为例如16.7% (80步)、20.8% (100步)、25% (120步)。然后,在运转开始5分钟期间维持该开度,然后例如每30秒变更与微小步APLS对应的量的开度。
[0061] 关于微小步APLS,可以使用例如以下的(式I)根据由压缩机11吸入的制冷剂的压力下的饱和温度Tsat和压缩机11的吸入温度(即,利用过热度传感器62检测到的制冷剂的温度)Ts,以Tsat与Ts的温度差成为5°C的方式来确定微小步APLS。
[0062] Δ PLS = (Tsat) - (Ts) +5…(式 I)
[0063] 如以上说明的那样,在本实施方式的车辆用空调装置1A中,能够仅通过四通阀12A的切换瞬间切换制冷运转和供暖运转。另外,车室内循环空气在供暖运转时由第二室内热交换器16除湿,在制冷运转时,由于如上述那样在第二室内热交换器16的蒸发温度比在第一室内热交换器15的蒸发温度低,所以也主要由第二室内热交换器16除湿。于是,由于第二室内热交换器16始终有助于除湿,即使从制冷运转向供暖运转切换时,也能够防止因覆盖第二室内热交换器16的表面的结露水的蒸发造成室内环境的恶化或前车窗发生模糊。
[0064] 另外,在图13所示的以往的电动机动车用空调装置中,在制冷运转时,在包括成为关闭空间的室内放热用热交换器106的流路内将制冷剂封闭。另外,冷冻机油滞留而对压缩机无法确保必要的油量,从而对运转造成障碍。因此,当外部气体温度上升时,因密闭的制冷剂的压力上升,构成该流路的设备可能发生破损。与此相对,在本实施方式中,即使对制冷运转和供暖运转进行切换,由于不产生这种制冷剂被封闭的流路,因此能够防止伴随外部气体温度上升的制冷剂的压力上升所导致的弊端。
[0065]另外,在图13所示的以往的电动机动车用空调装置中,当对供暖运转和制冷运转进行切换时,需要与四通阀105的控制配合地对两个膨胀阀103、107的开度进行控制。因此,控制变得复杂,且使包括配管系统、膨胀阀的空调装置的大小、可靠性及成本变得恶化。
[0066] 与此相对,在本实施方式的车辆用空调装置1A中,能够通过对四通阀和单一的膨胀机构进行控制这种简单的结构来执行制冷运转和供暖运转。
[0067] <变形例>
[0068] 在所述实施方式中,在控制装置5的存储部内存储有与制冷剂压力对应的饱和温度,虽然控制装置5从存储部读出由压力传感器61检测到的压力下的饱和温度,但是本发明不局限于此。例如,可以利用膨胀阀14和蒸发器(供暖运转的情况下为室外热交换器13,制冷运转的情况下为第一室内热交换器15)之间的制冷剂为气液二相状态的情况来获取饱和温度。
[0069] 具体而言,如图4所示,在将膨胀阀14和室外热交换器13连接的第三配管23上设置有第一气液体制冷剂温度传感器63,在将膨胀阀14和第一室内热交换器15连接的第四配管24上设置有第二气液体制冷剂温度传感器64。控制装置5能够在供暖运转时将第一气液体制冷剂温度传感器63的检测值作为饱和温度使用,在制冷运转时将第二气液体制冷剂温度传感器64的检测值作为饱和温度使用。
[0070] 或者,如图5所示,可以在第六配管26上设置有用于对流入第二室内热交换器16的制冷剂的温度进行检测的饱和温度传感器65,将饱和温度传感器65的检测值作为饱和温度使用。
[0071] 进一步而言,在蒸发器(在供暖运转的情况下为室外热交换器13,在制冷运转的情况下为第一室内热交换器15)中液体制冷剂变为气体制冷剂期间,蒸发器的温度固定,所以能够替代饱和温度而使用蒸发器温度。
[0072] 另外,第一室内热交换器15及第二室内热交换器16无需在通道31内的空气的流动方向上排列,例如图6所示,也可以在与通道31内的空气的流动方向正交的方向上排列。
[0073] 进一步而言,如图7所示,以将第二室内热交换器16绕过的方式使第六配管26与第七配管27通过带开闭阀19a的旁通路19相连,当在供暖运转时无需进行除湿的情况下,可以将开闭阀19a打开。如此,能够防止在通道31内空气被冷却,且能够防止被压缩机11吸入的制冷剂的压力因在第二室内热交换器16的压力损失而下降。需要说明的是,旁通路19也可以将第二配管22和第七配管27连接。
[0074](第二实施方式)
[0075] 图8是本发明的第二实施方式的车辆用空调装置1B的结构图。需要说明的是,在本实施方式中,对与第一实施方式相同的结构赋予相同的符号,并省略其说明。
[0076] 在本实施方式中,也与第一实施方式同样,在供暖运转时四通阀12A切换为第二状态而使在热泵回路2中流动的制冷剂的流动方向切换为实线箭头所示的第二方向,在制冷运转时四通阀12A切换为第一状态而使在热泵回路2中流动制冷剂的流动方向切换为虚线箭头所示的第一方向。因此,各设备的动作及制冷剂的流动路径与图1所示的第一实施方式的车辆用空调装置1A相同。需要说明的是,与第一实施方式同样,作为制冷剂,可以使用 R134a、R410A、HFO_1234yf、0)2等。
[0077] 在本实施方式中,在通道31内的空气的流动方向上位于比第一室内热交换器15靠上游侧的第二室内热交换器16配置成如下方式,S卩,在通道31内经由该第二室内热交换器16的第一流路7A与不经由该第二室内热交换器16的第二流路7B成为层结构。例如,可以以第一室内热交换器15从第二室内热交换器16的旁边(日文原文:脇)向上游侧露出的方式,换而言之,以在第二室内热交换器16的旁边确保有绕过第二室内热交换器16的空气流动的一定空间的方式,将第二室内热交换器16配置在通道31的壁面附近的靠一边侦U。或者,可以使通道31中的包围第二室内热交换器16的部分的一部分鼓起,在该鼓起的部分流动绕过第二室内热交换器16的空气。需要说明的是,当通道31在内侧具有顶面、底面及一对侧面的情况下,第二室内热交换器16优选离开通道31的顶面而与底面侧邻接。
[0078] 进一步而言,在通道31内,在比第二室内热交换器16靠上游侧设置有调节风门71。该调节风门71对经由第二室内热交换器16到达第一室内热交换器15的在第一流路7A中流动的风量和不经由第二室内热交换器16而到达第一室内热交换器15的在第二流路7B中流动的风量的比率进行调整。在本实施方式中,在通道31内的空气的流动方向上设置有扁平的分隔板72,该分隔板72在通道31内分隔出第一流路7A和第二流路7B,在该分隔板72的与第一室内热交换器15相反侧的端部安装有调节风门71的摆动轴。
[0079] 通过室内风扇4取入到通道31内的空气通过调节风门71被分配成在第一流路7A中流动的部分和在第二流路7B中流动的部分。在第一流路7A中流动的空气与第二室内热交换器16接触且被冷却及除湿后,与第一室内热交换器15接触而被加热或冷却。在第二流路B中流动的空气仅与第一室内热交换器15接触而被加热或冷却。这些空气从通道31向车室内吹出。
[0080] 调节风门71通过省略图示的伺服电机而摆动。为了最大限度地发挥第二室内热交换器16的除湿性能,优选对通过第二室内热交换器16的风速进行控制,从而对应于室内风扇4的风量来确定由调节风门71决定的向第一流路7A分配的分配率(以下,仅称为“分配率”)。例如,作为室内风扇4的运转控制钮,当其具有高、中、低三级的设定时,分配率也设定为大、中、小三级,从而与室内风扇4的运转控制钮对应地控制调节风门角度。例如,分配率的大、中、小分别取100%、50%、25%。在这种情况下,当调节风门71为分配率大的状态时第二流路7B成为闭塞的状态,当调节风门71为分配率中的状态时在第一流路7A和第二流路7B中均匀地流动空气,当调节风门34为分配率小的状态时,第一流路7A成为半闭塞的状态。
[0081] S卩,调节风门71能够根据其角度对与第二室内热交换器16接触的空气的量、与第二室内热交换器16不接触的空气的量的比例进行调整。然后,在第一室内热交换器15的下游侧使它们合流后得到的空气向车室内吹出。
[0082] 在控制装置5的存储部存储有将用于实现分配率的伺服电机的旋转量与室内风扇4的运转控制钮相互对应的表格,当室内风扇4的运转控制钮为高时,调节风门71成为分配率小的状态,当室内风扇4的运转控制钮为中时,调节风门71成为分配率中的状态,当室内风扇4的运转控制钮为低时,调节风门71成为分配率大的状态。通过这种控制,能够使通过第二室内热交换器16的风速保持固定。
[0083] 另外,在第一流路7A的出口设置除湿温度传感器66,从而对通过了第二室内热交换器16的空气的温度进行检测,由此,能够进行控制以使第二室内热交换器16的表面不干燥。由此,在供暖运转时能够利用第二室内热交换器16可靠地吸收空气中的水分的潜热。例如,采用如下方式即可,即,使第二室内热交换器16的表面的温度与被压缩机11吸入的制冷剂的压力下的饱和温度相等,确保其与被除湿温度传感器66检测到的空气温度的温度差在规定值(例如I〜5°C )内。例如采用如下的式2根据利用除湿温度传感器66检测到的空气的温度Tdh和被压缩机11吸入的制冷剂的压力下的饱和温度(在本实施方式中,利用第一气液体制冷剂温度传感器63或第二气液体制冷剂温度传感器64检测到的制冷剂的温度)Tscsat,以Tdh与Tscsat的温度差成为3°C的方式以例如每10秒变化AD的方式来调节分配率。
[0084] AD = (Tscsat-Tdh+3)/100...(式 2)
[0085] 例如,在Tscsat为5°C,Tdh为10 °C,当前的分配率为50%的情况下,AD变为-2 %,分配率变更为48 %。
[0086] 如以上说明的那样,在本实施方式的车辆用空调装置1B中,仅通过切换四通阀12A就能够瞬间切换制冷运转和供暖运转。另外,通过利用调节风门71对与第二室内热交换器16接触的空气量和不与第二室内热交换器16接触的空气量进行控制,能够在制冷运转时及供暖运转时分别调整除湿能力。
[0087] 另外,在本实施方式的车辆用空调装置1B中,能够以对四通阀和单一的膨胀机构进行控制这种简单的结构来执行制冷运转和供暖运转。
[0088] <变形例>
[0089] 在所述实施方式中虽然将调节风门71设置在分隔板72的上风处,但是调节风门71也可以设置在分隔板72的下风处。
[0090] 另外,在所述实施方式中,虽然在通道31内设置有分隔板72,但是也可以不设置分隔板72,而是通过调节风门71来变更在第一流路7A中流动的风量和在第二流路7B中流动的风量的比率。进一步而言,在图8中,虽然在分隔板72与第一室内热交换器15之间不存在空间,但是也可以具有空气混和的空间。
[0091](第三实施方式)
[0092] 图9是本发明的第三实施方式的车辆用空调装置1C的结构图。需要说明的是,在本实施方式中,对于与第一实施方式相同的结构赋予相同的符号,并省略其说明。
[0093] 在本实施方式中,也与第一实施方式同样,在供暖运转时四通阀12A切换为第二状态而使在热泵回路2中流动的制冷剂的流动方向切换为实线箭头所示的第二方向,在制冷运转时四通阀12A切换为第一状态而使在热泵回路2中流动的制冷剂的流动方向切换为虚线箭头所示的第一方向。因此,各设备的动作及制冷剂的流动路径与图1所示的第一实施方式的车辆用空调装置1A相同。需要说明的是,与第一实施方式同样,作为制冷剂,可以利用 R134a、R410A、HFO_1234yf、0)2等。
[0094] 在本实施方式中,在通道31内的空气的流动方向上位于比第二室内热交换器16靠下游侧的第一室内热交换器15配置成,在通道31内经由该第一室内热交换器15的第三流路7C与不经由该第一室内热交换器15的第四流路7D成为层结构。例如,可以以从下游侧观察时所述第二室内热交换器16从第一室内热交换器15的旁边向下游侧露出的方式,换而言之以在第一室内热交换器15的旁边确保有绕过第一室内热交换器15的空气流动的一定空间的方式,将第一室内热交换器15配置在通道31的壁面附近的靠一边侧。或者,可以使将通道31中的包围第一室内热交换器15的部分的一部分鼓起,在该鼓起的部分流动绕过第一室内热交换器15的空气。需要说明的是,当通道31在内侧具有顶面、底面及一对侧面时,第一室内热交换器15优选离开通道31的顶面而与底面侧邻接。
[0095] 进一步而言,在通道31内,在比第一室内热交换器15靠上游侧设置有调节风门71。该调节风门71对经由第一室内热交换器15到达通道出口的在第三流路7C中流动的风量、以及不经由第一室内热交换器15到达通道出口的在第四流路7D中流动的风量的比率进行调整。在本实施方式中,在本实施方式中,在通道31内的空气的流动方向上设置有扁平的分隔板72,该分隔板72在通道31内分隔出第三流路7C和第四流路7D,在该分隔板72的第二室内热交换器16侧的端部安装有调节风门71的摆动轴。
[0096] 利用室内风扇4取入到通道31内的空气通过调节风门71被分配成在第三流路7C中流动的部分和在第四流路7D中流动的部分。在第三流路7C中流动的空气与第二室内热交换器16接触而被冷却及除湿后,与第一室内热交换器15接触而被加热或冷却。在第四流路7D中流动的空气仅与第二室内热交换器16接触而被冷却及除湿。这些空气在第一室内热交换器15的下游合流,然后从通道31向车室内吹出。
[0097] 调节风门71通过省略图示的伺服电机而摆动。调节风门71根据其角度对与第一室内热交换器15接触的空气的量和与第一室内热交换器15不接触的空气的量的比例进行调整。然后,在第一室内热交换器15的下游侧使它们合流而得到的空气向车室内喷出。
[0098] 图9的排出空气温度传感器67是对从通道31向车室内喷出的空气的温度进行检测的传感器。通过调节风门71确定的向第三流路7C分配的分配率通过伺服电机被控制成排出空气温度传感器67的检测温度成为Tw(为使室内温度保持在设定温度所需的排出空气的温度)。
[0099] 如以上说明的那样,在本实施方式的车辆用空调装置1C中,仅通过切换四通阀12A就能够瞬间切换制冷运转和供暖运转。另外,通过利用调节风门71对与第一室内热交换器15接触的空气量和与第一室内热交换器15不接触的空气量进行控制,能够调整通道31的出口处的空气温度。
[0100] 另外,在本实施方式的车辆用空调装置1C中,能够以控制四通阀和单一的膨胀机构这种简单的结构来执行制冷运转和供暖运转。
[0101](第四实施方式)
[0102] 图10是本发明的第四实施方式的车辆用空调装置1D的结构图。该车辆用空调装置1D具有将第二实施方式的车辆用空调装置1B和第三实施方式的车辆用空调装置1C组合的结构。
[0103] 具体而言,在车辆用空调装置1D中,第二室内热交换器16配置成如下方式,即,在通道31内经由该第二室内热交换器16的第一流路7A和不经由该第二室内热交换器16的第二流路7B成为层结构,第一室内热交换器15配置成如下方式,即,在通道31内经由该第一室内热交换器15的第三流路7C与不经由该第一室内热交换器15的第四流路7D成为层结构。需要说明的是,这些具体结构与在第二实施方式及第三实施方式说明的结构一致。
[0104] 进一步而言,在通道31内设置对在第一流路7A中流动的风量和在第二流路7B中流动的风量的比率进行调整的第一调节风门71A,并且设置有对在第三流路7C中流动的风量和在第四流路7D中流动的风量的比率进行调整的第二调节风门71B。第一调节风门71A的摆动轴安装在分隔出第一流路7A和第二流路7B的分隔板72的上风侧的端部,第二调节风门71B的摆动轴安装在分隔出第三流路7C和第四流路7D的分隔板72的上风侧的端部。
[0105] 通过室内风扇4取入到通道31内的空气通过第一调节风门71A被分配成在第一流路7A中流动的部分和在第二流路7B中流动的部分。在第一流路7A中流动的空气在与第二室内热交换器16接触而被冷却及除湿后,与在第二流路7B中流动的空气合流。合流后的空气通过第二调节风门71B被分配成在第三流路7C中流动的部分和在第四流路7D中流动的部分。在第三流路7C中流动的空气与第一室内热交换器15接触而被加热或冷却,然后与在第四流路7D中流动的空气合流。合流后的空气从通道31向车室内喷出。
[0106] 第一调节风门71A及第二调节风门71B通过省略图示的伺服电机而摆动。第一调节风门71A能够根据其角度对与第二室内热交换器16接触的空气的量和与第二室内热交换器16不接触的空气的量的比例进行调整。第二调节风门71B根据其角度对与第一室内热交换器15接触的空气的量和与第一室内热交换器15不接触的空气的量的比例进行调整。根据这种结构,能够根据与所要求的能力相适应的状态执行供暖运转及制冷运转。以下,对这种控制的一例进行说明。
[0107]〈供暖运转〉
[0108] 当供暖运转时,四通阀12A切换为第二状态而使在热泵回路2中流动的制冷剂的流动方向切换为实线箭头所示的第二方向。
[0109] 例如,在车室内温度与车室外温度的温度差大的情况下,优选供暖能力为最大。在这种情况下,使通过第一调节风门71A确定的向第一流路7A分配的分配率最小(0% ),且使通过第二调节风门71B确定的向第三流路7C分配的分配率最大(100%)。S卩,通过室内风扇4取入到通道31内的空气仅与第一室内热交换器15接触。
[0110] 在车室内的湿度高的情况下,可以在除湿的同时进行供暖。在这种情况下,使通过第二调节风门71B确定的向第三流路7C分配的分配率最大(100% ),另一方面,使通过第一调节风门71A确定的向第一流路7A分配的分配率为向第二热交换器16供给适当量的空气的中间值。由此,能够获得与第二实施方式同样的效果。
[0111] 进一步而言,基于向第二室内热交换器16及第一室内热交换器15双方供给风速最佳的空气的观点考虑,可以使通过第一调节风门71A确定的向第一流路7A分配的分配率及通过第二调节风门71B确定的向第三流路7C分配的分配率均为中间值。
[0112]〈制冷运转〉
[0113] 在制冷运转时四通阀12A切换为第一状态而使在热泵回路2中流动的制冷剂的流动方向切换为虚线箭头所示的第一方向。
[0114] 例如,当车室内温度与车室外温度的温度差大时,优选使制冷能力为最大。在这种情况下,使通过第一调节风门71A确定的向第一流路7A分配的分配率及通过第二调节风门71B确定的向第三流路7C分配的分配率均成为最大(100% )。即,使通过室内风扇4向通道31内取入的空气与第二室内热交换器16和第一室内热交换器15双方接触。
[0115] 反之,当车室内温度与车室外温度的温度差小时,也可以提高除湿能力。在这种情况下,使通过第一调节风门71A确定的向第一流路7A分配的分配率成为向第二热交换器16供给适当量的空气的中间值,且使通过第二调节风门71B确定的向第三流路7C分配的分配率成为向第一热交换器15供给适当量的空气的中间值。
[0116] 进一步而言,当所需求的制冷能力低时,可以使通过第一调节风门71A确定的向第一流路7A分配的分配率和通过第二调节风门71B确定的向第三流路7C分配的分配率中的某一方成为最小(0% )。
[0117] 需要说明的是,第一调节风门71A及第二调节风门71B的角度对应于上述的运转模式而被固定,可以根据压缩机11的转速来调整空调能力。或者,可以与压缩机11的转速一同变更第一调节风门71A及第二调节风门71B的角度。
[0118] 另外,当通过第一调节风门71A确定的向第一流路7A分配的分配率成为中间值时,与在第二实施方式中说明的情况同样地,可以使通过第二室内热交换器16的风速固定的方式与室内风扇4的运转控制钮配合地调整第一调节风门71A的角度。或者,与在第二实施方式中说明的情况同样,为了在供暖运转时利用第二室内热交换器16可靠地回收空气中的水分的潜热,根据利用除湿温度传感器66检测到的空气的温度及被压缩机11吸入的制冷剂的压力下的饱和温度来调整第一调节风门71A的角度,从而使第二室内热交换器16的表面不会干燥。
[0119] 另一方面,当通过第二调节风门71B确定的向第三流路7C分配的分配率成为中间值时,与在第三实施方式中说明的情况同样,可以根据利用排出空气温度传感器67检测到的空气的温度调整第二调节风门71B的角度。
[0120] 在本实施方式的车辆用空调装置1D中,能够以对四通阀和单一的膨胀机构进行控制这种简单的结构执行制冷运转和供暖运转。
[0121]〈变形例〉
[0122] 在图10中,第二室内热交换器16和第一室内热交换器15相对于分隔板72沿同一方向配置,经由第二室内热交换器16的第一流路7A和经由第一室内热交换器15的第三流路7C构成连续的流路。但是,第二室内热交换器16和第一室内热交换器15的配置方式不局限于此。
[0123] 例如图11所不,可以构成为,第二室内热交换器16和第一室内热交换器15相对于分隔板72配置在相反的方向上,经由第二室内热交换器16的第一流路7A和不经由第一室内热交换器15的第四流路7D构成连续的流路,不经由第二室内热交换器16的第二流路7B和经由第一室内热交换器15的第三流路7C构成连续的流路。若如此构成,由于通过室内风扇4取入到通道31内的空气能够与第二室内热交换器16和第一室内热交换器15双方并行接触,因此能够使通过通道31内的空气的压力降低且提高制冷效率。
[0124] 需要说明的是,在图11所示的结构中,也能够通过进行与所述实施方式同样的控制,以与所要求的能力相对应的适当状态执行供暖运转及制冷运转。
[0125](其他实施方式)
[0126] 在所述各实施方式中,虽然使用四通阀12A作为切换机构,但是本发明的切换机构不局限于此。例如,切换机构也可以为图12A所示那样的以如下方式构成的回路12B,即,与第一配管21及第六配管26连接的两个三通阀121通过一对配管122连接成环路状且第二配管22及第五配管25与这些配管122连接而构成回路12B。或者,切换机构也可以为图12B所示那样的所谓电桥电路12C。
[0127] 另外,在所述各实施方式中,室内风扇4配置在通道31的下风处。利用这种结构,由于在风扇吸气侧的空气流动中不会出现因风扇产生的涡流,所以能够向第二室内热交换器16及第一室内热交换器15供给乱流少的空气。其结果是,压力损失得到降低,从而能够抑制风扇转速及消耗电力。
[0128] 另外,室内风扇4也可以配置在通道31的上风处。通过形成为这种结构,由于能够使室内风扇4的位置远离通道31的吹出口,从而能够抑制风扇噪音。另外,通过在通道31的上风侧配置室内风扇4,即使通过室内风扇4的空气的状态发生变化而在室内风扇4的表面产生结露,也能够防止水滴从通道31的吹出口飞出。
[0129]【工业上的可利用性】
[0130] 对于本发明的车辆用空调装置而言,能够在制冷时能够强化除湿能力而提供舒适性,所以在供暖时能够去除车窗玻璃上的模糊处而确保可视性,从而对于电动机动车、燃料电池机动车等非燃烧系统的机动车尤其有用。

Claims (9)

1.一种车辆用空调装置,其对车室内进行制冷及供暖,其中,具备: 热泵回路,其包括:对制冷剂进行压缩的压缩机、进行所述车室外的空气与制冷剂的热交换的室外热交换器、使制冷剂膨胀的膨胀机构、以及进行通过风扇向车室内输送的空气与制冷剂的热交换的第一室内热交换器及第二室内热交换器; 切换机构,其设置在所述热泵回路中,将在所述热泵回路中流动的制冷剂的流动方向在第一方向和第二方向之间切换,所述第一方向是从所述压缩机喷出的制冷剂依次通过所述室外热交换器、所述膨胀机构、所述第一室内热交换器及所述第二室内热交换器而返回所述压缩机的方向,所述第二方向是从所述压缩机喷出的制冷剂依次通过所述第一室内热交换器、所述膨胀机构、所述室外热交换器及所述第二室内热交换器而返回所述压缩机的方向; 通道,在其内部配置所述第一室内热交换器及所述第二室内热交换器且通过所述风扇使所述车室内的空气及/或所述车室外的空气流动, 在所述制冷剂的流动方向为所述第一方向时,所述第一室内热交换器及所述第二室内热交换器作为蒸发器发挥功能,并且,在所述制冷剂的流动方向为所述第二方向时,所述第一室内热交换器作为放热器发挥功能且所述第二室内热交换器作为蒸发器发挥功能, 所述第二室内热交换器在所述通道内的空气的流动方向上位于比所述第一室内热交换器靠上游侧的位置。
2.根据权利要求1所述的车辆用空调装置,其特征在于, 所述第二室内热交换器配置成,在所述通道内经由该第二室内热交换器的第一流路与不经由该第二室内热交换器的第二流路成为层结构。
3.根据权利要求2所述的车辆用空调装置,其特征在于, 在所述通道内设置有调节风门,该调节风门对在所述第一流路中流动的风量和在所述第二流路中流动的风量的比率进行调整。
4.根据权利要求3所述的车辆用空调装置,其特征在于, 在所述通道内设置有分隔所述第一流路和所述第二流路的分隔板。
5.根据权利要求1所述的车辆用空调装置,其特征在于, 所述第一室内热交换器配置成,在所述通道内经由该第一室内热交换器的第三流路和不经由该第一室内热交换器的第四流路成为层结构。
6.根据权利要求1所述的车辆用空调装置,其特征在于, 所述第二室内热交换器配置成,在所述通道内经由该第二室内热交换器的第一流路和不经由该第二室内热交换器的第二流路成为层结构, 所述第一室内热交换器配置成,在所述通道内经由该第一室内热交换器的第三流路和不经由该第一室内热交换器的第四流路成为层结构, 在所述通道内设置有第一调节风门和第二调节风门,所述第一调节风门对在所述第一流路中流动的风量和在所述第二流路中流动的风量的比率进行调整,所述第二调节风门对在所述第三流路中流动的风量和在所述第四流路中流动的风量的比率进行调整。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的车辆用空调装置,其特征在于, 还具备控制装置,其通过控制所述切换机构,在制冷运转时将在所述热泵回路中流动的制冷剂的流动方向切换为所述第一方向,在供暖运转时将在所述热泵回路中流动的制冷剂的流动方向切换为所述第二方向。
8.根据权利要求7所述的车辆用空调装置,其特征在于, 还具备制冷剂温度传感器,其对从所述第二室内热交换器流出的制冷剂的温度进行检测, 所述控制装置根据由所述制冷剂温度传感器检测到的制冷剂的温度控制所述膨胀机构。
9.根据权利要求8所述的车辆用空调装置,其特征在于,所述控制装置对所述膨胀机构进行控制,以使被所述压缩机吸入的制冷剂的压力下的饱和温度与由所述制冷剂温度传感器检测到的制冷剂的温度的温度差成为规定的过热度。
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