CN103534539A - 车辆用空气调节装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车辆用空气调节装置,其能够防止在散热器中进行热交换后的空气的温度产生偏差,从而确实地控制供给到车厢内的空气的温度。在供暖运转和除湿供暖运转中,将目标吹出温度(TAO)高于或等于规定温度时的目标过冷度(SCt),设定为比目标吹出温度(TAO)低于规定温度时的目标过冷度(SCt2)还大的目标过冷度(SCt1),在室内送风机(12)的送风量(Ga)小于规定风量时,校正已设定的目标过冷度(SCt)以使过冷度(SC)小于室外送风机(12)的送风量(Ga)大于或等于规定风量时被校正的目标过冷度(SCtc)。

Description

车辆用空气调节装置
技术领域
本发明涉及一种可适用于例如电动汽车的车辆用空气调节装置。
背景技术
以往,在该种车辆用空气调节装置中,具备由作为车辆动力源的发动机驱动的压缩机、设于车厢外的散热器和设于车厢内的吸热器,通过使压缩机喷出的冷媒在散热器中散热,并且在吸热器中吸热,向车厢内供应在吸热器中与冷媒进行热交换后的空气而进行制冷运转。此外,在以往的车辆用空气调节装置中,车厢内具备加热器芯,通过将用于冷却发动机的冷却水的排热在加热器芯中散热,使在加热器芯中与冷却水进行热交换的空气吹向车厢内而进行供暖运转。而且,在以往的车辆用空气调节装置中,是将供给到车厢内的空气在吸热器中冷却、除湿至所要求的绝对湿度为止,将吸热器中冷却、除湿后的空气在加热器芯中加热至所期望的温度之后向车厢内吹出而进行除湿供暖运转的。
在上述车辆用空气调节装置中,利用发动机的排热作为在供暖运转和除湿供暖运转中加热空气的热源。车辆的动力源为电动马达的电动汽车,由于没有像发动机那样的可对空气进行充分加热的排热,因此不能适用上述车辆用空气调节装置。
因此,作为能够适用于电动汽车的车辆用空气调节装置,一公知的技术是其具备压缩冷媒并将其喷出的压缩机、设于车厢内侧并使冷媒散热的散热器、设于车厢内侧并使冷媒吸热的吸热器、以及设于车厢外侧并使冷媒散热或吸热的室外热交换器,该车辆用空气调节装置可切换以下运转:压缩机所喷出的冷媒在散热器中散热并使在散热器中已散热的冷媒在室外热交换器中吸热的供暖运转、压缩机所喷出的冷媒在散热器中散热并使在散热器中已散热的冷媒在吸热器及室外热交换器的至少吸热器中吸热的除湿供暖运转、压缩机所喷出的冷媒在室外热交换器中散热并在吸热器中吸热的制冷运转、以及压缩机所喷出的冷媒在散热器及室外热交换器中散热并在吸热器中吸热的除湿制冷运转(例如,参照专利文献1)。
另外,作为可适用于电动汽车的车辆用空气调节装置,一公知的技术是其具备:压缩机,其压缩冷媒并将其喷出;散热器,其使冷媒散热;吸热器,其使冷媒吸热;室外热交换器,其使冷媒散热或吸热;供暖用冷媒回路,其使压缩机所喷出的冷媒流入散热器,流过散热器的冷媒通过膨胀部流入室外热交换器,使流过室外热交换器的冷媒吸入至压缩机中;除湿供暖用冷媒回路,其使压缩机所喷出的冷媒流入散热器,流过散热器的部分冷媒通过膨胀部流入吸热器,其余的冷媒通过膨胀部流入室外热交换器,使流过吸热器的冷媒和流过室外热交换器的冷媒吸入至压缩机中;以及制冷/除湿制冷用冷媒回路,其使压缩机所喷出的冷媒流入散热器,流过散热器的冷媒流入室外热交换器,使流过室外热交换器的冷媒通过膨胀部流入吸热器,使流过吸热器的冷媒吸入至压缩机中(例如,参照专利文献1)。
此外,作为可适用于电动汽车的车辆用空气调节装置,另一公知的技术是其具备:压缩机,其压缩冷媒并将其喷出;散热器,其设于车厢内侧,使冷媒散热;吸热器,其设于车厢内侧,使冷媒吸热;以及室外热交换器,其设于车厢外侧,使冷媒散热或吸热,该车辆用空气调节装置进行以下运转:供暖运转,该运转是使压缩机所喷出的冷媒在散热器中散热,使在散热器中已散热的冷媒在室外热交换器中吸热;以及除湿制冷运转,该运转是使压缩机所喷出的冷媒在散热器中散热后在室外热交换器中进一步散热,使在散热器和室外热交换器中已散热的冷媒在吸热器中吸热(例如,参照专利文献1)。
另外,作为可适用于电动汽车的车辆用空气调节装置,另一公知的技术是其具备:压缩机,其压缩冷媒并将其喷出;散热器,其设于车厢内侧,使冷媒散热;吸热器,其设于车厢内侧,使冷媒吸热;以及室外热交换器,其设于车厢外侧,使冷媒散热或吸热,该车辆用空气调节装置进行除湿供暖运转,该运转是使压缩机所喷出的冷媒在散热器中散热,使在散热器中已散热的部分冷媒通过膨胀阀减压后在吸热器中吸热,其余的冷媒通过膨胀阀减压后在室外热交换器中吸热(例如,参照专利文献2)。
【专利文献1】日本特开2001-324237号公报
【专利文献2】日本特开2009-264661号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
上述电动汽车在供暖运转和除湿供暖运转时,通过控制膨胀阀的阀开度来提高从散热器流出的冷媒的过冷度,增加流入散热器中的冷媒和从散热器流出的冷媒的焓差从而提高散热器的散热能力。然而,若提高从散热器流出的冷媒的过冷度,虽然可提高散热器的散热能力,但是流过散热器的冷媒流通方向上游侧的冷媒与流过冷媒流通方向下游侧的冷媒之间的温度差会增加。由此,在散热器中进行热交换后的空气由于冷媒流通方向上游侧和冷媒流通方向下游侧产生温度的偏差,送风量变小时会进一步加大温度的偏差,因此有可能难以对向车厢内吹出的空气进行温度控制。
本发明的一个目的是提供一种车辆用空气调节装置,其防止在散热器中进行热交换后的空气的温度产生偏差,能够确实地控制供给到车厢内的空气的温度。
另外,上述电动汽车中散热器与室外热交换器串接,除湿制冷运转时,从压缩机喷出的冷媒在流过散热器后流过室外热交换器。从压缩机喷出的冷媒虽然在散热器和室外热交换器中分别进行散热,但是其在散热器和室外热交换器中的散热量随着与流过散热器和室外热交换器的冷媒进行热交换的空气的风量而变化,因此,例如车辆在行驶中等,与流过设于车厢外的室外热交换器的冷媒进行热交换的空气的风量变大时,冷媒在室外热交换器中的散热量变大而在散热器中的散热量变小。除湿制冷运转时,在散热器中当冷媒的散热量变小时,则通过在吸热器中冷却而被除湿的空气不能加热至目标温度,从而难以使车厢内的温度达到设定温度。
本发明的另一个目的是提供一种车辆用空气调节装置,其通过确保除湿制冷运转时散热器中所需的散热量,从而可使供给到车厢内的空气的温度确实地达到设定温度。
另外,上述电动汽车中散热器与室外热交换器串联连接,除湿制冷运转时,从压缩机喷出的冷媒在流过散热器后流过室外热交换器。从压缩机喷出的冷媒虽然在散热器和室外热交换器中分别进行散热,但是其在散热器和室外热交换器中的散热量随着与流过散热器和室外热交换器的冷媒进行热交换的空气的风量而变化,因此,例如车辆在行驶中等,与流过设于车厢外的室外热交换器的冷媒进行热交换的空气的风量变大时,冷媒在室外热交换器中的散热量变大而在散热器中的散热量变小。除湿制冷运转时,在散热器中当冷媒的散热量变小时,则通过在吸热器中冷却而被除湿的空气不能加热至目标温度,从而使控制车厢内的温度达到设定温度变得困难。
本发明的另一个目的是提供一种车辆用空气调节装置,其通过确保除湿制冷运转时散热器中所需的散热量,从而可控制供给到车厢内的空气的温度,使其确实地达到设定温度。
另外,上述电动汽车在除湿供暖运转时,在吸热器和室外热交换器的各自的冷媒流通方向上游侧设有作为膨胀阀的温度膨胀阀,以使其各自的冷媒的蒸发温度恒定。在这种情况下,由于不能调整在吸热器和室外热交换器中各自的吸热能力,因此当车厢外的温度变为低温时,室外热交换器中冷媒的蒸发温度也降低,有可能在吸热器上产生结霜。当吸热器上产生结霜时,由于吸热器中冷媒的吸热量会减少,因此散热器中的散热能力不足,从而难以使车厢内的温度和湿度达到设定温度和设定湿度。
本发明的另一个目的是提供一种车辆用空气调节装置,其在除湿供暖运转中车厢外的温度为低温的情况下等,也可确保吸热器中所需的冷媒的吸热量而不受环境条件影响。
解决技术问题所采用的技术方案
为了达到上述目的,本发明的车辆用空气调节装置具备:压缩机,其压缩冷媒并将其喷出;散热器,其设于车厢内侧,使冷媒散热;吸热器,其设于车厢内侧,使冷媒吸热;以及室外热交换器,其设于车厢外侧,使冷媒散热或吸热,该车辆用空气调节装置进行以下运转:供暖运转,该运转是使压缩机喷出的冷媒在散热器中散热,在散热器中已散热的冷媒在膨胀阀中减压后在室外热交换器中吸热;以及除湿供暖运转,该运转是使压缩机喷出的冷媒在散热器中散热,在散热器中已散热的冷媒在膨胀阀中减压后,在吸热器及室外热交换器的至少吸热器中吸热,该车辆用空气调节装置具备:室内送风机,其使与流过散热器及吸热器中的一方或双方的冷媒进行热交换并使向车厢内吹出的空气流通;目标过冷度设定部,其将散热器中加热后的空气的目标温度即目标空气温度高于或等于规定温度时的从散热器流出的冷媒的过冷度的目标值即目标过冷度,设定为比目标空气温度低于规定温度时所设定的目标冷却度还大的过冷度;以及阀开度控制部,其控制膨胀部的阀开度,以使从散热器流出的冷媒的过冷度达到由目标过冷度设定部已设定的目标过冷度,目标过冷度设定部具有根据室内送风机的送风量对已设定的目标过冷度进行校正的单元,在室内送风机的送风量低于规定风量时,目标过冷度设定部对目标过冷度进行校正,以使过冷度比室内送风机的送风量高于或等于规定风量时所校正的目标过冷度还小。
由此,可在室内送风机的送风量较小时减小冷媒的过冷度,因此使流过散热器的冷媒流通方向上游侧的冷媒和流过冷媒流通方向下游侧的冷媒之间的温度差变小。
为了达到上述目的,本发明的车辆用空气调节装置具备:压缩机,其压缩冷媒并将其喷出;散热器,其使冷媒散热;吸热器,其使冷媒吸热;室外热交换器,其使冷媒散热或吸热;供暖用冷媒回路,其使压缩机喷出的冷媒流入散热器,使流过散热器的冷媒通过膨胀部流入室外热交换器,使流过室外热交换器的冷媒吸入至压缩机中;除湿供暖用冷媒回路,其使压缩机喷出的冷媒流入散热器,使流过散热器的部分冷媒通过膨胀部流入吸热器,其余的冷媒通过膨胀部流入室外热交换器,使流过吸热器的冷媒和流过室外热交换器的冷媒吸入至压缩机中;以及制冷/除湿制冷用冷媒回路,其使压缩机喷出的冷媒流入散热器,使流过散热器的冷媒流入室外热交换器,使流过室外热交换器的冷媒通过膨胀部流入吸热器,使流过吸热器的冷媒吸入至压缩机中,在制冷/除湿制冷用冷媒回路中的散热器和室外热交换器之间的冷媒流路中,设有可调整从散热器流出并流入室外热交换器中的冷媒的流量的高压冷媒流量调整阀。
由此,从制冷/除湿制冷用冷媒回路的散热器流出的冷媒的冷凝压力通过高压冷媒流量调整阀而被调整,因此在除湿供暖运转中,通过调整散热器中的散热量而确保加热向车厢内吹出的空气所需的加热量。
为了达到上述目的,本发明的车辆用空气调节装置具备:压缩机,其压缩冷媒并将其喷出;散热器,其设于车厢内侧,使冷媒散热;吸热器,其设于车厢内侧,使冷媒吸热;以及室外热交换器,其设于车厢外侧,使冷媒散热或吸热,该车辆用空气调节装置进行以下运转:供暖运转,该运转是使从压缩机喷出的冷媒在散热器中散热,在散热器中已散热的冷媒在室外热交换器中吸热;以及除湿制冷运转,该运转是使从压缩机喷出的冷媒在散热器中散热后,在室外热交换器中进一步散热,在散热器以及室外热交换器中已散热的冷媒在吸热器中吸热,该车辆用空气调节装置具备:膨胀阀,其开度可调地设于供暖运转中的散热器和室外热交换器之间的冷媒流路中,对流过的冷媒进行减压;冷凝压力调整阀,其设于与设有膨胀阀的冷媒流路并列配置的冷媒流路中,通过调整在除湿制冷运转中从散热器流出并流入室外热交换器中的冷媒的流量,来调整散热器中冷媒的冷凝压力;以及阀开度控制部,其在供暖运转中关闭冷凝压力调整阀侧的冷媒流路并控制膨胀阀的阀开度,并在除湿制冷运转中关闭膨胀阀侧的冷媒流路并控制冷凝压力调整阀的阀开度。
由此,在除湿制冷运转时由冷凝压力调整阀调整散热器中冷媒的冷凝压力,因此可确保除湿供暖运转时加热向车厢内吹出的空气所需的加热量。
为了达到上述目的,本发明的车辆用空气调节装置具备:压缩机,其压缩冷媒并将其喷出;散热器,其设于车厢内侧,使冷媒散热;吸热器,其设于车厢内侧,使冷媒吸热;以及室外热交换器,其设于车厢外侧,使冷媒散热或吸热,该车辆用空气调节装置进行以下运转:供暖运转,该运转是使从压缩机喷出的冷媒在散热器中散热,在散热器中已散热的冷媒在室外热交换器中吸热;以及除湿制冷运转,该运转是使从压缩机喷出的冷媒在散热器中散热后,在室外热交换器中进一步散热,在散热器以及室外热交换器中已散热的冷媒在吸热器中吸热,该车辆用空气调节装置具备:流量调整阀,其设于使从散热器流出的冷媒流入室外热交换器中的冷媒通道中,具有供暖运转时可对流过冷媒通道的冷媒进行减压的阀开度的范围即减压区域、和阀开度为最大时与上游侧或下游侧的冷媒通道具有大致相同的开口面积且在除湿制冷运转时通过调整流过冷媒通道的冷媒的流量可调整散热器中冷媒的冷凝压力的阀开度的范围即冷凝压力调整区域;以及阀开度控制部,其在供暖运转中将流量调整阀的阀开度控制在减压区域内,并在除湿制冷运转中将流量调整阀的阀开度控制在冷凝压力调整区域内。
由此,在除湿制冷运转时通过调整膨胀阀的冷凝压力调整区域中的阀开度而调整散热器中冷媒的冷凝压力,因此可确保除湿制冷运转时加热向车厢内吹出的空气所需的加热量。
为了达到上述目的,本发明的车辆用空气调节装置具备:压缩机,其压缩冷媒并将其喷出;散热器,其设于车厢内侧,使冷媒散热;吸热器,其设于车厢内侧,使冷媒吸热;以及室外热交换器,其设于车厢外侧,使冷媒散热或吸热,该车辆用空气调节装置进行以下运转:除湿供暖运转,该运转是使从压缩机喷出的冷媒在散热器中散热,在散热器中已散热的部分冷媒通过膨胀阀进行减压并在吸热器中吸热,其余的冷媒通过膨胀阀进行减压并在室外热交换器中吸热,该车辆用空气调节装置具备:蒸发温度调整阀,其设于吸热器的冷媒流出侧的冷媒通道,通过调整流过冷媒通道的冷媒的流量来调整吸热器中冷媒的蒸发温度;以及阀开度控制部,其在除湿供暖运转时控制蒸发温度调整阀的阀开度,蒸发温度调整阀可设定为开度相异的两种阀开度,通过阀开度控制部设定为其中的一个阀开度。
为了达到上述目的,本发明的车辆用空气调节装置具备:压缩机,其压缩冷媒并将其喷出;散热器,其设于车厢内侧,使冷媒散热;吸热器,其设于车厢内侧,使冷媒吸热;以及室外热交换器,其设于车厢外侧,使冷媒散热或吸热,该车辆用空气调节装置进行以下运转:除湿供暖运转,该运转是使从压缩机喷出的冷媒在散热器中散热,在散热器中已散热的部分冷媒通过膨胀阀进行减压并在吸热器中吸热,其余的冷媒通过膨胀阀进行减压并在室外热交换器中吸热,该车辆用空气调节装置具备:蒸发温度调整阀,其设于吸热器的冷媒流出侧的冷媒通道,通过调整流过冷媒通道的冷媒的流量来调整吸热器中冷媒的蒸发温度;以及阀开度控制部,其在除湿供暖运转时控制蒸发温度调整阀的阀开度,蒸发温度调整阀的开度可任意地设定,通过阀开度控制部设定阀开度。
由此,在除湿供暖运转时控制蒸发温度调整阀的阀开度,因此除湿供暖运转时能够防止吸热器中冷媒的蒸发温度降低。
发明效果
采用本发明的车辆用空气调节装置,由于能够减小流过散热器的冷媒流通方向上游侧的冷媒和流过冷媒流通方向下游侧的冷媒之间的温度差,因此通过防止在散热器中进行热交换后的空气的温度产生偏差,从而可确实地控制向车厢内吹出的空气的温度。
另外,采用本发明的车辆用空气调节装置,在除湿制冷运转中,由于通过调整散热器中的散热量能够确保加热向车厢内吹出的空气所需的加热量,因此可使供给到车厢内的空气的温度确实地达到设定温度。
此外,采用本发明的车辆用空气调节装置,由于能够在除湿制冷运转时确保加热向车厢内吹出的空气所需的加热量,因此可控制供给到车厢内的空气的温度确实地达到设定温度。
另外,采用本发明的车辆用空气调节装置,由于能够防止除湿供暖运转时吸热器中冷媒的蒸发温度降低,因此即使在车厢外的温度为低温的情况下也不会在吸热器上产生结霜,可确保在吸热器中所需的冷媒的吸热量。
附图说明
图1是表示本发明第一实施方式的车辆用空气调节装置的示意性构造图。
图2是表示控制系统的模块图。
图3是表示制冷运转及除湿制冷运转的车辆用空气调节装置的示意性构造图。
图4是表示供暖运转的车辆用空气调节装置的示意性构造图。
图5是表示第一除湿供暖运转的车辆用空气调节装置的示意性构造图。
图6是表示第二除湿供暖运转的车辆用空气调节装置的示意性构造图。
图7是表示膨胀部控制处理的流程图。
图8是表示除湿制冷能力控制处理的流程图。
图9是表示蒸发器温度控制处理的流程图。
图10是表示冷媒量判定处理的流程图。
图11是表示本发明第二实施方式的膨胀部控制处理的流程图。
图12是本发明另一车辆用空气调节装置的示意性构造图。
图13是表示本发明第三实施方式的车辆用空气调节装置的示意性构造图。
图14是室外热交换器单元的前视图。
图15是室外热交换器单元的侧视图。
图16是第一控制阀的示意性截面图。
图17是储液器的截面图。
图18是表示制冷运转和除湿制冷运转的车辆用空气调节装置的示意性构造图。
图19是表示在制冷运转和除湿制冷运转中,从吸热器流出的冷媒的过热度和性能系数的关系以及冷媒的过热度和从压缩机所喷出的冷媒的温度的关系的图。
图20是制冷运转和除湿制冷运转中的压焓图。
图21是表示在制冷运转和除湿制冷运转中,从室外热交换器流出的冷媒的过冷度和性能系数的关系的图。
图22是表示供暖运转的车辆用空气调节装置的示意性构造图。
图23是表示在供暖运转中,从散热器流出的冷媒的过冷度和膨胀阀的阀开度的关系的图。
图24是供暖运转中的压焓图。
图25是表示在供暖运转中,从散热器流出的冷媒的过冷度和供暖能力的关系以及冷媒的过冷度和向车厢内吹出的空气的温度的关系的图。
图26是表示在供暖运转中,从散热器流出的冷媒的过冷度和性能系数的关系的图。
图27是表示第一除湿供暖运转的车辆用空气调节装置的示意性构造图。
图28是表示第二除湿供暖运转的车辆用空气调节装置的示意性构造图。
图29是表示除霜运转的车辆用空气调节装置的示意性构造图。
图30是表示本发明第四实施方式的车辆用空气调节装置的示意性构造图。
图31是膨胀阀的截面图。
图32是表示本发明第五实施方式的车辆用空气调节装置的示意性构造图。
图33是表示本发明第六实施方式的车辆用空气调节装置的示意性构造图。
图34是第三控制阀的示意性截面图。
图35是表示本发明第七实施方式的车辆用空气调节装置的示意性构造图。
图36是第一控制阀的示意性截面图。
图37是表示控制系统的模块图。
图38是表示制冷运转及除湿制冷运转的车辆用空气调节装置的示意性构造图。
图39是表示供暖运转的车辆用空气调节装置的示意性构造图。
图40是表示第一除湿供暖运转的车辆用空气调节装置的示意性构造图。
图41是表示第二除湿供暖运转的车辆用空气调节装置的示意性构造图。
图42是表示膨胀部控制处理的流程图。
图43是表示除湿制冷能力控制处理的流程图。
图44是表示蒸发器温度控制处理的流程图。
图45是表示冷媒量判定处理的流程图。
图46是表示本发明第八实施方式的膨胀部控制处理的车辆用空气调节装置的示意性构造图。
图47是表示控制系统的模块图。
图48是表示除湿制冷能力控制处理的流程图。
图49是表示本发明第九实施方式的车辆用空气调节装置的示意性构造图。
图50是第三控制阀的示意性构造图。
图51是表示本发明第十实施方式的车辆用空气调节装置的示意性构造图。
图52(a)是表示打开第二控制阀的连通孔的状态的截面图。
图52(b)是表示关闭第二控制阀的连通孔的状态的截面图。
图53是表示控制系统的模块图。
图54是表示制冷运转和除湿制冷运转的车辆用空气调节装置的示意性构造图。
图55是表示供暖运转的车辆用空气调节装置的示意性构造图。
图56是表示第一除湿供暖运转的车辆用空气调节装置的示意性构造图。
图57是表示第二除湿供暖运转的车辆用空气调节装置的示意性构造图。
图58是表示膨胀部控制处理的流程图。
图59是表示除湿制冷能力控制处理的流程图。
图60是表示蒸发温度控制处理的流程图。
图61是表示冷媒量判定处理的流程图。
图62是表示本发明第十一实施方式的车辆用空气调节装置的示意性构造图。
图63是表示本发明另一车辆用空气调节装置的示意性构造图。
具体实施方式
图1至图10是表示本发明的第一实施方式的图。
如图1所示,本发明的车辆用空气调节装置具备:设于车厢内的空调单元10、和跨车厢内外构成的冷媒回路20。
空调单元10具有空气通道11,该空气通道11用于使供给到车厢内的空气流过。在空气通道11的一端侧,设有用于使车厢外的空气流入空气通道11的外部空气吸入口11a和用于使车厢内的空气流入空气通道11的内部空气吸入口11b。此外,在空气通道11的另一端侧,设有向车厢内的乘客的脚部吹出流过空气通道11的空气的下部出风口11c、向车厢内的乘客的上半身吹出流过空气通道11的空气的上部出风口11d、以及向车辆的前玻璃的车厢内侧面吹出流过空气通道11的空气的除霜出风口11e。
在空气通道11内的一端侧设有条形风扇等室内送风机12,该室内送风机12用于使空气从空气通道11的一端侧流向另一端侧。该室内送风机12由电动马达12a驱动。
在空气通道11的一端侧设有吸入口切换风门13,该吸入口切换风门13可打开外部空气吸入口11a及内部空气吸入口11b中的一个并关闭另一个。该吸入口切换风门13由电动马达13a驱动。经吸入口切换风门13关闭内部空气吸入口11b而打开外部空气吸入口11a时,变为空气从外部空气吸入口11a流入空气通道11的外部空气供给模式。另外,经吸入口切换风门13关闭外部空气吸入口11a而打开内部空气吸入口11b时,变为空气从内部空气吸入口11b流入空气通道11的内部空气循环模式。并且,吸入口切换风门13位于外部空气吸入口11a与内部空气吸入口11b之间,外部空气吸入口11a和内部空气吸入口11b被分别打开时,按照吸入口切换风门13所造成的外部空气吸入口11a和内部空气吸入口11b各自的开口率的比例,变为空气从外部空气吸入口11a和内部空气吸入口11b流入空气通道11的内外部空气吸入模式。
空气通道11的另一端侧的下部出风口11c、上部出风口11d和除霜出风口11e分别设有用于开关各出风口11c、11d、11e的出风口切换风门13b、13c、13d。该出风口切换风门13b、13c、13d通过未图示的连杆机构而连动,由电动马达13e分别进行开关。在此,借由出风口切换风门13b、13c、13d打开下部出风口11c并关闭上部出风口11d,当稍打开除霜出风口11e时,变成流过空气通道11的大部分空气从下部出风口11c吹出,并且剩余的空气从除霜出风口11e吹出的底部模式。另外,借由出风口切换风门13b、13c、13d关闭下部出风口11c和除霜出风口11e并打开上部出风口11d时,变成流过空气通道11的全部的空气从上部出风口11d吹出的通风模式。并且,借由出风口切换风门13b、13c、13d打开下部出风口11c和上部出风口11d并关闭除霜出风口11e时,变成流过空气通道11的空气从下部出风口11c和上部出风口11d吹出的双位模式。此外,借助出风口切换风门13b、13c、13d关闭下部出风口11c和上部出风口11d并打开除霜出风口11e时,变成流过空气通道11的空气从除霜出风口11e吹出的除霜模式。另外,借助出风口切换风门13b、13c、13d关闭上部出风口11d并打开下部出风口11c和除霜出风口11e时,变成流过空气通道11的空气从下部出风口11c和除霜出风口11e吹出的除霜/底部模式。并且,在双位模式中,空气通道11、下部出风口11c、上部出风口11d和在下文叙述的吸热器以及散热器的相互位置关系和构造是以如下方式形成的:从下部出风口11c吹出的空气的温度高于从上部出风口11d吹出的空气的温度而产生温度差。
在室内送风机12的空气流通方向下游侧的空气通道11中设有用于对流过空气通道11的空气进行冷却和除湿的吸热器14。另外,在吸热器14的空气流通方向下游侧的空气通道11中设有用于对流过空气通道11的空气进行加热的散热器15。吸热器14及散热器15是由用于分别将流过其内部的冷媒与流过空气通道11的空气进行热交换的散热片和管等构成的热交换器。
在吸热器14和散热器15之间的空气通道11中设有空气混合风门16,该空气混合风门16用于对流过空气通道11的空气在散热器15中加热的比例进行调整。空气混合风门16由电动马达16a驱动。通过空气混合风门16位于空气通道11中散热器15的上游侧来减少散热器15中进行热交换的空气的比例,通过空气混合风门16移动到空气通道11中散热器15以外的部分侧来增加散热器15中进行热交换的空气的比例。在空气混合风门16关闭空气通道11中散热器15的上游侧并打开散热器15以外的部分的状态下开度为0%,在打开空气通道11中散热器15的上游侧并关闭散热器15以外的部分的状态下开度为100%。
冷媒回路20具有:上述吸热器14;上述散热器15;压缩机21,其用于压缩冷媒;室外热交换器22,其用于将冷媒与车厢外的空气进行热交换;内部热交换器23,其用于将从散热器15及室外热交换器22中的至少从散热器15流出的冷媒与从吸热器14流出的冷媒进行热交换;第一控制阀24,其具有用于供暖运转时对流入室外热交换器22的冷媒进行减压的膨胀部、和用于除湿制冷运转时对散热器中冷媒的冷凝压力进行控制的冷凝压力调整部;第二控制阀25,其具有作为用于调整吸热器14中冷媒的蒸发压力的蒸发压力调整部的功能;第一~第三电磁阀26a、26b、26c;第一~第二单向阀27a、27b;膨胀阀28;以及储液器29,其用于分离气体冷媒和液体冷媒并防止液体冷媒被吸入至压缩机21中,其中,这些构件通过铜管或铝管连接。
具体而言,散热器15的冷媒流入侧连接于压缩机21的冷媒喷出侧,从而形成有冷媒通道20a。另外,第一控制阀24的冷媒流入侧连接于散热器15的冷媒流出侧,从而形成有冷媒通道20b。室外热交换器22的一端侧连接于第一控制阀24的膨胀部侧的冷媒流出侧,从而形成有冷媒通道20c。此外,室外热交换器22的另一端侧连接于第一控制阀24的冷凝压力调整部侧的冷媒流出侧,从而形成有冷媒通道20d。压缩机21的冷媒吸入侧与冷媒通道20d并列地连接到室外热交换器22的另一端侧,从而形成有冷媒通道20e。在冷媒通道20e中,从冷媒流通方向的上游侧起依次设有第一电磁阀26a和储液器29。内部热交换器23的高压冷媒流入侧连接于冷媒通道20b,从而形成有冷媒通道20f。在冷媒通道20f中,从冷媒流通方向的上游侧起依次设有第二电磁阀26b和第一单向阀27a。吸热器14的冷媒流入侧连接于内部热交换器23的高压冷媒流出侧,从而形成有冷媒通道20g。在冷媒通道20g中设有膨胀阀28。内部热交换器23的低压冷媒流入侧连接于吸热器14的冷媒流出侧,从而形成有冷媒通道20h。在冷媒通道20h中设有第二控制阀25。冷媒通道20e中的第一电磁阀26a与储液器29之间连接于内部热交换器23的低压冷媒流出侧,从而形成有冷媒通道20i。冷媒通道20f中的第一单向阀27a的冷媒流通方向的下游侧与冷媒通道20c并列地连接到室外热交换器22的一端侧,从而形成有冷媒通道20j。在冷媒通道20j中,从冷媒流通方向的上游侧起依次设有第三电磁阀26c和第二单向阀27b。
压缩机21和室外热交换器22配置于车厢外。另外,压缩机21由电动马达21a驱动。室外热交换器22中设有室外送风机30,该室外送风机30是用于在车辆停止时使车厢外的空气与冷媒进行热交换的。室外送风机30由电动马达30a驱动。
膨胀部侧的冷媒流路和冷凝压力调整部侧的冷媒流路分别形成于第一控制阀24中。膨胀部侧的冷媒流路和冷凝压力调整部侧的冷媒流路分别通过调整冷媒流路的开度的阀可被完全地关闭。
并且,车辆用空气调节装置具备控制器40,该控制器40用于进行令车厢内的温度及湿度达到已设定的温度及已设定的湿度的控制。
控制器40具有CPU、ROM和RAM。控制器40一旦从连接于输入侧的装置接收到输入信号,则CPU根据输入信号读出ROM中存储的程序,并且将由输入信号检测出的状态存储到RAM中,向连接于输出侧的装置发送输出信号。
如图2所示,控制器40的输出侧连接有:室内送风机12驱动用的电动马达12a、吸入口切换风门13驱动用的电动马达13a、出风口切换风门13b、13c、13d驱动用的电动马达13e、空气混合风门16驱动用的电动马达16a、压缩机21驱动用的电动马达21a、第一控制阀24、第二控制阀25、第一~第三电磁阀26a、26b、26c、以及室外送风机30驱动用的电动马达30a。
如图2所示,控制器40的输入侧连接有:用于检测车厢外的温度Tam的外部空气温度传感器41、用于检测车厢内的温度Tr的内部空气温度传感器42、用于检测日照量Ts的如光敏式日照传感器43、用于检测流过冷媒通道20b的高压冷媒的温度Thp的高压冷媒温度传感器44、用于检测流过冷媒通道20b的高压冷媒的压力Php的高压冷媒压力传感器45、用于检测流过冷媒通道20e并吸入至压缩机21的低压冷媒的温度Tlp的低压冷媒温度传感器46、用于检测流过冷媒通道20e并吸入至压缩机21的低压冷媒的压力Plp的低压冷媒压力传感器47、用于检测吸热器14中冷媒的蒸发温度Te的吸热器温度传感器48、用于设定与目标设定温度Tset和运转的切换相关的模式的操作部49、以及用于显示运转状态和车厢内的温度Tr等的显示部50。
如上所构成的车辆用空气调节装置可进行制冷运转、除湿制冷运转、供暖运转、第一除湿供暖运转及第二除湿供暖运转。下面,对每种运转分别进行说明。
在制冷运转和除湿制冷运转中,冷媒回路20中关闭第一控制阀24的膨胀部侧的流路并打开冷凝压力调整部侧的流路,打开第三电磁阀26c并关闭第一和第二电磁阀26a、26b,使压缩机21运转。
由此,如图3所示,从压缩机21喷出的冷媒依次流过冷媒通道20a、散热器15、冷媒通道20b、20d、室外热交换器22、冷媒通道20j、20f、内部热交换器23的高压侧、冷媒通道20g、吸热器14、冷媒通道20h、内部热交换器23的低压侧、冷媒通道20i、20e并吸入至压缩机21中。制冷运转时,流过冷媒回路20的冷媒在室外热交换器22中散热,在吸热器14中吸热。如图3的虚线所示,作为除湿制冷运转,空气混合风门16被打开时,流过冷媒回路20的冷媒也在散热器15中散热。
此时,在制冷运转时的空调单元10中,通过运转室内送风机12而流通的空气通道11中的空气,在吸热器14中与冷媒进行热交换而冷却,变成应从出风口11c、11d、11e吹出的空气的温度即目标吹出温度TAO的空气并向车厢内吹出,以使车厢内的温度达到目标设定温度Tset。
目标吹出温度TAO是根据检测出的环境条件与目标设定温度Tset而计算出的温度,该检测出的环境条件是通过外部空气温度传感器41、内部空气温度传感器42、以及日照传感器43等检测出的车厢外的温度Tam、车厢内的温度Tr、以及日照量Ts等环境条件。
此外,在除湿制冷运转时的空调单元10中,通过运转室内送风机12而流通的空气通道11中的空气,在吸热器14中与吸热的冷媒进行热交换而冷却,由此被除湿。在吸热器14中已除湿的空气,在散热器15中与散热的冷媒进行热交换而被加热,变成目标吹出温度TAO的空气并向车厢内吹出。
在供暖运转中,冷媒回路20中打开第一控制阀24的膨胀部侧的冷媒流路并关闭冷凝压力调整部侧的冷媒流路,打开第一电磁阀26a并关闭第二和第三电磁阀26b、26c,使压缩机21运转。
由此,如图4所示,从压缩机21喷出的冷媒依次流过冷媒通道20a、散热器15、冷媒通道20b、20c、室外热交换器22、冷媒通道20e并吸入至压缩机21中。流过冷媒回路20的冷媒在散热器15中散热,在室外热交换器22中吸热。
此时,在空调单元10中,通过运转室内送风机12而流通的空气通道11中的空气,不会在吸热器14中与冷媒进行热交换,而会在散热器15中与冷媒进行热交换而被加热,变成目标吹出温度TAO的空气并向车厢内吹出。
在第一除湿供暖运转中,冷媒回路20中打开第一控制阀24的膨胀部侧的冷媒流路并关闭冷凝压力调整部侧的冷媒流路,打开第一和第二电磁阀26a、26b并关闭第三电磁阀26c,使压缩机21运转。
由此,如图5所示,从压缩机21喷出的冷媒依次流过冷媒通道20a、散热器15、冷媒通道20b。流过冷媒通道20b的部分冷媒依次流过第一控制阀24、冷媒通道20c、室外热交换器22、冷媒通道20e并吸入至压缩机21中。另外,流过冷媒通道20b的其余的冷媒依次流过冷媒通道20f、内部热交换器23的高压侧、冷媒通道20g、吸热器14、冷媒通道20h、内部热交换器23的低压侧以及冷媒通道20i并吸入至压缩机21中。流过冷媒回路20的冷媒在散热器15中散热,在吸热器14及室外热交换器22中吸热。
此时,在空调单元10中,通过运转室内送风机12而流通的空气通道11中的空气,在吸热器14中与冷媒进行热交换而冷却,由此被除湿。在吸热器14中被除湿的部分空气在散热器15中与冷媒进行热交换而被加热,变成目标吹出温度TAO的空气并向车厢内吹出。
在第二除湿供暖运转中,冷媒回路20中关闭第一控制阀24的膨胀部侧和冷凝压力调整部侧两条冷媒流路,打开第二电磁阀26b并关闭第一和第三电磁阀26a、26c,使压缩机21运转。
由此,如图6所示,从压缩机21喷出的冷媒依次流过冷媒通道20a、散热器15、冷媒通道20b、20f、内部热交换器23的高压侧、冷媒通道20g、吸热器14、冷媒通道20h、内部热交换器23的低压侧、冷媒通道20i、20e并被吸入至压缩机21中。流过冷媒回路20的冷媒在散热器15中散热,并在吸热器14中吸热。
此时,在空调单元10中,通过运转室内送风机12而流通的空气通道11中的空气,与上述第一除湿供暖运转相同,在吸热器14中与冷媒进行热交换而冷却,由此被除湿。在吸热器14中被除湿的部分空气在散热器15中与冷媒进行热交换而被加热,变成目标吹出温度TAO的空气并向车厢内吹出。
控制器40在空调自动开关设定为接通的状态下,根据车厢外的温度Tam、车厢内的温度Tr、车厢外的湿度、车厢内的湿度Th、以及日照量Ts等环境条件来进行切换制冷运转、除湿制冷运转、供暖运转、第一除湿供暖运转、以及第二除湿供暖运转的运转切换控制处理。
此外,控制器40通过出风口切换风门13b、13c、13d来切换出风口11c、11d、11e的模式,并为了使出风口11c、11d、11e吹出的空气的温度达到目标吹出温度TAO而控制空气混合风门16的开度。
另外,控制器40在通过运转切换控制处理而切换的每个运转中,根据目标吹出温度TAO进行底部模式、通风模式和双位模式的切换。具体而言,在目标吹出温度TAO为高温,例如高于或等于40℃时设定为底部模式。另外,控制器40在目标吹出温度TAO为低温,例如低于25℃时设定为通风模式。并且,目标吹出温度TAO是设定为底部模式的目标吹出温度TAO与设定为通风模式的目标吹出温度TAO之间的温度时,控制器40设定为双位模式。
此外,控制器40在供暖运转和第一除湿供暖运转中,根据运转状态进行控制第一控制阀24的膨胀部侧的阀开度的膨胀部控制处理。用图7的流程图来说明此时控制器40的动作。
(步骤S1)
在步骤S1中,CPU判定运转是否为供暖运转或除湿供暖运转。若判定为供暖运转或除湿供暖运转,则将处理移至步骤S2;若未判定为供暖运转或除湿供暖运转,则结束膨胀部控制处理。
(步骤S2)
在步骤S1中判定运转为供暖运转或除湿供暖运转时,则在步骤S2中CPU根据低压冷媒温度传感器46的检测温度Tlp和低压冷媒压力传感器47的检测压力Plp计算出冷媒的过热度SH。
(步骤S3)
在步骤S3中,CPU判定在步骤S2中计算出的过热度SH是否大于或等于规定值。若判定为过热度SH大于或等于规定值,则将处理移至步骤S9;若未判定为过热度SH大于或等于规定值,则将处理移至步骤S4。
(步骤S4)
在步骤S3中未判定为过热度SH大于或等于规定值时,则在步骤S4中CPU根据目标吹出温度TAO设定目标过冷度SCt。例如,目标吹出温度TAO高于或等于规定值(例如,60℃)时,将目标过冷度SCt设定为第一目标过冷度SCt1(例如,15℃),目标吹出温度TAO低于规定值时,将目标过冷度SCt设定为第二目标过冷度SCt2(例如,12℃)。
(步骤S5)
在步骤S5中,CPU对于在步骤S4中已设定的目标过冷度SCt,计算出基于室内送风机12的送风量Ga的校正量H1和基于流过冷媒回路20的冷媒的流量Gr的校正量H2。
具体而言,当室内送风机12的送风量Ga大于或等于规定风量时,将校正量H1设定为零;当送风量Ga小于规定风量时,根据送风量Ga将校正量H1设定为使过冷度SC变小的校正量H1(例如,-10≤H1≤0)。此外,当流过冷媒回路20的高压侧的冷媒的流量Gr大于或等于规定流量时,根据流量Gr将校正量H2设定为使过冷度变大的校正量H2(例如,0≤H2≤5);当流量Gr小于规定流量时,随着流量Gr的减少将校正量H2设定为使过冷度SC变小的校正量H2(例如,-5≤H2≤0)。由于流过冷媒回路20的高压侧的冷媒的流量Gr具有随着冷媒回路20的高压侧的压力的上升而变大、随着压力的降低而变小的关系,因此根据高压冷媒压力传感器45的检测压力Php计算出流过冷媒回路20的高压侧的冷媒的流量Gr。
(步骤S6)
在步骤S6中,CPU将目标过冷度SCt加上校正量H1、H2而计算出校正目标过冷度SCtc(SCtc=SCt-(H1+H2))。
(步骤S7)
在步骤S7中,CPU根据高压冷媒温度传感器44的检测温度Thp和高压冷媒压力传感器45的检测压力Php计算出冷媒的过冷度SC。
(步骤S8)
在步骤S8中,CPU控制第一控制阀24的阀开度以使过冷度SC达到校正目标过冷度SCtc,并结束膨胀部控制处理。
(步骤S9)
在步骤S3中判定为过热度SH大于或等于规定值时,在步骤S9中CPU进行控制第一控制阀24的膨胀部侧的阀开度的过热度控制处理,以使低压冷媒的过热度SH达到目标过热度SHt,并结束膨胀部控制处理。
此外,控制器40在除湿制冷运转中,进行用于控制吸热器14的吸热能力和散热器15的散热能力的除湿制冷能力控制处理。用图8的流程图来说明此时控制器40的动作。
(步骤S11)
在步骤S11中,CPU判定运转是否为除湿制冷运转。若判定为除湿制冷运转,则将处理移至步骤S12;若未判定为除湿制冷运转,则结束除湿制冷能力控制处理。
(步骤S12)
在步骤S11中判定为除湿制冷运转时,则在步骤S12中CPU根据目标吹出温度TAO计算出高压冷媒的目标压力Phpt。
(步骤S13)
在步骤S13中,CPU根据高压冷媒的目标压力Phpt和高压冷媒压力传感器45的检测压力Php来控制第一控制阀24的冷凝压力调整部侧的阀开度。
具体而言,通过在除了完全关闭以外的大小两级之间切换来进行对第一控制阀24的冷凝压力调整部侧的阀开度的控制。在这种情况下,将阀开度从小切换到大时高压冷媒的压力Php降低,将阀开度从大切换到小时高压冷媒的压力Php上升。
(步骤S14)
在步骤S14中,CPU根据目标吹出温度TAO计算出吸热器14中冷媒的目标蒸发温度Tet。
(步骤S15)
在步骤S15中,CPU根据吸热器温度传感器48的检测温度Te控制压缩机21的电动马达21a的转速,以使吸热器14中冷媒的蒸发温度Te达到目标蒸发温度Tet,并结束除湿制冷能力控制处理。
此外,控制器40在第一除湿供暖运转中,根据运转状态进行控制第二控制阀25的阀开度的蒸发器温度控制处理。用图9的流程图来说明此时控制器40的动作。
(步骤S21)
在步骤S21中,CPU判定运转状态是否为第一除湿供暖运转。若判定为第一除湿供暖运转,则将处理移至步骤S22;若未判定为第一除湿供暖运转,则结束蒸发器温度控制处理。
(步骤S22)
在步骤S21中判定为第一除湿供暖运转时,则在步骤S22中CPU根据目标吹出温度TAO计算出吸热器14中冷媒的目标蒸发温度Tet。
(步骤S23)
在步骤S23中,CPU根据目标蒸发温度Tet和吸热器温度传感器48的检测温度Te来控制第二控制阀25的阀开度。
具体而言,当吸热器温度传感器48的检测温度Te低于目标蒸发温度Tet时,使第二控制阀25的阀开度减小,当检测温度Te高于目标蒸发温度Tet时,使第二控制阀25的阀开度增大。
此外,控制器40在供暖运转和第一除湿供暖运转中,进行判定封入冷媒回路20中的冷媒量是否适当的冷媒量判定处理。用图10的流程图来说明此时控制器40的动作。
(步骤S31)
在步骤S31中,CPU判定车厢外的温度Tam、室内送风机12的送风量Ga、压缩机21的电动马达21a的转速Nc等是否为可判定冷媒回路20中的冷媒量的热负荷条件。若判定为可判定冷媒量的热负荷条件,则将处理移至步骤S32;若未判定为可判定冷媒量的热负荷条件,则结束冷媒量判定处理。
(步骤S32)
在步骤S31中判定为可判定冷媒量的热负荷条件时,则在步骤S32中CPU根据低压冷媒温度传感器46的检测温度Tlp和低压冷媒压力传感器47的检测压力Plp计算出冷媒的过热度SH。
(步骤S33)
在步骤S33中,CPU根据高压冷媒温度传感器44的检测温度Thp和高压冷媒压力传感器45的检测压力Php计算出冷媒的过冷度SC。
(步骤S34)
在步骤S34中,CPU根据在步骤S32中计算出的冷媒的过热度SH、在步骤S33中计算出的冷媒的过冷度SC、以及第一控制阀24的膨胀部侧的阀开度来判定冷媒回路20中的冷媒量是否适当。若判定为冷媒量适当时,则结束冷媒量判定处理;若未判定为冷媒量适当时,则将处理移至步骤S35。
对冷媒回路20中的冷媒量是否适当的判定,是通过判定在步骤S32中计算出的冷媒的过热度SH、在步骤S33中计算出的冷媒的过冷度SC、以及第一控制阀24的膨胀部侧的阀开度是否分别在适当范围内而进行的。
(步骤S35)
在步骤S34中未判定为冷媒量适当时,则在步骤S35中CPU在显示部50中显示冷媒回路20中的冷媒量不足或过量的信息并结束冷媒量判定处理。
这样,采用本实施方式的车辆用空气调节装置,在供暖运转和除湿供暖运转中,将目标吹出温度TAO高于或等于规定温度时的目标过冷度SCt设定为比目标吹出温度TAO低于规定温度时的目标过冷度SCt2大,在室内送风机12的送风量Ga小于规定风量时校正已设定的目标过冷度SCt,以使过冷度SC比室内送风机12的送风量Ga大于或等于规定风量时所校正的目标过冷度SCtc小。由此,能在室内送风机12的送风量Ga较小时使冷媒的过冷度SC减小,能够使流过散热器15的冷媒流通方向上游侧的冷媒和流过冷媒流通方向下游侧的冷媒之间的温度差变小,因此通过防止在散热器15中进行热交换后的空气的温度产生偏差,可确实地控制向车厢内吹出的空气的温度。
此外,当流过冷媒回路20的冷媒的流量Gr大于或等于规定流量时,校正已设定的目标过冷度SCt,以使过冷度SC比冷媒的流量Gr低于规定流量时所校正的目标过冷度SCt大。由此,冷媒的流量Gr较大时,通过提高第一控制阀24的上游侧的冷媒的过冷度,从而能够增加散热器15的冷媒流入侧和冷媒流出侧之间的焓差,因此可提高加热能力,而且可提高COP(性能系数)并随之提高热泵的运转效率。
另外,根据高压冷媒温度传感器44的检测温度Thp和高压冷媒压力传感器45的检测压力Php计算出冷媒的过冷度SC,根据计算出的过冷度SC来控制第一控制阀24的膨胀部侧的阀开度。由此,使冷媒的过冷度SC能够确实地跟随目标过冷度SCt,从而可将车厢内的环境维持在良好的状态。
此外,根据低压冷媒温度传感器46的检测温度Tlp和低压冷媒压力传感器47的检测压力Plp计算出低压冷媒的过热度SH,当计算出的过热度SH大于或等于规定值时,会控制第一控制阀24的膨胀部侧的阀开度以使低压冷媒的过热度SH达到目标过热度SHt。由此,通过提高过冷度SC,由于能够防止因冷媒回路20的低压侧的冷媒量不足而使过热度SH过大,因此可防止压缩机21出现故障等不良情况的发生。
另外,根据计算出的冷媒的过冷度SC、第一控制阀24的膨胀部侧的阀开度、以及计算出的低压冷媒的过热度SH来判定被封入冷媒回路20中的冷媒的封入量是否适当。由此,能够容易地发现被封入冷媒回路20中的冷媒的泄漏,因此可迅速对故障采取对应措施。
图11表示本发明的第二实施方式。并且,使用同样的符号表示与上述实施方式相同的构造。
本实施方式的车辆用空气调节装置与第一实施方式具有相同的构造,控制器40进行如图11所示的膨胀部控制处理。
(步骤S41)
在步骤S41中,CPU判定运转是否为供暖运转或除湿供暖运转。若判定为供暖运转或除湿供暖运转,则将处理移至步骤S42;若未判定为供暖运转或除湿供暖运转,则结束膨胀部控制处理。
(步骤S42)
在步骤S41中判定运转状态为供暖运转或除湿供暖运转时,则在步骤S42中CPU根据低压冷媒温度传感器46的检测温度Tlp和低压冷媒压力传感器47的检测压力Plp计算出冷媒的过热度SH。
(步骤S43)
在步骤S43中,CPU判定在步骤S2中计算出的过热度SH是否大于或等于规定值。若判定为过热度SH大于或等于规定值,则将处理移至步骤S51;若未判定为过热度SH大于或等于规定值,则将处理移至步骤S44。
(步骤S44)
在步骤S43中未判定为过热度SH大于或等于规定值时,则在步骤S44中CPU根据目标吹出温度TAO设定目标过冷度SCt。例如,目标吹出温度TAO高于或等于规定值(例如,60℃)时,将目标过冷度SCt设定为第一目标过冷度SCt1(例如,15℃),目标吹出温度TAO低于规定值时,将目标过冷度SCt设定为第二目标过冷度SCt2(例如,12℃)。
(步骤S45)
在步骤S45中,CPU对于在步骤S44中已设定的目标过冷度SCt,计算出基于室内送风机12的送风量Ga的校正量H1和基于流过冷媒回路20的冷媒的流量Gr的校正量H2。
具体而言,当室内送风机12的送风量Ga大于或等于规定风量时,将校正量H1设定为零;当送风量Ga小于规定风量时,根据送风量Ga将校正量H1设定为使过冷度SC变小的校正量H1(例如,-10≤H1≤0)。此外,当流过冷媒回路20的高压侧的冷媒的流量Gr大于或等于规定流量时,根据流量Gr将校正量H2设定为使过冷度变大的校正量H2(例如,0≤H2≤5);当流量Gr小于规定流量时,随着流量Gr的减少将校正量H2设定为使过冷度SC变小的校正量H2(例如,-5≤H2≤0)。由于流过冷媒回路20的高压侧的冷媒的流量Gr具有随着冷媒回路20的高压侧的压力的上升而变大、随着压力的降低而变小的关系,因此根据高压冷媒压力传感器45的检测压力Php而计算出流过冷媒回路20的高压侧的冷媒的流量Gr。
(步骤S46)
在步骤S46中,CPU将目标过冷度SCt加上校正量H1、H2而计算出校正目标过冷度SCtc(SCtc=SCt-(H1+H2))。
(步骤S47)
在步骤S47中,CPU根据在步骤S46中已设定的校正目标过冷度SCtc计算出与第一控制阀24的膨胀部侧的阀开度相关的前馈目标值EXVtgtFF。
前馈目标值EXVtgtFF是根据车厢外的温度Tam、用于驱动室内送风机12的电动马达12a的电压BLV、以及驱动压缩机21的电动马达21a的转速Nc而计算出的(EXVtgtFF=Ka×Tam+Kb×BLV+Kc×Nc+d,Ka、Kb、Kc、d分别为预设的常数)。
(步骤S48)
在步骤S48中,CPU根据高压冷媒温度传感器44的检测温度Thp和高压冷媒压力传感器45的检测压力Php计算出冷媒的过冷度SC。
(步骤S49)
在步骤S49中,CPU根据在步骤S48中计算出的冷媒的过冷度SC而计算出与第一控制阀24的膨胀部侧的阀开度相关的反馈目标值EXVtgtFB。
反馈目标值EXVtgtFB是根据在步骤S35中计算出的前馈目标值EXVtgtFF和在步骤S36中计算出的冷媒的过冷度SC而计算出的比例积分控制(PI控制)的输出值(EXVtgtFB=EXVtgtfbp+EXVtgtfbi,EXVtgtfbp=Kp×(SCtgtFF-SC),EXVtgtfbi=EXVtgtfbi_n-1+Kp/Ti×(SCtgtFF-SC),Kp是作为比例增益的常数,Ti是积分时间,EXVtgtfbi_n-1是EXVtgtfbi的上次值)。
(步骤S50)
在步骤S50中,CPU根据在步骤S47中计算出的前馈目标值EXVtgtFF和在步骤S49中计算出的反馈目标值EXVtgtFB而控制第一控制阀24的膨胀部侧的阀开度,并结束膨胀部控制处理。
(步骤S51)
在步骤S43中判定为过热度SH大于或等于规定值时,则在步骤S51中CPU进行控制第一控制阀24的膨胀部侧的阀开度的过热度控制处理,以使低压冷媒的过热度SH达到目标过热度SHt,并结束膨胀部控制处理。
这样,采用本实施方式的车辆用空气调节装置,与第一实施方式相同,能在室内送风机12的送风量Ga较小时使冷媒的过冷度SC减小,能够使流过散热器15的冷媒流通方向上游侧的冷媒和流过冷媒流通方向下游侧的冷媒之间的温度差变小,因此通过防止在散热器15中进行热交换后的空气的温度产生偏差,可确实地控制向车厢内吹出的空气的温度。
此外,根据目标过冷度SCtc计算出与第一控制阀24的膨胀部侧的阀开度相关的前馈目标值EXVtgtFF,根据计算出的过冷度SC和已设定的目标过冷度SCtc计算出与阀开度相关的反馈目标值EXVtgtFB,根据前馈目标值EXVtgtFF和反馈目标值EXVtgtFB控制阀开度。由此,可以更确实地使车厢内的温度和湿度达到已设定的温度和湿度。
并且,上述实施方式中,虽然显示有从压缩机21流出的冷媒在供暖运转和第一除湿供暖运转时,从室外热交换器22的一端侧向另一端侧流过,但并不限定于此。例如,如图12所示,从压缩机21流出的冷媒在供暖运转和第一除湿供暖运转时,也可以从室外热交换器22的一端侧向另一端侧流过。
图12的车辆用空气调节装置中设有连接第一控制阀24的膨胀部侧的冷媒流出侧和室外热交换器22的另一端侧的冷媒通道20k以代替第一实施方式中的冷媒通道20c。此外,车辆用空气调节装置中设有连接室外热交换器22的一端侧和压缩机21的冷媒吸入侧的冷媒通道20l以代替第一实施方式中的冷媒通道20e。
如上所构成的车辆用空气调节装置中,与第一实施方式的情况不同,从散热器15流出的冷媒在供暖运转和第一除湿供暖运转时从室外热交换器22的另一端侧向一端侧流过。在其它运转中冷媒的流通与第一实施方式相同。
此外,上述实施方式中,虽然所显示的第一控制阀24设有一体形成的、在供暖运转时用于对流入室外热交换器22的冷媒进行减压的膨胀部和在除湿制冷运转时用于对散热器中冷媒的冷凝压力进行调整的冷凝压力调整部,但并不限定于此。例如,将作为膨胀部的电子式膨胀阀、和作为冷凝压力调整部的冷凝压力调整阀相互并列地连接于室外热交换器22的冷媒流通方向上游侧,也可以得到与上述实施方式相同的作用效果。
另外,上述实施方式中,虽然显示有通过控制位于室外热交换器22的上游侧的第一控制阀24的膨胀部的阀开度而控制从散热器15流出的冷媒的过冷度SC,但也可以设置电子式膨胀阀以代替位于吸热器14的上游侧的膨胀阀28,通过控制该电子式膨胀阀的阀开度来控制从散热器15流出的冷媒的过冷度SC。
图13至图29表示本发明的第三实施方式。
如图13所示,本发明的车辆用空气调节装置具备:设于车厢内的空调单元10、和跨车厢内外构成的冷媒回路20。
空调单元10具有空气通道11,该空气通道11用于使供给到车厢内的空气流过。在空气通道11的一端侧,设有用于使车厢外的空气流入空气通道11的外部空气吸入口11a和用于使车厢内的空气流入空气通道11的内部空气吸入口11b。此外,在空气通道11的另一端侧,设有向车厢内的乘客的脚部吹出流过空气通道11的空气的下部出风口11c、向车厢内的乘客的上半身吹出流过空气通道11的空气的上部出风口11d、以及向车辆的前玻璃的车厢内侧面吹出流过空气通道11的空气的除霜出风口11e。
在空气通道11内的一端侧设有条形风扇等室内送风机12,该室内送风机12用于使空气从空气通道11的一端侧流向另一端侧。该室内送风机12由电动马达12a驱动。
在空气通道11的一端侧设有吸入口切换风门13,该吸入口切换风门13可打开外部空气吸入口11a及内部空气吸入口11b中的一个并关闭另一个。经吸入口切换风门13关闭内部空气吸入口11b而打开外部空气吸入口11a时,变为空气从外部空气吸入口11a流入空气通道11的外部空气供给模式。另外,经吸入口切换风门13关闭外部空气吸入口11a而打开内部空气吸入口11b时,变为空气从内部空气吸入口11b流入空气通道11的内部空气循环模式。并且,吸入口切换风门13位于外部空气吸入口11a与内部空气吸入口11b之间,外部空气吸入口11a和内部空气吸入口11b被分别打开时,按照吸入口切换风门13所造成的外部空气吸入口11a和内部空气吸入口11b各自的开口率的比例,变为空气从外部空气吸入口11a和内部空气吸入口11b流入空气通道11的内外部空气吸入模式。
空气通道11的另一端侧的下部出风口11c、上部出风口11d和除霜出风口11e分别设有用于开关各出风口11c、11d、11e的出风口切换风门13b、13c、13d。该出风口切换风门13b、13c、13d通过未图示的连杆机构而连动。在此,借由出风口切换风门13b、13c、13d打开下部出风口11c并关闭上部出风口11d,当稍打开除霜出风口11e时,变成流过空气通道11的大部分空气从下部出风口11c吹出,并且剩余的空气从除霜出风口11e吹出的底部模式。另外,借由出风口切换风门13b、13c、13d关闭下部出风口11c和除霜出风口11e并打开上部出风口11d时,变成流过空气通道11的全部的空气从上部出风口11d吹出的通风模式。并且,借由出风口切换风门13b、13c、13d打开下部出风口11c和上部出风口11d并关闭除霜出风口11e时,变成流过空气通道11的空气从下部出风口11c和上部出风口11d吹出的双位模式。此外,借助出风口切换风门13b、13c、13d关闭下部出风口11c和上部出风口11d并打开除霜出风口11e时,变成流过空气通道11的空气从除霜出风口11e吹出的除霜模式。另外,借助出风口切换风门13b、13c、13d关闭上部出风口11d并打开下部出风口11c和除霜出风口11e时,变成流过空气通道11的空气从下部出风口11c和除霜出风口11e吹出的除霜/底部模式。并且,在双位模式中,空气通道11、下部出风口11c、上部出风口11d和在下文叙述的吸热器以及散热器的相互位置关系和构造是以如下方式形成的:从下部出风口11c吹出的空气的温度高于从上部出风口11d吹出的空气的温度而产生温度差。
在室内送风机12的空气流通方向下游侧的空气通道11中设有用于对流过空气通道11的空气进行冷却和除湿的吸热器14。另外,在吸热器14的空气流通方向下游侧的空气通道11中设有用于对流过空气通道11的空气进行加热的散热器15。吸热器14及散热器15是由用于分别将流过其内部的冷媒与流过空气通道11的空气进行热交换的散热片和管等构成的热交换器。
在吸热器14和散热器15之间的空气通道11中设有空气混合风门16,该空气混合风门16用于对流过空气通道11的空气在散热器15中加热的比例进行调整。通过空气混合风门16位于空气通道11中散热器15的上游侧来减少散热器15中进行热交换的空气的比例,通过空气混合风门16移动到空气通道11中散热器15以外的部分侧来增加散热器15中进行热交换的空气的比例。在空气混合风门16关闭空气通道11中散热器15的上游侧并打开散热器15以外的部分的状态下开度为0%,在打开空气通道11中散热器15的上游侧并关闭散热器15以外的部分的状态下开度为100%。
冷媒回路20具有:上述吸热器14、上述散热器15、用于压缩冷媒的压缩机21、用于将冷媒与车厢外的空气进行热交换的室外热交换器22、第一控制阀24、作为用于调整吸热器14中冷媒的蒸发压力的低压冷媒流量调整部的第二控制阀25、第一~第四电磁阀26a、26b、26c、26d、第一~第二单向阀27a、27b、膨胀阀28、以及用于分离气体冷媒和液体冷媒并防止液体冷媒被吸入至压缩机21中的储液器29,这些构件通过铜管或铝管连接,其中,第一控制阀24具有用于供暖运转和第一除湿供暖运转时对流入室外热交换器22的冷媒进行减压的膨胀部、和作为用于除湿制冷运转时对散热器15中冷媒的冷凝压力进行控制的高压冷媒流量调整阀的冷凝压力调整部,第一控制阀24是作为可将冷媒流路切换至膨胀部侧或冷凝压力调整部侧的流量调整流路切换阀。
具体而言,散热器15的冷媒流入侧连接于压缩机21的冷媒喷出侧,从而形成有冷媒通道20a。另外,第一控制阀24的冷媒流入侧连接于散热器15的冷媒流出侧,从而形成有冷媒通道20b。室外热交换器22的一端侧连接于第一控制阀24的膨胀部侧的冷媒流出侧,从而形成有冷媒通道20c。此外,室外热交换器22的另一端侧连接于第一控制阀24的冷凝压力调整部侧的冷媒流出侧,从而形成有冷媒通道20d。压缩机21的冷媒吸入侧与冷媒通道20d并列地连接到室外热交换器22的另一端侧,从而形成有冷媒通道20e。在冷媒通道20e中,从冷媒流通方向的上游侧起依次设有第一电磁阀26a和储液器29。吸热器14的冷媒流入侧连接于冷媒通道20b,从而形成有冷媒通道20f。在冷媒通道20f中,从冷媒流通方向的上游侧起依次设有第二电磁阀26b、第一单向阀27a和膨胀阀28。冷媒通道20e中的第一电磁阀26a与储液器29之间连接于吸热器14的冷媒流出侧,从而形成有冷媒通道20g。在冷媒通道20g中设有第二控制阀25。冷媒通道20f中的第一单向阀27a与膨胀阀28之间和冷媒通道20c并列地连接到室外热交换器22的一端侧,从而形成有冷媒通道20h。在冷媒通道20h中,从冷媒流通方向的上游侧起依次设有第三电磁阀26c和第二单向阀27b。冷媒通道20a与冷媒通道20c相连接,从而形成作为除霜用冷媒流路的冷媒通道20i。在冷媒通道20i中设有第四电磁阀26d。
压缩机21和室外热交换器22配置于车厢外。室外热交换器22中设有室外送风机30,该室外送风机30是用于在车辆停止时使车厢外的空气和冷媒进行热交换的。
如图14和图15所示,室外热交换器22与第一控制阀24、第一电磁阀26a和第三电磁阀26c形成一体,构成室外热交换器单元U。
室外热交换器22具有:在宽度方向上设有分别向上下方向延伸的一对集水箱22a、相互沿上下方向隔开间隔地连接两集水箱22a间的多根扁平管22b、和设置在各扁平管22b之间波浪形的散热片22c。
每个集水箱22a是由上下两端部封闭的筒状部件构成的,内部的下端侧是借由隔离部件22d在上下方向被隔离。冷媒通道20d和20e连接于一个集水箱22a的上部侧的空间。另外,冷媒通道20c和20h连接于这个集水箱22a的下部侧的空间。此外,另一个集水箱22a的上部侧的空间和下部侧的空间通过设于该集水箱22a的宽度方向外侧的气液分离器22e而连通。气液分离器22e是由上下两端封闭的筒状部件构成的,室外热交换器22作为散热器执行功能时,气液分离器22e可贮存液体冷媒。室外热交换器22作为散热器执行功能时,只有贮存于气液分离器22e中的液体冷媒流入另一个集水箱22a的下部侧的空间中。即,每个集水箱22a的下部侧的空间以及连接集水箱22a间的每个扁平管22b上构成有用于使流过的液体冷媒达到过冷却的状态的过冷却部22f。
如图16所示,第一控制阀24具有:阀主体24a,其有流过冷媒通道20b的冷媒流过;以及开度调整机构24b,其用于将阀主体24a内的冷媒流路切换至膨胀部侧或冷凝压力调整部侧,并调整两者流路的开度。
阀主体24a形成有用于使流过冷媒通道20b的冷媒流入的冷媒流入路24c、膨胀部侧的冷媒流路24d、和冷凝压力调整部侧的冷媒流路24e。
开度调整机构24b具有:螺线管24h,其用于相对于线圈24f使柱塞24g作直线往复运动;第一阀体24j,其设于冷媒流入路24c内,可开关使冷媒流入路24c与冷媒流路24d连通的连通孔24i;以及第二阀体24l,其设于冷媒流入路24c内,可开关使冷媒流入路24c与冷媒流路24e连通的连通孔24k。
螺线管24h是通过调整施加到线圈24f的电流的大小可调整相对于线圈24f的柱塞24g的位置的比例螺线管。在柱塞24g的前端侧设有可抵接于第二阀体24l的一端面的抵接部24m,第二阀体241位于抵接部24m的前端侧的外周面侧,并且抵接部24m的前端侧的内周部设有可插入第一阀体24j的圆筒状的阀体保持部件24n。
第一阀体24j的一端部为朝向其顶端逐渐变细、截面为圆形的针状部件,而其另一端侧处于插入至阀体保持部件24n的内周部的状态。在阀体保持部件24n的内周部设有第一螺旋弹簧24o,第一阀体24j受到使其一端部封闭连通孔24i方向的作用力。
第二阀体24l,在径向上的中央部分设有内径的尺寸与阀体保持部24n的外径的尺寸大致相同的通孔24p,阀体保持部24n贯穿插入通孔24p。第二阀体24l通过设于冷媒流入路24c内的第二螺旋弹簧24q而受到封闭连通孔24k方向的作用力。
图16(a)表示的是处于打开膨胀部侧的冷媒流路24d并关闭冷凝压力调整部侧的冷媒流路24e的状态。另外,图16(b)表示的是处于关闭膨胀部侧的冷媒流路24d并关闭冷凝压力调整部侧的冷媒流路24e的状态。并且,图16(c)表示的是处于关闭膨胀部侧的冷媒流路24d并打开冷凝压力调整部侧的冷媒流路24e的状态。
膨胀阀28是根据从吸热器14流出的冷媒的温度可调整阀开度的温度膨胀阀。作为温度膨胀阀,例如,采用从吸热器流出的冷媒流通的流出冷媒流路、检测流过流出冷媒流路的温度的感温棒、以及用于使阀体移动的隔膜一体形成的盒形温度膨胀阀。
如图17所示,储液器29具有向上下方向延伸的压力容器即容器主体29a。用于使流过冷媒通道20e或冷媒通道20g的冷媒流入的冷媒流入管29b连接于容器主体29a的上部侧。另外,用于使冷媒从容器主体29a向压缩机21流出的冷媒流出管29c设于容器主体29a的下部侧。冷媒流出管29c的端部开口位于距容器主体29a的底部为规定距离的上方,限制液体冷媒从容器主体的流出。在容器主体29a内的冷媒流入管29b的端部开口与冷媒流出管29c的端部开口之间,设有用于防止冷媒从冷媒流入管29b直接流入冷媒流出管29c的冷媒流通限制板29d。另外,在位于容器主体29a内的下部的冷媒流出管29c上,设有为使从滞留在容器主体29a内的冷媒分离出的润滑油流回压缩机21而设置的回油孔29e。
并且,如图13所示,车辆用空气调节装置具备控制器40,用于控制第一控制阀24的膨胀部侧和冷凝压力调整部侧各自的阀开度。
控制器40的输出侧连接有第一控制阀24。此外,控制器40的输入侧连接有用于检测流过冷媒通道20b的高压冷媒的温度Thp的高压冷媒温度传感器44、以及用于检测流过冷媒通道20b的高压冷媒的压力Php的高压冷媒压力传感器45。
如上所构成的车辆用空气调节装置可进行制冷运转、除湿制冷运转、供暖运转、第一除湿供暖运转、第二除湿供暖运转及除霜运转。下面,对每种运转分别进行说明。
在制冷运转和除湿制冷运转中,冷媒回路20中关闭第一控制阀24的膨胀部侧的流路,并打开冷凝压力部侧的流路,打开第三电磁阀26c,并关闭第一、第二和第四电磁阀26a、26b、26d,使压缩机21运转。
由此,如图18所示,从压缩机21喷出的冷媒依次流过冷媒通道20a、散热器15、冷媒通道20b、20d、室外热交换器22、冷媒通道20h、20f、吸热器14、冷媒通道20g、20e并吸入至压缩机21中。制冷运转中,流过冷媒回路20的冷媒在室外热交换器22中散热并在吸热器14中吸热。如图18的虚线所示,作为除湿制冷运转,空气混合风门16被打开时,流过冷媒回路20的冷媒也在散热器15中散热。
此时,在制冷运转时的空调单元10中,通过运转室内送风机12而流通的空气通道11中的空气,在吸热器14中与冷媒进行热交换而冷却,变成应从出风口11c、11d、11e吹出的空气的温度即目标吹出温度TAO并向车厢内吹出,以使车厢内的温度达到目标设定温度Tset。
目标吹出温度TAO是根据检测出的环境条件与目标设定温度Tset而计算出的温度,该检测出的环境条件是检测车厢外的温度Tam、车厢内的温度Tr、以及日照量Ts等环境条件。
此外,在除湿制冷运转时的空调单元10中,通过运转室内送风机12而流通的空气通道11中的空气,在吸热器14中与吸热的冷媒进行热交换而冷却,由此被除湿。在吸热器14中已除湿的空气,在散热器15中与散热的冷媒进行热交换而被加热,变成目标吹出温度TAO的空气并向车厢内吹出。
在除湿制冷运转中,通过调整第一控制阀24的冷凝压力调整部侧的阀开度,从而调整散热器15中冷媒的冷凝压力。即,通过调整散热器15中冷媒的冷凝压力,从而可调整散热器15中的散热量。
具体而言,散热器15中冷媒的冷凝压力在增大第一控制阀24的冷凝压力调整部的阀开度时会降低,在减小阀开度时会提高。由此,散热器15的散热量会因降低冷凝压力而减少,因提高冷凝压力而增加。
在制冷运转和除湿制冷运转中,流过室外热交换器22的冷媒由于在过冷却部22f以液体的状态与车厢外的空气进行热交换,因此变为过冷状态。
此外,膨胀阀28中,根据从吸热器14流出的冷媒的温度来调整阀开度,调整从吸热器14流出的冷媒的过热度。具体而言,从吸热器14流出的冷媒的温度较低时减小阀开度,从吸热器14流出的冷媒的温度较高时增大阀开度。
在此,图19表示从吸热器14流出的冷媒的过热度和性能系数(CPO)的关系以及冷媒的过热度和从压缩机21喷出的冷媒的温度的关系。随着过热度在规定范围内的增加性能系数会提高,但过热度超过规定范围后随着过热度的增加性能系数会降低。另外,从压缩机21喷出的冷媒的温度随着过热度的增加而升高。
具体而言,在过冷却部22f中将冷媒设定为过冷却的状态,如图20所示,从吸热器14流出的冷媒的过热度在规定范围内增加时,与虚线所表示的不存在过冷却部22f、不对冷媒的过热度进行控制的情况相比,流入吸热器14的冷媒和从吸热器14流出的冷媒的焓差增大,性能系数会提高。
另外,将从吸热器14流出的冷媒的过热度设定为超出规定范围时,从压缩机21喷出的冷媒的温度会升高。一旦从压缩机21喷出的冷媒的温度升高,会导致润滑油和冷媒变坏并使压缩机21难以冷却,加大压缩机21中的机械损失从而降低性能系数。
此外,图21表示从室外热交换器22流出的冷媒的过冷度和性能系数的关系。性能系数随着过冷度增加而提高。由于增加过冷度,因此需要加大流过室外热交换器22中各集水箱22a的下侧的空间之间的冷媒与空气的热交换面积。为此,过冷度由于与室外热交换器22的外观尺寸的大小成比例地增加,因此由室外热交换器22在装配上可能的外观尺寸所决定。
如上所述,通过设定性能系数为最大的过热度与性能系数为上限的过冷度,从而能够使制冷和除湿制冷运转中性能系数达到最大限度。
在供暖运转中,冷媒回路20中打开第一控制阀24的膨胀部侧的冷媒流路,并关闭冷凝压力调整部侧的冷媒流路,打开第一电磁阀26a,并关闭第二~第四电磁阀26b、26c、26d,使压缩机21运转。
由此,如图22所示,从压缩机21喷出的冷媒依次流过冷媒通道20a、散热器15、冷媒通道20b、20c、室外热交换器22、冷媒通道20e并吸入至压缩机21中。流过冷媒回路20的冷媒在散热器15中散热,在室外热交换器22中吸热。
此时,在空调单元10中,通过运转室内送风机12而流通的空气通道11中的空气,不会在吸热器14中与冷媒进行热交换,而会在散热器15中与冷媒进行热交换而被加热,变成目标吹出温度TAO的空气并向车厢内吹出。
储液器29中,冷媒一边与容器主体29a的内表面和冷媒流通限制板29d相接触一边由于流过容器主体29a内而分离成气体冷媒和液体冷媒。过剩的液体冷媒储存于容器主体29a中,只有接近于饱和蒸气状态的气体冷媒从冷媒流出管29c流出。此外,在冷媒分离成气体冷媒和液体冷媒的时候,冷媒中所含的润滑油也从冷媒分离出并储存于容器主体29a内。储存于容器主体29a内的润滑油从回油孔29e流入冷媒流出管29c,并流回至压缩机21。
此外,在供暖运转中,如图23所示,减小第一控制阀24的膨胀部侧的阀开度时,从散热器15流出的冷媒的过冷度会增加,增加第一控制阀24的膨胀部侧的阀开度时,从散热器15流出的冷媒的过冷度会减小。
为此,根据高压冷媒温度传感器44的检测温度和高压冷媒压力传感器45的检测压力来控制第一控制阀24的膨胀部侧的阀开度,以使散热器15中冷媒的过冷度达到规定的过冷度。
具体而言,增加从散热器15流出的冷媒的过冷度时,如图24所示,与虚线所表示的过冷度较小的情况相比,流入散热器15的冷媒和从散热器15流出的冷媒的焓差增大,性能系数提高。
此外,增加从散热器15流出的冷媒的过冷度时,由于散热器15内的液相区域增加,因此热交换效率降低而高压侧的冷媒压力上升。如图24所示,高压侧的冷媒压力上升时,流入散热器15的冷媒和从散热器15流出的冷媒的焓差增大。此时,如图25所示,供暖能力随着从散热器15流出的冷媒的过冷度的增加而提高,向车厢内吹出的空气的温度随着从散热器15流出的冷媒的过冷度的增加而升高。
一般而言,当高压侧的冷媒压力上升,由于压力比增大压缩机动力增加,因此性能系数会降低。然而,本实施方式中,通过增加从散热器15流出的冷媒的过冷度,由于增大流入散热器15的冷媒和从散热器15流出的冷媒的焓差至大于或等于压缩机动力的增加量,因此可提高性能系数。
此外,增加从散热器15流出的冷媒的过冷度至超出规定范围时,压缩机21的压力比增加,如图26所示,由于性能系数降低,因此较理想的是将冷媒的过冷度控制在规定范围内。
所以,在需要较大的供暖能力的情况下,控制第一控制阀24的膨胀部侧的阀开度以增加从散热器15流出的冷媒的过冷度,在进行高能量利用率的供暖运转的情况下,控制第一控制阀24的膨胀部侧的阀开度以使从散热器15流出的冷媒的过冷度达到规定值。
在第一除湿供暖运转中,冷媒回路20中打开第一控制阀24的膨胀部侧的冷媒流路,并关闭冷凝压力调整部侧的冷媒流路,打开第一和第二电磁阀26a、26b,并关闭第三和第四电磁阀26c、26d,使压缩机21运转。
由此,如图27所示,从压缩机21喷出的冷媒依次流过冷媒通道20a、散热器15、冷媒通道20b。流过冷媒通道20b的部分冷媒依次流过冷媒通道20c、室外热交换器22、冷媒通道20e并吸入至压缩机21中。此外,流过冷媒通道20b的其余的冷媒依次流过冷媒通道20f、吸热器14、冷媒通道20g、20e并吸入至压缩机21中。流过冷媒回路20的冷媒在散热器15中散热,在吸热器14及室外热交换器22中吸热。
此时,在空调单元10中,通过运转室内送风机12而流通的空气通道11中的空气,在吸热器14中与冷媒进行热交换而冷却,由此被除湿。在吸热器14中已除湿的部分空气在散热器15中与冷媒进行热交换而被加热,变成目标吹出温度TAO的空气并向车厢内吹出。
另外,通过调整第二控制阀25的阀开度,吸热器14中冷媒的蒸发温度被调整。即,当减小第二控制阀25的阀开度时,吸热器14中冷媒的蒸发温度升高,当增大第二控制阀25的阀开度时,吸热器14中的冷媒的蒸发温度降低。
在第二除湿供暖运转中,冷媒回路20中关闭第一控制阀24的膨胀部侧和冷凝压力调整部侧两条冷媒流路,打开第二电磁阀26b,并关闭第一、第三和第四电磁阀26a、26c、26d,使压缩机21运转。
由此,如图28所示,从压缩机21喷出的冷媒依次流过冷媒通道20a、散热器15、冷媒通道20b、20f、吸热器14、冷媒通道20g、20e并吸入至压缩机21中。流过冷媒通道20的冷媒在散热器15中散热,在吸热器14中吸热。
此时,在空调单元10中,通过运转室内送风机12而流通的空气通道11中的空气,与上述第一除湿供暖运转相同,在吸热器14中与冷媒进行热交换而冷却,由此被除湿。在吸热器14中被除湿的部分空气在散热器15中与冷媒进行热交换而被加热,变成目标吹出温度TAO并向车厢内吹出。
在除霜运转中,冷媒回路20中将第一控制阀24的流路设定在膨胀部侧,打开第一和第四电磁阀26a、26d,并关闭第二和第三电磁阀26b、26c,使压缩机21运转。
由此,如图29所示,从压缩机21喷出的部分冷媒依次流过冷媒通道20a、散热器15和冷媒通道20b、20c并流入室外热交换器22。另外,从压缩机21喷出的其余的冷媒流过冷媒流路20a、20i、20c并流入室外热交换器22。从室外热交换器22流出的冷媒,流过冷媒通道20e并被吸入至压缩机21中。流过冷媒回路20的冷媒在散热器15中散热,并在室外热交换器22中散热的同时吸热。
此时,在空调单元10中,通过运转室内送风机12而流通的空气通道11中的空气,不会在吸热器14中与冷媒进行热交换,而会在散热器15中与散热的冷媒进行热交换而被加热,并向车厢内吹出。
在空调自动开关设定为接通的状态下,根据车厢外的温度Tam、车厢内的温度Tr、车厢外的湿度、车厢内的湿度Th、以及日照量Ts等的环境条件来切换制冷运转、除湿制冷运转、供暖运转、第一除湿供暖运转、第二除湿供暖运转、以及除霜运转。
另外,出风口11c、11d、11e的模式通过出风口切换风门13b、13c、13d而被切换。空气混合风门16的开度被调整为使从出风口11c、11d、11e吹出的空气的温度达到目标吹出温度TAO。
此外,在每个运转中,根据目标吹出温度TAO进行底部模式、通风模式和双位模式的切换。具体而言,在目标吹出温度TAO为高温,例如高于或等于40℃时设定为底部模式。另外,在目标吹出温度TAO为低温,例如低于25℃时设定为通风模式。并且,目标吹出温度TAO是设定为底部模式的目标吹出温度TAO与设定为通风模式的目标吹出温度TAO之间的温度时,设定为双位模式。
这样,采用本实施方式的车辆用空气调节装置,在制冷运转和除湿制冷运转的冷媒回路20中的散热器15与室外热交换器22之间的冷媒流路,设有可调整从散热器15流出并流入室外热交换器22中的冷媒的流量的第一控制阀24。由此,在除湿制冷运转中,通过由第一控制阀24的冷凝压力调整部调整散热器15中的散热量,从而能够确保加热向车厢内吹出的空气所需的加热量。因此,可使供给到车厢内的空气的温度确实地达到设定温度Tset。
此外,在第一除湿供暖运转的冷媒回路20中的吸热器14与压缩机21之间的冷媒流路,设有可调整从吸热器14流出并吸入至压缩机21中的冷媒的流量的第二控制阀25。由此,在第一除湿供暖运转中,通过减小第二控制阀25的阀开度能够提高吸热器14中冷媒的蒸发压力。因此,即使在车厢外的温度为低温的情况下也能够防止吸热器14上的结霜,并能够确保吸热器14中所需的吸热量。
另外,供暖运转和第一除湿供暖运转时使流入冷媒回路20中的室外热交换器22的冷媒膨胀的膨胀部、除湿制冷运转时调整流入冷媒回路20中的室外热交换器22的冷媒在散热器15中的冷凝压力的冷凝压力调整部、使冷媒流路切换至膨胀部侧或冷凝压力调整部侧的流路切换部、以及第一控制阀24形成一体。由此,膨胀部、冷凝压力调整部和流路切换部不需要分别作为单独部件而设置,能够减少组装时的部件数目并减少组装工时。
此外,室外热交换器22、第一控制阀24、第一电磁阀26a和第三电磁阀26c一体地形成室外热交换器单元。由此,室外热交换器22、第一控制阀24、第一电磁阀26a和第三电磁阀26c不需要分别作为单独部件而设置,能够减少组装时的部件数目并减少组装工时。
另外,在压缩机21的冷媒吸入侧的冷媒流路上设有储液器29。第一控制阀24的膨胀部侧的阀开度可被调整,该第一控制阀24的膨胀部使从供暖运转的冷媒回路20中的散热器15流出并流入室外热交换器22的冷媒膨胀。由此,能够使只有接近于饱和蒸气状态的气体冷媒吸入至压缩机21,并能够使从散热器15流出的冷媒达到最佳过冷度。因此,可提高供暖运转中的供暖能力和性能系数。
此外,第一控制阀24的膨胀部侧有通过螺线管24h调整开度的电子式的膨胀阀。由此,根据流过冷媒通道20b的高压冷媒的温度Thp和流过冷媒通道20b的高压冷媒的压力Php,能够使在供暖运转中从散热器15流出的冷媒达到最佳过冷度。因此,可进一步提高供暖运转中的供暖能力和性能系数。
另外,室外热交换器22上设有用于在制冷运转和除湿制冷运转时的冷媒回路20中使流过的冷媒达到过冷却状态的过冷却部22f,使流入吸热器14的冷媒膨胀的膨胀阀28为根据从吸热器14流出的冷媒的温度可调整阀开度的温度膨胀阀。由此,通过在制冷运转和除湿制冷运转的冷媒回路20中使流过室外热交换器22的冷媒达到过冷却的状态,从而增加流入吸热器14的冷媒和从吸热器14流出的冷媒的焓差,并能够调整从吸热器14流出的冷媒的过热度。因此,可提高制冷运转和除湿制冷运转中的性能系数。
此外,供暖运转时的冷媒回路20中,设有使从压缩机21喷出的部分冷媒不会流入散热器15而流入室外热交换器22中的冷媒流路20i。由此,即使在车厢外为低温的情况下室外热交换器22上产生结霜,也能够除去附着在室外热交换器22上的结霜。因此,能够防止供暖运转中供暖能力的降低。
图30和图31表示本发明的第四实施方式。并且,使用同样的符号表示与上述实施方式相同的构造。
该车辆用空气调节装置在冷媒通道20b和冷媒通道20c之间设有膨胀阀31,并在冷媒通道20b和冷媒通道20d之间设有第三控制阀32,从而代替第三实施方式中的第一控制阀24。
膨胀阀31是根据流过的冷媒的温度而改变阀开度的机械式的温度膨胀阀。如图31所示,膨胀阀31具有形成为筒状的阀主体31a、设于阀主体31a内的阀体31b、以及用于感知冷媒的温度并使阀体31b移动的动力部件31c。
阀主体31a可由冷媒流过其内部,并设有使冷媒流通方向的上游侧与下游侧连通的连通孔31d。
阀体31b配置于阀主体31a内连通孔31d的上游侧,在冷媒流通方向上移动自如。阀体31b向连通孔31d侧移动以使其一端部封闭连通孔31d,向连通孔31d的相反侧移动则开放连通孔31d。阀体31b上形成有在阀体31b封闭连通孔31d的状态下使阀主体31a的冷媒流通方向上游侧与下游侧连通的连通路31e。借由螺旋弹簧31f对阀体31b向开放连通孔31d的方向施力。
动力部件31c由隔膜31g和围绕隔膜31g的盖部件31h构成。在隔膜31g的一面(图31中的上表面)和盖部件31h的内表面之间形成有封入感温气体的气密室31i。另外,在隔膜31g的另一面和盖部件31h的内表面之间有流入阀主体31a内的冷媒流过。当流入阀主体31a内的冷媒的温度升高时,气密室31i内的压力上升,将隔膜31g移动至另一面侧以增加气密室31i的体积。增加该气密室31i的体积时隔膜31g的移动会使阀体31b朝封闭连通孔31d的方向移动。当阀体31b封闭连通孔31d时,阀主体31a的冷媒流通方向上游侧和下游侧只有通过阀体31b的连通路31e连通。
第三控制阀32其阀开度可改变,在除湿制冷运转时可调整散热器15中冷媒的冷凝压力。
如上所构成的车辆用空气调节装置在供暖运转中、通过膨胀阀31调节从散热器15流出的冷媒的过冷度。
具体而言,当从散热器15流出的冷媒的温度升高时,膨胀阀31的阀开度减小。另外,当从散热器15流出的冷媒的温度降低时,膨胀阀31的阀开度增大。在此,图31(a)表示处于开放连通孔31d的状态。另外,图31(b)表示处于封闭连通孔31d的状态。
这样,采用本实施方式的车辆用空气调节装置,与上述实施方式相同,在制冷运转和除湿制冷运转中,通过由第三控制阀32调整散热器15中的散热量,从而能够确保加热向车厢内吹出的空气所需的加热量。因此,可使供给到车厢内的空气的温度确实地达到设定温度Tset。
此外,膨胀阀31是机械式的温度膨胀阀。由此,供暖运转中,通过简单的结构能够使从散热器15流出的冷媒达到最佳过冷度,因此可降低制造成本。
图32表示本发明的第五实施方式。并且,使用同样的符号表示与上述实施方式相同的构造。
该车辆用空气调节装置具有用于使流过冷媒回路20的冷媒对冷却车辆行驶用的发动机E的冷却水进行散热的水冷媒热交换器33,以代替第三和第四实施方式中用于使冷媒散热的散热器15。水冷媒热交换器33具有作为用于使冷却水流过的热介质流路的冷却水流路33a。作为有冷却水流过的热介质回路的发动机冷却回路60连接于冷却水流路33a。
发动机冷却回路60具有:水冷媒热交换器33、发动机E的水冷套、冷却器61、用于使冷却水在发动机E的水冷套和冷却器61之间循环的第一泵62、用于使冷却水的热对流过空气通道11的空气进行散热的散热器63、用于使冷却水在水冷媒热交换器33与散热器63之间循环的第二泵64、三通阀65、以及用于通过电力加热冷却水的水加热器66,这些构件通过铜管或铝管连接。
具体而言,发动机E的水冷套的进水侧连接于第一泵62的喷水侧,从而形成有水通道60a。此外,冷却器61的进水侧连接于发动机E的水冷套的出水侧,从而形成有水通道60b。第一泵62的吸水侧连接于冷却器61的出水侧,从而形成有水通道60c。此外,水冷媒热交换器33的进水侧连接于第二泵64的喷水侧,从而形成有水通道60d。水加热器66的进水侧连接于水冷媒热交换器33的出水侧,从而形成有水通道60e。散热器63的进水侧连接于水加热器66的出水侧,从而形成有水通道60f。第二泵64的吸水侧连接于散热器63的出水侧,从而形成有水通道60g。另外,水通道60b与水通道60e连接,从而形成有水通道60h。并且,水通道60c与水通道60g连接,从而形成有水通道60i。水通道60g与水通道60i的连接部设有三通阀65,经由三通阀65使散热器63的出水侧与第一泵62侧或第二泵64侧相连通。
发动机冷却回路60由发动机E的水冷套、冷却器61、第一泵62构成,与由水冷媒热交换器33、散热器63、第二泵64、三通阀65和水加热器66构成的回路相连接。
如上所构成的车辆用空气调节装置借由三通阀65使散热器63与第二泵64连通,通过运转第二泵64进行与第三和第四实施方式相同的制冷运转、除湿制冷运转、供暖运转、第一除湿供暖运转、第二除湿供暖运转和除霜运转。
此外,供暖运转中,在水冷媒热交换器33中散热量不足的情况下,通过由水加热器66加热冷却水来补充不足的热量。
另外,借由三通阀65使散热器63与第二泵64连通,运转第一泵62时,发动机E的排热从冷却器61排出。
此外,借由三通阀65使散热器63与第一泵62侧连通,通过运转第一泵62,使在水冷媒热交换器33中排放的热传递到发动机E中,可有利于发动机E的预热。
这样,本实施方式的车用空气调节装置与上述实施方式相同,在制冷运转和除湿制冷运转中,由第一控制阀24的冷凝压力调整部调整水冷媒热交换器33中的散热量,从而能够确保加热向车厢内吹出的空气所需的加热量。因此,可使供给到车厢内的空气的温度确实地达到设定温度Tset。
图33和图34表示本发明的第六实施方式。并且,使用同样的符号表示与上述第三实施方式相同的构造。
如图33所示,该车辆用空气调节装置的冷媒回路20具备设有冷媒流入口和冷媒流出口各一个、可将阀开度调整在减压区域和冷凝压力调整区域各自的范围内的第三控制阀34,以代替第三实施方式中的第一控制阀24。
具体而言,散热器15的冷媒流入侧连接于压缩机21的冷媒喷出侧,从而形成有冷媒通道20a。另外,第三控制阀34的冷媒流入侧连接于散热器15的冷媒流出侧,从而形成有冷媒通道20b。室外热交换器22的冷媒流入侧连接于第三控制阀34的冷媒流出侧,从而形成有冷媒通道20c。此外,压缩机21的冷媒吸入侧连接于室外热交换器22的冷媒流出侧,从而形成有冷媒通道20d。在冷媒通道20d中,从冷媒流通方向的上游侧起依次设有第一电磁阀26a和储液器29。吸热器14的冷媒流入侧连接于冷媒通道20b,从而形成有冷媒通道20e。在冷媒通道20e中,从冷媒流通方向的上游侧起依次设有第二电磁阀26b、第一单向阀27a和膨胀阀28。冷媒通道20d中的第一电磁阀26a与储液器29之间连接于吸热器14的冷媒流出侧,从而形成有冷媒通道20f。冷媒通道20f中设有第二控制阀25。气液分离器22e的冷媒流入侧与冷媒通道20d并列地连接到室外热交换器22的冷媒喷出侧,从而形成有冷媒通道20g。在冷媒通道20g中设有第三电磁阀26c。借由过冷却部22f,冷媒通道20e中的第一单向阀27a和膨胀阀28之间连接于气液分离器22e的冷媒流出侧,从而形成有冷媒通道20h。在冷媒通道20h中设有第二单向阀27b。此外,冷媒通道20a与冷媒通道20c连接,从而形成有作为除霜用冷媒流路的冷媒通道20i。在冷媒通道20i中设有第四电磁阀26d。
如图34所示,第三控制阀34具备:阀主体34a,其有流过冷媒通道20b的冷媒流过;以及开度调整机构34b,其用于将阀主体34a内的冷媒流路切换至膨胀部或冷凝压力调整部,并调整膨胀部和冷凝压力调整部中各自的流路的开度。
阀主体34a中形成有与连接有冷媒通道20b的冷媒流入口34c相连通的冷媒流入室34d、以及与连接有冷媒通道20c的冷媒流出口34e相连通的冷媒流出室34f。冷媒流入室34d由向水平方向延伸、截面为圆形的空间构成,在外周面的靠冷媒流出室34f侧设有冷媒流入口34c。另外,冷媒流出室34f由与冷媒流入室34d同轴地延伸、截面为圆形的空间构成,且通过由开度调整机构34b开关的第一连通孔34g而与冷媒流入室34d连通。
此外,阀主体34a形成有使冷媒流入室34d的靠冷媒流出室34f侧与冷媒流出室34f连通的膨胀部用冷媒流路34h。在膨胀部用冷媒流路34h的靠冷媒流出室34f侧,设有通过开度调整部34b开关的第二连通孔34i。
并且,阀主体34a形成有使冷媒流入室34d的与冷媒流出室34f侧的相反一侧和膨胀部用冷媒流路34h中的第二连通孔34i的靠冷媒流入室34d侧连通的辅助冷媒流路34j。在辅助冷媒流路34j的靠冷媒流出室34f侧设有通过开度调整机构34b开关的第三连通孔34k。
开度调整机构34b具有相对于线圈使柱塞作直线往复运动的螺线管34l、用于开关第一连通孔34g的第一阀体34m、用于开关第二连通孔34i的第二阀体34n、以及用于开关第三连通孔34k的第三阀体34o。
螺线管34l是通过调整施加到线圈的电流的大小可调整相对于线圈的柱塞的位置的比例螺线管。
第一阀体34m具有用于开关第一连通孔34g的阀体部34p、可在冷媒流入室34d内移动的活塞部34q、以及连结阀体部34p与活塞部34q的连结部34r。活塞部34q设有使冷媒流入室34d的靠冷媒流出室34f侧的空间与相反一侧的空间连通的连通孔34s。另外,通过设于活塞部34q的与冷媒流出室34f相反一侧的螺旋弹簧34t,对第一阀体34m向阀体部34p封闭第一连通孔34g的方向施力。
第二阀体34n的一端部为朝向其顶端逐渐变细、截面为圆形的针状部件,固定于柱塞的前端。第二阀体34n随着柱塞向上移动而使第二连通孔34i的开度增大。
第三阀体34o的一端部为朝向其顶端逐渐变细、截面为圆形的针状部件,可与设于柱塞的轴方向中央部分的卡合部34u卡合。另外,通过设于第三阀体34o的上部的螺旋弹簧34v,对第三阀体34o向封闭第三连通孔34k的方向施力。第三阀体34o通过向柱塞的规定距离以上的上方移动而与卡合部34u卡合,随着进一步向柱塞的上方移动会使第三连通孔34k的开度增大。
图34(a)中,第一阀体34m、第二阀体34n和第三阀体34o分别封闭第一连通孔34g、第二连通孔34i和第三连通孔34k。
从图34(a)的状态开始使螺线管34l的柱塞向上移动时,如图34(b)所示,第一阀体34m和第三阀体34o分别封闭第一连通孔34g和第三连通孔34k,第二阀体34n开放第二连通孔34i。
此时,从冷媒流入口34c流入的冷媒流入室34d内的冷媒经膨胀部用冷媒流路34h减压后流入冷媒流出室34f,从冷媒流出口34e流出。第一阀体34m通过螺旋弹簧34t的作用力维持在封闭第一连通孔34g的状态。在封闭第一连通孔34g和第三连通孔34k状态的范围内使螺线管34l的柱塞移动,从而作为一种膨胀部来调整阀开度。
从图34(b)的状态开始使螺线管34l的柱塞进一步向上移动时,如图34(c)所示,借由柱塞向上移动,第二阀体34n和第三阀体34o分别开放第二连通孔34i和第三连通孔34k。当第二连通孔34i和第三连通孔34k被开放时,冷媒流入室34d的与第一连通孔34g侧相反一侧的空间借由辅助冷媒流路34j与冷媒流出室34f连通从而其压力降低。由此,如图34(c)所示,第一阀体34m因抵抗螺旋弹簧34t的作用力而向冷媒流入室34d的与第一连通孔34g侧相反一侧移动,从而开放第一连通孔34g。在第一连通孔34g被开放的状态的范围内使螺线管34l的柱塞移动,从而作为一种冷凝压力调整部来调整阀开度。
这样,采用本实施方式的车辆用空气调节装置,与上述第三至第五实施方式相同,在制冷运转和除湿制冷运转中,通过由第三控制阀34调整散热器15中的散热量,从而能够确保加热向车厢内吹出的空气所需的加热量。因此,可使供给到车厢内的空气的温度确实地达到设定温度Tset。
并且,上述实施方式虽然显示有室外热交换器22、第一控制阀24、第一电磁阀26a和第三电磁阀26c一体地形成室外热交换器单元,但并不限定于此。在装配上,是位于室外热交换器22附近的部件即可,例如,也可以是第二电磁阀26b和第四电磁阀26d、第一及第二单向阀27a、27b与室外热交换器22一体地形成。
此外,上述实施方式虽然显示有使用螺线管24h进行第一控制阀24的阀主体24a内的冷媒流路的切换以及开度的调整,但并不限定于此。可切换阀主体24a内的冷媒流路和调整开度即可,例如,也可以使用步进电机进行阀主体24a内的冷媒流路的切换以及开度的调整。
另外,在上述第五实施方式中,虽然显示有通过水冷媒热交换器33使流过发动机冷却回路60的冷却水吸收冷媒回路20所放出的热,但并不限于水作为与冷媒进行热交换的热介质,也可以使用含有乙二醇等的防冻液等可进行热传导的流体作为热介质。
图35至图45是表示本发明的第七实施方式的图。
如图35所示,本发明的车辆用空气调节装置具备:设于车厢内的空调单元10、和跨车厢内外构成的冷媒回路20。
空调单元10具有空气通道11,该空气通道11用于使供给到车厢内的空气流过。在空气通道11的一端侧,设有用于使车厢外的空气流入空气通道11的外部空气吸入口11a和用于使车厢内的空气流入空气通道11的内部空气吸入口11b。此外,在空气通道11的另一端侧,设有向车厢内的乘客的脚部吹出流过空气通道11的空气的下部出风口11c、向车厢内的乘客的上半身吹出流过空气通道11的空气的上部出风口11d、以及向车辆的前玻璃的车厢内侧面吹出流过空气通道11的空气的除霜出风口11e。
在空气通道11内的一端侧设有条形风扇等室内送风机12,该室内送风机12用于使空气从空气通道11的一端侧流向另一端侧。该室内送风机12由电动马达12a驱动。
在空气通道11的一端侧设有吸入口切换风门13,该吸入口切换风门13可打开外部空气吸入口11a及内部空气吸入口11b中的一个并关闭另一个。该吸入口切换风门13由电动马达13a驱动。经吸入口切换风门13关闭内部空气吸入口11b而打开外部空气吸入口11a时,变为空气从外部空气吸入口11a流入空气通道11的外部空气供给模式。另外,经吸入口切换风门13关闭外部空气吸入口11a而打开内部空气吸入口11b时,变为空气从内部空气吸入口11b流入空气通道11的内部空气循环模式。并且,吸入口切换风门13位于外部空气吸入口11a与内部空气吸入口11b之间,外部空气吸入口11a和内部空气吸入口11b被分别打开时,按照吸入口切换风门13所造成的外部空气吸入口11a和内部空气吸入口11b各自的开口率的比例,变为空气从外部空气吸入口11a和内部空气吸入口11b流入空气通道11的内外部空气吸入模式。
空气通道11的另一端侧的下部出风口11c、上部出风口11d和除霜出风口11e分别设有用于开关各出风口11c、11d、11e的出风口切换风门13b、13c、13d。该出风口切换风门13b、13c、13d通过未图示的连杆机构而连动,由电动马达13e分别进行开关。在此,借由出风口切换风门13b、13c、13d打开下部出风口11c并关闭上部出风口11d,当稍打开除霜出风口11e时,变成流过空气通道11的大部分空气从下部出风口11c吹出,并且剩余的空气从除霜出风口11e吹出的底部模式。另外,借由出风口切换风门13b、13c、13d关闭下部出风口11c和除霜出风口11e并打开上部出风口11d时,变成流过空气通道11的全部的空气从上部出风口11d吹出的通风模式。并且,借由出风口切换风门13b、13c、13d打开下部出风口11c和上部出风口11d并关闭除霜出风口11e时,变成流过空气通道11的空气从下部出风口11c和上部出风口11d吹出的双位模式。此外,借助出风口切换风门13b、13c、13d关闭下部出风口11c和上部出风口11d并打开除霜出风口11e时,变成流过空气通道11的空气从除霜出风口11e吹出的除霜模式。另外,借助出风口切换风门13b、13c、13d关闭上部出风口11d并打开下部出风口11c和除霜出风口11e时,变成流过空气通道11的空气从下部出风口11c和除霜出风口11e吹出的除霜/底部模式。并且,在双位模式中,空气通道11、下部出风口11c、上部出风口11d和在下文叙述的吸热器以及散热器的相互位置关系和构造是以如下方式形成的:从下部出风口11c吹出的空气的温度高于从上部出风口11d吹出的空气的温度而产生温度差。
在室内送风机12的空气流通方向下游侧的空气通道11中设有用于对流过空气通道11的空气进行冷却和除湿的吸热器14。另外,在吸热器14的空气流通方向下游侧的空气通道11中设有用于对流过空气通道11的空气进行加热的散热器15。吸热器14及散热器15是由用于分别将流过其内部的冷媒与流过空气通道11的空气进行热交换的散热片和管等构成的热交换器。
在吸热器14和散热器15之间的空气通道11中设有空气混合风门16,该空气混合风门16用于对流过空气通道11的空气在散热器15中加热的比例进行调整。空气混合风门16由电动马达16a驱动。通过空气混合风门16位于空气通道11中散热器15的上游侧来减少散热器15中进行热交换的空气的比例,通过空气混合风门16移动到空气通道11中散热器15以外的部分侧来增加散热器15中进行热交换的空气的比例。在空气混合风门16关闭空气通道11中散热器15的上游侧并打开散热器15以外的部分的状态下开度为0%,在打开空气通道11中散热器15的上游侧并关闭散热器15以外的部分的状态下开度为100%。
冷媒回路20具有:上述吸热器14;上述散热器15;压缩机21,其用于压缩冷媒;室外热交换器22,其用于将冷媒与车厢外的空气进行热交换;内部热交换器23,其用于将从散热器15及室外热交换器22中的至少从散热器15流出的冷媒与从吸热器14流出的冷媒进行热交换;第一控制阀24,其具有用于供暖运转时对流入室外热交换器22的冷媒进行减压的膨胀部、和用于除湿制冷运转时对散热器中冷媒的冷凝压力进行控制的冷凝压力调整部;第二控制阀25,其具有作为用于调整吸热器14中冷媒的蒸发压力的蒸发压力调整部的功能;第一~第三电磁阀26a、26b、26c;第一~第二单向阀27a、27b;膨胀阀28;以及储液器29,其用于分离气体冷媒和液体冷媒并防止液体冷媒被吸入至压缩机21中,其中,这些构件通过铜管或铝管连接。
具体而言,散热器15的冷媒流入侧连接于压缩机21的冷媒喷出侧,从而形成有冷媒通道20a。另外,第一控制阀24的冷媒流入侧连接于散热器15的冷媒流出侧,从而形成有冷媒通道20b。室外热交换器22的一端侧连接于第一控制阀24的膨胀部侧的冷媒流出侧,从而形成有冷媒通道20c。此外,室外热交换器22的另一端侧连接于第一控制阀24的冷凝压力调整部侧的冷媒流出侧,从而形成有冷媒通道20d。压缩机21的冷媒吸入侧与冷媒通道20d并列地连接到室外热交换器22的另一端侧,从而形成有冷媒通道20e。在冷媒通道20e中,从冷媒流通方向的上游侧起依次设有第一电磁阀26a和储液器29。内部热交换器23的高压冷媒流入侧连接于冷媒通道20b,从而形成有冷媒通道20f。在冷媒通道20f中,从冷媒流通方向的上游侧起依次设有第二电磁阀26b和第一单向阀27a。吸热器14的冷媒流入侧连接于内部热交换器23的高压冷媒流出侧,从而形成有冷媒通道20g。在冷媒通道20g中设有膨胀阀28。内部热交换器23的低压冷媒流入侧连接于吸热器14的冷媒流出侧,从而形成有冷媒通道20h。在冷媒通道20h中设有第二控制阀25。冷媒通道20e中的第一电磁阀26a与储液器29之间连接于内部热交换器23的低压冷媒流出侧,从而形成有冷媒通道20i。冷媒通道20f中的第一单向阀27a的冷媒流通方向的下游侧与冷媒通道20c并列地连接到室外热交换器22的一端侧,从而形成有冷媒通道20j。在冷媒通道20j中,从冷媒流通方向的上游侧起依次设有第三电磁阀26c和第二单向阀27b。
压缩机21和室外热交换器22配置于车厢外。另外,压缩机21由电动马达21a驱动。室外热交换器22中设有室外送风机30,该室外送风机30是用于在车辆停止时使车厢外的空气与冷媒进行热交换的。室外送风机30由电动马达30a驱动。
如图36所示,第一控制阀24具有:阀主体24a,其有流过冷媒通道20b的冷媒流过;以及开度调整机构24b,其用于将阀主体24a内的冷媒流路切换至膨胀部侧或冷凝压力调整部侧,并调整两者流路的开度。
阀主体24a形成有用于使流过冷媒通道20b的冷媒流入的冷媒流入路24c、膨胀部侧的冷媒流路24d、和冷凝压力调整部侧的冷媒流路24e。
开度调整机构24b具有:螺线管24h,其用于相对于线圈24f使柱塞24g作直线往复运动;第一阀体24j,其设于冷媒流入路24c内,可开关使冷媒流入路24c与冷媒流路24d连通的连通孔24i;以及第二阀体24l,其设于冷媒流入路24c内,可开关使冷媒流入路24c与冷媒流路24e连通的连通孔24k。
螺线管24h是通过调整施加到线圈24f的电流的大小可调整相对于线圈24f的柱塞24g的位置的比例螺线管。在柱塞24g的前端侧设有可抵接于第二阀体24l的一端面的抵接部24m,第二阀体241位于抵接部24m的前端侧的外周面侧,并且抵接部24m的前端侧的内周部设有可插入第一阀体24j的圆筒状的阀体保持部件24n。
第一阀体24j的一端部为朝向其顶端逐渐变细、截面为圆形的针状部件,而其另一端侧处于插入至阀体保持部件24n的内周部的状态。在阀体保持部件24n的内周部设有第一螺旋弹簧24o,第一阀体24j受到使其一端部封闭连通孔24i方向的作用力。
第二阀体24l,在径向上的中央部分设有内径的尺寸与阀体保持部24n的外径的尺寸大致相同的通孔24p,阀体保持部24n贯穿插入通孔24p。第二阀体24l通过设于冷媒流入路24c内的第二螺旋弹簧24q而受到封闭连通孔24k方向的作用力。
图36(a)表示的是处于打开膨胀部侧的冷媒流路24d并关闭冷凝压力调整部侧的冷媒流路24e的状态。另外,图36(b)表示的是处于关闭膨胀部侧的冷媒流路24d并关闭冷凝压力调整部侧的冷媒流路24e的状态。并且,图36(c)表示的是处于关闭膨胀部侧的冷媒流路24d并打开冷凝压力调整部侧的冷媒流路24e的状态。
并且,车辆用空气调节装置具备控制器40,该控制器40用于进行令车厢内的温度及湿度达到已设定的温度及已设定的湿度的控制。
控制器40具有CPU、ROM和RAM。控制器40一旦从连接于输入侧的装置接收到输入信号,则CPU根据输入信号读出ROM中存储的程序,并且将由输入信号检测出的状态存储到RAM中,向连接于输出侧的装置发送输出信号。
如图37所示,控制器40的输出侧连接有:室内送风机12驱动用的电动马达12a、吸入口切换风门13驱动用的电动马达13a、出风口切换风门13b、13c、13d驱动用的电动马达13e、空气混合风门16驱动用的电动马达16a、压缩机21驱动用的电动马达21a、第一控制阀24、第二控制阀25、第一~第三电磁阀26a、26b、26c、以及室外送风机30驱动用的电动马达30a。
如图37所示,控制器40的输入侧连接有:用于检测车厢外的温度Tam的外部空气温度传感器41、用于检测车厢内的温度Tr的内部空气温度传感器42、用于检测日照量Ts的如光敏式日照传感器43、用于检测流过冷媒通道20b的高压冷媒的温度Thp的高压冷媒温度传感器44、用于检测流过冷媒通道20b的高压冷媒的压力Php的高压冷媒压力传感器45、用于检测流过冷媒通道20e并吸入至压缩机21的低压冷媒的温度Tlp的低压冷媒温度传感器46、用于检测流过冷媒通道20e并吸入至压缩机21的低压冷媒的压力Plp的低压冷媒压力传感器47、用于检测吸热器14中冷媒的蒸发温度Te的吸热器温度传感器48、用于设定与目标设定温度Tset和运转的切换相关的模式的操作部49、以及用于显示运转状态和车厢内的温度Tr等的显示部50。
如上所构成的车辆用空气调节装置可进行制冷运转、除湿制冷运转、供暖运转、第一除湿供暖运转及第二除湿供暖运转。下面,对每种运转分别进行说明。
在制冷运转和除湿制冷运转中,冷媒回路20中关闭第一控制阀24的膨胀部侧的流路并打开冷凝压力调整部侧的流路,打开第三电磁阀26c并关闭第一和第二电磁阀26a、26b,使压缩机21运转。在此,虽然第一控制阀24的膨胀部侧的流路被关闭,但是与冷凝压力调整部侧的流路相比膨胀部侧的流路的面积极小,即使打开膨胀部侧的流路,大部分的冷媒会流过冷凝压力调整部侧。所以,在制冷运转和除湿制冷运转中,不一定需要关闭膨胀部侧的流路。
由此,如图38示,从压缩机21喷出的冷媒依次流过冷媒通道20a、散热器15、冷媒通道20b、20d、室外热交换器22、冷媒通道20j、20f、内部热交换器23的高压侧、冷媒通道20g、吸热器14、冷媒通道20h、内部热交换器23的低压侧、冷媒通道20i、20e并吸入至压缩机21中。制冷运转时,流过冷媒回路20的冷媒在室外热交换器22中散热,在吸热器14中吸热。如图38的虚线所示,作为除湿制冷运转,空气混合风门16被打开时,流过冷媒回路20的冷媒也在散热器15中散热。
此时,在制冷运转时的空调单元10中,通过运转室内送风机12而流通的空气通道11中的空气,在吸热器14中与冷媒进行热交换而冷却,变成应从出风口11c、11d、11e吹出的空气的温度即目标吹出温度TAO的空气并向车厢内吹出,以使车厢内的温度达到目标设定温度Tset。
目标吹出温度TAO是根据检测出的环境条件与目标设定温度Tset而计算出的温度,该检测出的环境条件是通过外部空气温度传感器41、内部空气温度传感器42、以及日照传感器43等而检测出的车厢外的温度Tam、车厢内的温度Tr、以及日照量Ts等环境条件。
此外,在除湿制冷运转时的空调单元10中,通过运转室内送风机12而流通的空气通道11中的空气,在吸热器14中与吸热的冷媒进行热交换而冷却,由此被除湿。在吸热器14中已除湿的空气,在散热器15中与散热的冷媒进行热交换而被加热,变成目标吹出温度TAO的空气并向车厢内吹出。
在供暖运转中,冷媒回路20中打开第一控制阀24的膨胀部侧的冷媒流路并关闭冷凝压力调整部侧的冷媒流路,打开第一电磁阀26a并关闭第二和第三电磁阀26b、26c,使压缩机21运转。
由此,如图39所示,从压缩机21喷出的冷媒依次流过冷媒通道20a、散热器15、冷媒通道20b、20c、室外热交换器22、冷媒通道20e并吸入至压缩机21中。流过冷媒回路20的冷媒在散热器15中散热,在室外热交换器22中吸热。
此时,在空调单元10中,通过运转室内送风机12而流通的空气通道11中的空气,不会在吸热器14中与冷媒进行热交换,而会在散热器15中与冷媒进行热交换而被加热,变成目标吹出温度TAO的空气并向车厢内吹出。
在第一除湿供暖运转中,冷媒回路20中打开第一控制阀24的膨胀部侧的冷媒流路并关闭冷凝压力调整部侧的冷媒流路,打开第一和第二电磁阀26a、26b并关闭第三电磁阀26c,使压缩机21运转。
由此,如图40所示,从压缩机21喷出的冷媒依次流过冷媒通道20a、散热器15、冷媒通道20b。流过冷媒通道20b的部分冷媒依次流过第一控制阀24、冷媒通道20c、室外热交换器22、冷媒通道20e并吸入至压缩机21中。另外,流过冷媒通道20b的其余的冷媒依次流过冷媒通道20f、内部热交换器23的高压侧、冷媒通道20g、吸热器14、冷媒通道20h、内部热交换器23的低压侧以及冷媒通道20i并吸入至压缩机21中。流过冷媒回路20的冷媒在散热器15中散热,在吸热器14及室外热交换器22中吸热。
此时,在空调单元10中,通过运转室内送风机12而流通的空气通道11中的空气,在吸热器14中与冷媒进行热交换而冷却,由此被除湿。在吸热器14中被除湿的部分空气在散热器15中与冷媒进行热交换而被加热,变成目标吹出温度TAO的空气并向车厢内吹出。
在第二除湿供暖运转中,冷媒回路20中关闭第一控制阀24的膨胀部侧和冷凝压力调整部侧两条冷媒流路,打开第二电磁阀26b并关闭第一和第三电磁阀26a、26c,使压缩机21运转。
由此,如图41所示,从压缩机21喷出的冷媒依次流过冷媒通道20a、散热器15、冷媒通道20b、20f、内部热交换器23的高压侧、冷媒通道20g、吸热器14、冷媒通道20h、内部热交换器23的低压侧、冷媒通道20i、20e并被吸入至压缩机21中。流过冷媒回路20的冷媒在散热器15中散热,并在吸热器14中吸热。
此时,在空调单元10中,通过运转室内送风机12而流通的空气通道11中的空气,与上述第一除湿供暖运转相同,在吸热器14中与冷媒进行热交换而冷却,由此被除湿。在吸热器14中被除湿的部分空气在散热器15中与冷媒进行热交换而被加热,变成目标吹出温度TAO的空气并向车厢内吹出。
控制器40在空调自动开关设定为接通的状态下,根据车厢外的温度Tam、车厢内的温度Tr、车厢外的湿度、车厢内的湿度Th、以及日照量Ts等环境条件来进行切换制冷运转、除湿制冷运转、供暖运转、第一除湿供暖运转、以及第二除湿供暖运转的运转切换控制处理。
此外,控制器40通过出风口切换风门13b、13c、13d来切换出风口11c、11d、11e的模式,并为了使出风口11c、11d、11e吹出的空气的温度达到目标吹出温度TAO而控制空气混合风门16的开度。
另外,控制器40在通过运转切换控制处理而切换的每个运转中,根据目标吹出温度TAO进行底部模式、通风模式和双位模式的切换。具体而言,在目标吹出温度TAO为高温,例如高于或等于40℃时设定为底部模式。另外,控制器40在目标吹出温度TAO为低温,例如低于25℃时设定为通风模式。并且,目标吹出温度TAO是设定为底部模式的目标吹出温度TAO与设定为通风模式的目标吹出温度TAO之间的温度时,控制器40设定为双位模式。
此外,控制器40在供暖运转和除湿供暖运转中,根据运转状态进行控制第一控制阀24的膨胀部侧的阀开度的膨胀部控制处理。用图42的流程图来说明此时控制器40的动作。
(步骤S61)
在步骤S61中,CPU判定运转是否为供暖运转或除湿供暖运转。若判定为供暖运转或除湿供暖运转,则将处理移至步骤S62;若未判定为供暖运转或除湿供暖运转,则结束膨胀部控制处理。
(步骤S62)
在步骤S61中判定运转为供暖运转或除湿供暖运转时,则在步骤S62中CPU根据低压冷媒温度传感器46的检测温度Tlp和低压冷媒压力传感器47的检测压力Plp计算出冷媒的过热度SH。
(步骤S63)
在步骤S63中,CPU判定在步骤S32中计算出的过热度SH是否大于或等于规定值。若判定为过热度SH大于或等于规定值,则将处理移至步骤S69;若未判定为过热度SH大于或等于规定值,则将处理移至步骤S64。
(步骤S64)
在步骤S63中未判定为过热度SH大于或等于规定值时,则在步骤S64中CPU根据目标吹出温度TAO设定目标过冷度SCt。例如,目标吹出温度TAO高于或等于规定值(例如,60℃)时,将目标过冷度SCt设定为第一目标过冷度SCt1(例如,15℃),目标吹出温度TAO低于规定值时,将目标过冷度SCt设定为第二目标过冷度SCt2(例如,12℃)。
(步骤S65)
在步骤S65中,CPU对于在步骤S64中已设定的目标过冷度SCt,计算出基于室内送风机12的风量Qa的校正量H1和基于流过冷媒回路20的冷媒的流量Qr的校正量H2。
具体而言,当室内送风机12的风量Qa大于或等于规定风量时,将校正量H1设定为零;当风量Qa小于规定风量时,根据风量Qa将校正量H1设定为使过冷度SC变小的校正量H1(例如,-10≤H1≤0)。此外,当流过冷媒回路20的高压侧的冷媒的流量Qr大于或等于规定流量时,根据流量Qr将校正量H2设定为使过冷度变大的校正量H2(例如,0≤H2≤5);当流量Qr小于规定流量时,随着流量Qr的减少将校正量H2设定为使过冷度SC变小的校正量H2(例如,-5≤H2≤0)。由于流过冷媒回路20的高压侧的冷媒的流量Qr具有随着冷媒回路20的高压侧的压力的上升而变大、随着压力的降低而变小的关系,因此根据高压冷媒压力传感器45的检测压力Php计算出流过冷媒回路20的高压侧的冷媒的流量Qr。
(步骤S66)
在步骤S66中,CPU将目标过冷度SCt加上校正量H1、H2而计算出校正目标过冷度SCtc(SCtc=SCt-(H1+H2))。
(步骤S67)
在步骤S67中,CPU根据高压冷媒温度传感器44的检测温度Thp和高压冷媒压力传感器45的检测压力Php计算出冷媒的过冷度SC。
(步骤S68)
在步骤S68中,CPU控制第一控制阀24的阀开度以使过冷度SC达到校正目标过冷度SCtc,并结束膨胀部控制处理。
(步骤S69)
在步骤S63中判定为过热度SH大于或等于规定值时,在步骤S69中CPU进行控制第一控制阀24的膨胀部侧的阀开度的过热度控制处理,以使低压冷媒的过热度SH达到目标过热度SHt,并结束膨胀部控制处理。
此外,控制器40在除湿制冷运转中,进行用于控制吸热器14的吸热能力和散热器15的散热能力的除湿制冷能力控制处理。用图43的流程图来说明此时控制器40的动作。
(步骤S71)
在步骤S71中,CPU判定运转是否为除湿制冷运转。若判定为除湿制冷运转,则将处理移至步骤S72;若未判定为除湿制冷运转,则结束除湿制冷能力控制处理。
(步骤S72)
在步骤S71中判定为除湿制冷运转时,则在步骤S72中CPU根据目标吹出温度TAO计算出高压冷媒的目标压力Phpt。
(步骤S73)
在步骤S73中,CPU根据高压冷媒的目标压力Phpt和高压冷媒压力传感器45的检测压力Php来控制第一控制阀24的冷凝压力调整部侧的阀开度。
具体而言,通过在除了完全关闭以外的大小两级之间切换来进行对第一控制阀24的冷凝压力调整部侧的阀开度的控制。在这种情况下,将阀开度从小切换到大时高压冷媒的压力Php降低,将阀开度从大切换到小时高压冷媒的压力Php上升。
(步骤S74)
在步骤S74中,CPU根据目标吹出温度TAO计算出吸热器14中冷媒的目标蒸发温度Tet。
(步骤S75)
在步骤S75中,CPU根据吸热器温度传感器48的检测温度Te控制压缩机21的电动马达21a的转速,以使吸热器14中冷媒的蒸发温度Te达到目标蒸发温度Tet,并结束除湿制冷能力控制处理。
此外,控制器40在第一除湿供暖运转中,根据运转状态进行控制第二控制阀25的阀开度的蒸发器温度控制处理。用图44的流程图来说明此时控制器40的动作。
(步骤S81)
在步骤S81中,CPU判定运转状态是否为第一除湿供暖运转。若判定为第一除湿供暖运转,则将处理移至步骤S82;若未判定为第一除湿供暖运转,则结束蒸发器温度控制处理。
(步骤S82)
在步骤S81中判定为第一除湿供暖运转时,则在步骤S82中CPU根据目标吹出温度TAO计算出吸热器14中冷媒的目标蒸发温度Tet。
(步骤S83)
在步骤S83中,CPU根据目标蒸发温度Tet和吸热器温度传感器48的检测温度Te来控制第二控制阀25的阀开度。
具体而言,当吸热器温度传感器48的检测温度Te低于目标蒸发温度Tet时,使第二控制阀25的阀开度变小,当检测温度Te高于目标蒸发温度Tet时,使第二控制阀25的阀开度增大。
此外,控制器40在供暖运转和第一除湿供暖运转中,进行判定封入冷媒回路20中的冷媒量是否适当的冷媒量判定处理。用图45的流程图来说明此时控制器40的动作。
(步骤S91)
在步骤S91中,CPU判定车厢外的温度Tam、室内送风机12的风量Qa、压缩机21的电动马达21a的转速Nc等是否为可判定冷媒回路20中的冷媒量的热负荷条件。若判定为可判定冷媒量的热负荷条件,则将处理移至步骤S92;若未判定为可判定冷媒量的热负荷条件,则结束冷媒量判定处理。
(步骤S92)
在步骤S91中判定为可判定冷媒量的热负荷条件时,则在步骤S92中CPU根据低压冷媒温度传感器46的检测温度Tlp和低压冷媒压力传感器47的检测压力Plp计算出冷媒的过热度SH。
(步骤S93)
在步骤S93中,CPU根据高压冷媒温度传感器44的检测温度Thp和高压冷媒压力传感器45的检测压力Php计算出冷媒的过冷度SC。
(步骤S94)
在步骤S94中,CPU根据在步骤S62中计算出的冷媒的过热度SH、在步骤S93中计算出的冷媒的过冷度SC、以及第一控制阀24的膨胀部侧的阀开度来判定冷媒回路20中的冷媒量是否适当。若判定为冷媒量适当时,则结束冷媒量判定处理;若未判定为冷媒量适当时,则将处理移至步骤S95。
对冷媒回路20中的冷媒量是否适当的判定,是通过判定在步骤S92中计算出的冷媒的过热度SH、在步骤S93中计算出的冷媒的过冷度SC、以及第一控制阀24的膨胀部侧的阀开度是否分别在适当范围内而进行的。
(步骤S95)
在步骤S94中未判定为冷媒量适当时,则在步骤S95中CPU在显示部50中显示冷媒回路20中的冷媒量不足或过量的信息并结束冷媒量判定处理。
这样,采用本实施方式的车辆用空气调节装置,在供暖运转中关闭第一控制阀24的冷凝压力调整部侧的冷媒流路且控制膨胀部侧的阀开度,并在除湿制冷运转中关闭膨胀部侧的冷媒流路且控制冷凝压力调整部侧的阀开度。由此,除湿制冷运转时通过调整散热器15中冷媒的冷凝压力能够调整散热器15中的散热量,因此能够确保加热向车厢内吹出的空气所需的加热量,从而可确实地控制供给到车厢内的空气的温度达到设定温度。
此外,除湿制冷运转时,根据高压冷媒的目标压力Phpt和高压冷媒压力传感器45的检测压力Php控制第一控制阀24的冷凝压力调整部侧的阀开度,根据吸热器温度传感器48的检测温度Te控制压缩机21的电动马达21a的转速,以使吸热器14中的冷媒的蒸发温度Te达到目标蒸发温度Tet。由此,能够使吸热器14中的吸热量和散热器15中的散热量分别确实地达到目标的吸热量和散热量,因此可使车厢内的温度和湿度保持在良好的状态。
此外,具备与膨胀部和冷凝压力调整部一体构成的第一控制阀24。由此,能够减少部件数目,从而可降低制造成本。
另外,通过切换开度相异的两种阀开度来控制第一控制阀24的冷凝压力调整部的阀开度。由此,对阀开度进行分两级切换的简单控制,因此可降低制造成本。
图46至图48表示本发明的第八实施方式。并且,使用同样的符号表示与上述实施方式相同的构造。
如图46所示,本实施方式的车辆用空气调节装置设有作为阀开度可在下文所述的减压区域和冷凝压力调整区域的各自范围内进行调整的流量调整阀的第三控制阀34,以代替第六实施方式中的第一控制阀24。冷媒通道20b连接于第三控制阀34的冷媒流入侧。此外,室外热交换器22的另一端侧连接于第三控制阀34的冷媒流出侧,从而形成有冷媒通道20k。另外,室外热交换器22的一端侧连接于压缩机21的冷媒吸入侧,形成有冷媒通道20l以代替第六实施方式中的冷媒通道20e。
第三控制阀34具有供暖运转时可对冷媒进行减压的阀开度的范围即减压区域、和阀开度为最大时与上游侧或下游侧的冷媒流路具有大致相同的开口面积且在除湿制冷运转时可调整散热器的冷凝压力的阀开度的范围即冷凝压力调整区域。第三控制阀34设定为冷凝压力调整区域中阀开度相异的大小两种阀开度中的一个。
如图47示,控制器40的输出侧连接有第三控制阀34以代替第六实施方式中的第一控制阀24。
如上所构成的车辆用空气调节装置中,第三控制阀34在供暖运转和第一除湿供暖运转时阀开度设定在减压区域,在制冷运转和除湿制冷运转时阀开度设定在冷凝压力调整区域。从散热器15流出的冷媒在供暖运转和第一除湿供暖运转时,与第一实施方式不同,从室外热交换器22的另一端侧向一端侧流过,通过冷媒通道20l吸入至压缩机21中。在制冷运转和除湿制冷运转时,与第六实施方式相同,冷媒从室外热交换器22的另一端侧向一端侧流过,通过吸热器14吸入至压缩机21。
控制器40在除湿制冷运转时,进行用于控制吸热器14的吸热能力和散热器15的散热能力的除湿制冷能力控制处理。用图48的流程图来说明此时控制器40的动作。
(步骤S101)
在步骤S101中,CPU判定运转是否为除湿制冷运转。若判定为除湿制冷运转,则将处理移至步骤S102;若未判定为除湿制冷运转,则结束除湿制冷能力控制处理。
(步骤S102)
在步骤S101中判定为除湿制冷运转时,则在步骤S102中CPU根据目标吹出温度TAO计算出高压冷媒的目标压力Phpt。
(步骤S103)
在步骤S103中,CPU根据高压冷媒的目标压力Phpt和高压冷媒压力传感器45的检测压力Php在第三控制阀34的冷凝压力调整区域内控制阀开度。
具体而言,通过在大小两级之间切换来控制第三控制阀34的冷凝压力调整区域中的阀开度。在这种情况下,将阀开度从小切换至大时高压冷媒的压力Php降低,将阀开度从大切换至小时高压冷媒的压力Php上升。
(步骤S104)
在步骤S104中,CPU根据目标吹出温度TAO计算出吸热器14中冷媒的目标蒸发温度Tet。
(步骤S105)
在步骤S105中,CPU根据吸热器温度传感器48的检测温度Te控制压缩机21的电动马达21a的转速,以使吸热器14中冷媒的蒸发温度Te达到目标蒸发温度Tet,并结束除湿制冷能力控制处理。
这样,采用本实施方式的车辆用空气调节装置,供暖运转时将第三控制阀34的阀开度控制在减压区域内,并且除湿制冷运转时将第三控制阀34的阀开度控制在冷凝压力调整区域内。由此,除湿制冷运转时通过调整散热器15中冷媒的冷凝压力而能够调整散热器15中的散热量,因此能够确保加热向车厢内吹出的空气所需的加热量,从而可确实地控制供给到车厢内的空气的温度达到设定温度。
此外,除湿制冷运转时,根据目标压力Phpt和高压冷媒压力传感器45的检测压力Php在第三控制阀34的冷凝压力调整区域内控制阀开度,根据吸热器温度传感器48的检测温度Te控制压缩机21的电动马达21a的转速,以使吸热器14中冷媒的蒸发温度Te达到目标蒸发温度Tet。由此,能够使吸热器14中的吸热量和散热器15中的散热量分别确实地达到目标的吸热量和散热量,因此可使车厢内的温度和湿度保持在良好的状态。
另外,通过切换开度相异的两种阀开度来控制第三控制阀34的冷凝压力调整区域内的阀开度。由此,对阀开度进行分两级切换的简单控制,因此可降低制造成本。
图49至图50表示本发明的第九实施方式。并且,使用同样的符号表示与上述第七实施方式相同的构造。
如图49所示,该车辆用空气调节装置的冷媒回路20具备设有冷媒流入口和冷媒流出口各一个、可将阀开度调整在减压区域和冷凝压力调整区域各自的范围内的第三控制阀34,以代替第七实施方式中的第一控制阀24。
具体而言,散热器15的冷媒流入侧连接于压缩机21的冷媒喷出侧,从而形成有冷媒通道20a。另外,第三控制阀34的冷媒流入侧连接于散热器15的冷媒流出侧,从而形成有冷媒通道20b。室外热交换器22的冷媒流入侧连接于第三控制阀34的冷媒流出侧,从而形成有冷媒通道20c。此外,压缩机21的冷媒吸入侧连接于室外热交换器22的冷媒流出侧,从而形成有冷媒通道20d。在冷媒通道20d中,从冷媒流通方向的上游侧起依次设有第一电磁阀26a和储液器29。内部热交换器23的高压冷媒流入侧连接于冷媒通道20b,从而形成有冷媒通道20e。在冷媒通道20e中,从冷媒流通方向的上游侧起依次设有第二电磁阀26b和第一单向阀27a。吸热器14的冷媒流入侧连接于内部热交换器23的高压冷媒流出侧,从而形成有冷媒通道20f。冷媒通道20f中设有膨胀阀28。内部热交换器23的低压冷媒流入侧连接于吸热器14的冷媒流出侧,从而形成有冷媒通道20g。冷媒通道20g中设有第二控制阀25。冷媒通道20d的第一电磁阀26a和储液器29之间连接到内部热交换器23的低压冷媒流出侧,从而形成有冷媒通道20h。气液分离器22e的冷媒流入侧与冷媒通道20d并列地连接到室外热交换器22的冷媒流出侧,从而形成有冷媒通道20i。在冷媒通道20i中设有第三电磁阀26c。借由过冷却部22f,冷媒通道20e中的第一单向阀27a的冷媒流通方向下游侧连接于气液分离器22e的冷媒流出侧,从而形成有冷媒通道20j。在冷媒通道20j中设有第二单向阀27b。此外,冷媒通道20a与冷媒通道20c连接,从而形成作为除霜用冷媒流路的冷媒通道20k。在冷媒通道20k中设有第四电磁阀26d。
如图50所示,第三控制阀34具备:阀主体34a,其有流过冷媒通道20b的冷媒流过;以及开度调整机构34b,其用于将阀主体34a内的冷媒流路切换至膨胀部或冷凝压力调整部,并调整膨胀部和冷凝压力调整部中各自的流路的开度。
阀主体34a中形成有与连接有冷媒通道20b的冷媒流入口34c相连通的冷媒流入室34d、以及与连接有冷媒通道20c的冷媒流出口34e相连通的冷媒流出室34f。冷媒流入室34d由向水平方向延伸、截面为圆形的空间构成,在外周面的靠冷媒流出室34f侧设有冷媒流入口34c。另外,冷媒流出室34f由与冷媒流入室34d同轴地延伸、截面为圆形的空间构成,且通过由开度调整机构34b开关的第一连通孔34g而与冷媒流入室34d连通。
此外,阀主体34a形成有使冷媒流入室34d的靠冷媒流出室34f侧与冷媒流出室34f连通的膨胀部用冷媒流路34h。在膨胀部用冷媒流路34h的靠冷媒流出室34f侧,设有通过开度调整部34b开关的第二连通孔34i。
并且,阀主体34a形成有使冷媒流入室34d的与冷媒流出室34f侧的相反一侧和膨胀部用冷媒流路34h中的第二连通孔34i的靠冷媒流入室34d侧连通的辅助冷媒流路34j。在辅助冷媒流路34j的靠冷媒流出室34f侧设有通过开度调整机构34b开关的第三连通孔34k。
开度调整机构34b具有相对于线圈使柱塞作直线往复运动的螺线管34l、用于开关第一连通孔34g的第一阀体34m、用于开关第二连通孔34i的第二阀体34n、以及用于开关第三连通孔34k的第三阀体34o。
螺线管34l是通过调整施加到线圈的电流的大小可调整相对于线圈的柱塞的位置的比例螺线管。
第一阀体34m具有用于开关第一连通孔34g的阀体部34p、可在冷媒流入室34d内移动的活塞部34q、以及连结阀体部34p与活塞部34q的连结部34r。活塞部34q设有使冷媒流入室34d的靠冷媒流出室34f侧的空间与相反一侧的空间连通的连通孔34s。另外,通过设于活塞部34q的冷媒流出室34f相反一侧的螺旋弹簧34t,对第一阀体34m向阀体部34p封闭第一连通孔34g的方向施力。
第二阀体34n的一端部为朝向其顶端逐渐变细、截面为圆形的针状部件,固定于柱塞的前端。第二阀体34n随着柱塞向上移动而使第二连通孔34i的开度增大。
第三阀体34o的一端部为朝向其顶端逐渐变细、截面为圆形的针状部件,可与设于柱塞的轴方向中央部分的卡合部34u卡合。另外,通过设于第三阀体34o的上部的螺旋弹簧34v,对第三阀体34o向封闭第三连通孔34k的方向施力。第三阀体34o通过向柱塞的规定距离以上的上方移动而与卡合部34u卡合,随着进一步向柱塞的上方移动会使第三连通孔34k的开度增大。
图50(a)中,第一阀体34m、第二阀体34n和第三阀体34o分别封闭第一连通孔34g、第二连通孔34i和第三连通孔34k。
从图50(a)的状态开始使螺线管34l的柱塞向上移动时,如图50(b)所示,第一阀体34m和第三阀体34o分别封闭第一连通孔34g和第三连通孔34k,第二阀体34n开放第二连通孔34i。
此时,从冷媒流入口34c流入的冷媒流入室34d内的冷媒经膨胀部用冷媒流路34h减压后流入冷媒流出室34f,从冷媒流出口34e流出。第一阀体34m通过螺旋弹簧34t的作用力维持在封闭第一连通孔34g的状态。在封闭第一连通孔34g和第三连通孔34k状态的范围内使螺线管34l的柱塞移动,从而作为一种膨胀部来调整阀开度。
从图50(b)的状态开始使螺线管34l的柱塞进一步向上移动时,如图50(c)所示,借由柱塞向上移动,第二阀体34n和第三阀体34o分别开放第二连通孔34i和第三连通孔34k。当第二连通孔34i和第三连通孔34k被开放时,冷媒流入室34d的与第一连通孔34g侧相反一侧的空间借由辅助冷媒流路34j与冷媒流出室34f连通从而其压力降低。由此,如图50(c)所示,第一阀体34m因抵抗螺旋弹簧34t的作用力而向冷媒流入室34d的与第一连通孔34g侧相反一侧移动,从而开放第一连通孔34g。在第一连通孔34g被开放的状态的范围内使螺线管34l的柱塞移动,从而作为一种冷凝压力调整部来调整阀开度。
这样,采用本实施方式的车辆用空气调节装置,在供暖运转时封闭第三控制阀34的第一连通孔34g且控制膨胀部用冷媒流路34h的第二连通孔34i的开度,并在除湿制冷运转时控制第一连通孔34g的开度。由此,除湿制冷运转时通过调整散热器15中冷媒的冷凝压力而能够调整散热器15中的散热量,因此能够确保加热向车厢内吹出的空气所需的加热量,从而可确实地控制供给到车厢内的空气的温度达到设定温度。
此外,上述实施方式中,虽然所显示的第一控制阀24设有一体形成的、在供暖运转时用于对流入室外热交换器22的冷媒进行减压的膨胀部和在除湿制冷运转时用于对散热器中冷媒的冷凝压力进行调整的冷凝压力调整部,但并不限定于此。例如,将作为膨胀部的电子式膨胀阀、和作为冷凝压力调整部的冷凝压力调整阀相互并列地连接于室外热交换器22的冷媒流通方向上游侧,也可以得到与上述实施方式相同的作用效果。
此外,上述实施方式虽然显示有使用螺线管24h进行第一控制阀24的阀主体24a内的冷媒流路的切换以及开度的调整,但并不限定于此。可切换阀主体24a内的冷媒流路和调整开度即可,例如,也可以使用步进电机进行阀主体24a内的冷媒流路的切换以及开度的调整。
另外,上述实施方式中,虽然显示有通过控制位于室外热交换器22的上游侧的第一控制阀24的膨胀部的阀开度而控制从散热器15流出的冷媒的过冷度SC,但也可以设置电子式膨胀阀以代替位于吸热器14的上游侧的膨胀阀28,通过控制该电子式膨胀阀的阀开度来控制从散热器15流出的冷媒的过冷度SC。
此外,上述实施方式虽然显示有根据高压冷媒的目标压力Phpt和高压冷媒压力传感器45的检测压力Php来控制第一控制阀24的冷凝压力调整部侧的阀开度和第三控制阀34的冷凝压力调整区域中的阀开度,但并不限定于此。例如,根据高压冷媒的目标温度Thpt和高压冷媒温度传感器44的检测温度Thp来控制第一控制阀24和第三控制阀34也可以得到相同的效果。
另外,上述实施方式显示有根据吸热器温度传感器48的检测温度Te来控制压缩机21的电动马达21a的转速从而使吸热器14中冷媒的蒸发温度Te达到目标蒸发温度Tet,但并不限定于此。例如,控制压缩机21的电动马达21a的转速以使吸热器14中冷却后的空气的温度代替吸热器14中冷媒的蒸发温度来达到目标温度,也可以得到相同的效果。
此外,第七实施方式显示有通过在除了完全关闭以外的大小两级之间切换来进行对第一控制阀24的冷凝压力调整部的阀开度的控制。另外,第八实施方式显示有通过在大小两级之间切换来控制第三控制阀34的冷凝压力调整区域中的阀开度。然而,也可以将冷凝压力调整部的阀开度和第三控制阀34的冷凝压力调整区域中的阀开度,在调整散热器的流入侧的冷媒的压力与流出侧的冷媒的压力之间的压差的状态和完全打开的状态之间进行切换。在这种情况下,由于能够根据高压冷媒的目标压力Phpt和高压冷媒压力传感器45的检测压力Php使散热器中的冷媒的冷凝压力达到最佳压力,因此能够进一步确保加热向车厢内吹出的空气所需的加热量。
图51至图61是表示本发明的第十实施方式的图。
如图51所示,本发明的车辆用空气调节装置具备:设于车厢内的空调单元10、和跨车厢内外构成的冷媒回路20。
空调单元10具有空气通道11,该空气通道11用于使供给到车厢内的空气流过。在空气通道11的一端侧,设有用于使车厢外的空气流入空气通道11的外部空气吸入口11a和用于使车厢内的空气流入空气通道11的内部空气吸入口11b。此外,在空气通道11的另一端侧,设有向车厢内的乘客的脚部吹出流过空气通道11的空气的下部出风口11c、向车厢内的乘客的上半身吹出流过空气通道11的空气的上部出风口11d、以及向车辆的前玻璃的车厢内侧面吹出流过空气通道11的空气的除霜出风口11e。
在空气通道11内的一端侧设有条形风扇等室内送风机12,该室内送风机12用于使空气从空气通道11的一端侧流向另一端侧。该室内送风机12由电动马达12a驱动。
在空气通道11的一端侧设有吸入口切换风门13,该吸入口切换风门13可打开外部空气吸入口11a及内部空气吸入口11b中的一个并关闭另一个。该吸入口切换风门13由电动马达13a驱动。经吸入口切换风门13关闭内部空气吸入口11b而打开外部空气吸入口11a时,变为空气从外部空气吸入口11a流入空气通道11的外部空气供给模式。另外,经吸入口切换风门13关闭外部空气吸入口11a而打开内部空气吸入口11b时,变为空气从内部空气吸入口11b流入空气通道11的内部空气循环模式。并且,吸入口切换风门13位于外部空气吸入口11a与内部空气吸入口11b之间,外部空气吸入口11a和内部空气吸入口11b被分别打开时,按照吸入口切换风门13所造成的外部空气吸入口11a和内部空气吸入口11b各自的开口率的比例,变为空气从外部空气吸入口11a和内部空气吸入口11b流入空气通道11的外内部空气吸入模式。
空气通道11的另一端侧的下部出风口11c、上部出风口11d和除霜出风口11e分别设有用于开关各出风口11c、11d、11e的出风口切换风门13b、13c、13d。该出风口切换风门13b、13c、13d通过未图示的连杆机构而连动,由电动马达13e分别进行开关。在此,借由出风口切换风门13b、13c、13d打开下部出风口11c并关闭上部出风口11d,当稍打开除霜出风口11e时,变成流过空气通道11的大部分空气从下部出风口11c吹出,并且剩余的空气从除霜出风口11e吹出的底部模式。另外,借由出风口切换风门13b、13c、13d关闭下部出风口11c和除霜出风口11e并打开上部出风口11d时,变成流过空气通道11的全部的空气从上部出风口11d吹出的通风模式。并且,借由出风口切换风门13b、13c、13d打开下部出风口11c和上部出风口11d并关闭除霜出风口11e时,变成流过空气通道11的空气从下部出风口11c和上部出风口11d吹出的双位模式。此外,借助出风口切换风门13b、13c、13d关闭下部出风口11c和上部出风口11d并打开除霜出风口11e时,变成流过空气通道11的空气从除霜出风口11e吹出的除霜模式。另外,借助出风口切换风门13b、13c、13d关闭上部出风口11d并打开下部出风口11c和除霜出风口11e时,变成流过空气通道11的空气从下部出风口11c和除霜出风口11e吹出的除霜/底部模式。并且,在双位模式中,空气通道11、下部出风口11c、上部出风口11d和在下文叙述的吸热器以及散热器的相互位置关系和构造是以如下方式形成的:从下部出风口11c吹出的空气的温度高于从上部出风口11d吹出的空气的温度而产生温度差。
在室内送风机12的空气流通方向下游侧的空气通道11中设有用于对流过空气通道11的空气进行冷却和除湿的吸热器14。另外,在吸热器14的空气流通方向下游侧的空气通道11中设有用于对流过空气通道11的空气进行加热的散热器15。吸热器14及散热器15是由用于分别将流过其内部的冷媒与流过空气通道11的空气进行热交换的散热片和管等构成的热交换器。
在吸热器14和散热器15之间的空气通道11中设有空气混合风门16,该空气混合风门16用于对流过空气通道11的空气在散热器15中加热的比例进行调整。空气混合风门16由电动马达16a驱动。通过空气混合风门16位于空气通道11中散热器15的上游侧来减少散热器15中进行热交换的空气的比例,通过空气混合风门16移动到空气通道11中散热器15以外的部分侧来增加散热器15中进行热交换的空气的比例。在空气混合风门16关闭空气通道11中散热器15的上游侧并打开散热器15以外的部分的状态下开度为0%,在打开空气通道11中散热器15的上游侧并关闭散热器15以外的部分的状态下开度为100%。
冷媒回路20具有:上述吸热器14;上述散热器15;压缩机21,其用于压缩冷媒;室外热交换器22,其用于将冷媒与车厢外的空气进行热交换;内部热交换器23,其用于将从散热器15及室外热交换器22中的至少从散热器15流出的冷媒与从吸热器14流出的冷媒进行热交换;第一控制阀24,其具有用于供暖运转时对流入室外热交换器22的冷媒进行减压的膨胀部、和用于除湿制冷运转时对散热器中冷媒的冷凝压力进行控制的冷凝压力调整部;第二控制阀25,其具有作为用于调整吸热器14中冷媒的蒸发压力的蒸发压力调整部的功能;第一~第三电磁阀26a、26b、26c;第一~第二单向阀27a、27b;膨胀阀28;以及储液器29,其用于分离气体冷媒和液体冷媒并防止液体冷媒被吸入至压缩机21中,其中,这些构件通过铜管或铝管连接。
具体而言,散热器15的冷媒流入侧连接于压缩机21的冷媒喷出侧,从而形成有冷媒通道20a。另外,第一控制阀24的冷媒流入侧连接于散热器15的冷媒流出侧,从而形成有冷媒通道20b。室外热交换器22的一端侧连接于第一控制阀24的膨胀部侧的冷媒流出侧,从而形成有冷媒通道20c。此外,室外热交换器22的另一端侧连接于第一控制阀24的冷凝压力调整部侧的冷媒流出侧,从而形成有冷媒通道20d。压缩机21的冷媒吸入侧与冷媒通道20d并列地连接到室外热交换器22的另一端侧,从而形成有冷媒通道20e。在冷媒通道20e中,从冷媒流通方向的上游侧起依次设有第一电磁阀26a和储液器29。内部热交换器23的高压冷媒流入侧连接于冷媒通道20b,从而形成有冷媒通道20f。在冷媒通道20f中,从冷媒流通方向的上游侧起依次设有第二电磁阀26b和第一单向阀27a。吸热器14的冷媒流入侧连接于内部热交换器23的高压冷媒流出侧,从而形成有冷媒通道20g。在冷媒通道20g中设有膨胀阀28。内部热交换器23的低压冷媒流入侧连接于吸热器14的冷媒流出侧,从而形成有冷媒通道20h。在冷媒通道20h中设有第二控制阀25。冷媒通道20e中的第一电磁阀26a与储液器29之间连接于内部热交换器23的低压冷媒流出侧,从而形成有冷媒通道20i。冷媒通道20f中的第一单向阀27a的冷媒流通方向的下游侧与冷媒通道20c并列地连接到室外热交换器22的一端侧,从而形成有冷媒通道20j。在冷媒通道20j中,从冷媒流通方向的上游侧起依次设有第三电磁阀26c和第二单向阀27b。
压缩机21和室外热交换器22配置于车厢外。另外,压缩机21由电动马达21a驱动。室外热交换器22中设有室外送风机30,该室外送风机30是用于在车辆停止时使车厢外的空气与冷媒进行热交换的。室外送风机30由电动马达30a驱动。
膨胀部侧的冷媒流路和冷凝压力调整部侧的冷媒流路分别形成于第一控制阀24中。膨胀部侧的冷媒流路和冷凝压力调整部侧的冷媒流路分别通过调整冷媒流路的开度的阀可被完全地关闭。
如图52所示,第二控制阀25具有流过冷媒通道20h的冷媒流过的阀主体25a、和用于调整形成于阀主体25a内的冷媒流路的开度的开度调整机构25b。
阀主体25a具有冷媒流入的冷媒流入部25c和有流出的冷媒流过的冷媒流出部25d。在冷媒流入部25c和冷媒流出部25d之间,设有使冷媒流入部25c与冷媒流出部25d连通的圆形连通孔25e。
开度调整机构25b具有:螺线管25h,其用于相对于线圈25f使柱塞25g作直线往复运动;以及阀体25i,其连结于柱塞25g,开关阀主体25a的连通孔25e。
阀体25i具有与连通孔25e的内径大致相同的外形,随着柱塞25g的往复运动而在上下方向上移动。阀体25i向下移动插入至连通孔25e内从而封闭连通孔25e。通过螺旋弹簧25j对阀体25i向开放连通孔25e的方向即向上施力。在阀体25i封闭连通孔25e的状态下,阀体25i中设有使开口面积小于连通孔25e的开口面积的冷媒流入部25c与冷媒流出部25d连通的冷媒连通孔25k。
如图52(a)所示,第二控制阀25开放连通孔25e,如图52(b)所示,第二控制阀25封闭连通孔25e从而仅通过冷媒连通孔25k使冷媒流入部25c与冷媒流出部25d连通。第二控制阀25由阀体25i开关连通孔25e,从而可对流过冷媒通道20h的冷媒的流量分两级进行调整。
并且,车辆用空气调节装置具备控制器40,该控制器40用于进行令车厢内的温度及湿度达到已设定的温度及已设定的湿度的控制。
控制器40具有CPU、ROM和RAM。控制器40一旦从连接于输入侧的装置接收到输入信号,则CPU根据输入信号读出ROM中存储的程序,并且将由输入信号检测出的状态存储到RAM中,向连接于输出侧的装置发送输出信号。
如图53所示,控制器40的输出侧连接有:室内送风机12驱动用的电动马达12a、吸入口切换风门13驱动用的电动马达13a、出风口切换风门13b、13c、13d驱动用的电动马达13e、空气混合风门16驱动用的电动马达16a、压缩机21驱动用的电动马达21a、第一控制阀24、第二控制阀25、第一~第三电磁阀26a、26b、26c、以及室外送风机30驱动用的电动马达30a。
如图53所示,控制器40的输入侧连接有:用于检测车厢外的温度Tam的外部空气温度传感器41、用于检测车厢内的温度Tr的内部空气温度传感器42、用于检测日照量Ts的如光敏式日照传感器43、用于检测流过冷媒通道20b的高压冷媒的温度Thp的高压冷媒温度传感器44、用于检测流过冷媒通道20b的高压冷媒的压力Php的高压冷媒压力传感器45、用于检测流过冷媒通道20e并吸入至压缩机21的低压冷媒的温度Tlp的低压冷媒温度传感器46、用于检测流过冷媒通道20e并吸入至压缩机21的低压冷媒的压力Plp的低压冷媒压力传感器47、用于检测吸热器14中冷媒的蒸发温度Te的吸热器温度传感器48、用于设定与目标设定温度Tset和运转的切换相关的模式的操作部49、以及用于显示运转状态和车厢内的温度Tr等的显示部50。
如上所构成的车辆用空气调节装置可进行制冷运转、除湿制冷运转、供暖运转、第一除湿供暖运转及第二除湿供暖运转。下面,对每种运转分别进行说明。
在制冷运转和除湿制冷运转中,冷媒回路20中关闭第一控制阀24的膨胀部侧的流路并打开冷凝压力调整部侧的流路,打开第三电磁阀26c并关闭第一和第二电磁阀26a、26b,使压缩机21运转。
由此,如图54所示,从压缩机21喷出的冷媒依次流过冷媒通道20a、散热器15、冷媒通道20b、20d、室外热交换器22、冷媒通道20j、20f、内部热交换器23的高压侧、冷媒通道20g、吸热器14、冷媒通道20h、内部热交换器23的低压侧、冷媒通道20i、20e并吸入至压缩机21中。制冷运转时,流过冷媒回路20的冷媒在室外热交换器22中散热,在吸热器14中吸热。如图54的虚线所示,作为除湿制冷运转,空气混合风门16被打开时,流过冷媒回路20的冷媒也在散热器15中散热。
此时,在制冷运转时的空调单元10中,通过运转室内送风机12而流通的空气通道11中的空气,在吸热器14中与冷媒进行热交换而冷却,变成应从出风口11c、11d、11e吹出的空气的温度即目标吹出温度TAO的空气并向车厢内吹出,以使车厢内的温度达到目标设定温度Tset。
目标吹出温度TAO是根据检测出的环境条件与目标设定温度Tset而计算出的温度,该检测出的环境条件是通过外部空气温度传感器41、内部空气温度传感器42、以及日照传感器43等检测出的车厢外的温度Tam、车厢内的温度Tr、以及日照量Ts等环境条件。
此外,在除湿制冷运转时的空调单元10中,通过运转室内送风机12而流通的空气通道11中的空气,在吸热器14中与吸热的冷媒进行热交换而冷却,由此被除湿。在吸热器14中已除湿的空气,在散热器15中与散热的冷媒进行热交换而被加热,变成目标吹出温度TAO的空气并向车厢内吹出。
在供暖运转中,冷媒回路20中打开第一控制阀24的膨胀部侧的冷媒流路并关闭冷凝压力调整部侧的冷媒流路,打开第一电磁阀26a并关闭第二和第三电磁阀26b、26c,使压缩机21运转。
由此,如图55所示,从压缩机21喷出的冷媒依次流过冷媒通道20a、散热器15、冷媒通道20b、20c、室外热交换器22、冷媒通道20e并吸入至压缩机21中。流过冷媒回路20的冷媒在散热器15中散热,在室外热交换器22中吸热。
此时,在空调单元10中,通过运转室内送风机12而流通的空气通道11中的空气,不会在吸热器14中与冷媒进行热交换,而会在散热器15中与冷媒进行热交换而被加热,变成目标吹出温度TAO的空气并向车厢内吹出。
在第一除湿供暖运转中,冷媒回路20中打开第一控制阀24的膨胀部侧的冷媒流路并关闭冷凝压力调整部侧的冷媒流路,打开第一和第二电磁阀26a、26b并关闭第三电磁阀26c,使压缩机21运转。
由此,如图56所示,从压缩机21喷出的冷媒依次流过冷媒通道20a、散热器15、冷媒通道20b。流过冷媒通道20b的部分冷媒依次流过第一控制阀24、冷媒通道20c、室外热交换器22、冷媒通道20e并吸入至压缩机21中。另外,流过冷媒通道20b的其余的冷媒依次流过冷媒通道20f、内部热交换器23的高压侧、冷媒通道20g、吸热器14、冷媒通道20h、内部热交换器23的低压侧以及冷媒通道20i并吸入至压缩机21中。流过冷媒回路20的冷媒在散热器15中散热,在吸热器14及室外热交换器22中吸热。
此时,在空调单元10中,通过运转室内送风机12而流通的空气通道11中的空气,在吸热器14中与冷媒进行热交换而冷却,由此被除湿。在吸热器14中被除湿的部分空气在散热器15中与冷媒进行热交换而被加热,变成目标吹出温度TAO的空气并向车厢内吹出。
在第二除湿供暖运转中,冷媒回路20中关闭第一控制阀24的膨胀部侧和冷凝压力调整部侧两条冷媒流路,打开第二电磁阀26b并关闭第一和第三电磁阀26a、26c,使压缩机21运转。
由此,如图57所示,从压缩机21喷出的冷媒依次流过冷媒通道20a、散热器15、冷媒通道20b、20f、内部热交换器23的高压侧、冷媒通道20g、吸热器14、冷媒通道20h、内部热交换器23的低压侧、冷媒通道20i、20e并被吸入至压缩机21中。流过冷媒回路20的冷媒在散热器15中散热,并在吸热器14中吸热。
此时,在空调单元10中,通过运转室内送风机12而流通的空气通道11中的空气,与上述第一除湿供暖运转相同,在吸热器14中与冷媒进行热交换而冷却,由此被除湿。在吸热器14中被除湿的部分空气在散热器15中与冷媒进行热交换而被加热,变成目标吹出温度TAO的空气并向车厢内吹出。
控制器40在空调自动开关设定为接通的状态下,根据车厢外的温度Tam、车厢内的温度Tr、车厢外的湿度、车厢内的湿度Th、以及日照量Ts等环境条件来进行切换制冷运转、除湿制冷运转、供暖运转、第一除湿供暖运转、以及第二除湿供暖运转的运转切换控制处理。
此外,控制器40通过出风口切换风门13b、13c、13d来切换出风口11c、11d、11e的模式,并为了使出风口11c、11d、11e吹出的空气的温度达到目标吹出温度TAO而控制空气混合风门16的开度。
另外,控制器40在通过运转切换控制处理而切换的每个运转中,根据目标吹出温度TAO进行底部模式、通风模式和双位模式的切换。具体而言,在目标吹出温度TAO为高温,例如高于或等于40℃时设定为底部模式。另外,控制器40在目标吹出温度TAO为低温,例如低于25℃时设定为通风模式。并且,目标吹出温度TAO是设定为底部模式的目标吹出温度TAO与设定为通风模式的目标吹出温度TAO之间的温度时,控制器40设定为双位模式。
此外,控制器40在供暖运转和第一除湿供暖运转中,根据运转状态进行控制第一控制阀24的膨胀部侧的阀开度的膨胀部控制处理。用图58的流程图来说明此时控制器40的动作。
(步骤S111)
在步骤S111中,CPU判定运转是否为供暖运转或除湿供暖运转。若判定为供暖运转或除湿供暖运转,则将处理移至步骤S112;若未判定为供暖运转或除湿供暖运转,则结束膨胀部控制处理。
(步骤S112)
在步骤S111中判定运转为供暖运转或除湿供暖运转时,则在步骤S112中CPU根据低压冷媒温度传感器46的检测温度Tlp和低压冷媒压力传感器47的检测压力Plp计算出冷媒的过热度SH。
(步骤S113)
在步骤S113中,CPU判定在步骤S112中计算出的过热度SH是否大于或等于规定值。若判定为过热度SH大于或等于规定值,则将处理移至步骤S119;若未判定为过热度SH大于或等于规定值,则将处理移至步骤S114。
(步骤S114)
在步骤S113中未判定为过热度SH大于或等于规定值时,则在步骤S114中CPU根据目标吹出温度TAO设定目标过冷度SCt。例如,目标吹出温度TAO高于或等于规定值(例如,60℃)时,将目标过冷度SCt设定为第一目标过冷度SCt1(例如,15℃),目标吹出温度TAO低于规定值时,将目标过冷度SCt设定为第二目标过冷度SCt2(例如,12℃)。
(步骤S115)
在步骤S115中,CPU对于在步骤S114中已设定的目标过冷度SCt,计算出基于室内送风机12的风量Qa的校正量H1和基于流过冷媒回路20的冷媒的流量Qr的校正量H2。
具体而言,当室内送风机12的风量Qa大于或等于规定风量时,将校正量H1设定为零;当风量Qa小于规定风量时,根据风量Qa将校正量H1设定为使过冷度SC变小的校正量H1(例如,-10≤H1≤0)。此外,当流过冷媒回路20的高压侧的冷媒的流量Qr大于或等于规定流量时,根据流量Qr将校正量H2设定为使过冷度变大的校正量H2(例如,0≤H2≤5);当流量Qr小于规定流量时,随着流量Qr的减少将校正量H2设定为使过冷度SC变小的校正量H2(例如,-5≤H2≤0)。由于流过冷媒回路20的高压侧的冷媒的流量Qr具有随着冷媒回路20的高压侧的压力的上升而变多、随着压力的降低而变小的关系,因此根据高压冷媒压力传感器45的检测压力Php计算出流过冷媒回路20的高压侧的冷媒的流量Qr。
(步骤S116)
在步骤S116中,CPU将目标过冷度SCt加上校正量H1、H2而计算出校正目标过冷度SCtc(SCtc=SCt-(H1+H2))。
(步骤S117)
在步骤S117中,CPU根据高压冷媒温度传感器44的检测温度Thp和高压冷媒压力传感器45的检测压力Php计算出冷媒的过冷度SC。
(步骤S118)
在步骤S118中,CPU控制第一控制阀24的阀开度以使过冷度SC达到校正目标过冷度SCtc,并结束膨胀部控制处理。
(步骤S119)
在步骤S113中判定为过热度SH大于或等于规定值时,在步骤S119中CPU进行控制第一控制阀24的膨胀部侧的阀开度的过热度控制处理,以使低压冷媒的过热度SH达到目标过热度SHt,并结束膨胀部控制处理。
此外,控制器40在除湿制冷运转中,进行用于控制吸热器14的吸热能力和散热器15的散热能力的除湿制冷能力控制处理。用图59的流程图来说明此时控制器40的动作。
(步骤S121)
在步骤S121中,CPU判定运转是否为除湿制冷运转。若判定为除湿制冷运转,则将处理移至步骤S122;若未判定为除湿制冷运转,则结束除湿制冷能力控制处理。
(步骤S122)
在步骤S121中判定为除湿制冷运转时,则在步骤S122中CPU根据目标吹出温度TAO计算出高压冷媒的目标压力Phpt。
(步骤S123)
在步骤S123中,CPU根据高压冷媒的目标压力Phpt和高压冷媒压力传感器45的检测压力Php来控制第一控制阀24的冷凝压力调整部侧的阀开度。
具体而言,通过在除了完全关闭以外的大小两级之间切换来进行对第一控制阀24的冷凝压力调整部侧的阀开度的控制。在这种情况下,将阀开度从小切换到大时高压冷媒的压力Php降低,将阀开度从大切换到小时高压冷媒的压力Php上升。
(步骤S124)
在步骤S124中,CPU根据目标吹出温度TAO计算出吸热器14中冷媒的目标蒸发温度Tet。
(步骤S125)
在步骤S125中,CPU根据吸热器温度传感器48的检测温度Te控制压缩机21的电动马达21a的转速,以使吸热器14中冷媒的蒸发温度Te达到目标蒸发温度Tet,并结束除湿制冷能力控制处理。
此外,控制器40在第一除湿供暖运转中,进行通过使第二控制阀25的阀开度等于或小于其它运转时的阀开度来防止吸热器14中冷媒的蒸发温度降低的蒸发温度控制处理。用图60的流程图来说明此时控制器40的动作。
(步骤S131)
在步骤S131中,CPU判定运转状态是否为第一除湿供暖运转。若判定为第一除湿供暖运转,则将处理移至步骤S132;若未判定为第一除湿供暖运转,则结束蒸发温度控制处理。
(步骤S132)
在步骤S131中判定为第一除湿供暖运转时,则在步骤S132中CPU根据目标吹出温度TAO计算出吸热器14中冷媒的目标蒸发温度Tet。
(步骤S133)
在步骤S133中,CPU根据目标蒸发器温度Tet和吸热器温度传感器48的检测温度Te来调整第二控制阀25的阀开度,并结束蒸发温度控制处理。
具体而言,当吸热器温度传感器48的检测温度Te低于目标蒸发温度Tet时,将第二控制阀25的阀开度设定为两级之中开度较小的一级,当检测温度Te高于目标蒸发温度Tet时,将第二控制阀25的阀开度设定为两级之中开度较大的一级。
此外,控制器40在供暖运转和第一除湿供暖运转中,进行判定封入冷媒回路20中的冷媒量是否适当的冷媒量判定处理。用图61的流程图来说明此时控制器40的动作。
(步骤S141)
在步骤S141中,CPU判定车厢外的温度Tam、室内送风机12的风量Qa、压缩机21的电动马达21a的转速Nc等是否为可判定冷媒回路20中的冷媒量的热负荷条件。若判定为可判定冷媒量的热负荷条件,则将处理移至步骤S142;若未判定为可判定冷媒量的热负荷条件,则结束冷媒量判定处理。
(步骤S142)
在步骤S141中判定为可判定冷媒量的热负荷条件时,则在步骤S142中CPU根据低压冷媒温度传感器46的检测温度Tlp和低压冷媒压力传感器47的检测压力Plp计算出冷媒的过热度SH。
(步骤S143)
在步骤S143中,CPU根据高压冷媒温度传感器44的检测温度Thp和高压冷媒压力传感器45的检测压力Php计算出冷媒的过冷度SC。
(步骤S144)
在步骤S144中,CPU根据在步骤S142中计算出的冷媒的过热度SH、在步骤S143中计算出的冷媒的过冷度SC、以及第一控制阀24的膨胀部侧的阀开度来判定冷媒回路20中的冷媒量是否适当。若判定为冷媒量适当时,则结束冷媒量判定处理;若未判定为冷媒量适当时,则将处理移至步骤S145。
对冷媒回路20中的冷媒量是否适当的判定,是通过判定在步骤S142中计算出的冷媒的过热度SH、在步骤S143中计算出的冷媒的过冷度SC、以及第一控制阀24的膨胀部侧的阀开度是否分别在适当范围内而进行的。
(步骤S145)
在步骤S144中未判定为冷媒量适当时,则在步骤S145中CPU在显示部50中显示冷媒回路20中的冷媒量不足或过量的信息并结束冷媒量判定处理。
这样,采用本实施方式的车辆用空气调节装置,在第一除湿供暖运转时会控制第二控制阀25的阀开度。由此,能够在第一除湿供暖运转时提高吸热器14中冷媒的蒸发温度,因此即使在车厢外的温度为低温的情况下也不会在吸热器14上产生结霜,从而可确保吸热器14中所需的冷媒的吸热量。
此外,将第二控制阀25的阀开度设定为可在相异的两种阀开度之间进行切换,并设定于两种阀开度中的一个。由此,只要将第二控制阀25的阀开度设定在阀开度较大或较小的一方即可,因此可使控制的构造简单化,并降低制造成本。
另外,根据目标蒸发温度Tet和吸热器温度传感器48的检测温度Te来控制第二控制阀25的阀开度。由此,能够使吸热器14中冷媒的蒸发压力确实地达到规定压力,而不会发生吸热器14中冷媒的吸热量不足的情况。
图62表示本发明的第十一实施方式。
该车辆用空气调节装置中的第二控制阀35是能够任意设定其阀开度的控制阀,通过调整阀开度来调整吸热器14中冷媒的蒸发温度。
如上所构成的车辆用空气调节装置中,控制器40进行蒸发温度控制处理,该蒸发温度控制处理是用于通过使第一除湿供暖运转时第二控制阀35的阀开度等于或小于其它运转时的阀开度,从而防止吸热器14中冷媒的蒸发温度降低。
具体而言,在吸热器温度传感器48的检测温度Te低于目标蒸发温度Tet的情况下减小第二控制阀35的阀开度,在吸热器温度传感器48的检测温度Te高于目标蒸发温度Tet的情况下增大第二控制阀35的阀开度。此时,根据吸热器温度传感器48的检测温度Te将第二控制阀35的阀开度设定为任意的开度。
这样,采用本实施方式的车辆用空气调节装置,与第十实施方式相同,在第一除湿供暖运转时控制第二控制阀35的阀开度。由此,能够提高第一除湿供暖运转时吸热器14中冷媒的蒸发温度,因此即使在车厢外的温度为低温的情况下吸热器14上也不会产生结霜,从而可确保吸热器14中所需的冷媒的吸热量。
此外,第二控制阀35的阀开度可设定为任意的开度。由此,由于能够任意地设定吸热器14中的吸热量,因此可提高对吸热器14中吸热量控制的精度。
并且,上述实施方式虽然显示有从压缩机21流出的冷媒在供暖运转和第一除湿供暖运转时从室外热交换器22的一端侧向另一端侧流过,但并不限定于此。例如,如图63所示,从压缩机21流出的冷媒在供暖运转和第一除湿供暖运转时,也可以从室外热交换器22的另一端侧向一端侧流过。
图63的车辆用空气调节装置设有使第一控制阀24的膨胀部侧的冷媒流出侧与室外热交换器22的另一端侧相连接的冷媒通道20k,以替代第十实施方式中的冷媒通道20c。此外,车辆用空气调节装置设有使室外热交换器22的一端侧与压缩机21的冷媒吸入侧相连接的冷媒通道20l,以替代第八实施方式中的冷媒通道20e。
如上所构成的车辆用空气调节装置中,与第十实施方式的情况不同,从散热器15流出的冷媒在供暖运转和第一除湿供暖运转时,从室外热交换器22的另一端侧流向一端侧。其它的运转与第十实施方式的冷媒的流通相同。
此外,上述实施方式中,虽然所显示的第一控制阀24设有一体形成的、在供暖运转时用于对流入室外热交换器22的冷媒进行减压的膨胀部和在除湿制冷运转时用于对散热器中冷媒的冷凝压力进行调整的冷凝压力调整部,但并不限定于此。例如,将作为膨胀部的电子式膨胀阀、和作为冷凝压力调整部的冷凝压力调整阀相互并列的连接于室外热交换器22的冷媒流通方向上游侧,也可以得到与上述实施方式相同的作用效果。
另外,上述实施方式中,虽然显示有通过控制位于室外热交换器22的上游侧的第一控制阀24的膨胀部的阀开度来控制从散热器15流出的冷媒的过冷度SC,但也可以设置电子式膨胀阀以代替位于吸热器14的上游侧的膨胀阀28,通过控制该电子式膨胀阀的阀开度来控制从散热器15流出的冷媒的过冷度SC。
此外,上述实施方式中,虽然显示有根据目标蒸发温度Tet和吸热器温度传感器48的检测温度Te来调整第二控制阀25、35的阀开度,但并不限定于此。例如,检测吸热器14中进行热交换后的空气的温度和吸热器14中冷媒的压力,并根据该检测结果调整第二控制阀25、35的阀开度,也可以得到同样的效果。
(符号说明)
10       空调单元
14       吸热器
15       散热器
20       冷媒回路
21       压缩机
22       室外热交换器
24       第一控制阀
25       第二控制阀
26a~26c    第一~第三电磁阀
27a、27b    第一~第二单向阀
28       膨胀阀
29       储液器
40       控制器
41       外部空气温度传感器
42       内部空气温度传感器
43       日照传感器
44       高压冷媒温度传感器
45       高压冷媒压力传感器
46       低压冷媒温度传感器
47       低压冷媒压力传感器
48       吸热器温度传感器
49       操作部

Claims (30)

1.一种车辆用空气调节装置,其具备:
压缩机,其压缩冷媒并将其喷出;
散热器,其设于车厢内侧,使冷媒散热;
吸热器,其设于车厢内侧,使冷媒吸热;以及
室外热交换器,其设于车厢外侧,使冷媒散热或吸热,
该车辆用空气调节装置进行以下运转:
供暖运转,该运转是使压缩机喷出的冷媒在散热器中散热,在散热器中已散热的冷媒在膨胀阀中减压后在室外热交换器中吸热;以及
除湿供暖运转,该运转是使压缩机喷出的冷媒在散热器中散热,在散热器中已散热的冷媒在膨胀阀中减压后,在吸热器及室外热交换器的至少吸热器中吸热,其特征在于,该车辆用空气调节装置具备:
室内送风机,其使与流过散热器及吸热器中的一方或双方的冷媒进行热交换并使向车厢内吹出的空气流通;
目标过冷度设定部,其将散热器中加热后的空气的目标温度即目标空气温度高于或等于规定温度时的从散热器流出的冷媒的过冷度的目标值即目标过冷度,设定为比目标空气温度低于规定温度时所设定的目标冷却度还大的过冷度;以及
阀开度控制部,其控制膨胀部的阀开度,以使从散热器流出的冷媒的过冷度达到由目标过冷度设定部已设定的目标过冷度,
目标过冷度设定部具有根据室内送风机的送风量对已设定的目标过冷度进行校正的单元,在室内送风机的送风量低于规定风量时,目标过冷度设定部对目标过冷度进行校正,以使过冷度比室内送风机的送风量高于或等于规定风量时所校正的目标过冷度还小。
2.根据权利要求1所述的车辆用空气调节装置,其特征在于,
目标过冷度设定部具有根据流过冷媒流路的冷媒的流量对已设定的目标过冷度进行校正的单元,在冷媒的流量大于或等于规定流量时,目标过冷度设定部对目标过冷度进行校正,以使过冷度比冷媒的流量小于规定流量时所校正的目标过冷度还大。
3.根据权利要求1或2所述的车辆用空气调节装置,其特征在于,具备:
温度检测部,其检测从散热器流出的冷媒的温度;
压力检测部,其检测从散热器流出的冷媒的压力;以及
过冷度计算部,其根据温度检测部的检测温度和压力检测部的检测压力计算出从散热器流出的冷媒的过冷度,
阀开度控制部根据过冷度计算部计算出的过冷度,控制膨胀阀的阀开度以使过冷度达到由目标过冷度设定部所设定的目标过冷度。
4.根据权利要求3所述的车辆用空气调节装置,其特征在于,
阀开度控制部具有:
前馈目标值计算部,其根据目标过冷度设定部所设定的目标过冷度计算出与阀开度相关的前馈目标值;以及
反馈目标值计算部,其根据过冷度计算部计算出的过冷度和目标冷却度设定部所设定的目标过冷度,计算出与阀开度相关的反馈目标值,
阀开度控制部根据前馈目标值计算部计算出的前馈目标值和反馈目标值计算部计算出的反馈目标值来控制膨胀阀的阀开度。
5.根据权利要求1~4的任意一项所述的车辆用空气调节装置,其特征在于,具备:
低压冷媒温度检测部,其检测由室外热交换器向压缩机流通的冷媒的温度;
低压冷媒压力检测部,其检测由室外热交换器向压缩机流通的冷媒的压力;以及
过热度计算部,其根据低压冷媒温度检测部的检测温度和低压冷媒压力检测部的检测压力,计算出由室外热交换器向压缩机流通的冷媒的过热度,
当过热度计算部计算出的过热度大于或等于规定过热度时,阀开度控制部根据过热度计算部计算出的过热度控制膨胀阀的阀开度。
6.根据权利要求5所述的车辆用空气调节装置,其特征在于,具备:
冷媒封入量判定部,其根据过冷度计算部计算出的过冷度、膨胀阀的阀开度,以及过热度计算部计算出的过热度,对封入冷媒回路中的冷媒的量是否在适当的范围内进行判定。
7.一种车辆用空气调节装置,其具备:
压缩机,其压缩冷媒并将其喷出;
散热器,其使冷媒散热;
吸热器,其使冷媒吸热;
室外热交换器,其使冷媒散热或吸热;
供暖用冷媒回路,其使压缩机喷出的冷媒流入散热器,使流过散热器的冷媒通过膨胀部流入室外热交换器,使流过室外热交换器的冷媒吸入至压缩机中;
除湿供暖用冷媒回路,其使压缩机喷出的冷媒流入散热器,使流过散热器的部分冷媒通过膨胀部流入吸热器,其余的冷媒通过膨胀部流入室外热交换器,使流过吸热器的冷媒和流过室外热交换器的冷媒吸入至压缩机中;以及
制冷/除湿制冷用冷媒回路,其使压缩机喷出的冷媒流入散热器,使流过散热器的冷媒流入室外热交换器,使流过室外热交换器的冷媒通过膨胀部流入吸热器,使流过吸热器的冷媒吸入至压缩机中,其特征在于,
在制冷/除湿制冷用冷媒回路中的散热器和室外热交换器之间的冷媒流路中,设有可调整从散热器流出并流入室外热交换器中的冷媒的流量的高压冷媒流量调整阀。
8.根据权利要求7所述的车辆用空气调节装置,其特征在于,
在除湿供暖用冷媒回路中的吸热器和压缩机之间的冷媒流路中,设有可调整从吸热器流出并吸入至压缩机中的冷媒的流量的低压冷媒流量调整阀。
9.根据权利要求7或8所述的车辆用空气调节装置,其特征在于,具备:
冷媒流量控制阀,其是在供暖用冷媒回路和除湿供暖用冷媒回路中,使流入室外热交换器中的冷媒膨胀的膨胀部与高压冷媒流量调整阀一体形成的。
10.根据权利要求9所述的车辆用空气调节装置,其特征在于,
冷媒流量控制阀具有膨胀部侧的冷媒流路、高压冷媒流量调整阀侧的冷媒流路、以及使从散热器流出的冷媒流入膨胀部侧的冷媒流路或高压冷媒流量调整阀侧的冷媒流路的流路切换部。
11.根据权利要求9所述的车辆用空气调节装置,其特征在于,
冷媒流量控制阀具有将阀开度切换在膨胀部的范围和高压冷媒流量调整阀的范围的阀开度切换部。
12.根据权利要求9~11的任意一项所述的车辆用空气调节装置,其特征在于,
用于在供暖用冷媒回路、除湿供暖用冷媒回路、以及制冷/除湿制冷用冷媒回路之间进行相互切换的二通阀的至少一个与室外热交换器以及流量调整流路切换阀一体地形成室外热交换器单元。
13.根据权利要求7~12的任意一项所述的车辆用空气调节装置,其特征在于,具备:
储液器,其设于压缩机的冷媒吸入侧的冷媒流路中,将气体冷媒和液体冷媒分离并只将气体冷媒吸入至压缩机中;
膨胀阀,其在供暖用冷媒回路中,作为使流入室外热交换器中的冷媒膨胀的膨胀部;以及
阀开度调整部,其调整膨胀阀的阀开度。
14.根据权利要求13所述的车辆用空气调节装置,其特征在于,
膨胀阀是电子式的膨胀阀。
15.根据权利要求13所述的车辆用空气调节装置,其特征在于,
膨胀阀是机械式的膨胀阀。
16.根据权利要求7~15的任意一项所述的车辆用空气调节装置,其特征在于,
室外热交换器是具有在制冷/除湿制冷用冷媒回路中,将从室外热交换器流出的冷媒设定为过冷却的状态的过冷却部的热交换器,
对流入吸热器中的冷媒进行减压的膨胀部是可对从吸热器流出的冷媒的加热度进行调整的膨胀阀。
17.根据权利要求7~16的任意一项所述的车辆用空气调节装置,其特征在于,
在供暖用冷媒回路中,设有使压缩机喷出的冷媒中的至少一部分不会流入散热器而流入室外热交换器中的除霜用冷媒流路。
18.根据权利要求7~17的任意一项所述的车辆用空气调节装置,其特征在于,
散热器具有与压缩机喷出的冷媒进行热交换的其它热介质流过的热介质流路,
热介质回路连接于热介质流路,该热介质回路中设有使与压缩机喷出的冷媒进行热交换而吸热的热介质散热的热介质散热器。
19.一种车辆用空气调节装置,其具备:
压缩机,其压缩冷媒并将其喷出;
散热器,其设于车厢内侧,使冷媒散热;
吸热器,其设于车厢内侧,使冷媒吸热;以及
室外热交换器,其设于车厢外侧,使冷媒散热或吸热,
该车辆用空气调节装置进行以下运转:
供暖运转,该运转是使从压缩机喷出的冷媒在散热器中散热,在散热器中已散热的冷媒在室外热交换器中吸热;以及
除湿制冷运转,该运转是使从压缩机喷出的冷媒在散热器中散热后,在室外热交换器中进一步散热,在散热器以及室外热交换器中已散热的冷媒在吸热器中吸热,其特征在于,该车辆用空气调节装置具备:
膨胀阀,其开度可调地设于供暖运转中的散热器和室外热交换器之间的冷媒流路中,对流过的冷媒进行减压;
冷凝压力调整阀,其设于与设有膨胀阀的冷媒流路并列配置的冷媒流路中,通过调整在除湿制冷运转中从散热器流出并流入室外热交换器中的冷媒的流量,来调整散热器中冷媒的冷凝压力;以及
阀开度控制部,其在供暖运转中关闭冷凝压力调整阀侧的冷媒流路并控制膨胀阀的阀开度,并在除湿制冷运转中关闭膨胀阀侧的冷媒流路并控制冷凝压力调整阀的阀开度。
20.根据权利要求19所述的车辆用空气调节装置,其特征在于,具备:
目标冷凝压力计算部,其计算出散热器中冷媒的冷凝压力的目标值;
冷凝压力检测部,其检测散热器中冷媒的冷凝压力;
蒸发温度检测部,其检测吸热器中冷媒的蒸发温度;以及
除湿制冷能力控制部,其在除湿制冷运转中,根据目标冷凝压力计算部计算出的目标冷凝压力和冷凝压力检测部检测出的检测压力来控制冷凝压力调整阀的阀开度,根据蒸发温度检测部的检测温度来控制压缩机的转速。
21.根据权利要求19或20所述的车辆用空气调节装置,其特征在于,
膨胀阀是与冷凝压力调整阀一体形成的。
22.根据权利要求19~21的任意一项所述的车辆用空气调节装置,其特征在于,
阀开度控制部是将冷凝压力调整阀的阀开度设定为开度相异的两种阀开度中的一种。
23.根据权利要求19~21的任意一项所述的车辆用空气调节装置,其特征在于,
阀开度控制部将冷凝压力调整阀的阀开度在调整散热器的流入侧的冷媒的压力和流出侧的冷媒的压力之间的压差的状态和完全打开的状态之间进行相互切换。
24.一种车辆用空气调节装置,其具备:
压缩机,其压缩冷媒并将其喷出;
散热器,其设于车厢内侧,使冷媒散热;
吸热器,其设于车厢内侧,使冷媒吸热;以及
室外热交换器,其设于车厢外侧,使冷媒散热或吸热,
该车辆用空气调节装置进行以下运转:
供暖运转,该运转是使从压缩机喷出的冷媒在散热器中散热,在散热器中已散热的冷媒在室外热交换器中吸热;以及
除湿制冷运转,该运转是使从压缩机喷出的冷媒在散热器中散热后,在室外热交换器中进一步散热,在散热器以及室外热交换器中已散热的冷媒在吸热器中吸热,其特征在于,该车辆用空气调节装置具备:
流量调整阀,其设于使从散热器流出的冷媒流入室外热交换器中的冷媒通道中,具有供暖运转时可对流过冷媒通道的冷媒进行减压的阀开度的范围即减压区域、和阀开度为最大时与上游侧或下游侧的冷媒通道具有大致相同的开口面积且在除湿制冷运转时通过调整流过冷媒通道的冷媒的流量可调整散热器中冷媒的冷凝压力的阀开度的范围即冷凝压力调整区域;以及
阀开度控制部,其在供暖运转中将流量调整阀的阀开度控制在减压区域内,并在除湿制冷运转中将流量调整阀的阀开度控制在冷凝压力调整区域内。
25.根据权利要求24所述的车辆用空气调节装置,其特征在于,具备:
目标冷凝压力计算部,其计算出散热器中冷媒的冷凝压力的目标值;
冷凝温度检测部,其检测散热器中冷媒的冷凝压力;
蒸发温度检测部,其检测吸热器中冷媒的蒸发温度;以及
除湿制冷能力控制部,其在除湿制冷运转中,根据目标冷凝压力计算部计算出的目标冷凝压力和冷凝压力检测部检测出的检测压力,将流量调整阀的阀开度控制在冷凝压力调整区域,根据蒸发温度检测部的检测温度控制压缩机的转速。
26.根据权利要求24或25所述的车辆用空气调节装置,其特征在于,
阀开度控制部将流量调整阀的冷凝压力调整区域中的阀开度设定为开度相异的两种阀开度中的一种。
27.根据权利要求24或25所述的车辆用空气调节装置,其特征在于,
冷凝压力调整阀将冷凝压力调整区域内的阀开度在调整散热器的流入侧的压力和流出侧的冷媒的压力之间的压差的状态和完全打开的状态之间进行相互切换。
28.一种车辆用空气调节装置,其具备:
压缩机,其压缩冷媒并将其喷出;
散热器,其设于车厢内侧,使冷媒散热;
吸热器,其设于车厢内侧,使冷媒吸热;以及
室外热交换器,其设于车厢外侧,使冷媒散热或吸热,
该车辆用空气调节装置进行以下运转:
除湿供暖运转,该运转是使从压缩机喷出的冷媒在散热器中散热,在散热器中已散热的部分冷媒通过膨胀阀进行减压并在吸热器中吸热,其余的冷媒通过膨胀阀进行减压并在室外热交换器中吸热,其特征在于,该车辆用空气调节装置具备:
蒸发温度调整阀,其设于吸热器的冷媒流出侧的冷媒通道,通过调整流过冷媒通道的冷媒的流量来调整吸热器中冷媒的蒸发温度;以及
阀开度控制部,其在除湿供暖运转时控制蒸发温度调整阀的阀开度,
蒸发温度调整阀可设定为开度相异的两种阀开度,通过阀开度控制部设定为其中的一个阀开度。
29.一种车辆用空气调节装置,其具备:
压缩机,其压缩冷媒并将其喷出;
散热器,其设于车厢内侧,使冷媒散热;
吸热器,其设于车厢内侧,使冷媒吸热;以及
室外热交换器,其设于车厢外侧,使冷媒散热或吸热,
该车辆用空气调节装置进行以下运转:
除湿供暖运转,该运转是使从压缩机喷出的冷媒在散热器中散热,在散热器中已散热的部分冷媒通过膨胀阀进行减压并在吸热器中吸热,其余的冷媒通过膨胀阀进行减压并在室外热交换器中吸热,其特征在于,该车辆用空气调节装置具备:
蒸发温度调整阀,其设于吸热器的冷媒流出侧的冷媒通道,通过调整流过冷媒通道的冷媒的流量来调整吸热器中冷媒的蒸发温度;以及
阀开度控制部,其在除湿供暖运转时控制蒸发温度调整阀的阀开度,
蒸发温度调整阀的开度可任意地设定,通过阀开度控制部设定阀开度。
30.根据权利要求28或29所述的车辆用空气调节装置,其特征在于,具备:
蒸发温度检测部,其检测吸热器中冷媒的蒸发温度;以及
目标蒸发温度计算部,其计算出达到吸热器中冷媒的目标的蒸发温度,
蒸发压力控制部是根据蒸发温度检测部的检测温度和目标蒸发温度计算部计算出的目标蒸发温度来调整蒸发压力调整阀的阀开度。
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