CN104271373A - 车辆用空调装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于,在制热运转模式和制冷运转模式中的任一模式下也能够良好地实现车厢外热交换器的制冷剂分配性而获得高热交换性能。热泵装置(20)包括使该热泵装置(20)在包含制热运转模式和制冷运转模式的多种运转模式之间进行切换的空调控制装置(22),在该制热运转模式下,使车厢内热交换器(32)起散热器的作用并使车厢外热交换器(33)起吸热器的作用,在该制冷运转模式下,使车厢内热交换器(32)起吸热器的作用并使车厢外热交换器(33)起散热器的作用。空调控制装置(22)构成为:对制冷剂管道进行切换,以使得在制冷运转模式时制冷剂被供向车厢外热交换器(33)的在制热运转模式时成为制冷剂流入部的部位。

Description

车辆用空调装置
技术领域
本发明涉及一种安装在车辆上的车辆用空调装置。
背景技术
迄今为止,作为例如安装在混合动力汽车、电动汽车等上的空调装置来说,包括热泵装置的空调装置已为人所知。上述车辆用热泵装置是由制冷剂管道将电动压缩机、设置在车厢外的车厢外热交换器、膨胀阀及设置在车厢内的车厢内热交换器依次连接起来而构成的(参照例如专利文献1)。
当热泵装置处于制热运转模式时,让制冷剂流动,以使车厢内热交换器起散热器的作用并使车厢外热交换器起吸热器的作用,而且当热泵装置处于制冷运转模式时,让制冷剂流动,以使车厢内热交换器起吸热器的作用并使车厢外热交换器起散热器的作用。
在专利文献1中,当处于制热运转模式时流经车厢外热交换器的制冷剂的流动方向、与当处于制冷运转模式时流经车厢外热交换器的制冷剂的流动方向相反。
例如,专利文献2中的车辆用空调装置包括:设置在空气流动方向上游一侧的上游侧车厢内热交换器、和设置在下游一侧的下游侧车厢内热交换器。而且,在制冷剂管道上设置有四通阀,通过切换该四通阀来对制热运转模式、制冷运转模式等运转模式进行切换。
下游侧车厢内热交换器在制热运转模式和制冷运转模式这两种模式下起散热器的作用。而且,上游侧车厢内热交换器在制热运转模式下起散热器的作用,另一方面在制冷运转模式下起吸热器的作用。
例如,专利文献3中的车辆用空调装置包括作为车厢内热交换器的上游侧车厢内热交换器和下游侧车厢内热交换器,该上游侧车厢内热交换器设置在空气流动方向的上游一侧,该下游侧车厢内热交换器设置在空气流动方向的下游一侧。下游侧车厢内热交换器在制热运转模式和制冷运转模式这两种模式下起散热器的作用。而且,上游侧车厢内热交换器在制热运转模式和制冷运转模式这两种模式下起吸热器的作用。
在制热运转模式下,特别是当室外空气温度较低时就需要进行较强的制热,而可以认为:若像专利文献3那样在制热运转模式下使上游侧车厢内热交换器起吸热器的作用,就会导致制热能力不足。
于是,可以想到:像例如专利文献2所公开的那样,在制热运转模式下使上游侧车厢内热交换器也起散热器的作用。也就是说,将制冷剂管道连接成:使从压缩机喷出的制冷剂流经下游侧车厢内热交换器以后,再流经上游侧车厢内热交换器。由此,能够用下游侧车厢内热交换器对已由上游侧车厢内热交换器加热了的空气进行再加热,因而具有能够使制热能力提高的优点。另一方面,在制冷运转模式下,通过将减压后的制冷剂供向上游侧车厢内热交换器,而使上游侧车厢内热交换器起吸热器的作用,因而还能够进行制冷。
专利文献1:日本公开特许公报特开2011-5983号公报
专利文献2:日本公开特许公报特开2011-255735号公报
专利文献3:日本公开特许公报特开平9-240266号公报
发明内容
-发明所要解决的技术问题-
因为很难对安装在车辆上的热交换器确保较大的安装空间,所以对该热交换器就提出了尽可能实现小型化的要求。不过,若实现小型化,就会导致传热面积减小,致使热交换性能下降。
于是,可以想到:在热交换器的内部结构上下工夫,而能使热交换器内部的制冷剂流动实现最佳化,并且能够使流入热交换器的制冷剂尽可能均匀地分流到各个管道中以促进该制冷剂与外部空气之间的热交换。这样一来就能够谋求同时实现热交换器的小型化和热交换性能的提高。
不过,可以认为:若像专利文献1那样在制热运转模式和制冷运转模式下流经车厢外热交换器的制冷剂的流向不同,则即使如上所述的那样在考虑到流入热交换器的制冷剂的分流性的基础上来设定内部结构,该内部结构也会在制冷剂朝反方向流动时起反作用而导致分流性劣化。
也就是说,无法同时使制热运转模式时车厢外热交换器的吸热性能、和制冷运转模式时车厢外热交换器的放热性能都维持在较高的水平上。
第一~第三方面的发明是鉴于上述问题而发明出来的,第一个目的在于:无论在制热运转模式和制冷运转模式中的哪一种模式下都能够使车厢外热交换器中的制冷剂具有良好的分流性以实现较高的热交换性能。
而且,在根据运转模式将上游侧车厢内热交换器用作散热器的情况下,高温制冷剂就会流入该上游侧车厢内热交换器,并且在将该上游侧车厢内热交换器用作吸热器的情况下,低温制冷剂就会流入该上游侧车厢内热交换器。
例如,若在制热运转模式下使高温制冷剂流入上游侧车厢内热交换器,则高温制冷剂就会流入与上游侧车厢内热交换器相连的制冷剂管道,因而制冷剂管道就会被加热。若在该状态下运转模式从制热运转模式切换到制冷运转模式,则低温制冷剂就会流入已被高温制冷剂加热了的制冷剂管道。若如上所述低温制冷剂流入已被预先加热了的制冷剂管道中,低温制冷剂就会被加热,由此便会产生热损失。
而且,在从制冷运转模式切换到制热运转模式的情况下,由于高温制冷剂流入已被低温制冷剂冷却了的制冷剂管道中,因而在这种情况下也会产生热损失。
还可以想到:若产生热损失,压缩机的动力就会与之相应地被过多地消耗,并且制冷和制热的启动就会出现延迟,从而会损害乘客的舒适性。
第四、第五方面的发明是鉴于上述问题而发明出来的,第二个目的在于:在切换热泵装置的运转模式的情况下抑制热损失产生,由此来谋求实现节能化,并提高乘客的舒适性。
当采用所述专利文献2中的车辆用空调装置时,如果仅着眼于制冷运转模式,则由于从压缩机中喷出的高压制冷剂被减压后才流入上游侧车厢内热交换器,因而上游侧车厢内热交换器的耐压强度和反复加压强度低于下游侧车厢内热交换器也无妨。
不过,在该专利文献2中,在制热运转模式下为了谋求提高制热能力,使上游侧车厢内热交换器起散热器的作用。因此,从压缩机喷出的高压制冷剂就会流入上游侧车厢内热交换器,所以就有必要提高上游侧车厢内热交换器的耐压强度等,其结果是会产生成本提高的问题。
第六~第八方面的发明是鉴于上述问题而发明出来的,第三个目的在于:当在制热运转模式时将设置在车厢内的两台热交换器都用作散热器,并且在制冷运转模式时将上述两台热交换器中的一台用作吸热器的情况下,通过降低在制冷运转模式时成为吸热器的热交换器的耐压强度和反复加压强度,由此来谋求低成本化。
当采用所述专利文献2中的车辆用空调装置时,如果仅着眼于制冷运转模式,则由于从压缩机中喷出的高压制冷剂被减压后才流入上游侧车厢内热交换器,因而上游侧车厢内热交换器的耐压强度和反复加压强度低于下游侧车厢内热交换器也无妨。
不过,在该专利文献2中,在制热运转模式下为了谋求提高制热能力,使上游侧车厢内热交换器起散热器的作用。因此,从压缩机喷出的高压制冷剂就会流入上游侧车厢内热交换器,所以就有必要提高上游侧车厢内热交换器的耐压强度等,其结果是会产生成本提高的问题。
第九、第十方面的发明是鉴于上述问题而发明出来的,第四个目的在于:当在制热运转模式时将设置在车厢内的两台热交换器都用作散热器,并且在制冷运转模式时将上述两台热交换器中的一台用作吸热器的情况下,通过降低在制冷运转模式时成为吸热器的热交换器的耐压强度和反复加压强度,由此来谋求低成本化。
-用以解决技术问题的技术方案-
为了实现上述第一个目的,在第一方面的发明中,使车厢外热交换器的制冷剂流入侧和流出侧不会因运转模式的改变而发生变化。
第一方面的发明涉及一种车辆用空调装置,其包括热泵装置和车厢内空调机组,该热泵装置包含压缩制冷剂的压缩机、设置在车厢内的车厢内热交换器、以及设置在车厢外的车厢外热交换器,该车厢内空调机组收纳所述车厢内热交换器,并具有将空调用空气送向该车厢内热交换器的送风机,该车厢内空调机组构成为生成已调节好的空气后将该已调节好的空气供向车厢,其特征在于:所述热泵装置包括使该热泵装置在包含制热运转模式和制冷运转模式的多种运转模式之间进行切换的空调控制装置,在所述制热运转模式下,使所述车厢内热交换器起散热器的作用,并使所述车厢外热交换器起吸热器的作用,在所述制冷运转模式下,使所述车厢内热交换器起吸热器的作用,并使所述车厢外热交换器起散热器的作用,所述空调控制装置构成为:对制冷剂的流路进行切换,以使得在所述制冷运转模式时制冷剂被供向所述车厢外热交换器的在所述制热运转模式时成为制冷剂流入部的部位。
根据该结构,在制热运转模式时和制冷运转模式时这两种情况下,制冷剂都会被供向车厢外热交换器的同一制冷剂流入部。因此,当例如将最适于在制热运转模式时使车厢外热交换器起吸热器作用的制冷剂的分流结构用于车厢外热交换器的情况下,因为在制冷运转模式时也能够使制冷剂在车厢外热交换器内部朝同一方向流动,所以能够利用上述分流结构实现良好的制冷剂分流性。
第二方面的发明是这样的,在第一方面的发明中,其特征在于:所述热泵装置包括设置在车厢内的第一车厢内热交换器、和设置在车厢内所述第一车厢内热交换器的空气流动方向上游一侧的第二车厢内热交换器,在所述车厢内空调机组中,收纳有所述第一车厢内热交换器和所述第二车厢内热交换器,所述送风机构成为将空调用空气送向所述第一车厢内热交换器和所述第二车厢内热交换器,所述空调控制装置构成为:使所述热泵装置在制热运转模式、除湿制热运转模式、制冷运转模式、第一除霜运转模式及第二除霜运转模式之间进行切换,在所述制热运转模式下,使所述第一车厢内热交换器和所述第二车厢内热交换器起散热器的作用,并使所述车厢外热交换器起吸热器的作用,在所述除湿制热运转模式下,使所述第一车厢内热交换器起散热器的作用,并使所述第二车厢内热交换器和所述车厢外热交换器起吸热器的作用,在所述制冷运转模式下,使所述第一车厢内热交换器起散热器的作用,使所述第二车厢内热交换器起吸热器的作用,并使所述车厢外热交换器起散热器的作用,在所述第一除霜运转模式下,使所述第一车厢内热交换器和所述第二车厢内热交换器持续起散热器的作用,将从所述压缩机中喷出的高压制冷剂引向所述车厢外热交换器,在所述第二除霜运转模式下,使所述第一车厢内热交换器持续起散热器的作用,且使所述第二车厢内热交换器持续起吸热器的作用,将从所述压缩机中喷出的高压制冷剂引向所述车厢外热交换器,所述空调控制装置构成为:对制冷剂的流路进行切换,以使得在所述除湿制热运转模式时、所述第一除霜运转模式时及所述第二除霜运转模式时制冷剂被供向所述车厢外热交换器的在所述制热运转模式时成为制冷剂流入部的部位。
根据该结构,不仅在制热运转模式和制冷运转模式下,即使在除湿制热运转模式、第一除霜运转模式、第二除霜运转模式下也能使制冷剂在车厢外热交换器内部朝同一方向流动,所以能够利用上述分流结构实现良好的制冷剂分流性。
第三方面的发明是这样的,在第二方面的发明中,其特征在于:所述空调控制装置构成为:使用与所述制热运转模式时的制冷剂管道相同的制冷剂管道将所述热泵装置切换到所述第一除霜运转模式,并且使用与所述除湿制热运转模式时的制冷剂管道相同的制冷剂管道将该热泵装置切换到所述第二除霜运转模式。
根据该结构,因为在第一除霜运转模式与制热运转模式之间进行切换的前后、以及在第二除霜运转模式与除湿制热运转模式之间进行切换的前后,制冷剂管道没有发生改变,所以并没有由于制冷剂管道改变而使制冷剂产生无用的放热和吸热。
为了实现上述第二个目的,在第四方面的发明中,将向车厢内热交换器供给低温制冷剂的管道和向该车厢内热交换器供给高温制冷剂的管道区分开,并且按照运转模式对管道进行切换。
第四方面的发明涉及一种车辆用空调装置,其包括热泵装置和车厢内空调机组,该热泵装置包含压缩制冷剂的压缩机、设置在车厢内的车厢内热交换器、以及设置在车厢外的车厢外热交换器,该热泵装置是由制冷剂管道将所述压缩机、所述车厢内热交换器及所述车厢外热交换器连接成环状而构成的,该车厢内空调机组收纳所述车厢内热交换器,并具有将空调用空气送向该车厢内热交换器的送风机,该车厢内空调机组构成为生成已调节好的空气后将该已调节好的空气供向车厢,其特征在于:所述制冷剂管道包括:与所述车厢内热交换器连接且用来仅将低温制冷剂供向该车厢内热交换器的低温制冷剂专用管道、和与所述车厢内热交换器连接且用来仅将高温制冷剂供向该车厢内热交换器的高温制冷剂专用管道,所述热泵装置包括空调控制装置和流路切换装置,所述空调控制装置使该热泵装置在包含制热运转模式和制冷运转模式的多种运转模式之间进行切换,在所述制热运转模式下,使所述车厢内热交换器起散热器的作用,并使所述车厢外热交换器起吸热器的作用,在所述制冷运转模式下,使所述车厢内热交换器起吸热器的作用,并使所述车厢外热交换器起散热器的作用,所述流路切换装置对制冷剂的流路进行切换,以使得在制热运转模式时使制冷剂流经所述高温制冷剂专用管道,并且在制冷运转模式时使制冷剂流经所述低温制冷剂专用管道。
根据该结构,在制热运转模式时,高温制冷剂就会从高温制冷剂专用管道被供向车厢内热交换器。另一方面,在制冷运转模式时,低温制冷剂就会从低温制冷剂专用管道被供向车厢内热交换器。
因此,当从制热运转模式切换到制冷运转模式时,并未使低温制冷剂流向切换之前高温制冷剂所流经的高温制冷剂管道而能够将低温制冷剂保持低温地供向车厢内热交换器,因而能够抑制热损失产生。而且,当从制冷运转模式切换到制热运转模式时,也是并未使高温制冷剂流向切换之前低温制冷剂所流经的低温制冷剂管道而能够将高温制冷剂保持高温地供向车厢内热交换器,因而能够抑制热损失产生。
第五方面的发明是这样的,在第四方面的发明中,其特征在于:所述车厢内热交换器包括:设置在外部空气流动方向的上游一侧的上游侧路径、和设置在该上游侧路径的外部空气流动方向的下游一侧的下游侧路径,所述上游侧路径与所述下游侧路径的制冷剂流动方向的下游一侧连接。
根据该结构,在制冷运转模式时,低温制冷剂就会被供向空气流动方向下游一侧的下游侧路径,在流经该下游侧路径后,再在空气流动方向上游一侧的上游侧路径中流动。这样一来,因为车厢内热交换器中的制冷剂流成为与外部空气的流动方向相向的逆向流,所以能够高效地进行制冷,使得制冷性能提高。
而且,在制热运转模式时,因为高温制冷剂流成为与外部空气的流动方向相向的逆向流,所以能够高效地进行制热,使得制热性能提高。
为了实现上述第三个目的,在第六方面的发明中,使已减压至下述程度的制冷剂流入在制冷运转模式时成为吸热器的热交换器,该程度为能够在制热运转模式时使该热交换器起散热器的作用。
第六方面的发明涉及一种车辆用空调装置,其包括热泵装置、车厢内空调机组及空调控制装置,该热泵装置包含压缩制冷剂的压缩机、设置在车厢内的第一车厢内热交换器、设置在车厢内该第一车厢内热交换器的空气流上游一侧的第二车厢内热交换器、设置在车厢外的车厢外热交换器、以及膨胀阀,该热泵装置是由制冷剂管道将所述压缩机、所述第一车厢内热交换器、所述第二车厢内热交换器、所述膨胀阀及所述车厢外热交换器连接起来而构成的,该车厢内空调机组收纳所述第一车厢内热交换器和所述第二车厢内热交换器,并具有将空调用空气送向该第一车厢内热交换器和该第二车厢内热交换器的送风机,该车厢内空调机组构成为生成已调节好的空气后将该已调节好的空气供向车厢,该空调控制装置对所述热泵装置和所述车厢内空调机组进行控制,其特征在于:在所述热泵装置中设置有减压装置,该减压装置布置在所述第一车厢内热交换器和所述第二车厢内热交换器之间,用以对流入所述第二车厢内热交换器的制冷剂压力进行减压,所述空调控制装置构成为:使所述热泵装置的运转模式在包含制冷运转模式和制热运转模式的多种运转模式之间进行切换,在该制冷运转模式下,将所述第二车厢内热交换器用作吸热器,并将所述第一车厢内热交换器和所述车厢外热交换器用作散热器,在该制热运转模式下,将所述第一车厢内热交换器和所述第二车厢内热交换器用作散热器,并将所述车厢外热交换器用作吸热器,当处于制热运转模式时,所述减压装置处于减压状态,并且设定该减压装置的减压程度,以使所述第二车厢内热交换器起散热器的作用。
根据该结构,在制热运转模式时,已由减压装置减压了的制冷剂会流入第二车厢内热交换器,不过因为此时的减压程度被设定为使第二车厢内热交换器起散热器的作用,所以第一和第二车厢内热交换器都起散热器的作用。由此,能够充分地获得制热运转模式时的制热能力。
这样一来,因为使已由减压装置减压了的制冷剂流入第二车厢内热交换器,所以第二车厢内热交换器的耐压强度和反复加压强度较低也无妨。
而且,也可以是这样的,即:所述制冷剂管道包括将所述第一车厢内热交换器的制冷剂出口侧和所述第二车厢内热交换器的制冷剂入口侧连接起来的连接管道,并且在所述连接管道上设置有所述减压装置。
根据该结构,从压缩机中喷出的高压制冷剂流入到第一车厢内热交换器中以后,才会通过连接管道流入第二车厢内热交换器,因而第一车厢内热交换器的表面温度较高。并且,在制热运转模式时,空调用空气在通过第二车厢内热交换器之后,才会通过第一车厢内热交换器,不过由于第一车厢内热交换器的温度较高,因而在空气流动方向下游侧能够充分地对空调用空气进行加热。在这种情况下,能够使已由设置在连接管道上的减压装置减压了的制冷剂流入第二车厢内热交换器。
而且,也可以是这样的,即:所述制冷剂管道包括与所述第二车厢内热交换器的制冷剂入口侧相连且供高压制冷剂流动的高压侧制冷剂管道、以及与该第二车厢内热交换器的制冷剂入口侧相连且供低压制冷剂流动的低压侧制冷剂管道,所述热泵装置包括制冷剂流路切换装置,该制冷剂流路切换装置选择制冷剂管道,使制冷剂从所述高压侧制冷剂管道和所述低压侧制冷剂管道中的一制冷剂管道流向所述第二车厢内热交换器,所述制冷剂流路切换装置包括打开、关闭所述高压侧制冷剂管道的高压侧开关阀、和打开、关闭所述低压侧制冷剂管道的低压侧开关阀,并且所述减压装置内置于所述高压侧开关阀中。
根据该结构,因为将减压装置内置于构成用以选择高压侧制冷剂管道和低压侧制冷剂管道的制冷剂流路切换装置的高压侧开关阀中,所以能够削减部件数量,并能减少制冷剂管道的接合部。
第七方面的发明是这样的,在第六方面的发明中,其特征在于:所述减压装置构成为:根据流入所述第二车厢内热交换器的制冷剂的压力来改变减压程度。
根据该结构,因为能够使第二车厢内热交换器的内部压力在规定值以下,所以能够提高第二车厢内热交换器的可靠性,并能够使第二车厢内热交换器的制热能力实现稳定化。
第八方面的发明是这样的,在第六或第七方面的发明中,其特征在于:所述空调控制装置构成为:当处于所述减压装置的减压程度为最低的状态时流入所述第二车厢内热交换器的制冷剂压力上升了的情况下,使所述热泵装置的压缩机的喷出量减少。
根据该结构,在减压装置的减压程度被调节后,流入第二车厢内热交换器的制冷剂压力还上升了的情况下,使压缩机的喷出量减少,从而能够抑制压缩机所消耗的能量产生变动。而且,还能够抑制第二车厢内热交换器的内压上升。
为了实现上述第四个目的,在第九方面的发明中,对制冷剂流进行控制,以使得在制冷运转模式时成为吸热器而在制热模式时成为散热器的车厢内热交换器的内压在制热运转模式时不会超过规定压力。
第九方面的发明涉及一种车辆用空调装置,其包括热泵装置、车厢内空调机组及空调控制装置,该热泵装置包含压缩制冷剂的压缩机、设置在车厢内的第一车厢内热交换器、设置在车厢内该第一车厢内热交换器的空气流上游一侧的第二车厢内热交换器、设置在车厢外的车厢外热交换器、以及膨胀阀,该热泵装置是由制冷剂管道将所述压缩机、所述第一车厢内热交换器、所述第二车厢内热交换器、所述膨胀阀及所述车厢外热交换器连接起来而构成的,该车厢内空调机组收纳所述第一车厢内热交换器和所述第二车厢内热交换器,并具有将空调用空气送向该第一车厢内热交换器和该第二车厢内热交换器的送风机,该车厢内空调机组构成为生成已调节好的空气后将该已调节好的空气供向车厢,该空调控制装置对所述热泵装置和所述车厢内空调机组进行控制,其特征在于:所述空调控制装置构成为:使所述热泵装置的运转模式在包含制冷运转模式和制热运转模式的多种运转模式之间进行切换,在该制冷运转模式下,将所述第二车厢内热交换器用作吸热器,并将所述第一车厢内热交换器和所述车厢外热交换器用作散热器,在该制热运转模式下,将所述第一车厢内热交换器和所述第二车厢内热交换器用作散热器,并将所述车厢外热交换器用作吸热器,所述热泵装置设置有制冷剂入口部、制热侧制冷剂出口部、非制热侧制冷剂出口部及切换阀,该制冷剂入口部与所述第一车厢内热交换器连接并供来自该第一车厢内热交换器的制冷剂流入,该制热侧制冷剂出口部与所述第二车厢内热交换器连接并使制冷剂流入该第二车厢内热交换器,该非制热侧制冷剂出口部与该热泵装置中所述第二车厢内热交换器以外的部分连接并用以使制冷剂流入该部分,该切换阀构成为:当处于制热运转模式时使所述制冷剂入口部与所述制热侧制冷剂出口部连通,在所述第二车厢内热交换器的内压达到规定压力的情况下使所述制冷剂入口部与所述非制热侧制冷剂出口部连通。
根据该结构,在制热运转模式时,使从第一车厢内热交换器中流出的制冷剂流入第二车厢内热交换器,从而使第一和第二车厢内热交换器都起散热器的作用,因而能够充分获得制热运转模式时的制热能力。
当在制热运转模式时,第二车厢内热交换器的内压达到规定压力的情况下,切换阀使制冷剂入口部和非制热侧制冷剂出口部连通,因此从第一车厢内热交换器中流出的制冷剂就会流入热泵装置中第二车厢内热交换器以外的部分。由此,因为能够防止第二车厢内热交换器的内压超过规定压力,所以第二车厢内热交换器的耐压强度和反复加压强度较低也无妨。
而且,所述切换阀也可以由借助所述第二车厢内热交换器的制冷剂入口侧的制冷剂压力进行开关动作的机械阀构成。
根据该结构,不设置用以控制切换阀的控制装置等,以简单的结构就能够防止第二车厢内热交换器的内压超过规定压力。
而且,也可以是这样的,即:所述热泵装置包括对所述第二车厢内热交换器的制冷剂入口侧的制冷剂压力进行检测的压力传感器,所述空调控制装置构成为:在根据已由所述压力传感器检测到的制冷剂压力判断出所述第二车厢内热交换器的内压达到规定压力的情况下,对所述切换阀进行控制,使得已流入所述制冷剂入口部的制冷剂流经所述非制热侧制冷剂出口部。
根据该结构,因为能够对第二车厢内热交换器的内压进行精密控制,所以能够同时使制热性能和第二车厢内热交换器的耐久性都维持在较高的水平上。
第十方面的发明是这样的,在第九方面的发明中,其特征在于:所述热泵装置的膨胀阀设置在所述车厢外热交换器的制冷剂流动方向的上游一侧,所述非制热侧制冷剂出口部与所述膨胀阀的制冷剂流动方向的上游一侧连接。
根据该结构,能够利用减压阀可靠地对在制热运转模式时从非制热侧制冷剂出口部流出的制冷剂的压力进行减压。由此,能够充分确保制热运转模式时车厢外热交换器的吸热量,同时能够抑制热泵装置整体压力上升。
-发明的效果-
根据第一方面的发明,因为在制冷运转模式时将制冷剂供向车厢外热交换器的在制热运转模式时成为制冷剂流入部的部位,所以在制热运转模式和制冷运转模式中的哪一种模式下都能够使车厢外热交换器具有良好的制冷剂分流性以实现较高的热交换性能。
根据第二方面的发明,在除湿制热运转模式和除霜运转模式下也都能使车厢外热交换器具有良好的制冷剂分流性以实现较高的热交换性能。
根据第三方面的发明,不改变制冷剂管道就能够实现制热运转模式和第一除霜运转模式之间的切换、以及除湿制热运转模式和第二除霜运转模式之间的切换,因而不使制冷剂产生无用的放热和吸热就能够高效地进行除霜运转。
根据第四方面的发明,在制热运转模式时使高温制冷剂流向高温制冷剂专用管道,并且在制冷运转模式时使低温制冷剂流向低温制冷剂专用管道,因此能够抑制热损失产生,还能够谋求节能化,并能提高乘客的舒适性。
根据第五方面的发明,在制冷运转模式时和制热运转模式时都能够使车厢内热交换器中的制冷剂流成为逆向流,因此能够提高制冷性能和制热性能。
根据第六方面的发明,在第一车厢内热交换器和第二车厢内热交换器之间设置用以对流入第二车厢内热交换器的制冷剂进行减压的减压装置,并且当处于制热运转模式时使减压装置成为减压状态,让第二车厢内热交换器起散热器的作用。由此,能够充分地提高制热运转模式时的制热能力,而且在制冷运转模式时起吸热器作用的第二车厢内热交换器的耐压强度和反复加压强度较低也无妨,因此能够谋求低成本化。
根据第七方面的发明,按照流入第二车厢内热交换器的制冷剂的压力改变了减压装置的减压程度,因此能够提高第二车厢内热交换器的可靠性,并且能够使第二车厢内热交换器的制热能力实现稳定化。
根据第八方面的发明,当处于减压装置的减压程度为最低的状态时流入第二车厢内热交换器的制冷剂压力上升了的情况下,使压缩机的喷出量减少,因此能够抑制压缩机所消耗的能量产生变动,并且能够抑制第二车厢内热交换器的内压上升。
根据第九方面的发明,当将第一和第二车厢内热交换器用作散热器的制热运转模式时第二车厢内热交换器的内压达到规定压力的情况下,让制冷剂流向热泵装置中第二车厢内热交换器以外的部分。由此,能够充分提高制热运转模式时的制热能力,同时在制冷运转模式时起吸热器作用的第二车厢内热交换器的耐压强度和反复加压强度较低也无妨,因此能够谋求低成本化。
根据第十方面的发明,将从非制热侧制冷剂出口部流出的制冷剂供向减压阀,因此能够充分确保制热运转模式时车厢外热交换器的吸热量来提高制热性能,同时能够抑制热泵装置整体压力上升。
附图说明
图1是第一实施方式所涉及的车辆用空调装置的结构略图。
图2是车辆用空调装置的方框图。
图3是从空气流动方向上游一侧所看到的下游侧车厢内热交换器的立体图。
图4是车厢外热交换器的主视图。
图5是处于制热运转模式时的相当于图1的图。
图6是处于除湿制热运转模式时的相当于图1的图。
图7是处于制冷运转模式时的相当于图1的图。
图8是处于室外空气温度极低时的除霜运转模式时的相当于图1的图。
图9是处于室外空气温度较低时的除霜运转模式时的相当于图1的图。
图10是示出空调控制装置的控制步骤的流程图。
图11是示出当选择了制热运转模式时的控制步骤的流程图。
图12是示出当选择了除湿制热运转模式时的控制步骤的流程图。
图13是第二实施方式所涉及的车辆用空调装置的结构略图。
图14是处于制热运转模式时的相当于图13的图。
图15是处于除湿制热运转模式时的相当于图13的图。
图16是处于制冷运转模式时的相当于图13的图。
图17是处于室外空气温度极低时的除霜运转模式时的相当于图13的图。
图18是处于室外空气温度较低时的除霜运转模式时的相当于图13的图。
图19是第三实施方式所涉及的车辆用空调装置的结构略图。
图20是车辆用空调装置的方框图。
图21是处于制热运转模式时的相当于图19的图。
图22是处于除湿制热运转模式时的相当于图19的图。
图23是处于制冷运转模式时的相当于图19的图。
图24是处于室外空气温度极低时的除霜运转模式时的相当于图19的图。
图25是处于室外空气温度较低时的除霜运转模式时的相当于图19的图。
图26是变形例所涉及的相当于图19的图。
图27是第四实施方式所涉及的车辆用空调装置的结构略图。
图28是处于制热运转模式时的相当于图27的图。
图29是处于除湿制热运转模式时的相当于图27的图。
图30是处于制冷运转模式时的相当于图27的图。
图31是处于室外空气温度极低时的除霜运转模式时的相当于图27的图。
图32是处于室外空气温度较低时的除霜运转模式时的相当于图27的图。
图33是第五实施方式所涉及的车辆用空调装置的结构略图。
具体实施方式
下面,参照附图对本发明的实施方式进行详细的说明。此外,对以下优选实施方式的说明在本质上仅为举例说明而已,并没有意图对本发明、其应用对象或其用途加以限制。
(第一实施方式)
图1是本发明的第一实施方式(第一~第三方面的发明的实施方式)所涉及的车辆用空调装置1的结构略图。安装了车辆用空调装置1的车辆为具有行车用蓄电池和行车用电动机的电动汽车。
车辆用空调装置1包括:热泵装置20、车厢内空调机组21以及控制热泵装置20和车厢内空调机组21的空调控制装置22(在图2中示出)。
热泵装置20包括:压缩制冷剂的电动压缩机30、设置在车厢内的下游侧车厢内热交换器(第一车厢内热交换器)31、设置在车厢内下游侧车厢内热交换器31的空气流动方向上游一侧的上游侧车厢内热交换器(第二车厢内热交换器)32、设置在车厢外的车厢外热交换器33、气液分离器(accumulator)34、将上述设备30~34连接起来的主制冷剂管道40~43、以及第一~第三分支制冷剂管道44~46。
电动压缩机30是迄今为止众所周知的安装于车辆上的电动压缩机,由电动机进行驱动。通过改变电动压缩机30的转速而能够使电动压缩机30每单位时间的喷出量发生变化。电动压缩机30与空调控制装置22相连,由该空调控制装置22对该电动压缩机30的启停切换和转速进行控制。由行车用蓄电池向电动压缩机30供电。
如图3所示,下游侧车厢内热交换器31包括上侧总箱(header tank)47、下侧总箱48及中心部49。中心部49是使沿上下方向延伸的管49a和翅片49b沿着左右方向(图3的左右方向)交替排列而形成的一个整体,空调用空气从管49a之间通过。用白色箭头示出空调用空气的流动方向。管49a沿着空气流动方向排成两列。
空气流上游一侧的管49a和下游一侧的管49a的上端部与上侧总箱47相连而与该上侧总箱47连通。在上侧总箱47的内部,设置有将该上侧总箱47的内部空间隔成空气流动方向上游侧空间和下游侧空间的第一分隔部47a。比第一分隔部47a更靠空气流动方向上游一侧的空间与上游一侧的管49a的上端连通,比第一分隔部47a更靠空气流动方向下游一侧的空间与下游一侧的管49a的上端连通。
而且,在上侧总箱47的内部,设置有将该上侧总箱47的内部空间沿左右方向隔开的第二分隔部47b。在第一分隔部47a上的比第二分隔部47b更靠右侧的部分形成有连通孔47e。
在上侧总箱47的左侧面的空气流下游一侧形成有制冷剂的流入口47c,并且在上游一侧形成有制冷剂的流出口47d。
与上侧总箱47的第一分隔部47a相同,在下侧总箱48的内部设置有将其内部空间分隔成空气流动方向上游侧空间和下游侧空间的分隔部48a。比分隔部48a更靠空气流动方向上游一侧的空间与上游一侧的管49a的下端连通,比分隔部48a更靠空气流动方向下游一侧的空间与下游一侧的管49a的下端连通。
根据上述结构,该下游侧车厢内热交换器31具有共计四条路径。也就是说,从流入口47c流入的制冷剂首先流入上侧总箱47中比第一分隔部47a更靠空气流动方向下游一侧且比第二分隔部47b更靠左侧的空间R1,然后在与空间R1连通的管49a内向下流动。
此后,流入下侧总箱48中比分隔部48a更靠空气流动方向下游一侧的空间S1后朝右侧流动并在管49a内向上流动,然后流入上侧总箱47中比第一分隔部47a更靠空气流动方向下游一侧且比第二分隔部47b更靠右侧的空间R2。
接着,空间R2内的制冷剂通过第一分隔部47a上的连通孔47e,流入上侧总箱47中比第一分隔部47a更靠空气流动方向上游一侧且比第二分隔部47b更靠右侧的空间R3,然后在与空间R3连通的管49a内向下流动。
随后,流入下侧总箱48中比分隔部48a更靠空气流动方向上游一侧的空间S2后朝左侧流动并在管49a内向上流动,然后流入上侧总箱47中比第一分隔部47a更靠空气流动方向上游一侧且比第二分隔部47b更靠左侧的空间R4以后,再从流出口47d流向外部。
上游侧车厢内热交换器32仅是大小比下游侧车厢内热交换器31大,结构与下游侧车厢内热交换器31相同,因而省略对上游侧车厢内热交换器32做详细的说明。
车厢外热交换器33位于设置在车辆前部的电动机室(相当于发动机驱动车辆中的发动机室)中该电动机室的前端附近,并且接触到移动的风。如图4所示,车厢外热交换器33包括上侧总箱57、下侧总箱58及中心部59。中心部59是使沿上下方向延伸的管59a和翅片59b沿着左右方向交替排列而形成的一个整体,空调用空气从管59a之间通过。
管59a的上端部与上侧总箱57相连而与该上侧总箱57连通。而且,管59a的下端部与下侧总箱58相连而与该下侧总箱58连通。
在下侧总箱58的内部,设置有将该下侧总箱58的内部空间沿左右方向隔开的分隔部58a。在下侧总箱58的左侧设置有供制冷剂流入的流入管(制冷剂流入部)58b,在其右侧设置有供制冷剂流出的流出管58c。
因此,在该车厢外热交换器33中,从流入管58b流入的制冷剂流入下侧总箱58中比分隔部58a更靠左侧的空间T1后,在与该空间T1连通的管59a内向上流动,然后流入上侧总箱57后朝右侧流动,再在管59a内向下流动。此后,流入下侧总箱58中比分隔部58a更靠右侧的空间T2后,再从流出管58c流向外部。
如图1所示,在车辆上设有冷却风扇37。该冷却风扇37由风扇电动机38驱动,并且构成为将空气送向车厢外热交换器33。风扇电动机38与空调控制装置22相连,由该空调控制装置22对该风扇电动机38的启停切换和转速进行控制。行车用蓄电池还向风扇电动机38供电。此外,冷却风扇37还能将空气送向用以冷却例如行车用变频器(inverter)等的散热器,并且在要求进行空气调节时以外的其它情况下也能让冷却风扇37工作。
气液分离器34设置在主制冷剂管道43的中途部且在电动压缩机30的吸入口附近。
另一方面,主制冷剂管道40将电动压缩机30的喷出口与下游侧车厢内热交换器31的制冷剂流入口连接起来。而且,主制冷剂管道41将下游侧车厢内热交换器31的制冷剂流出口与车厢外热交换器33的制冷剂流入口连接起来。主制冷剂管道42将车厢外热交换器33的制冷剂流出口与上游侧车厢内热交换器32的制冷剂流入口连接起来。主制冷剂管道43将上游侧车厢内热交换器32的制冷剂流出口与电动压缩机30的吸入口连接起来。
而且,第一分支制冷剂管道44自主制冷剂管道41分支出来,与主制冷剂管道42连接。第二分支制冷剂管道45自主制冷剂管道41分支出来,与主制冷剂管道43连接。第三分支制冷剂管道46自主制冷剂管道42分支出来,与主制冷剂管道43连接。
而且,热泵装置20包括高压侧流路切换阀50、低压侧流路切换阀51、第一膨胀阀52、第二膨胀阀53、第一止回阀54及第二止回阀55。
高压侧流路切换阀50和低压侧流路切换阀51由电动三通阀构成,并由空调控制装置22控制。高压侧流路切换阀50设置在主制冷剂管道41的中途部,并与第一分支制冷剂管道44连接。低压侧流路切换阀51设置在主制冷剂管道43的中途部,并与第三分支制冷剂管道46连接。
第一膨胀阀52和第二膨胀阀53为电动膨胀阀,能够在缩窄流路以使制冷剂膨胀的膨胀状态、和将流路开放以让制冷剂不膨胀地进行流动的非膨胀状态之间进行切换。第一膨胀阀52和第二膨胀阀53由空调控制装置22进行控制。在膨胀状态下,按照空调负荷的状态设定膨胀阀的开度。
第一膨胀阀52设置在主制冷剂管道41的比高压侧流路切换阀50更靠车厢外热交换器33一侧的位置上。第二膨胀阀53设置在主制冷剂管道42的比第三分支制冷剂管道46更靠车厢外热交换器33一侧的位置上。
第一止回阀54设置在主制冷剂管道42上,并且构成为:允许制冷剂在主制冷剂管道42中从车厢外热交换器33一侧朝上游侧车厢内热交换器32一侧流动,而阻止制冷剂朝相反方向流动。
第二止回阀55设置在第二分支制冷剂管道45上,并且构成为:允许制冷剂在第二分支制冷剂管道45中从主制冷剂管道43一侧朝主制冷剂管道41一侧流动,而阻止制冷剂朝相反方向流动。
而且,车厢内空调机组21包括:收纳下游侧车厢内热交换器31和上游侧车厢内热交换器32的机壳60、收纳在机壳60中的空气加热器61、混风门(温度调节门)62、驱动混风门62的混风门执行机构63、吹风模式切换门64以及送风机65。
送风机65用以选择车厢内空气(室内空气)和车厢外空气(室外空气)中的一者后将所选的空气作为空调用空气送向机壳60内。送风机65包括西洛克风扇65a和驱动西洛克风扇65a旋转的送风用电动机65b。送风用电动机65b与空调控制装置22连接,由该空调控制装置22对送风用电动机65b的启停切换和转速进行控制。行车用蓄电池还向送风用电动机65b供电。
机壳60设置在车厢内仪表板(未图示)的内部。在机壳60上形成了除霜吹出口60a、供风吹出口60b及加热吹出口60c。吹风模式切换门64使上述吹出口60a~60c分别开放和关闭。吹风模式切换门64在与空调控制装置22相连的执行机构的驱动下工作,但这并未图示出来。作为吹风模式包括:例如,使空调风流向除霜吹出口60a的除霜模式、使空调风流向供风吹出口60b的供风模式(vent mode)、使空调风流向加热吹出口60c的加热模式、使空调风流向除霜吹出口60a和加热吹出口60c的除霜/加热模式、以及使空调风流向供风吹出口60b和加热吹出口60c的双位(bi-level)模式等。
已被引入机壳60内的空调用空气全部通过上游侧车厢内热交换器32。
混风门62收纳在机壳60内上游侧车厢内热交换器32与下游侧车厢内热交换器31之间。混风门62用以对已通过上游侧车厢内热交换器32的空气中将要通过下游侧车厢内热交换器31的空气量加以改变,从而决定通过上游侧车厢内热交换器32的空气和通过下游侧车厢内热交换器31的空气的混合比例以对吹出空气的温度进行调节。
在机壳60内下游侧车厢内热交换器31的下游一侧收纳有所述空气加热器61。空气加热器61能够由例如PTC发热体构成,该PTC发热体使用了接通电流而发热的PTC元件。空气加热器61与空调控制装置22连接,由该空调控制装置22对空气加热器61的启停切换和发热量(供电量)进行控制。行车用蓄电池还向空气加热器61供电。
进而,车辆用空调装置1包括:室外空气温度传感器70、车厢外热交换器温度传感器71、高压侧制冷剂压力检测传感器72、上游侧车厢内热交换器温度传感器73、下游侧车厢内热交换器温度传感器74以及吹出空气温度传感器75。这些传感器70~75与空调控制装置22连接。
室外空气温度传感器70设置在比车厢外热交换器33更靠空气流动方向上游一侧的位置上,用以检测流入车厢外热交换器33之前的外部空气的温度(室外空气温度TG)。车厢外热交换器温度传感器71设置在车厢外热交换器33的空气流动方向下游一侧的面上,用以检测车厢外热交换器33的表面温度。
高压侧制冷剂压力检测传感器72设置在主制冷剂管道40上的电动压缩机30的喷出口一侧,用以检测热泵装置20的高压侧制冷剂压力。
上游侧车厢内热交换器温度传感器73设置在上游侧车厢内热交换器32的空气流动方向的下游一侧,用以检测上游侧车厢内热交换器32的表面温度。下游侧车厢内热交换器温度传感器74设置在下游侧车厢内热交换器31的空气流动方向的下游一侧,用以检测下游侧车厢内热交换器31的表面温度。
吹出空气温度传感器75用以检测从机壳60中吹出的吹出空气的温度,设置在车厢的规定部位。
空调控制装置22根据例如乘客设定的设定温度、室外空气温度、车厢内温度、日射量等信息设定热泵装置20的运转模式,并设定送风机65的风量及混风门62的开度。并且,该空调控制装置22控制热泵装置20使其成为该已设定好的运转模式,进而控制送风机65使其达到设定风量并控制混风门执行机构63使混风门达到设定开度。该空调控制装置22由众所周知的中央处理器、ROM、RAM等构成。而且,该空调控制装置22根据空调负荷对电动压缩机30、风扇电动机38进行控制,还根据需要对空气加热器61进行控制。
与一般的自动空调控制相同,在后述的主程序中,空调控制装置22对热泵装置20的运转模式的切换、送风机65的风量、混风门62的开度、吹风模式的切换、电动压缩机30及送风用电动机65b进行控制。例如,风扇电动机38基本上是在电动压缩机30工作的过程中进行工作的,而即使当电动压缩机30处于停止状态时,也能在需要对行车用变频器等进行冷却的情况下让风扇电动机38工作。
热泵装置20的运转模式包括制热运转模式、除湿制热运转模式、制冷运转模式、室外空气温度极低时的除霜运转模式(第一除霜运转模式)、室外空气温度较低时的除霜运转模式(第二除霜运转模式)这五种。
制热运转模式是例如在室外空气温度低于0℃时(室外空气温度极低时)所选择的运转模式。在制热运转模式下,使下游侧车厢内热交换器31和上游侧车厢内热交换器32起散热器的作用,并使车厢外热交换器33起吸热器的作用。
也就是说,如图5所示,高压侧流路切换阀50对流路进行切换,以使从下游侧车厢内热交换器31中流出的制冷剂流入上游侧车厢内热交换器32的流入口。而且,低压侧流路切换阀51对流路进行切换,以使从车厢外热交换器33流出的制冷剂流入气液分离器34。使第一膨胀阀52处于膨胀状态,并使第二膨胀阀53处于非膨胀状态。
若在该状态下让电动压缩机30工作,从电动压缩机30中喷出的高压制冷剂就会流经主制冷剂管道40后流入下游侧车厢内热交换器31,在下游侧车厢内热交换器31中循环。已在下游侧车厢内热交换器31中循环的制冷剂从主制冷剂管道41流经第一分支制冷剂管道44后流入上游侧车厢内热交换器32,在上游侧车厢内热交换器32中循环。也就是说,因为高温状态的制冷剂流入下游侧车厢内热交换器31和上游侧车厢内热交换器32,所以空调用空气被下游侧车厢内热交换器31和上游侧车厢内热交换器32这两个车厢内热交换器加热,由此能够实现较高的制热能力。
已在上游侧车厢内热交换器32中循环的制冷剂从主制冷剂管道43通过第二分支制冷剂管道45流入主制冷剂管道41。已流入主制冷剂管道41的制冷剂通过第一膨胀阀52而膨胀,然后流入车厢外热交换器33。已流入车厢外热交换器33的制冷剂从外部空气中吸热后依次通过主制冷剂管道42、第三分支制冷剂管道46,然后再经由气液分离器34被吸入电动压缩机30。
如图6所示,除湿制热运转模式是例如在室外空气温度在0℃以上25℃以下时所选择的运转模式。在除湿制热运转模式下,使下游侧车厢内热交换器31起散热器的作用,并使上游侧车厢内热交换器32和车厢外热交换器33起吸热器的作用。
也就是说,高压侧流路切换阀50对流路进行切换,以使从下游侧车厢内热交换器31中流出的制冷剂流向第一膨胀阀52一侧而不流入上游侧车厢内热交换器32的流入口。而且,低压侧流路切换阀51对流路进行切换,以使从上游侧车厢内热交换器32中流出的制冷剂流入气液分离器34。使第一膨胀阀52处于膨胀状态,并使第二膨胀阀53处于非膨胀状态。
若在该状态下让电动压缩机30工作,从电动压缩机30中喷出的高压制冷剂就会流经主制冷剂管道40后流入下游侧车厢内热交换器31,在下游侧车厢内热交换器31中循环。已在下游侧车厢内热交换器31中循环的制冷剂流经主制冷剂管道41并通过第一膨胀阀52而膨胀,然后流入车厢外热交换器33。已流入车厢外热交换器33的制冷剂从外部空气中吸热后通过主制冷剂管道42流入上游侧车厢内热交换器32,然后在上游侧车厢内热交换器32中循环从空调用空气中吸热。已在上游侧车厢内热交换器32中循环的制冷剂通过主制冷剂管道43后经由气液分离器34被吸入电动压缩机30。
如图7所示,制冷运转模式是例如在室外空气温度高于25℃时所选择的运转模式。在制冷运转模式下,使下游侧车厢内热交换器31起散热器的作用,使上游侧车厢内热交换器32起吸热器的作用,并使车厢外热交换器33起散热器的作用。
也就是说,高压侧流路切换阀50对流路进行切换,以使从下游侧车厢内热交换器31中流出的制冷剂流向第一膨胀阀52一侧而不流入上游侧车厢内热交换器32的流入口。而且,低压侧流路切换阀51对流路进行切换,以使从上游侧车厢内热交换器32中流出的制冷剂流入气液分离器34。使第一膨胀阀52处于非膨胀状态,并使第二膨胀阀53处于膨胀状态。
若在该状态下让电动压缩机30工作,从电动压缩机30中喷出的高压制冷剂就会流经主制冷剂管道40后流入下游侧车厢内热交换器31,在下游侧车厢内热交换器31中循环。已在下游侧车厢内热交换器31中循环的制冷剂流经主制冷剂管道41而并未产生膨胀地流入车厢外热交换器33。已流入车厢外热交换器33的制冷剂放热后流经主制冷剂管道42并通过第二膨胀阀53而膨胀,然后流入上游侧车厢内热交换器32。已流入上游侧车厢内热交换器32的制冷剂在上游侧车厢内热交换器32中循环从空调用空气中吸热。已在上游侧车厢内热交换器32中循环的制冷剂通过主制冷剂管道43后经由气液分离器34被吸入电动压缩机30。
如图8所示,室外空气温度极低时的除霜运转模式是当在制热运转模式时车厢外热交换器33上附着有霜的情况下所选择的运转模式。在制热运转模式下,如上所述,下游侧车厢内热交换器31和上游侧车厢内热交换器32成为散热器。在室外空气温度极低时的除霜运转模式下,使下游侧车厢内热交换器31和上游侧车厢内热交换器32仍起散热器的作用,将从电动压缩机30中喷出的高压制冷剂引向车厢外热交换器33。
也就是说,使高压侧流路切换阀50和低压侧流路切换阀51处于与制热运转模式相同的状态,并且使第一膨胀阀52处于非膨胀状态,使第二膨胀阀53处于膨胀状态。
因为使第一膨胀阀52处于非膨胀状态,所以从下游侧车厢内热交换器31中流出的高温制冷剂就会保持该状态地流入车厢外热交换器33,由此车厢外热交换器33的表面温度上升使霜融化。
如图9所示,室外空气温度较低时的除霜运转模式是当在除湿制热运转模式时车厢外热交换器33上附着有霜的情况下所选择的运转模式。在除湿制热运转模式下,如上所述,下游侧车厢内热交换器31成为散热器,上游侧车厢内热交换器32成为吸热器。在室外空气温度较低时的除霜运转模式下,使下游侧车厢内热交换器31仍起散热器的作用,且使上游侧车厢内热交换器32仍起吸热器的作用,将从电动压缩机30中喷出的高压制冷剂引向车厢外热交换器33。
也就是说,使高压侧流路切换阀50和低压侧流路切换阀51处于与除湿制热运转模式相同的状态,并且使第一膨胀阀52处于非膨胀状态,使第二膨胀阀53处于膨胀状态。
因为使第一膨胀阀52处于非膨胀状态,所以从下游侧车厢内热交换器31中流出的高温制冷剂就会保持该状态地流入车厢外热交换器33,由此车厢外热交换器33的表面温度上升使霜融化。
在制热运转模式、除湿制热运转模式、制冷运转模式、室外空气温度极低时的除霜运转模式及室外空气温度较低时的除霜运转模式中的任一种运转模式下,下游侧车厢内热交换器31都起散热器的作用。
而且,在任一种运转模式下,供制冷剂流入车厢外热交换器33的制冷剂管道都为主制冷剂管道41,而且供制冷剂从车厢外热交换器33中流出的制冷剂管道都为主制冷剂管道42。因此,在车厢外热交换器33中,制冷剂总是朝同一方向流动。当与构成为制冷剂也朝相反方向流动的热泵装置相比较时,本实施方式只要采用就制冷剂的分流性而言仅考虑了同一方向上的分流性的车厢外热交换器33即可,因而能够比较容易提高车厢外热交换器33的热交换性能。
而且,在任一种运转模式下,都能够在使制冷剂流经下游侧车厢内热交换器31的空气流动方向下游一侧的管49a后,再使制冷剂流经上游一侧的管49a,然后再将该制冷剂排出。由此,能够使下游侧车厢内热交换器31实现下游侧车厢内热交换器31中的制冷剂流与外部空气的流动方向相向的逆向流布置。而且,在任一种运转模式下,同样地也都能在使制冷剂流经上游侧车厢内热交换器32的空气流动方向下游一侧的管(未图示)后,再使制冷剂流经上游一侧的管(未图示),然后再将该制冷剂排出,因此上游侧车厢内热交换器32也能够实现逆向流布置。
因为使下游侧车厢内热交换器31成为逆向流布置,所以特别是在制热模式下更为高温的制冷剂就会流经下游侧车厢内热交换器31的空气流动方向的下游一侧,因此能够高效地进行制热,使得制热性能提高。
而且,因为使上游侧车厢内热交换器32成为逆向流布置,所以特别是在制冷模式下更为低温的制冷剂就会流经上游侧车厢内热交换器32的空气流动方向的下游一侧,因此能够高效地进行制冷,使得制冷性能提高。
如图2所示,空调控制装置22具有判断车厢外热交换器33上是否附着有霜的结霜判断部22a。当从由室外空气温度传感器70检测到的室外空气温度TG中减去由车厢外热交换器温度传感器71检测到的车厢外热交换器33的表面温度后得到的值是例如大于20(℃)的值时,结霜判断部22a就做出结霜的判断。也就是说,若在车厢外热交换器33上附着有霜,则在车厢外热交换器33中制冷剂就无法吸热,制冷剂温度便没有上升,根据这一情况就做出了结霜判断。因此,上述20这个值只要是能够判断车厢外热交换器33是否结霜的值即可,也可以为其它值。
接着,参照图10~图12对空调控制装置22的控制步骤进行说明。图10示出了主程序。在开始之后的步骤SA1中,读入已由室外空气温度传感器70检测到的室外空气温度TG。在继步骤SA1之后的步骤SA2中,对室外空气温度TG是低于0℃、或是在0℃以上25℃以下、再或者是高于25℃进行判断。
当在步骤SA2中判断出室外空气温度TG低于0℃时,就进入步骤SA3,将热泵装置20切换到制热运转模式后进入主程序的“结束”。在制热运转模式下,作为车厢内空调机组21的吹风模式主要选择的是加热模式。而且,让混风门62工作,以使吹出空气的温度达到目标温度。
当在步骤SA2中判断出室外空气温度TG在0℃以上25℃以下时,就进入步骤SA4,将热泵装置20切换到除湿制热运转模式后进入主程序的“结束”。当在步骤SA2中判断出室外空气温度TG高于25℃时,就进入步骤SA5,将热泵装置20切换到制冷运转模式后进入主程序的“结束”。
在步骤SA3中,进行当选择图11所示的制热运转模式时的子程序控制。该控制在步骤SB1中判断车厢外热交换器33上是否附着有霜。该判断由结霜判断部22a进行,当从室外空气温度TG中减去车厢外热交换器33的表面温度后所得到的值为大于20的值时就做出结霜的判断,然后进入步骤SB2。另一方面,当从室外空气温度TG中减去车厢外热交换器33的表面温度后所得到的值在20以下时就做出未结霜的判断,然后返回主程序。
在步骤SB2中,切换到室外空气温度极低时的除霜运转模式。在让电动压缩机30持续工作的情况下对运转模式进行切换。
当从制热运转模式(在图5中示出)切换到室外空气温度极低时的除霜运转模式(在图8中示出)之际,将热泵装置20的第一膨胀阀52从膨胀状态切换到非膨胀状态。由此,高压制冷剂就被供向车厢外热交换器33使该车厢外热交换器33起散热器的作用,因而车厢外热交换器33的表面温度上升,使得车厢外热交换器33表面的霜不断地融化。
而且,当切换到室外空气温度极低时的除霜运转模式之际仅是将第一膨胀阀52切换到非膨胀状态,因此在使制冷剂仍在与制热运转模式时制冷剂所流经的制冷剂管道相同的制冷剂管道中流动的情况下,就能够进行室外空气温度极低时的除霜运转模式。由此,并没有由于制冷剂管道改变而使制冷剂产生无用的放热和吸热。
若切换到室外空气温度极低时的除霜运转模式,则由于车厢外热交换器33成为散热器,因而就会存在流入下游侧车厢内热交换器31及上游侧车厢内热交换器32的制冷剂的温度下降之虞。
于是,在本第一实施方式中,在步骤SB2中切换到室外空气温度极低时的除霜运转模式以后,就进入步骤SB3,进行对从车厢内空调机组21吹向车厢内的吹出空气的温度加以补正的吹出空气补正控制。
具体而言,进行四种控制,即:混风门控制、压缩机控制、空气加热器控制及送风机控制。
混风门控制是一种将混风门62的动作朝着使吹出空气的温度上升的一侧进行补正的控制。也就是说,因为下游侧车厢内热交换器31位于比上游侧车厢内热交换器32更靠制冷剂流动方向上游一侧的位置,所以温度比上游侧车厢内热交换器32高的制冷剂就在下游侧车厢内热交换器31中流动,下游侧车厢内热交换器31的表面温度较高。让混风门62工作,以使通过该下游侧车厢内热交换器31的空气量增加。
压缩机控制是一种使在室外空气温度极低时的除霜运转模式下电动压缩机30的喷出量比制热运转模式时的喷出量增加的控制。通过使电动压缩机30的喷出量增加而使得流入下游侧车厢内热交换器31及上游侧车厢内热交换器32的制冷剂的温度上升,因而能够抑制吹出空气的温度下降。
在压缩机控制下,根据已由高压侧制冷剂压力检测传感器72检测到的热泵装置20的高压侧制冷剂压力来设定电动压缩机30的喷出量的上限。具体而言,当高压侧制冷剂压力上升到规定值时就抑制电动压缩机30的喷出量,以防止下游侧车厢内热交换器31和上游侧车厢内热交换器32内的压力异常上升。
而且,在压缩机控制下也可以进行下述控制,即:根据已由高压侧制冷剂压力检测传感器72检测到的制冷剂压力、和已由上游侧车厢内热交换器温度检测传感器73检测到的上游侧车厢内热交换器32的表面温度,来设定电动压缩机30的喷出量的上限。在该控制下,当高压侧制冷剂压力上升到规定值时就抑制电动压缩机30的喷出量,以防止上游侧车厢内热交换器32内的压力异常上升,并且还控制电动压缩机30的喷出量,以防止上游侧车厢内热交换器32的表面温度下降到有可能附着有霜的温度。
空气加热器控制是一种让空气加热器61工作以加热空调用空气的控制。能够根据室外空气温度、已由上游侧车厢内热交换器温度传感器73检测到的上游侧车厢内热交换器32的表面温度、以及已由下游侧车厢内热交换器温度传感器74检测到的下游侧车厢内热交换器31的表面温度等来改变空气加热器61的发热量。
在送风机控制下,对送风机65进行控制,以使送风量减少。具体而言,使在室外空气温度极低时的除霜运转模式下送风机65的送风量少于制热运转模式时的送风量。由此,能够抑制吹出空气的温度下降。
设定好时间上的优先顺序按照上述混风门控制、压缩机控制、空气加热器控制及送风机控制的顺序进行控制,不过例如当仅由混风门控制就能够抑制吹出空气的温度下降时,也可以仅进行混风门控制。
而且,同样地也可以仅进行混风门控制和压缩机控制,还可以仅进行混风门控制、压缩机控制及空气加热器控制。
混风门62的控制具有功耗低的优点。由于最优先进行混风门控制,因而能够抑制车辆的功耗。
而且,因为压缩机控制的优先顺序较高,所以能通过改变电动压缩机30的喷出量对吹出空气温度进行细致的调节。进而,由于空气加热器控制的优先顺序较低,因而能够抑制空气加热器61工作所产生的功耗。而且,由于送风机控制的优先顺序最低,因而具有下述优点,即:即使当吹出空气温度稍微下降时乘客也很难感到不适。因为如上所述的那样设定好时间上的优先顺序,所以能够抑制功耗,同时还能使乘客很难感到不适。
此外,也可以构成为:进行混风门控制、压缩机控制、空气加热器控制及送风机控制中任意两种以上的控制。在这种情况下,也优选按照如上所述的那样设定优先顺序。
在按照上述那样进行了吹出空气补正控制以后,就进入步骤SB4,判断对车厢外热交换器33的除霜是否已经结束。可以按照下述方式来进行该除霜判断,即:可以利用例如计时器,当从室外空气温度极低时的除霜运转模式开始时算起一经过规定时间(例如1分钟)时,就判断为除霜已结束;也可以是根据所述室外空气温度TG和车厢外热交换器33的表面温度之差来进行判断。
当在步骤SB4中判断为“否”,表示除霜未结束时,就返回步骤SB2继续进行室外空气温度极低时的除霜运转。当在步骤SB4中判断为“是”,表示除霜已结束(推断为已结束)时,就进入步骤SB5。
在步骤SB5中,回到制热运转模式。也就是说,将热泵装置20的处于非膨胀状态的第一膨胀阀52切换到膨胀状态。此时,使电动压缩机30保持工作状态。
当从室外空气温度极低时的除霜运转模式切换到制热运转模式之际仅是将第一膨胀阀52切换到膨胀状态,因而在使制冷剂仍在与室外空气温度极低时的除霜运转模式时制冷剂所流经的制冷剂管道相同的制冷剂管道中流动的情况下,就能够回到制热运转模式。由此,并没有由于制冷剂管道改变而使制冷剂产生无用的放热和吸热。
在回到制热模式以后,就进入步骤SB6,让在步骤SB3中进行的吹出空气温度补正控制结束。在该步骤SB6中,设定好时间上的优先顺序按照送风机控制、空气加热器控制、压缩机控制、混风门控制的顺序来结束上述各个控制。
由于最优先结束送风机控制,因而能够在吹出空气温度稍微下降时就及早结束该送风机控制,从而很难使乘客感到不适。而且,由于空气加热器控制结束的优先顺序较高,因而能够抑制功耗。而且,由于混风门控制结束的优先顺序最低,因而能够抑制功耗,同时还能保持乘客的舒适性。
在经过了步骤SB6以后,就返回主程序。
而且,当在图10所示的主程序中进入到步骤SA4选择了除湿制热运转模式的情况下,就进行图12所示的除湿制热运转模式的子程序控制。该控制在步骤SC1中进行结霜判断。该步骤与制热运转模式的步骤SB1相同。当车厢外热交换器33上未附着有霜时就返回主程序,当附着有霜时就进入步骤SC2,切换到室外空气温度较低时的除霜运转模式。此时,使电动压缩机30保持工作状态。
当从除湿制热运转模式(在图6中示出)切换到室外空气温度较低时的除霜运转模式(在图9中示出)之际,将热泵装置20的第一膨胀阀52从膨胀状态切换到非膨胀状态。由此,高压制冷剂就被供向车厢外热交换器33使该车厢外热交换器33起散热器的作用,因此车厢外热交换器33的表面温度上升,使得车厢外热交换器33表面的霜不断地融化。
而且,当切换到室外空气温度较低时的除霜运转模式之际仅是将第一膨胀阀52切换到非膨胀状态,因此在使制冷剂仍在与除湿制热运转模式时制冷剂所流经的制冷剂管道相同的制冷剂管道中流动的情况下,就能够进行室外空气温度较低时的除霜运转模式。由此,并没有由于制冷剂管道改变而使制冷剂产生无用的放热和吸热。
若切换到室外空气温度较低时的除霜运转模式,则由于车厢外热交换器33成为散热器,因而就会存在流入下游侧车厢内热交换器31及上游侧车厢内热交换器32的制冷剂的温度下降之虞。
于是,在本第一实施方式中,在步骤SC3中与室外空气温度极低时的除霜运转模式的步骤SB3同样地进行吹出空气补正控制。
在进行了吹出空气补正控制以后,就进入步骤SC4,判断对车厢外热交换器33的除霜是否已经结束。步骤SC4与室外空气温度极低时的除霜运转模式的步骤SB4相同。
当在步骤SC4中判断为“否”,表示除霜未结束时,就返回步骤SC2。当在步骤SC4中判断为“是”,表示除霜已结束(推断为已结束)时,就进入步骤SC5。
在步骤SC5中,回到除湿制热运转模式。也就是说,将热泵装置20的处于非膨胀状态的第一膨胀阀52切换到膨胀状态。此时,使电动压缩机30保持工作状态。
当从室外空气温度较低时的除霜运转模式切换到除湿制热运转模式之际仅是将第一膨胀阀52切换到膨胀状态,因而在使制冷剂仍在与室外空气温度较低时的除霜运转模式时制冷剂所流经的制冷剂管道相同的制冷剂管道中流动的情况下,就能够回到除湿制热运转模式。由此,并没有由于制冷剂管道改变而使制冷剂产生无用的放热和吸热。
在回到除湿制热模式以后,就进入步骤SC6,让在步骤SC3中进行的吹出空气温度补正控制结束。在该步骤SC6中,进行与室外空气温度极低时的除霜运转模式的步骤SB6相同的控制。在经过了步骤SC6以后,就返回主程序。
如上所述,根据该第一实施方式所涉及的车辆用空调装置1,在制热运转模式时和制冷运转模式时这两种情况下,都使制冷剂流入车厢外热交换器33的流入管58b。
由此,在制热运转模式时和制冷运转模式时这两种情况下,制冷剂都会被供向车厢外热交换器33的流入管58b。因此,当例如将最适于在制热运转模式时使车厢外热交换器33起吸热器作用的制冷剂的分流结构用于车厢外热交换器33的情况下,由于在制冷运转模式时也能使制冷剂在车厢外热交换器33内部朝同一方向流动,所以能够利用上述分流结构实现良好的制冷剂分流性。
其结果是,在制热运转模式和制冷运转模式中的任一种模式下都能够使车厢外热交换器33具有良好的制冷剂分流性以实现较高的热交换性能。
而且,在除湿制热运转模式、第一除霜运转模式及第二除霜运转模式中的各种运转模式下也同样能够使车厢外热交换器33具有良好的制冷剂分流性。
而且,当在制热运转模式时车厢外热交换器33结霜的情况下,能够在仍使下游侧车厢内热交换器31和上游侧车厢内热交换器32作为散热器的状态下,将高压制冷剂引向车厢外热交换器33;当在除湿制热运转模式时车厢外热交换器33结霜的情况下,能够在仍使下游侧车厢内热交换器31作为散热器且仍使上游侧车厢内热交换器32作为吸热器的状态下,将高压制冷剂引向车厢外热交换器33。由此,当切换到除霜运转时就能够减小吹向车厢的吹出空气的温度变化,从而能很难使乘客感到不适。
而且,不改变制冷剂管道就能够实现制热运转模式和室外空气温度极低时的除霜运转模式之间的切换、以及除湿制热运转模式和室外空气温度较低时的除霜运转模式之间的切换,因而不使制冷剂产生无用的放热和吸热就能够高效地进行除霜运转。
而且,能够让电动压缩机30保持工作状态地进行制热运转模式和室外空气温度极低时的除霜运转模式之间的切换、以及除湿制热运转模式和室外空气温度较低时的除霜运转模式之间的切换,因而在切换到各种运转模式后能够立即开始运转,从而能够使乘客的舒适性进一步提高。
而且,由于在步骤SB3和步骤SC3中进行了吹出空气温度补正控制,因而在切换到室外空气温度极低时的除霜运转模式和室外空气温度较低时的除霜运转模式之际能够抑制吹向车厢的吹出空气的温度下降,因此能够使乘客的舒适性进一步提高。
而且,由于当切换到室外空气温度极低时的除霜运转模式和室外空气温度较低时的除霜运转模式时对电动压缩机30的喷出量的上限加以设定,因而能够抑制下游侧车厢内热交换器31和上游侧车厢内热交换器32内的压力过度上升,从而能够提高热泵装置20的可靠性。
而且,由于当切换到室外空气温度极低时的除霜运转模式和室外空气温度较低时的除霜运转模式时对电动压缩机30的喷出量进行控制,因而能够抑制下游侧车厢内热交换器31内的压力过度上升以便能够提高热泵装置20的可靠性,并且还能够防止在上游侧车厢内热交换器32上结霜以便能够实现较高的空调性能。
此外,在所述第一实施方式中,虽然在步骤SB3和步骤SC3中进行了吹出空气温度补正控制,不过也可以不进行该吹出空气温度补正控制。
而且,也可以使用直接检测霜的传感器进行步骤SB1和步骤SC1的结霜判断。
而且,在所述第一实施方式中,所述热泵装置20的高压侧流路切换阀50和低压侧流路切换阀51都是由三通阀构成的,不过其中的任一个流路切换阀或者这两个流路切换阀也可以是通过将两个开关阀组合起来而构成的。流路的切换机构并没有被特别加以限定。
(第二实施方式)
图13是本发明的第二实施方式(第四、第五方面的发明的实施方式)所涉及的车辆用空调装置1的结构略图。下面,对与第一实施方式相同的部分标注同一符号并省略对其进行说明,对与第一实施方式不同的部分进行详细的说明。
在第二实施方式中用符号45示出的管道是第一分支制冷剂管道45。第一分支制冷剂管道45从主制冷剂管道41分支出来,与主制冷剂管道43连接。第二分支制冷剂管道46从主制冷剂管道42分支出来,与主制冷剂管道43连接。
在第二实施方式中用符号44示出的管道是高温制冷剂专用管道44。高温制冷剂专用管道44从主制冷剂管道41分支出来,经由连接部件J与构成上游侧车厢内热交换器32的一部分的流入管道32a连接。高温制冷剂专用管道44是用以仅将高温制冷剂供向上游侧车厢内热交换器32的管道。
低温制冷剂专用管道42a由主制冷剂管道42的靠上游侧车厢内热交换器32一侧的部分构成,是用以仅将低温制冷剂供向上游侧车厢内热交换器32的管道。高压侧流路切换阀50和低压侧流路切换阀51是本发明的流路切换装置80。高温制冷剂专用管道44与高压侧流路切换阀50连接。第二分支制冷剂管道46与低压侧流路切换阀51连接。
第二膨胀阀53设置在主制冷剂管道42的中途部。低温制冷剂专用管道42a是主制冷剂管道42的从第二膨胀阀53到连接部件J为止的那一部分。
第一止回阀54设置在低温制冷剂专用管道42a的中途部,并且构成为:允许制冷剂在低温制冷剂专用管道42a中从车厢外热交换器33一侧朝上游侧车厢内热交换器32一侧流动,而阻止制冷剂朝相反方向流动。第二止回阀55设置在第一分支制冷剂管道45的中途部。
在图14所示的制热运转模式下,从电动压缩机30喷出的高压制冷剂流经主制冷剂管道40后流入下游侧车厢内热交换器31,在下游侧车厢内热交换器31中循环。已在下游侧车厢内热交换器31中循环的制冷剂从主制冷剂管道41依次流经高温制冷剂专用管道44、流入管道32a后流入上游侧车厢内热交换器32,在上游侧车厢内热交换器32中循环。也就是说,因为高温状态的制冷剂流入下游侧车厢内热交换器31和上游侧车厢内热交换器32,所以空调用空气就会被下游侧车厢内热交换器31和上游侧车厢内热交换器32这两个车厢内热交换器加热,由此能够实现较高的制热能力。
已在上游侧车厢内热交换器32中循环的制冷剂从主制冷剂管道43通过第一分支制冷剂管道45流入主制冷剂管道41。已流入主制冷剂管道41的制冷剂通过第一膨胀阀52而膨胀,然后流入车厢外热交换器33。已流入车厢外热交换器33的制冷剂从外部空气中吸热后依次通过主制冷剂管道42、第二分支制冷剂管道46,然后再经由气液分离器34被吸入电动压缩机30。
在图15所示的除湿制热运转模式下,从电动压缩机30中喷出的高压制冷剂流经主制冷剂管道40后流入下游侧车厢内热交换器31,在下游侧车厢内热交换器31中循环。已在下游侧车厢内热交换器31中循环的制冷剂流经主制冷剂管道41并通过第一膨胀阀52而膨胀,然后流入车厢外热交换器33。已流入车厢外热交换器33的制冷剂从外部空气中吸热后依次通过主制冷剂管道42、低温制冷剂专用管道42a、流入管道32a流入上游侧车厢内热交换器32,然后在上游侧车厢内热交换器32中循环从空调用空气中吸热。已在上游侧车厢内热交换器32中循环的制冷剂通过主制冷剂管道43后经由气液分离器34被吸入电动压缩机30。
在图16所示的制冷运转模式下,从电动压缩机30中喷出的高压制冷剂流经主制冷剂管道40后流入下游侧车厢内热交换器31,在下游侧车厢内热交换器31中循环。已在下游侧车厢内热交换器31中循环的制冷剂流经主制冷剂管道41而并未产生膨胀地流入车厢外热交换器33。已流入车厢外热交换器33的制冷剂放热后流经主制冷剂管道42并通过第二膨胀阀53而膨胀。并且,通过低温制冷剂专用管道42a和流入管32a流入上游侧车厢内热交换器32。已流入上游侧车厢内热交换器32的制冷剂在上游侧车厢内热交换器32中循环从空调用空气中吸热。已在上游侧车厢内热交换器32中循环的制冷剂通过主制冷剂管道43后经由气液分离器34被吸入电动压缩机30。
在图17所示的室外空气温度极低时的除霜运转模式下,使高压侧流路切换阀50和低压侧流路切换阀51处于与制热运转模式相同的状态,并且使第一膨胀阀52处于非膨胀状态,使第二膨胀阀53处于膨胀状态。因为使第一膨胀阀52处于非膨胀状态,所以从下游侧车厢内热交换器31中流出的高温制冷剂就会保持该状态地流入车厢外热交换器33,由此车厢外热交换器33的表面温度上升使霜融化。
在图18所示的室外空气温度较低时的除霜运转模式下,使高压侧流路切换阀50和低压侧流路切换阀51处于与除湿制热运转模式相同的状态,并且使第一膨胀阀52处于非膨胀状态,使第二膨胀阀53处于膨胀状态。因为使第一膨胀阀52处于非膨胀状态,所以从下游侧车厢内热交换器31中流出的高温制冷剂就会保持该状态地流入车厢外热交换器33,由此车厢外热交换器33的表面温度上升使霜融化。
在任一种运转模式下从下游侧车厢内热交换器31中流出的制冷剂都是高温制冷剂,并且从高压侧流路切换阀50流入高温制冷剂专用管道44的制冷剂都为高温制冷剂。而且,在任一种运转模式下,低温制冷剂都会流向主制冷剂管道42的比第二膨胀阀53更靠上游侧车厢内热交换器32一侧的低温制冷剂专用管道42a。
如上所述,根据该第二实施方式所涉及的车辆用空调装置1,在制热运转模式时,高温制冷剂就会从高温制冷剂专用管道44被供向上游侧车厢内热交换器32。另一方面,在制冷运转模式时,低温制冷剂就会从低温制冷剂专用管道42a被供向上游侧车厢内热交换器32。
因此,当从制热运转模式切换到制冷运转模式时,能够不使低温制冷剂流经切换之前高温制冷剂所流经的高温制冷剂专用管道44地将该低温制冷剂供向上游侧车厢内热交换器32,因而能够抑制热损失产生。而且,当从制冷运转模式切换到制热运转模式时,也能不使高温制冷剂流经切换之前低温制冷剂所流经的低温制冷剂专用管道42a地将该高温制冷剂供向上游侧车厢内热交换器32,因而能够抑制热损失产生。
由此,能够谋求节能化,并且还能够提高乘客的舒适性。
此外,在除湿制热运转模式、室外空气温度极低时的除霜运转模式、以及室外空气温度较低时的除霜运转模式下也同样能够抑制热损失产生。
此外,在所述第二实施方式中,所述热泵装置20的高压侧流路切换阀50和低压侧流路切换阀51都是由三通阀构成的,不过其中的任一个流路切换阀或者这两个流路切换阀也可以是通过将两个开关阀组合起来而构成的。流路的切换机构并没有被特别加以限定。
(第三实施方式)
图19是本发明的第三实施方式(第六~第八方面的发明的实施方式)所涉及的车辆用空调装置1的结构略图。下面,对与第一实施方式相同的部分标注同一符号并省略对其进行说明,对与第一实施方式不同的部分进行详细的说明。
在第三实施方式中用符号45示出的管道是第一分支制冷剂管道45。第一分支制冷剂管道45从主制冷剂管道41分支出来,与主制冷剂管道43连接。第二分支制冷剂管道46从主制冷剂管道42的比低温制冷剂专用管道42a更靠车厢外热交换器33一侧的部位分支出来,与主制冷剂管道43连接。
在第三实施方式中用符号44示出的管道是高温制冷剂专用管道44。高温制冷剂专用管道44从主制冷剂管道41分支出来,经由连接部件与构成上游侧车厢内热交换器32的一部分的流入管道连接。高温制冷剂专用管道44是用以仅将高温制冷剂(高压制冷剂)供向上游侧车厢内热交换器32的管道,构成本发明的高压侧制冷剂管道。
而且,因为高温制冷剂专用管道44如上所述的那样从与下游侧车厢内热交换器31的制冷剂出口侧连接的主制冷剂管道41分支出来并与上游侧车厢内热交换器32的流入管道相连,所以该高温制冷剂专用管道44就构成了将下游侧车厢内热交换器31的制冷剂出口侧与上游侧车厢内热交换器32的制冷剂入口侧连接起来的连接管道。
在高温制冷剂专用管道44上设置有所述减压装置39。减压装置39具有用以对流入上游侧车厢内热交换器32的制冷剂压力进行减压的电动减压阀。如图20所示,减压装置39与空调控制装置22相连,由空调控制装置22控制该减压装置39的开度(减压程度)。
减压装置39具有检测流入上游侧车厢内热交换器32的制冷剂的压力的传感器(未图示),由该传感器检测到的制冷剂压力被输入空调控制装置22。空调控制装置22根据从传感器输入的压力值来改变减压装置39的减压程度。
具体而言,当热泵装置20处于后述的制热运转模式时,就对减压装置39进行控制使其成为减压状态,也就是说从开放状态朝着节流方向对电动减压阀进行控制。当减压装置39处于减压状态时,对节流量进行调节,以使温度比在上游侧车厢内热交换器32的外部流动的空调用空气的温度还要高的制冷剂流入上游侧车厢内热交换器32。这样一来,在制热运转模式时上游侧车厢内热交换器32便会起散热器的作用。而且,因为设置了减压装置39,所以在制热运转模式时能够使流入上游侧车厢内热交换器32的制冷剂的压力降低。
而且,空调控制装置22对减压装置39进行控制,使得上游侧车厢内热交换器32的内部压力在规定值以下。由此,能够防止上游侧车厢内热交换器32的内部压力过分上升,并且还能够使上游侧车厢内热交换器32的制热能力实现稳定化。
此外,在后述的室外空气温度极低时的除霜运转模式时,与制热运转模式时相同,也使减压装置39成为减压状态。
低温制冷剂专用管道42a由主制冷剂管道42的靠上游侧车厢内热交换器32一侧的部分构成,是用以仅将低温制冷剂(低压制冷剂)供向上游侧车厢内热交换器32的管道,构成本发明的低压侧制冷剂管道。
而且,热泵装置20包括:高压侧流路切换阀(高压侧开关阀)50、低压侧流路切换阀(低压侧开关阀)51、第一膨胀阀52、第二膨胀阀53、第一止回阀54及第二止回阀55。高压侧流路切换阀50和低压侧流路切换阀51是制冷剂流路切换装置80,该制冷剂流路切换装置80对制冷剂管道进行选择,以使得制冷剂从高温制冷剂专用管道44和低温制冷剂专用管道42a中的一制冷剂专用管道流向上游侧车厢内热交换器32。
高压侧流路切换阀50设置在主制冷剂管道41的中途部,与高温制冷剂专用管道44连接。低压侧流路切换阀51设置在主制冷剂管道43的中途部,与第二分支制冷剂管道46连接。
第一膨胀阀52设置在主制冷剂管道41的比高压侧流路切换阀50更靠车厢外热交换器33一侧的位置上。第二膨胀阀53设置在主制冷剂管道42的中途部。低温制冷剂专用管道42a是主制冷剂管道42的从第二膨胀阀53到上游侧车厢内热交换器32的流入管道为止的那一部分。
第一止回阀54设置在低温制冷剂专用管道42a的中途部,并且构成为:允许制冷剂在低温制冷剂专用管道42a中从车厢外热交换器33一侧朝上游侧车厢内热交换器32一侧流动,而阻止制冷剂朝相反方向流动。
第二止回阀55设置在第一分支制冷剂管道45的中途部,并且构成为:允许制冷剂在第一分支制冷剂管道45中从主制冷剂管道43一侧朝主制冷剂管道41一侧流动,而阻止制冷剂朝相反方向流动。
热泵装置20的运转模式包括制热运转模式、除湿制热运转模式、制冷运转模式、室外空气温度极低时的除霜运转模式及室外空气温度较低时的除霜运转模式这五种。
在图21所示的制热运转模式下,从电动压缩机30喷出的高压制冷剂流经主制冷剂管道40后流入下游侧车厢内热交换器31,在下游侧车厢内热交换器31中循环。已在下游侧车厢内热交换器31中循环的制冷剂从主制冷剂管道41流入高温制冷剂专用管道44后,通过减压装置39而被减压。此后,流经上游侧车厢内热交换器32的流入管道后流入上游侧车厢内热交换器32,在上游侧车厢内热交换器32中循环。
减压装置39的减压程度被设定成:如上所述使流入上游侧车厢内热交换器32的制冷剂的温度高于空调用空气的温度。由此,上游侧车厢内热交换器32的表面温度就会高于空调用空气的温度,使得通过上游侧车厢内热交换器32的空调用空气被加热。
也就是说,在制热运转模式下,因为高温状态的制冷剂流入下游侧车厢内热交换器31和上游侧车厢内热交换器32,所以空调用空气就会被下游侧车厢内热交换器31和上游侧车厢内热交换器32这两个车厢内热交换器加热,由此能够实现较高的制热能力。
而且,因为已被减压的制冷剂会流入上游侧车厢内热交换器32,所以上游侧车厢内热交换器32的耐压强度和反复加压强度较低也无妨。
已在上游侧车厢内热交换器32中循环的制冷剂从主制冷剂管道43通过第一分支制冷剂管道45流入主制冷剂管道41。已流入主制冷剂管道41的制冷剂通过第一膨胀阀52而膨胀,然后流入车厢外热交换器33。已流入车厢外热交换器33的制冷剂从外部空气中吸热后依次通过主制冷剂管道42、第二分支制冷剂管道46,然后再经由气液分离器34被吸入电动压缩机30。
在图22所示的除湿制热运转模式下,从电动压缩机30中喷出的高压制冷剂流经主制冷剂管道40后流入下游侧车厢内热交换器31,在下游侧车厢内热交换器31中循环。已在下游侧车厢内热交换器31中循环的制冷剂流经主制冷剂管道41并通过第一膨胀阀52而膨胀,然后流入车厢外热交换器33。已流入车厢外热交换器33的制冷剂从外部空气中吸热后依次通过主制冷剂管道42、低温制冷剂专用管道42a流入上游侧车厢内热交换器32,然后在上游侧车厢内热交换器32中循环从空调用空气中吸热。已在上游侧车厢内热交换器32中循环的制冷剂通过主制冷剂管道43后经由气液分离器34被吸入电动压缩机30。
在图23所示的制冷运转模式下,从电动压缩机30中喷出的高压制冷剂流经主制冷剂管道40后流入下游侧车厢内热交换器31,在下游侧车厢内热交换器31中循环。已在下游侧车厢内热交换器31中循环的制冷剂流经主制冷剂管道41而并未产生膨胀地流入车厢外热交换器33。已流入车厢外热交换器33的制冷剂放热后流经主制冷剂管道42并通过第二膨胀阀53而膨胀。并且,通过低温制冷剂专用管道42a流入上游侧车厢内热交换器32。这样一来,因为在制冷运转模式时低压制冷剂流入上游侧车厢内热交换器32,所以上游侧车厢内热交换器32的耐压强度和反复加压强度较低也无妨。
虽然未图示出来,不过也可以是这样的,即:设置检测上游侧车厢内热交换器32的内压的压力传感器,根据从该压力传感器输出的压力值来控制减压装置39的减压程度。也就是说,当上游侧车厢内热交换器32的内压较高时,就增大减压装置39的减压程度以降低上游侧车厢内热交换器32的内压,另一方面,当上游侧车厢内热交换器32的内压足够低时,就减小减压装置39的减压程度。
进而,空调控制装置22也可以构成为:掌握减压装置39的减压程度,检测减压程度是否为减压装置39所具有的下限(最低),当减压程度为最低的状态时流入上游侧车厢内热交换器32的制冷剂压力上升了的情况下,就使热泵装置20的电动压缩机30的喷出量减少。由此,能够抑制电动压缩机30消耗的能量产生变动,而且还能够抑制上游侧车厢内热交换器32的内压上升。
在图24所示的室外空气温度极低时的除霜运转模式下,使高压侧流路切换阀50和低压侧流路切换阀51处于与制热运转模式相同的状态,并且使第一膨胀阀52处于非膨胀状态,使第二膨胀阀53处于膨胀状态。因为使第一膨胀阀52处于非膨胀状态,所以从下游侧车厢内热交换器31中流出的高温制冷剂就会保持该状态地流入车厢外热交换器33,由此车厢外热交换器33的表面温度上升使霜融化。
在该室外空气温度极低时的除霜运转模式下,也由于从下游侧车厢内热交换器31中流出的高压制冷剂通过减压装置39被减压后才流入上游侧车厢内热交换器32,因而上游侧车厢内热交换器32的耐压强度和反复加压强度较低也无妨。而且,能够利用上游侧车厢内热交换器32对空调用空气进行加热。
在图25所示的室外空气温度较低时的除霜运转模式下,使高压侧流路切换阀50和低压侧流路切换阀51处于与除湿制热运转模式相同的状态,并且使第一膨胀阀52处于非膨胀状态,使第二膨胀阀53处于膨胀状态。因为使第一膨胀阀52处于非膨胀状态,所以从下游侧车厢内热交换器31中流出的高温制冷剂就会保持该状态地流入车厢外热交换器33,由此车厢外热交换器33的表面温度上升使霜融化。
如上所述,根据该第三实施方式所涉及的车辆用空调装置1,在制热运转模式时,已由减压装置39减压的制冷剂就会流入上游侧车厢内热交换器32。此时减压装置39的减压程度被设定成使上游侧车厢内热交换器32起散热器的作用,因此能够使下游侧车厢内热交换器31和上游侧车厢内热交换器32都起散热器的作用。由此,能够充分实现制热运转模式时的制热能力。
这样一来,因为使已由减压装置39减压的制冷剂流入上游侧车厢内热交换器32,所以上游侧车厢内热交换器32的内部压力下降。因此,上游侧车厢内热交换器32的耐压强度和反复加压强度较低也无妨,从而能够谋求上游侧车厢内热交换器32的低成本化。
而且,在所述第三实施方式中,所述热泵装置20的高压侧流路切换阀50和低压侧流路切换阀51都是由三通阀构成的,不过其中的任一个流路切换阀或者这两个流路切换阀也可以是通过将两个开关阀组合起来而构成的。流路的切换机构并没有被特别加以限定。
在所述第三实施方式中,将减压装置39设置在高温制冷剂专用管道44的中途部,不过并不局限于此,如图26所示的变形例那样,也可以将减压装置39内置于高压侧流路切换阀50中。这样一来,与设置和高压侧流路切换阀50分开的减压装置39的情况相比能够削减部件数量。进而,无需同时设置高压侧流路切换阀50的接合部和减压装置39的接合部,而仅设置高压侧流路切换阀50的接合部即可,因而能够减少热泵装置20的制冷剂管道的接合部。由此,能够进一步谋求低成本化。
而且,在所述第三实施方式中,对减压装置39具有电动减压阀(可变节流阀)的情况进行了说明,不过也可以由例如节流板(orifice)等固定节流阀构成减压装置39。
(第四实施方式)
图27是本发明的第四实施方式(第九、第十方面的发明的实施方式)所涉及的车辆用空调装置1的结构略图。下面,对与第一实施方式相同的部分标注同一符号并省略对其进行说明,对与第一实施方式不同的部分进行详细的说明。
在第四实施方式中用符号45示出的管道是第一分支制冷剂管道45。第一分支制冷剂管道45与主制冷剂管道43连接。第二分支制冷剂管道46从主制冷剂管道42的比低温制冷剂专用管道42a更靠车厢外热交换器33一侧的部位分支出来,与主制冷剂管道43连接。
在第四实施方式中用符号44示出的管道是高温制冷剂专用管道44。高温制冷剂专用管道44从主制冷剂管道41分支出来,经由连接部件(未图示)与构成上游侧车厢内热交换器32的一部分的流入管道连接。高温制冷剂专用管道44是用以仅将高温制冷剂(高压制冷剂)供向上游侧车厢内热交换器32的管道。
而且,因为高温制冷剂专用管道44如上所述的那样从与下游侧车厢内热交换器31的制冷剂出口侧连接的主制冷剂管道41分支出来并与上游侧车厢内热交换器32的流入管道相连,所以该高温制冷剂专用管道44就构成了将下游侧车厢内热交换器31的制冷剂出口侧与上游侧车厢内热交换器32的制冷剂入口侧连接起来的连接管道。
低温制冷剂专用管道42a由主制冷剂管道42的靠上游侧车厢内热交换器32一侧的部分构成,是用以仅将低温制冷剂(低压制冷剂)供向上游侧车厢内热交换器32的管道。
高压侧流路切换装置50具有制冷剂入口部50a、制热侧制冷剂出口部50b、非制热侧制冷剂出口部50c、切换阀50d及控制阀50e。制冷剂入口部50a与下游侧车厢内热交换器31的流出口连接,来自该下游侧车厢内热交换器31的制冷剂流入该制冷剂入口部50a。制热侧制冷剂出口部50b经由高温制冷剂专用管道44与上游侧车厢内热交换器32的制冷剂流入口连接,使制冷剂流入该上游侧车厢内热交换器32。非制热侧制冷剂出口部50c与热泵装置20中上游侧车厢内热交换器32以外的部分,具体而言是比第一膨胀阀52更靠制冷剂流动方向上游一侧的部分连接,使制冷剂流入该部分。
高压侧流路切换装置50的切换阀50d由借助上游侧车厢内热交换器32的制冷剂入口侧的制冷剂压力进行工作的机械阀构成。切换阀50d进行开关动作,当上游侧车厢内热交换器32的制冷剂入口侧的制冷剂压力未达到规定压力时,切换阀50d就切断制冷剂入口部50a与非制热侧制冷剂出口部50c之间的连通,另一方面,当上游侧车厢内热交换器32的制冷剂入口侧的制冷剂压力达到规定压力时,该切换阀50d就让制冷剂入口部50a与非制热侧制冷剂出口部50c之间连通使制冷剂流向非制热侧制冷剂出口部50c。因为上游侧车厢内热交换器32的制冷剂入口侧的制冷剂压力与上游侧车厢内热交换器32的内压几乎相等,所以借助上述切换阀50d的动作,能够抑制上游侧车厢内热交换器32的内压超过规定压力。
所述规定压力被设定成:使本第四实施方式的上游侧车厢内热交换器32的最大内压小于不具有切换阀50d的现有热泵装置的上游侧车厢内热交换器的最大内压。
此外,因为即使不向其发送用电传输的控制信号也能借助制冷剂压力自动进行开关动作的机械阀已为人所知,所以省略对切换阀50d的具体结构进行说明。
高压侧流路切换装置50的控制阀50e由电动三通阀构成,并由空调控制装置22控制而能够在使制冷剂入口部50a与制热侧制冷剂出口部50b连通的状态、和使制冷剂入口部50a与非制热侧制冷剂出口部50c连通的状态之间进行切换。
低压侧流路切换阀51由电动三通阀构成,并由空调控制装置22进行控制。低压侧流路切换阀51设置在主制冷剂管道43的中途部,并与第二分支制冷剂管道46连接。
第一膨胀阀52设置在主制冷剂管道41的比高压侧流路切换装置50更靠车厢外热交换器33一侧的位置上。第二膨胀阀53设置在主制冷剂管道42的中途部。低温制冷剂专用管道42a是主制冷剂管道42中从第二膨胀阀53到上游侧车厢内热交换器32的流入管道为止的那一部分。
第一止回阀54设置在低温制冷剂专用管道42a的中途部,并且构成为:允许制冷剂在低温制冷剂专用管道42a中从车厢外热交换器33一侧朝上游侧车厢内热交换器32一侧流动,而阻止制冷剂朝相反方向流动。
第二止回阀55设置在第一分支制冷剂管道45的中途部,并且构成为:允许制冷剂在第一分支制冷剂管道45中从主制冷剂管道43一侧朝主制冷剂管道41一侧流动,而阻止制冷剂朝相反方向流动。
在图28所示的制热运转模式下,高压侧流路切换装置50对流路进行切换,以使从下游侧车厢内热交换器31流出的制冷剂流入上游侧车厢内热交换器32的流入口。而且,低压侧流路切换阀51对流路进行切换,以使从车厢外热交换器33流出的制冷剂流入气液分离器34。使第一膨胀阀52处于膨胀状态,并使第二膨胀阀53处于非膨胀状态。
而且,因为在让电动压缩机30工作之前,上游侧车厢内热交换器32的制冷剂入口侧的制冷剂压力未达到规定压力,所以高压侧流路切换装置50的切换阀50d就借助该制冷剂压力自动进行工作,切断制冷剂入口部50a与非制热侧制冷剂出口部50c之间的连通。而且,高压侧流路切换装置50的控制阀50e工作,以使制冷剂入口部50a与制热侧制冷剂出口部50b连通。
若在该状态下让电动压缩机30工作,从电动压缩机30中喷出的高压制冷剂就会流经主制冷剂管道40后流入下游侧车厢内热交换器31,在下游侧车厢内热交换器31中循环。已在下游侧车厢内热交换器31中循环的制冷剂从主制冷剂管道41流经高压侧流路切换装置50后流入高温制冷剂专用管道44。此后,流经上游侧车厢内热交换器32的流入管道后流入上游侧车厢内热交换器32,在上游侧车厢内热交换器32中循环。
也就是说,在制热运转模式下,因为高温状态的制冷剂流入下游侧车厢内热交换器31和上游侧车厢内热交换器32,所以空调用空气就会被下游侧车厢内热交换器31和上游侧车厢内热交换器32这两个车厢内热交换器加热,由此能够实现较高的制热能力。
若在制热运转模式下上游侧车厢内热交换器32的制冷剂入口侧的制冷剂压力上升而达到规定压力,高压侧流路切换装置50的切换阀50d就借助该制冷剂压力自动进行工作,使制冷剂入口部50a与非制热侧制冷剂出口部50c之间连通。通过使制冷剂入口部50a与非制热侧制冷剂出口部50c之间连通,从而已流入制冷剂入口部50a的制冷剂的一部分就会绕过上游侧车厢内热交换器32从非制热侧制冷剂出口部50c被供向第一膨胀阀52的制冷剂流动方向的上游一侧。
由此,因为能够防止上游侧车厢内热交换器32的内压超过规定压力,所以与不具有切换阀50d的现有热泵装置的上游侧车厢内热交换器相比,本第四实施方式的上游侧车厢内热交换器32的耐压强度和反复加压强度较低也无妨。
而且,因为仅使制冷剂的一部分绕过上游侧车厢内热交换器32,所以能够使剩余的高温制冷剂在上游侧车厢内热交换器32中流动。由此,能够确保上游侧车厢内热交换器32的制热能力。
已在上游侧车厢内热交换器32中循环的制冷剂从主制冷剂管道43通过第一分支制冷剂管道45流入主制冷剂管道41。已流入主制冷剂管道41的制冷剂通过第一膨胀阀52而膨胀,然后流入车厢外热交换器33。已流入车厢外热交换器33的制冷剂从外部空气中吸热。
而且,因为借助高压侧流路切换装置50的切换阀50d的工作绕过上游侧车厢内热交换器32的制冷剂会被直接供向第一膨胀阀52,所以能够充分确保车厢外热交换器33的吸热量。
已流出车厢外热交换器33的制冷剂依次通过主制冷剂管道42、第二分支制冷剂管道46后经由气液分离器34被吸入电动压缩机30。
在图29所示的除湿制热运转模式下,从电动压缩机30中喷出的高压制冷剂流经主制冷剂管道40后流入下游侧车厢内热交换器31,在下游侧车厢内热交换器31中循环。已在下游侧车厢内热交换器31中循环的制冷剂流经主制冷剂管道41并通过第一膨胀阀52而膨胀,然后流入车厢外热交换器33。已流入车厢外热交换器33的制冷剂从外部空气中吸热后依次通过主制冷剂管道42、低温制冷剂专用管道42a流入上游侧车厢内热交换器32,然后在上游侧车厢内热交换器32中循环从空调用空气中吸热。已在上游侧车厢内热交换器32中循环的制冷剂通过主制冷剂管道43后经由气液分离器34被吸入电动压缩机30。
在图30所示的制冷运转模式下,从电动压缩机30中喷出的高压制冷剂流经主制冷剂管道40后流入下游侧车厢内热交换器31,在下游侧车厢内热交换器31中循环。已在下游侧车厢内热交换器31中循环的制冷剂流经主制冷剂管道41而并未产生膨胀地流入车厢外热交换器33。已流入车厢外热交换器33的制冷剂放热后流经主制冷剂管道42并通过第二膨胀阀53而膨胀。并且,通过低温制冷剂专用管道42a流入上游侧车厢内热交换器32。这样一来,因为在制冷运转模式时低压制冷剂流入上游侧车厢内热交换器32,所以上游侧车厢内热交换器32的耐压强度和反复加压强度较低也无妨。
已流入上游侧车厢内热交换器32的制冷剂在上游侧车厢内热交换器32中循环从空调用空气中吸热。已在上游侧车厢内热交换器32中循环的制冷剂通过主制冷剂管道43后经由气液分离器34被吸入电动压缩机30。
在图31所示的室外空气温度极低时的除霜运转模式下,使高压侧流路切换装置50和低压侧流路切换阀51处于与制热运转模式相同的状态,并且使第一膨胀阀52处于非膨胀状态,使第二膨胀阀53处于膨胀状态。因为使第一膨胀阀52处于非膨胀状态,所以从下游侧车厢内热交换器31中流出的高温制冷剂就会保持该状态地流入车厢外热交换器33,由此车厢外热交换器33的表面温度上升使霜融化。
在图32所示的室外空气温度较低时的除霜运转模式下,使高压侧流路切换装置50和低压侧流路切换阀51处于与除湿制热运转模式相同的状态,并且使第一膨胀阀52处于非膨胀状态,使第二膨胀阀53处于膨胀状态。因为使第一膨胀阀52处于非膨胀状态,所以从下游侧车厢内热交换器31中流出的高温制冷剂就会保持该状态地流入车厢外热交换器33,由此车厢外热交换器33的表面温度上升使霜融化。
如上所述,根据该第四实施方式所涉及的车辆用空调装置1,当在将下游侧车厢内热交换器31和上游侧车厢内热交换器32用作散热器的制热运转模式时,上游侧车厢内热交换器32的内压达到规定压力的情况下,使制冷剂流向热泵装置20中上游侧车厢内热交换器32以外的部分。由此,能够充分提高制热运转模式时的制热能力,同时在制冷运转模式时起吸热器作用的上游侧车厢内热交换器32的耐压强度和反复加压强度较低也无妨,由此能够谋求低成本化。
而且,因为切换阀50d是由机械阀构成的,所以能够以简单的结构进一步谋求低成本化。
而且,因为将从非制热侧制冷剂出口部50c流出的制冷剂供向在制热运转模式时成为减压机构的第一膨胀阀52,所以能够充分地确保在制热运转模式时车厢外热交换器33的吸热量来提高制热性能,同时能够抑制热泵装置20整体压力上升。
(第五实施方式)
图33是本发明的第五实施方式所涉及的车辆用空调装置1的结构略图。在第五实施方式的车辆用空调装置1中,用电来控制切换阀50d这点与第四实施方式不同。下面,对与第四实施方式相同的部分标注同一符号并省略对其进行说明,对与第四实施方式不同的部分进行详细的说明。
第五实施方式的热泵装置20包括检测上游侧车厢内热交换器32的制冷剂入口侧的制冷剂压力的压力传感器(相当于本发明的压力传感器)69。压力传感器69设置在与上游侧车厢内热交换器32的制冷剂入口相连的管道上,并且构成为:通过检测该管道内的压力,从而获得上游侧车厢内热交换器32的制冷剂入口侧的制冷剂压力。上游侧车厢内热交换器32的制冷剂入口侧的制冷剂压力与上游侧车厢内热交换器32的内压几乎相等。此外,也可以直接对上游侧车厢内热交换器32的内压进行检测。
压力传感器69与空调控制装置22相连。空调控制装置22根据已由压力传感器69检测到的制冷剂压力对高压侧流路切换装置50的切换阀50d进行控制。具体而言,在上游侧车厢内热交换器32的内压达到规定压力之前,切断了制冷剂入口部50a与非制热侧制冷剂出口部50c之间的连通,在判断出已达到规定压力时,让制冷剂入口部50a与非制热侧制冷剂出口部50c之间连通,使已流入制冷剂入口部50a的制冷剂流经非制热侧制冷剂出口部50c。
因为如上所述的那样边利用压力传感器69检测上游侧车厢内热交换器32的内压边对控制阀50d进行控制,所以能够对上游侧车厢内热交换器32的内压进行精密控制。由此,能够同时使制热性能和上游侧车厢内热交换器32的耐久性维持在较高的水平上。
根据第五实施方式的车辆用空调装置1,与第四实施方式相同,能够充分提高制热运转模式时的制热能力,同时在制冷运转模式时起吸热器作用的上游侧车厢内热交换器32的耐压强度和反复加压强度较低也无妨,由此能够谋求低成本化。
此外,在所述第五实施方式中,当上游侧车厢内热交换器32的内压达到规定压力时,就将制冷剂供向第一膨胀阀52,不过并不局限于此,例如也可以将制冷剂供向下游侧车厢内热交换器31的制冷剂入口侧等。
而且,在所述第一实施方式~第五实施方式中,对将车辆用空调装置1安装在电动汽车上的情况进行了说明,不过并不局限于此,例如也能将车辆用空调装置1安装在包括发动机及行车用电动机的混合动力汽车等各种类型的汽车上。
-产业实用性-
综上所述,本发明所涉及的车辆用空调装置能够安装在例如电动汽车、混合动力汽车等上。
-符号说明-
1       车辆用空调装置
20      热泵装置
21      车厢内空调机组
22      空调控制装置
22a     结霜判断部
30      电动压缩机(压缩机)
31      下游侧车厢内热交换器(第一车厢内热交换器)
32      上游侧车厢内热交换器(第二车厢内热交换器)
32a     流入管道
33      车厢外热交换器
40~43  主制冷剂管道
42a     低温制冷剂专用管道
44~46  第一~第三分支制冷剂管道
58b     流入管(制冷剂流入部)
61      空气加热器
62      混风门
65      送风机
70      室外空气温度传感器
72      高压侧制冷剂压力检测传感器
73      上游侧车厢内热交换器温度传感器
74      下游侧车厢内热交换器温度传感器
80      流路切换装置

Claims (10)

1.一种车辆用空调装置,其包括热泵装置和车厢内空调机组,该热泵装置包含压缩制冷剂的压缩机、设置在车厢内的车厢内热交换器、以及设置在车厢外的车厢外热交换器,该车厢内空调机组收纳所述车厢内热交换器,并具有将空调用空气送向该车厢内热交换器的送风机,该车厢内空调机组构成为生成已调节好的空气后将该已调节好的空气供向车厢,其特征在于:
所述热泵装置包括:使该热泵装置在包含制热运转模式和制冷运转模式的多种运转模式之间进行切换的空调控制装置,
在所述制热运转模式下,使所述车厢内热交换器起散热器的作用,并使所述车厢外热交换器起吸热器的作用,
在所述制冷运转模式下,使所述车厢内热交换器起吸热器的作用,并使所述车厢外热交换器起散热器的作用,
所述空调控制装置构成为:对制冷剂的流路进行切换,以使得在所述制冷运转模式时制冷剂被供向所述车厢外热交换器的在所述制热运转模式时成为制冷剂流入部的部位。
2.根据权利要求1所述的车辆用空调装置,其特征在于:
所述热泵装置包括:设置在车厢内的第一车厢内热交换器、和设置在车厢内所述第一车厢内热交换器的空气流动方向上游一侧的第二车厢内热交换器,
在所述车厢内空调机组中,收纳有所述第一车厢内热交换器和所述第二车厢内热交换器,
所述送风机构成为:将空调用空气送向所述第一车厢内热交换器和所述第二车厢内热交换器,
所述空调控制装置构成为:使所述热泵装置在制热运转模式、除湿制热运转模式、制冷运转模式、第一除霜运转模式及第二除霜运转模式之间进行切换,
在所述制热运转模式下,使所述第一车厢内热交换器和所述第二车厢内热交换器起散热器的作用,并使所述车厢外热交换器起吸热器的作用,
在所述除湿制热运转模式下,使所述第一车厢内热交换器起散热器的作用,并使所述第二车厢内热交换器和所述车厢外热交换器起吸热器的作用,
在所述制冷运转模式下,使所述第一车厢内热交换器起散热器的作用,使所述第二车厢内热交换器起吸热器的作用,并使所述车厢外热交换器起散热器的作用,
在所述第一除霜运转模式下,使所述第一车厢内热交换器和所述第二车厢内热交换器持续起散热器的作用,将从所述压缩机中喷出的高压制冷剂引向所述车厢外热交换器,
在所述第二除霜运转模式下,使所述第一车厢内热交换器持续起散热器的作用,且使所述第二车厢内热交换器持续起吸热器的作用,将从所述压缩机中喷出的高压制冷剂引向所述车厢外热交换器,
所述空调控制装置构成为:对制冷剂的流路进行切换,以使得在所述除湿制热运转模式时、所述第一除霜运转模式时及所述第二除霜运转模式时制冷剂被供向所述车厢外热交换器的在所述制热运转模式时成为制冷剂流入部的部位。
3.根据权利要求2所述的车辆用空调装置,其特征在于:
所述空调控制装置构成为:使用与所述制热运转模式时的制冷剂管道相同的制冷剂管道将所述热泵装置切换到所述第一除霜运转模式,并且使用与所述除湿制热运转模式时的制冷剂管道相同的制冷剂管道将该热泵装置切换到所述第二除霜运转模式。
4.一种车辆用空调装置,其包括热泵装置和车厢内空调机组,该热泵装置包含压缩制冷剂的压缩机、设置在车厢内的车厢内热交换器、以及设置在车厢外的车厢外热交换器,该热泵装置是由制冷剂管道将所述压缩机、所述车厢内热交换器及所述车厢外热交换器连接成环状而构成的,该车厢内空调机组收纳所述车厢内热交换器,并具有将空调用空气送向该车厢内热交换器的送风机,该车厢内空调机组构成为生成已调节好的空气后将该已调节好的空气供向车厢,其特征在于:
所述制冷剂管道包括:与所述车厢内热交换器连接且用来仅将低温制冷剂供向该车厢内热交换器的低温制冷剂专用管道、和与所述车厢内热交换器连接且用来仅将高温制冷剂供向该车厢内热交换器的高温制冷剂专用管道,
所述热泵装置包括空调控制装置和流路切换装置,
所述空调控制装置使该热泵装置在包含制热运转模式和制冷运转模式的多种运转模式之间进行切换,
在所述制热运转模式下,使所述车厢内热交换器起散热器的作用,并使所述车厢外热交换器起吸热器的作用,
在所述制冷运转模式下,使所述车厢内热交换器起吸热器的作用,并使所述车厢外热交换器起散热器的作用,
所述流路切换装置对制冷剂的流路进行切换,以使得在制热运转模式时使制冷剂流经所述高温制冷剂专用管道,并且在制冷运转模式时使制冷剂流经所述低温制冷剂专用管道。
5.根据权利要求4所述的车辆用空调装置,其特征在于:
所述车厢内热交换器包括:设置在外部空气流动方向的上游一侧的上游侧路径、和设置在该上游侧路径的外部空气流动方向的下游一侧的下游侧路径,
所述上游侧路径与所述下游侧路径的制冷剂流动方向的下游一侧连接。
6.一种车辆用空调装置,其包括热泵装置、车厢内空调机组及空调控制装置,该热泵装置包含压缩制冷剂的压缩机、设置在车厢内的第一车厢内热交换器、设置在车厢内该第一车厢内热交换器的空气流上游一侧的第二车厢内热交换器、设置在车厢外的车厢外热交换器、以及膨胀阀,该热泵装置是由制冷剂管道将所述压缩机、所述第一车厢内热交换器、所述第二车厢内热交换器、所述膨胀阀及所述车厢外热交换器连接起来而构成的,该车厢内空调机组收纳所述第一车厢内热交换器和所述第二车厢内热交换器,并具有将空调用空气送向该第一车厢内热交换器和该第二车厢内热交换器的送风机,该车厢内空调机组构成为生成已调节好的空气后将该已调节好的空气供向车厢,该空调控制装置对所述热泵装置和所述车厢内空调机组进行控制,其特征在于:
在所述热泵装置中设置有减压装置,该减压装置布置在所述第一车厢内热交换器和所述第二车厢内热交换器之间,用以对流入所述第二车厢内热交换器的制冷剂压力进行减压,
所述空调控制装置构成为:使所述热泵装置的运转模式在包含制冷运转模式和制热运转模式的多种运转模式之间进行切换,在该制冷运转模式下,将所述第二车厢内热交换器用作吸热器,并将所述第一车厢内热交换器和所述车厢外热交换器用作散热器,在该制热运转模式下,将所述第一车厢内热交换器和所述第二车厢内热交换器用作散热器,并将所述车厢外热交换器用作吸热器,
当处于制热运转模式时,所述减压装置处于减压状态,并且设定该减压装置的减压程度,以使所述第二车厢内热交换器起散热器的作用。
7.根据权利要求6所述的车辆用空调装置,其特征在于:
所述减压装置构成为:根据流入所述第二车厢内热交换器的制冷剂的压力来改变减压程度。
8.根据权利要求6或7所述的车辆用空调装置,其特征在于:
所述空调控制装置构成为:当处于所述减压装置的减压程度为最低的状态时流入所述第二车厢内热交换器的制冷剂压力上升了的情况下,使所述热泵装置的压缩机的喷出量减少。
9.一种车辆用空调装置,其包括热泵装置、车厢内空调机组及空调控制装置,该热泵装置包含压缩制冷剂的压缩机、设置在车厢内的第一车厢内热交换器、设置在车厢内该第一车厢内热交换器的空气流上游一侧的第二车厢内热交换器、设置在车厢外的车厢外热交换器、以及膨胀阀,该热泵装置是由制冷剂管道将所述压缩机、所述第一车厢内热交换器、所述第二车厢内热交换器、所述膨胀阀及所述车厢外热交换器连接起来而构成的,该车厢内空调机组收纳所述第一车厢内热交换器和所述第二车厢内热交换器,并具有将空调用空气送向该第一车厢内热交换器和该第二车厢内热交换器的送风机,该车厢内空调机组构成为生成已调节好的空气后将该已调节好的空气供向车厢,该空调控制装置对所述热泵装置和所述车厢内空调机组进行控制,其特征在于:
所述空调控制装置构成为:使所述热泵装置的运转模式在包含制冷运转模式和制热运转模式的多种运转模式之间进行切换,在该制冷运转模式下,将所述第二车厢内热交换器用作吸热器,并将所述第一车厢内热交换器和所述车厢外热交换器用作散热器,在该制热运转模式下,将所述第一车厢内热交换器和所述第二车厢内热交换器用作散热器,并将所述车厢外热交换器用作吸热器,
所述热泵装置设置有制冷剂入口部、非制热侧制冷剂出口部及切换阀,该制冷剂入口部与所述第一车厢内热交换器连接并供来自该第一车厢内热交换器的制冷剂流入,该非制热侧制冷剂出口部与该热泵装置中所述第二车厢内热交换器以外的部分连接并用以使制冷剂流入该部分,当处于制热运转模式时所述第二车厢内热交换器的内压达到规定压力的情况下,该切换阀使所述制冷剂入口部与所述非制热侧制冷剂出口部连通。
10.根据权利要求9所述的车辆用空调装置,其特征在于:
所述热泵装置的膨胀阀设置在所述车厢外热交换器的制冷剂流动方向的上游一侧,
所述非制热侧制冷剂出口部与所述膨胀阀的制冷剂流动方向的上游一侧连接。
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