CN104284789A - 车辆用热泵空调系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车辆用热泵空调系统，其能够在除湿制热时确保温度线性特性，并且在制热时，延缓车外蒸发器上的结霜的进行，在抑制吹出温度的变动的同时稳定地继续制热运行。所述车辆用热泵空调系统设为如下结构，即相对于成为基础的制冷用制冷循环(14)，配设于HVAC单元(2)内的车内冷凝器(8)经由切换机构(15)与车外冷凝器(10)并联连接，并且车外蒸发器(17)经由第2减压机构(16)与第1减压机构(12)及车内蒸发器(7)并联连接，由此构成制热用热泵循环(18)，通过将第1减压机构(12)及第2减压机构(16)设为附带开闭阀功能的减压机构(12、16)，在除湿制热时及制热时，能够并用车外蒸发器(17)及车内蒸发器(7)。

Description

车辆用热泵空调系统
技术领域
本发明涉及一种适用于电动汽车(EV车)等的空调的车辆用热泵空调系统。
背景技术
用于EV车、HEV车、PHEV车等的车辆用空调系统中，无法进行利用引擎冷却水等的燃烧余热的制热运行。并且，虽然能够利用来自代替引擎的行走用马达或电池等的余热，但是由于余热量较少，因此仅将余热作为热源的制热系统并不成立。另一方面，虽然考虑使用电加热器的制热系统，但是由于相对于电池容量的制热消耗电力较大，因此存在车辆的行走距离因制热使用而明显降低的问题。
因此，作为适用于EV车等的车辆用空调系统，考虑使用电动压缩机的热泵方式的空调系统。当为反转方式的热泵时，必须设为能够在制冷运行及制热运行的不同压力条件下共用构成冷媒回路的配管类和蒸发器、冷凝器等热交换器等。因此，必须全面变更现行的适用于引擎驱动方式车辆的车辆用空调系统。
另一方面，如专利文献1所示，提出有在冷媒回路追加伺服电容器(车内冷凝器)的空调系统。此时，作为设置于HVAC单元(HeatingVentilation and Air Conditioning Unit)内的车内蒸发器，使用现行系统的蒸发器的同时追加切换阀、旁通回路及伺服电容器，由此能够构成热泵方式的车辆用空调系统。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公开平11-170849号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
上述专利文献1中示出的空调系统中，能够作为成为基础的制冷用制冷循环直接利用现行系统来构成制热用热泵循环。然而，若代替再热损耗较大的空气混合方式，同时使用车内蒸发器与车内冷凝器，以车内冷凝器对以车内蒸发器冷却的空气进行加热来进行除湿制热运行，则即使改变电动压缩机的转速来调整冷媒循环量，也无法改变吹出空气温度。因此，无法确保温度线性特性(相对于设定温度变化的吹出温度追随性)。并且，制热时，在结霜条件下，车外蒸发器中产生霜冻，存在无法稳定地继续制热运行等课题。
本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种车辆用热泵空调系统，其能够直接利用现行系统的制冷用制冷循环，而且在除湿制热时能够确保温度线性特性，并且在制热时，延缓车外蒸发器上的结霜的进行，能够抑制吹出温度的变动的同时稳定地继续制热运行。
用于解决技术课题的手段
本发明的第1方式所涉及的车辆用热泵空调系统，其具备：制冷用制冷循环，依次连接有电动压缩机、车外冷凝器、接收机、第1减压机构及设置于HVAC单元内的车内蒸发器；车内冷凝器，配设于所述HVAC单元内的所述车内蒸发器的下游侧，冷媒入口侧经由切换机构连接于所述电动压缩机的吐出回路，并且冷媒出口侧连接于所述接收机；及车外蒸发器，冷媒入口侧经由第2减压机构连接于所述接收机的出口侧，冷媒出口侧连接于所述电动压缩机的吸入回路，所述电动压缩机、所述切换机构、所述车内冷凝器、所述接收机、所述第2减压机构及所述车外蒸发器依次连接，由此构成制热用热泵循环，从而通过将所述第1减压机构及所述第2减压机构设为附带开闭阀功能的减压机构，在除湿制热时及制热时，能够并用所述车外蒸发器及所述车内蒸发器。
根据第1方式，设为如下结构，即相对于成为基础的制冷用制冷循环，配设于HVAC单元内的车内冷凝器经由切换机构与车外冷凝器并联连接，并且车外蒸发器经由第2减压机构与第1减压机构及车内蒸发器并联连接，由此构成制热用热泵循环，通过将第1减压机构及第2减压机构设为附带开闭阀功能的减压机构，从而在除湿制热时及制热时，能够并用车外蒸发器及车内蒸发器。因此，能够直接利用包含现行系统的车内蒸发器的制冷用制冷循环来构成制热用热泵循环。利用该制热用热泵循环，在除湿制热时，使冷媒依次在电动压缩机、切换机构、车内冷凝器、接收机、第2减压机构及车外蒸发器中循环，并且打开第1减压机构的开闭功能来使一部分冷媒流向车内蒸发器，并以第1减压机构调整向车内蒸发器的冷媒量，由此改变电动压缩机的转速并调整冷媒循环流量。由此，能够改变通过车内冷凝器并向车内吹出的空气的温度，确保温度线性特性(相对于设定温度变化的吹出空气温度的追随性)。并且，制热时，在向车外蒸发器的结霜条件下，打开第1减压机构的开闭阀功能，使一部分冷媒经由第1减压机构在车内蒸发器侧循环，并调整向车外蒸发器的冷媒量，由此能够延缓结霜的进行，并且在抑制吹出空气温度的变动的同时稳定地继续制热运行。因此，能够改善热泵方式的车辆用空调系统中的制热性能。
本发明的第2方式所涉及的车辆用热泵空调系统，其中，上述车辆用热泵空调系统中，所述第1减压机构及第2减压机构设为附带电磁阀的温度式自动膨胀阀或电子膨胀阀。
根据第2方式，将第1减压机构及第2减压机构设为附带电磁阀的温度式自动膨胀阀或电子膨胀阀。因此，作为第1减压机构及第2减压机构使用附带电磁阀的温度式自动膨胀阀时，能够通过电磁阀的开闭来流通或截断冷媒。当打开电磁阀时，能够通过温度式自动膨胀阀自动控制冷媒流量，以使车外蒸发器或车内蒸发器的出口的冷媒过热度成为恒定。并且，使用电子膨胀阀时，能够通过电子膨胀阀的全闭、全开功能流通或截断冷媒，并且能够通过其开度调整功能控制车外蒸发器或车内蒸发器的出口的冷媒过热度。因此，能够根据运行模式利用其开闭阀功能来切换使用第1减压机构及第2减压机构，并且在除湿制热及制热时，能够进行并用车外蒸发器及车内蒸发器的运行。另外，本发明的附带电磁阀的温度式自动膨胀阀中除了一体化电磁阀与温度式自动膨胀阀的阀之外，还包含串联连接分别独立的电磁阀与温度式自动膨胀阀来构成的阀。本发明中，将在此基础上加上具有上述功能的电子膨胀阀的阀设为附带开闭阀功能的减压机构。
本发明的第三方式所涉及的车辆用热泵空调系统，其中，上述任一个车辆用热泵空调系统中，所述接收机是在连接于该接收机的来自所述车外冷凝器及所述车内冷凝器的冷媒回路的冷媒流入口分别组装有止回阀的附带止回阀的接收机。
根据第三方式，接收机是在连接于该接收机的来自车外冷凝器及车内冷凝器的冷媒回路的冷媒流入口分别组装有止回阀的附带止回阀的接收机。因此，能够经由组装于接收机的冷媒流入口的止回阀截断根据运行模式而不使用的制冷或制热用冷媒回路。因此，能够防止冷媒滞留于不使用的回路，并且与将接收机及止回阀分别设置于冷媒回路中相比，能够减少法兰等连接用组件，并简化冷媒回路，实现低成本化。
本发明的第四方式所涉及的车辆用热泵空调系统，其中，上述任一个车辆用热泵空调系统中，对所述车外冷凝器、所述车外蒸发器及搭载于车辆的马达、逆变器、电池等的余热进行散热的散热器设置于单一的风扇通风路中，在该通风路中，所述车外蒸发器配设于所述车外冷凝器及散热器的下游侧。
根据第四方式，对车外冷凝器、车外蒸发器及搭载于车辆的马达、逆变器、电池等的余热进行散热的散热器设置于单一的风扇通风路中，在该通风路中，车外蒸发器配设于车外冷凝器及散热器的下游侧。因此，能够通过单一的风扇进行制冷时使用的向车外冷凝器的通风及制热时使用的向车外蒸发器的通风以及向散热器的通风，并且能够相对制热时使用的车外蒸发器通风在车外冷凝器及散热器中通风的外气。因此，能够减少风扇的设置数量，简化系统结构，实现低成本化。并且，制热时，能够使相对于车外蒸发器的结霜不易进行，并且以车外蒸发器吸收从散热器散热的热，并有效利用于制热，由此能够提高制热能力。
本发明的第五方式所涉及的车辆用热泵空调系统，其中，上述车辆用热泵空调系统中，所述车外冷凝器与所述散热器上下配设，在其下游侧配设有所述车外蒸发器。
根据第五方式，车外冷凝器与散热器上下配设，在其下游侧配设有车外蒸发器。因此，与沿着通风方向配设车外冷凝器、散热器、车外蒸发器及风扇的结构的模块相比，能够缩小通风方向尺寸。因此，能够实现该模块的小型化、低成本化，并且能够提高设计自由度，并提高向车辆的搭载性。
本发明的第六方式所涉及的车辆用热泵空调系统，其中，上述任一个车辆用热泵空调系统中，设为如下结构，即在除湿制热运行时，根据来自所述车内蒸发器的吹出空气或风扇温度，当该温度为设定温度以上时，一部分冷媒经由所述第1减压机构向所述车内蒸发器分流，当该温度为设定值以下时，停止经由所述第1减压机构向所述车内蒸发器分流冷媒。
根据第六方式，设为如下结构，即在除湿制热运行时，根据来自所述车内蒸发器的吹出空气或风扇温度，当该温度为设定温度以上时，一部分冷媒经由第1减压机构向车内蒸发器分流，当该温度为设定值以下时，停止经由第1减压机构向车内蒸发器分流冷媒。因此，以配设于车内蒸发器下游侧的车内冷凝器对以车内蒸发器冷却、除湿的空气进行加热来除湿制热时，仅通过以车内冷凝器直接加热通过车内蒸发器冷却的空气来吹出，即使改变电动压缩机的转速来调整冷媒循环流量，也无法确保温度线性特性。但是，当来自车内蒸发器的吹出空气或风扇温度为设定温度以上时，经由第1减压机构向车内蒸发器分流一部分冷媒，当该温度为设定值以下时，停止经由第1减压机构向车内蒸发器分流冷媒来减少车内蒸发器中的冷却量，由此通过改变电动压缩机的转速而调整冷媒循环流量，从而能够改变吹出空气温度。因此，在除湿制热时，也能够确保温度线性特性。
本发明的第七方式所涉及的车辆用热泵空调系统，其中，上述任一个车辆用热泵空调系统中，设为如下结构，即制热运行时，当所述车外蒸发器的出口冷媒温度为设定值以下时，一部分冷媒经由所述第1减压机构向所述车内蒸发器分流，当来自所述车内蒸发器的吹出空气或风扇温度为设定值以下时，停止经由所述第1减压机构向所述车内蒸发器分流冷媒。
根据第七方式，设为如下结构，即制热运行时，当车外蒸发器的出口冷媒温度为设定值以下时，一部分冷媒经由第1减压机构向车内蒸发器分流，当来自车内蒸发器的吹出空气或风扇温度为设定值以下时，停止经由第1减压机构向车内蒸发器分流冷媒。因此，制热时，在相对车外蒸发器的结霜条件下，当车外蒸发器的出口冷媒温度为设定值以下时，经由第1减压机构向车内蒸发器分流一部分冷媒，并且并用车外蒸发器及车内蒸发器来运行，由此能够延缓车外蒸发器上的结霜的进行。并且，来自车内蒸发器的吹出空气或风扇温度为设定值以下时，停止经由第1减压机构向车内蒸发器分流冷媒，由此抑制向车内的吹出空气温度的降低，通过反复该过程，能够将其变动幅度抑制在一定范围内来进行。因此，制热时，能够延缓车外蒸发器上的结霜的进行，并且在抑制吹出空气温度的变动的同时稳定地继续制热运行。
发明效果
根据本发明，能够直接利用包含现行系统的车内蒸发器的制冷用制冷循环来构成制热用热泵循环，并且利用该制热用热泵循环，在除湿制热时，使冷媒依次在电动压缩机、切换机构、车内冷凝器、接收机、第2减压机构及车外蒸发器中循环，并且打开第1减压机构的开闭阀功能来使一部分冷媒经由第1减压机构流向车内蒸发器，并调整车内蒸发器中的冷却量，由此通过改变的电动压缩机的转速而调整冷媒循环流量，从而能够改变通过车内冷凝器并向车内吹出的空气的温度，并确保温度线性特性(相对于设定温度变化的吹出空气温度的追随性)。并且，制热时，在向车外蒸发器的结霜条件下，打开第1减压机构的开闭阀功能，使一部分冷媒经由第1减压机构在车内蒸发器侧循环。由此，能够延缓车外蒸发器上的结霜的进行，并且在抑制吹出空气温度的变动的同时稳定地继续制热运行，因此能够改善热泵方式的车辆用空调系统中的制热性能。
附图说明
图1是本发明的一实施方式所涉及的车辆用热泵空调系统的概要结构图。
图2是组装于图1所示的车辆用热泵空调系统的附带电磁阀的温度式自动膨胀阀的结构图。
图3是表示在图1所示的车辆用热泵空调系统中能够采用的车外冷凝器、车外蒸发器及散热器的配设结构的变形例的立体图。
图4是图1所示的车辆用热泵空调系统的除湿制热运行时的状态说明图。
图5是图1所示的车辆用热泵空调系统的制热运行时的状态说明图。
图6是图1所示的车辆用热泵空调系统的制热运行时的并用车内蒸发器的状态的说明图。
具体实施方式
以下，参考图1至图6对本发明的一实施方式进行说明。
图1中示出本发明的一实施方式所涉及的车辆用热泵空调系统的概要结构图。图2中示出组装于该系统的附带电磁阀的温度式自动膨胀阀的结构图。图3中示出在该系统中能够采用的车外冷凝器、车外蒸发器及散热器的配设结构的立体图。
本实施方式的车辆用热泵空调系统1具备有HVAC单元(HeatingVentilation and Air Conditioning Unit)2及可制冷制热的热泵循环3。
HVAC单元2具备切换导入来自车内的内气或外气中的任一个并向下游侧压送的鼓风机4、在与鼓风机4相连的空气流路5中从上游侧向下游侧依次配设的辅助电加热器(例如，PTC加热器)6、车内蒸发器7、及车内冷凝器8。该HVAC单元2通常设置于车内前方的仪表盘内，并构成为如下，即能够从朝向车内开口的多个吹出口选择性地向车内吹出通过辅助电加热器6、车内蒸发器7及车内冷凝器8进行温度调节的空气流，从而将车内空气调节为设定温度。另外，可设为省略辅助电加热器6的结构。
可制冷制热的热泵循环3具备有闭路循环的制冷用制冷循环(制冷回路)14，其经由冷媒配管13依次连接有对冷媒进行压缩的电动压缩机9、车外冷凝器10、接收机11、附带开闭阀功能的第1减压机构12及上述车内蒸发器7。该制冷用制冷循环14能够设为适用于引擎驱动方式的车辆的现行车辆用空调系统中使用的制冷循环相同。
热泵循环3中，进一步在来自电动压缩机9的吐出配管(吐出回路)13A上经由三通切换阀(切换机构)15连接有设置于HVAC单元2内的上述车内冷凝器8。车内冷凝器8设为如下结构，即在冷媒入口连接来自三通切换阀15的冷媒配管13B，连接于冷媒出口的冷媒配管13C的另一端连接于接收机11，由此相对于制冷循环14中的车外冷凝器10并联连接。
并且，在接收机11的出口配管13D与向电动压缩机9的吸入配管(吸入回路)13E之间，经由附带开闭阀功能的第2减压机构16连接有具备车外蒸发器17的冷媒配管13F。该第2减压机构16及车外蒸发器17设为相对于第1减压机构12及车内蒸发器7并联连接的结构。由此，能够构成闭路循环的制热用热泵循环(制热回路)18，其依次经由冷媒配管13A、13B、13C、13F、13E连接有电动压缩机9、三通切换阀15、设置于HVAC单元2内的车内冷凝器8、接收机11、附带开闭阀功能的第2减压机构16及车外蒸发器17。
上述热泵循环3中，构成制热用热泵循环18的车外蒸发器17在相对于构成制冷用制冷循环14的车内冷凝器8进行外气通风的单一的风扇19的通风路中，与车内冷凝器8相互平行地配设于其下游侧，并共用风扇19。本系统中设为如下结构，即在车内冷凝器8与车外蒸发器17之间配设对在搭载于车辆的马达、逆变器、电池等中产生的热进行散热的散热器20，在车内冷凝器8及散热器20的下游侧配置车外蒸发器17，由此能够通过车内冷凝器8及散热器20阻挡从车辆前方飞来的雨点、泥水、溅水等水滴，防止直接附着在车外蒸发器17，使其难以在车外蒸发器17结霜，并且以车外蒸发器17对从散热器20散热的来自马达、逆变器、电池等的余热进行吸热并有效利用于制热。
并且可设为如下结构，即车内冷凝器8、车外蒸发器17及散热器20与风扇19一同一体模块化设置，但是在该模块化时，除了向通风方向依次配设车内冷凝器8、车外蒸发器17、散热器20及风扇19来进行模块化之外，还如图3所示，将车外冷凝器10与散热器20上下配置，并在其下游侧配置车外蒸发器17。由此，能够减小通风方向尺寸，实现该模块的小型化、低成本化，提高设计自由度，并提高向车辆的搭载性。
而且，作为附带开闭阀功能的第1减压机构12及第2减压机构16，能够使用如图2所示的附带电磁阀的温度式自动膨胀阀30。
附带电磁阀的温度式自动膨胀阀30设置于车内蒸发器7及车外蒸发器17的冷媒入口侧，是对如下部件进行一体化的阀：阀主体33，具备相对于蒸发器的入口侧冷媒流路34及出口侧冷媒流路35；电磁阀31，对设置于阀主体33的入口侧冷媒流路34进行开闭；及温度式自动膨胀阀32，具备固定于设置在入口侧冷媒流路34的阀座36并调整其开度的球阀37。
电磁阀31构成为，具备电磁线圈31A、动铁芯31B、设置于动铁芯31B的前端并对入口侧流路34进行开闭的阀体31C，动铁芯31B通过向电磁线圈31A的通电而向轴向进退，并由阀体31C对入口侧流路34进行开闭。温度式自动膨胀阀32构成为如下，即经由感温筒及隔板38感知在车内蒸发器7及车外蒸发器17中蒸发的冷媒所流通的出口侧冷媒流路35内的冷媒的温度和压力，以该差压使轴39进退，按压通过弹簧40加力的球阀37，由此进行开度调整。另外，为了降低成本，可通过串联连接分别独立的标准电磁阀和温度式自动膨胀阀来构成电磁阀31及温度式自动膨胀阀32。
利用上述附带电磁阀的温度式自动膨胀阀30，在使用车内蒸发器7及车外蒸发器17中的一方或双方来运行时，打开电磁阀31，经由入口侧流路34将通过温度式自动膨胀阀32进行绝热膨胀的冷媒供给至车内蒸发器7及车外蒸发器17，由此能够以温度式自动膨胀阀32自动控制冷媒流量，以使各蒸发器出口的冷媒过热度成为恒定。由此，与使用需要冷媒压力检测机构及冷媒温度检测机构的电子膨胀阀的系统相比，能够简化结构并降低成本。但是，本发明中，作为附带开闭阀功能的第1减压机构12及第2减压机构16，可代替附带电磁阀的温度式自动膨胀阀30使用电子膨胀阀。
并且，上述接收机11是在连接有来自车内冷凝器8的冷媒配管13C及来自车外冷凝器10的冷媒配管13的2个冷媒流入口一体组装有止回阀21、22的附带止回阀的接收机11。
上述热泵循环3中，制冷时，如以实线箭头所示，以电动压缩机9压缩并吐出的冷媒依次在三通切换阀15、车外冷凝器10、接收机11、第1减压机构12及车内蒸发器7中流通，并再次在返回电动压缩机9的制冷用制冷循环(制冷回路)14内循环。另一方面，制热时，如以虚线箭头所示，从电动压缩机9吐出的冷媒依次在三通切换阀15、车内冷凝器8、接收机11、第2减压机构16及车外蒸发器17中流通，并再次在返回电动压缩机9的制热用热泵循环(制热回路)18内循环。
在此，若由于在外气温较低的结霜条件下持续制热运行而在车外蒸发器17中产生结霜，该霜生长而使车外蒸发器17全面冻结，则阻碍与外气的热交换，因此导致无法制热。但是，即使在车外蒸发器17上结霜，通过延缓其生长，仍能够稳定地继续制热运行。因此，本实施方式中，为了延缓结霜的进行，采用以下结构。
图5中，以实线箭头表示制热运行时的运行回路。在车外蒸发器17的冷媒出口配管上设置有检测冷媒温度的温度传感器23，制热运行时，通过该温度传感器23检测的冷媒温度T1为设定值TS1以下时，如图6所示，打开第1减压机构12的开闭阀功能(附带电磁阀的温度式自动膨胀阀30的电磁阀31)，使一部分循环冷媒经由第1减压机构12流向车内蒸发器7侧，并用车外蒸发器17及车内蒸发器7来运行。由此，能够降低车外蒸发器17中的吸热能力，并抑制向车外蒸发器17的结霜的进行。
此时，通过车内蒸发器7的动作，在车内冷凝器8中加热并向车内吹出的空气的温度下降。当检测来自车内蒸发器7的吹出空气或风扇温度的温度传感器24的检测温度T2下降为设定值TS2以下时，关闭第1减压机构12的开闭阀功能(附带电磁阀的温度式自动膨胀阀30的电磁阀31)，通过重复该动作来将温度变动幅度抑制在一定范围内的同时稳定地继续制热运行。
而且，本实施方式中，能够同时使用车内冷凝器8及车内蒸发器7来进行除湿制热运行。即，如图4所示，将冷媒回路作为制热用热泵循环(制热回路)18，并且如实线箭头所示，使从电动压缩机9吐出的冷媒依次在三通切换阀15、车内冷凝器8、接收机11、第2减压机构16、及车外蒸发器17中流通，并使其在返回电动压缩机9的热泵循环(制热回路)18中循环。同时，打开第1减压机构12的开闭阀功能，使一部分冷媒经由第1减压机构12在车内蒸发器7中循环。
由此，能够通过车内冷凝器8加热以车内蒸发器7冷却、除湿的空气并向车内吹出，并且能够除湿制热。此时，由于车内冷凝器8及车内蒸发器7同时发挥作用，因此即使仅改变电动压缩机9的转速来增减冷媒的循环流量，也无法确保所谓的温度线性特性，所述温度线性特性为使通过车内冷凝器8并向车内吹出的空气的温度追随设定温度的变化而变化。这是因为，若增减电动压缩机9的转速，则在通过车内蒸发器7的空气温度变低时，通过车内冷凝器8的空气温度变高，吹出空气温度只能成为混合了它们的中间温度。
因此，除湿制热时，为了确保温度线性特性，如图4所示，使冷媒流向车外蒸发器17及车内蒸发器7，在并用车内蒸发器7及车外蒸发器17来运行的同时，当检测从车内蒸发器7吹出的空气或风扇温度的温度传感器24的检测温度T2为设定温度t1以下时，关闭第1减压机构12的开闭阀功能，当该温度为设定温度t2以上时，打开第1减压机构12的开闭阀功能，调整在车内蒸发器7中的冷却量。由此，通过改变电动压缩机9的转速而调整冷媒循环流量，从而能够改变吹出空气温度，并确保温度线性特性。
通过以上说明的结构，根据本发明，能够得到以下作用效果。
制冷时，以电动压缩机9压缩的冷媒通过吐出配管13A经由三通切换阀17引导至车外冷凝器10，与以风扇19通风的外气进行热交换而被冷凝液化。该液体冷媒经由止回阀21导入接收机11内，暂时积存之后，通过冷媒配管13D引导至第1减压机构12，被绝热膨胀而成为气液双相状态并供给至车内蒸发器7。
在车内蒸发器7中与从鼓风机4送风而来的内气或外气进行热交换而蒸发的冷媒经过吸入配管13E吸入至电动压缩机9，并被再压缩。以下，重复相同循环。该制冷循环与用于引擎驱动方式车辆的现行系统的制冷循环完全相同，能够直接共用。向车内吹出通过在通过车内蒸发器7的过程中与冷媒进行热交换而冷却的内气或外气，由此用于车内的制冷。
另一方面，制热时，如图5所示，以电动压缩机9压缩的冷媒通过吐出配管13A经由三通切换阀17、冷媒配管13B导入至车内冷凝器8中，与从鼓风机4送风而来的内气或外气进行热交换。通过该热交换加热的空气吹出至车内，用于车内的制热。在车内冷凝器8中散热而冷凝液化的冷媒经由冷媒配管13C、止回阀22引导至接收机11，暂时积存之后，通过冷媒配管13D、13F引导至第2减压机构16，在此绝热膨胀而成为气液双相状态并供给至车外蒸发器17。
该冷媒在车外蒸发器17中与通过风扇19通风的外气进行热交换，从外气吸热而被蒸发气化之后经过吸入配管13E吸入至电动压缩机9，并被再压缩。以下，重复相同的循环，经由该热泵循环(制热回路)18，能够以外气为热源进行热泵制热。制热运行时，由于外气条件，车外蒸发器17发生霜冻。本实施方式中，若在车外蒸发器17上结霜，并且设置于车外蒸发器17的冷媒出口配管的温度传感器23的检测温度T1成为设定值TS1以下，则打开第1减压机构12的开闭阀功能，如图6所示，一部分冷媒经过第1减压机构12引导至车内蒸发器7。
由此，执行并用车外蒸发器17及车内蒸发器7的车内蒸发器辅助运行，车外蒸发器17中的吸热能力降低，因此抑制向车外蒸发器17的结霜的进行。并且，在此期间，通过车内蒸发器7的吸热作用，通过车内蒸发器7的空气被冷却，在车内冷凝器8中加热并吹出至车内的空气的温度下降。若通过温度传感器24检测的来自车内蒸发器7的吹出空气或风扇温度T2降低为设定温度TS2以下，则关闭第1减压机构12的开闭阀功能(关闭附带电磁阀的温度式自动膨胀阀30的电磁阀31)，停止向车内蒸发器7流通冷媒。通过重复该动作，能够将向车内吹出的空气温度的变动幅度抑制在一定范围，并避免给乘坐人员带来不舒适感。
如此，根据本实施方式，制热时，在相对车外蒸发器17的结霜条件下，车外蒸发器17的出口冷媒温度为设定值以下时，一部分冷媒经由第1减压机构12向车内蒸发器7分流，并且并用车外蒸发器17及车内蒸发器7来进行制热运行，由此能够延缓车外蒸发器17上的结霜的进行。并且，来自车内蒸发器7的吹出空气或风扇温度为设定值以下时，停止经由第1减压机构12向车内蒸发器7分流冷媒，由此能够抑制向车内的吹出空气温度的降低，并将其变动幅度抑制在一定范围内来运行。因此，制热时，能够延缓车外蒸发器17上的结霜的进行，并且在抑制吹出空气温度的变动的同时稳定地继续制热运行。
并且，除湿制热运行时，即同时使用车内冷凝器8及车内蒸发器7，以车内冷凝器8加热通过车内蒸发器7而冷却、除湿的空气并向车内吹出，由此进行除湿制热时，如图4所示，将第2减压机构16及第1减压机构12的开闭阀功能一同打开，使冷媒流向车外蒸发器17及车内蒸发器7这双方，从而并用车内蒸发器7及车外蒸发器17来运行。在此期间，当检测从车内蒸发器7吹出的空气的温度或风扇温度的温度传感器24的检测温度T2为设定温度t1以下时，打开第1减压机构12的开闭阀功能，当该温度为设定温度t2以上时，打开第1减压机构12的开闭阀功能，由此调整车内蒸发器7中的冷却量。
因此，除湿制热时，通过改变电动压缩机9的转速而调整冷媒循环流量，从而能够改变吹出空气温度，并确保温度线性特性。
如此，根据本实施方式，在同时使用车内冷凝器8及车内蒸发器7来进行除湿制热运行时，也能够确保温度线性特性，并且能够改善热泵方式的车辆用空调系统中的制热性能。
并且，车外蒸发器17构成为，在对车外冷凝器10及散热器20进行外气通风的风扇19的通风路中与车外冷凝器10及散热器20相互平行且配设于它们的下游侧，并在制热及除湿制热时，通过从经由风扇19通风的外气吸收的热来进行热泵制热。因此，能够共用风扇19来抑制组件数量，并能够简化车辆用热泵空调系统1的结构，并实现紧凑化以及低成本化。并且，由于将车外蒸发器17配设于车外冷凝器10及散热器20的下游侧，因此在制热及除湿制热运行时，能够使相对车外蒸发器17的结霜难以进行，并且能够有效利用从散热器20散热的余热来提高制热能力。
此时，如图3所示，设为将车外冷凝器10及散热器20上下配设，并在其下游侧配设车外蒸发器17的结构，由此在一体化车内冷凝器8、车外蒸发器17、散热器20及风扇19来进行模块化时，与向通风方向依次配设车内冷凝器8、车外蒸发器17、散热器20及风扇19来模块时相比，能够缩小通风方向尺寸，实现该模块的小型化、低成本化，提高设计自由度，并提高向车辆的搭载性。
并且，接收机11是在2个冷媒流入口一体组装有止回阀21、22的附带止回阀的接收机。因此，能够通过组装于接收机11的2个冷媒流入口的止回阀21、22截断根据运行模式而不使用的制冷用制冷循环14或制热用热泵循环18。因此，与将接收机11及止回阀21、22分别设置于冷媒回路中的系统相比，无需法兰等连结组件，能够简化冷媒回路，并实现低成本化。
而且，本实施方式中，设为将附带开闭阀功能的第1减压机构12及第2减压机构16分别设为附带电磁阀的温度式自动膨胀阀30的结构。因此，能够进行自动控制，以使在制冷时通过车内蒸发器7且在制热时通过车外蒸发器17蒸发气化的冷媒在蒸发器出口的过热度成为恒定。因此，与使用需要冷媒压力检测机构及冷媒温度检测机构的电子膨胀阀时相比，能够简化控制系统并实现低成本化，并且能够提高可靠性。并且，通过使用一体化电磁阀31及温度式自动膨胀阀32的附带电磁阀的温度式自动膨胀阀30，能够期待通过削减连接组件、降低组装工作量来降低成本。
而且，通过关闭第1减压机构12及第2减压机构16的开闭阀功能来封闭根据运行模式而不使用的冷媒回路，因此能够可靠地将停止的回路设为全闭状态来防止冷媒的贮留等。而且，可代替上述的一体式的附带电磁阀的温度式自动膨胀阀30，替代为串联连接分别独立的标准的电磁阀及温度式自动膨胀阀来构成附带开闭阀功能的第1减压机构12及第2减压机构16。此时，能够分别使用标准部件，因此有时可达到成本降低。
并且，本发明中，作为附带开闭阀功能的第1减压机构12及第2减压机构16，可代替附带电磁阀的温度式自动膨胀阀30，替代为具有全闭、全开第1减压机构12及第2减压机构16的功能的电子膨胀阀。
而且，本实施方式中，在HVAC单元2内设置有由PTC加热器等构成的辅助电加热器6。由此，在较低的外气温时或刚开始制热时或者车窗起雾时等，处于制热能力不足倾向的情况下，能够在热泵制热运行的同时，使辅助电加热器6暂时动作，由此使吹出空气温度上升，并弥补制热能力的不足。因此，能够增大所需最大制热能力，并且与将电加热器为主热源进行制热运行的系统相比，能够降低辅助电加热器6的利用率来进行高效运行，并且能够抑制制热消耗电力的增大引起的车辆行走距离的降低等。其中，可省略该辅助电加热器6。
另外，本发明并不限定于上述实施方式所涉及的发明，在不脱离其宗旨的范围内，可进行适当变形。例如，上述实施方式中，作为冷媒的切换机构使用三通切换阀15，但是可替代为2个电磁阀或四通切换阀。
符号说明
1-车辆用热泵空调系统，2-HVAC单元，3-热泵循环，7-车内蒸发器，8-车内冷凝器，9-电动压缩机，10-车外冷凝器，11-接收机(附带止回阀的接收机)，12-附带开闭阀功能的第1减压机构，13A-吐出配管(吐出回路)，13E-吸入配管(吸入回路)，14-制冷用制冷循环(制冷回路)，15-三通切换阀(切换机构)，16-附带开闭阀功能的第2减压机构，17-车外蒸发器，18-制热用热泵循环(制热回路)，19-风扇，20-散热器，21、22-止回阀，23-检测冷媒温度的温度传感器，24-检测吹出空气或风扇温度的温度传感器，30-附带电磁阀的温度式自动膨胀阀。

Claims (7)

1.一种车辆用热泵空调系统，其中，
所述车辆用热泵空调系统具备：
制冷用制冷循环，依次连接有电动压缩机、车外冷凝器、接收机、第1减压机构及设置于HVAC单元内的车内蒸发器；
车内冷凝器，配设于所述HVAC单元内的所述车内蒸发器的下游侧，冷媒入口侧经由切换机构连接于所述电动压缩机的吐出回路，并且冷媒出口侧连接于所述接收机；及
车外蒸发器，冷媒入口侧经由第2减压机构连接于所述接收机的出口侧，冷媒出口侧连接于所述电动压缩机的吸入回路，
所述电动压缩机、所述切换机构、所述车内冷凝器、所述接收机、所述第2减压机构及所述车外蒸发器依次连接，由此构成制热用热泵循环，
通过将所述第1减压机构及所述第2减压机构设为附带开闭阀功能的减压机构，在除湿制热时及制热时，能够并用所述车外蒸发器及所述车内蒸发器。
2.根据权利要求1所述的车辆用热泵空调系统，其中，
所述第1减压机构及第2减压机构设为附带电磁阀的温度式自动膨胀阀或电子膨胀阀。
3.根据权利要求1或2所述的车辆用热泵空调系统，其中，
所述接收机是在连接于该接收机的来自所述车外冷凝器及所述车内冷凝器的冷媒回路的冷媒流入口分别组装有止回阀的附带止回阀的接收机。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的车辆用热泵空调系统，其中，
对所述车外冷凝器、所述车外蒸发器及搭载于车辆侧的马达、逆变器、电池等的余热进行散热的散热器设置于单一的风扇通风路中，在该通风路中，所述车外蒸发器配设于所述车外冷凝器及所述散热器的下游侧。
5.根据权利要求4所述的车辆用热泵空调系统，其中，
所述车外冷凝器及所述散热器上下配设，在其下游侧配设有所述车外蒸发器。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的车辆用热泵空调系统，其中，
所述车辆用热泵空调系统设为如下结构，即除湿制热运行时，根据来自所述车内蒸发器的吹出空气或风扇温度，当该温度为设定温度以上时，一部分冷媒经由所述第1减压机构向所述车内蒸发器分流，当该温度为设定值以下时，停止经由所述第1减压机构向所述车内蒸发器分流冷媒。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的车辆用热泵空调系统，其中，
所述车辆用热泵空调系统设为如下结构，即制热运行时，当所述车外蒸发器的出口冷媒温度为设定值以下时，一部分冷媒经由所述第1减压机构向所述车内蒸发器分流，当来自所述车内蒸发器的吹出空气或风扇温度为设定值以下时，停止经由所述第1减压机构向所述车内蒸发器分流冷媒。
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