CN104412050B - 热泵循环系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热泵循环系统。在外部气体温度(Tam)为预先确定的基准外部气体温度(KTam)以上的情况下，在从压缩机(11)的排出口至减压部(13)的入口的高压侧冷媒压力(Pd)低于预先确定的第一基准压力(KPdl)时，冷媒不足判断部(S2、S3、S6、S8、S9)判断为是所述冷媒不足状态，在所述外部气体温度(Tam)低于所述基准外部气体温度(KTam)的情况下，在使所述压缩机(11)动作的状态下所述高压侧冷媒压力(Pd)低于预先确定的第二基准压力(KPd2)时，冷媒不足判断部(S2、S3、S6、S8、S9)判断为是所述冷媒不足状态。在所述冷媒不足判断部判断为是冷媒不足状态时，压缩机控制部(S4)降低所述压缩机(11)的冷媒排出能力。

Description

热泵循环系统

本申请基于在2012年6月28日申请的日本申请号为2012-146058号而主张优先权，并在此援引其记载内容。

技术领域

本申请涉及一种通过从外部气体吸热来加热流体的热泵循环系统。

背景技术

以往，已知有应用于空气调节装置而冷却向空气调节对象空间输送的送风空气的蒸气压缩式的制冷循环系统(热泵循环系统)。在此类热泵循环系统中，当如在冷媒向外部泄漏的情况下或为低外部气体温度时等那样，在循环系统中循环的冷媒流量变少时，与冷媒一并在循环系统中循环而返回至压缩机的冷冻机油的返回量减少，有时会对压缩机的耐久寿命造成不良影响。

与此相对地，在专利文献1的热泵循环系统中，在判断为处于冷媒流量减少到对压缩机的耐久寿命造成不良影响的程度的冷媒不足状态的情况下、或为低外部气体温度时(具体地说，外部气体温度低于-5℃的情况)，使压缩机停止而实现压缩机的保护。

更详细而言，在专利文献1的热泵循环系统中，在外部气体温度为0℃以上的情况下，在使压缩机停止了的状态下，当从压缩机的冷媒排出口至作为减压部的膨胀阀的冷媒入口的高压侧冷媒压力变为第一基准压力以下时，判断为处于冷媒不足状态，此外，在像外部气体温度为-5℃以上且低于0℃的情况那样高压侧冷媒压力容易变低的情况下，当在使压缩机动作3秒～10秒左右之后、高压侧冷媒压力变为第二基准压力以下时，判断为处于冷媒不足状态。

另外，专利文献1的热泵循环系统被用于冷却送风空气而对空气调节对象空间进行制冷，因此即便在低外部气体温度时使压缩机停止而热泵循环系统变得无法发挥冷却能力，也不会较大地损害用户的空气调节感觉(制冷感)。

然而，在利用热泵循环系统加热送风空气而对空气调节对象空间进行供暖的情况下，正是在外部气体温度低的情况下要使压缩机动作，需要使热泵循环系统发挥加热能力。因此，当如专利文献1那样在低外部气体温度时判断为冷媒流量不足而使压缩机停止时，无法对送风空气进行加热，因而无法对空气调节对象空间进行供暖。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3279001号公报

发明内容

本申请的目的在于提供一种热泵循环系统，其能够抑制对压缩机的耐久寿命造成不良影响的情况，并且即便在低外部气体温度时也能够对加热对象流体进行加热。

根据本申请的一个方式，热泵循环系统具备：压缩机，其压缩并排出冷媒；加热用热交换器，其使从压缩机排出的高压冷媒与加热对象流体进行热交换以对加热对象流体进行加热；减压部，其使从加热用热交换器流出的冷媒减压；室外热交换器，其使通过减压部减压后的低压冷媒与外部气体进行热交换而使低压冷媒蒸发；冷媒不足判断部，其对在循环系统中循环的冷媒流量不足的冷媒不足状态进行判断；以及压缩机控制部，其用于控制压缩机的动作。

在外部气体温度为预先确定的基准外部气体温度以上的情况下，当从压缩机的排出口至减压部的入口的高压侧冷媒压力低于预先确定的第一基准压力时，冷媒不足判断部判断为是冷媒不足状态，此外，在外部气体温度低于基准外部气体温度的情况下，当在使压缩机动作的状态下高压侧冷媒压力低于预先确定的第二基准压力时，冷媒不足判断部判断为是冷媒不足状态。

在冷媒不足判断部判断为是冷媒不足状态的情况下，压缩机控制部降低压缩机的冷媒排出能力。

由此，在利用冷媒不足判断部判断为冷媒不足状态的情况下，压缩机控制部降低压缩机的冷媒排出能力，因此能够抑制冷冻机油的返回量减少而对压缩机的耐久寿命造成不良影响。

此外，在为外部气体温度低于基准外部气体温度的低外部气体温度的情况下，当在使压缩机动作的状态下高压侧冷媒压力低于第二基准压力时，冷媒不足判断部判断为是冷媒不足状态。因此，当高压侧冷媒压力成为第二基准压力以上时，即便在低外部气体温度时也能够对加热对象流体进行加热。

其结果是，能够提供一种热泵循环系统，其能够抑制对压缩机的耐久寿命造成不良影响的情况，并且即便在低外部气体温度时也能够对加热对象流体进行加热。

需要说明的是，“冷媒不足状态”是指，冷媒流量不足到至少会对压缩机的耐久寿命造成不良影响那样的程度的状态。另外，“降低压缩机的冷媒排出能力”不仅指降低压缩机的冷媒排出能力，还包括压缩机的停止。

此外，上述热泵循环系统具备朝向室外热交换器输送外部气体的送风机和控制送风机的动作的送风机控制部。在外部气体温度处于预先确定的基准温度范围内时，送风机控制部可以提高送风机的送风能力。

在此，例如，当外部气体温度为-10℃～0℃左右时，容易在室外热交换器上产生结霜。进而，由于当在室外热交换器上产生结霜时，利用室外热交换器来冷却冷媒，因此冷媒不足判断部可能误判冷媒不足状态。

与此相对地，根据本发明，由于在成为在室外热交换器上容易产生结霜的外部气体温度的情况下，能够提高送风机的送风能力而抑制结霜，因此能够抑制冷媒不足判断部误判冷媒不足状态的情况。

此外，在上述热泵循环系统中，具备朝向室外热交换器输送外部气体的送风机和控制送风机的动作的送风机控制部，送风机控制部可以伴随着循环系统的热负载的上升而提高送风机的送风能力。

在此，当循环系统的热负载上升时，为了在室外热交换器中增大冷媒从外部气体吸收的热量，需要降低室外热交换器中的冷媒蒸发温度。因此，当循环系统的热负载上升时，容易在室外热交换器上产生结霜。

与此相对地，根据本发明，由于能够伴随着循环系统的热负载的上升而提高送风机的送风能力以抑制室外热交换器的结霜，因此能够抑制冷媒不足判断部误判冷媒不足状态的情况。

附图说明

图1是一实施方式的车辆用空气调节装置的整体结构图。

图2是表示一实施方式的车辆用空气调节装置的控制处理中的、确定送风风扇的转速时的控制特性的说明图。

图3是表示一实施方式的车辆用空气调节装置的控制处理的主要部分的流程图。

具体实施方式

以下，使用附图对本申请的一实施方式进行说明。在本实施方式中，将热泵循环系统(蒸气压缩式的制冷循环系统)10应用于车辆用空气调节装置1。该热泵循环系统10在车辆用空气调节装置1中起到对向作为空气调节对象空间的车室内输送的送风空气进行冷却或加热的功能。因此，本实施方式的热交换对象流体是送风空气。

另外，本实施方式的车辆用空气调节装置1应用于从行驶用电动马达获得车辆行驶用的驱动力的电动机动车中。在该电动机动车中，在车辆停止时将从外部电源(工业电源)供给来的电力充入作为蓄电部的蓄电池中，在车辆行驶时将贮存于蓄电池中的电力向行驶用电动马达供给而进行行驶。

接下来，使用图1来说明车辆用空气调节装置1的详细结构。本实施方式的车辆用空气调节装置1具备所述的热泵循环系统10、用于将通过热泵循环系统10进行了温度调整后的送风空气向车室内吹出的室内空气调节单元30、以及对车辆用空气调节装置1的各种电动式的构成设备的动作进行控制的空气调节控制装置100等。

首先，热泵循环系统10构成为能够在如下的冷媒回路之间切换，所述冷媒回路为：冷却送风空气而对车室内进行制冷的制冷模式的冷媒回路；加热送风空气而对车室内进行供暖的供暖模式的冷媒回路；以及当在供暖模式时在热泵循环系统10中使冷媒蒸发的作为蒸发器而发挥功能的室外热交换器16上结霜时进行除霜的除霜模式的冷媒回路。

需要说明的是，在图1中，由虚线箭头表示制冷模式下的冷媒的流动，由实线箭头表示供暖模式下的冷媒的流动，此外，由双重线箭头表示除霜模式下的冷媒的流动。

热泵循环系统10具备：压缩并排出冷媒的压缩机11；对送风空气进行加热或冷却的作为室内热交换器的室内冷凝器12以及室内蒸发器20；使冷媒减压膨胀的作为减压部的供暖用固定节流阀13及制冷用固定节流阀18；以及作为冷媒回路切换部的开闭阀15以及三通阀17等。

另外，在该热泵循环系统10中，作为冷媒而采用HFC系冷媒(具体地说，R134a)，构成高压侧冷媒压力不超过冷媒的临界压力的蒸气压缩式的亚临界制冷循环系统。当然，也可以采用HFO系冷媒(例如，R1234yf)等。此外，冷媒中混入有用于润滑压缩机11的滑动部的冷冻机油，冷冻机油的一部分与冷媒一并在循环系统中循环。

压缩机11配置在成为车室外的车辆机盖内，在热泵循环系统10中吸入冷媒，压缩冷媒并将其排出，构成为通过电动马达11b来驱动排出容量固定的固定容量型压缩机构11a的电动压缩机。作为固定容量型压缩机构11a，具体而言，可以采用涡旋型压缩机构、叶轮型压缩机构等各种压缩机构。

电动马达11b是其动作由从未图示的逆变器输出的交流电压控制(转速)的交流马达。另外，逆变器输出与从空气调节控制装置100输出的控制信号相应的频率的交流电压。并且，根据该频率(转速)控制来变更压缩机11的冷媒排出能力。因此，电动马达11b构成压缩机11的排出能力变更部。

在压缩机11的排出口侧连接有室内冷凝器12的冷媒入口侧。室内冷凝器12配置于在室内空气调节单元30中形成向车室内输送的送风空气的空气通路的外壳31内，是通过使在其内部流通的冷媒与送风空气进行热交换来加热送风空气的加热用热交换器。

在室内冷凝器12的冷媒出口侧经由供暖用固定节流阀13而连接有室外热交换器16的冷媒入口侧。该供暖用固定节流阀13是在供暖模式时使从室内冷凝器12流出的冷媒减压的减压部，可以采用小孔、毛细管等。当然，减压部只要能够发挥在供暖模式时使冷媒减压的功能，也可以不局限于固定节流阀而采用带有全开功能的电气式膨胀阀等可变节流阀机构。

此外，在本实施方式中，设有使从室内冷凝器12流出的冷媒绕过供暖用固定节流阀13而导向室外热交换器16的冷媒入口侧的旁通通路14。在该旁通通路14上配置有对旁通通路14进行开闭的开闭阀15。

开闭阀15构成对各运转模式下的冷媒回路进行切换的冷媒回路切换部，是其动作由从空气调节控制装置100输出的控制信号控制的电磁阀。具体地说，本实施方式的开闭阀15在制冷模式时以及除霜模式时打开，在供暖模式时关闭。

需要说明的是，在开闭阀15打开的状态下冷媒通过旁通通路14时产生的压力损失相对于在开闭阀15关闭的状态下冷媒通过供暖用固定节流阀13时产生的压力损失而言极小。因此，在开闭阀15打开的状态下，从室外热交换器16流出的冷媒的几乎所有流量经由旁通通路14而向室外热交换器16侧流动。

室外热交换器16配置在车辆机盖内，使在内部流通的室内冷凝器12下游侧的冷媒与从送风风扇16a输送来的车室外空气(外部气体)进行热交换。送风风扇16a是由从空气调节控制装置100输出的控制电压而被控制转速(送风能力)的电动式送风机。

在室外热交换器16的冷媒出口侧连接有三通阀17。该三通阀17与开闭阀15一并构成切换上述各运转模式下的冷媒回路的冷媒回路切换部，是其动作由从空气调节控制装置100输出的控制信号控制的电气式的三通阀。

具体地说，三通阀17在制冷模式时如图1的虚线箭头表示那样切换至将室外热交换器16的冷媒出口侧与制冷用固定节流阀18连接起来的冷媒回路，在供暖模式时以及除霜模式时如图1的实线箭头或双重线箭头表示那样切换至将室外热交换器16的冷媒出口侧与配置于压缩机11的吸入口侧的储蓄器19的冷媒入口侧连接起来的冷媒回路。

制冷用固定节流阀18的基本结构与供暖用固定节流阀13相同。在制冷用固定节流阀18的冷媒出口侧连接有室内蒸发器20的冷媒入口侧。室内蒸发器20配置在室内空气调节单元30的外壳31内的、室内冷凝器12的送风空气流动上游侧，是使在其内部流通的冷媒与送风空气进行热交换以冷却送风空气的冷却用热交换器。

在室内蒸发器20的冷媒出口侧连接有储蓄器19的入口侧。储蓄器19是使流入到内部的冷媒气液分离并贮存循环系统内的剩余冷媒的气液分离器。此外，在储蓄器19的气相冷媒出口连接有压缩机11的吸入口侧。

接下来，对室内空气调节单元30进行说明。室内空气调节单元30构成为，配置在车室内最前部的仪表盘的内侧，并在形成其外壳体的外壳31内收容送风机32、所述的室内蒸发器20、室内冷凝器12、空气混合门34等。

外壳31形成向车室内输送的车室内送风空气的空气通路，具有一定程度的弹性，且由强度优异的树脂(例如，聚丙烯)成形。在外壳31内的送风空气流动最上游侧配置有向外壳31内切换导入内部气体(车室内空气)和外部气体(车室外空气)的作为内外部气体切换部的内外部气体切换装置33。

内外部气体切换装置33通过内外部气体切换门连续地调整向外壳31内导入内部气体的内部气体导入口以及导入外部气体的外部气体导入口的开口面积，并使内部气体的风量与外部气体的风量之间的风量比例连续地变化。内外部气体切换门由内外部气体切换门用的电动致动器驱动，该电动致动器的动作根据从空气调节控制装置100输出的控制信号控制。

在内外部气体切换装置33的空气流动下游侧配置有将经由内外部气体切换装置33而吸入的空气朝向车室内输送的送风机(鼓风机)32。该送风机32是利用电动马达来驱动离心多叶风扇(西洛克风扇)的电动送风机，其转速(送风量)由从空气调节控制装置100输出的控制电压来控制。

在送风机32的空气流动下游侧，所述的室内蒸发器20以及室内冷凝器12相对于送风空气的流动按照室内蒸发器20→室内冷凝器12的顺序配置。换言之，室内蒸发器20配置在室内冷凝器12的送风空气流动上游侧。

此外，在冷媒蒸发器20的空气流动下游侧且室内冷凝器12的空气流动上游侧配置有对通过冷媒蒸发器20后的送风空气中的、通过室内冷凝器12的风量比例进行调整的空气混合门34。另外，在室内冷凝器12的空气流动下游侧设有使在室内冷凝器12中与冷媒进行热交换而被加热后的送风空气和绕过室内冷凝器12而未被加热的送风空气混合的混合空间35。

在外壳31的空气流动最下游部配置有将在混合空间35中混合后的送风空气(空气调节风)向作为空气调节对象空间的车室内吹出的开口孔。具体地说，作为该开口孔，设有朝向车室内的乘坐人员的上半身吹出空气调节风的面部开口孔、朝向乘坐人员的脚边排出空气调节风的脚部开口孔、以及朝向车辆前面窗玻璃内侧面吹出空气调节风的除霜开口孔(均未图示)。

所述面部开口孔、脚部开口孔以及除霜开口孔的空气流动下游侧分别经由形成空气通路的管路而与设于车室内的面部吹出口、脚部吹出口以及除霜吹出口(均未图示)连接。

因此，通过空气混合门34对通过室内冷凝器12的风量的比例进行调整，由此在混合空间35中混合的空气调节风的温度得以调整，从各吹出口向车室内吹出的空气调节风的温度得以调整。换句话说，空气混合门34构成对向车室内输送的空气调节风的温度进行调整的温度调整部。

需要说明的是，空气混合门34由空气混合门驱动用的电动致动器驱动，该电动致动器的动作根据从空气调节控制装置100输出的控制信号来控制。

此外，在本实施方式的室内空气调节单元30中，在室内冷凝器12的空气流动下游侧配置有根据来自空气调节控制装置100的输出控制信号而发热以对送风空气进行加热的电加热器(PTC加热器)36。该PTC加热器36是辅助加热部，在即便使空气混合门34变位至送风空气的所有流量向室内冷凝器12流入的最大供暖位置也无法使向车室内吹出的空气调节风的温度充分地上升的情况下，供给电力而辅助地加热送风空气。

另外，在面部开口孔、脚部开口孔、以及除霜开口孔的空气流动上游侧分别配置有调整面部开口孔的开口面积的面部门、调整脚部开口孔的开口面积的脚部门、调整除霜开口孔的开口面积的除霜门(均未图示)。

所述面部门、脚部门、除霜门构成切换开口孔模式的开口孔模式切换部，经由连杆机构等与吹出口模式门驱动用的电动致动器连结而被联动地旋转操作。需要说明的是，该电动致动器的动作也根据从空气调节控制装置100输出的控制信号来控制。

作为通过吹出口模式切换部切换的吹出口模式，具体而言，包括：将面部吹出口全开而从面部吹出口朝向车室内乘坐人员的上半身吹出空气的面部模式；将面部吹出口与脚部吹出口这两者打开而朝向车室内乘坐人员的上半身和脚边吹出空气的双重模式；将脚部吹出口全开且将除霜吹出口以小开度打开而主要从脚部吹出口吹出空气的脚部模式；以及将脚部吹出口以及除霜吹出口以同等程度打开而从脚部吹出口以及除霜吹出口这两者吹出空气的脚部除霜模式。

此外，乘坐人员通过对设于操作面板上的吹出模式切换开关进行手动操作，也可以设为将除霜吹出口全开而从除霜吹出口向车辆前窗玻璃内表面吹出空气的除霜模式。

接下来，对本实施方式的电气控制部进行说明。空气调节控制装置100由包括CPU、ROM以及RAM等的公知的微型计算机及其周边电路构成。而且，根据存储于其ROM内的空气调节控制程序来进行各种计算、处理，且对与其输出侧连接的压缩机11用的逆变器、构成冷媒回路切换部的开闭阀15以及三通阀17、送风风扇16a、送风机32、所述各种电动致动器等各种空气调节控制设备的动作进行控制。

另外，向空气调节控制装置100的输入侧输入检测车室内温度(内部气体温度)Tr的作为内部气体温度检测部的内部气体传感器、检测车室外温度(外部气体温度)Tam的作为外部气体温度检测部的外部气体传感器、检测向车室内照射的日照量Ts的作为日照量检测部的日照传感器、检测压缩机11排出冷媒的排出冷媒温度Td的排出温度传感器、检测压缩机11排出冷媒的排出冷媒压力(高压侧冷媒压力)Pd的排出压力传感器、检测室内蒸发器20中的冷媒蒸发温度(蒸发器温度)Te的蒸发器温度传感器、检测从混合空间35向车室内输送的送风空气的送风空气温度TAV的送风空气温度传感器、检测室外热交换器16的室外设备温度Ts的室外热交换器温度传感器等空气调节控制用的传感器组的检测信号。

需要说明的是，本实施方式的排出冷媒压力Pd在制冷模式下是从压缩机11的冷媒排出口侧至制冷用固定节流阀18入口侧的循环系统的高压侧冷媒压力，在供暖模式下是从压缩机11的冷媒排出口侧至供暖用固定节流阀13入口侧的循环系统的高压侧冷媒压力。另外，在本实施方式中，虽然设置有检测送风空气温度TAV的送风空气温度传感器，但作为该送风空气温度TAV，也可以采用根据蒸发器温度Te、排出冷媒温度Td等计算出的值。

此外，向空气调节控制装置100的输入侧输入来自在配置于车室内前部的仪表盘附近的操作面板上设置的各种空气调节操作开关的操作信号。作为在该操作面板上设置的各种空气调节操作开关，具体而言，包括车辆用空气调节装置1的动作开关、设定或解除车辆用空气调节装置1的自动控制的自动开关、切换运转模式的运转模式切换开关、切换吹出口模式的吹出模式切换开关、送风机32的风量设定开关、设定车室内的目标温度Tset的作为目标温度设定部的车室内温度设定开关等。

需要说明的是，空气调节控制装置100是对与其输出侧连接的各种空气调节用构成设备进行控制的控制部一体构成而成的装置，但对各自的空气调节用构成设备的动作进行控制的结构(硬件以及软件)构成对各自的空气调节用构成设备的动作进行控制的控制部。

例如，在本实施方式中，空气调节控制装置100中的、控制压缩机11的动作的结构(硬件以及软件)构成压缩机控制部，控制送风风扇16a的动作的结构(硬件以及软件)构成送风机控制部。

接下来，对上述结构中的本实施方式的车辆用空气调节装置1的动作进行说明。如上所述，在本实施方式的车辆用空气调节装置1中，能够对于对车室内进行制冷的制冷模式、对车室内进行供暖的供暖模式、以及在室外热交换器16结霜时对其进行除霜的除霜模式的运转进行切换。以下，对各运转中的动作进行说明。

(a)制冷模式

在操作面板的自动开关被接通(ON)的状态下，通过选择开关来选择制冷模式，由此制冷模式开始。在制冷模式下，空气调节控制装置100打开开闭阀15，且以将室外热交换器16的冷媒出口侧与制冷用固定节流阀18的冷媒入口侧连接起来的方式控制三通阀17的动作。

由此，如图1的虚线箭头所示，构成冷媒按照压缩机11→室内冷凝器12(→旁通通路14)→室外热交换器16(→三通阀17)→制冷用固定节流阀18→室内蒸发器20→储蓄器19→压缩机11的顺序循环的制冷循环系统。换句话说，构成室内冷凝器12以及室外热交换器16作为向冷媒放热的放热器而发挥功能、室内蒸发器20作为使冷媒蒸发的蒸发器而发挥功能的制冷循环系统。

在该冷媒回路的结构下，空气调节控制装置100读入上述的空气调节控制用的传感器组的检测信号以及操作面板的操作信号。然后，根据检测信号以及操作信号的值来计算向车室内吹出的空气的目标温度即目标吹出温度TAO。此外，根据所计算出的目标吹出温度TAO以及传感器组的检测信号来确定与空气调节控制装置100的输出侧连接的各种空气调节控制设备的动作状态。

例如，对于送风机32的送风量(即，输出至送风机32的电动马达的鼓风机马达电压)，根据目标吹出温度TAO并参照预先存储于空气调节控制装置100的ROM内的控制映射来确定。具体地说，在本实施方式中，在目标吹出温度TAO的极低温区域(最大制冷区域)以及极高温区域(最大供暖区域)内使鼓风机马达电压为最大值附近的高电压，以使送风机32的送风量接近最大风量的方式进行控制。

另外，空气混合门34的开度(即，输出至空气混合门驱动用的电动致动器的控制信号)以使送风空气温度TAV接近目标吹出温度TAO的方式确定。

另外，吹出口模式(即，输出至吹出口模式门驱动用的电动致动器的控制信号)根据目标吹出温度TAO并参照预先存储于空气调节控制装置100的控制映射来确定。在本实施方式中，伴随着目标吹出温度TAO从低温区域向高温区域上升而将吹出口模式按照面部模式→双重模式→脚部模式依次切换。

另外，吸入口模式(即，输出至内外部气体切换装置33的电动致动器的控制信号)也根据目标吹出温度TAO并参照预先存储于空气调节控制装置100的控制映射来确定。在本实施方式中，基本上使导入外部气体的外部气体模式优先，但在目标吹出温度TAO处于极低温区域而想要获得高制冷性能的情况下等，选择导入内部气体的内部气体模式。

另外，送风风扇16a的送风量(即，输出至送风风扇16a的控制电压)根据外部气体温度Tam并参照预先存储于空气调节控制装置100的控制映射来确定。在本实施方式中，如图2的控制特性图所示，在外部气体温度Tam处于预先确定的基准温度范围内(具体地说，-10℃以上且0℃以下)的情况下，以增大送风风扇16a的送风量(送风能力)的方式确定。此外，以伴随着车速的增大而减小送风风扇16a的送风量(送风能力)的方式确定。

另外，对于压缩机11的冷媒排出能力(即，输出至与压缩机11的电动马达11b连接的逆变器的控制信号)，根据目标吹出温度TAO等并参照预先存储于空气调节控制装置100的控制映射，以避免空气调节感恶化的方式确定由蒸发器温度传感器检测的冷媒蒸发温度Te的目标蒸发温度TEO。

此外，计算该目标蒸发温度TEO与冷媒蒸发温度Te的偏差En(TEO-Te)，并使用从本次计算出的偏差En减去上一次计算出的偏差En-1而得到的偏差变化率Edot(En-(En-1))，根据基于预先存储于空气调节控制装置100的中从属函数和规则的模糊推论，求出相对于上一次的压缩机转速fCn-1的转速变化量Δf_C，与此相应地确定输出至逆变器的控制信号。

然后，空气调节控制装置100将如上所述地确定的控制信号等向各种空气调节控制设备输出。然后，在利用操作面板要求车辆用空气调节装置1的动作停止之前，在每个规定的控制周期中，重复检测信号以及操作信号的读入→目标吹出温度TAO的计算→各种空气调节控制设备的动作状态确定→控制电压以及控制信号的输出这样的控制流程。需要说明的是，上述流程的重复作为本实施方式的空气调节控制的主流程而在其他运转模式时也同样进行。

因此，在制冷模式时的热泵循环系统10中，由压缩机11压缩后的高压高温冷媒在室内冷凝器12中与通过室内蒸发器20后的送风空气的一部分进行热交换以加热送风空气的一部分。此外，从室内冷凝器12流出的冷媒经由旁通通路14而向室外热交换器16流入，在室外热交换器16中与从送风风扇16a输送来的外部气体进行热交换而进行放热。

从室外热交换器16流出的冷媒经由三通阀17而向制冷用固定节流阀18流入，由制冷用固定节流阀18减压膨胀。由制冷用固定节流阀18减压后的低压冷媒向室内蒸发器20流入，从自送风机32输送来的送风空气吸热而蒸发。在该冷媒的吸热作用下，通过室内蒸发器20的送风空气得以冷却。

而且，如上所述，由室内蒸发器20冷却后的送风空气的一部分在室内冷凝器12中被加热，由此送风空气温度TAV以接近目标吹出温度TAO的方式被调整，从而实现车室内的制冷。另外，从室内蒸发器20流出的冷媒向储蓄器19流入。在储蓄器19中气液分离后的气相冷媒被吸入压缩机11而被再次压缩。

(b)供暖模式

在操作面板的自动开关被接通(ON)的状态下，利用选择开关来选择供暖模式，由此供暖模式开始。在供暖模式下，空气调节控制装置100关闭开闭阀15，且以将室外热交换器16的冷媒出口侧与储蓄器19的冷媒入口侧连接起来的方式控制三通阀17的动作。此外，空气调节控制装置100使空气混合门34变位成，使通过室内蒸发器20后的送风空气的所有风量向室内冷凝器12流入。

由此，如图1的实线箭头所示，构成冷媒按照压缩机11→室内冷凝器12→供暖用固定节流阀13→室外热交换器16(→三通阀17)→储蓄器19→压缩机11的顺序循环的制冷循环系统。换句话说，构成室内冷凝器12作为放热器而发挥功能、室外热交换器16作为蒸发器而发挥功能的制冷循环系统。

另外，在供暖模式下，以下述方式确定压缩机11的冷媒排出能力。在供暖模式下，根据目标吹出温度TAO等并参照预先存储于空气调节控制装置100的控制映射，来确定由排出压力传感器检测的排出冷媒压力Pd的目标高压PDO。

然后，计算该目标高压PDO与排出冷媒压力Pd的偏差Pn(PDO-Pd)，并使用从本次计算出的偏差Pn减去上一次计算出的偏差Pn-1而得到的偏差变化率Pdot(Pn-(Pn-1))，根据基于预先存储于空气调节控制装置100中的从属函数和规则的模糊推论，求出相对于上一次的压缩机转速fHn-1的转速变化量Δf_H，与此相应地确定输出至逆变器的控制信号。

因此，在供暖模式时的热泵循环系统10中，由压缩机11压缩后的冷媒在室内冷凝器12中向从送风机32输送来的送风空气放热。由此，通过室内冷凝器12的送风空气被加热，从而实现车室内的供暖。另外，从室内冷凝器12流出的冷媒由供暖用固定节流阀13减压而向室外热交换器16流入。

向室外热交换器16流入的冷媒从自送风风扇16a输送来的车室外空气吸热而蒸发。从室外热交换器16流出的冷媒经由三通阀17而向储蓄器19流入。在储蓄器19中气液分离后的气相冷媒被吸入压缩机11而被再次压缩。

(c)除霜模式

当在供暖模式时判断为在室外热交换器16上产生了结霜时，除霜模式开始。上述结霜的判断可以采用各种方法。例如，可以在由室外热交换器温度传感器检测出的室外设备温度Ts为预先确定的基准温度(例如，0℃)以下时，判断为在室外热交换器16上产生了结霜。

在除霜模式下，空气调节控制装置100打开开闭阀15，以将室外热交换器16的冷媒出口侧与储蓄器19的冷媒入口侧连接起来的方式控制三通阀17的动作。此外，空气调节控制装置100使空气混合门34变位成，使通过室内蒸发器20后的送风空气的所有风量绕过室内冷凝器12。

由此，如图1的双重线箭头所示，构成冷媒按照压缩机11(→室内冷凝器12→旁通通路14)→室外热交换器16(→三通阀17)→储蓄器19→压缩机11的顺序循环的热气循环系统。需要说明的是，在除霜模式下，在空气混合门34的作用下，送风空气不向室内冷凝器12流入，因此在室内冷凝器12中，冷媒几乎不放热。

因此，在除霜模式时的热泵循环系统10中，由压缩机11压缩后的高压高温冷媒向室外热交换器16流入而进行放热。由此，室外热交换器16被加热而实现室外热交换器16的除霜。从室外热交换器16流出的冷媒经由三通阀17而向储蓄器19流入。在储蓄器19中气液分离后的气相冷媒被吸入压缩机11。

在本实施方式的车辆用空气调节装置1中，如上所述进行动作，能够实现车室内的制冷、供暖，并且能够在室外热交换器16上产生了结霜时对室外热交换器16进行除霜。

此外，在本实施方式中，空气调节控制装置100将图3所示的控制流程作为上述主流程的辅助流程执行。在该辅助流程中，对在循环系统内循环的冷媒的流量是否处于不足到会对压缩机11的耐久寿命造成不良影响的程度的冷媒不足状态进行判断，当判断为处于冷媒不足状态时，使压缩机11停止，实现压缩机11的保护。

如图3所示，在辅助流程的S1中，进行计时器等的初始化。具体地说，将作为计时器用的标志的TIMER设为0。接着，在S2中，对外部气体温度Tam是否低于预先确定的基准外部气体温度KTam(在本实施方式中为2℃)进行判断。

在S2中，在判断为外部气体温度Tam不低于基准外部气体温度KTam的情况下，即在Tam≥KTam的情况下，进入S3。在S3中，对排出冷媒压力Pd是否低于预先确定的第一基准压力KPd1进行判断。该第一基准压力KPd1被确定为低于基准外部气体温度KTam下的冷媒的饱和压力的值。此外，在本实施方式中，在排出冷媒压力Pd低于第一基准压力KPd1的情况下，判断为处于冷媒不足状态。

需要说明的是，对于在S3中使用的第一基准压力KPd1，考虑控制振荡防止用的滞后，作为不是冷媒不足状态的判断值，可以使用稍高于是冷媒不足状态的判断值的值。

因此，在S3中，在判断为排出冷媒压力Pd低于第一基准压力KPd1的情况下，进入S4，使压缩机11的动作停止而返回S1。另一方面，在S3中，在排出冷媒压力Pd不低于第一基准压力KPd1的情况下，即在为Pd≥KPd1的情况下，判断为不处于冷媒不足状态而进入S5。

在S5中，允许主流程中的压缩机11的动作，并且将作为表示处于冷媒不足状态这一情况的标志的LEAK设为0，返回S1。需要说明的是，在本实施方式中，在LEAK＝1的情况下，表示处于冷媒不足状态这一情况，在LEAK＝0的情况下，表示不处于冷媒不足状态这一情况。换句话说，本实施方式的空气调节控制装置100还起到存储热泵循环系统10是否处于冷媒不足状态的作为冷媒不足存储部的功能。

另外，在S2中，在判断为外部气体温度Tam低于基准外部气体温度KTam的情况下，进入S6，并对是否处于冷媒不足状态进行判断。具体地说，在S6中，对LEAK是否为1进行判断。当在S6中，LEAK＝1成立，判断为处于冷媒不足状态时，进入S7。

在S7中，对排出冷媒压力Pd是否低于预先确定的第三基准压力KPd3进行判断。需要说明的是，在本实施方式中，作为第三基准压力KPd3，采用与在S3中说明过的第一基准压力KPd1相同的值。当然，第一基准压力KPd1以及第三基准压力KPd3也可以根据车辆用空气调节装置的使用环境而采用不同的值。

然后，在S7中，在判断为排出冷媒压力Pd低于第三基准压力KPd3的情况下，判断为处于冷媒不足状态而进入S4，使压缩机11的动作停止而返回S1。另一方面，在S7中，在排出冷媒压力Pd不低于第三基准压力KPd3的情况下，即在Pd≥KPd3的情况下，判断为不处于冷媒不足状态而进入S5。

需要说明的是，关于在S7中使用的第三基准压力KPd3，如在S3中说明过的那样，为了防止控制振荡，也可以使用稍高于在后述的S9中使用的第二基准压力KPd2的值。

另外，在S6中，在LEAK＝1不成立，判断为不处于冷媒不足状态的情况下，进入S8，并使压缩机11动作。接下来，在S9中，对排出冷媒压力Pd是否低于预先确定的第二基准压力KPd2进行判断。

在S9中，在排出冷媒压力Pd不低于第二基准压力KPd2的情况下，即在Pd≥KPd2的情况下，判断为不处于冷媒不足状态而进入S10。在S10中，将TIMER设为0而返回S2。另一方面，在S9中，在判断为排出冷媒压力Pd低于第二基准压力KPd2的情况下，进入S11。

在S11中，对TIMER加1。接着，在S12中，对TIMER是否大于预先确定的基准计数C进行判断。在TIMER不大于基准计数C的情况下，返回S2，在TIMER大于基准计数C的情况下，进入S13，设为LEAK＝1而进入S4。

如通过以上的说明而明确的那样，在控制步骤S2→S3中，在外部气体温度Tam为基准外部气体温度KTam以上的情况下，当高压侧冷媒压力Pd低于第一基准压力KPd1时，判断为是冷媒不足状态。

此外，在控制步骤S2→S6→S8～S12中，在外部气体温度Tam低于基准外部气体温度KTam的情况下，当在使压缩机11动作至经过了规定时间(具体地说，在TIMER变至大于基准计数C)的状态下高压侧冷媒压力Pd低于第二基准压力KPd2时，判断为是冷媒不足状态。

换句话说，S2、S3、S6、S8～S12构成冷媒不足判断部。并且，在由冷媒不足判断部判断为冷媒不足状态的情况下，在S4中使压缩机11停止，冷冻机油的返回量减少，由此抑制对压缩机11的耐久寿命造成不良影响。

此外，即便在外部气体温度Tam低于基准外部气体温度KTam的低外部气体温度时(具体地说为0℃以下)，当在压缩机11进行动作的状态下高压侧冷媒压力Pd低于第二基准压力KPd2时，本实施方式的冷媒不足判断部也判断为是冷媒不足状态。因此，在本实施方式的热泵循环系统10中，当高压侧冷媒压力Pd为第二基准压力KPd2以上时，即便在低外部气体温度时也能够使压缩机11动作以加热送风空气。

另外，在本实施方式的热泵循环系统10中，在外部气体温度Tam为-10℃以上且0℃以下的情况下，由于送风机控制部增强送风风扇16a的送风能力，因此抑制冷媒不足判断部误判冷媒不足状态。

对该情况更详细地说明的话，当外部气体温度Tam为-10℃～0℃左右时，室外热交换器16上容易产生结霜。此外，当室外热交换器16上产生结霜时，冷媒被室外热交换器16冷却，因此冷媒不足判断部可能误判冷媒不足状态。

与此相对地，在本实施方式中，在为室外热交换器16上容易产生结霜的外部气体温度Tam的情况下，由于能够增强送风风扇16a的送风能力以抑制结霜，因此能够抑制冷媒不足判断部误判冷媒不足状态。

另外，在本实施方式的热泵循环系统10中，具备存储是否处于冷媒不足状态的冷媒不足存储部，此外，如在S6中说明的那样，在冷媒不足存储部存储为处于冷媒不足状态的情况下，不进入S8使压缩机11动作。因此，在处于冷媒不足状态的情况下，避免使压缩机11动作，从而能够更有效地实现压缩机11的保护。

换言之，本实施方式的热泵循环系统10具备冷媒不足存储部(S13)，该冷媒不足存储部(S13)对由冷媒不足判断部(S2…S12)判断为是冷媒不足状态这一情况进行存储，

在外部气体温度Tam为基准外部气体温度KTam以上的情况下，当从压缩机11的排出口至减压部13的入口的高压侧冷媒压力Pd低于预先确定的第一基准压力KPd1时，冷媒不足判断部(S2…S12)判断为是冷媒不足状态，

在外部气体温度Tam低于基准外部气体温度KTam且冷媒不足存储部未存储判断为是冷媒不足状态这一情况时，当在压缩机11进行动作的状态下高压侧冷媒压力Pd低于第二基准压力KPd2时，冷媒不足判断部(S2…S12)判断为是冷媒不足状态。

此外，在外部气体温度Tam低于基准外部气体温度KTam且冷媒不足存储部存储了处于冷媒不足状态这一情况时，当在压缩机11不进行动作的状态下高压侧冷媒压力Pd低于第三基准压力KPd3时，所述冷媒不足判断部判断为是冷媒不足状态，

当在压缩机11不进行动作的状态下高压侧冷媒压力Pd为第三基准压力KPd3以上时，所述冷媒不足判断部判断为不是冷媒不足状态。

此时，第三基准压力KPd3设定得比第二基准压力KPd2高。

(其他实施方式)

本申请并不局限于上述的实施方式，在不脱离本申请的主旨的范围内，能够以下述方式加以各种变形。

在上述的实施方式中，对于当外部气体温度Tam处于基准温度范围内时，送风机控制部增大送风风扇16a的送风量(送风能力)的例子进行了说明，但也可以构成为送风机控制部伴随着循环系统的热负载的上升而增大送风风扇16a的送风量。

在此，当循环系统的热负载上升时，为了在室外热交换器16中增大冷媒从外部气体吸收的热量，需要降低室外热交换器16中的冷媒蒸发温度。因此，当循环系统的热负载上升时，室外热交换器16上容易产生结霜。与此相对地，通过伴随着循环系统的热负载的上升而增大送风风扇16a的送风量(送风能力)，能够抑制室外热交换器16的结霜，因此能够抑制冷媒不足判断部误判冷媒不足状态。

进而，具体地说，只要在如下所述的情况下等判断为循环系统的热负载变为高负载而增大送风风扇16a的送风量即可：a.外部气体温度Tam为预先确定的规定值以下的情况；b.送风空气温度TAV为预先确定的规定值以下的情况；c.内部气体温度Tr为预先确定的规定值以下的情况；d.向送风机32的电动马达输出的鼓风机马达电压为预先确定的规定值以上的情况。

当然，可以在上述a～d的所有条件成立的情况下判断为循环系统的热负载变为高负载，也可以在a～d中至少一个成立的情况下判断为循环系统的热负载变为高负载。

另外，抑制室外热交换器16的结霜的方法并不局限于在外部气体温度Tam处于基准温度范围内的情况下或者在循环系统的热负载上升的情况下增大送风风扇16a的送风量。例如，也可以在成为在室外热交换器16上容易产生结霜的运转条件的情况下，或者在开始产生结霜时，使压缩机11的转速以及送风机32的送风量中的至少一方减少。

更具体地说，也可以具备控制送风机32的动作的鼓风机控制部，鼓风机控制部构成为，在从送风空气的目标温度减去由室内冷凝器12加热后的送风空气的温度得到的温度差变为预先确定的规定温度差以上时，降低送风机32的送风能力。

由此，虽然送风空气的风量降低，但能够使由室内冷凝器12加热后的送风空气的温度上升。因此，能够降低压缩机11的冷媒排出能力而升高室外热交换器16的冷媒蒸发压力，从而抑制室外热交换器16的结霜。

此外，可以作为送风空气的目标温度而采用在上述的实施方式中说明过的目标吹出温度TAO，作为由室内冷凝器12加热后的送风空气的温度而采用在上述的实施方式中说明过的送风空气温度TAV。同样，也可以在温度差变为预先确定的规定温度差以上时，压缩机控制部降低压缩机11的冷媒排出能力。

在上述的实施方式中，虽然对作为第一基准压力KPd1以及第二基准压力KPd2而采用固定值的例子进行了说明，但KPd1以及KPd2并不局限于此。例如，也可以将KPd1以及KPd2设为根据外部气体温度Tam而变化的函数值。

在上述的实施方式中，虽然对构成为可切换制冷模式、供暖模式以及除霜模式的冷媒回路的热泵循环系统10进行了说明，但热泵循环系统10只要构成为能够至少以对加热对象流体(送风空气)进行加热的运转模式下的冷媒回路运转即可。

在上述的实施方式中，虽然对作为压缩机11而采用电动压缩机的例子进行了说明，但压缩机11的形式并不局限于此。例如，也可以采用经由带以及电磁离合器等而从发动机获得驱动力的压缩机11。

因此，本申请的车辆用空气调节装置1的应用并不局限于电动机动车，也可以应用于从内燃机(发动机)以及行驶用电动马达这两者获得行驶用的驱动力而进行行驶的混合动力车辆、从内燃机获得行驶用的驱动力而进行行驶的普通车辆中。

在上述的实施方式中，虽然对将本申请的热泵循环系统10应用于车辆用空气调节装置的例子进行了说明，但本申请的热泵循环系统10的应用并不局限于此。例如，也可以应用于固定型的空气调节装置。此外，还可以应用于加热作为加热对象流体的自来水等的供热水器等中。

Claims (8)

1.一种热泵循环系统，其中，具备：

压缩机(11)，其压缩并排出冷媒；

加热用热交换器(12)，其使从所述压缩机(11)排出的高压冷媒与加热对象流体进行热交换以对所述加热对象流体进行加热；

减压部(13)，其使从所述加热用热交换器(12)流出的冷媒减压；

室外热交换器(16)，其使通过所述减压部(13)减压后的低压冷媒与外部气体进行热交换以使所述低压冷媒蒸发；

冷媒不足判断部(S2、S3、S6、S7、S8、S9)，其对在循环系统中进行循环的冷媒流量不足的冷媒不足状态进行判断；以及

压缩机控制部(S4)，其控制所述压缩机(11)的动作，

在外部气体温度(Tam)为预先确定的基准外部气体温度(KTam)以上的情况下，当从所述压缩机(11)的排出口至所述减压部(13)的入口的高压侧冷媒压力(Pd)低于预先确定的第一基准压力(KPd1)时，所述冷媒不足判断部判断为是所述冷媒不足状态，

在所述外部气体温度(Tam)低于所述基准外部气体温度(KTam)的情况下，当在使所述压缩机(11)进行动作的状态下所述高压侧冷媒压力(Pd)低于预先确定的第二基准压力(KPd2)时，所述冷媒不足判断部判断为是所述冷媒不足状态，

在所述冷媒不足判断部判断为是所述冷媒不足状态的情况下，所述压缩机控制部降低所述压缩机(11)的冷媒排出能力，

所述热泵循环系统还具备存储部(S13)，该存储部(S13)存储是否处于冷媒不足状态，

在所述外部气体温度(Tam)低于所述基准外部气体温度(KTam)且所述存储部存储了处于冷媒不足状态这一情况时，所述压缩机控制部成为不使所述压缩机进行动作的状态，

当在不使所述压缩机进行动作的状态下所述高压侧冷媒压力低于预先确定的第三基准压力(KPd3)时，所述冷媒不足判断部判断为是所述冷媒不足状态，

当在不使所述压缩机进行动作的状态下所述高压侧冷媒压力为所述第三基准压力(KPd3)以上时，所述冷媒不足判断部判断为不是所述冷媒不足状态。

2.根据权利要求1所述的热泵循环系统，其中，

所述第三基准压力设定得比所述第二基准压力高。

3.根据权利要求1或2所述的热泵循环系统，其中，还具备：

送风机(16a)，其朝向所述室外热交换器(16)输送外部气体；以及

送风机控制部(100)，其控制所述送风机(16a)的动作，

在所述外部气体温度(Tam)处于预先确定的基准温度范围内的情况下，所述送风机控制部提高所述送风机(16a)的送风能力。

4.根据权利要求1或2所述的热泵循环系统，其中，还具备：

送风机(16a)，其朝向所述室外热交换器(16)输送外部气体；以及

送风机控制部(100)，其控制所述送风机(16a)的动作，

所述送风机控制部伴随着循环系统的热负载的上升而提高所述送风机(16a)的送风能力。

5.根据权利要求1或2所述的热泵循环系统，其中，

当所述外部气体温度(Tam)为所述基准外部气体温度(KTam)以上且所述高压侧冷媒压力(Pd)为所述第一基准压力(KPd1)以上时，所述冷媒不足判断部判断为不是所述冷媒不足状态，

在作出了不是所述冷媒不足状态的判断时，所述压缩机控制部允许所述压缩机(11)的动作，并且所述存储部(S13)存储不处于所述冷媒不足状态这一情况。

6.一种热泵循环系统，其中，具备：

压缩机(11)，其压缩并排出冷媒；

加热用热交换器(12)，其使从所述压缩机(11)排出的高压冷媒与加热对象流体进行热交换以对所述加热对象流体进行加热；

减压部(13)，其使从所述加热用热交换器(12)流出的冷媒减压；

室外热交换器(16)，其使通过所述减压部(13)减压后的低压冷媒与外部气体进行热交换以使所述低压冷媒蒸发；

冷媒不足判断部(S2、S3、S6、S7、S8、S9)，其对在循环系统中进行循环的冷媒流量不足的冷媒不足状态进行判断；以及

压缩机控制部(S4)，其控制所述压缩机(11)的动作，

在外部气体温度(Tam)为预先确定的基准外部气体温度(KTam)以上的情况下，当从所述压缩机(11)的排出口至所述减压部(13)的入口的高压侧冷媒压力(Pd)低于预先确定的第一基准压力(KPd1)时，所述冷媒不足判断部判断为是所述冷媒不足状态，

在所述外部气体温度(Tam)低于所述基准外部气体温度(KTam)的情况下，当在使所述压缩机(11)进行动作的状态下所述高压侧冷媒压力(Pd)低于预先确定的第二基准压力(KPd2)时，所述冷媒不足判断部判断为是所述冷媒不足状态，

在所述冷媒不足判断部判断为是所述冷媒不足状态的情况下，所述压缩机控制部降低所述压缩机(11)的冷媒排出能力，

所述热泵循环系统还具备存储部(S13)，该存储部(S13)存储是否处于所述冷媒不足状态，

当所述外部气体温度(Tam)为所述基准外部气体温度(KTam)以上且所述高压侧冷媒压力(Pd)为所述第一基准压力(KPd1)以上时，所述冷媒不足判断部判断为不是所述冷媒不足状态，

在作出了不是所述冷媒不足状态的判断时，所述压缩机控制部允许所述压缩机(11)的动作，并且所述存储部(S13)存储不处于所述冷媒不足状态这一情况。

7.根据权利要求6所述的热泵循环系统，其中，还具备：

送风机(16a)，其朝向所述室外热交换器(16)输送外部气体；以及

送风机控制部(100)，其控制所述送风机(16a)的动作，

在所述外部气体温度(Tam)处于预先确定的基准温度范围内的情况下，所述送风机控制部提高所述送风机(16a)的送风能力。

8.根据权利要求6所述的热泵循环系统，其中，还具备：

送风机(16a)，其朝向所述室外热交换器(16)输送外部气体；以及

送风机控制部(100)，其控制所述送风机(16a)的动作，

所述送风机控制部伴随着循环系统的热负载的上升而提高所述送风机(16a)的送风能力。