CN105163964A - 车辆用空调装置 - Google Patents

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Abstract

本发明在所谓热泵型的空调装置中，高效并且舒适地对车厢内进行制热。车辆用空调装置(1)利用控制器执行制热模式，即，由散热器(4)对从压缩机(2)喷出的制冷剂散热，将散热后的该制冷剂减压之后，由室外热交换器(7)吸热。包括用于对从空气流通路(3)提供至车厢内的空气进行加热的热介质循环回路(23)，控制器在散热器(4)的制热能力不足的情况下，执行热介质循环回路(23)的热介质-空气热交换器(40)的加热。

Description

车辆用空调装置
技术领域
本发明涉及对车辆的车厢内进行空气调节的热泵型空调装置，特别涉及可适用于混合动力汽车、电动汽车的空调装置。
背景技术
由于近年来环境问题突显，因此混合动力汽车、电动汽车已广泛普及。于是，作为可适用于上述车辆的空调装置，研发了以下空调装置，该空调装置包括：压缩并喷出制冷剂的压缩机；设置于车厢内侧使制冷剂散热的散热器(冷凝器)；设置于车厢内侧使制冷剂吸热的吸热器(蒸发器)；以及设置于车厢外侧使制冷剂散热或吸热的室外热交换器，该空调装置能够切换运行下述模式，即：制热模式，该制热模式是指在散热器中使从压缩机喷出的制冷剂散热，并在室外热交换器中使在该散热器中进行了散热的制冷剂吸热；除湿模式，该除湿模式是指在散热器中使从压缩机喷出的制冷剂散热，在吸热器中使在散热器中进行了散热的制冷剂吸热；以及制冷模式，该制冷模式是指在室外热交换器中使从压缩机喷出的制冷剂散热，并在吸热器中使其吸热(例如，参照专利文献1)。
此外，专利文献1中设置喷射通路，该喷射通路将从散热器喷出的制冷剂分流，使该分流了的制冷剂减压之后，与该散热器喷出的制冷剂热交换，在压缩机的压缩途中返回，由此，增加压缩机的喷出制冷剂，提高散热器的制热能力。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特许第3985384号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，上述那样的空调装置中，由于在室外热交换器上结霜的情况下，无法从外界气体中吸热，因此有无法得到所需的制热能力的问题。另外，由于散热器喷出的制冷剂的温度低，所以与被分流减压的制冷剂的热交换量也减少。因此，为了在压缩机的压缩途中喷射气体，而限制在喷射通路流动的制冷剂的量增加，压缩机的喷出制冷剂无法充分增加，结果有无法得到足够的制热能力这样的不足。
本发明是为了解决所涉及的以往的技术问题而完成的，其目的在于在所谓的热泵型空调装置中，高效并且舒适地使车厢内制热。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的车辆用空调装置，包括：压缩机，该压缩机压缩制冷剂；空气流通路，该空气流通路使提供至车厢内的空气流通；散热器，该散热器用于使制冷剂散热，对从空气流通路提供至车厢内的空气加热；吸热器，该吸热器用于使制冷剂吸热，使从空气流通路提供至车厢内的空气冷却；室外热交换器，该室外热交换器设置于车厢外，使制冷剂散热或吸热；以及控制单元，利用该控制单元至少执行制热模式，即，利用散热器使从压缩机喷出的制冷剂散热，使经过散热的该制冷剂减压之后，利用室外热交换器吸热，其特征在于，包括：辅助加热单元，该辅助加热单元用于对从空气流通路提供至车厢内的空气进行加热，控制单元在散热器的制热能力不足的情况下，利用辅助加热单元进行加热。
权利要求2的发明的车辆用空调装置，其特征在于，上述发明中的控制单元，将所要求的散热器的制热能力即要求制热能力Qtgt和散热器产生的制热能力Qhp相比较，利用辅助加热单元的加热对该制热能力Qhp与要求制热能力Qtgt相比不足的部分进行补足。
权利要求3的发明的车辆用空调装置，其特征在于，上述发明中的制热能力Qhp为室外热交换器未结霜时散热器产生的未结霜时制热能力QhpNI，利用辅助加热单元的加热对该未结霜时制热能力QhpNI与要求制热能力Qtgt相比不足的部分进行补足。
权利要求4的发明的车辆用空调装置，其特征在于，上述发明中的控制单元在散热器实际产生的实际制热能力Qhpr小于非结霜时制热能力QhpNI的情况下，将该非结霜时制热能力QhpNI和实际制热能力Qhpr的差相加，利用辅助加热单元进行加热。
权利要求5的发明的车辆用空调装置，其特征在于，权利要求3或权利要求4的发明中的控制单元在散热器实际产生的实际制热能力Qhpr小于非结霜时制热能力QhpNI且该非结霜时制热能力QhpNI和实际制热能力Qhpr的差大于规定值的情况下，停止压缩机，并且利用要求制热能力Qtgt控制辅助加热单元。
权利要求6的发明的车辆用空调装置，其特征在于，权利要求4或权利要求5的发明中的控制单元，基于分别表示从散热器流出的空气的温度、以及通过该散热器的风量的指标中的任一个，或者它们的组合，和表示流入散热器的空气的比热以及该空气密度的指标计算实际制热能力Qhpr。
权利要求7的发明的车辆用空调装置，其特征在于，权利要求3至权利要求6的发明中的控制单元，基于分别表示流入散热器的空气的温度、从该散热器流出的空气的温度、以及通过该散热器的风量的指标中的任一个，或者它们的组合，和表示流入散热器的空气的比热以及该空气密度的指标计算要求制热能力Qtgt，并且基于分别表示外界气体温度、制冷剂流量、空气流通路内的风量、车速、所述室外热交换器通过风量、向该室外热交换器通风的室外送风机的电压、吸热器的温度、压缩机的转速、散热器出口的制冷剂压力、散热器出口的制冷剂温度、散热器入口的制冷剂压力、以及散热器入口的制冷剂温度的指标中的任一个，或者它们的组合，计算非结霜时制热能力QhpNI。
权利要求8的发明的车辆用空调装置，其特征在于，在上述各发明中的空气流通路外设置散热器，并且具有：热介质-制冷剂交换器，该热介质-制冷剂交换器与该散热器进行热交换；热介质-空气热交换器，该热介质-空气热交换器设置在空气流通路；电加热器；以及循环单元，由热介质循环回路构成辅助加热单元，该热介质循环回路利用循环单元使经热介质-制冷剂热交换器、和/或电加热器加热后的热介质在热介质-空气热交换器中进行循环。
权利要求9的发明的车辆用空调装置，其特征在于，权利要求1至权利要求7的发明中利用设置在空气流通路中并对向车厢内提供的空气进行加热的电加热器构成辅助加热单元。
权利要求10的发明的车辆用空调装置，其特征在于，权利要求1至权利要求7的发明中将散热器设置在空气流通路，并且具有：设置在该空气流通路的热介质-空气热交换器、电加热器、以及循环单元，由热介质循环回路构成辅助加热单元，该热介质循环回路利用循环单元使经电加热器加热后的热介质在热介质-空气热交换器中进行循环。
权利要求11的发明的车辆用空调装置，其特征在于，上述发明中的热介质循环回路具有从经过散热器的制冷剂回收热量的热介质-制冷剂交换器。
权利要求12的发明的车辆用空调装置，其特征在于，权利要求10或权利要求11的发明中的控制单元，在虽然散热器的制热能力并未不足，但在室外热交换器未结霜时散热器产生的非结霜时制热能力QhpNI和要求的散热器的制热能力即要求制热能力Qtgt的差缩小到规定值的情况下，执行开始热介质循环回路的加热的预备运行。
权利要求13的发明的车辆用空调装置，其特征在于，上述发明中的控制单元，在执行预备运行的过程中，使散热器的制热能力降低由热介质循环回路进行的加热的量。
权利要求14的发明的车辆用空调装置，其特征在于，权利要求12或权利要求13的发明中的控制单元，在执行预备运行的过程中，流过热介质循环回路的热介质的温度低于规定值的情况下，对在热介质-空气热交换器循环的热介质的量进行限制。
权利要求15的发明的车辆用空调装置，其特征在于，权利要求9至权利要求14的发明中相对于空气流通路的空气流动将电加热器、或热介质-空气热交换器设置在散热器的下游侧。
权利要求16的发明的车辆用空调装置，其特征在于，权利要求9至权利要求14的发明中相对于空气流通路的空气流动将电加热器、或热介质-空气热交换器设置在散热器的上游侧。
发明效果
根据本发明，包括：压缩机，该压缩机压缩制冷剂；空气流通路，该空气流通路使提供至车厢内的空气流通；散热器，该散热器用于使制冷剂散热，对从空气流通路提供至车厢内的空气加热；吸热器，该吸热器用于使制冷剂吸热，使从空气流通路提供至车厢内的空气冷却；室外热交换器，该室外热交换器设置在车厢外，使制冷剂散热或吸热；以及控制单元，利用该控制单元至少使从压缩机喷出的制冷剂利用散热器散热，使散热的该制冷剂减压之后，利用室外热交换器吸热执行制热模式中，设置用于对从空气流通路提供至车厢内的空气进行加热的辅助加热单元，控制单元在散热器的制热能力不足的情况下，利用辅助加热单元执行加热，因此在室外热交换器结霜的情况下等，散热器的制热能力不足的情况下能利用辅助加热单元对提供至车厢内的空气进行加热，补足制热能力，实现舒适的车厢内制热，并且也能抑制室外热交换器的结霜。
另外，由于在散热器的制热能力不足的情况下利用辅助加热单元执行加热，因此也能将辅助加热单元的加热所伴随着的效率的恶化抑制在最小限度。由此，尤其能有效抑制电动汽车中续航距离降低的问题。
该情况下，如权利要求2的发明那样，控制单元将所要求的散热器的制热能力即要求制热能力Qtgt和散热器产生的制热能力Qhp相比较，利用辅助加热单元的加热对该制热能力Qhp与要求制热能力Qtgt相比不足的部分进行补足，能有效进行车厢内的舒适制热并且抑制效率降低。
例如，如权利要求3的发明那样，将制热能力Qhp作为室外热交换器的非结霜时的散热器产生的非结霜时制热能力QhpNI,利用辅助加热手段的加热对该非结霜时制热能力QhpNI与要求制热能力Qtgt相比不足的部分进行补足，则能在室外热交换器结霜之前的阶段掌握散热器的制热能力是否不足，能迅速开始利用辅助加热单元加热，实现更舒适的车厢内制热。
这时，如权利要求4的发明那样，控制单元在散热器实际产生的实际制热能力Qhpr小于非结霜时制热能力QhpNI的情况下，将该非结霜时制热能力QhpNI和实际制热能力Qhpr的差相加并利用辅助加热单元加热，则在室外热交换器产生结霜且散热器实际产生的实际制热能力Qhpr低于非结霜时制热能力QhpNI的情况下，能利用辅助加热单元补足该降低的量，进一步提高舒适度。
另外，如权利要求5的发明那样，控制单元在散热器实际产生的实际制热能力Qhpr小于非结霜时制热能力QhpNI且该非结霜时制热能力QhpNI和实际制热能力Qhpr的差大于规定值的情况下，停止压缩机，并且以要求制热能力Qtgt控制辅助加热单元，则能掌握室外热交换器结霜的进行程度，在结霜进行中的情况下切换为仅利用辅助加热单元进行车厢内制热。由此，能防止室外热交换器的进一步结霜的生长，或者促进结霜的融解，同时能利用辅助加热单元继续进行车厢内的制热。
该情况下，如权利要求6的发明那样，控制单元基于分别表示从散热器流出的空气的温度、以及通过该散热器的风量的指标中的任一个，或者它们的组合，和表示流入散热器的空气的比热以及该空气密度的指标计算实际制热能力Qhpr，如权利要求7的发明那样，基于分别表示流入散热器的空气的温度、从该散热器流出的空气的温度、以及通过该散热器的风量的指标中的任一个，或者它们的组合，和表示流入散热器的空气的比热以及该空气密度的指标计算要求制热能力Qtgt，并且基于分别表示外界气体温度、制冷剂流量、空气流通路内的风量、车速、所述室外热交换器通过风量、向该室外热交换器通风的室外送风机的电压、吸热器的温度、压缩机的转速、散热器出口的制冷剂压力、散热器出口的制冷剂温度、散热器入口的制冷剂压力、以及散热器入口的制冷剂温度的指标中的任一个，或者它们的组合，计算非结霜时制热能力QhpNI，能更加可靠地判断散热器的制热能力及其不足时控制伴随着的辅助加热单元的加热。
另外，如权利要求8的发明那样，在空气流通路外设置散热器，并且具有：热介质-制冷剂交换器，该热介质-制冷剂交换器与该散热器进行热交换；热介质-空气热交换器，该热介质-空气热交换器设置在空气流通路；电加热器；以及循环单元，由热介质循环回路构成辅助加热单元，该热介质循环回路利用循环单元使经热介质-制冷剂热交换器、和/或电加热器加热后的热介质在热介质-空气热交换器中进行循环，则能实现电气上更安全的车厢内制热，也可如权利要求9的发明那样，在空气流通路设置对提供至车厢内的空气进行加热的电加热器。
另外，如权利要求10的发明那样，将散热器设置在空气流通路，并且具有设置在该空气流通路的热介质-空气热交换器、电加热器、以及循环单元，由热介质循环回路构成辅助加热单元，该热介质循环回路利用循环单元使经电加热器加热后的热介质在热介质-空气热交换器中进行循环，也能提高电气上的安全性。
另外，如权利要求11的发明那样，在热介质循环回路中设置从经过散热器的制冷剂回收热量的热介质-制冷剂交换器，则使散热器喷出的制冷剂所具有的热量回收到流过热介质循环回路内的热介质中，传送至热介质-空气热交换器，能更高效地进行制热辅助。
进一步地，上述热介质循环回路的情况下如权利要求12的发明那样，控制单元在虽然散热器的制热能力并未不足，但在室外热交换器未结霜时散热器产生的非结霜时制热能力QhpNI和要求的散热器的制热能力即要求制热能力Qtgt的差缩小到规定值的情况下，开始热介质循环回路的加热执行预备运行，则在预测到散热器的制热能力不足的情况下，能预先将热介质循环回路内的热介质保温，实现利用了热介质循环回路迅速补足制热能力。
另外，该情况下，如权利要求13的发明那样，控制单元在执行预备运行过程中，使散热器的制热能力降低利用热介质循环回路进行的加热的量，则在热介质循环回路的预备运行中，能消除制热能力增大到所需以上的问题。
进一步地，如权利要求14的发明那样，控制单元在执行预备运行的过程中，流过热介质循环回路的热介质的温度低于规定值的情况下，对在热介质-空气热交换器循环的热介质的量进行限制，则在热介质循环回路内的热介质的温度尚未降低的情况下抑制向热介质-空气热交换器循环，防止提供至车厢内的空气的温度降低，并且促进热介质的温度上升，能在散热器的制热能力不足时迅速地利用热介质-空气热交换器加热空气流通路内的空气进行制热。
该情况下，如权利要求15的发明那样，相对于空气流通路的空气流动所述将电加热器、或热介质-空气热交换器设置在散热器的下游侧，与将电加热器或热介质-空气热交换器设置在上游侧的情况那样，经电加热器或热介质-空气热交换器加热后的空气不会流入散热器，能防止散热器中热交换性能的降低造成的运行效率恶化。
另外，将热介质-空气热交换器设置在散热器的空气下游侧的情况下，向电加热器开始通电初期，或热介质循环回路内的热介质的温度尚且较低的状况下，提供至车厢内的空气温度可能会降低，但通过如上述权利要求14的发明那样进行控制，能消除该问题。
反之，如权利要求16的发明那样，相对于空气流通路的空气流动将电加热器，或热介质-空气热交换器设置在散热器的上游侧的情况下，虽然可能如上文所述那样运行效率产生恶化，但不会产生向电加热器开始通电时、或热介质循环回路内的热介质的温度较低引起的问题，也容易与散热器协调制热，并且不需要上述那样的预备运行。
附图说明
图1是应用了本发明的一个实施方式的车辆用空调装置的结构图。
图2是图1的空气流通路部分的放大图。
图3是图1的车辆用空调装置的控制器的电路的框图。
图4是说明图1的车辆用空调装置的控制器的动作的流程图。
图5是表示是否可执行利用图4的热介质循环回路的加热的判断实例的图。
图6是说明图1的车辆用空调装置的控制器的动作的其它实施例的图。
图7是说明图6涉及的控制器的动作的流程图。
图8是说明图1的车辆用空调装置的控制器的动作的另一个实施例的流程图。
图9是应用了本发明的其它实施例的车辆用空调装置的结构图。
图10是应用了本发明的另一个实施例的车辆用空调装置的结构图。
图11是图10的空气流通路部分的放大图。
图12是说明图11中的各部分的温度关系的图。
图13是应用了本发明的另一个实施例的车辆用空调装置的结构图。
图14是应用了本发明的另一个实施例的车辆用空调装置的结构图。
图15是应用了本发明的另一个实施例的车辆用空调装置的结构图。
图16是应用了本发明的另一个实施例的车辆用空调装置的结构图。
图17是说明图16的车辆用空调装置的控制器的动作的流程图。
图18是说明图16的车辆用空调装置的控制器的动作的其它实施例的流程图。
图19是应用了本发明的另一个实施例的车辆用空调装置的结构图。
具体实施方式
下面，基于附图对本发明的实施方式进行详细说明。
图1表示本发明的一个实施例的车辆用空调装置1的结构图。应用本发明的实施例的车辆是未搭载发动机(内燃机)的电动汽车(EV)，利用对电池充电的电力驱动行驶用电动机而行驶(均未图示)，本发明的车辆用空调装置1也由电池的电力驱动。即，实施例的车辆用空调装置1在无法利用发动机废热制热的电动汽车中，通过采用了制冷剂回路的热泵型运行进行制热，进一步地，选择执行除湿制热、制冷除湿、制冷等各运行模式。
另外，作为车辆不限于电动汽车，本发明在提供发动机和行驶用电动机的所谓混合动力汽车中也有效，进一步地，当然也能应用于利用发动机行驶的普通的汽车。
实施例的车辆用空调装置1进行电动汽车的车厢内空气调节(制热、制冷、除湿以及换气)，利用冷却剂配管13依次连接如下部分来构成制冷剂回路R：电动式压缩机2，该电动式压缩机2压缩制冷剂；散热器4，该散热器4设置于使车厢内空气通气循环的HVAC单元10的空气流通路3内，从压缩机2喷出的高温高压的制冷剂经由制冷剂配管13G流入该散热器4，使该制冷剂向车厢内散热；室外膨胀阀6，该室外膨胀阀6由在制热时使制冷剂减压膨胀的电动阀构成；室外热交换器7，该室外热交换器7在制冷时作为散热器发挥作用，在制热时作为蒸发器发挥作用，使制冷剂和外界气体之间进行热交换；室内膨胀阀8，该室内膨胀阀8由使制冷剂减压膨胀的电动阀构成；吸热器9，该吸热器9设置于空气流通路3内，在制冷以及除湿时使制冷剂从车内外吸热；蒸发能力控制阀11，该蒸发能力控制阀11调整吸热器9中的蒸发能力；以及储能器2等。另外，室外热交换器7设置有室外送风机15。该室外送风机15通过使外界气体强制通风到室外热交换器7，来使外界气体和制冷剂热交换，由此停车中(即，车速VSP为0km/h)也能使外界气体通风到室外热交换器7。
另外，室外热交换器7在制冷剂下游侧依次具有接收干燥器部14和过冷却部16，从室外热交换器7延伸出的制冷剂配管13A经由在制冷时开放的电磁阀(开闭阀)17与接收干燥器部14连接，过冷却部16的出口经由止回阀18与室内膨胀阀8连接。另外，接收干燥器部14以及过冷却部16在构造上构成室外热交换器7的一部分，止回阀18以室内膨胀阀8侧为顺向。
另外，止回阀18和室内膨胀阀8之间的制冷剂配管13B设置为与从位于吸热器9的出口侧的蒸发能力控制阀11伸出的制冷剂配管13C呈热交换关系，由两者构成内部热交换器19。由此，经过制冷剂配管13B流入室内膨胀阀8的制冷剂被从吸热器9喷出并经过蒸发能力控制阀11的低温制冷剂冷却(过冷却)。
另外，从室外热交换器7伸出的制冷剂配管13A出现分支，该分支的制冷剂配管13D经由在制热时开放的电磁阀(开闭阀)21与内部热交换器19的下游侧的制冷剂配管13C连通连接。进一步地，散热器4的出口侧的制冷剂配管13E在室外膨胀阀6的前面出现分支，该分支后的制冷剂配管13F经由在除湿时开放的电磁阀(开闭阀)22与止回阀18的下游侧的制冷剂配管13B连通连接。
另外，与室外膨胀阀6并列连接有旁通配管13J，在该旁通配管13J上设置有在制冷模式中开放且用于绕过室外膨胀阀6使制冷剂流动的电磁阀(开闭阀)20。另外，这些室外膨胀阀6以及电磁阀20和室外热交换器7之间的配管为13I。
另外，在吸热器9的空气上游侧的空气流通路3中形成有外界气体吸入口和内部气体吸入口等各吸入口(图1中示出吸入口25作为代表)，在该吸入口25设置将导入空气流通路3内的空气切换为车厢内空气即内部气体(内部气体循环模式)和车厢外的空气即外界气体(外界气体导入模式)的吸入切换气门26。进一步地，在该吸入切换气门26的空气下游侧，设置用于将导入的内部气体或外界气体输送至空气流通路3的室内送风机(通风机)27。
另外，图1中的23表示设置在实施例的车辆用空调装置1并作为辅助加热单元的热介质循环回路。该热介质循环回路23包括：构成循环单元的循环泵30；热介质加热电加热器(附图中所示的ECH)35；以及相对于空气流通路3的空气的流动，设置在散热器4的空气下游侧的空气流通路3内的热介质-空气热交换器40，这些利用热介质配管23A依次环状连接。另外，作为在该热介质循环回路23内循环的热介质，例如采用水、HFO-1234yf这样的制冷剂、冷却剂等。
并且，运行循环泵30，对热介质加热电加热器35通电发热，则利用该热介质加热电加热器35加热的热介质在热介质-空气热交换器40中循环。即，该热介质循环回路23的热介质-空气热交换器40为所谓的加热器芯，补足车厢内的制热。通过采用涉及的热介质循环回路23，能提高乘客的用电安全性。
另外，在散热器4的空气上游侧的空气流通路3内，设置调整内部气体或外界气体向散热器4的流通程度的气体混合气门28。进一步地，在散热器4的空气下游侧中的空气流通路3内，形成脚部，通风口，除霜器的各出风口(图1中示出出风口29作为代表)，在该出风口29设置对从上述各出风口吹出空气进行切换控制的出风口切换气门。
接着，图3中的32是由微型计算机构成的作为控制单元的控制器(ECU)，在该控制器32的输入连接如下部分的输出：外界气体温度传感器33，该外界气体温度传感器33检测车辆的外界气体温度；外界气体湿度传感器34，该外界气体湿度传感器34检测外界湿度；HVAC吸入温度传感器36，该HVAC吸入温度传感器检测从吸入口25吸入空气流通路3的空气温度；内部气体温度传感器37，该内部气体温度传感器37检测车厢内的空气(内部气体)温度；内部湿度传感器38，该内部湿度传感器38检测车厢内的空气湿度；车厢内CO2浓度传感器39，该车厢内CO2浓度传感器39检测车厢内的二氧化碳浓度；吹出温度传感器41，该吹出温度传感器41检测从出口气29向车厢内吹出的空气温度；喷出压力传感器42，该喷出压力传感器42检测压缩机2的喷出制冷剂压力；喷出温度传感器43检测压缩机2的喷出制冷剂温度；吸入压力传感器44，该吸入压力传感器44检测压缩机2的吸入制冷剂压力；散热器温度传感器46，该散热器温度传感器46检测散热器4的温度(经过散热器的空气温度，或散热器4自身的温度)；散热器压力传感器47，该散热器压力传感器47检测散热器4的制冷剂压力(散热器4内，或喷出散热器4后的制冷剂的压力)；吸热器温度传感器48，该吸热器温度传感器48检测吸热器9的温度(经过吸热器9的空气温度，或吸热器9自身的温度)；吸热器压力传感器49，该吸热器压力传感器49检测吸热器9的制冷剂压力(吸热器9内，或喷出吸热器9后的制冷剂的压力)；用于检测车厢内的日照量的例如光传感器式的日照传感器51；车速传感器52，该车速传感器52用于检测车辆的移动速度(车速)；空气调节(空调)操作部52，该空气调节操作部用于对设定温度或运转模式的切换进行设定；室外热交换器温度传感器54，该室外热交换器温度传感器54检测室外热交换器7的温度(从室外热交换器7喷出后的制冷剂的温度，或室外热交换器7自身的温度)；以及室外热交换器压力传感器56，该室外热交换器压力传感器56检测室外热交换器7的制冷剂压力(室外热交换器7内，或从室外热交换器7喷出之后的制冷剂压力)。
另外，在控制器32的输入进一步还连接如下部分的各输出：热介质加热电加热器温度传感器50，该热介质加热电加热器温度传感器50检测热介质循环回路23的热介质加热电加热器35的温度(由热介质加热电加热器35加热之后的热介质温度，或内置在热介质加热电加热器35的未图示的电加热器自身的温度)；以及热介质-空气热交换器温度传感器55，该热介质-空气热交换器温度传感器55检测热介质-空气热交换器40的温度(经过热介质-空气热交换器40的空气的温度，或热介质-空气热交换器40自身的温度)。
另一方面，在控制器32的输出连接：所述压缩机2；室外送风机15；室内送风机(通风机)27；吸入切换气门26；气体混合气门28；吸入口切换气门31；室外膨胀阀6；室内膨胀阀8；各电磁阀22、17、21、20，循环泵30；热介质加热电加热器35；以及蒸发能力控制阀11。并且，控制器32基于各传感器的输出和由空气调节操作部53输入的设定对其进行控制。
由以上结构，接着对实施例的车辆用空调装置1的动作进行说明。控制器32在实施例中大致分为制热模式、除湿制热模式、内部循环模式、除湿制冷模式、制冷模式等各运行模式切换运行。首先，对各运行模式中的制冷剂的流动进行说明。
(1)制热模式的制冷剂的流动
若利用控制器32或对空气调节操作部53的说明书操作选择制热模式，则控制器32打开电磁阀21，关闭电磁阀17、电磁阀22以及电磁阀20。并且，运行压缩机2、以及各送风机15、27，气体混合气门28为使从室内送风机27吹出的空气向散热器4以及热介质-空气热交换器40通风的状态。由此，从压缩机2喷出的高温高压的气体制冷剂流入散热器4。由于空气流通路3内的空气通风至散热器4，因此空气流通路3内的空气被散热器4内的高温制冷剂加热，另一方面，散热器4内的制冷剂的热量被空气吸走而冷却，从而冷凝液化。
在散热器4内液化的制冷剂从散热器4流出之后，经过制冷剂配管13E到达室外膨胀阀6。另外，热介质循环回路23的动作以及作用在下文进行叙述。流入室外膨胀阀6的制冷剂在此减压之后，流入室外热交换器7。流入室外热交换器7的制冷剂蒸发，通过流动或者由室外送风机15通风而从外界气体中汲取热量。即，制冷剂回路R为热泵(附图中以HP示出)。并且，室外热交换器7喷出的低温制冷剂经过制冷剂配管13D以及电磁阀21从制冷剂配管13C进入储能器12，在此气液分离之后，气体制冷剂被吸入压缩机2，重复此循环。由散热器4加热的空气经过热介质-空气热交换器40从出气口29吹出，由此进行车厢内的制热。
控制器32基于喷出压力传感器42或散热器压力传感器47检测的制冷剂回路R的高压压力控制压缩机2的转速，并且基于散热器温度传感器46检测的散热器4的温度以及散热器压力传感器47检测的散热器4的制冷剂压力控制室外膨胀阀6的阀开度，控制散热器4出口处制冷剂的过冷却度。
(2)除湿制热模式的制冷剂的流动
接着，除湿制热模式中，控制器32在上述制热模式的状态中开放电磁阀22。由此，经过散热器4在制冷剂配管13E中流动的冷凝制冷剂的一部分被分流，经过电磁阀22并通过制冷剂配管13F以及13B经过内部热交换器19到达室内膨胀阀8。制冷剂利用室内膨胀阀8减压之后，流入吸热器9蒸发。利用这时的吸热作用从室内送风机27吹出的空气中的水分凝结附着于吸热器9，因此空气被冷却，并且被除湿。
由吸热器9蒸发的制冷剂经过蒸发能力控制阀11、内部热交换器19，通过制冷剂配管13C与来自制冷剂配管13D的制冷剂合流之后，经由储能器12被吸入压缩机2，并重复此循环。利用吸热器9除湿后的空气在通过散热器4的过程中被再加热，由此进行车厢内的除湿制热。控制器32基于喷出压力传感器42或散热器压力传感器47检测的制冷剂回路R的高压压力控制压缩机2的转速，并且基于吸热器温度传感器48检测的吸热器9的温度控制室外膨胀阀6的阀开度。
(3)内部循环模式的制冷剂的流动
接着，在内部循环模式中，控制器32在上述除湿制热模式的状态下将室外膨胀阀6全闭(全闭位置)，并且也关闭电磁阀21。由于该室外膨胀阀6和电磁阀21被关闭，因此制冷剂向室外热交换器7的流入以及从室外热交换器7的流出被阻止，因此经过散热器4在制冷剂配管13E中流动的冷凝制冷剂经过电磁阀22全部流入制冷剂配管13F。并且，在制冷剂配管13F中流动的制冷剂利用制冷剂配管13B经过内部热交换器19到达室内膨胀阀8。制冷剂由室内膨胀阀8减压之后，流入吸热器9并蒸发。利用这时的吸热作用从室内送风机27吹出的空气中的水分凝结附着于吸热器9，因此空气被冷却，并且被除湿。
由吸热器9蒸发的制冷剂经过蒸发能力控制阀11、内部热交换器19在制冷剂配管13C中流动，经过储能器12被吸入压缩机2，并重复此循环。由吸热器9除湿后的空气在通过散热器4的过程中被再加热，由此进行车厢内的除湿制热，该内部循环模式下，在位于室内侧的空气流通路3内的散热器4(散热)和吸热器9(吸热)之间使制冷剂循环，因此无法汲取来自外界气体的热量，发挥压缩机2的消耗功率量的制热能力。由发挥除湿作用的吸热器9中流过所有制冷剂，因此与上述除湿制热模式相比除湿能力高，但制热能力降低。
控制器32基于吸热器9的温度，或所述的制冷剂回路R的高压压力控制压缩机2的转数。这时，控制器32选择吸热器9的温度或高压压力、或者根据某一种计算得到的压缩机目标转速中较低的一个控制压缩机2。
(4)除湿制冷模式的制冷剂的流动
接着，除湿制冷模式中，控制器32打开电磁阀17，关闭电磁阀21、电磁阀22以及电磁阀20。并且，运行压缩机2以及各送风机15、27，气体混合气门28为使从室内送风机27吹出的空气向散热器4以及热介质-空气热交换器40通风的状态。由此，从压缩机2喷出的高温高压的气体制冷剂流入散热器4。由于空气流通路3内的空气通风至散热器4，因此空气流通路3内的空气被散热器4内的高温制冷剂加热，另一方面，散热器4内的制冷剂的热量被空气吸走而冷却，并冷凝液化。
散热器4喷出的制冷剂经过制冷剂配管13E到达室外膨胀阀6，经过控制使其略微打开的室外膨胀阀6流入室外热交换器7。流入室外热交换器7的制冷剂，利用行驶，或者通过室外送风机15通风，利用外界气体进行空冷，冷凝。室外热交换器7喷出的制冷剂从制冷剂配管13A经过电磁阀17依次流入接收干燥器部14、过冷却部16。在这里制冷剂被过冷却。
室外热交换器7的过冷却部16喷出的制冷剂经过止回阀18进入制冷剂配管13B，经过内部热交换器19到达室内膨胀阀8。制冷剂利用室内膨胀阀8减压之后，流入吸热器9蒸发。利用这时的吸热作用从室内送风机27吹出的空气中的水分凝结附着在吸热器9，因此空气被冷却，并且除湿。
在吸热器9中蒸发的制冷剂经过蒸发能力控制阀11、内部热交换器19并经由制冷剂配管13C到达储能器12，经过这里被吸入压缩机2，并重复此循环。利用吸热器9冷却、除湿后的空气在通过散热器4的过程中被再加热(比制热时的散热能力低)，由此进行车厢内的除湿制冷。控制器32基于吸热器温度传感器48检测的吸热器9的温度控制压缩机2的转速，并且基于上述制冷剂回路R的高压压力控制室外膨胀阀6的阀开度，控制散热器4的制冷剂压力(散热器压力PCI)。
(5)制冷模式的制冷剂的流动
接着，制冷模式中，控制器32在上述除湿制冷模式的状态中打开电磁阀20(该情况下，室外膨胀阀6为包含全开(阀开度为控制上限)的任一种阀开度即可)，气体混合气门28为空气在散热器4以及热介质-空气热交换器40中不通风的状态。由此，从压缩机2喷出的高温高压的气体制冷剂流入散热器4。由于在散热器4的空气流通路3内的空气不通风，因此仅通过这里，散热器4喷出的制冷剂经过制冷剂配管13E到达电磁阀20以及室外膨胀阀6。
这时电磁阀20打开，因此制冷剂绕过室外膨胀阀6通过旁路配管13J，直接流入室外热交换器7，于是利用流动、或利用室外送风机15通风的外界气体进行空冷，冷凝液化。室外热交换器7喷出的制冷剂从制冷剂配管13A经过电磁阀18依次流入接收干燥器部14、过冷却部16。在这里制冷剂被过冷却。
室外热交换器7的过冷却部16喷出的制冷剂经由止回阀18进入制冷剂配管13B，经由内部热交换器19到达室内膨胀阀8。制冷剂由室内膨胀阀8减压之后，流入吸热器9并蒸发。利用这时的吸热作用，从室内送风机27吹出的空气中的水分凝结附着于吸热器9，因此空气被冷却。
在吸热器9中蒸发后的制冷剂经过蒸发能力控制阀11、内部热交换器19并经由制冷剂配管13C到达储能器12，经由这里被吸入压缩机2，并重复此循环。利用吸热器9冷却、除湿后的空气不通过散热器4而从吹出口29向车厢内吹出，由此进行车厢内的制冷。该制冷模式中，控制器32基于吸热器温度传感器48检测的吸热器9的温度控制压缩机2的转速。
(6)制热模式以及该制热模式下的热介质循环回路(辅助加热单元)的辅助加热
接着，对所述制热模式中压缩机2以及室外膨胀阀6的控制，以及该制热模式下的热介质循环回路23的辅助加热进行说明。
(6-1)压缩机以及室外膨胀阀的控制
控制器32根据下式(I)计算目标吹出温度TAO。该目标吹出温度TAO是从吹出口29向车厢内吹出的空气温度的目标值。
TAO＝(Tset-Tin)×K+Tbal(f(Tset、SUN、Tam))··(I)
这里，Tset是由空气调节操作部53设定的车厢内设定温度，Tin是内部气体温度传感器37检测的车厢内空气温度，K为系数，Tbal是根据设定温度Tset、日照传感器51检测的日照量SUN、以及外界气体温度传感器33检测的外界气体温度Tam计算出的平衡值。并且，一般地，外界气体温度Tam越低则该目标吹出温度TAO越高，伴随着外界气体温度Tam上升而下降。
控制器32根据该目标吹出温度TAO计算目标散热器温度TCO，接着基于该目标散热器温度TCO，计算目标散热器压力PCO。并且，控制器32基于该目标散热器压力PCO以及散热器压力传感器47检测的散热器4的制冷剂压力(散热器压力)Pci计算压缩机2的转速Nc，以该转速Nc运行压缩机2。即，控制器32利用压缩机2的转速Nc控制散热器4的制冷剂压力Pci。
另外，控制器32基于目标吹出温度TAO，计算散热器4的目标散热器过冷却度TGSC。另一方面，控制器32基于散热器压力Pci和散热器温度传感器46检测的散热器4的温度(散热器温度Tci)，计算散热器4中的制冷剂的过冷却度(散热器过冷却度SC)。并且，基于该散热器过冷却度SC和目标散热器过冷却度TGSC，计算室外膨胀阀6的目标阀开度(目标室外膨胀阀开度TGECCV)。并且，控制器32将室外膨胀阀6的阀开度控制为该目标室外膨胀阀开度TGECVV。
控制器32随着目标吹出温度TAO的提高而向目标散热器过冷却度TGSC上升的方向进行计算，但不限于此，也可如下文所述基于要求制热能力Qtgt和制热能力Qhp(QhpNI)的差(能力差)、散热器压力Pci、目标散热器压力PCO和散热器压力Pci的差(压力差)来计算。对于该情况下的控制器32，能力差越小，压力差越小，室内送风机27的风量越小，或散热器压力Pci越小的情况下，则降低目标散热器过冷却度TGSC。
(6-2)热介质循环回路的控制1
另外，控制器32在该制热模式中判断散热器4的制热能力不足的情况下，向热介质加热电加热器35通电使其发热，通过运行循环泵30，执行热介质循环回路23的加热。
运行热介质循环回路23的循环泵30，在向热介质加热电加热器35通电后，如所述那样利用热介质加热电加热器35加热后的热介质(高温的热介质)被热介质-空气热交换器40循环，因此对经过空气流通路3的散热器4进行加热。图2中示出此时的空气流通路3内的各部分温度。该图中，Ga表示流入空气流通路3的空气质量风量，Te表示吸热器温度传感器48检测的吸热器9的温度(吸热器9喷出的空气温度)，Ga×SW是表示质量风量Ga乘以气体混合气门28的开度的值，THhp表示散热器温度传感器46检测经过散热器4的空气温度(即散热器温度Tci)，TH表示热介质-空气热交换器温度传感器55检测的经过热介质-空气热交换器40的空气温度，在制热模式下热介质-空气热交换器40喷出的从吹出口吹出的空气温度的目标值为目标散热器温度TCO。另外，热介质循环回路23未工作时，TH＝THhp。
接着，参照图4、图5对所述制热模式中的热介质循环回路23的控制进行说明。控制器32采用式(II)、式(III)计算要求的散热器4的制热能力即要求制热能力Qtgt、以及作为散热器4能产生的制热能力Qhp的非结霜时制热能力QhpNI。该非结霜时制热能力QhpNI在室外热交换器7未产生结霜的情况下(非结霜时)，为散热器4在此时的外界气体温度Tam下所能产生的制热能力的预测值(即，热泵的推定最大制热能力)。
Qtgt＝(TCO-Te)×Cpa×ρ×Qair··(II)
QhpNI＝f(Tam、Nc、BLV、VSP、FANVout、Te)··(III)
这里，Te是吸热温度传感器48检测的吸热器9的温度，Cpa是流入散热器4的空气的比热[kj/kg·K]，ρ是流入散热器4的空气密度(比体积)[kg/m3]，Qair是通过散热器4的风量[m3/h](根据室内送风机27的吹风电压BLV等推定)，VSP是从车速传感器52得到的车速，FANVout是室外送风机15的电压。
另外，式(II)中也可以不采用Qair而取而代之，或在此基础上采用流入散热器4的空气温度，或采用从散热器4流出的空气温度。另外，式(III)的压缩机2的转速Nc是表示制冷剂流量的指标的一例，吹风电压BLV是表示空气流通路3内的风量的指标的一例，制热能力QhpNI是根据这些函数计算出的。另外，室外送风机15的电压FANVout是表示停车中(VSP为0)时的室外热交换器7的通过风量的指标。另外QhpNI可以由它们和散热器4的出口制冷剂压力、散热器4的出口制冷剂温度、散热器4的入口制冷剂压力、以及散热器4的入口制冷剂温度中的任一个、或它们的组合来计算。
控制器32在图4的流程图的步骤S1中从各传感器读取数据，在步骤S2中利用上述式(II)，计算要求制热能力Qtgt。接着，在步骤S3中采用上述式(III)，室外热交换器7计算非结霜时的制热能力QhpNI(推定值)，在步骤S4中判断要求制热能力Qtgt是否大于制热能力QhpNI。
图5的斜线表示在室外热交换器7未结霜时的、散热器4的非结霜时制热能力QhpNI的极限线，横轴表示外界气体温度Tam，纵轴表示制热能力。要求制热能力Qtgt为图5的非结霜时制热能力QhpNI(的极限线)以下的情况下，即散热器4的非结霜时制热能力QhpNI相对于要求制热能力Qtgt足够的情况下进入步骤S6，停止热介质循环回路23的加热(循环泵30停止，热介质加热电加热器35不通电从而停止ECH)，散热器4运行制冷通路R的压缩机2以外的设备以产生要求制热能力Qtgt(TGHP＝Qtgt)。
另一方面，要求制热能力Qtgt大于图5的非结霜时制热能力QhpNI的极限线(斜线)的情况下，即，散热器4的非结霜时制热能力QhpNI相对于要求制热能力Qtgt不足的情况下，从步骤S4进入步骤S5，执行制冷剂回路R的散热器4和热介质循环回路23的热介质-空气热交换器40(ECH)的协调运行。即，控制器32运行热介质循环回路23的循环泵30，通过向热介质加热电加热器35通电，除了制冷剂回路R的散热器4加热之外，开始热介质-空气热交换器40的加热。
这时，控制器32基于热介质加热电加热器温度传感器50、热介质-空气热交换器温度传感器55的输出，控制向热介质加热电加热器35的通电和循环泵30的运行以使热介质循环回路23的要求制热能力TGQech＝要求制热能力Qtgt-非结霜时制热能力QhpNI。即，控制器32利用热介质循环回路23的热介质-空气热交换器40的加热对非结霜时制热能力QhpNI相对于要求制热能力Qtgt不足的量进行补足。由此，实现舒适的车厢内制热，并且也能抑制室外热交换器7的结霜。
另外，由于在散热器4的制热能力不足的情况下执行热介质循环回路23的热介质-空气热交换器40的加热，因此也能将热介质循环回路23的运行伴随的效率恶化抑制在最小限度。由此，能有效抑制实施例那样的电动汽车中续航距离降低的问题。
进一步地，控制器32对要求制热能力Qtgt和非结霜时制热能力QhpNI进行比较，利用热介质循环回路23的加热对该非结霜制热能力QhpNI比要求制热能力Qtgt不足的量进行补足，因此能有效实现车厢内的舒适制热和抑制效率降低，并且在室外热交换器7结霜之前的阶段掌握散热器4的制热能力Qhp是否不足，开始热介质循环回路23的迅速加热，能实现更舒适的车厢内制热。
(6-3)热介质循环回路的控制2
接着，采用图6、图7对控制器32的热介质循环回路23的控制的其它实施例进行说明。如上述那样，在制热模式下，室外热交换器7中，制冷剂蒸发，从外界气体进行吸热。因此，尤其是在低外界气体环境下，外界气体中的水分变成霜而附着于室外热交换器7，并生长。
由于在室外热交换器7产生结霜，则与外界气体的热交换(吸热)被阻碍，因此散热器4实际能产生的制热能力Qhp、即实际制热能力Qhpr低于上述非结霜时制热能力QhpNI(HP推定最大能力)。控制器32利用式(IV)计算该实际制热能力Qhpr。
Qhpr＝(THhp-Te)×Cpa×ρ×Qair··(IV)
另外，THhp是上述散热器温度传感器46检测的经过散热器4的空气温度(即，散热器温度Tci)。
在此，图6表示所涉及的实际制热能力Qhpr，非结霜时制热能力QhpNI，以及要求制热能力Qtgt的关系。在室外热交换器7非结霜时，Qhpr≒QhpNI,但室外热交换器7产生结霜，则Qhpr降低，因此如图6中(a)所示能根据非结霜时制热能力QhpNI和实际制热能力Qhpr的差(QhpNI-Qhpr)是否达到规定值(结霜判断阈值)以上来判断室外热交换器7上的结霜。
另外，对于该室外热交换器7的结霜判断，除上述之外，也能利用图6中(b)所示，利用实际制热能力Qhpr降低的斜率达到一定值以上、或压缩机2的转速上升、散热器4的温度下降等来判断。但是，该实施例中以上述(a)的方法进行判断。
另外，在实际制热能力Qhpr低于非结霜时制热能力QhpNI的关系上，即使如所述实施例(图4)那样以热介质循环回路23的要求制热能力TGQech＝要求制热能力Qtgt-非结霜时制热能力QhpNI(图6的斜线部分)控制向热介质加热电加热器35的通电和循环泵30的运行，实际上也会有图6中的栅格线所示的量(QhpNI-Qhpr)的不足。在此，该实施例中控制器32补足该不足量，控制热介质循环回路23。
即，控制器32在图7的流程图的步骤S7中与上述同样地从各传感器读取数据，在步骤S8中利用上述式(II)，计算要求制热能力Qtgt。接着，在步骤S9中采用上述式(III)，室外热交换器7计算非结霜时的制热能力QhpNI(推定值)，同样地首先在步骤S10中判断要求制热能力Qtgt是否大于制热能力QhpNI。
并且，散热器4的非结霜时制热能力QhpNI相对于要求制热能力Qtgt足够的情况下进入步骤S15，停止热介质循环回路23的加热(循环泵30停止，热介质加热电加热器35以非通电停止ECH)，散热器4运行制冷剂回路R的压缩机2之外的设备以产生要求制热能力Qtgt(TGHP＝Qtgt)。
另一方面，散热器4的非结霜时制热能力QhpNI相对于要求制热能力Qtgt不足的情况下，从步骤S10进入步骤S11，采用所述式(IV)计算实际制热能力Qhpr。并且，在步骤S12中判断非结霜时制热能力QhpNI和实际制热能力Qhpr的差(QhpNI-Qhpr)是否小于规定值A。通过利用上述式(II)～(IV)计算各制热能力，能更准确地控制散热器4的制热能力的判断及其不足伴随着的热介质循环回路23的加热。另外，该规定值A是用于判断在室外热交换器7产生结霜、但结霜的生长并未充分进行的状态的值，可以是上述结霜判断阈值，也可以是其它不同的值。
并且，在差QhpNI-Qhpr小于规定值A的情况下，控制器32判断室外热交换器7的结霜未进行，从步骤S12进入步骤S13，执行制冷剂回路R的散热器4和热介质循环回路23的热介质-空气热交换器40(ECH)的协调运行。即，控制器32运行热介质循环回路23的循环泵30，通过向热介质加热电加热器35通电，从而在制冷剂回路R的散热器4加热的基础上，开始热介质-空气热交换器40的加热。
这时，控制器32基于热介质加热电加热器温度传感器50或热介质-空气热交换器温度传感器55的输出，控制向热介质加热电加热器35的通电和循环泵30的运行以使热介质循环回路23的要求制热能力TGQech＝要求制热能力Qtgt-非结霜时制热能力QhpNI+ΔQhp。该ΔQhp是非结霜时制热能力QhpNI和实际制热能力Qhpr的差(ΔQhp＝QhpNI-Qhpr)。
即，该实施例中控制器32在散热器4实际产生的实际制热能力Qhpr小于非结霜时制热能力QhpNI的情况下，利用热介质循环回路23的热介质-空气热交换器40的加热对非结霜时制热能力QhpNI相对于要求制热能力Qtgt不足的量进行补足，并且除了非结霜时制热能力QhpNI和实际制热能力Qhpr的差ΔQhp之外，利用热介质循环回路23的热介质-空气热交换器40进行加热。由此，在室外热交换器7产生结霜，与非结霜时制热能力QhpNI相比散热器4实际产生的实际制热能力Qhpr降低的情况下，该降低量也能由热介质循环回路23补足，能进一步提高舒适度。
另外，在图7的步骤S12中差QhpNI-Qhpr为规定值A以上的情况下，控制器32判断室外热交换器7的结霜未进行，从步骤S12进入步骤S14，停止制冷剂回路R的压缩机2(HP停止)，运行热介质加热电加热器35或循环泵30使热介质-空气热交换器40产生要求制热能力Qtgt(TGQech＝Qtgt)。
像这样，掌握室外热交换器7的结霜进行程度，结霜正在进行的情况下，由于切换为仅由热介质循环回路23的热介质-空气热交换器40进行的车厢内制热，因此能防止室外热交换器7进一步的结霜生长，或者促进结霜融解的同时，能利用热介质循环回路23继续进行车厢内制热。
(6-4)热介质循环回路的控制3
接着，采用图8对控制器32的热介质循环回路23的控制的其它实施例进行说明。作为该情况的辅助加热单元的热介质循环回路23中，利用循环泵30使由热介质加热电加热器35加热后的热介质(高温热介质)在热介质-空气热交换器40中循环，对经过散热器4的空气流通路3内的空气进行加热，因此需要使热介质达到适用于制热的温度的热介质(高温的热介质)为止的时间。在此，该实施例的情况下，控制器32从散热器4的制热能力(非结霜时制热能力QhpNI)不足之前的阶段执行热介质循环回路23的预备运行。
图8表示涉及的情况的控制器32的控制，以与图7相同标号表示相同步骤。即，该实施例的图8中以虚线X所示的范围表示在图7中追加的热介质循环回路23的预备运行。之后，以与图7不同的部分为中心进行说明，控制器32在步骤S10中散热器4的非结霜时制热能力QhpNI相对于要求制热能力Qtgt足够的情况下进入步骤S16，运行制冷剂回路R的压缩机2之外的设备，利用散热器4对从空气流通路3提供至车厢内的空气进行加热(HP控制)。
接着，在步骤S17中判断要求制热能力Qtgt和非结霜时制热能力QhpNI的差(Qtgt-QhpNI)是否小于0大于规定值B。该规定值B是绝对值较小的规定的负值。即，在步骤S17中控制器32判断非结霜时制热能力QhpNI是否在制热能力Qtgt以上(步骤S10)，但其差小于B的绝对值。
并且，在步骤S17中差(Qtgt-QhpNI)为B以下时，即非结霜时制热能力QhpNI大于要求制热能力Qtgt且相差B的绝对值以上的情况下，判断散热器4的制热能力充足，进入步骤S15，与图7同样地停止热介质循环回路23的加热(循环泵30停止，热介质加热电加热器35不通电从而ECH停止)，运行制冷剂回路R的压缩机2之外的设备以使散热器4产生要求制热能力Qtgt(TGHP＝Qtgt)。
另一方面，在步骤S17中差(Qtgt-QhpNI)小于0大于B时，即非结霜时制热能力QhpNI大于要求制热能力Qtgt，但该差缩小至不足B的绝对值的情况下，判断需要热介质循环回路23的预备运行，进入步骤S18，开始热介质循环回路23的预备运行。
该预备运行中，运行制冷剂回路R的压缩机2并且开始热介质循环回路23的循环泵30的运行和向热介质加热电加热器35的通电，运行制冷剂回路R(HP)的散热器4和热介质循环回路23的热介质-空气热交换器40(ECH)，控制向热介质加热电加热器35的通电和循环泵30的运行以使热介质循环回路23的要求制热能力TGQech＝要求制热能力Qtgt-非结霜时制热能力QhpNI。但是，热介质循环回路23的要求制热能力TGQech大于规定值C，防止热介质循环回路23自身的效率恶化。由此，在热介质循环回路23内的热介质的温度上升，因此预测散热器4的制热能力不足的情况下，能预先加热热介质循环回路23内的热介质，能实现采用了热介质循环回路23的迅速的制热能力的补足。
另外，散热器4的目标制热能力TGHP作为非结霜时制热能力QhpNI-TGQech，使散热器4的制热能力降低预备运行中热介质循环回路23的加热增加的量。即，由于运行制冷剂回路R的压缩机2之外的设备以使散热器4产生QhpNI-TGQech，结果组合了散热器4和热介质-空气热交换器40的制热能力为要求制热能力Qtgt。由此，也能消除热介质循环回路23的预备运行中、所需以上的制热能力增大这样的问题。
接着，控制器32在步骤S19中判断热介质加热电加热器温度传感器50检测的经过热介质循环回路23的热介质加热电加热器35的热介质的温度(图8的流程图中以ECH水温所示)是否高于规定值(提供给制热的温度)，在高于的情况下进入步骤S20，使循环泵(图8的流程图中以WP所示)30的循环热介质量作为通常的热介质量，在规定值以下的情况下进入步骤S21，限制循环泵30向热介质-空气热交换器40输入的循环热介质量，使其降低(图8的流程图中以WP水量限制所示)。该循环热介质量的控制利用循环泵30的转速控制来执行。
像这样，控制器32执行预备运行得过程中，流过热介质循环回路23的热介质的温度低于规定值的情况下，限制向热介质-空气热交换器40输入的循环热介质量，因此对在热介质循环回路23内的热介质的温度尚较低的情况下向热介质-空气热交换器40的循环进行抑制，防止向车厢内提供的空气的温度降低，并且促进热介质的温度上升，在散热器4的制热能力不足时能迅速地利用热介质-空气热交换器40加热空气流通路3内的空气进行制热。另外，实施例中利用循环泵30的转速控制限制向热介质-空气热交换器40的循环热介质量，但不限于此，也可以另外设置对热介质-空气热交换器40进行旁路的通路，热介质的温度较低时其全部或一部分流过旁路通路，限制向热介质-空气热交换器40的循环热介质量。
(7)其它的结构例1
接着，图9表示本发明的车辆用空调装置1的其它结构图。该实施例中，在室外热交换器7中未设置接收干燥器部14和过冷却部16，从室外热交换器7伸出的制冷剂配管13A经由电磁阀17和止回阀18与制冷剂配管13B连接。另外，从制冷剂配管13A分支的制冷剂配管13D同样地经由电磁阀21与内部热交换器19下游侧的制冷剂配管13C相连。
其它与图1的例子相同。本发明在像这样采用了不具有接收干燥器部14和过冷却部16的室外热交换器7的制冷剂回路R的车辆用空调装置1中也有效。
(8)其它的结构例2
接着，图10～图12表示本发明的车辆用空调装置1的另一个结构图。另外，该实施例的制冷剂回路R与图9相同。但是，该情况下，热介质循环回路23的热介质-空气热交换器40相对于空气流通路3的空气的流动设置在散热器4的上游侧即气体混合气门28的下游侧。其它的结构与图9相同。
图11中示出此时的空气流通路3内的各部分温度等。另外，图12中，示出非结霜时制热能力QhpNI、热介质循环回路23的要求制热能力TGQech、要求制热能力Qtgt、吸热器温度Te、散热器4喷出的空气温度THhp、以及目标散热器温度TCO的关系。另外，该图中，与图2相同的标号表示的内容相同。
该情况下空气流通路3中热介质-空气热交换器40位于散热器4的上游侧，因此热介质循环回路23的工作过程中，空气由热介质-空气热交换器40加热后，流入散热器4。本发明在像这样将热介质-空气热交换器40设置在散热器4的上游侧的车辆用空调装置1中也有效，尤其是该情况下不会产生热介质循环回路23内的热介质的温度较低的问题。由此，与散热器4的协调制热也容易进行，并且不需要上述图8那样的预备运行，经过热介质-空气热交换器40的空气流入散热器4，因此与散热器4的温度差减小，有热交换效率降低的危险性。另一方面，如图1或图9那样相对于空气流通路3的空气的流动将热介质-空气热交换器40设置在散热器4的下游侧，则与图10所示将热介质-空气热交换器40设置在上游侧的情况相比，由热介质-空气热交换器40加热后的空气不流入散热器4，确保散热器4的温度和空气的温度差，能防止散热器4中热交换性能的降低。
(9)其它的结构例3
接着，图13表示本发明的车辆用空调装置1的另一个结构图。该实施例的制冷剂回路R以及热介质循环回路23的基本结构与图1相同，在热介质循环回路23中设置有热介质-制冷剂交换器70。该热介质-制冷剂热交换器70使从循环泵30伸出的热介质配管23A和从制冷剂回路R的散热器4伸出的制冷剂配管13E热交换，该热介质-制冷剂热交换器70中，从循环泵30喷出的热介质受到从散热器4喷出的制冷剂的加热作用。由此，能从经过散热器4的制冷剂向在热介质循环回路23中循环的热介质中回收热量。
像这样，通过在热介质循环回路23中设置从经过散热器4的制冷剂回收热量的热介质-制冷剂热交换器70，从而将散热器4喷出的制冷剂具有的热量回收到在热介质循环回路23内流动的热介质中，从而传送至热介质-空气热交换器40，能更有效率地进行制热辅助。
(10)其它的结构例4
接着，图14表示本发明的车辆用空调装置1的另一个结构图。该实施例的制冷剂回路R以及热介质循环回路23与图13的情况相同，但热介质循环回路23的热介质-空气热交换器40相对于空气流通路3的空气的流动设置在散热器4的上游侧即气体混合气门28的下游侧。即使采用这样的结构，散热器4喷出的制冷剂具有的热量也能通过热介质-制冷剂热交换器70回收到在热介质循环回路23内流动的热介质中，能传送至热介质-空气热交换器40从而更有效地进行制热辅助。
(11)其它的结构例5
接着，图15表示本发明的车辆用空调装置1的另一个结构图。该实施例的制冷剂回路R以及热介质循环回路23的配管结构与图1的情况基本相同，但散热器4未设置在空气流通路3中，而设置在其外侧。取而代之，该情况的热介质-制冷剂热交换器74被设置为与该散热器4具有热交换关系。
该热介质-制冷剂交换器74与热介质循环回路23的循环泵30和热介质加热电加热器35之间的热介质配管23A连接，因此热介质循环回路23的热介质-空气热交换器40设置在空气流通路3中。涉及的结构中，从循环泵30喷出的热介质与流过散热器4的制冷剂热交换，利用该制冷剂加热，接着由热介质加热电加热器35(通电发热的情况下)加热之后，通过由热介质-空气热交换器40散热，从而对从空气流通路3提供至车厢内的空气进行加热。
像这样构成的车辆用空调装置1中，散热器4的制热能力不足的情况下，也能通过对热介质加热电加热器35通电，来对流过热介质通路23A内的热介质进行加热，从而能进行制热辅助，并且与下文所述将电加热器设置在空气流通路3的情况相比，能实现电气上更安全的车厢内制热。
(12)其它的结构例6
另外，上述各实施例中作为辅助加热单元采用热介质循环回路23，但也可利用通常的电加热器(例如PTC加热器)73构成辅助加热单元。该情况的图1所对应的结构例为图16、图4对应的控制流程图的例子为图17、图7对应的控制流程图的例子是图18、图9对应的结构例是图19。图16、图19中，图1、图9的热介质循环回路23置换为该情况下的电加热器73。另外，图4的步骤S5以及步骤S6为图17的步骤S5A以及步骤S6A、图7的步骤S13～步骤S15为图18的步骤S13A～步骤S15A，目标TGQech置换为电加热器73的要求制热能力TGQeh。
其它的结构以及控制基本相同，控制器32控制电加热器73的通电，以代替热介质循环回路23的循环泵30以及热介质加热电加热器35，与上述同样地利用该发热进行散热器4的制热能力的补足，因此省略详细说明。像这样，也可由电加热器73对提供至车厢内的空气进行加热，根据所涉及的结构，与采用热介质循环回路23的情况相比有结构简单化的优点。
当然，也可将该电加热器73如图10的情况那样，设置在图16或图19中散热器4的空气上游侧，该情况下在向电加热器73通电开始的初期具有能有效消除提供至车厢内的空气温度降低这样的问题。
另外，实施例中对切换执行制热模式、除湿制热模式、除湿制冷模式、制冷模式的各运行模式的车辆用空调装置1应用了本发明，但不限于此，本发明在仅进行制热模式的空调装置中也有效。
另外，上述各实施例中说明的制冷剂回路R的结构和各数值不限于此，在不脱离本发明主旨的范围内可以进行变更。
标号说明
1车辆用空调装置
2压缩机
3空气流通路
4散热器
6室外膨胀阀
7室外热交换器
8室内膨胀阀
9吸热器
11蒸发能力控制阀
17、20、21、22电磁阀
23热介质循环回路(辅助加热单元)
26吸入切换气门
27室内送风机(通风机)
28气体混合气门
30循环泵(循环单元)
32控制器(控制单元)
35热介质加热电加热器(电加热器)
40热介质-空气热交换器
70、74热介质-制冷剂热交换器
73电加热器(辅助加热单元)
R制冷剂回路

Claims (16)

1.一种车辆用空调装置，包括：
压缩机，该压缩机压缩制冷剂；
空气流通路，该空气流通路供提供至车厢内的空气流通；
散热器，该散热器用于使制冷剂散热，对从所述空气流通路提供至所述车厢内的空气加热；
吸热器，该吸热器用于使制冷剂吸热，使从所述空气流通路提供至所述车厢内的空气冷却；
室外热交换器，该室外热交换器设置于所述车厢外，使制冷剂散热或吸热；以及
控制单元，
利用该控制单元至少执行制热模式，即，利用所述散热器使从所述压缩机喷出的制冷剂散热，使经过散热的该制冷剂减压之后，利用所述室外热交换器吸热，其特征在于，包括：
辅助加热单元，该辅助加热单元用于对从所述空气流通路提供至所述车厢内的空气进行加热，
所述控制单元在所述散热器的制热能力不足的情况下，利用所述辅助加热单元进行加热。
2.如权利要求1所述的车辆用空调装置，其特征在于，
所述控制单元将所要求的散热器的制热能力即要求制热能力Qtgt和所述散热器产生的制热能力Qhp相比较，利用所述辅助加热单元的加热对该制热能力Qhp与所述要求制热能力Qtgt相比不足的部分进行补足。
3.如权利要求2所述的车辆用空调装置，其特征在于，
所述制热能力Qhp为所述室外热交换器未结霜时所述散热器产生的未结霜时制热能力QhpNI，利用所述辅助加热单元的加热对该未结霜时制热能力QhpNI与所述要求制热能力Qtgt相比不足的部分进行补足。
4.如权利要求3所述的车辆用空调装置，其特征在于，
所述控制单元在所述散热器实际产生的实际制热能力Qhpr小于所述非结霜时制热能力QhpNI的情况下，将该非结霜时制热能力QhpNI和实际制热能力Qhpr的差相加，利用所述辅助加热单元进行加热。
5.如权利要求3或4所述的车辆用空调装置，其特征在于，
所述控制单元在所述散热器实际产生的实际制热能力Qhpr小于所述非结霜时制热能力QhpNI，且该非结霜时制热能力QhpNI和实际制热能力Qhpr的差大于规定值的情况下，停止所述压缩机，并且利用所述要求制热能力Qtgt控制所述辅助加热单元。
6.如权利要求4或5所述的车辆用空调装置，其特征在于，
所述控制单元基于分别表示从所述散热器流出的空气的温度、以及通过该散热器的风量的指标中的任一个，或者它们的组合，和表示流入所述散热器的空气的比热以及该空气密度的指标来计算所述实际制热能力Qhpr。
7.如权利要求3至6中任一项所述的车辆用空调装置，其特征在于，
所述控制单元基于分别表示流入所述散热器的空气的温度、从该散热器流出的空气的温度、以及通过该散热器的风量的指标中的任一个，或者它们的组合，和表示流入所述散热器的空气的比热以及该空气密度的指标来计算所述要求制热能力Qtgt，并且
基于分别表示外界气体温度、制冷剂流量、所述空气流通路内的风量、车速、所述室外热交换器通过风量、向该室外热交换器通风的室外送风机的电压、所述吸热器的温度、所述压缩机的转速、所述散热器出口的制冷剂压力、所述散热器出口的制冷剂温度、所述散热器入口的制冷剂压力、以及
所述散热器入口的制冷剂温度的指标中的任一个，或者它们的组合，计算非结霜时制热能力QhpNI。
8.如权利要求1至7中任一项所述的车辆用空调装置，其特征在于，
在所述空气流通路外设置散热器，并且具有：
热介质-制冷剂交换器，该热介质-制冷剂交换器与该散热器进行热交换；热介质-空气热交换器，该热介质-空气热交换器设置在所述空气流通路中；电加热器；以及循环单元，由热介质循环回路构成所述辅助加热单元，该热介质循环回路利用所述循环单元使经所述热介质-制冷剂热交换器、和/或所述电加热器加热后的热介质在所述热介质-空气热交换器中进行循环。
9.如权利要求1至7中任一项所述的车辆用空调装置，其特征在于，
利用设置在所述空气流通路并对向所述车厢内提供的空气进行加热的电加热器构成所述辅助加热单元。
10.如权利要求1至7中任一项所述的车辆用空调装置，其特征在于，
将所述散热器设置在所述空气流通路中，并且具有：
设置在该空气流通路的热介质-空气热交换器、电加热器、以及循环单元，由热介质循环回路构成所述辅助加热单元，该热介质循环回路利用所述循环单元使经所述电加热器加热后的热介质在所述热介质-空气热交换器中进行循环。
11.如权利要求10所述的车辆用空调装置，其特征在于，
所述热介质循环回路具有从经过所述散热器的制冷剂回收热量的热介质-制冷剂热交换器。
12.如权利要求10或11所述的车辆用空调装置，其特征在于，
所述控制单元在虽然所述散热器的制热能力并未不足，但在所述室外热交换器未结霜时所述散热器产生的非结霜时制热能力QhpNI和要求的散热器的制热能力即要求制热能力Qtgt的差缩小到规定值的情况下，执行开始所述热介质循环回路的加热的预备运行。
13.如权利要求12所述的车辆用空调装置，其特征在于，
所述控制单元在执行所述预备运行的过程中，使所述散热器的制热能力降低由所述热介质循环回路进行的加热的量。
14.如权利要求12或13所述的车辆用空调装置，其特征在于，
所述控制单元在执行所述预备运行的过程中，在流过所述热介质循环回路的热介质的温度低于规定值的情况下，对在所述热介质-空气热交换器中循环的热介质的量进行限制。
15.如权利要求9至14中任一项所述的车辆用空调装置，其特征在于，
相对于所述空气流通路的空气流动将所述电加热器、或所述热介质-空气热交换器设置在所述散热器的下游侧。
16.如权利要求9至14中任一项所述的车辆用空调装置，其特征在于，
相对于所述空气流通路的空气流动将所述电加热器、或所述热介质-空气热交换器设置在所述散热器的上游侧。
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