CN105431314A - 车辆用空调装置 - Google Patents

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Abstract

本发明具备载热体进行循环的第1载热体回路(C1)、吸入制冷剂并排出的压缩机(23)、使压缩机(23)排出了的制冷剂与在第1载热体回路(C1)中循环的载热体进行换热而对载热体进行加热的高压侧换热器(16)、使在高压侧换热器(16)中加热了的载热体与被输送往车室内的空气进行换热而对被输送往车室内的空气进行加热的空气加热用换热器(18)、使在高压侧换热器(16)中进行了换热的制冷剂减压膨胀的减压部(24、25、27)、以及使在减压部(24、25、27)中进行了减压膨胀的制冷剂与载热体进行换热的第1冷却水冷却用换热器(14)，能够将在高压侧换热器(16)中加热了的载热体导入到第1冷却水冷却用换热器(14)中。

Description

车辆用空调装置
关联申请的相互引用
本申请基于在2013年7月31日申请的日本专利申请2013－158656，通过参照其公开内容而并入到本申请中。
技术领域
本公开涉及在车辆中使用的空调装置。
背景技术
以往，如专利文献1所记载的那样，已知了具备使制冷循环的低压侧制冷剂与外部空气进行换热的室外换热器、以及使制冷循环的高压侧制冷剂与被输送往车室内的空气进行换热的室内冷凝器的车辆用空调装置。
在该现有技术中，在室外换热器中，制冷循环的低压侧制冷剂从外部空气吸热，在室内冷凝器中，制冷循环的高压侧制冷剂向被输送往车室内的空气散热。由此，能够汲取外部空气的热而对被输送往车室内的空气进行加热。即，能够通过热泵循环进行供暖。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013－052877号公报
发明内容
根据本申请发明者的研究，在上述现有技术中，主要在冬季当外部空气温度变低时，在室外换热器中进行了换热的制冷剂的温度变低，所以被吸入到制冷循环的压缩机的制冷剂的密度变低。其结果，有可能导致供暖性能的降低。
本公开鉴于上述情形，其目的在于，提供一种能够提高外部气温低时的供暖性能的车辆用空调装置。
为了达到上述目的，本公开的车辆用空调装置具备压缩机、空气加热用换热器、减压部、第1低压侧换热器、第2低压侧换热器、第1载热体回路以及载热体空气换热器。
压缩机通过吸入并排出制冷剂来供给高压制冷剂。空气加热用换热器利用高压制冷剂的热来对被输送往车室内的空气进行加热。减压部使高压制冷剂减压膨胀作为中间压力制冷剂以及低压制冷剂进行供给。第1低压侧换热器使中间压力制冷剂与空气以外的载热体进行换热。第2低压侧换热器使低压制冷剂与载热体进行换热，从而对载热体进行冷却。在第2低压侧换热器中冷却了的载热体在第1载热体回路中循环。载热体空气换热器使在第1载热体回路中循环的载热体与空气进行换热，从而使载热体吸热。
据此，第1低压侧换热器以及第2低压侧换热器使制冷剂与空气以外的载热体进行换热，所以即使在空气的温度低的情况下，也能够抑制在第1低压侧换热器以及第2低压侧换热器中进行了换热的制冷剂的温度(即被吸入到压缩机的制冷剂的温度)变低。其结果，能够抑制被吸入到压缩机的制冷剂的密度变低。
进而，减压部供给中间压力制冷剂以及低压制冷剂，在第1低压侧换热器中对所述中间压力制冷剂进行换热，在第2低压侧换热器中对所述低压制冷剂进行换热。因此，能够由2种温度区的制冷剂进行吸热。因此，与由1种温度区的制冷剂进行吸热的情况相比，能够实现制冷剂高效地吸热。例如，能够实现在第1低压侧换热器中吸收车辆搭载设备的废热、在第2低压侧换热器中从空气吸热这样的使用方式。因此，即使在外部气温低时，也能够抑制供暖性能的降低。
或者，本公开中的车辆用空调装置也可以具备第1载热体回路、压缩机、高压侧换热器、空气加热用换热器、减压部以及第1低压侧换热器。
载热体在第1载热体回路中循环。压缩机吸入制冷剂并排出。高压侧换热器使压缩机排出了的制冷剂与在第1载热体回路中循环的载热体进行换热，从而对载热体进行加热。空气加热用换热器使在高压侧换热器中加热了的载热体与被输送往车室内的空气进行换热而对被输送往车室内的空气进行加热。减压部使在高压侧换热器中进行了换热的制冷剂减压膨胀。第1低压侧换热器使在减压部中进行了减压膨胀的制冷剂与载热体进行换热。能够将在高压侧换热器中加热了的载热体导入到第1低压侧换热器。
据此，能够将在高压侧换热器中加热了的载热体的热量导入到第1低压侧换热器。其结果，即使在外部气温低时，也能够提高在第1低压侧换热器中进行了换热的制冷剂的温度而使被吸入到压缩机的制冷剂的密度上升。因此，即使在外部气温低时，也能够提高供暖性能。
附图说明
图1是一种实施方式中的车辆用空调装置的整体结构图。
图2是示出一种实施方式中的车辆用空调装置的电气控制部的框图。
图3是示出一种实施方式中的车辆用空调装置的供冷模式的工作说明图。
图4是示出一种实施方式中的车辆用空调装置的第1供暖模式的工作说明图。
图5是示出一种实施方式中的车辆用空调装置的第2供暖模式的工作说明图。
图6是示出一种实施方式中的导入热量与供暖性能的关系的示图。
图7是示出其他实施方式中的制冷循环的主要部件结构图。
图8是示出其他实施方式中的制冷循环的主要部件结构图。
图9是示出其他实施方式中的制冷循环的主要部件结构图。
具体实施方式
以下，根据图1～图6说明一种实施方式。图1所示的车辆用热管理系统10用于将车辆具备的各种设备、车室内调整成适当的温度。在本实施方式中，将车辆用热管理系统10应用于从引擎(内燃机)以及行驶用电动马达获得车辆行驶用的驱动力的混合动力汽车。
本实施方式的混合动力汽车是在车辆停车时能够将从外部电源(商用电源)供给了的电力充入到在车辆中搭载了的电池(车载电池)的插电式混合动力汽车。作为电池，能够使用例如锂离子电池。
从引擎输出的驱动力不仅被用于车辆行驶，还用于使发电机工作。并且，能够将由发电机产生的电力以及从外部电源供给了的电力蓄积到电池中，在电池中蓄积了的电力不仅被供给到行驶用电动马达，还被供给到以构成车辆用热管理系统10的电动式结构设备为代表的各种车载设备。
如图1所示，车辆用热管理系统10具备第1泵11、第2泵12、散热器13、第1冷却水冷却用换热器14、第2冷却水冷却用换热器15、冷却水加热用换热器16、冷却器芯17、加热器芯18、设备19、第1切换阀20以及第2切换阀21。
第1泵11以及第2泵12是将冷却水(载热体)吸入并排出的电动泵。冷却水是作为载热体的流体。在本实施方式中，作为冷却水，使用至少包括乙二醇、二甲基聚硅氧烷或者纳流体的液体、或者防冻液体。
散热器13、第1冷却水冷却用换热器14、第2冷却水冷却用换热器15、冷却水加热用换热器16、冷却器芯17、加热器芯18以及设备19是冷却水流通的冷却水流通设备(载热体流通设备)。
散热器13是使冷却水与外部空气(车室外空气)进行换热的换热器(载热体外部空气换热器、载热体空气换热器)。散热器13在冷却水的温度比外部空气的温度高的情况下，作为使冷却水的热向外部空气散热的散热器而发挥功能，在冷却水的温度比外部空气的温度低的情况下，作为使冷却水吸收外部空气的热的吸热器而发挥功能。
外部空气通过室外送风机(未图示)而被输送至散热器13。散热器13以及室外送风机配置在车辆的最前部。因此，在车辆行驶时，能够使行驶风吹到散热器13。
第1冷却水冷却用换热器14以及第2冷却水冷却用换热器15是对冷却水进行冷却的冷却单元。更具体来说，第1冷却水冷却用换热器14以及第2冷却水冷却用换热器15是通过使制冷循环22的低压侧制冷剂与冷却水进行换热来对冷却水进行冷却的低压侧换热器(载热体冷却用换热器、载热体制冷剂换热器)。
冷却水加热用换热器16是对冷却水进行加热的加热单元。更具体来说，冷却水加热用换热器16是通过使制冷循环22的高压侧制冷剂与冷却水进行换热来对冷却水进行加热的高压侧换热器(载热体加热用换热器、载热体制冷剂换热器)。
制冷循环22是具备压缩机23、冷却水加热用换热器16、膨胀阀24、喷射器25、第1冷却水冷却用换热器14、第2冷却水冷却用换热器15以及气液分离器26的蒸气压缩式制冷机。在本实施方式的制冷循环22中，作为制冷剂而使用氟利昂系制冷剂，构成高压侧制冷剂压力不超过制冷剂的临界压力的亚临界制冷循环。
压缩机23是通过从电池供给的电力来驱动的电动压缩机、或者通过传动带来驱动的可变容量压缩机，通过吸入制冷循环22的制冷剂并压缩排出，生成高压制冷剂。
冷却水加热用换热器16是通过使从压缩机23排出了的高压侧制冷剂与冷却水进行换热而使高压侧制冷剂冷凝的冷凝器。膨胀阀24是使从冷却水加热用换热器16流出了的液相制冷剂减压膨胀的减压部。
喷射器25是使制冷剂减压而作为中间压力制冷剂以及低压制冷剂进行供给的减压部，并且还是通过以高速喷出的制冷剂流的吸引作用来进行制冷剂的循环的制冷剂循环装置(运动量输送式泵)。喷射器25具有喷嘴部25a、制冷剂吸引口25b、混合部25c以及扩散部25d。
在喷射器25中，通过从喷嘴部25a喷射的高速度的喷射制冷剂的吸引作用而从制冷剂吸引口25b吸引制冷剂来作为吸引制冷剂，在扩散部25d中使喷射制冷剂与吸引制冷剂的混合制冷剂升压。
喷嘴部25a使从膨胀阀24流入的中间压力制冷剂的通路面积收缩得较小，使中间压力制冷剂等熵地进行减压膨胀。喷嘴部25a的制冷剂入口侧与膨胀阀24的制冷剂出口侧连接。
制冷剂吸引口25b配置成与喷嘴部25a的制冷剂喷出口连通，吸引来自第2冷却水冷却用换热器15的制冷剂。制冷剂吸引口25b与第2冷却水冷却用换热器15的制冷剂出口侧连接。
混合部25c配置在喷嘴部25a以及制冷剂吸引口25b的下游部位，使从喷嘴部25a喷出的高速度的制冷剂流(喷射制冷剂)与所述吸引制冷剂(低压制冷剂)混合。
扩散部25d配置在混合部25c的下游侧，形成为使制冷剂的通路面积缓缓增大的形状。扩散部25d是使制冷剂流减速而使制冷剂压力上升的升压部25d。即，扩散部25d将制冷剂的速度能量变换成压力能量。
在扩散部25d的下游侧，连接了第1冷却水冷却用换热器14。
第1冷却水冷却用换热器14是通过使在扩散部25d中升压了的中间压力制冷剂与冷却水进行换热而使中间压力制冷剂蒸发的蒸发器(第1低压侧换热器)。
气液分离器26是分离从第1冷却水冷却用换热器14流出了的制冷剂的气液，使气相制冷剂向压缩机23的制冷剂吸入侧流出并使液相制冷剂向第2冷却水冷却用换热器15的制冷剂入口侧流出的制冷剂分配部。
第2冷却水冷却用换热器15是通过使从气液分离器26流出了的液相制冷剂(低压制冷剂)与冷却水进行换热而使液相制冷剂蒸发的蒸发器(第2低压侧换热器)。在第2冷却水冷却用换热器15中蒸发了的制冷剂被喷射器25的制冷剂吸引口25b吸引。
冷却器芯17是使冷却水与被输送往车室内的空气进行换热而对被输送往车室内的空气进行冷却的空气冷却用换热器(空气冷却器、载热体空气换热器)。加热器芯18是使被输送往车室内的空气与冷却水进行换热而对被输送往车室内的空气进行加热的空气加热用换热器(空气加热器、载热体空气换热器)。
设备19是具有冷却水流通的流路、并且与冷却水之间进行热交换的热交换设备(温度调整对象设备)。设备19是例如逆变器、电池、电池温度调节用换热器、行驶用电动马达、引擎外围设备、蓄冷蓄热体、换气热回收换热器、冷却水冷却水换热器等。
逆变器是将从电池供给了的直流电力变换成交流电压并输出到行驶用电动马达的电力变换装置。逆变器是伴随着工作而发热的发热设备。
电池温度调节用换热器是配置在向电池送风的送风路径、并且使空气与冷却水进行换热的换热器(空气载热体换热器)。
引擎外围设备是例如涡轮增压器、中间冷却器、EGR冷却器、CVT加温器、CVT冷却器、废气热回收器。
涡轮增压器是使引擎的吸入空气(吸气)增压的增压机。中间冷却器是使在涡轮增压器中被压缩而变成高温的增压吸气与冷却水进行换热而对增压吸气进行冷却的吸气冷却器(吸气载热体换热器)。
EGR冷却器是使回到引擎的吸气侧的引擎废气气体(废气)与冷却水进行换热而对废气进行冷却的废气冷却水换热器(废气载热体换热器)。
CVT加温器是使润滑CVT(无级变速机)的润滑油(CVT油)与冷却水进行换热而对CVT油进行加热的润滑油冷却水换热器(润滑油载热体换热器)。
CVT冷却器是使CVT油与冷却水进行换热而对CVT油进行冷却的润滑油冷却水换热器(润滑油载热体换热器)。
废气热回收器是使废气与冷却水进行换热而使冷却水吸收废气的热的废气冷却水换热器(废气载热体换热器)。
蓄冷蓄热体蓄积冷却水具有的热量或者冷量。作为蓄冷蓄热体的例子，可列举化学蓄热材料、保温箱、潜热型蓄热体(石蜡、水合物系的物质)等。
换气热回收换热器是从为了换气而从车室内排出到车室外的空气中回收热(冷量或者热量)的换热器。即，换气热回收换热器是回收由于换气而被废弃到外部的热(冷量或者热量)的换热器。例如，换气热回收换热器通过回收由于换气而被废弃到外部的热(冷量或者热量)，能够降低供冷供暖所需的动力。
冷却水冷却水换热器是使冷却水与冷却水进行换热的换热器。例如，冷却水冷却水换热器通过使车辆用热管理系统10的冷却水(通过第1泵11或者第2泵12而被循环的冷却水)与引擎冷却回路(引擎冷却用的冷却水进行循环的回路)的冷却水进行换热，能够在车辆用热管理系统10与引擎冷却回路之间进行热的互换。
第1泵11配置于第1泵用流路31。第2泵12配置于第2泵用流路32。散热器13配置于散热器用流路33。
第1冷却水冷却用换热器14配置于第1冷却水冷却用换热器用流路34。第2冷却水冷却用换热器15配置于第2冷却水冷却用换热器用流路35。冷却水加热用换热器16配置于冷却水加热用换热器用流路36。
冷却器芯17配置于冷却器芯用流路37。加热器芯18配置于加热器芯用流路38。设备19配置于设备用流路39。
第1泵用流路31、第2泵用流路32、散热器用流路33、第1冷却水冷却用换热器用流路34、第2冷却水冷却用换热器用流路35、冷却水加热用换热器用流路36、冷却器芯用流路37、加热器芯用流路38以及设备用流路39与第1切换阀20以及第2切换阀21连接。
第1切换阀20以及第2切换阀21是对冷却水的水流进行切换的切换部(载热体流切换部)。
第1切换阀20是具有构成冷却水的入口或者出口的多个端口(第1切换阀端口)的多向阀。具体来说，第1切换阀20作为冷却水的入口具有第1入口20a以及第2入口20b，作为冷却水的出口具有第1～第7出口20c～20i。
第2切换阀21是具有构成冷却水的入口或者出口的多个端口(第2切换阀端口)的多向阀。具体来说，第2切换阀21作为冷却水的出口具有第1出口21a以及第2出口21b，作为冷却水的入口具有第1～第7入口21c～21i。
对第1切换阀20的第1入口20a连接了第1泵用流路31的一端。换言之，对第1切换阀20的第1入口20a连接了第1泵11的冷却水排出侧。
对第1切换阀20的第2入口20b连接了第2泵用流路32的一端。换言之，对第1切换阀20的第2入口20b连接了第2泵12的冷却水排出侧。
对第1切换阀20的第1出口20c连接了散热器用流路33的一端。换言之，对第1切换阀20的第1出口20c连接了散热器13的冷却水入口侧。
对第1切换阀20的第2出口20d连接了第1冷却水冷却用换热器用流路34的一端。换言之，对第1切换阀20的第2出口20d连接了第1冷却水冷却用换热器14的冷却水入口侧。
对第1切换阀20的第3出口20e连接了第2冷却水冷却用换热器用流路35的一端。换言之，对第1切换阀20的第3出口20e连接了第2冷却水冷却用换热器15的冷却水入口侧。
对第1切换阀20的第4出口20f连接了冷却水加热用换热器用流路36的一端。换言之，对第1切换阀20的第4出口20f连接了冷却水加热用换热器16的冷却水入口侧。
对第1切换阀20的第5出口20g连接了冷却器芯用流路37的一端。换言之，对第1切换阀20的第5出口20g连接了冷却器芯17的冷却水入口侧。
对第1切换阀20的第6出口20h连接了加热器芯用流路38的一端。换言之，对第1切换阀20的第6出口20h连接了加热器芯18的冷却水入口侧。
对第1切换阀20的第7出口20i连接了设备用流路39的一端。换言之，对第1切换阀20的第7出口20i连接了设备19的冷却水入口侧。
对第2切换阀21的第1出口21a连接了第1泵用流路31的另一端。换言之，对第2切换阀21的第1出口21a连接了第1泵11的冷却水吸入侧。
对第2切换阀21的第2出口21b连接了第2泵用流路32的另一端。换言之，对第2切换阀21的第2出口21b连接了第2泵12的冷却水吸入侧。
对第2切换阀21的第1入口21c连接了散热器用流路33的另一端。换言之，对第2切换阀21的第1入口21c连接了散热器13的冷却水出口侧。
对第2切换阀21的第2入口21d连接了第1冷却水冷却用换热器用流路34的另一端。换言之，对第2切换阀21的第2入口21d连接了第1冷却水冷却用换热器14的冷却水出口侧。
对第2切换阀21的第3入口21e连接了第2冷却水冷却用换热器用流路35的另一端。换言之，对第2切换阀21的第3入口21e连接了第2冷却水冷却用换热器15的冷却水出口侧。
对第2切换阀21的第4入口21f连接了加热器芯用流路38的另一端。换言之，对第2切换阀21的第4入口21f连接了加热器芯18的冷却水出口侧。
对第2切换阀21的第5入口21g连接了冷却器芯用流路37的另一端。换言之，对第2切换阀21的第5入口21g连接了冷却器芯17的冷却水出口侧。
对第2切换阀21的第6入口21h连接了加热器芯用流路38的另一端。换言之，对第2切换阀21的第6入口21h连接了加热器芯18的冷却水出口侧。
对第2切换阀21的第7入口21i连接了设备用流路39的另一端。换言之，对第2切换阀21的第7入口21i连接了设备19的冷却水出口侧。
第1切换阀20是能够任意或者选择性地切换各入口20a、20b与各出口20c～20i的连通状态的构造。第2切换阀21也是能够任意或者选择性地切换各出口21a、21b与各入口21c～21i的连通状态的构造。
具体来说，第1切换阀20分别针对散热器13、第1冷却水冷却用换热器14、第2冷却水冷却用换热器15、冷却水加热用换热器16、冷却器芯17以及加热器芯18，对从第1泵11排出了的冷却水流入的状态、从第2泵12排出了的冷却水流入的状态以及从第1泵11排出了的冷却水以及从第2泵12排出了的冷却水不流入的状态进行切换。
第2切换阀21分别针对散热器13、第1冷却水冷却用换热器14、第2冷却水冷却用换热器15、冷却水加热用换热器16、冷却器芯17以及加热器芯18，对冷却水向第1泵11流出的状态、冷却水向第2泵12流出的状态以及冷却水不向第1泵11以及第2泵12流出的状态进行切换。
如果简单地说明第1切换阀20以及第2切换阀21的构造例，则第1切换阀20以及第2切换阀21具备构成外壳的壳体以及收容在壳体中的阀芯。在壳体的规定的位置形成冷却水的入口以及出口，通过对阀芯进行旋转操作，冷却水的入口与出口的连通状态发生变化。
通过单独的电动马达独立地对第1切换阀20的阀芯以及第2切换阀21的阀芯进行旋转驱动。也可以通过共同的电动马达联动地对第1切换阀20的阀芯以及第2切换阀21的阀芯进行旋转驱动。
接下来，根据图2说明车辆用热管理系统10的电气控制部。控制装置50由包括CPU、ROM以及RAM等的公知的微型计算机及其外围电路构成。控制装置50根据在其ROM内存储的空调控制程序进行各种运算、处理，控制与输出侧连接的第1泵11、第2泵12、压缩机23、切换阀用电动马达51等的工作。
切换阀用电动马达51是驱动第1切换阀20的阀芯与第2切换阀21的阀芯的切换阀驱动装置。在本实施方式中，作为切换阀用电动马达51，单独地设置第1切换阀20的阀芯驱动用的电动马达和第2切换阀21的阀芯驱动用的电动马达。
控制装置50是一体地构成对与其输出侧连接的各种控制对象设备进行控制的控制部而得到的。控制各个控制对象设备的工作的结构(硬件以及软件)构成控制各个控制对象设备的工作的控制部。
在本实施方式中，将控制第1泵11以及第2泵12的工作的结构(硬件以及软件)作为泵控制部50a。也可以相对于控制装置50独立地构成泵控制部50a。
在本实施方式中，将控制切换阀用电动马达51的工作的结构(硬件以及软件)作为切换控制部50b。也可以相对于控制装置50独立地构成切换控制部50b。
在本实施方式中，将控制压缩机23的工作的结构(硬件以及软件)作为压缩机控制部50c。也可以相对于控制装置50独立地构成压缩机控制部50c。
对控制装置50的输入侧输入内部空气传感器52、外部空气传感器53、日照传感器54、第1水温传感器55、第2水温传感器56、制冷剂温度传感器57等的传感器群的检测信号。
内部空气传感器52是检测内部气温(车室内温度)的检测器(内部空气温度检测器)。外部空气传感器53是检测外部气温(车室外温度)的检测器(外部空气温度检测器)。日照传感器54是检测车室内的日照量的检测器(日照量检测器)。
第1水温传感器55是检测在第1泵用流路31中流动的冷却水的温度(例如被第1泵11吸入的冷却水的温度)的检测器(第1载热体温度检测器)。
第2水温传感器56是检测在第2泵用流路32中流动的冷却水的温度(例如被第2泵12吸入的冷却水的温度)的检测器(第2载热体温度检测器)。
制冷剂温度传感器57是检测制冷循环22的制冷剂温度(例如从压缩机23排出的制冷剂的温度)的检测器(制冷剂温度检测器)。
也可以根据各种物理量的检测值推测内部气温、外部气温、冷却水温度以及制冷剂温度。
对控制装置50的输入侧输入来自空调开关58的操作信号。空调开关58是切换空调的开/关(换言之，供冷的开/关)的开关，配置于车室内的仪表板附近。
接下来，说明上述结构中的工作。控制装置50通过控制第1泵11、第2泵12、压缩机23、切换阀用电动马达51等的工作来切换成各种工作模式。
例如，通过第1泵用流路31以及散热器用流路33、设备用流路36、冷却器芯用流路37、加热器芯用流路38和设备用流路39中的至少一个流路来形成第1冷却水回路。进而，通过第2泵用流路14以及散热器用流路33、设备用流路36、冷却器芯用流路37、加热器芯用流路38和设备用流路39中的至少另一个流路来形成第2冷却水回路。
第1冷却水回路以及第2冷却水回路是空气以外的载热体进行循环的载热体回路(第1载热体回路以及第2载热体回路)。
分别针对散热器用流路33、设备用流路36、冷却器芯用流路37、加热器芯用流路38以及设备用流路39，根据状况对与第1冷却水回路连接的情况以及与第2冷却水回路连接的情况进行切换，从而能够根据状况将散热器13、冷却器芯17、加热器芯18以及设备19调整成适当的温度。
即，在第1冷却水冷却用换热器14和设备19相互与相同的冷却水回路连接的情况下，能够通过在第1冷却水冷却用换热器14中冷却了的冷却水来冷却设备19。在冷却水加热用换热器16和设备19相互与相同的冷却水回路连接的情况下，能够通过在冷却水加热用换热器16中加热了的冷却水来对设备19进行加热。
在第1冷却水冷却用换热器14和冷却器芯17相互与相同的冷却水回路连接的情况下，通过冷却器芯17对被输送往车室内的空气进行冷却，能够对车室内进行供冷。
在冷却水加热用换热器16和加热器芯18相互与相同的冷却水回路连接的情况下，通过加热器芯18对被输送往车室内的空气进行加热，能够对车室内进行供暖。
在第1冷却水冷却用换热器14和散热器13相互与相同的冷却水回路连接的情况下，能够进行制冷循环22的热泵运行。即，在第1冷却水回路中，在第1冷却水冷却用换热器14中冷却了的冷却水在散热器13中流动，所以在散热器13中冷却水从外部空气吸热。然后，在散热器13中从外部空气吸热了的冷却水在第1冷却水冷却用换热器14中与制冷循环22的制冷剂进行换热而散热。因此，在第1冷却水冷却用换热器14中，制冷循环22的制冷剂经由冷却水而从外部空气吸热。
在第1冷却水冷却用换热器14中从外部空气吸热了的制冷剂在冷却水加热用换热器16中与第2冷却水回路的冷却水进行换热而散热。因此，能够实现汲取外部空气的热的热泵运行。
具体来说，控制装置50切换成图3所示的供冷模式、图4以及图5所示的供暖模式。例如，控制装置50在车室内吹出空气的目标吹出温度TAO是低温区域的情况下，选择供冷模式，在目标吹出温度TAO是高温区域的情况下(换言之，在供暖负荷高到规定以上的情况下)，选择图4所示的第1供暖模式，在外部空气温度极低的情况下(换言之，在供暖负荷变得极高的情况下)，选择图5所示的第2供暖模式。
目标吹出温度TAO通过以下的公式来计算。
TAO＝Kset×Tset－Kr×Tr－Kam×Tam－Ks×Ts+C
Tset是通过车室内温度设定开关设定了的车室内设定温度。Tr是通过内部空气传感器41检测到的车室内温度(内部气温)。Tam是通过外部空气传感器42检测到的外部气温。Ts是通过日照传感器43检测到的日照量。Kset、Kr、Kam、Ks是控制增益，C是校正用的常数。
目标吹出温度TAO相当于为了使车室内保持于期望的温度车辆用空调装置需要产生的热量，所以能够作为对车辆用空调装置要求的空调热负荷(供冷负荷以及供暖负荷)来掌握。即，在对车辆用空调装置要求的供冷负荷高的情况下，目标吹出温度TAO变到低温区域，在对车辆用空调装置要求的供暖负荷高的情况下，目标吹出温度TAO变到高温区域。
如图3所示，在供冷模式中，第1冷却水冷却用换热器14、第2冷却水冷却用换热器15以及冷却器芯17与第1冷却水回路C1连接，散热器13以及冷却水加热用换热器16与第2冷却水回路C2连接。
由此，在第1冷却水冷却用换热器14以及第2冷却水冷却用换热器15中冷却了的冷却水在冷却器芯17中吸热，在冷却水加热用换热器16中加热了的冷却水在散热器13中散热。因此，能够对被输送往车室内的空气进行冷却而对车室内进行供冷。
如图3的双点划线所示，如果在第1冷却水冷却用换热器14的冷却水流上游侧配置设备19，则能够将设备19的废热导入到第1冷却水冷却用换热器14。进而，能够抑制流入到第2冷却水冷却用换热器15的冷却水的温度由于设备19的废热而上升，所以能够确保第2冷却水冷却用换热器15的吸热能力。
如图4所示，在第1供暖模式中，第1冷却水冷却用换热器14、第2冷却水冷却用换热器15以及散热器13与第1冷却水回路C1连接，冷却水加热用换热器16以及加热器芯18与第2冷却水回路C2连接。
由此，在第1冷却水冷却用换热器14以及第2冷却水冷却用换热器15中冷却了的冷却水在散热器13中吸热，在冷却水加热用换热器16中加热了的冷却水在加热器芯18中散热。因此，能够对被输送往车室内的空气进行加热而对车室内进行供暖。
如图4的双点划线所示，如果在第1冷却水冷却用换热器14的冷却水流上游侧配置设备19，则能够将设备19的废热导入到第1冷却水冷却用换热器14。进而，能够抑制流入到第2冷却水冷却用换热器15的冷却水的温度由于设备19的废热而上升，所以能够确保第2冷却水冷却用换热器15的吸热能力。
如图5所示，在第2供暖模式中，散热器13以及第2冷却水冷却用换热器15与第1冷却水回路C1连接，第1冷却水冷却用换热器14、冷却水加热用换热器16以及加热器芯18与第2冷却水回路C2连接。
由此，在第2冷却水冷却用换热器15中冷却了的冷却水在散热器13中吸热，在冷却水加热用换热器16中加热了的冷却水在加热器芯18中散热。因此，能够对被输送往车室内的空气进行加热而对车室内进行供暖。
进而，在冷却水加热用换热器16中加热了的冷却水在第1冷却水冷却用换热器14中散热。其结果，能够使被吸入到压缩机23的制冷剂的密度上升而提高供暖性能。
如图6所示，从冷却水加热用换热器16导入到第1冷却水冷却用换热器14的热量越多，则制冷循环22的高压(高压状态的制冷剂的压力)越上升而供暖性能越提高。
如图5的双点划线所示，如果在第1冷却水冷却用换热器14的冷却水流上游侧或者下游侧配置设备19，则能够通过冷却水对设备19进行温度调整。
即，在设备19的温度比流入到设备19的冷却水的温度高的情况下，能够冷却设备19，在设备19的温度比流入到设备19的冷却水的温度低的情况下，能够对设备19进行加热。
特别是，当在第1冷却水冷却用换热器14中散热了的冷却水的温度变成0～10℃左右的中间温度的情况下，适合于电池的温度调整。
如果在第1冷却水冷却用换热器14的冷却水流上游侧配置设备19，则能够将设备19的废热导入到第1冷却水冷却用换热器14。进而，能够抑制流入到第2冷却水冷却用换热器15的冷却水的温度由于设备19的废热而上升。因此，能够确保第2冷却水冷却用换热器15的吸热能力。
在本实施方式中，第1冷却水冷却用换热器14以及第2冷却水冷却用换热器15使制冷剂与冷却水进行换热。因此，即使在空气的温度低的情况下，也能够抑制在第1冷却水冷却用换热器14以及第2冷却水冷却用换热器15中进行了换热的制冷剂的温度(即被吸入到压缩机23的制冷剂的温度)变低。因此，能够抑制被吸入到压缩机23的制冷剂的密度变低。
进而，由喷射器25供给中间压力制冷剂以及低压制冷剂，在第1冷却水冷却用换热器14中对中间压力制冷剂进行换热，在第2冷却水冷却用换热器15中对低压制冷剂进行换热。因此，能够利用2种温度区的制冷剂进行吸热。因此，与利用1种温度区的制冷剂进行吸热的情况相比，能够实现制冷剂高效地吸热。因此，即使在外部气温低时，也能够抑制供暖性能的降低。
具体来说，在第1冷却水冷却用换热器14中，中间压力制冷剂吸收高压侧制冷剂的热或者设备19的废热，在第2冷却水冷却用换热器15中，低压制冷剂从外部空气吸热。因此，在第1冷却水冷却用换热器14中能够利用高压侧制冷剂的热或者设备19的废热来使制冷剂的密度上升，并且，在第2冷却水冷却用换热器15中能够确保制冷剂与外部空气的温度差而从外部空气可靠地吸热。
在本实施方式中，在供暖时，第1冷却水冷却用换热器14与第1冷却水回路C1以及第2冷却水回路C2中的至少一个连接。通过第1冷却水冷却用换热器14与第1冷却水回路C1连接，能够实施第1供暖模式。通过第1冷却水冷却用换热器14与第2冷却水回路C2连接，能够实施第2供暖模式。
在第2供暖模式中，能够将在冷却水加热用换热器16中加热了的冷却水的热量导入到第1冷却水冷却用换热器14。据此，即使在外部气温低时，也能够提高在第1冷却水冷却用换热器14中进行了换热的制冷剂的温度而使被吸入到压缩机23的制冷剂的密度上升。因此，即使在外部气温低时，也能够提高供暖性能。
在第2供暖模式中，如果伴随着供暖负荷的增加而使从第2冷却水回路C2导入到第1冷却水冷却用换热器14的热量增加，则能够可靠地提高外部气温低时的供暖性能。
例如，通过第1切换阀20以及第2切换阀21调整在第1冷却水冷却用换热器14中流动的第2冷却水回路C2的流量，从而能够调整从第2冷却水回路C2导入到第1冷却水冷却用换热器14的热量。在这种情况下，第1切换阀20以及第2切换阀21构成使从第2冷却水回路C2导入到第1冷却水冷却用换热器14的热量增加的导入热量调整部。
在本实施方式中，第1切换阀20以及第2切换阀21在供暖时，伴随着供暖负荷的增加，将第1冷却水冷却用换热器14的连接对象从第1冷却水回路C1切换到第2冷却水回路C2。由此，伴随着供暖负荷的增加，从第1供暖模式切换到第2供暖模式，能够适当地确保供暖性能。
在本实施方式中，在供冷时，第1冷却水冷却用换热器14与第1冷却水回路C1连接。由此，能够实施供冷模式而确保供冷性能。
在本实施方式中，喷射器25供给在第1冷却水冷却用换热器14中换热的中间压力制冷剂以及在第2冷却水冷却用换热器15中进行换热的低压制冷剂。因此，能够高效地供给中间压力制冷剂以及低压制冷剂。
在本实施方式中，设备19对流入到第1冷却水冷却用换热器14的冷却水进行加热。其结果，能够将由设备19加热了的冷却水的热量导入到第1冷却水冷却用换热器14。因此，即使在外部气温低时，也能够提高供暖性能。
根据本实施方式，散热器13使在第2冷却水冷却用换热器15中冷却了的冷却水与外部空气进行换热而使冷却水吸热。因此，通过从外部空气吸热的热泵运行，能够可靠地发挥供暖性能。
在本实施方式中，第1切换阀20以及第2切换阀21对供冷模式、第1供暖模式以及第2供暖模式进行切换，并且在供冷模式的情况下，与第2供暖模式的情况相比，降低从在冷却水加热用换热器16中加热了的冷却水导入到流入到第1冷却水冷却用换热器14的制冷剂的热量。由此，在供冷模式时能够确保供冷性能。
也可以设置在冷却水加热用换热器16中加热了的冷却水绕过第1冷却水冷却用换热器14而流过的旁通流路。由此，也可以通过调整在旁通流路中流动的冷却水的流量与在第1冷却水冷却用换热器14中流动的冷却水的流量的流量比例，来使被导入到在第1冷却水冷却用换热器14中流动的制冷剂的热增减。
在本实施方式中，设备19通过在第1冷却水回路C1中循环的冷却水而被吸热。其结果，与通过在第2冷却水回路C2中循环的冷却水而设备19被吸热的情况相比，能够抑制流入到第2冷却水冷却用换热器15的冷却水的温度由于设备19的热而上升。因此，能够确保第2冷却水冷却用换热器15的吸热能力。
在本实施方式中，电池19通过在第1冷却水冷却用换热器14中进行了换热的冷却水而被调整温度。据此，通过中间温度的冷却水对电池19进行温度调整，所以能够良好地对电池19进行温度调整。
(其他实施方式)
能够适当组合上述实施方式。能够对上述实施方式进行例如以下的各种变形。
(1)能够对制冷循环22进行各种变形。例如，如图7所示，第1冷却水冷却用换热器14也可以配置于喷射器25的喷嘴部25a的制冷剂流上游侧。
如图8所示，也可以在相比喷射器25的扩散部25d更靠制冷剂流下游的一侧，设置制冷剂向压缩机23侧与第2冷却水冷却用换热器15侧分支的分支部S1，在分支部S1与压缩机23的制冷剂吸入侧之间配置第1冷却水冷却用换热器14。
也可以如本实施例那样，在膨胀阀24中生成了的中间压力制冷剂在第1冷却水冷却用换热器14中进行换热，在喷射器25中生成了的低压制冷剂在第2冷却水冷却用换热器15中进行换热。
如图9所示，制冷循环22也可以是不具备喷射器的通常的制冷循环(膨胀阀循环)。具体来说，也可以在相比膨胀阀24更靠制冷剂流下游的一侧，设置制冷剂向第1冷却水冷却用换热器14侧与第2冷却水冷却用换热器15侧分支的分支部S2，在分支部S2与第2冷却水冷却用换热器15的制冷剂入口侧之间配置第2膨胀阀(减压部)27，第2冷却水冷却用换热器15的制冷剂出口侧与压缩机23的吸入端口23a连接，第1冷却水冷却用换热器14的制冷剂出口侧与压缩机23的中间压端口23b连接。
图9所示的压缩机23是在形成其外壳的外罩的内部收容两个压缩机构以及对这两个压缩机构进行旋转驱动的电动马达的二级升压式的电动压缩机，两个压缩机构是由固定容量型的压缩机构构成的低级侧压缩机构与高级侧压缩机构。
压缩机23的吸入端口23a从外罩的外部向低级侧压缩机构吸入低压制冷剂。压缩机23的中间压端口23b使制冷循环22的中间压力制冷剂流入到外罩的内部而合流到从低压向高压的压缩过程的制冷剂中。
也可以将图9所示的二级升压式的压缩机23应用于具备喷射器25的喷射器式制冷循环。
(2)在上述实施方式中，作为载热体而使用冷却水，但也可以使用油等各种介质作为载热体。
作为载热体，也可以使用纳流体。纳流体是指混入了粒径为纳米级的纳米粒子的流体。通过使纳米粒子混入载热体中，除了如使用乙二醇的冷却水(所谓的防冻液)那样使凝固点降低的作用效果之外，还能够得到如下作用效果。
即，能够得到提高在特定的温度区中的导热系数的作用效果、增加载热体的热容的作用效果、金属配管的防腐蚀效果、防止橡胶配管的劣化的作用效果以及提高在极低温下的载热体的流动性的作用效果。
这样的作用效果根据纳米粒子的粒子结构、粒子形状、配合比率、附加物质而发生各种变化。
据此，能够提高导热系数，所以即使是与使用乙二醇的冷却水相比量更少的载热体，也能够得到同等的冷却效率。
另外，能够增加载热体的热容，所以能够增加载热体自身的蓄冷蓄热量(基于显热的蓄冷蓄热)。
通过增加蓄冷蓄热量，即使在使压缩机23不工作的状态下，也能够在一定程度的时间内实施利用蓄冷蓄热的设备的冷却、加热的温度调节，所以能够节省车辆用热管理系统10的功耗。
纳米粒子的纵横比优选为50以上。这是由于能够得到充分的导热系数。此外，纵横比是表示纳米粒子的纵×横的比率的形状指标。
作为纳米粒子，能够使用包括Au、Ag、Cu以及C中的某一个的粒子。具体来说，作为纳米粒子的构成原子，能够使用Au纳米粒子、Ag纳米线、CNT(碳纳米管)、石墨烯、石墨芯壳型纳米粒子(以包围上述原子的方式存在碳纳米管等构造体那样的粒子体)以及含Au纳米粒子的CNT等。
(3)在上述实施方式的制冷循环22中，作为制冷剂而使用氟利昂系制冷剂，但制冷剂的种类不限定于此，也可以使用二氧化碳等天然制冷剂、碳化氢系制冷剂等。
另外，上述实施方式的制冷循环22构成高压侧制冷剂压力不超过制冷剂的临界压力的亚临界制冷循环，但也可以构成高压侧制冷剂压力超过制冷剂的临界压力的超临界制冷循环。
(4)在上述实施方式中，示出了将车辆用热管理系统10应用于混合动力汽车的例子，但也可以将车辆用热管理系统10应用于不具备引擎而从行驶用电动马达获得车辆行驶用的驱动力的电动汽车等。
(5)在上述实施方式中，作为空气加热用换热器(空气加热器)，使用了使被输送往车室内的空气与冷却水进行换热而对被输送往车室内的空气进行加热的加热器芯18。然而，作为空气加热用换热器(空气加热器)，也可以使用使被输送往车室内的空气与制冷循环22的高压侧制冷剂进行换热而对被输送往车室内的空气进行加热的室内冷凝器。

Claims (15)

1.一种车辆用空调装置，其特征在于，具备：
压缩机(23)，其通过吸入并排出制冷剂来供给高压制冷剂；
空气加热用换热器(18)，其利用所述高压制冷剂的热来对被输送往车室内的空气进行加热；
减压部(24、25)，其使所述高压制冷剂减压膨胀以作为中间压力制冷剂以及低压制冷剂进行供给；
第1低压侧换热器(14)，其使所述中间压力制冷剂与空气以外的载热体进行换热；
第2低压侧换热器(15)，其使所述低压制冷剂与所述载热体进行换热，从而对所述载热体进行冷却；
第1载热体回路(C1)，在所述第2低压侧换热器(15)中冷却了的所述载热体在所述第1载热体回路(C1)中循环；以及
载热体空气换热器(13、17)，其使在所述第1载热体回路(C1)中循环的所述载热体与空气进行换热，从而使所述载热体吸热。
2.根据权利要求1所述的车辆用空调装置，其特征在于，还具备：
高压侧换热器(16)，其使所述高压制冷剂与所述载热体进行换热，从而对所述载热体进行加热；以及
第2载热体回路(C2)，在所述高压侧换热器(16)中加热了的所述载热体在所述第2载热体回路(C2)中循环，
在供暖时，所述第1低压侧换热器(14)与所述第1载热体回路(C1)以及所述第2载热体回路(C2)中的至少一个连接。
3.根据权利要求2所述的车辆用空调装置，其特征在于，
还具备导入热量调整部(20、21)，该导入热量调整部(20、21)伴随着供暖负荷的增加，增加从所述第2载热体回路(C2)导入到所述第1低压侧换热器(14)的热量，
所述第1低压侧换热器(14)与所述第2载热体回路(C2)连接。
4.根据权利要求2所述的车辆用空调装置，其特征在于，
还具备切换部(20、21)，该切换部(20、21)在供暖时，伴随着供暖负荷的增加，将所述第1低压侧换热器(14)的连接对象从所述第1载热体回路(C1)切换成所述第2载热体回路(C2)。
5.根据权利要求1所述的车辆用空调装置，其特征在于，
在供冷时，所述第1低压侧换热器(14)与所述第1载热体回路(C1)连接。
6.根据权利要求1所述的车辆用空调装置，其特征在于，
所述减压部(25)具有喷射器，
所述喷射器通过从使所述制冷剂减压的喷嘴部(25a)喷射的高速度的喷射制冷剂的吸引作用，从制冷剂吸引口(25b)吸引所述制冷剂来作为吸引制冷剂，在升压部(25d)中使所述喷射制冷剂与所述吸引制冷剂的混合制冷剂升压，
所述中间压力制冷剂是在所述升压部(25d)中被升压了的所述制冷剂，
所述低压制冷剂是所述吸引制冷剂。
7.根据权利要求1所述的车辆用空调装置，其特征在于，
所述减压部(24、25)具有使所述制冷剂减压膨胀的膨胀阀以及喷射器，
所述喷射器通过从使在所述膨胀阀中被减压了的所述制冷剂减压的喷嘴部(25a)喷射的高速度的喷射制冷剂的吸引作用，从制冷剂吸引口(25b)吸引所述制冷剂来作为吸引制冷剂，在升压部(25d)中使所述喷射制冷剂与所述吸引制冷剂的混合制冷剂升压，
所述中间压力制冷剂是在所述膨胀阀中被减压了的所述制冷剂，
所述低压制冷剂是所述吸引制冷剂。
8.根据权利要求1所述的车辆用空调装置，其特征在于，
还具备对流入到所述第1低压侧换热器(14)的所述载热体进行加热的设备(19)。
9.根据权利要求8所述的车辆用空调装置，其特征在于，
所述设备(19)是伴随着工作而发热的发热设备。
10.根据权利要求8所述的车辆用空调装置，其特征在于，
所述设备(19)是从为了换气而从车室内排出到车室外的空气中回收热的换气热回收换热器。
11.一种车辆用空调装置，其特征在于，具备：
第1载热体回路(C2)，载热体在所述第1载热体回路(C2)中循环；
压缩机(23)，其吸入制冷剂并排出；
高压侧换热器(16)，其使所述压缩机(23)排出了的所述制冷剂与在所述第1载热体回路(C2)中循环的载热体进行换热，从而对所述载热体进行加热；
空气加热用换热器(18)，其使在所述高压侧换热器(16)中加热了的所述载热体与被输送往车室内的空气进行换热，从而对被输送到所述车室内的所述空气进行加热；
减压部(24、25)，其使在所述高压侧换热器(16)中进行了换热的所述制冷剂减压膨胀；以及
第1低压侧换热器(14)，其使在所述减压部(24、25)中进行了减压膨胀的所述制冷剂与所述载热体进行换热，
所述车辆用空调装置能够将在所述高压侧换热器(16)中加热了的所述载热体导入到所述第1低压侧换热器(14)。
12.根据权利要求11所述的车辆用空调装置，其特征在于，还具备：
第2载热体回路(C1)，所述载热体在所述第2载热体回路(C1)中循环；
第2低压侧换热器(15)，其使在所述减压部(24、25、27)中进行了减压膨胀的所述制冷剂与在所述第2载热体回路(C1)中循环的所述载热体进行换热，从而对所述载热体进行冷却；以及
载热体外部空气换热器(13)，其使在所述第2低压侧换热器(15)中冷却了的所述载热体与外部空气进行换热，从而使所述载热体吸热。
13.根据权利要求12所述的车辆用空调装置，其特征在于，还具备：
空气冷却用换热器(17)，其使在所述第2低压侧换热器(15)中冷却了的所述载热体与被输送到所述车室内的所述空气进行换热，从而对被输送到所述车室内的所述空气进行冷却；以及
切换部(20、21)，
所述切换部(20、21)对使在所述第2低压侧换热器(15)中冷却了的所述载热体流入到所述载热体外部空气换热器(13)的供暖模式、与使在所述高压侧换热器(16)中加热了的所述载热体流入到所述载热体外部空气换热器(13)的供冷模式进行切换，
与所述供暖模式的情况相比，所述切换部(20、21)在所述供冷模式的情况下，降低从在所述高压侧换热器(16)中加热了的所述载热体导入到流入所述第1低压侧换热器(14)的所述制冷剂的热量。
14.根据权利要求12所述的车辆用空调装置，其特征在于，
还具备通过在所述第1载热体回路(C2)中循环的所述载热体而被吸热的设备(19)。
15.根据权利要求1－9、11－14中的任一项所述的车辆用空调装置，其特征在于，
还具备通过在所述第1低压侧换热器(14)中进行了换热的所述载热体而被温度调整的电池(19)。
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