CN107499087A - 车辆用空调装置 - Google Patents

Abstract

本发明的提供一种车辆用空调装置，其不仅能够抑制压力损失和热损失，而且在暖风运行时和冷风运行时均能够回收换气用的排热通路内的热能，由此能够提高能量的利用效率。与主热交换装置分离的辅助热交换装置(60)配置在面对排热通路的位置。辅助热交换装置(60)将冷凝器(63)切换为与车厢内的空气进行热交换的内部空气热交换状态、与车厢外的空气进行热交换的外部空气热交换状态和与换气空气进行热交换的换气热交换状态中的任一种。辅助热交换装置(60)将蒸发器(64)切换为与车厢内的空气进行热交换的内部空气热交换状态、与车厢外的空气进行热交换的外部空气热交换状态和与换气空气进行热交换的换气热交换状态中的任一种。

Description

车辆用空调装置

技术领域

本发明涉及一种车辆用空调装置。

背景技术

作为车辆用空调装置，已知有一种通过回收从车厢内被排出到车厢外的换气热来提高主热交换装置的暖风运转时的热交换效率的装置(例如，参照专利文献1、2)。

专利文献1所记载的车辆用空调装置中，在使用热泵回路的主热交换装置中，于热泵回路的制冷剂通路中的膨胀阀的下游侧分岔连接有用于回收排热的辅助热交换部。辅助热交换部构成为，在将车厢内的空气排出到车厢外的换气用的排热通路上配置有用于与流经该排热通路的空气进行热交换的热交换器。辅助热交换部的热交换器将从流经排热通路的空气吸热的制冷剂提供给主热交换装置的制冷剂通路中的车厢内热交换器的上游部。据此，被提供给车厢内热交换器的制冷剂从换气空气回收高温热量，从而使制热效率得到提高。

另外，专利文献2所记载的车辆用空调装置中，在主热交换装置的导风管内，与主要的车厢内热交换器一起配置有排热回收装置的辅助车厢内热交换器。排热回收装置具有使制冷剂在辅助车厢内热交换器与换气热交换器之间循环的热泵回路。换气热交换器配置在将车厢内的空气排出到车厢外的换气用的排热通路中。排热回收装置将在换气热交换器中吸热的制冷剂提供给导风管内的辅助车厢内热交换器，并通过辅助车厢内热交换器对流经导风管内的空气进行加热。因此，在该车辆用空调装置的情况下，被提供给辅助车厢内热交换器的制冷剂也从换气空气回收高温热量，从而使暖风制热效率得到提高。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开2011-51466号

【专利文献2】日本特许第5186422号

发明内容

【发明所要解决的问题】

然而，专利文献1所记载的车辆用空调装置中，辅助热交换部的热交换器配置在车辆换气用的排热通路中，该热交换器通过配管与主热交换装置的制冷剂的主通路连接。因此，专利文献1所记载的车辆用空调装置的情况下，会导致用于连接辅助热交换部的热交换器和主热交换装置的制冷剂的主通路的、配管的长度变长，配管中的压力损失和热损失变大，因此，期望进一步进行改善，以提高能量的利用效率。

另外，专利文献2所记载的车辆用空调装置中，排热回收装置的换气热交换器配置在车辆换气用的排热通路中，该换气热交换器通过配管与主热交换装置的导风管内的辅助车厢内热交换器连接。因此，专利文献2所记载的车辆用空调装置的情况下，也会导致用于连接换气热交换器和导风管内的辅助车厢内热交器的配管的长度变长，同样也期望减小配管中的压力损失和热损失。

另外，专利文献1、2所记载的车辆用空调装置能够在车辆的暖风运转时回收换气用的排热通路内的高温热能，但是，在车辆的冷风运转时也期望能够回收换气用的排热通路内的低温热能。

因此，本发明的目的在于，提供一种车辆用空调装置，其不仅能够抑制压力损失和热损失，而且在暖风运转时和冷风运转时均能够回收换气用的排热通路内的热能，由此能够提高能量的利用效率。

【解决问题的方案】

为了解决上述问题，本发明所涉及的车辆用空调装置采用了以下的结构。

即，本发明所涉及的车辆用空调装置具有主热交换装置(例如，实施方式的主热交换装置10)、辅助热交换装置(例如，实施方式的辅助热交换装置60)和控制装置(例如，实施方式的控制装置15)，其中，所述主热交换装置具有：高温热量产生部(例如，实施方式的暖风用车厢内热交换器55)；低温热量产生部(例如，实施方式的蒸发器53)；和导入空气切换部(例如，实施方式的切换用风门37)，其将被导入到所述高温热量产生部和所述低温热量产生部中的至少一方的空气切换为车厢内的内部空气和车厢外的外部空气中的任一种，所述主热交换装置使导入空气流经所述高温热量产生部和所述低温热量产生部中的至少一方而流入车厢内，

所述辅助热交换装置具有：冷凝器(例如，实施方式的冷凝器63)，其将由压缩机(例如，实施方式的压缩机66)排出的制冷剂的热量向周围放出；和蒸发器(例如，实施方式的蒸发器64)，其通过膨胀阀(例如，实施方式的膨胀阀67)使从所述冷凝器流出的制冷剂膨胀后将周围的热量吸入内部，所述冷凝器和所述蒸发器构成为一体模块，并且，所述辅助热交换装置与所述主热交换装置分离而配置在与车辆的换气用的排热通路(例如，实施方式的排热通路65)面对的位置，并根据运转模式使所述冷凝器和所述蒸发器中的任一方选择性地与车厢内空气进行热交换，并将空调空气排出到车厢内，所述控制装置控制所述辅助热交换装置，所述辅助热交换装置具有：冷凝器侧热交换切换部(例如，实施方式的内外空气切换风门72C、75C)，其选择性地将所述冷凝器切换为内部空气热交换状态、外部空气热交换状态和换气热交换状态中的任一种，其中，所述内部空气热交换状态为与车厢内的空气进行热交换的状态，所述外部空气热交换状态为与车厢外的空气进行热交换的状态，所述换气热交换状态为与流经所述排热通路而被排出到车厢外的换气空气进行热交换的状态；和蒸发器侧热交换切换部(例如，实施方式的内外空气切换风门72E、75E)，其选择性地将所述蒸发器切换为内部空气热交换状态、外部空气热交换状态和换气热交换状态中的任一种，其中，所述内部空气热交换状态为与车厢内的空气进行热交换的状态，所述外部空气热交换状态为与车厢外的空气进行热交换的状态，所述换气热交换状态为与流经所述排热通路从车厢内被排出到车厢外的换气空气进行热交换的状态，

所述控制装置根据运转模式来控制所述冷凝器侧热交换切换部和所述蒸发器侧热交换切换部。

本发明也可以采用如下结构：在所述主热交换装置的所述导入空气切换部导入内部空气的状态下进行暖风运转的运转模式时，所述控制装置控制所述冷凝器侧热交换切换部，以使所述冷凝器处于所述内部空气热交换状态并且控制所述蒸发器侧热交换切换部，以使所述蒸发器处于所述外部空气热交换状态。

本发明也可以采用如下结构：在所述主热交换装置的所述导入空气切换部导入外部空气的状态下进行暖风运转的运转模式时，所述控制装置控制所述冷凝器侧热交换切换部，以使所述冷凝器处于所述内部空气热交换状态，并且控制所述蒸发器侧热交换切换部，以使所述蒸发器处于所述换气热交换状态。

本发明也可以采用如下结构：在所述主热交换装置的所述导入空气切换部导入内部空气的状态下进行冷风运转的运转模式时，所述控制装置控制所述蒸发器侧热交换切换部，以使所述蒸发器处于所述内部空气热交换状态，并且控制所述冷凝器侧热交换切换部，以使所述冷凝器处于所述外部空气热交换状态。

本发明也可以采用如下结构：在所述主热交换装置的所述导入空气切换部导入外部空气的状态下进行冷风运转时，所述控制装置控制所述蒸发器侧热交换切换部，以使所述蒸发器处于所述内部空气热交换状态，并且控制所述冷凝器侧热交换切换部，以使所述冷凝器处于所述换气热交换状态。

【发明效果】

根据本发明，在暖风运转时，通过使在主热交换装置的高温热量产生部中进行了热交换的空气流入车厢内，另一方面使辅助热交换装置的冷凝器处于内部空气热交换状态且使辅助热交换装置的蒸发器处于换气热交换状态，据此，能够通过与主热交换装置分离配置的辅助热交换装置回收排热通路的热量，从而使车厢内的空气变暖。另外，在冷风运转时，通过使在主热交换装置的低温热量产生部中进行了热交换的空气流入车厢内，另一方面使辅助热交换装置的蒸发器处于内部空气热交换状态且使辅助热交换装置的冷凝器处于换气热交换状态，据此，能够通过与主热交换装置分离配置的辅助热交换装置回收排热通路的低温热量，从而冷却车厢内的空气。

因此，根据本发明，由于不需要通过制冷剂配管将辅助热交换装置连接于主热交换装置，因此，不仅能够抑制压力损失和热损失，而且在暖风运转时和冷风运转时，均能够回收换气用的排热通路的热能。因此，通过采用本发明，能够提高能量的利用效率。

附图说明

图1是示意性地表示采用了本发明的一个实施方式的车辆用空调装置的车辆的剖视图。

图2是本发明的一个实施方式的主热交换装置的结构图。

图3是本发明的一个实施方式的主热交换装置的结构图，且是表示暖风运转时的制冷剂和空调空气的流向的图。

图4是本发明的一个实施方式的主热交换装置的结构图，且是表示冷风运转时的制冷剂和空调空气的流向的图。

图5是示意性地表示本发明的一个实施方式的辅助热交换装置的剖视图。

图6是示意性地表示本发明的一个实施方式的辅助热交换装置的剖视图，且是表示暖风运转时的空气的流向的图。

图7是示意性地表示本发明的一个实施方式的辅助热交换装置的剖视图，且是表示冷风运转时的空气的流向的图。

图8是示意性地表示本发明的一个实施方式的辅助热交换装置的剖视图，且是表示不打开冷暖风的、换气运转时空气的流向的图。

图9是示意性地表示采用了本发明的一个实施方式的车辆用空调装置的车辆的剖视图，且是表示暖风运转时的空气的流向的图。

图10是示意性地表示采用了本发明的一个实施方式的车辆用空调装置的车辆的剖视图，且是表示冷风运转时的空气的流向的图。

图11是本发明的一个实施方式的车辆用空调装置的系统结构图。

图12是示意性地表示采用了本发明的一个实施方式的车辆用空调装置的车辆的剖视图，且是表示在乘员搭乘前事先打开空调时的空气的流向的图。

图13是表示本发明的一个实施方式的车辆用空调装置的一部分的控制的流程图。

【附图标记说明】

1：车辆用空调装置；10：主热交换装置；15：控制装置；37：切换用风门(导入空气切换部)；53：蒸发器(低温热量产生部)；55：暖风用车厢内热交换器(高温热量产生部)；60：辅助热交换装置；63：冷凝器；64：蒸发器；65：排热通路；66：压缩机；67：膨胀阀；72C：内外空气切换风门(冷凝器侧热交换切换部)；72E：内外空气切换风门(蒸发器侧热交换切换部)；75C：排出切换风门(冷凝器侧热交换切换部)；75E：排出切换风门(蒸发器侧热交换切换部)。

具体实施方式

以下，根据附图对本发明的一个实施方式进行说明。

图1是示意性地表示搭载了本实施方式所涉及的车辆用空调装置的车辆100的图。

如图1所示，车辆100上搭载有车辆用空调装置1。车辆用空调装置具有主热交换装置(Fr HVAC)10和与主热交换装置10完全分离的辅助热交换装置(Rr HVAC)60。主热交换装置10配置在车厢90前方(例如，仪表板和发动机室)，辅助热交换装置60配置在车厢90后方的与换气用的排热通路(车厢内空气的排出通路)面对的位置。另外，在车辆的车顶部91设置有利用太阳光的发电装置、即太阳能板92。

图2是主热交换装置10的结构图。

主热交换装置10主要具有空调单元11、能够使制冷剂循环的制冷循环系统12和控制装置13。

空调单元11具有用于空调空气流通的导管51、收装在该导管51内的鼓风机52、蒸发器53、空气混合门54和暖风用车厢内热交换器55。

导管51具有位于空调空气的流通方向上的上游侧的进气口57和位于下游侧的出气口58。并且，上述的鼓风机52、蒸发器53、空气混合门54和暖风用车厢内热交换器55按照该顺序从流通方向上的上游侧向下游侧配置。

鼓风机52例如根据通过控制装置13的控制被施加的驱动电压而驱动，将通过进气口57被导入到导管51内的导入空气向下游侧送出。在进气口57设置有切换用风门37(导入空气切换部)，该切换用风门37切换连通到车厢内的车厢内通路20和连通到车厢外的车厢外通路36。切换用风门37例如能够通过驱动机构(未图示)驱动而转动，该驱动机构通过控制装置13的控制来驱动。

蒸发器53在流入内部的低压的制冷剂与车厢内空气(导管51内)之间进行热交换，例如通过制冷剂蒸发时的吸热来冷却流经蒸发器53的空调空气。

暖风用车厢内热交换器55能够通过流入内部的高温且高压的制冷剂来放热，例如对流经暖风用车厢内热交换器55的空调空气进行加热。

空气混合门54例如能够通过驱动机构(未图示)驱动而转动，该驱动机构被通过控制装置13的控制而驱动。具体而言，空气混合门54在导管51内的、打开朝向暖风用车厢内热交换器55的通风路径(加热路径)的加热位置(参照图3)和打开绕过加热路径的通风路径(冷却路径)的冷却位置(参照图4)之间转动。

制冷循环系统12例如具有上述的蒸发器53和暖风用车厢内热交换器55、压缩机21、暖风用膨胀阀22、旁通阀23、车厢外热交换器24、冷风阀26、储气罐25、辅助冷凝器27、止回阀28、冷风用膨胀阀29、冷风用辅助热交换器31、暖风阀32、气液分离器33、除湿阀34以及蒸发能力控制阀35，该各结构部件通过制冷剂流路连接。

压缩机21连接在气液分离器33与暖风用车厢内热交换器55之间。压缩机21例如被通过控制装置13的控制而驱动的驱动机构的驱动力而被驱动，从气液分离器33主要吸收制冷剂的气体部分，并将该制冷剂压缩后作为高温且高压的制冷剂而排出给上述的暖风用车厢内热交换器55。

暖风用膨胀阀22为所谓的节流阀，其使由暖风用车厢内热交换器55排出的制冷剂膨胀后作为低温且低压、气液两相(富液相)的喷雾状的制冷剂而排出给车厢外热交换器24。

并且，从压缩机21的排出部经由暖风用车厢内交换器55至暖风用膨胀阀22的通路被作为高压侧主通路41。

旁通阀23在暖风用车厢内热交换器55的下游部，设置在绕过高压侧主通路41的暖风用膨胀阀22而与车厢外热交换器24连接的旁通通路42上，例如被控制装置13控制开闭。并且，旁通阀23在执行暖风运转时处于关闭状态，在执行冷风运转时处于打开状态。

据此，例如，在执行暖风运转时，从暖风用车厢内热交换器55流出的制冷剂流经暖风用膨胀阀22以低温且低压的状态流入到车厢外热交换器24。

另一方面，在执行冷风运转时，从暖风用车厢内热交换器55流出的制冷剂流经旁通阀23以高温的状态流入到车厢外热交换器24。

车厢外热交换器24进行流入内部的制冷剂与车厢外空气的热交换。另外，在车厢外热交换器24的前方配置有能够向车厢外热交换器24送风的风扇24a。并且，风扇24a例如通过控制装置13的控制而被驱动。

在执行暖风运转时，车厢外热交换器24能够利用流入内部的低温且低压的制冷剂从车厢外空气吸热，例如，通过从车厢外空气的吸热来使制冷剂气化。

另一方面，在执行冷风运转时，车厢外热交换器24能够利用流入内部的高温的制冷剂向车厢外空气放热，例如，通过向车厢外空气的放热以及风扇24a的送风来冷却制冷剂。

冷风阀26设置在制冷剂流路中的、与车厢外热交换器24的下游部连接的冷风用主通路43上，例如被控制装置13控制开闭。冷风阀26在执行冷风运转时处于打开状态，在执行暖风运转时处于关闭状态。

储气罐25设置在冷风用主通路43中的、冷风阀26的下游侧。储气罐25回收流经车厢外热交换器24而流入冷风用主通路43内的制冷剂中的、气相的制冷剂(制冷剂的气体部分)。即，储气罐25仅使流入冷风用主通路43内的制冷剂中的、液相的制冷剂(制冷剂的液体部分)向冷风用主通路43的下游侧流通。

辅助冷凝器27设置在冷风用主通路43中的、储气罐25的下游侧，在流入内部的制冷剂与车厢外空气之间进行热交换。

止回阀28设置在冷风用主通路43中的、辅助冷凝器27的下游侧。止回阀28在执行冷风运转时使流经辅助冷凝器27的制冷剂向下游侧流通，在执行除湿运转时，防止制冷剂向冷风用主通路43中的、止回阀28的上游侧(辅助冷凝器27侧)逆流。

冷风用膨胀阀29为所谓的节流阀，其连接在冷风用主通路43中的、止回阀28与蒸发器53的流入口之间。冷风用膨胀阀29例如根据被控制装置13控制的阀门开度使流经止回阀28的制冷剂膨胀之后，作为低温且低压的、气液两相的喷雾状的制冷剂排出给蒸发器53。

冷风用辅助热交换器31以横跨冷风用主通路43中的、位于冷风用膨胀阀29的上游侧的上游部分与位于蒸发器53的下游侧的下游部分之间的方式配置。冷风用辅助热交换器31在执行冷风运转时，在上述的上游部分和下游部分之间进行热交换，将上游部分的制冷剂在流入蒸发器53内之前进行冷却。

并且，本实施方式中的冷风用主通路43是从车厢外热交换器24的下游部经由冷风阀26、储气罐25、辅助冷凝器27、止回阀28、冷风用辅助热交换器31、冷风用膨胀阀29、蒸发器53和蒸发能力控制阀35，与气液分离器33连接的通路。

暖风阀32设置在暖风用旁通通路44上，该暖风用旁通通路44绕过冷风用主通路43而连接车厢外热交换器24的下游部和气液分离器33。暖风阀32例如被控制装置13控制开闭。暖风阀32在执行暖风运转时处于打开状态，在执行冷风运转时处于关闭状态。

气液分离器33连接在汇合部46与上述的压缩机21之间，其中，该汇合部46连接冷风用主通路43的下游端与暖风用旁通通路44的下游端。气液分离器33对从汇合部46流出的制冷剂进行气液分离，使气相的制冷剂主要吸入到压缩机21。

除湿阀34设置在除湿流路48上，例如被控制装置13控制开闭，其中，该除湿流路48连接冷风用主通路43中的、位于止回阀28的下游侧的部分和高压侧主通路41中的、位于暖风用车厢内热交换器55的下游侧的部分。除湿阀34在执行除湿运转时处于打开状态，在执行除此之外的运转(冷风运转和暖风运转)时处于关闭状态。

蒸发能力控制阀35设置在冷风用主通路43中的、蒸发器53与冷风用辅助热交换器31之间，例如被控制装置13控制开闭。蒸发能力控制阀35在执行除湿运转时，被控制成与执行冷风运转时相比开度变小。

此处，在本实施方式中，具有在暖风运转时制冷剂在内部循环的暖风用制冷剂回路和在冷风运转时制冷剂在内部循环的冷风用制冷剂回路，两个制冷剂回路共用压缩机21、车厢外热交换器24和气液分离器33。

暖风用制冷剂回路具有：高压侧主通路41，其经由暖风用车厢内热交换器55和暖风用膨胀阀22，连接压缩机21的排出部和车厢外热交换器24的上游部；和暖风用旁通通路44，其绕过冷风用主通路43，连接车厢外热交换器24的下游部和气液分离器33。另外，冷风用制冷剂回路具有：经由冷风用膨胀阀29或蒸发器53，连接车厢外热交换器24的下游部和气液分离器33的冷风用主通路43；以及由经由暖风用车厢内热交换器55的高压侧主通路41的一部分和旁通通路42构成，且绕过暖风用膨胀阀22而连接压缩机21的排出部和车厢外热交换器24的上游部的通路。

另外，控制装置13例如根据通过配置在车厢内的未图示的开关等而由操作者输入的指令信号等，来控制主热交换装置10的运转。再者，控制装置13将主热交换装置10的运转切换控制为暖风运转、冷风运转、除湿运转等。

接着，对上述的主热交换装置10的动作进行说明。图3是表示暖风运转时的主热交换装置10的动作的说明图，图4是表示冷风运转时的主热交换装置10的动作的说明图。并且，在图中，点划线表示制冷剂的高压状态，实线表示制冷剂的低压状态，虚线表示制冷剂未流通的部分。

(暖风运转)

在暖风运转时，如图3所示，空气混合门54位于打开加热路径的加热位置，暖风阀32处于打开状态。并且，在暖风运转时，旁通阀23、冷风阀26、除湿阀34和蒸发能力控制阀35处于关闭状态。

这种情况下，由压缩机21排出的高温且高压的制冷剂通过暖风用车厢内热交换器55的放热来加热导管51内的空调空气。

然后，流经暖风用车厢内热交换器55的制冷剂通过暖风用膨胀阀22而膨胀，变为富液相的气液两相的喷雾状，之后，在车厢外热交换器24中从车厢外空气吸热而变为富气相的气液两相的喷雾状。流经车厢外热交换器24的制冷剂经由暖风用旁通通路44和汇合部46而流入到气液分离器33。流入到气液分离器33的制冷剂在其内部被气液分离，其中，气相的制冷剂(制冷剂的液体部分)主要被吸入压缩机21。

此时，在空调单元11的导管51内流过的空调空气在流经蒸发器53之后，在加热路径内流经暖风用车厢内热交换器55。然后，空调空气在流经暖风用车厢内热交换器55时被加热之后，作为暖风经由出气口58被提供到车厢内。

(冷风运转)

在冷风运转时，如图4所示，空气混合门54位于流经蒸发器53的空调空气流经冷却路径的冷却位置，并且，旁通阀23、冷风阀26和蒸发能力控制阀35处于打开状态。此外，暖风用膨胀阀22、暖风阀32和除湿阀34处于关闭状态。

这种情况下，从压缩机21排出的高温且高压的制冷剂流经暖风用车厢内热交换器55和旁通阀23，在车厢外热交换器24中向车厢外空气放热之后，流入到冷风用主通路43内。然后，制冷剂在其中的气相的制冷剂在储气罐25中被回收之后，在辅助冷凝器27中再次向车厢外空气放热。之后，制冷剂通过冷风用膨胀阀29膨胀而变为富液相的气液两相的喷雾状，接着，通过蒸发器53中的吸热来冷却导管51内的空调空气。

然后，流经蒸发器53后的富气相的气液两相的制冷剂在冷风用辅助热交换器31中进行热交换之后，流入到气液分离器33内。流入到气液分离器33的富气相的制冷剂在其内部被气液分离，并且，其中气相的制冷剂(制冷剂的气体部分)主要被吸入到压缩机21。

此时，在空调单元11的导管51内流过的空调空气在流经蒸发器53时被冷却之后，绕过暖风用车厢内热交换器55而作为冷风从出气口58被提供到车厢内。

此外，在本实施方式的主热交换装置10中，通过制冷循环系统而被加热的暖风用车厢内热交换器55构成高温热量产生部，蒸发器53构成低温热量产生部。但是，主热交换装置10的高温热量产生部并不局限于通过制冷循环系统而被加热的暖风用车厢内热交换器55，也可以利用发动机的冷却水的热量来加热导入空气，或者通过使用加热元件等的电加热器等来加热导入空气。

图5是示意性地表示辅助热交换装置60的剖面的图。

如图5所示，辅助热交换装置60具有：壳体61；和热交换模块62，其配置在壳体61的内部，制冷剂能够在其内部循环。

热交换模块62通过冷凝器63和蒸发器64相互连接而构成为整体大致呈长方体形的模块，其中，该冷凝器63将在内部流通的制冷剂的热量向周围放出，该蒸发器64通过在内部流通的制冷剂来吸收周围的热量。热交换模块62构成热泵回路。

冷凝器63的制冷剂流入部63i与压缩机66的排出部连接，蒸发器64的制冷剂流出部64o与压缩机66的吸入部连接。冷凝器63的制冷剂流出部63o和蒸发器64的制冷剂流入部64i通过膨胀阀67相互连接。膨胀阀67通过使从冷凝器63流入到蒸发器64的制冷剂迅速膨胀，来降低制冷剂温度。在热交换模块62中，通过压缩机66的动作，使制冷剂在包含冷凝器63和蒸发器64的热泵回路的制冷剂通路内循环。

在辅助热交换装置60的壳体61的内部，形成有为了进行热交换而使空气流向冷凝器63的冷凝器侧内部通路68C、和为了进行热交换而使空气流向蒸发器64的蒸发器侧内部通路68E。在冷凝器侧内部通路68C中的、冷凝器63的上游侧配置有送风用的送风机69C，在送风机69C的设置部的更靠上游侧的位置连接有外部空气导入通路70C和内部空气导入通路71C。外部空气导入通路70C和内部空气导入通路71C的开口状态通过内外空气切换风门72C被切换。

同样，在蒸发器侧内部通路68E中的、蒸发器64的上游侧配置有送风用的送风机69E，在送风机69E的设置部的更靠上游侧的位置连接有外部空气导入通路70E和内部空气导入通路71E。外部空气导入通路70E和内部空气导入通路71E的开口状态通过内外空气切换风门72E被切换。

另一方面，冷凝器侧内部通路68C中的、冷凝器63的下游侧连接有车外排出通路73C和车内返回通路74C。车外排出通路73C和车内返回通路74C的开口状态通过排出切换风门75C被切换。车内返回通路74C例如与将空调空气吹出到后座的脚下侧的脚(FOOT)用出气口连接。另外，在车内返回通路74C内的内外空气切换风门75C的邻近部设置有电加热装置76。

蒸发器侧内部通路68E中的、蒸发器64的下游侧连接有车外排出通路73E和车内返回通路74E。车外排出通路73E和车内返回通路74E的开口状态通过排出切换风门75E被切换。车内返回通路74E例如与在后座的上方侧吹出空调空气的通风(VENT)用出气口连接。

辅助热交换装置60的内外空气切换风门72C、72E、排出切换风门75C、75E、送风用的送风机69C、69E、电加热装置76的各动作被与主热交换器10的控制装置13不同的专用的控制装置15(参照图11)所控制。

另外，在本实施方式中，辅助热交换装置60的内部空气导入通路71C、71E和车外排出通路73C、73E构成车辆的换气用的排热通路65(车厢内空气的排出通路)的一部分。

图6的(A)表示在内部空气循环状态下辅助热交换装置60进行暖风运转的运转模式时的辅助热交换装置60的内部的情况，图6的(B)表示在换气状态下辅助热交换装置60进行暖风运转的运转模式时的辅助热交换装置60的内部的情况。图7的(A)表示在内部空气循环状态下辅助热交换装置60进行冷风运转的运转模式时的辅助热交换装置60的内部的情况，图7的(B)表示在换气状态下辅助热交换装置60进行冷风运转的运转模式时的辅助热交换装置60的内部的情况。此外，图6、图7中，由箭头来表示在辅助热交换装置60的内部流通的空气的流向。

与冷凝器侧内部通路68C面对的内外空气切换风门72C和排出切换风门75C能够通过由其构成的通路开闭组合来将冷凝器63切换为以下3种热交换状态。

(1C)内部空气热交换状态

通过内外空气切换风门72C打开内部空气导入通路71C且排出切换风门75C打开车内返回通路74C，使冷凝器63与车厢内的空气进行热交换(参照图6的(A)、图6的(B))。

(2C)外部空气热交换状态

通过内外空气切换风门72C打开外部空气导入通路70C且排出切换风门75C打开车外排出通路73C，使冷凝器63与车厢外的空气进行热交换(参照图7的(A))。

(3C)换气热交换状态

通过内外空气切换风门72C打开内部空气导入通路71C且排出切换风门75C打开车外排出通路73C，使冷凝器63与流经排热通路65被排出到车外的换气空气进行热交换(参照图7的(B))。

在本实施方式中，内外空气切换风门72C和排出切换风门75C构成将冷凝器63的热交换状态切换为上述的(1C)、(2C)、(3C)中的任一种热交换状态的冷凝器侧热交换切换部。

另外，与蒸发器侧内部通路68E面对的内外空气切换风门72E和排出切换风门75E能够通过由其构成的通路开闭组合来将蒸发器64切换为以下3种热交换状态。

(1E)内部空气热交换状态

通过内外空气切换风门72E打开内部空气导入通路71E且排出切换风门75E打开车内返回通路74E，在内部空气循环状态下，蒸发器64与车厢内的空气进行热交换(参照图7的(A)、图7的(B))。

(2E)外部空气热交换状态

通过内外空气切换风门72E打开外部空气导入通路70E且排出切换风门75E打开车外排出通路73E，蒸发器64与车厢外的空气进行热交换(参照图6的(A))。

(3E)换气热交换状态

通过内外空气切换风门72E打开内部空气导入通路71E且排出切换风门75E打开车外排出通路73E，蒸发器64与流经排热通路65被排出到车外的换气空气进行热交换(参照图6的(B))。

在本实施方式中，内外空气切换风门72E和排出切换风门75E构成将蒸发器64的热交换状态切换为上述的(1E)、(2E)、(3E)中的任一种热交换状态的蒸发器侧热交换切换部。

此外，图8表示不进行冷暖风运转而对车厢内进行换气的运转模式时的辅助热交换装置60的内部的情况。该运转模式时，通过内外空气切换风门72E打开内部空气导入通路71E且排出切换风门75E打开车外排出通路73E，车厢内的换气空气流经蒸发器64被排出到车外排出通路73E。

另外，辅助热交换装置60的内外空气切换风门72C、72E和排出切换风门75C、75E能够被控制装置15根据车辆用空调装置1的运转模式适当地进行切换。

图9的(A)是表示内部空气循环暖风模式(外部空气吸热模式)时的主热交换装置10和辅助热交换装置60中的空气的流向的图，图9的(B)是表示换气暖风模式(换气热回收模式)时的主热交换装置10和辅助热交换装置60中的空气的流向的图。另外，图10的(A)是表示内部空气循环冷风模式(外部空气排热模式)时的主热交换装置10和辅助热交换装置60中的空气的流向的图，图10的(B)是表示换气冷风模式(换气热回收模式)时的主热交换装置10和辅助热交换装置60中的空气的流向的图。

以下，对各运转模式下的主热交换装置10和辅助热交换装置60的状态和空气的流向进行说明。

<内部空气循环暖风模式>

在内部空气循环暖风模式下，主热交换装置10在内部空气循环状态下，即在空调单元11的切换用风门37(参照图2)将导入空气的通路切换到车厢内通路20侧的状态下，进行暖风运转。

此时，辅助热交换装置60通过控制装置15的控制，如图6(A)所示，由冷凝器63侧的内外空气切换风门72C打开内部空气导入通路71C且由排出切换风门75C打开车内返回通路74C，由蒸发器64侧的内外空气切换风门72E打开外部空气导入通路70E且由排出切换风门75E打开车外排出通路73E，以使冷凝器63处于内部空气热交换状态。

据此，在辅助热交换装置60中，蒸发器64从外部空气进行吸热，冷凝器63对车厢内的空气进行加热。此时的空气流向如图9的(A)所示。

<换气暖风模式>

在换气暖风模式下，主热交换装置10在外部空气导入状态下，即在空调单元11的切换用风门37(参照图2)将导入空气的通路切换到车厢外通路36侧的状态下，进行暖风运转。

此时，辅助热交换装置60通过控制装置15的控制，如图6(B)所示，由冷凝器63侧的内外空气切换风门72C打开内部空气导入通路71C且由排出切换风门75C打开车内返回通路74C，由蒸发器64侧的内外空气切换风门72E打开内部空气导入通路71E且由排出切换风门75E打开车外排出通路73E，以使冷凝器63处于内部空气热交换状态。

据此，在辅助热交换装置60中，蒸发器64从流经排热通路65而由车厢内被排出的温度比较高的换气空气进行吸热，冷凝器63对车厢内的空气进行加热。此时的空气流向如图9的(B)所示。

在外部空气的温度较低时，由车厢内被排出的换气空气的温度与外部空气相比相对较高，因此，能够在蒸发器64中有效地进行吸热。因此，使得辅助热交换装置60的制热效率得到提高。

<内部空气循环冷风模式>

在内部空气循环冷风模式下，主热交换装置10在内部空气循环状态下，即在空调单元11的切换用风门37(参照图2)将导入空气的通路切换到车厢内通路20侧的状态下，进行冷风运转。

此时，辅助热交换装置60通过控制装置15的控制，如图7的(A)所示，由蒸发器64侧的内外空气切换风门72E打开内部空气导入通路71E且由排出切换风门75E打开车内返回通路74E，由冷凝器63侧的内外空气切换风门72C打开外部空气导入通路70C且由排出切换风门75C打开车外排出通路73C，以使蒸发器64处于内部空气热交换状态。

据此，在辅助热交换装置60中，冷凝器63对外部空气进行放热，蒸发器64对车厢内的空气进行冷却。此时的空气流向如图10的(A)所示。

<换气冷风模式>

在换气冷风模式下，主热交换装置10在外部空气导入状态下，即在空调单元11的切换用风门37(参照图2)将导入空气的通路切换到车厢外通路36侧的状态下，进行冷风运转。

此时，辅助热交换装置60通过控制装置15的控制，如图7的(B)所示，由蒸发器64侧的内外空气切换风门72E打开内部空气导入通路71E且由排出切换风门75E打开车内返回通路74E，由冷凝器63侧的内外空气切换风门72C打开内部空气导入通路71C且由排出切换风门75C打开车外排出通路73C，以使蒸发器64处于内部空气热交换状态。

据此，在辅助热交换装置60中，冷凝器63对流经排热通路65而由车厢内被排出的温度比较低的换气空气进行放热，蒸发器64对车厢内的空气进行冷却。此时的空气流向如图10的(B)所示。

在外部空气的温度较高时，由车厢内被排出的换气空气的温度与外部空气相比相对较低，由此，能够在冷凝器63中有效地进行放热。因此，使得辅助热交换装置60的制冷效率得到提高。

另外，图11是表示本实施方式的车辆用空调装置1的概略的系统结构的图。

车辆用空调装置1构成为，主热交换装置10的控制装置13、辅助热交换装置60的控制装置15、和控制低压电池93的充放电的充放电控制单元94通过车载网络N相互通信。

主热交换装置10的控制装置13接收乘员的操作指令、或者来自设置于车辆前部的车厢内传感器4和车厢外传感器5等传感器类的输入信号，来控制导入空气的切换用风门37和压缩机以外的其他设备类。并且，图11中的附图标记3表示车辆用空调装置1的主开关。

辅助热交换装置60的控制装置15接收来自设置于车辆后部的车厢内传感器6等传感器类的输入信号，来控制压缩机66、送风用的送风机69C、69E、内外空气切换风门72C、72E、排出切换风门75C、75E等。

充放电控制单元94接收来自低压电池93的充电状态信号，来控制由太阳能板92对低压电池93的充电或者放电，并且，接收低压电池93的充电状态信号和来自未图示的太阳辐射量传感器的检测信号，来控制辅助热交换装置60或者其他的低电压设备中的电力使用。

再者，本实施方式所涉及的车辆用空调装置1具有在乘员进入车辆之前(点火开关打开之前)对车厢内进行事先换气或者冷暖风运转的功能。

图12的(A)是表示由车辆用空调装置1进行事先换气时的主热交换装置10和辅助热交换装置60的动作状态的图。另外，图12的(B)是表示由车辆用空调装置1进行事先冷风运转时的主热交换装置10和辅助热交换装置60的动作状态的图，图12的(C)是表示由车辆用空调装置1进行事先暖风运转时的主热交换装置10和辅助热交转装置60的动作状态的图。

以下，参照图13所示的流程图，对由车辆用空调装置1进行的事先换气或者事先冷暖风运转的一个例子进行说明。

在步骤S101中，判断点火开关是否打开，在点火开关打开的情况下，进入到步骤S102，在车辆用空调装置1的主开关3打开的情况下，进入到步骤S103，迁移到通常的冷暖风模式。

在步骤S101中，在点火开关关闭的情况下，进入到步骤S104，判断是否有容许进行事先冷暖风运转的信号。容许进行事先冷暖风运转的信号例如采用低压电池93的剩余量信号或者太阳辐射量传感器的检测信号。即，通过采用这些信号，能够判断低压电池93当前是否剩余有可继续进行事先冷暖风运转的电力，或者是否可得到足够的太阳能发电量。

在步骤S104中，在判断为有容许进行事先冷暖风运转的信号时，进入到步骤S105，在判断为没有容许进行事先冷暖风运转的信号时，进入到步骤S111。在步骤S105中，判定外部空气温度是否比设定温度T1℃高，在外部空气温度比设定温度T1℃高的情况下，进入到步骤S106，在低于设定温度T1℃的情况下，进入到步骤S107。

在步骤S106中，判断车厢内温度和外部空气温度的差是否比设定温度差ΔT℃大。在步骤S106中，在判断为车厢内温度和外部空气温度的差没有设定温度差ΔT℃大的情况下，由车辆后部的辅助热交换装置60执行冷风运转(参照图12的(B))。

辅助热交换装置60中，冷凝器63和蒸发器64被一体模块化，内部的制冷剂通路也为简洁且较短的结构，因此，能够以较少的耗电量进行冷风或者暖风的运转。

另一方面，在步骤S106中，在判断为车厢内温度和外部空气温度的差比设定温度差ΔT℃大的情况下，进入到步骤S108，由车辆前部的主热交换装置10导入外部空气，使车辆后部的辅助热交换装置60处于换气模式(参照图12的(A))。

据此，车厢内被换气。因此，在车厢内温度和外部空气温度的差比设定温度差ΔT℃大的情况下，执行事先的换气运转，使车厢内的温度下降之后，迁移到冷风运转。

另外，在外部空气温度在设定温度T1℃以下而进入到步骤S107的情况下，在步骤S107中，判断车厢内温度是否比设定温度T2℃低。在车厢内温度比设定温度T2℃低的情况下，进入到步骤S110而由车辆后部的辅助热交换装置60执行暖风运转(参照图12的(C))。

另外，在车厢内温度在设定温度T2℃以上的情况下，进入到步骤S108，由车辆前部的主热交换装置10导入外部空气，使车辆后部的辅助热交换装置60处于换气模式(参照图12的(A))。据此，车厢内被换气。

在步骤S104中，在没有容许进行事先冷暖风运转的信号而进入到步骤S111的情况下，在步骤S111中，判定是否有容许进行事先换气的信号(例如，低压电池93是否剩余有某种程度以上的电力或者太阳辐射量是否在某种程度以上)。在步骤S111中，在有容许进行事先换气的信号的情况下，进入到步骤S112，在没有容许信号的情况下，进入到步骤S113，使辅助热交换装置60的换气模式停止(不执行任何模式)。

在步骤S111中有容许进行事先冷暖风运转的信号而进入到步骤

S112的情况下，在步骤S112中，判断车厢内温度是否比设定温度T2℃高。在步骤S112中，在判断为车厢内温度比设定温度T2℃高的情况下，进入到步骤S108，由车辆前部的主热交换装置10导入外部空气，使车辆后部的辅助热交换装置60处于换气模式(参照图12的(A))。据此，车厢内被换气。

另外，在步骤S112中，在判断为车厢内温度在设定温度T2℃以下的情况下，进入步骤S113，使辅助热交换装置60的换气模式停止(不执行任何模式)。

此外，在有来自用户的进行事先冷暖风运转的请求(事先冷暖风运转的指示)的情况下，可以使主热交换装置10与辅助热交换装置60一起联动而动作。这种情况下，优选以低压电池93的剩余量在一定以上且车厢内的温度稳定为条件，优先降低主热交换装置10的输出(使辅助热交换装置60优先运转)。据此，能够实现车辆的功率降低。

如上所示，在本实施方式所涉及的车辆用空调装置1中，在换气暖风模式下的运转时，通过使导入外部空气而在主热交换装置10的暖风用车厢内热交换器55中升温后得到的空气流入到车厢内，另一方面，使辅助热交换装置60的冷凝器63处于内部空气热交换状态且使辅助热交换装置60的蒸发器64处于换气热交换状态，据此，能够将车厢内的高温热空气的一部分从排热通路65排出到车外的同时，由辅助热交换装置60回收排热通路65内的热量，从而有效地使车厢内的空气变暖。

另外，在本实施方式所涉及的车辆用空调装置1中，在换气冷风模式下的运转时，通过使导入外部空气在主热交换装置10的蒸发器53中冷却后得到的空气流入到车厢内，另一方面，使辅助热交换装置60的蒸发器64处于内部空气热交换状态且使辅助热交换装置60的冷凝器63处于换气热交换状态，据此，能够将车厢内的低温热空气的一部分从排热通路65排出到车外的同时，由辅助热交换装置60回收排热通路65内的低温热量，从而有效地冷却车厢内的空气。

在本实施方式所涉及的车辆用空调装置1中，由于辅助热交换装置60与主热交换装置10完全分离且未由制冷剂配管连接，因此，能够抑制在制冷剂配管中的压力损失和热损失，同时，在暖风运转时和冷风运转时时，通过切换为换气暖风模式或者换气冷风模式来均能够回收排热通路65的热能。因此，通过采用本实施方式所涉及的车辆用空调装置1，能够提高能量的利用效率。

另外，在本实施方式所涉及的车辆用空调装置1中，在主热交换装置10导入内部空气的内部空气循环暖风模式时，能够使辅助热交换装置60的冷凝器63处于内部空气热交换状态且使蒸发器64处于外部空气热交换状态来进行运转，再者，在主热交换装置10导入内部空气的内部空气循环冷风模式时，能够使辅助热交换装置60的蒸发器64处于内部空气热交换状态且使冷凝器63处于外部空气热交换状态来运转。因此，在采用本实施方式所涉及的车辆用空调装置1的情况下，能够根据运转状况适当地区分使用换气暖风和内部空气循环暖风、以及换气冷风和内部空气循环冷风。

再者，在本实施方式所涉及的车辆用空调装置1中，能够将辅助热交换装置60的蒸发器64自由地切换为外部空气热交换状态和换气热交换状态，因此，例如，在寒冷的时候以内部空气循环暖风模式进行运转时，在由于车外的冷空气而在蒸发器64上结霜的情况下，通过将蒸发器64切换为换气热交换状态，能够利用车厢内的高温热量进行除霜。

另外，在本实施方式所涉及的车辆用空调装置1的情况下，在辅助热交换装置60的冷凝器63侧的车内返回通路74C的内部设置有加热装置76。因此，暖风运转时，根据需要使加热装置76动作，据此，能够提高辅助热交换装置60的制热效果。

再者，本实施方式的情况下，加热装置76设置在冷凝器63侧的车内返回通路74C内，因此，能够防止在冷风运转时流经冷凝器63的空气与加热装置76接触，从而抑制因加热装置76而导致的流通阻力的增大。因此，通过采用该结构，能够降低送风用的送风机69C的耗电量。

另外，在本实施方式所涉及的车辆用空调装置1中，具有与主热交换装置10完全独立的具有热泵回路的辅助热交换装置60，因此，例如，在除霜暖风运转时，若由主热交换装置10进行除霜暖风运转，同时由辅助热交换装置60也进行暖风运转，则能够由辅助热交换装置60来弥补伴随着除湿而导致的主热交换装置10的送风热量的下降，确保车厢内的温度更加舒适。

并且，本发明并不局限于上述实施方式，在不脱离的其主旨的范围内，可以进行各种设计变更。

例如，在上述实施方式中，由热泵回路构成主热交换装置的高温热量产生部，但是，主热交换装置的高温热量产生部也可以采用水加热用加热器、高电压PTC加热器等。这种情况下，也能够通过采用与上述实施方式相同的和辅助热交换装置的组合来进行运转，提高能量的利用效率，实现耗电量的降低。

Claims (5)

1.一种车辆用空调装置，其特征在于，具有主热交换装置、辅助热交换装置和控制装置，其中，

所述主热交换装置具有：

高温热量产生部；

低温热量产生部；和

导入空气切换部，其将被导入到所述高温热量产生部和所述低温热量产生部中的至少一方的空气切换为车厢内的内部空气和车厢外的外部空气中的任一种，

所述主热交换装置使导入空气流经所述高温热量产生部和所述低温热量产生部中的至少一方而流入车厢内，

所述辅助热交换装置具有：

冷凝器，其将由压缩机排出的制冷剂的热量向周围放出；和

蒸发器，其通过膨胀阀使从所述冷凝器流出的制冷剂膨胀后，将周围的热量吸入到内部，

所述冷凝器和所述蒸发器构成为一体模块，并且，所述辅助热交换装置与所述主热交换装置分离而配置在与车辆的换气用的排热通路面对的位置，并根据运转模式，使所述冷凝器和所述蒸发器中的任一方选择性地与车厢内空气进行热交换，而将空调空气排出到车厢内，

所述控制装置控制所述辅助热交换装置，

所述辅助热交换装置具有：

冷凝器侧热交换切换部，其选择性地将所述冷凝器切换为内部空气热交换状态、外部空气热交换状态和换气热交换状态中的任一种，其中，所述内部空气热交换状态为与车厢内的空气进行热交换的状态，所述外部空气热交换状态为与车厢外的空气进行热交换的状态，所述换气热交换状态为与流经所述排热通路而被排出到车厢外的换气空气进行热交换的状态；和

蒸发器侧热交换切换部，其选择性地将所述蒸发器切换为内部空气热交换状态、外部空气热交换状态和换气热交换状态中的任一种，其中，所述内部空气热交换状态为与车厢内的空气进行热交换的状态，所述外部空气热交换状态为与车厢外的空气进行热交换的状态，所述换气热交换状态为与流经所述排热通路而从车厢内被排出到车厢外的换气空气进行热交换的状态，

所述控制装置根据运转模式来控制所述冷凝器侧热交换切换部和所述蒸发器侧热交换切换部。

2.根据权利要求1所述的车辆用空调装置，其特征在于，

在所述主热交换装置的所述导入空气切换部导入内部空气的状态下进行暖风运转的运转模式时，所述控制装置控制所述冷凝器侧热交换切换部，以使所述冷凝器处于所述内部空气热交换状态，并且所述控制装置控制所述蒸发器侧热交换切换部，以使所述蒸发器处于所述外部空气热交换状态。

3.根据权利要求1所述的车辆用空调装置，其特征在于，

在所述主热交换装置的所述导入空气切换部导入外部空气的状态下进行暖风运转的运转模式时，所述控制装置控制所述冷凝器侧热交换切换部，以使所述冷凝器处于所述内部空气热交换状态，并且所述控制装置控制所述蒸发器侧热交换切换部，以使所述蒸发器处于所述换气热交换状态。

4.根据权利要求1所述的车辆用空调装置，其特征在于，

在所述主热交换装置的所述导入空气切换部导入内部空气的状态下进行冷风运转的运转模式时，所述控制装置控制所述蒸发器侧热交换切换部，以使所述蒸发器处于所述内部空气热交换状态，并且所述控制装置控制所述冷凝器侧热交换切换部，以使所述冷凝器处于所述外部空气热交换状态。

5.根据权利要求1所述的车辆用空调装置，其特征在于，

在所述主热交换装置的所述导入空气切换部导入外部空气的状态下进行冷风运转时，所述控制装置控制所述蒸发器侧热交换切换部，以使所述蒸发器处于所述内部空气热交换状态，并且所述控制装置控制所述冷凝器侧热交换切换部，以使所述冷凝器处于所述换气热交换状态。