CN107953750B - 车辆用空调装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车辆用空调装置。该车辆用空调装置具有制冷剂加热机构，在使制冷剂依次在第1热交换器、第2热交换器、蒸发器和压缩机中进行循环，且使制冷剂在第1热交换器放热的除湿供暖运行时，当外部气温在规定温度以下，并且使从第2热交换器流出的制冷剂膨胀的第2膨胀阀的开度大于使从第1热交换器流出的制冷剂膨胀的第1膨胀阀的开度时，所述制冷剂加热机构能够对制冷剂进行加热。据此，能够通过简单的系统结构来进行大范围的温度控制。

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

现有技术中，提出一种利用热泵循环来进行除湿供暖运行的车辆用空调装置(参照专利文献1)。例如，图13所示的车辆用空调装置91具有压缩机(compressor)21、车厢内热交换器22、膨胀阀A23、车厢外热交换器24、膨胀阀B25和蒸发器26来作为构成要素。在除湿供暖运行中，制冷剂(refrigerant)在由这些构成要素构成的回路中按照该顺序进行循环。蒸发器26和车厢内热交换器22被收容在输送管(duct)51中，蒸发器26相对于输送管51内的已调节的空气的流通方向被配置在车厢内热交换器22的上游。

作为对已调节的空气的温度进行调节的方法，已知有如下方法：通过对膨胀阀A23与膨胀阀B25的开度比进行调节使蒸发器26的温度降低到结露点以下，使相对于已调节的空气的流通方向设置在蒸发器26的下游的车厢内热交换器22升温到目标温度以上。

在该方法中，控制膨胀阀B25的开度，来使蒸发器26中的制冷剂与车厢外热交换器24中的制冷剂之间产生压力差，其中，膨胀阀B25相对于制冷剂的流通方向设置在比蒸发器26更靠上游、且位于蒸发器26和车厢外热交换器24之间。在外部气温低的情况下，为了防止冻结，必须使蒸发器26的温度比蒸发器冻结界限温度(例如，0℃)高。另外，相对于制冷剂的流通方向而被设置于比蒸发器26更靠上游的位置的车厢外热交换器24的温度不可低于蒸发器26的温度。由于无法增大车厢外热交换器24的制冷剂的温度与外部气温的温度差，因此,制冷剂从提供给车厢外热交换器24的外部空气无法充足地获得吸热量。因此，作为所期望的喷射空气温度(air temperature at spurting)有时难以获得足够高的温度。所谓喷射空气温度是指从输送管51排出的已调节的空气的温度。一般而言，存在外部气温越低则可控制的喷射空气温度的上限变得越低的倾向。

因此，提出了如下结构：如图14所示的车辆用空调装置92那样，在制冷剂的流通回路中，车厢外热交换器24和蒸发器26并列配置，在来自蒸发器26的制冷剂的排出口具有调节阀38。根据该结构，能够控制调节阀38的开度来使蒸发器26中的制冷剂的蒸发温度比车厢外热交换器24中的制冷剂的温度高。因此，能够同时实现确保车厢外热交换器24中的吸热量和防止蒸发器26的冻结。

现有技术文献

【专利文献】

专利文献1：日本发明专利公开公报特开2013-256230号

然而，在图14所示的车辆用空调装置92中，需要按照外部气温和作为目标的喷射空气温度的范围来切换图14(A)所示的制冷剂的流通回路和图14(B)所示的制冷剂的流通回路。图14(B)所示的流通回路具有与图13所示的流通回路同样的构成要素。有时伴随着该流通回路的切换而产生制冷剂的流动声。流动声作为噪音而成为带来不适感的原因。另外，为了进行流通回路的切换，车辆用空调装置92需要具有多个阀，并且对各个阀的开度进行控制。因此，车辆用空调装置92的零部件数增加，系统变得复杂。

发明内容

本发明是鉴于上述问题点而做出的，其目的在于，提供一种能够用简单的结构进行大范围的温度控制的车辆用空调装置。

本发明的第1方式是一种车辆用空调装置(10、10a、10b、10c)，具有：压缩机(21)，其对制冷剂进行压缩；第1热交换器(22)，其能够将所述压缩机压缩后的制冷剂的热向内部空气放出(放热)；第1膨胀阀(23)，其使从所述第1热交换器(22)流出的制冷剂膨胀；第2热交换器(24)，其能够将从所述第1膨胀阀(23)流出的制冷剂的热与外部空气进行热交换；第2膨胀阀(25)，其使从所述第2热交换器(24)流出的制冷剂膨胀；和蒸发器(26)，其使从所述第2膨胀阀(25)流出的制冷剂吸收内部空气的热(heat)，该车辆用空调装置以供暖模式、制冷模式和除湿供暖模式中的任一运行模式进行运行，所述供暖模式是使所述制冷剂通过供暖回路(F3)进行循环，且在所述第1热交换器(22)使所述制冷剂放热的运行模式，其中所述供暖回路依次设置有所述第1热交换器(22)、所述第2热交换器(24)和所述压缩机(21)，所述制冷模式是使所述制冷剂通过制冷回路(F2)进行循环的运行模式，其中所述制冷回路依次设置有所述第2热交换器(24)、所述蒸发器(26)和所述压缩机(21)，所述除湿供暖模式是使所述制冷剂通过除湿供暖回路(F1、F1a、F1b、F1c)进行循环，且在所述第1热交换器(22)使所述制冷剂放热，并在所述第2热交换器(24)使所述制冷剂吸热的运行模式，其中所述除湿供暖回路依次设置有所述第1热交换器(22)、所述第2热交换器(24)、所述蒸发器(26)和所述压缩机(21)，在所述除湿供暖回路(F1、F1a、F1b、F1c)中，还设置具有能够对所述制冷剂进行加热的制冷剂加热机构(27)，当运行模式为所述除湿供暖模式，且外部气温在规定温度以下，并且使所述第2膨胀阀(25)的开度比所述第1膨胀阀(23)的开度大时，所述制冷剂加热机构(27)对所述制冷剂进行加热。

本发明的第2方式在上述的车辆用空调装置(10、10a、10b、10c)中，当所述制冷剂加热机构(27)对所述制冷剂进行加热时，使所述第1膨胀阀(23)的开度比对所述制冷剂进行加热之前大。

本发明的第3方式在上述的车辆用空调装置(10、10a)中，在所述蒸发器(26)与所述压缩机(21)之间具有储液器(accumulator)(28)，所述储液器(28)将所述制冷剂的气相成分分离，且将所述气相成分提供给压缩机(21)，上述制冷剂加热机构(27)被设置于所述蒸发器(26)与所述储液器(28)之间。

根据本发明，可以提供一种能够通过简单的系统结构进行大范围的温度控制的车辆用空调装置。

根据本发明的第1方式，在运行模式为除湿供暖模式的情况下，当外部气温低时，制冷剂被加热而比体积增加，因此，促进除湿供暖回路内的制冷剂的循环。被加热的制冷剂通过蒸发而量得到增加，从压缩机送出的压缩制冷剂的量增加，因此，能够使第1热交换器升温。因此，第1热交换器进行放热而得到的已调节的空气的温度升高。因此，与不具有制冷剂加热机构的情况相比，能够进行更大范围的温度控制。该温度控制能够不切换多个制冷剂的流通回路而实现，因此，避免系统的复杂化和伴随着流通回路的切换的制冷剂的流动声的产生。

根据本发明的第2方式，在除湿供暖回路中通过加热而促进制冷剂的流通。因此，与维持第1压缩阀的开度时相比，能够扩大第1热交换器与第2热交换器之间的温度差，提高第1热交换器的温度。因此，能够进行大范围的温度控制。

根据本发明的第3方式，制冷剂加热机构被设置于比蒸发器更靠制冷剂的流通方向的位置。因此，通过加热而获得的比体积增加后的制冷剂不受到蒸发器中的压力损失，而能够提高压缩机的转速直到通过制冷剂加热机构的制冷剂的温度变得比蒸发器的温度低。因此，能够增加除湿供暖回路中的制冷剂的循环量，增加第1热交换器中的放热量。并且，由于第2热交换器与蒸发器之间的压力差没有增加，因此，能够降低第2热交换器的温度，增加第2热交换器中的吸热量。因此，能够进行大范围的温度控制。

附图说明

图1是表示本发明实施方式所涉及的车辆用空调装置的第1例的除湿供暖运行的图。

图2是表示本发明实施方式所涉及的车辆用空调装置的第1例的制冷运行的图。

图3是表示本发明实施方式所涉及的车辆用空调装置的第1例的供暖运行的图。

图4是表示本发明实施方式所涉及的车辆用空调装置的第2例的图。

图5是表示本发明实施方式所涉及的车辆用空调装置的第3例的图。

图6是表示本发明实施方式所涉及的车辆用空调装置的第4例的图。

图7是表示本发明实施方式所涉及的空调控制的步骤一例的流程图。

图8是本发明实施方式所涉及的车辆用空调装置的第3例的除湿供暖运行时的压力-焓(p-h)线图一例。

图9是本发明实施方式所涉及的车辆用空调装置的第3例的除湿供暖运行时的p-h线图的另一例。

图10是本发明实施方式所涉及的车辆用空调装置的第2例的除湿供暖运行时的p-h线图一例。

图11是表示本发明实施方式所涉及的车辆用空调装置的第3例中的制冷剂的比体积的例子的图。

图12是表示本发明实施方式所涉及的车辆用空调装置的第2例中的制冷剂的比体积的例子的图。

图13是表示现有技术的车辆用空调装置一例的图。

图14是表示现有技术的车辆用空调装置的另一例的图。

附图标记说明

10、10a、10b、10c：车辆用空调装置；11：空调器；12：热泵循环；21：压缩机；22：车厢内热交换器；23：膨胀阀A；25：膨胀阀B；26：蒸发器；27：制冷剂加热器；28：储液器；F1、F1a、F1b、F1c：除湿供暖回路；F2：制冷回路；F3：供暖回路。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明实施方式进行说明。

图1～图3是本实施方式所涉及的车辆用空调装置10的结构图。图1是表示除湿供暖运行时制冷剂的流动。在图1中，粗线、虚线分别表示制冷剂的流通路径、没有制冷剂流通的流路。图2表示制冷运行时制冷剂的流动。图3表示供暖运行时制冷剂的流动。另外，将除湿供暖运行、制冷运行、供暖运行分别称为除湿供暖模式、制冷模式、供暖模式。

车辆用空调装置10包括空调器11、热泵循环(heat pump cycle)12和控制单元(未图示)而构成。所谓车辆用空调装置10中的“车辆用”是指，适合车辆中使用，或者主要用途是在车辆内使用。即，所谓“车辆用”并没有将本实施方式的技术范围限定于车辆内的车辆用空调装置10的使用或者在车辆内使用的车辆用空调装置10。

空调器11包括输送管(duct)51、风机(blower)53、混风门(air-mix door)54、蒸发器26和车厢内热交换器22而构成。已调节的空气在输送管51的内部进行流通。

输送管51在其一端具有空气吸入口52，在另一端具有空气吹出口(未图示)。风机53、蒸发器26、混风门54和车厢内热交换器22从输送管中的已调节的空气的流通方向的上游向下游，按照该顺序进行配置。已调节的空气的流通方向是从空气吸入口52朝向空气吹出口的方向。

空气吸入口52吸入车厢内的空气即内部空气。通过控制单元的控制来调整空气吸入口52的开度。因此，调整流入输送管51内的内部空气的流量。被吸入的内部空气被作为已调节的空气向输送管51内引导。在输送管51内流通过的已调节的空气从空气吹出口向车厢内排出。

风机53将从空气吸入口52吸入的已调节的空气向下游即蒸发器26送出。风机53按照从控制单元施加的驱动电压进行驱动。已调节的空气的送出量通过由驱动电压供给的电力进行控制。

蒸发器26对经由膨胀阀B25(后述)流入的低温且低压的制冷剂与被吸入输送管51内的已调节的空气进行热交换。通过蒸发器26的已调节的空气所具有的热在制冷剂蒸发时被该制冷剂吸热。据此，通过蒸发器26的已调节的空气被冷却。被冷却的已调节的空气通过混风门54以朝向车厢内热交换器22，或者绕过车厢内热交换器22的方式被送出。由通过蒸发而气化的气相的制冷剂和不进行蒸发而以液体形式残留的液相的制冷剂构成的气液双相的制冷剂被向制冷剂加热器27(制冷剂加热机构)送出。在下面的说明中，有时将气相的制冷剂称为气态制冷剂，将液相的制冷剂称为液态制冷剂。

另外，在蒸发器26的附近部设置有温度传感器(未图示)。设置于蒸发器26的温度传感器检测蒸发器26的温度，并将表示检测到的温度的检测信号输出给控制单元。来自温度传感器的检测信号如后述那样，用于在控制单元中按照蒸发器26的温度来确定空调负荷。作为空调负荷，例如控制压缩机21的转速。

混风门54能够在加热位置和冷却位置之间转动，其中，所述加热位置是将从输送管51内的蒸发器26朝向车厢内热交换器22的通风路径敞开的位置，所述冷却位置是将从蒸发器26绕过车厢内热交换器22的通风路径敞开的位置。位于冷却位置的混风门54遮断朝向车厢内热交换器22的通风路径。混风门54的转动位置由控制单元在加热位置与冷却位置之间进行控制。通过该控制，对是否使从蒸发器26送出的已调节的空气通过车厢内热交换器22进行调整，或者对通过车厢内热交换器22的已调节的空气的流量与绕过车厢内热交换器22而从空气吹出口向车厢内排出的已调节的空气的流量的流量比进行调整。在除湿供暖模式中，混风门54的转动位置被控制在加热位置。因此，从蒸发器26向车厢内热交换器22的通风路径敞开，流入车厢内热交换器22的制冷剂的热(heat)被放出(放热)。在下面的说明中，将使混风门54的转动位置控制在加热位置称为打开混风门54。另外，有时将使该转动位置控制在冷却位置称为关闭混风门54。

车厢内热交换器22对经由电磁阀41(后述)而流入的高温且高压的制冷剂与经由混风门54而通过的已调节的空气进行热交换。在车厢内热交换器22中，流入的制冷剂所具有的热向温度更低的已调节的空气放出(放热)。因此，通过车厢内热交换器22的已调节的空气被加热。通过车厢内热交换器22的已调节的空气被从空气吹出口吹出。

接着，对热泵循环12的结构和功能，主要以运行模式为除湿供暖模式的情况为例进行说明。热泵循环12除了蒸发器26和车厢内热交换器22之外，还包含膨胀阀A23、车厢外热交换器24、膨胀阀B25、制冷剂加热器27、储液器(accumulator)28和压缩机21而构成。除湿供暖模式是使制冷剂在除湿供暖回路F1内循环的运行模式。除湿供暖回路F1的构成要素包含车厢内热交换器22、膨胀阀A23、车厢外热交换器24、膨胀阀B25、蒸发器26、制冷剂加热器27、储液器28和压缩机21，并且除湿供暖回路F1是通过各构成要素按照该顺序进行连接而形成的一系列的流路。在除湿供暖运行时，制冷剂按照该顺序进行循环。

压缩机21通过马达(未图示)进行驱动，吸入从储液器28流入的气态制冷剂，并对所吸入的气态制冷剂进行压缩。压缩机21将通过压缩而产生的高温且高压的制冷剂经由分支部31和电磁阀41向车厢内热交换器22送出。马达以与从控制单元供给的电力对应的转速被驱动。

分支部31具有能够将从压缩机21流入的制冷剂向电磁阀41和电磁阀42进行分支的结构。电磁阀41、42通过控制单元的控制来使流路开闭。在除湿供暖模式中，电磁阀41敞开流路来使来自压缩机21的制冷剂通过。另一方面，电磁阀42将流路关闭而遮断来自压缩机21的制冷剂。

膨胀阀A23通过使从车厢内热交换器22流入的制冷剂减压来膨胀。膨胀阀A23的开度由控制单元来进行控制。开度越高则制冷剂的压力的减少量变得越小，开度越低则制冷剂的压力的减少量变得越大。通过减压而生成的具有中等程度的温度且中等程度的压力的气液双相的喷雾状的制冷剂通过合流部32向车厢外热交换器24送出。将中等程度的温度、中等程度的压力分别称为中间温度、中间压力。

合流部32具有能够对从膨胀阀A23流入的制冷剂和从电磁阀42流入的制冷剂进行合流的结构。合流后的制冷剂被送出至车厢外热交换器24。但是，在除湿供暖模式中，制冷剂没有从电磁阀42流入合流部32，因此，从膨胀阀A23流入的制冷剂被送出至车厢外热交换器24。

车厢外热交换器24被配置在车厢外。车厢外热交换器24在从合流部32流入的制冷剂与外部空气之间进行热交换。在车厢外热交换器24中的制冷剂的温度比外部气温低的情况下，所流入的制冷剂吸收外部空气所具有的热。据此，制冷剂升温。车厢外热交换器24中的制冷剂的温度比外部气温高的情况下，所流入的制冷剂向外部空气放热。据此，制冷剂被冷却。进行了热交换的制冷剂通过分支部33和膨胀阀B25被送出至蒸发器26。

另外，在车厢外热交换器24的附近部设置有温度传感器(未图示)。被设置在车厢外热交换器24的附近部的温度传感器检测外部气温，并将表示检测到的外部气温的检测信号输出给控制单元。来自温度传感器的检测信号用于如后述那样在控制单元中按照外部气温来确定空调负荷。作为依存于外部气温的空调负荷的参数，控制单元例如对压缩机21的转速、各运行模式中的制冷剂的流路中的各种阀的开闭和开度等进行控制。

分支部33具有能够将从车厢外热交换器24流入的制冷剂向电磁阀43和膨胀阀B25分支的结构。电磁阀43通过控制单元的控制来开闭流路。在除湿供暖模式中，电磁阀43通过关闭流路来遮断来自车厢外热交换器的制冷剂。另一方面，膨胀阀B25通过使从车厢外热交换器24流入的制冷剂减压而膨胀。膨胀阀B25的开度由控制单元进行控制。开度越高则制冷剂的压力的减少量变得越少，开度越低则制冷剂的压力的减少量变得越大。通过减压而生成的低温且低压的制冷剂被向蒸发器26送出。

在图1所示的例子中，制冷剂加热器27在除湿供暖回路F1中被配置在蒸发器26与合流部34之间。制冷剂加热器27通过从控制单元供给的电力而发热，对从蒸发器26流入的制冷剂进行加热。被加热后的制冷剂被送出至合流部34。控制单元对有无向制冷剂加热器27输入电力和所输入的电力的大小进行控制。在没有向制冷剂加热器27输入电力的情况下，制冷剂不被加热而通过合流部34被送出至储液器28。

合流部34具有能够对从蒸发器26经由制冷剂加热器27而流入的制冷剂和从电磁阀43流入的制冷剂进行合流的结构。合流后的制冷剂被送出至储液器28。但是，在除湿供暖模式中，制冷剂不会从电磁阀43流入合流部34。因此，从制冷剂加热器27流入的制冷剂被送出至储液器28。

储液器28从由合流部34流入的气液双相的制冷剂中分离出气态制冷剂和液态制冷剂，并且使液态制冷剂留下。在储液器28中没有留下而被分离出的气态制冷剂被供给至压缩机21。

因此，在除湿供暖回路F1中，制冷剂进行循环，据此，蒸发器26的温度降低，车厢内热交换器22的温度上升。通过风机53的动作而流入输送管51的已调节的空气所包含的水蒸气通过蒸发器26而被冷却至结露点(dew point:露点)以下，据此进行液化。水蒸气通过液化而以水滴形式脱落，因此，空气所含有的水蒸气的量减少。

另外，在除湿供暖模式中，控制单元将混风门54打开。利用通过蒸发器26而水蒸气的量减少的已调节的空气被送出至车厢内热交换器22。通过车厢内热交换器22的已调节的空气被加热，并且被从空气吹出口排出。因此，已调节的空气不伴随温度降低或者温度降低得到缓和而作为除湿供暖空气供给至车厢内。

控制单元根据来自配设在车厢内的各种操作部件的操作信号来控制车辆用空调装置10的动作。控制单元例如是电子控制装置(ECU：Electronic Control Unit)。操作部件接受操作者的操作，生成表示与操作部件建立对应关系的指令的操作信号。操作部件例如包含开关、杆、拨盘等部件而构成。例如通过操作信号指示运行模式、目标温度等。所谓目标温度是指作为目标的喷射空气温度。所谓喷射空气温度是指从输送管51的空气吹出口排出的已调节的空气的温度。

当运行模式为除湿供暖模式时，控制单元对膨胀阀A23的开度、膨胀阀B25的开度、是否向制冷剂加热器27输入电力进行控制。例如，在外部气温低且使喷射空气温度与该时间点的喷射空气温度相比升温的情况下，需要使车厢内热交换器22升温。在该情况下，通过使车厢外热交换器24的制冷剂的温度降低来使制冷剂从外部空气的吸热量增加。因此，控制单元使膨胀阀B25的开度比膨胀阀A23的开度更大。据此，车厢外热交换器24的制冷剂与蒸发器26的制冷剂的压力差减小，因此，蒸发器26的压力降低。因此，车厢外热交换器24的制冷剂的温度降低，接近蒸发器26的温度。然而，即使膨胀阀B25的开度为全开，即膨胀阀B25的开度比膨胀阀A23的开度大，在外部气温低的情况下，车厢外热交换器24中的制冷剂的温度与外部气温的差也变小。在该情况下，车厢外热交换器24中的、制冷剂从外部空气的吸热量降低，因此，喷射空气温度不会充分地升温。

因此，当外部气温为规定温度(例如，0℃)以下，且膨胀阀B25的开度比膨胀阀A23的开度大时，控制单元对制冷剂加热器27输入电力。制冷剂加热器27通过对制冷剂进行加热来促进制冷剂的蒸发，因此，制冷剂的量增加。因此，控制单元通过增加压缩机21的转速来增加除湿供暖回路F1内的制冷剂的流量。因此，能够增加车厢外热交换器24中的吸热材料。据此，车厢内热交换器22的温度上升，进而通过车厢内热交换器22而排出的已调节的空气的喷射空气温度升高。更具体而言，控制单元控制压缩机21的转速，以使得蒸发器26的压力成为蒸发器冻结界限温度饱和蒸气压力以上。所谓蒸发器冻结界限温度饱和蒸气压力是指，蒸发器26的冻结界限温度下的制冷剂的饱和蒸气压力。

另外，控制单元使膨胀阀A23的开度比向制冷剂加热器27输入电力之前大。在制冷剂加热器27中，制冷剂被加热而蒸发的制冷剂的量增加。控制单元增大膨胀阀A23的开度，并且增大压缩机21的转速。据此，在除湿供暖回路F1内，促进所增加的制冷剂的流通。因此，车厢外热交换器24中的制冷剂的吸热量进一步增加，因此，能够进一步提高已调节的空气的喷射空气温度。

接着，针对热泵循环12的功能，以运行模式为制冷模式的情况为例，参照图2进行说明。在下面的说明中，主要以与运行模式为除湿供暖模式的情况的不同点进行说明。

制冷模式是使制冷剂在制冷回路F2内循环的运行模式。制冷回路F2的构成要素包括车厢外热交换器24、膨胀阀B25、蒸发器26、储液器28和压缩机21，制冷回路F2是通过各构成要素按照该顺序进行连接而形成的一系列的流路。在制冷回路F2中，制冷剂按照该顺序进行循环。

在制冷模式中，电磁阀41和膨胀阀A23通过来自控制单元的控制来分别关闭流路。另一方面，电磁阀42通过来自控制单元的控制来将流路敞开。比外部空气高温且高压的制冷剂从压缩机21经由分支部31、电磁阀42和合流部32而流入车厢外热交换器24。

在车厢外热交换器24中，从压缩机21流入的高温的制冷剂所具有的热向外部空气放出(放热)。据此，制冷剂被冷却。在制冷模式中，电磁阀43也通过来自控制单元的控制将流路关闭。因此，在车厢外热交换器24中放热后的制冷剂通过分支部33被送出至膨胀阀B25。

膨胀阀B25通过使从车厢外热交换器24流入的制冷剂减压而膨胀。通过减压而生成的低温且低压的制冷剂被送出至蒸发器26。

在制冷模式中，没有向制冷剂加热器27输入电力。从蒸发器26流入制冷剂加热器27的制冷剂不被加热而通过制冷剂加热器27。制冷剂从制冷剂加热器27经由合流部34被送出至储液器28。另外，控制单元将混风门54关闭。

因此，在制冷回路F2中，制冷剂进行循环，据此，蒸发器26的温度降低，另一方面，车厢内热交换器22的温度不上升。流入输送管51的已调节的空气被蒸发器26冷却，绕过车厢内热交换器22而排出。因此，被排出的已调节的空气作为制冷空气来供给。

接着，针对热泵循环12的功能以运行模式为供暖模式的情况为例，参照图3进行说明。在下面的说明中，主要以与运行模式为除湿供暖模式的情况的不同点进行说明。

供暖模式是使制冷剂在供暖回路F3内循环的运行模式。供暖回路F3的构成要素包括膨胀阀A23、车厢外热交换器24、储液器28和压缩机21，并且供暖回路F3是各构成要素按照该顺序进行连接而形成的一系列的流路。在供暖回路F3中，制冷剂按照该顺序进行循环。

在供暖模式中，电磁阀41和膨胀阀A23通过来自控制单元的控制，分别将流路敞开。另一方面，电磁阀42通过来自控制单元的控制将流路关闭。因此，从压缩机21送出的高温且高压的制冷剂通过分支部31、电磁阀42和电磁阀41而流入车厢内热交换器22。

膨胀阀A23通过使从车厢内热交换器22流入的制冷剂减压而膨胀。通过减压而生成的低温且低压的制冷剂通过合流部32被送出至车厢外热交换器24。

在车厢外热交换器24中，从压缩机21流入的低温的制冷剂吸收温度更高的外部空气所具有的热。据此，制冷剂被加热。在供暖模式中，电磁阀43以将流路敞开的方式进行控制。另一方面，膨胀阀B25通过来自控制单元的控制来将流路关闭。因此，在车厢外热交换器24中吸热后的制冷剂通过分支部33、电磁阀43和合流部34被送出至储液器28。另外，控制单元将混风门54打开。

因此，在供暖回路F3中，制冷剂进行循环，据此，车厢内热交换器22的温度上升，另一方面，蒸发器26的温度不会降低。流入输送管51的已调节的空气不通过蒸发器26进行冷却，而在通过车厢内热交换器22的过程中被加热之后被排出。被排出的已调节的空气作为供暖空气来供给。

(变形例)

在图1～图3所示例的车辆用空调装置10中，在构成除湿供暖回路F1的蒸发器26与合流部34之间配置制冷剂加热器27，但制冷剂加热器27的配置并不限定于该例子。也可以如图4所示例的车辆用空调装置10a那样，在合流部34与储液器28之间设置制冷剂加热器27。车辆用空调装置10a的构成要素与车辆用空调装置10是共同的。车辆用空调装置10a的除湿供暖回路F1a的构成要素包括车厢内热交换器22、膨胀阀A23、车厢外热交换器24、膨胀阀B25、制冷剂加热器27、储液器28和压缩机21而构成，并且除湿供暖回路F1a通过各构成要素按照该顺序进行连接而成。在此，关于制冷剂加热器27的配置，在被配置于蒸发器26与储液器28之间的点与车辆用空调装置10同样。因此，在车辆用空调装置10a中，也能够进行与车辆用空调装置10同样的温度控制。

制冷剂加热器27也可以如图5所示例的车辆用空调装置10b那样，被配置在分支部33与膨胀阀B25之间。车辆用空调装置10b的除湿供暖回路F1b的构成要素包含车厢内热交换器22、膨胀阀A23、车厢外热交换器24、制冷剂加热器27、膨胀阀B25、储液器28和压缩机21而构成，并且除湿供暖回路F1b通过各构成要素按照该顺序进行连接而成。通过控制单元，当对制冷剂加热器27输入电力时，从制冷剂加热器27送出的制冷剂进行升温。通过升温来促进制冷剂的蒸发，因此，制冷剂的量增加。

但是，在蒸发器26中进行蒸发的过程中使用蒸发热，因此，在车辆用空调装置10b中从制冷剂加热器27送出的制冷剂被冷却。通过冷却来抑制制冷剂的量的增加，据此，受到压力损失。因此，无法如车辆用空调装置10、10a那样，增大压缩机21的转速来增大除湿供暖回路F1b内的制冷剂的循环量。另外，蒸发器26的温度必须保持在冻结界限温度(例如，0℃)以上。这也成为无法通过增大压缩机21的转速来增大除湿供暖回路F1b内的制冷剂的循环量，据此进一步降低蒸发器26的温度的原因。因此，车辆用空调装置10b无法如图1、图4所示的车辆用空调装置10、10a那样，使车厢内热交换器22升温，由此使通过车厢内热交换器22的已调节的空气的喷射空气温度上升。

制冷剂加热器27也可以如图6所示例的车辆用空调装置10c那样，被配置在合流部32与车厢外热交换器24之间。车辆用空调装置10c的除湿供暖回路F1c的构成要素包含车厢内热交换器22、膨胀阀A23、制冷剂加热器27、车厢外热交换器24、膨胀阀B25、储液器28和压缩机21而构成，并且除湿供暖回路F1c通过各构成要素按照该顺序进行连接而成。通过控制单元，使膨胀阀B25的开度比膨胀阀A23更高，据此，车厢外热交换器24的温度比车厢内热交换器更接近膨胀阀B25的温度。在该状况下，当对制冷剂加热器27输入电力时，从制冷剂加热器27送出的制冷剂进行升温。通过升温促进制冷剂的蒸发，制冷剂的量得到增加。并且，通过增加压缩机21的转速，制冷剂的除湿供暖回路F1c内的流通变得活跃。据此，能够增加流入车厢外热交换器24的制冷剂的流量，降低车厢外热交换器24的温度。由于该温度降低，与外部空气的温度差增大，因此，通过车厢外热交换器24的、制冷剂从外部空气的吸热量增大。因此，能够使从压缩机21流入车厢内热交换器22的制冷剂升温。因此，通过车厢内热交换器22的已调节的空气的喷射空气温度升高。

在车辆用空调装置10c的制冷剂加热器27中被加热的制冷剂通过车厢外热交换器24和膨胀阀B25而被送出至蒸发器26。流入蒸发器26的制冷剂不像图5所示的车辆用空调装置10b那样，其受到压力损失。因此，不会如图1、图4所示的车辆用空调装置10、10a那样促进除湿供暖回路F1c内的制冷剂的流通。因此，通过车厢内热交换器22而排出的已调节的空气的喷射空气温度不会向车辆用空调装置10、10a那样上升。

接着，对本实施方式所涉及的空调控制进行说明。图7是表示本实施方式所涉及的空调控制的步骤的流程图。图7所示的处理在运行模式为除湿供暖模式时在车辆用空调装置10、10a、10b、10c间是共同的。

(步骤S101)控制单元判定外部气温是否在规定的温度以下。当判定为在规定的温度以下时(步骤S101，YES)，进入步骤S102的处理。当判定为比规定的温度高时(步骤S101，NO)，进入步骤S105的处理。

(步骤S102)控制单元判定膨胀阀B25的开度是否大于膨胀阀A23的开度。当判定为大于膨胀阀A23的开度时(步骤S102，YES)，进入步骤S103的处理。当判定为在膨胀阀A23的开度以下时(步骤S102，NO)，进入步骤S105的处理。

(步骤S103)控制单元对制冷剂加热器27输入电力，并且对流入制冷剂加热器27的制冷剂进行加热。在此之后，进入步骤S104的处理。

(步骤S104)控制单元增加膨胀阀A23的开度。在此之后，返回到步骤S101的处理。

(步骤S105)控制单元对膨胀阀A23和膨胀阀B25的开度比进行调节。也可以在控制单元中设定控制表，该控制表例如通过预先将外部气温、目标温度的信息与开度比的信息建立对应关系而形成。控制单元参照控制表，确定与所检测到的外部气温和所设定的目标温度对应的开度比，以该确定的开度比控制膨胀阀A23和膨胀阀B25的开度。在此之后，返回到步骤S101的处理。

接着，以车辆用空调装置10a、10b为例，针对向制冷剂加热器27输入电力前后的动作，使用图8～图12进行说明。

图8是本实施方式所涉及的车辆用空调装置10b(图5)的除湿供暖运行时的压力-焓(p-h)线图一例。p-h线图Ph1表示在除湿供暖回路F1b(图5)的各构成要素中流通的制冷剂的压力和比焓(specific enthalpy)的转变。但是，在图8所示的例子中，没有对制冷剂加热器27输入电力。在该状况的基础上，p-h线图Ph1所示的制冷剂的压力和比焓的转变针对车辆用空调装置10、10a、10c大致相同。曲线S1、S2分别表示制冷剂的饱和液体线、饱和蒸气线。曲线S1、S2表示制冷剂的临界点K。在临界点K，曲线S1、S2连续，曲线上的压力极大。P1、P2分别表示蒸发器冻结界限温度饱和蒸气压力、外部气体温度饱和蒸气压力。所谓外部气体温度饱和蒸气压力P2是指，外部气体温度下的制冷剂的饱和蒸气压力。在图8所示的例子中，假定外部气温比蒸发器冻结界限温度高。因此，外部气体温度饱和蒸气压力P2比蒸发器冻结界限温度饱和蒸气压力P1高。

在车厢内热交换器22中，从压缩机21流入的制冷剂的热被向已调节的空气放出(放热)。在该过程中，在压缩机21中流通的制冷剂凝缩，比焓降低。在此之后，在膨胀阀A23中，从车厢内热交换器22流入的制冷剂膨胀。在该过程中，所膨胀的制冷剂的压力降低，并且温度降低。在车厢外热交换器24中，从膨胀阀A23流入的制冷剂吸收外部空气的热。在该过程中，通过车厢外热交换器24的制冷剂的比焓上升。通过从车厢外热交换器24流出，制冷剂的压力降低。从车厢外热交换器24流入制冷剂加热器27的制冷剂吸收制冷剂加热器27的构成部件的热。由于没有对制冷剂加热器27输入电力，因此，在该过程中，通过制冷剂加热器27的制冷剂的比焓上升，另一方面，压力没有明显地变化。通过从制冷剂加热器27流出，制冷剂的压力进一步降低。在膨胀阀B25中，从制冷剂加热器27流入的制冷剂膨胀。在该过程中，所膨胀的制冷剂的压力降低，并且温度降低。在蒸发器26中，从膨胀阀B25流入的制冷剂蒸发。在该过程中，制冷剂从通过蒸发器26的已调节的空气吸热，因此，比焓上升。通过来自蒸发器26流出，制冷剂的压力进一步降低。而且，压缩机21对从蒸发器26经由储液器28流入的制冷剂进行绝热压缩。在该过程中，制冷剂的比焓和压力均上升。另外，在图8中，ΔTa表示外部气温与蒸发器的温度的温度差。

图9是本实施方式所涉及的车辆用空调装置10b(图5)的除湿供暖运行时的p-h线图的另一例。p-h线图Ph2表示在除湿供暖回路F1b(图5)的各构成要素中流通的制冷剂的压力和比焓的转变。在图9所示的例子中，对制冷剂加热器27输入电力。从车厢外热交换器24流入制冷剂加热器27的制冷剂被加热，因此，该制冷剂在通过制冷剂加热器27的过程中，伴随着温度上升而促进蒸发。因此，与不对制冷剂加热器27输入电力的情况相比，制冷剂的比体积(specific volume)增加(图11，ON/OFF)。该比体积的增加意味着量的增加。制冷剂在被输入电力的制冷剂加热器27中通过的过程中，如图9所示，伴随着压力的降低而比焓增加。通过制冷剂加热器27的制冷剂经由膨胀阀B25被向蒸发器26送出。流入蒸发器26的制冷剂在蒸发的过程中需要汽化热，因此被冷却。因此，制冷剂的量的增加被抑制，而受到压力损失。进而，在除湿供暖回路F1b中，制冷剂的流量的增加被抑制。

另外，蒸发器26的温度需要维持在比蒸发器冻结界限温度高的温度。另一方面，当增加压缩机21的转速时，与从压缩机21送出的制冷剂相比，蒸发器26中的制冷剂的压力降低，因此，蒸发器26的温度会降低。因此，控制单元需要以成为蒸发器26的温度赋予蒸发器冻结界限温度的转速以下的方式，来控制压缩机21的转速。根据该控制，有时无法如对制冷剂加热器27输入电力之前那样使车厢外热交换器24的温度降低。因此，对制冷剂加热器27输入电力后的制冷剂加热器27与外部气温的温度差ΔTb变得比温度差ΔTa小，因此，车厢外热交换器24中的、制冷剂从外部空气的吸热量减小。车厢内热交换器22的温度上升被抑制，因此，通过车厢内热交换器22而被排出的已调节的空气的喷射空气温度的上升也被抑制。

图10是本实施方式所涉及的车辆用空调装置10a(图4)的除湿供暖运行时的p-h线图一例。p-h线图Ph3表示在除湿供暖回路F1a(图4)的各构成要素中流通的制冷剂的压力和比焓的转变。在图10所示的例子中，对制冷剂加热器27输入电力。从蒸发器26流入制冷剂加热器27的制冷剂在通过制冷剂加热器27的过程中伴随着温度上升而促进蒸发。因此，与没有向制冷剂加热器27输入电力的情况相比，制冷剂的比体积增加(图12，ON/OFF)。在制冷剂通过制冷剂加热器27的过程中，如图10所示，伴随着压力的降低而比焓增加。通过制冷剂加热器27的制冷剂中的气态制冷剂经由储液器28而被向压缩机21供给。在图10所示的例子中，制冷剂加热器27相对于制冷剂的流通方向被设置在蒸发器26的下游。因此，通过加热而量比加热前增加后的制冷剂不会受到蒸发器26中的压力损失而被向压缩机21供给(图12)。

因此，通过增加压缩机21的转速，与车辆用空调装置10b(图5)相比增加除湿供暖回路F1a中的制冷剂的流量，据此，能够增加车厢外热交换器24中的、制冷剂从外部空气的吸热量。另外，通过使膨胀阀B25的开度比膨胀阀23A的开度大，来抑制车厢外热交换器24与蒸发器26的压力差。因此，车厢外热交换器24的温度降低。若蒸发器26的温度在蒸发器冻结界限温度以上，则控制单元能够通过与图8、9所示的例子相比，增大压缩机21的转速，来降低车厢外热交换器24的温度。由于该温度降低，向制冷剂加热器27输入电力后的制冷剂加热器27与外部气温的温度差ΔTc变得比温度差ΔTa、ΔTb大。因此，能够进一步增大车厢外热交换器24中的、制冷剂从外部空气的吸热量。进而，车厢内热交换器22的温度上升，因此，通过车厢内热交换器22而被排出的已调节的空气的喷射空气温度升高。

如以上说明的那样，本实施方式所涉及的车辆用空调装置(例如，车辆用空调装置10、10a、10b、10c)具有压缩机(例如，压缩机21)、第1热交换器(例如，车厢内热交换器22)、第1膨胀阀(例如，膨胀阀A23)、第2热交换器(例如，车厢外热交换器24)、第2膨胀阀(例如，膨胀阀B25)和蒸发器(例如，蒸发器26)，以供暖模式、制冷模式和除湿供暖模式中的任一运行模式进行运行。压缩机对制冷剂进行压缩。第1热交换器能够将压缩机压缩后的制冷剂的热向内部空气放出。第1膨胀阀使从第1热交换器流出的制冷剂膨胀。第2热交换器能够使从第1膨胀阀流出的制冷剂的热与外部空气进行热交换。第2膨胀阀使从第2热交换器流出的制冷剂膨胀。蒸发器使从第2膨胀阀流出的制冷剂吸收内部空气的热。供暖模式是使制冷剂通过依次设置有第1热交换器、第2热交换器和压缩机的供暖回路(例如，供暖回路F3)而进行循环，在第1热交换器使制冷剂放热，在第2热交换器中使制冷剂吸热的运行模式。制冷模式是使制冷剂通过依次设置有第2热交换器、蒸发器和压缩机的制冷回路(例如，制冷回路F2)来进行循环，使制冷剂的热在第1热交换器放出的运行模式。除湿供暖回路具有能够对制冷剂进行加热的制冷剂加热机构(例如，制冷剂加热器27)。当运行模式为除湿供暖模式，外部气温为规定温度以下时，使第2膨胀阀的开度比第1膨胀阀的开度大，制冷剂加热机构对制冷剂进行加热。

通过该结构，在运行模式为除湿供暖模式的情况下，当外部气温低时，制冷剂被加热而比体积增加，因此，促进除湿供暖回路内的制冷剂的循环。被加热的制冷剂通过蒸发而量得到增加，从压缩机送出的压缩制冷剂的量增加，因此，能够使第1热交换器升温。因此，第1热交换器进行放热而得到的已调节的空气的温度升高。因此，与具备不具有制冷剂加热机构的现有技术的除湿供暖回路的车辆用空调装置相比，能够进行大范围的温度控制。如图14所示的车辆用空调装置92那样，具有多个制冷剂的流通回路，该温度控制能够不切换多个制冷剂的流通回路而实现。即，通过简单的系统结构实现大范围的温度控制，避免伴随着流通回路的切换的制冷剂的流动声的产生。

另外，车辆用空调装置(例如，车辆用空调装置10、10a、10b、10c)在制冷剂加热机构对制冷剂进行加热时，使第1压缩膨胀阀的开度比对制冷剂进行加热之前大。

根据该结构，在除湿供暖回路中通过加热来促进制冷剂的流通。因此，与维持第1压缩阀的开度时相比，能够扩大第1热交换器与第2热交换器之间的温度差，提高第1热交换器的温度。因此，能够进行更大范围的温度控制。

另外，车辆用空调装置(例如，车辆用空调装置10、10a)在蒸发器与压缩机之间设置有储液器(例如，储液器28)，所述储液器将所述制冷剂的气相成分分离，并将所述气相成分向所述压缩机供给。制冷剂加热机构被设置于蒸发器与储液器之间。

通过该结构，制冷剂加热机构被设置于比蒸发器更靠制冷剂的流通方向的位置。因此，通过加热而获得的比体积增加后的制冷剂不受到蒸发器中的压力损失，能够提高压缩机的转速直到通过制冷剂加热机构的制冷剂的温度变得比蒸发器的温度低。因此，能够增加除湿供暖回路中的制冷剂的循环量，增加向第1热交换器中的已调节的空气的放热量。并且，由于没有增加第2热交换器与蒸发器之间的压力差，因此，能够降低第2热交换器的温度。因此，能够增加第2热交换器中的、从外部空气的吸热量。因此，能够进行更大范围的温度控制。

另外，也可以由计算机实现上述的实施方式中的控制单元的一部分。该情况下，也可以通过将用于实现该控制功能的程序记录在计算机可读的记录介质中，使计算机系统读取被记录在该记录介质中的程序并执行来实现。另外，在此所谓的“计算机系统”是指内置于控制单元的计算机系统，设包含OS(Operating System)和周边设备等硬件。另外，所谓“计算机可读的记录介质”是指，软盘、光磁盘、ROM(Read Only Memory)、CD(CompactDisc)-ROM等移动介质、内置于计算机系统的硬盘等存储装置。并且，所谓“计算机可读的记录介质”也可以包含，如通过因特网等网络和电话线路等通信线路来发送程序的情况下的通信线那样，在短时间内、动态地保持程序的记录介质、如成为该情况下的服务器和客户端的计算机系统内部的易失性存储那样，在一定时间内保持程序的记录介质。另外，上述程序可以是用于实现上述的功能的一部分的程序，也可以是能够通过与已将上述的功能记录在计算机系统中的程序的组合来实现的程序。

以上参照附图对本发明一个实施方式详细地进行了说明，但具体的结构并不限定于上述结构，在没有脱离本发明的要旨的范围内，能够进行各种设计变更等。

Claims (3)

1.一种车辆用空调装置，其特征在于，具有：

压缩机，其对制冷剂进行压缩；

第1热交换器，其能够将所述压缩机压缩后的制冷剂的热向内部空气放出；

第1膨胀阀，其使从所述第1热交换器流出的制冷剂膨胀；

第2热交换器，其能够将从所述第1膨胀阀流出的制冷剂的热与外部空气进行热交换；

第2膨胀阀，其使从所述第2热交换器流出的制冷剂膨胀；和

蒸发器，其使从所述第2膨胀阀流出的制冷剂吸收内部空气的热，

该车辆用空调装置以供暖模式、制冷模式和除湿供暖模式中的任一运行模式进行运行，

所述供暖模式是使所述制冷剂通过供暖回路进行循环，且在所述第1热交换器使所述制冷剂放热的运行模式，其中所述供暖回路依次设置有所述第1热交换器、所述第2热交换器和所述压缩机，

所述制冷模式是使所述制冷剂通过制冷回路进行循环的运行模式，其中所述制冷回路依次设置有所述第2热交换器、所述蒸发器和所述压缩机，

所述除湿供暖模式是使所述制冷剂通过除湿供暖回路进行循环，且在所述第1热交换器使所述制冷剂放热，并在所述第2热交换器使所述制冷剂吸热的运行模式，其中所述除湿供暖回路依次设置有所述第1热交换器、所述第2热交换器、所述蒸发器和所述压缩机，

在所述除湿供暖回路中，还设置有能够对从所述蒸发器流入的所述制冷剂进行加热的制冷剂加热机构，

当运行模式为所述除湿供暖模式，且外部气温在规定温度以下，并且使所述第2膨胀阀的开度比所述第1膨胀阀的开度大时，所述制冷剂加热机构对所述制冷剂进行加热。

2.根据权利要求1所述的车辆用空调装置，其特征在于，

当所述制冷剂加热机构对所述制冷剂进行加热时，使所述第1膨胀阀的开度比对所述制冷剂进行加热之前大。

3.根据权利要求1或2所述的车辆用空调装置，其特征在于，

还具有储液器，该储液器将所述制冷剂的气相成分分离，且将所述气相成分提供给所述压缩机，

上述制冷剂加热机构被设置于所述蒸发器与所述储液器之间。

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