CN108430813A - 车用空调装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车用空调装置，无需使用蒸发压力调整阀，就能顺畅地实现除湿制热模式，从而能够削减成本。控制器执行基于散热器压力(PCI)控制压缩机(2)的运转并基于吸热器温度(Te)控制室外膨胀阀(6)的阀门开度的普通模式，并且在该普通模式下即使室外膨胀阀(6)的阀门开度开到最大，吸热器温度(Te)仍然下降的情况下，转移到基于吸热器(9)的温度控制压缩机(2)的运转并使辅助加热器(23)发热的吸热器温度控制模式。

Description

车用空调装置
技术领域
本发明涉及在车辆的车厢内进行空气调节的热泵式空调装置，尤其涉及适合用于混合动力汽车或电动汽车的车用空调装置。
背景技术
近年来，由于环境问题越来越受瞩目，混合动力汽车和电动汽车正在普及。作为能够适用于这种车辆的空调装置，开发出了如下的装置(参照例如专利文献1)，具备：压缩制冷剂并将其排出的压缩机、设置于车厢内侧供制冷剂散热的散热器、设置于车厢内侧使制冷剂吸热的吸热器、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，该空调装置能够在制热模式、除湿制热模式、除湿制冷模式和制冷模式之间进行切换，其中，制热模式使从压缩机排出的制冷剂在散热器处散热，并使在该散热器处散热后的制冷剂在室外热交换器处吸热，除湿制热模式使从压缩机排出的制冷剂在散热器处散热，并使在散热器处散热后的制冷剂在吸热器和室外热交换器处吸热，除湿制冷模式使从压缩机排出的制冷剂在散热器和室外热交换器处散热，并在吸热器处吸热，制冷模式使从压缩机排出的制冷剂在室外热交换器处散热，并在吸热器处吸热。
这种情况下，在室外热交换器的入口设有室外膨胀阀，在吸热器的入口设有室内膨胀阀。另外，还与室外膨胀阀和室外热交换器所构成的串联回路并联地设有旁通回路。于是，在所述除湿制热模式下，对经过散热器后的制冷剂进行分流，一部分从旁通回路流到室内膨胀阀，在室内膨胀阀处进行了减压之后，使其流入吸热器进行吸热。剩下的制冷剂则流到室外膨胀阀，在室外膨胀阀处进行了减压之后，使其流入室外热交换器进行吸热。
另外，在上述除湿制热模式下，基于散热器压力来控制压缩机的运转，从而控制散热器的制热能力，并且基于吸热器的温度来控制室外膨胀阀，从而控制吸热器的除湿能力(冷却能力)。即，在吸热器的温度低于目标吸热器温度的情况下，扩大室外膨胀阀的阀门开度，从而使从旁通回路流入吸热器的制冷剂量减少，反之在吸热器的温度变高的情况下，缩小室外膨胀阀的阀门开度，从而使从旁通回路经过室内膨胀阀流入吸热器的制冷剂量增加。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2014－213765号公报
发明内容
发明所要解决的问题
如上所述，除湿制热模式下的吸热器温度由室外膨胀阀的阀门开度来进行控制。因此，例如在外部气温变低的环境下，即使将室外膨胀阀扩大到最大开度，吸热器的温度也会低于目标吸热器温度，因此有可能导致送到车厢内的出风气温下降的危险。因而，所述专利文献1中，在吸热器的制冷剂出口侧设置了蒸发压力调整阀(专利文献1中称为蒸发能力控制阀)，在上述状况下，通过开闭该蒸发压力调整阀来减少流入到吸热器的制冷剂量。然而，这样的蒸发压力调整阀有着价格昂贵的缺点，期望能够加以改善。
本发明是为了解决上述现有的技术问题而作出的，其目的在于提供一种无需使用蒸发压力调整阀就能顺畅地实现除湿制热模式从而能够降低成本的车用空调装置。
用于解决问题的手段
本发明的车用空调装置包括：压缩制冷剂的压缩机；使提供给车厢内的空气进行流通的空气通路；用于使制冷剂散热并对从空气通路提供给车厢内的空气进行加热的散热器；用于使制冷剂吸热并对从空气通路提供给车厢内的空气进行冷却的吸热器；设置于车厢外并使制冷剂吸热的室外热交换器；对流入到该室外热交换器的制冷剂进行减压的室外膨胀阀；与室外热交换器和室外膨胀阀所构成的串联回路并联连接的旁通回路；对流入到吸热器的制冷剂进行减压的室内膨胀阀；用于对从空气通路提供给车厢内的空气进行加热的辅助加热装置；以及控制装置，利用该控制装置，使从压缩机排出的制冷剂在散热器处散热，并对散热后的该制冷剂进行分流，一部分从旁通回路经过室内膨胀阀流入吸热器并在该吸热器处吸热，剩下的部分经过室外膨胀阀流入室外热交换器并在该室外热交换器处吸热，由此对车厢内进行除湿制热，控制装置执行普通模式，在该普通模式下，基于散热器的压力控制压缩机的运转，基于吸热器的温度控制室外膨胀阀的阀门开度，当该普通模式下即使室外膨胀阀的阀门开度开到最大，吸热器的温度仍然下降时，控制装置转移到吸热器温度控制模式，在该吸热器温度控制模式下，基于吸热器的温度控制压缩机的运转，并使辅助加热装置发热。
方案二的车用空调装置是上述方案的控制装置在普通模式下室外膨胀阀的阀门开度达到最大的状态下吸热器的温度低于规定温度时，转移到吸热器温度控制模式。
方案三的车用空调装置是上述方案的控制装置在普通模式下基于散热器的压力即散热器压力PCI及其目标值即目标散热器压力PCO来控制压缩机的运转，基于吸热器的温度即吸热器温度Te及其目标值即目标吸热器温度TEO来控制室外膨胀阀的阀门开度，并且在室外膨胀阀的阀门开度达到最大的状态下吸热器温度Te低于比目标吸热器温度TEO要低的规定温度时，转移到吸热器温度控制模式，在该吸热器温度控制模式下，将室外膨胀阀的阀门开度开到最大，基于吸热器温度Te和目标吸热器温度TEO控制压缩机的运转，并基于散热器的温度的目标值即目标散热器温度TCO来控制辅助加热装置的发热。
方案四的车用空调装置是上述方案二或方案三的控制装置在普通模式下室外膨胀阀的阀门开度达到最大的状态下吸热器的温度低于规定温度且该状态持续了规定时间时，转移到吸热器温度控制模式。
方案五的车用空调装置是上述各方案的控制装置在吸热器温度控制模式下散热器的压力即散热器压力PCI超过规定压力时，恢复到普通模式。
方案六的车用空调装置是上述方案的控制装置在吸热器温度控制模式下散热器压力PCI超过比其目标值即目标散热器压力PCO更高的规定压力且该状态持续了规定时间时，恢复到普通模式。
方案七的车用空调装置是上述各方案的辅助加热装置相对于空气通路中空气的流向配置于散热器的下游侧。
方案八的车用空调装置是上述各方案中在吸热器的制冷剂出口侧不设置蒸发压力调整阀。
发明效果
根据本发明，车用空调装置包括：压缩制冷剂的压缩机；提供给车厢内的空气进行流通的空气通路；用于使制冷剂散热并对从空气通路提供给车厢内的空气进行加热的散热器；用于使制冷剂吸热并对从空气通路提供给车厢内的空气进行冷却的吸热器；设置于车厢外并使制冷剂吸热的室外热交换器；对流入到该室外热交换器的制冷剂进行减压的室外膨胀阀；与室外热交换器和室外膨胀阀所构成的串联回路并联连接的旁通回路；对流入到吸热器的制冷剂进行减压的室内膨胀阀；用于对从空气通路提供给车厢内的空气进行加热的辅助加热装置；以及控制装置，利用该控制装置，使从压缩机排出的制冷剂在散热器处散热，并对散热后的该制冷剂进行分流，一部分从旁通回路经过室内膨胀阀流入吸热器并在该吸热器处吸热，剩下的部分经过室外膨胀阀流入室外热交换器并在该室外热交换器处吸热，由此对车厢内进行除湿制热，控制装置在执行基于散热器的压力控制压缩机的运转并基于吸热器的温度控制室外膨胀阀的阀门开度的普通模式时，在即使室外膨胀阀的阀门开度开到最大，吸热器的温度仍然下降的情况下，控制装置转移到基于吸热器的温度控制压缩机的运转并使辅助加热装置发热的吸热器温度控制模式，因此，在普通模式下无法利用室外膨胀阀的阀门开度来阻止吸热器的温度因外部气温下降等而下降的情况下，转移到吸热器温度控制模式，通过压缩机的运转控制来控制吸热器的温度，从而能够防止吸热器的温度下降。
另一方面，基于吸热器的温度控制压缩机的运转时，虽然无法控制散热器的温度，但通过使辅助加热装置发热，送到车厢内的空气的温度也能得以维持。从而，能够像方案八所述的那样去除以往在吸热器的制冷剂出口侧所设置的蒸发压力调整阀，既能削减成本，又能在车厢内实现舒适的除湿制热。
这种情况下，利用方案二所述的控制装置，当普通模式下在室外膨胀阀的阀门开度达到最大的状态下吸热器的温度低于规定温度时，转移至吸热器温度控制模式，从而能够准确地掌握已无法利用室外膨胀阀来阻止吸热器的温度下降这一事实，并能够顺畅地转移至吸热器温度控制模式。
另外，方案三所述的控制装置在普通模式下，基于散热器的压力即散热器压力PCI及其目标值即目标散热器压力PCO来控制压缩机的运转，并基于吸热器的温度即吸热器温度Te及其目标值即目标吸热器温度TEO来控制室外膨胀阀的阀门开度，并且在室外膨胀阀的阀门开度达到最大的状态下吸热器温度Te低于比目标吸热器温度TEO要低的规定温度时，转移到吸热器温度控制模式，从而能够进一步准确地掌握已无法利用室外膨胀阀来阻止吸热器的温度下降这一事实，并转移到吸热器温度控制模式。
而且，在该吸热器温度控制模式下，将室外膨胀阀的阀门开度开到最大，基于吸热器温度Te和目标吸热器温度TEO来控制压缩机的运转，并基于散热器的温度的目标值即目标散热器温度TCO来控制辅助加热装置的发热，从而能够在吸热器温度控制模式下准确地控制送到车厢内的空气的温度，能够在车厢内实现更加舒适的除湿制热。
另外，方案四所述的控制装置在普通模式下在室外膨胀阀的阀门开度达到最大的状态下吸热器的温度低于规定温度且该状态持续了规定时间时，转移到吸热器温度控制模式，从而能够避免因暂时的外部干扰等转移到吸热器温度控制模式的情况发生。由此，能够避免发生频繁的模式变更，能够实现稳定的除湿制热模式。
这里，方案五的发明所述的控制装置在吸热器温度控制模式下散热器的压力即散热器压力PCI超过规定压力的情况下，恢复到普通模式，从而在散热器压力PCI因外部气温上升等而上升的情况下，从吸热器温度控制模式恢复到普通模式，能够顺畅地回到利用室外膨胀阀对吸热器的温度进行控制。
这种情况下，方案六所述的控制装置也在吸热器温度控制模式下散热器压力PCI超过比其目标值即目标散热器压力PCO要高的规定压力且该状态持续了规定时间的情况下，恢复到普通模式，从而能够避免因暂时的外部干扰等而恢复到普通模式的情况发生。从而，能够同样地避免发生频繁的模式变更，能够确切地从吸热器温度控制模式恢复到普通模式，能够实现稳定的除湿制热模式。
另外，如方案七那样将辅助加热装置相对于空气通路中空气的流向配置于散热器的下游侧，能够避免散热器从被辅助加热装置加热的空气吸热的情况发生。由此，能够将运转效率变差的情况防患于未然。
附图说明
图1是适用本发明的一个实施方式的车用空调装置的结构图。
图2是图1的车用空调装置的控制器的电气回路的框图。
图3是图2的控制器的压缩机控制相关的控制框图。
图4是图2的控制器的室外膨胀阀控制相关的控制框图。
图5是图2的控制器的压缩机控制相关的另一控制框图。
图6是说明图2的控制器在除湿制热模式下的普通模式和吸热器温度控制模式之间进行切换控制的图。
图7是说明图2的控制器在除湿制热模式下的各温度和压力、压缩机和室外膨胀阀、辅助加热器的动作的时序图。
具体实施方式
以下，对于本发明的实施方式，参照附图进行详细说明。
图1表示本发明的一个实施例的车用空调装置1的结构图。适用本发明的实施例的车辆是没有搭载发动机(内燃机)的电动汽车(EV)，其利用电池中充电的电力来驱动行驶用的电动马达来行驶(均未图示)，本发明的车用空调装置1也是利用电池的电力进行驱动。即，实施例的车用空调装置1在无法利用发动机废热进行制热的电动汽车中，利用制冷剂回路并通过热泵运转来进行制热模式，还选择性地执行除湿制热模式或内部循环模式、除湿制冷模式、制冷模式各种运转模式。
作为车辆，不仅限于电动汽车，对于发动机和行驶用电动马达并用的所谓混合动力汽车，本发明也是有效的，而且依靠发动机行驶的一般汽车也可以适用本发明。
实施例的车用空调装置1对电动汽车的车厢内的空气进行调节(制热、制冷、除湿和换气)，压缩制冷剂的电动式压缩机2、设置于供车厢内空气进行通气循环的HVAC单元10的空气通路3内且使压缩机2排出的高温高压的制冷剂经由制冷剂配管13G流入并使该制冷剂向车厢内散热的散热器4、由制热时使制冷剂减压膨胀的电动阀构成的室外膨胀阀6、为了在制冷时起到散热器的功能并在制热时起到蒸发器的功能而使制冷剂与外部气体之间进行热交换的室外热交换器7、由使制冷剂减压膨胀的电动阀构成的室内膨胀阀8、设置于空气通路3内并在制冷时和除湿时使制冷剂从车厢内外吸热的吸热器9、以及储液器12等通过制冷剂配管13依次连接，从而构成制冷剂回路R。
另外，室外热交换器7上设有室外送风机15。该室外送风机15使室外热交换器7与外部空气强制通风，从而使外部空气与制冷剂进行热交换，由此，即使在停车状态下(即车速为0km/h)，也能使室外热交换器7与外部空气通风。
另外，室外热交换器7在制冷剂下游侧依次设有储液干燥部14和过冷却部16，与室外热交换器7的制冷剂出口连接的制冷剂配管13A经由在制冷时开放的电磁阀17(开闭阀)连接至储液干燥部14，过冷却部16的出口经由止回阀18连接至室内膨胀阀8。储液干燥部14和过冷却部16在结构上构成室外热交换器7的一部分，止回阀18将室内膨胀阀8侧作为正向。
止回阀18和室内膨胀阀8之间的制冷剂配管13B与位于吸热器9的出口侧的制冷剂配管13C有热交换的关系，两者构成内部热交换器19。从而，经过制冷剂配管13B流入室内膨胀阀8的制冷剂被通过吸热器9后的低温制冷剂所冷却(过冷却)。
从室外热交换器7出来的制冷剂配管13A发生分岔，分岔后的制冷剂配管13D经由在制热时开放的电磁阀21(开闭阀)而与内部热交换器19下游侧的制冷剂配管13C连通。该制冷剂配管13C连接到储液器12，储液器12连接到压缩机2的制冷剂吸入侧。
此外，散热器4出口侧的制冷剂配管13E在室外膨胀阀6的跟前分岔为制冷剂配管13J和制冷剂配管13F，分岔后的制冷剂配管13J经由室外膨胀阀6连接到室外热交换器7的制冷剂入口。分岔后的制冷剂配管13F则经由在除湿时开放的电磁阀22(开闭阀)而与止回阀18下游侧的制冷剂配管13B连通。从而，制冷剂配管13F与由室外膨胀阀6和室外热交换器7构成的串联回路并联连接，成为本发明的旁通回路。电磁阀22连接在该旁通回路(制冷剂配管13F)的中途。
在吸热器9的空气上游侧的空气通路3中，形成有外部空气吸入口和内部空气吸入口各个吸入口(图1中代表性地示出了吸入口25)，在该吸入口25设有用于在车厢内的空气即内部空气(内部空气循环模式)与车厢外的空气即外部空气(外部空气导入模式)之间切换要导入空气通路3内的空气的吸入切换阻尼器26。而且，在该吸入切换阻尼器26的空气下游侧，设有用于将导入的内部空气或外部空气输送至空气通路3的室内送风机(鼓风机)27。
图1中，23是实施例的车用空调装置1中设置的作为辅助加热装置的辅助加热器。该辅助加热器23在实施例中由PTC加热器(电热器)构成，相对于空气通路3中的空气流向，设置于散热器4的空气下游侧的空气通路3内。于是，当辅助加热器23通电发热时，就变为所谓的加热器芯，对车厢内的制热进行补充。由此，通过将辅助加热器23相对于空气通路3中空气的流向配置于散热器4的下游侧，能够防止散热器4从被辅助加热器23加热后的空气吸热。由此，能够将车用空调装置1的运转效率变差的情况防患于未然。
另外，在散热器4的空气上游侧的空气通路3内设有空气混合阻尼器28，对流入该空气通路3内并通过吸热器9后的空气通路3内的空气(内部空气或外部空气)在散热器4中通风的比例进行调整。此外，在辅助加热器23的空气下游侧的空气通路3中形成有FOOT(足部通风)、VENT(通风)、DEF(除霜)的各出风口(图1中代表性地示出出风口29)，该出风口29中设有对上述各出风口所送出的空气进行切换控制的出风口切换阻尼器31。
接下来，图2中的32是控制装置即控制器(ECU)。该控制器32由作为具备处理器的计算机的一个示例的微机构成，其输入端连接用于检测车辆的外部气温(Tam)的外部气温传感器33、用于检测外部空气湿度的外部空气湿度传感器34、用于检测从吸入口25吸入到空气通路3内的空气的温度的HVAC吸入温度传感器36、用于检测车厢内的空气(内部空气)的温度的内部气温传感器37、用于检测车厢内的空气的湿度的内部空气湿度传感器38、用于检测车厢内的二氧化碳浓度的室内CO2浓度传感器39、用于检测从出风口29送到车厢内的空气的温度的出风温度传感器41、用于检测压缩机2的排出制冷剂压力(排出压力Pd)的排出压力传感器42、用于检测压缩机2的排出制冷剂温度的排出温度传感器43、用于检测压缩机2的吸入制冷剂压力的吸入压力传感器44、用于检测散热器4的温度(经过散热器4后的空气的温度或者散热器4自身的温度：散热器温度TCI)的散热器温度传感器46、用于检测散热器的制冷剂压力(散热器4内或者刚从散热器4出来的制冷剂的压力：散热器压力PCI)的散热器压力传感器47、用于检测吸热器9的温度(经过吸热器9后的空气的温度或者吸热器9自身的温度：吸热器温度Te)的吸热器温度传感器48、用于检测吸热器9的制冷剂压力(吸热器9内或者刚从吸热器9出来的制冷剂的压力)的吸热器压力传感器49、用于检测车厢内的日照量的例如光敏传感器式的日照传感器51、用于检测车辆的移动速度(车速)的车速传感器52、用于对设定温度或运转模式的切换进行设定的空调(空气调节器)操作部53、用于检测室外热交换器7的温度(刚从室外热交换器7出来的制冷剂的温度或者室外热交换器7自身的温度)的室外热交换器温度传感器54、以及用于检测室外热交换器7的制冷剂压力(室外热交换器7内或者刚从室外热交换器7出来的制冷剂的压力)的室外热交换器压力传感器56的各个输出。
控制器32的输入端还连接有用于检测辅助加热器23的温度(经过辅助加热器23后的空气的温度或者辅助加热器23自身的温度：辅助加热器温度TSH)的辅助加热器温度传感器50的输出。
另一方面，控制器32的输出端与上述压缩机2、室外送风机15、室内送风机(鼓风机)27、吸入切换阻尼器26、空气混合阻尼器28、出风口切换阻尼器31、室外膨胀阀6、室内膨胀阀8、电磁阀22(除湿)、电磁阀17(制冷)、电磁阀21(制热)各个电磁阀、辅助加热器23相连接。由此，控制器32基于各传感器的输出和从空调操作部53输入的设定，对这些构件进行控制。
下面，对具有上述结构的实施例的车用空调装置1的动作进行说明。实施例中，控制器32在制热模式、除湿制热模式、内部循环模式、除湿制冷模式、制冷模式各运转模式之间进行切换来执行控制。
(1)制热模式下的制冷剂流动情况
通过控制器32(自动模式)或对空调操作部53的手动操作(手动模式)而选择了制热模式时，控制器32打开电磁阀21(制热用)，关闭电磁阀17。还关闭电磁阀22。
然后，压缩机2和各送风机15、27运转，空气混合阻尼器28变成使从室内送风机27送出的空气在散热器4和辅助加热器23中通风的状态。由此，从压缩机2排出的高温高压的气体制冷剂流入散热器4。由于散热器4中有空气通路3内的空气通过，因此空气通路3内的空气被散热器4内的高温制冷剂(辅助加热器23进行动作时则是被散热器4和辅助加热器23)加热，而散热器4内的制冷剂因热量被空气夺取而冷却，从而冷凝液化。
在散热器4内液化了的制冷剂从散热器4流出后，经过制冷剂配管13E、13J到达室外膨胀阀6。流入室外膨胀阀6的制冷剂在此处减压后，流入室外热交换器7。流入室外热交换器7的制冷剂蒸发，因车辆行驶或从室外送风机15送来的外部空气中汲取热量。即，制冷剂回路R成为热管。然后，从室外热交换器7流出的低温制冷剂经过制冷剂配管13A、电磁阀21及制冷剂配管13D，从制冷剂配管13C进入储液器12，在此处发生气液分离后，气体制冷剂被吸入压缩机2，这样的循环重复进行。被散热器4加热的空气经过辅助加热器23从出风口29送出，因此能够对车厢内进行制热。
控制器32根据由后述的目标出风温度TAO计算出的目标散热器温度TCO(散热器4的温度TCI的目标值)而计算出目标散热器压力PCO(散热器4的压力PCI的目标值)，基于该目标散热器压力PCO和散热器压力传感器47检测出的散热器4的制冷剂压力(散热器压力PCI；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检测出的散热器4的温度(散热器温度TCI)和散热器压力传感器47检测出的散热器压力PCI，控制室外膨胀阀6的阀门开度，由此来控制散热器4的出口处制冷剂的过冷却度。上述目标散热器温度TCO基本上满足TCO＝TAO，并在控制上设有规定的限制。
(2)除湿制热模式下的制冷剂流动情况
接下来，在除湿制热模式下，控制器32在上述制热模式的状态下打开电磁阀22。从而，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，这一部分经过电磁阀22后流入制冷剂配管13F，从制冷剂配管13B经过内部热交换器19流入室内膨胀阀8，剩下的部分则流入室外膨胀阀6。即，分流后的一部分制冷剂在室内膨胀阀8处减压之后，流入吸热器9而被蒸发。
控制器32控制室内膨胀阀8的阀门开度，以使吸热器9的出口处制冷剂的过热度(SH)维持在规定值，但此时由于吸热器9所产生的对制冷剂的吸热作用，从室内送风机27送出的空气中的水分会在吸热器9中凝结并附着，因此空气被冷却且除湿。分流后流入制冷剂配管13J的剩下部分的制冷剂在室外膨胀阀6处减压之后，在室外热交换器7处蒸发。
在吸热器9处蒸发后的制冷剂经过内部热交换器19，在制冷剂配管13C中与来自制冷剂配管13D的制冷剂(来自室外热交换器7的制冷剂)汇流，然后经过储液器12被压缩机2吸入，这样的循环重复进行。在吸热器9处除湿后的空气在通过散热器4(辅助加热器23发热时则是散热器4和辅助加热器23)的过程中被再次加热，从而对车厢内进行除湿制热。
控制器32基于由目标散热器温度TCO计算出的目标散热器压力PCO和散热器压力传感器47检测出的散热器压力PCI(制冷剂回路R的高压压力)来控制压缩机2的转速，并且基于吸热器温度传感器48检测出的吸热器9的温度(吸热器温度Te)来控制室外膨胀阀6的阀门开度。关于该除湿制热模式下对压缩机2、室外膨胀阀6、辅助加热器23的控制，将在后文叙述。
(3)内部循环模式下的制冷剂流动情况
接下来，在内部循环模式下，控制器32在上述除湿制热模式的状态下将室外膨胀阀6完全关闭(置于全闭位置)，同时关闭电磁阀21。即，在内部循环模式下，室外膨胀阀6因除湿制热模式下对该室外膨胀阀6的控制而处于全闭的状态，因此本发明中，将内部循环模式作为除湿制热模式的一部分。
但是，通过关闭室外膨胀阀6和电磁阀21，制冷剂流入室外热交换器7及从室外热交换器7流出都被阻止，因此，经过散热器4在制冷剂配管13E中流动的冷凝制冷剂会经过电磁阀22全部流至制冷剂配管13F。然后，在制冷剂配管13F中流动的制冷剂将从制冷剂配管13B经过内部热交换器19后到达室内膨胀阀8。制冷剂在室内膨胀阀8处减压之后，流入吸热器9并蒸发。此时的吸热作用使得从室内送风机27送出的空气中的水分在吸热器9处凝结并附着，因此空气被冷却且除湿。
在吸热器9处蒸发后的制冷剂经过内部热交换器19在制冷剂配管13C中流动，然后经过储液器12被压缩机2吸入，这样的循环重复进行。在吸热器9处除湿后的空气在通过散热器4的过程中再次被加热，从而能够对车厢内进行除湿制热，但在该内部循环模式下，制冷剂是在位于室内侧的空气通路3内的散热器4(散热)与吸热器9(吸热)之间循环，因此无法从外部空气汲取热量，从而发挥的是压缩机2所消耗动力的那部分制热能力。由于发挥除湿作用的吸热器9中流过全部的制冷剂的量，因此与上述除湿制热模式相比，除湿能力更高，但其制热能力变低。
控制器32基于吸热器9的温度或前述散热器压力PCI(制冷剂回路R的高压压力)来控制压缩机2的转速。此时，控制器32选择根据吸热器9的温度计算得到的压缩机目标转速和根据散热器压力PCI计算得到的压缩机目标转速中较低的一方来控制压缩机2。
(4)除湿制冷模式下的制冷剂流动情况
接下来，在除湿制冷模式下，控制器32打开电磁阀17，关闭电磁阀21。还关闭电磁阀22。然后，压缩机2和各送风机15、27运转，空气混合阻尼器28变成使从室内送风机27送出的空气在散热器4中通风的状态。由此，从压缩机2排出的高温高压的气体制冷剂流入散热器4。由于散热器4中有空气通路3内的空气通过，因此空气通路3内的空气被散热器4内的高温制冷剂加热，而散热器4内的制冷剂因热量被空气夺取而冷却，从而冷凝液化。
通过散热器4后的制冷剂经过制冷剂配管13E到达室外膨胀阀6，并经由被控制在打开状态下的室外膨胀阀6而流入室外热交换器7。流入室外热交换器7的制冷剂在此处因车辆行驶或利用室外送风机15送来的外部空气得到空冷，从而冷凝。通过室外热交换器7后的制冷剂从制冷剂配管13A经过电磁阀17依次流入储液干燥部14和过冷却部16。这里，制冷剂被过冷却。
通过室外热交换器7的过冷却部16后的制冷剂经过止回阀18进入制冷剂配管13B，在经过内部热交换器19后到达室内膨胀阀8。制冷剂在室内膨胀阀8处减压之后，流入吸热器9并蒸发。此时的吸热作用使得从室内送风机27送出的空气中的水分在吸热器9处凝结并附着，因此空气被冷却且除湿。
在吸热器9处蒸发后的制冷剂经过内部热交换器19后，再经由制冷剂配管13C到达储液器12，然后被压缩机2吸入，这样的循环重复进行。被吸热器9冷却并除湿后的空气在通过散热器4的过程中再次被加热(其散热能力低于制热时)，因此能够对车厢内进行除湿制冷。
控制器32基于吸热器温度传感器48检测出的吸热器9的温度(吸热器温度Te)来控制压缩机2的转速，并且基于上述制冷剂回路R的高压压力来控制室外膨胀阀6的阀门开度，从而控制散热器4的制冷剂压力(散热器压力PCI)。
(5)制冷模式下的制冷剂流动情况
接下来，在制冷模式下，控制器32在上述除湿制冷模式的状态下使室外膨胀阀6的阀门开度全开。空气混合阻尼器28处于使散热器4中没有空气通风的状态。但稍微通点风也不成问题。
由此，从压缩机2排出的高温高压的气体制冷剂流入散热器4。由于散热器4中没有空气通路3内的空气通风，因此制冷剂在此仅仅是通过，从散热器4出来的制冷剂经过制冷剂配管13E后到达室外膨胀阀6。此时，由于室外膨胀阀6全开，因此制冷剂经过室外膨胀阀6后通过制冷剂配管13J，直接流入室外热交换器7，在室外热交换器7中因车辆行驶或通过室外送风机15送来的外部空气进行空冷，从而冷凝液化。通过室外热交换器7后的制冷剂从制冷剂配管13A经过电磁阀17依次流入储液干燥部14和过冷却部16。这里，制冷剂被过冷却。
通过室外热交换器7的过冷却部16后的制冷剂经过止回阀18进入制冷剂配管13B，在经过内部热交换器19后到达室内膨胀阀8。制冷剂在室内膨胀阀8处减压之后，流入吸热器9并蒸发。此时的吸热作用使得从室内送风机27吹出的空气中的水分在吸热器9处凝结并附着，因此空气发生冷却。
在吸热器9处蒸发后的制冷剂经过内部热交换器19后，再经由制冷剂配管13C到达储液器12，然后被压缩机2吸入，这样的循环重复进行。在吸热器9处冷却并除湿后的空气不通过散热器4，而是从出风口29送出到车厢内，因此能够对车厢内进行制冷。在该制冷模式下，控制器32基于吸热器温度传感器48检测出的吸热器9的温度(吸热器温度Te)来控制压缩机2的转速。
(6)运转模式的切换
控制器32根据下式(I)来计算前述的目标出风温度TAO。该目标出风温度TAO是从出风口29送出到车厢内的空气的温度的目标值。
TAO＝(Tset-Tin)×K+Tbal(f(Tset、SUN、Tam))··(I)
这里，Tset是在空调操作部53所设定的车厢内的设定温度，Tin是内部气温传感器37检测出的车厢内的气温，K是系数，Tbal是根据设定温度Tset、日照传感器51检测出的日照量SUN、外部气温传感器33检测出的外部气温Tam计算出的平衡值。于是一般而言，外部气温Tam越低，该目标出风温度TAO越高，且随着外部气温Tam的上升而下降。
控制器32基于在起动时由外部气温传感器33检测出的外部气温Tam和目标出风温度TAO，来选择上述各运转模式中的任一个运转模式。在起动后，根据外部气温Tam、目标出风温度TAO等的环境或设定条件的变化来选择所述各运转模式并进行切换。
(7)辅助加热器所进行的辅助加热
控制器32在上述制热模式下散热器4的制热能力被判断为不足时，使辅助加热器23通电而发热，从而利用辅助加热器23进行加热。辅助加热器23发热时，空气通路3中通过散热器4后的空气被该辅助加热器23进一步加热。
从而，在散热器4所能发挥的制热能力无法满足所要求的制热能力(基于由目标出风温度TAO得到的目标散热器温度TCO与吸热器温度Te之差而计算出)的情况下，利用辅助加热器23来补充该不足部分的制热能力。另外，本发明中，该辅助散热器在除湿制热模式下也通电，下面会对此进行详细叙述。
(8)除湿制热模式下对压缩机2、室外膨胀阀6和辅助加热器23的控制
接下来，参照图3～图7，对上述的除湿制热模式下压缩机2的转速NC、室外膨胀阀6的阀门开度、辅助加热器23的通电控制进行说明。本发明中，控制器32在该除湿制热模式下在普通模式和吸热器温度控制模式之间切换来执行控制。
(8-1)普通模式
图3和图4中示出了该普通模式下压缩机2和室外膨胀阀6的控制框图。图3是除湿制热模式的普通模式(制热模式也一样)下控制器32决定压缩机2的目标转速(压缩机目标转速)TGNCh的控制框图。控制器32的F/F(前馈)操作量运算部58基于从外部气温传感器33得到的外部气温Tam、室内送风机27的鼓风机电压BLV、由SW＝(TAO-Te)/(TCI-Te)得到的空气混合阻尼器28的空气混合阻尼器开度SW、散热器4出口的过冷却度SC的目标值即目标过冷却度TGSC、散热器4的温度的目标值即上述的目标散热器温度TCO及散热器4的压力的目标值即目标散热器压力PCO，计算压缩机目标转速的F/F操作量TGNChff。
另外，空气混合阻尼器开度SW在0≤SW≤1的范围内变化，0表示不会向散热器4及辅助加热器23进行通风的空气混合全闭状态，1表示将空气通路3内的所有空气全部通风到散热器4和辅助加热器23的空气混合全开状态。
上述目标散热器压力PCO由目标值运算部59基于上述目标过冷却度TGSC和目标散热器温度TCO计算得到。此外，F/B(反馈)操作量运算部60基于该目标散热器压力PCO和散热器4的制冷剂压力即散热器压力PCI，计算压缩机目标转速的F/B操作量TGNChfb。然后，利用加法器61将F/F操作量运算部58计算出的F/F操作量TGNCnff与F/B操作量运算部60计算出的TGNChfb相加，并在被限值设定部62限制了控制上限值和控制下限值之后，决定其为压缩机目标转速TGNCh。在除湿制热模式的普通模式下，控制器32基于上述压缩机目标转速TGNCh来控制压缩机2的转速NC。
即，控制器32在该普通模式下基于散热器压力PCI和目标散热器压力PCO，计算压缩机目标转速TGNCh并控制压缩机2的转速NC，使得散热器压力PCI达到目标散热器压力PCO。另外，在普通模式下，辅助加热器23不通电(OFF)。
接下来，图4是除湿制热模式的普通模式下控制器32决定室外膨胀阀6的目标开度(室外膨胀阀目标开度)TGECCVte的控制框图。控制器32的F/F操作量运算部65基于吸热器9的目标吸热器温度TEO、目标散热器温度TCO、空气的质量风量Ga和外部气温Tam，计算室外膨胀阀目标开度的F/F操作量TGECCVteff。
F/B操作量运算部63则基于目标吸热器温度TEO和吸热器温度Te，计算室外膨胀阀目标开度的F/B操作量TGECCVtefb。然后，利用加法器66将F/F操作量运算部65计算出的F/F操作量TGECCVteff与F/B操作量运算部63计算出的F/B操作量TGECCVtefb相加，并在被限值设定部67限制了控制上限值和控制下限值之后，决定其为室外膨胀阀目标开度TGECCVte。在除湿制热模式的普通模式下，控制器32基于该室外膨胀阀目标开度TGECCVte来控制室外膨胀阀6的阀门开度。
即，控制器32在该普通模式下基于吸热器温度Te和目标吸热器温度TEO，计算室外膨胀阀目标开度TGECCVte，并控制室外膨胀阀6的阀门开度，使得吸热器温度Te达到目标吸热器温度TEO。这种情况下，当吸热器温度Te高于目标吸热器温度TEO时，室外膨胀阀目标开度TGECCVte变小，缩小室外膨胀阀6的阀门开度，以使经过制冷剂配管13F、13B流入吸热器9的制冷剂的量增加的方式进行动作。反之，当吸热器温度Te低于目标吸热器温度TEO时，室外膨胀阀目标开度TGECCVte变大，扩大室外膨胀阀6的阀门开度，以使流入吸热器9的制冷剂的量减少的方式进行动作。
由此，在除湿制热模式的普通模式下，吸热器温度Te越是低于目标吸热器温度TEO，控制器32使室外膨胀阀目标开度TGECCVte越大，从而室外膨胀阀6的阀门开度开得越大，经过制冷剂配管13F、13B流入吸热器9的制冷剂的量越少，但例如当外部气温下降时，流入吸热器9的空气的温度也会下降，因此，即使将室外膨胀阀6的阀门开度开到最大(控制上的最大开度)，吸热器9的温度(吸热器温度Te)仍会低于目标吸热器温度TEO。
图7的左端示出了这一情况。在普通模式下即使将室外膨胀阀6的阀门开度开到控制上的最大开度的状态下，吸热器温度Te仍然下降，并低于比目标吸热器温度TEO要低的规定温度Telo，而且这样的状态持续了规定时间的情况下，控制器32转移至吸热器温度控制模式(图6)。
(8-2)吸热器温度控制模式
图5是该吸热器温度控制模式下控制器32决定压缩机2的目标转速(压缩机目标转速)TGNCc的控制框图。控制器32的F/F操作量运算部63基于外部气温Tam、鼓风机电压BLV和吸热器9的温度的目标值即目标吸热器温度TEO，计算压缩机目标转速的F/F操作量TGNCcff。
F/B操作量运算部64则基于目标吸热器温度TEO和吸热器温度Te，计算压缩机目标转速的F/B操作量TGNCcfb。然后，利用加法器66将F/F操作量运算部63计算出的F/F操作量TGNCcff与F/B操作量运算部64计算出的F/B操作量TGNCcfb相加，并在被限值设定部67限制了控制上限值和控制下限值之后，决定其为压缩机目标转速TGNCc。在吸热器温度控制模式下，控制器32基于上述压缩机目标转速TGNCc来控制压缩机2的转速。
即，在该吸热器温度控制模式下，控制器32基于吸热器温度Te和目标吸热器温度TEO，计算压缩机目标转速TGNCc并控制压缩机2的转速NC，以使吸热器温度Te达到目标吸热器温度TEO(参照图7中的吸热器温度控制模式)。控制器32还将室外膨胀阀6的阀门开度维持在控制上的最大开度。
由此，控制器32基于吸热器温度Te来控制压缩机2的转速NC，因此散热器4的压力(散热器压力PCI)也顺势得到控制。因而，控制器32在该吸热器温度控制模式下，使辅助加热器23通电而发热。从而，经过散热器4后的空气被辅助加热器23加热之后，吹向出风口29。
此外，控制器32基于吹向出风口29的空气的温度的目标值即目标散热器温度TCO(＝目标出风温度TAO)，控制辅助加热器23的通电。即，控制器32基于辅助加热器温度传感器50检测出的辅助加热器温度TSH和目标散热器温度TCO，控制辅助加热器23的通电情况，从而控制辅助加热器23的发热，以使辅助加热器温度TSH达到目标散热器温度TCO。从而，防止从出风口29送到车厢内的空气温度下降。
(8-3)恢复到普通模式
在上述吸热器温度控制模式下，当外部气温上升时，散热器压力PCI也随之上升。控制器32在执行吸热器温度控制模式的期间内，当散热器压力传感器47检测出的散热器压力PCI高于比目标散热器压力PCO要高的规定压力PCIhi，且该状态持续了规定时间的情况下(参照图7)，恢复到上述的普通模式(图6)。
如上所述，控制器32在除湿制热模式下执行基于散热器压力PCI控制压缩机2的运转并基于吸热器温度Te控制室外膨胀阀6的阀门开度的普通模式时，即使将室外膨胀阀6的阀门开度开到最大开度，吸热器温度Te仍然下降的情况下，转移到基于吸热器温度Te控制压缩机2的运转并使辅助加热器23发热的吸热器温度控制模式，因此在由于外部气温下降等导致普通模式下的室外膨胀阀6的阀门开度无法阻止吸热器9的温度下降的情况下，转移至吸热器温度控制模式，通过压缩机2的运转控制来控制吸热器温度Te，从而能够防止吸热器9的温度下降。
另一方面，基于吸热器温度Te控制压缩机2的运转时，虽然无法控制散热器温度PCI，但通过使辅助加热器23发热，送到车厢内的空气的温度也能得以维持。从而，能够去除以往在吸热器8的制冷剂出口侧所设置的蒸发压力调整阀，既能削减成本，又能在车厢内实现舒适的除湿制热。
这种情况下，控制器32在普通模式下室外膨胀阀6的阀门开度开到最大开度的状态下吸热器温度Te低于规定温度Telo时，转移至吸热器温度控制模式，因此能够准确地掌握室外膨胀阀6已无法阻止吸热器9的温度下降这一事实，能够顺畅地转移至吸热器温度控制模式。
另外，控制器32在普通模式下基于散热器压力PCI和目标散热器压力PCO控制压缩机2的运转，基于吸热器温度Te和目标吸热器温度TEO控制室外膨胀阀6的阀门开度，并且在室外膨胀阀6的阀门开度开到最大开度的状态下吸热器温度Te低于比目标吸热器温度TEO要低的规定温度Telo的情况下转移至吸热器温度控制模式，因此能够更加准确地掌握室外膨胀阀6已无法阻止吸热器9的温度下降这一事实，从而能够转移至吸热器温度控制模式。
而且，控制器32在吸热器温度控制模式下，将室外膨胀阀6的阀门开度开到控制上的最大开度，基于吸热器温度Te和目标吸热器温度TEO来控制压缩机2的运转，并基于目标散热器温度TCO来控制辅助加热器23的发热，因此能够在吸热器温度控制模式下准确地控制送到车厢内的空气的温度，能够在车厢内实现更加舒适的除湿制热。
另外，实施例中，控制器32在普通模式下在室外膨胀阀6的阀门开度达到最大开度的状态下吸热器温度Te低于规定温度Telo且该状态持续了规定时间时，转移到吸热器温度控制模式，从而能够避免因暂时的外部干扰等转移到吸热器温度控制模式的情况发生。由此，能够避免发生频繁的模式变更，能够实现稳定的除湿制热模式。
这里，控制器32在吸热器温度控制模式下散热器压力PCI超过规定压力PCIhi的情况下，恢复到普通模式，从而在散热器压力PCI因外部气温上升等而上升的情况下，从吸热器温度控制模式恢复到普通模式，能够顺畅地回到利用室外膨胀阀6对吸热器9的温度进行控制。
这种情况下，控制器32也在吸热器温度控制模式下散热器压力PCI超过比目标散热器压力PCO要高的规定压力PCIhi且该状态持续了规定时间的情况下，恢复到普通模式，从而能够避免因暂时的外部干扰等而恢复到普通模式的情况发生。从而，能够同样地避免发生频繁的模式变更，能够确切地从吸热器温度控制模式恢复到普通模式，能够实现稳定的除湿制热模式。
上述各实施例中说明的制冷剂回路R的结构并不是对其的限定，在不脱离本发明主旨的范围内可以进行变更。
标号说明
1 车用空调装置
2 压缩机
3 空气通路
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
13F制冷剂配管(旁通回路)
22 电磁阀(开闭阀)
23 辅助加热器(辅助加热装置)
27 室内送风机(鼓风机)
28 空气混合阻尼器
32 控制器(控制装置)
R 制冷剂回路。

Claims (8)

1.一种车用空调装置，其特征在于，包括：
压缩制冷剂的压缩机；
使提供给车厢内的空气流通的空气通路；
使制冷剂散热并对从所述空气通路提供给所述车厢内的空气进行加热的散热器；
使制冷剂吸热并对从所述空气通路提供给所述车厢内的空气进行冷却的吸热器；
设置于所述车厢外并使制冷剂吸热的室外热交换器；
对流入该室外热交换器的制冷剂进行减压的室外膨胀阀；
与所述室外热交换器及所述室外膨胀阀所构成的串联回路并联连接的旁通回路；
对流入所述吸热器的制冷剂进行减压的室内膨胀阀；
用于对从所述空气通路流入所述车厢内的空气进行加热的辅助加热装置；以及
控制装置，
利用该控制装置，使从所述压缩机排出的制冷剂在所述散热器处散热，对散热后的该制冷剂进行分流，以使一部分制冷剂从所述旁通回路经过所述室内膨胀阀流入所述吸热器并在所述吸热器处吸热，剩下部分的制冷剂经过所述室外膨胀阀流入所述室外热交换器并在该室外热交换器处吸热，从而对所述车厢内进行除湿制热，
所述控制装置执行如下的普通模式：基于所述散热器的压力来控制所述压缩机的运转，并基于所述吸热器的温度来控制所述室外膨胀阀的阀门开度，
并且在该普通模式下当所述室外膨胀阀的阀门开度开到最大时所述吸热器的温度仍然下降的情况下，转移到如下的吸热器温度控制模式：基于所述吸热器的温度来控制所述压缩机的运转，并使所述辅助加热装置发热。
2.如权利要求1所述的车用空调装置，其特征在于，
当所述普通模式下所述室外膨胀阀的阀门开度开到最大的状态下所述吸热器的温度低于规定温度时，所述控制装置转移到所述吸热器温度控制模式。
3.如权利要求2所述的车用空调装置，其特征在于，
所述控制装置在所述普通模式下，基于所述散热器的压力即散热器压力PCI及其目标值即目标散热器压力PCO来控制所述压缩机的运转，并基于所述吸热器的温度即吸热器温度Te及其目标值即目标吸热器温度TEO来控制所述室外膨胀阀的阀门开度，
并且在所述室外膨胀阀的阀门开度开到最大的状态下，所述吸热器温度Te低于比所述目标吸热器温度TEO更低的所述规定温度的情况下，转移到所述吸热器温度控制模式，
在该吸热器温度控制模式下，所述控制装置将所述室外膨胀阀的阀门开度开到最大，基于所述吸热器温度Te和所述目标吸热器温度TEO来控制所述压缩机的运转，并基于所述散热器的温度的目标值即目标散热器温度TCO来控制所述辅助加热装置的发热。
4.如权利要求2或3所述的车用空调装置，其特征在于，
在所述普通模式下所述室外膨胀阀的阀门开度开到最大的状态下所述吸热器的温度低于所述规定温度，且该状态持续了规定时间的情况下，所述控制装置转移到所述吸热器温度控制模式。
5.如权利要求1至4的任一项所述的车用空调装置，其特征在于，
在所述吸热器温度控制模式下所述散热器的压力即散热器压力PCI超过规定压力的情况下，所述控制装置恢复到所述普通模式。
6.如权利要求5所述的车用空调装置，其特征在于，
在所述吸热器温度控制模式下所述散热器压力PCI超过比其目标值即目标散热器压力PCO要高的所述规定压力，且该状态持续了规定时间的情况下，所述控制装置恢复到所述普通模式。
7.如权利要求1至6的任一项所述的车用空调装置，其特征在于，
所述辅助加热装置相对于所述空气通路中空气的流向而配置于所述散热器的下游侧。
8.如权利要求1至7的任一项所述的车用空调装置，其特征在于，
在所述吸热器的制冷剂出口侧没有设置蒸发压力调整阀。
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