CN110035915B - 车辆用空调装置 - Google Patents

Abstract

车辆用空调装置具备压缩机(11)、散热器(12)、室外热交换器(20)、蒸发器(23)、第一减压部(13a)、第二减压部(22a)、切换部(25a，28a)、控制部(40)。散热器使从压缩机排出的制冷剂和向车室内吹送的空气进行热交换。室外热交换器使从散热器流出的制冷剂和外气进行热交换。蒸发器使从室外热交换器流出的制冷剂和流入散热器的空气进行热交换。切换部对串联除湿制热模式和并联除湿制热模式进行切换，在该串联除湿制热模式下，室外热交换器和蒸发器在制冷剂的流动方向上串联，在该并联除湿制热模式下，室外热交换器和蒸发器在制冷剂的流动上并联。在并联除湿制热模式时，在判定为从室外热交换器向压缩机流动的冷冻机油的量不充分情况下，控制部控制切换部以切换为串联除湿制热模式。

Description

车辆用空调装置

关联申请的相互参照

本申请以在2016年11月25日申请的日本专利申请号2016-228999号，将该记载内容引用于此。

技术领域

本发明涉及具备除湿制热模式的车辆用空调装置。

背景技术

专利文献1记载了具备压缩机、室内冷凝器、第一膨胀阀、室外热交换器、第二膨胀阀以及室内蒸发器等的制冷循环装置。

专利文献1中，能够根据车辆用空调装置的运转环境，适当地切换第一除湿制热模式和第二除湿制热模式。

第一除湿制热模式中，相对于制冷剂流串联地连接有室外热交换器和室内蒸发器。具体地，第一除湿制热模式中，从压缩机排出的高压制冷剂向室内冷凝器流入，流入到室内冷凝器的制冷剂与向车室内吹送的空气进行热交换而散热。由此，向车室内吹送的空气被加热。

从室内冷凝器流出的制冷剂在第一膨胀阀被减压膨胀直到成为低压制冷剂。在第一膨胀阀被减压膨胀的低压制冷剂向室外热交换器流入，与外气进行热交换而吸热。从室外热交换器流出的制冷剂向室内蒸发器流入，与向车室内吹送的空气进行热交换而吸热。由此，向车室内吹送的空气被除湿。在室内蒸发器被除湿的空气流入室内冷凝器而被加热。由此，车室内被除湿制热。从室内蒸发器流出的制冷剂被吸入压缩机并再次被压缩。

另一方面，第二除湿制热模式中，从压缩机排出的高压制冷剂向室内冷凝器流入，流入到室内冷凝器的制冷剂与向车室内吹送的空气进行热交换而散热。由此，向车室内吹送的空气被加热。

从室内冷凝器流出的制冷剂分支为流入第一膨胀阀的制冷剂流和流入第二膨胀阀的制冷剂流。流入到第一膨胀阀的制冷剂被减压膨胀直到成为低压制冷剂。在第一膨胀阀被减压膨胀的低压制冷剂向室外热交换器流入，与外气进行热交换而吸热。

流入到第二膨胀阀的制冷剂被减压膨胀直到成为低压制冷剂。在第二膨胀阀被减压膨胀的低压制冷剂向室内蒸发器流入，与向车室内吹送的空气进行热交换而吸热。由此，向车室内吹送的空气被除湿。在室内蒸发器被除湿的空气流入室内冷凝器而被加热。由此，车室内被除湿制热。从室外热交换器流出的制冷剂和从室内蒸发器流出的制冷剂被吸入压缩机并再次被压缩。

在第二除湿制热模式时，与第一除湿制热模式时不同，是相对于制冷剂流并联连接有室外热交换器和室内蒸发器的制冷剂流路，因此与室内蒸发器的制冷剂的饱和温度(换言之蒸发温度)相比，能够进一步降低室外热交换器的制冷剂的饱和温度(换言之蒸发温度)。因此，在第二除湿制热模式时，能够比第一除湿制热模式增加空气的加热能力。

在制冷剂混入有用于润滑压缩机的冷冻机油，冷冻机油的一部分与制冷剂一起在循环中循环。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-225637号公报

在专利文献1中，在第二除湿制热模式下室外热交换器和室内蒸发器相对于制冷剂流彼此并联地连接。并且，在第二除湿制热模式下，为了将室内蒸发器的温度降低直到目标温度，存在尽可能减小第一膨胀阀的开度的情况。

因此，根据本申请的发明人的研究，在第二除湿制热模式下，在室外热交换器中流动的制冷剂的流量减少，因此导致冷冻机油不从室外热交换器流出而储存于室外热交换器，存在压缩机的润滑性容易变差的情况。

发明内容

本发明的目的在于，在室外热交换器和蒸发器在制冷剂的流动方向上彼此并联的车辆用空调装置中，抑制冷冻机油储存于室外热交换器。

本发明的一方式的车辆用空调装置具备压缩机、散热器、室外热交换器、蒸发器、第一减压部、第二减压部、切换部、控制部。压缩机将混入有冷冻机油的制冷剂吸入并将其压缩、排出。散热器使从压缩机排出的制冷剂和向车室内吹送的空气进行热交换而加热空气。室外热交换器使从散热器流出的制冷剂和外气进行热交换。蒸发器使从室外热交换器流出的制冷剂和流入散热器的空气进行热交换而使制冷剂蒸发。第一减压部使从散热器流出的制冷剂减压。第二减压部使从室外热交换器流出的制冷剂减压。切换部对串联除湿制热模式和并联除湿制热模式进行切换，在该串联除湿制热模式下，室外热交换器和蒸发器在制冷剂的流动方向上彼此串联，在该并联除湿制热模式下，室外热交换器和蒸发器在制冷剂的流动方向上彼此并联。控制部在判定为在并联除湿制热模式时从室外热交换器向压缩机流动的冷冻机油的量不充分时，控制切换部以切换为串联除湿制热模式。

由此，通过从并联除湿制热模式切换为串联除湿制热模式，在室外热交换器中流动的制冷剂的流量增加，因此使室外热交换器的冷冻机油容易向压缩机返回。因此，能够抑制冷冻机油储存于室外热交换器。

本发明的其他的方式的车辆用空调装置具备压缩机、散热器、室外热交换器、蒸发器、第一减压部、第二减压部、切换部、控制部。压缩机将混入有冷冻机油的制冷剂吸入并将其压缩、排出。散热器使从压缩机排出的制冷剂和向车室内吹送的空气进行热交换而加热空气。室外热交换器使从散热器流出的制冷剂和外气进行热交换。蒸发器使从室外热交换器流出的制冷剂和流入散热器的空气进行热交换而使制冷剂蒸发。第一减压部使从散热器流出的制冷剂减压。第二减压部使从室外热交换器流出的制冷剂减压。控制部控制第一减压部的开度。室外热交换器和蒸发器在制冷剂的流动方向上彼此并联。控制部在判定为从室外热交换器向压缩机流动的冷冻机油的量不充分时，增加第一减压部的开度。

由此，通过增加第一减压部的开度，在室外热交换器中流动的制冷剂的流量增加，因此能够使冷冻机油容易从室外热交换器向压缩机返回。因此，能够抑制冷冻机油储存于室外热交换器。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的热泵循环的制冷模式时和串联除湿制热模式时的制冷剂回路的图。

图2是表示一实施方式的热泵循环的并联除湿制热模式时的制冷剂回路的图。

图3是表示一实施方式的热泵循环的制热模式时的制冷剂回路的图。

图4是表示一实施方式的热泵循环的串联除湿制热模式时的制冷剂的状态的莫里尔图。

图5是表示一实施方式的热泵循环的并联除湿制热模式时的制冷剂的状态的莫里尔图。

图6是表示一实施方式的热泵循环的控制处理的流程图。

图7是一实施方式的热泵循环的控制处理所使用的控制特性图。

具体实施方式

以下，参照附图对实施方式进行说明。本实施方式中，将热泵循环10应用于从发动机(换言之内燃机)和行驶用电动马达获得行驶用的驱动力的混合动力车辆的车辆用空调装置1。热泵循环10是蒸气压缩式的制冷循环。

在车辆用空调装置1中，热泵循环10起到对向车室内吹送的空气进行冷却或者加热的作用。因此，本实施方式的空调对象空间是车室内的空间，并且本实施方式的热交换对象流体是向车室内吹送的空气。

热泵循环10构成为能够对图1所示的制冷模式、图1所示的串联除湿制热模式、图2所示的并联除湿制热模式、或者图3所示的制热模式的制冷剂回路进行切换。图1～图3中，用实线箭头表示各个运转模式中的制冷剂的流动。

制冷模式是对向车室内吹送的空气进行冷却而对车室内进行制冷的冷却运转模式。串联除湿制热模式和并联除湿制热模式是在对向车室内吹送的空气进行除湿之后对该空气进行加热而对车室内进行除湿制热的除湿制热运转模式。制热模式是对向车室内吹送的空气进行加热而对车室内进行制热的加热运转模式。

热泵循环10中，作为制冷剂采用HFC系制冷剂(具体地，R134a)，构成高压侧制冷剂压力不超过制冷剂的临界压力的蒸气压缩式的亚临界制冷循环。作为制冷剂也可以采用HFO系制冷剂(例如，R1234yf)等。在制冷剂混入有用于润滑压缩机11的冷冻机油，冷冻机油的一部分与制冷剂一起在循环中循环。

热泵循环10的压缩机11吸入制冷剂，压缩并排出该制冷剂。压缩机11配置于车辆的机罩内。压缩机11是构成为在形成其外壳的壳体的内部收容压缩机构和电动马达的电动压缩机。

在压缩机11的壳体设有从壳体的外部向压缩机构吸入低压制冷剂的吸入口11a、以及使从压缩机构排出的高压制冷剂向壳体的外部排出的排出口11c。压缩机构能够采用涡旋型压缩机构、叶片型压缩机构、旋转柱塞型压缩机构等各种形式的结构。

压缩机11的电动马达的转速由从控制装置40输出的控制信号控制。作为电动马达也可以采用交流电机、直流电机中的任一个形式。通过电动马达的转速控制来变更压缩机11的制冷剂排出能力。因此，电动马达是压缩机11的排出能力变更部。

在压缩机11的排出口11c连接有室内冷凝器12的制冷剂入口侧。室内冷凝器12配置于车辆用空调装置1的室内空调单元30的空调壳体31内，并且作为使从压缩机11的高段侧压缩机构排出的高温高压制冷剂散热的散热器(换言之，高压侧热交换器)发挥作用，该室内冷凝器12是对通过了室内蒸发器23的空气进行加热的空气加热用热交换器。

在室内冷凝器12的出口侧连接有高压制冷剂通路13。高压制冷剂通路13是将从室内冷凝器12流出的制冷剂向室外热交换器20引导的制冷剂通路。在高压制冷剂通路13配置有高段侧膨胀阀13a。高段侧膨胀阀13a是使从室内冷凝器12流出的高压制冷剂减压直到成为中间压制冷剂的高段侧减压部。高段侧膨胀阀13a是第一减压部。

高段侧膨胀阀13a是构成为具有阀芯和电动致动器的电气式的可变节流机构，所述阀芯构成为能够变更节流开度，所述电动致动器由使该阀芯的节流开度变化的步进电机构成。

高段侧膨胀阀13a也能够将节流开度全开而不发挥制冷剂减压作用。高段侧膨胀阀13a的工作由从控制装置40输出的控制信号控制。

在高段侧膨胀阀13a的出口侧连接有室外热交换器20的制冷剂入口侧。室外热交换器20配置于车辆的机罩内，使在内部流通的制冷剂和从送风风扇21吹送的外气进行热交换。该室外热交换器20是以下那样的热交换器：至少在制热模式时作为使低压制冷剂蒸发而发挥吸热作用的蒸发器发挥作用，在制冷模式时等作为使高压制冷剂散热的散热器发挥作用。

在室外热交换器20的制冷剂出口侧连接有制冷用制冷剂通路22。制冷用制冷剂通路22是将从室外热交换器20流出的制冷剂经由储液器24向压缩机11的吸入侧引导的制冷剂通路。

在制冷用制冷剂通路22配置有制冷用膨胀阀22a。制冷用膨胀阀22a是在制冷运转模式时等使从室外热交换器20流出并向室内蒸发器23流入的制冷剂减压的结构。该制冷用膨胀阀22a的基本结构与高段侧膨胀阀13a同样，通过从控制装置40输出的控制信号控制其工作。制冷用膨胀阀22a是第二减压部。

在制冷用膨胀阀22a的出口侧连接有室内蒸发器23的制冷剂入口侧。室内蒸发器23配置于室内空调单元30的空调壳体31内的室内冷凝器12的空气流上游侧，该室内蒸发器23是以下那样的热交换器：在制冷运转模式和除湿制热运转模式等下，作为使在其内部流通的制冷剂蒸发而发挥吸热作用来对向车室内吹送的空气进行冷却的蒸发器(换言之空气冷却用热交换器)发挥作用。

在室内蒸发器23的出口侧连接有储液器24的入口侧。储液器24是将流入到其内部的制冷剂的气液分离并储存剩余制冷剂的低压侧气液分离器。在储液器24的气相制冷剂出口连接有压缩机11的吸入口11a。因此，室内蒸发器23以使制冷剂向压缩机11的吸入口11a侧流出的方式连接。

在室外热交换器20的制冷剂出口侧也连接有低压侧迂回通路25。低压侧迂回通路25是使从室外热交换器20流出的制冷剂绕过制冷用膨胀阀22a和室内蒸发器23并将其向储液器24的入口侧引导的制冷剂通路。在低压侧迂回通路25配置有低压侧开闭阀25a。

低压侧开闭阀25a是开闭低压侧迂回通路25的电磁阀，通过从控制装置40输出的控制电压控制其开闭工作。

在制冷剂通过低压侧开闭阀25a时产生的压力损失相对于在通过制冷用膨胀阀22a时产生的压力损失极小。因此，在低压侧开闭阀25a打开的情况下，从室外热交换器20流出的制冷剂经由低压侧迂回通路25向储液器24流入。此时，制冷用膨胀阀22a的节流开度也可以为全闭。

在低压侧开闭阀25a关闭的情况下，从室外热交换器20流出的制冷剂经由制冷用膨胀阀22a向室内蒸发器23流入。由此，低压侧开闭阀25a能够对热泵循环10的制冷剂流路进行切换。因此，低压侧开闭阀25a构成对在循环中循环的制冷剂的制冷剂流路进行切换的制冷剂流路切换部。制冷剂流路切换部也可以是切换部。

在室内蒸发器23的出口侧且储液器24的入口侧配置有定压阀27。定压阀27是将室内蒸发器23的出口侧的制冷剂的压力维持在规定压力的定压调节部。

高压侧迂回通路28是使从室内冷凝器12流出的制冷剂绕过高段侧膨胀阀13a和室外热交换器20并将该制冷剂向制冷用膨胀阀22a的入口侧引导的制冷剂通路。

在高压侧迂回通路28配置有高压侧开闭阀28a。高压侧开闭阀28a是开闭高压侧迂回通路28的电磁阀。高压侧开闭阀28a的工作由从控制装置40输出的控制信号控制。

高压侧开闭阀28a通过开闭高压侧迂回通路28来起到切换循环结构(换言之制冷剂流路)的作用。因此，高压侧开闭阀28a构成对在循环中循环的制冷剂的制冷剂流路进行切换的制冷剂流路切换部。制冷剂流路切换部也可以是切换部。

在室外热交换器20的出口侧配置有止回阀29。止回阀29是允许制冷剂从室外热交换器20的出口侧向制冷用膨胀阀22a的入口侧流动，禁止制冷剂从制冷用膨胀阀22a的入口侧向室外热交换器20的出口侧流动的逆流防止部。止回阀29防止在高压侧迂回通路28中流动的制冷剂向室外热交换器20侧逆流。

接着，对室内空调单元30进行说明。室内空调单元30配置于车室内最前部的仪表盘的内侧。室内空调单元30具有空调壳体31。空调壳体31形成室内空调单元30的外壳。在空调壳体31的内部形成有向车室内吹送的空气的空气通路。在空调壳体31内的空气通路收容有送风机32、室内冷凝器12、室内蒸发器23等。

在空调壳体31的空气流最上游侧配置有切换导入内气和外气的内外气切换装置33。内外气切换装置33具有使内气导入空调壳体31内的内气导入口和使外气导入空调壳体31内的外气导入口。内外气切换装置33是通过内外气切换门对内气导入口的开口面积和外气导入口的开口面积连续地调节，从而使内气的风量与外气的风量的风量比例连续地变化的内外气比例调节部。

在内外气切换装置33的空气流下游侧配置有将经由内外气切换装置33吸入的空气向车室内吹送的送风机32。该送风机32是用电动马达驱动离心多叶片风扇的电动送风机，通过从控制装置40输出的控制电压来控制转速(换言之送风量)。

在送风机32的空气流下游侧，室内蒸发器23和室内冷凝器12相对于向车室内吹送的空气的流动，以室内蒸发器23→室内冷凝器12的顺序配置。换言之，室内蒸发器23相对于室内冷凝器12配置于空气流上游侧。

在室内蒸发器23与室内冷凝器12之间配置有未图示的加热器芯。加热器芯是通过使发动机冷却水和通过室内蒸发器23后的空气进行热交换来辅助地加热空气的辅助加热用热交换器。

在空调壳体31内设有使通过室内蒸发器23后的空气绕过加热器芯和室内冷凝器12而流动的旁通通路35，在室内蒸发器23的空气流下游侧且加热器芯和室内冷凝器12的空气流上游侧配置有空气混合门34。

空气混合门34是如下那样的流量调节部：通过对通过室内蒸发器23后的空气中的通过加热器芯和室内冷凝器12侧的空气的风量与通过旁通通路35的风量的风量比例进行调节，对向室内冷凝器12流入的空气的流量(换言之风量)进行调节，起到调节室内冷凝器12的热交换能力的作用。

在室内冷凝器12和旁通通路35的空气流下游侧设有合流空间36，该合流空间36将在室内冷凝器12和制冷剂热交换而被加热的空气和通过旁通通路35未被加热的空气合流。

在空调壳体31的空气流最下游部配置有将在合流空间36合流的空气向冷却对象空间即车室内吹出的开口孔。具体地，作为该开口孔设有向车辆前面窗玻璃内侧面吹出空调风的除霜开口孔37a、向车室内的乘员的上半身吹出空调风的面部开口孔37b、以及向乘员的足部吹出空调风的足部开口孔37c。

因此，空气混合门34通过对通过室内冷凝器12的风量与通过旁通通路35的风量的风量比例进行调节来调节合流空间36内的空气的温度。另外，空气混合门34被未图示的伺服电机驱动，该伺服电机通过从控制装置40输出的控制信号来控制工作。

在除霜开口孔37a、面部开口孔37b以及足部开口孔37c的空气流上游侧分别配置有调节除霜开口孔37a的开口面积的除霜门38a、调节面部开口孔37b的开口面积的面部门38b、调节足部开口孔37c的开口面积的足部门38c。

这些除霜门38a、面部门38b以及足部门38c开闭各开口孔37a～37c，构成切换吹出口模式的吹出口模式切换部，并且经由连杆机构等被未图示的伺服电机驱动，该伺服电机通过从控制装置40输出的控制信号来控制工作。

除霜开口孔37a、面部开口孔37b以及足部开口孔37c的空气流下游侧分别经由形成空气通路的管道与设于车室内的面部吹出口、足部吹出口以及除霜吹出口连接。

作为吹出口模式有面部模式、双水平模式以及足部模式等，所述面部模式是将面部开口孔37b全开并将空气从面部吹出口向车室内乘员的上半身吹出的模式，所述双水平模式是将面部开口孔37b和足部开口孔37c这双方开口并将空气向车室内乘员的上半身和足部吹出的模式，所述足部模式是将足部开口孔37c全开并且将除霜开口孔37a开口小开度，主要从足部吹出口吹出空气的模式。

接着，对本实施方式的电气控制部进行说明。控制装置40由包含CPU、ROM以及RAM等的周知的微型计算机及其周边电路构成，基于存储于该ROM内的空调控制程序进行各种运算、处理，对与输出的侧连接的各种空调控制设备(具体地，压缩机11、高段侧膨胀阀13a、送风风扇21、制冷用膨胀阀22a、低压侧开闭阀25a、高压侧开闭阀28a、送风机32等)的工作进行控制。

在控制装置40的输入侧连接有各种空调控制用的传感器组41。传感器组41例如是内气传感器、外气传感器、日射传感器、蒸发器温度传感器、排出压传感器、冷凝器温度传感器、吸入压传感器等。

内气传感器检测车室内温度。外气传感器检测外气温。日射传感器检测车室内的日射量。蒸发器温度传感器对来自室内蒸发器23的吹出空气温度(换言之蒸发器温度)进行检测。排出压传感器对从压缩机11排出的高压制冷剂压力进行检测。冷凝器温度传感器对从室内冷凝器12流出的制冷剂的温度进行检测。吸入压传感器对被向压缩机11吸入的吸入制冷剂压力进行检测。

在控制装置40的输入侧连接有未图示的操作面板，且输入来自设于该操作面板的各种空调操作开关的操作信号。操作面板配置于车室内前部的仪表盘附近。设于操作面板的各种空调操作开关是车辆用空调装置1的工作开关、设定车室内温度的车室内温度设定开关、对制冷运转模式、除湿制热运转模式和制热运转模式进行选择的模式选择开关等。

控制装置40一体地构成有对与其输出侧连接的各种空调控制设备的工作进行控制的控制部。控制装置40中的对各个控制对象设备的工作进行控制的结构(具体地硬件和软件)构成对各个控制对象设备的工作进行控制的控制部。

例如，控制装置40中的对压缩机11的电动马达的工作进行控制的结构(具体地硬件和软件)构成排出能力控制部。例如，控制装置40中的对低压侧开闭阀25a和高压侧开闭阀28a的工作进行控制的结构(具体地硬件和软件)构成制冷剂回路控制部。当然，排出能力控制部也可以构成为使制冷剂回路控制部等相对于控制装置40是分体的控制装置。

接着，对上述结构的本实施方式的车辆用空调装置1的工作进行说明。本实施方式的车辆用空调装置1中，能够切换为对车室内制冷的制冷模式、一边对车室内除湿一边制热的串联除湿制热模式和并联除湿制热模式、以及对车室内制热的制热模式。

通过执行空调控制程序来进行这些各运转模式的切换。该空调控制程序在操作面板的自动开关被接通(换言之打开)时被执行。

空调控制程序的主程序中，读入空调控制用的传感器组的检测信号和来自各种空调操作开关的操作信号。接着，基于读入的检测信号和操作信号的值，并基于以下数学式F1计算出向车室内吹出的吹出空气的目标温度即目标吹出温度TAO。

TAO＝Kset×Tset-Kr×Tr-Kam×Tam-Ks×As+C…(F1)

此处，Tset是由温度设定开关设定的车室内设定温度，Tr是由内气传感器检测出的车室内温度(换言之内气温)，Tam是由外气传感器检测出的外气温，As是由日射传感器检测出的日射量。Kset、Kr、Kam、Ks是控制增益，C是修正用的常数。

在操作面板的制冷开关被接通的状态下，当目标吹出温度TAO比预先设定的制冷基准温度α低时，执行制冷模式下的运转。并且，在操作面板的制冷开关被接通的状态下，当目标吹出温度TAO为制冷基准温度α以上且外气温Tam比预先设定的除湿制热基准温度β高时，执行串联除湿制热模式下的运转。

在操作面板的制冷开关被接通的状态下，当目标吹出温度TAO为制冷基准温度α以上且外气温Tam为除湿制热基准温度β以下时，执行并联除湿制热模式下的运转。当制冷开关未被接通时，执行制热模式下的运转。

主要在夏季那样的外气温较高时通过该空调控制程序执行制冷模式。主要在春季或者秋季执行串联除湿制热模式。主要在早春季或者晩秋季那样的需要以比串联除湿制热模式高的加热能力加热空气时执行并联除湿制热模式。能够主要在冬季的低外气温时执行制热模式。

(a)制冷模式

制冷模式中，控制装置40使高段侧膨胀阀13a为全开状态，使制冷用膨胀阀22a为发挥减压作用的节流状态，使低压侧开闭阀25a为闭阀状态，使高压侧开闭阀28a为闭阀状态。

由此，如图1所示，制冷模式中，构成制冷剂以压缩机11→室外热交换器20→制冷用膨胀阀22a→室内蒸发器23→定压阀27→储液器24→压缩机11的顺序循环的蒸气压缩式的制冷循环。

该循环结构中，控制装置40对压缩机11的工作进行控制，以使从室内蒸发器23吹出的空气为目标蒸发器温度TEO。目标蒸发器温度TEO确定为随着目标吹出温度TAO的降低而降低。目标蒸发器温度TEO在能够抑制室内蒸发器23的结霜的范围内被确定。

控制装置40基于向制冷用膨胀阀22a流入的制冷剂的压力对制冷用膨胀阀22a的工作进行控制，以使循环的COP接近极大值。控制装置40以使室内冷凝器12侧的通风路为全闭的方式使空气混合门34移位。

制冷模式的制冷循环装置中，使室外热交换器20作为散热器发挥作用，使室内蒸发器23作为蒸发器发挥作用。并且，将制冷剂在室内蒸发器23蒸发时从空气吸收的热量在室外热交换器20向外气散热。由此，能够冷却空气。

因此，制冷模式中，能够通过将在室内蒸发器23被冷却的空气向车室内吹出，进行车室内的制冷。

(b)串联除湿制热模式

串联除湿制热模式中，控制装置40使高段侧膨胀阀13a为发挥减压作用的节流状态，使制冷用膨胀阀22a为发挥减压作用的节流状态，使低压侧开闭阀25a为闭阀状态，使高压侧开闭阀28a为闭阀状态。

由此，如图1所示，串联除湿制热模式中，构成制冷剂以压缩机11→室内冷凝器12→高段侧膨胀阀13a→室外热交换器20→制冷用膨胀阀22a→室内蒸发器23→定压阀27→储液器24→压缩机11的顺序循环的蒸气压缩式的制冷循环。即，构成室外热交换器20和室内蒸发器23相对于制冷剂流串联地连接的制冷循环。

在该循环结构中，与制冷模式同样地，控制装置40控制压缩机11的工作。控制装置40对高段侧膨胀阀13a和制冷用膨胀阀22a的工作进行控制，以使从室内冷凝器12吹出的空气为目标冷凝器温度TAVO。目标冷凝器温度TAVO确定为随着目标吹出温度TAO的上升而上升。

此时，随着目标冷凝器温度TAVO的上升，控制装置40使高段侧膨胀阀13a的节流开度减少，使制冷用膨胀阀22a的节流开度增加。控制装置40以使室内冷凝器12侧的通风路为全开的方式使空气混合门34移位。

因此，串联除湿制热模式中，关于在循环中循环的制冷剂的状态，像图4的莫里尔图表示的那样地变化。

即，从压缩机11排出的高压制冷剂(图4的a1点)向室内冷凝器12流入，和在室内蒸发器23被冷却并除湿后的空气进行热交换而散热(图4的a1点→a2点)。由此，向车室内吹送的空气被加热。

从室内冷凝器12流出的制冷剂向高段侧膨胀阀13a流入，被减压直到成为中间压制冷剂(图4的a2点→a3点)。接着，在高段侧膨胀阀13a被减压的中间压制冷剂向室外热交换器20流入从而向外气散热(图4的a3点→a4点)。

从室外热交换器20流出的制冷剂向制冷用膨胀阀22a流入，在制冷用膨胀阀22a被减压膨胀直到成为低压制冷剂(图4的a4点→a5点)。在制冷用膨胀阀22a被减压后的低压制冷剂向室内蒸发器23流入，从空气吸热而蒸发(图4的a5点→a6点)。由此，向车室内吹送的空气被冷却。接着，从室内蒸发器23流出的制冷剂向定压阀27→储液器24→压缩机11的吸入侧流动再次在压缩机11被压缩(图4的a6点→a7点→a1点)。

串联除湿制热模式中，使室内冷凝器12作为散热器发挥作用，使室内蒸发器23作为蒸发器发挥作用。并且，当热交换器20的制冷剂的饱和温度比外气高时，使室外热交换器20作为散热器发挥作用，当室外热交换器20的制冷剂的饱和温度比外气低时，使室外热交换器20作为蒸发器发挥作用。

因此，当室外热交换器20中的制冷剂的饱和温度比外气高时，能够随着目标冷凝器温度TAVO的上升而降低室外热交换器20的制冷剂的饱和温度，从而减少室外热交换器20中的制冷剂的散热量。由此，能够增加室内冷凝器12中的制冷剂的散热量从而提高加热能力。

当室外热交换器20中的制冷剂的饱和温度比外气低时，能够随着目标冷凝器温度TAVO的上升降低室外热交换器20的制冷剂的饱和温度，从而增加室外热交换器20中的制冷剂的吸热量。由此，能够增加室内冷凝器12中的制冷剂的散热量而提高加热能力。

因此，串联除湿制热模式中，通过将在室内蒸发器23被冷却并除湿的空气在室内冷凝器12再加热并向车室内吹出，能够进行车室内的除湿制热。此外，通过对高段侧膨胀阀13a和制冷用膨胀阀22a的节流开度进行调节，能够对室内冷凝器12中的空气的加热能力进行调节。

(c)并联除湿制热模式

并联除湿制热模式中，控制装置40使高段侧膨胀阀13a为发挥减压作用的节流状态，使制冷用膨胀阀22a为发挥减压作用的节流状态，使低压侧开闭阀25a为全开状态，使高压侧开闭阀28a为全开状态。

由此，如图2所示，并联除湿制热模式中，构成如下那样的蒸气压缩式的制冷循环：制冷剂以压缩机11→室内冷凝器12→高段侧膨胀阀13a→室外热交换器20→储液器24→压缩机11的顺序循环，并且制冷剂以压缩机11→室内冷凝器12→制冷用膨胀阀22a→室内蒸发器23→定压阀27→储液器24→压缩机11的顺序循环。即，构成室外热交换器20和室内蒸发器23相对于制冷剂流并联地连接的制冷循环。

该循环结构中，控制装置40控制压缩机11的工作，以使从室内冷凝器12吹出的空气为目标冷凝器温度TAVO。并且，控制装置40基于向高段侧膨胀阀13a流入的制冷剂的压力对高段侧膨胀阀13a和制冷用膨胀阀22a的工作进行控制，以使循环的COP接近极大值。此时，随着目标冷凝器温度TAVO的上升，控制装置40使高段侧膨胀阀13a的节流开度减少，使制冷用膨胀阀22a的节流开度增加。控制装置40以使室内冷凝器12侧的通风路为全开的方式使空气混合门34移位。

因此，并联除湿制热模式中，关于在循环中循环的制冷剂的状态，像图5的莫里尔图所表示的那样变化。

即，从压缩机11排出的高压制冷剂(图5的b1点)向室内冷凝器12流入，和在室内蒸发器23被冷却并除湿的空气进行热交换而散热(图5的b1点→b2点)。由此，对向车室内吹送的空气进行加热。从室内冷凝器12流出的制冷剂的流动被分流为向高段侧膨胀阀13a流入的流动和向制冷用膨胀阀22a流入的流动。

流入高段侧膨胀阀13a的制冷剂被减压直到成为低压制冷剂并向室外热交换器20流入(图5的b2点→b3点)。流入室外热交换器20的制冷剂从由送风风扇吹送的外气吸热(图5的b3点→b4点)。

另一方面，流入制冷用膨胀阀22a的制冷剂被减压直到成为低压制冷剂并向室内蒸发器23流入(图5的b2点→b5点)。流入室内蒸发器23的制冷剂从空气吸热而蒸发(图5的b5点→b6点)。由此，对向车室内吹送的空气进行冷却。

流入室内蒸发器23的制冷剂向定压阀27流入。由此，室内蒸发器23中的制冷剂的压力被定压阀27调节为规定压力(图5的b6点→b7点)。从室外热交换器20流出的制冷剂和从定压阀27流出的制冷剂在储液器24的入口侧合流(图5的b4点→b8点，b7点→b8点)，向储液器24→压缩机11的吸入侧流动并再次在压缩机11被压缩。

并联除湿制热模式中，使室内冷凝器12作为散热器发挥作用，使室外热交换器20和室内蒸发器23作为蒸发器发挥作用。因此，能够随着目标冷凝器温度TAVO的上升而降低室外热交换器20的制冷剂的饱和温度，增加室外热交换器20中的制冷剂的吸热量。由此，能够增加室内冷凝器12中的制冷剂的散热量从而提高加热能力。

因此，并联除湿制热模式中，通过将在室内蒸发器23被冷却并除湿的空气在室内冷凝器12进行再加热并向车室内吹出，能够进行车室内的除湿制热。此外，由于能够将室外热交换器20中的制冷剂的饱和温度(换言之蒸发温度)比室内蒸发器23中的制冷剂的饱和温度(换言之蒸发温度)进一步降低，因此与串联除湿制热模式相比能够增加空气的加热能力。

(d)制热模式

制热模式中，控制装置40使高段侧膨胀阀13a为发挥减压作用的节流状态，使制冷用膨胀阀22a为闭阀状态，使低压侧开闭阀25a为全开状态，使高压侧开闭阀28a为闭阀状态。

由此，如图3所示，制热模式中，构成制冷剂以压缩机11的排出口11c→室内冷凝器12→高段侧膨胀阀13a→室外热交换器20→压缩机11的吸入口11a的顺序循环的蒸气压缩式的制冷循环。

该循环结构中，控制装置40控制压缩机11的工作，以使向室内冷凝器12流入的制冷剂为目标冷凝器温度TAVO。此外，控制装置40基于向高段侧膨胀阀13a流入的制冷剂的压力控制高段侧膨胀阀13a的工作，以使循环的COP接近极大值。控制装置40以使室内冷凝器12侧的通风路为全开的方式使空气混合门34移位。

制热模式的制冷循环装置中，使室内冷凝器12作为散热器发挥作用，使室外热交换器20作为蒸发器发挥作用。并且，将制冷剂在室外热交换器20蒸发时从外气吸收的热量在室内冷凝器12向空气散热。由此，能够加热空气。

因此，制热模式中，通过将在室内冷凝器12被加热的空气向车室内吹出，能够进行车室内的制热。

本实施方式的车辆用空调装置1中，像上述的那样，通过对热泵循环10的制冷剂流路进行切换，能够实现各种循环结构，并实现车室内的适当的制冷、制热以及除湿制热。

在像本实施方式那样地应用于混合动力车辆的车辆用空调装置1中，存在发动机废热作为制热用热源而不充分的情况。因此，像本实施方式的热泵循环10那样地，能够在制热运转模式时不依赖于制热负荷而发挥较高的COP是非常有效的。

并联除湿制热模式中，由于为了充分降低室内蒸发器23的温度而尽可能减小高段侧膨胀阀13a的开度，因此在室外热交换器20中流动的制冷剂的流量减少。因此，冷冻机油容易不从室外热交换器20流出而储存于室外热交换器20，导致压缩机11的润滑性容易变差。

因此，当切换为并联除湿制热模式时，控制装置40通过执行图6的流程图所示的控制处理来抑制冷冻机油储存于室外热交换器20。

图6的流程图所示的控制处理作为相对于空调控制程序的主程序的子程序执行。

首先步骤S100中，将计量器的值归零。在接下来的步骤S110中，在计量器的值上加上规定计量。图7的控制图表示规定计量的一例。当外气温度是5℃以下时，加上0.23计量/sec。当外气温度是5℃以上25℃以下时，加上的计量随着外气温度变高在0.23～1计量/sec的范围变大。例如，当外气温度是10℃时，加上0.45计量/sec。当外气温度是25℃以上时，加上1计量/sec。

在接下来的步骤S120中，对计量器的值是否达到840计量进行判定。例如当如图7所示地确定了规定计量时，在外气温度是5℃的情况下，从切换到并联除湿制热模式起60.8分后达到840计量。在外气温度是10℃的情况下，从切换到并联除湿制热模式起31.1分后达到840计量。在外气温度是25℃的情况下，从切换到并联除湿制热模式起14分后达到840计量。即，当外气温度较低时，直到达到840计量所需要的时间变长。

当在步骤S120判定为计量器的值未达到840计量时，判断为不产生油床而回到步骤S100。油床是指冷冻机油储存于室外热交换器20，导致冷冻机油不充分地从室外热交换器20回到压缩机11的现象。油床也可以指冷冻机油储存于室外热交换器20，导致从室外热交换器20向压缩机11流动的冷冻机油的量不充分的情况。

另一方面，当在步骤S120判定为计量器的值达到了840计量时，判断为产生油床而进入步骤S130。

例如当像图7所示那样地确定规定计量时，从切换到并联除湿制热模式开始直到判定为达到840计量的时间，即直到判断为产生油床的时间如下。

当外气温度是5℃时，从切换到并联除湿制热模式起60.8分后判断为达到840计量并产生油床。当外气温度是10℃时，从切换到并联除湿制热模式起31.1分后判断为达到840计量并产生油床。当外气温度是25℃时，从切换到并联除湿制热模式起14分后判断为达到840计量并产生油床。

即，当外气温度较低时，从切换到并联除湿制热模式开始直到判断为产生油床所需要的时间变长。以下对其理由进行说明。

并联除湿制热模式中，室外热交换器20作为蒸发器发挥作用。外气温度越低室外热交换器20出口的制冷剂的干燥度越小。当制冷剂的干燥度较小时溶入制冷剂并回到压缩机11的冷冻机油的量变多，因此外气温度越低直到产生油床的时间变得越长。

鉴于上述情况，当外气温度较低时，每1秒所增加的计量变少，从而从切换到并联除湿制热模式开始直到判断为产生油床的时间变长。

在接下来的步骤S130中，对外气温度是否低于10℃进行判定。当在步骤S130判定为外气温度不低于10℃时，进入步骤S140，切换到串联除湿制热模式并进行回油。回油是指使储存于室外热交换器20的冷冻机油回到压缩机11的工作。切换到串联除湿制热模式，从而在室外热交换器20中流动的制冷剂的流量增加，因此能够使储存于室外热交换器20的冷冻机油回到压缩机11。

在接下来的步骤S150中从计量器的值减去4计量/sec。在接下来的步骤S160中，对计量器是值是否为0进行判定。本例中，减去4计量/sec，因此从在步骤S140切换到串联除湿制热模式后210秒后计量器的值为0。

当在步骤S160判定为计量器的值不为0时，判断为回油未结束而回到步骤S150。

另一方面，当在步骤S160判定为计量器的值为0时，判断为回油结束而进入步骤S170，回到并联除湿制热模式后，回到空调控制程序的主程序。即，从切换到串联除湿制热模式起210秒后判断为回油结束并回到并联除湿制热模式。

另一方面，当在步骤S130判定为外气温度低于10℃时，进入步骤S180，在继续并联除湿制热模式的状态下增加高段侧膨胀阀13a的开度。例如，在10秒将高段侧膨胀阀13a的开度比通常开度增加5％而进行回油后，在60秒将高段侧膨胀阀13a的开度返回到通常开度。换言之，在步骤S180中，周期性地增加修正高段侧膨胀阀13a的开度。通常开度也可以指增加高段侧膨胀阀13a的开度前的高段侧膨胀阀13a的开度。

通过增加高段侧膨胀阀13a的开度，增加在室外热交换器20中流动的制冷剂的流量，因此能够使储存于室外热交换器20的冷冻机油回到压缩机11。通过使高段侧膨胀阀13a的开度定期地回到通常开度，能够抑制室内蒸发器23的温度上升导致循环不稳定的情况。

与并联除湿制热模式相比，串联除湿制热模式的空气的加热能力较低，因此在外气温度低于10℃的情况下当以串联除湿制热模式进行回油时，难以将吹出温度TAV维持在目标冷凝器温度TAVO。

因此，当在步骤S180判定为外气温度低于10℃时，通过以继续与串联除湿制热模式相比空气的加热能力较高的并联除湿制热模式的状态增加高段侧膨胀阀13a的开度，能够将吹出温度TAV维持在目标冷凝器温度TAVO并且进行回油。

在接下来的步骤S190中将计量器的值减去210计量。在步骤S200中，对计量器的值是否为0进行判定。本例中，当通过步骤S180对高段侧膨胀阀13a的开度执行四次增加修正时，计量器的值为0。

当在步骤S200判定为计量器的值不为0时，判断为回油未结束而回到步骤S180。

另一方面，当在步骤S200判定为计量为0时，判断为回油结束而进入步骤S210，使高段侧膨胀阀13a的开度回到了通常开度后，返回空调控制程序的主程序。

本实施方式中，像在步骤S120、S140说明的那样，当控制装置40判定为在并联除湿制热模式时冷冻机油从室外热交换器20向压缩机11的返回不充分时，控制低压侧开闭阀25a和高压侧开闭阀28a，以切换为串联除湿制热模式。

由此，通过从并联除湿制热模式切换为串联除湿制热模式，在室外热交换器20中流动的制冷剂的流量增加，因此冷冻机油容易从室外热交换器20向压缩机11返回。因此，能够抑制冷冻机油储存于室外热交换器20。

本实施方式中，像在步骤S120、S180说明的那样，控制装置40在判定为冷冻机油从室外热交换器20向压缩机11的返回不充分时，增加高段侧膨胀阀13a的开度。

由此，通过使高段侧膨胀阀13a的开度变大，在室外热交换器20中流动的制冷剂的流量增加，因此冷冻机油容易从室外热交换器20向压缩机11返回。因此，能够抑制冷冻机油储存于室外热交换器20。

本实施方式中，像在步骤S120～S140、S180说明的那样，在并联除湿制热模式时在判定为冷冻机油从室外热交换器20向压缩机11的返回不充分的情况下，当外气温度超过规定温度时，控制装置40控制低压侧开闭阀25a和高压侧开闭阀28a以切换为串联除湿制热模式，当外气温度低于规定温度时，控制装置40在维持并联除湿制热模式的状态下增加高段侧膨胀阀13a的开度。

由此，当外气温度较高时，切换为串联除湿制热模式，因此能够可靠地抑制冷冻机油储存于室外热交换器20。

另一方面，当外气温度较低时，在并联除湿制热模式下增加高段侧膨胀阀13a的开度，因此能够抑制冷冻机油储存于室外热交换器20并且抑制散热器12的空气加热能力不足。

本实施方式中，像在步骤S110～S120说明的那样，当从开始并联除湿制热模式起经过了规定时间时，控制装置40判定为冷冻机油从室外热交换器20向压缩机11的返回不充分。

由此，能够在适当的时机使冷冻机油从室外热交换器20向压缩机11返回，因此能够适当地抑制冷冻机油储存于室外热交换器20。

如上所述，外气温度越低，室外热交换器20出口的制冷剂的干燥度越小。当制冷剂的干燥度较小时，溶入制冷剂并返回到压缩机11的冷冻机油的量变多，因此外气温度越低，直到产生油床的时间越长。

鉴于上述方面，本实施方式中，像在步骤S110～S120说明的那样，外气温度越低，控制装置40使规定时间越长。

因此，能够进一步在适当的时机使冷冻机油从室外热交换器20向压缩机11返回，因此能够进一步适当地抑制冷冻机油储存于室外热交换器20。

本实施方式中，像在步骤S180说明的那样，控制装置40在判定为冷冻机油从室外热交换器20向压缩机11的返回不充分并增加高段侧膨胀阀13a的开度时，使高段侧膨胀阀13a的开度定期地回到通常的开度。

由此，即使为了使冷冻机油容易从室外热交换器20向压缩机11返回而增加高段侧膨胀阀13a的开度，也能够抑制室内冷凝器12的空气加热能力不足。

能够将上述的实施方式像以下那样进行各种变形。

在上述的实施方式的步骤S140～S170中，当通过串联除湿制热模式使回油结束时，返回到并联除湿制热模式而结束回油控制，但是也可以是，当通过串联除湿制热模式使回油结束时，如果能够在串联除湿制热模式下将吹出温度TAV维持在目标冷凝器温度TAVO，则不返回到并联除湿制热模式而继续串联除湿制热模式，如果在串联除湿制热模式下难以将吹出温度TAV维持在目标冷凝器温度TAVO，则返回到并联除湿制热模式并将吹出温度TAV维持在目标冷凝器温度TAVO。

在上述的实施方式中，对将热泵循环10应用于混合动力车辆的车辆用空调装置1的例子进行了说明，但是本实施方式中也可以例如，将热泵循环10应用于从车辆行驶用电动马达获得车辆行驶用的驱动力的电动汽车的车辆用空调装置。也可以将热泵循环10应用于固定式空调装置等。

在上述的实施方式中，对通过执行空调控制程序，切换各运转模式的例子进行了说明，但各运转模式的切换不限定于此。例如，也可以基于目标吹出温度TAO和外气温Tam，参照预先存储于控制装置的控制图，切换各运转模式。

并且，也可以是，在操作面板设置用于设定各运转模式的运转模式设定开关，根据该运转模式设定开关的操作信号，对制冷模式、串联除湿制热模式、并联除湿制热模式以及制热模式进行切换。

本发明是根据实施例表述的，本发明理解为不限定于该实施例、构造。本发明也包含各种各样的变形例、等同范围内的变形。此外，虽然本发明示出了各种各样的组合及、方式，但是包含仅一个要素或增加其以上或减少其以下的其他的组合及、方式也进入本发明的范畴及思想范围。

Claims (5)

1.一种车辆用空调装置，其特征在于，具备：

压缩机(11)，该压缩机将混入有冷冻机油的制冷剂吸入并将其压缩、排出；

散热器(12)，该散热器使从所述压缩机排出的所述制冷剂和向车室内吹送的空气进行热交换而加热所述空气；

室外热交换器(20)，该室外热交换器使从所述散热器流出的所述制冷剂和外气进行热交换；

蒸发器(23)，该蒸发器使从所述室外热交换器流出的所述制冷剂和流入所述散热器的所述空气进行热交换而使所述制冷剂蒸发；

第一减压部(13a)，该第一减压部使从所述散热器流出的所述制冷剂减压；

第二减压部(22a)，该第二减压部使从所述室外热交换器流出的所述制冷剂减压；

切换部(25a、28a)，该切换部对串联除湿制热模式和并联除湿制热模式进行切换，在所述串联除湿制热模式下，所述室外热交换器和所述蒸发器在所述制冷剂的流动方向上彼此串联，在所述并联除湿制热模式下，所述室外热交换器和所述蒸发器在所述制冷剂的流动方向上彼此并联；以及

控制部(40)，在所述并联除湿制热模式时，在判定为从所述室外热交换器向所述压缩机流动的所述冷冻机油的量不充分的情况下，该控制部控制所述切换部以切换为所述串联除湿制热模式。

2.如权利要求1所述的车辆用空调装置，其特征在于，

所述控制部控制所述第一减压部的开度，并且

在判定为在所述并联除湿制热模式时从所述室外热交换器向所述压缩机流动的所述冷冻机油的量不充分的情况下，当外气温度超过规定温度时，所述控制部控制所述切换部以切换为所述串联除湿制热模式，当所述外气温度低于所述规定温度时，所述控制部在维持所述并联除湿制热模式的状态下增加所述第一减压部的开度。

3.如权利要求1或2所述的车辆用空调装置，其特征在于，

当从开始所述并联除湿制热模式起经过了规定时间时，所述控制部判定为从所述室外热交换器向所述压缩机流动的所述冷冻机油的量不充分。

4.如权利要求3所述的车辆用空调装置，其特征在于，

外气温度越低，所述控制部使所述规定时间越长。

5.如权利要求2所述的车辆用空调装置，其特征在于，

在判定为从所述室外热交换器向所述压缩机流动的所述冷冻机油的量不充分并增加所述第一减压部的开度时，所述控制部使所述第一减压部的开度定期地返回到通常的开度。

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