CN113226815A - 车辆用空调装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于，提供无需另外的膨胀阀而能够借助在冷媒回路流通的冷媒将在热媒回路流通的热媒冷却的车辆用空调装置。本发明的车辆用空调装置具备热媒热交换器(23)，前述热媒热交换器(23)与作为吸热器发挥功能的室内热交换器(22)及吸热器(14)的冷媒流出侧连接，使在冷媒回路(20)流通的冷媒和在热媒回路流通的热媒热交换。由此，无需热媒热交换器(23)专用的膨胀阀，能够借助在冷媒回路(20)流通的冷媒将热媒回路(30)的热媒冷却，所以能够实现由于减少零件数量带来的制造成本的减少。
Description
技术领域
本发明涉及车辆用空调装置，前述车辆用空调装置例如能够应用于具备向行进用的电动马达供电的电池等、使用时需要温度调节的设备的车辆。
背景技术
以往，这种车辆用空调装置中，具备具有压缩机、室内热交换器、室外热交换器及膨胀阀的冷媒回路，将在室内热交换器处与冷媒进行热交换的空气向车室内供给，由此进行车室内的制冷、制热、除湿等(例如参照专利文献1)。
此外，作为搭载前述车辆用空调装置的车辆，有电动汽车、混合动力车等具备向作为驱动源的电动马达供电的电池等、使用时需要冷却的设备的车辆。
因此，前述车辆用空调装置中，为了能够冷却设备，有具备连接有需要冷却的设备的热媒回路、使在热媒回路流通的热媒和在冷媒回路流通的冷媒热交换的热媒热交换器的车辆用空调装置。
专利文献1 : 日本特开2018-63055号公报。
能够冷却设备的车辆用空调装置中，相对于冷媒回路，与作为吸热器发挥功能的室内热交换器并列地连接有热媒热交换器，在室内热交换器及热媒热交换器的各自的上游侧设置有膨胀阀。前述车辆用空调装置中，需要热媒热交换器专用的膨胀阀，所以零件数量增加。
发明内容
本发明的目的在于，提供无需另外的膨胀阀而能够借助在冷媒回路流通的冷媒将在热媒回路流通的热媒冷却的车辆用空调装置。
本发明的车辆用空调装置为了实现前述目的，具备冷媒回路，前述冷媒回路具有压缩机、室内热交换器、室外热交换器及膨胀阀，其特征在于，具备热媒回路和热媒热交换器，前述热媒回路连接车辆的结构设备，借助流通的热媒调节结构设备的温度，前述热媒热交换器与作为吸热器发挥功能的室内热交换器及室外热交换器的冷媒流出侧连接，使在冷媒回路流通的冷媒和在热媒回路流通的热媒热交换。
由此，被膨胀阀减压的冷媒在作为吸热器发挥功能的室内热交换器或室外热交换器处吸热，进而在热媒热交换器处吸热，由此无需热媒热交换器专用的膨胀阀，借助在冷媒回路流通的冷媒将热媒回路的热媒冷却。
发明效果
根据本发明的车辆用空调装置，无需热媒热交换器专用的膨胀阀，能够借助在冷媒回路流通的冷媒冷却热媒回路的热媒，所以能够实现由于减少零件数量而带来的制造成本的减少。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的车辆用空调装置的概略结构图。
图2是表示控制系统的框图。
具体实施方式
图1及图2表示本发明的一实施方式。
本发明的车辆用空调装置1例如应用于电动汽车、混合动力车等能够借助电动马达的驱动力行进的车辆。
车辆具有行进用的电动马达、作为用于向电动马达供电的结构设备的行进用的电池B。电池B由于使用而放出热。此外，电池B为了发挥既定的性能而被要求在既定的温度带下使用。因此，电池B有时产生与外气的温度、使用状态对应地冷却的必要。电池B例如优选地在10℃~30℃的范围内使用。
该车辆用空调装置1如图1所示，具备设置于车辆的车室内的空调单元10、遍及车室内及车室外地设置的冷媒回路20、用于使吸收从电池B放出的热的热媒流通的热媒回路30。
空调单元10具有用于使向车室内供给的空气流通的空气流通路11。在空气流通路11的一端侧设置有用于使车室外的空气向空气流通路11流入的外气吸入口11a、用于使车室内的空气向空气流通路11流入的内气吸入口11b。此外，在空气流通路11的另一端侧，设置有使在空气流通路11流通的空气向搭乘者的脚部吹出的未图示的脚部吹出口、向搭乘者的上半身吹出的未图示的通风吹出口、及向车辆的挡风玻璃的车室内侧的面吹出的未图示的除霜吹出口。
在空气流通路11的一端侧，设置有能够使外气吸入口11a及内气吸入口11b的一方开放而使另一方封闭的吸入口切换风门13。吸入口切换风门13能够切换成使内气吸入口11b封闭而使外气吸入口11a开放的外气供给模式、使外气吸入口11a封闭而使内气吸入口11b开放的内气循环模式、通过位于外气吸入口11a与内气吸入口11b之间而使外气吸入口11a和内气吸入口11b分别开放的内外气吸入模式。
在空气流通路11内的一端侧，设置有用于使空气从空气流通路11的一端侧向另一端侧流通的多翼片送风机等室内送风机12。
在空气流通路11的室内送风机12的空气流通方向下游侧，设置有作为用于将在空气流通路11流通的空气冷却及除湿的室内热交换器的吸热器14。此外，在空气流通路11的吸热器14的空气流通方向下游侧，设置有作为用于将在空气流通路11流通的空气加热的室内热交换器的放热器15。
放热器15配置于空气流通路11的正交方向一侧，在空气流通路11的正交方向另一侧，形成绕过放热器15的放热器旁路流通路11c。
在空气流通路11的吸热器14和放热器15之间，设置有用于调整通过吸热器14的空气中的被放热器15加热的空气的比例的空气混合风门16。空气混合风门16在放热器15及放热器旁路流通路11c的空气流通方向上游侧，使放热器旁路流通路11c及放热器15的一方的空气流通方向上游侧封闭而使另一方开放，或使放热器旁路流通路11c及放热器15的双方开放，调整放热器15的空气流通方向上游侧的开度。空气混合风门16在使空气流通路11的放热器15的空气流通方向上游侧封闭而使放热器旁路流通路11c开放的状态下开度为0%，在使空气流通路11的放热器15的空气流通方向上游侧开放而放热器旁路流通路11c封闭的状态下开度为100%。
冷媒回路20具有前述吸热器14、前述放热器15、用于压缩冷媒的压缩机21、用于使冷媒和车室外的空气热交换的室外热交换器22、用于使在冷媒回路20流通的冷媒和在热媒回路30流通的热媒热交换的热媒热交换器23、能够在全闭和全开之间调整阀开度的第1及第2膨胀阀24a、24b、用于将冷媒的流路开闭的第1及第2电磁阀25a、25b、用于限制冷媒的流路的冷媒的流通方向的第1及第2止回阀26a、26b、用于使气体的冷媒和液体的冷媒分离而防止液体的冷媒被向压缩机21吸入的储存器27，它们例如被铝管、铜管连接。作为在冷媒回路20流通的冷媒，例如使用R-134a等。
若具体说明，则在压缩机21的冷媒排出侧，通过连接放热器15的冷媒流入侧而形成有冷媒流通路20a。在放热器15的冷媒流出侧，通过连接室外热交换器22的冷媒流入侧而形成有冷媒流通路20b。在冷媒流通路20b设置有第1膨胀阀24a。在室外热交换器22的冷媒流出侧，通过连接吸热器14的冷媒流入侧形成有冷媒流通路20c。在冷媒流通路20c，从室外热交换器22侧按顺序设置有第1止回阀26a、第2膨胀阀24b。在吸热器14的冷媒流出侧，通过连接热媒热交换器23的冷媒流入侧而形成有冷媒流通路20d。在冷媒流通路20d设置有第2止回阀26b。在热媒热交换器23的冷媒流出侧，通过连接压缩机21的冷媒吸入侧设置有冷媒流通路20e。在冷媒流通路20e设置有储存器27。此外，在冷媒流通路20b的放热器15和第1膨胀阀24a之间，绕过室外热交换器22而将冷媒流通路20c的第1止回阀26a和第2膨胀阀24b之间连接，由此形成有冷媒流通路20f。在冷媒流通路20f设置有第1电磁阀25a。在冷媒流通路20c的室外热交换器22和第1止回阀26a之间，通过将冷媒流通路20d的吸热器14和第2止回阀26b之间连接而形成有冷媒流通路20g。在冷媒流通路20g设置有第2电磁阀25b。
此外，室外热交换器22是由翅片和管构成的热交换器，被在发动机室等车室外在作为空气的流通方向的车辆的前后方向上被配置。在室外热交换器22的附近，设置有车辆的停止时用于使车室外的空气向前后方向流通的室外送风机22a。
热媒回路30具有前述热媒热交换器23、用于压送热媒的热媒泵31、车辆行进用的电池B，它们例如被铝管、铜管连接。作为在热媒回路30流通的热媒，例如使用乙二醇等防冻液。
若具体说明，则在热媒泵31的热媒排出侧，通过连接电池B的热媒流入侧形成有热媒流通路30a。在电池B的热媒流出侧，通过连接热媒热交换器23的热媒流入侧而形成有热媒流通路30b。在热媒热交换器23的热媒流出侧，通过连接热媒泵31的热媒吸入侧而形成有热媒流通路30c。
此外，本发明的车辆用空调装置1具备作为用于控制压缩机21的转速的压缩机控制部的控制器40。
控制器40具有CPU、ROM、RAM。控制器40接收来自与输入侧连接的装置的输入信号时，CPU基于输入信号读取在ROM中被储存的程序，并且借助输入信号将被检测的状态储存于RAM，或向与输出侧连接的装置传送输出信号。
在控制器40的输入侧，如图2所示，连接有作为用于检测空气流通路11的吸热器14的下游侧的空气的温度的温度检测部的温度传感器41。此外，在控制器40的输出侧连接有压缩机21。
以上那样构成的车辆用空调装置1中，用空调单元10及冷媒回路20调节车室内的空气的温度及湿度。
例如，在使车室内的温度下降的制冷运转中，在空调单元10，使室内送风机12驱动并且将空气混合风门16的开度设定成0%。此外，在冷媒回路20，在使第1膨胀阀24a全开、使第2膨胀阀24b为既定的阀开度、使第1电磁阀25a封闭、使第2电磁阀25b封闭的状态下使压缩机21驱动。
由此，被从压缩机21排出的冷媒如图1的冷媒回路20中的实线的箭头所示，以放热器15、室外热交换器22、吸热器14、热媒热交换器23的顺序流通而被压缩机21吸入。
在冷媒回路20流通的冷媒由于空气混合风门16的开度为0%，不在放热器15处放热，在室外热交换器22处放热，在吸热器14处吸热。
在空气流通路11流通的空气通过与在吸热器14吸热的冷媒热交换而被冷却，被向车室内吹出。
此外，例如，在使车室内的温度及湿度下降的除湿制冷运转中，在制冷运转时的冷媒回路20的冷媒的流路处，将空调单元10的空气混合风门16的开度设定成比0%大的开度。
由此，在冷媒回路20流通的冷媒在放热器15及室外热交换器22处放热，在吸热器14吸热。
在空气流通路11流通的空气通过与在吸热器14处吸热的冷媒热交换而被除湿且被冷却，在放热器15处被加热至目标吹出温度而被向车室内吹出。
此外，例如，使车室内的湿度下降且使温度上升的除湿制热运转中，在制冷运转时的冷媒回路20的冷媒的流路处，使第1膨胀阀24a为比全开小的既定的阀开度。此外，将空调单元10的空气混合风门16的开度设定成比0%大的开度。
由此，在冷媒回路20流通的冷媒在放热器15处放热，在室外热交换器22及吸热器14处吸热。
在空调单元10的空气流通路11流通的空气通过与在吸热器14处吸热的冷媒热交换而被除湿且被冷却，在放热器15处被加热至目标吹出温度而被向车室内吹出。
此外，例如，使车室内的温度上升的制热运转中，在空调单元10处，使室内送风机12驱动，且将空气混合风门16设定成比0%大的开度。此外，在冷媒回路20，在使第1膨胀阀24a为比全开小的既定的阀开度、使第2膨胀阀24b全闭、使第1电磁阀25a封闭、使第2电磁阀25b开放的状态下，使压缩机21驱动。
由此，被从压缩机21排出的冷媒如图1的冷媒回路20中的虚线的箭头所示，以放热器15、室外热交换器22、热媒热交换器23的顺序流通而被向压缩机21吸入。
在冷媒回路20流通的冷媒在放热器15处放热而在室外热交换器22处吸热。
在空调单元10的空气流通路11流通的空气不在吸热器14处与冷媒热交换而在放热器15处与放热的冷媒热交换从而被加热，被向车室内吹出。
此外，车辆的行进时等，有从电池B放出热而需要冷却电池B的情况。此外，车辆用空调装置1中，制热运转时，外气为低温的情况下，室外热交换器22处的冷媒的凝缩温度下降而容易发生室外热交换器22处的结霜。因此，车辆用空调装置1中，用空调单元10及冷媒回路20调节车室内的温度及湿度的状态下，进行用于使被从电池B放出的热在冷媒回路20处被吸收的排热吸收运转。
排热吸收运转中，在热媒回路30处使热媒泵31驱动。
被从热媒泵31排出的热媒如图1的热媒回路30中的实线的箭头所示，以电池B、热媒热交换器23的顺序流通而被向热媒泵31吸入。在热媒回路30流通的热媒被从电池B放出的热加热，在热媒热交换器23处与冷媒热交换而被冷却。
制热运转以外的运转中，在冷媒回路20流通的冷媒在第2膨胀阀24b处被减压后，在吸热器14处与在空气流通路11流通的空气热交换而吸热，进而在热媒热交换器23处与热媒热交换从而吸热。制热运转中，在冷媒回路20流通的冷媒在第1膨胀阀24a处被减压后，在室外热交换器22与车室外的空气热交换而吸热，进而在热媒热交换器23处与热媒热交换从而吸热。
电池B被在热媒热交换器23处与冷媒热交换的热媒冷却。
在排热吸收运转中，控制器40控制压缩机21的转速，使得由温度传感器41检测的温度为零摄氏度以上。
这样，根据本实施方式的车辆用空调装置，具备热媒热交换器23，前述热媒热交换器23与作为吸热器发挥功能的室外热交换器22及吸热器14的冷媒流出侧连接，使在冷媒回路20流通的冷媒和在热媒回路流通的热媒热交换。
由此，无需热媒热交换器23专用的膨胀阀，能够借助在冷媒回路20流通的冷媒将热媒回路30的热媒冷却，所以能够实现减少零件数量带来的制造成本的减少。
此外，在热媒热交换器23和压缩机21之间的冷媒流路，设置将液体的冷媒分离而使气体的冷媒向压缩机21吸入的储存器27。
由此，在位于储存器27的冷媒流通方向的上游侧的热媒热交换器23处能够使冷媒切实地蒸发，所以在热媒热交换器23处能够将热媒更切实地冷却。此外，制热运转时，能够使室外热交换器22处的吸热量变小，能够抑制室外热交换器22处的冷媒的凝缩温度的下降，能够使得难以结霜。
此外，控制器40在使在热媒回路30流通的热媒和在冷媒回路20流通的冷媒在热媒热交换器23处热交换时，控制压缩机21的转速，使得被温度传感器41检测的温度为零摄氏度以上。
由此，以与热媒回路30连接的电池B的冷却为中心地利用冷媒回路20的情况下，能够抑制由于冷媒的温度的下降而产生的吸热器14的结霜。
另外，前述实施方式中，作为需要温度的调节的车辆的结构设备表示了电池B，但不限于此。作为需要温度的调节的车辆的结构设备，例如也可以是换流器等电源装置、电子零件、电动马达等。
此外，前述实施方式中，作为在热媒回路30流通的热媒表示了使用防冻液的情况，但不限于此。若在热媒热交换器23处能够与冷媒热交换，则例如也能够使用水、油等流体作为热媒。
此外，前述实施方式中，表示了控制器40控制压缩机21的转速，使得在排热吸收运转中，由检测吸热器14的空气流通方向下游侧的空气的温度的温度传感器41检测的温度为零摄氏度以上，但不限于此。作为用于抑制吸热器14的结霜的其他方法，也可以设置作为检测冷媒回路20的低压侧的压力的压力检测部的压力传感器，基于被压力传感器检测的压力，控制压缩机21的转速。该情况下，压缩机21的转速被控制成，根据被压力传感器检测的压力得到的冷媒的温度为在吸热器14处不发生结霜的温度，例如零摄氏度以上。
附图标记说明
1…车辆用空调装置、14…吸热器、15…放热器、20…冷媒回路、21…压缩机、22…室外热交换器、23…热媒热交换器、24a…第1膨胀阀、24b…第2膨胀阀、27…储存器、30…热媒回路、40…控制器、41…温度传感器、B…电池。
Claims (5)
1.一种车辆用空调装置，前述车辆用空调装置具备冷媒回路，前述冷媒回路具有压缩机、室内热交换器、室外热交换器及膨胀阀，其特征在于，
具备热媒回路和热媒热交换器，
前述热媒回路连接车辆的结构设备，借助流通的热媒调节结构设备的温度，
前述热媒热交换器与作为吸热器发挥功能的室内热交换器及室外热交换器的冷媒流出侧连接，使在冷媒回路流通的冷媒和在热媒回路流通的热媒热交换。
2.如权利要求1所述的车辆用空调装置，其特征在于，
在热媒热交换器和压缩机之间的冷媒流路，设置有将液体的冷媒分离而使压缩机吸入气体的冷媒的储存器。
3.如权利要求1或2所述的车辆用空调装置，其特征在于，
具备温度检测部和压缩机控制部，
前述温度检测部检测作为吸热器发挥功能的室内热交换器的温度，
前述压缩机控制部控制压缩机的转速，使得在热媒回路流通的热媒和在冷媒回路流通的冷媒在热媒热交换器处热交换时，由温度检测部检测的温度为零摄氏度以上。
4.如权利要求1或2所述的车辆用空调装置，其特征在于，
具备压力检测部和压缩机控制部，
前述压力检测部检测冷媒回路的低压侧的压力，
前述压缩机控制部在使在热媒回路流通的热媒和在冷媒回路流通的冷媒在热媒热交换器处热交换时，基于由压力检测部检测的压力控制压缩机的转速。
5.如权利要求4所述的车辆用空调装置，其特征在于，
压缩机控制部控制压缩机的转速，使得为根据由压力检测部检测的压力得到的冷媒的温度为零摄氏度以上那样的压力。
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