CN113994160B - 制冷循环装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种能够兼顾加热性能和冷却性能的制冷循环装置。制冷循环装置(1)具备：制冷剂回路、冷凝器(12)、蒸发器(16)、室外热交换器(2)以及流路切换装置。室外热交换器(2)是设置于制冷剂回路，并且热交换芯部中的制冷剂的流路在冷却运转时和加热运转时不同的热交换器。流路切换装置是将室外热交换器(2)的热交换芯部中的制冷剂的流路在冷却运转时的冷却模式流路与加热运转时的加热模式流路之间切换的装置。加热模式流路是供制冷剂向一方向流下的流路。冷却模式流路包含供制冷剂向一方向行进后向反方向流下的流路。

Description

制冷循环装置

关联申请的相互参照

本申请基于2019年6月3日在日本申请的专利申请第2019-103811号，在此引用其记载内容。

技术领域

本说明书中的发明涉及一种制冷循环装置。

背景技术

专利文献1中公开了一种能够实施制冷运转和制热运转的热交换器、室内空调单元、空调制冷装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-270781号公报

在专利文献1这样的热交换器中，设定了使冷却性能和加热性能中的任一种优先的制冷剂流动。专利文献1的装置需要对冷却性能和加热性能这两方进行改良。

发明内容

本说明书中公开的发明的目的在于，提供一种能够兼顾加热性能和冷却性能的制冷循环装置。

本说明书中公开的发明的多个方式为了达成各自的目的而采用了彼此不同的技术手段。另外，专利请求的范围和此项所记载的括号内的符号是表示作为一个方式与后述的实施方式所记载的具体的手段的对应关系的一例，并不限定技术范围。

发明的制冷循环装置之一具备：制冷剂回路，该制冷剂回路供制冷剂进行循环；冷却用热交换器，该冷却用热交换器设置于制冷剂回路，并在对冷却对象物进行冷却的冷却运转时供在内部流动的制冷剂与冷却对象物进行热交换；加热用热交换器，该加热用热交换器设置于制冷剂回路，并在对加热对象物进行加热的加热运转时供在内部流动的制冷剂与加热对象物进行热交换；流路可变热交换器，该流路可变热交换器设置于制冷剂回路，并且热交换芯部中的制冷剂的流路在冷却运转时和加热运转时不同；以及流路切换装置，该流路切换装置将流路可变热交换器的热交换芯部中的制冷剂的流路在冷却运转时的冷却模式流路与加热运转时的加热模式流路之间切换，

加热模式流路是在热交换芯部中供制冷剂向一方向流下的流路，冷却模式流路包含在热交换芯部中供制冷剂向一方向行进后向反方向流下的流路。

根据该制冷循环装置，在冷却运转时，通过热交换芯部中的制冷剂分布的改善而实现了冷却能力的提高。进而，在加热运转时，通过随着低压力损失的制冷剂流量增加而实现了加热能力的提高。由此，能够提供一种能够兼顾加热性能和冷却性能的制冷循环装置。

附图说明

图1是制冷循环的结构图。

图2是第一实施方式的车辆用空调装置的控制结构图。

图3是表示第一实施方式的流路可变热交换器中的制冷运转时的制冷剂流动的概要图。

图4是表示在流路可变热交换器中制热运转时的制冷剂流动的概要图。

图5是第二实施方式的车辆用空调装置的控制结构图。

图6是表示第二实施方式的控制的流程图。

图7是表示第三实施方式的流路可变热交换器中的制冷运转时的制冷剂流动的概要图。

图8是表示在流路可变热交换器中制热运转时的制冷剂流动的概要图。

图9是第三实施方式的车辆用空调装置的控制结构图。

图10是表示第三实施方式的控制的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图，对用于实施本发明的多个方式进行说明。在各方式中，可能对与在先的方式中说明过的事项对应的部分标注相同的参照符号并省略重复的说明。在各方式中仅对结构的一部分进行说明的情况下，结构的其他部分能够应用在先说明过的其他方式。除了在各实施方式中明示了能够具体地进行组合的部分彼此的组合之外，只要组合不产生特别的障碍，即使未明示也能够将实施方式彼此部分地组合。

(第一实施方式)

参照图1～图4，对第一实施方式进行说明。第一实施方式在说明书中表示能够达成发明的目的的制冷循环装置的一例。在说明书中能够达成发明的目的的制冷循环装置能够在热交换器中对与制冷剂进行热交换的流体、物体进行冷却或加热。在冷却用热交换器中被冷却的流体、物体是温度调节的冷却对象物。在加热用热交换器中被加热的流体、物体是温度调节的加热对象物。冷却对象物、加热对象物是空气、水等液体、固体物等。冷却对象物和加热对象物也能够称作被温度调节的温调对象物。在第一实施方式中，对在将空气作为温调对象物的车辆用空调装置中使用了制冷循环装置的一例进行说明。

图1示出了制冷循环和车辆用的空调单元3。在图1中，实线箭头表示制热运转时(HOP)的制冷循环中的制冷剂流动。制热运转是对加热对象物进行加热的加热运转的一例。在图1中，虚线箭头表示对冷却对象物进行冷却的制冷运转时(ACOP)的制冷循环中的制冷剂流动。制冷运转是对冷却对象物进行冷却的冷却运转的一例。

车辆用空调装置具备热泵式的制冷循环装置1、空调单元3。车辆用空调装置进行车室内的空调运转，能够用于例如混合动力汽车、电动汽车、燃料电池车等。

空调单元3具备空调壳体，该空调壳体在内部具备空气的通风路。空调单元3设置于车室内前方的仪表面板的里侧。在空调壳体的一方侧设置有作为空气取入口的外气吸入口33和内气吸入口34，在另一方侧设置有供向车室内吹送的空调空气流出的吹出口。吹出口至少包含脚部吹出开口、面部吹出开口、除霜吹出开口。这些各开口分别经由吹出用管道与车室内空间连接，并通过吹出用切换门与吹出模式对应地进行开闭。

外气吸入口33和内气吸入口34通过内外气切换门32而对应于空气取入模式自如地切换其开放、关闭。空调单元3具备内外气切换箱和送风机31，该内外气切换箱在一方侧具备内外气切换门32，该送风机31的吸入部与外气吸入口33和内气吸入口34连通。

例如，在冬季等的制热时，通过外气取入模式从外气吸入口33向空调壳体内导入湿度较低的外气，并向前面窗的内表面吹出空气调节后的空气。通过该吹出风，能够提高前面窗的防雾效果。另外，通过内气模式从内气吸入口34导入温度较高的内气，并将空气调节后的空气朝向乘员的脚部吹出，由此能够减轻制热负荷。

送风机31具有离心多叶片风扇和驱动该离心多叶片风扇的电动机。离心多叶片风扇的周围被涡形外壳包围。另外，空调壳体包含多个壳体部件，其材质为例如聚丙烯等的树脂成形品。

送风机31的吹出部以在离心多叶片风扇的离心方向上延伸的方式与设置于空调壳体内的通风路连通。在与送风机31相比靠送风空气的下游侧的通风路随着朝向下游侧而配置有蒸发器16、加热器芯35、冷凝器12。

蒸发器16以截断送风机31的正后方的通路整体的方式设置于空调壳体内。蒸发器16设置为供从送风机31吹出的全部空气通过。蒸发器16是通过在制冷运转时在内部流动的制冷剂的吸热作用来对作为冷却对象物的空调壳体内的送风空气进行冷却的冷却用热交换器。在蒸发器16的出口部或蒸发器16的下游侧部位设置有蒸发器后温度传感器52，该蒸发器后温度传感器52对由蒸发器16冷却后的空气的温度TE进行检测。蒸发器后温度传感器52向控制装置4输出检测到的信号。

在空调壳体内的通风路设置有排热利用加热构件。加热器芯35是排热利用加热构件的一例，是具有进行热交换的热交换芯部的热交换器。该热交换芯部通过由配管与作为发热源的发动机或电池连接的结构而包含于温水循环电路的一部分。循环水存在于循环电路内，从发热源产生的热量通过循环水被输送至热交换部。加热器芯35以热交换芯部位于通风路的方式与蒸发器16相比配置在下游侧。在制热运转时，加热器芯35通过从在内部流动的车辆行驶用发动机的冷却水散热来对周围的空气进行加热。

在加热器芯35的内部流动的温水的温度由水温传感器53检测并输入到控制装置4。控制装置4使用水温传感器53的检测温度Tw计算出排热利用加热构件对送风空气施加的加热量。控制装置4能够使用检测温度Tw计算出空调装置的制热能力，并能够判定计算出的制热能力是否满足吹出温度。

冷凝器12以热交换芯部位于通风路的方式与加热器芯35相比配置于下游侧。冷凝器12是在制热运转时通过在内部流动的制冷剂的散热作用来对作为加热对象物的空调壳体内的送风空气进行加热的加热用热交换器。

制冷循环装置1是通过利用在制冷剂回路流动的制冷剂的状态变化而通过蒸发器16和冷凝器12来进行制冷、制热的装置的一例。制冷循环装置1的构成部件设置于由配管形成的制冷剂回路。制冷循环装置1包含：压缩机11、冷凝器12、膨胀阀13、室外热交换器2、电磁阀14、膨胀阀15、蒸发器16以及储液器17。制冷剂回路包含高压侧通路1a，以及作为低压侧通路的加热用通路1b和冷却用通路1c。高压侧通路1a是将压缩机11的输出部与室外热交换器2的上游侧部位连接的通路。加热用通路1b是将室外热交换器2的下游侧部位与储液器17的上游侧部位连接的通路。冷却用通路1c是将室外热交换器2的下游侧部位与蒸发器16连接的通路。

在压缩机11的出口设置有对由压缩机11排出的高压侧制冷剂的压力进行检测的排出压传感器51。冷凝器12在制热运转时使从压缩机11排出的制冷剂与送风空气进行热交换而对送风空气进行加热。膨胀阀13是在制热运转时对从冷凝器12流出的制冷剂进行减压的减压装置。

室外热交换器2在制热运转时使在膨胀阀13减压后的制冷剂蒸发而从室外空气吸热。室外热交换器2配置于车辆的车室外，并使由室外风扇强制地吹送的外气与制冷剂进行热交换。电磁阀14设置于加热用通路1b，是在加热用通路1b中控制从室外热交换器2向压缩机11的制冷剂流动的开闭阀。膨胀阀15设置于冷却用通路1c，是在制冷运转时在与蒸发器16相比靠上游且与室外热交换器2相比靠下游对制冷剂进行减压的减压装置。储液器17将被压缩机11吸入前的制冷剂气液分离，以使气体制冷剂容易被压缩机11吸入。

控制装置4在制热运转时将电磁阀14控制为开状态，并将膨胀阀15控制为闭状态。制热运转时的制冷剂路径是制冷剂以压缩机11、冷凝器12、膨胀阀13、室外热交换器2、电磁阀14、储液器17、压缩机11的顺序流动的路径。控制装置4在制冷运转时将电磁阀14控制为闭状态，并将膨胀阀15控制为开状态，从而将制冷剂减压。制冷运转时的制冷剂路径是制冷剂以压缩机11、冷凝器12、膨胀阀13、室外热交换器2、膨胀阀15、蒸发器16、储液器17、压缩机11的顺序流动的路径。

压缩机11能够进行转速控制和导通-切断控制。例如，压缩机11被施加频率由逆变器调整后的交流电压从而其电动机的旋转速度被控制。在该情况下，逆变器从车载电池接受直流电源的供给，并由控制装置4控制。

压缩机11可以是能够变更制冷剂的压缩容量的可变容量式的压缩机。在压缩机11设置有作为使排出容量变化的容量控制机构的容量控制阀。容量控制阀是电磁驱动式的阀，例如，是能够通过占空控制而对制冷剂的供给通路反复进行开闭的开闭阀。容量控制阀由控制装置4供给作为由导通-切断这两个值构成的占空信号形式的电流的容量控制信号，从而其开阀时间被控制。通过来自控制装置4的容量控制信号，容量控制阀工作，从而压缩机11的壳体内的控制压力Pc变化。当该控制压力Pc变化时，活塞等的行程变化，从而压缩机11的容量变化。

占空信号是每隔短时间重复导通、切断的脉冲状波形的电流的信号。信号的导通、切断对应于容量控制阀的开阀、闭阀。压缩机11的容量在容量控制阀开阀时减少，并在闭阀时增加。即，在需要减小容量时发送延长开阀时间的信号而使控制压力Pc上升，在需要增大容量时发送缩短开阀时间的信号而使控制压力Pc降低。通过像这样改变脉冲信号的占空比，能够使压缩机11的容量无级地变化而自由地进行控制。

车辆用空调装置具备控制装置4。本说明书中的控制装置也被称作电子控制装置(ECU)。控制装置或控制系统由(a)作为被称作if-then-else形式的多个逻辑的算法或(b)作为由机器学习训练过的学习完成的模型，例如神经元网络的算法提供。

控制装置由包含至少一个计算机的控制系统提供。控制系统也可能包含通过数据通信装置连接的多个计算机。计算机包含作为硬件的至少一个处理器(硬件处理器)。硬件处理器能够由以下的(i)、(ii)或(iii)提供。

(i)硬件处理器可能是执行存储于至少一个存储器的程序的至少一个处理器芯。在该情况下，计算机由至少一个存储器和至少一个处理器芯提供。处理器芯被称作CPU：Central Processing Unit(中央处理单元)、GPU：Graphics Processing Unit(图像处理单元)、RISC-CPU(精简指令集-中央处理单元)等。存储器也被称作存储介质。存储器是能够将由处理器读取的“程序及/或数据”非暂时性地存储的非瞬态且实体的存储介质。存储介质由半导体存储器、磁盘或光盘等提供。程序可能作为单体或存储有程序的存储介质流通。

(ii)硬件处理器可能是硬件逻辑电路。在该情况下，计算机由包含被编程的多个逻辑单元(门电路)的数字电路提供。数字电路也被称作逻辑电路阵列，例如ASIC：Application-Specific Integrated Circuit(专用集成电路)、FPGA：Field ProgrammableGate Array(现场可编程门阵列)、PGA：Programmable Gate Array(可编程门阵列)、CPLD：Complex Programmable Logic Device(复杂可编程逻辑器件)等。数字电路可能具备存储程序及/或数据的存储器。计算机可能由模拟电路提供。计算机可能由数字电路和模拟电路的组合提供。

(iii)硬件处理器可能是上述(i)和上述(ii)的组合。(i)和(ii)配置于不同的芯片上，或配置于共用的芯片上。在这些情况下，(ii)的部分也被称作加速器。

控制装置4获取来自车辆ECU的指令信息、来自各种传感器的温度信息、通过操作部41被操作而发送的输入信息。控制装置4基于这些信息向车辆用空调装置中的各种空调用设备输出控制信号。如图2所示，排出压传感器51、蒸发器后温度传感器52、水温传感器53以及内气传感器、外气传感器等空调控制用的传感器组的检测信号输入到控制装置4的输入部。内气传感器检测车室内温度TR。外气传感器检测室外温度TAM。日照传感器检测向车室内照射的日照量TS。

来自设置于车室内前部的仪表盘附近的操作面板的各种操作部41的操作信号输入到控制装置4的输入部。作为操作部41，包含例如车辆用空调装置的电源开关、自动运转开关、切换吹出口模式的吹出模式切换开关、风量设定开关、设定车室内温度的设定温度开关等。控制装置4接收从操作部41发送的信号，并输出到运算处理部4b。

控制装置4具备按照程序而动作的微型计算机这样的设备作为主要的硬件要素。控制装置4至少具备：连接有各空调用设备和各种传感器的接口部4a、运算处理部4b以及存储部4c。存储部4c是将能够由计算机读取的程序非暂时性存储的非瞬态的实体存储介质。运算处理部4b是运算处理装置，使用通过接口部4a从各种传感器获取到的环境信息和存储于存储部4c的控制特性映射图、数据并执行按照规定的运算程序的判定处理、运算处理。运算处理部4b是控制装置4中的运算执行部，是判定处理执行部。接口部4a基于运算处理部4b的判定结果、运算结果来操作各空调用设备。因此，接口部4a是控制装置4中的输入部和控制输出部。被操作的空调用设备是送风机31、室外风扇、内外气切换门32、吹出用切换门、压缩机11、膨胀阀13、电磁阀14、膨胀阀15等。

运算处理部4b在自动空调运转中执行目标吹出温度TAO的计算、决定鼓风电压、决定吸入口模式、决定吹出口模式等各处理。

目标吹出温度TAO能够使用存储于存储部4c的下述数学式1进行计算。

(数学式1)

TAO＝Kset×TSET-Kr×TR-Kam×TAM-Ks×TS+C

这里，TSET是通过设定温度开关设定的室内设定温度，TR是由内气传感器检测出的内气温度，TAM是由外气传感器检测出的外气温度，TS是由日照传感器检测出的日照量。Kset、Kr、Kam以及Ks是各增益，C是整体的校正用的常数。

运算处理部4b使用存储于存储部4c的映射图来决定与目标吹出温度TAO对应的鼓风电压。运算处理部4b根据存储于存储部4c的映射图决定与目标吹出温度TAO对应的吸入口模式。例如，在目标吹出温度TAO较高时，决定为外气导入模式，在目标吹出温度TAO较低时，决定为内气循环模式。在通过操作部41设定了吸入口模式的情况下，控制装置4决定为设定的吸入口模式。

运算处理部4b根据存储于存储部4c的映射图来决定与目标吹出温度TAO对应的吹出口模式。例如，在目标吹出温度TAO较高时，决定为脚部模式，随着目标吹出温度TAO的降低而依次选择双层模式、面部模式。在通过操作部41设定了吹出口模式的情况下，控制装置4决定为设定的吹出口模式。

参照图3、图4，对室外热交换器2进行说明。图3示出了关于室外热交换器2的制冷运转时的制冷剂流动与流路切换装置的关系。图4示出了关于室外热交换器2的制热运转时的制冷剂流动与流路切换装置的关系。

室外热交换器2是在制冷运转时制冷剂在热交换芯部21流动的流路与在制热运转时制冷剂在热交换芯部21流动的流路不同的热交换器。室外热交换器2是供制冷运转时的冷却模式流路与制热运转时的加热模式流路切换的流路可变热交换器。制冷循环装置1具备流路切换装置，该流路切换装置能够切换室外热交换器2的热交换芯部21中的流路。流路切换装置具备能够对与室外热交换器2的热交换芯部21连通的通路进行开闭的多个阀部。多个阀部具有将室外热交换器2的热交换芯部21中的制冷剂的流路切换为制冷运转时的冷却模式流路和制热运转时的加热模式流路的功能。

室外热交换器2具备热交换芯部21、第一箱部22以及第二箱部23。热交换芯部21是供在内部流动的制冷剂与空气进行热交换的部分。热交换芯部21具备例如制冷剂在内部流动的管以及设置为能够与管进行传热的翅片。空气以贯通热交换芯部21的方式通过管和翅片的周围，并对制冷剂散热或从制冷剂吸热。

第一箱部22和第二箱部23与热交换芯部21的两端部设置为一体。第一箱部22的内部与第二箱部23的内部经由热交换芯部21的管而连通。第一箱部22与第二箱部23在与箱部的长度方向正交的方向上分离。该正交的方向是第一箱部22与第二箱部23排列的方向，也是热交换芯部21的长度方向或横方向。箱部的长度方向是热交换芯部21的短边方向或纵向。

在第一箱部22设置有流入侧连接部221和流出侧连接部222。流入侧连接部221与制冷剂回路中的高压侧通路1a连接。高压侧通路1a经由流入侧连接部221和第一箱部22的内部而与热交换芯部21连通。流出侧连接部222与制冷剂回路中的冷却用通路1c连接。冷却用通路1c经由流出侧连接部222和第一箱部22的内部而与热交换芯部21连通。流入侧连接部221设置于第一箱部22的长度方向的一端侧(OES)。流出侧连接部222设置于第一箱部22的长度方向的另一端侧(TOES)。流入侧连接部221和流出侧连接部222在第一箱部22中设置于长度方向的两端部。

在第二箱部23设置有流出侧连接部231。流出侧连接部231与制冷剂回路中的加热用通路1b连接。加热用通路1b经由流出侧连接部231和第二箱部23的内部而与热交换芯部21连通。流出侧连接部231设置于第二箱部23的长度方向的一端侧。流出侧连接部231在第二箱部23中设置于隔着热交换芯部21与流入侧连接部221相对的位置。

制冷循环装置1具备构成流路切换装置的第一阀24、第二阀25以及第三阀26。第一阀24是能够将第一箱部22内划分为二的阀部。第一阀24是在图3所示的制冷运转时成为闭状态(SH)，从而将第一箱部22的内部划分为长度方向的一端侧室22a和另一端侧室22b的阀部。第一阀24在图4所示的制热运转时成为开状态(OP)，从而使一端侧室22a与另一端侧室22b连通。

第二阀25是能够对流出侧连接部231内的通路进行开闭的阀部。第二阀25在图3所示的制冷运转时成为闭状态(SH)，从而封闭流出侧连接部231内的通路，将第二箱部23内与加热用通路1b切断。第二阀25在图4所示的制热运转时成为开状态(OP)，从而使第二箱部23内与加热用通路1b连通。

第三阀26是能够对流出侧连接部222内的通路进行开闭的阀部。第三阀26在图3所示的制冷运转时成为开状态(OP)，从而使第一箱部22内与冷却用通路1c连通。第三阀26在图4所示的制热运转时成为闭状态(SH)，从而将第一箱部22内与冷却用通路1c切断。

第一阀24、第二阀25、第三阀26是根据压力的大小而成为开状态或闭状态的压力工作式的阀部。第一阀24、第二阀25、第三阀26不是动作由控制信号控制的结构，而具有根据压力机械性地可动的结构。第一阀24、第二阀25、第三阀26也可以是具有开关，并且根据压力自动地切换开关的导通、切断而且还开状态和闭状态的阀部。

第一阀24是当第一箱部22内的压力超过规定的第一压力阈值时动作而成为闭状态的结构。第二阀25是当第二箱部23内或流出侧连接部231内的压力超过第一压力阈值时动作而成为闭状态的结构。第三阀26是当第一箱部22内的压力超过第一压力阈值时成为开状态的结构。制冷循环装置1在制冷运转时，排出压传感器51的检测值成为1.0MPa以上的高压状态，该制冷运转在蒸发器16对空气进行冷却。第一压力阈值被设定为适合于在制冷循环装置1为制冷运转时成为高压工作的状态的值。第一压力阈值被设定为比制冷运转时的第一箱部22内的压力、第二箱部23内的压力、流出侧连接部231内的压力稍低的值。通过该结构，在制冷运转时，第一阀24、第二阀25、第三阀26分别以闭状态、闭状态、开状态动作。

在制冷运转时，制冷剂以高压侧通路1a、流入侧连接部221内、一端侧室22a、热交换芯部21的一端侧流路、第二箱部23内、热交换芯部21的另一端侧流路、另一端侧室22b、冷却用通路1c的顺序流通。室外热交换器2中的制冷运转时的流路是冷却模式流路。热交换芯部21的一端侧流路、热交换芯部21的另一端侧流路分别相当于热交换芯部21整个区域的一半的范围。该冷却模式流路包含在热交换芯部21中制冷剂向一方向行进后向反方向流下的U形回转状的流路。在室外热交换器2中设置为U形回转状的制冷剂流路会在制冷时成为良好的制冷剂分布，有利于制冷能力的提高，但在制热时成为压力损失而导致制热能力的降低。因此，为了有利于提高制热能力，在制热时如以下那样设定室外热交换器2中的制冷剂流路。

第一阀24是当第一箱部22内的压力低于规定的第二压力阈值时成为开状态的结构。第二压力阈值被设定为比第一压力阈值低的值。第二阀25是当第二箱部23内或流出侧连接部231内的压力低于第二压力阈值时成为开状态的结构。第三阀26是当第一箱部22内的压力低于第二压力阈值时动作而成为闭状态的结构。制冷循环装置1在制热运转时排出压传感器51的检测值成为0.5MPa以下的低压状态，该制热运转在冷凝器12对空气进行加热。第二压力阈值被设定为比制热运转时的第一箱部22内的压力、第二箱部23内的压力、流出侧连接部231内的压力稍高的值。通过该结构，在制热运转时，第一阀24、第二阀25、第三阀26分别以开状态、开状态、闭状态动作。

在制热运转时，制冷剂以高压侧通路1a、流入侧连接部221内、第一箱部22内、热交换芯部21的整个区域、第二箱部23内、加热用通路1b的顺序流通。室外热交换器2中的制热运转时的流路是加热模式流路。该加热模式流路是在热交换芯部21中供制冷剂从第一箱部22朝向第二箱部23而向一方向流下的全通过的的流路。

第一阀24、第二阀25、第三阀26也可以是根据温度而成为开状态或闭状态的温度工作式的阀部。在该情况下，第一阀24、第二阀25、第三阀26具有通过温度而机械性地可动的结构。在该阀部的情况下，当在制冷运转时周围温度超过规定的第一温度阈值的情况下，各阀工作，当在制冷运转时周围温度低于规定的第二温度阈值的情况下，各阀工作。第二温度阈值被设定为比第一温度阈值低的温度。周围温度可以是各阀的周围的温度，也可以是加热对象物或冷却对象物的温度。

对第一实施方式的制冷循环装置1所带来的作用效果进行说明。制冷循环装置1具备：制冷剂回路、冷却用热交换器、加热用热交换器、流路可变热交换器以及流路切换装置。冷却用热交换器设置于制冷剂回路，在对冷却对象物进行冷却的冷却运转时，在内部流动的制冷剂与冷却对象物进行热交换。加热用热交换器设置于制冷剂回路，在对加热对象物进行加热的加热运转时，在内部流动的制冷剂与加热对象物进行热交换。流路可变热交换器设置于制冷剂回路，是热交换芯部中的制冷剂的流路在冷却运转时和加热运转时不同的热交换器。流路切换装置是将流路可变热交换器的热交换芯部中的制冷剂的流路在冷却运转时的冷却模式流路和加热运转时的加热模式流路之间切换的装置。加热模式流路是在流路可变热交换器的热交换芯部中供制冷剂向一方向流下的流路。冷却模式流路包含在流路可变热交换器的热交换芯部中制冷剂向一方向行进后向反方向流下的流路。

根据该制冷循环装置1，在冷却运转时实施包含在热交换芯部中制冷剂向一方向行进后向反方向流下的流路的冷却模式流路。进而在加热运转时，实施在热交换芯部中制冷剂向一方向流下的加热模式流路。通过这样的流路切换，在冷却运转时，能够在热交换芯部的大范围中进行热交换，从而热交换量增多。在加热运转时，制冷剂向一方向流过热交换芯部，因此实现了流路阻力的降低和压力损失的减少，从而制冷剂流量提高。因此，在冷却运转时，通过制冷剂分布的改善而提高了冷却能力，在加热运转时，通过制冷剂流量的改善而提高了加热能力。该制冷循环装置1能够实施对冷却运转和加热运转这两方提高热交换性能的流路结构，因此能够兼顾加热性能和冷却性能。

在将制冷循环装置1应用于车辆用空调装置的情况下，兼顾了加热性能和冷却性能，因此能够抑制制冷机的性能系数降低，能够抑制燃料经济性、电力经济性的降低。另外，制冷循环装置1有利于抑制压缩机的输出容量、热交换芯部的表面积，因此能够提高产品的搭载性，能够抑制产品成本。

流路可变热交换器具备：热交换芯部21和与热交换芯部21连通并设置于热交换芯部的两端的第一箱部22和第二箱部23。制冷剂回路包含冷却用通路1c和加热用通路1b。冷却用通路1c是将与压缩机11的吸入部连通的通路和第一箱部22经由冷却用热交换器连通的通路。加热用通路1b是将与压缩机11的吸入部连通的通路和第二箱部23经由冷却用热交换器连通的通路。流路切换装置具备：第一阀124、第二阀125以及第三阀126。第一阀124在第一箱部22的内部对通路进行开闭。第二阀125对第二箱部23的内部与加热用通路1b进行开闭而成为连通状态和切断状态。第三阀126对第一箱部22的内部与冷却用通路1c进行开闭而成为连通状态和切断状态。根据该结构，能够通过三个开闭阀提供能够在冷却运转时实施冷却模式流路并在加热运转时实施加热模式流路的流路切换装置。

第一阀24具有当第一阀24的周围压力超过规定的第一压力阈值时动作而成为闭状态的结构和当第一阀24的周围压力低于规定的第二压力阈值时成为开状态的结构。第二阀25具有当第二阀25的周围压力超过第一压力阈值时动作而成为闭状态的结构和当第二阀25的周围压力低于第二压力阈值时动作而成为开状态的结构。第三阀26具有当第三阀26的周围压力超过第一压力阈值时动作而成为开状态的结构和当第三阀26的周围压力低于第二压力阈值时动作而成为闭状态的结构。由此，能够提供具备机构部的流路切换装置，该机构部在制冷剂成为高压的冷却运转时实施冷却模式流路，并在制冷剂成为低压的加热运转时实施加热模式流路。

第一阀24具有当周围温度超过规定的第一温度阈值时动作而成为闭状态的结构和当周围温度低于规定的第二温度阈值时成为开状态的结构。第二阀25具有当周围温度超过第一温度阈值时动作而成为闭状态的结构和当周围温度低于第二温度阈值时动作而成为开状态的结构。第三阀26具有当周围温度超过第一温度阈值时动作而成为开状态的结构和当周围温度低于第二温度阈值时动作而成为闭状态的结构。由此，能够提供具备机构部的流路切换装置，该机构部在周围温度成为高温的冷却运转时实施冷却模式流路，并在周围温度成为低温的加热运转时实施加热模式流路。

(第二实施方式)

参照图5和图6对第二实施方式进行说明。在第二实施方式中没有特别地说明的结构、作用、效果与第一实施方式相同，以下，仅对与上述的实施方式不同的点进行说明。图5示出了关于第二实施方式的车辆用空调装置的控制的结构。图6的流程图示出了关于流路切换装置的动作的控制处理。

如图5所示，第二实施方式在第一阀124、第二阀125、第三阀126的工作由控制装置4控制这点与第一实施方式不同。在制冷运转时，控制装置4将第一阀124控制为闭状态，将第二阀125控制为闭状态，并将第三阀126控制为开状态。在制热运转时，控制装置4将第一阀124控制为开状态，将第二阀125控制为开状态，并将第三阀126控制为闭状态。

当通过操作部41的操作向控制装置4输入自动空调运转命令时，控制装置4开始自动空调运转。控制装置4使存储于存储部4c的存储器的控制程序开始，而将存储于RAM的数据等初始化。控制装置4通过输入来自操作部41、各种传感器等的信号而读入设定条件、当前的空调环境条件等各数据。运算处理部4b使用存储于存储部4c等的程序计算目标吹出温度TAO，并计算送风机31的鼓风水平。

控制装置4在步骤S110中判定是否设定了制冷运转。在步骤S110中，判定在自动空调运转或手动空调运转中是否设定了制冷运转。该判定包含在有自动空调运转命令的情况下由运算处理部4b设定了制冷运转的情况、通过基于操作部41的输入设定了制冷运转的情况。

当在步骤S110中判定为设定了制冷运转时，控制装置4执行步骤S140的处理。控制装置4将第一阀124、第二阀125、第三阀126分别控制为闭状态、闭状态、开状态。通过该处理，如上所述，能够实现在室外热交换器2中实施图3所示的U行回转状的制冷剂流路从而提高制冷运转时的能力。在执行了步骤S140的处理后，再次返回步骤S110，并通过重复之后的处理来持续空调运转。

当在步骤S110中判定为没有设定制冷运转时，控制装置4在步骤S120中判定是否设定了制热运转。该判定包含在有自动空调运转命令的情况下由运算处理部4b设定了制热运转的情况、通过基于操作部41的输入设定了制热运转的情况。

当在步骤S120中判定为设定了制热运转时，控制装置4执行步骤S130的处理。运算处理部4b在步骤S130中判定高负荷条件是否成立。在步骤S130中，在制热运转时的制冷剂流量包含于规定的高流量区域的情况下，判定为高负荷条件成立。规定的高流量区域是向预先存储于存储部4c的数据、程序输入的数据。运算处理部4b使用例如压缩机11的排出压、排出流量或流量传感器的检测值的信息来获取制冷剂流量，并进行步骤S130的判定。当在步骤S120中判定为没有设定制热运转时，再次返回步骤S110。

在步骤S130中，在制冷剂流量是不包含于高流量区域的低流量的情况下，判定为高负荷条件不成立。在该情况下，由于流路中的压力损失不大，因此设定为使室外热交换器2中的制冷剂分布良好的流路。即，控制装置4执行上述的步骤S140的处理，从而进行在室外热交换器2中实施U形回转状的制冷剂流路的制热运转。通过该处理，能够在制热运转时通过制冷剂分布的改善来提高加热能力。

当在步骤S130中判定为高负荷条件成立时，控制装置4执行步骤S135的处理。控制装置4将第一阀124、第二阀125、第三阀126分别控制为开状态、开状态、闭状态。通过该处理，确保了制冷剂流量，因此，能够在室外热交换器2中实施图4所示的全通过的制冷剂流路从而提高制热运转时的能力。在执行了步骤S135的处理后，再次返回步骤S110，并通过重复之后的处理来持续空调运转。

根据第二实施方式，在冷却运转时，控制装置4将第一阀124和第二阀125控制为闭状态且将第三阀126控制为开状态。在加热运转时，控制装置4将第一阀124和第二阀125控制为开状态且将第三阀126控制为闭状态。由此，能够提供能够可靠地实施冷却运转时的冷却模式流路和加热运转时的加热模式流路的三个阀的切换控制。

当在加热运转时制冷剂流量包含于规定的高流量区域的情况下，控制装置4将第一阀124和第二阀125控制为开状态且将第三阀126控制为闭状态。当在加热运转时制冷剂流量是低流量的情况下，控制装置4将第一阀124和第二阀125控制为闭状态且将第三阀126控制为开状态。由此，在加热运转时且低制冷剂流量的情况下，由于压力损失较小，因此实施改善制冷剂分布的制冷剂流路。因此，通过不形成全通过的流路而形成U形回转流路来改善制冷剂分布，能够实现加热能力的提高，能够提供更精细且进一步实现温调能力提高的控制。

(第三实施方式)

参照图7～图10对第三实施方式进行说明。在第三实施方式中没有特别地说明的结构、作用、效果与上述的实施方式相同，以下，仅对与上述的实施方式不同的点进行说明。在图10的流程图中，对标注了与上述的图6的流程图相同的符号的步骤引用第二实施方式的说明。

第三实施方式与第二实施方式相比，室外热交换器102中的流路切换装置的结构和与流路切换装置的动作相关的控制处理不同。第三实施方式的制冷循环装置不具备第一阀24，而具备第二阀125和第三阀126作为流路切换装置。图7示出了关于室外热交换器102的制冷运转时的制冷剂流动与流路切换装置的关系。图8示出了关于室外热交换器102的制热运转时的制冷剂流动与流路切换装置的关系。

第二阀125是对第二箱部23的内部与加热用通路1b进行开闭而成为连通状态和切断状态的加热用阀。第三阀126是对第一箱部22的内部与冷却用通路1c进行开闭而成为连通状态和切断状态的冷却用阀。

如图7、图8所示，室外热交换器102具备设置于第一箱部22内的固定节流部224或分隔部。分隔部是将第一箱部22内分隔为一端侧室22a和另一端侧室22b的壁部。固定节流部224形成少量的制冷剂能够在一端侧室22a与另一端侧室22b往返的节流通路。节流通路构成与在第一箱部22内与长度方向正交的截面中的横截面积相比足够小的横截面积。

在制冷运转时，制冷剂在室外热交换器102中在如下冷却模式流路流动，即在热交换芯部21中制冷剂向一方向行进后向反方向流下的U形回转状的冷却模式流路。在制热运转时，制冷剂在室外热交换器102中，在从第一箱部22朝向第二箱部23而向一方向流下的加热模式流路流动。在具备固定节流部224的情况下，在热交换芯部21中，在图8所示的制热运转时少量的制冷剂在另一端侧流路流动，大部分制冷剂向一端侧流路流下。在具备分隔部的情况下，流入到第一箱部22内的制冷剂从一端侧室22a仅经由一端侧流路而流入第二箱部23内。

图9示出了与第三实施方式的车辆用空调装置的控制相关的结构。图10的流程图示出了与第三实施方式的流路切换装置的动作相关的控制处理。以下，对图10的流程图进行说明。

当在步骤S110中判定为设定了制冷运转时，控制装置4执行步骤S140A的处理。控制装置4将第二阀125、第三阀126分别控制为闭状态、开状态。通过该处理，如上所述，能够在室外热交换器102中实施图7所示的U形回转状的制冷剂流路而实现制冷运转时的能力提高。在执行步骤S140A的处理后，再次返回步骤S110，并通过重复之后的处理来持续空调运转。

当在步骤S120中判定为设定了制热运转时，控制装置4执行步骤S135A的处理。控制装置4将第二阀125、第三阀126分别控制为开状态、闭状态。通过该处理，确保了制冷剂流量，因此能够在室外热交换器102中实施图8所示的全通过的制冷剂流路而实现制热运转时的能力提高。在执行了步骤S135A的处理后，再次返回步骤S110，并通过重复之后的处理来持续空调运转。

根据第三实施方式，流路切换装置具备：对第二箱部23的内部与加热用通路1b进行开闭而成为连通状态和切断状态的加热用阀；以及对第一箱部22的内部与冷却用通路1c进行开闭而成为连通状态和切断状态的冷却用阀。根据该结构，能够通过两个开闭阀提供能够在冷却运转时实施冷却模式流路并在加热运转时实施加热模式流路的流路切换装置。

控制装置4在冷却运转时将加热用阀控制为闭状态且将冷却用阀控制为开状态。控制装置4在加热运转时将加热用阀控制为开状态且将冷却用阀控制为闭状态。由此，能够提供能够可靠地实施冷却运转时的冷却模式流路和加热运转时的加热模式流路的两个阀的切换控制。

(其他实施方式)

该说明书的发明不限于例示的实施方式。发明包含例示的实施方式和本领域技术人员基于它们而进行变形的方式。例如，发明不限于实施方式中所示的部件、要素的组合，能够进行各种变形而实施。发明能够通过各种组合而实施。发明能够具备能够向实施方式追加的追加性的部分。发明包含省略了实施方式的部件、要素的方式。发明包含将一个实施方式与其他实施方式之间的部件、要素的置换或组合。发明的技术范围不限于实施方式的记载。发明的技术范围由专利请求的范围的记载表示，进一步地，应当解释为包含与专利请求的范围的记载等同的意思和范围内的全部变更。

说明书中能够达成发明的目的的制冷循环装置具备在温调对象物与在内部流动的制冷剂间进行热交换的热交换器。温调对象物不限于上述的实施方式所记载的空气、水等。例如，温调对象物是电池、电力转换装置、开关元件、半导体装置、收容这些的壳体、散热器等。

说明书中能够达成发明的目的的制冷循环装置具有包含在热交换芯部中制冷剂向一方向行进后向反方向流下的流路的冷却模式流路。该冷却模式流路不仅包含热交换芯部中的制冷剂流路U字状地U形回转的流路结构，还包含S字状地S形回转的流路结构。

说明书中能够达成发明的目的的制冷循环装置不限于上述的实施方式所记载的结构。该制冷循环装置除了包含由单独的两个热交换器构成冷却用热交换器和加热用热交换器之外，还包含由一个热交换器构成的结构。该制冷循环装置通过例如能够变更制冷剂流路的结构，能够实施将一个热交换器用作冷却用热交换器的情况和用作加热用热交换器的情况。

上述的第三实施方式中的流路切换装置不限于由控制装置4控制的结构。第三实施方式的流路切换装置也可以如第一实施方式的流路切换装置那样，具备基于压力工作式的机械性结构、基于温度工作式的机械性结构。

Claims (3)

1.一种制冷循环装置，其特征在于，具备：

制冷剂回路(1a、1b、1c)，该制冷剂回路供制冷剂进行循环；

冷却用热交换器(16)，该冷却用热交换器设置于所述制冷剂回路，并在对冷却对象物进行冷却的冷却运转时供在内部流动的制冷剂与所述冷却对象物进行热交换；

加热用热交换器(12)，该加热用热交换器设置于所述制冷剂回路，并在对加热对象物进行加热的加热运转时供在内部流动的制冷剂与所述加热对象物进行热交换；

流路可变热交换器(2)，该流路可变热交换器设置于所述制冷剂回路，并且热交换芯部(21)中的制冷剂的流路在所述冷却运转时和所述加热运转时不同；以及

流路切换装置(124、125、126)，该流路切换装置将所述流路可变热交换器的所述热交换芯部中的制冷剂的流路在所述冷却运转时的冷却模式流路与所述加热运转时的加热模式流路之间切换，

所述加热模式流路是在所述热交换芯部中供制冷剂向一方向流下的流路，

所述冷却模式流路包含在所述热交换芯部中供制冷剂向一方向行进后向反方向流下的流路，

所述流路可变热交换器具备：热交换芯部(21)、及与所述热交换芯部连通并设置于所述热交换芯部的两端的第一箱部(22)和第二箱部(23)，

所述制冷剂回路包含：经由所述冷却用热交换器将与压缩机(11)的吸入部连通的通路和所述第一箱部连接起来的冷却用通路、及不经由所述冷却用热交换器而将与所述压缩机的吸入部连通的通路和所述第二箱部连接起来的加热用通路，

所述流路切换装置具备：在所述第一箱部的内部对通路进行开闭的第一阀、对所述第二箱部的内部与所述加热用通路进行开闭而成为连通状态和切断状态的第二阀、及对所述第一箱部的内部与所述冷却用通路进行开闭而成为连通状态和切断状态的第三阀，

所述制冷循环装置还具备控制装置(4)，该控制装置对所述第一阀、所述第二阀及所述第三阀的工作进行控制，

在所述冷却运转时，所述控制装置将所述第一阀和所述第二阀控制为闭状态且将所述第三阀控制为开状态，

在所述加热运转时制冷剂流量包含于规定的高流量区域的情况下，所述控制装置将所述第一阀和所述第二阀控制为开状态且将所述第三阀控制为闭状态，在所述加热运转时制冷剂流量是不包含于规定的高流量区域的低流量的情况下，所述控制装置将所述第一阀和所述第二阀控制为闭状态且将所述第三阀控制为开状态。

2.根据权利要求1所述的制冷循环装置，其特征在于，

所述第一阀具有当所述第一阀的周围压力超过规定的第一压力阈值时动作而成为闭状态的结构和当所述第一阀的周围压力低于规定的第二压力阈值时成为开状态的结构，所述第二压力阈值被设定为比所述第一压力阈值低的值，

所述第二阀具有当所述第二阀的周围压力超过所述第一压力阈值时动作而成为闭状态的结构和当所述第二阀的周围压力低于所述第二压力阈值时动作而成为开状态的结构，

所述第三阀具有当所述第三阀的周围压力超过所述第一压力阈值时动作而成为开状态的结构和当所述第三阀的周围压力低于所述第二压力阈值时动作而成为闭状态的结构。

3.根据权利要求1所述的制冷循环装置，其特征在于，

所述第一阀具有当周围温度超过规定的第一温度阈值时动作而成为闭状态的结构和当周围温度低于规定的第二温度阈值时成为开状态的结构，所述第二温度阈值被设定为比所述第一温度阈值低的值，

所述第二阀具有当周围温度超过所述第一温度阈值时动作而成为闭状态的结构和当周围温度低于所述第二温度阈值时动作而成为开状态的结构，

所述第三阀具有当周围温度超过所述第一温度阈值时动作而成为开状态的结构和当周围温度低于所述第二温度阈值时动作而成为闭状态的结构。