CN117203071A - 车辆用空调装置 - Google Patents

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CN117203071A CN202280030952.0A CN202280030952A CN117203071A CN 117203071 A CN117203071 A CN 117203071A CN 202280030952 A CN202280030952 A CN 202280030952A CN 117203071 A CN117203071 A CN 117203071A
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Abstract

在车辆用空调装置的空气通路形成部(30)形成有:配置有第一热交换部(15a)的第一空气通路(31a);配置有第二热交换部(15b)的第二空气通路(31b);将加热后的空气导向车辆窗玻璃(51)侧的上层侧空气通路(31c);将加热后的空气导向车室内的乘员侧的下层侧空气通路(31d);将外气导向上层侧空气通路(31c)的外气旁通通路(31e);以及将内气导向下层侧空气通路(31d)的内气旁通通路(31f)。在制热模式时,使内气流入第一空气通路(31a),并向车室外流出。使外气流入第二空气通路(31a),并向车室外流出。进一步,使外气流入外气旁通通路(31e),并使内气流入内气旁通通路(31f)。

Description

车辆用空调装置
相关申请的相互参照
本申请基于2021年4月28日申请的日本专利申请2021-75547号及2022年3月9日申请的日本专利申请2022-36081号,并将其记载内容援用于此。
技术领域
本发明涉及一种具备热泵循环的车辆用空调装置。
背景技术
以往,专利文献1公开了内外气双层式的车辆用空调装置。在这种内外气双层式的车辆用空调装置中,在作为空气通路形成部的空调单元内形成有上层侧空气通路和下层侧空气通路。并且,在进行车室内的制热的制热模式时,对流入上层侧空气通路的外气进行加热,并朝向车辆窗玻璃侧吹出,并且对流入下层侧空气通路的内气进行加热,并朝向乘员的脚边侧吹出。
由此,在内外气双层式的车辆用空调装置中,提高车辆窗玻璃的防雾性能,并且降低为了车室内的制热而消耗的能量。
进一步,在专利文献1的车辆用空调装置中,作为向车室内吹送空气的室内送风机,采用了由通用的电动机驱动向上层侧空气通路侧吹送空气的送风风扇和向下层侧空气通路侧吹送空气的送风风扇的二连式的送风机。由此,在专利文献1的车辆用空调装置中,将在上层侧空气通路流通的外气的风量与在下层侧空气通路流通的内气的风量的比率即内外气比率维持在适当的值。
另外,专利文献2公开了具备热泵循环的车辆用空调装置。专利文献2的热泵循环具有在制热模式时作为使制冷剂蒸发的蒸发器而发挥功能的第一热交换器和第二热交换器。进一步,在专利文献2的车辆用空调装置的空调壳体内,形成有配置第一热交换器的第一空气通路和配置第二热交换器的第二空气通路。
在专利文献2的车辆用空调装置中,在制热模式时,使内气流入第一空气通路,通过第一热交换器使制冷剂吸收内气所具有的热。进一步,使外气流入第二空气通路,通过第二热交换器使制冷剂吸收外气所具有的热。并且,将制冷剂吸收的热利用于加热向车室内吹送的空气。即,利用于车室内的制热。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平9-24722号公报
专利文献2:日本特开2020-185961号公报
但是,如专利文献1的内外气双层式的车辆用空调装置那样,在向车室内导入外气时,需要将与导入的外气等量的内气向车室外排气。因此,如果向车室内导入外气,则产生为了加热温度比内气低的外气而消耗的能量损失(所谓的换气损失)。
相对于此,在专利文献1的内外气双层式的车辆用空调装置中,考虑如专利文献2的车辆用空调装置那样,使制冷剂吸收向车室外排气的内气所具有的热,并利用于车室内的制热的方法。
但是,为了将从外气及内气吸收的热利用于制热,需要使制冷剂从外气及内气吸收能够实现车室内的适当的制热的程度的充分的热量。因此,必须根据运转条件适当地调节第一热交换器中的制冷剂蒸发温度、第二热交换器中的制冷剂蒸发温度、流入第一热交换器的内气的风量、流入第二热交换器的外气的风量等。
因此,假设在专利文献2的车辆用空调装置的空调壳体内形成上层侧空气通路和下层侧空气通路,即使能够将通过了第一热交换器的内气导向下层侧空气通路,并且将通过了第二热交换器的外气导向下层侧空气通路,当运转条件变化时内外气比率也有可能发生变化。
并且,如果内外气比率变化,在上层侧空气通路流通的外气的风量减少,则难以得到车辆窗玻璃的防雾性能的提高效果。另外,如果内外气比率变化,在上层侧空气通路流通的外气的风量增加,则难以得到为了制热而消耗的能量的降低效果。
发明内容
本发明鉴于上述点,提供一种至少将从内气吸收的热利用于车室内的制热的车辆用空调装置,即能够兼顾车辆窗玻璃的防雾性能的提高和为了制热所消耗的能量的降低的车辆用空调装置。
为了达成上述目的,本发明的第一方式的车辆用空调装置具备空气通路形成部和热泵循环。空气通路形成部形成使空气流通的空气通路。热泵循环调节向车室内吹送的空气的温度。
热泵循环具有压缩机、加热部、第一减压部、第一热交换部、第二减压部以及第二热交换部。
压缩机压缩并排出制冷剂。加热部以从压缩机排出的制冷剂为热源,对向车室内吹送的空气进行加热。第一减压部使从加热部流出的制冷剂减压。第一热交换部使从第一减压部流出的制冷剂与空气进行热交换。第二减压部使从第一热交换部流出的制冷剂减压。第二热交换部使从第二减压部流出的制冷剂与空气进行热交换。
在空气通路形成部形成有第一空气通路、第二空气通路、上层侧空气通路、下层侧空气通路、外气旁通通路以及内气旁通通路。
第一空气通路是配置有第一热交换部的空气通路。第二空气通路是配置有第二热交换部的空气通路。上层侧空气通路是将由加热部加热后的空气导向车室内的车辆窗玻璃侧的空气通路。下层侧空气通路将由加热部加热后的空气导向车室内的乘员侧的空气通路。外气旁通通路是使作为车室外的空气的外气绕过第一热交换部和第二热交换部而导向上层侧空气通路的入口侧的空气通路。内气旁通通路是使作为车室内的空气的内气绕过第一热交换部和第二热交换部而导向下层侧空气通路的入口侧的空气通路。
并且,在进行车室内的制热的制热模式时,使内气流入第一空气通路,使通过了第一热交换部的内气从第一空气通路向车室外流出。使外气流入第二空气通路,使通过了第二热交换部的外气从第二空气通路向车室外流出。使外气流入外气旁通通路,并使内气流入内气旁通通路。
由此,在制热模式时,由于使内气流入第一空气通路,因此通过第一热交换部,能够使热泵循环的制冷剂吸收内气所具有的热。进一步,在制热模式时,由于使外气流入第二空气通路,因此通过第二热交换部,能够使制冷剂吸收外气所具有的热。
因此,在加热部中,能够以制冷剂从内气和外气吸收的热作为热源,对向车室内吹送的空气进行加热。即,能够将制冷剂从内气和外气吸收的热利用于车室内的制热。其结果是,与将制冷剂仅从外气吸收的热利用于车室内的制热的情况相比,能够降低为了车室内的制热而消耗的能量。
另外,在制热模式时,能够使外气流入外气旁通通路,并导向上层侧空气通路。并且,通过加热部,能够对湿度比内气低的外气加热,并导向车辆窗玻璃侧。因此,能够提高车辆窗玻璃的防雾性能。
此时,即使内外气比率被设定为兼顾车辆窗玻璃的防雾性能的提高和为了制热所消耗的能量的降低,也难以影响第一热交换部中的制冷剂的吸热量和第二热交换部中的制冷剂的吸热量。即,难以影响能够利用于车室内的制热的热量。
其结果是,根据第一方式的车辆用空调装置,即使是将至少从内气吸收的热利用于车室内的制热的车辆用空调装置,也能够兼顾车辆窗玻璃的防雾性能的提高和为了制热而消耗的能量的降低。
另外,本发明的第二方式的车辆用空调装置具备空气通路形成部和热泵循环。空气通路形成部形成使空气流通的空气通路。热泵循环调节向车室内吹送的空气的温度。
热泵循环具有压缩机、加热部、第一减压部、第一热交换部、第二减压部以及第二热交换部。
压缩机压缩并排出制冷剂。加热部以从压缩机排出的制冷剂为热源,对向车室内吹送的空气进行加热。第一减压部使从加热部流出的制冷剂减压。第一热交换部使从第一减压部流出的制冷剂与空气进行热交换。第二减压部使从第一热交换部流出的制冷剂减压。第二热交换部使从第二减压部流出的制冷剂与空气进行热交换。
在空气通路形成部形成有第一空气通路、第二空气通路、上层侧空气通路、下层侧空气通路以及外气旁通通路。
第一空气通路是配置有第一热交换部的空气通路。第二空气通路是配置有第二热交换部的空气通路。上层侧空气通路是将由加热部加热后的空气导向车室内的车辆窗玻璃侧的空气通路。下层侧空气通路将由加热部加热后的空气导向车室内的乘员侧的空气通路。外气旁通通路是使作为车室外的空气的外气绕过第一热交换部和第二热交换部而导向上层侧空气通路的入口侧的空气通路。
并且,在进行车室内的制热的制热模式时,使内气流入第一空气通路,使通过了第一热交换部的内气从第一空气通路向车室外和下层侧空气通路的入口侧双方流出。使外气流入第二空气通路,使通过了第二热交换部的外气从第二空气通路向车室外流出。使外气流入外气旁通通路。
由此,与第一方式的车辆用空调装置同样地,在制热模式时,在加热部中,能够利用制冷剂从内气和外气吸收的热,对向车室内吹送的空气进行加热。即,能够将制冷剂从内气和外气吸收的热利用于车室内的制热。其结果是,与将制冷剂仅从外气吸收的热利用于车室内的制热的情况相比,能够降低为了车室内的制热而消耗的能量。
另外,在制热模式时,能够使外气流入外气旁通通路,并导向上层侧空气通路。并且,通过加热部,能够对湿度比内气低的外气加热,并导向车辆窗玻璃侧。因此,能够提高车辆窗玻璃的防雾性能。
此时,即使内外气比率被设定为兼顾车辆窗玻璃的防雾性能的提高和为了制热所消耗的能量的降低,也难以影响第一热交换部中的制冷剂的吸热量和第二热交换部中的制冷剂的吸热量。即,难以影响能够利用于车室内的制热的热量。
其结果是,根据第二方式的车辆用空调装置,即使是将从内气和外气吸收的热利用于车室内的制热的车辆用空调装置,也能够兼顾车辆窗玻璃的防雾性能的提高和为了制热而消耗的能量的降低。
另外,本发明的第三方式的车辆用空调装置具备空气通路形成部和热泵循环。空气通路形成部形成使空气流通的空气通路。热泵循环调节向车室内吹送的空气的温度。
热泵循环具有压缩机、加热部、第一热交换部、第二减压部以及第二热交换部。
压缩机压缩并排出制冷剂。加热部以从压缩机排出的制冷剂为热源,对向车室内吹送的空气进行加热。第一热交换部使从加热部流出的制冷剂与空气进行热交换。第二减压部使从第一热交换部流出的制冷剂减压。第二热交换部使从第二减压部流出的制冷剂与空气进行热交换。
在空气通路形成部形成有第一空气通路和第二空气通路。
第一空气通路是配置有第一热交换部的空气通路。第二空气通路是配置有第二热交换部的空气通路。
并且,在进行车室内的制热的制热模式时,使作为车室外的空气的外气流入第一空气通路,由加热部对通过了第一热交换部的外气进行加热,并至少导向车室内的车辆窗玻璃侧。进一步,使外气和内气中的至少一方流入第二空气通路,使通过了第二热交换部的空气从第二空气通路向车室外流出。
由此,在制热模式时,使外气和内气中的至少一方流入第二空气通路,因此通过第二热交换部,能够使热泵循环的制冷剂吸收外气和内气中的至少一方所具有的热。
因此,在加热部中,能够利用制冷剂从外气和内气中的至少一方吸收的热,对向车室内吹送的空气进行加热。即,能够将制冷剂从内气和外气中的至少一方吸收的热利用于车室内的制热。并且,随着使流入第二空气通路的空气中的内气的比例增加,能够降低为了车室内的制热而消耗的能量。
另外,在制热模式时,使外气流入第一空气通路。并且,通过第一热交换部和加热部,能够对湿度比内气低的外气加热,并导向车室内的车辆窗玻璃侧。因此,能够提高车辆窗玻璃的防雾性能。
此时,为了进行车室内的适当的制热,即使调节流入第一空气通路的外气的风量,也难以影响第二热交换部中的制冷剂的吸热量。即,难以影响能够利用于车室内的制热的热量。
其结果是,根据第三方式的车辆用空调装置,即使是将从内气和外气吸收的热利用于车室内的制热的车辆用空调装置,也能够兼顾车辆窗玻璃的防雾性能的提高和为了制热而消耗的能量的降低。
在此,至少导向车室内的车辆窗玻璃侧并不限定于积极地朝向车辆窗玻璃吹出空气。还包含将空气向车室内吹出以获得车辆窗玻璃的防雾效果的程度。
附图说明
通过参照添附的附图并且根据下述详细的描述而使本发明的上述目的和其他目的、特征以及优点更明确。
图1是第一实施方式的车辆用空调装置的示意性的整体结构图。
图2是第一实施方式的空调单元的示意性的剖视图。
图3是图2的III-III剖视图。
图4是第一实施方式的内部通路切换装置的示意性的剖视图。
图5是表示第一实施方式的车辆用空调装置的电控制部的框图。
图6是表示第一实施方式的空调单元的制冷模式及除湿制热模式时的空气的流动的示意性的剖视图。
图7是表示第一实施方式的空调单元的制热模式时的空气的流动的示意性的剖视图。
图8是表示第一实施方式的空调单元的除霜模式时的空气的流动的示意性的剖视图。
图9是表示第二实施方式的空调单元的制冷模式及除湿制热模式时的空气的流动的示意性的剖视图。
图10是表示第二实施方式的空调单元的制热模式时的空气的流动的示意性的剖视图。
图11是表示第二实施方式的空调单元的除霜模式时的空气的流动的示意性的剖视图。
图12是第三实施方式的空调单元的示意性的剖视图。
图13是表示第三实施方式的空调单元的制冷模式时及除湿制热模式时的空气的流动的示意性的剖视图。
图14是表示第三实施方式的空调单元的制热模式时的空气的流动的示意性的剖视图。
图15是表示第三实施方式的空调单元的除霜模式时的空气的流动的示意性的剖视图。
图16是表示第四实施方式的空调单元的制冷模式及除湿制热模式时的空气的流动的示意性的剖视图。
图17是表示第四实施方式的空调单元的制热模式时的空气的流动的示意性的剖视图。
图18是表示第四实施方式的空调单元的除霜模式时的空气的流动的示意性的剖视图。
图19是第五实施方式的车辆用空调装置的示意性的整体结构图。
图20是表示第五实施方式的空调单元的制冷模式及除湿制热模式时的空气的流动的示意性的剖视图。
图21是表示第五实施方式的空调单元的制热模式时的空气的流动的示意性的剖视图。
图22是表示第五实施方式的空调单元的除霜模式时的空气的流动的示意性的剖视图。
图23是表示制热能力相对于流入第五实施方式的空调单元的第二热交换器的空气的温度的变化的变化的图表。
图24是其他实施方式的车辆用空调装置的示意性的整体结构图。
具体实施方式
以下,参照附图对用于实施本发明的多个实施方式进行说明。在各实施方式中有对与先行的实施方式中已说明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的情况。在仅对各实施方式中结构的一部分进行说明的情况下,能够将已说明的其他的实施方式应用于结构的其他部分。不仅可以将各实施方式中已明示能够进行具体组合的部分彼此进行组合,只要组合没有特别地发生障碍,即使没有明示也可以将实施方式之间部分地进行组合。
(第一实施方式)
使用图1~图8,对本发明所涉及的车辆用空调装置的第一实施方式进行说明。本实施方式的车辆用空调装置1被应用于电动汽车。电动汽车是从电动机获取行驶用的驱动力的车辆。车辆用空调装置1进行乘员搭乘的车室内的空气调节。车辆用空调装置1具备热泵循环10、热介质回路20、空调单元30、控制装置60等。
首先,使用图1对热泵循环10进行说明。热泵循环10在车辆用空调装置1中,调节向作为空调对象空间的车室内吹送的空气的温度及在热介质回路20循环的热介质的温度。热泵循环10具有压缩机11、水制冷剂热交换器12、接收器13、第一膨胀阀14a、第二膨胀阀14b、第一热交换器15a及第二热交换器15b等。
在热泵循环10中,采用HFO系制冷剂(具体而言,R1234yf)作为制冷剂。在热泵循环10中,构成高压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。用于润滑压缩机11的冷冻机油(具体而言,PAG油)混入制冷剂。冷冻机油的一部分与制冷剂一同在热泵循环10中循环。
压缩机11在热泵循环10中吸入、压缩并排出制冷剂。压缩机11配置于车室的前方侧的驱动装置室内。驱动装置室形成供用于输出行驶用的驱动力的驱动用装置(例如,行驶用的电动机)的至少一部分进行配置的空间。
压缩机11是通过电动机对排出容量固定的固定容量型的压缩机构进行旋转驱动的电动压缩机。压缩机11的转速(即,制冷剂排出能力)由从后述的控制装置60输出的控制信号进行控制。
压缩机11的排出口与水制冷剂热交换器12的制冷剂通路的入口侧连接。水制冷剂热交换器12具有使从压缩机11排出的高压制冷剂流通的制冷剂通路和使在后述的热介质回路20循环的热介质流通的热介质通路。水制冷剂热交换器12使在制冷剂通路流通的高压制冷剂与在热介质通路流通的热介质进行热交换。在水制冷剂热交换器12中,使高压制冷剂具有的热量向热介质散热而对热介质加热。
水制冷剂热交换器12的制冷剂通路的出口与接收器13的入口侧连接。接收器13是将从水制冷剂热交换器12的制冷剂通路流出的高压制冷剂气液分离,并将分离出的液相制冷剂的一部分作为循环内的剩余制冷剂贮存的高压侧的气液分离器。
接收器13的制冷剂出口与第一膨胀阀14a的入口侧连接。第一膨胀阀14a是使从水制冷剂热交换器12的制冷剂通路流出的制冷剂减压的第一减压部。进一步,第一膨胀阀14a是调节向下游侧流出的制冷剂的流量的第一流量调节部。
第一膨胀阀14a是具有使节流开度变化的阀芯和使阀芯位移的电动促动器(具体而言,步进电动机)的电气式的可变节流机构。第一膨胀阀14a的动作由从控制装置60输出的控制脉冲进行控制。第一膨胀阀14a具有通过使阀开度全开而几乎不发挥制冷剂减压作用和流量调节作用而单单作为制冷剂通路发挥功能的全开功能。
第一膨胀阀14a的出口与第一热交换器15a的制冷剂入口侧连接。第一热交换器15a配置于在后述的空调单元30的空调壳体31内形成的第一空气通路31a内。第一热交换器15a是使从第一膨胀阀14a流出的制冷剂与在第一空气通路31a流通的空气进行热交换的第一热交换部。
第一热交换器15a的制冷剂出口与第二膨胀阀14b的入口侧连接。第二膨胀阀14b是使从第一热交换器15a的制冷剂通路流出的制冷剂减压的第二减压部。进一步,第二膨胀阀14b是调节向下游侧流出的制冷剂的流量的第二流量调节部。第二膨胀阀14b的基本结构与第一膨胀阀14a相同。
此外,在图1中,为了明确图示,将第二膨胀阀14b配置于第二空气通路31b内,但实际的第二膨胀阀14b配置于空调壳体31的空气通路外。
第二膨胀阀14b的出口与第二热交换器15b的制冷剂入口侧连接。第二热交换器15b配置于在空调单元30的空调壳体31内形成的第二空气通路31b内。第二热交换器15b是使从第二膨胀阀14b流出的制冷剂与在第二空气通路31b流通的空气进行热交换的第二热交换部。第二热交换器15b的基本结构与第一热交换器15a相同。第二热交换器15b的制冷剂出口与压缩机11的吸入口侧连接。
接着,对热介质回路20进行说明。热介质回路20是使热介质循环的回路。在热介质回路20中,采用乙二醇水溶液作为热介质。热介质回路20具有热介质泵21、加热器芯22、热介质散热器23、第一流量调节阀24a、第二流量调节阀24b等。另外,热介质回路20与水制冷剂热交换器12的热介质通路连接。
热介质泵21在热介质回路20中压送热介质。热介质泵21是转速(即,压送能力)由从控制装置60输出的控制电压进行控制的电动式的水泵。
热介质泵21的排出口与加热器芯22的热介质入口侧连接。加热器芯22使从热介质泵22压送的热介质与向车室内吹送的空气进行热交换。在加热器芯22中,能够使热介质具有的热量向空气散热而对空气加热。
加热器芯22横跨形成于空调单元30的空调壳体31内的上层侧空气通路31c和下层侧空气通路31d双方地配置。因此,加热器芯22能够对在上层侧空气通路31c流通的空气和在下层侧空气通路31d流通的空气双方进行加热。
加热器芯22的热介质出口与第一流量调节阀24a的一方的流入口连接。进一步,热介质回路20与第一热介质迂回通路25a连接,该第一热介质迂回通路25a使从热介质泵21压送的热介质绕过加热器芯而导向第一流量调节阀24a的另一方的流入口侧。第一流量调节阀24a的流出口与水制冷剂热交换器12的热介质通路的入口侧连接。
第一流量调节阀24a调节从热介质泵21压送的热介质中的流入加热器芯22的热介质的流量与流入第一热介质迂回通路25a的热介质的流量的流量比。第一流量调节阀24a是动作由从控制装置60输出的控制信号进行控制的电动式的三通流量调节阀。
水制冷剂热交换器12的热介质通路的出口与热介质散热器23的热介质入口侧连接。热介质散热器23使从水制冷剂热交换器12的热介质通路流出的热介质与由未图示的外气送风机吹送的外气进行热交换。在热介质散热器23中,能够使热介质具有的热量向外气散热来冷却热介质。
热介质散热器23配置于驱动装置室内的前方侧。因此,在车辆行驶时,能够使经由格栅流入驱动装置室内的行驶风吹到热介质散热器23。
热介质散热器23的热介质出口与第二流量调节阀24b的一方的流入口连接。进一步,热介质回路20与第二热介质迂回通路25b连接,该第二热介质迂回通路25b使流出水制冷剂热交换器12的热介质通路后的热介质绕过热介质散热器23而导向第二流量调节阀24b的另一方的流入口侧。第二流量调节阀24b的流出口与热介质泵21的吸入口侧连接。
第二流量调节阀24b调节流出水制冷剂热交换器12的热介质通路后的热介质中的流入热介质散热器23的热介质的流量与流入第二热介质迂回通路25b的热介质的流量的流量比。第二流量调节阀24b的基本结构与第一流量调节阀24a相同。
因此,在热介质回路20中,能够通过水制冷剂热交换器12使热介质与高压制冷剂进行热交换,从而对热介质加热。进一步,通过加热器芯使热介质与在上层侧空气通路31c及下层侧空气通路31d流通并向车室内吹送的空气进行热交换,从而能够对空气进行加热。即,水制冷剂热交换器12及热介质回路20是以从压缩机11排出的制冷剂为热源对空气进行加热的加热部。
接着,使用图2~图4,对空调单元30进行说明。空调单元30是在车辆用空调装置1中,为了将被调节至适当的温度的空气朝向车室内的适当的部位吹出而使多个构成设备一体化的单元。空调单元30是形成使空气在内部流通的多个空气通路的空气通路形成部。
更具体而言,空调单元30具有空调壳体31。空调壳体31形成空调单元的外壳,并且在内部形成空气通路以及空调单元30的构成设备的收容空间。空调壳体31由具有一定程度的弹性、强度也优异的树脂(具体而言为聚丙烯)成形。
在空调壳体31的内部形成有第一空气通路31a、第二空气通路31b、上层侧空气通路31c、下层侧空气通路31d、外气旁通通路31e及内气旁通通路31f。
空调壳体31中的形成第一空气通路31a、第二空气通路31b、外气旁通通路31e以及内气旁通通路31f的部位中的至少一部分配置于驱动装置室侧。另外,空调壳体31中的形成上层侧空气通路31c和下层侧空气通路31d的部位中的至少一部分配置于车室侧。
车室(即,车室内侧)和驱动装置室(即,车室外侧)由隔壁50隔开。隔壁50在从内燃机(发动机)获取车辆行驶用的驱动力的通常的发动机车辆中,对应于被称为仪表板或防火墙的隔音防火用的隔壁部件。
第一空气通路31a是使作为车室内的空气的内气或作为车室外的空气的外气流入空调壳体31内的空气通路。在第一空气通路31a配置有第一热交换器15a。第一空气通路31a使通过第一热交换器15a后的空气向车室内及车室外中的至少一方侧流出。
在形成空调壳体31的第一空气通路31a的部位的空气流最上游侧配置有第一入口侧内外气切换装置32a。第一入口侧内外气切换装置32a是能够连续地调节流入第一空气通路31a的空气中的内气与外气的比例的第一入口侧内外气调节部。
具体而言,第一入口侧内外气切换装置32a具有:壳体部,该壳体部形成有内气导入用的开口部和外气导入用的开口部;以及门部,该门部使双方的开口部的开口面积变化。第一入口侧内外气切换装置32a通过门部封闭任一方的开口部,能够使流入第一空气通路31a的空气的全风量成为内气和外气中的任一方。第一入口侧内外气切换装置32a的动作由从控制装置60输出的控制信号进行控制。
另外,在形成空调壳体31的第一空气通路31a的部位的空气流最下游侧配置有第一出口侧内外气切换装置33a。第一出口侧内外气切换装置33a是能够连续地调节从第一空气通路31a流出的空气中的向车室外侧流出的空气与向车室内侧流出的空气的比例的第一出口侧内外气调节部。
具体而言,第一出口侧内外气切换装置33a具有:壳体部,该壳体部形成有车室内流出用的开口部和车室外流出用的开口部;以及门部,该门部使双方的开口部的开口面积变化。第一出口侧内外气切换装置33a通过门部封闭任一方的开口部,能够使从第一空气通路31a流出的空气的全风量向车室内侧和车室外侧中的任一方流出。第一出口侧内外气切换装置33a的动作由从控制装置60输出的控制信号进行控制。
第二空气通路31b是使内气或外气流入空调壳体31内的空气通路。第二空气通路31b相比第一空气通路31a配置于铅垂方向下方侧。在第二空气通路31b配置有第二热交换器15b。第二空气通路31b使通过第二热交换器15b后的空气向车室内及车室外中的至少一方侧流出。
在形成空调壳体31的第二空气通路31b的部位的空气流最上游侧配置有第二入口侧内外气切换装置32b。第二入口侧内外气切换装置32b是能够连续地调节流入第二空气通路31b的空气中的内气与外气的比例的第二入口侧内外气调节部。
第二入口侧内外气切换装置32b的基本结构与第一入口侧内外气切换装置32a相同。第二入口侧内外气切换装置32b能够使流入第二空气通路31b的空气的全风量成为内气和外气中的任一方。
另外,在形成空调壳体31的第二空气通路31b的部位的空气流最下游侧配置有第二出口侧内外气切换装置33b。第二出口侧内外气切换装置33b是能够连续地调节从第二空气通路31b流出的空气中的向车室内侧流出的空气与向车室外侧流出的空气的比例的第二出口侧内外气调节部。
第二出口侧内外气切换装置33b的基本结构与第一出口侧内外气切换装置33a相同。第二出口侧内外气切换装置33b能够使从第二空气通路31b流出的空气的全风量向车室内侧和车室外侧中的任一方流出。
外气旁通通路31e是向空调壳体31内导入外气的空气通路。外气旁通通路31e使导入的外气绕过第一热交换器15a及第二热交换器15b而向车室内侧流出。更具体而言,外气旁通通路31e使导入的外气向上层侧空气通路31c的入口侧流出。
如图3所示,在外气旁通通路31e的内部配置有外气通路门34a。外气通路门34a是连续地调节流入外气旁通通路31e的外气的风量的外气风量调节部。外气通路门34a能够封闭外气旁通通路31e。外气通路门34a的驱动用促动器的动作由从控制装置60输出的控制信号进行控制。
内气旁通通路31f是向空调壳体31内导入内气的空气通路。内气旁通通路31f使导入的内气绕过第一热交换器15a及第二热交换器15b而向车室内侧流出。更具体而言,内气旁通通路31f使导入的内气向下层侧空气通路31d的入口侧流出。
如图2、图3所示,在内气旁通通路31f的内部配置有内气通路门34b。内气通路门34b是连续地调节流入内气旁通通路31f的内气的风量的内气风量调节部。内气通路门34b能够封闭内气旁通通路31f。内气通路门34b的驱动用促动器的动作由从控制装置60输出的控制信号进行控制。
另外,外气旁通通路31e及内气旁通通路31f相比第一空气通路31a配置于下方侧,相比第二空气通路31b配置于上方侧。即,外气旁通通路31e及内气旁通通路31f配置为从上下方向被第一空气通路31a及第二空气通路31b夹着。进一步,外气旁通通路31e及内气旁通通路31f在大致水平方向上并排配置。
另外,在图3中,为了明确图示,使外气旁通通路31e的开口面积和内气旁通通路31f的开口面积大致同等,但是实际的开口面积彼此不同。具体而言,被决定为在后述的制热模式时,在各个空气通路流通的空气产生的压力损失的合计接近最小值。
另外,上述的第一出口侧内外气切换装置33a的车室内流出用的开口部、第二出口侧内外气切换装置33b的车室内流出用的开口部、外气旁通通路31e的出口部以及内气旁通通路31f的出口部分别与通风路切换装置35的各种入口部连接。
通风路切换装置35是使对形成于空调单元30内的空气通路的连接方式进行切换的通风路切换部和向车室内侧吹送空气的车室内送风部一体化而成的副单元。使用图4对通风路切换装置35的详细结构进行说明。通风路切换装置35具有切换装置壳体36和室内送风机37。
切换装置壳体36可以由与空调壳体31相同的材料形成。切换装置壳体36也可以与空调壳体31一体形成。在切换装置壳体36形成有第一入口部36a、第二入口部36b、上层侧出口部36c、下层侧出口部36d、外气入口部36e以及内气入口部36f。在切换装置壳体36的内部形成有与各个入口部连通的通风路。
第一入口部36a与第一出口侧内外气切换装置33a的车室内流出用的开口部连接。第二入口部36b与第二出口侧内外气切换装置33b的车室内流出用的开口部连接。外气入口部36e与外气旁通通路31e的出口部连接。内气入口部36f与内气旁通通路31f的出口部连接。上层侧出口部36c与上层侧空气通路31c的入口部连接。下层侧出口部36d与下层侧空气通路31d的入口部连接。
室内送风机37是向车室内吹送空气(即,内气或外气)的室内送风部。室内送风机37具有第一风扇37a、第二风扇37b以及电动机37c。第一风扇37a将吸入的空气从上层侧出口部36c向上层侧空气通路31c吹送。第二风扇37b将吸入的空气从下层侧出口部36d向下层侧空气通路31d吹送。
电动机37c是驱动第一风扇37a和第二风扇37b双方联动地旋转的驱动部。因此,室内送风机37是通过共用的电动机37c驱动第一风扇37a和第二风扇37b联动地旋转的所谓的二连式送风机。电动机37c的转速(即,送风能力)由从控制装置60输出的控制电压进行控制。
第一风扇37a和第二风扇37b均是离心多叶片风扇。第一风扇37a的尺寸规格和第二风扇37b的尺寸规格彼此不同。在本实施方式中,第一风扇37a的轴向叶片高度和第二风扇37b的轴向叶片高度彼此不同。因此,相同转速下的第一风扇37a的风量和第二风扇37b的风量彼此不同。
在本实施方式中,以在制热模式时,使内外气比率成为适当的值的方式设定第一风扇37a的轴向叶片高度和第二风扇37b的轴向叶片高度。内外气比率是在上层侧空气通路31c流通的空气的风量与在下层侧空气通路31d流通的空气的风量的比率。
第一风扇37a和第二风扇37b分别收容于在切换装置壳体36形成的第一涡形壳体37d和第二涡形壳体37e。第一涡形壳体37d和第二涡形壳体37e形成为被吸入第一风扇37a的空气和被吸入第二风扇37b的空气在切换装置壳体36内不混合。
进一步,在切换装置壳体36的内部配置有切换在内部形成的通风路的切换门35a、35b。
由此,在通风路切换装置35中,能够将从第一入口部36a流入内部的空气导向第一风扇37a的吸入口侧及第二风扇37b的吸入口侧中的至少一方。另外,在通风路切换装置35中,能够将从第二入口部36b流入内部的空气导向第一风扇37a的吸入口侧及第二风扇37b的吸入口侧中的至少一方。
另外,在通风路切换装置35中,能够不受切换门35a、35b的位移的影响地将从外气入口部36e流入内部的外气导向第一风扇37a的吸入口侧。另外,在通风路切换装置35中,能够不受切换门35a、35b的位移的影响地将从内气入口部36f流入内部的内气导向第二风扇37b的吸入口侧。
接着,上层侧空气通路31c是使从第一风扇37a吹送的空气流通的空气通路。下层侧空气通路31d是使从第二风扇37b吹送的空气流通的空气通路。如图2所示,下层侧空气通路31d配置于上层侧空气通路31c的下方侧。上层侧空气通路31c及下层侧空气通路31d由配置于空调壳体31的内部的分隔板39上下隔开。
在上层侧空气通路31c和下层侧空气通路31d配置有形成加热部的加热器芯22。更具体而言,加热器芯22贯通形成于分隔板39的安装孔,并横跨上层侧空气通路31c及下层侧空气通路31d双方地配置。
另外,在分隔板39中的位于加热器芯22的空气流下游侧的部位,形成有使上层侧空气通路31c和下层侧空气通路31d连通的连通口39a。
进一步,在空调壳体31的内部配置有对连通口39a进行开闭的连通口开闭门39b。连通口开闭门39b由连通口开闭门用的电动促动器驱动。连通口开闭门用的电动促动器的动作由从控制装置60输出的控制信号进行控制。
在空调壳体31的空气流最下游部配置有多个开口孔,该多个开口孔用于向车室内吹出作为通过加热器芯22而被调节了温度的空气的空调风。
更具体而言,作为用于从上层侧空气通路31c侧向车室内吹出空调风的开口孔,配置有除霜开口孔43a和面部开口孔43b。另外,作为用于从下层侧空气通路31d侧向车室内吹出空气的开口孔,配置有脚部开口孔43c。
除霜开口孔43a是用于朝向车辆窗玻璃51的内侧面吹出空调风的开口孔。面部开口孔43b是用于朝向车室内的乘员的上半身吹出空调风的开口孔。脚部开口孔43c是用于朝向乘员的脚边吹出空调风的开口孔。
除霜开口孔43a经由未图示的管道与设置于车室内的除霜吹出口连接。面部开口孔43b经由未图示的管道与设置于车室内的面部吹出口连接。脚部开口孔43c经由未图示的管道与设置于车室内的脚部吹出口连接。
在除霜开口孔43a、面部开口孔43b及脚部开口孔43c的送风空气流上游侧,分别配置有除霜门44a、面部门44b及脚部门44c。除霜门44a调节除霜开口孔43a的开口面积。面部门44b调节面部开口孔43b的开口面积。脚部门44c调节脚部开口孔43c的开口面积。
除霜门44a、面部门44b及脚部门44c是切换吹出口模式的吹出口模式切换部。除霜门44a、面部门44b及脚部门44c经由连杆机构等,通过吹出口模式门用的电动促动器联动地进行旋转操作。吹出口模式门用的电动促动器的动作由从控制装置60输出的控制信号进行控制。
作为通过吹出口模式切换部切换的吹出口模式,具体而言,有面部模式、两级(バイレベル)模式、脚部模式等。
面部模式是使面部开口孔43b全开而从面部吹出口吹出空调风的吹出口模式。两级模式是使面部开口孔43b和脚部开口孔43c双方开口,从面部吹出口吹出空调风且从脚部吹出口吹出空调风的吹出口模式。
脚部模式是使除霜开口孔43a和脚部开口孔43c双方开口,从除霜吹出口吹出空调风且从脚部吹出口吹出空调风的吹出口模式。
进一步,乘员也可以通过手动操作设置于操作面板62的吹出口模式切换开关而切换为除霜模式。除霜模式是使除霜开口孔43a全开,从除霜吹出口吹出空调风的吹出口模式。
另外,如图2所示,在空调壳体31的最下方侧配置有排气送风机45。
排气送风机45是吸入空调壳体31内的空气并从排气口45a向车室外排气的排气送风部。排气送风机45是通过电动机驱动配置于涡形壳体内的离心多叶片风扇旋转的离心式送风机。排气送风机45的转速(即,送风能力)由从控制装置60向电动机输出的控制电压进行控制。
排气送风机45的吸入口经由排气旁通通路31g与第一出口侧内外气切换装置33a的车室外流出用的开口部连接。而且,排气送风机45的吸入口与第二出口侧内外气切换装置33b的车室外流出用的开口部连接。
接着,使用图5,对车辆用空调装置1的电控制部的概要进行说明。控制装置60由包括CPU、ROM及RAM等的公知的微型计算机及其周边电路构成。
控制装置60基于存储于ROM内的空调控制程序进行各种运算、处理,并控制与输出侧连接的各种控制对象设备11、14a、14b、21、24a、24b、32a、32b、33a、33b、34a、34b、35、37、45等的动作。
如图5所示,控制装置60的输入侧与各种控制用传感器连接。控制用传感器包含内气温度传感器61a、外气温度传感器61b、日照量传感器61c。内气温度传感器61a是检测作为车室内的温度的内气温度Tr的内气温度检测部。外气温度传感器61b是检测作为车室外的温度的外气温度Tam的外气温度检测部。日照量传感器61c是检测向车室内照射的日照量As的日照量检测部。
另外,控制用传感器包含高压制冷剂温度传感器61d、第一制冷剂温度传感器61e、第二制冷剂温度传感器61f。高压制冷剂温度传感器61d是检测从压缩机11排出的高压制冷剂的高压制冷剂温度Td的高压制冷剂温度检测部。第一制冷剂温度传感器61e是检测第一热交换器15a中的第一制冷剂温度Tr1(即,第一热交换器15a的温度)的第一制冷剂温度检测部。第二制冷剂温度传感器61f是检测第二热交换器15b中的第二制冷剂温度Tr2(即,第二热交换器15b的温度)的第二制冷剂温度检测部。
另外,控制用传感器包含高压制冷剂压力传感器61g、吸入制冷剂压力传感器61h。高压制冷剂压力传感器61g是检测从压缩机11排出的高压制冷剂的高压制冷剂压力Pd的高压制冷剂压力检测部。吸入制冷剂压力传感器61h是检测从第二热交换器15b流出并被吸入压缩机11的吸入制冷剂的吸入制冷剂压力Ps的吸入制冷剂压力检测部。
另外,控制用传感器包含热介质温度传感器61i。热介质温度传感器61i是检测作为流入加热器芯22的热介质的温度的热介质温度Tw的热介质温度检测部。
此外,控制用传感器包含湿度传感器61j。湿度传感器61j检测车室内的车辆窗玻璃51附近的内气湿度Rh(相对湿度)。车辆窗玻璃51附近的内气湿度Rh是与车辆窗玻璃51的容易起雾度相关的物理量。内气湿度Rh能够用于判定是否需要进行车辆窗玻璃51的防雾。因此,湿度传感器61j是窗雾检测部。
而且,控制装置60的输入侧与操作面板62连接。操作面板62配置于车室内前部的仪表盘附近。在操作面板62设置有由乘员进行操作的各种操作开关。向控制装置60输入各种操作开关的操作信号。作为各种操作开关,具体而言,有自动开关、空调开关、风量设定开关、温度设定开关等。
自动开关是乘员设定或解除车辆用空调装置1的自动控制运转的操作开关。空调开关是乘员用于要求通过第一热交换器15a或第二热交换器15b冷却空气的操作开关。风量设定开关是乘员手动设定室内送风机37的风量的操作开关。温度设定开关是乘员设定车室内的设定温度Tset的操作开关。
另外,本实施方式的控制装置60是对连接于其输出侧的各种控制对象设备进行控制的控制部构成为一体。因此,对每一个控制对象设备的动作进行控制的结构(即,硬件及软件)构成对每一个控制对象设备的动作进行控制的控制部。例如,控制压缩机11的制冷剂排出能力的结构构成压缩机控制部60a。
接着,对上述结构的本实施方式的车辆用空调装置1的动作进行说明。在车辆用空调装置1中,切换制冷模式、除湿制热模式、制热模式、除霜模式等运转模式。
制冷模式是将冷却后的空气向车室内吹出的运转模式。除湿制热模式是将冷却并除湿后的空气再加热并向车室内吹出的运转模式。制热模式是将加热后的空气向车室内吹出的运转模式。除霜模式是对产生了结霜的热交换器除霜的运转模式。
通过执行预先存储于控制装置60的空调控制程序来进行运转模式的切换。在操作面板62的自动开关被接通(打开)而设定了车室内空调的自动控制运转时,执行空调控制程序。
在空调控制程序的主程序中,每隔规定的周期读取上述的各种控制用传感器的检测信号。根据读取的检测信号及操作信号的值,计算作为向车室内吹送的空调风的目标温度的目标吹出温度TAO。然后,使用计算出的目标吹出温度TAO等,切换运转模式。
通过以下公式F1计算出目标吹出温度TAO。
TAO=Kset×Tset-Kr×Tr-Kam×Tam-Ks×As+C…(F1)
此外,Tset是由操作面板62的温度设定开关设定的车室内的设定温度。Tr是由内气温度传感器61a检测出的内气温度。Tam是由外气温度传感器61b检测出的外气温度。As是由日照量传感器61c检测出的日照量。Kset、Kr、Kam、Ks是控制增益,C是校正用的常数。
并且,在空调控制程序中,在目标吹出温度TAO比预先确定的基准制冷温度TAO1低,并且操作面板62的空调开关被接通时,切换为制冷模式。另外,在目标吹出温度TAO为基准制冷温度TAO1以上,并且空调开关被接通时,切换为除湿制热模式。另外,在空调开关没有接通的情况下,切换为制热模式。
因此,制冷模式主要在夏季这样的外气温度较高的情况下易于执行。除湿制热模式主要在春季或秋季易于执行。制热模式主要在冬季的低外气温度时易于执行。以下,对各运转模式的详细动作进行说明。
(1)制冷模式
在制冷模式下,控制装置60使热泵循环10的压缩机11动作。更具体而言,控制装置60控制压缩机11的制冷剂排出能力,以使由第二制冷剂温度传感器61f检测出的第二制冷剂温度Tr2接近目标蒸发器温度TEO。
目标蒸发器温度TEO是基于目标吹出温度TAO并参照预先存储于控制装置60的制冷模式用的控制映射而被决定的。在制冷模式用的控制映射中,决定随着目标吹出温度TAO的上升而使目标蒸发器温度TEO上升。另外,目标蒸发器温度TEO被决定为能够抑制第二热交换器15b的结霜的值(在本实施方式中,至少为1℃以上)。
另外,控制装置60使第一膨胀阀14a为全开状态。另外,控制装置60使第二膨胀阀14b成为发挥制冷剂减压作用的节流状态。更具体而言,控制装置60控制第二膨胀阀14b的动作,以使第二热交换器15b的出口侧的制冷剂的过热度SH接近预先设定的基准加热度KSH(在本实施方式中为5℃)。第二热交换器15b的出口侧的制冷剂的过热度SH能够由第二制冷剂温度Tr2和由吸入制冷剂压力传感器61h检测出的吸入制冷剂压力Ps决定。
另外,控制装置60使热介质回路20的热介质泵21动作,以发挥预先设定的基准压送能力。
另外,控制装置60控制第一流量调节阀24a的动作,以使从热介质泵21排出的热介质的全部流量流入水制冷剂热交换器12的热介质通路。另外,控制装置60控制第二流量调节阀24b的动作,以使从水制冷剂热交换器12的热介质通路流出的热介质的全部流量流入热介质散热器23。
另外,控制装置60控制第一入口侧内外气切换装置32a的动作,以使外气流入空调单元30的第一空气通路31a。另外,控制装置60控制第一出口侧内外气切换装置33a的动作,以使通过第一热交换器15a后的全部流量的空气从车室外流出用的开口部流出。
另外,控制装置60控制第二入口侧内外气切换装置32b的动作,以使外气流入第二空气通路31b。另外,控制装置60控制第二出口侧内外气切换装置33b的动作,以使通过第二热交换器15b后的全部流量的空气从车室内流出用的开口部流出。
另外,控制装置60以使外气通路门34a封闭外气旁通通路31e的方式决定向外气通路门34a的驱动用促动器输出的控制信号。另外,控制装置60以使内气通路门34b封闭内气旁通通路31f的方式决定向内气通路门34b的驱动用促动器输出的控制信号。
另外,控制装置60对通风路切换装置35内的通风路进行切换,以使从第二出口侧内外气切换装置33b的车室内流出用的开口部流出的空气吸入室内送风机37的第一风扇37a和第二风扇37b双方。
另外,控制装置60使室内送风机37动作,以发挥目标送风能力。室内送风机37的目标送风能力是基于目标吹出温度TAO并参照预先存储于控制装置60的控制映射而被决定的。在室内送风机37用的控制映射中,在目标吹出温度TAO的极低温区域(最大制冷区域)及极高温区域(最大制热区域),室内送风机37的送风能力最大。
进一步,随着目标吹出温度TAO从极低温区域向中间温度区域上升,使送风能力与目标吹出温度TAO的上升相应地减少。另外,随着目标吹出温度TAO从极高温区域向中间温度区域降低,使送风能力与目标吹出温度TAO的降低对应地减少。另外,当目标吹出温度TAO进入规定的中间温度区域内时,送风能力最小。
另外,控制装置60使排气送风机45动作,以发挥预先设定的基准送风能力。
另外,控制装置60以连通口开闭门39b使连通口39a全开的方式决定向连通口开闭门用的电动促动器输出的控制信号。
另外,控制装置60基于目标吹出温度TAO并参照预先存储于控制装置60的控制映射来决定向吹出口模式门用的电动促动器输出的控制信号。
在吹出口模式门用的控制映射中,随着目标吹出温度TAO从低温区域向高温区域上升,按面部模式、两级模式、脚部模式的顺序进行切换。另外,随着目标吹出温度TAO从高温区域向低温区域下降,按脚部模式、两级模式、面部模式的顺序进行切换。因此,在制冷模式下,面部模式容易被选择。
因此,在制冷模式的热泵循环10中,从压缩机11排出的高压制冷剂流入水制冷剂热交换器12的制冷剂通路。流入水制冷剂热交换器12的制冷剂通路的制冷剂与在热介质通路流通的热介质进行热交换。在水制冷剂热交换器12中,制冷剂向热介质散热并冷凝。
从水制冷剂热交换器12的制冷剂通路流出的制冷剂流入接收器13并被气液分离。由接收器13分离后的液相制冷剂经由全开的第一膨胀阀14a流入第一热交换器15a。
流入第一热交换器15a后的液相制冷剂与流入空调单元30的第一空气通路31a的空气(在本实施方式中为外气)进行热交换。在第一热交换器15a中,液相制冷剂与空气进行热交换而被过冷却。从第一热交换器15a流出的制冷剂流入第二膨胀阀14b并被减压。由第二膨胀阀14b减压后的低压制冷剂流入第二热交换器15b。
流入第二热交换器15b的制冷剂与流入空调单元30的第二空气通路31b的空气(在本实施方式中为外气)进行热交换。在第二热交换器15b中,制冷剂从空气中吸热并蒸发。由此,在第二空气通路31b流通的空气被冷却。从第二热交换器15b流出的制冷剂被吸入压缩机11并再次被压缩。
另外,在制冷模式的热介质回路20中,从热介质泵21压送的全部流量的热介质经由第一热介质迂回通路25a和第一流量调节阀24a流入水制冷剂热交换器12的热介质通路。流入水制冷剂热交换器12的热介质通路后的热介质与在制冷剂通路流通的制冷剂进行热交换而被加热。
由水制冷剂热交换器12加热后的热介质流入热介质散热器23。流入热介质散热器23后的热介质向外气散热而被冷却。从热介质散热器23流出的热介质经由第二流量调节阀24b被吸入热介质泵21并再次被压送。
另外,在制冷模式的空调单元30中,如图6的粗线箭头所示,空气在各空气通路中流动。
具体而言,从第一入口侧内外气切换装置32a流入第一空气通路31a的空气(在本实施方式中为外气)在通过第一热交换器15a时与制冷剂进行热交换而被加热。由第一热交换器15a加热后的空气经由第一出口侧内外气切换装置33a及排气旁通通路31g被吸入排气送风机45。被吸入排气送风机45的空气向车室外排气。
从第二入口侧内外气切换装置32b流入第二空气通路31b的空气(在本实施方式中为外气)在通过第二热交换器15b时被制冷剂吸热而被冷却。由第二热交换器15b冷却后的空气经由第二出口侧内外气切换装置33b及通风路切换装置35内的通风路被吸入室内送风机37的第一风扇37a和第二风扇37b。
被吸入第一风扇37a的空气向上层侧空气通路31c的入口侧吹送。向上层侧空气通路31c吹送的空气通过加热器芯22。被吸入第二风扇37b的空气向下层侧空气通路31d的入口侧吹送。向下层侧空气通路31d吹送的空气通过加热器芯22。在制冷模式下,由于不使热介质流入加热器芯22,因此通过加热器芯22的空气不会被加热。
另外,在制冷模式下,连通口开闭门39b将连通口39a全开。因此,在上层侧空气通路31c流通的空气和在下层侧空气通路31d流通的空气双方从根据吹出口模式而开口的开口部向车室内吹出。由此,实现车室内的制冷。
进一步,在制冷模式的热泵循环10中,使水制冷剂热交换器12作为使制冷剂冷凝的冷凝器而发挥功能,使第一热交换器15a作为使从接收器13流出的液相制冷剂过冷却的过冷却部而发挥功能。因此,在制冷模式的热泵循环10中,能够通过水制冷剂热交换器12、接收器13及第一热交换器15a形成所谓的亚冷型的冷凝器。
其结果是,能够扩大从第二热交换器15b的出口侧制冷剂的焓减去第二热交换器15b的入口侧制冷剂的焓后的焓差,提高第二热交换器15b中的空气的冷却能力。
(2)除湿制热模式
在除湿制热模式下,控制装置60与制冷模式同样地使热泵循环10的压缩机11动作。
另外,控制装置60将第一膨胀阀14a及第二膨胀阀14b设为节流状态。更具体而言,控制装置60控制第一膨胀阀14a和第二膨胀阀14b的动作,以使第二热交换器15b的出口侧的制冷剂的过热度SH接近基准加热度KSH(在本实施方式中为5℃)。
进一步,基于目标吹出温度TAO并参照预先存储于控制装置60的控制映射来决定第一膨胀阀14a的节流开度与第二膨胀阀14b的节流开度之比。在除湿制热模式用的控制映射中,决定随着目标吹出温度TAO的上升而使第一膨胀阀14a的节流开度减少,使第二膨胀阀14b的节流开度增加。
另外,控制装置60与制冷模式同样地使热介质回路20的热介质泵21动作。
另外,控制装置60控制第一流量调节阀24a的动作,以使从热介质泵21排出的热介质的全部流量流入加热器芯22。另外,控制装置60控制第二流量调节阀24b的动作,以使由热介质温度传感器61i检测出的热介质温度Tw接近目标热介质温度TWO。
目标热介质温度TWO是基于目标吹出温度TAO并参照预先存储于控制装置60的除湿制热模式用的控制映射而被决定的。
另外,控制装置60与制冷模式同样地控制其他的空调单元30的构成设备的动作。例如,控制装置60与制冷模式同样地决定向吹出口模式门用的电动促动器输出的控制信号。因此,在除湿制热模式下,作为吹出口模式,面部模式或两级模式容易被选择。
因此,在除湿制热模式的热泵循环10中,从压缩机11排出的高压制冷剂流入水制冷剂热交换器12的制冷剂通路。流入水制冷剂热交换器12的制冷剂通路的制冷剂与在热介质通路流通的热介质进行热交换。在水制冷剂热交换器12中,制冷剂向热介质散热而冷凝。
从水制冷剂热交换器12的制冷剂通路流出的制冷剂流入接收器13并被气液分离。由接收器13分离后的液相制冷剂流入第一膨胀阀14a并被减压。由第一膨胀阀14a减压后的制冷剂流入第一热交换器15a。
流入第一热交换器15a的制冷剂与流入空调单元30的第一空气通路31a的空气(在本实施方式中为外气)进行热交换。此时,在第一热交换器15a中的制冷剂的饱和温度比外气温度Tam高的情况下,第一热交换器15a作为对制冷剂进行过冷却的过冷却用的热交换器而发挥功能。另外,在第一热交换器15a中的制冷剂的饱和温度比外气温度Tam低的情况下,第一热交换器15a作为使制冷剂蒸发的蒸发器而发挥功能。
从第一热交换器15a流出的制冷剂流入第二膨胀阀14b并被减压。由第二膨胀阀14b减压后的制冷剂流入第二热交换器15b。
流入第二热交换器15b的制冷剂与流入空调单元30的第二空气通路31b的空气(在本实施方式中为外气)进行热交换。在第二热交换器15b中,制冷剂从空气吸热而蒸发。由此,在第二空气通路31b流通的空气被冷却并除湿。从第二热交换器15b流出的制冷剂被吸入压缩机11并再次被压缩。
另外,在除湿制热模式的热介质回路20中,从热介质泵21压送的全部流量的热介质流入加热器芯22。流入加热器芯22的热介质与在上层侧空气通路31c流通的空气及在下层侧空气通路31d流通的空气进行热交换,并向空气散热。由此,在上层侧空气通路31c流通的空气和在下层侧空气通路31d流通的空气被加热。
从加热器芯22流出的热介质流入水制冷剂热交换器12的热介质通路。流入水制冷剂热交换器12的热介质通路的热介质与高压制冷剂进行热交换而被加热。从水制冷剂热交换器12的热介质通路流入热介质散热器23的热介质向外气散热而被冷却。
从热介质散热器23流出的热介质流入第二流量调节阀24b的一方的流入口。另外,从水制冷剂热交换器12的热介质通路向第二热介质迂回通路25b侧流出的热介质流入第二流量调节阀24b的另一方的流入口。
此时,第二流量调节阀24b以使热介质温度Tw接近目标热介质温度TWO的方式调节流入热介质散热器23的热介质的流量与流入第二热介质迂回通路25b的热介质的流量的流量比。从第二流量调节阀24b流出的热介质被吸入热介质泵21并再次向加热器芯22侧压送。
另外,在除湿制热模式的空调单元30中,如图6的粗线箭头所示,与制冷模式同样,空气在各空气通路中流动。在除湿制热模式下,由第二热交换器15b冷却并除湿后的空气经由第二出口侧内外气切换装置33b及通风路切换装置35内的通风路被吸入室内送风机37的第一风扇37a和第二风扇37b。
被吸入第一风扇37a的空气向上层侧空气通路31c的入口侧吹送。向上层侧空气通路31c吹送的空气在通过加热器芯22时与热介质进行热交换而被再加热。被吸入第二风扇37b的空气向下层侧空气通路31d的入口侧吹送。向下层侧空气通路31d吹送的空气在通过加热器芯22时与热介质进行热交换而被再加热。
另外,在除湿制热模式下,连通口开闭门39b将连通口39a全开。因此,在上层侧空气通路31c流通而被再加热后的空气和在下层侧空气通路31d流通而被再加热后的空气双方从根据吹出口模式而开口的开口部向车室内吹出。由此,实现车室内的除湿制热。
进一步,在串联除湿制热模式的热泵循环10中,随着目标吹出温度TAO的上升,使第一膨胀阀14a的节流开度减少,使第二膨胀阀14b的节流开度增加。由此,随着目标吹出温度TAO的上升,能够提高加热器芯22中的送风空气的加热能力。
更详细而言,在第一热交换器15a中的制冷剂饱和温度比外气温度Tam高时,随着目标吹出温度TAO的上升,能够缩小从第一热交换器15a中的制冷剂饱和温度减去外气温度Tam后的温度差。因此,随着目标吹出温度TAO的上升,能够使第一热交换器15a中的从制冷剂向外气散热的散热量减少,使水制冷剂热交换器12中的从制冷剂向热介质散热的散热量增加。
另外,在第一热交换器15a中的制冷剂饱和温度比外气温度Tam低时,随着目标吹出温度TAO的上升,能够扩大从外气温度Tam减去第一热交换器15a中的制冷剂的饱和温度后的温度差。随着目标吹出温度TAO的上升,能够使在第一热交换器15a中制冷剂从外气吸热的吸热量增加,使水制冷剂热交换器12中的从制冷剂向热介质散热的散热量增加。
其结果是,在除湿制热模式下,随着目标吹出温度TAO的上升,能够提高加热器芯22中的送风空气的加热能力。
(3)制热模式
在制热模式下,控制装置60使热泵循环10的压缩机11动作。更具体而言,控制装置60控制压缩机11的制冷剂排出能力,以使由高压制冷剂压力传感器61g检测出的高压制冷剂压力Pd接近目标高压PDO。
目标高压PDO是基于目标吹出温度TAO并参照预先存储于控制装置60的制热模式用的控制映射而被决定的。在制热模式用的控制映射中,决定随着目标吹出温度TAO的上升而使目标高压PDO上升。
另外,控制装置60将第一膨胀阀14a设为节流状态。更具体而言,控制装置60控制第一膨胀阀14a的动作,以使由第一制冷剂温度传感器61e检测出的第一制冷剂温度Tr1接近目标第一制冷剂温度KTr1。
目标第一制冷剂温度KTr1是基于内气温度Tr并参照预先存储于控制装置60的制热模式用的控制映射而被决定的。在制热模式用的控制映射中,将目标第一制冷剂温度KTr1决定为比内气温度Tr低的值且能够抑制第一热交换器15a的结霜的值(在本实施方式中为至少1℃以上)。
另外,控制装置60将第二膨胀阀14b设为节流状态。更具体而言,控制装置60控制第二膨胀阀14b的动作,以使第二热交换器15b的出口侧的制冷剂的过热度SH接近基准加热度KSH。在制热模式下,第二热交换器15b中的制冷剂蒸发温度比外气温度Tam低。
另外,控制装置60与制冷模式同样地使热介质回路20的热介质泵21动作。另外,控制装置60与除湿制热模式同样地控制第一流量调节阀24a和第二流量调节阀24b的动作。
另外,控制装置60控制第一入口侧内外气切换装置32a的动作,以使内气流入空调单元30的第一空气通路31a。另外,控制装置60控制第一出口侧内外气切换装置33a的动作,以使通过第一热交换器15a后的全部流量的空气从车室外流出用的开口部流出。
另外,控制装置60控制第二入口侧内外气切换装置32b的动作,以使外气流入第二空气通路31b。另外,控制装置60控制第二出口侧内外气切换装置33b的动作,以使通过第二热交换器15b后的全部流量的空气从车室外流出用的开口部流出。
另外,控制装置60以外气通路门34a使外气旁通通路31e全开的方式决定向外气通路门34a的驱动用促动器输出的控制信号。另外,控制装置60以内气通路门34b使内气旁通通路31f全开的方式决定向内气通路门34b的驱动用促动器输出的控制信号。
另外,控制装置60对通风路切换装置35内的通风路进行切换,以使从外气旁通通路31e流出的空气吸入室内送风机37的第一风扇37a。进一步,切换通风路切换装置35内的通风路,以使从内气旁通通路31f流出的空气吸入室内送风机37的第二风扇37b。
另外,控制装置60以使连通口开闭门39b封闭连通口39a的方式决定向连通口开闭门用的电动促动器输出的控制信号。另外,控制装置60以使吹出口模式成为脚部模式的方式决定向吹出口模式门用的电动促动器输出的控制信号。
另外,控制装置60与制冷模式同样地,控制其他的空调单元30的构成设备的动作。
因此,在制热模式的热泵循环10中,从压缩机11排出的高压制冷剂流入水制冷剂热交换器12的制冷剂通路。流入水制冷剂热交换器12的制冷剂通路的制冷剂与在热介质通路流通的热介质进行热交换。在水制冷剂热交换器12中,制冷剂向热介质散热而冷凝。
从水制冷剂热交换器12的制冷剂通路流出的制冷剂流入接收器13并被气液分离。由接收器13分离后的液相制冷剂流入第一膨胀阀14a并被减压。由第一膨胀阀14a减压后的制冷剂流入第一热交换器15a。
流入第一热交换器15a的制冷剂与流入空调单元30的第一空气通路31a的空气(在本实施方式中为内气)进行热交换。在第一热交换器15a中,制冷剂从空气吸热而蒸发。从第一热交换器15a流出的制冷剂流入第二膨胀阀14b并被减压。由第二膨胀阀14b减压后的制冷剂流入第二热交换器15b。
流入第二热交换器15b的制冷剂与流入空调单元30的第二空气通路31b的空气(在本实施方式中为外气)进行热交换。在第二热交换器15b中,制冷剂从空气吸热而进一步蒸发。从第二热交换器15b流出的制冷剂被吸入压缩机11并再次被压缩。
另外,在制热模式的热介质回路20中,与除湿制热模式同样地,以接近目标热介质温度TWO的方式调节了温度的热介质流入加热器芯22。
另外,在制热模式的空调单元30中,如图7的粗线箭头所示,空气在各空气通路中流动。
从第一入口侧内外气切换装置32a流入第一空气通路31a的空气(在本实施方式中为内气)在通过第一热交换器15a时与制冷剂进行热交换而被吸热。由第一热交换器15a冷却后的空气经由第一出口侧内外气切换装置33a及排气旁通通路31g被吸入排气送风机45。被吸入排气送风机45的空气向车室外排气。
从第二入口侧内外气切换装置32b流入第二空气通路31b的空气(在本实施方式中为外气)在通过第二热交换器15b时与制冷剂进行热交换而被吸热。由第二热交换器15b冷却后的空气经由第二出口侧内外气切换装置33b被吸入排气送风机45。被吸入排气送风机45的空气向车室外侧排气。
流入外气旁通通路31e的外气经由通风路切换装置35内的通风路被吸入第一风扇37a。被吸入第一风扇37a的外气向上层侧空气通路31c的入口侧吹送。向上层侧空气通路31c吹送的外气流入加热器芯22。流入加热器芯22的外气与在热介质回路20循环的热介质进行热交换而被加热。
流入内气旁通通路31f的内气经由通风路切换装置35内的通风路被吸入第二风扇37b。被吸入第二风扇37b的外气向下层侧空气通路31d的入口侧吹送。向下层侧空气通路31d吹送的外气流入加热器芯22。流入加热器芯22的外气与在热介质回路20循环的热介质进行热交换而被加热。
在制热模式下,连通口开闭门39b关闭连通口39a,吹出口模式为脚部模式。
因此,上层侧空气通路31c中的由加热器芯22加热后的外气经由除霜开口孔43a朝向车辆窗玻璃51的内侧面吹出。另外,下层侧空气通路31d中的由加热器芯22加热后的内气经由脚部开口孔43c朝向乘员侧(更详细而言,乘员的脚边侧)吹出。由此,实现车室内的制热。
此时,在制热模式下,由于对湿度比内气低的外气加热并朝向车辆窗玻璃51的内侧面吹出,因此能够提高车辆窗玻璃的防雾性能。另外,由于对温度比外气高的内气加热并朝向乘员的脚边吹出,因此与加热低温的外气的情况相比,能够降低为了制热而消耗的能量。进一步,能够实现头寒足热型的舒适的制热。
(4)除霜模式
除霜模式是在制热模式的执行中判定为第二热交换器15b产生了结霜时执行的运转模式。
在空调控制程序中,在预先设定的结霜条件成立时,判定为第二热交换器15b产生了结霜。具体而言,在制热模式的开始后,第二制冷剂温度Tr2为基准结霜温度(在本实施方式中为-5℃)以下的时间为基准结霜时间(在本实施方式中为5分钟)以上时,判定为结霜条件成立。
另外,除霜模式的运转一直持续到经过了预先设定的除霜时间(在本实施方式中为1分钟~2分钟左右)为止。
在除霜模式下,控制装置60使热泵循环10的压缩机11停止。另外,控制装置60与制冷模式同样地,使热介质回路20的热介质泵21动作。另外,控制装置60与除湿制热模式同样地,控制第一流量调节阀24a及第二流量调节阀24b的动作。
另外,控制装置60控制第一入口侧内外气切换装置32a的动作,以使外气流入空调单元30的第一空气通路31a。另外,控制装置60控制第一出口侧内外气切换装置33a的动作,以使通过了第一热交换器15a的全部流量的空气从车室内流出用的开口部流出。
另外,控制装置60控制第二入口侧内外气切换装置32b的动作,以使内气流入第二空气通路31b。另外,控制装置60控制第二出口侧内外气切换装置33b的动作,以使通过了第二热交换器15b的全部流量的空气从车室外流出用的开口部流出。
另外,控制装置60以外气通路门34a使外气旁通通路31e全开的方式决定向外气通路门34a的驱动用促动器输出的控制信号。另外,控制装置60以内气通路门34b使内气旁通通路31f全开的方式决定向内气通路门34b的驱动用促动器输出的控制信号。
另外,控制装置60以使从第一出口侧内外气切换装置33a的车室内流出用的开口部流出的空气吸入室内送风机37的第一风扇37a及第二风扇37b双方的方式切换通风路切换装置35内的通风路。
另外,控制装置60与制热模式同样地,控制其他的空调单元30的构成设备的动作。
因此,在除霜模式的热泵循环10中,由于压缩机11停止,因此制冷剂不循环。
另外,在除霜模式的热介质回路20中,热介质与制热模式同样地进行循环。但是,
在除霜模式下,由于使热泵循环10的压缩机11停止,因此热介质不会被水制冷剂热交换器12加热。
另外,在除霜模式的空调单元30中,如图8的粗线箭头所示,空气在各空气通路中流动。
从第一入口侧内外气切换装置32a流入第一空气通路31a的空气(在本实施方式中为外气)通过第一热交换器15a。通过了第一热交换器15a的空气经由第一出口侧内外气切换装置33a和通风路切换装置35内的通风路被吸入室内送风机37的第一风扇37a和第二风扇37b。
流入外气旁通通路31e的外气经由通风路切换装置35内的通风路被吸入第一风扇37a。流入内气旁通通路31f的内气经由通风路切换装置35内的通风路被吸入第二风扇37b。
被吸入第一风扇37a的空气向上层侧空气通路31c吹送。向上层侧空气通路31c吹送的空气流入加热器芯22。被吸入第二风扇37b的空气向下层侧空气通路31d吹送。向下层侧空气通路31d吹送的空气流入加热器芯22。
在除霜模式下,虽然使热泵循环10的压缩机11停止,但通过积累在热容量比较大的热介质的热,对流入加热器芯22的空气进行加热。
然后,由上层侧空气通路31c的加热器芯22加热后的外气主要经由除霜开口孔43a朝向车辆窗玻璃51的内侧面吹出。另外,由下层侧空气通路31d的加热器芯22加热后的内气主要经由脚部开口孔43c朝向乘员的脚边吹出。由此,持续车室内的制热。
从第二入口侧内外气切换装置32b流入第二空气通路31b的内气向第二热交换器15b散热。由此,第二热交换器15b产生的霜融化,实现第二热交换器15b的除霜。向第二热交换器15b散热后的空气经由第二出口侧内外气切换装置33b被吸入排气送风机45。被吸入排气送风机45的空气向车室外侧被排气。
在除霜模式下,由于以内气为热源进行第二热交换器15b的除霜,因此相对于使热泵循环10的压缩机11动作而产生用于除霜的热的结构,能够降低用于除霜所消耗的能量。
如上所述,根据本实施方式的车辆用空调装置1,通过切换运转模式,能够实现车室内的舒适的空气调节。进一步,在第二热交换器15b产生结霜时,也能够将其除去。
此外,根据本实施方式的车辆用空调装置1,在制热模式时,第一入口侧内外气切换装置32a使内气流入第一空气通路31a。第一出口侧内外气切换装置33a使通过了第一热交换器15a的内气向车室外侧流出。因此,通过第一热交换器15a,能够使制冷剂吸收内气所具有的热。
进一步,在制热模式时,第二入口侧内外气切换装置32b使外气流入第二空气通路31b。第二出口侧内外气切换装置33b使通过了第二热交换器15b的外气向车室外侧流出。因此,通过第二热交换器15b,能够使制冷剂吸收外气所具有的热。
因此,在水制冷剂热交换器12中,可以将制冷剂从内气及外气吸收的热作为热源,对热介质进行加热。进一步,在形成加热部的加热器芯22中,能够使被加热的热介质与向车室内吹送的空气进行热交换,对向车室内吹送的空气进行加热。
即,制冷剂从内气及外气吸收的热能够利用于车室内的制热。其结果是,与将制冷剂仅从外气吸收的热利用于车室内的制热的情况相比,能够降低为了车室内的制热而消耗的能量。
在此,为了如本实施方式的车辆用空调装置1那样,将从外气及内气吸收的热利用于制热,需要使制冷剂从外气及内气吸收充分的热,以能够实现车室内的适当的制热。
因此,在热泵循环10中,根据运转条件适当地调节第一热交换器15a中的制冷剂蒸发温度和第二热交换器15b中的制冷剂蒸发温度。进一步,在空调单元30中,控制排气送风机45的动作,以使足够的风量的内气流入第一热交换器15a,并且使足够的风量的外气流入第二热交换器15b。
另外,在本实施方式的车辆用空调装置1中,在制热模式时,由于外气通路门34a打开外气旁通通路31e,因此能够使外气绕过第一热交换器15a及第二热交换器15b而导向上层侧空气通路31c。然后,通过上层侧空气通路31c的加热器芯22,能够对湿度比内气低的外气进行加热,并朝向车辆窗玻璃51的内侧面吹出。因此,能够提高车辆窗玻璃51的防雾性能。
进一步,由于内气通路门34b打开内气旁通通路31f,因此能够使内气绕过第一热交换器15a及第二热交换器15b而导向下层侧空气通路31d。然后,通过下层侧空气通路31d的加热器芯22,能够对温度比外气高的内气进行加热,并朝向乘员的脚边吹出。因此,能够进行头寒脚热型的舒适的制热。
此时,即使内外气比率被调节为兼顾车辆窗玻璃51的防雾性能的提高和为了制热所消耗的能量的降低,也难以影响第一热交换器15a中的制冷剂的吸热量和第二热交换器15b中的制冷剂的吸热量。即,难以影响能够利用于车室内的制热的热量。
其结果是,在本实施方式的车辆用空调装置1中,即使是将从内气及外气吸收的热利用于车室内的制热的车辆用空调装置,也能够兼顾车辆窗玻璃51的防雾性能的提高和为了制热而消耗的能量的降低。
另外,在本实施方式的车辆用空调装置1中,作为空调单元30的室内送风机37,采用了二连式的电动送风机。由此,通过预先调节第一风扇37a及第二风扇37b的尺寸数据,容易将内外气比率设定为适当的值。
另外,在本实施方式的车辆用空调装置1中,空调单元30的排气送风机45配置于第一空气通路31a及第二空气通路31b的空气流下游侧。即,排气送风机45吸入从第一空气通路31a流出的空气和从第二空气通路31b流出的空气中的至少一方并向车室外吹送。由此,能够通过通用的送风机将从第一空气通路31a向车室外侧排气的空气和从第二空气通路31b向车室外侧排气的空气排气。
另外,在本实施方式的车辆用空调装置1中,在除霜模式时,外气通路门34a打开外气旁通通路31e,内气通路门34b打开内气旁通通路31f。由此,能够抑制湿度比较高的空气、含有臭气的空气朝向车室内吹送。
更详细而言,在本实施方式的车辆用空调装置1中,在制热模式时,使热泵循环10的第一热交换器15a作为蒸发器而发挥功能。因此,在除霜模式的开始时,有冷凝水附着于第一热交换器15a的可能性。因此,在除霜模式时,如果使空气流入第一空气通路31a,则有冷凝水蒸发,而湿度比较高的空气、含有臭气的空气向车室内吹送的可能性。
与此相对,在本实施方式的车辆用空调装置1中,由于外气通路门34a打开外气旁通通路31e,因此能够将湿度比较低且不含臭气的外气导向上层侧空气通路31c。进一步,由于内气通路门34b打开内气旁通通路31f,因此能够将不含臭气的内气导向下层侧空气通路31d。
因此,在除霜模式时,即使通过了第一热交换部15a的空气含有湿度、臭气,也能够通过湿度比较低且不含有臭气的外气及内气进行稀释。其结果是,能够抑制成为车辆窗玻璃起雾的原因的湿度高的空气、含有臭气的空气朝向车室内吹送。
(第二实施方式)
在本实施方式中,如图9~图11所示,对相对于第一实施方式的车辆用空调装置1,废除了空调单元30的室内送风机37及排气送风机45等,并追加了外气送风机46a、内气送风机46b及上游侧通风路切换装置47的例子进行说明。
更具体而言,外气送风机46a是吸入外气并向上游侧通风路切换装置47的外气入口吹送的外气送风部。内气送风机46b是吸入内气并向上游侧通风路切换装置47的内气入口吹送的内气送风部。外气送风机46a和内气送风机46b的基本结构与排气送风机45相同。
上游侧通风路切换装置47是上游侧通风路切换部,该上游侧通风路切换部切换外气送风机46a的吹出口和形成于空调单元30内的空气通路的连接方式,并且切换内气送风机46b吹出口和形成于空调单元30内的空气通路的连接方式。上游侧通风路切换装置47的基本结构与第一实施方式中说明的通风路切换装置35的通风路切换部相同。
此外,在本实施方式中,为了明确地说明,将通风路切换装置35记载为下游侧通风路切换装置35。
更具体而言,上游侧通风路切换装置47能够将从外气送风机46a吹送的外气导向第一空气通路31a的入口侧、第二空气通路31b的入口侧及外气旁通通路31e的入口侧中的至少一个。另外,能够将从内气送风机46b吹送的内气导向第一空气通路31a的入口侧、第二空气通路31b的入口侧及内气旁通通路31f的入口侧中的至少一个。
因此,在本实施方式的空调单元30中,第一实施方式中已说明的第一入口侧内外气切换装置32a和第二入口侧内外气切换装置32b作为上游侧通风路切换装置47的构成设备而一体化。换而言之,在上游侧通风路切换装置47中,第一入口侧内外气切换装置32a和第二入口侧内外气切换装置32b是与切换形成于上游侧通风路切换装置47的内部的通风路的切换门对应的结构。
另外,在本实施方式中,由于室内送风机37被废除,因此下游侧通风路切换装置35将从第一入口部36a流入内部的空气导向上层侧空气通路31c的入口侧及下层侧空气通路31d的入口侧中的至少一方。另外,下游侧通风路切换装置35将从第二入口部36b流入内部的空气导向上层侧空气通路31c的入口侧及下层侧空气通路31d的入口侧中的至少一方。
其他的空调单元30的结构及车辆用空调装置1的结构与第一实施方式相同。
接着,对上述结构中的本实施方式的车辆用空调装置1的动作进行说明。在本实施方式的车辆用空调装置1中,也与第一实施方式同样地切换运转模式。以下,对各运转模式的详细动作进行说明。
(1)制冷模式
在制冷模式下,控制装置60与第一实施方式的制冷模式同样地控制热泵循环10的各构成设备以及热介质回路20的各构成设备的动作。
另外,控制装置60使外气送风机46a动作,以发挥目标送风能力。制冷模式时的外气送风机46a的目标送风能力是与第一实施方式同样地基于目标吹出温度TAO并参照预先存储于控制装置60的控制映射,以使向车室内吹送的空气的风量与第一实施方式相同的方式被决定的。
另外,控制装置60以使从外气送风机46a吹送的外气流入第一空气通路31a及第二空气通路31b双方的方式切换上游侧通风路切换装置47内的通风路。另外,控制装置60与第一实施方式的制冷模式同样地控制其他的空调单元30的各构成设备的动作。
因此,制冷模式的热泵循环10和热介质回路20与第一实施方式的制冷模式同样地动作。另外,在制冷模式的空调单元30中,如图9的粗线箭头所示,流入第一空气通路31a和第二空气通路31b的空气与第一实施方式的制冷模式同样地在各空气通路中流动。因此,与第一实施方式同样地实现车室内的制冷。
(2)除湿制热模式
在除湿制热模式下,控制装置60与第一实施方式的除湿制热模式同样地控制热泵循环10的各构成设备及热介质回路20的各构成设备的动作。另外,控制装置60与制冷模式同样地控制其他的空调单元30的构成设备的动作。
因此,除湿制热模式的热泵循环10和热介质回路20与第一实施方式的除湿制热模式同样地动作。另外,在除湿制热模式的空调单元30中,如图9的粗线箭头所示,流入第一空气通路31a和第二空气通路31b的空气与第一实施方式的除湿制热模式同样地在各空气通路中流动。因此,与第一实施方式同样地实现车室内的除湿制热。
(3)制热模式
在制热模式下,控制装置60与第一实施方式的制热模式同样地控制热泵循环10的各构成设备及热介质回路20的各构成设备的动作。
另外,控制装置60使外气送风机46a和内气送风机46b动作,以发挥目标送风能力。制热模式时的外气送风机46a和内气送风机46b的目标送风能力是分别基于目标吹出温度TAO并参照预先存储于控制装置60的控制映射而被决定的。
在制热模式的控制映射中,以向车室内吹送的空气的风量与第一实施方式相同的方式,决定外气送风机46a和内气送风机46b的目标送风能力。
另外,控制装置60基于目标吹出温度TAO并参照预先存储于控制装置60的控制映射来决定外气通路门34a及内气通路门34b的开度。在制热模式的控制映射中,以成为能够得到车辆窗玻璃的防雾性能的提高效果及消耗能量的降低效果双方的适当的内外气比率的方式决定外气通路门34a及内气通路门34b的开度。
另外,控制装置60切换上游侧通风路切换装置47内的通风路,以使从外气送风机46a吹送的外气流入第二空气通路31b和外气旁通通路31e双方。另外,控制装置60切换上游侧通风路切换装置47内的通风路,以使从内气送风机46b吹送的内气流入第一空气通路31a及内气旁通通路31f双方。
另外,控制装置60与第一实施方式的制热模式同样地控制其他的空调单元30的各构成设备的动作。
因此,制热模式的热泵循环10和热介质回路20与第一实施方式的制热模式同样地动作。
另外,在制热模式的空调单元30中,如图10的粗线箭头所示,流入第一空气通路31a、第二空气通路31b、外气旁通通路31e及内气旁通通路31f的空气与第一实施方式的制热模式同样地在各空气通路中流动。因此,与第一实施方式的制热模式同样地实现车室内的制热。
(4)除霜模式
在除霜模式下,控制装置60与第一实施方式的除霜模式同样地使热泵循环10的压缩机11停止。另外,控制装置60与第一实施方式的除霜模式同样地控制热介质回路20的各构成设备的动作。
另外,控制装置60与制热模式同样地决定外气送风机46a的送风能力和内气送风机46b的送风能力。
另外,控制装置60切换上游侧通风路切换装置47内的通风路,以使从外气送风机46a吹送的外气流入第一空气通路31a及外气旁通通路31e双方的入口侧。另外,控制装置60切换上游侧通风路切换装置47内的通风路,以使从内气送风机46b吹送的内气流入第二空气通路31b及内气旁通通路31f双方的入口侧。
另外,控制装置60与第一实施方式的除霜模式同样地控制其他的空调单元30的各构成设备的动作。
因此,在除霜模式的热泵循环10中,制冷剂不进行循环。另外,在除霜模式的热介质回路20中,与第一实施方式的除霜模式同样地动作。
另外,在除霜模式的空调单元30中,如图11的粗线箭头所示,流入第一空气通路31a、第二空气通路31b、外气旁通通路31e及内气旁通通路31f的外气与第一实施方式的除霜模式同样地在各空气通路中流动。因此,与第一实施方式的除霜模式同样地进行第二热交换器15b的除霜,并且持续进行车室内的制热。
如上所述,根据本实施方式的车辆用空调装置1,通过切换运转模式,能够实现车室内的舒适的空气调节。进一步,在第二热交换器15b产生结霜时,也能够将其除去。
此外,根据本实施方式的车辆用空调装置1,在制热模式时,与第一实施方式同样地,能够利用制冷剂从内气及外气吸收的热,进行车室内的制热。因此,与将制冷剂仅从外气吸收的热利用于车室内的制热的情况相比,能够降低为了车室内的制热而消耗的能量。
另外,在制热模式时,由于外气通路门34a打开外气旁通通路31e,因此能够使外气绕过第一热交换器15a和第二热交换器15b而导向上层侧空气通路31c。因此,与第一实施方式同样,能够提高车辆窗玻璃51的防雾性能。
进一步,由于内气通路门34b打开内气旁通通路31f,因此能够使内气绕过第一热交换器15a和第二热交换器15b而导向下层侧空气通路31d。因此,与第一实施方式同样,能够实现头寒脚热型的舒适的制热。
此时,即使内外气比率被设定为兼顾车辆窗玻璃51的防雾性能的提高以及为了制热而消耗的能量的降低,也难以影响第一热交换器15a中的制冷剂的吸热量以及第二热交换器15b中的制冷剂的吸热量。即,难以影响能够利用于车室内的制热的热量。
其结果是,在本实施方式的车辆用空调装置1中,能够获得与第一实施方式同样的效果。即,即使是将从内气及外气吸收的热利用于车室内的制热的车辆用空调装置,也能够兼顾车辆窗玻璃51的防雾性能的提高和为了制热而消耗的能量的降低。另外,在除霜模式时,能够抑制包含湿度、臭气的空气向车室内吹送。
另外,在本实施方式的车辆用空调装置1中,具备外气通路门34a、内气通路门34b及上游侧通风路切换装置47。因此,外气送风机46a能够向第二空气通路31b的入口侧及外气旁通通路31e的入口侧中的至少一方吹送外气。另外,内气送风机46b能够向第一空气通路31a的入口侧及内气旁通通路31f的入口侧中的至少一方吹送内气。由此,能够容易地将内外气比率调节为适当的值。
(第三实施方式)
在本实施方式中,如图12所示,对相对于第一实施方式的车辆用空调装置1,废除了空调单元30的内气旁通通路31f及内气通路门34b的例子进行说明。此外,图12是与第一实施方式中说明的图3对应的附图。其他的空调单元30的结构及车辆用空调装置1的结构与第一实施方式相同。
接着,对上述结构中的本实施方式的车辆用空调装置1的动作进行说明。在本实施方式的车辆用空调装置1中,也与第一实施方式同样地切换运转模式。以下,对各运转模式的详细动作进行说明。
(1)制冷模式和(2)除湿制热模式
在制冷模式和除湿制热模式下,控制装置60与第一实施方式的制冷模式及除湿制热模式同样地控制热泵循环10、热介质回路20及空调单元30的各构成设备的动作。因此,控制装置60以外气通路门34a封闭外气旁通通路31e的方式决定向外气通路门34a的驱动用促动器输出的控制信号。
因此,制冷模式和除湿制热模式的热泵循环10及热介质回路20与第一实施方式同样地动作。另外,在制冷模式和除湿制热模式的空调单元30中,如图13的粗线箭头所示,流入第一空气通路31a及第二空气通路31b的空气在各空气通路中流动。因此,与第一实施方式同样地实现车室内的制冷和除湿制热。
(3)制热模式
在制热模式下,控制装置60与第一实施方式的制热模式同样地控制热泵循环10的各构成设备及热介质回路20的各构成设备的动作。
另外,控制装置60控制空调单元30的第一出口侧内外气切换装置33a的动作,以使通过了第一热交换器15a的空气从车室外流出用的开口部及车室内流出用的开口部双方流出。
另外,控制装置60切换通风路切换装置35内的通风路,以使从外气旁通通路31e流出的空气被吸入室内送风机37的第一风扇37a。进一步,切换通风路切换装置35内的通风路,以使从第一出口侧内外气切换装置33a的车室内流出用的开口部流出的空气被吸入第二风扇37b。
另外,控制装置60与第一实施方式的制热模式同样地控制其他的空调单元30的构成设备的动作。
因此,制热模式的热泵循环10和热介质回路20与第一实施方式的制热模式同样地动作。
另外,在制热模式的空调单元30中,如图14的粗线箭头所示,流入第一空气通路31a、第二空气通路31b及外气旁通通路31e的空气在各空气通路中流动。
从第一入口侧内外气切换装置32a流入第一空气通路31a的空气(在本实施方式中为内气)在通过第一热交换器15a时与制冷剂进行热交换而被吸热。
由第一热交换器15a冷却后的一部分的空气经由第一出口侧内外气切换装置33a及排气旁通通路31g被吸入排气送风机45。由第一热交换器15a冷却后的剩余的空气经由通风路切换装置35内的通风路被吸入第二风扇37b。
从第二入口侧内外气切换装置32b流入第二空气通路31b的空气(在本实施方式中为外气)与第一实施方式的制热模式同样,在通过第二热交换器15b时与制冷剂进行热交换而被吸热。由第二热交换器15b冷却后的空气被吸入排气送风机45,并向车室外侧排气。
流入外气旁通通路31e的外气经由通风路切换装置35内的通风路被吸入第一风扇37a。
从第一风扇37a吹送的外气与第一实施方式的制热模式同样,经由上层侧空气通路31c朝向车辆窗玻璃51的内侧面吹出。另外,从第二风扇37b吹送的内气与第一实施方式的制热模式同样,经由下层侧空气通路31d及脚部开口孔43c朝向乘员的脚边吹出。由此,实现车室内的制热。
(4)除霜模式
在除霜模式下,控制装置60与第一实施方式的除霜模式同样地使热泵循环10的压缩机11停止。另外,控制装置60与第一实施方式的除霜模式同样地控制热介质回路20及空调单元30的各构成设备的动作。
因此,在除霜模式的热泵循环10中,制冷剂不进行循环。另外,在除霜模式的热介质回路20中,与第一实施方式的除霜模式同样地动作。
另外,在除霜模式的空调单元30中,如图15的粗线箭头所示,流入第一空气通路31a、第二空气通路31b及外气旁通通路31e的空气在各空气通路中流动。
从第一入口侧内外气切换装置32a流入第一空气通路31a的空气(在本实施方式中为外气)与第一实施方式的除霜模式同样地被吸入室内送风机37的第一风扇37a及第二风扇37b。流入外气流通通路31e的外气与第一实施方式的除霜模式同样地被吸入第一风扇37a。
从第一风扇37a向上层侧空气通路31c吹送的空气以及从第二风扇37b向下层侧空气通路31d吹送的空气,与第一实施方式的除霜模式同样,通过加热器芯22利用积累在热介质的热进行加热,并向车室内吹出。由此,持续进行车室内的制热。
从第二入口侧内外气切换装置32b流入第二空气通路31b的内气与第一实施方式的除霜模式同样,在第二空气通路31b流动。因此,与第一实施方式同样地实现车室内的制冷和除湿制热。因此,与第一实施方式的除霜模式同样地进行第二热交换器15b的除霜。
如上所述,根据本实施方式的车辆用空调装置1,通过切换运转模式,能够实现车室内的舒适的空气调节。进一步,在第二热交换器15b产生结霜时,也能够将其除去。
此外,在本实施方式的车辆用空调装置1中,在制热模式时,与第一实施方式同样,能够利用制冷剂从内气及外气吸收的热,进行车室内的制热。因此,与将制冷剂仅从外气吸收的热利用于车室内的制热的情况相比,能够降低为了车室内的制热而消耗的能量。
另外,在制热模式时,由于外气通路门34a打开外气旁通通路31e,因此能够使外气绕过第一热交换器15a和第二热交换器15b而导向上层侧空气通路31c。因此,与第一实施方式同样,能够提高车辆窗玻璃51的防雾性能。
进一步,能够将通过了第一热交换器15a的内气的一部分导向下层侧空气通路31d。因此,与第一实施方式同样,能够实现头寒脚热型的舒适的制热。
此时,即使内外气比率被设定或调节为兼顾车辆窗玻璃51的防雾性能的提高以及为了制热而消耗的能量的降低,通过调节流入外气旁通通路31e的外气的风量,也难以影响第一热交换器15a中的制冷剂的吸热量和第二热交换器15b中的制冷剂的吸热量。即,难以影响能够利用于车室内的制热的热量。
其结果是,在本实施方式的车辆用空调装置1中,即使是将从内气及外气吸收的热利用于车室内的制热的车辆用空调装置,也能够兼顾车辆窗玻璃51的防雾性能的提高和为了制热而消耗的能量的降低。另外,在除霜模式时,能够抑制包含湿度、臭气的空气向车室内吹送。
(第四实施方式)
在本实施方式中,如图16~图18所示,相对于第三实施方式的车辆用空调装置1,与第二实施方式同样地废除了空调单元30的室内送风机37及排气送风机45等。并且,说明追加了外气送风机46a、内气送风机46b及上游侧通风路切换装置47的例子。其他的空调单元30的结构及车辆用空调装置1的结构与第一实施方式相同。
接着,对上述结构中的本实施方式的车辆用空调装置1的动作进行说明。在本实施方式的车辆用空调装置1中,也与第一实施方式同样地切换运转模式。以下,对各运转模式的详细动作进行说明。
(1)制冷模式和(2)除湿制热模式
在制冷模式和除湿制热模式下,控制装置60与第三实施方式的制冷模式及除湿制热模式同样地控制热泵循环10的各构成设备及热介质回路20的各构成设备的动作。
另外,控制装置60切换上游侧通风路切换装置47内的通风路,以使从外气送风机46a吹送的外气流入第一空气通路31a及第二空气通路31b双方。另外,控制装置60与第三实施方式的制冷模式及除湿制热模式同样地控制其他的空调单元30的各构成设备的动作。
因此,制冷模式和除湿制热模式的热泵循环10及热介质回路20与第三实施方式同样地动作。另外,在制冷模式和除湿制热模式的空调单元30中,如图16的粗线箭头所示,流入第一空气通路31a及第二空气通路31b的空气在各空气通路中流动。因此,与第三实施方式同样地实现车室内的制冷和除湿制热。
(3)制热模式
在制热模式下,控制装置60与第三实施方式的制热模式同样地控制热泵循环10的各构成设备及热介质回路20的各构成设备的动作。
另外,控制装置60切换上游侧通风路切换装置47内的通风路,以使从外气送风机46a吹送的外气流入第二空气通路31b和外气旁通通路31e双方。另外,控制装置60切换上游侧通风路切换装置47内的通风路,以使从内气送风机46b吹送的内气流入第一空气通路31a。
另外,控制装置60与第三实施方式的制热模式同样地控制其他的空调单元30的构成设备的动作。
因此,制热模式的热泵循环10及热介质回路20与第三实施方式同样地动作。另外,在制热模式的空调单元30中,如图17的粗线箭头所示,流入第一空气通路31a、第二空气通路31b及外气旁通通路31e的空气在各空气通路中流动。因此,与第三实施方式同样地实现车室内的制热。
(4)除霜模式
在除霜模式下,控制装置60与第三实施方式的制热模式同样地控制热泵循环10的各构成设备及热介质回路20的各构成设备的动作。
另外,控制装置60切换上游侧通风路切换装置47内的通风路,以使从外气送风机46a吹送的外气流入第一空气通路31a和外气旁通通路31e双方。另外,控制装置60切换上游侧通风路切换装置47内的通风路,以使从内气送风机46b吹送的内气流入第二空气通路31b。
另外,控制装置60与第三实施方式的制热模式同样地控制其他的空调单元30的各构成设备的动作。
因此,制冷模式及除湿制热模式的热泵循环10及热介质回路20与第三实施方式同样地动作。另外,在制冷模式以及除湿制热模式的空调单元30中,如图17的粗线箭头所示,流入第一空气通路31a、第二空气通路31b及外气旁通通路31e的空气在各空气通路中流动。因此,与第三实施方式同样地实现车室内的制热。
因此,在除霜模式的热泵循环10中,制冷剂不进行循环。另外,在除霜模式的热介质回路20中,与第三实施方式的除霜模式同样地动作。
另外,在除霜模式的空调单元30中,如图18的粗线箭头所示,流入第一空气通路31a、第二空气通路31b及外气旁通通路31e的空气在各空气通路中流动。因此,与第三实施方式同样地进行第二热交换器15b的除霜,并且持续进行车室内的制热。
如上所述,根据本实施方式的车辆用空调装置1,通过切换运转模式,能够实现车室内的舒适的空气调节。进一步,在第二热交换器15b产生结霜时,也能够将其除去。
进一步,在本实施方式的车辆用空调装置1中,能够获得与第三实施方式同样的效果。即,在制热模式时,容易实现兼顾车辆窗玻璃51的防雾性能的提高和为了制热而消耗的能量的降低。另外,在除霜模式时,能够抑制包含湿度、臭气的空气向车室内吹送。
(第五实施方式)
在本实施方式中,如图19~图22所示,对相对于第一实施方式的车辆用空调装置1,废除了空调单元30的外气旁通通路31e、内气旁通通路31f、外气通路门34a、内气通路门34b以及分隔板39的例子进行说明。此外,图19、图20~图22分别是与第一实施方式中说明的图1、图6~图8对应的附图。
在本实施方式的空调单元30中,由于分割板39被废除,因此第一实施方式中说明的上层侧空气通路31c及下层侧空气通路31d成为一个室内侧空气通路31h。其他的空调单元30的结构和车辆用空调装置1的结构与第一实施方式相同。
接着,对上述结构中的本实施方式的车辆用空调装置1的动作进行说明。在本实施方式的车辆用空调装置1中,也与第一实施方式同样地切换运转模式。以下,对各运转模式的详细动作进行说明。
(1)制冷模式和(2)除湿制热模式
在制冷模式和除湿制热模式下,控制装置60与第一实施方式的制冷模式及除湿制热模式同样地控制热泵循环10的各构成设备、热介质回路20及空调单元30的各构成设备的动作。
在此,在本实施方式的空调单元30中,外气旁通通路31e及内气旁通通路31f被废除。因此,在本实施方式的空调单元30中,空气与在第一实施方式的空调单元30中,外气通路门34a使外气旁通通路31e封闭、内气通路门34b使内气旁通通路31f封闭的状态同样地进行流动。
因此,制冷模式和除湿制热模式的热泵循环10及热介质回路20与第一实施方式同样地动作。另外,在制冷模式和除湿制热模式的空调单元30中,如图20的粗线箭头所示,流入第一空气通路31a及第二空气通路31b的空气在各空气通路中流动。因此,与第一实施方式同样地实现车室内的制冷和除湿制热。
(3)制热模式
在制热模式中,控制装置60使热泵循环10的第一膨胀阀14a为全开状态。
另外,控制装置60控制第一入口侧内外气切换装置32a的动作,以使内气流入空调单元30的第一空气通路31a。另外,控制装置60控制第一出口侧内外气切换装置33a的动作,以使通过了第一热交换器15a的全部流量的空气从车室内流出用的开口部流出。
另外,控制装置60控制第二入口侧内外气切换装置32b的动作,以使外气和内气中的至少一方流入第二空气通路31b。更详细而言,本实施方式的控制装置60随着内气温度Tr的上升,使流入第二空气通路31b的内气的比例增加。
另外,控制装置60控制第二出口侧内外气切换装置33b的动作,以使通过了第二热交换器15b的全部流量的空气从车室外流出用的开口部流出。另外,控制装置60与第一实施方式的制热模式同样地控制其他的热泵循环10、热介质回路20以及空调单元30的各构成设备的动作。
因此,在制热模式的热泵循环10中,从压缩机11排出的高压制冷剂流入水制冷剂热交换器12的制冷剂通路。流入水制冷剂热交换器12的制冷剂通路的制冷剂与在热介质通路流通的热介质进行热交换。在水制冷剂热交换器12中,制冷剂向热介质散热而冷凝。
从水制冷剂热交换器12的制冷剂通路流出的制冷剂流入接收器13而被气液分离。由接收器13分离出的液相制冷剂经由全开的第一膨胀阀14a流入第一热交换器15a。
流入第一热交换器15a的液相制冷剂与流入空调单元30的第一空气通路31a的空气(在本实施方式中为外气)进行热交换。在第一热交换器15a中,液相制冷剂与空气进行热交换而被过冷却。从第一热交换器15a流出的制冷剂流入第二膨胀阀14b而被减压。由第二膨胀阀14b减压后的低压制冷剂流入第二热交换器15b。
流入第二热交换器15b的制冷剂与流入空调单元30的第二空气通路31b的空气(在本实施方式中为外气及内气中的至少一方)进行热交换。在第二热交换器15b中,制冷剂从空气吸热而蒸发。由此,在第二空气通路31b流通的空气被冷却。从第二热交换器15b流出的制冷剂被吸入压缩机11并再次被压缩。
另外,在制热模式的热介质回路20中,与第一实施方式同样,以接近目标热介质温度TWO的方式调节了温度的热介质流入加热器芯22。
另外,在制热模式的空调单元30中,如图21的粗线箭头所示,空气在各空气通路中流动。
具体而言,从第一入口侧内外气切换装置32a流入第一空气通路31a的空气(在本实施方式中为外气)在通过第一热交换器15a时与制冷剂进行热交换而被加热。由第一热交换器15a加热后的空气经由第一出口侧内外气切换装置33a及通风路切换装置35内的通风路被吸入室内送风机37的第一风扇37a和第二风扇37b。
被吸入第一风扇37a和第二风扇37b的空气向室内侧空气通路31h吹送。向室内侧空气通路31h吹送的空气流入加热器芯22。流入加热器芯22的空气与在热介质回路20循环的热介质进行热交换,进一步被加热。
由加热器芯22加热后的空气的一部分经由除霜开口孔43a朝向车辆窗玻璃51的内侧面吹出。进一步,由加热器芯22加热后的剩余的空气经由脚部开口孔43c朝向乘员的脚边吹出。由此,实现车室内的制热。
从第二入口侧内外气切换装置32b流入第二空气通路31b的空气(在本实施方式中为外气或内气中的至少一方)在通过第二热交换器15b时与制冷剂进行热交换而被吸热。由第二热交换器15b冷却后的空气经由第二出口侧内外气切换装置33b被吸入排气送风机45。被吸入排气送风机45的空气向车室外侧被排气。
(4)除霜模式
在除霜模式下,控制装置60与第一实施方式的除霜模式同样地使热泵循环10的压缩机11停止。另外,控制装置60控制第二入口侧内外气切换装置32b的动作,以使内气流入第二空气通路31b。另外,控制装置60与制热模式同样地控制热介质回路20及空调单元30的各构成设备的动作。
因此,在除霜模式的热泵循环10中,制冷剂不进行循环。另外,在除霜模式的热介质回路20中,与第一实施方式的除霜模式同样地动作。
另外,在除霜模式的空调单元30中,如图22的粗线箭头所示,流入第一空气通路31a和第二空气通路31b的空气在各空气通路中流动。
从第一入口侧内外气切换装置32a流入第一空气通路31a的空气(在本实施方式中为外气)与制热模式同样地向室内侧空气通路31h吹送。向室内侧空气通路31h吹送的空气通过加热器芯22利用积累在热介质的热进行加热,并向车室内吹出。由此,持续进行车室内的制热。
从第二入口侧内外气切换装置32b流入第二空气通路31b的内气,与第一实施方式的除霜模式同样地在第二空气通路31b流动。因此,与第一实施方式同样,实现车室内的制冷和除湿制热。因此,与第一实施方式的除霜模式同样地进行第二热交换器15b的除霜。
在此,在本实施方式的制热模式下,随着内气温度Tr的上升,使流入第二热交换器15b的内气的比例增加。因此,如果内气温度Tr上升到一定程度,则在第二热交换器15b产生结霜的可能性低。因此,本实施方式的除霜模式在制热模式开始后的内气温度Tr的上升过程中,在第二热交换器15b产生了结霜的情况下执行。
如上所述,根据本实施方式的车辆用空调装置1,通过切换运转模式,能够实现车室内的舒适的空气调节。进一步,在第二热交换器15b产生结霜时,也能够将其除去。
此外,根据本实施方式的车辆用空调装置1,在制热模式时,第二入口侧内外气切换装置32b使外气和内气中的至少一方流入第二空气通路31b。第二出口侧内外气切换装置33b使通过了第二热交换器15b的外气和内气中的至少一方向车室外流出。
因此,通过第二热交换器15b,能够使制冷剂吸收外气和内气中的至少一方所具有的热。然后,与第一实施方式同样,能够将制冷剂从外气和内气中的至少一方吸收的热利用于车室内的制热。然后,随着使流入第二空气通路31b的内气的比例增加,能够降低用于车室内的制热而消耗的能量。
另外,在制热模式时,使外气流入第一空气通路31a,经由室内侧空气通路31h导向车室内侧。由此,能够通过第一热交换器15a和加热器芯20双方对湿度比内气低的外气进行加热,并向车室内吹出。因此,能够提高车辆窗玻璃51的防雾性能。
此时,即使为了进行车室内的适当的制热而调节流入第一空气通路31a的外气的风量,也难以影响第二热交换器15b中的制冷剂的吸热量。即,难以影响能够利用于车室内的制热的热量。
其结果是,在本实施方式的车辆用空调装置1中,即使是将从内气及外气吸收的热利用于车室内的制热的车辆用空调装置,也能够兼顾提高车辆窗玻璃51的防雾性能及为了制热而消耗的能量的降低。
另外,在本实施方式的车辆用空调装置1中,通过第一热交换器15a加热外气,通过加热器芯20进一步加热由第一热交换器15a加热后的外气,并向车室内吹出。换而言之,在本实施方式的车辆用空调装置1中,能够通过第一热交换器15a及加热器芯20阶段性地加热向车室内吹送的送风空气。因此,能够有效地加热向车室内吹送的送风空气。
另外,在本实施方式的制热模式下,随着内气温度Tr的上升,使流入第二空气通路31b的内气的比例增加。由此,如制热开始时那样,在内气温度Tr接近外气温度Tam时,能够抑制内气过度地流入第二空气通路31b。因此,能够抑制妨碍内气温度Tr的上升,实现速效性高的制热。
进一步,在内气温度Tr上升时,通过增加流入第二空气通路31b的内气的比例,能够增加第二热交换器15b中的制冷剂的吸热量。其结果是,如图23所示,能够降低为了车室内的制热而消耗的能量,并且能够提高制热能力。图23表示制热能力相对于作为流入第二热交换器15b的空气的温度的吸热用空气温度的变化。
本发明不限于上述的实施方式,在不脱离本发明的主旨的范围内,能够如以下这样进行各种变形。
在上述的实施方式中,对能够执行各种运转模式的车辆用空调装置进行了说明,但并不限定于此。如果能够至少实施制热模式,则能够实现车辆窗玻璃的防雾性能的提高及为了制热而消耗的能量的降低。进一步,也可以追加其他的运转模式。
另外,在上述的实施方式中,对在制冷模式时及除湿制热模式时使外气流入第二空气通路31b的例子进行了说明,但并不限定于此。例如,在目标吹出温度TAO为极适温区域,想要得到高的制冷性能或除湿制热性能等的情况下,也可以使内气流入第二空气通路31b。在该情况下,在第二实施方式及第四实施方式的车辆用空调装置1中,只要使内气送风机46b动作即可。
另外,在上述的实施方式中,对在除霜模式时使外气流入第一空气通路31a的例子进行了说明,但并不限定于此。在除霜模式时,也可以使内气流入第一空气通路31a。另外,在除霜模式下,也可以使脚部开口孔43c开口,并封闭除霜开口孔43a。
另外,在上述的实施方式中,对在除霜模式时将外气旁通通路31e及内气旁通通路31f全开的例子进行了说明,但并不限定于此。如果湿度较高的空气或含有臭气的空气不向车室内吹送,则也可以将外气旁通通路31e及内气旁通通路31f全闭。进一步,也可以根据向车室内吹送的湿度较高的空气或包含臭气的空气的风量,调节外气旁通通路31e及内气旁通通路31f中的至少一方。
另外,结霜条件不限于上述的实施方式所公开的条件。例如,也可以在制热模式时,在外气温度Tam连续成为基准结霜外气温度(在本实施方式中为-5℃)以下的时间为基准结霜时间(在本实施方式中为5分钟)以上时,判定为结霜条件成立。
另外,在第四实施方式中,在制热模式时,控制装置60也可以控制第一出口侧内外气切换装置33a及外气通路门34a的驱动用促动器中的至少一方的动作,以使湿度传感器61j的检测值成为车辆窗玻璃51不产生窗雾的范围的值。
热泵循环10的结构不限于上述的实施方式所公开的结构。
例如,在第一实施方式~第四实施方式中,对采用接收器13的例子进行了说明,但也可以代替接收器13而采用储液器。储液器是将从15b流出的低压制冷剂的气液分离,将分离出的液相制冷剂作为循环内的剩余制冷剂进行积累,并将分离出的气相制冷剂吸入压缩机11的高压侧的气液分离器。
在该情况下,在各运转模式时,只要控制第一膨胀阀14a及第二膨胀阀14b的动作,以使热泵循环10的成绩系数(即,COP)接近极大值即可。
另外,在上述的实施方式中,对采用R1234yf作为制冷剂的例子进行了说明,但制冷剂并不限定于此。例如,也可以采用R134a、R600a、R410A、R404A、R32、R407C等。或者,也可以采用混合了这些制冷剂中的多个制冷剂的混合制冷剂等。
热介质回路20并不限于上述的实施方式所公开的结构。
例如,也可以将热介质泵21配置于从第一流量调节阀24a到水制冷剂热交换器12的热介质通路的流路。另外,也可以代替第一流量调节阀24a而采用电气式的三通阀。
另外,也可以将加热热介质的辅助加热部配置于热介质回路20。作为辅助加热部,能够采用通过从控制装置60供给电力而发热的电加热器。并且,控制装置60在不能利用水制冷剂热交换器12充分加热热介质的情况下,使电加热器动作,以使热介质温度Tw接近目标热介质温度TWO即可。
另外,在上述的实施方式中,对采用乙二醇水溶液作为热介质的例子进行了说明,但热介质并不限定于此。例如,能够采用二甲基聚硅氧烷或含有纳米流体等的溶液、防冻液、含有醇等的水系的液体制冷剂、含有油等的液体介质等。
空调单元30并不限于上述的实施方式所公开的结构。
例如,也可以在空调单元30的上层侧空气通路31c内及下层侧空气通路31d内分别设置使空气绕过加热器芯22而流动的空气旁通通路。进一步,也可以在各个空气通路配置空气混合门,该空气混合门调节在加热器芯22流通的风量和在空气旁通通路流通的风量比例。由此,能够通过空气混合门的风量比例调节来调节向车室内吹出的空气的温度。
另外,各送风机的结构并不限于上述的实施方式所公开的结构。对例如采用离心式送风机作为排气送风机45、外气送风机46a、内气送风机46b的例子进行了说明,但也可以采用轴流送风机等。
另外,在第五实施方式的空调单元30中,对采用双连式的送风机作为室内送风机37的例子进行了说明,但并不限定于此。也可以采用具有一个风扇的通常的送风机。进一步,只要能够使空气如图20~图22的粗线箭头所示地流动,则也可以简化通风路切换装置35的通路结构。
另外,在第五实施方式的空调单元30中,废除了分隔板39,但并不限定于此。为了部件的通用化等,也可以采用具有与第一实施方式同样的分隔板39的空调单元30。在该情况下,在各运转模式时,控制装置60控制连通口开闭门用的电动促动器的动作,以使连通口开闭门39b使连通口39a全开即可。
在上述的实施方式中,对通过热泵循环10的水制冷剂热交换器12及热介质回路20的各构成设备形成加热部的例子进行了说明,但并不限定于此。例如,也可以将室内冷凝器作为加热部,该室内冷凝器使从热泵循环10的压缩机11排出的高压制冷剂与向车室内吹送的空气进行热交换而使高压制冷剂冷凝。在将室内冷凝器作为加热部的情况下,在空调单元30采用空气旁通通路和空气混合门即可。
在上述的第五实施方式中,对在制热模式时,随着内气温度Tr的上升,使流入第二空气通路31b的内气的比例增加的例子进行了说明,但并不限定于此。例如,也可以是,随着当前的内气温度Tr到外气温度Tam的内外气温度差ΔT1的扩大,使流入第二空气通路31b的内气的比例增加。另外,例如,也可以是,随着从目标吹出温度TAO减去内气温度Tr而得到的目标温度差ΔT2的缩小,使流入第二空气通路31b的内气的比例增加。
另外,在上述的第五实施方式中,没有提及流入第二空气通路31b的内气和外气的具体的流入比例,但也可以在制热开始时仅使外气流入第二空气通路31b。另外,也可以在制热开始后立即使内气和外气双方流入,随着内气温度Tr的上升,使流入第二空气通路31b的内气的比例增加。并且,当内气温度Tr达到预定的基准内气温度以上时,也可以仅使内气流入第二空气通路31b。
即,也可以是,在制热模式时,使外气流入第一空气通路,将通过了第一热交换部的外气经由加热部导向车室内侧,至少使内气流入第二空气通路,使通过了第二热交换部的空气从第二空气通路向车室外流出。
上述的各实施方式所公开的方式也可以在能够实施的范围内适当地组合。
例如,如图24所示,也可以是与第二实施方式同样地,相对于第五实施方式的车辆用空调装置1,废除空调单元30的室内送风机37及排气送风机45等,并追加外气送风机46a、内气送风机46b及上游侧通风路切换装置47。在该情况下,控制外气送风机46a、内气送风机46b、上游侧通风路切换装置47及下游侧通风路切换装置35的动作,与第五实施方式同样地使外气及内气在空调单元30内流通即可。
本发明根据实施例进行了记述,但应理解为本发明并不限定于该实施例、构造。本发明包含各种变形例、等同范围内的变形。此外,各种组合、方式,并且包含这些中仅一要素,或包含一要素以上亦或是以下的其他的组合、方式都在本发明的范畴与思想范围内。

Claims (9)

1.一种车辆用空调装置,其特征在于,具备:
空气通路形成部(30),该空气通路形成部形成使空气流通的空气通路;以及
热泵循环(10),该热泵循环调节向车室内吹送的所述空气的温度,
所述热泵循环具有压缩机(11)、加热部(12、20)、第一减压部(14a)、第一热交换部(15a)、第二减压部(14b)以及第二热交换部(15b),该压缩机压缩并排出制冷剂,该加热部以从所述压缩机排出的所述制冷剂为热源,对向所述车室内吹送的所述空气进行加热,该第一减压部使从所述加热部流出的所述制冷剂减压,该第一热交换部使从所述第一减压部流出的所述制冷剂与所述空气进行热交换,该第二减压部使从所述第一热交换部流出的所述制冷剂减压,该第二热交换部使从所述第二减压部流出的所述制冷剂与所述空气进行热交换,
在所述空气通路形成部形成有第一空气通路(31a)、第二空气通路(31b)、上层侧空气通路(31c)、下层侧空气通路(31d)、外气旁通通路(31e)以及内气旁通通路(31f),该第一空气通路配置有所述第一热交换部,该第二空气通路配置有所述第二热交换部,该上层侧空气通路将由所述加热部加热后的所述空气导向所述车室内的车辆窗玻璃(51)侧,该下层侧空气通路将由所述加热部加热后的所述空气导向所述车室内的乘员侧,该外气旁通通路使作为车室外的所述空气的外气绕过所述第一热交换部和所述第二热交换部而导向所述上层侧空气通路的入口侧,该内气旁通通路使作为所述车室内的所述空气的内气绕过所述第一热交换部和所述第二热交换部而导向所述下层侧空气通路的入口侧,
在进行所述车室内的制热的制热模式时,
使所述内气流入所述第一空气通路,使通过了所述第一热交换部的所述内气从所述第一空气通路向所述车室外流出,使所述外气流入所述第二空气通路,使通过了所述第二热交换部的所述外气从所述第二空气通路向所述车室外流出,使所述外气流入所述外气旁通通路,并使所述内气流入所述内气旁通通路。
2.根据权利要求1所述的车辆用空调装置,其特征在于,
所述空气通路形成部具有室内送风部(37),该室内送风部向所述车室内吹送所述空气,
所述室内送风部具有第一风扇(37a)、第二风扇(37b)以及驱动部(37c),该第一风扇吸入在所述外气旁通通路流通的所述外气并向所述上层侧空气通路的入口侧吹送,该第二风扇吸入在所述内气旁通通路流通的所述内气并向所述下层侧空气通路的入口侧吹送,该驱动部驱动所述第一风扇和所述第二风扇双方联动。
3.根据权利要求1所述的车辆用空调装置,其特征在于,
所述空气通路形成部具有外气送风部(46a)和内气送风部(46b),该外气送风部向所述第二空气通路的入口侧和所述外气旁通通路的入口侧中的至少一方吹送所述外气,该内气送风部向所述第一空气通路的入口侧和所述内气旁通通路的入口侧中的至少一方吹送所述内气。
4.一种车辆用空调装置,其特征在于,具备:
空气通路形成部(30),该空气通路形成部形成使空气流通的空气通路;以及
热泵循环(10),该热泵循环调节向车室内吹送的所述空气的温度,
所述热泵循环具有压缩机(11)、加热部(12、20)、第一减压部(14a)、第一热交换部(15a)、第二减压部(14b)以及第二热交换部(15b),该压缩机压缩并排出制冷剂,该加热部以从所述压缩机排出的所述制冷剂为热源,对向所述车室内吹送的所述空气进行加热,该第一减压部使从所述加热部流出的所述制冷剂减压,该第一热交换部使从所述第一减压部流出的所述制冷剂与所述空气进行热交换,该第二减压部使从所述第一热交换部流出的所述制冷剂减压,该第二热交换部使从所述第二减压部流出的所述制冷剂与所述空气进行热交换,
在所述空气通路形成部形成有第一空气通路(31a)、第二空气通路(31b)、上层侧空气通路(31c)、下层侧空气通路(31d)以及外气旁通通路(31e),该第一空气通路配置有所述第一热交换部,该第二空气通路配置有所述第二热交换部,该上层侧空气通路将由所述加热部加热后的所述空气导向所述车室内的车辆窗玻璃(51)侧,该下层侧空气通路将由所述加热部加热后的所述空气导向所述车室内的乘员侧,该外气旁通通路使作为车室外的所述空气的外气绕过所述第一热交换部和所述第二热交换部而导向所述上层侧空气通路的入口侧,
在进行所述车室内的制热的制热模式中,
使作为所述车室内的所述空气的内气流入所述第一空气通路,使通过了所述第一热交换部的所述内气向所述车室外和所述下层侧空气通路的入口侧双方流出,使所述外气流入所述第二空气通路,使通过了所述第二热交换部的所述外气向所述车室外流出,并使所述外气流入所述外气旁通通路。
5.根据权利要求4所述的车辆用空调装置,其特征在于,
所述空气通路形成部具有室内送风部(37),该室内送风部向所述车室内吹送所述空气,
所述室内送风部具有第一风扇(37a)、第二风扇(37b)以及驱动部(37c),该第一风扇吸入在所述外气旁通通路流通的所述外气并向所述上层侧空气通路的入口侧吹送,该第二风扇吸入在所述第一空气通路流通的所述内气并向所述下层侧空气通路的入口侧吹送,该驱动部驱动所述第一风扇和所述第二风扇双方联动。
6.根据权利要求4所述的车辆用空调装置,其特征在于,
所述空气通路形成部具有外气送风部(46a)和内气送风部(46b),该外气送风部向所述第二空气通路的入口侧和所述外气旁通通路的入口侧中的至少一方吹送所述外气,该内气送风部至少向所述第一空气通路的入口侧吹送所述内气。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的车辆用空调装置,其特征在于,
所述空气通路形成部具有排气送风部(45),该排气送风部向所述车室外吹送所述空气,
所述排气送风部吸入从所述第一空气通路流出的所述空气和从所述第二空气通路流出的所述空气中的至少一方并向所述车室外吹送。
8.一种车辆用空调装置,其特征在于,具备:
空气通路形成部(30),该空气通路形成部形成使空气流通的空气通路;以及
热泵循环(10),该热泵循环调节向车室内吹送的所述空气的温度,
所述热泵循环具有压缩机(11)、加热部(12、20)、第一热交换部(15a)、第二减压部(14b)以及第二热交换部(15b),该压缩机压缩并排出制冷剂,该加热部以从所述压缩机排出的所述制冷剂为热源,对向所述车室内吹送的所述空气进行加热,该第一热交换部使从所述加热部流出的所述制冷剂与所述空气进行热交换,该第二减压部使从所述第一热交换部流出的所述制冷剂减压,该第二热交换部使从所述第二减压部流出的所述制冷剂与所述空气进行热交换,
在所述空气通路形成部形成有第一空气通路(31a)和第二空气通路(31b),该第一空气通路配置有所述第一热交换部,该第二空气通路配置有所述第二热交换部,
在进行所述车室内的制热的制热模式时,
使作为车室外的所述空气的外气流入所述第一空气通路,由所述加热部对通过了所述第一热交换部的所述外气进行加热,并至少导向所述车室内的车辆窗玻璃(51)侧,使所述外气和作为所述车室内的所述空气的内气中的至少一方流入所述第二空气通路,使通过了所述第二热交换部的所述空气从所述第二空气通路向所述车室外流出。
9.根据权利要求8所述的车辆用空调装置,其特征在于,
在所述制热模式下,随着作为所述车室内的所述空气的温度的内气温度(Tr)的上升,使流入所述第二空气通路的所述空气中的所述内气的比例增加。
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