CN1288828A - 车辆空调器 - Google Patents

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Abstract

一种车辆空调器,它具有一个使用热泵的空调器,该热泵具有一套与一个车内热交换器(25)和一个车外热交换器(21)连接的压缩机单元(20)以进行制冷和供暖,该车辆空调器还包括一个风机(24)和一个加热器芯(26),还有一个空调单元(23),车内热交换器(25)和加热器芯(26)在壳体(23a)内的上流侧依次布置,并且在加热器芯(26)交换器的上部形成一个空气通路(35),而且设置了一个转换空气通路(35)的气流调节器(36)。

Description

车辆空调器
本发明涉及一种安装在诸如汽车一类的车辆上的车辆空调器，尤其是涉及一种配备有供暖热交换器的使用热泵的车辆空调器，其中是以发动机冷却水作为热源的。
近来，随着要求改善空气环境与环境问题的需要，对于引入低污染和代用能量的车辆的需求越来越高。当用天然气来作为代替能源时，这基本上只是燃料的改变，并不需要改变空调单元(下称空调器)的基本结构，因为其中仍然具有内燃机(下称发动机)。
然而，如果在电动车辆或混合动力车辆(同时使用电动马达和发动机作为动力源)内使用传统的空调器时，则需要重新考虑在供暖运行过程中的热源，以及在制冷运行过程中的压缩机动力源，其中混合动力车辆是代用能量车辆中的一种主要的候选车。
也就是说，在供暖运行过程中会产生一问题，因为电动车辆没有如传统的车辆中那样用发动机制冷水作为热源，而在混合动力车辆中具有一种马达行驶模式，在该模式下发动机停止，车辆仅由电动马达驱动，从而不能获得足够的热水。
此外，在制冷运行过程中，压缩机的动力源不能如传统的车辆那样仅依靠发动机，而是必须提供另一动力源。例如，在混合动力车辆中，具有一种马达行驶模式，在该模式下车辆仅由电动马达驱动，或者即使车辆由发动机驱动，则在停车时，发动机也是停止的而不进行怠速运转。因此，当仅将发动机用作压缩机的动力源时，空调器不可能稳定运行。
基于此，家用制冷/供暖空调器中所使用的热泵型空调器已经被用作安装在诸如电动车辆与混合动力车辆一类车辆的空调器中。
图4表示的是一种使用热泵的传统车辆空调器的结构示意图。在该图中，标记1表示一车内热交换器，2表示一压缩机单元，3表示一车外热交换器，4表示一吸入外部空气的风扇。在该情况下，车外热交换器3与压缩机单元2等一起被安装在发动机室的内部。通过启动用于吸入外部空气的风扇4，外部空气可以被吸入发动机室内。
对于上述传统的构造，制冷剂如下所述进行循环，以对车厢进行制冷和供暖。
在供暖运行过程中，制冷剂沿顺时针方向循环，如图中的实线箭头所示。制冷剂通过压缩机单元2内的压缩机被转换成高温高压气体，然后被输送到车内热交换器1，以与车辆外的空气(外部空气)或与车辆内的空气(内部空气)进行热交换。其结果是，外部空气或内部空气(下称吸入空气)通过从高温高压气态制冷剂中吸收热量而变成热空气，并且与此同时，高温高压气态制冷剂损失热量而变成冷凝液，并且变成高温高压液态制冷剂。
接着，高温高压液态制冷剂通过压缩机单元2，在此膨胀变成低温低压液态制冷剂，并且被输送给车外热交换器3。在车外热交换器3中，低温低压液态制冷剂从外部空气吸收热量，并且蒸发和气化，变成低温低压气态制冷剂。该低温低压气态制冷剂被再次输送给压缩机单元2并且被压缩，变成高温高压气体。此后，重复上述过程。
也就是说，在供暖运行过程中，车外热交换器3用作蒸发器，而车内热交换器1则用作冷凝器。
在制冷/除湿运行过程中，制冷剂沿逆时针方向循环，如图中的虚线箭头所示。通过压缩机单元2中的压缩机而转变为高温高压气态制冷剂被输送给车外热交换器3，以与外部空气进行热交换。其结果是，制冷剂向外部空气释放热量，并且被转变为冷凝液，变成高温高压液态制冷剂。如上所述变成高温高压液态制冷剂的制冷剂通过在压缩机单元2内的节流阻力阀变成低温低压液态制冷剂，并且然后被输送给车内热交换器1。
接着，低温低压液态制冷剂从车内热交换器1的吸入空气中吸收热量，以冷却空气。因此，可以向车厢输送冷却空气，并且与此同时，制冷剂本身被蒸发和气化，变成低温低压气态制冷剂，再次被输送给压缩机单元2内的压缩机。此后，重复上述过程。总之，在制冷运行过程中，车内热交换器1用作蒸发器，而车外热交换器3则用作冷凝器。
对于将上述传统的使用热泵的车辆空调器安装在一个有内燃机的车辆，如传统车辆或混合动力车辆内的情况下，在供暖运行过程中，最好能有效地利用发动机的废热。
也就是说，当发动机作为动力源的运行状况下，可以充分地利用高温冷却水作为热源，那么，如果配置一个称作加热器芯的供暖热交换器，并向其中引入高温发动机冷却水，就可以使流经加热器芯的吸入空气被加热来进行供暖。
作为一个这样的车辆空调器的传统技术的例子，在首次公开的日本专利申请昭61-94811中描述了这种装置。图4所示的运种传统技术是利用空气混合来实现温度调节的。其中使用发动机冷却水作为热源的加热器芯被设置成倾斜的，并且布置有一个控制加热器芯热交换能力的气流调节器，该调节器根据其开口情况调节流过的空气量。
首次公开的日本专利申请昭61-94811中的装置是可行的，但所需性能较高。
考虑到上述情形，本发明的目的提供一种车辆空调器，该空调器可以在供暖运行时缩短供暖起动时间，并能改善供暖能力，减少空气分配风扇上的负载。
首次公开的日本专利申请昭61-94811中的装置最先考虑的是使制冷时没有流过加热器芯的通路尽可能地大，并且最先考虑空气混合性能。因此吸入空气流变得很复杂。例如，如果加热器芯倾斜安装，那么通流长度增加，这样一来流经加热器芯的吸入空气压力损失就增加了。其结果是，分配到风扇上的负载就增加了。此外，当气流调节器使加热器芯进口全关时，吸入空气流过的面积减少，加热器芯本身的压力损失的流阻增加。由此分配到风扇上的负载也增加了。
如果分配到风扇上的负载以这种方式增加，那么作为风扇动力源的电动马达的能量消耗就存在增加的问题，并且空调单元的运行噪声也会增加。此外，空气混合的复杂气流是分配风扇上负载和空调噪音增加的成因，尤其是在具有马达驱动模式的混合动力车辆中，由于没有发动机噪声，空调噪声变得易于听见，并且由于能量消耗增加，可行驶的距离也就缩短了。
针对上述问题，在本发明中采用了下述措施。
根据本发明的第一种情况的车辆空调器是一种具有使用热泵的空调器的车辆空调器，该热泵具有一套包括一个压缩机、一个节流阻力阀和一个四通阀的压缩机单元，该单元通过一个制冷剂通路连接到一个用于在制冷剂和吸入空气之间进行热交换的车内热交换器，以及一个用于在制冷剂和外部空气之间进行热交换的车外热交换器，并且通过转换所述制冷剂流动方向来进行制冷和供暖；该车辆空调器配置了一个空气分配风扇和一个与发动机冷却水系统相连的供暖热交换器，其中，还有一个空调单元，所述车内热交换器和所述供暖热交换器从在用作吸入空气通路的壳体内的上流侧依次布置，并且在所述供暖热交换器的上部形成一个空气通路，而且设置了一个在全关和全开状况之间转换该空气通路的开/关装置。
在这种情况下，最好将供暖热交换器竖直安装在壳体中，并且压缩机最好是可变容量型。
对于这种车辆空调器，由于其结构是采用开/关装置对由供暖热交换器形成的气流通路在全关和全开之间进行转换，这样就可以通过开/关装置使其截面为零从而关闭吸入空气通路。其结果是，气流通路压力损失减少，分配风扇上的负载减少。此外，由于吸入空气流动均匀，排气温度易于通过控制来自分配风扇的空气量来进行调节。
此外，如果供暖热交换器竖直安装，那么通过供暖热交换器的通路的长度减少，因此供暖热交换器本身的压力损失可以降低。
另外，通过使用可变容量型压缩机，就不需使用空气混合方法进行温度控制。
根据本发明的第四种情况的车辆空调器是一种具有使用热泵的空调器的车辆空调器，该热泵具有一套包括一个压缩机、一个节流阻力阀和一个四通阀的压缩机单元，该单元通过一个制冷剂通路连接到一个用于在制冷剂和吸入空气之间进行热交换的车内热交换器，以及一个用于在制冷剂和外部空气之间进行热交换的车外热交换器，并且通过转换所述制冷剂流动方向来进行制冷和供暖；该车辆空调器配置了一个空气分配风扇和一个与发动机冷却水系统相连的供暖热交换器，其中，为了形成绕过供暖热交换器的发动机冷却水的旁流通路，在发动机冷却水系统上设置了一个旁通阀。
在这种情况下，旁能阀最好是一个流量控制阀。
对于这种车辆空调器，在不需供暖时，就将发动机冷却水全部引入到旁流通路，这样发动机冷却水就不会输送到供暖热交换器。其结果是，流过车内热交换器后变冷了的吸入空气由供暖热交换器加热、从而使得温度升高的状况就可以被避免了。
此外，通过将旁通阀用作流量控制阀，送到供暖热交换器以及引入到旁流通路中的发动机冷却水的流量就能被控制，使得能够调节排气温度。
根据本发明的第六种情况的车辆空调器是一种具有使用热泵的空调器的车辆空调器，该热泵具有一套包括一个压缩机、一个节流阻力阀和一个四通阀的压缩机单元，该单元通过一个制冷剂通路连接到一个用于在制冷剂和吸入空气之间进行热交换的车内热交换器，以及一个用于在制冷剂和外部空气之间进行热交换的车外热交换器，并且通过转换所述制冷剂流动方向来进行制冷和供暖；该车辆空调器配置了一个空气分配风扇和一个与发动机冷却水系统相连的供暖热交换器，其中，在发动机冷却水系统中设置了一个冷却水泵，用于在发动机停止时运行。
对于这种车辆空调器，当发动机停止时，借助该冷却水泵的运行，甚至可以在发动机停止时，还能将发动机冷却水输送到供暖热交换器中。因此甚至当发动机停止时，发动机冷却水的热量也能被有效利用。发动机中的冷却水废热的利用对于发动机频繁关闭的混合动力车辆是特别有用的。
下面参照附图对本发明的一个实施例的装有车辆空调器的混合动力车辆进行说明。附图中：
图1是根据本发明的一个实施例的车辆空调器的结构的示意流向图。
图2是安装有图1所示的使用热泵的车辆空调器的混合动力车辆的布局平面图。
图3是作为一个常规例子的使用热泵的车辆空调器的回路结构的示意流向图。
图4是车辆空调器的常规技术图。
在图2中，标记10表示一个混合动力车辆，在该车辆车体的前部装备有一个驱动装置12，在车体后部的发动机室内配备有一个用于驱动后轮的发动机13，在该驱动装置12内有一驱动前轮的马达。该混合动力车辆10在低速行驶时，作为一个使用马达11为动力源的前轮驱动的车辆，而当行驶速度超过某一速度时，转换动力源到发动机13，作为一个后轮驱动的车辆行驶。既然在车体前部配置了马达11，那么考虑到安装空间的间隙和空气阻力(Cd值)的降低，在车体后部布置发动机13。
而且，在发动机13和马达11同时作为动力源起作用时，这样车辆作为一个四轮驱动的车辆行驶。
在图2中，标记14表示蓄电池，它是马达11的电源，标记15表示转换发动机13的驱动力为电能并贮存在蓄电池14中的马达发电装置。在马达的发电装置15中装有一个发电马达(无图示)，并且电能是通过将发动机13驱动力传递到电能产生马达而产生的。而且，马达发电装置15具有通过用电能驱动电能产生马达而将贮存在蓄电池14中的电能转换成驱动力的功能。
标记50表示一个设置在发动机13内的I/C EGR系统。
标记16表示一个使发动机13冷却的散热器，标记17表示动力部件的散热器，它与散热器16一起用于使发动机13冷却。动力部件的散热器16是用于使驱动马达11和马达发电装置15冷却的。使发动机冷却的散热器16和动力部件的散热器17配备了一个散热器冷却风扇18，该风扇18使从车体外表面抽入的外部空气流过制冷散热器，由此释放热量到发动机室的内周空气中。
而且，设置了一个将热量从发动机13传递到蓄电池14的蓄电池热交换器19。
下面描述在混合动力车辆10中安装的空调器。
对于图1和图2中所示的第一实施例，标记20表示一个具有可变制冷剂供应能力的压缩机单元，21表示一个车外热交换器，22表示一个用于吸入外部空气的风扇，23表示一个叫做HPVM(热泵通风组件)的空调单元，其安装的设备如一个作为分配风扇的风机24，一个车内热交换器25和一个用作供暖热交换器的加热器芯26，它们在用作吸入空气通路的壳体23a内沿流动方向依次排列。
为了强迫从车体侧面上的开口抽入的外部空气和在热交换器内流动的制冷剂之间交换热量，车外热交换器21布置在发动机室内的右侧面上，其中，外部空气是通过吸入外部空气的风扇22的运转而吸入的。该空调单元23布置在车体后部的中央，车外热交换器21的前侧与沿车体的下部中心向车体的前部延伸的管道27相连接。该管道27作成管形，并且对应地在管道27的前端和中间段中设置了出气口28和29。在这种情况下，出气口28用于后座，而出气口29用于前座，但是可根据需要增加或减少。
空调单元23是一个执行制冷、供暖和除湿以实现空气调节的组件，其方式是使由风机24从车体外部吸入的外部空气或从车厢吸入的内部空气流过车内热交换器25和加热器芯26。
为了构成这个使用热泵的空调器，车内热交换器25通过一个制冷剂通路30与压缩机单元20和车外热交换器21相连接。该压缩机单元20包括一个可变容量的压缩机31、一个蓄液器32、一个四通阀33和一个节流阻力阀34(如一个膨胀阀)，并且该压缩机单元20使可变容量压缩机31运转以便使根据空调负载而控制数量的制冷剂循环，从而执行热泵运行。在这种情况下，通过控制可变容量压缩机31的制冷剂的供应量就能达到对排出气体温度的调节。
此外，在上述的空调单元23中，设置了一个在竖直地安装在壳体23a内部的加热器芯26之上的一个部件内形成的气流通路35，和一个用作在全关和全开之间可选择地转换气流通路35的开/关装置的气流调节器36。该气流调节器36用一个铰链36a固定在壳体23a的上壁的内部，这样使它能在那里相对摆动。
因此，当气流调节器36全关时，为了对空气进行调节，抽入风机24的吸入空气全部流经车内热交换器25和加热器芯26。在这种情况下，由于加热器芯26是竖直的，吸入空气流通路的通流长度要比其是倾斜时的要小，因此流经加热器芯26的压力损失在数量上能被减少。
此外，气流调节器36全开时，抽入气流调节器36的吸入空气分成两股，并流过气流通路35和经过加热器芯26的通路。此时，与气流通路35的一侧的相比，在加热器芯26侧的气流通路具有相当大的压力损失，因此流经加热器芯26的吸入空气流量实际上被减少了。因此，与加热器芯26由一个气流调节或类似物遮盖时相比，整个气流通路面积更大，并且压力损失了该减少了的量。
加热器芯26与发动机13的发动机冷却水系统37相连接，并且给它供应高温的发动机冷却水，因此它具有对经过的吸入空气进行加热的加热功能。发动机13的发动机冷却水系统37是一个回路，其中发动机冷却水借助于一个泵(图中未示出)在发动机内部循环，于是发动机冷却水变成高温，然后被送到散热器16并且通过向外部空气散热而冷却，该泵是由将发动机的部分输出作为驱动力进行运转的。
在此，将一个恒温阀(图中未示出)配置给一个标准的发动机冷却水系统37。该恒温阀保持关闭状态，直到发动机的冷却水温度变成高于预定值，这样阻止至散热器16的循环，而使发动机冷却水不会在短时间内热起来。
如下是用上述空调器的空气调节的运行过程的说明，其中分别考虑制冷/除湿和供暖的运行过程。
首先描述供暖运行过程。这个标准的供暖运行过程采用一种气流调节器36全开并且发动机冷却水流入加热器芯26的模式。在这种情况中，通过风机24的运转抽入到壳体23a的内部空气或外部空气(下面称作吸入空气)流经车内热交换器25，然后流经加热器芯26，由发动机冷却水的热量加热。其结果是，变热的吸入空气被引进管道27并从相应的出气口28、29排出。因此车厢的供暖使用这种吸入空气就能实现。在由发动机13驱动而行驶时，如果是正常供暖负载，那么这是足以满足这样的供暖运行的。
在此根据需要，如果如后面所述的制冷/除湿运行是用热泵空调装置来实现的，那么为了放热，流经室内热交换器25的除湿了的吸入空气也被加热。
附带说明，对于采用上述加热器芯26的供暖运行过程，当外部空气不是相当冷时或当发动机正在运行、从而有充足的高温发动机冷却水供应时，没有特别的问题。但是在不满足这些条件时，如当发动机冷却水的温度低，或当加热负载高时，那么出现供暖能力不足，例如花时间起动供暖运行。当以这种方式供暖需求高于某一程度时，在压缩机单元20内的可变容量压缩机31起动，从而在加热器芯供暖运行的同时，执行使用热泵的空调的供暖运行。
供暖需求的程度能通过例如检测排气温度进行判定。
以下是使用热泵的空调器的供暖运行的描述。此时，制冷剂的流动方向是图1所示的顺时针方向(由实线箭头表示)。
可变容量压缩机31吸入并压缩低温低压气态制冷剂，并以高温高压气态制冷剂的形式输出适量的与冷却负载相应的制冷剂到四通阀33。此时，由于四通阀33设置成输送制冷剂到车内热交换器25，因此高温高压气态制冷剂经制冷剂通路30被输送到车内热交换器25，并且热量和由风机24抽入的吸入空气相交换以使空气变暖。那就是说，吸入空气吸收高温高压气态制冷剂的热量，并且高温高压气态制冷剂变为凝结液，成为高温高压的液态制冷剂。同时，流经车内热交换器25的吸入空气由这个热量加热，并且它作为暖气供应给车厢。在这种情况下车内热交换器25作为一个冷凝器起作用。
以高温高压液态制冷剂的形式从车内热交换器25出来的制冷剂被减压并且在压缩机单元20的节流阻力阀34中膨胀为低温低压液态制冷剂，然后输送到沿车体的侧面安装的车外热交换器21。由抽入外部空气的风扇22抽入的外部空气流经车外热交换器21，并且该车外热交换器21与外部空气交换热量以吸收热量。因此，低温低压液态制冷剂由具有相对较高的温度的外部空气变暖，并且蒸发和气化为低温低压气态制冷剂。在这种情形下，该车外热交换器21起蒸发器的作用。
已经变成低温低压气体的制冷剂然后输送到四通阀33，并且导向去除液态成份的蓄液器33，此后气体又一次抽入压缩机21并且进行压缩。以后重复进行同一制冷剂的循环以实现车厢的供暖。
另一方面，由于气流调节器36全关，流经车内热交换器25成为热空气的吸入空气的全部流过加热器芯26并且被重加热。其结果是，与只有加热器芯26的供暖相比，空气分两个阶段由车内热交换器25和加热器芯26加热。因此对吸入空气加热的热量增加了。此外，由于加热器芯26的加热在高温吸入空气上实现，因此供暖性能提高了，这样当启动供暖运行时，温度能速度地提高。此外甚至在吸入空气温度低的情况下，能排出变暖的暖气，直到所需的温度达到能够供暖。
此时，如果由风机24实施空气量的控制，那么能容易地控制排气温度。即，气流调节器36全关时，不改变气流通路上的状况。因此如果车内热交换器25和加热器芯26的供暖状况是不变的，那么通过提高吸入空气量，排气温度降低，而相反地通过减少空气量，排气温度提高。
在此，由于加热器芯26是竖直的，那么流经加热器芯26的压力损失最小，因此风机24上的负载减少了。
在另一方面，在发动机冷却水的温度低的情况下，那么供暖运行基本上只由使用热泵的空调器来实现。因此首先是气流调节器36全开，这样供暖主要由流经气流通路35的暖气来实现。使用热泵的空调器的供暖运行过程连续进行，直至供应到加热器芯26的发动机冷却水的温度超过预定值。既然对于气流调节器36全开的运行过程，暖气流流过气流通路35和加热器芯26，那么气流通路的面积是大的，这样阻力低。其结果是，压力损失减少，并且风机24上的负载也减少了。而且吸入空气流(暖气)成为大约竖直流动的均匀气流。因此从这点上看，在风机24上的负载也减少了，并且伴随空气调节运行的噪声也能减小。
在只用上述使用热泵的空调器的供暖运行时，通过全部关闭气流调节器36，加热器芯26内的发动机冷却水能被加热。因此降低排气温度的发动机冷却水的温度能迅速地提高到预定值，这样具有上述两阶段加热的供暖运行能在短时间内进行。
下面是制冷运行的描述。此时气流调节器36处全开位置，并且制冷剂的流动是沿图1所示的逆时针方向(由虚线箭头表示)。
可变容量压缩机31抽入并压缩低温低压气态制冷剂，并以高温高压气态制冷剂的形式输出供应量与冷却负载相应的制冷剂到四通阀33。此时，因为四通阀33设置为输送制冷剂到车外热交换器21，那么高温高压气态制冷剂经制冷剂通路被输送到车外热交换器21，并且热量与抽入外部空气的风扇22抽入的外部空气交换。其结果是，相对较低温度的外部空气吸收高温高压气态制冷剂的热量，并且该高温高压气态制冷剂变成冷凝液和高温高压液态制冷剂。在这种情况下车外热交换器21起冷凝器的作用。
此后，输送高温高压液态制冷剂到节流阻力阀34，并在流经节流阻力阀34时减压、膨胀成低温低压液态制冷剂。然后低温低压液态制冷剂送到车内热交换器25，并且与风机24抽入的吸入空气交换热量，并从吸入空气吸收热量以实现制冷。其结果是，低温低压液态制冷剂蒸发并气化为低温低压气态制冷剂。同时，吸入空气变成冷气并且流过气流通路35和加热器芯26以将它供应给车厢。此时，冷气流过的气流通路的面积在能流过加热器芯26的部分增加了。因此压力损失减少，这样风机24上的负载减少。而且伴随空气调节运行的噪声也减少了。在这种情况下车内热交换器25起蒸发器的作用。
而且从车内热交换器25出来的低温低压气态制冷剂经四通阀33输送到蓄液器32，并且在制冷剂中的液态成份被除去。然后该低温低压气态制冷剂再一次从蓄液器32抽入压缩机31，并且被压缩，之后重复同一制冷剂循环以实现车厢的制冷。
下面是参照图1对据本发明的车辆空调器的第二实施例的说明。在这个实施例中，旁通阀38设置在发动机的冷却系统37中，这样能形成绕过加热器芯26的旁流通路。该旁通阀38连接在主侧通路37a(将发动机冷却水从发动机13引入到加热器芯26)和次侧通路37b(将发动机冷却水从加热器芯26返送到发动机13)之间，从而能够选择性地形成一个返回到发动机13而不经过加热器芯26的旁流通路。那就是说，通过打开和关闭该旁通阀38，能选择正常发动机冷却水通路的这一个或另一个，即从发动机13流经加热器芯26并返回到发动机13的通路，或者发动机冷却水从发动机13经旁通阀38返回到发动机13的发动机冷却水的旁流通路。
对于旁通阀38，例如可以是一个全关/全开型的，例如电磁阀。例如最好是一个能控制发动机冷却水的流量的流量控制阀，例如蝶形阀。
通过设置这样一个旁通阀38，那么在制冷运行时，全部发动机冷却水能被换向以便流向旁流通路。因此能够避免由供应给加热器芯26的发动机冷却水对流经车内热交换器25的已变冷的吸入空气进行加热的情形。即，已经由室内热量交换器25冷却的吸入空气由供暖的加热器芯26加热的情形被避免，因此制冷能力没有损失。
此外，如果旁通阀38采用流量控制阀，那么绕过加热器芯26的发动机冷却水的流量在0～100％的范围内适当调整。因此，由车内热交换器25冷却的吸入空气或仅流过车内热交换器25的吸入空气能由加热器芯26适当地加热，使排气温度被调节。也就是说，这能设定，因此如果流到加热器芯26的发动机冷却水的流量增加，供暖量随之增加，从而排气温度增加。相反地，如果流到加热器芯26的发动机冷却水的流量减少，那么排气温度降低。
除了单个应用外，在此描述的第二实施例可以上述的第一实施例相结合应用。尤其是，在制冷运行过程中，因为为了减少压力损失，除了气流通路35，加热器芯26形成一个吸入空气通路，因此这个实施例能防止由于对特意通过车内热交换器25冷却的冷气进行加热而引起的制冷能力的下降。
除了通过控制可变容量压缩机31的制冷剂的供应量来对流过室内热交器25的吸入空气进行温度调节外，如果采用一个流量控制阀作为旁通阀38来调节流经加热器芯26的吸入空气的温度，那么可用均匀的吸入空气流来精细地调节排出空气的温度。
下面是参照图1对根据本发明的车辆空调器的第三实施例的说明。
对于这个实施例，在发动机冷却水系统37中设置一个冷却水泵39。该冷却水泵39有一个例如由蓄电池14操纵的电动马达(未示出)作为动力源。当发动机13运行时，该电动马达的电能供应停止。此外，当发动机停止时，那么尤其是供暖运行时，该电动马达的电能供应按照要求起动，以便控制冷却水泵39，这样发动机冷却水由冷却水泵39循环到加热器芯26。
当发动机13运行时，发动机内的一个常规泵(未示出)运行以使发动机冷却水循环。
当设置了这样的冷却水泵39时，甚至在发动机13停止后，高温发动机冷却水能输送到加热器芯26，并且在供暖运行中使用。即，就上述混合动力车辆来说，由于用这个发动机13进行正常地高速行驶，那么在发动机连续行驶超过了一定时间后，发动机冷却水甚至在转换成马达行驶模式后相当地一段时间内保持高温。
其结果是，如果发动机冷却水的热量供给加热器芯26并有效地利用，那么无需运行所述使用热泵的空调器，就能实现供暖，并且因此蓄电池14的电能消耗能受到限制。
此外如第一实施例所述，如果加热器芯26和所述使用热泵的空调器一起使用，车辆空调器的供暖能力能延长受到发动机冷却水处于低温运一因素限制的供暖时间。
不用说，第三实施例也适合于与上述的第一实施例和第二实施例相结合，并且一起运行。
此外，对于上述车辆空调器，在使用热泵的空调器中采用了一个可变容量的压缩机。但是，也可采用一个恒定容量的压缩机，并且也能通过离合器的开/关控制实现控制。
在上述说明中，安装有所述车辆空调器的车辆是混合动力车辆。但是不用说，所述车辆空调器可以用于包括内燃机的传统车辆。
对于如上所述的本发明的车辆空调器，可获得下述效果：
(1)因为空调单元配备了车内热交换器、供暖热交换器，和全关和全开状况之间转换空气通路的开/关装置，其中车内热交换器和供暖热交换器从作为吸入空气通路的壳体内的上流侧依次排列，并且空气通路在供暖热交换器上面的部件内形成，那么在供暖过程中，在供暖热交换器上面的部件内的空气通路能被关闭和设定，因此全部吸入空气流经供暖热交换器。其结果是，对于所述使用热泵的空调器在供暖运行条件下具有大的加热负载的情况时，吸入空气能通过车内热交换器和供暖热交换器在两个阶段中连续地加热。因此，供暖能力提高，并且供暖起动时间缩短。此时，如果由分配风扇控制空气量，那么能容易地调节排气温度。
(2)当开/关装置全关时，由于供暖热交换器竖直安装，所述通路长度比倾斜安装时小，因此吸入空气流通流时的压力损失可以被减少。此外，当开/关装置全开时，气流通路和供暖热交换器成为了吸入空气的通流通路，因此通流面积增加了，这样压力损失减少了。其结果是，分配风扇上的负载减少，使在空气调节运行过程中的动力源的能量消耗和噪声减少。
(3)分配风扇的能量消耗和空调噪声的减少是混合动力车辆特别想达到的。也就是说，能量消耗的减少使蓄电池的消耗降低，这样使用马达的行驶距离增加。此外，空调运行噪声的减少提高了马达行驶时的舒适性。
(4)由于在发动机冷却水系统中设置了一个旁通阀，和形成绕过供暖热交换器的流过的发动机冷却水的旁流通路，那么在不需供暖时，全部发动机冷却水可以引入旁流通路，从而阻止发动机冷却水向供暖热交换器(加热器芯)的供应。其结果是，由流经车内热交换器后已经冷却的吸入空气不会被供暖热交换器加热，这样温度没有提高，因此制冷能力没有下降。
(5)由于该旁通阀采用一个流量控制阀，当输送给供暖热交换器和引入旁流通路的发动机冷却水的流量能被控制，使供暖过程中能调节温度。
(6)由于在发动机冷却水系统内设置了当发动机停止时能运行的冷却水泵，因此即便当发动机停止时，发动机冷却水也能输送到供暖热交换器。其结果是，甚至当发动机停止时，发动机冷却水的热量也能有效地利用，使车辆空调器的供暖能力提高。

Claims (6)

1．一种车辆空调器，它具有一个使用热泵的空调器，该热泵具有一套包括一个压缩机、一个节流阻力阀和一个四通阀的压缩机单元，该单元通过一个制冷剂通路连接到一个用于在制冷剂和吸入空气之间进行热交换的车内热交换器，以及一个用于在制冷剂和外部空气之间进行热交换的车外热交换器，并且通过转换所述制冷剂流动方向来进行制冷和供暖；该车辆空调器配置了一个空气分配风扇和一个与发动机冷却水系统相连的供暖热交换器，其中，还有一个空调单元，所述车内热交换器和所述供暖热交换器从在用作吸入空气通路的壳体内的上流侧依次布置，并且在所述供暖热交换器的上部形成一个空气通路，而且设置了一个在全关和全开状况之间转换该空气通路的开/关装置。
2．根据权利要求1所述的车辆空调器，其中，所述供暖热交换器竖直安装在所述壳体中。
3．根据权利要求1或2所述的车辆空调器，其中，所述压缩机是一种可变容量压缩机。
4．一种车辆空调器，它具有一个使用热泵的空调器，该热泵具有一套包括一个压缩机、一个节流阻力阀和一个四通阀的压缩机单元，该单元通过一个制冷剂通路连接到一个用于在制冷剂和吸入空气之间进行热交换的车内热交换器，以及一个用于在制冷剂和外部空气之间进行热交换的车外热交换器，并且通过转换所述制冷剂流动方向来进行制冷和供暖；该车辆空调器配置了一个空气分配风扇和一个与发动机冷却水系统相连的供暖热交换器，其中，为了形成绕过所述供暖热交换器的发动机冷却水的旁流通路，在所述发动机冷却水系统中设置了一个旁通阀。
5．根据权利要求4所述的车辆空调器，其中，所述旁通阀是一种流量控制阀。
6．一种车辆空调器，它具有一个使用热泵的空调器，该热泵具有一套包括一个压缩机、一个节流阻力阀和一个四通阀的压缩机单元，该单元通过一个制冷剂通路连接到一个用于在制冷剂和吸入空气之间进行热交换的车内热交换器，以及一个用于在制冷剂和外部空气之间进行热交换的车外热交换器，并且通过转换所述制冷剂流动方向来进行制冷和供暖；该车辆空调器配置了一个空气分配风扇和一个与发动机冷却水系统相连的供暖热交换器，其中，在所述发动机冷却水系统中设置了一个冷却水泵，用于在发动机停止时运行。
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