空调装置
文献发布时间:2023-06-19 13:48:08
关联申请的相互参照
本申请基于2019年5月17日申请的日本专利申请2019-93536号,在此引用其记载内容。
技术领域
本发明涉及一种具备热泵循环的空调装置。
背景技术
以往,专利文献1公开了一种具备热泵循环的车辆用空调装置。专利文献1的热泵循环在车辆用空调装置中调整向车室内吹送的空气的温度。而且,专利文献1的热泵循环构成为能够根据车辆用空调装置的运转模式来切换制冷剂回路。
更具体而言,专利文献1的车辆用空调装置如制热模式、除湿制热模式那样执行加热空气的运转模式的运转。
在加热空气的运转模式中,专利文献1的热泵循环切换为使从压缩机排出的高压制冷剂流入室内冷凝器,使在膨胀阀被减压后的低压制冷剂流入室外热交换器的制冷剂回路。由此,在专利文献1的热泵循环中,使制冷剂在室外热交换器从外气吸收的热在室内冷凝器从制冷剂向空气散热,从而加热空气。
因此,当执行在低外气温时加热空气的运转模式时,室外热交换器中的制冷剂蒸发温度可能成为0℃以下,从而在室外热交换器产生结霜。这样的结霜会使室外热交换器中的制冷剂与外气的热交换性能降低。其结果是,当在室外热交换器产生结霜时,热泵循环的空气的加热能力降低。
对此,在专利文献1的车辆用空调装置中,当在室外热交换器产生结霜时,执行去除室外热交换器的霜的除霜模式的运转。
在除霜模式中,专利文献1的热泵循环切换为制冷剂回路,该制冷剂回路构成使从压缩机排出的高压制冷剂以室内冷凝器、室外热交换器、压缩机的吸入口的顺序循环的所谓的热气循环。由此,在专利文献1的车辆用空调装置的除霜模式中,在室内冷凝器一边加热空气一边进行室外热交换器的除霜。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:特开2017-226418号公报
但是,当像专利文献1的除霜模式那样,一边加热空气一边进行室外热交换器的除霜时,存在能够用于除霜的热变得不充分的情况。其结果是,导致除霜时间的长时间化。
对此,能够考虑在除霜模式时增大压缩机的制冷剂排出能力,从而增加能够用于除霜的热的技术手段。但是,当在除霜模式时增大压缩机的制冷剂排出能力时,热泵循环为了进行室外热交换器的除霜而消耗的能量增加。
发明内容
本发明鉴于上述点,其目的在于提供一种具备热泵循环的空调装置,该空调装置能够减少为了对产生了结霜的热交换部进行除霜而消耗的能量。
为了达成上述目的,本发明的第一方式的空调装置具备:热泵循环、热交换部入口侧内外气切换部以及热交换部出口侧内外气切换部。
热泵循环具有压缩机、加热部、减压部以及热交换部。压缩机将制冷剂压缩后排出。加热部以从压缩机排出的制冷剂为热源对向空调对象空间吹送的空气进行加热。减压部使加热部的下游侧的制冷剂减压。热交换部使从减压部流出的制冷剂与空气进行热交换。
热交换部入口侧内外气切换部对将空调对象空间内的内气导向热交换部的通风路和将空调对象空间外的外气导向热交换部的通风路进行切换。热交换部出口侧内外气切换部对将通过热交换部后的空气导向空调对象空间内的通风路和将通过热交换部后的空气导向空调对象空间外的通风路进行切换。
在进行空调对象空间的制热的制热模式中,热交换部出口侧内外气切换部切换为将通过热交换部后的空气导向空调对象空间外的通风路。
在进行热交换部的除霜的除霜模式中,热交换部入口侧内外气切换部切换为将内气导向热交换部的通风路。并且,通过使在热交换部流通的制冷剂的流量与制热模式相比减少而将在热交换部流通的制冷剂的温度维持在预先设定的基准除霜温度范围内。
由此,在制热模式中,热交换部出口侧内外气切换部切换为将通过热交换部后的空气导向空调对象空间外的通风路。因此,在制热模式中,通过将在加热部被加热后的空气导向空调对象空间,能够进行空调对象空间的制热。而且,在制热模式中,能够将制冷剂在热交换部从外气吸收的热作为热源而在加热部可靠地对空气进行加热。
另外,在除霜模式中,热交换部入口侧内外气切换部切换为将内气导向热交换部的通风路。因此,能够利用成为较高温的内气所具有的热来进行热交换部的除霜。
同时,在除霜模式中,通过使在热交换部流通的制冷剂的流量与制热模式相比减少而将在热交换部流通的制冷剂的温度维持在能够对热交换部进行除霜的基准除霜温度范围内。因此,能够有效地进行热交换部的除霜。
其结果是,根据第一方式的空调装置,能够减少为了进行热交换部的除霜而消耗的能量。
另外,本发明的第二方式的空调装置具备:热泵循环、第一入口侧内外气切换部、第一出口侧内外气切换部、第二入口侧内外气切换部以及第二出口侧内外气切换部。
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。压缩机将制冷剂压缩后排出。加热部以从压缩机排出的制冷剂为热源来对向空调对象空间吹送的空气进行加热。第一减压部使加热部的下游侧的制冷剂减压。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。
第一入口侧内外气切换部对将空调对象空间内的内气导向第一热交换部的通风路和将空调对象空间外的外气导向第一热交换部的通风路进行切换。第一出口侧内外气切换部对将通过第一热交换部后的空气导向空调对象空间内的通风路和将通过第一热交换部后的空气导向空调对象空间外的通风路进行切换。
第二入口侧内外气切换部对将内气导向第二热交换部的通风路和将外气导向第二热交换部的通风路进行切换。第二出口侧内外气切换部对将通过第二热交换部后的空气导向空调对象空间内的通风路和将通过第二热交换部后的空气导向空调对象空间外的通风路进行切换。
加热部配置为至少能够对通过第一热交换部后的空气进行加热。
在对空调对象空间进行除湿制热的除湿制热模式中,第一出口侧内外气切换部切换为将通过第一热交换部后的空气导向空调对象空间内的通风路。加热部对通过第一热交换部后的空气进行加热。第二入口侧内外气切换部切换为将外气导向第二热交换部的通风路。第二出口侧内外气切换部切换为将通过第二热交换部后的空气导向空调对象空间外的通风路。
在对第二热交换部进行除霜的除霜模式中,第二入口侧内外气切换部切换为将内气导向第二热交换部的通风路。并且,通过使在第二热交换部流通的制冷剂的流量与除湿制热模式相比减少而将在第二热交换部流通的制冷剂的温度维持在预先设定的基准除霜温度范围内。
由此,在除湿制热模式中,第一出口侧内外气切换部切换为将通过第一热交换部后的空气导向空调对象空间内的通风路。加热部对通过第一热交换部后的空气进行加热。因此,通过在加热部对在第一热交换部被冷却并除湿后的空气进行再加热而导向空调对象空间,能够进行空调对象空间的除湿制热。
而且,在除湿制热模式中,第二入口侧内外气切换部切换为将外气导向第二热交换部的通风路。第二出口侧内外气切换部切换为将通过第二热交换部后的空气导向空调对象空间外的通风路。因此,能够将制冷剂在第二热交换部从外气吸收的热作为热源而在加热部可靠地对空气进行再加热。
另外,在除霜模式中,第二入口侧内外气切换部切换为将内气导向第二热交换部的通风路。因此,能够利用成为较高温的内气所具有的热来进行第二热交换部的除霜。
同时,在除霜模式中,通过使在第二热交换部流通的制冷剂的流量与除湿制热模式相比减少而将在第二热交换部流通的制冷剂的温度维持在能够对第二热交换部进行除霜的基准除霜温度范围内。因此,能够有效地进行第二热交换部的除霜。
其结果是,根据第二方式的空调装置,能够减少为了进行第二热交换部的除霜而消耗的能量。
另外,本发明的第三方式的空调装置具备:热泵循环、第一入口侧内外气切换部、第一出口侧内外气切换部、第二入口侧内外气切换部以及第二出口侧内外气切换部。
热泵循环具有:压缩机、加热部、第一减压部、第二减压部、第一热交换部、第二热交换部以及制冷剂回路切换部。压缩机将制冷剂压缩后排出。加热部以从压缩机排出的高压制冷剂为热源对向空调对象空间吹送的送风空气进行加热。第一减压部使加热部的下游侧的制冷剂减压。第二减压部使加热部的下游侧的制冷剂减压。第一热交换部使从第一减压部和第二减压部中的一方流出的制冷剂与空气进行热交换。第二热交换部使从第一减压部和第二减压部中的另一方流出的制冷剂与空气进行热交换。制冷剂回路切换部对制冷剂回路进行切换。
第一入口侧内外气切换部对将空调对象空间内的内气导向第一热交换部的通风路和将空调对象空间外的外气导向第一热交换部的通风路进行切换。第一出口侧内外气切换部对将通过第一热交换部后的空气导向空调对象空间内的通风路和将通过第一热交换部后的空气导向空调对象空间外的通风路进行切换。
第二入口侧内外气切换部对将内气导向第二热交换部的通风路和将外气导向第二热交换部的通风路进行切换。第二出口侧内外气切换部对将通过第二热交换部后的空气导向空调对象空间内的通风路和将通过第二热交换部后的空气导向空调对象空间外的通风路进行切换。
加热部配置为能够对通过第一热交换部后的空气和通过第二热交换部后的空气进行加热。
制冷剂回路切换部构成为至少能够切换第一制冷剂回路和第二制冷剂回路。第一制冷剂回路是使制冷剂以第一减压部、第一热交换部、第二减压部、第二热交换部的顺序流动的制冷剂回路。第二制冷剂回路是使制冷剂以第一减压部、第二热交换部、第二减压部、第一热交换部的顺序流动的制冷剂回路。
在对空调对象空间进行除湿制热的除湿制热模式中,第一出口侧内外气切换部和第二出口侧内外气切换部切换为将通过第一热交换部和所述第二热交换部中的一方的热交换部后的空气导向空调对象空间内的通风路。加热部对通过一方的热交换部后的空气进行加热。第一入口侧内外气切换部和第二入口侧内外气切换部切换为将外气导向第一热交换部和所述第二热交换部中的另一方的热交换部的通风路。第一出口侧内外气切换部和第二出口侧内外气切换部切换为将通过另一方的热交换部后的空气导向空调对象空间外的通风路。
在对另一方的热交换部进行除霜的除霜模式中,第一入口侧内外气切换部和第二入口侧内外气切换部切换为将内气导向另一方的热交换部的通风路。而且,通过使在另一方的热交换部流通的制冷剂的流量与除湿制热模式相比减少而将在另一方的热交换部流通的制冷剂的温度维持在预先设定的基准除霜温度范围内。
由此,在除湿制热模式中,第一出口侧内外气切换部和第二出口侧内外气切换部切换为将通过一方的热交换部后的空气导向空调对象空间内的通风路。加热部对通过一方的热交换部后的空气进行加热。因此,通过在加热部对在一方的热交换部被冷却并除湿后的空气进行再加热而导向空调对象空间,能够进行空调对象空间的除湿制热。
而且,在除湿制热模式中,第一入口侧内外气切换部和第二入口侧内外气切换部切换为将外气导向另一方的热交换部的通风路。第一出口侧内外气切换部和第二出口侧内外气切换部切换为将通过另一方的热交换部后的空气导向空调对象空间外的通风路。因此,能够将制冷剂在另一方的热交换器从外气吸收的热作为热源而在加热部可靠地对空气进行再加热。
另外,在除霜模式中,第一入口侧内外气切换部和第二入口侧内外气切换部切换为将内气导向另一方的热交换部的通风路。因此,能够利用成为较高温的内气所具有的热来进行另一方的热交换部的除霜。
同时,在除霜模式中,通过使在另一方的热交换部流通的制冷剂的流量与除湿制热模式相比减少而将在另一方的热交换部流通的制冷剂的温度维持在能够对另一方的热交换部进行除霜的基准除霜温度范围内。因此,能够有效地进行另一方的热交换部的除霜。
其结果是,根据第三方式的空调装置,能够减少为了进行另一方的热交换部的除霜而消耗的能量。
附图说明
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4是表示第一实施方式的空调单元的内气制冷模式时的空气流动的示意性的剖视图。
图5是表示第一实施方式的空调单元的外气制冷模式时的空气流动的示意性的剖视图。
图6是表示第一实施方式的空调单元的复合制冷模式时的空气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内气制热模式时的空气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外气制热模式时的空气流动的示意性的剖视图。
图9是表示第一实施方式的空调单元的换气制热模式时的空气流动的示意性的剖视图。
图10是表示第一实施方式的空调单元的第一除湿制热模式时的空气流动的示意性的剖视图。
图11是表示第一实施方式的空调单元的第二除湿制热模式时的空气流动的示意性的剖视图。
图12是表示执行除霜模式的控制流程的流程图。
图13是表示第一实施方式的空调单元的通常除霜模式时的空气流动的示意性的剖视图。
图14是表示第一实施方式的空调单元的低内气温除霜模式时的空气流动的示意性的剖视图。
图15是第二实施方式的车辆用空调装置的示意性的整体结构图。
图16是第三实施方式的车辆用空调装置的示意性的整体结构图。
图17是表示第三实施方式的空调单元的吸热除霜模式时的空气流动的示意性的剖视图。
图18是第四实施方式的车辆用空调装置的示意性的整体结构图。
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是第六实施方式的车辆用空调装置的示意性的整体结构图。
图21是表示第七实施方式的车辆用空调装置的内气制热模式时的空气流动的示意性的整体结构图。
图22是表示第七实施方式的车辆用空调装置的外气制热模式时的空气流动的示意性的整体结构图。
图23是表示第七实施方式的车辆用空调装置的除霜模式时的空气流动的示意性的整体结构图。
图24是表示第八实施方式的车辆用空调装置的除霜模式时的空气流动的示意性的整体结构图。
图25是表示第九实施方式的车辆用空调装置的除霜模式时的空气流动的示意性的整体结构图。
图26是第十实施方式的车辆用空调装置的示意性的整体结构图。
图27是表示第十实施方式的空调单元的通常除霜模式时的空气流动的示意性的剖视图。
图28是第十一实施方式的车辆用空调装置的示意性的整体结构图。
图29是第十二实施方式的车辆用空调装置的示意性的整体结构图。
图30是第十三实施方式的车辆用空调装置的示意性的整体结构图。
图31是第十四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,可能对与在前的实施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。在各实施方式中,在仅对结构的一部分进行说明的情况下,对于结构的其他部分,能够应用在前说明过的其他实施方式。在各实施方式中,除了明示了能够具体地进行组合的部分彼此的组合之外,只要组合没有特别的障碍,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)
使用图1~图14,对本发明的空调装置的第一实施方式进行说明。在本实施方式中,将本发明的空调装置应用于搭载于电动汽车的车辆用空调装置1。电动汽车是从电动机获得行驶用的驱动力的车辆。车辆用空调装置1在电动汽车中进行作为空调对象空间的车室内的空气调节。
车辆用空调装置1包含:热泵循环10、热介质回路20、空调单元30、控制装置40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中调整向车室内吹送的空气的温度。热泵循环10具有:压缩机11、水-制冷剂热交换器12、第一膨胀阀13a、第一热交换器14a、第二膨胀阀13b、第二热交换器14b、储液器15等。
在热泵循环10中,作为制冷剂,采用了HFO系制冷剂(具体而言,R1234yf)。热泵循环10构成高压侧的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。制冷剂中混入有用于润滑压缩机11的制冷机油(具体而言,PAG油)。制冷机油的一部分和制冷剂一起在热泵循环10循环。
压缩机11在热泵循环10中吸入制冷剂并压缩后排出。压缩机11配置于车室的前方侧的驱动装置室内。驱动装置室形成配置用于输出行驶用的驱动力的驱动用装置(例如,电动机)的至少一部分的空间。
压缩机11是通过电动机驱动排出容量固定的固定容量型的压缩机构旋转的电动压缩机。压缩机11的转速(即,制冷剂排出能力)由从后述的控制装置40输出的控制信号控制。
在压缩机11的排出口连接有水-制冷剂热交换器12的制冷剂通路的入口侧。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,能够使高压制冷剂所具有的热向热介质散热而加热热介质。
在水-制冷剂热交换器12的制冷剂通路的出口连接有第一膨胀阀13a的入口侧。第一膨胀阀13a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。而且,第一膨胀阀13a是对向下游侧流出的制冷剂的流量进行调整的第一流量调整部。
第一膨胀阀13a是具有使节流开度变化的阀芯和使阀芯位移的电动致动器(具体而言,步进电机)的电气式的可变节流机构。第一膨胀阀13a的动作由从控制装置40输出的控制脉冲控制。
而且,第一膨胀阀13a具有通过将阀开度全开而几乎不发挥制冷剂减压作用和流量调整作用而仅作为制冷剂通路发挥功能的全开功能。另外,第一膨胀阀13a具有通过将阀开度全闭而封闭制冷剂通路的全闭功能。
在第一膨胀阀13a的出口连接有第一热交换器14a的制冷剂入口侧。第一热交换器14a是使从第一膨胀阀13a流出的制冷剂与空气进行热交换的第一热交换部。第一热交换器14a配置在形成于后述的空调单元30的外壳31内的第一空气通路31a内。
在本实施方式中,作为第一热交换器14a,采用了所谓的箱和管型的热交换器。箱和管型的热交换器具有多个制冷剂管和一对箱。制冷剂管是在内部使制冷剂流通的金属制的管。多个制冷剂管在规定方向上隔开间隔层叠配置。在相邻的制冷剂管彼此之间形成使与制冷剂热交换的空气流通的空气通路。
箱是在多个制冷剂管的层叠方向上延伸的金属制的有底筒状部件。一对箱分别与多个制冷剂管的两端部连接。在箱的内部形成向多个制冷剂管分配制冷剂的分配空间以及使从多个制冷剂管流出的制冷剂聚集的聚集空间。
由此,形成了使在各制冷剂管流通的制冷剂与在空气通路流通的空气进行热交换的热交换芯部。在空气通路也可以配置促进制冷剂与空气的热交换的热交换翅片。
而且,在第一热交换器14a中,为了抑制从第一热交换器14a吹出的空气的温度分布而在空气流动方向上串联地配置有多个(具体而言,两个)热交换芯部。另外,在第一热交换器14a中,制冷剂管的长度方向配置为具有在上下方向上延伸的成分。
在第一热交换器14a的制冷剂出口连接有第二膨胀阀13b的入口侧。第二膨胀阀13b是使从第一热交换器14a的制冷剂通路流出的制冷剂减压的第二减压部。而且,第二膨胀阀13b是对向下游侧流出的制冷剂的流量进行调整的第二流量调整部。第二膨胀阀13b的基本的结构与第一膨胀阀13a相同。
在第二膨胀阀13b的出口连接有第二热交换器14b的制冷剂入口侧。第二热交换器14b是使从第二膨胀阀13b流出的制冷剂与空气进行热交换的第二热交换部。第二热交换器14b配置在形成于空调单元30的外壳31内的第二空气通路31b内。第二热交换器14b的基本的结构与第一热交换器14a相同。
储液器15的入口侧与第二热交换器14b的制冷剂出口连接。储液器15是将流入到内部的制冷剂的气液分离,并将分离后的液相制冷剂作为循环内的剩余制冷剂贮存的低压侧的贮液部。在储液器15的气相制冷剂出口连接有压缩机11的吸入口侧。
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连接有:热介质泵21、加热器芯22、热介质散热器23、水-制冷剂热交换器12的热介质通路等。在热介质回路20中,作为热介质,采用了乙二醇水溶液。
热介质泵21在热介质回路20中压送热介质。热介质泵21是由从控制装置40输出的控制电压控制转速(即,压送能力)的电动泵。
在热介质泵21的排出口连接有加热器芯22的热介质入口侧。加热器芯22使从热介质泵21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,能够使热介质所具有的热向空气散热而加热热介质。
加热器芯22配置在形成于空调单元30的外壳31内的第三空气通路31c内。在加热器芯22的热介质出口连接有第一流量调整阀24a的一方的流入口。
而且,在热介质回路20连接有第一迂回通路20a,该第一迂回通路20a使从热介质泵21压送的热介质绕过加热器芯22而导向第一流量调整阀24a的另一方的流入口侧。在第一流量调整阀24a的流出口连接有水-制冷剂热交换器12的热介质通路的入口侧。
第一流量调整阀24a对从热介质泵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迂回通路20a的热介质的流量的流量比进行调整。第一流量调整阀24a是由从控制装置40输出的控制信号控制其动作的电气式的三通流量调整阀。
在水-制冷剂热交换器12的热介质通路的出口连接有热介质散热器23的热介质入口侧。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,能够使热介质所具有的热向外气散热而冷却热介质。
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,经由格栅流入到驱动装置室内的行驶风能够接触热介质散热器23。在热介质散热器23的热介质出口连接有第二流量调整阀24b的一方的流入口。
而且,在热介质回路20连接有第二迂回通路20b,该第二迂回通路20b使从水-制冷剂热交换器12的热介质通路流出的热介质绕过热介质散热器23而导向第二流量调整阀24b的另一方的流入口侧。在第二流量调整阀24b的流出口连接有热介质泵21的吸入口侧。
第二流量调整阀24b对从水-制冷剂热交换器12的热介质通路流出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迂回通路20b的热介质的流量的流量比进行调整。第二流量调整阀24b的基本的结构与第一流量调整阀24a相同。
因此,在本实施方式的热介质回路20中,能够在水-制冷剂热交换器12将高压制冷剂作为热源来加热热介质。而且,能够在加热器芯22将热介质作为热源来加热向车室内吹送的空气。即,本实施方式的水-制冷剂热交换器12和加热器芯22构成了将高压制冷剂作为热源来加热空气的加热部。另外,第一膨胀阀13a使加热部的下游侧的制冷剂减压。
接着,使用图2,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中为了将温度被适当地调整后的空气向车室内的适当的部位吹出而将多个构成设备一体化的单元。
空调单元30具有外壳31。外壳31形成空调单元的外壳,并且在内部形成空气通路。外壳31由具有某种程度的弹性且强度优良的树脂(具体而言,聚丙烯)成形。
在外壳31的内部形成有第一空气通路31a、第二空气通路31b、第三空气通路31c、以及第四空气通路31d。形成于外壳31内的各空气通路彼此至少一部分相邻配置。
形成外壳31的第三空气通路31c的部位的一部分和形成外壳31的第四空气通路31d的部位的一部分配置于车室R1内。而且,空调单元30中的形成外壳31的第一空气通路31a的部位、形成外壳31的第二空气通路31b的部位以及其他部位配置于驱动装置室R2内。
车室R1和驱动装置室R2由隔壁38隔开。隔壁38对应于从内燃机(发动机)获得车辆行驶用的驱动力的通常的发动机车辆中被称作仪表板或防火墙的防音防火用的隔壁部件。
在第一空气通路31a内配置有第一热交换器14a。因此,第一空气通路31a是使流入第一热交换器14a的空气和通过第一热交换器14a后的空气流通的空气通路。
在第一空气通路31a的空气流动最上游侧配置有作为第一入口侧内外气切换部的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切换将作为车室内的空气的内气导向第一热交换器14a的入口侧作为流入第一热交换器14a的空气的通风路和将作为车室外的空气的外气导向第一热交换器14a的入口侧作为流入第一热交换器14a的空气的通风路。
第一入口侧内外气切换装置32a具有第一入口侧外气门321a和第一入口侧内气门322a。
第一入口侧外气门321a对第一外气导入口323a进行开闭。第一外气导入口323a是将外气导入第一空气通路31a的导入口。第一外气导入口323a形成于形成外壳31的第一空气通路31a的部位中的与第一热交换器14a相比靠空气流动上游侧的部位。
第一入口侧内气门322a对第一内气导入口35a进行开闭。第一内气导入口35a使第一空气通路31a与第四空气通路31d连通。第一内气导入口35a是经由第四空气通路31d向第一空气通路31a导入内气的导入口。第一内气导入口35a形成于形成外壳31的第一空气通路31a的部位中的与第一热交换器14a相比靠空气流动上游侧的部位。
第一入口侧外气门321a和第一入口侧内气门322a经由连杆机构等与未图示的第一入口侧电动致动器连结。第一入口侧外气门321a和第一入口侧内气门322a由第一入口侧电动致动器连动地驱动。
第一入口侧电动致动器能够连续地调整第一外气导入口323a和第一内气导入口35a的开度。例如,第一入口侧电动致动器能够随着减小第一外气导入口323a的开度而增大第一内气导入口35a的开度。第一入口侧电动致动器的动作由从控制装置40输出的控制信号控制。
在第一空气通路31a的空气流动最下游侧配置有作为第一出口侧内外气切换部的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切换将通过第一热交换器14a后的空气经由第三空气通路31c导向车室内的通风路和将通过第一热交换器14a后的空气导向车室外的通风路。
第一出口侧内外气切换装置33a具有第一出口侧室外门331a和第一出口侧室内门332a。
第一出口侧室外门331a对第一室外流出口333a进行开闭。第一室外流出口333a是使空气从第一空气通路31a向室外流出的流出口。第一外气导入口323a形成于形成外壳31的第一空气通路31a的部位中的与第一热交换器14a相比靠空气流动下游侧的部位。
第一出口侧室内门332a对第一室内流出口35b进行开闭。第一室内流出口35b使第一空气通路31a与第三空气通路31c连通。第一室内流出口35b是使空气从第一空气通路31a经由第三空气通路31c向室内侧流出的流出口。第一室内流出口35b形成于形成外壳31的第一空气通路31a的部位中的与第一热交换器14a相比靠空气流动下游侧的部位。
第一出口侧室外门331a和第一出口侧室内门332a经由连杆机构等与未图示的第一出口侧电动致动器连结。第一出口侧室外门331a和第一出口侧室内门332a由第一出口侧电动致动器连动地驱动。
第一出口侧电动致动器能够连续地调整第一室外流出口333a和第一室内流出口35b的开度。例如,第一出口侧电动致动器能够随着减小第一室外流出口333a的开度而增大第一室内流出口35b的开度。第一出口侧电动致动器的动作由从控制装置40输出的控制信号控制。
在第二空气通路31b内配置有第二热交换器14b。因此,第二空气通路31b是使流入第二热交换器14b的空气和通过第二热交换器14b后的空气流通的空气通路。
在第二空气通路31b的空气流动最上游侧配置有作为第二入口侧内外气切换部的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切换将内气作为流入第二热交换器14b的空气而导向第二热交换器14b的上游侧的通风路和将外气作为流入第二热交换器14b的空气而导向第二热交换器14b的上游侧的通风路。
第二入口侧内外气切换装置32b具有第二入口侧外气门321b和第二入口侧内气门322b。
第二入口侧外气门321b对第二外气导入口323b进行开闭。第二外气导入口323b是向第二空气通路31b导入外气的导入口。第二外气导入口323b形成于形成外壳31的第二空气通路31b的部位中的与第二热交换器14b相比靠空气流动上游侧的部位。
第二入口侧内气门322b对第二内气导入口35c进行开闭。第二内气导入口35c使第二空气通路31b与第四空气通路31d连通。第二内气导入口35c是经由第四空气通路31d向第二空气通路31b导入内气的导入口。第二内气导入口35c形成于形成外壳31的第二空气通路31b的部位中的与第二热交换器14b相比靠空气流动上游侧的部位。
第二入口侧外气门321b和第二入口侧内气门322b经由连杆机构等与未图示的第二入口侧电动致动器连结。第二入口侧外气门321b和第二入口侧内气门322b由第二入口侧电动致动器连动地驱动。
第二入口侧电动致动器能够连续地调整第二外气导入口323b和第二内气导入口35c的开度。例如,第二入口侧电动致动器能够随着减小第二外气导入口323b的开度而增大第二内气导入口35c的开度。第二入口侧电动致动器的动作由从控制装置40输出的控制信号控制。
在第二空气通路31b的空气流动最下游侧配置有作为第二出口侧内外气切换部的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切换将通过第二热交换器14b后的空气经由第三空气通路31c导向车室内的通风路和将通过第二热交换器14b后的空气导向车室外的通风路。
第二出口侧内外气切换装置33b具有第二出口侧室外门331b和第二出口侧室内门332b。
第二出口侧室外门331b对第二室外流出口333b进行开闭。第二室外流出口333b是使空气从第二空气通路31b向室外流出的流出口。第二外气流出口333b形成于形成外壳31的第二空气通路31b的部位中的与第二热交换器14b相比靠空气流动下游侧的部位。
第二出口侧室内门332b对第二室内流出口35d进行开闭。第二室内流出口35d使第二空气通路31b与第三空气通路31c连通。第二室内流出口35d是使空气从第二空气通路31b经由第三空气通路31c向室内侧流出的流出口。第二室内流出口35d形成于形成外壳31的第二空气通路31b的部位中的与第二热交换器14b相比靠空气流动下游侧的部位。
第二出口侧室外门331b和第二出口侧室内门332b经由连杆机构等与未图示的第二出口侧电动致动器连结。第二出口侧室外门331b和第二出口侧室内门332b由第二出口侧电动致动器连动地驱动。
第二出口侧电动致动器能够连续地调整第二室外流出口333b和第二室内流出口35d的开度。例如,第二出口侧电动致动器能够随着减小第二室外流出口333b的开度而增大第二室内流出口35d的开度。第二出口侧电动致动器的动作由从控制装置40输出的控制信号控制。
在第一空气通路31a的第一室外流出口333a和第二空气通路31b的第二室外流出口333b的下游侧配置有排出用送风机36。排出用送风机36是吸入并向室外排出从第一室外流出口333a和第二室外流出口333b流出的空气的电动送风机。排出用送风机36的转速(即,送风能力)由从控制装置40输出的控制电压控制。
在第三空气通路31c内配置有加热器芯22。因此,第三空气通路31c是使流入加热器芯22的空气和通过加热器芯22后的空气流通的空气通路。
在第三空气通路31c的空气流动最上游侧配置有作为外气导入部的外气导入装置32c。外气导入装置32c使外气流入第三空气通路31c。更详细地说,外气导入装置32c将绕过第一热交换器14a和第二热交换器14b后的外气导向构成加热部的加热器芯22的入口侧。
外气导入装置32c具有外气导入门321c。外气导入门321c对第三外气导入口323c进行开闭。第三外气导入口323c是向第三空气通路31c导入外气的导入口。第三外气导入口323c形成于形成外壳31的第三空气通路31c的部位中的与加热器芯22相比靠空气流动上游侧的部位。
另外,使第一空气通路31a与第三空气通路31c连通的第一室内流出口35b形成于形成外壳31的第三空气通路31c的部位中的与加热器芯22相比靠空气流动上游侧的部位。另外,使第二空气通路31b与第三空气通路31c连通的第二室内流出口35d形成于形成外壳31的第三空气通路31c的部位中的与加热器芯22相比靠空气流动上游侧的部位。
因此,加热器芯22配置为能够加热从外气导入部流入到第三空气通路31c的空气。另外,加热器芯22配置为能够加热通过第一热交换器14a后的空气,即,能够加热从第一室内流出口35b流入到第三空气通路31c的空气。另外,加热器芯22配置为能够加热通过第二热交换器14b后的空气,即,能够加热从第二室内流出口35d流入到第三空气通路31c的空气。
在第三空气通路31c内的第三外气导入口323c、第一室内流出口35b以及第二室内流出口35d的空气流动下游侧,即,与加热器芯22相比靠空气流动上游侧配置有室内送风机37。室内送风机37是吸入并朝向车室内吹送流入到第三空气通路31c的空气的电动送风机。室内送风机37的转速(即,送风能力)由从控制装置40输出的控制电压控制。
在本实施方式中,作为室内送风机37,采用了具备涡轮风扇的离心送风机。在像本实施方式那样通过将多个空气通路经由导入口等连接而形成通风路的空调单元中,空气在通风路流通时产生的压力损失容易增大。对此,具备涡轮风扇的离心送风机由于压力比容易变高,因此在容易向车室内吹送空气这点是有效的。
而且,在形成外壳31的第三空气通路31c的最下游部的部位形成有用于将通过加热器芯22后的空气向车室内吹出的未图示的多个开口孔。
作为开口孔,设置有面部开口孔、脚部开口孔以及除霜开口孔。面部开口孔是用于朝向车室内的乘员的上半身吹出空气的开口孔。脚部开口孔是用于朝向乘员的脚部吹出空气的开口孔。除霜开口孔是用于朝向车辆前面窗玻璃内侧面吹出空气的开口孔。
在这些开口孔的上游侧配置有未图示的吹出模式切换门。吹出模式切换门通过对各开口孔进行开闭来切换吹出空调风的开口孔。吹出模式切换门由吹出模式切换门驱动用的电动致动器驱动。吹出模式切换门驱动用的电动致动器的动作由从控制装置40输出的控制信号控制。
第四空气通路31d是导入内气并使内气流通的空气通路。在分隔外壳31的第三空气通路31c与第四空气通路31d的部位配置有加热部入口侧切换装置34a和加热部出口侧切换装置34b。
加热部入口侧切换装置34a是切换将内气导向第一内气导入口35a和第二内气导入口35c侧的通风路与将内气直接吸入室内送风机37的通风路的加热部入口侧切换部。更详细地说,加热部入口侧切换装置34a使在第四空气通路31d流通的内气绕过第一空气通路31a和第二空气通路31b而被室内送风机37吸入。
加热部入口侧切换装置34a具有加热部入口侧门341a。加热部入口侧门341a对加热部入口侧开口部35e进行开闭。加热部入口侧开口部35e使第三空气通路31c与第四空气通路31d连通。加热部入口侧开口部35e形成于形成外壳31的第三空气通路31c的部位中的与室内送风机37的吸入口相比靠空气流动上游侧的部位。
加热部入口侧门341a与未图示的加热部入口侧电动致动器连结。加热部入口侧门341a由加热部入口侧电动致动器驱动。加热部入口侧电动致动器的动作由从控制装置40输出的控制信号控制。
加热部出口侧切换装置34b是切换将在构成加热部的加热器芯22被加热后的空气导向车室内的通风路与将在加热器芯22被加热后的空气直接导向第四空气通路31d的通风路的加热部出口侧切换部。更详细地说,加热部出口侧切换装置34b能够使在加热器芯22被加热后的空气绕过车室内而返回第一内气导入口35a和第二内气导入口35c侧。
加热部出口侧切换装置34b具有加热部出口侧门341b。加热部出口侧门341b对加热部出口侧开口部35f进行开闭。加热部出口侧开口部35f使第三空气通路31c与第四空气通路31d连通。加热部出口侧开口部35f形成于形成外壳31的第三空气通路31c的部位中的与加热器芯22相比靠空气流动下游侧的部位。
加热部出口侧门341b与未图示的加热部出口侧电动致动器连结。加热部出口侧门341b由加热部出口侧电动致动器驱动。加热部出口侧电动致动器的动作由从控制装置40输出的控制信号控制。
另外,使第四空气通路31d与第一空气通路31a连通的第一内气导入口35a形成于形成外壳31的第四空气通路31d的部位中的与加热部入口侧开口部35e相比靠第四空气通路31d的空气流动下游侧的部位。
另外,使第四空气通路31d与第二空气通路31b连通的第二内气导入口35c形成于形成外壳31的第四空气通路31d的部位中的与加热部入口侧开口部35e相比靠第四空气通路31d的内气流动下游侧的部位。
此外,在图2中,为了说明的明确化,示出了各切换装置32a~32c、33a、33b、34a、34b的各门将各外气导入口、各内气导入口、各室外流出口、各室内流出口、各开口部关闭的状态。
接着,使用图3,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40由包含CPU、ROM及RAM等的周知的微型计算机及其周边电路构成。控制装置40基于存储于ROM内的空调控制程序执行各种运算、处理,并控制与输出侧连接的各种控制对象设备11、13a、13b、21、24a、24b、32a、32b、32c、33a、33b、34a、34b、36、37等的动作。
如图3所示,在控制装置40的输入侧连接有各种控制用传感器。作为控制用传感器,包含内气温传感器41a、外气温传感器41b、日照量传感器41c等。而且,作为控制用传感器,包含高压压力传感器41d、第一热交换器温度传感器41e、第二热交换器温度传感器41f、第一制冷剂温度传感器41g、第二制冷剂温度传感器41h、第三制冷剂温度传感器41i、热介质温度传感器41j等。
内气温传感器41a是检测作为车室内的温度的内气温Tr的内气温检测部。外气温传感器41b是检测作为车室外的温度的外气温Tam的外气温检测部。日照量传感器41c是检测向车室内照射的日照量As的日照量检测部。高压压力传感器41d是检测从压缩机11排出的高压制冷剂的高压压力Pd的高压压力检测部。
第一热交换器温度传感器41e是检测第一热交换器14a中的制冷剂蒸发温度(即,第一热交换器14a的温度)的第一热交换器温度检测部。第二热交换器温度传感器41f是检测第二热交换器14b中的制冷剂蒸发温度(即,第二热交换器14b的温度)的第二热交换器温度检测部。
第一制冷剂温度传感器41g是检测作为从水-制冷剂热交换器12的制冷剂通路流出的制冷剂的温度的第一制冷剂温度T1的第一制冷剂温度检测部。第二制冷剂温度传感器41h是检测作为从第一热交换器14a流出的制冷剂的温度的第二制冷剂温度T2的第二制冷剂温度检测部。第三制冷剂温度传感器41i是检测作为从第二热交换器14b流出的制冷剂的温度的第三制冷剂温度T3的第三制冷剂温度检测部。
热介质温度传感器41j是检测作为向加热器芯22流入的热介质的温度的热介质温度Tw的热介质温度检测部。
而且,在控制装置40的输入侧连接有配置于车室内前部的仪表盘附近的操作面板42。来自设置于操作面板42的各种操作开关的操作信号输入至控制装置40。作为设置于操作面板42的各种操作开关,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。
自动开关是设定或解除制冷循环装置10的自动控制运转的操作开关。空调开关是要求在第一热交换器14a或第二热交换器14b进行空气的冷却的操作开关。风量设定开关是手动设定室内送风机37的风量的操作开关。温度设定开关是设定车室内的目标温度Tset的操作开关。
另外,本实施方式的控制装置40是对连接至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的部件。因此,控制各控制对象设备的动作的结构(即,硬件和软件)构成对各控制对象设备的动作进行控制的控制部。
例如,控制装置40中的对热泵循环10的压缩机11的动作进行控制的结构是压缩机控制部40a。
另外,对第一入口侧内外气切换装置32a的动作进行控制的结构是第一入口侧内外气切换控制部40b。另外,对第二入口侧内外气切换装置32b的动作进行控制的结构是第二入口侧内外气切换控制部40c。另外,对外气导入装置32c的动作进行控制的结构是外气导入控制部40d。
另外,对第一出口侧内外气切换装置33a的动作进行控制的结构是第一出口侧内外气切换控制部40e。另外,对第二出口侧内外气切换装置33b的动作进行控制的结构是第二出口侧内外气切换控制部40f。另外,对加热部入口侧切换装置34a的动作进行控制的结构是加热部入口侧切换控制部40g。另外,对加热部出口侧切换装置34b的动作进行控制的结构是加热部出口侧切换控制部40h。
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。车辆用空调装置1为了进行车室内的空调能够切换制冷模式、制热模式、除湿制热模式、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。制热模式是将加热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且除湿后的空气再加热而向车室内吹出的运转模式。除霜模式是去除产生了结霜的热交换器的霜的运转模式。
运转模式的切换通过执行预先存储于控制装置40的空调控制程序来进行。空调控制程序在操作面板42的自动开关被接通(ON)时执行。在空调控制程序中,基于各种控制用传感器的检测信号和操作面板的操作信号来切换运转模式。以下,对各运转模式的动作进行说明。
(a)制冷模式
制冷模式主要是在外气温Tam成为比较高的温度(在本实施方式中,20℃以上)时执行的运转模式。在本实施方式的车辆用空调装置1中,作为制冷模式,能够切换内气制冷模式、外气制冷模式以及复合制冷模式。
(a-1)内气制冷模式
在内气制冷模式中,控制装置40使热泵循环10的压缩机11工作。更具体而言,控制装置40控制压缩机11的制冷剂排出能力,以使由第二热交换器温度传感器41f检测出的第二热交换器温度Tefin2接近目标蒸发器温度TEO。
目标蒸发器温度TEO是基于向车室内吹出的空气的目标吹出温度TAO,并参照预先存储于控制装置40的制冷模式用的控制映射图而决定的。目标吹出温度TAO使用各种控制用传感器的检测信号和操作面板的操作信号来计算。
在本实施方式的控制映射图中,决定为使目标蒸发器温度TEO随着目标吹出温度TAO的上升而上升。另外,目标蒸发器温度TEO被决定为能够抑制第二热交换器14b的结霜的值(在本实施方式中,至少1℃以上)。
另外,控制装置40将第一膨胀阀13a设为全开状态。另外,控制装置40将第二膨胀阀13b设为发挥制冷剂减压作用的节流状态。更具体而言,控制装置40控制第二膨胀阀13b的动作,以使流入第二膨胀阀13b的制冷剂的过冷却度SC2接近目标过冷却度SCO2。
目标过冷却度SCO2是基于由第二制冷剂温度传感器41h检测出的第二制冷剂温度T2,并参照预先存储于控制装置40的制冷模式用的控制映射图而决定的。在本实施方式的控制映射图中,以使循环的性能系数(即,COP)接近极大值的方式决定目标过冷却度SCO2。
另外,控制装置40使热介质回路20的热介质泵21以发挥预先设定的基准压送能力的方式工作。
另外,控制装置40控制第一流量调整阀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40控制第二流量调整阀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40控制第一入口侧内外气切换装置32a的动作,以打开空调单元30的第一外气导入口323a并关闭第一内气导入口35a。即,第一入口侧内外气切换装置32a切换为将外气导向第一热交换器14a的通风路。
另外,控制装置40控制第一出口侧内外气切换装置33a的动作,以打开第一室外流出口333a并关闭第一室内流出口35b。即,第一出口侧内外气切换装置33a切换为将通过第一热交换器14a后的空气导向车室外的通风路。
另外,控制装置40控制第二入口侧内外气切换装置32b的动作,以关闭第二外气导入口323b并打开第二内气导入口35c。即,第二入口侧内外气切换装置32b切换为将内气导向第二热交换器14b的通风路。
另外,控制装置40控制第二出口侧内外气切换装置33b的动作,以关闭第二室外流出口333b并打开第二室内流出口35d。即,第二出口侧内外气切换装置33b切换为将通过第二热交换器14b后的空气导向车室内的通风路。
另外,控制装置40控制外气导入装置32c的动作,以关闭第三外气导入口323c。另外,控制装置40控制加热部入口侧切换装置34a的动作,以关闭加热部入口侧开口部35e。另外,控制装置40控制加热部出口侧切换装置34b的动作,以关闭加热部出口侧开口部35f。
另外,控制装置40使排出用送风机36以发挥预先设定的基准送风能力的方式工作。另外,控制装置40使室内送风机37以发挥目标送风能力的方式工作。
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40的控制映射图而决定的。在本实施方式的控制映射图中,在目标吹出温度TAO的极低温度范围(最大制冷范围)和极高温度范围(最大制热范围)中使室内送风机37的送风能力为最大。
而且,随着目标吹出温度TAO从极低温度范围朝向中间温度范围上升,对应于目标吹出温度TAO的上升而使送风能力减小,随着目标吹出温度TAO从极高温度范围朝向中间温度范围降低,对应于目标吹出温度TAO的降低而使送风能力减小。另外,当目标吹出温度TAO进入规定的中间温度范围内时,使送风能力为最小。
因此,在内气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。流入到水-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。由此,热介质被加热。
从水-制冷剂热交换器12的制冷剂通路流出的制冷剂经由成为全开的第一膨胀阀13a而流入第一热交换器14a。
流入到第一热交换器14a的制冷剂与从空调单元30的第一外气导入口323a流入到第一空气通路31a的空气(具体而言,外气)进行热交换。在第一热交换器14a中,制冷剂向空气散热,从而进一步冷凝。由此,在第一空气通路31a流通的空气被加热。
从第一热交换器14a流出的制冷剂流入第二膨胀阀13b而被减压。在第二膨胀阀13b减压后的低压制冷剂流入第二热交换器14b。
流入到第二热交换器14b的制冷剂与从空调单元30的第二内气导入口35c流入到第二空气通路31b的空气(具体而言,内气)进行热交换。在第二热交换器14b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14b流出的制冷剂流入储液器15。流入到储液器15的制冷剂被气液分离。在储液器15分离后的气相制冷剂被压缩机11吸入而再次被压缩。
另外,在内气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流入水-制冷剂热交换器12的热介质通路。流入到水-制冷剂热交换器12的热介质通路的热介质与在制冷剂通路流通的制冷剂进行热交换。在水-制冷剂热交换器12中,热介质被加热。
从水-制冷剂热交换器12流出的全部流量的热介质流入热介质散热器23。流入到热介质散热器23的热介质与外气进行热交换。在热介质散热器23中,热介质向外气散热而被冷却。从热介质散热器23流出的热介质被热介质泵21吸入而再次被压送。
另外,在内气制冷模式的空调单元30中,空气如图4的粗线箭头所示那样在各空气通路流动。
空气(具体而言,外气)经由第一外气导入口323a流入第一空气通路31a。流入到第一空气通路31a的空气在第一热交换器14a与制冷剂进行热交换而被加热。在第一热交换器14a被加热后的空气从第一室外流出口333a流出。从第一室外流出口333a流出的空气被排出用送风机36吸入而向车室外排出。
经由第二内气导入口35c而在第四空气通路31d流通的空气(具体而言,内气)流入第二空气通路31b。流入到第二空气通路31b的空气在第二热交换器14b与制冷剂进行热交换而被冷却。在第二热交换器14b被冷却后的空气经由第二室内流出口35d流入第三空气通路31c。
流入到第三空气通路31c的空气被室内送风机37吸入而向加热器芯22吹送。在内气制冷模式中,热介质不在加热器芯22流通。因此,流入到加热器芯22的空气不会被热介质加热,而向车室内吹送。由此,实现了车室内的制冷。
在内气制冷模式中,将内气循环吹送而在第二热交换器14b进行冷却。因此,通过在刚开始制冷后就切换为内气制冷模式,能够期望车室内的速效制冷。
(a-2)外气制冷模式
在外气制冷模式中,控制装置40与内气制冷模式相同地,控制热泵循环10的压缩机11、第一膨胀阀13a以及第二膨胀阀13b的动作。另外,控制装置40与内气制冷模式相同地,控制热介质回路20的热介质泵21、第一流量调整阀24a以及第二流量调整阀24b的动作。
另外,控制装置40与内气制冷模式相同地,控制空调单元30的第一入口侧内外气切换装置32a和第一出口侧内外气切换装置33a的动作。
另外,控制装置40控制第二入口侧内外气切换装置32b的动作,以打开第二外气导入口323b并关闭第二内气导入口35c。即,第二入口侧内外气切换装置32b切换为将外气导向第二热交换器14b的通风路。另外,控制装置40与内气制冷模式相同地,控制第二出口侧内外气切换装置33b的动作。
另外,控制装置40与内气制冷模式相同地,控制外气导入装置32c、加热部入口侧切换装置34a以及加热部出口侧切换装置34b的动作。另外,控制装置40与内气制冷模式相同地,控制排出用送风机36和室内送风机37的动作。
因此,在外气制冷模式的热泵循环10和热介质回路20中,与内气制冷模式相同地工作。
另外,在外气制冷模式的空调单元30中,空气如图5的粗线箭头所示那样在各空气通路流动。
空气(具体而言,外气)经由第一外气导入口323a流入第一空气通路31a。流入到第一空气通路31a的空气与内气制冷模式相同地,在第一热交换器14a被加热而向车室外排出。
空气(具体而言,外气)经由第二外气导入口323b流入第二空气通路31b。流入到第二空气通路31b的空气在第二热交换器14b与制冷剂进行热交换而被冷却。在第二热交换器14b被冷却后的空气经由第二室内流出口35d流入第三空气通路31c。
流入到第三空气通路31c的空气与内气制冷模式相同地,向车室内吹送。由此,实现了车室内的制冷。
(a-3)复合制冷模式
在复合制冷模式中,控制装置40与内气制冷模式相同地,控制热泵循环10的压缩机11的动作。
另外,控制装置40将第一膨胀阀13a设为节流状态。更具体而言,控制装置40控制第一膨胀阀13a的动作,以使流入第一膨胀阀13a的制冷剂的过冷却度SC1接近目标过冷却度SCO1。
目标过冷却度SCO1是基由于第一制冷剂温度传感器41g检测出的第一制冷剂温度T1,并参照预先存储于控制装置40的制冷模式用的控制映射图而决定的。在本实施方式的控制映射图中,以使循环的性能系数(即,COP)接近极大值的方式决定目标过冷却度SCO1。
另外,控制装置40将第二膨胀阀13b设为全开状态。
另外,控制装置40与内气制冷模式相同地,控制热介质回路20的热介质泵21、第一流量调整阀24a以及第二流量调整阀24b的动作。
另外,控制装置40控制第一入口侧内外气切换装置32a的动作,以打开空调单元30的第一外气导入口323a并关闭第一内气导入口35a。即,第一入口侧内外气切换装置32a切换为将外气导向第一热交换器14a的通风路。
另外,控制装置40控制第一出口侧内外气切换装置33a的动作,以关闭第一室外流出口333a并打开第一室内流出口35b。即,第一出口侧内外气切换装置33a切换为将通过第一热交换器14a后的空气导向车室内的通风路。
另外,控制装置40控制第二入口侧内外气切换装置32b的动作,以打开第二外气导入口323b并关闭第二内气导入口35c。即,第二入口侧内外气切换装置32b切换为将外气导向第二热交换器14b的通风路。
另外,控制装置40控制第二出口侧内外气切换装置33b的动作,以关闭第二室外流出口333b并打开第二室内流出口35d。即,第二出口侧内外气切换装置33b切换为将通过第二热交换器14b后的空气导向车室内的通风路。
另外,控制装置40与内气制冷模式相同地,控制外气导入装置32c、加热部入口侧切换装置34a以及加热部出口侧切换装置34b的动作。另外,控制装置40使排出用送风机36停止。另外,控制装置40与内气制冷模式相同地,控制室内送风机37的动作。
因此,在复合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。在水-制冷剂热交换器12中,与内气制冷模式相同地,热介质被加热。
从水-制冷剂热交换器12的制冷剂通路流出的制冷剂流入第一膨胀阀13a而被减压。在第一膨胀阀13a减压后的低压制冷剂流入第一热交换器14a。
流入到第一热交换器14a的制冷剂与从空调单元30的第一外气导入口323a流入到第一空气通路31a的空气(具体而言,外气)进行热交换。在第一热交换器14a中,制冷剂从空气吸热而蒸发。由此,在第一热交换器14a流通的空气被冷却。
从第一热交换器14a流出的制冷剂经由成为全开的第二膨胀阀13b而流入第二热交换器14b。
流入到第二热交换器14b的制冷剂与从空调单元30的第二外气导入口323b流入到第二空气通路31b的空气(具体而言,外气)进行热交换。在第二热交换器14b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14b流出的制冷剂流入储液器15。流入到储液器15的制冷剂被气液分离。在储液器15分离出的气相制冷剂被压缩机11吸入而再次被压缩。
另外,在复合制冷模式的热介质回路20中,与内气制冷模式相同地工作。
另外,在复合制冷模式的空调单元30中,空气如图6的粗线箭头所示那样在各空气通路流动。
空气(具体而言,外气)经由第一外气导入口323a流入第一空气通路31a。流入到第一空气通路31a的空气在第一热交换器14a被冷却。在第一热交换器14a被冷却后的空气经由第一室内流出口35b而流入第三空气通路31c。
空气(具体而言,外气)经由第二外气导入口323b流入第二空气通路31b。流入到第二空气通路31b的空气在第二热交换器14b被冷却。在第二热交换器14b被冷却后的空气经由第二室内流出口35d而流入第三空气通路31c。
流入到第三空气通路31c的空气与内气制冷模式相同地,向车室内吹送。由此,实现了车室内的制冷。
在复合制冷模式中,能够在第一热交换器14a和第二热交换器14b这两方对空气进行冷却,因此,能够对充分的流量的空气进行冷却。另外,在复合制冷模式中,第一入口侧内外气切换装置32a也可以切换为将内气导向第一热交换器14a的通风路。而且,第二入口侧内外气切换装置32b也可以切换为将内气导向第二热交换器14b的通风路。
(b)制热模式
制热模式主要是在外气温Tam成为比较低的温度(在本实施方式中,0℃以下)时执行的运转模式。在本实施方式的车辆用空调装置1中,作为制热模式,能够切换内气制热模式、外气制热模式以及换气制热模式。
(b-1)内气制热模式
在内气制热模式中,控制装置40使热泵循环10的压缩机11工作。更具体而言,控制装置40控制压缩机11的制冷剂排出能力,以使由高压压力传感器41d检测出的高压压力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40的制热模式用的控制映射图而决定的。
在本实施方式的控制映射图中,决定为使目标高压PDO随着目标吹出温度TAO的上升而上升。
另外,控制装置40将第一膨胀阀13a设为节流状态。另外,控制装置40将第二膨胀阀13b设为全开状态。更具体而言,控制装置40控制第一膨胀阀13a的动作,以使流入第一膨胀阀13a的制冷剂的过冷却度SC1接近目标过冷却度SCO1。
目标过冷却度SCO1是基于由第一制冷剂温度传感器41g检测出的第一制冷剂温度T1,并参照预先存储于控制装置40的制热模式用的控制映射图而决定的。在本实施方式的控制映射图中,以循环的性能系数接近极大值的方式决定目标过冷却度SCO1。
另外,控制装置40使热介质回路20的热介质泵21以发挥预先设定的基准压送能力的方式工作。
另外,控制装置40控制第一流量调整阀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40控制第二流量调整阀24b的动作,以使由热介质温度传感器41j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40的制热模式用的控制映射图而决定的。
另外,控制装置40控制第一入口侧内外气切换装置32a的动作,以打开空调单元30的第一外气导入口323a并关闭第一内气导入口35a。即,第一入口侧内外气切换装置32a切换为将外气导向第一热交换器14a的通风路。
另外,控制装置40控制第一出口侧内外气切换装置33a的动作,以打开第一室外流出口333a并关闭第一室内流出口35b。即,第一出口侧内外气切换装置33a切换为将通过第一热交换器14a后的空气导向车室外的通风路。
另外,控制装置40控制第二入口侧内外气切换装置32b的动作,以打开第二外气导入口323b并关闭第二内气导入口35c。即,第二入口侧内外气切换装置32b切换为将外气导向第二热交换器14b的通风路。
另外,控制装置40控制第二出口侧内外气切换装置33b的动作,以打开第二室外流出口333b并关闭第二室内流出口35d。即,第二出口侧内外气切换装置33b切换为将通过第二热交换器14b后的空气导向车室外的通风路。
另外,控制装置40控制外气导入装置32c的动作,以关闭第三外气导入口323c。另外,控制装置40控制加热部入口侧切换装置34a的动作,以打开加热部入口侧开口部35e。另外,控制装置40控制加热部出口侧切换装置34b的动作,以关闭加热部出口侧开口部35f。
另外,控制装置40与内气制冷模式相同地,控制排出用送风机36和室内送风机37的动作。
因此,在内气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。流入到水-制冷剂热交换器12的制冷剂通路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,制冷剂向热介质散热而冷凝。由此,热介质被加热。
从水-制冷剂热交换器12的制冷剂通路流出的制冷剂流入第一膨胀阀13a而被减压。在第一膨胀阀13a减压后的低压制冷剂流入第一热交换器14a。
流入到第一热交换器14a的制冷剂与从空调单元30的第一外气导入口323a流入到第一空气通路31a的空气(具体而言,外气)进行热交换。在第一热交换器14a中,制冷剂从空气吸热而蒸发。从第一热交换器14a流出的制冷剂经由成为全开的第二膨胀阀13b而流入第二热交换器14b。
流入到第二热交换器14b的制冷剂与从空调单元30的第二外气导入口323b流入到第二空气通路31b的空气(具体而言,外气)进行热交换。在第二热交换器14b中,制冷剂从空气吸热而蒸发。
从第二热交换器14b流出的制冷剂流入储液器15。流入到储液器15的制冷剂被气液分离。在储液器15分离后的气相制冷剂被压缩机11吸入而再次被压缩。
另外,在内气制热模式的热介质回路20中,从热介质泵21压送的热介质流入加热器芯22。流入到加热器芯22的热介质与在第三空气通路31c流通的空气进行热交换。在加热器芯22中,热介质向空气散热。由此,在第三空气通路31c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。流入到水-制冷剂热交换器12的热介质通路的热介质与制冷剂进行热交换而被加热。
从水-制冷剂热交换器12的热介质通路流出的一部分的热介质流入热介质散热器23。流入到热介质散热器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整阀24b的一方的流入口。从水-制冷剂热交换器12的热介质通路流入到第二迂回通路20b的热介质流入第二流量调整阀24b的另一方的流入口。
此时,第二流量调整阀24b调整流入热介质散热器23的热介质的流量与流入热介质旁通通路25的热介质的流量的流量比,以使热介质温度Tw接近目标热介质温度TWO。从第二流量调整阀24b流出的热介质被热介质泵21吸入而再次向加热器芯22侧压送。
另外,在内气制热模式的空调单元30中,空气如图7的粗线箭头所示那样在各空气通路流动。
空气(具体而言,外气)经由第一外气导入口323a流入第一空气通路31a。流入到第一空气通路31a的空气在第一热交换器14a与制冷剂进行热交换而被冷却。在第一热交换器14a冷却后的空气从第一室外流出口333a流出。从第一室外流出口333a流出的空气被排出用送风机36吸入而向车室外排出。
空气(具体而言,外气)经由第二外气导入口323b流入第二空气通路31b。流入到第二空气通路31b的空气在第二热交换器14b与制冷剂进行热交换而被冷却。在第二热交换器14b冷却后的空气从第二室外流出口333b流出。从第二室外流出口333b流出的空气被排出用送风机36吸入而向车室外排出。
在第四空气通路31d流通的空气(具体而言,内气)经由加热部入口侧开口部35e而流入第三空气通路31c。流入到第三空气通路31c的空气被室内送风机37吸入而向加热器芯22吹送。流入到加热器芯22的空气与热介质进行热交换而被加热。在加热器芯22被加热后的空气向车室内吹送。由此,实现了车室内的制热。
在内气制热模式中,将内气循环吹送而在加热器芯22加热。因此,通过在刚开始制热后就切换为内气制热模式,能够期望车室内的速效制热。
(b-2)外气制热模式
在外气制热模式中,控制装置40与内气制热模式相同地,控制热泵循环10的压缩机11、第一膨胀阀13a以及第二膨胀阀13b的动作。另外,控制装置40与内气制热模式相同地,控制热介质回路20的热介质泵21、第一流量调整阀24a以及第二流量调整阀24b的动作。
另外,控制装置40与内气制热模式相同地,控制空调单元30的第一入口侧内外气切换装置32a、第一出口侧内外气切换装置33a、第二入口侧内外气切换装置32b以及第二出口侧内外气切换装置33b的动作。
另外,控制装置40控制外气导入装置32c的动作,以打开第三外气导入口323c。另外,控制装置40控制加热部入口侧切换装置34a的动作,以关闭加热部入口侧开口部35e。另外,控制装置40控制加热部出口侧切换装置34b的动作,以关闭加热部出口侧开口部35f。
另外,控制装置40与内气制冷模式相同地,控制排出用送风机36和室内送风机37的动作。
因此,在外气制热模式的热泵循环10和热介质回路20中,与内气制热模式相同地工作。
另外,在外气制热模式的空调单元30中,空气如图8的粗线箭头所示那样在各空气通路流动。
空气(具体而言,外气)经由第一外气导入口323a流入第一空气通路31a。流入到第一空气通路31a的空气与内气制热模式相同地,在第一热交换器14a被冷却而向车室外排出。
空气(具体而言,外气)经由第二外气导入口323b流入第二空气通路31b。流入到第二空气通路31b的空气与内气制热模式相同地,在第二热交换器14b被冷却而向车室外排出。
空气(具体而言,外气)经由第三外气导入口323c流入第三空气通路31c。流入到第三空气通路31c的空气被室内送风机37吸入而向加热器芯22吹送。流入到加热器芯22的空气与热介质进行热交换而被加热。在加热器芯22被加热后的空气向车室内吹送。由此,实现了车室内的制热。
(b-3)换气制热模式
在换气制热模式中,控制装置40与内气制热模式相同地,控制热泵循环10的压缩机11的动作。
另外,控制装置40将第一膨胀阀13a设为节流状态。更具体而言,控制装置40控制第一膨胀阀13a的动作,以使第一热交换器14a中的制冷剂蒸发温度成为比内气温Tr低的温度,且成为第一热交换器14a不会产生结霜的温度(在本实施方式中,比1℃高的温度)。
另外,控制装置40将第二膨胀阀13b设为节流状态。更具体而言,控制装置40控制第二膨胀阀13b的动作,以使流入第一膨胀阀13a的制冷剂的过冷却度SC1接近目标过冷却度SCO1。
另外,控制装置40与内气制热模式相同地,控制热介质回路20的热介质泵21、第一流量调整阀24a以及第二流量调整阀24b的动作。
另外,控制装置40控制、第一入口侧内外气切换装置32a的动作,以关闭空调单元30的第一外气导入口323a并打开第一内气导入口35a。即,第一入口侧内外气切换装置32a切换为将内气导向第一热交换器14a的通风路。
另外,控制装置40控制第一出口侧内外气切换装置33a的动作,以打开第一室外流出口333a并关闭第一室内流出口35b。即,第一出口侧内外气切换装置33a切换为将通过第一热交换器14a后的空气导向车室外的通风路。
另外,控制装置40与内气制热模式相同地,控制第二入口侧内外气切换装置32b和第二出口侧内外气切换装置33b的动作。
另外,控制装置40控制外气导入装置32c的动作,以打开第三外气导入口323c。另外,控制装置40控制加热部入口侧切换装置34a的动作,以关闭加热部入口侧开口部35e。另外,控制装置40控制加热部出口侧切换装置34b的动作,以关闭加热部出口侧开口部35f。
另外,控制装置40与内气制热模式相同地,控制排出用送风机36和室内送风机37的动作。
因此,在换气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。在水-制冷剂热交换器12中,与内气制热模式相同地,热介质被加热。从水-制冷剂热交换器12的制冷剂通路流出的制冷剂流入第一膨胀阀13a而被减压。在第一膨胀阀13a减压后的低压制冷剂流入第一热交换器14a。
流入到第一热交换器14a的制冷剂与从空调单元30的第一内气导入口35a流入到第一空气通路31a的空气(具体而言,内气)进行热交换。在第一热交换器14a中,制冷剂从空气吸热而蒸发。从第一热交换器14a流出的制冷剂流入第二膨胀阀13b而被减压。在第二膨胀阀13b减压后的低压制冷剂流入第二热交换器14b。
流入到第二热交换器14b的制冷剂与内气制热模式相同地,从空气(具体而言,外气)吸热而蒸发。从第二热交换器14b流出的制冷剂流入储液器15。流入到储液器15的制冷剂被气液分离。在储液器15分离后的气相制冷剂被压缩机11吸入而再次被压缩。
另外,在换气制热模式的热介质回路20中,与内气制热模式相同地工作。
另外,在换气暖机模式的空调单元30中,空气如图9的粗线箭头所示那样在各空气通路流动。
在第四空气通路31d流通的空气(具体而言,内气)经由第一内气导入口35a流入第一空气通路31a。流入到第一空气通路31a的空气与制冷剂进行热交换而被冷却。在第一热交换器14a冷却后的空气从第一室外流出口333a流出。从第一室外流出口333a流出的空气被排出用送风机36吸入而向车室外排出。
空气(具体而言,外气)经由第二外气导入口323b流入第二空气通路31b。流入到第二空气通路31b的空气与内气制热模式相同地,在第二热交换器14b被冷却而向车室外排出。
空气(具体而言,外气)经由第三外气导入口323c流入第三空气通路31c。流入到第三空气通路31c的空气被室内送风机37吸入而向加热器芯22吹送。流入到加热器芯22的空气与热介质进行热交换而被加热。在加热器芯22被加热后的空气向车室内吹送。由此,实现了车室内的制热。
(c)除湿制热模式
除湿制热模式主要是在外气温Tam成为中低温(在本实施方式中,0℃以上且20℃以下)时执行的运转模式。而且,在本实施方式的车辆用空调装置1中,作为除湿制热模式,能够切换第一除湿制热模式和第二除湿制热模式。
第一除湿制热模式在外气温Tam成为预先设定的基准除湿制热温度KTam(在本实施方式中,10℃)以上时执行。另外,第二除湿制热模式在外气温Tam成为低于基准除湿制热温度KTam时执行。
(c-1)第一除湿制热模式
在外气制热模式中,控制装置40与内气制热模式相同地,控制热泵循环10的压缩机11的动作。
另外,控制装置40将第一膨胀阀13a设为节流状态。更具体而言,控制装置40控制第一膨胀阀13a的动作,以使第一热交换器14a中的制冷剂蒸发温度成为比外气温Tam低的温度且为第二热交换器14a的制冷剂蒸发温度以上。
另外,控制装置40将第二膨胀阀13b设为节流状态。更具体而言,控制装置40控制第二膨胀阀13b的动作,以使第二热交换器14b中的制冷剂蒸发温度成为基准蒸发温度KTe2(在本实施方式中,1℃)。
另外,控制装置40与内气制热模式相同地,控制热介质回路20的热介质泵21、第一流量调整阀24a以及第二流量调整阀24b的动作。
另外,控制装置40控制第一入口侧内外气切换装置32a的动作,以打开空调单元30的第一外气导入口323a并关闭第一内气导入口35a。即,第一入口侧内外气切换装置32a切换为将外气导向第一热交换器14a的通风路。
另外,控制装置40控制第一出口侧内外气切换装置33a的动作,以打开第一室外流出口333a并关闭第一室内流出口35b。即,第一出口侧内外气切换装置33a切换为将通过第一热交换器14a后的空气导向车室外的通风路。
另外,控制装置40控制第二入口侧内外气切换装置32b的动作,以关闭第二外气导入口323b并打开第二内气导入口35c。即,第二入口侧内外气切换装置32b切换为将内气导向第二热交换器14b的通风路。
另外,控制装置40控制第二出口侧内外气切换装置33b的动作,以关闭第二室外流出口333b并打开第二室内流出口35d。即,第二出口侧内外气切换装置33b切换为将通过第二热交换器14b后的空气导向车室内的通风路。
另外,控制装置40控制外气导入装置32c的动作,以关闭第三外气导入口323c。另外,控制装置40控制加热部入口侧切换装置34a的动作,以关闭加热部入口侧开口部35e。另外,控制装置40控制加热部出口侧切换装置34b的动作,以关闭加热部出口侧开口部35f。
另外,控制装置40与内气制冷模式相同地,控制排出用送风机36和室内送风机37的动作。
因此,在第一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。在水-制冷剂热交换器12中,与内气制热模式相同地,热介质被加热。从水-制冷剂热交换器12的制冷剂通路流出的制冷剂流入第一膨胀阀13a而被减压。在第一膨胀阀13a减压后的低压制冷剂流入第一热交换器14a。
流入到第一热交换器14a的制冷剂与从空调单元30的第一外气导入口323a流入到第一空气通路31a的空气(具体而言,外气)进行热交换。在第一热交换器14a中,制冷剂从空气吸热而蒸发。从第一热交换器14a流出的制冷剂流入第二膨胀阀13b而被减压。在第二膨胀阀13b减压后的低压制冷剂流入第二热交换器14b。
流入到第二热交换器14b的制冷剂与从第二内气导入口35c流入到第二空气通路31b的空气(具体而言,内气)进行热交换。在第二热交换器14b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14b流出的制冷剂流入储液器15。流入到储液器15的制冷剂被气液分离。在储液器15分离后的气相制冷剂被压缩机11吸入而再次被压缩。
另外,在第一除湿制热模式的热介质回路20中,与内气制热模式相同地工作。
另外,在第一除湿制热模式的空调单元30中,空气如图10的粗线箭头所示那样在各空气通路流动。
空气(具体而言,外气)经由第一外气导入口323a流入第一空气通路31a。流入到第一空气通路31a的空气与内气制热模式相同地,在第一热交换器14a被冷却后向车室外排出。
在第四空气通路31d流通的空气(具体而言,内气)经由第二内气导入口35c流入第二空气通路31b。流入到第二空气通路31b的空气在第二热交换器14b与制冷剂进行热交换而被冷却并除湿。在第二热交换器14b被除湿后的空气经由第二室内流出口35d而流入第三空气通路31c。
流入到第三空气通路31c的空气被室内送风机37吸入而向加热器芯22吹送。流入到加热器芯22的空气与热介质进行热交换而被再加热。在加热器芯22被再加热后的空气向车室内吹送。由此,实现了车室内的除湿制热。
在第一除湿制热模式中,第一热交换器14a的制冷剂蒸发温度变得高于第二热交换器14b的制冷剂蒸发温度。因此,在第一热交换器14a和第二热交换器14b的任一个热交换器都不会产生结霜。
(c-2)第二除湿制热模式
在第二除湿制热模式中,控制装置40与内气制热模式相同地,控制热泵循环10的压缩机11的动作。
另外,控制装置40将第一膨胀阀13a设为节流状态。更具体而言,控制装置40控制第一膨胀阀13a的动作,以使第一热交换器14a中的制冷剂蒸发温度成为基准蒸发温度KTe1(在本实施方式中,1℃)。
另外,控制装置40将第二膨胀阀13b设为节流状态。更具体而言,控制装置40控制第二膨胀阀13b的动作,以使第二热交换器14a中的制冷剂蒸发温度低于外气温Tam。
另外,控制装置40与内气制热模式相同地,控制热介质回路20的热介质泵21、第一流量调整阀24a以及第二流量调整阀24b的动作。
另外,控制装置40控制第一入口侧内外气切换装置32a的动作,以关闭空调单元30的第一外气导入口323a并打开第一内气导入口35a。即,第一入口侧内外气切换装置32a切换为将内气导向第一热交换器14a的通风路。
另外,控制装置40控制第一出口侧内外气切换装置33a的动作,以关闭第一室外流出口333a并打开第一室内流出口35b。即,第一出口侧内外气切换装置33a切换为将通过第一热交换器14a后的空气导向车室内的通风路。
另外,控制装置40控制第二入口侧内外气切换装置32b的动作,以打开第二外气导入口323b并关闭第二内气导入口35c。即,第二入口侧内外气切换装置32b切换为将外气导向第二热交换器14b的通风路。
另外,控制装置40控制第二出口侧内外气切换装置33b的动作,以打开第二室外流出口333b并关闭第二室内流出口35d。即,第二出口侧内外气切换装置33b切换为将通过第二热交换器14b后的空气导向车室外的通风路。
另外,控制装置40控制外气导入装置32c的动作,以关闭第三外气导入口323c。另外,控制装置40控制加热部入口侧切换装置34a的动作,以关闭加热部入口侧开口部35e。另外,控制装置40控制加热部出口侧切换装置34b的动作,以关闭加热部出口侧开口部35f。
另外,控制装置40与内气制冷模式相同地,控制排出用送风机36和室内送风机37的动作。
因此,在第二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。在水-制冷剂热交换器12中,与内气制热模式相同地,热介质被加热。从水-制冷剂热交换器12的制冷剂通路流出的制冷剂流入第一膨胀阀13a而被减压。在第一膨胀阀13a减压后的低压制冷剂流入第一热交换器14a。
流入到第一热交换器14a的制冷剂与从空调单元30的第一内气导入口35a流入到第一空气通路31a的空气(具体而言,内气)进行热交换。在第一热交换器14a中,制冷剂从空气吸热而蒸发。由此,在第一空气通路31a流通的空气被冷却并除湿。从第一热交换器14a流出的制冷剂流入第二膨胀阀13b而被减压。在第二膨胀阀13b减压后的低压制冷剂流入第二热交换器14b。
流入到第二热交换器14b的制冷剂与从第二外气导入口323b流入到第二空气通路31b的空气(具体而言,外气)进行热交换。在第二热交换器14b中,制冷剂从空气吸热而蒸发。
从第二热交换器14b流出的制冷剂流入储液器15。流入到储液器15的制冷剂被气液分离。在储液器15分离后的气相制冷剂被压缩机11吸入而再次被压缩。
另外,在第二除湿制热模式的热介质回路20中,与内气制热模式相同地工作。
另外,在第二除湿制热模式的空调单元30中,空气如图11的粗线箭头所示那样在各空气通路流动。
在第四空气通路31d流通的空气(具体而言,内气)经由第一内气导入口35a流入第一空气通路31a。流入到第一空气通路31a的空气在第一热交换器14a与制冷剂进行热交换而被冷却并除湿。在第一热交换器14b冷却后的空气经由第一室内流出口35b流入第三空气通路31c。
空气(具体而言,外气)经由第二外气导入口323b流入第二空气通路31b。流入到第二空气通路31b的空气与内气制热模式相同地,在第二热交换器14b被冷却而向车室外排出。
流入到第三空气通路31c的空气被室内送风机37吸入而向加热器芯22吹送。流入到加热器芯22的空气与热介质进行热交换而被再加热。在加热器芯22被再加热后的空气向车室内吹送。由此,实现了车室内的除湿制热。
这里,在第二除湿制热模式的热泵循环10中,第二热交换器14b中的制冷剂蒸发温度可能成为0℃以下。而且,执行第二除湿制热模式时的外气的绝对湿度高于执行制热模式时的外气的绝对湿度。因此,在第二除湿制热模式中,在第二热交换器14b产生结霜的可能性较高。
这样的结霜可能堵塞第二热交换器14b的空气通路,导致制冷剂与外气的热交换性能显著降低。其结果是,当第二热交换器14b产生结霜时,热泵循环10的空气的加热能力降低。
因此,在本实施方式的空调装置中,执行图12的流程图所示的控制程序,进行第二热交换器14b的除霜。此外,在执行第二除湿制热模式时,图12所示的控制程序作为空调控制程序的副程序每隔规定的周期执行。
首先,在图12的步骤S11中,判定预先设定的结霜条件是否成立。在本实施方式中,在第二除湿制热模式开始后,当第二热交换器温度Tefin2成为基准结霜温度以下的时间为基准结霜时间以上时,看作是结霜条件成立。具体而言,在本实施方式中,将基准结霜温度设为-5℃,并将基准结霜时间设为5分钟。
在步骤S11中,在判定结霜条件成立时,进入步骤S12。在步骤S12中,从第二除湿制热模式切换成除霜模式,并进入步骤S13。关于除霜模式的详细将在之后叙述。在步骤S11中,在没有判定为结霜条件成立时,返回主程序。
在步骤S13中,判定除霜结束条件是否成立。在本实施方式中,在除霜运转持续的时间为基准结霜时间以上时,看作是除霜结束条件成立。具体而言,在本实施方式中,将基准结霜时间设为3分钟。
在步骤S13中,在判定为除霜结束条件成立时,进入步骤S14。在步骤S14中,从除霜模式再次切换为第二除湿制热模式,并返回主程序。在步骤S13中,在没有判定为除霜结束条件成立时,进入步骤S12,继续除霜模式。以下,对除霜模式的详细进行说明。
(d)除霜模式
在本实施方式的车辆用空调装置1中,作为除霜模式,能够切换通常除霜模式和低内气温除霜模式。低内气温除霜模式是在内气温Tr成为基准除霜内气温KTr(在本实施方式中,0℃)以下时执行的除霜模式。
(d-1)通常除霜模式
在通常除霜模式中,控制装置40使热泵循环10的压缩机11的制冷剂排出能力降低。即,使在第二热交换器14b流通的制冷剂的流量与第二除湿制热模式相比降低。但是,控制装置40不使压缩机11停止而使其工作。
另外,控制装置40控制第二膨胀阀13b的动作,以使在第二热交换器14b流通的制冷剂的温度成为预先设定的基准除霜温度范围。更详细地说,在除霜模式中,控制装置40控制压缩机11和第二膨胀阀13b的动作,以使在第二热交换器14b流通的制冷剂的温度成为基准除霜温度范围。
在本实施方式中,作为基准除霜温度范围,具体而言,采用-3℃以上且10℃以下。这是通过实验得到的能够对第二热交换器14b进行除霜的制冷剂的温度范围。
另外,控制装置40控制第一膨胀阀13a的动作,以使循环整体的吸散热量对应于压缩机11和第二膨胀阀13b的动作取得平衡。
另外,控制装置40与内气制热模式相同地,控制热介质回路20的热介质泵21、第一流量调整阀24a以及第二流量调整阀24b的动作。
另外,控制装置40控制第一入口侧内外气切换装置32a的动作,以关闭空调单元30的第一外气导入口323a并打开第一内气导入口35a。即,第一入口侧内外气切换装置32a切换为将内气导向第一热交换器14a的通风路。
另外,控制装置40控制第一出口侧内外气切换装置33a的动作,以关闭第一室外流出口333a并打开第一室内流出口35b。即,第一出口侧内外气切换装置33a切换为将通过第一热交换器14a后的空气导向车室内的通风路。
另外,控制装置40控制第二入口侧内外气切换装置32b的动作,以关闭第二外气导入口323b并打开第二内气导入口35c。即,第二入口侧内外气切换装置32b切换为将内气导向第二热交换器14b的通风路。
另外,控制装置40控制第二出口侧内外气切换装置33b的动作,以关闭第二室外流出口333b并打开第二室内流出口35d。即,第二出口侧内外气切换装置33b切换为将通过第二热交换器14b后的空气导向车室内的通风路。
另外,控制装置40与内气制冷模式相同地,控制外气导入装置32c、加热部入口侧切换装置34a以及加热部出口侧切换装置34b的动作。另外,控制装置40使排出用送风机36停止。另外,控制装置40与内气制冷模式相同地,控制室内送风机37的动作。
因此,在通常除霜模式的热泵循环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。此时,高压制冷剂的温度低于第二除湿制热模式。因此,流入到水-制冷剂热交换器12的制冷剂通路的制冷剂几乎不向热介质而从制冷剂通路流出。
从水-制冷剂热交换器12的制冷剂通路流出的制冷剂流入第一膨胀阀13a而被减压。在第一膨胀阀13a减压后的低压制冷剂流入第一热交换器14a。
流入到第一热交换器14a的制冷剂与从空调单元30的第一内气导入口35a流入到第一空气通路31a的空气(具体而言,内气)进行热交换。在第一热交换器14a中,制冷剂散热或吸热,以使循环整体的吸散热量取得平衡。
从第一热交换器14a流出的制冷剂流入第二膨胀阀13b而被减压。此时,调整第二膨胀阀13b的节流开度,以使在第二热交换器14b流通的制冷剂的温度成为基准除霜温度范围。在第二膨胀阀13b减压后的低压制冷剂流入第二热交换器14b。
在第二热交换器14b中,制冷剂向霜散热。由此,霜融解,从而第二热交换器14b的除霜得以进展。从第二热交换器14b流出的制冷剂流入储液器15。流入到储液器15的制冷剂被气液分离。在储液器15分离后的气相制冷剂被压缩机11吸入而再次被压缩。
另外,在通常除霜模式的热介质回路20中,与内气制热模式相同地工作。
另外,在通常除霜模式的空调单元30中,空气如图13的粗线箭头所示那样在各空气通路流动。
空气(具体而言,内气)经由第一内气导入口35a流入第一空气通路31a。流入到第一空气通路31a的空气在第一热交换器14a与制冷剂进行热交换。在第一热交换器14b与制冷剂热交换后的空气经由第一室内流出口35b流入第三空气通路31c。
在第四空气通路31d流通的空气(具体而言,内气)经由第二内气导入口35c流入第二空气通路31b。流入到第二空气通路31b的较高温的内气向第二热交换器14b的霜散热。由此,霜融解,从而第二热交换器14b的除霜得以进展。
进而,流入到第二空气通路31b的空气因霜而被冷却至0℃附近并被除湿。通过第二热交换器14b后的空气经由第二室内流出口35d流入第三空气通路31c。
流入到第三空气通路31c的空气被室内送风机37吸入而向加热器芯22吹送。流入到加热器芯22的空气与热介质进行热交换而被再加热。在加热器芯22被再加热后的空气向车室内吹送。由此,实现了第二热交换器14b的除霜和车室内的除湿制热。
(d-2)低内气温除霜模式
在低内气温除霜模式中,控制装置40控制压缩机11的动作,以发挥预先设定的低内气温除霜模式用的基准排出能力。
另外,控制装置40将第一膨胀阀13a设为节流状态。更具体而言,控制装置40控制第一膨胀阀13a的动作,以使在第一热交换器14a和第二热交换器14b流通的制冷剂的温度成为基准除霜温度范围。另外,控制装置40将第二膨胀阀13b设为全开状态。
另外,控制装置40与内气制热模式相同地,控制热介质回路20的热介质泵21、第一流量调整阀24a以及第二流量调整阀24b的动作。
另外,控制装置40控制第一入口侧内外气切换装置32a的动作,以关闭空调单元30的第一内气导入口35a。此外,在低内气温除霜模式中,如图14所示,虽然希望第一入口侧内外气切换装置32a关闭第一外气导入口323a,但也可以打开第一外气导入口323a。
另外,控制装置40控制第一出口侧内外气切换装置33a的动作,以打开第一室内流出口35b。此外,在低内气温除霜模式中,如图14所示,虽然希望第一出口侧内外气切换装置33a关闭第一室外流出口333a,但也可以打开第一室外流出口333a。
另外,控制装置40控制第二入口侧内外气切换装置32b的动作,以关闭第二外气导入口323b并打开第二内气导入口35c。即,第二入口侧内外气切换装置32b切换为将内气导向第二热交换器14b的通风路。
另外,控制装置40控制第二出口侧内外气切换装置33b的动作,以关闭第二室外流出口333b并打开第二室内流出口35d。即,第二出口侧内外气切换装置33b切换为将通过第二热交换器14b后的空气导向车室内的通风路。
另外,控制装置40控制外气导入装置32c的动作,以关闭第三外气导入口323c。另外,控制装置40控制加热部入口侧切换装置34a的动作,以关闭加热部入口侧开口部35e。
另外,控制装置40控制加热部出口侧切换装置34b的动作,以打开加热部出口侧开口部35f。即,加热部出口侧切换装置34b切换为使在加热器芯22被加热后的空气绕过车室内而流入第四空气通路31d侧的通风路。
另外,控制装置40使排出用送风机36停止。另外,控制装置40与内气制冷模式相同地,控制室内送风机37的动作。
因此,在低内气温除霜模式的热泵循环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。在水-制冷剂热交换器12中,热介质被加热。从水-制冷剂热交换器12的制冷剂通路流出的制冷剂流入第一膨胀阀13a而被减压。在第一膨胀阀13a减压后的低压制冷剂流入第一热交换器14a。
在低内气温除霜模式中,不使空气在第一热交换器14a流通。因此,流入到第一热交换器14a的制冷剂几乎不与空气进行热交换而从第一热交换器14a流出。从第一热交换器14a流出的制冷剂经由成为全开的第二膨胀阀13b而流入第二热交换器14b。
在第二热交换器14b中,制冷剂向霜散热。由此,霜融解,从而第二热交换器14b的除霜得以进展。从第二热交换器14b流出的制冷剂流入储液器15。流入到储液器15的制冷剂被气液分离。在储液器15分离后的气相制冷剂被压缩机11吸入而再次被压缩。
另外,在低内气温除霜模式的热介质回路20中,与内气制热模式相同地工作。
另外,在低内气温除霜模式的空调单元30中,空气如图14的粗线箭头所示那样在各空气通路流动。
在第四空气通路31d流通的空气经由第二内气导入口35c流入第二空气通路31b。流入到第二空气通路31b的空气向霜散热。由此,第二热交换器14b的除霜得以进展。进而,流入到第二空气通路31b的空气因霜而被冷却至接近0℃,并被除湿。通过第二热交换器14b后的空气经由第二室内流出口35d而流入第三空气通路31c。
流入到第三空气通路31c的空气被室内送风机37吸入而向加热器芯22吹送。流入到加热器芯22的空气与热介质进行热交换而被再加热。由于加热部出口侧切换装置34b打开加热部出口侧开口部35f,因此在加热器芯22被加热后的空气的至少一部分不向车室内吹送,而流入第四空气通路31d。
流入到第四空气通路31d的温度较高的空气经由第二内气导入口35c而再次被导向第二空气通路31b。由此,实现了第二热交换器14b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,能够实现车室内舒适的空气调节。
更详细地说,在本实施方式的第二除湿制热模式中,第一出口侧内外气切换装置33a切换为将通过第一热交换器14a后的空气导向车室内的通风路。而且,加热器芯22对通过第一热交换器14a后的空气进行加热。因此,通过在加热器芯22将在第一热交换器14a被冷却并除湿后的空气再加热而导向车室内,能够进行车室内的除湿制热。
而且,在第二除湿制热模式中,第二入口侧内外气切换装置32b切换为将外气导向第二热交换器14b的通风路。第二出口侧内外气切换装置33b切换为将通过第二热交换器14b后的空气导向车室外的通风路。因此,能够将制冷剂在第二热交换器14b从外气吸收的热作为热源而在加热器芯22可靠地再加热空气。
但是,在第二除湿制热模式中,如前所述,在第二热交换器14b产生结霜的可能性较高。
对此,在本实施方式的通常除霜模式中,第二入口侧内外气切换装置32b切换为将内气导向第二热交换器14b的通风路。因此,能够利用成为较高温的内气所具有的热来进行对第二热交换器14b的除霜。
同时,在通常除霜模式中,通过使在第二热交换器14b流通的制冷剂的流量与第二除湿制热模式相比减少,从而将在第二热交换器14b流通的制冷剂的温度维持在基准除霜温度范围内。因此,能够有效地进行第二热交换器14b的除霜。
其结果是,根据本实施方式的车辆用空调装置1,能够减少为了进行第二热交换器14b的除霜而在热泵循环10消耗的能量(具体而言,在压缩机11消耗的电力)。
另外,在本实施方式的通常除霜模式中,由于使压缩机11工作,因此能够使制冷剂在热泵循环10内循环,从而使制冷剂在第二热交换器14b内流通。由此,能够在通常除霜模式时促进第二热交换器14b的均温化,因此能够进一步有效地进行第二热交换器14b的除霜。
而且,在本实施方式中,作为第二热交换器14b,采用了箱和管型的热交换器。另外,将第二热交换器14b配置为,制冷剂管的长度方向具有在上下方向上延伸的成分。由此,能够使融解的霜向下方侧落下,从而促进除霜。并且,能够使除霜时间缩短化。
另外,在本实施方式的通常除霜模式中,第二出口侧内外气切换装置33b切换为将通过第二热交换部14b后的空气导向车室内的通风路。因此,能够在加热器芯22将通过第二热交换部14b后的空气再加热,而进行车室内的除湿制热。
此时,在通常除霜模式中,由于使压缩机11的制冷剂排出能力降低,因此水-制冷剂热交换器12中的热介质的加热能力降低。因此,加热器芯22中的空气的加热能力也可能暂时降低。
对此,在本实施方式的通常除霜模式中,能够利用积蓄于在热介质回路20循环的热介质的热而在加热器芯22持续加热空气。因此,在通常除霜模式时,能够抑制乘员的制热感变差。
而且,在本实施方式的车辆用空调装置1中,如通过图12的流程图说明的那样,连续地切换第二除湿制热模式和通常除霜模式。因此,能够连续地进行车室内的除湿制热,从而能够进一步抑制乘员的制热感变差。
另外,在本实施方式的车辆用空调装置1中,能够进行制冷模式的运转。在制冷模式中,第一入口侧内外气切换装置32a切换为将外气导向第一热交换器14a的通风路。第一出口侧内外气切换装置33a切换为将通过第一热交换器14a后的空气导向车室外的通风路。
而且,第二入口侧内外气切换装置32b切换为将内气和外气的至少一方导向第二热交换器14b的通风路。第二出口侧内外气切换装置33b切换为将通过第二热交换器14b后的空气导向车室内的通风路。因此,通过将在第一热交换器14a冷却后的空气导向车室内,能够进行车室内的制冷。
另外,在本实施方式的车辆用空调装置1中,具备加热部出口侧切换装置34b。并且,在低内气温除霜模式中,加热部出口侧切换装置34b使在加热器芯22被加热后的空气经由第四空气通路31d流入第二空气通路31b的第二热交换器14b。
由此,即使在内气温Tr较低,不能利用内气所具有的热来进行第二热交换器14b的除霜的情况下,也能够进行第二热交换器14b的除霜。
另外,在本实施方式的车辆用空调装置1中,能够进行换气制热模式的运转。在换气制热模式中,第一入口侧内外气切换装置32a切换为将内气导向第一热交换器14a的通风路。并且,第一出口侧内外气切换装置33a切换为将通过第一热交换器14a后的空气导向车室外的通风路。
由此,能够在第一热交换器14a使制冷剂吸收温度比外气高的内气所具有的热。因此,与内气制热模式和外气制热模式相比,能够增大加热器芯22中的送风空气的加热能力。另外,能够降低制冷剂在第二热交换器14b从外气吸收的吸热量。因此,能够抑制在第二热交换器14b产生结霜。
而且,在本实施方式中,在换气制热模式时,第一热交换器14a中的制冷剂蒸发温度被调整为低于内气的温度,且不会在第一热交换器14a产生结霜的温度。因此,能够使制冷剂可靠地吸收内气所具有的热。并且,也不会在第一热交换器14a产生结霜。
另外,本实施方式的车辆用空调装置1具备外气导入装置32c。因此,在换气制热模式时,外气导入装置32c能够切换为将外气导入第三空气通路31c的通风路。而且,第二出口侧内外气切换装置33b能够切换为将通过第二热交换器14b后的空气导向车室外的通风路。
由此,能够在第二热交换器14b使制冷剂吸收外气所具有的热。因此,能够进一步增大送风空气的加热能力。
(第二实施方式)
在本实施方式中,如图15所示,对相对于第一实施方式变更了车辆用空调装置1的结构的例进行说明。具体而言,在本实施方式的车辆用空调装置1中,废除了热介质回路20。另外,在本实施方式的热泵循环10中,具备室内冷凝器12a来代替水-制冷剂热交换器12。
室内冷凝器12a使从压缩机11排出的高压制冷剂与从室内送风机37向车室内吹送的空气进行热交换。在室内冷凝器12a中,能够使高压制冷剂所具有的热向空气散热而加热空气。
室内冷凝器12a与在第一实施方式中说明的加热器芯22相同地,配置在形成于空调单元30的外壳31内的第三空气通路31c内。即,本实施方式的室内冷凝器12a构成以高压制冷剂为热源来加热空气的加热部。其他的车辆用空调装置1的结构与第一实施方式相同。
接着,对上述结构的本实施方式的动作进行说明。在本实施方式的车辆用空调装置1中,通过在室内冷凝器12a使制冷剂与空气进行热交换,实质上能够执行与第一实施方式相同的制热模式、除湿制热模式以及除霜模式。
因此,在本实施方式的车辆用空调装置1中,也与第一实施方式相同地,能够减少为了进行第二热交换器14b的除霜而在热泵循环10消耗的能量。
这里,在本实施方式的车辆用空调装置1中,废除了热介质回路20。因此,在从第二除湿制热模式切换至通常除霜模式时,不能利用积蓄于热介质的热来加热空气。因此,在连续地切换第二除湿制热模式和通常除霜模式时,乘员的制热感可能变差。
对此,在本实施方式中,采用了使制冷剂与空气直接热交换的室内冷凝器12a,因此加热车室内的空气时的速效性较高。因此,能够通过缩短切换第二除湿制热模式和通常除霜模式的周期来抑制乘员的制热感变差。
(第三实施方式)
在本实施方式中,如图16所示,对相对于第一实施方式变更了热泵循环10的结构的例进行说明。具体而言,本实施方式的热泵循环10具备制冷剂旁通通路16和开闭阀16a。
制冷剂旁通通路16是使从第一热交换器14a流出的制冷剂绕过第二膨胀阀13b和第二热交换器14b,并将其导向储液器15的入口侧的制冷剂通路。开闭阀16a是对制冷剂旁通通路16进行开闭的电磁阀。开闭阀16a的动作由从控制装置40输出的控制电压控制。其他的车辆用空调装置1的结构与第一实施方式相同。
接着,对上述结构的本实施方式的动作进行说明。在本实施方式的车辆用空调装置1中,通过控制装置40关闭开闭阀16a,能够执行与第一实施方式相同的制冷模式、制热模式、除湿制热模式以及除霜模式。而且,在本实施方式中,通过控制装置40打开开闭阀16a,能够执行吸热除霜模式。以下,对吸热除霜模式进行说明。
(d-3)吸热除霜模式
在吸热除霜模式中,控制装置40与第二除湿制热模式相同地,控制热泵循环10的压缩机11的动作。另外,控制装置40将第一膨胀阀13a设为节流状态。更具体而言,控制装置40控制第一膨胀阀13a的动作,以使第一热交换器14a中的制冷剂蒸发压力低于外气温Tam。
另外,控制装置40将第二膨胀阀13b设为全闭状态。另外,控制装置40打开开闭阀16a。
另外,控制装置40与通常除霜模式相同地,控制热介质回路20的热介质泵21、第一流量调整阀24a以及第二流量调整阀24b的动作。
另外,控制装置40控制第一入口侧内外气切换装置32a的动作,以打开空调单元30的第一外气导入口323a并关闭第一内气导入口35a。即,第一入口侧内外气切换装置32a切换为将外气导向第一热交换器14a的通风路。
另外,控制装置40控制第一出口侧内外气切换装置33a的动作,以打开第一室外流出口333a并关闭第一室内流出口35b。即,第一出口侧内外气切换装置33a切换为将通过第一热交换器14a后的空气导向车室外的通风路。
另外,控制装置40与通常除霜模式相同地,控制第二入口侧内外气切换装置32b和第二出口侧内外气切换装置33b的动作。另外,控制装置40与内气制冷模式相同地,控制外气导入装置32c、加热部入口侧切换装置34a以及加热部出口侧切换装置34b的动作。另外,控制装置40与内气制冷模式相同地,控制排出用送风机36和室内送风机37的动作。
因此,在吸热除霜模式的热泵循环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。在水-制冷剂热交换器12中,热介质被加热。从水-制冷剂热交换器12的制冷剂通路流出的制冷剂流入第一膨胀阀13a而被减压。在第一膨胀阀13a减压后的低压制冷剂流入第一热交换器14a。
流入到第一热交换器14a的制冷剂与从空调单元30的第一外气导入口323a流入到第一空气通路31a的空气(具体而言,外气)进行热交换。在第一热交换器14a中,制冷剂从空气吸热而蒸发。
由于开闭阀16a打开,因此从第一热交换器14a流出的制冷剂经由制冷剂旁通通路16而流入储液器15。流入到储液器15的制冷剂被气液分离。在储液器15分离后的气相制冷剂被压缩机11吸入而再次被压缩。
另外,在吸热除霜模式的热介质回路20中,与通常除霜模式相同地工作。
另外,在吸热除霜模式的空调单元30中,空气如图17的粗线箭头所示那样在各空气通路流动。
空气(具体而言,外气)经由第一外气导入口323a流入第一空气通路31a。流入到第一空气通路31a的空气与内气制热模式相同地,在第一热交换器14a被冷却而向车室外排出。
在第四空气通路31d流通的空气(具体而言,内气)经由第二内气导入口35c流入第二空气通路31b。流入到第二空气通路31b的较高温的内气向霜散热。由此,霜融解,从而第二热交换器14b的除霜得以进展。而且,流入到第二空气通路31b的空气因霜而被冷却至接近0℃,并被除湿。通过第二热交换器14b后的空气经由第二室内流出口35d流入第三空气通路31c。
流入到第三空气通路31c的空气被室内送风机37吸入而向加热器芯22吹送。流入到加热器芯22的空气与热介质进行热交换而被再加热。在加热器芯22被再加热后的空气向车室内吹送。由此,实现了第二热交换器14b的除霜和车室内的除湿制热。
在本实施方式的车辆用空调装置1中,如以上那样工作,因此与第一实施方式相同地,能够减少为了进行第二热交换器14b的除霜而在热泵循环10消耗的能量。
而且,在本实施方式的车辆用空调装置1中,能够进行吸热除霜模式的运转。在吸热除霜模式中,能够将制冷剂在第一热交换部14a从外气吸收的热作为热源而在水-制冷剂热交换器12对热介质进行加热。因此,吸热在除霜模式中,与通常除霜模式相比,能够抑制热介质的加热能力的降低,能够进一步抑制乘员的制热感变差。
这里,在吸热除霜模式中,第一热交换器14a中的制冷剂蒸发温度可能成为0℃以下。因此,在吸热除霜模式中,可能在第一热交换器14a产生结霜。因此,在第二热交换器14b的除霜结束之前在第一热交换器14a产生结霜的运转条件中,也可以从吸热除霜模式切换至通常除霜模式。
(第四实施方式)
在本实施方式中,如图18所示,对相对于第一实施方式变更了热泵循环10的结构的例进行说明。具体而言,在本实施方式的热泵循环10中,具备接收器17来代替储液器15。
接收器17配置在从水-制冷剂热交换器12的制冷剂通路的出口到第一膨胀阀13a的入口的制冷剂流路。接收器17是将从水-制冷剂热交换器12的制冷剂通路流出的制冷剂的气液分离,并将分离出的液相制冷剂作为循环内的剩余制冷剂贮存的高压侧的贮液部。其他的车辆用空调装置1的结构与第一实施方式相同。
接着,对上述结构的本实施方式的动作进行说明。在本实施方式中,在各运转模式中,对第一膨胀阀13a和第二膨胀阀13b中的至少一方的节流开度进行调整,以使第二蒸发器14b的出口侧的制冷剂的过热度成为预先设定的基准过热度(在本实施方式中,3℃)。其他的基本的动作与第一实施方式相同。因此,在本实施方式的车辆用空调装置1中,实质上,能够执行与第一实施方式相同的制热模式、除湿制热模式以及除霜模式。
而且,在内气制冷模式或外气制冷模式中,控制装置40将第一膨胀阀13a设为全开状态。另外,控制装置40将第二膨胀阀13b设为发挥制冷剂减压作用的节流状态。此时,控制装置40控制第二膨胀阀13b的动作,以使第二蒸发器14b的出口侧的制冷剂的过热度接近基准过热度。
因此,在内气制冷模式或外气制冷模式的热泵循环10中,从压缩机11排出的高压制冷剂与第一实施方式相同地,制冷剂在水-制冷剂热交换器12向热介质而冷凝。由此,热介质被加热。
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17而被气液分离。在接收器17分离后的液相制冷剂的一部分经由第一膨胀阀13a而流入第一热交换器14a。
流入到第一热交换器14a的液相制冷剂与从空调单元30的第一外气导入口323a流入到第一空气通路31a的空气(具体而言,外气)进行热交换。在第一热交换器14a中,液相制冷剂被过冷却。从第一热交换器14a流出的制冷剂流入第二膨胀阀13b而被减压。在第二膨胀阀13b减压后的低压制冷剂流入第二热交换器14b。
流入到第二热交换器14b的制冷剂与流入到空调单元30的第二空气通路31b的空气进行热交换。在第二热交换器14b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。而且,第二热交换器14b的出口侧的制冷剂成为具有过热度的气相制冷剂。
从第二热交换器14b流出的具有过热度的气相制冷剂被压缩机11吸入而再次被压缩。
另外,在热介质回路20和空调单元30中,与第一实施方式相同地工作。因此,在空调单元30中,在第二热交换器14b冷却后的空气与第一实施方式相同地,向车室内吹送。由此,实现了车室内的制冷。
在本实施方式的车辆用空调装置1中,由于如以上那样工作,因此与第一实施方式相同地,能够减少为了进行第二热交换器14b的除霜而在热泵循环10消耗的能量。
而且,在本实施方式的车辆用空调装置1中,在内气制冷模式或外气制冷模式时,能够在第一热交换器14a将制冷剂过冷却。因此,能够扩大从第二热交换器14b的入口侧的制冷剂的焓减去出口侧的制冷剂的焓得到的焓差。其结果是,能够提高第二热交换器14b中的空气的冷却能力。
(第五实施方式)
在本实施方式中,如图19所示,对相对于第四实施方式变更了热泵循环10的结构的例进行说明。
在本实施方式的热泵循环10中,作为第一热交换器14a和第二热交换器14b,采用了热交换能力不同的热交换器。更具体而言,作为第一热交换器14a和第二热交换器14b,采用了热交换面积不同的热交换器。在本实施方式中,第一热交换器14a的热交换面积小于第二热交换器14b的热交换面积。
这里,热交换器中的热交换面积表示从空气的流动方向看时的热交换芯部的正面面积(换言之,投影面积)。在热交换器中,随着热交换面积的增加,热交换性能提高。本实施方式的第一热交换器14a和第二热交换器14b中的热交换面积形成为矩形状。其他的车辆用空调装置1的结构和工作与第一实施方式相同。
接着,对上述结构的本实施方式的动作进行说明。在本实施方式的车辆用空调装置1中,能够执行与第一实施方式相同的制冷模式、制热模式、除湿制热模式、除霜模式。因此,在本实施方式的车辆用空调装置1中,也与第一实施方式相同地,能够减少为了进行第二热交换器14b的除霜而在热泵循环10消耗的能量。
而且,在本实施方式的车辆用空调装置1中,在制冷剂在第二热交换器14b从低温的外气吸热的运转模式时,能够增加热交换面积较大的第二热交换器14b中的制冷剂的吸热量。具体而言,在内气制热模式、外气制热模式、换气制热模式以及第二除湿制热模式时,能够增加第二热交换器14b中的制冷剂的吸热量,从而能够增加车室内的制热能力。
这里,在第一除湿制热模式中,制冷剂在第一热交换器14a从外气吸热。第一除湿制热模式是在外气温Tam与第二除湿制热模式等相比变高时执行的运转模式,因此,为了进行空气的再加热所需的热量少于第二除湿制热模式等。因此,在第一除湿制热模式时,即使第一热交换器14a的热交换面积变小,车室内的制热能力也不会不足。
另外,在本实施方式的车辆用空调装置1中,在内气制冷模式时或外气制冷模式时,与第四实施方式相同地,在第一热交换器14a使液相制冷剂过冷却。在本实施方式中,第一热交换器14a的热交换面积小于第二热交换器14b的热交换面积。因此,能够使贮存于第一热交换器14a的液相制冷剂量减少,从而能够减少热泵循环10内的制冷剂封入量。
(第六实施方式)
在本实施方式中,如图20所示,对相对于第五实施方式变更了热泵循环10的结构的例进行说明。具体而言,本实施方式的热泵循环10具备第三膨胀阀13c、冷却用旁通通路18以及冷却器18a。
冷却用旁通通路18是使从第一热交换器14a流出的制冷剂绕过第二膨胀阀13b和第二热交换器14b而将该制冷剂导向压缩机11的吸入侧的制冷剂通路。
第三膨胀阀13c是使从第一热交换器14a的制冷剂通路流出的制冷剂减压的第三减压部。第三膨胀阀13c配置于冷却用旁通通路18。而且,第三膨胀阀13c是对流入冷却器18a的制冷剂的流量进行调整的第二流量调整部。第三膨胀阀13c的基本的结构与第一膨胀阀13a和第二膨胀阀13b相同。
冷却器18a使在第三膨胀阀13c减压后的制冷剂与冷却对象物进行热交换。在冷却器18a中,通过使制冷剂蒸发而发挥吸热作用,能够对冷却对象物进行冷却。本实施方式的冷却对象物是向电动机等供给电力的电池。
本实施方式的电池是通过将多个电池元件电串联或电并联地连接而形成的组电池。电池元件是能够充放电的二次电池(在本实施方式中,锂离子电池)。电池是将多个电池元件层叠配置为大致长方体形状而收容于专用壳体的部件。
冷却器18a通过在电池的专用壳体形成制冷剂通路而与专用壳体形成为一体。其他的车辆用空调装置1的结构与第一实施方式相同。
接着,对上述结构的本实施方式的动作进行说明。在本实施方式的车辆用空调装置1中,通过控制装置40将第三膨胀阀13c设为全闭状态,能够执行与第一实施方式相同的制冷模式、制热模式、除湿制热模式以及除霜模式。
因此,在本实施方式的车辆用空调装置1中,也与第一实施方式相同地,能够减少为了进行第二热交换器14b的除霜而在热泵循环10消耗的能量。
而且,在本实施方式的车辆用空调装置1中,在内气制冷模式或外气制冷模式时,通过控制装置40将第三膨胀阀13c设为节流状态,能够对作为冷却对象物的电池进行冷却。
(第七实施方式)
使用图21~图23,对车辆用空调装置1a进行说明。车辆用空调装置1a具备:热泵循环101、热介质回路20、空调单元301、控制装置40等。如图21等所示,本实施方式的热泵循环101具有:压缩机11、水-制冷剂热交换器12、接收器17、膨胀阀13d、热交换器14c等。
膨胀阀13d是使从接收器17流出的液相制冷剂减压的减压部。而且,膨胀阀13d是对向下游侧流出的制冷剂的流量进行调整的流量调整部。膨胀阀13d的基本的结构与第一膨胀阀13a等相同。
在膨胀阀13d的出口连接有热交换器14c的制冷剂入口侧。热交换器14c是使从膨胀阀13d流出的制冷剂与空气进行热交换的热交换部。热交换器14c的基本的结构与第一热交换器14a等相同。在热交换器14c的制冷剂出口连接有压缩机11的吸入口侧。
其他的热泵循环10的结构与在第一实施方式中说明的热泵循环10相同。另外,本实施方式的热介质回路20与在第一实施方式中说明的热介质回路20相同。本实施方式的加热器芯22配置在形成于空调单元301的外壳311内的加热部侧空气通路31f内。
接着,对空调单元301进行说明。空调单元301与第一实施方式相同地,具有外壳311。在外壳311的内部形成有热交换部侧空气通路31e和加热部侧空气通路31f。热交换部侧空气通路31e与加热部侧空气通路31f的至少一部分相邻配置。
在热交换部侧空气通路31e内配置有热交换器14c。因此,热交换部侧空气通路31e是使流入热交换器14c的空气和通过热交换器14c后的空气流通的空气通路。
在热交换部侧空气通路31e的空气流动最上游侧配置有作为热交换部入口侧内外气切换部的热交换部入口侧内外气切换装置32e。热交换部入口侧内外气切换装置32e切换将内气导入热交换器14c的入口侧作为流入热交换器14c的空气的通风路和将外气导入热交换器14c的入口侧作为流入热交换器14c的空气的通风路。
热交换部入口侧内外气切换装置32e具有热交换部入口侧门321e。热交换部入口侧门321e使将外气导入热交换部侧空气通路31e的外气导入口与将内气导入热交换部侧空气通路31e的内气导入口的开口比率连续地变化。
热交换部入口侧门321e由未图示的热交换部入口侧电动致动器驱动。热交换部入口侧电动致动器的动作由从控制装置40输出的控制信号控制。
在与热交换部侧空气通路31e的热交换部14c相比靠空气流动下游侧配置有作为热交换部出口侧内外气切换部的热交换部出口侧内外气切换装置33e。热交换部出口侧内外气切换装置33e配置于将外壳311的热交换部侧空气通路31e与加热部侧空气通路31f分隔的部位。
热交换部出口侧内外气切换装置33e热交换部出口侧内外气切换装置33e切换将通过热交换部14c后的空气经由加热部侧空气通路31f导向车室内的通风路和将通过热交换部14c后的空气导向车室外的通风路。
热交换部出口侧内外气切换装置33e具有热交换部出口侧门331e。热交换部出口侧门331e使热交换部出口侧开口部35g的开度连续地变化。热交换部出口侧开口部35g使热交换部侧空气通路31e与加热部侧空气通路31f连通。
热交换部出口侧开口部35g形成于加热部侧空气通路31f中的与加热器芯22相比靠空气流动上游侧的部位。因此,在加热器芯22中,配置为能够加热通过热交换器14c后的空气,即从热交换部出口侧开口部35g流入到加热部侧空气通路31f的空气。
热交换部出口侧门331e与未图示的加热部入口侧电动致动器连结。热交换部出口侧门331e由热交换部入口侧电动致动器驱动。热交换部入口侧电动致动器的动作由从控制装置40输出的控制信号控制。
在加热部侧空气通路31f内配置有加热器芯22。因此,加热部侧空气通路31f是使流入加热器芯22的空气和通过加热器芯22后的空气流通的空气通路。
在加热部侧空气通路31f的空气流动最上游侧配置有作为加热部入口侧内外气切换部的加热部入口侧内外气切换装置32f。加热部入口侧内外气切换装置32f切换将内气导入加热器芯22的入口侧作为流入加热器芯22的空气的通风路和将外气导入加热器芯22的入口侧作为流入加热器芯22的空气的通风路。
加热部入口侧内外气切换装置32f具有加热部入口侧门321f。加热部入口侧门321f使将外气导入加热部侧空气通路31f的外气导入口与将内气导入加热部侧空气通路31f的份内气导入口的开口比率连续地变化。
加热部入口侧门321f由未图示的加热部入口侧电动致动器驱动。加热部入口侧电动致动器的动作由从控制装置40输出的控制信号控制。
在与外壳311的加热部侧空气通路31f的加热器芯22相比靠下游侧,与第一实施方式的空调单元30相同地,形成有未图示的面部开口孔、脚部开口孔以及除霜开口孔。另外,在外壳311的各室外流出口的下游侧配置有与第一实施方式相同的排出用送风机36。另外,在外壳311的室内流出口的下游侧配置有与第一实施方式相同的室内送风机37。
其他的车辆用空调装置1a的基本的结构与在第一实施方式中说明的车辆用空调装置1相同。
接着,对上述结构的本实施方式的车辆用空调装置1a的动作进行说明。车辆用空调装置1a为了进行车室内的空调能够切换制热模式和除霜模式的运转模式。
(b)制热模式
在车辆用空调装置1a中,作为制热模式,能够切换内气制热模式和外气制热模式。
(b-1)内气制热模式
在内气制冷模式中,控制装置40使热泵循环10的压缩机11工作。更具体而言,与第一实施方式的内气制热模式相同地,控制压缩机11的制冷剂排出能力,以使高压压力Pd接近目标高压PDO。另外,控制装置40与第四实施方式相同地,调整膨胀阀13d的节流开度,以使热交换器14c的出口侧的制冷剂的过热度成为基准过热度。
另外,控制装置40使热介质回路20的热介质泵21工作,以发挥预先设定的基准压送能力。而且,控制装置40与第一实施方式的内气制热模式相同地,控制第一流量调整阀24a和第二流量调整阀24b的动作。
另外,控制装置40控制热交换部入口侧内外气切换装置32e的动作,切换为将外气导入热交换器14c的通风路。另外,控制装置40控制热交换部出口侧内外气切换装置33e的动作,切换为将通过热交换器14c后的空气导向车室外的通风路。另外,控制装置40控制加热部入口侧内外气切换装置32f的动作,切换为将内气导向加热器芯22的通风路。
另外,控制装置40与第一实施方式的内气制热模式相同地,控制排出用送风机36和室内送风机37的动作。
因此,在内气制热模式的热泵循环101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。流入到水-制冷剂热交换器12的制冷剂通路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,制冷剂向热介质散热而冷凝。由此,热介质被加热。
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17而被气液分离。在接收器17分离后的液相制冷剂的一部分流入膨胀阀13d而被减压。在膨胀阀13d减压后的低压制冷剂流入热交换器14c。
流入到热交换器14c的制冷剂与流入到热交换部侧空气通路31e的空气(具体而言,外气)进行热交换。在热交换器14c中,制冷剂从空气吸热而蒸发。从热交换器14c流出的具有过热度的气相制冷剂被压缩机11吸入而再次被压缩。
另外,在内气制热模式的热介质回路20中,与第一实施方式的内气制热模式相同地工作。
另外,在内气制热模式的空调单元301中,空气如图21的粗线箭头所示那样在各空气通路流动。
热交换部入口侧内外气切换装置32e使外气流入热交换部侧空气通路31e。流入到热交换部侧空气通路31e的空气在热交换器14c与制冷剂进行热交换而被吸热。在热交换器14c冷却后的空气由热交换部出口侧内外气切换装置33e导向排出用送风机36的吸入侧而向车室外排出。
加热部入口侧内外气切换装置32f使内气流入加热部侧空气通路31f。流入到加热部侧空气通路31f的空气在加热器芯22与热介质进行热交换而被加热。在加热器芯22被加热后的空气被室内送风机37吸入而向车室内吹送。由此,实现了车室内的制热。
在内气制热模式中,将内气循环吹送而在加热器芯22进行加热。因此,通过在刚开始制热后就切换为内气制热模式,能够期望车室内的速效制热。
(b-2)
在外气制热模式中,控制装置40与内气制热模式相同地,控制热泵循环10的压缩机11和膨胀阀13d的动作。另外,控制装置40与内气制热模式相同地,控制热介质回路20的热介质泵21、第一流量调整阀24a以及第二流量调整阀24b的动作。
另外,控制装置40与内气制热模式相同地,控制空调单元30的热交换部入口侧内外气切换装置32e和热交换部出口侧内外气切换装置33e的动作。另外,控制装置40与内气制热模式相同地,控制排出用送风机36和室内送风机37的动作。
因此,在外气制热模式的热泵循环10和热介质回路20中,与上述的内气制热模式相同地工作。
另外,在外气制热模式的空调单元301中,空气如图22的粗线箭头所示那样在各空气通路流动。
外气与内气制热模式相同地流入热交换部侧空气通路31e。流入到热交换部侧空气通路31e的空气与内气制热模式相同地,在热交换器14c被冷却而向车室外排出。
加热部入口侧内外气切换装置32f使外气流入加热部侧空气通路31f。流入到加热部侧空气通路31f的空气与内气制热模式相同地,在加热器芯22被加热。在加热器芯22被加热后的空气被室内送风机37吸入而向车室内吹送。由此,实现了车室内的制热。
这里,在制热模式的热泵循环10中,热交换器14c中的制冷剂蒸发温度可能成为0℃以下。因此,可能在热交换器14c产生结霜。
因此,在本实施方式的车辆用空调装置1a中,也在执行制热模式时,每隔规定的周期执行与由第一实施方式的图12说明的控制流程等他的副程序。此外,在本实施方式中,图12的步骤S14的运转模式成为“制热模式”。
(d)除霜模式
在车辆用空调装置1a中,为了对热交换器14c进行除霜能够执行除霜模式的运转。而且,在执行除霜模式的同时,能够执行车室内的除湿制热。因此,在以下说明的除霜模式也能表现为带除霜能力的除湿制热模式。
在除霜模式中,控制装置40使热泵循环10的压缩机11的制冷剂排出能力降低。即,使在热交换器14c流通的制冷剂的流量与制热模式相比降低。但是,控制装置40不使压缩机11停止而使其工作。
另外,控制装置40控制膨胀阀13d的动作,以使在热交换器14c流通的制冷剂的温度成为在第一实施方式中说明的基准除霜温度范围。更详细地说,在除霜模式中,控制装置40控制压缩机11和膨胀阀13d的动作,以使在热交换器14c流通的制冷剂的温度成为基准除霜温度范围。
另外,控制装置40与内气制热模式相同地,控制热介质回路20的热介质泵21、第一流量调整阀24a以及第二流量调整阀24b的动作。
另外,控制装置40与内气制热模式相同地,控制热介质回路20的热介质泵21、第一流量调整阀24a以及第二流量调整阀24b的动作。
另外,控制装置40控制热交换部入口侧内外气切换装置32e的动作,以切换为将内气导向热交换器14c的通风路。另外,控制装置40控制热交换部出口侧内外气切换装置33e的动作,以切换为将通过热交换器14c后的空气经由加热部侧空气通路31f导向车室内的通风路。
另外,控制装置40控制加热部入口侧内外气切换装置32f的动作,以切换为将外气导向加热器芯22的通风路。另外,控制装置40使排出用送风机36停止。另外,控制装置40与内气制热模式相同地,控制室内送风机37的动作。
因此,在除霜模式的热泵循环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。此时,高压制冷剂的温度低于内气制热模式和外气制热模式。因此,流入到水-制冷剂热交换器12的制冷剂通路的制冷剂几乎不向热介质散热而从制冷剂通路流出。
从水-制冷剂热交换器12的制冷剂通路流出的制冷剂经由接收器17流入膨胀阀13d而被减压。在膨胀阀13d减压后的低压制冷剂流入热交换器14c。在热交换器14c中,制冷剂向霜散热。由此,霜融解,从而第二热交换器14b的除霜得以进展。从热交换器14c流出的制冷剂被压缩机11吸入而再次被压缩。
另外,在除霜模式的热介质回路20中,与内气制热模式相同地工作。
另外,在除霜模式的空调单元30中,空气如图23的粗线箭头所示那样在各空气通路流动。
热交换部入口侧内外气切换装置32e使内气流入热交换部侧空气通路31e。流入到热交换部侧空气通路31e的较高温的内气向热交换器14c的霜散热。由此,霜融解,从而热交换器14c的除霜得以进展。而且,流入到热交换器14c的空气因霜而被冷却至接近0℃,并被除湿。
通过热交换器14c后的空气通过热交换部出口侧内外气切换装置33e而流入加热部侧空气通路31f。而且,加热部入口侧内外气切换装置32f使温度和湿度较低的外气流入加热部侧空气通路31f。
流入到加热部侧空气通路31f的空气流入加热器芯22。流入到加热器芯22的空气与热介质进行热交换而被再加热。在加热器芯22被再加热后的空气向车室内吹送。由此,实现了第二热交换器14b的除霜和车室内的除湿制热。
这里,在本实施方式的除霜模式中,为了在热交换器14c的除霜的同时实现车室内的除湿制热,热交换部出口侧内外气切换装置33e将通过热交换器14c后的空气导向加热部侧空气通路31f。对此,在不需要车室内的除湿制热的情况下,热交换部出口侧内外气切换装置33e也可以将通过热交换器14c后的空气导向车室外。在该情况下,使排出用送风机36工作即可。
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,能够实现车室内的制热和除湿制热。
更详细地说,在本实施方式的制热模式(即,内气制热模式和外气制热模式)中,热交换部出口侧内外气切换部33e切换为将通过热交换器14c后的空气导向车室外的通风路。因此,在制热模式中,通过将在加热器芯22被加热后的空气导向车室内,能够进行车室内的制热。
而且,在制热模式中,能够将制冷剂在热交换器14c从外气吸收的热作为热源而在加热器芯22可靠地加热空气。但是,在制热模式中,如前所述,热交换器14c中的制冷剂蒸发温度可能成为0℃以下。因此,可能在热交换器14c产生结霜。
对此,在本实施方式的除霜模式中,热交换部入口侧内外气切换部32e切换为将内气导向热交换器14c的通风路。因此,能够利用成为较高温的内气所具有的热来进行热交换器14c的除霜。
同时,在除霜模式中,通过使在热交换器14c流通的制冷剂的流量与制热模式相比减少而将在热交换器14c流通的制冷剂的温度维持在基准除霜温度范围内。因此,能够有效地进行热交换器14c的除霜。
其结果是,根据本实施方式的车辆用空调装置1a,能够减少为了进行热交换器14c的除霜而在热泵循环101消耗的能量。
另外,本实施方式的在除霜模式中,由于使压缩机11工作,因此能够使制冷剂在热泵循环101内循环,从而使制冷剂在热交换器14c内流通。由此,在除霜模式时促进了热交换器14c的均温化,从而能够进一步有效地进行热交换器14c的除霜。
另外,本实施方式的在除霜模式中,热交换部出口侧内外气切换装置33e切换为将通过热交换器14c后的空气导向车室内的通风路。因此,能够在加热器芯22对通过热交换器14c后的空气进行再加热,从而进行车室内的除湿制热。
此时,在除霜模式中,由于使压缩机11的制冷剂排出能力降低,因此水-制冷剂热交换器12中的热介质的加热能力降低。因此,加热器芯22中的空气的加热能力可能也暂时地降低。
对此,在本实施方式的除霜模式中,能够利用在热介质回路20循环的热介质所积蓄的热而在加热器芯22持续地对空气进行加热。因此,在通常除霜模式时,能够抑制乘员的制热感变差。
而且,在本实施方式中,连续地切换制热模式和除霜模式。因此,能够连续地进行车室内的制热和除湿制热,从而能够进一步抑制乘员的制热感变差。
(第八实施方式)
在本实施方式中,如图24所示,对相对于第七实施方式变更了车辆用空调装置1a的结构的例进行说明。具体而言,在本实施方式的车辆用空调装置1a中,与第二实施方式相同地,废除了热介质回路20。另外,在本实施方式的热泵循环101中,具备室内冷凝器12a来代替水-制冷剂热交换器12。其他的车辆用空调装置1a的结构与第七实施方式相同。
在本实施方式的车辆用空调装置1a中,通过在室内冷凝器12a使制冷剂与空气进行热交换,实质上,能够执行与第七实施方式相同的制热模式和除霜模式。因此,虽然如在第二实施方式中说明的那样存在制热感恶化的可能性,但与第七实施方式相同地,能够减少为了进行热交换器14c的除霜而在热泵循环101消耗的能量。
(第九实施方式)
在本实施方式中,如图25所示,对相对于第七实施方式变更了热泵循环101的结构的例进行说明。
具体而言,本实施方式的热泵循环101具备与第三实施方式相同的制冷剂旁通通路16和开闭阀16a。更详细地说,本实施方式的制冷剂旁通通路16是使膨胀阀13d的出口侧的制冷剂绕过热交换器14c而将该制冷剂导向压缩机11的吸入侧的制冷剂通路。其他的车辆用空调装置1a的结构与第七实施方式相同。
在本实施方式的车辆用空调装置1a中,在开闭阀16a关闭制冷剂旁通通路16时,与第七实施方式相同地工作。因此,与第七实施方式相同地,能够减少为了进行热交换器14c的除霜而在热泵循环101消耗的能量。
而且,在除霜模式时,通过打开开闭阀16a,能够减少在热交换器14c流通的制冷剂的流量。进而,在水-制冷剂热交换器12中,能够通过压缩机11的压缩工作使热向热介质散热。由此,在除霜模式中,能够实现热交换器14c的除霜和车室内的除湿制热。
(第十实施方式)
使用图26、图27,对车辆用空调装置1b进行说明。车辆用空调装置1b具备:热泵循环102、热介质回路20、空调单元30、控制装置40等。如图26等所示,本实施方式的热泵循环102相对于在第一实施方式中说明的热泵循环10,追加了作为制冷剂回路切换部的四通阀19。
四通阀19能够切换为在将第一膨胀阀13a的出口侧与第一热交换器14a的一个制冷剂出入口侧连接的同时,将第二热交换器14b的一个制冷剂出入口侧与储液器15的入口侧连接的第一制冷剂回路。另外,四通阀19能够切换为在将第一膨胀阀13a的出口侧与第二热交换器14b的一个制冷剂出入口侧连接的同时将第一热交换器14a的制冷剂出口侧与储液器15的入口侧连接的第二制冷剂回路。
在第一制冷剂回路中,能够切换为制冷剂以压缩机11的排出口、水-制冷剂热交换器12、第一膨胀阀13a、第一热交换器14a、第二膨胀阀13b、第二热交换器14b、储液器15、压缩机11的吸入口的顺序循环的制冷剂回路。即,被切换为第一制冷剂回路的热泵循环102是与在第一实施方式中说明的热泵循环10完全相同的循环结构。
另外,在第二制冷剂回路中,能够切换为制冷剂以压缩机11的排出口、水-制冷剂热交换器12、第一膨胀阀13a、第二热交换器14b、第二膨胀阀13b、第一热交换器14a、储液器15、压缩机11的吸入口的顺序循环的制冷剂回路。即,被切换为第二制冷剂回路的热泵循环102相对于在第一实施方式中说明的热泵循环10,被切换为更换了第一热交换器14a和第二热交换器14b的制冷剂回路。
其他的车辆用空调装置1b的结构与在第一实施方式中说明的车辆用空调装置1完全相同。因此,在四通阀19将热泵循环102切换为第一制冷剂回路时,车辆用空调装置1b与在第一实施方式中说明的车辆用空调装置1完全相同地工作,能够起到完全相同的效果。
而且,在本实施方式的车辆用空调装置1b中,能够执行一边对产生了结霜的热交换器进行除霜一边实现车室内的制热的除霜制热模式的运转。以下,对除霜制热模式的动作进行说明。
(d-4)除霜制热模式
这里,在以下的说明中,以四通阀19切换为第一制冷剂回路时的除霜制热模式为例进行说明。在四通阀19切换为第一制冷剂回路时,将第一热交换器14a定义为没有产生结霜的可能性的一方的热交换部。另外,将第二热交换器14b定义为存在产生结霜的可能性的另一方的热交换部。
在除霜制热模式中,控制装置40控制四通阀19的动作,以将作为另一方的热交换部的第二热交换器14b配置在与作为一方的热交换部的第一热交换器14a相比的制冷剂流动的上游侧。即,控制装置40切换为第二制冷剂回路。
在四通阀19切换制冷剂回路时,控制装置40使压缩机11暂时停止。并且,在四通阀19切换了制冷剂回路后,控制装置40与第二除湿制热模式相同地,控制热泵循环102的压缩机11的动作。
另外,控制装置40将第一膨胀阀13a设为节流状态。更具体而言,控制装置40控制第一膨胀阀13a的动作,以使在第二热交换器14b流通的制冷剂的温度成为基准除霜温度范围。
另外,控制装置40将第二膨胀阀13b设为节流状态。更具体而言,控制装置40控制第一膨胀阀13a的动作,以使第一热交换器14a中的制冷剂蒸发温度低于外气温Tam。
另外,控制装置40与通常除霜模式相同地,控制热介质回路20的热介质泵21、第一流量调整阀24a以及第二流量调整阀24b的动作。
另外,控制装置40控制第一入口侧内外气切换装置32a的动作,以打开空调单元30的第一外气导入口323a并关闭第一内气导入口35a。即,第一入口侧内外气切换装置32a切换为将外气导向作为一方的热交换器的第一热交换器14a的通风路。
另外,控制装置40控制第一出口侧内外气切换装置33a的动作,以打开第一室外流出口333a并关闭第一室内流出口35b。即,第一出口侧内外气切换装置33a切换为将通过作为一方的热交换器的第一热交换器14a后的空气导向车室外的通风路。
另外,控制装置40控制第二入口侧内外气切换装置32b的动作,以关闭第二外气导入口323b并打开第二内气导入口35c。即,第二入口侧内外气切换装置32b切换为将内气导向作为另一方的热交换器的第二热交换器14b的通风路。
另外,控制装置40控制第二出口侧内外气切换装置33b的动作,以关闭第二室外流出口333b并打开第二室内流出口35d。即,第二出口侧内外气切换装置33b切换为将通过作为另一方的热交换器的第二热交换器14b后的空气导向车室内的通风路。
另外,控制装置40与内气制冷模式相同地,控制外气导入装置32c、加热部入口侧切换装置34a以及加热部出口侧切换装置34b的动作。另外,控制装置40与内气制冷模式相同地,控制排出用送风机36和室内送风机37的动作。
因此,在除霜制热模式的热泵循环102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。在水-制冷剂热交换器12中,热介质被加热。
从水-制冷剂热交换器12的制冷剂通路流出的制冷剂流入第一膨胀阀13a而被减压。此时,第一膨胀阀13a的节流开度被调整,以使在第二热交换器14b流通的制冷剂的温度成为基准除霜温度范围。
在第一膨胀阀13a减压后的低压制冷剂经由四通阀19而流入第二热交换器14b。在第二热交换器14b中,制冷剂向霜散热。由此,霜融解,从而第二热交换器14b的除霜得以进展。
从第二热交换器14b流出的制冷剂流入第二膨胀阀13b而被减压。此时,第二膨胀阀13b的节流开度被调整,以使第一热交换器14a中的制冷剂蒸发温度低于外气温Tam。
在第二膨胀阀13b减压后的低压制冷剂流入第一热交换器14a。流入到第一热交换器14a的制冷剂与从空调单元30的第一外气导入口323a流入到第一空气通路31a的空气(具体而言,外气)进行热交换。在第一热交换器14a中,制冷剂从空气吸热而蒸发。
从第一热交换器14a流出的制冷剂经由四通阀19而流入储液器15。流入到储液器15的制冷剂被气液分离。在储液器15分离后的气相制冷剂被压缩机11吸入而再次被压缩。
另外,在除霜制热模式的热介质回路20中,与通常除霜模式相同地工作。
另外,在除霜制热模式的空调单元30中,空气如图27的粗线箭头所示那样在各空气通路流动。
空气(具体而言,外气)经由第一外气导入口323a流入第一空气通路31a。流入到第一空气通路31a的空气在第一热交换器14a与制冷剂进行热交换而被吸热。在第一热交换器14a被加热后的空气从第一室外流出口333a流出。从第一室外流出口333a流出的空气被排出用送风机36吸入而向车室外排出。
在第四空气通路31d流通的空气(具体而言,内气)经由第二内气导入口35c流入。流入到第二空气通路31b的较高温的内气向霜散热。由此,霜融解,从而第二热交换器14b的除霜得以进展。而且,流入到第二空气通路31b的空气因霜而被冷却至接近0℃,并被除湿。通过第二热交换器14b后的空气经由第二室内流出口35d而流入第三空气通路31c。
流入到第三空气通路31c的空气被室内送风机37吸入而向加热器芯22吹送。流入到加热器芯22的空气与热介质进行热交换而被再加热。在加热器芯22被再加热后的空气向车室内吹送。由此,实现了第二热交换器14b的除霜和车室内的除湿制热。
另外,在本实施方式的车辆用空调装置1b中,在四通阀19将热泵循环102切换为第二制冷剂回路时,第二热交换器14b成为一方的热交换部,第一热交换器14a成为另一方的热交换部。并且,在四通阀19将热泵循环102切换为第二制冷剂回路时,也能够进行在第一实施方式中说明的各运转模式和上述的除霜制热模式的运转。
在本实施方式的车辆用空调装置1b中,由于如以上那样工作,因此不论切换为哪个制冷剂回路,都与第一实施方式相同地,能够减少为了进行另一方的热交换部的除霜而在热泵循环102消耗的能量。
而且,在本实施方式的车辆用空调装置1b中,能够进行除霜制热模式的运转。在除霜制热模式中,能够将制冷剂在一方的热交换部从外气吸收的热作为热源而在水-制冷剂热交换器12对热介质进行加热。因此,在除霜制热模式中,能够抑制热介质的加热能力与通常除霜模式相比降低,能够进一步抑制乘员的制热感变差。
这里,在除霜制热模式中,一方的热交换部中的制冷剂蒸发温度可能成为0℃以下。因此,在除霜制热模式中,可能在一方的热交换部产生结霜。因此,在另一方的热交换部的除霜结束之前在一方的热交换部产生结霜的运转条件中,也可以从除霜除霜模式切换至通常除霜模式。
(第十一实施方式)
在本实施方式中,如图28所示,对相对于第十实施方式变更了车辆用空调装置1b的结构的例进行说明。具体而言,在本实施方式的车辆用空调装置1b中,与第二实施方式相同地,废除了热介质回路20。另外,在本实施方式的热泵循环102中,具备室内冷凝器12a来代替水-制冷剂热交换器12。其他的车辆用空调装置1b的结构与第十实施方式相同。
在本实施方式的车辆用空调装置1b中,通过在室内冷凝器12a使制冷剂与空气进行热交换,实质上,能够与第十实施方式相同地执行制热模式和除霜模式。因此,虽然如在第二实施方式中说明的那样存在制热感恶化的可能性,但与第十实施方式相同地,能够减少为了进行另一方的热交换部的除霜而在热泵循环102消耗的能量。
(第十二实施方式)
在本实施方式中,如图29所示,对相对于第十实施方式变更了热泵循环102的结构的例进行说明。
具体而言,本实施方式的热泵循环102具备与第三实施方式相同的制冷剂旁通通路16和开闭阀16a。本实施方式的制冷剂旁通通路16将在将第一热交换器14a与第二膨胀阀13b连接的制冷剂通路流通的制冷剂导向储液器15的入口侧(即,压缩机11的吸入侧)。其他的车辆用空调装置1b的结构与第十实施方式相同。
在本实施方式的车辆用空调装置1b中,在开闭阀16a关闭制冷剂旁通通路16时,与第十实施方式相同地工作。因此,与第十实施方式相同地,能够减少为了进行另一方的热交换部的除霜而在热泵循环102消耗的能量。
而且,在除霜模式时,通过打开开闭阀16a,能够减少在热交换器14c流通的制冷剂的流量。并且,在水-制冷剂热交换器12中,能够使因压缩机11的压缩工作导致的热向热介质散热。由此,在除霜模式中,能够实现热交换器14c的除霜和车室内的除湿制热。
(第十三实施方式)
在本实施方式中,如图30所示,对相对于第十实施方式变更了热泵循环102的结构的例进行说明。具体而言,本实施方式的热泵循环102与第四实施方式相同地,具备接收器17来代替储液器15。其他的车辆用空调装置1b的结构和工作与第十实施方式相同。
因此,与第十实施方式相同地,能够减少为了进行另一方的热交换部的除霜而在热泵循环102消耗的能量。
而且,在本实施方式的车辆用空调装置1b中,在内气制冷模式或外气制冷模式时,能够在一方的热交换部对制冷剂进行过冷却。因此,能够扩大从另一方的热交换部的入口侧的制冷剂的焓减去出口侧的制冷剂的焓而得到的焓差。其结果是,能够提高另一方的热交换部中的空气的冷却能力。
(第十四实施方式)
在本实施方式中,如图31所示,对相对于第十实施方式变更了热泵循环102的结构的例进行说明。
具体而言,本实施方式的热泵循环102具备与第六实施方式相同的第三膨胀阀13c、冷却用旁通通路18以及冷却器18a。本实施方式的冷却用旁通通路18将在将第一膨胀阀13b的出口侧与四通阀19连接的制冷剂通路流通的制冷剂导向储液器15的入口侧(即,压缩机11的吸入侧)。其他的车辆用空调装置1b的结构与第十实施方式相同。
在本实施方式的车辆用空调装置1b中,在第三膨胀阀13c成为全闭状态时,与第十实施方式相同地工作。因此,与第十实施方式相同地,能够减少为了进行另一方的热交换部的除霜而在热泵循环102消耗的能量。
而且,在本实施方式的车辆用空调装置1b中,在内气制冷模式或外气制冷模式时,通过控制装置40将第三膨胀阀13c设为节流状态,能够对作为冷却对象物的电池进行冷却。
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,能够进行以下那样各种变形。
在上述的实施方式中,对将本发明的空调装置应用于车辆用空调装置的例进行了说明,但不限于此。也可以将本发明的空调装置应用于固定型的空调装置。
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,但不限于此。即,在车辆用空调装置中,能够执行所需的运转模式即可。
例如,在第一~第六实施方式中说明的车辆用空调装置1中,至少能够切换第二除霜制热模式和通常除霜模式即可。由此,能够减少为了进行第二热交换器14b的除霜而在热泵循环10消耗的能量。
例如,在第七~第九实施方式中说明的车辆用空调装置1a中,至少能够切换制热模式(即,内气制热模式和外气制热模式中的任一方)和除霜模式即可。由此,能够减少为了进行热交换器14c的除霜而在热泵循环101消耗的能量。
例如,在第十~第十四实施方式中说明的车辆用空调装置1b中,至少能够切换第二除霜制热模式和通常除霜模式即可。由此,能够减少为了进行另一方的热交换部的除霜而在热泵循环102消耗的能量。
而且,也可以实施上述的实施方式中说明的以外的运转模式。例如,在上述的第一实施方式中说明的换气制热模式中,第一出口侧内外气切换装置33a也可以以将通过第一热交换器14a后的空气的一部分或全部导向车室内的方式切换通风路。
热泵循环10、101、102不限于上述的实施方式所公开的内容。
例如,在第十~第十四实施方式中,对作为制冷剂回路切换部采用了四通阀19的例进行了说明,但不限于此。也可以通过将多个(例如,四个)开闭阀组合来形成制冷剂回路切换部。
另外,在上述的实施方式中,对作为制冷剂采用了R1234yf的例进行了说明,但制冷剂不限于此。也可以采用例如R134a、R600a、R410A、R404A、R32、R407C等。或者,也可以采用将这些中的多个制冷剂混合后的混合制冷剂等。
热介质回路20不限于上述的实施方式所公开的内容。
例如,也可以将热介质泵21配置于从第一流量调整阀24a到水-制冷剂热交换器12的热介质通路的流路。另外,也可以采用电气式的三通阀来代替第一流量调整阀24a。
另外,也可以在热介质回路20配置对热介质进行加热的辅助加热部。作为辅助加热部,能够采用通过从控制装置40供给电力而发热的电加热器。并且,当不能在水-制冷剂热交换器12对热介质进行充分的加热的情况下,控制装置40使电加热器工作以使热介质温度Tw接近目标热介质温度TWO即可。
另外,在上述的实施方式中,对作为热介质采用了乙二醇水溶液的例进行了说明,但热介质不限于此。也能够采用例如含有二甲基聚硅氧烷、或纳米流体等的溶液、含有防冻液、乙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、301不限于上述的实施方式所公开的内容。
例如,也可以在空调单元30的第三空气通路31c内或空调单元301的加热部侧空气通路31f内设置使空气绕过加热器芯22或室内冷凝器12a流动的空气旁通通路。并且,也可以配置对在加热器芯22或室内冷凝器12a流通的风量与在空气旁通通路流通的风量比例进行调整的空气混合门。
由此,通过调整空气混合门的风量比例,能够调整向空调对象空间吹出的空气的温度。
另外,上述各实施方式所公开的技术手段在能够实施的范围内也可以适当组合。
例如,在具备第三实施方式中说明的制冷剂旁通通路16和开闭阀16a的热泵循环10中,也可以如第四实施方式中说明的那样采用接收器17。例如,在第五实施方式中说明的第一热交换器14a和第二热交换器14b的热交换面积不同的热泵循环10中,也可以如第一实施方式中说明的那样采用储液器15。
本发明以实施例为基准进行了记述,但应当理解本发明不限于该实施例、构造。本发明还包含各种变形例、均等范围内的变形。加之,各种组合、方式,进而,使这些组合、方式包含仅一要素、其以上或其以下的其他组合、方式也在本发明的范畴、思想范围内。
- 利用侧空调装置以及包括该利用侧空调装置的空调装置
- 利用侧空调装置以及包括该利用侧空调装置的空调装置