车用空调装置、包括该车用空调装置的车辆以及车用空调装置的控制方法与流程

本发明涉及车用空调装置、包括该车用空调装置的车辆以及车用空调装置的控制方法。

背景技术：

作为现有的车用空调装置，存在一种包括制冷剂循环回路和控制元件的车用空调装置，其中，在上述制冷剂循环回路中，压缩机、热源侧热交换器、膨胀装置及负载侧热交换器由配管连接在一起，上述控制元件对制热运转和热源侧热交换器的除霜运转进行切换。控制元件在热源侧热交换器的除霜运转时使制冷剂循环回路的制冷剂朝与制热运转时相反的方向循环(例如参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平7-55296号公报(第0005段)

技术实现要素：

发明所要解决的技术问题

在现有的车用空调装置中，控制元件通常在制热运转时使负载侧送风机运转以生成从负载侧热交换器流入车室内的气流，并在热源侧热交换器的除霜运转时停止该负载侧送风机。在这样被控制的情况下，在热源侧热交换器的除霜运转时，限制了负载侧热交换器中被冷却后的空气流入车室内。

但是，当制冷剂循环回路的制冷剂在负载侧送风机停止的状态下循环时，负载侧热交换器中的热交换量(吸热量)不足而导致制冷剂循环回路的低压侧压力降低，其结果是，制冷剂循环回路的高压侧压力降低。因此，导致热源侧热交换器的除霜运转所需的时间增大和由此产生的车室内的温度降低，从而降低了乘客的舒适性等。也就是说，在现有的车用空调装置中，存在热源侧热交换器的除霜运转中的运转效率较低这样的问题。

本发明以上述技术问题为背景而作，其目的在于获得一种能提高热源侧热交换器的除霜运转中的运转效率的车用空调装置。另外，还在于获得一种包括上述车用空调装置的车辆。另外，还在于获得一种能提高热源侧热交换器的除霜运转中的运转效率的车用空调装置的控制方法。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的车用空调装置包括：制冷剂循环回路，在该制冷剂循环回路中，压缩机、热源侧热交换器、膨胀装置、负载侧热交换器由配管连接在一起；以及控制元件，该控制元件对制热运转和所述热源侧热交换器的除霜运转进行切换，其中所述制热运转是使所述制冷剂循环回路的制冷剂循环的运转，所述热源侧热交换器的除霜运转是使所述制冷剂循环回路的制冷剂朝与制热运转时相反的方向循环的运转，所述控制元件在制热运转时生成从所述负载侧热交换器经由第一吹出口流入车室内的气流，并在所述热源侧热交换器的除霜运转时生成从车室内经由所述第一吹出口流入所述负载侧热交换器的气流。

发明效果

本发明的车用空调装置的控制装置在制热运转时生成从负载侧热交换器经由第一吹出口流入车室内的气流，并在热源侧热交换器的除霜运转时生成从车室内经由第一吹出口流入负载侧热交换器的气流。因此，在热源侧热交换器的除霜运转时，因制热运转而温度升高的车室内的空气被供给至负载侧热交换器，而抑制了制冷剂循环回路的低压侧压力的降低，其结果是，抑制了制冷剂循环回路的高压侧压力的降低，并提高了热源侧热交换器的除霜运转中的运转效率。另外，滞留于第一吹出口周围的温度较高的空气被供给至负载侧热交换器，因此，进一步提高了热源侧热交换器的除霜运转中的运转效率。

附图说明

图1是用于说明实施方式一的车用空调装置的结构及动作的图。

图2是用于说明实施方式一的车用空调装置的结构及动作的图。

图3是用于说明实施方式二的车用空调装置的结构及动作的图。

图4是用于说明实施方式三的车用空调装置的结构及动作的图。

图5是用于说明实施方式四的车用空调装置的结构及动作的图。

图6是用于说明实施方式四的车用空调装置的结构及动作的图。

图7是用于说明实施方式五的车用空调装置的结构及动作的图。

具体实施方式

以下，使用附图对本发明的车用空调装置进行说明。

另外，本发明的车用空调装置可以应用于铁道车辆，此外，还可应用于大型巴士，此外，也可应用于除了上述车辆之外的车辆。另外，以下，对本发明的车用空调装置的制冷剂循环回路等配置于车室的天花板背面的情况进行了说明，但并不限定于上述情况，例如本发明的车用空调装置的制冷剂循环回路等也可以全部或一部分配置于车室的底板下方等。

另外，以下说明的结构、动作等是一例，本发明的车用空调装置并不限定于上述结构、动作等。另外，在各图中，对于相同或类似的构件或部分标注相同的符号或省略标注符号。另外，适当简化或省略细微的结构的图示。另外，还适当简化或省略重复的说明。

实施方式一

以下，对实施方式一的车用空调装置进行说明。

＜车用空调装置的结构及动作＞

对实施方式一的车用空调装置的结构及动作进行说明。

图1及图2是用于说明实施方式一的车用空调装置的结构及动作的图。另外，图1示出了仰视观察车辆1的车室2的天花板背面3的状态下的车用空调装置10，图2示出了沿图1的A－A线剖切观察车辆1的状态下的车用空调装置10。另外，在图1中，用所绘(日文：墨付き)的实线箭头表示制热运转时的制冷剂的流动，用所绘的虚线箭头表示热源侧热交换器23的除霜运转时的制冷剂的流动，用实线表示制热运转时的流路切换装置22的流路，用虚线表示热源侧热交换器23的除霜运转时的流路切换装置22的流路。

如图1及图2所示，在车辆1的车室2的天花板背面3形成有机械室3a、热源室3b、负载室3c。另外，车用空调装置10包括制冷剂循环回路11、热源侧送风机12、负载侧送风机13、控制装置14。压缩机21、流路切换装置22、热源侧热交换器23、膨胀装置24及负载侧热交换器25由配管连接在一起，以形成制冷剂循环回路11。流路切换装置22也可以是四通阀，另外，还可以是其它流路切换装置。

在机械室3a中配置有压缩机21和流路切换装置22。在热源室3b中配置有热源侧热交换器23、膨胀装置24及热源侧送风机12。在负载室3c中配置有负载侧热交换器25和负载侧送风机13。负载侧送风机13配置于使负载侧热交换器25与形成于车室2的天花板等的第一吹出口5连通的风路。也可在使负载侧送风机13与第一吹出口5连通的风路中夹设导管。

控制装置14掌控车用空调装置10的全部动作。控制装置14也可以配置于车辆1的天花板背面3，另外，还可以配置于车辆1的除了天花板背面3之外的位置，此外，也还可以配置于除了车辆1之外的位置，并远程控制车用空调装置10的动作。控制装置14例如可以由微型处理器单元等构成，另外，还可以由固件等能更新的构件构成，另外，也可以是根据来自CPU等的指令而被执行的程序模块等。控制装置14相当于本发明的“控制元件”。

控制装置14使车用空调装置10至少进行制热运转。在车用空调装置10切换制热运转和制冷运转的情况下，控制装置14使车用空调装置10至少进行制热运转和制冷运转。另外，为了去除因制热运转而附着于热源侧热交换器23的霜，控制装置14定期地或者根据传感器等的输出使车用空调装置10进行热源侧热交换器23的除霜运转。另外，在热源侧热交换器23的除霜运转中，以下说明的热源侧热交换器23的除霜运转时的动作可以始终进行，另外，也可以根据需要进行。

(制热运转时的动作)

控制装置14切换流路切换装置22的流路，以使压缩机21的排出侧与负载侧热交换器25连通。另外，控制装置14使负载侧送风机13的风扇(螺旋桨风扇等)朝正方向旋转，以产生气流51，该气流51从车室2内经由形成于车室2的天花板等的第一吸入口4流入负载侧热交换器25，并从负载侧热交换器25经由形成于车室2的天花板等的第一吹出口5流入车室2内。

从压缩机21排出的高温高压的制冷剂流入负载侧热交换器25。流入负载侧热交换器25的制冷剂与流过负载侧热交换器25的空气进行热交换而冷凝，并流入膨胀装置24。在膨胀装置24中被减压的制冷剂流入热源侧热交换器23，与流过热源侧热交换器23的空气进行热交换而蒸发，并被吸入至压缩机21。

(热源侧热交换器的除霜运转时的动作)

控制装置14对流路切换装置22的流路进行切换，以使压缩机21的排出侧与热源侧热交换器23连通。另外，控制装置14使负载侧送风机13的风扇(螺旋桨风扇等)朝负方向旋转，以产生气流52，该气流52从车室2内经由形成于车室2的天花板等的第一吹出口5流入负载侧热交换器25，并从负载侧热交换器25经由形成于车室2的天花板等的第一吸入口4流入车室2内。

从压缩机21排出的高温高压的制冷剂流入热源侧热交换器23。流入热源侧热交换器23的制冷剂融解附着于热源侧热交换器23的霜，并流入膨胀装置24。膨胀装置24中减压后的制冷剂流入负载侧热交换器25，与流过负载侧热交换器25的空气进行热交换，并被吸入至压缩机21。

＜车用空调装置的作用＞

对实施方式一的车用空调装置的作用进行说明。

在车用空调装置10中，控制装置14在制热运转时产生气流51，并在热源侧热交换器23的除霜运转时产生气流52，其中，上述气流51从车室2内经由第一吸入口4流入负载侧热交换器25，并从负载侧热交换器25经由第一吹出口5流入车室2内，上述气流52从车室2内经由第一吹出口5流入负载侧热交换器25，并从负载侧热交换器25经由第一吸入口4流入车室2内。因此，在热源侧热交换器23的除霜运转时，因制热运转而温度升高的车室2内的空气被供给至负载侧热交换器25，而抑制了制冷剂循环回路11的低压侧压力的降低，其结果是，抑制了制冷剂循环回路11的高压侧压力的降低，并提高了热源侧热交换器23的除霜运转中的运转效率。另外，滞留于第一吹出口5的周围的温度较高的空气被供给至负载侧热交换器25，因此，进一步提高了热源侧热交换器23的除霜运转中的运转效率。

另外，在车用空调装置10中，在热源侧热交换器23的除霜运转时，产生气流52，该气流52从车室2内经由第一吹出口5流入负载侧热交换器25，并从负载侧热交换器25经由第一吸入口4流入车室2内。因此，在负载侧热交换器25中冷却的空气流入车室2内，可能无法确保乘客的舒适性等，但在上述情况下，例如，只要实施使第一吸入口4形成于远离乘客等的位置处、减少负载侧送风机13在热源侧热交换器23的除霜运转时的送风量等的改进即可。

另外，在车用空调装置10中，控制装置14在热源侧热交换器23的除霜运转时使负载侧送风机13的风扇(螺旋桨风扇等)的旋转方向成为与制热运转时相反的方向，但只要产生从车室2内经由第一吹出口5流入负载侧热交换器25、并从负载侧热交换器25经由第一吸入口4流入车室2内的气流52，也可以采用其它方法。例如，控制装置14也可以不使负载侧送风机13的风扇(螺旋桨风扇等)的旋转方向变化，而是使负载侧送风机13自身的朝向变化，从而使负载侧送风机13的送风方向变化。另外，也可与负载侧送风机13并列地设置与负载侧送风机13相反朝向的其它送风机，并且控制装置14在热源侧热交换器23的除霜运转时使其它送风机运转。如车用空调装置10那样，若控制装置14在热源侧热交换器23的除霜运转时使负载侧送风机13的风扇(螺旋桨风扇等)的旋转方向成为与制热运转时相反的方向，则能简化结构，并能削减零件费用等。

实施方式二

以下，对实施方式二的车用空调装置进行说明。

另外，适当地简化或省略了与实施方式一的车用空调装置重复的说明。

＜车用空调装置的结构及动作＞

对实施方式二的车用空调装置的结构及动作进行说明。

图3是用于说明实施方式二的车用空调装置的结构及动作的图。另外，图3示出了沿与图1的A－A线相当的线剖切观察车辆1的状态下的车用空调装置10。

如图3所示，负载室3c形成有第二吹出口6。另外，在第一吸入口4配置有第一气门15，在第二吹出口6配置有第二气门16。

(制热运转时的动作)

控制装置14使第一气门15处于打开状态，并使第二气门16处于关闭状态。另外，控制装置14使负载侧送风机13的风扇(螺旋桨风扇等)朝正方向旋转，以产生气流51，该气流51从车室2内经由形成于车室2的天花板等的第一吸入口4流入负载侧热交换器25，并从负载侧热交换器25经由形成于车室2的天花板等的第一吹出口5流入车室2内。

(热源侧热交换器的除霜运转时的动作)

控制装置14使第一气门15处于关闭状态，并使第二气门16处于打开状态。另外，控制装置14使负载侧送风机13的风扇(螺旋桨风扇等)朝负方向旋转，以产生气流53，该气流53从车室2内经由形成于车室2的天花板等的第一吹出口5流入负载侧热交换器25，并从负载侧热交换器25经由形成于负载室3c的第二吹出口6流出至车外。

＜车用空调装置的作用＞

对实施方式二的车用空调装置的作用进行说明。

在车用空调装置10中，控制装置14在热源侧热交换器23的除霜运转时使负载侧送风机13的风扇(螺旋桨风扇等)朝负方向旋转，以产生气流53，该气流53从车室2内经由第一吹出口5流入负载侧热交换器25，并从负载侧热交换器25经由第二吹出口6流出至车外。因此，抑制了负载侧热交换器25中冷却后的空气流入车室2内，从而提高了乘客的舒适性等。

另外，在车用空调装置10中，包括第一气门15，该第一气门15在制热运转时处于打开状态以供气流51流过，该气流51从车室2内经由第一吸入口4流入负载侧热交换器25，并从负载侧热交换器25经由第一吹出口5流入车室2内，控制装置14在热源侧热交换器23的除霜运转时使第一气门15处于关闭状态。因此，可靠地抑制了负载侧热交换器25中冷却后的空气流入车室2内，并进一步提高了乘客的舒适性等。

另外，在车用空调装置10中，包括第二气门16，该第二气门16在热源侧热交换器23的除霜运转时处于打开状态以供气流53流过，该气流53从车室2内经由第一吹出口5流入负载侧热交换器25，并从负载侧热交换器25经由第二吹出口6流出至车外，控制装置14在制热运转时使第二气门16处于关闭状态。因此，既能在热源侧热交换器23的除霜运转中提高乘客的舒适性等，也能在制热运转中提高运转效率。

另外，在车用空调装置10中，控制装置14在热源侧热交换器23的除霜运转时使第一气门15处于关闭状态，并在制热运转时使第二气门16处于关闭状态，但控制装置14也可以在热源侧热交换器23的除霜运转时使第一气门15处于比制热运转时狭小的打开状态，并在制热运转时使第二气门16处于比热源侧热交换器23的除霜运转时狭小的打开状态。控制装置14在热源侧热交换器23的除霜运转时使第一气门15处于关闭状态，并在制热运转时使第二气门16处于关闭状态，在该情况下，上述效果最大。

实施方式三

以下，对实施方式三的车用空调装置进行说明。

另外，适当地简化或省略了与实施方式一及实施方式二的车用空调装置重复的说明。

＜车用空调装置的结构及动作＞

对实施方式三的车用空调装置的结构及动作进行说明。

图4是用于说明实施方式三的车用空调装置的结构及动作的图。另外，图4示出了沿与图1的A－A线相当的线剖切观察车辆1的状态下的车用空调装置10。

如图4所示，负载室3c配置有辅助送风机17。辅助送风机17配置于使负载侧热交换器25与形成于负载室3c的第二吹出口6连通的风路。也可在使辅助送风机17与第二吹出口6连通的风路中夹设导管。

(制热运转时的动作)

控制装置14使第一气门15处于打开状态，并使第二气门16处于关闭状态。另外，控制装置14使负载侧送风机13的风扇(螺旋桨风扇等)朝正方向旋转，以产生气流51，该气流51从车室2内经由形成于车室2的天花板等的第一吸入口4流入负载侧热交换器25，并从负载侧热交换器25经由形成于车室2的天花板等的第一吹出口5流入车室2内。

(热源侧热交换器的除霜运转时的动作)

控制装置14使第一气门15处于关闭状态，并使第二气门16处于打开状态。另外，控制装置14使辅助送风机17运转以产生气流53，该气流53从车室2内经由形成于车室2的天花板等的第一吹出口5流入负载侧热交换器25，并从负载侧热交换器25经由形成于负载室3c的第二吹出口6流出至车外。

＜车用空调装置的作用＞

对实施方式三的车用空调装置的作用进行说明。

在车用空调装置10中，控制装置14在热源侧热交换器23的除霜运转时使辅助送风机17运转，以产生气流53，该气流53从车室2内经由第一吹出口5流入负载侧热交换器25，并从负载侧热交换器25经由第二吹出口6流出至车外。因此，作为负载侧送风机13，不采用即便使风扇(螺旋桨风扇等)朝负方向旋转也能确保送风量的送风机，就能提高热源侧热交换器23的除霜运转中的运转效率，并扩大了车用空调装置10的自由度。

另外，在车用空调装置10中，在热源侧热交换器23的除霜运转时，控制装置14仅使辅助送风机17运转，但当控制装置14使辅助送风机17运转时，也可始终或根据需要使负载侧送风机13的风扇(螺旋桨风扇等)朝负方向旋转。

实施方式四

以下，对实施方式四的车用空调装置进行说明。

另外，适当地简化或省略了与实施方式一至实施方式三的车用空调装置重复的说明。

＜车用空调装置的结构及动作＞

对实施方式四的车用空调装置的结构及动作进行说明。

图5及图6是用于说明实施方式四的车用空调装置的结构及动作的图。另外，图5示出了仰视观察车辆1的车室2的天花板背面3的状态下的车用空调装置10，图6示出了沿图5的B－B线剖切观察车辆1的状态下的车用空调装置10。另外，在图5中，用所绘的实线箭头表示制热运转时的制冷剂的流动，用所绘的虚线箭头表示热源侧热交换器23的除霜运转时的制冷剂的流动，用实线表示制热运转时的流路切换装置22的流路，用虚线表示热源侧热交换器23的除霜运转时的流路切换装置22的流路。

如图5及图6所示，在负载室3c中配置有采用了多叶片式风扇31的负载侧送风机13A。多叶片式风扇31在转轴方向上的距驱动电动机32较远的一侧和较近的一侧这两个位置都形成有吸入口31a。吸入口31a也可以仅形成于距驱动电动机32较远的一侧。负载侧送风机13A将从吸入口31a吸入的空气经由形成于下方的第一吹出口5吹出至车室2内。

(制热运转时的动作)

控制装置14使第一气门15处于打开状态，并使第二气门16处于关闭状态。另外，控制装置14使负载侧送风机13A运转以产生气流51，该气流51从车室2内经由形成于车室2的天花板等的第一吸入口4流入负载侧热交换器25，并从负载侧热交换器25经由形成于车室2的天花板等的第一吹出口5流入车室2内。

(热源侧热交换器的除霜运转时的动作)

控制装置14使第一气门15处于关闭状态，并使第二气门16处于打开状态。另外，控制装置14使辅助送风机17运转以产生气流53，该气流53从车室2内经由形成于车室2的天花板等的第一吹出口5流入负载侧热交换器25，并从负载侧热交换器25经由形成于负载室3c的第二吹出口6流出至车外。

＜车用空调装置的作用＞

对实施方式四的车用空调装置的作用进行说明。

在车用空调装置10中，控制装置14在热源侧热交换器23的除霜运转时使辅助送风机17运转，以产生气流53，该气流53从车室2内经由第一吹出口5流入负载侧热交换器25，并从负载侧热交换器25经由第二吹出口6流出至车外。因此，尽管提高了热源侧热交换器23的除霜运转中的运转效率，仍然能使用采用了多叶片式风扇31的负载侧送风机13A，并能提高制热运转的运转效率。

实施方式五

以下，对实施方式五的车用空调装置进行说明。

另外，适当简化或省略了与实施方式四的车用空调装置重复的说明。

＜车用空调装置的结构及动作＞

对实施方式五的车用空调装置的结构及动作进行说明。

图7是用于说明实施方式五的车用空调装置的结构及动作的图。另外，图7示出了沿与图1的A－A线相当的线剖切观察车辆1的状态下的车用空调装置10。

如图7所示，负载室3c配置有加热器18。加热器18配置于使负载侧热交换器25与第一吹出口5连通的风路。

控制装置14使车用空调装置10至少进行制热运转和制冷运转。另外，为了去除因制冷运转而附着于负载侧热交换器25的霜，控制装置14定期地或者根据传感器等的输出使车用空调装置10进行负载侧热交换器25的除霜运转。另外，在负载侧热交换器25的除霜运转中，以下说明的负载侧热交换器25的除霜运转时的动作可以始终进行，另外，也可以根据需要来进行。

(制热运转时的动作)

控制装置14使第一气门15处于打开状态，并使第二气门16处于关闭状态。另外，控制装置14使负载侧送风机13的风扇(螺旋桨风扇等)朝正方向旋转，以产生气流51，该气流51从车室2内经由形成于车室2的天花板等的第一吸入口4流入负载侧热交换器25，并从负载侧热交换器25经由形成于车室2的天花板等的第一吹出口5流入车室2内。

(热源侧热交换器的除霜运转时的动作)

控制装置14使第一气门15处于关闭状态，并使第二气门16处于打开状态。另外，控制装置14使负载侧送风机13的风扇(螺旋桨风扇等)朝负方向旋转，以产生气流53，该气流53从车室2内经由形成于车室2的天花板等的第一吹出口5流入负载侧热交换器25，并从负载侧热交换器25经由形成于负载室3c的第二吹出口6流出至车外。另外，控制装置14使加热器18运转。

(制冷运转时的动作)

控制装置14切换流路切换装置22的流路，以使压缩机21的排出侧与热源侧热交换器23连通。从压缩机21排出的高温高压的制冷剂流入热源侧热交换器23。流入热源侧热交换器23的制冷剂与流过热源侧热交换器23的空气进行热交换而冷凝，并流入膨胀装置24。在膨胀装置24中减压后的制冷剂流入负载侧热交换器25，与流过负载侧热交换器25的空气进行热交换而蒸发，并被吸入至压缩机21。

(负载侧热交换器的除霜运转时的动作)

控制装置14使加热器18运转，以使附着于负载侧热交换器25的霜融解。控制装置14可以不使制冷剂循环回路11的制冷剂循环，另外，也可以切换流路切换装置22的流路，以使压缩机21的排出侧与负载侧热交换器25连通，从而使制冷剂循环回路11的制冷剂循环。

＜车用空调装置的作用＞

对实施方式五的车用空调装置的作用进行说明。

在车用空调装置10中，控制装置14在热源侧热交换器23的除霜运转时产生气流53，并使配置于使负载侧热交换器25与第一吹出口5连通的风路的加热器18运转，其中，上述气流53从车室2内经由第一吹出口5流入负载侧热交换器25，并从负载侧热交换器25经由第二吹出口6流出至车外。因此，进一步提高了热源侧热交换器23的除霜运转的运转效率。

另外，在车用空调装置10中，控制装置14在负载侧热交换器25的除霜运转时使配置于使负载侧热交换器25与第一吹出口5连通的风路、即配置于负载侧热交换器25的附近的加热器18运转，从而使附着于负载侧热交换器25的霜融解。因此，不用另行追加零件，就能进行负载侧热交换器25的除霜运转，从而削减了车用空调装置10的零件费用等。

以上，对实施方式一至实施方式五进行了说明，但本发明并不限定于各实施方式的说明。例如，也可以朝实施方式一至实施方式五中的一实施方式追加其它实施方式的全部或一部分，或者将实施方式一至实施方式五各自的全部或一部分置换为其它实施方式的全部或一部分。

符号说明

1 车辆

2 车室

3 天花板背面

3a 机械室

3b 热源室

3c 负载室

4 第一吸入口

5 第一吹出口

6 第二吹出口

10 车用空调装置

11 制冷剂循环回路

12 热源侧送风机

13、13A 负载侧送风机

14 控制装置

15 第一气门

16 第二气门

17 辅助送风机

18 加热器

21 压缩机

22 流路切换装置

23 热源侧热交换器

24 膨胀装置

25 负载侧热交换器

31 多叶片式风扇

31a 吸入口

32 驱动电动机

51～53 气流。