热泵式汽车空调系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种适用于电动汽车(EV车:Electric Vehicle)等的空调的热栗式汽车空调系统。
【背景技术】
[0002]在用于EV车(ElectricVehicle，电动汽车)、HEV车(Hybrid Electric Vehicle,混合动力汽车)、以及PHEV车(Plug-1n Hybrid Electric Vehicle，插入式混合动力汽车)等的汽车空调系统中，无法利用发动机冷却水等的燃烧排热实施制暖运行。因此，人们考虑了使用电动压缩机的热栗式空调系统，但采用换向式热栗时，必须在制冷运行和制暖运行的不同压力条件下共用构成制冷剂回路的配管类和蒸发器、冷凝器等热交换器等，因此必须对适用于现行发动机驱动式汽车的汽车空调系统进行全面改进。
[0003]因此，根据例如专利文献1，提供有一种热栗式汽车空调系统，其直接利用现行系统的制冷用制冷剂回路，并经由切换阀和旁路电路等在该回路中追加设置在HVAC单元(Heating Ventilat1n and Air Condit1ning Unit，供热通风与空调单元)内的车内冷凝器(也称为副冷凝器)和车外蒸发器，构成制暖用制冷剂回路。
[0004]另一方面，专利文献2中公开有一种热栗式汽车空调系统，其构成为，经由四通阀将制暖用旁路电路连接至车外冷凝器，同时将副冷凝器连接至膨胀阀的上游侧，并在HVAC单元内将该副冷凝器配设在蒸发器的下游侧。此外，专利文献3中公开有一种热栗式汽车空调系统，其构成为，在HVAC单元内的上游侧配设蒸发器，在下游侧配设经由膨胀阀进行连接的车内冷凝器，使用2个四通阀经由作为冷凝器或蒸发器发挥功能的车外热交换器或其旁路电路将该车内冷凝器的制冷剂入口侧连接至压缩机的排出侧，同时利用该2个四通阀经由车外热交换器或其旁路电路将蒸发器的制冷剂出口侧连接至压缩机的吸入侧。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本专利特开2012-96634号公报
[0008]专利文献2:日本专利特开平11-170849号公报
[0009]专利文献3:日本专利第3538845号公报
【发明内容】
[0010]要解决的技术问题
[0011]专利文献I所示的热栗式汽车空调系统，其可直接利用现行系统的制冷用制冷剂回路构筑热栗式系统，并且能够在制暖时使制冷剂同时或交替并行地流动至车外蒸发器和车内蒸发器，以抑制结霜模式和除湿制暖模式等进行运转。但是，此时必须使用4片热交换器，因此系统复杂、体积大，并且成本高。此外，当车外蒸发器结霜时，无法导入热气进行除霜，必须通过来自经热气加热后的车外冷凝器的散热进行除霜。因此存在不仅不能有效地进行除霜，而且在外部空气温度为0°C以下时难以进行除霜等课题。
[0012]此外，专利文献2、3所示的热栗式汽车空调系统，其为采用3片热交换器的系统，因此能够避免结构复杂、体积大以及成本高等问题。但是，其在制暖时需要利用车内冷凝器再次加热经车内蒸发器冷却除湿后的空气，然后将该空气吹出至车厢内进行制暖，所以再热损失大，无法获得充分的高温风。所以，制暖能力会有些不足。因此，存在必须并用电热器等辅助热源等课题。
[0013]本发明鉴于上述问题开发而成，其目的在于提供一种热栗式汽车空调系统，其采用利用了现行系统的制冷用制冷剂回路的3片热交换器的系统，实现了结构简单化、体积小型化以及低成本化，并且没有再热损失，能够充分确保制冷制暖能力，而且制暖时可在车外热交换器的延迟结霜模式和除湿制暖模式等模式下进行运转。
[0014]技术方案
[0015]为了解决上述课题，本发明的热栗式汽车空调系统采用了以下方法。
[0016]也就是说，本发明的第I方式所述热栗式汽车空调系统，其具有:制冷用制冷剂回路，其依次连接有电动压缩机、车外热交换器、储液罐、第I减压机构、以及设置在HVAC单元内的车内蒸发器；车内冷凝器，其配设在所述HVAC单元内的所述车内蒸发器的下游侧，并且制冷剂入口经由切换机构连接至所述电动压缩机的排出回路，同时制冷剂出口连接至所述储液罐；第I回路，其具有连接在所述储液罐的出口侧与所述车外热交换器的一端侧之间的第2减压机构；以及第2回路，其具有连接在所述车外热交换器的另一端侧与所述电动压缩机的吸入回路之间且在制暖时打开的电磁阀，通过依次连接所述电动压缩机、所述切换机构、所述车内冷凝器、所述储液罐、具有所述第2减压机构的所述第I回路、所述车外热交换器、以及具有所述电磁阀的所述第2回路，可构成制暖用制冷剂回路，制暖模式时，在所述车外热交换器结霜时，通过将所述制暖用制冷剂回路切换为所述制冷用制冷剂回路，将来自所述电动压缩机的热气直接导入至所述车外热交换器，从而可实施除霜。
[0017]根据本发明的第I方式，通过依次连接电动压缩机、车外热交换器、储液罐、第I减压机构、以及设置在HVAC单元内的车内蒸发器构成制冷用制冷剂回路，相对于该制冷用制冷剂回路，将配设在HVAC单元内的车内蒸发器的下游侧的车内冷凝器经由切换机构连接至电动压缩机的排出回路，将其出口侧连接至储液罐，同时通过设置第I回路和第2回路，可构成依次连接电动压缩机、切换机构、车内冷凝器、储液罐、具有第2减压机构的第I回路、车外热交换器、以及具有电磁阀的第2回路的制暖用制冷剂回路，其中该第I回路具有连接在该储液罐的出口侧与车外热交换器的一端侧之间的第2减压机构，第2回路具有连接在车外热交换器的另一端侧与电动压缩机的吸入回路之间且在制暖时打开的电磁阀。因此，采用相对于与现行系统的制冷用制冷剂回路大致等同的制冷用制冷剂回路，追加了设置在HVAC单元内的车内冷凝器、具有第2减压机构的第I回路以及具有电磁阀的第2回路的3片热交换器系统，通过在制冷模式时使车内蒸发器和车外热交换器(作为冷凝器发挥功能)这2片热交换器发挥功能，并且在制暖模式时，使车内冷凝器和车外热交换器(作为蒸发器发挥功能)这2片热交换器发挥功能，从而能够在进行制冷运行和制暖运行时不会产生散热损失和再热损失。因此，能够相应电动压缩机的作功量，以最大极限的能力有效地进行制冷运行和制暖运行，提高其能力，并且采用使用3片热交换器构成的系统，能够实现结构的简单化、体积小型化、以及低成本化。此外，制暖模式时，在车外热交换器结霜时，可切换为制冷用回路，将热气直接导入车外热交换器有效地进行除霜，因此能够缩短除霜时间，并且能够扩大可除霜的外部空气温度范围。
[0018]进而，本发明的第2方式的热栗式汽车空调系统在上述热栗式汽车空调系统中，所述储液罐为带止回阀的储液罐，其分别在来自连接于该储液罐的所述车外热交换器和所述车内冷凝器的制冷剂回路的制冷剂流入口装配着止回阀。
[0019]根据本发明的第2方式，储液罐采用带止回阀的储液罐，其分别在来自连接于该储液罐的车外热交换器和车内冷凝器的制冷剂回路的制冷剂流入口装配着止回阀。如此，通过装配在储液罐的制冷剂流入口处的止回阀将根据运转方式无需使用的制冷用或制暖用制冷剂回路断开，不论制冷剂是从储液罐向这些回路倒流还是按照止回阀的方向顺流，在前后出现压力差时，都可阻止其流动。因此，能够防止制冷剂流入不使用的回路，并且与将储液罐和止回阀单独设置在制冷剂回路中时相比，能够减少凸缘等连接用部件，简化制冷剂回路，实现低成本化。
[0020]进而，本发明的第3方式的热栗式汽车空调系统在上述任一种热栗式汽车空调系统中，所述第I减压机构和所述第2减压机构为带开闭阀功能的减压机构，通过使用该开闭阀功能，能够在制暖模式时和除湿制暖模式时，将所述车外热交换器和所述车内蒸发器作为蒸发器进行并用。
[0021]根据本发明的第3方式，第I减压机构和第2减压机构为带开闭阀功能的减压机构，其构成为，通过使用该开闭阀功能，能够在制暖模式时和除湿制暖模式时，将车外热交换器和车内蒸发器作为蒸发器进行并用。因此，通过将运转方式设为制暖模式进行运转，同时使用第I减压机构的开闭阀功能，对其进行开闭控制，将部分制冷剂流至车内蒸发器，并在此对空气进行冷却除湿，从而能够在除湿制暖模式下进行运转。此时，通过打开/关闭开闭阀功能改变来自车内蒸发器的吹出温度，能够在除湿制暖模式时确保温度线性特性(对于设定温度的追随性)。此外，制暖模式时，在车外热交换器结霜的条件下，采用延迟结霜模式，对第I减压机构和第2减压机构的开闭阀功能交替进行开闭控制，使部分制冷剂经过第I减压机构循环至车内蒸发器，减少制冷剂至车外热交换器的循环量，从而能够延迟结霜及其进程，并且抑制吹出空气温度的变动，稳定地继续进行制暖运行。因此，能够改善热栗式汽车空调系统的制暖性能。
[0022]进而，本发明的第4方式的热栗式汽车空调系统在上述热栗式汽车空调系统中，所述第I减压机构和第2减压机构为带电磁阀的温度式自动膨胀阀或电子膨胀阀。
[0023]