制冷循环装置的制造方法
【专利说明】制冷循环装置
相关申请的相互参考
[0001]本申请以2013年4月18日申请的日本专利申请2013-087610为基础，其公开内容以参考的形式并入至本申请。
技术领域
[0002]本公开涉及一种应用于对空气调节对象空间进行除湿的空调装置的制冷循环装置。
【背景技术】
[0003]以往，在专利文献I中公开有一种制冷循环装置，其应用于车辆用空调装置，是以如下方式构成:可对进行作为空气调节对象空间的车室内的制冷的制冷模式的制冷剂回路、进行车室内的制热的制热模式的制冷剂回路、以及一边对车室内进行除湿一边进行制热的除湿制热模式的制冷剂回路进行切换。
[0004]更具体而言，该专利文献I的制冷循环装置包括室内冷凝器、室外换热器及室内蒸发器等多个换热器，室内冷凝器使从压缩机中排出的高温高压制冷剂与送风空气进行换热，室外换热器使室内冷凝器下游侧的制冷剂与外部空气进行换热，室内蒸发器使室外换热器下游侧的低压制冷剂与送风空气进行换热。
[0005]继而，在制冷模式时，切换为利用室外换热器使制冷剂散热、并利用室内蒸发器使制冷剂蒸发的制冷剂回路，在制热模式时，切换为利用室内冷凝器使制冷剂散热、并利用室外换热器使制冷剂蒸发的制冷剂回路。
[0006]此外，在除湿制热模式时，切换为利用室内冷凝器及室外换热器两方来使制冷剂散热、并利用室内蒸发器使制冷剂蒸发的制冷剂回路。由此，在除湿制热模式时，利用室内冷凝器将经室内蒸发器冷却并除湿后的送风空气再加热，实现车室内的除湿制热。
[0007]进而，专利文献I的制冷循环装置包括使从室外换热器中流出的制冷剂与从室内蒸发器中流出的制冷剂进行换热的内部换热器。
[0008]继而，在制冷模式时及除湿制热模式时，通过利用内部换热器使从室外换热器中流出的高压制冷剂与从室内蒸发器中流出的低压制冷剂进行换热，来增大室内蒸发器的出口侧制冷剂的焓与入口侧制冷剂的焓的焓差(制冷能力)而提高循环的性能系数(C0P)。
现有技术文献专利文献
[0009]专利文献1:日本专利第3841039号公报
【发明内容】
[0010]不过，本申请的发明者通过研究发现，在专利文献I的制冷循环装置中，在除湿制热模式时，是利用室内冷凝器及室外换热器两方来使制冷剂散热。因而，在除湿制热模式时，可用于以室内冷凝器来加热送风空气的热量为室内蒸发器所吸收的热量与压缩机的压缩做功量的合计值。
[0011]此外，在应用于普通的车辆用空调装置的制冷循环装置中，为了防止室内蒸发器结霜(Frost)，将室内蒸发器中的制冷剂蒸发温度控制在至少0°C以上。
[0012]因此，例如，在外部空气温度较低时导入低温的外部空气作为送风空气的情况等，由于室内蒸发器中的制冷剂蒸发温度与送风空气的温度的温差缩小，因此室内蒸发器中的制冷剂的吸热量减少。其结果为，在外部空气温度较低时的除湿制热模式下，无法利用室内冷凝器充分加热送风空气。
[0013]对此，考虑如下方法:在除湿制热模式时也利用室外换热器来使制冷剂蒸发，从而将制冷剂利用室外换热器从外部空气中吸收的热量用于加热送风空气，由此来充分加热送风空气。
[0014]然而，若利用室外换热器来使制冷剂蒸发，则相对于使制冷剂散热的情况，从室外换热器中流出的制冷剂的干燥度会上升，因此在像专利文献I的制冷循环装置那样使从室外换热器中流出的制冷剂流入至内部换热器的构成中，制冷剂在内部换热器中流通时所产生的压力损失也会增加。
[0015]因而，室外换热器中的制冷剂蒸发温度较室内蒸发器中的制冷剂蒸发温度而言上升了，导致制冷剂无法利用室外换热器从外部空气中吸收充分的热量。其结果为，在除湿制热模式时，即便利用室外换热器使制冷剂蒸发，也无法充分加热送风空气。
[0016]鉴于上述问题，本公开的目的在于，在具备内部换热器的制冷循环装置中提高进行空气调节对象空间的除湿制热时的送风空气的加热能力。
[0017]根据本公开的第一形态，制冷循环装置包括:压缩机，其压缩并排出制冷剂；散热器，其使从压缩机中排出的高压制冷剂与输送至空气调节对象空间的送风空气进行换热而加热送风空气；第I减压装置，其使从散热器中流出的制冷剂减压；室外换热器，其使第I减压装置下游侧的制冷剂与外部空气进行换热；第2减压装置，其使从室外换热器中流出的制冷剂减压；以及蒸发器，其使第2减压装置下游侧的低压制冷剂与经散热器加热之前的送风空气进行换热而冷却送风空气。进而，制冷循环装置包括:内部换热器，其使在从室外换热器的制冷剂出口侧到第2减压装置的入口侧的制冷剂流路中流通的制冷剂与在从蒸发器的制冷剂出口侧到压缩机的吸入口侧的制冷剂流路中流通的制冷剂进行换热；以及气液分离器，其对从第I减压装置中流出的制冷剂的气液进行分离。气液分离器的液相制冷剂流出口与室外换热器的制冷剂入口侧连接。
[0018]由此，可利用蒸发器对送风空气进行冷却并除湿，并且利用散热器加热除湿后的送风空气而输送至空气调节对象空间，因此可进行空气调节对象空间的除湿制热。
[0019]进而，由于包括内部换热器，因此在利用室外换热器使制冷剂散热时，可利用内部换热器使从室外换热器中流出的高压制冷剂与从蒸发器中流出的低压制冷剂进行换热。由此，可增大蒸发器的出口侧制冷剂的焓与入口侧制冷剂的焓的焓差(制冷能力)而提高循环的性能系数(COP)。
[0020]进而，由于气液分离器的液相制冷剂流出口与室外换热器的制冷剂入口侧连接，因此可使经气液分离器分离而得的液相制冷剂流入至室外换热器。由此，在利用室外换热器使制冷剂蒸发时，可抑制从室外换热器中流出的制冷剂的干燥度上升，从而可抑制从室外换热器中流出的制冷剂在内部换热器中流通时的压力损失增加。
[0021]因而，可抑制室外换热器中的制冷剂蒸发温度上升，从而可增加制冷剂利用室外换热器从外部空气中吸收的热量。其结果为，可提高进行空气调节对象空间的除湿制热时的散热器中的送风空气的加热能力。
【附图说明】
[0022]图1为应用第I实施方式的制冷循环装置的车辆用空调装置的整体构成图。
图2为第I实施方式的气液分离器的外观立体图。
图3为第I实施方式的气液分离器的II1-1II剖视图。
图4为表示第I实施方式的车辆用空调装置的控制处理的流程图。
图5为表示第I实施方式的车辆用空调装置的控制处理的主要部分的流程图。
图6为表示第I实施方式的制冷循环装置的第I除湿制热模式时的制冷剂的状态的莫里尔图。
图7为表示第I实施方式的制冷循环装置的第2除湿制热模式时的制冷剂的状态的莫里尔图。
图8为应用第2实施方式的制冷循环装置的车辆用空调装置的整体构成图。
图9为应用第3实施方式的制冷循环装置的车辆用空调装置的整体构成图。
【具体实施方式】
[0023](第I实施方式)
利用图1?图7，对本公开的第I实施方式进行说明。在本实施方式中，将制冷循环装置10应用于从作为内燃机的发动机以及车辆行驶用电动马达两方获得车辆行驶用驱动力的混合动力车辆的车辆用空调装置I。该制冷循环装置10在车辆用空调装置I中发挥对输送至作为空气调节对象空间的车室内的送风空气进行冷却或加热的功能。
[0024]进而，本实施方式的制冷循环装置10是以如下方式构成:可对冷却送风空气而进行车室内的制冷的制冷模式的制冷剂回路、加热送风空气而进行车室内的制热的制热模式的制冷剂回路、以及通过对冷却并除湿后的送风空气进行加热来一边对车室内进行除湿一边进行制热的第1、第2除湿制热模式的制冷剂回路进行切换。
[0025]再者，在图1中，以中空箭头表示制冷模式的制冷剂回路中的制冷剂的流动，以涂黑箭头表示制热模式的制冷剂回路中的制冷剂的流动，以带斜影线的箭头表示第I除湿制热模式的制冷剂回路中的制冷剂的流动，进而以带网状影线的箭头表示第2除湿制热模式的制冷剂回路中的制冷剂的流动。
[0026]此外，在该制冷循环装置10中，采用HFC系制冷剂(具体为R134a)作为制冷剂，构成循环的高压侧制冷剂压力Pd不超过制冷剂的临界压力的蒸气压缩式亚临界制冷循环。当然，也可采用HFO系制冷剂(例如R1234yf)等。进而，在制冷剂中混入有用于润滑压缩机11的制冷机油，制冷机油的一部分与制冷剂一起在制冷循环中循环。
[0027]制冷循环装置10的组件中的压缩机11配置在车辆的引擎盖内，在制冷循环装置10中吸入制冷剂并压缩而排出。该压缩机11为以如下方式构成的二级升压式电动压缩机:在形成其外壳的壳体的内部收容有低级侧压缩机构和高级侧压缩机构2个压缩机构，以及旋转驱动两压缩机构的电动马达。
[0028]在压缩机11的壳体上设置有:吸入口 11a，其使低压制冷剂从壳体的外部吸入至低级侧压缩机构；中间压吸入口 11b，其使循环内所生成的中间压制冷剂从壳体的外部流入而与从低压到高压的压缩过程的制冷剂合流；以及排出口 11c，其使从高级侧压缩机构中排出的高压制冷剂排出至壳体的外部。
[0029]更具体而言，中间压吸入口 Ilb与低级侧压缩机构的制冷剂排出口侧(S卩，高级侧压缩机构的制冷剂吸入口侧)连接。此外，低级侧压缩机构及高级侧压缩机构可分别采用涡旋式压缩机构、叶片式压缩机构、旋转活塞式压缩机构等各种形式的压缩机构。
[0030]电动马达的动作(转速)由自后文叙述的空调控制装置40输出的控制信号控制，电动马达可采用交流马达、直流马达中的任一种形式。继而，通过该电动马达的转速控制来变更压缩机11的制冷剂排出能力。因而，在本实施方式中，电动马达构成压缩机11的排出能力变更部。
[0031]再者，在本实施方式中，是采用将2个压缩机构收容在I个壳体内的压缩机11，但压缩机的形式并不限定于此。即，只要能使中间压制冷剂从中间压吸入口 Ilb流入而与从低压到高压的压缩过程的制冷剂合流，则也可采用在壳体的内部收容I个固定容量型压缩机构以及旋转驱动该压缩机构的电动马达而构成的电动压缩机。
[0032]进而，也可将2个压缩机串列连接，将配置在低级侧的低级侧压缩机的吸入口设为吸入口 11a，将配置在高级侧的高级侧压缩机的排出口设为排出口 11c，在连接低级侧压缩机的排出口与高级侧压缩机的吸入口的连接部设置中间压吸入口 11b，从而由低级侧压缩机和高级侧压缩机两方构成I个二级升压式压缩机。
[0033]室内冷凝器12的制冷剂入口侧与压缩机11的排出口 Ilc连接。室内冷凝器12配置在后文叙述的车辆用空调装置I的室内空调单元30的罩壳31内，是使从压缩机11 (具体为高级侧压缩机构)中排出的高温高压制冷剂与通过后文叙述的室内蒸发器22之后的送风空气进行换热而加热送风空气的一种散热器。
[0034]作为使从室内冷凝器12中流出的高压制冷剂减压直至成为中间压制冷剂为止的第I减压装置的高级侧膨胀阀13a的入口侧与室内冷凝器12的制冷剂出口侧连接。该高级侧膨胀阀13a是包括如下构件而构成的电气式可变节流机构:阀体，其以可通过进行位移来变更节流开度的方式构成；以及电动致动器，其由使该阀体位移的步进马达构成。
[0035]进而，高级侧膨胀阀13a由如下带全开功能的可变节流机构构成:通过将阀开度(节流开度)设为全开来作为单纯的制冷剂通道而发挥功能，几乎不发挥制冷剂减压作用。再者，高级侧膨胀阀13a的动作由自空调控制装置40输出的控制信号控制。
[0036]作为对从高级侧膨胀阀13a中流出的制冷剂的气液进行分离的气液分离装置的气液分离器14的制冷剂流入口与高级侧膨胀阀13a的出口侧连接。使用图2、图3，对该气液分离器14的详细构成进行说明。再者，图2中的上下各个箭头表示将气液分离器14搭载在车辆用空调装置I中的状态下的上下各个方向。
[0037]气液分离器14是包括如下构件等而构成:本体部14a，其为沿上下方向延伸的大致中空有底圆筒状(截面圆形状)；制冷剂流入埠14b，其形成有使从高级侧膨胀阀13a中流出的制冷剂流入的制冷剂流入口 He ;气相制冷剂流出埠14c，其形成有使分离后的气相制冷剂流出的气相制冷剂流出口 14f ;以及液相制冷剂流出埠14d，其形成有使分离后的液相制冷剂流出的液相制冷剂流出口 Hg。
[0038]制冷剂流入埠14b与本体部14a的圆筒状侧面连接，如图3的剖视图所示，由沿本体部14a的圆筒状侧面的切线方向延伸的制冷剂管道构成。
[0039]气相制冷剂流出埠14c与本体部14a的轴向上侧端面(上表面)连接，由跨及本体部14a的内外而与本体部14a同轴延伸的制冷剂管道构成。进而，气相制冷剂流出口 14f形成于气相制冷剂流出埠14c的上方侧端部，另一方面，下方侧端部被置于制冷剂流入埠14b与本体部14a的连接部的下方侧。
[0040]液相制冷剂流出埠14d与本体部14a的轴向下侧端面(底面)连接，由从本体部14a朝下方侧与本体部14a同轴延伸的制冷剂管道构成。进而，液相制冷剂流出口 14g形成于液相制冷剂流出埠14d的下方侧端部。
[0041]因而，从制冷剂流入埠14a的制冷剂流入口 14e流入的制冷剂像图3的剖视图中粗虚线箭头所示那样沿本体部14a的圆筒状内壁面回旋流动，通过因该回旋流而产生的离心力的作用来分离制冷剂的气液。进而，分离后的液相制冷剂因重力的作用而落下至本体部14a的下方侧。
[0042]继而，分离后落下至下方侧的液相制冷剂从液相制冷剂流出埠14d的液相制冷剂流出口 14g流出，分离后的气相制冷剂从气相制冷剂流出埠14c的气相制冷剂流出口 14f流出。即，本实施方式的气液分离器14被构成为，利用离心力的作用对制冷剂的气液进行分离的离心分离方式的气液分离器。
[0043]如图1所示，压缩机11的中间压吸入口 Ilb经由气相制冷剂通道15与气液分离器14的气相制冷剂流出口 14f连接。进而，在气相制冷剂通道15上配置有作为对气相制冷剂通道15进行开闭的气相制冷剂通道开闭部的气相制冷剂通道开闭阀16