热泵式车辆用空调装置及其除霜方法

专利名称：热泵式车辆用空调装置及其除霜方法
技术领域：
本发明涉及电动汽车及混合动力汽车等的空调装置所适用的热泵式车辆用空调 装置及其除霜方法。
背景技术：
目前，在电动汽车(EV)及混合动力汽车(HEV、PHEV等)等所适用的车辆用空调装 置中，不能进行利用了发动机冷却水等的燃烧排热的供暖运转。另外，可利用来自代替发动 机的行驶用电动机及蓄电池等的排热，但排热量小，因此仅以排热为热源的供暖系统不成立。特别是，在混合动力汽车中，为了节省燃料，尽力使发动机停止，并且，即使在利用 来自代替发动机的行驶用电动机或逆变器(inverter)、蓄电池等的排热的情况下，也由于 排热量自身小，因此仅以排热为热源的供暖系统不成立。另一方面，考虑采用电加热器的供 暖系统，但对于蓄电池容量而言，供暖电力消耗大，因此会发生导致车辆的行驶距离显著下 降的问题。因此，作为适用于电动汽车等的车辆用空调装置，考虑具备电动压缩机的热泵式 车辆用空调装置，但在供暖时，在切换制冷剂回路而使冷凝器具有蒸发器功能、使蒸发器具 有冷凝器功能的正反转方式的热泵的情况下，必须在制冷运转及供暖运转不同的压力条件 下能够共用构成制冷剂回路的配管类及蒸发器、冷凝器等热交换器等，必须大幅度地变更 现有发动机驱动式车辆所适用的车辆用空调装置。另外，在外部空气温度低时，车外侧的蒸 发器结有霜时的除霜成为大课题。另一方面，作为在设置于HVAC单兀(HeatingVentilation and AirConditioning Unit ;采暖通风和空调装置)内的车内蒸发器中，虽然使用现有系统的蒸发器而可实现热 泵供暖的车辆用空调装置的一个例子，已知专利文献1公开的装置。该例子采用的是追加 设置供暖用回路的结构，所述供暖用回路，在现有的具备制冷用冷冻循环的车辆用空调装 置的HVAC单元内的车内蒸发器的下游侧设有车内冷凝器，将该车内冷凝器连接到压缩机 的排出回路中，并且在其出口侧设有三通阀来连接储液器，从该储液器经由HVAC单元内的 设置于车内蒸发器的上游侧的过冷器及膨胀阀的制冷剂导入在供暖时具有蒸发器功能的 车外冷凝器，然后从其出口侧循环到压缩机的吸入侧。另外，作为在设置于HVAC单元内的车内蒸发器中，使用现有系统的蒸发器而可实 现热泵供暖的车辆用空调装置的另一个例子，提出了专利文献2公开的装置。它是在现有 的具备制冷用冷冻循环的车辆用空调装置的HVAC单元内的车内蒸发器的下游侧设有车内 冷凝器的装置，采用的是如下的结构，即，将该车内冷凝器连接到压缩机的排出回路，在其 出口侧连接与具备第1电子膨胀阀和第1电磁阀的旁通回路并联的并联回路，并且对于第 2电子膨胀阀及车内蒸发器连接具备第2电磁阀的旁通回路。现有技术文献专利文献
专利文献1 :特开2009-23564号公报专利文献2 :特开2010-111222号公报

发明内容
发明要解决的课题但是，在专利文献1公开的装置中，必须将车外冷凝器及与其连接的制冷剂配管 类设为兼具冷凝功能和蒸发功能的热交换器及高低压共用的配管类，来自现有系统的变更 幅度不得不增大。另外，在设置于车室内的HVAC单元侧除设置车内冷凝器以外，还必须设 置储液器及过冷器，因此不能避免HVAC单元的大型化，因此，难以确保设置空间，有向车辆 的搭载性变差等课题。在专利文献2公开的装置中，在供暖时，在车外侧的蒸发器结有霜的情况下，也仍 旧通过在车外侧风扇停止的状态下使空调装置运转，且由车内冷凝器及车外蒸发器来散发 与压缩机的作功量相抵的热量，可一边感到供暖一边进行车外蒸发器的除霜。但是，在专利 文献2所示的结构中，需要将车外冷凝器及与其连接的制冷剂配管类设为兼具冷凝功能和 蒸发功能的热交换器及高低压共用的配管类，不得不大幅度地变更现有系统，不能将现有 系统的车外冷凝器及制冷剂配管等进行共用而以低成本制造简单结构的热泵式车辆用空 调装置。另外，虽然可一边感到供暖一边进行车外蒸发器的除霜，但需要由车内冷凝器及 车外蒸发器将与压缩机的作功量相抵的热量分成两份，一份进行散热，一份进行供暖及除 霜，被担心热量不足不能否认，且难以得到充分的供暖感及实现短时间的除霜。而且，在该 除霜运转期间，优选设为内部空气循环模式来提高供暖效率，但被担心有可能发生窗户模 糊，因此不得不以外部空气导入模式进行运转，难以减轻供暖负荷。本发明是鉴于上述情况而完成，其目的在于，提供对电动汽车及混合动力汽车等 正好能够适用的可靠性高的热泵式车辆用空调装置及其除霜方法，其将压力条件与现有车 辆用空调装置的制冷循环大致相同的回路部分及设备类进行共用，仅追加压力条件不同的 最小限度的供暖用回路及设备，成本低且搭载性优异，并且还能够消除向车外蒸发器的结 霜时的课题。用于解决课题的方案为了解决上述的课题，本发明的热泵式车辆用空调装置采用以下的方式。S卩，本发明第1方式的热泵式车辆用空调装置包括制冷用冷冻循环，依次连接有 电动压缩机、车外冷凝器、储液器、第1膨胀阀、设置于HVAC单元内的车内蒸发器；车内冷凝 器，连接到所述电动压缩机的排出回路，配置于所述HVAC单元内的所述车内蒸发器的下游 侧；第1供暖用回路，经由设置于所述车外冷凝器的入口侧的切换单元连接到所述储液器； 以及第2供暖用回路，连接在所述储液器的出口侧和所述电动压缩机的吸入侧之间，设有 第2膨胀阀及车外蒸发器，由所述电动压缩机、所述车内冷凝器、所述切换单元、所述第1供 暖用回路、所述储液器、具备所述第2膨胀阀及所述车外蒸发器的所述第2供暖用回路构成 供暖用热泵循环。根据本发明的第1方式，对于由电动压缩机、车外冷凝器、储液器、第1膨胀阀及设 置于HVAC单元内的车内蒸发器等构成的制冷用冷冻循环，包括车内冷凝器，连接到电动压缩机的排出回路，配置于HVAC单元内的车内蒸发器的下游侧；第1供暖用回路，经由设 置于车外冷凝器的入口侧的切换单元连接到储液器；以及第2供暖用回路，连接在储液器 的出口侧和电动压缩机的吸入侧之间，设有第2膨胀阀及车外蒸发器，由电动压缩机、车内 冷凝器、切换单元、第1供暖用回路、储液器、具备第2膨胀阀及车外蒸发器的第2供暖用回 路可构成供暖用热泵循环，因此通过在成为原形的制冷用冷冻循环的排出回路上且在车内 冷凝器、车外冷凝器的入口侧和储液器之间连接第1供暖用回路，在储液器的出口侧和电 动压缩机的吸入侧之间连接具备第2膨胀阀及车外蒸发器的第2供暖用回路等最小限度的 供暖用回路及设备，能够将压力条件相同的回路部分及设备类进行共用而构成供暖用热泵 循环。因此，不用重新开发可承受冷暖双方的运转的规格的回路，而将压力条件和发动机驱 动式车辆所使用的现有车辆用空调装置的制冷循环相同的回路部分及设备类直接进行共 用，仅追加压力条件不同的最小限度的供暖用回路及设备，就能够提供低成本且搭载性优 异的、对电动汽车及混合动力汽车等正好能够适用的可靠性高的热泵式车辆用空调装置。另外，本发明第1方式的热泵式车辆用空调装置，在上述的热泵式车辆用空调装 置中，所述车外蒸发器与所述车外冷凝器相互平行地设置在所述车外冷凝器用的车外风扇 的通风道中。根据本发明的第1方式，车外蒸发器与车外冷凝器相互平行地设置在车外冷凝器 用的车外风扇的通风道中，因此利用向制冷用的车外冷凝器吹外部空气的车外风扇，能够 对设置为供暖循环用的车外蒸发器吹外部空气，从外部空气吸热进行热泵供暖。因此，能够 将车外风扇进行共用而抑制零件数量，能够实现热泵式车辆用空调装置的结构简化、小型 化及低成本。另外，本发明第1方式的热泵式车辆用空调装置，在上述中任一项所述的热泵式 车辆用空调装置中，所述储液器设为带有止回阀的储液器，所述带有止回阀的储液器，在该 储液器所连接的来自所述车外冷凝器的制冷剂回路及所述第1供暖用回路的制冷剂流入 口上，分别装入止回阀。根据本发明的第1方式，储液器设为带有止回阀的储液器，所述带有止回阀的储 液器，在与该储液器连接的来自车外冷凝器的制冷剂回路及第1供暖用回路的制冷剂流入 口上分别装入止回阀，因此能够通过运转模式，将不使用的制冷或供暖用的制冷剂回路经 由储液器的装入于制冷剂流入口的止回阀断开。因此，与将储液器及止回阀单独地设置于 制冷剂回路中的情况相比，不需要凸缘等连接零件，能够实现制冷剂回路的简化、低成本。另外，本发明第1方式的热泵式车辆用空调装置，在上述中任一项所述的热泵式 车辆用空调装置中，所述第1膨胀阀及所述第2膨胀阀分别设为温度式自动膨胀阀，在其入 口侧分别设有第1电磁阀及第2电磁阀。根据本发明的第1方式，第1膨胀阀及第2膨胀阀分别设为温度式自动膨胀阀，在 其入口侧分别设有第1电磁阀及第2电磁阀，因此通过将膨胀阀设为目前使用的温度式自 动膨胀阀，可不需要对膨胀阀的开度进行控制的控制系统，并且根据运转模式，通过将不使 用的制冷剂回路由第1电磁阀及第2电磁阀设为全关闭状态，能够防止对于该回路等的制 冷剂的积存。因此，作为膨胀阀，可使用廉价且可靠性高的温度式自动膨胀阀，并且利用电 磁阀，能够将暂停回路可靠地设为全关闭状态，防止制冷剂的积存等。另外，本发明第1方式的热泵式车辆用空调装置，在上述中任一项所述的热泵式
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m2$mm&mmRmm2 mMmmMt'MmmMmmmm&,mmm辆用空调装置的制冷循环相同的制冷剂回路及设备类直接进行共用，仅追加压力条件不同 的最小限度的供暖用回路及设备，就能够提供结构简单、低成本且搭载性优异的、正好能够 适用于电动汽车及混合动力汽车等的可靠性高的高效率的热泵式车辆用空调装置。另外， 在外部空气温度低时，即使在车外蒸发器上结有霜，也能够断开向第2供暖用回路的制冷 剂流动，使制冷剂流向车内蒸发器侧，能够切换到利用该车内蒸发器的除湿供暖，因此在对 车外蒸发器的结霜时，通过将蒸发器切换到车内蒸发器侧，能够继续仍旧高效率的热泵供 暖运转。因此，在行驶时的供暖运转中，能够消除向除霜运转切换引起的供暖运转的中断及 电力消耗的损失。在车辆行驶中，在车外蒸发器上结下的霜已被自然地除去的情况下，也可 以恢复采用车外蒸发器的热泵供暖运转。另外，本发明第2方式的热泵式车辆用空调装置，在上述的热泵式车辆用空调装 置中，在切换为利用所述车内蒸发器的除湿供暖时，以内部空气循环模式或内部空气/外 部空气混合模式进行运转。根据本发明的第2方式，在切换为利用车内蒸发器的除湿供暖时，以内部空气循 环模式或内部空气/外部空气混合模式进行运转，因此在因对车外蒸发器的结霜而切换为 利用车内蒸发器的除湿供暖时，通过设为内部空气循环模式或内部空气/外部空气混合模 式，能够以温度高的车内空气为热源进行热泵供暖运转，因此，能够充分地确保供暖能力。 另外，通常，在外部空气温度低时，为了防止窗户模糊，以外部空气导入模式进行供暖，但通 过设为利用了车内蒸发器的除湿供暖，即使设为内部空气循环模式或内部空气/外部空气 混合模式，也能够防止窗户模糊。另外，本发明第2方式的热泵式车辆用空调装置，在上述任一项所述的热泵式车 辆用空调装置中，所述车外蒸发器配置于所述车外冷凝器用车外风扇的通风道中的所述车 外冷凝器及/或车辆用散热器的下游侧。根据本发明的第2方式，车外蒸发器配置于车外冷凝器用车外风扇的通风道中的 车外冷凝器及/或车辆用散热器的下游侧，因此利用车外冷凝器及/或车辆用散热器，能够 使降雪时及积雪时的雪结块，减轻雪对车外蒸发器的附着。因此，能够确保车外蒸发器的热 交换性能，提高供暖性能，并且能够防止车外蒸发器的雪的附着造成的结冰。另外，在具有 从车辆用散热器散热的情况下，能够吸收该热量，实现供暖能力的提高。另外，本发明第2方式的热泵式车辆用空调装置，在上述中任一项所述的热泵式 车辆用空调装置中，供暖用辅助电加热器设置在所述HVAC单元内的所述车内蒸发器的上 游侧，在供暖时，在吸热量不足的情况下，使所述辅助电加热器工作，吸收其热量，从而可进 行热泵供暖运转。根据本发明的第2方式，供暖用辅助电加热器设置在HVAC单元内的车内蒸发器的 上游侧，在供暖时，在吸热量不足的情况下，使辅助电加热器工作，能够吸收其热量进行热 泵供暖运转，因此在车内蒸发器的吸热量不足且车内温度不充分上升的情况下，对辅助电 加热器通电，能够吸收其热量进行热泵供暖运转。因此，在外部空气温度低时，在供暖能力 不足的情况下，也能够容易地补充供暖能力。另外，辅助电加热器在利用车外蒸发器的供暖 运转时，也同样可用作辅助热源。另外，本发明第2方式的热泵式车辆用空调装置，在上述中任一项所述的热泵式 车辆用空调装置中，在所述电动压缩机的吸入配管和所述储液器的出口制冷剂配管之间，设有将所述电动压缩机吸入的低压气体制冷剂和来自所述储液器的高压液体制冷剂进行 热交换的内部热交换器。根据本发明的第2方式，在电动压缩机的吸入配管和储液器的出口制冷剂配管之 间，设有将电动压缩机吸入的低压气体制冷剂和来自储液器的高压液体制冷剂进行热交换 的内部热交换器，因此在制冷、供暖时，都能够由内部热交换器使低压气体制冷剂和高压液 体制冷剂进行热交换，将高压液体制冷剂过冷却，使蒸发器的吸热量增大。由此，能够提高 制冷效率及供暖效率，提高热泵式车辆用空调装置的冷暖性能。另外，本发明第三方式的热泵式车辆用空调装置的除霜方法，用于进行上述中任 一项所述的热泵式车辆用空调装置，在该方法中，在使车辆停止以后没有乘员的状态下，将 所述HVAC单元的温度调节风门设为最大制冷位置，且将内外空气切换风门设为内部空气 循环模式，使所述车辆用空调装置以所述制冷循环进行运转，利用由向所述车外冷凝器流 通的热气(hot gas)所加热的热风，对所述车外蒸发器进行除霜。根据本发明的第三方式，在上述中任一项所述的热泵式车辆用空调装置的车外蒸 发器的除霜方法中，在使车辆停止以后没有乘员的状态下，将HVAC单元的温度调节风门设 为最大制冷位置，且将内外空气切换风门设为内部空气循环模式，使车辆用空调装置以制 冷循环进行运转，利用由向车外冷凝器流通的热气所加热的热风，对车外蒸发器进行除霜， 因此在供暖运转时，即使在车外蒸发器上结霜，在车辆行驶中也不进行除霜运转，而是切换 到利用车内蒸发器的除湿供暖，继续进行供暖运转，在使车辆停止以后没有乘员的状态下， 通过将HVAC单元的温度调节风门设为最大制冷位置，且将内外空气切换风门设为内部空 气循环模式，使车辆用空调装置以制冷循环进行运转，能够利用由向车外冷凝器流通的热 气加热后的热风，使车外蒸发器的霜溶化，进行除霜。因此，不使高压热气流向结有霜的车 外蒸发器，就能够进行除霜，可不需要能承受高低压双方的制冷剂循环的规格的制冷剂回 路及设备的重新开发。另外，在除霜时，将HVAC单元的温度调节风门设为最大制冷位置，且 将内外空气切换风门设为内部空气循环模式，以车内空气为热源，并且能够一边消除车内 冷凝器的散热损失，一边有效地利用热气的热量进行除霜，因此能够在比较短的时间内除 霜。另外，本发明第三方式的热泵式车辆用空调装置的除霜方法，在上述的热泵式车 辆用空调装置的除霜方法中，在使车辆停止以后没有乘员的状态下，且在车辆蓄电池的充 电时或充电后进行所述除霜运转。根据本发明的第三方式，在使车辆停止以后没有乘员的状态下，且在车辆蓄电池 的充电时或充电后，进行除霜运转，因此能够避免除霜运转影响车辆的行驶距离，并且能够 在车辆蓄电池的充电时或充电后的蓄电池容量充裕时，进行除霜运转。因此，能够在不给乘 员带来任何影响的状态下，高效率且可靠地对车外蒸发器进行除霜。另外，本发明第三方式的热泵式车辆用空调装置的除霜方法，在上述中任一项所 述的热泵式车辆用空调装置的除霜方法中，在所述除霜运转时，将所述HVAC单元的出风模 式设为吹前窗(7 7 )模式、吹脸模式或双级模式(bi-level mode)中的任一模式来进行。根据本发明的第三方式，在除霜运转时，将HVAC单元的出风模式设为吹前窗模 式、吹脸模式或双级模式中的任一模式来进行，因此在以内部空气循环模式进行的除霜运 转时，通过由车内蒸发器吸热，能够防止温度下降，防止从脚出风口吹到车内的空气从脚出风口附近的内部空气循环用的吸入口短路。因此，通过内部空气循环，能够尽最大可能地提 高从车内吸入的空气的温度，能够在短时间内高效地对车外蒸发器进行除霜。另外，本发明第三方式的热泵式车辆用空调装置的除霜方法，在上述中任一项所 述的热泵式车辆用空调装置的除霜方法中，在所述除霜运转时，在车内温度低的情况下，使 所述辅助电加热器工作，由所述车内蒸发器吸收其热量，从而提高除霜能力。根据本发明的第三方式，在除霜运转时，在车内温度低的情况下，使辅助电加热器 工作，由车内蒸发器吸收其热量，可提高除霜能力，因此在以内部空气循环模式进行的除霜 运转时，在车内温度低的情况下，通过由辅助电加热器将循环的内部空气加热，能够由车内 蒸发器充分地吸热。因此，即使在车内温度为低温时，也能够高效率地在短时间进行除霜。 另外，在除霜时，通过使电动压缩机的转速增大，且进一步使高温的热气流向车外冷凝器， 能够进一步缩短车外蒸发器的除霜时间。另外，本发明第三方式的热泵式车辆用空调装置的除霜方法，在上述中任一项所 述的热泵式车辆用空调装置的除霜方法中，在所述除霜运转结束时，实施采用所述车外蒸 发器的热泵供暖运转，从而在由结霜检测单元确认了没有结霜的时候结束除霜运转。根据本发明的第三方式，在除霜运转结束时，实施采用车外蒸发器的热泵供暖运 转，在由结霜检测单元确认了没有结霜的时候结束除霜运转，因此通过实施热泵供暖运转， 根据结霜检测单元确认车外蒸发器上没有结霜，即，根据结霜检测单元不工作，能够确认除 霜的完成。因此，能够可靠地对车外蒸发器进行除霜以使除霜无残留。发明效果根据本发明的热泵式车辆用空调装置，通过在成为原形的制冷用冷冻循环的排出 回路上且在车内冷凝器、车外冷凝器的入口侧和储液器之间连接第1供暖用回路，且在储 液器的出口侧和电动压缩机的吸入侧之间连接具备第2膨胀阀及车外蒸发器的第2供暖用 回路等最小限度的供暖用回路及设备，能够将压力条件相同的回路部分及设备类进行共用 而构成供暖用热泵循环，因此不用重新开发可承受冷暖双方的运转的规格的回路，将压力 条件与发动机驱动式车辆使用的现有车辆用空调装置的制冷循环相同的回路部分及设备 类直接进行共用，仅追加压力条件不同的最小限度的供暖用回路及设备，就能够提供结构 比较简单、低成本且搭载性优异、正好能够适用于电动汽车及混合动力汽车等的可靠性高 的高效率的热泵式车辆用空调装置。另外，在外部空气温度低时，即使在车外蒸发器上结有 霜，也能够断开向第2供暖用回路的制冷剂流动，使制冷剂流向车内蒸发器侧，能够切换为 利用该车内蒸发器的除湿供暖，因此在对车外蒸发器的结霜时，通过将蒸发器切换到车内 蒸发器侧，能够直接继续效率良好的热泵供暖运转，因此，在行驶时的供暖运转中，能够消 除向除霜运转切换引起的供暖运转的中断及电力消耗的损失。另外，根据本发明的热泵式车辆用空调装置的除霜方法，在供暖运转时，即使在车 外蒸发器上结霜，也不在车辆行驶中进行除霜运转，而是切换为采用车内蒸发器的除湿供 暖，继续进行供暖运转，在使车辆停止以后没有乘员的状态下，通过将HVAC单元的温度调 节风门设为最大制冷位置，且将内外空气切换风门设为内部空气循环模式，使车辆用空调 装置以制冷循环进行运转，能够利用由向车外冷凝器流通的热气所加热的热风，使车外蒸 发器的霜溶化，进行除霜，因此不使高压热气流向结有霜的车外蒸发器，就能够进行除霜， 可不需要能承受高低压双方的制冷剂循环的规格的制冷剂回路及设备的重新开发。另外，在除霜时，将HVAC单元的温度调节风门设为最大制冷位置，且将内外空气切换风门设为内 部空气循环模式，以车内空气为热源，并且能够一边消除车内冷凝器的散热损失，一边有效 地利用热气的热量进行除霜，因此能够在比较短的时间内除霜。


图1是本发明一实施方式的热泵式车辆用空调装置的制冷剂回路图。；图2A是图1所示的热泵式车辆用空调装置中装入的储液器的纵剖面图。；图2B是图1所示的热泵式车辆用空调装置中装入的储液器的平面图。图2C是相当于图2B的a-a剖面的图；图3是本发明一实施方式的热泵式车辆用空调装置的制冷剂回路图。图4是表示图3所示的热泵式车辆用空调装置的制冷时的制冷剂流动的制冷剂回 路图。图5是表示图3所示的热泵式车辆用空调装置的供暖时(结霜前)的制冷剂流动 的制冷剂回路图。图6是表示图3所示的热泵式车辆用空调装置的供暖时(结霜后)的制冷剂流动 的制冷剂回路图。图7是表示图3所示的热泵式车辆用空调装置的除霜时的制冷剂流动的制冷剂回 路图。图8是对图3所示的热泵式车辆用空调装置进行控制的控制装置的方框图。图9是图8所示的控制装置的运转控制流程图。图10是图8所示的控制装置的制冷运转时的控制流程图。图11A是图8所示的控制装置的供暖运转时的一部分控制流程的图。图11B是图8所示的控制装置的供暖运转时的一部分控制流程的图。图11C是图8所示的控制装置的供暖运转时的其余一部分控制流程的图。图12是图8所示的控制装置的除霜运转时的控制流程图。标号说明1热泵式车辆用空调装置2HVAC 单元3热泵循环6辅助电加热器7车内蒸发器8车内冷凝器9电动压缩机10车外冷凝器11储液器(带有止回阀的储液器)12第1电磁阀13第1膨胀阀(温度式自动膨胀阀)14止回阀15制冷剂配管
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具体实施例方式〔第I实施方式〕下面，参照图I到图2C说明本发明的一实施方式。图I表示的是本发明一实施方式的热泵式车辆用空调装置的制冷剂回路图，图 2A、图2B及图2C表示的是该空调装置中装入的储液器的结构图。本实施方式的热泵式车 辆用空调装置 I 包括 HVAC 单兀(Heating Ventilationand Air Conditioning Unit)2、可 冷暖的热泵循环3。HVAC单元2包括将来自车室内的内部空气或外部空气中的任一个切换导入且加 压输送到下游侧的鼓风机4、在鼓风机4上相连的空气流道5中从上游侧到下游侧依次配置 的辅助电加热器(例如，PTC加热器)6、车内蒸发器7、以及车内冷凝器8。该HVAC单元2 通常设置于车室内前方的仪表板内，将由辅助电加热器6、车内蒸发器7及车内冷凝器8进 行了温度调节的空气流从朝向车室内开口的多个出风口选择地吹到车室内，能够将车室内 调节到设定温度。设有对于设置于HVAC单元2内的车内冷凝器8可遮蔽通风的风门(省略图示)， 所述风门在制冷模式时，能够将由车内蒸发器7冷却的冷风从车内冷凝器8 一旁通过而吹 到车室内，在除湿模式时，能够将由车内蒸发器7冷却的冷风由车内冷凝器8再加热而吹到 车室内。可冷暖的热泵循环3包括经由制冷剂配管15依次连接压缩制冷剂的电动压缩机 9、车外冷凝器10、储液器11、第I电磁阀12及第I膨胀阀13、车内蒸发器7、以及止回阀14 的封闭循环的制冷用冷冻循环(制冷剂回路)16。该制冷用冷冻循环16与发动机驱动式车 辆使用的现有车辆用空调装置是同样的。在上述热泵循环3上，进而连接在来自电动压缩机9的排出配管(制冷剂配 管)15A上设置于HVAC单元2内的车内冷凝器8。另外，在车外冷凝器10的入口侧制冷剂 配管15B上设有三通切换阀(切换单元)17，经由该三通切换阀17连接将由车内冷凝器8 冷凝的制冷剂导入储液器11的第I供暖用回路18。另外，在储液器11的出口配管(制冷 剂配管)MD和通向电动压缩机9的吸入配管(制冷剂配管)15E之间，连接依次设置的第 2电磁阀19、第2膨胀阀20、车外蒸发器21及止回阀22的第2供暖用回路23。由此，可构成经由制冷剂配管15依次连接电动压缩机9、设置于HVAC单元2内的 车内冷凝器8、三通切换阀17、第I供暖用回路18、储液器11、以及设有第2电磁阀19、第2 膨胀阀20、车外蒸发器21及止回阀22的第2供暖用回路23的封闭循环的供暖用热泵循环 (制冷剂回路)24。在上述的热泵循环3中，构成供暖用热泵循环24的车外蒸发器21，对于构成制冷 用冷冻循环16的车外冷凝器10，与车外冷凝器10相互平行地设置在进行外部空气通风的 车外风扇25的通风道中，将车外风扇25进行共用。在本实施方式中，在车外冷凝器10的 下游侧设有车外蒸发器21，但反之也可以。另外，如图2A到图2C所示，本实施方式的储液器11设为在连接来自车外冷凝器 10的制冷剂配管15C及第I供暖用回路18的两个制冷剂流入口 26、27上分别一体地装入 止回阀28、29的带有止回阀的储液器11。该带有止回阀的储液器11设为干燥器内置的带 有止回阀的储液器11，由有底的筒状主体30、与该主体30的一端开口部焊接的盖体31、一端与该盖体31连接且另一端延长到主体30的底部附近的制冷剂流出管32、通过在设置于 主体30内的上方部的上下一对滤清器33、34之间填充有干燥剂35而结构的干燥器36构 成。如上所述，在盖体31上设有连接制冷剂配管15C及第1供暖用回路18的两个制 冷剂流入口 26、27和连接制冷剂流出管32的制冷剂流出口 37。在该制冷剂流入口 26、27 及制冷剂流出口 37上分别设有用于连接制冷剂配管的配件(fitting)部38、39、40，经由该 配件部38、39、40连接制冷剂配管15C、1 及第1供暖用回路18。另外，在制冷剂流入口 26,27内经由挡圈及挡块41、42装入止回阀28、29。在本实施方式中，作为第1膨胀阀13及第2膨胀阀20，使用温度式自动膨胀阀，形 成在各自的入口侧设有第1电磁阀12及第2电磁阀19的结构。但是，也可以形成分别各 设有一个电子膨胀阀来代替这些第1电磁阀12及第1膨胀阀13、第2电磁阀19及第2膨 胀阀20的结构。这样，根据本实施方式，可实现以下的作用效果。在上述热泵式车辆用空调装置1中，在制冷运转时，由电动压缩机9压缩的制冷剂 通过排出配管(制冷剂配管)15A经由车内冷凝器8、三通切换阀17循环到车外冷凝器10， 与车外风扇25吹的外部空气进行热交换而冷凝液化。该液体制冷剂经由制冷剂配管15C、 止回阀28导入储液器11内，在此暂时贮存，然后经由制冷剂配管15D、第1电磁阀12导入 第1膨胀阀13，被减压成为气液二相状态，供给到车内蒸发器7。在车内蒸发器7内与从鼓风机4送风的内部空气或外部空气进行热交换而气化蒸 发的制冷剂，经由止回阀14被电动压缩机9吸入，进行再压缩。以下，重复同样的循环，但 该制冷循环与发动机驱动式车辆使用的现有车辆用空调装置的制冷循环没有什么两样，可 以直接进行共用。通过由车内蒸发器7进行与制冷剂的热交换而冷却的内部空气或外部空 气吹到车室内，供车室内的制冷。在制冷运转时，由于通向车内冷凝器8的通风被风门遮蔽，且由车内蒸发器7冷却 的冷风直接吹到车室内，因此在车内冷凝器8中，制冷剂几乎不冷凝，而是循环到车外冷凝 器10，通过在车外冷凝器10内与外部空气进行热交换而冷凝液化。另外，通过一边以上述制冷循环运转，一边打开设置于车内冷凝器8的入口的风 门，能够将由车内蒸发器7冷却的冷风吹到车内冷凝器8进行再加热，由此，能够进行再加 热除湿运转。另一方面，在供暖运转时，由电动压缩机9压缩的制冷剂通过排出配管(制冷剂配 管)15A导入车内冷凝器8，在冷凝器中，与从鼓风机4送风的内部空气或外部空气进行热交 换而散热。由此，加热的空气吹到车室内，供车室内的供暖。散热而冷凝液化的制冷剂通过 三通切换阀17导入第1供暖用回路18，经由止回阀29导入储液器11内。在储液器中暂时 贮存的制冷剂经由制冷剂配管1 导入第2供暖用回路23，在经由第2电磁阀19穿过第2 膨胀阀20的过程中，被减压成为气液二相状态，供给到车外蒸发器21。该制冷剂在车外蒸发器21内与由车外风扇25吹的外部空气进行热交换，从外部 空气吸热而被气化蒸发，然后经由止回阀22被电动压缩机9吸入，进行再压缩。以下，重复 同样的循环，利用该供暖用热泵循环24，进行热泵供暖。这样，通过将第2供暖用回路23等最小限度的供暖用回路及设备连接，能够将压力条件相同的回路部分及设备类进行共用而构成供暖用热泵循环，第2供暖用回路23，在成为原形的制冷用冷冻循环16的排出配管(制冷剂配管)15A上设有车内冷凝器8，在设置于车外冷凝器10的入口侧的三通切换阀17和储液器11之间设有第I供暖用回路18，在储液器11的出ロ侧和电动压缩机9的吸入侧之间设有第2膨胀阀20及车外蒸发器21。因此，不重新开发可承受冷暖双方的运转的规格的回路，将压カ条件与发动机驱动式车辆使用的现有车辆用空调装置的制冷循环大致相同的回路部分及设备类直接地进行共用，仅追加压カ条件不同的最小限度的供暖用回路及设备，就可以提供低成本且搭载性优异的正好能够适用于电动汽车及混合动カ汽车等的可靠性高的热泵式车辆用空调装置I。另外，车外蒸发器21与车外冷凝器10相互平行 地设置在向车外冷凝器10吹外部空气的车外风扇25的通风道中，在供暖时，由车外风扇25吹外部空气，通过来自该外部空气的吸热，进行热泵供暖。因此，能够将车外风扇25进行共用而抑制零件数量，能够实现热泵式车辆用空调装置I的结构的简化、小型化及低成本。另外，储液器11设为在制冷剂流入ロ 26、27上一体地装入止回阀28、29的带有止回阀的储液器。由此，能够由在储液器11的制冷剂流入ロ 26、27装入的止回阀28、29断开根据运转模式而不使用的制冷用冷冻循环16或供暖用热泵循环24。因此，与将储液器11及止回阀28、29単独地设置于制冷剂回路中的系统相比，不需要凸缘等连接零件，能够实现制冷剂回路的简化、低成本。在本实施方式中，储液器11带有干燥器36，但不一定必需带有干燥器36，当然也可以无干燥器。另外，在本实施方式中，将第I膨胀阀13及第2膨胀阀20分别设为温度式自动膨胀阀，形成在其入口侧设有第I电磁阀12及第2电磁阀19的结构。因此，能够进行自动控制以使制冷时由车内蒸发器7、供暖时由车外蒸发器21蒸发的制冷剂的蒸发器出ロ的过热度恒定，因此，与使用了需要制冷剂压カ检测单元及制冷剂温度检测单元的电子膨胀阀相比，能够简化控制系统，能够进行低成本化，并且能够提高可靠性。另外，能够由设置于第I膨胀阀13及第2膨胀阀20的入口侧的第I电磁阀12及第2电磁阀19关闭根据运转模式而不使用的制冷剂回路。因此，能够将暂停的回路可靠地设为全关闭状态，防止制冷剂的积存等。但是，在本实施方式中，不管上述如何，都可以由分别各设有ー个电子膨胀阀的结构来代替这些第I电磁阀12及第I膨胀阀13、第2电磁阀19及第2膨胀阀20。由此，通过将设置于暂停的回路中的电子膨胀阀设为全关闭状态，能够防止通向制冷时暂停的车外蒸发器21、供暖时暂停的车内蒸发器7等的制冷剂的积存，因此，能够省略将暂停回路设为全关闭状态的电磁阀等的设置，能够实现制冷剂回路的简化、低成本。另外，在本实施方式中，在连接车外蒸发器21及车内蒸发器7和电动压缩机9的吸入侧之间的第2供暖用回路23及制冷剂配管15E上分别设有止回阀22、14。因此，能够由止回阀22、14将根据运转模式而暂停的车外蒸发器21或车内蒸发器7和电动压缩机9的吸入侧之间断开，因此，能够使暂停中的车外蒸发器21或车内蒸发器7的功能可靠地停止。另外，根据本实施方式，在HVAC単元2内设有由PTC加热器等构成的供暖用辅助电加热器6。由此，在外部空气温度低时及供暖提升时或窗户模糊时等供暖能力有些不足的状况下，通过在热泵供暖运转的同时暂时使辅助电加热器6动作，能够使出风空气温度上升，补充供暖能力的不足。因此，能够增大必要的最大供暖能力，并且与以电加热器为主热源进行供暖运转相比，辅助电加热器6的利用率下降，能够高效地运转，能够抑制供暖电カ消耗的増大造成的车辆行驶距离的下降等。本发明不局限于上述实施方式的发明，在不脱离其精神的范围内，可适当变形。例如，HVAC単元2也可以设为在车内蒸发器7的下游侧设有温度调节用空气混合风门的空气混合式的HVAC。另外，三通切换阀17既可以由两个电磁阀来代替，也可以由四通切换阀来代替。另外，在上述实施方式中，形成在第I膨胀阀13及第2膨胀阀20的入口侧设有第I电磁阀12及第2电磁阀19的结构，但不言而喻，这些第I电磁阀12、第I膨胀阀13及第2电磁阀19和第2膨胀阀20也可以设为将它们一体化的带有电磁开关阀的温度式自动膨胀阀。另外，车外蒸发器21也可以与其散热用散热器关联地配置，以使其能够吸取从车辆
行驶用电动机及逆变器、蓄电池等排出的热量。〔第2实施方式〕下面，參照图3到图12对本发明之ー实施方式进行说明。图3表示的是本发明ー实施方式的热泵式车辆用空调装置的制冷剂回路图。本实施方式的热泵式车辆用空调装置101包括HVAC单元(HeatingVentilationand Air Conditioning Unit) 102、可冷暖的热泵循环 103。HVAC单元102包括经由内外空气切换风门104切换导入来自车内的内部空气或外部空气的任一个且加压输送到下游侧的鼓风机105 ;以及在鼓风机105相连的空气流道106中从上游侧到下游侧依次配置的供暖用辅助电加热器(例如，PTC加热器)107、车内蒸发器108、车内冷凝器109、温度调节风门110。该HVAC单元102设置于车内前方的仪表板内，按照由出风模式切换风门114、115、116切换的出风模式，将由辅助电加热器107、车内蒸发器108及车内冷凝器109进行了温度调节的空气从朝向车内开ロ的吹前窗出风ロ 111、吹脸出风ロ 112、吹脚出风ロ 113等多个出风口中的任ー个吹到车内，将车内调节到设定温度。可冷暖的热泵循环103包括经由制冷剂配管126依次连接压缩制冷剂的电动压缩机120、车外冷凝器121、储液器122、第I电磁阀123及第I膨胀阀124、上述车内蒸发器108、以及止回阀125的封闭循环的制冷用冷冻循环(制冷剂回路)127。该制冷用冷冻循环127与发动机驱动式车辆使用的现有车辆用空调装置是同样的。在上述热泵循环103上，对于成为原形的上述制冷用冷冻循环127，设置于HVAC单元102内的车内冷凝器109连接在来自电动压缩机120的排出配管(制冷剂配管)126A上。另外，在车外冷凝器121的入口配管(制冷剂配管)126B上设有三通切换阀(切换单元)128，经由该三通切换阀128连接有将由车内冷凝器109冷凝的制冷剂导入储液器122的第I供暖用回路129。另外，在储液器122的出口配管(制冷剂配管)126D和向电动压缩机120的吸入配管(制冷剂配管)126E之间，连接依次设有第2电磁阀130、第2膨胀阀131、车外蒸发器132及止回阀133的第2供暖用回路134。由此，构成经由制冷剂配管126依次连接电动压缩机120、设置于HVAC单元102内的车内冷凝器109、三通切换阀128、第I供暖用回路129、储液器122、设有第2电磁阀130、第2膨胀阀131、车外蒸发器132及止回阀133的第2供暖用回路134的封闭循环的供暖用热泵循环(制冷剂回路)135。三通切换阀128也可以由将两个电磁阀组合在一起的结构来代替。在上述的热泵循环103中，构成供暖用热泵循环135的车外蒸发器132，与车外冷凝器121相互平行地设置在对于构成制冷用冷冻循环127的车外冷凝器121吹外部空气的车外风扇136的通风道中的下游侧，将车外风扇136进行共用。在本实施方式中，形成在车外蒸发器132的下游侧进一步设有散热器137的结构，散发对车辆驱动用发动机、电动机、逆变器及蓄电池等发热体进行冷却的热介质(冷却水等)的热量。该车外蒸发器132也可以设置在该散热器137的下游侧。而且，如图3所示，本实施方式的储液器122设为在连接来自车外冷凝器121的制冷剂配管126C及第I供暖用回路129的两个制冷剂流入口上分别一体地装入止回阀138、139的带有止回阀的储液器122。另外，在储液器122的出口配管(制冷剂配管)126D和向电动压缩机120的吸入配管(制冷剂配管)126E之间设有内部热交換器140，使在出ロ配管·(制冷剂配管)126D内流通的高压液体制冷剂和在吸入配管(制冷剂配管)126E内流通的低压气体制冷剂进行热交換，将高压液体制冷剂进行过冷却。在本实施方式中，作为第I膨胀阀124及第2膨胀阀131，使用温度式自动膨胀阀，形成在各自的入口侧设有对制冷剂回路进行开闭的第I电磁阀123及第2电磁阀130的结构。但是,对于这些第I电磁阀123及第I膨胀阀124、第2电磁阀130及第2膨胀阀131，也可以取代为分别各设有ー个兼具开关阀的功能的电子膨胀阀的结构。接着，利用图4到图7说明上述热泵式车辆用空调装置101的运转时的制冷剂流动。在各图中，用粗实线表示运转时的制冷剂流动路径。[制冷运转]在制冷运转吋，如图4所示，由电动压缩机120压缩的制冷剂从排出配管(制冷剂配管)126A经由车内冷凝器109、三通切换阀128循环到车外冷凝器121，与经由车外风扇136通风的外部空气进行热交换而冷凝液化。该液体制冷剂经由制冷剂配管126C、止回阀138导入储液器122内，暂时贮存，然后经由制冷剂配管126D、内部热交換器140、第I电磁阀123导入第I膨胀阀124，在这里被减压成为气液二相状态，供给到车内蒸发器108。高压液体制冷剂在内部热交換器140内流通时，与由车内蒸发器108蒸发的低压气体制冷剂进行热交換而被过冷却。在车内蒸发器108内与从鼓风机105送风的内部空气或外部空气进行热交换而气化蒸发的制冷剂经由止回阀125、内部热交換器140被电动压缩机120吸入，进行再压缩。以下，重复同样的循环。该制冷循环127与发动机驱动式车辆使用的现有车辆用空调装置的制冷循环是同样的，可以直接地进行共用。通过在车内蒸发器108内与制冷剂的热交換而冷却的内部空气或外部空气根据由出风模式切换风门114、115、116切換的出风模式，从吹前窗出风ロ 111、吹脸出风ロ 112、吹脚出风ロ 113中的任ー个吹到车内，供车内的制冷。在制冷运转吋，向车内冷凝器109的通风由温度调节风门110断开，由车内蒸发器108冷却的冷风直接吹到车内，因此制冷剂在车内冷凝器109内几乎不冷凝，而被循环到车外冷凝器121，通过在车外冷凝器121内与外部空气进行热交换，被冷凝液化。另ー方面，通过ー边以制冷循环127运转，一边打开设置于车内冷凝器109的入口的温度调节风门110，且将由车内蒸发器108冷却的冷风的一部分通风到车内冷凝器109进行再加热，能够进行再加热除湿运转。[供暖运转(结霜前)]在供暖运转时，如图5所示，在直到在车外蒸发器132上结霜期间，由电动压缩机120压缩的制冷剂通过排出配管(制冷剂配管)126A导入车内冷凝器109，在这里，与从鼓风机105送风的内部空气或外部空气进行热交换而散热。由此，加热后的空气根据出风模式，从吹前窗出风ロ 111、吹脸出风ロ 112及吹脚出风ロ 113中的任ー个吹到车内，供车内的供暖。通常的供暖运转为了防止窗户模糊，以外部空气导入模式来进行。由车内冷凝器109散热而冷凝液化的制冷剂经由三通切换阀128导入第I供暖用回路129，经由止回阀139导入储液器122内。在这里，暂时贮存的 制冷剂经由制冷剂配管126D、内部热交換器140导入第2供暖用回路134，在经由第2电磁阀130穿过第2膨胀阀131的过程中，被减压成为气液二相状态，供给到车外蒸发器132。高压液体制冷剂在内部热交換器140内流通时，与由车外蒸发器132蒸发的低压气体制冷剂进行热交换而被过冷却。供给到车外蒸发器132的制冷剂，在车外蒸发器132内与由车外风扇136通风的外部空气进行热交换，通过从外部空气吸热而被气化蒸发后，经由止回阀133、内部热交换器140被电动压缩机120吸入，进行再压缩。以下，重复同样的循环，通过该供暖用热泵循环135，进行热泵供暖。此时，在因供暖能力不足而车内温度不充分上升的情况下，通过对辅助电加热器7通电，能够补充供暖能力。这样，通过将第2供暖用回路134等最小限度的供暖用回路及设备连接，能够将压カ条件相同的回路部分及设备类进行共用而构成供暖用热泵循环135，第2供暖用回路134，在成为原形的制冷用冷冻循环127的排出配管(制冷剂配管)126A上设有车内冷凝器109，在设置于车外冷凝器121的入口侧的三通切换阀128和储液器122之间设有第I供暖用回路129，进而在储液器122的出ロ侧和电动压缩机120的吸入侧之间设有第I电磁阀130、第2膨胀阀131及车外蒸发器132。[供暖运转(结霜后)]如上所述，当使车外蒸发器132具有蒸发器功能而从外部空气吸热进行供暖运转时，在外部空气温度低时，在车外蒸发器132的表面结霜，随着结霜加重，供暖能力逐渐下降，有可能陷入不能供暖的境地。因此，在本实施方式中，在对车外蒸发器132检测到结霜的情况下，如图6所示，将第I电磁阀123打开、将第2电磁阀130关闭，切換到利用车内蒸发器108的热泵供暖循环135。在这种情况下，由电动压缩机120压缩的制冷剂，与结霜前的供暖运转时同样，首先，通过排出配管(制冷剂配管)126A导入车内冷凝器109，在这里，与从鼓风机105送风的内部空气或内外空气的混合空气进行热交换而散热。由此,加热后的空气根据出风模式，从吹前窗出风ロ 111、吹脸出风ロ 112及吹脚出风ロ 113中的任ー个吹到车内，供车内的供暖。这样，在车外蒸发器132上结霜以后的供暖运转成为以车内蒸发器108为蒸发器的除湿供暖运转，因此不用担心窗户模糊，因此，切换为内部空气循环模式或内部空气/外部空气混合模式进行运转，以使其能够从温度高的车内空气吸热而供暖。由车内冷凝器109散热而冷凝液化的制冷剂经由三通切换阀128导入第I供暖用回路129，经由止回阀139导入储液器122内。在此暂时贮存的制冷剂经由制冷剂配管126D、内部热交換器140及第I电磁阀123导入第I膨胀阀124，被减压成为气液二相状态，供给到车内蒸发器108。高压液体制冷剂在内部热交換器140内流通时，与由车内蒸发器108蒸发的低压气体制冷剂进行热交换而被过冷却。在车内蒸发器108中，与从鼓风机105送风的内部空气进行热交换而气化蒸发的制冷剂经由止回阀125、内部热交換器140被电动压缩机120吸入，进行再压缩。以下，重复同样的循环。通过在该车内蒸发器108内被制冷剂吸热而冷却除湿的空气(内部空气)，如上所述，通过由设置于车内蒸发器108的下游侧的车内冷凝器109加热，且从吹前窗出风ロ111、吹脸出风ロ 112及吹脚出风ロ 113中的任ー个吹到车内，供车内的供暖。如上所述，在 车外蒸发器132上结霜以后，进行利用车内蒸发器108作为蒸发器的除湿供暖运转。[除霜运转]如上所述，在使车外蒸发器132具有功能进行供暖运转吋，即使在对车外蒸发器132检测到结霜的情况下，也不立即进行除霜运转，而是通过切换到利用车内蒸发器108的除湿供暖运转，仍然继续供暖运转。因此，在车辆行驶(使用)期间，不进行強制的除霜，而是等待由外部空气自然地除霜。但是，当外部空气温度低的状态持续时，估计成为不除霜而是附着有霜的状态。因此，在车辆设为停止(驻车)且没有乘员的状态下，优选在车辆蓄电池的充电时或充电后蓄电池容量充裕时，使空调装置101运转，进行除霜运转。如图7所示，该除霜运转通过将由电动压缩机120压缩的热气制冷剂，通过排出配管(制冷剂配管)126A经由车内冷凝器109、三通切换阀128循环到车外冷凝器121，且使经由车外风扇136通风的外部空气进行散热来进行。因来自热气制冷剂的散热而升温的外部空气成为热风并吹到配置于车外冷凝器121的下游侧的车外蒸发器132，将霜溶化。由车外冷凝器121散热而冷凝的制冷剂，经由制冷剂配管126C、储液器122、制冷剂配管126D、内部热交換器140、第I电磁阀123到达第I膨胀阀124，在这里被减压，并供给到车内蒸发器108。供给到车内蒸发器108的气液二相制冷剂，从经由鼓风机105循环的车内空气(内部空气)吸热而蒸发，经由止回阀125、内部热交換器140而被电动压缩机120吸入。以下，通过重复该制冷循环127，能够利用由车外冷凝器121散热的热气制冷剂的热量，间接地使车外蒸发器132的霜溶化，进行除霜。因此，在除霜运转时，不会使高压的热气制冷剂对于低压规格的车外蒸发器132流通，也能够进行其除霜。另外，该除霜运转由于在没有乘员的状态下进行，因此在HVAC单元102侧，不需要对车内的空调状态及出风模式进行特别考虑，就能够设定为适合除霜的最佳模式进行运转。在本实施方式中，由于将内外空气切换风门104设为内部空气循环模式以使可由车内蒸发器108尽可能地从温度高的空气吸热，并且降低车内冷凝器109的散热的热损失，因此将温度调节风门110设定为最大制冷位置(MAX COOL位置)，进行除霜运转。另外，对于出风模式，也假设选择吹脚模式从吹脚出风ロ 113出风空气时，从脚部出风ロ 113出风的空气有可能在接近脚部出风ロ 113而开ロ的内部空气循环用的吸入ロ短路，难以将车内的温度高的空气吸入。因此，在除霜运转时，出风模式选择吹脚模式以外的前吹窗模式、吹脸模式、双级模式中的任ー个。
另外，除霜运转的结束，通过实施利用车外蒸发器132的热泵供暖运转(结霜前的供暖运转)，在由结霜检测单元(通过后述的车外蒸发器制冷剂温度传感器(Tl) 158和外部空气温度传感器(Tamb) 154的温度差是否在规定值a以上来判定)确认没有结霜的时候，结束除霜运转。即，以结霜检测单元不工作来确认除霜完成，能够可靠地对车外蒸发器132进行除霜以使除霜无残留。以上的运转，经由图8所示的空调装置用控制装置(空调控制装置)150来控制。该空调装置用控制装置150与车辆侧的高层控制装置(车辆控制装置)151连接，可从车辆侧输入关联信息，并且具备控制面板152，基于来自以下的传感器群的检测信号、来自上位控制装置151及控制面板152的输入信息，进行车辆用空调装置101的运转控制。对空调装置用控制装置150输入来自设置于车辆的适当部位的车内温度传感器(Tr) 153、外部空气温度传感器(Tamb) 154、日光传感器(Ts) 155、车速传感器156的检测信
号，此外还输入来自车辆用空调装置101侧的设置于车内蒸发器108的结霜检测传感器(FS) 157、设置于车外蒸发器132的车外蒸发器制冷剂温度传感器(Tl) 158、设置于排出配管(制冷剂配管)126A的高压传感器(HP) 159、设置于车内冷凝器109的车内冷凝器出风温度传感器(Tc) 160等的检测信号。空调装置用控制装置150基于来自上述传感器群的检测信号、来自控制面板152及车辆侧的上位控制装置151的输入信息，按照预先设定的程序，进行所需要的运算、处理等，对出风模式切换风门114、115、116用致动器(HVAC出风切换致动器)161、内外空气切换风门104用致动器(内外空气切换致动器)162、温度调节风门110用致动器(温度调节致动器)163、鼓风机105用电动机(鼓风机电动机)164、车外风扇136用电动机(车外风扇电动机)165、电动压缩机120用电动机(电动压缩机电动机)166、辅助电加热器107用通/断开关(电加热器通/断开关)167、三通切换阀128用电磁线圈(三通阀电磁线圈)168及电磁阀123、130用电磁线圈(电磁阀电磁线圈)169等进行控制，如上所述，承担对车辆用空调装置101进行运转控制的功能。下面，參照图9 图12所示的流程图说明该空调装置用控制装置150的车辆用空调装置101的运转控制。图9是车辆用空调装置101的主控制流程图，当开始控制吋，首先，在步骤S I中，读入控制面板152的设定，进而在步骤S2中，读入来自各种传感器群153 160的检测值。基于这些设定值及检测值，在步骤S3中，计算出目标出风温度Ttar，移至步骤S4。在该步骤，判定是否有除湿运转，如果为“是”，则移至步骤S5，进入“制冷运转控制”，如果为“否”，则移至步骤S6，进入“供暖运转控制”，其后，在步骤S7中，将各传感器的检测值输出，返回到开始点。当在上述步骤S5中进入“制冷运转控制”时，移至图10所示的制冷运转控制。在制冷运转控制中，首先，在步骤SlO中，确定三通切换阀128的流道，连接到使制冷剂流到车外冷凝器121侧的回路。接下来，在步骤Sll中，确定电磁阀的开闭，电磁阀123设为开、电磁阀130设为闭。由此，设定制冷用循环127。接着，在步骤S12中，确定电动压缩机120的转速，在步骤S13中，确定基于内外空气切换风门104的切換的吸入模式，在步骤S14中，确定基于出风模式切换风门114、115、116的切換的出风模式，在步骤S15中，确定温度调节风门110的开度，在步骤S16中，确定鼓风机105的驱动电压，在步骤S17中，确定车外风扇136的驱动电压等，通过驱动电动机及致动器161-166，执行制冷运转，以使车内温度达到设定温度。其后，移至SI (步骤S7)，继续进行制冷运转。另外，当在上述步骤S6中进入“供暖运转控制”时，移至图IlA到图12所示的供暖运转控制。在供暖运转控制中，首先，在S20中，确定三通切换阀128的流道，连接到使制冷剂流到第I供暖用回路129侧的回路。接下来，在步骤S21中，确定电磁阀的开闭，电磁阀123被设为闭、电磁阀130被设为开。由此，设定结霜前的供暖用热泵循环135，其后，移至步骤S22。在步骤S22中，判定有无对车外蒸发器132的结霜。结霜判定通过车外蒸发器制冷剂温度传感器158的检测值Tl和外部空气温度传感器154的检测值Tamb之差是否在设定值a以上(Tl-Tamb彡a)来判定，当判定为“是”(有结霜)时，移至步骤S23，当判定为“否”(无结霜)时，移至步骤S24(參 照图11C)。在此，在判定为无结霜的情况下，使车外蒸发器132具有蒸发器功能，通过结霜前的供暖用热泵循环135，进行供暖运转。在步骤S24中，将内外空气切换风门104确定为外部空气导入模式，移至步骤S25。在步骤S25中，判定目标出风温度Ttar和车内冷凝器出风温度传感器160的检测值Tco之差是否在设定值b以下(Ttar-Tco ( b)，或者，判定结霜检测传感器157的检测值Fs是否在设定值c以下(Fs < C)。在判定为“是”的情况下，移至步骤S26，接通辅助电加热器107，在判定为“否”的情况下，移至步骤S27，断开辅助电加热器107。这样，在仅在热泵的供暖中判断为能力不足的情况下，利用辅助电加热器107，补充供暖能力。接着，在步骤S28中，确定电动压缩机120的转速，在步骤S29中，确定基于出风模式切换风门114、115、116的切換的出风模式，在步骤S30中，确定温度调节风门110的开度，在步骤S31中，确定鼓风机105的驱动电压，在步骤S32中，确定车外风扇136的驱动电压等，通过驱动电动机及致动器161、163-166，执行供暖运转，以使车内温度成为设定温度。其后，移至SI (=步骤S7)，继续进行供暖运转。另ー方面，当在步骤S22中判定为有结霜且移至步骤S23的情况下，在步骤S23中，判定车辆电源是否接通(ON)，在“否”的情况下，移至步骤S33，在“是”的情况下，移至步骤S34。在步骤S34中，将内外空气切换风门104确定为内部空气循环模式或内部空气/外部空气混合模式，接着，移至步骤S35中，确定电磁阀的开闭，电磁阀123被设为开，电磁阀130被设为闭。由此，设定利用结霜后的车内蒸发器108的除湿供暖用热泵循环135，尽管在车外蒸发器132上结有霜，但仍旧继续供暖运转。当在步骤S35中确定了电磁阀的开闭时，移至步骤S36。在此，判定目标出风温度Ttar和车内冷凝器出风温度传感器160的检测值Tco之差是否在设定值b以下(Ttar-Tco ( b)，或者，判定结霜检测传感器157的检测值Fs是否在设定值c以下(Fs ^ c)。当判定为“是”吋，移至步骤S37，接通辅助电加热器107，当判定为“否”时，移至步骤S38，断开辅助电加热器107。这样，在仅在热泵的供暖中判断为能力不足的情况下，利用辅助电加热器7，补充供暖能力。接着，在步骤S39中，确定电动压缩机120的转速，在步骤S40中，确定基于出风模式切换风门114、115、116的切換的出风模式，在步骤S41中，确定温度调节风门110的开度，在步骤S42中，确定鼓风机105的驱动电压等，通过驱动电动机及致动器161、163、164、166，执行在车外蒸发器132上结霜后的供暖运转，以使车内温度达到设定温度。其后，移至SI (=步骤S7)，继续进行供暖运转。另外，在步骤S23中判定为“否”即判定为车辆电源关断(OFF)且移至步骤S33的情况下，在步骤S33中，判定车辆电源(蓄电池)是否为充电中或充电完成。在此，当判定为“是”时，判断为车辆处于停车中(驻车中)，没有乘员，且车辆蓄电池为充电中或充电完成，移至步骤S43，实施对车外蒸发器132上的霜的“除霜运转控制”。车外蒸发器132的霜也可在结霜后的继续运转中自然地除霜，但在结霜判定以后的车辆电源关断时，一定会执行“除霜运转控制”。在该“除霜运转控制”中，如图12所示，在步骤S44中，确定三通切换阀128的流道，连接到使制冷剂流到车外冷凝器121侧的回路。接下来，在步骤S45中，确定电磁阀的开闭，电磁阀123被设为开，电磁阀130被设为闭。由此，设定制冷用循环127，其后，移至步骤S46。在步骤S46中，判定车内温度传感器153的检测值Tr和外部空气温度传感器154 的检测值Tamb之差是否在设定值d以下(Tr-Tamb ( d)，或者，判定结霜检测传感器57的检测值Fs是否在设定值c以下(Fs ^ c)。当在步骤S46中判定为“是”时，移至步骤S47，接通辅助电加热器107，当判定为“否”时，移至步骤S48，断开辅助电加热器107。这样，车内温度低，不能期待由车内蒸发器108进行充分的吸热，在判断为除霜必要的热量不足的情况下，利用辅助电加热器107，能够将循环到车内蒸发器108的车内空气加热。接着，在步骤S49中，确定电动压缩机120的转速，在步骤S50中，确定内外空气切换风门104的切换实现的吸入模式(内部空气循环模式)，在步骤S51中，确定基于出风模式切换风门114、115、116的切換的出风模式，在步骤S52中，确定温度调节风门110的开度(MAX COOL位置)，在步骤S53中，确定鼓风机105的驱动电压，在步骤S54中，确定车外风扇136的驱动电压等，通过驱动电动机及致动器161-166，将温度调节风门110设为最大制冷位置(MAX COOL位置)，ー边抑制车内冷凝器109的散热，ー边在内部空气循环模式下执行除霜运转。另外，在本实施方式中，在该除霜运转时，将出风模式通过出风模式切换风门114、115、116设为吹前窗模式、吹脸模式或双级模式中的任ー个进行运转。这是因为，如上所述，为了在通过内部空气循环模式进行的除霜运转时，防止从吹脚出风ロ 113吹到车内的低温空气从附近的内部空气循环用吸入ロ短路(short circuit)。当上述步骤S43 步骤S54的“除霜运转控制”结束时，其后，移至S2 (=步骤S55)，实施结霜判定。该结霜判定与步骤S22的结霜判定同样，通过车外蒸发器制冷剂温度传感器158的检测值Tl和外部空气温度传感器154的检测值Tamb之间差是否在设定值a以上(Tl-Tamb彡a)来判定，当判定为“是”(有结霜)时，返回到步骤S43，继续“除霜运转控制”，当判定为“否”(无结霜)时，移至步骤S56，结束除霜运转。这样，根据本实施方式，具有以下的作用效果。根据本实施方式的热泵式车辆用空调装置101，通过对现有已知的由电动压缩机120、车外冷凝器121、储液器122、第I膨胀阀124及设置于HVAC単元102内的车内蒸发器108结构的制冷用冷冻循环，连接具备车内冷凝器109、第I供暖用回路129、第2膨胀阀131及车外蒸发器132的第2供暖用回路134等最小限度的供暖用回路和设备，能够将压カ条件相同的制冷剂回路及设备类共用化而构成供暖用热泵循环135。因此，不用重新开发可承受冷暖双方运转的规格的制冷剂回路，将压カ条件与发动机驱动式车辆使用的现有车辆用空调装置的制冷循环相同的制冷剂回路及设备类直接进行共用，仅追加压カ条件不同的最小限度的供暖用回路及设备，就能够提供结构比较简单、低成本且搭载性优异、正好能够适用于电动汽车及混合动カ汽车等的可靠性高的高效率的热泵式车辆用空调装置101。另外，在外部空气温度低吋，即使在车外蒸发器132上结霜，也能够断开向第2供暖用回路134的制冷剂流动，使制冷剂流到车内蒸发器108侧，切换为利用该车内蒸发器108的除湿供暖。因此，在对车外蒸发器132的结霜时，通过将蒸发器切换为车内蒸发器108侦牝能够仍然继续高效率的热泵供暖运转，因此，在行驶时的供暖运转中，能够消除向除霜运转切換引起的供暖运转的中断及电カ消耗的损失。另外，在切换为利用车内蒸发器108的除湿供暖时，以内部空气循环模式或内部·空气/外部空气混合模式进行运转。因此，在利用车内蒸发器108的除湿供暖运转时，能够以温度较高的车内空气或内外空气的混合空气为热源进行热泵供暖运转，因此，能够充分地确保供暖能力。另外，通常在外部空气温度低时，为了防止窗户模糊，利用外部空气导入模式进行供暖运转，但通过设为利用车内蒸发器108的除湿供暖，即使设为内部空气循环模式或内部空气/外部空气混合模式，也能够防止窗户模糊。另外，上述车外蒸发器132配置于车外冷凝器用车外风扇136的通风道中的车外冷凝器121及/或车辆用散热器137的下游侧。因此，利用车外冷凝器121及/或车辆用散热器137，能够使降雪时及积雪时的雪结块，减轻对车外蒸发器132的雪的附着。因此，能够确保车外蒸发器132的热交换性能，提高供暖性能，并且能够防止车外蒸发器132的雪的附着造成的结冰。另外，在从车辆用散热器137有散热的情况下，能够吸收该热量而提高供暖能力。另外，在HVAC单元102内的车内蒸发器108的上游侧设有供暖用辅助电加热器(PTC加热器)107，在供暖时，在吸热量不足的情况下，可使辅助电加热器107工作，吸收其热量进行热泵供暖。因此，在车内蒸发器108的吸热量不足且车内温度不充分上升的情况下，通过使辅助电加热器107工作，能够吸收其热量进行热泵供暖运转，因此，即使在外部空气温度低且供暖能力大多不足的情况下，也能够容易地补充供暖能力。辅助电加热器107在利用车外蒸发器132的供暖运转时，也同样可用作辅助热源。另外，在本实施方式中，在电动压缩机120的制冷剂配管126C和储液器122的出ロ配管(制冷剂配管)126D之间，设有将电动压缩机120吸入的低压气体制冷剂和来自储液器122的高压液体制冷剂进行热交换的内部热交換器140。因此，在制冷时及供暖时，都能够由内部热交換器140使低压气体制冷剂和高压液体制冷剂进行热交换，从而将高压液体制冷剂进行过冷却，増加蒸发器108、132的吸热量，由此，能够提高制冷效率及供暖效率，提高热泵式车辆用空调装置101的冷暖性能。另外，根据本实施方式，在利用车外蒸发器132的热泵供暖运转时，在车外蒸发器132上结有霜的情况下，其的除霜通过在使车辆停止后没有乘员状态下，将HVAC单元102的温度调节风门110设为最大制冷位置(MAXC00L位置)，且将内外空气切换风门104设为内部空气循环模式，使车辆用空调装置101以制冷循环进行运转，出风由流通到车外冷凝器121的热气加热的热风来进行。因此，不用使高压热气流到结有霜的车外蒸发器132，就能够除霜，从这一点出发，也不需要可承受高低压双方的制冷剂循环的规格的制冷剂回路及设备的重新开发。另外，在除霜时，将HVAC单元102的温度调节风门110设为最大制冷位置，且将内外空气切换风门104设为内部空气循环模式，以车内空气为热源，并且能够ー边消除车内冷凝器109的散热损失，一边有效地利用热气的热量进行除霜，因此能够在短时间内除霜。另外，除霜运转在使车辆停止以后没有乘员的状态下且在车辆蓄电池的充电中或充电后来进行。因此，除霜运转能够避免给车辆的行驶距离带来影响，并且能够在车辆蓄电池的充电时或充电后的蓄电池容量充裕时进行除霜运转，因此，能够在不给乘员带来任何影响的状态下高效且可靠地对车外蒸发器132进行除霜。另外，在除霜运转时，将HVAC单元102的出风模式设成吹前窗模式、吹脸模式或双级模式中的任一个来进行，因此在以内部空气循环模式进行的除霜运转时，能够防止通过由车内蒸发器108吸热而温度下降，从吹脚出风ロ 113吹到车内的空气从吹脚出风ロ 113附近的内部空气循环用的吸入ロ短路，因此，能够尽最大可能地提高通过内部空气循环而 从车内吸入的空气的温度，能够在短时间内高效地对车外蒸发器132进行除霜。另外，在除霜运转时，在车内温度低的情况下，使辅助电加热器107工作，由车内蒸发器108吸收其热量提高除霜能力，因此在以内部空气循环模式进行的除霜运转时，在车内温度低的情况下，通过由辅助电加热器107将循环的内部空气加热，能够由车内蒸发器108充分地吸热。因此，即使在车内温度为低温时，也能够高效地在短时间内除霜。在除霜时，通过增大电动压缩机120的转速，使更高温的热气流到车外冷凝器121，能够进一歩缩短车外蒸发器132的除霜时间。另外，在本实施方式中，在除霜运转结束时，实施利用车外蒸发器132的热泵供暖运转，在由结霜检测单元确认了没有结霜的时候，结束除霜运转。因此，除霜完成的确认可通过实施热泵供暖运转，根据结霜检测单元确认在车外蒸发器132上没有结霜来进行，即，根据结霜检测单元不工作来进行确认。由此，能够可靠地对车外蒸发器132进行除霜，以使没有除霜残留。本发明不局限于上述实施方式的发明，在不脱离其精神的范围内，可适当变形。例如，在上述实施方式中，在热泵供暖运转时，即使在车外蒸发器132上结霜，也不在车辆行驶中等进行除霜运转，但在车辆行驶中结下的霜已被自然除去的情况下，也可以恢复利用车外蒸发器132的热泵供暖运转。另外，在上述的实施方式中，将出风模式切换风门设为吹前窗风门114、吹脸风门115、吹脚风门116的三风门方式，但也可以由ー个风门来兼吹前窗风门114及吹脸风门115，设为该一个风门和吹脚风门116的两风门方式。另外，在上述实施方式中，在第I膨胀阀124及第2膨胀阀131的入口侧设有第I电磁阀123及第2电磁阀130，但这些第I电磁阀123和第I膨胀阀124及第2电磁阀130和第2膨胀阀131也可以设为将两者一体化的带有电磁开关阀的温度式自动膨胀阀。另外，在上述实施方式中，对具备内部热交換器140的情况进行了说明，但在本发明中，内部热交换器140不是必需的，在实现结构简化及成本降低的情况下，也可以采用省略该内部热交换器140的系统。
权利要求
1.一种热泵式车辆用空调装置，包括 制冷用冷冻循环，依次连接有电动压缩机、车外冷凝器、储液器、第I膨胀阀、设置于HVAC単元内的车内蒸发器； 车内冷凝器，连接到所述电动压缩机的排出回路，配置于所述HVAC単元内的所述车内蒸发器的下游侧； 第I供暖用回路，经由设置于所述车外冷凝器的入口侧的切換单元连接到所述储液器；以及 第2供暖用回路，连接在所述储液器的出ロ侧和所述电动压缩机的吸入侧之间，设有第2膨胀阀及车外蒸发器， 由所述电动压缩机、所述车内冷凝器、所述切换単元、所述第I供暖用回路、所述储液器、包括所述第2膨胀阀及所述车外蒸发器的所述第2供暖用回路构成供暖用热泵循环。
2.权利要求I所述的热泵式车辆用空调装置， 所述车外蒸发器与所述车外冷凝器相互平行地设置在所述车外冷凝器用的车外风扇的通风道中。
3.权利要求I或2所述的热泵式车辆用空调装置， 所述储液器设为在来自该储液器所连接的所述车外冷凝器的制冷剂回路及所述第I供暖用回路的制冷剂流入口上分别装入止回阀的带有止回阀的储液器。
4.权利要求I至3中任一项所述的热泵式车辆用空调装置， 所述第I膨胀阀及所述第2膨胀阀分别设为温度式自动膨胀阀，在其入口侧分别设有第I电磁阀及第2电磁阀。
5.权利要求I至3中任一项所述的热泵式车辆用空调装置， 所述第I膨胀阀及所述第2膨胀阀分别设为电子膨胀阀。
6.权利要求I至5中任一项所述的热泵式车辆用空调装置， 在连接所述车外蒸发器及所述车内蒸发器和所述电动压缩机的吸入侧之间的第2供暖用回路及制冷剂回路中，分别设有止回阀。
7.权利要求I至6中任一项所述的热泵式车辆用空调装置， 在所述HVAC单元内设有供暖用辅助电加热器。
8.一种热泵式车辆用空调装置，包括 制冷用冷冻循环，依次连接电动压缩机、车外冷凝器、储液器、第I膨胀阀、设置于HVAC単元内的车内蒸发器； 车内冷凝器，连接到所述电动压缩机的排出回路，配置于所述HVAC単元内的所述车内蒸发器的下游侧； 第I供暖用回路，经由设置于所述车外冷凝器的入口侧的切換单元连接到所述储液器；以及 第2供暖用回路，连接在所述储液器的出ロ侧和所述电动压缩机的吸入侧之间，设有第2膨胀阀及车外蒸发器， 由所述电动压缩机、所述车内冷凝器、所述切换単元、所述第I供暖用回路、所述储液器、具备所述第2膨胀阀及所述车外蒸发器的所述第2供暖用回路构成供暖用热泵循环， 在该供暖用热泵循环的供暖时，在对于所述车外蒸发器检测到结霜时，断开向所述第2供暖用回路侧的制冷剂流动，使制冷剂流通到所述车内蒸发器侧，可切换为利用了该车内蒸发器的除湿供暖。
9.权利要求8所述的热泵式车辆用空调装置， 在切换为利用所述车内蒸发器的除湿供暖时，以内部空气循环模式或内部空气/外部空气混合模式进行运转。
10.权利要求8或9所述的热泵式车辆用空调装置， 所述车外蒸发器配置于所述车外冷凝器用车外风扇的通风道中的所述车外冷凝器及/或车辆用散热器的下游侧。
11.如权利要求8至10中任一项所述的热泵式车辆用空调装置， 供暖用辅助电加热器设置在所述HVAC単元内的所述车内蒸发器的上游侧，在供暖时， 在吸热量不足的情况下，使所述辅助电加热器工作，吸收其热量，从而可进行热泵供暖运转。
12.权利要求8至11中任一项所述的热泵式车辆用空调装置， 在所述电动压缩机的吸入配管和所述储液器的出ロ制冷剂配管之间，设有将所述电动压缩机吸入的低压气体制冷剂和来自所述储液器的高压液体制冷剂进行热交换的内部热交換器。
13.一种热泵式车辆用空调装置的除霜方法，用于权利要求8 12中任ー项所述的热泵式车辆用空调装置， 在该方法中，在使车辆停止以后没有乘员的状态下，将所述HVAC単元的温度调节风门设为最大制冷位置，且将内外空气切换风门设为内部空气循环模式，使所述车辆用空调装置以所述制冷循环进行运转，用通过向所述车外冷凝器流通的热气所加热的热风，对所述车外蒸发器进行除霜。
14.权利要求13所述的热泵式车辆用空调装置的除霜方法， 在使车辆停止以后没有乘员的状态下，且在车辆蓄电池的充电时或充电后进行所述除霜运转。
15.权利要求13或14所述的热泵式车辆用空调装置的除霜方法， 在所述除霜运转时，将所述HVAC単元的出风模式设为吹前窗模式、吹脸模式或双级模式中的任ー模式来进行。
16.权利要求13至15中任一项所述的热泵式车辆用空调装置的除霜方法， 在所述除霜运转时，在车内温度低的情况下，使所述辅助电加热器工作，由所述车内蒸发器吸收其热量从而提高除霜能力。
17.权利要求13至16中任一项所述的热泵式车辆用空调装置的除霜方法， 在所述除霜运转结束吋，实施使用所述车外蒸发器的热泵供暖运转，从而使除霜运转在由结霜检测单元确认了没有结霜的时候结束。
全文摘要
提供共用压力条件与原形的制冷循环相同的回路部分等，成本低且搭载性优异的可靠性高的热泵式车辆用空调装置。相对原形的制冷用冷冻循环(16)包括连接到电动压缩机(9)的排出回路，且配置于HVAC单元(2)的车内蒸发器(7)的下游侧的车内冷凝器(8)；经由设置于车外冷凝器(8)的入口侧的切换单元(17)连接到储液器(11)的第1供暖用回路(18)；以及连接在储液器(11)的出口侧和电动压缩机(9)的吸入侧之间，且设有第2膨胀阀(20)及车外蒸发器(21)的第2供暖用回路(23)；由电动压缩机(9)、车内冷凝器(8)、切换单元(17)、第1供暖用回路(18)、储液器(11)、包括第2膨胀阀(20)及车外蒸发器(21)的第2供暖用回路(23)构成供暖用热泵循环(24)。
文档编号B60H1/32GK102958724SQ20118003190
公开日2013年3月6日 申请日期2011年6月27日 优先权日2010年11月1日
发明者片山彰, 中川信也, 近藤敏久, 森下昌俊 申请人:三菱重工业株式会社