空调装置的制作方法

文档序号:20767281发布日期:2020-05-15 19:08阅读:154来源:国知局
空调装置的制作方法

本发明涉及一种空调装置。



背景技术:

jp2013-535372a公开了一种可通过切换冷冻循环内的制冷剂的流动来切换制冷运行和制热运行的空调装置。在该空调装置中,通过将冷冻循环切换到制冷模式来执行制冷运行,通过将冷冻循环切换到热泵制热模式来执行制热运行。



技术实现要素:

然而,在jp2013-535372a所记载的空调装置中,为了进行除湿,需要将冷冻循环切换到制冷模式。

本发明的目的在于,提供一种能够执行在维持制热状态的同时进行除湿的除湿制热运行的空调装置。

根据本发明的某一方式,搭载于车辆的空调装置包括:压缩机,其用于对制冷剂进行压缩;室外热交换器,其用于在制冷剂和外部空气之间进行热交换;蒸发器,其使制冷剂吸收导入到所述车辆的车厢的空气的热来而使制冷剂蒸发;加热器,其使用在所述压缩机中被压缩的制冷剂的热来加热导入到所述车厢的空气;贮液器,其配置于所述室外热交换器的下游,使从所述室外热交换器导入的制冷剂分离成液相制冷剂和气相制冷剂,并储存液相制冷剂;节流机构,其设置于所述加热器和所述室外热交换器之间,使制冷剂减压膨胀;以及膨胀阀,其设置于所述室外热交换器和所述蒸发器之间,使经过了所述室外热交换器的制冷剂减压膨胀,在所述节流机构中制冷剂的流动被节流且在所述加热器中释放热量的运行状态下,在第一运行模式和第二运行模式之间进行切换,在所述第一运行模式下,所述贮液器中储存液相制冷剂,而气相制冷剂导入到所述压缩机,在所述第二运行模式下,向所述蒸发器导入所述贮液器中所储存的液相制冷剂。

在上述方式中,在节流机构中制冷剂的流动被节流且在加热器中释放热量的运行状态下,在第一运行模式和第二运行模式之间进行切换。在第一运行模式下,在执行制热运行的同时从室外热交换器导入的制冷剂中的液相制冷剂储存于贮液器中。在第二运行模式下,在第一运行模式下贮液器中所储存的液相制冷剂导入到蒸发器。因此,通过切换第一运行模式和第二运行模式,能够在执行制热运行的同时在贮液器中储存液相制冷剂,并使用该液相制冷剂进行除湿。因此,可执行在维持制热状态的同时进行除湿的除湿制热运行。

附图说明

图1为本发明的第一实施方式的空调装置的结构图。

图2为本发明的第一实施方式的变形例的空调装置的结构图。

图3为室外热交换器的立体图。

图4为用于说明制冷运行时的空调装置的制冷剂的流动的图。

图5为用于说明制热运行时及除湿制热运行时的热泵制热模式的空调装置的制冷剂的流动的图。

图6为用于说明除湿制热运行时的除湿制热模式下的空调装置的制冷剂的流动的图。

图7为用于说明除湿制热运行时的除湿制热模式的焓熵图(mollierdiagram)。

图8为用于说明对于热泵制热模式和除湿制热模式的切换周期的蒸发器的温度变化量的图。

图9为示出将热泵制热模式和除湿制热模式以合适的切换周期交替切换的情况下的蒸发器正下方温度的图。

图10为用于说明热泵制热模式和除湿制热模式之间的切换的变形例的概念图。

图11为用于说明蒸发器的温度的变化的曲线图。

图12为用于说明除湿制热运行时的、从除湿制热模式暂时切换到制冷模式的流程图。

图13为用于说明室外热交换器上产生了结霜的情况下的热泵制热模式和除湿制热模式之间的切换的流程图。

图14为本发明的第二实施方式的空调装置的结构图。

图15为用于说明制热运行时及除湿制热运行时的热泵制热模式下的空调装置的制冷剂的流动的图。

图16为用于说明除湿制热运行时的除湿制热模式下的空调装置的制冷剂的流动的图。

具体实施方式

以下,参照附图,对本发明的实施方式进行说明。

(第一实施方式)

以下,参照图1至图13,对本发明的第一实施方式的空调装置100进行说明。

首先,参照图1至图3,对空调装置100的结构进行说明。

如图1所示,空调装置100具备:冷冻循环2,使制冷剂循环;热水循环4,使热水循环;暖通空调(hvac,heatingventilationandairconditioning)单元5,使空气调节中所使用的空气经过;以及控制器10,作为控制部而控制空调装置100的动作。

空调装置100为可实现制冷、制热的热泵系统。空调装置100搭载于车辆(未图示)而对车厢(未图示)内的空气进行调和。例如,制冷剂使用hfo-1234yf(2,3,3,3-四氟丙烯),热水使用防冻液。

冷冻循环2具备:作为压缩机的压缩器(compressor)21、作为热水/制冷剂交换器的水冷式冷凝器(condenser)22、室外热交换器23、贮液器(liquidreceiver)24、内部热交换器30、作为蒸发器的汽化器(evaporator)25、作为膨胀阀的热力膨胀阀(thermostaticexpansionvalve)26、作为节流机构的固定式节流装置27、使绕开(bypass,旁通、避开)固定式节流装置27的制冷剂流动的旁通流路20a、用于开闭旁通流路20a的第二流路切换阀29、以及连接这些部件而可使制冷剂循环的制冷剂流路20。制冷剂流路20设有第一流路切换阀28。

压缩器21吸入气态(气相)制冷剂并进行压缩。由此,气态制冷剂变为高温高压。

水冷式冷凝器22在制热运行时作为使经过了压缩器21的制冷剂冷凝的凝缩器来发挥作用。水冷式冷凝器22在压缩器21的作用下变为高温高压的制冷剂和循环于热水循环4的热水之间进行热交换而将制冷剂的热传递给热水。在水冷式冷凝器22中被冷凝的制冷剂向固定式节流装置27流动。

水冷式冷凝器22利用在压缩器21中被压缩的制冷剂的热并通过循环于热水循环4中的热水而加热被导入到车厢内的空气调节中所使用的空气。在此,水冷式冷凝器22和热水循环4相当于对被导入到车厢内的空气进行加热的加热器。替代地,如图2所示,也可不设置热水循环4,而是将在压缩器21中被压缩的制冷剂直接导入到加热器芯42。此时,加热器芯42相当于加热器。

室内热交换器23配置于例如车辆的发动机室(在电动汽车中为电动机室)内,并在制冷剂和外部空气之间进行热交换。室外热交换器23在制冷运行时作为凝缩器来发挥作用,在制热运行时作为蒸发器来发挥作用。在车辆的行驶、室外风扇6的旋转的作用下外部空气导入到室外热交换器23。

如图3所示,室外热交换器23具有:供制冷剂导入的制冷剂入口23a以及设置在比制冷剂入口23a高的位置供制冷剂导出的制冷剂出口23b。即,在室外热交换器23中,制冷剂从下方导入并在内部上升而从上方导出。由此,在制热运行时,在室外热交换器23中外部空气和制冷剂进行热交换时室外热交换器23内的未蒸发制冷剂(湿润度高的制冷剂)不易导出而来自外部空气的热吸收量增加。

贮液器24位于室外热交换器23的下游而用于导入来自室外热交换器23的制冷剂,并将其气液分离为液态(液相)制冷剂和气态制冷剂。贮液器24具有:储存液态制冷剂的贮液部24a、将液态制冷剂导出到汽化器25的出口、以及将气态制冷剂导出到压缩器21的出口。虽然由于是概念图而在图1中省略,但将气态制冷剂导出到压缩器21的通路构成为可实现包含于回路内的油的返回。

贮液器24在制热运行时将从室外热交换器23流入的气态制冷剂导入到压缩器21。从贮液器24向压缩器21只有分离的气态制冷剂流动。贮液器24在制冷运行时储存从室外热交换器23流入的液态制冷剂,并通过内部热交换器30和热力膨胀阀26而将液态制冷剂的一部分导入到汽化器25。从贮液器24向汽化器25只有分离的液态制冷剂流动。

贮液器24和热力膨胀阀26之间设有差压阀31。差压阀31设在内部热交换器30的上游。在差压阀31的上游侧的压力超过设定压力时差压阀31被打开。该设定压力被预设为在制热运行时差压阀31不会打开,而仅在制冷运行时差压阀31被打开的压力。通过设置差压阀31可防止制热运行时制冷剂通过热力膨胀阀26从贮液器24向汽化器25流动的情况。因此,可防止汽化器25冻结的情况、流动于制冷剂流路20内的润滑用油积存于汽化器25中的情况。此外,差压阀31也可设在内部热交换器30和热力膨胀阀26之间。

汽化器25配置于hvac单元5内。在冷冻循环2的运行模式为制冷模式或者除湿制热模式时,汽化器25使被导入到车厢的空气的热被制冷剂吸收而使制冷剂蒸发。在汽化器25中蒸发的制冷剂通过内部热交换器30而向压缩器21流动。

热力膨胀阀26配置于内部热交换器30和汽化器25之间,并使通过贮液器24及内部热交换器30而从室外热交换器23导入的液态制冷剂减压膨胀。热力膨胀阀26根据经过了汽化器25的制冷剂的温度、即气态制冷剂的过热度来自动调节开度。

在汽化器25的负荷增加了的情况下,气态制冷剂的过热度增加。这样,则热力膨胀阀26的开度变大而制冷剂的量增加,从而过热度得到调节。另一方面,在汽化器25的负荷减小了的情况下,气态制冷剂的过热度减少。这样,则热力膨胀阀26的开度变小而制冷剂的量减少,从而过热度得到调节。如此,热力膨胀阀26将经过了汽化器25的气态制冷剂的温度反馈而调节开度,以使气态制冷剂成为合适的过热度。

内部热交换器30在热力膨胀阀26的上游的制冷剂和汽化器25的下游的制冷剂之间利用温度差而进行热交换。

固定式节流装置27配置于水冷式冷凝器22和室外热交换器23之间,并使在压缩器21中压缩且在水冷式冷凝器22中冷凝的制冷剂减压膨胀。在固定式节流装置27中使用例如节流孔(orifice)、毛细管(capillarytube)。固定式节流装置27的节流量是预先以与使用频率高的特定运行条件对应的方式设定。

代替固定式节流装置27地,例如,如图2所示,可将至少具有完全打开和规定的节流状态且能够有级或者无级地调节开度的作为电动节流机构的电磁节流阀127用作可变节流装置(节流机构)。此时,不需要设置旁通流路20a。电磁节流阀127在制冷运行时被调节为不对制冷剂的流动进行节流,在制热运行时被调节为对制冷剂的流动进行节流。

第一流路切换阀28通过开闭来切换制冷剂的流动。第一流路切换阀28为具有受控制器10控制的螺线管(solenoid)的电磁阀。

制冷运行时第一流路切换阀28被关闭。由此,在室外热交换器23中冷凝的制冷剂流入到贮液器24而差压阀31的上游侧的压力超过设定压力,液态制冷剂经过内部热交换器30、热力膨胀阀26及汽化器25后导入到压缩器21。另一方面,制热运行时第一流路切换阀28被开启。由此,在室外热交换器23中蒸发的制冷剂流入到贮液器24而经过第一流路切换阀28后导入到压缩器21。因此,在制热运行时制冷剂将内部热交换器30、热力膨胀阀26及汽化器25旁路(bypass,旁通、绕开、避开)而流动。

第二流路切换阀29通过开闭来切换制冷剂的流动。第二流路切换阀29为具有受控制器10控制的螺线管电磁阀。

制冷运行时第二流路切换阀29被打开。由此,在压缩器21中被压缩的制冷剂经过水冷式冷凝器22之后绕开(bypass,旁通、避开)固定式节流装置27而流入到室外热交换器23。另一方面,制热运行时第二流路切换阀29被关闭。由此,在压缩器21中被压缩的制冷剂经过水冷式冷凝器22及固定式节流装置27而流入到室外热交换器23。

热水循环4具备:作为泵的水泵41、加热器芯42、作为辅助加热器的热水加热器43、水冷式冷凝器22、以及连接这些部件而使热水能够进行循环的热水流路40。

水泵41使热水流路40内的热水进行循环。

加热器芯42配置于hvac单元5内,制热运行时通过经由加热器芯42的空气和热水之间的热交换来对空气调节中所使用的空气进行加热。

热水加热器43用于将导入到车厢内的空气辅助加热。热水加热器43在内部具有加热器(省略图示),使用外部动力而对热水进行加热。加热器使用例如护套加热器、正温度系数(ptc,positivetemperaturecoefficient)加热器。

代替热水加热器43地,还可使用例如对导入到车厢的空气直接进行加热的空气加热器(省略图示)、或者使用作为车辆的内燃机的发动机(省略图示)的排热而对导入到车厢的空气进行加热的热水式热交换器(省略图示)。此外,热水加热器43、空气加热器及热水热交换器中的任意一个可单独使用,也可将它们任意组合而使用。

hvac单元5对空气调节中所使用的空气进行冷却或加热。hvac单元5具备:鼓风机52、空气混合门53、以及包围这些部件而能够使空气调节中所使用的空气经过的壳体51。hvac单元5内配置有汽化器25和加热器芯42。鼓风机52吹出的空气在流动于汽化器25内的制冷剂以及流动于加热器芯42内的热水之间进行热交换。

鼓风机52为向hvac单元5内吹入空气的送风机。

空气混合门53对经过配置在hvac单元5内的加热器芯42的空气的量进行调节。空气混合门53设置于加热器芯42的鼓风机52侧。空气混合门53在制热运行时打开加热器芯42侧,在制冷运行时关闭加热器芯42侧。通过空气混合门53的开度来调节空气和加热器芯42内的热水之间的热交换量。

在空调装置100中设置有:作为制冷剂温度检测器的室外热交换器出口温度传感器12、作为蒸发器温度检测器的汽化器温度传感器13、以及作为外部空气温度检测器的外部空气温度传感器15。

室外热交换器出口温度传感器12设在室外热交换器23的出口而检测制冷剂流路20内的制冷剂的温度。室外热交换器出口温度传感器12检测经过了室外热交换器23的制冷剂的温度。

外部空气温度传感器15检测还未被引入且还未经过室外热交换器23的外部空气的温度。

汽化器温度传感器13设置于hvac单元5内的汽化器25的空气流动的下游侧而检测经过了汽化器25的空气的温度。此外,汽化器温度传感器13也可直接设置在汽化器25上。

控制器10是由中央处理器(cpu,centralprocessingunit)、只读存储器(rom,readonlymemory)、随机存取存储器(ram,randomaccessmemory)等构成的微型计算机。控制器10也可由多个微型计算机所构成。控制器10通过cpu来读取存储于rom中的程序,以此来使空调装置100发挥各种功能。

控制器10被编程为执行冷冻循环2的控制。来自室外热交换器出口温度传感器12、汽化器温度传感器13以及外部空气温度传感器15的信号输入到控制器10。此外,来自未图示的其他传感器的信号也可输入到控制器10。

控制器10基于所输入的信号来执行冷冻循环2的控制。即,如图1中以虚线所示,控制器10在设定压缩器21的输出的同时,执行第一流路切换阀28及第二流路切换阀29的开闭控制。此外,控制器10通过发送未图示的输出信号来执行热水循环4及hvac单元5的控制。

此外,控制器10具有用于判定室外热交换器23上产生了结霜的结霜判定部18。

在室外热交换器23的出口的制冷剂的温度与外部空气温度相偏离的情况下,结霜判定部18判定为制冷剂和外部空气没有在室外热交换器23进行充分的热交换而产生了结霜。

具体地,结霜判定部18对外部空气温度传感器15的检测温度和室外热交换器出口温度传感器12的检测温度进行比较,并判定两者的温度差成为了室外热交换器23上能够产生结霜的结霜温度差以上的情况。结霜判定部18基于外部空气温度传感器15的检测温度和室外热交换器出口温度传感器12的检测温度之间的温度差成为了结霜温度差以上的状态的经过时间,来判定室外热交换器23上产生了结霜的情况。

接着,参照图4至图6,对空调装置100的各空调运行模式进行说明。

(制冷运行)

制冷运行时,冷冻循环2切换到制冷模式。在制冷模式下,冷冻循环2内的制冷剂如图4中的粗实线所示那样循环。

控制器10在使第一流路切换阀28变为关闭的状态的同时,使第二流路切换阀29变为开启的状态。

在压缩器21中被压缩而成为高温高压的制冷剂经过水冷式冷凝器22及第二流路切换阀29而向室外热交换器23流动。此时,由于热水循环4内的热水不进行循环,因此在水冷式冷凝器22中几乎不进行热交换。此外,制冷剂将固定式节流装置27旁路而经过旁通流路20a。在代替固定式节流装置27而设置电磁节流阀127(参照图2)的情况下,电磁节流阀127被调节成不对制冷剂的流动进行节流。

流至室外热交换器23的制冷剂与导入到室外热交换器23的外部空气进行热交换而被冷却之后,在贮液器24中被气液分离。由此,液态制冷剂被储存于贮液器23内。在,从贮液器24中制冷剂的一部分通过内部热交换器30而向连接于贮液器24下游侧的热力膨胀阀26流通。

之后,液态制冷剂在热力膨胀阀26中减压膨胀而向汽化器25流通,并在经过汽化器25之时吸收空气调节中所使用的空气的热而蒸发。在汽化器25中蒸发的气态制冷剂经过内部热交换器30而再次向压缩器21流动。

即,在制冷模式下,压缩器21所吐出的高压制冷剂经过水冷式冷凝器22,经过了水冷式冷凝器22的高压制冷剂流入室外热交换器23,贮液器24将从室外热交换器23导出的制冷剂分离成气态制冷剂和液态制冷剂并将液态制冷剂储存,热力膨胀阀26使从贮液器24导入的液态制冷剂减压膨胀,汽化器25使在热力膨胀阀26中减压膨胀后的低压制冷剂和向车厢内导入的空气进行热交换而使制冷剂蒸发,并使气态制冷剂导入到压缩器21。

在此,从贮液器24流通至内部热交换器30的液态制冷剂为高压的流体,在贮液器24中气液分离而成为过冷度为大致0℃的略饱和液状态。另一方面,从汽化器25流通至内部热交换器30的气态制冷剂在经过热力膨胀阀26之时减压膨胀而成为低温的流体。因此,液态制冷剂在流过内部热交换器30之时与低温的气态制冷剂进行热交换,并在气态制冷剂的作用下被过度冷却而从饱和液状态变为具有过冷度的过冷却状态。此外,气态制冷剂在流过内部热交换器30之时,在液态制冷剂的作用下被加热而成为具有过热度的加热状态。

在汽化器25中被制冷剂冷却的空气向hvac单元5的下游流动而作为冷风来使用。

(制热运行)

制热运行时,冷冻循环2切换到热泵制热模式。制热运行时,执行所谓的外部空气吸热热泵运行。在热泵制热模式下,冷冻循环2内的制冷剂及热水循环4内的热水如图5中的粗实线所示那样循环。

控制器10在使第一流路切换阀28变为开启的状态的同时,使第二流路切换阀29变为关闭的状态。

在压缩器21中被压缩而成为高温的制冷剂向水冷式冷凝器22流动。流至水冷式冷凝器22的制冷剂在水冷式冷凝器22的内部对热水进行加热,并经过固定式节流装置27而减压膨胀而成为低温之后向室外热交换器23流动。

流至室外热交换器23的制冷剂与被导入到室外热交换器23的外部空气进行热交换之后,向贮液器24流动而被气液分离。而后,在贮液器24中被气液分离的制冷剂中的气态制冷剂经过第一流路切换阀28而再次向压缩器21流动。如此,在热泵制热模式下,液态制冷剂被储存于贮液器24,气态制冷剂被导入到压缩器21。

即,在热泵制热模式下,水冷式冷凝器22通过热水循环4而使压缩器21所吐出的高压制冷剂和被导入到车厢的空气进行热交换,固定式节流装置27使从水冷式冷凝器22导出的制冷剂减压膨胀,在固定式节流装置27中减压膨胀后的制冷剂流入室外热交换器23,贮液器24使从室外热交换器23导出的低压制冷剂分离成气态制冷剂和液态制冷剂,并使气态制冷剂导入到压缩器21。

另一方面,在水冷式冷凝器22被制冷剂加热的热水循环而流入加热器芯42,从而对加热器芯42周围的空气进行加热。被加热的空气向hvac单元5的下游侧流动而作为热风来使用。

此外,在水冷式冷凝器22中制冷剂无法充分加热热水的情况下,也可独立运行或与外部空气吸热热泵一同运行热水加热器43而对热水进行加热。

(除湿制热运行)

除湿制热运行时,冷冻循环2交替切换作为第一运行模式的热泵制热模式和作为第二运行模式的除湿制热模式。制热运行时及除湿制热运行时相当于如下运行状态:在固定式节流装置27中制冷剂的流动被节流且在加热器芯42中释放热量的运行状态。由于热泵制热模式与制热运行时相同,因此在此省略详细说明。在除湿制热模式下,冷冻循环2内的制冷剂及热水循环4内的热水如图6中的粗实线所示那样循环。

控制器10在使第一流路切换阀28变为关闭的状态的同时,使第二流路切换阀29变为关闭的状态。

在压缩器21中被压缩而成为高温的制冷剂向水冷式冷凝器22流动。流至水冷式冷凝器22的制冷剂在水冷式冷凝器22的内部对热水进行加热,并经过固定式节流装置27而减压膨胀而变为低温后向室外热交换器23流动。在代替固定式节流装置27而设置电磁节流阀127(参照图2)的情况下,电磁节流阀127被调节成对制冷剂的流动进行节流。

流至室外热交换器23的制冷剂与被导入到室外热交换器23的外部空气进行热交换之后,在贮液器24中被气液分离。在热泵制热模式下储存于贮液器24内的液态制冷剂和在贮液器24中被气液分离的液态制冷剂通过内部热交换器30而进行流通。如此,在除湿制热模式下,储存于贮液器24的液态制冷剂被导入到汽化器25。

之后,液态制冷剂在热力膨胀阀26中减压膨胀后向汽化器25流动,并在经过汽化器25之时吸收空气调节中所使用的空气的热而蒸发。在汽化器25中蒸发的制冷剂经过内部热交换器30而再次向压缩器21流动。

即,在除湿制热模式下,水冷式冷凝器22使压缩器21所吐出的高压制冷剂和被导入到车厢的空气进行热交换,固定式节流装置27使从水冷式冷凝器22导出的制冷剂减压膨胀,在固定式节流装置27中减压膨胀后的中压制冷剂流入到室外热交换器23,贮液器24使从室外热交换器23导出的制冷剂分离成气态制冷剂和液态制冷剂,热力膨胀阀26使从贮液器24导出的液态制冷剂减压膨胀,汽化器25使在热力膨胀阀26中减压膨胀后的低压制冷剂和被导入到车厢的空气进行热交换而使制冷剂蒸发,并使气态制冷剂导入到压缩器21。

向hvac单元5的下游流动的空气在汽化器25中被除湿并在加热器芯42中被加热而作为除湿热风来使用。

此外,在水冷式冷凝器22制冷剂无法充分加热热水的情况下,也可独立运行或者与外部空气吸热热泵一同运行热水加热器43而对热水进行加热。

如此,在固定式节流装置27中制冷剂的流动被节流且在加热器芯42中释放热量的运行状态下,可在热泵制热模式和除湿制热模式之间切换。在热泵制热模式下,在执行制热运行的同时,从室外热交换器23导入的制冷剂中的液态制冷剂储存于贮液器24。在除湿制热模式下,在热泵制热模式下储存于贮液器24的液态制冷剂被导入到汽化器25。因此,通过切换热泵制热模式和除湿制热模式,能够在执行制热运行的同时,将液态制冷剂储存于贮液器24,并使用该液态制冷剂进行除湿。因此,可执行在维持制热状态的同时进行除湿的除湿制热运行。

此外,在除湿制热模式下,为了使制冷剂经过热力膨胀阀26而切换到第一流路切换阀28,同时,为了使制冷剂经过固定式节流装置27而切换到第二流路切换阀29。如图7所示,在除湿制热模式下,在压缩器21中被压缩的制冷剂在水冷式冷凝器22中进行了热交换之后经过固定式节流装置27而压力下降。制冷剂在室外热交换器23中进行了热交换之后在热力膨胀阀26中压力进一步下降。即,由于固定式节流装置27对制冷剂的流动进行节流,因此在热泵制热模式和除湿制热模式下,室外热交换器23内的制冷剂的压力均比水冷式冷凝器22内的制冷剂的压力变低。

因此,在切换热泵制热模式和除湿制热模式的情况下,在经过固定式节流装置27而制冷剂的压力下降了某种程度的状态下开闭第一流路切换阀28。即,由于开闭第一流路切换阀28时的第一流路切换阀28的上游和下游之间的压力差小,因此与切换热泵制热模式和制冷模式的情况相比较,压力变动幅度及温度变动幅度小。因此,可抑制因冷冻循环2内的制冷剂的通路的切换而所引起的声音的产生。

进而,空调装置100具备:在制热运行时将从室外热交换器23流入的气态制冷剂导入到压缩器21,在制冷运行时将从室外热交换器23流入的液态制冷剂导入到膨胀阀的贮液器24。因此,为了从热泵制热模式切换到除湿制热模式,开闭第一流路切换阀28而切换冷冻循环2内的制冷剂的流动之时,制冷剂从贮液器24导入到热力膨胀阀26,因此不易产生声音。

根据上述内容,可抑制执行除湿制热运行之时因切换冷冻循环2内的制冷剂的通路而所引起的声音的产生。

此外,第一流路切换阀28在闭阀时可并非完全关闭,而存在微小的制冷剂的流动。因该微小的制冷剂的流动而第一流路切换阀28的开闭时的制冷剂的流量变动被抑制,因此不易产生声音。

此外,热泵制热模式和除湿制热模式以5秒至70秒的周期交替切换。图8为示出交替切换了热泵制热模式和除湿制热模式的情况下,汽化器25中的、与流动于hvac单元5内的空气流动方向相垂直的面上的多个点(例如,4行×5列的20点)的温度变化量的测量结果的图。图8中的图表(plot)为在不同试验条件下测量的温度变化量,图8中的曲线为取了各测量值的平均值的结果。经过了汽化器25的空气的温度变化量的合适范围为t1(℃)以下。

如图8所示,在切换周期为5~70秒的情况下,汽化器25的温度变化量处在合适范围内。在切换周期小于5秒的情况下,切换到除湿制热模式之后在汽化器25未被充分冷却的时机(timing)再次切换到热泵制热模式。另一方面,在切换周期大于70秒的情况下,存在切换到除湿制热模式之后汽化器25被过度冷却而一部分冻结的问题。

如图9所示,在5~70秒的合适的切换周期的情况下,热泵制热模式和除湿制热模式交替切换而使经过了汽化器25的空气的温度在预设的合适的温度变化量的范围内变动。

因此,在将热泵制热模式和除湿制热模式以5秒至70秒的周期交替切换的情况下,经过了汽化器25的空气的温度在预设的合适范围内变动,因此可避免汽化器25的冻结的同时,充分发挥除湿功能。此外,这时,如图9所示,由于经过了加热器芯42的空气的平均温度也维持在合适的温度范围,因此也不存在制热功能下降的情况。因此,通过将热泵制热模式和除湿制热模式以5秒至70秒的周期交替切换,能够执行除湿制热运行。

此外,在开闭第一流路切换阀28而切换热泵制热模式和除湿制热模式之时,若使压缩器21停止,则切换之后启动压缩器21时的高低压力差大,因此压缩机21的启动转矩变大。因此,在开闭第一流路切换阀28之时不要停止压缩器21为好。

此外,优选地,热泵制热模式和除湿制热模式以12秒至55秒的周期交替切换。经过了汽化器25的空气的温度变化量的优选范围为比t1小的t2(℃)以下。如图8所示,在切换周期为12~55秒的情况下,汽化器25的温度变化量处在优选范围内。

在此情况下,与将热泵制热模式和除湿制热模式以5秒至70秒的周期交替切换的情况相比较,可进一步防止切换到除湿制热模式之后在汽化器25未被充分冷却的时机再次切换到热泵制热模式的情况。此外,可进一步防止切换到除湿制热模式之后汽化器25过度冷却而使一部分冻结的情况。

更优选地,将热泵制热模式和除湿制热模式以15秒至50秒的周期交替切换。经过了汽化器25的空气的温度变化量的更优选的范围为比t2还小的t3(℃)以下。如图8所示,在切换周期为15~50秒的情况下,汽化器25的温度变化量处在更优选的范围内。

此时,与将热泵制热模式和除湿制热模式的以12秒至55秒的周期交替切换情况相比较,可进一步防止切换到除湿制热模式之后在汽化器25未被充分冷却的时机再次切换到热泵制热模式的情况。此外,可进一步防止切换到除湿制热模式之后汽化器25过度冷却而使一部分冻结的情况。

此外,在启动空调装置100时执行除湿制热模式的情况下,首先将冷冻循环2切换到热泵制热模式。例如,在冷启动时启动了空调装置100之时,存在贮液器24中未充分储存有液态制冷剂的情况。因此,通过首先在热泵制热模式下运行冷冻循环2,能够在贮液器24中储存液态制冷剂。

接着,参照图10至图12,对除湿制热运行时的热泵制热模式和除湿制热模式之间的切换的变形例进行说明。在该变形例中,基于汽化器25的温度(经过了汽化器25的空气的温度)te来切换冷冻循环2的运行模式。

在图10中,横轴为汽化器25的温度te(℃),纵轴为冷冻循环2的运行模式。

如图10所示,在冷冻循环2为除湿制热模式的状态下汽化器25的温度te成为了第一设定温度te1(℃)以下的情况下,控制器10将冷冻循环2切换到热泵制热模式。另一方面,在冷冻循环2为热泵制热模式的状态下汽化器25的温度te成为了第二设定温度te2(℃)以下的情况下,控制器10将冷冻循环2切换到除湿制热模式。

在此,第一设定温度te1和第二设定温度te2为预设的值。第二设定温度te2被设定为比第一设定温度te1高。例如,第一设定温度te1被设定为1℃,第二设定温度te2被设定为4℃。

由此,汽化器25的温度在第一设定温度te1和第二设定温度te2之间变动,因此可避免汽化器25的冻结,同时,充分发挥除湿功能。因此,将热泵制热模式和除湿制热模式交替切换而使汽化器25的温度te在第一设定温度te1和第二设定温度te2之间变动,据此能够执行除湿制热运行。

在图11中,横轴为时间t(秒),纵轴为汽化器25的温度te。

如图11所示,在冷冻循环2为除湿制热模式的情况下,因经过汽化器25的制冷剂而汽化器25的温度te下降。另一方面,在冷冻循环2为热泵制热模式的情况下,因在汽化器25中进行热交换的空气的热而汽化器25的温度te上升。

即,通过交替切换热泵制热模式和除湿制热模式来使汽化器25的温度te以周期性反复上升和下降的方式变化。

然而,在冷冻循环2为除湿制热模式的情况下,若经过汽化器25的制冷剂不足,则存在汽化器25的温度会缓缓上升而不会下降到第一设定温度te以下的温度的问题。在此情况下,冷冻循环2的运行模式保持除湿制热模式而不会切换。

于是,为了降低汽化器25的温度而控制器10执行如图12所示的控制。控制器10以例如每10毫秒的固定的时间间隔反复执行如图12所示的例程(routine)。

在步骤s11中,控制器10判定冷冻循环2的运行模式是否为除湿制热模式。在步骤s11中判定为是除湿制热模式的情况下,进入步骤s12。另一方面,在步骤s11中判定为不是除湿制热模式的情况下,直接返回(return)并退出处理。

在步骤s12中,控制器10基于从汽化器温度传感器13输入的信号来检测汽化器25的温度te。

在步骤s13中,控制器10判定在步骤s12中所检测的汽化器25的温度te是否为第一设定温度te1+α(℃)以上。即,在步骤s13中,判定汽化器25的温度te是否与作为目标值的第一设定温度te1脱离了α相当量。α被预设为例如2℃。

在步骤s13中判定为汽化器25的温度te为第一设定温度te1+α以上的情况下,进入步骤s14而对时间t进行计数(countup)。另一方面,在步骤s13中判定为汽化器25的温度te小于第一设定温度te1+α的情况下,进入到步骤s15而重置(reset)时间t。

在步骤s16中,控制器10判定时间t是否为设定时间tp以上。设定时间tp被预设为例如60秒。在步骤s16中判定为时间t为设定时间tp以上的情况下,进入步骤s17。另一方面,在步骤s16中判定为时间t不是设定时间tp以上、即时间t没有经过设定时间tp的情况下,进入步骤s18。

在步骤17中,由于液态制冷剂没有充分地从贮液器24流通到汽化器25,因此为了贮液器24中储存液态制冷剂,控制器10在作为第三运行模式的制冷模式下运行冷冻循环2。此时,在导入到车厢的空气的温度与目标温度相比较低的情况下,使用被热水加热器43加热的热水而对经过了汽化器25的被冷却的空气进行加热(再加热(reheat))。

如此,在空调装置100中,在除湿制热模式下汽化器25的温度te不低于第一设定温度te1的状态持续的情况下,暂时切换到制冷模式。具体地,在除湿制热模式下汽化器温度传感器13所检测的温度与第一设定温度te1脱离了α以上的量的状态持续的时间成为设定时间tp以上的情况下,空调装置100暂时被切换到制冷模式。

此外,代替汽化器25的温度te不低于第一设定温度te1的情况地,基于温度的代用特性(alternativecharacteristic)的制冷剂压力来从除湿制热模式暂时切换到制冷模式也可。

因此,即使汽化器25的温度te不下降到低于第一设定温度te1的温度,也不会存在冷冻循环2的运行模式一直保持除湿制热模式而不切换的情况,而是能够进入可以除湿的状态。

之后,直到汽化器25的温度te下降到比第一设定温度te1充分低的温度为止,控制器10继续基于制冷模式的运行。之后,控制器10将冷冻循环2切换到除湿制热模式。由此,可执行基于交替切换热泵制热模式和除湿制热模式的除湿制热运行。

替代地,也可以为,控制器10判定汽化器25的温度te是否为第一设定温度te1-β以下,在比第一设定温度te1低β(℃)以上的情况下,将冷冻循环2切换到除湿制热模式也可。

此外,在空调装置100中,在将冷冻循环2从热泵制热模式切换到制冷模式的情况下,可以不是直接切换,而是先切换到除湿制热模式之后,再切换到制冷模式。

在除湿制热模式下,由于向汽化器25流动制冷剂,因此在从除湿制热模式切换到制冷模式的情况下,只需切换第二流路切换阀29。此时,汽化器25中的制冷剂的流动不会发生变化。此外,在除湿制热模式下,固定式节流装置27的上游和下游之间的压力差比热泵制热模式的情况下的小。因此,在从热泵制热模式切换到制冷模式的情况下,经由除湿制热模式而可平稳地切换冷冻循环2的运行模式。

下面,参照图13,对利用了除湿制热模式的室外热交换器23的除霜进行说明。

在热泵制热模式下进行了制热运行的情况下,存在室外热交换器23的温度下降而表面上结霜的情况。在此情况下,通常利用将在压缩器21中压缩的制冷剂直接导入到室外热交换器23的所谓的热气循环来进行除霜。

特别是,在如ev(electricvehicle:电动汽车)、phev(plug-inhybridelectricvehicle:插电式混合动力汽车)那样从外部电源能够充电的车辆的情况下,在连接外部电源而进行充电之时能够利用热气循环来进行除霜。

然而,在无法从外部电源进行充电的hev(hybridelectricvehicle:混合动力汽车)等中,也存在能够续航的距离较长的情况,存在在行驶中室外热交换器23上结霜而导致制热性能下降的问题。

于是,为了去除行驶中室外热交换器23上产生的结霜,控制器10执行如图13所示的控制。控制器10以例如10毫秒的固定的时间间隔反复执行如图13所示的例程。

在步骤s21中,结霜判定部18对外部空气温度传感器15的检测温度和室外热交换器出口温度传感器12的检测温度进行比较而判定两者的温度成为了室外热交换器23上能够产生结霜的结霜温度差以上的情况。结霜判定部18基于外部空气温度传感器15的检测温度和室外热交换器出口温度传感器12的检测温度之间的温度差成为了结霜温度差以上的状态的经过时间,来判定在室外热交换器23上产生了结霜。

在步骤s21中判定为室外热交换器23上产生了结霜的情况下,进入步骤s22。另一方面,在步骤s21中判定为已除去了室外热交换器23上的结霜而没有必要进行除霜的状态的情况下,进入步骤s25。

在步骤s22中,判定hvac单元5是否为将车厢外的空气引入而在空气调节中使用的外部空气导入模式。

在步骤s22中判定为是外部空气导入模式的情况下,进入步骤s23。另一方面,判定为不是外部空气导入模式、即hvac单元5为使车厢内的空气循环的内部空气循环模式的情况下,进入步骤s24。

在步骤s23中,将hvac单元5从外部空气导入模式切换到在车厢外的空气中混合车厢内空气而使用于空气调节中的半内部空气模式。在此,切换成使车厢外的空气和车厢内的空气成为1:1、即导入到车厢内的空气的50%成为内部空气循环。在维持外部空气导入模式的状态下,汽化器25的负荷低,因此存在低压压力低,室外热交换器23的温度也下降而导致无法除霜的问题。与之相对地,通过在半内部空气模式下,提高汽化器25的负荷,能够使室外热交换器23的温度上升。

在步骤s24中,将冷冻循环2切换到除湿制热模式而执行运行。此时,向除湿制热模式的切换是与上述除湿制热运行无关地进行。

如上所述那样,在结霜判定部18判定为室外热交换器23上产生了结霜的情况下,冷冻循环2从热泵制热模式切换到除湿制热模式。此外,hvac单元5为将车厢外的空气引入而用于空气调节中的外部空气导入模式的情况下,切换到车厢外的空气中混合车厢内的空气而使用于空气调节中的半内部空气模式。如此,通过在将hvac单元5切换到半内部空气模式的状态下,在除湿制热模式下运行冷冻循环2,能够去除室外热交换器23上产生的结霜。

此外,即使从外部空气导入模式切换到半内部空气模式,也不会给车厢内的乘坐人员带来大的不适感。因此,可在不会使乘客意识到正在执行除霜运行的情况下去除室外热交换器23上产生的结霜。

在步骤s25至步骤s27中,由于在步骤s21中判定为已除去室外热交换器23上产生的结霜而成为了没有必要进行除霜的状态,因此执行结束除霜运行的控制。

在步骤s25中,判定hvac单元5是否为半内部空气模式。

在步骤s25中判定为是半内部空气模式的情况下,进入步骤s26。另一方面,判定为不是半内部空气模式、即是内部空气循环模式的情况下,进入步骤s27。

在步骤s26中,将在步骤s23中切换到半内部空气模式的hvac单元5恢复到外部空气导入模式。在步骤s27中,将在步骤s24中切换到除湿制热模式的冷冻循环2恢复到热泵制热模式。由此,可返回至车厢内的乘坐人员所期望的空调模式。

根据以上的第一实施方式,可获得如下所示的效果。

空调装置100包括:压缩器21,其用于对制冷剂进行压缩;室外热交换器23,其用于在制冷剂和外部空气之间进行热交换;汽化器25,其使制冷剂吸收导入到车辆的车厢的空气的热而使制冷剂蒸发;加热器芯42,其使用在压缩器21中被压缩的制冷剂的热而对导入到车厢的空气进行加热;贮液器24,其配置于室外热交换器23的下游,并使从室外热交换器23导入的制冷剂分离成液态制冷剂和气态制冷剂,并将液态制冷剂储存;固定式节流装置27,其设置于加热器芯42和室外热交换器23之间,并使制冷剂减压膨胀;以及热力膨胀阀26,其设置于室外热交换器23和汽化器25之间,使经过了室外热交换器23的制冷剂减压膨胀,其中,在固定式节流装置27对制冷剂的流动进行节流且在加热器芯42中释放热量的运行状态下,在将液态制冷剂储存于贮液器24中并将气态制冷剂导入到压缩器21的热泵制热模式和将储存在贮液器24中的液态制冷剂导入到加热器芯42的除湿制热模式之间进行切换。

根据该结构,在固定式节流装置27对制冷剂的流动进行节流且在加热器芯42中释放热量的运行状态下,可在热泵制热模式和除湿制热模式之间进行切换。在热泵制热模式下,在执行制热运行的同时,从室外热交换器23导入的制冷剂中的液态制冷剂被储存于贮液器24中。在除湿制热模式下,在热泵制热模式下储存到贮液器24中的液态制冷剂被导入到汽化器25。因此,通过切换热泵制热模式和除湿制热模式来能够在执行制热运行的同时将液态制冷剂储存于贮液器24中,并使用该液态制冷剂而进行除湿。因此,可执行在维持制热状态的同时进行除湿的除湿制热运行。

此外,在空调装置100启动时,在进行固定式节流装置27对制冷剂的流动进行节流且在水冷式冷凝器22中释放热量的运行时,在热泵制热模式下开始运行。

根据该结构,例如,在冷启动时启动了空调装置100时,首先热泵制热模式下运行冷冻循环2而能够将液态制冷剂储存于贮液器24中。

此外,贮液器24可以为下文所述的第二实施方式的第一贮液器241和第二贮液器242以共享用于储存液态制冷剂的贮液部24a的方式一体地构成,在制热运行时将从室外热交换器23流入的气态制冷剂导入到压缩器21,在制冷运行时将从室外热交换器23流入的液态制冷剂导入到汽化器25。

在此,在为了进行除湿而将冷冻循环2从热泵制热模式切换到制冷模式的情况下,在热泵制热模式和制冷模式下,制冷剂以不同的路径进行循环。因此,因热泵制热模式和制冷模式下的各路径间的制冷剂的压力不同而存在切换制冷剂的路径之时产生声音的问题。

与之相对地,在空调装置100中,可设置用于在制热运行时将从室外热交换器23流入的气态制冷剂导入到压缩器21,而在制冷运行时将从室外热交换器23流入的液态制冷剂导入到热力膨胀阀26的贮液器24。因此,在为了从热泵制热模式切换到除湿制热模式而切换冷冻循环2内的制冷剂的流动之时,第一流路切换阀28的前后压力差小,热泵制热模式时所储存的制冷剂可从贮液器24导入到热力膨胀阀26,因此不易产生声音。

此外,空调装置100包括:压缩器21,其用于对制冷剂进行压缩;室外热交换器23,其用于在制冷剂和外部空气之间进行热交换;汽化器25,其使制冷剂吸收导入到车辆的车厢的空气的热而使制冷剂蒸发;加热器芯42,其使用在压缩器21中被压缩的制冷剂的热而对导入到车厢的空气进行加热;热力膨胀阀26,其设置于室外热交换器23和汽化器25之间,并使经过了室外热交换器23的制冷剂减压膨胀;固定式节流装置27,其设置于压缩器21和室外热交换器23之间,使压缩器21所压缩的制冷剂减压膨胀;贮液器24,其使液态制冷剂和气态制冷剂分离,并在制热运行时将从室外热交换器23流入的气态制冷剂导入到压缩器21,在制冷运行时将从室外热交换器23流入的液态制冷剂导入到热力膨胀阀26;第一流路切换阀28,其在制热运行时切换制冷剂的流路而将热力膨胀阀26及汽化器25旁路(bypass,旁通、避开、绕开);以及第二流路切换阀29,其在制冷模式时切换制冷剂的流路而将固定式节流装置27旁路,其中,在除湿制热运行时,交替切换热泵制热模式和除湿制热模式,所述热泵制热模式在切换第一流路切换阀28而使制冷剂绕开(bypass,旁通、避开)热力膨胀阀26及汽化器25的同时切换第二流路切换阀29而使制冷剂经过固定式节流装置27,所述除湿制热模式在切换第一流路切换阀28而使制冷剂经过热力膨胀阀26及汽化器25的同时切换第二流路切换阀29而使制冷剂经过固定式节流装置27。

在热泵制热模式下,水冷式冷凝器22通过热水循环4而使压缩器21所吐出的高压制冷剂和导入到车厢的空气进行热交换,固定式节流装置27使从水冷式冷凝器22导出的制冷剂减压膨胀,在固定式节流装置27中减压膨胀后的制冷剂流入室外热交换器23,贮液器24使从室外热交换器23导出的低压制冷剂分离成气态制冷剂和液态制冷剂,气态制冷剂导入压缩器21。

另一方面,在除湿制热模式下,水冷式冷凝器22通过热水循环4而使压缩器21所吐出的高压制冷剂和导入到车厢的空气进行热交换,固定式节流装置27使从水冷式冷凝器22导出的制冷剂减压膨胀,在固定式节流装置27中减压膨胀后的中压制冷剂流入室外热交换器23,贮液器24使从室外热交换器23导出的制冷剂分离成气态制冷剂和液态制冷剂,热力膨胀阀26使从贮液器24导入的液态制冷剂减压膨胀,汽化器25使在热力膨胀阀26中减压膨胀后的低压制冷剂和导入到车厢的空气进行热交换而使制冷剂蒸发,气态制冷剂导入压缩器21。

根据该结构,在除湿制热运行时,交替切换热泵制热模式和除湿制热模式。在除湿制热模式下,在切换第一流路切换阀28而使制冷剂经过热力膨胀阀26的同时,切换第二流路切换阀29而使制冷剂经过固定式节流装置27。切换热泵制热模式和除湿制热模式的情况与切换热泵制热模式和制冷模式的情况相比较,压力变动幅度及温度变动幅度小。因此,可抑制执行除湿制热运行时因切换冷冻循环2内的制冷剂的通路而所引起的声音的产生。

此外,空调装置100具备设置在室外热交换器23和汽化器25之间并用于使经过了室外热交换器23的制冷剂减压膨胀的膨胀阀,膨胀阀为根据经过了汽化器25的制冷剂的温度来调节开度的热力膨胀阀26。

根据该结构,在以制冷模式或者除湿制热模式运行冷冻循环2的情况下,能够仅将气态制冷剂导入到压缩器21,因此无需在压缩器21的上游设置气液分离器(accumulator)。

此外,还具备在热力膨胀阀26及汽化器25的上游的制冷剂和下游的制冷剂之间进行热交换的内部热交换器30。

根据结构,从贮液器24导入的液体制冷剂在流过内部热交换器30时与低温的气态制冷剂进行热交换,并被气态制冷剂过度冷却而从饱和液体状态变为具有过冷度的过冷却状态。因此,通过设置内部热交换器30,液态制冷剂易于导向热力膨胀阀26。

此外,空调装置100还具备在制冷运行时当导入到汽化器25的制冷剂的压力超过设定压力时被打开的差压阀31。

根据该结构,可防止制热运行(热泵制热模式)时制冷剂通过热力膨胀阀26而从贮液器24向汽化器25流动的情况。因此,可防止汽化器25冻结的情况、以及流动于制冷剂流路20内的润滑用油积存于汽化器25中的情况。

此外,室外热交换器23具有用于导入制冷剂的制冷剂入口23a、以及设置在比制冷剂入口23a高的位置并用于导出制冷剂的制冷剂出口23b。

根据该结构,在制热运行时,在室外热交换器23中外部空气和制冷剂进行热交换时,室外热交换器23内的未蒸发制冷剂(湿润度高的制冷剂)不易被导出,来自外部空气的热吸收量增大。

此外,热泵制热模式和除湿制热模式交替切换而使经过了汽化器25的空气的温度在预设的合适范围内变动。

此外,热泵制热模式和除湿制热模式以5秒至70秒的周期交替切换。

根据这些结构,在热泵制热模式和除湿制热模式以5秒至70秒的周期交替切换的情况下,由于经过了汽化器25的空气的温度在预设的合适范围内变动,因此可在避免汽化器25的冻结的同时,能够发挥充分的除湿性能。此外,在此时,由于经过了加热器芯42的空气的平均温度也维持在合适的温度范围,因此也不会发生制热性能下降的情况。因此,通过以5秒至70秒的周期交替切换热泵制热模式和除湿制热模式,能够实现除湿制热运行。

此外,热泵制热模式和除湿制热模式可以12秒至55秒的周期交替切换。

此外,热泵制热模式和除湿制热模式可以15秒至50秒的周期交替切换。

根据这些结构,由于经过了汽化器25的空气的温度在预设的优选范围、或者更优选范围内变动,因此可在避免汽化器25的冻结的同时,发挥更为充分的除湿性能。

此外,在除湿制热模式下,汽化器25的温度te为第一设定温度te1以下的情况下,切换到热泵制热模式,在除湿制热模式下,汽化器25的温度为设定成比第一设定温度te1高的第二设定温度te2以上的情况下,切换到第二运行模式。

根据该结构,由于汽化器25的温度在第一设定温度te1和第二设定温度te2之间变动,因此可避免汽化器25的冻结,同时发挥充分的除湿性能。因此,交替切换热泵制热模式和除湿制热模式而使汽化器25的温度te在第一设定温度te1和第二设定温度te2之间变动,据此能够执行除湿制热运行。

此外,空调装置100还具有在固定式节流装置27不对制冷剂的流动进行节流的状态下,在汽化器25中使制冷剂蒸发的同时促进向贮液器24的液态制冷剂的储存的制冷模式,在除湿制热模式下,在汽化器25的温度te不低于所述第一设定温度te1的状态持续的情况下,切换到制冷模式。

此外,在空调装置100还具备用于检测汽化器25的温度的汽化器温度传感器13,在除湿制热模式下,在汽化器温度传感器13所检测的温度与第一设定温度te1脱离了α以上的情况下,切换到制冷模式。

此外,在空调装置100还具备用于检测汽化器25的温度的汽化器温度传感器13,在除湿制热模式下,在汽化器温度传感器13所检测的温度与第一设定温度te1脱离的时间成为设定时间tp以上的情况下,切换到制冷模式。

根据这些结构,即使汽化器25的温度te不下降到第一设定温度te1以下,也不会发生冷冻循环2的运行模式一直保持除湿制热模式而不被切换的情况,而是可以进入能够除湿的状态。

此外,空调装置100还具有在固定式节流装置27不对制冷剂的流动进行节流的状态下,在汽化器25中使制冷剂蒸发的同时促进向贮液器24的液态制冷剂的储存的制冷模式,在从热泵制热模式切换到制冷模式之时,经由除湿制热模式。

根据该技术方案,在除湿制热模式下,由于制冷剂向汽化器25流动,因此从除湿制热模式切换到制冷模式的情况下,只需切换第二流路切换阀29即可。此时,汽化器25中的制冷剂的流动不会发生变化。此外,在除湿制热模式下,固定式节流装置27的上游与下游之间的压力差与热泵制热模式相比较小。因此,从热泵制热模式切换到制冷模式的情况下,经由除湿制热模式而可平稳地切换冷冻循环2的运行模式。

此外,空调装置100还具有用于判定在室外热交换器23上产生了结霜的情况的结霜判定部18,在结霜判定部18判定为在室外热交换器23上产生了结霜的情况下,从热泵制热模式切换到除湿制热模式。

此外,关于空调装置100,在结霜判定部18判定为在室外热交换器23上产生了结霜时,在处于将车厢外的空气引入而用于空气调节中的外部空气导入模式的情况下,切换到在车厢外的空气中混合车厢内空气而用于空气调节中的半内部空气模式。

根据这些结构,在结霜判定部18判定为在室外热交换器23上产生了结霜的情况下,冷冻循环2从热泵制热模式切换到除湿制热模式。此外,hvac单元5为将车厢外的空气引入而用于空气调节中的外部空气导入模式的情况下,切换到在车厢外的空气混合车厢内空气而用于空气调节中的半内部空气模式。如此,在将hvac单元5切换到半内部空气模式的状态下,将冷冻循环2以除湿制热模式运行,据此能够去除在室外热交换器23上产生的结霜。

(第二实施方式)

以下,参照图14至图16,对本发明的第二实施方式的空调装置200进行说明。在以下所示的各实施方式中,以与第一实施方式不同的点为中心进行说明,对具有相同功能的结构标注相同的附图标记并省略说明。

如图14所示,空调装置200分开地具备第一贮液器241和第二贮液器242来代替单个贮液器24,这一点与第一实施方式的空调装置100不同。

第一贮液器241配置于室外热交换器23的下游。第一贮液器241使从室外热交换器23导入的制冷剂分离成液态制冷剂和气态制冷剂。第一贮液器241具有用于储存液态制冷剂的第一贮液部241a。

第二贮液器242配置于压缩器21的上游。第二贮液器242暂时储存流动于制冷剂流路20的制冷剂,并将制冷剂分离成气态制冷剂和液态制冷剂。第二贮液器242具有用于储存液态制冷剂的第二贮液部242a。只有所分离的气态制冷剂从第二贮液器242向压缩器21流动。

如此,在本实施方式中,设置有位于室外热交换器23的下游,供来自室外热交换器23的制冷剂导入,液态制冷剂和气态制冷剂气液分离后储存液态制冷剂的两个贮液部241a、242a。第一贮液部241a具有供制冷剂气液分离后将液态制冷剂导出的出口,第二贮液部242a具有供制冷剂气液分离后将气态制冷剂导出的出口。

在热泵制热模式下,从室外热交换器23导出的制冷剂导入到第二贮液部242a,而气态制冷剂导入到压缩器21,此时,来自室外热交换器23的制冷剂中的液态制冷剂的一部分导入到第一贮液部241a而被储存。

另一方面,在除湿制热模式下,从室外热交换器23导出的制冷剂导入到第一贮液部241a,液态制冷剂通过内部热交换器30和热力膨胀阀26而导入到汽化器25。从汽化器25导出的制冷剂经过第二贮液部242a,气态制冷剂被导入到压缩器21。

在除湿制热运行时,冷冻循环2在作为第一运行模式的热泵制热模式和作为第二运行模式的除湿制热模式之间交替切换。在热泵制热模式下,冷冻循环2内的制冷剂及热水循环4内的热水如图15中的粗实线所示那样循环。在除湿制热模式下,冷冻循环2内的制冷剂及热水循环4内的热水如图16中的粗实线所示那样循环。

如图15所示,在热泵制热模式下,控制器10在使第一流路切换阀28变为开启的状态的同时,使第二流路切换阀29变为关闭的状态。

在压缩器21中被压缩而变成高温的制冷剂向水冷式冷凝器22流动。流至水冷式冷凝器22的制冷剂在水冷式冷凝器22的内部对热水进行加热,并经过固定式节流装置27而减压膨胀而变成为低温之后向室外热交换器23流动。

流至室外热交换器23的制冷剂与导入到室外热交换器23的外部空气之间进行热交换之后,经过第一流路切换阀28而向第二贮液器242流动,在第二贮液器242中被气液分离的制冷剂中的气态制冷剂再次向压缩器21流动,但此时来自室外热交换器23的制冷剂的一部分导入到第一贮液部241a而被储存。

另一方面,在水冷式冷凝器22中被制冷剂加热的热水循环而流入加热器芯42之后对加热器芯42周围的空气进行加热。被加热的空气通过向hvac单元5的下游侧流动而作为热风来使用。

如图16所示,在除湿制热模式下,控制器10在使第一流路切换阀28变为关闭的状态的同时,使第二流路切换阀29变为关闭的状态。

在压缩器21中被压缩而变成高温的制冷剂向水冷式冷凝器22流动。流至水冷式冷凝器22的制冷剂在水冷式冷凝器22的内部对热水进行加热,并经过固定式节流装置27而减压膨胀而变成低温之后向室外热交换器23流动。

流至室外热交换器23的制冷剂与导入到室外热交换器23的外部空气进行热交换之后,在贮液器241中被气液分离。在热泵制热模式下第一贮液器241内所储存的液态制冷剂和在第一贮液器241中被气液分离的液态制冷剂通过内部热交换器30而流通。如此,在除湿制热模式下,第一贮液器241中所储存的液态制冷剂被导入到汽化器25。

之后,液态制冷剂在热力膨胀阀26中减压膨胀而向汽化器25流通,并在经过汽化器25时吸收使用于空气调节中的空气的热而蒸发。在汽化器25中蒸发的气态制冷剂经过内部热交换器30,并通过第二贮液器242而再次向压缩器21流动。

向hvac单元5的下游流动的空气在汽化器25中被除湿并在加热器芯42中被加热而作为除湿热风来使用。

如此,在第二实施方式中也与第一实施方式相同地,在固定式节流装置27中制冷剂的流动被节流且在加热器芯42中释放热量的运行状态下,在热泵制热模式和除湿制热模式之间进行切换。在热泵制热模式下,在执行制热运行的同时液态制冷剂被储存于第一贮液器241中。在除湿制热模式下,在热泵制热模式下第一贮液器241中所储存的液态制冷剂被导入到汽化器25。因此,通过切换热泵制热模式和除湿制热模式,能够在执行制热运行的同时在第一贮液器241中储存液态制冷剂,并使用该液态制冷剂进行除湿。因此,可执行在维持制热状态的同时进行除湿的除湿制热运行。

以上,对本发明的实施方式进行了说明,但是,上述实施方式仅示出了本发明的适用例的一部分,本发明的技术范围并不限定于上述实施方式的具体内容。

本申请主张基于2017年10月2日向日本特许厅提出申请的特愿2017-193009号,2017年11月17日向日本特许厅提出申请的特愿2017-221741号以及2018年3月9日向日本特许厅提出申请的特愿2018-043559号的优先权,并且该申请的全部内容以引用的方式并入本申请的说明书中。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种空调装置,其搭载于车辆,包括:

压缩机,其用于对制冷剂进行压缩;

室外热交换器,其用于在制冷剂和外部空气之间进行热交换;

蒸发器,其使制冷剂吸收导入到所述车辆的车厢的空气的热而使制冷剂蒸发;

加热器,其使用在所述压缩机中被压缩的制冷剂的热来加热导入到所述车厢的空气;

贮液器,其配置于所述室外热交换器的下游,使从所述室外热交换器导入的制冷剂分离成液相制冷剂和气相制冷剂,并储存液相制冷剂;

节流机构,其设置于所述加热器和所述室外热交换器之间,使制冷剂减压膨胀;

膨胀阀,其设置于所述室外热交换器和所述蒸发器之间,使经过了所述室外热交换器的制冷剂减压膨胀;

第一流路切换阀,其切换制冷剂的流路而将所述膨胀阀及所述蒸发器旁通;以及

第二流路切换阀,其切换制冷剂的流路而将所述节流机构旁通,

所述节流机构为节流量固定的固定式节流装置,

所述空调装置执行制热运行、制冷运行以及除湿制热运行,其中,

在制热运行时,在所述室外热交换器中吸收热量,通过关闭所述第二流路切换阀来在所述节流机构中制冷剂的流动被节流,通过打开所述第一流路切换阀来使制冷剂绕开所述膨胀阀及所述蒸发器,并在加热器中释放热量;

在制冷运行时,在所述室外热交换器中吸收热量,通过打开所述第二流路切换阀来使制冷剂绕开所述节流机构,通过关闭所述第一流路切换阀来在所述蒸发器中使制冷剂蒸发;

在除湿制热运行时,交替切换第一运行模式和第二运行模式,其中,

在所述第一运行模式下,通过关闭所述第二流路切换阀来在所述节流机构中制冷剂的流动被节流,通过打开所述第一流路切换阀来使制冷剂绕开所述膨胀阀及所述蒸发器,在加热器中释放热量,所述贮液器中储存液相制冷剂,而气相制冷剂导入到所述压缩机;

在所述第二运行模式下,通过关闭所述第二流路切换阀来在所述节流机构中制冷剂的流动被节流,在加热器中释放热量,通过所述第一流路切换阀来使储存在所述贮液器中的液相制冷剂导入到所述蒸发器。

2.根据权利要求1所述的空调装置,其中,

在所述空调装置启动时,在所述节流机构中制冷剂的流动被节流且在所述加热器中释放热量的运行时,以第一运行模式开始运行。

3.根据权利要求1或2所述的空调装置,其中,

所述膨胀阀为根据经过了所述蒸发器的制冷剂的温度而开度被调节的热力膨胀阀。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的空调装置,还包括:

内部热交换器,其在所述蒸发器的上游的制冷剂和下游的制冷剂之间进行热交换。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的空调装置,还包括:

差压阀,其在制冷运行时导入到所述蒸发器的制冷剂的压力超过设定压力时被打开。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的空调装置,其中,

所述室外热交换器具有:

供制冷剂导入的制冷剂入口;以及

设置在比所述制冷剂入口高的位置,供制冷剂导出的制冷剂出口。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的空调装置,其中,

在所述第一运行模式下:

所述加热器使所述压缩机所吐出的高压制冷剂和导入到所述车厢的空气进行热交换,

所述节流机构使从所述加热器导出的制冷剂减压膨胀,

在所述节流机构中减压膨胀后的制冷剂流入所述室外热交换器,

所述贮液器使从所述室外热交换器导出的低压制冷剂分离成气相制冷剂和液相制冷剂,

气态制冷剂导入于所述压缩机,

在所述第二运行模式下:

所述加热器使所述压缩机喷出的高压制冷剂和导入到所述车厢的空气进行热交换,

所述节流机构使从所述加热器导出的制冷剂减压膨胀,

在所述节流机构中减压膨胀后的中压制冷剂流入所述室外热交换器,

所述贮液器使从所述室外热交换器导出的制冷剂分离成气态制冷剂和液相制冷剂,

所述膨胀阀使从所述贮液器导出的液相制冷剂减压膨胀,

所述蒸发器使在所述膨胀阀中减压膨胀后的低压制冷剂和导入到所述车厢的空气进行热交换而使制冷剂蒸发,

气相制冷剂导入于所述压缩机。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的空调装置,其中,

所述第一运行模式和所述第二运行模式交替切换而使经过了所述蒸发器的空气的温度在预设的合适范围内变动。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的空调装置,其中,

所述第一运行模式和所述第二运行模式以5秒至70秒的周期交替切换。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的空调装置,其中,

所述第一运行模式和所述第二运行模式以12秒至55秒的周期交替切换。

11.根据权利要求1至8中任一项所述的空调装置,其中,

所述第一运行模式和所述第二运行模式以15秒至50秒的周期交替切换。

12.根据权利要求1至8中任一项所述的空调装置,其中,

在第二运行模式下,在所述蒸发器的温度为第一设定温度以下的情况下,切换到所述第一运行模式,在所述第一运行模式下,所述蒸发器的温度为设定成比第一设定温度高的第二设定温度以上的情况下,切换到所述第二运行模式。

13.根据权利要求12所述的空调装置,还具有:

第三运行模式,在所述第三运行模式下,在所述节流机构不对制冷剂的流动进行节流的状态下在所述蒸发器中使制冷剂蒸发的同时促进向所述贮液器中的液相制冷剂的储存,

其中,在第二运行模式下,所述蒸发器的温度不低于第一设定温度的状态持续的情况下,切换到第三运行模式。

14.根据权利要求13所述的空调装置,还包括:

蒸发器温度检测器,其用于检测所述蒸发器的温度,

其中,在所述第二运行模式下,在所述蒸发器温度检测器所检测的温度与所述第一设定温度脱离的情况下,切换到所述第三运行模式。

15.根据权利要求13所述的空调装置,还包括:

蒸发器温度检测器,其用于检测所述蒸发器的温度,

其中,在所述第二运行模式下,在所述蒸发器温度传感器所检测的温度与第一设定温度脱离的时间为设定时间以上的情况下,切换到第三运行模式。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的空调装置,还具有:

第三运行模式,在所述第三运行模式下,在所述节流机构不对制冷剂的流动进行节流的状态下在所述蒸发器使制冷剂蒸发的同时促进向所述贮液器中的液相制冷剂的储存,

其中,在从所述第一运行模式切换到所述第三运行模式时,经由所述第二运行模式。

17.根据权利要求13至16中任一项所述的空调装置,其中,

在所述第三运行模式下,切换所述第一流路切换阀而使制冷剂经过所述膨胀阀及所述蒸发器,切换所述第二流路切换阀而使制冷剂绕开所述节流机构。

18.根据权利要求13至17中任一项所述的空调装置,其中,

在第三运行模式下,

所述加热器中经过所述压缩机所吐出的高压制冷剂,

经过了所述加热器的高压制冷剂流入所述室外热交换器,

所述贮液器使从所述室外热交换器导出的制冷剂分离成气相制冷剂和液相制冷剂,并储存液相制冷剂,

所述膨胀阀使从贮液器导出的液相制冷剂减压膨胀,

所述蒸发器使在所述膨胀阀中减压膨胀后的低压制冷剂和导入到所述车厢的空气进行热交换而使制冷剂蒸发,

气相制冷剂导入所述压缩机。

19.根据权利要求1至18中任一项所述的空调装置,还包括:

结霜判定部,其用于判定在所述室外热交换器上产生了结霜的情况,

其中,在所述结霜判定部判定为在所述室外热交换器上产生了结霜的情况下,从所述第一运行模式切换到所述第二运行模式。

20.根据权利要求19所述的空调装置,其中,

在所述结霜判定部判定为在所述室外热交换器上产生了结霜时,在处于将所述车厢外的空气引入而用于空气调节中的外部空气导入模式的情况下,切换到在所述车厢外的空气中混合所述车厢内空气而使用于空气调节中的半内部空气模式。

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