热泵系统

文档序号:1358212 发布日期:2020-07-24 浏览:10次 >En<

阅读说明:本技术 热泵系统 (Heat pump system ) 是由 小中出侑树 加藤吉毅 布施卓哉 于 2018-11-06 设计创作,主要内容包括:热泵系统具有热泵循环(10)、回收部(25、35)、以及高温侧热接受部(20)和低温侧热接受部(30)中的至少一方。热泵循环(10)具有:压缩机(11),该压缩机对制冷剂进行压缩并排出;散热器(12),该散热器对由压缩机压缩后的高压制冷剂的热进行散热;减压部(15a、15b),该减压部使从散热器流出的高压制冷剂减压;以及吸热器(16、18),该吸热器使由减压部减压后的低压制冷剂蒸发而吸热。回收部回收压缩机的废热。高温侧热接受部使由回收部回收到的热向高压制冷剂散热。低温侧热接受部使低压制冷剂吸收由回收部回收到的热。(The heat pump system has a heat pump cycle (10), recovery units (25, 35), and at least one of a high-temperature-side heat receiving unit (20) and a low-temperature-side heat receiving unit (30). A heat pump cycle (10) is provided with: a compressor (11) that compresses and discharges a refrigerant; a radiator (12) that radiates heat of the high-pressure refrigerant compressed by the compressor; decompression units (15a, 15b) that decompress the high-pressure refrigerant flowing out of the radiator; and heat absorbers (16, 18) for evaporating the low-pressure refrigerant decompressed by the decompression unit and absorbing heat. The recovery unit recovers waste heat of the compressor. The high-temperature-side heat receiving unit radiates heat recovered by the recovery unit to the high-pressure refrigerant. The low-temperature-side heat receiving portion allows the low-pressure refrigerant to absorb the heat recovered by the recovery portion.)

热泵系统

相关申请的相互参照

本申请基于在2017年12月8日申请的日本专利申请号2017-235997号,在此引用其记载内容。

技术领域

本发明涉及具有热泵循环的热泵系统。

背景技术

以往,热泵系统具有热泵循环(即蒸气压缩式的制冷循环),通过控制热泵循环的工作来调节各种热介质的温度。

这样的热泵循环正在应用于例如车辆用空调装置,该热泵循环通过对作为热交换对象流体的送风空气的温度进行调节而提高了车室内的舒适性。在该车辆用空调装置中,已知有一种如下的车辆用空调装置:其构成为,除了从外气吸热之外,还从用于对车载设备等进行冷却的冷却水回路的冷却水向制冷循环的制冷剂吸热。

作为这样的车辆用空调装置,例如已知有专利文献1。专利文献1所涉及的空气调节装置构成为,在制冷循环的蓄热运转时,将由压缩机产生的热蓄热到配置于其周围的蓄热材料。

在专利文献1中,在制冷循环的除霜运转时,蓄积于蓄热材料中的热在经由蓄热配管连接的蓄热热交换器中用于去往室外热交换器的制冷剂的气化。在该空气调节装置中,通过将该气相制冷剂输送到室外热交换器来进行室外热交换器的除霜。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2008-241127号公报

然而,在专利文献1的情况下,当对由压缩机产生的热进行蓄热时,需要将制冷循环的工作切换为蓄热运转,在利用蓄热材料中所蓄积的热的情况下,需要将制冷循环的工作切换为除霜运转。即,在利用由压缩机产生的热时,必须依次切换制冷循环的工作。

另外,在专利文献1所记载的空气调节装置中,当切换蓄热运转、除霜运转等运转方式时,切换了循环结构。为了实现该循环结构的切换而配置有四通切换阀、多个电磁阀等,制冷循环的结构变得复杂了。

发明内容

本发明是鉴于这些方面而做出的,其目的在于提供一种如下的热泵系统:能够抑制由热泵循环的工作控制所产生的影响,并且能够以简易的结构有效地利用压缩机的废热。

基于本发明的一方案的热泵系统具有热泵循环、回收部以及高温侧热接受部和低温侧热接受部中的至少一方。热泵循环具有:压缩机,该压缩机对制冷剂进行压缩并排出;散热器,该散热器对由压缩机压缩后的高压制冷剂的热进行散热;减压部,该减压部使从散热器流出的高压制冷剂减压;以及吸热器,该吸热器使由减压部减压后的低压制冷剂蒸发而吸热。回收部回收压缩机的废热。高温侧热接受部使由回收部回收到的热向高压制冷剂散热。低温侧热接受部使低压制冷剂吸收由回收部回收到的热。

根据该热泵系统,不论热泵循环的工作控制如何,都能够利用回收部来回收热泵循环中的压缩机的废热。并且,该热泵系统能够经由高温侧热接受部和低温侧热接受部中的任一方在热泵循环侧有效利用由回收部回收到的压缩机的废热。即,该热泵系统能够以简易的结构来有效地利用压缩机的废热,而与热泵循环的工作模式无关。

附图说明

图1是本发明的至少一个实施方式所涉及的热泵系统的整体结构图。

图2是表示至少一个实施方式中的高温侧回收部的结构的说明图。

图3是表示至少一个实施方式所涉及的热泵系统的控制系统的框图。

图4是表示至少一个实施方式所涉及的热泵系统的第一变形例的结构图。

图5是表示至少一个实施方式所涉及的热泵系统的第二变形例的结构图。

图6是表示至少一个实施方式所涉及的热泵系统的第三变形例的结构图。

图7是至少一个实施方式所涉及的热泵系统的结构图。

图8是表示至少一个实施方式所涉及的热泵系统的变形例的结构图。

图9是至少一个实施方式所涉及的热泵系统的结构图。

图10是至少一个实施方式所涉及的热泵系统的结构图。

图11是表示本发明中的热回收部的变形例的结构图。

图12是表示本发明中的高温侧热介质回路的变形例的结构图。

图13是表示本发明中的蓄热部的变形例的结构图。

具体实施方式

以下,参照附图来说明用于实施本发明的多个方式。在各方式中,有时对与在先前的方式中说明过的事项对应的部分标注相同的参照符号并省略重复的说明。在各方式中只说明了结构的一部分的情况下,对于结构的其他部分,能够应用先前说明的其他方式。不仅是在各实施方式中具体地明示了能够进行组合的部分彼此的组合,而且只要组合不特别产生妨碍,则即使未明示,也能够将实施方式彼此部分地组合。

以下,基于附图来对本发明的实施方式进行说明。在以下的实施方式中,对于彼此相同或等同的部分,在图中标有相同的符号。

(第一实施方式)

首先,一面参照图1~图3,一面对本发明的第一实施方式进行说明。在第一实施方式中,将本发明所涉及的热泵系统1应用于从行驶用电动马达获得车辆行驶用的驱动力的电动汽车。该热泵系统1在电动汽车中发挥对作为空气调节对象空间的车室内进行空气调节的功能、将包含电池等在内的车载设备32的温度调节为适当的温度的功能。

并且,作为进行车室内的空气调节的运转模式,该热泵系统1能够切换制冷模式、制热模式和除湿制热模式。制冷模式是对向车室内吹送的送风空气进行冷却并向车室内吹出的运转模式。制热模式是对送风空气进行加热并向车室内吹出的运转模式。除湿制热模式是对冷却并除湿后的送风空气进行再加热并向车室内吹出的运转模式。

此外,在该热泵循环10中,作为制冷剂,采用了HFC类制冷剂(具体而言为R134a),构成高压侧制冷剂压力不超过制冷剂的临界压力的亚临界制冷循环。在制冷剂中混入有用于润滑压缩机11的冷冻机油。作为冷冻机油,采用了对液相制冷剂具有相溶性的PAG油(聚亚烷基二醇油)。冷冻机油的一部分与制冷剂一起在循环中循环。

接着,参照图1来对第一实施方式所涉及的热泵系统1的具体结构进行说明。该热泵系统1具有热泵循环10、高温侧热介质回路20、低温侧热介质回路30、室内空调单元50以及控制装置60。

首先,对热泵系统1中的构成热泵循环10的各构成设备进行说明。该热泵循环10是蒸气压缩式的制冷循环装置。

压缩机11是在热泵循环10中将制冷剂吸入、压缩并排出的设备,相当于本发明中的压缩机。压缩机11配置在车辆发动机罩内。

压缩机11是利用电动马达来驱动排出容量固定的固定容量型压缩机构进行旋转的电动压缩机。压缩机11根据从后述的控制装置60输出的控制信号来控制转速(即制冷剂排出能力)。此外,为了回收压缩机11的废热,在压缩机11的外侧配置有相当于本发明中的回收部的结构。关于这一点将在后面详细说明。

在该压缩机11的排出口连接有水-制冷剂热交换器12的制冷剂通路的入口侧。水-制冷剂热交换器12是如下的热交换器:使从压缩机11排出的高压制冷剂与在高温侧热介质回路20中循环的高温侧热介质进行热交换,对高温侧热介质进行加热。

该水-制冷剂热交换器12相当于本发明中的散热器。并且,作为高温侧热介质,能够采用含有乙二醇的溶液、防冻液等。

在水-制冷剂热交换器12的制冷剂通路的出口连接有制冷剂分支部14a的制冷剂流入口侧。制冷剂分支部14a对从水-制冷剂热交换器12流出的高压制冷剂的流动进行分支。制冷剂分支部14a形成为具有相互连通的三个制冷剂流入流出口的三通接头结构,将三个流入流出口中的一个作为制冷剂流入口,将剩余的两个作为制冷剂流出口。

在制冷剂分支部14a的一方的制冷剂流出口经由冷却用膨胀阀15a而连接有室内蒸发器16的制冷剂入口侧。在制冷剂分支部14a的另一方的制冷剂流出口经由吸热用膨胀阀15b而连接有冷却器18的制冷剂入口侧。

冷却用膨胀阀15a是至少在制冷模式时和除湿制热模式时使从制冷剂分支部14a的一方的制冷剂流出口流出的制冷剂减压的冷却用减压部。该冷却用膨胀阀15a构成本发明中的减压部。另外,冷却用膨胀阀15a还作为对向室内蒸发器16流入的制冷剂的流量进行调节的冷却用流量调节部发挥功能。

冷却用膨胀阀15a是电动式的可变节流机构,具有阀芯和电动致动器。即,冷却用膨胀阀15a由所谓的电动式膨胀阀构成。该冷却用膨胀阀15a的阀芯构成为能够变更制冷剂通路的通路开度(换言之节流开度)。电动致动器具有使阀芯的节流开度变化的步进电动机。

该冷却用膨胀阀15a根据从控制装置60输出的控制信号来控制其工作。并且,该冷却用膨胀阀15a由可变节流机构构成,该可变节流机构具有在将节流开度全开时将制冷剂通路全开的全开功能和在将节流开度全闭时将制冷剂通路封闭的全闭功能。

也就是说,冷却用膨胀阀15a能够通过使制冷剂通路全开而使得对制冷剂的减压作用无法发挥。另外,该冷却用膨胀阀15a能够通过封闭制冷剂通路来切断制冷剂向室内蒸发器16的流入。即,冷却用膨胀阀15a兼具作为使制冷剂减压的减压部的功能和作为对制冷剂回路进行切换的回路切换部的功能。

在冷却用膨胀阀15a的出口连接有室内蒸发器16的制冷剂入口侧。室内蒸发器16是冷却用蒸发器,该冷却用蒸发器至少在制冷模式时和除湿制热模式时使由冷却用膨胀阀15a减压后的低压制冷剂与送风空气进行热交换而使低压制冷剂蒸发,对送风空气进行冷却。

并且,室内蒸发器16配置在室内空调单元50的壳体51内。即,室内蒸发器16构成本发明中的吸热器,相当于本发明中的第一吸热器和第二吸热器中的任意一方。

在该室内蒸发器16的制冷剂出口连接有蒸发压力调节阀17的入口侧。蒸发压力调节阀17是将室内蒸发器16中的制冷剂蒸发压力维持在预定的基准压力以上的蒸发压力调节部。蒸发压力调节阀17由随着室内蒸发器16的出口侧的制冷剂压力的上升而使阀开度增加的机械式可变节流机构构成。

此外,该蒸发压力调节阀17构成为,将室内蒸发器16中的制冷剂蒸发温度维持在能够抑制室内蒸发器16的结霜的基准温度(在本实施方式中为1℃)以上。

在该蒸发压力调节阀17的出口连接有制冷剂合流部14b的一方的制冷剂流入口侧。制冷剂合流部14b是与制冷剂分支部14a同样的三通接头构造,将三个流入流出口中的两个作为制冷剂流入口,将剩余的一个作为制冷剂流出口。如图1所示,该制冷剂合流部14b使从蒸发压力调节阀17流出的制冷剂的流动与从冷却器18流出的制冷剂的流动合流。

在此,在制冷剂分支部14a中的另一方的制冷剂流出口连接有吸热用膨胀阀15b。吸热用膨胀阀15b是吸热用减压部,该吸热用减压部至少在制热模式时和除湿制热模式时使从制冷剂分支部14a中的另一方的制冷剂流出口流出的液相制冷剂减压膨胀。该吸热用膨胀阀15b作为本发明中的减压部发挥功能。

并且,吸热用膨胀阀15b作为对向冷却器18流入的制冷剂的流量进行调节的吸热用流量调节部发挥功能。该吸热用膨胀阀15b的基本结构与冷却用膨胀阀15a相同。也就是说,吸热用膨胀阀15b是电动式的可变节流机构,具有阀芯和电动致动器。并且,吸热用膨胀阀15b与冷却用膨胀阀15a同样地具有全开功能和全闭功能。

也就是说,吸热用膨胀阀15b能够通过使制冷剂通路全开而使得对制冷剂的减压作用无法发挥,能够通过封闭制冷剂通路来切断制冷剂向冷却器18的流入。即,吸热用膨胀阀15b兼具作为使制冷剂减压的减压部的功能和作为对制冷剂回路进行切换的回路切换部的功能。

在吸热用膨胀阀15b的出口连接有冷却器18的制冷剂入口侧。冷却器18是使由吸热用膨胀阀15b减压后的低压制冷剂与在低温侧热介质回路30中循环的低温侧热介质进行热交换的热交换器。冷却器18具有使由吸热用膨胀阀15b减压后的低压制冷剂流通的制冷剂通路和使在低温侧热介质回路30中循环的低温侧热介质流通的水通路。

冷却器18是蒸发部,该蒸发部至少在制热模式和除湿制热模式时使在制冷剂通路中流通的低压制冷剂与在水通路中流通的低温侧热介质进行热交换而使低压制冷剂蒸发。也就是说,冷却器18是至少在制热模式和除湿制热模式时使低压制冷剂蒸发而使制冷剂吸收低温侧热介质所具有的热的吸热用的热交换器。

即,冷却器18构成本发明中的吸热器,相当于本发明中的第一吸热器和第二吸热器中的任意另一方。并且,在冷却器18的制冷剂通路的出口连接有制冷剂合流部14b中的另一方的制冷剂流入口侧。并且,在制冷剂合流部14b的制冷剂流出口连接有压缩机11的吸入口侧。

接着,对该热泵系统1中的高温侧热介质回路20进行说明。高温侧热介质回路20是使高温侧热介质循环的回路。作为高温侧热介质,可以采用含有乙二醇的溶液、防冻液等。在高温侧热介质回路20配置有水-制冷剂热交换器12的水通路、高温侧热介质泵21、加热器芯22、高温侧散热器23、高温侧流量调节阀24等。

高温侧热介质泵21是将高温侧热介质向水-制冷剂热交换器12的水通路的入口侧压送的水泵。高温侧热介质泵21是通过从控制装置60输出的控制电压来控制转速(即,压送能力)的电动泵。

在水-制冷剂热交换器12的水通路的出口连接有高温侧流量调节阀24的一个流入流出口。高温侧流量调节阀24是具有三个流入流出口并能够对其中两个流入流出口的通路面积比连续地进行调节的电动式三通流量调节阀。高温侧流量调节阀24根据从控制装置60输出的控制信号来控制其工作。

在高温侧流量调节阀24的另一流入流出口连接有加热器芯22的流入口侧。在高温侧流量调节阀24的又一另外的流入流出口连接有高温侧散热器23的流入口侧。

并且,高温侧流量调节阀24在高温侧热介质回路20中发挥如下的功能:对从水-制冷剂热交换器12的水通路流出的高温侧热介质中的、使其流入加热器芯22的高温侧热介质的流量与使其流入高温侧散热器23的高温侧热介质的流量的流量比连续地进行调节。

加热器芯22是如下的热交换器:使由水-制冷剂热交换器12加热后的高温侧热介质与通过了室内蒸发器16的送风空气进行热交换而对送风空气进行加热。该加热器芯22相当于本发明中的加热器芯。并且,加热器芯22配置在室内空调单元50的壳体51内。在加热器芯22中的水通路的出口侧连接有高温侧热介质泵21的吸入口侧。

高温侧散热器23是如下的热交换器:使由水-制冷剂热交换器12加热后的高温侧热介质与从未图示的外气风扇吹送的外气进行热交换而使高温侧热介质所具有的热向外气散热。

高温侧散热器23配置于车辆发动机罩内的前方侧。因此,在车辆行驶时,能够使行驶风接触高温侧散热器23。高温侧散热器23也可以与水-制冷剂热交换器12等一体地形成。在高温侧散热器23的流出口侧连接有高温侧热介质泵21的吸入口侧。

如图1所示,在高温侧热介质回路20中,加热器芯22和高温侧散热器23相对于高温侧热介质的流动并联连接。因此,在高温侧热介质回路20中,高温侧流量调节阀24通过对流入加热器芯22的高温侧热介质的流量进行调节,能够对加热器芯22中的高温侧热介质向送风空气的散热量、即加热器芯22中的送风空气的加热量进行调节。

另外,高温侧热介质回路20具有用于回收并接受热泵循环10中的压缩机11的废热的高温侧回收部25。因此,该高温侧热介质回路20相当于本发明中的高温侧热接受部,并且相当于本发明中的高温侧热介质回路。关于高温侧回收部25的具体结构,将在后面详细说明。

接着,对热泵系统1中的低温侧热介质回路30进行说明。低温侧热介质回路30是使低温侧热介质循环的热介质循环回路。作为低温侧热介质,能够采用与高温侧热介质同样的流体。在低温侧热介质回路30配置有冷却器18的水通路、低温侧热介质泵31、车载设备32、低温侧散热器33、低温侧流量调节阀34等。

低温侧热介质泵31是将低温侧热介质向冷却器18的水通路的入口侧压送的水泵。低温侧热介质泵31的基本结构与高温侧热介质泵21相同。

并且,在冷却器18中的水通路的出口侧连接有低温侧流量调节阀34的流出流入口中的一个。低温侧流量调节阀34的基本结构与高温侧流量调节阀24相同。即,低温侧流量调节阀34由电动式三通流量调节阀构成。

在低温侧流量调节阀34的另一流入流出口连接有车载设备32中的水通路的入口侧。在低温侧流量调节阀34的又一另外的流入流出口连接有低温侧散热器33的流入口侧。

车载设备32搭载于该电动汽车,由在工作时发热的设备构成。该车载设备32相当于本发明中的发热设备。车载设备32例如包括电池、逆变器、充电器、电动发电机等。

电池向搭载于车辆的各种电气设备供给电力,例如由能够充放电的二次电池(在本实施方式中为锂离子电池)构成。逆变器是将直流电流转换为交流电流的电力转换部。

并且,充电器是对电池充入电力的充电器。电动发电机通过被供给电力而输出行驶用的驱动力,并且在减速时等产生再生电力。

因此,车载设备32中的冷却水通路形成为通过使低温侧热介质流通而能够对各个设备进行冷却。并且,在车载设备32中的冷却水通路的出口侧连接有低温侧热介质泵31的吸入口侧。

该车载设备32中所包含的各构成设备的温度需要分别被调节在能够发挥充分的性能的适当的温度带的范围内。因此,该热泵系统1能够通过调节低温侧热介质对车载设备32的水通路的流量而将车载设备32的各设备调节为适当的温度带。

并且,低温侧散热器33是使从低温侧流量调节阀34流出的低温侧热介质与从未图示的外气风扇吹送的外气进行热交换的热交换器。在低温侧热介质的温度变得比外气高的情况下,低温侧散热器33作为使低温侧热介质所具有的热向外气散热的散热用的热交换器发挥功能。

另外,在低温侧热介质的温度变得比外气低的情况下,低温侧流量调节阀34作为使低温侧热介质吸收外气所具有的热的吸热用的热交换器发挥功能。在该低温侧散热器33的流出口侧连接有低温侧热介质泵31的吸入口侧。也就是说,低温侧散热器33沿着低温侧热介质在低温侧热介质回路30中的流动与车载设备32并联配置。

该热泵系统1通过利用低温侧热介质回路30,从而能够进行车载设备32的冷却、温度调节,并且能够将在车载设备32产生的热作为热源来利用。另外,该热泵系统1通过利用低温侧热介质回路30的低温侧散热器33而能够将外气用作热源、或者向外气散热。

接着,对构成热泵系统1的室内空调单元50进行说明。室内空调单元50是在热泵系统1中用于将由热泵循环10进行了温度调节后的送风空气向车室内的适当的部位吹出的单元。室内空调单元50配置于车室内最前部的仪表盘(即仪表板)的内侧。

室内空调单元50通过在形成于壳体51的内部的空气通路中收容送风机52、室内蒸发器16、加热器芯22等而构成,其中,壳体51形成室内空调单元50的外壳。壳体51形成向车室内吹送的送风空气的空气通路,由具有一定程度的弹性且在强度上也优异的树脂(具体而言为聚丙烯)成形。

如图1所示,在壳体51的送风空气流最上游侧配置有内外气切换装置53。内外气切换装置53将内气(车室内空气)和外气(车室外空气)切换导入壳体51内。

内外气切换装置53能够通过内外气切换门来连续地调节使内气导入壳体51内的内气导入口及使外气导入壳体51内的外气导入口的开口面积,从而使内气的导入风量与外气的导入风量的导入比例变化。内外气切换门由内外气切换门用的电动致动器驱动。该电动致动器根据从控制装置60输出的控制信号来控制其工作。

在内外气切换装置53的送风空气流下游侧配置有送风机52。送风机52由利用电动马达来驱动离心多翼风扇的电动送风机构成,发挥将经由内外气切换装置53吸入的空气朝向车室内吹送的功能。该送风机52通过从控制装置60输出的控制电压来控制转速(即送风能力)。

在送风机52的送风空气流下游侧,相对于送风空气的流动依次配置有室内蒸发器16以及加热器芯22。也就是说,室内蒸发器16与加热器芯22相比配置于送风空气流上游侧。另外,在壳体51内形成有使通过了室内蒸发器16的送风空气绕过加热器芯22而流向下游侧的冷风旁通通路55。

在室内蒸发器16的送风空气流下游侧且加热器芯22的送风空气流上游侧配置有空气混合门54。空气混合门54对通过室内蒸发器16后的送风空气中的、使其通过加热器芯22的风量与使其通过冷风旁通通路55的风量的风量比例进行调节。

空气混合门54由空气混合门驱动用的电动致动器驱动。该电动致动器根据从控制装置60输出的控制信号来控制其工作。

在加热器芯22的送风空气流下游侧设置有混合空间56。在混合空间56中,由加热器芯22加热后的送风空气与通过冷风旁通通路55而未被加热器芯22加热的送风空气混合。

而且,在壳体51的送风空气流最下游部配置有将在混合空间中进行了混合的送风空气(空调风)向车室内吹出的开口孔。作为该开口孔,设置有面部开口孔、脚部开口孔以及除霜开口孔(均未图示)。

面部开口孔是用于朝向车室内的乘员的上半身吹出空调风的开口孔。脚部开口孔是用于朝向乘员的脚边吹出空调风的开口孔。除霜开口孔是用于朝向车辆前面窗玻璃的内侧面吹出空调风的开口孔。

这些面部开口孔、脚部开口孔以及除霜开口孔分别经由形成空气通路的管道而与设置于车室内的面部吹出口、脚部吹出口以及除霜吹出口(均未图示)连接。

因此,空气混合门54通过对使其通过加热器芯22的风量与使其通过冷风旁通通路55的风量的风量比例进行调节,从而调节在混合空间中混合的空调风的温度。由此,也对从各吹出口向车室内吹出的送风空气(空调风)的温度进行调节。

并且,在面部开口孔、脚部开口孔以及除霜开口孔的送风空气流上游侧分别配置有调节面部开口孔的开口面积的面部门、调节脚部开口孔的开口面积的脚部门、调节除霜开口孔的开口面积的除霜门(均未图示)。

这些面部门、脚部门、除霜门构成对吹出空调风的吹出口进行切换的吹出模式切换装置。面部门、脚部门、除霜门经由连杆机构等与吹出口模式门驱动用的电动致动器连结而联动地被旋转操作。该电动致动器根据从控制装置60输出的控制信号来控制其工作。

在此,在第一实施方式所涉及的热泵系统1中,高温侧热介质回路20为了回收热泵循环10中的压缩机11的废热而具有高温侧回收部25。参照图1、2来对该高温侧回收部25的结构进行说明。

高温侧回收部25通过使在高温侧热介质回路20中循环的高温侧热介质吸收压缩机11的废热来进行回收,并使高温侧热介质回路20接受该压缩机11的废热。

如图2所示,高温侧回收部25具有收容部25a、高温侧流入配管26和高温侧流出配管27。收容部25a、高温侧流入配管26、高温侧流出配管27相互连接,构成供在高温侧热介质回路20中循环的高温侧热介质流动的流路。

如图1所示,高温侧流入配管26是从配置于水-制冷剂热交换器12中的水通路的出口侧的高温侧分支部26a分支的配管。如上所述,该高温侧流入配管26与收容部25a连接。因此,在高温侧热介质回路20中,在高温侧分支部26a分支出的高温侧热介质的流动会到达收容部25a的内部。

另外,高温侧流出配管27从收容部25a延伸,与配置于高温侧热介质回路20中的循环回路的高温侧合流部27a连接。该高温侧合流部27a在水-制冷剂热交换器12中的水通路的出口侧与高温侧分支部26a相比位于高温侧热介质的流动方向下游侧。

因此,从收容部25a流出的高温侧热介质在水-制冷剂热交换器12中的水通路的出口侧与在高温侧热介质回路20中循环于加热器芯22等中的高温侧热介质合流。

在此,如图2所示,高温侧回收部25中的收容部25a形成为覆盖压缩机11的外表面。即,收容部25a将压缩机11以及与压缩机11连接的制冷剂配管的一部分收容于内部。

因此,流过高温侧流入配管26的高温侧热介质流入收容部25a的内部,沿着压缩机11的外表面流动。此时,高温侧热介质对压缩机11的废热进行吸热并回收。

其后,高温侧热介质从收容部25a流出,经由高温侧流出配管27与高温侧热介质回路20的循环回路合流。由此,高温侧热介质回路20能够经由高温侧热介质在高温侧回收部25中的流动来回收并接受压缩机11的废热。

如图2所示,在该高温侧回收部25中的收容部25a的内部配置有蓄热材料25b。该蓄热材料25b是在蓄热时伴有相变的潜热蓄热材料。该蓄热材料25b的相变温度设定在比流入收容部25a的高温侧热介质的温度高、比压缩机11的温度低的范围内。

该蓄热材料25b构成为,蓄积压缩机11的废热,并在高温侧热介质的温度与预定的温度相比发生了降低的情况下,对该高温侧热介质释放所蓄积的热。

并且,该蓄热材料25b以封入球状的树脂制或金属制的多个胶囊中的状态配置在收容部25a内的压缩机11的周围。从高温侧流入配管26流入到收容部25a的高温侧热介质在胶囊的间隙流通,并向高温侧流出配管27流动。

作为高温侧回收部25中的蓄热材料25b,能够采用例如(水类蓄热材料、石蜡类蓄热材料、高级醇类蓄热材料、无机盐类蓄热材料)等。作为水类蓄热材料,能够采用例如三水醋酸钠、四水氯化镁。

并且,作为石蜡类蓄热材料,能够采用例如正二十七烷、正二十八烷、正二十九烷、硬脂酸十八醇酯。另外,作为高级醇类蓄热材料,能够使用例如木糖醇。另外,作为蓄热材料25b,能够采用它们的混合材料。

因此,当周围因压缩机11的废热而高于蓄热温度时,蓄热材料25b从周围吸热而发生相变。由此,在蓄热材料25b中蓄积压缩机11的废热。而且,蓄积有热的蓄热材料25b以接近高温侧热介质的温度的方式发生显热变化。另外,当高温侧热介质的温度低于蓄热温度时,蓄热材料25b对高温侧热介质释放所蓄积的压缩机11的废热而发生相变。

也就是说,在第一实施方式中,通过在高温侧回收部25的收容部25a内配置蓄热材料25b而能够构成蓄热部40。该蓄热部40对压缩机11的废热进行蓄热,当高温侧热介质的温度低于预定的蓄热温度时,该蓄热部40将所蓄积的热向高温侧热介质释放。即,蓄热部40相当于本发明中的蓄热部。

接着,参照图3来对第一实施方式所涉及的热泵系统1的控制系统进行说明。控制装置60由包括CPU、ROM以及RAM等的公知的微型计算机及其周边电路构成。

并且,该控制装置60基于存储于该ROM内的控制程序来进行各种运算、处理,控制与其输出侧连接的各种控制对象设备的工作。在第一实施方式中的控制对象设备中,包括压缩机11、冷却用膨胀阀15a、吸热用膨胀阀15b、高温侧热介质泵21、高温侧流量调节阀24、低温侧热介质泵31、低温侧流量调节阀34以及送风机52等。

如图3所示,在控制装置60的输入侧连接有空调控制用的传感器组。该空调控制用的传感器组包括:内气温度传感器62a、外气温度传感器62b、日照传感器62c、高压传感器62d、蒸发器温度传感器62e、空调风温度传感器62f。这些空调控制用的传感器组的检测信号被输入至控制装置60。

内气温度传感器62a是对车室内温度(内气温度)Tr进行检测的内气温度检测部。外气温度传感器62b是对车室外温度(外气温度)Tam进行检测的外气温度检测部。日照传感器62c是对向车室内照射的日照量As进行检测的日照量检测部。高压传感器62d是制冷剂压力检测部,该制冷剂压力检测部对从压缩机11的排出口侧到冷却用膨胀阀15a或吸热用膨胀阀15b的入口侧的制冷剂流路的高压制冷剂压力Pd进行检测。

蒸发器温度传感器62e是对室内蒸发器16中的制冷剂蒸发温度(蒸发器温度)Tefin进行检测的蒸发器温度检测部。空调风温度传感器62f是对向车室内吹送的送风空气温度TAV进行检测的空调风温度检测部。

而且,在控制装置60的输入侧还连接有配置于车室内前部的仪表盘附近的操作面板61。在该操作面板61配置有多个操作开关。因此,对控制装置60输入来自该多个操作开关的操作信号。

作为操作面板61上的各种操作开关,具体而言,具有:设定或解除热泵系统1的自动控制运转的自动开关、要求进行车室内的制冷的制冷开关、手动设定送风机52的风量的风量设定开关、设定车室内的目标温度Tset的温度设定开关等。

此外,在该控制装置60中,对与其输出侧连接的各种控制对象设备进行控制的控制部一体地构成,但控制各个控制对象设备的工作的结构(硬件及软件)构成控制各个控制对象设备的工作的控制部。

例如,控制装置60中的控制压缩机11的工作的结构是排出能力控制部60a。在控制装置60中,作为回路切换部,控制冷却用膨胀阀15a及吸热用膨胀阀15b的工作的结构是回路切换控制部60b。

接着,对第一实施方式中的热泵系统1的工作进行说明。如上所述,在第一实施方式所涉及的热泵系统1中,能够从多个运转模式适当地切换运转模式。这些运转模式的切换通过执行预先存储于控制装置60的控制程序来进行。

更具体而言,在控制程序中,基于由空调控制用的传感器组检测出的检测信号和从操作面板61输出的操作信号而算出使其向车室内吹送的送风空气的目标吹出温度TAO。然后,基于目标吹出温度TAO以及检测信号来切换运转模式。以下,对多个运转模式中的制冷模式下的工作、制热模式下的工作、除湿制热模式下的工作进行说明。

(a)制冷模式

制冷模式是将作为热交换对象流体的送风空气冷却并向车室内吹送的运转模式。在该制冷模式下,控制装置60以规定的节流开度打开冷却用膨胀阀15a,并将吸热用膨胀阀15b设为全闭状态。

因此,在制冷模式的热泵循环10中,构成制冷剂按照压缩机11→水-制冷剂热交换器12→制冷剂分支部14a→冷却用膨胀阀15a→室内蒸发器16→蒸发压力调节阀17→制冷剂合流部14b→压缩机11的顺序循环的蒸气压缩式的制冷循环。

也就是说,在制冷模式下,切换为如下的制冷剂回路:使制冷剂流入室内蒸发器16,通过与送风空气的热交换而对送风空气进行冷却。

并且,在该循环结构中,控制装置60对与输出侧连接的各种控制对象设备的工作进行控制。

例如,控制装置60对压缩机11的工作进行控制,以使得由蒸发器温度传感器62e检测出的制冷剂蒸发温度Tefin成为目标蒸发温度TEO。目标蒸发温度TEO基于目标吹出温度TAO参照预先存储于控制装置60的制冷模式用的控制映射来决定。

具体而言,在该控制映射中,随着目标吹出温度TAO的上升而使目标蒸发温度TEO上升,以使得由空调风温度传感器62f检测出的送风空气温度TAV接近目标吹出温度TAO。而且,目标蒸发温度TEO被决定为能够抑制室内蒸发器16的结霜的范围(具体而言为1℃以上)的值。

另外,控制装置60使高温侧热介质泵21以发挥预定的制冷模式时的水压送能力的方式进行工作。另外,控制装置60对高温侧流量调节阀24的工作进行控制,以使得从水-制冷剂热交换器12的水通路流出的高温侧热介质的全部流量向高温侧散热器23流入。

该控制装置60使低温侧热介质泵31以发挥制冷模式时的水压送能力的方式进行工作。此时,控制装置60对低温侧流量调节阀34的工作进行控制,将从冷却器18的水通路流出的低温侧热介质的流量平衡调节为在车载设备32侧和低温侧散热器33侧成为任意的平衡。

并且,该控制装置60基于目标吹出温度TAO,参照预先存储于控制装置60的控制映射来决定送风机52的控制电压(送风能力)。具体而言,在该控制映射中,在目标吹出温度TAO的极低温区域(最大制冷区域)和极高温区域(最大制热区域)将送风机52的送风量设定为最大,随着接近中间温度区域而使送风量减少。

另外,控制装置60控制空气混合门54的工作,以使得其将冷风旁通通路55设为全开并封闭加热器芯22侧的通风路。此外,该控制装置60对于其他各种控制对象设备也适当地控制其工作。

因此,在制冷模式的热泵循环10中,从压缩机11排出的高压制冷剂向水-制冷剂热交换器12流入。在水-制冷剂热交换器12中,由于高温侧热介质泵21正在工作,因此高压制冷剂与高温侧热介质进行热交换,从而高压制冷剂被冷却而冷凝,高温侧热介质被加热。

在高温侧热介质回路20中,由水-制冷剂热交换器12加热后的高温侧热介质经由高温侧流量调节阀24而向高温侧散热器23流入。流入到高温侧散热器23的高温侧热介质与外气进行热交换而散热。由此,高温侧热介质被冷却。由高温侧散热器23冷却后的高温侧热介质被高温侧热介质泵21吸入而再次向水-制冷剂热交换器12的水通路压送。

在水-制冷剂热交换器12的制冷剂通路中被冷却后的高压制冷剂经由制冷剂分支部14a流入冷却用膨胀阀15a而被减压。冷却用膨胀阀15a的节流开度被调节为室内蒸发器16的出口侧的制冷剂的过热度大致为3℃。

由冷却用膨胀阀15a减压后的低压制冷剂向室内蒸发器16流入。流入到室内蒸发器16的制冷剂从由送风机52吹送的送风空气吸热而蒸发。由此,作为热交换对象流体的送风空气被冷却。从室内蒸发器16流出的制冷剂经由蒸发压力调节阀17及制冷剂合流部14b被吸入压缩机11而再次被压缩。

因此,在制冷模式下,通过将由室内蒸发器16冷却后的送风空气向车室内吹出,能够进行车室内的制冷。

在该制冷模式下,也伴随压缩机11的工作而产生压缩机11的废热。如上所述,在高温侧回收部25中,能够利用高温侧热介质来对压缩机11的废热进行吸热而回收,而且,能够利用蓄热材料25b来对压缩机11的废热进行蓄热。也就是说,根据该热泵系统1,能够利用高温侧回收部25的高温侧热介质和蓄热材料25b来对压缩机11的废热进行回收并蓄热,再向高压制冷剂侧散热来适当加以利用。

(b)制热模式

制热模式是利用冷却器18从低温侧热介质回路30的低温侧热介质吸热来将作为热交换对象流体的送风空气加热并向车室内吹送的运转模式。在该制热模式下,控制装置60将冷却用膨胀阀15a设为全闭状态,以规定的节流开度打开吸热用膨胀阀15b。

在制热模式的热泵循环10中,构成制冷剂按照压缩机11→水-制冷剂热交换器12→制冷剂分支部14a→吸热用膨胀阀15b→冷却器18→制冷剂合流部14b→压缩机11的顺序循环的蒸气压缩式的制冷循环。

也就是说,在制热模式下,切换为如下的制冷剂回路:使制冷剂流入冷却器18,利用通过与低温侧热介质的热交换而吸收到的热来对送风空气进行加热。

在此,低温侧热介质回路30中的低温侧热介质在通过车载设备32的情况下被车载设备32产生的废热加热。另外,该低温侧热介质在通过低温侧散热器33的情况下,通过与外气的热交换而被加热。也就是说,该热泵系统1在制热模式下能够将车载设备32、外气作为制热用的热源来利用。

并且,在该循环结构中,控制装置60对与输出侧连接的各种控制对象设备的工作进行控制。

例如,控制装置60对压缩机11的工作进行控制,以使得由高压传感器62d检测出的高压制冷剂压力Pd成为目标高压PCO。目标高压PCO基于目标吹出温度TAO参照预先存储于控制装置60的制热模式用的控制映射来决定。

具体而言,在该控制映射中,随着目标吹出温度TAO的上升而使目标高压PCO上升,以使得送风空气温度TAV接近目标吹出温度TAO。

另外,控制装置60使高温侧热介质泵21以发挥预定的制热模式时的水压送能力的方式进行工作。该控制装置60对高温侧流量调节阀24的工作进行控制,以使得从水-制冷剂热交换器12的水通路流出的高温侧热介质的全部流量向加热器芯22流入。

该控制装置60使低温侧热介质泵31以发挥制热模式时的水压送能力的方式进行工作。此时,控制装置60对低温侧流量调节阀34的工作进行控制,将从冷却器18的水通路流出的低温侧热介质的流量平衡调节为在车载设备32侧和低温侧散热器33侧成为任意的平衡。

并且,该控制装置60与制冷模式同样地决定送风机52的控制电压(送风能力)。另外,控制装置60控制空气混合门54的工作,以使得其将加热器芯22侧的通风路设为全开并封闭冷风旁通通路55。此外,控制装置60对其他各种控制对象设备也适当地控制其工作。

因此,在制热模式的热泵循环10中,从压缩机11排出的高压制冷剂向水-制冷剂热交换器12流入。在水-制冷剂热交换器12中,由于高温侧热介质泵21正在工作,因此高压制冷剂与高温侧热介质进行热交换,从而高压制冷剂被冷却而冷凝,高温侧热介质被加热。

在高温侧热介质回路20中,由水-制冷剂热交换器12加热后的高温侧热介质经由高温侧流量调节阀24向加热器芯22流入。由于空气混合门54将加热器芯22侧的通风路设为了全开,因此流入到加热器芯22的高温侧热介质与通过了室内蒸发器16的送风空气进行热交换而散热。

由此,作为热交换对象流体的送风空气被加热,送风空气的温度接近目标吹出温度TAO。从加热器芯22流出的高温侧热介质被高温侧热介质泵21吸入而再次向水-制冷剂热交换器12的水通路压送。

从水-制冷剂热交换器12的制冷剂通路流出的高压制冷剂经由制冷剂分支部14a流入吸热用膨胀阀15b而被减压。吸热用膨胀阀15b的节流开度被调节为冷却器18的出口侧的制冷剂成为气液两相状态。

此时,在低温侧热介质回路30中,通过低温侧热介质泵31的工作,低温侧热介质在循环回路中循环。该低温侧热介质在通过车载设备32的水通路时吸收在车载设备32产生的热。

另外,低温侧热介质在通过低温侧散热器33时从由外气风扇吹送的外气吸热。低温侧热介质以在车载设备32和低温侧散热器33进行了吸热的状态流入冷却器18的水通路。

在热泵循环10中,由吸热用膨胀阀15b减压后的低压制冷剂向冷却器18流入。流入到冷却器18的制冷剂从在该冷却器18的水通路中流通的低温侧热介质吸热而蒸发。从冷却器18流出的制冷剂经由制冷剂合流部14b被吸入压缩机11而再次被压缩。

因此,在制热模式下,通过将作为热交换对象流体的送风空气在加热器芯22中加热并向车室内吹出,能够进行车室内的制热。即,该热泵系统1在制热模式下能够利用热泵循环10来汲取在低温侧热介质回路30中从车载设备32或外气吸收到的热,再经由高温侧热介质回路20用于送风空气的加热。

而且,在该制热模式下,也需要热泵循环10中的压缩机11的工作。因此,在制热模式下,也产生压缩机11的废热。该热泵系统1能够在高温侧热介质回路20的高温侧回收部25经由高温侧热介质来回收压缩机11的废热。

具体地进行说明,高温侧热介质回路20中的高温侧热介质的一部分从高温侧热介质回路20中的循环回路分支,经由高温侧流入配管26流入收容部25a内。在收容部25a内,高温侧热介质吸收压缩机11的废热,经由高温侧流出配管27与高温侧热介质回路20的循环回路合流。通过这种方式,高温侧热介质回路20能够回收压缩机11的废热,并将压缩机11的废热向高温侧热介质回路20的循环回路侧输送。

根据该热泵系统1,能够除了使用包含从低温侧热介质回路30汲取到的热在内的高压制冷剂的热之外还使用压缩机11的废热来对高温侧热介质回路20的高温侧热介质进行加热,在加热器芯22中使该高温侧热介质向送风空气散热。

由此,作为制热模式下的热源,该热泵系统1能够除了利用水-制冷剂热交换器12中的高压制冷剂的热之外还利用压缩机11的废热来使其向高压制冷剂侧散热,因此能够提高热泵系统1的制热能力。

(c)除湿制热模式

除湿制热模式是如下的运转模式:使用在冷却器18中从低温侧热介质回路30的低温侧热介质吸收到的热等来将由室内蒸发器16冷却后的送风空气加热并向车室内吹送。在该除湿制热模式下,控制装置60分别以规定的节流开度打开冷却用膨胀阀15a和吸热用膨胀阀15b。

因此,在除湿制热模式的热泵循环10中,从压缩机11经由水-制冷剂热交换器12流动到制冷剂分支部14a,从制冷剂分支部14a的一侧经由冷却用膨胀阀15a流向室内蒸发器16,并且从制冷剂分支部14a的另一侧经由吸热用膨胀阀15b流向冷却器18。并且,按照从室内蒸发器16流出的制冷剂和从冷却器18流出的制冷剂在制冷剂合流部14b合流,然后压缩机11的顺序流动而循环。即,在除湿制热模式下,构成制冷剂并列地流向室内蒸发器16以及冷却器18的蒸气压缩式的制冷循环。

并且,在该循环结构中,控制装置60参照预先存储于控制装置60的除湿制热模式用的控制映射等来控制与输出侧连接的各种控制对象设备的工作。

在除湿制热模式的热泵循环10中,从压缩机11排出的高压制冷剂向水-制冷剂热交换器12流入。在水-制冷剂热交换器12中,由于高温侧热介质泵21正在工作,因此高压制冷剂与高温侧热介质进行热交换,从而高压制冷剂被冷却而冷凝,高温侧热介质被加热。

在高温侧热介质回路20中,由水-制冷剂热交换器12加热后的高温侧热介质经由高温侧流量调节阀24向加热器芯22流入。由于空气混合门54将加热器芯22侧的通风路设为了全开,因此流入到加热器芯22的高温侧热介质与由室内蒸发器16冷却后的送风空气进行热交换而散热。

由此,送风空气从被进行了冷却的状态被再加热,从而送风空气的温度接近目标吹出温度TAO。从加热器芯22流出的高温侧热介质被高温侧热介质泵21吸入而再次向水-制冷剂热交换器12的水通路压送。

从水-制冷剂热交换器12的制冷剂通路流出的高压制冷剂经由制冷剂分支部14a流入冷却用膨胀阀15a而被减压。冷却用膨胀阀15a的节流开度被调节为室内蒸发器16的出口侧的制冷剂的过热度大致为3℃。

由冷却用膨胀阀15a减压后的低压制冷剂向室内蒸发器16流入。流入到室内蒸发器16的制冷剂从由送风机52吹送的送风空气吸热而蒸发。由此,作为热交换对象流体的送风空气被冷却。从室内蒸发器16流出的制冷剂经由蒸发压力调节阀17及制冷剂合流部14b被吸入压缩机11而再次被压缩。

在制冷剂分支部14a分支出的高压制冷剂流入吸热用膨胀阀15b而被减压。吸热用膨胀阀15b的节流开度被调节为冷却器18的出口侧的制冷剂成为气液两相状态。

在除湿制热模式下,在低温侧热介质回路30中,也是通过低温侧热介质泵31的工作,低温侧热介质在循环回路中循环。该低温侧热介质在通过车载设备32的水通路时吸收在车载设备32产生的热。

另外,低温侧热介质在通过低温侧散热器33时从由外气风扇吹送的外气吸热。低温侧热介质以在车载设备32和低温侧散热器33进行了吸热的状态流入冷却器18的水通路。

在热泵循环10中,由吸热用膨胀阀15b减压后的低压制冷剂向冷却器18流入。流入到冷却器18的制冷剂从在该冷却器18的水通路中流通的低温侧热介质吸热而蒸发。从冷却器18流出的制冷剂经由制冷剂合流部14b被吸入压缩机11而再次被压缩。

如上所述,在壳体51内部,在室内蒸发器16的送风空气流下游侧配置有加热器芯22,因此,在除湿制热模式下,能够利用在低温侧热介质回路30中吸收到的热在加热器芯22对由室内蒸发器16冷却后的送风空气进行加热。因此,在除湿制热模式下,通过将被室内蒸发器16冷却后的送风空气在加热器芯22中加热并向车室内吹出,从而能够进行车室内的除湿制热。

即,该热泵系统1在除湿制热模式下也能够利用热泵循环10来汲取在低温侧热介质回路30从车载设备32或外气吸收到的热,再经由高温侧热介质回路20用于送风空气的加热。

并且,在该除湿制热模式下,也需要热泵循环10中的压缩机11的工作。因此,在除湿制热模式下,也产生压缩机11的废热。该热泵系统1能够在高温侧热介质回路20的高温侧回收部25中经由高温侧热介质来回收压缩机11的废热。该高温侧热介质回路20能够与制热模式时同样地回收压缩机11的废热,并将压缩机11的废热向高温侧热介质回路20的循环回路侧输送。

根据该热泵系统1,能够除了使用包含从低温侧热介质回路30汲取到的热在内的高压制冷剂的热之外还使用压缩机11的废热来对高温侧热介质回路20的高温侧热介质进行加热,将由室内蒸发器16冷却后的空气在加热器芯22中加热。

由此,作为除湿制热模式下的热源,该热泵系统1能够除了利用水-制冷剂热交换器12中的高压制冷剂的热之外还利用压缩机11的废热来使其向高压制冷剂侧散热,因此能够提高除湿制热模式时的热泵系统1的制热能力。

如以上说明的那样,根据第一实施方式所涉及的热泵系统1,通过切换热泵循环10的制冷剂回路,能够实现多个运转模式中的制冷模式、制热模式、除湿制热模式,能够进行车室内的舒适的空气调节。

而且,在该热泵循环10中,不会切换向同一热交换器使高压制冷剂流入的制冷剂回路和使低压制冷剂流入的制冷剂回路。也就是说,不论切换为哪一个制冷剂回路,都不需要使高压制冷剂流入室内蒸发器16和冷却器18,因此能够在不导致循环结构的复杂化的情况下以简单的结构切换制冷剂回路。

不论在该运转模式中的哪一种模式下,热泵循环10中的压缩机11都工作,因此都产生压缩机11的废热。根据该热泵系统1,能够经由高温侧热介质回路20的高温侧回收部25来回收压缩机11的废热,并在高温侧热介质回路20中利用。

在该热泵系统1中,高温侧热介质回路20相当于本发明中的高温侧热接受部,高温侧回收部25相当于本发明中的回收部。

通过这样构成,从而,该热泵系统1当在高温侧回收部25中回收压缩机11的废热、输送所回收的热、以及在高温侧热介质回路20中利用回收到的热时能够使高温侧热介质存在,能够更高效地处理压缩机11的发热。

另外,高温侧热介质回路20具有加热器芯22。因此,热泵系统1在制热模式时或除湿制热模式时能够将经由高温侧回收部25回收到的压缩机11的废热用于作为热交换对象流体的送风空气的加热,能够提高对热交换对象流体的加热能力。

此外,在该热泵系统1中,该高温侧热介质回路20具有高温侧散热器23,因此能够使高温侧热介质所具有的热向外气散热。即,能够利用高温侧散热器23来调节高温侧热介质的热量。

因此,该热泵系统1能够调节对作为热交换对象流体的送风空气的加热能力(即制热能力)。该热泵系统1能够有效地利用压缩机11的废热来进行制热,并且能够调节为所希望的制热能力。

如图1所示,在该热泵系统1中,热泵循环10具有室内蒸发器16和冷却器18。室内蒸发器16通过由冷却用膨胀阀15a减压后的制冷剂与送风空气的热交换而使该制冷剂蒸发,从送风空气吸热而进行冷却。冷却器18通过由吸热用膨胀阀15b减压后的制冷剂与低温侧热介质回路30的低温侧热介质的热交换而从低温侧热介质吸热。

根据该热泵系统1,通过在热泵循环10配置这两个吸热器,从而能够使例如像低温侧热介质和送风空气这样的不同的两个热介质与制冷剂的热交换成为可能,能够应对各种用途。

此外,如图2所示,在该热泵系统1的高温侧热介质回路20中,高温侧回收部25通过将多个蓄热材料25b配置于收容部25a内而构成。即,高温侧回收部25具有本发明所涉及的蓄热部的功能。

根据该热泵系统1,在收容部25a中,能够将压缩机11的废热蓄积于蓄热材料25b。并且,当高温侧热介质的温度与预定的温度相比降低时,构成蓄热部40的各蓄热材料25b将所蓄积的热向高温侧热介质释放。

因此,根据该热泵系统1,能够根据高温侧热介质的温度状况而在高温侧热介质回路20利用蓄积于蓄热部40的热。也就是说,该热泵系统1能够根据高温侧热介质的状况来灵活地利用压缩机11的废热。

(第一变形例)

在第一实施方式中,将高温侧热介质回路20中的高温侧分支部26a和高温侧合流部27a配置在水-制冷剂热交换器12中的水通路的出口侧,但如图4所示,也可以将高温侧分支部26a和高温侧合流部27a配置在水-制冷剂热交换器12的水通路的入口侧。此外,在图4中,对与第一实施方式相同或等同的部分标有相同的符号。这在以下的附图中也是同样的。

如图4所示,在水-制冷剂热交换器12的水通路的入口侧,高温侧合流部27a相对于高温侧热介质的流动配置在高温侧分支部26a的下游侧。在该第一变形例中,高温侧分支部26a与高温侧合流部27a的配置相当于与第一实施方式的不同点。

因此,除了该点以外的其他结构与第一实施方式相同。并且,第一变形例中的热泵循环10、高温侧热介质回路20、低温侧热介质回路30的工作与上述的实施方式相同。

由此,在第一变形例中,热泵系统1能够使用流入水-制冷剂热交换器12之前的高温侧热介质而在高温侧回收部25中回收压缩机11的废热。而且,在该热泵系统1中,回收了压缩机11的废热之后的高温侧热介质在水-制冷剂热交换器12中被高压制冷剂加热。

根据该第一变形例所涉及的热泵系统1,能够与第一实施方式同样地得到由与上述的第一实施方式共通的结构及工作起到的作用效果。也就是说,该热泵系统1能够使用高温侧热介质回路20及高温侧回收部25来回收压缩机11的废热而有效地利用。

另外,关于第一实施方式和第一变形例,能够根据从压缩机11排出的高压制冷剂的温度、在高温侧合流部27a合流时的高温侧热介质的温度等条件来适当选择。通过根据这些条件进行选择,从而能够更有效地利用压缩机11的废热。

(第二变形例)

另外,在第一实施方式中,热泵系统1具有热泵循环10、高温侧热介质回路20和低温侧热介质回路30,但并不限定于该结构。即,如图5所示,在第一实施方式所涉及的热泵系统1中,能够采用废除了低温侧热介质回路30的结构。

在该情况下,代替热泵循环10中的冷却器18而配置室外热交换器18a。该室外热交换器18a是至少在制热模式和除湿制热模式时使在制冷剂通路中流通的低压制冷剂与外气进行热交换而使低压制冷剂蒸发的蒸发部。

也就是说,室外热交换器18a是至少在制热模式和除湿制热模式时使低压制冷剂蒸发而使制冷剂吸收外气所具有的热的吸热用的热交换器。该室外热交换器18a作为本发明中的吸热器发挥功能,相当于第一吸热器和第二吸热器中的任意一方。

如图5所示,第二变形例所涉及的热泵系统1不具有低温侧热介质回路30,因此不具有车载设备32的温度调节功能,但保持车室内的空气调节功能。对于第二变形例中的热泵循环10以及高温侧热介质回路20的控制内容,由于与第一实施方式相同,因此省略其说明。

因此,第二变形例所涉及的热泵系统1能够与第一实施方式同样地得到由与上述的第一实施方式共通的结构及工作起到的作用效果。即,该热泵系统1能够使用高温侧热介质回路20及高温侧回收部25来回收压缩机11的废热而有效地利用。

(第三变形例)

接着,对第一实施方式的第三变形例进行说明。如图6所示,在第三变形例中,高温侧分支部26a以及高温侧合流部27a配置于水-制冷剂热交换器12中的水通路的入口侧。

而且,在第三变形例中,代替热泵循环10的冷却器18而配置有室外热交换器18a,并废除了低温侧热介质回路30。也就是说,第三变形例是对第一实施方式应用了第一变形例的不同点和第二变形例的不同点这两者的变形例。

因此,第三变形例所涉及的热泵系统1与上述的第一变形例以及第二变形例同样能够与第一实施方式同样地得到由与第一实施方式共通的结构以及工作起到的作用效果。即,该热泵系统1能够使用高温侧热介质回路20及高温侧回收部25来回收压缩机11的废热而有效地利用。

(第二实施方式)

接着,参照图7来对与上述的第一实施方式不同的第二实施方式进行说明。

第二实施方式所涉及的热泵系统1与第一实施方式同样地搭载于电动汽车。如图7所示,该热泵系统1具有热泵循环10、高温侧热介质回路20和低温侧热介质回路30,还具有室内空调单元50和控制装置60等。

在第二实施方式中,高温侧热介质回路20及低温侧热介质回路30的结构与第一实施方式不同。即,在第二实施方式中,热泵循环10、室内空调单元50、控制装置60所涉及的结构与第一实施方式相同。

第二实施方式所涉及的高温侧热介质回路20与第一实施方式同样地具有高温侧热介质泵21、加热器芯22、高温侧散热器23以及高温侧流量调节阀24,高温侧热介质回路20的循环回路所涉及的结构相同。然而,第二实施方式所涉及的高温侧热介质回路20与第一实施方式不同,不具有高温侧回收部25。

另一方面,第二实施方式所涉及的低温侧热介质回路30与第一实施方式同样地具有低温侧热介质泵31、车载设备32、低温侧散热器33以及低温侧流量调节阀34,作为低温侧热介质回路30的循环回路的结构相同。

如图7所示,该低温侧热介质回路30与第一实施方式不同,具有用于回收压缩机11的废热来利用的低温侧回收部35。低温侧回收部35具有低温侧流入配管36和低温侧流出配管37。

低温侧回收部35通过使在低温侧热介质回路30中循环的低温侧热介质吸收压缩机11的废热来进行回收,并使低温侧热介质回路30接受该压缩机11的废热。

该低温侧回收部35具有未图示的收容部、低温侧流入配管36以及低温侧流出配管37,并相互连接。因此,低温侧回收部35中的收容部、低温侧流入配管36、低温侧流出配管37构成供在低温侧热介质回路30中循环的低温侧热介质流动的流路。

如图7所示,低温侧流入配管36是从配置于冷却器18中的水通路的入口侧的低温侧分支部36a分支的配管。该低温侧流入配管36与低温侧热介质回路30的收容部连接。因此,在低温侧热介质回路30中,在低温侧分支部36a分支出的低温侧热介质的流动会到达低温侧回收部35中的收容部的内部。

并且,低温侧流出配管37从低温侧回收部35的收容部延伸,与配置于低温侧热介质回路30的循环回路的低温侧合流部37a连接。该低温侧合流部37a在冷却器18中的水通路的入口侧与低温侧分支部36a相比位于低温侧热介质的流动方向下游侧。

因此,从低温侧回收部35的收容部流出的低温侧热介质在冷却器18中的水通路的入口侧与在低温侧热介质回路30循环于车载设备32等中的低温侧热介质合流。

该低温侧回收部35的收容部与使用图2已说明的高温侧回收部25的收容部25a同样地形成为覆盖压缩机11的外表面,将压缩机11以及与压缩机11连接的制冷剂配管的一部分收容于内部。

因此,流过低温侧流入配管36的低温侧热介质流入低温侧回收部35的收容部的内部,再沿着压缩机11的外表面流动。此时,低温侧热介质吸收并回收压缩机11的废热。

然后,低温侧热介质从低温侧回收部35的收容部流出,经由低温侧流出配管37与低温侧热介质回路30的循环回路合流。由此,低温侧热介质回路30能够经由低温侧热介质在低温侧回收部35中的流动来回收并接受压缩机11的废热。

在此,在低温侧回收部35的收容部配置有未图示的蓄热材料。该蓄热材料是在蓄热时伴有相变的潜热蓄热材料,被封入球状的树脂制或金属制的多个胶囊中。

该低温侧回收部35中的蓄热材料的相变温度被设定为,在具有规定的温度差的状态下比流入低温侧回收部35的收容部的低温侧热介质的温度高。

并且,低温侧回收部35中的蓄热材料构成为,蓄积压缩机11的废热,并在低温侧热介质的温度与预定的温度相比发生了降低的情况下,对该低温侧热介质释放所蓄积的热。

在低温侧回收部35中的收容部的内部,在收容部的外壳与压缩机11的外表面之间配置有多个封入胶囊中的蓄冷材料。因此,低温侧热介质在低温侧回收部35的收容部内部在胶囊的间隙流通并向低温侧流出配管37流动。

作为低温侧回收部35中的蓄热材料,能够采用例如(水类蓄热材料、石蜡类蓄热材料、高级醇类蓄热材料、无机盐类蓄热材料)等。水类蓄热材料包含水、水合物等。并且,作为石蜡类蓄热材料,能够采用例如C12十二烷、C14十四烷、C15十五烷。

另外,作为高级醇类蓄热材料,能够使用例如二甘醇、三甘醇、四氢呋喃。并且,作为无机盐类蓄热材料,能够采用例如四氢呋喃笼形水合物、KCl(19.5wt%)+H2O、二辛基碘化铵等。另外,作为蓄热材料25b,能够采用它们的混合材料。

因此,当周围因压缩机11的废热而高于蓄热温度时,低温侧回收部35的蓄热材料从周围吸热而发生相变。由此,对低温侧回收部35中的蓄热材料蓄积压缩机11的废热。而且,该蓄热材料以接近低温侧热介质的温度的方式显热变化。当低温侧热介质的温度低于蓄热温度时,该蓄热材料对低温侧热介质释放所蓄积的压缩机11的废热,发生相变。

因此,在第二实施方式中,通过在低温侧回收部35的收容部内配置蓄热材料而将该低温侧回收部35构成为蓄热部40。第二实施方式中的蓄热部40对压缩机11的废热进行蓄热,当低温侧热介质的温度低于预定的蓄热温度时,将所蓄积的热向低温侧热介质释放。也就是说,第二实施方式所涉及的蓄热部40也作为本发明中的蓄热部发挥功能。

接着,对第二实施方式中的热泵系统1的工作进行说明。在第二实施方式所涉及的热泵系统1中,也与第一实施方式同样地,能够从多个运转模式适当地切换运转模式。这些运转模式的切换通过执行预先存储于控制装置60的控制程序来进行。

由图1、图7可知,第二实施方式所涉及的热泵循环10是与第一实施方式中的热泵循环10相同的回路结构。另外,第二实施方式所涉及的高温侧热介质回路20是除了不具有高温侧回收部25这点之外均与第一实施方式相同的回路结构。并且,第二实施方式所涉及的低温侧热介质回路30是除了具有低温侧回收部35这点之外均与第一实施方式相同的回路结构。

因此,第二实施方式所涉及的热泵系统1通过进行与第一实施方式相同的控制,能够实现制冷模式、制热模式、除湿制热模式。在该热泵系统1中,当以制冷模式、制热模式、除湿制热模式工作时,压缩机11工作。

由此,根据第二实施方式所涉及的热泵系统1,不论在哪一个运转模式下,都能够在低温侧回收部35利用低温侧热介质来吸收并回收压缩机11的废热,能够利用低温侧回收部35内的蓄热材料来对压缩机11的废热进行蓄热。

也就是说,根据该热泵系统1,通过利用低温侧回收部35的低温侧热介质、蓄热材料来对压缩机11的废热进行回收并蓄热,从而能够在不浪费压缩机11的废热的情况下经由热泵循环10有效地利用。

在低温侧热介质回路30中,低温侧分支部36a以及低温侧合流部37a配置于冷却器18中的水通路的入口侧。即,能够通过压缩机11的废热来提高流入冷却器18的低温侧热介质的温度。

其结果是,根据第二实施方式所涉及的热泵系统1,在制热模式和除湿制热模式下,能够有效地利用压缩机11的废热而使冷却器18中的吸热量增加。

如以上说明的那样,根据第一实施方式所涉及的热泵系统2,通过切换热泵循环10的制冷剂回路,能够实现多个运转模式中的制冷模式、制热模式、除湿制热模式,能够进行车室内的舒适的空气调节。

而且,在该热泵循环10中,不会切换向同一热交换器使高压制冷剂流入的制冷剂回路和使低压制冷剂流入的制冷剂回路。也就是说,不论切换为哪一个制冷剂回路,都不需要使高压制冷剂流入室内蒸发器16和冷却器18,因此能够在不导致循环结构的复杂化的情况下以简单的结构切换制冷剂回路。

不论在该运转模式中的哪一种模式下,热泵循环10中的压缩机11都工作,因此都产生压缩机11的废热。根据该热泵系统1,能够经由低温侧热介质回路30的低温侧回收部35来回收压缩机11的废热,并在低温侧热介质回路30中利用。

在该热泵系统1中,低温侧热介质回路30相当于本发明中的低温侧热接受部,低温侧回收部35相当于本发明中的回收部。

通过这样构成,从而,该热泵系统1当在低温侧回收部35中回收压缩机11的废热、输送所回收的热、以及在低温侧热介质回路30中利用回收到的热时能够使低温侧热介质存在,能够更高效地处理压缩机11的发热。

并且,低温侧热介质回路30具有车载设备32,并能够使低温侧热介质吸收伴随着工作而产生的车载设备32的热,对车载设备32进行冷却。即,根据该热泵系统1,通过使用热泵循环10以及低温侧热介质回路30,能够进行车载设备32的温度调节,并且有效地利用在车载设备32产生的热。

另外,低温侧热介质回路30具有低温侧散热器33,并能够使低温侧热介质吸收外气所具有的热。由此,该热泵系统1能够将外气用作热源。

并且,在冷却器18中的水通路的入口侧配置有低温侧分支部36a及低温侧合流部37a,因此低温侧回收部35在低温侧热介质回路30中配置于冷却器18中的水通路的入口侧。

由此,根据该热泵系统1,回收有压缩机11的废热的低温侧热介质流入冷却器18,因此能够使冷却器18中的吸热量增大。

如图7所示,在第二实施方式所涉及的热泵系统1中,热泵循环10具有室内蒸发器16和冷却器18。室内蒸发器16通过由冷却用膨胀阀15a减压后的制冷剂与送风空气的热交换而使该制冷剂蒸发,从送风空气吸热而进行冷却。冷却器18通过由吸热用膨胀阀15b减压后的制冷剂与低温侧热介质回路30的低温侧热介质的热交换而从低温侧热介质吸热。

根据该热泵系统1,通过在热泵循环10配置这两个吸热器,从而能够使例如像低温侧热介质和送风空气这样的不同的两个热介质与制冷剂的热交换成为可能,能够应对各种用途。

此外,在第二实施方式所涉及的热泵系统1的低温侧热介质回路30中,低温侧回收部35与第一实施方式所涉及的高温侧回收部25同样地通过在收容部的内部配置多个蓄热材料而构成。即,第二实施方式所涉及的低温侧回收部35具有本发明所涉及的蓄热部的功能。

根据该热泵系统1,能够对配置于低温侧回收部35的收容部的蓄热材料蓄积压缩机11的废热,当低温侧热介质的温度与预定的温度相比降低时,能够使所蓄积的热向低温侧热介质释放。

因此,根据该热泵系统1,能够根据低温侧热介质的温度状况而在低温侧热介质回路30利用蓄积于蓄热部40的热。也就是说,该热泵系统1能够根据低温侧热介质的状况来灵活地利用压缩机11的废热。

(变形例)

第二实施方式所涉及的热泵系统1具有热泵循环10、高温侧热介质回路20和低温侧热介质回路30,但并不限定于该结构。即,如图8所示,在第二实施方式所涉及的热泵系统1中,能够采用废除了高温侧热介质回路20的结构。

在该情况下,代替热泵循环10中的水-制冷剂热交换器12而配置室内冷凝器12a。该室内冷凝器12a配置在室内空调单元50的壳体51内且与第一实施方式中的加热器芯22相同的位置。

该室内冷凝器12a是至少在制热模式和除湿制热模式时对由送风机52吹送的送风空气散发高压制冷剂所具有的热而对送风空气进行加热的热交换器。

如图8所示,该变形例所涉及的热泵系统1具有车载设备32的温度调节功能,能够实现车室内的空调功能中的制热模式和除湿制热模式。关于该变形例中的热泵循环10及低温侧热介质回路30的控制内容,由于已进行过说明,因此省略其说明。

因此,变形例所涉及的热泵系统1能够与第二实施方式同样地得到由与上述的第二实施方式共通的结构及工作起到的作用效果。即,该热泵系统1能够使用低温侧热介质回路30及低温侧回收部35来回收压缩机11的废热而有效地利用。

(第三实施方式)

接着,参照图9来对与上述的各实施方式不同的第三实施方式进行说明。

第三实施方式所涉及的热泵系统1与上述的各实施方式同样地搭载于电动汽车。如图9所示,该热泵系统1具有热泵循环10、高温侧热介质回路20和低温侧热介质回路30,还具有室内空调单元50和控制装置60等。

在第三实施方式中,高温侧热介质回路20以及低温侧热介质回路30的结构不同。即,在第三实施方式中,热泵循环10、室内空调单元50、控制装置60所涉及的结构与上述的实施方式相同。

第三实施方式所涉及的高温侧热介质回路20与上述的实施方式同样地具有高温侧热介质泵21、加热器芯22、高温侧散热器23以及高温侧流量调节阀24,高温侧热介质回路20的循环回路所涉及的结构相同。

第三实施方式所涉及的高温侧热介质回路20与第一实施方式同样地具有高温侧回收部25。该高温侧回收部25具有收容部25a、高温侧流入配管26以及高温侧流出配管27。

如图9所示,第三实施方式所涉及的高温侧回收部25的收容部25a构成为覆盖压缩机11的外表面的一半左右,在收容部25a的内部配置有多个蓄热材料25b。第三实施方式所涉及的高温侧回收部25的蓄热材料基本上是与第一实施方式中的蓄热材料25b相同的构成。

并且,在第三实施方式中,高温侧分支部26a以及高温侧合流部27a在高温侧热介质回路20中配置于水-制冷剂热交换器12中的水通路的入口侧。因此,在水-制冷剂热交换器12的水通路的入口侧,高温侧热介质经由高温侧流入配管26流入高温侧回收部25的收容部,吸收压缩机11的废热。

然后,吸收有压缩机11的废热的高温侧热介质经由高温侧流出配管27流出,在高温侧合流部27a合流并向水-制冷剂热交换器12流入。因此,在第三实施方式中,高温侧回收部25也能够经由高温侧热介质来回收压缩机11的废热的一部分,并使其被高温侧热介质回路20接受。

另外,第三实施方式所涉及的低温侧热介质回路30与上述的实施方式同样地具有低温侧热介质泵31、车载设备32、低温侧散热器33以及低温侧流量调节阀34,作为低温侧热介质回路30的循环回路的结构相同。

并且,第三实施方式所涉及的低温侧热介质回路30与第二实施方式同样地具有低温侧回收部35。该低温侧回收部35具有收容部、低温侧流入配管36以及低温侧流出配管37。

第三实施方式所涉及的低温侧回收部35的收容部构成为覆盖压缩机11的外表面中的未被高温侧回收部25的收容部25a覆盖的部分(即,压缩机11的外表面的剩余的一半左右),在该收容部的内部配置有多个蓄热材料。第三实施方式所涉及的低温侧回收部35的蓄热材料基本上是与第二实施方式中的蓄热材料相同的构成。

并且,在第三实施方式中,低温侧分支部36a以及低温侧合流部37a在低温侧热介质回路30中配置于冷却器18中的水通路的入口侧。因此,在冷却器18的水通路的入口侧,低温侧热介质经由低温侧流入配管36而流入低温侧回收部35的收容部,吸收压缩机11的废热。

然后,吸收有压缩机11的废热的低温侧热介质经由低温侧流出配管37流出,在低温侧合流部37a合流并向冷却器18流入。因此,在第三实施方式中,低温侧回收部35也能够经由低温侧热介质来回收压缩机11的废热的一部分,并使其被低温侧热介质回路30接受。

接着,对第三实施方式中的热泵系统1的工作进行说明。在第三实施方式所涉及的热泵系统1中,也与上述的实施方式同样地,能够从多个运转模式适当地切换运转模式。这些运转模式的切换通过执行预先存储于控制装置60的控制程序来进行。

由图9可知,第三实施方式所涉及的热泵循环10是与上述实施方式中的热泵循环10相同的回路结构。另外,第三实施方式所涉及的高温侧热介质回路20是与第一实施方式相同的回路结构。而且,第三实施方式所涉及的低温侧热介质回路30是与第二实施方式相同的回路结构。

因此,第三实施方式所涉及的热泵系统1通过进行与上述的实施方式相同的控制而能够实现制冷模式、制热模式、除湿制热模式。在该热泵系统1中,当以制冷模式、制热模式、除湿制热模式工作时,压缩机11工作。

由此,根据第三实施方式所涉及的热泵系统1,不论在哪一个运转模式下,都能够在高温侧回收部25中利用高温侧热介质来吸收并回收压缩机11的废热,并且在低温侧回收部35中利用低温侧热介质来吸收并回收压缩机11的废热。

并且,根据该热泵系统1,能够利用高温侧回收部25内的蓄热材料来对压缩机11的废热进行蓄热,并能够根据高温侧热介质的温度状况来有效利用所蓄积的热。同时,该热泵系统1能够利用低温侧回收部35内的蓄热材料来对压缩机11的废热进行蓄热,能够根据低温侧热介质的温度状况来有效利用所蓄积的热。

也就是说,根据第三实施方式所涉及的热泵系统1,在高温侧热介质回路20和低温侧热介质回路30中,能够在不浪费压缩机11的废热的情况下分别经由热泵循环10有效地利用。

在高温侧热介质回路20侧,高温侧热介质的温度通过由高温侧回收部25回收到的压缩机11的废热而上升。也就是说,根据该热泵系统1,作为制热模式、除湿制热模式下的热源,除了能够利用水-制冷剂热交换器12中的高压制冷剂的热之外,还能够利用压缩机11的废热,因此能够提高制热模式、除湿制热模式时的热泵系统1的制热能力。

另外,在低温侧热介质回路30侧,流入冷却器18的低温侧热介质的温度通过由低温侧回收部35回收的压缩机11的废热而提高。根据该热泵系统1,在制热模式和除湿制热模式下,能够有效地利用压缩机11的废热而使冷却器18中的吸热量增加。

如以上说明的那样,根据第三实施方式所涉及的热泵系统1,能够与第一实施方式以及第二实施方式同样地得到由与上述的第一实施方式以及第二实施方式共通的结构以及工作起到的作用效果。

即,该热泵系统1能够使用高温侧热介质回路20以及高温侧回收部25来回收压缩机11的废热,并在高温侧热介质回路20中有效地利用。同时,该热泵系统1能够使用低温侧热介质回路30以及低温侧回收部35来回收压缩机11的废热,并在低温侧热介质回路30中有效地利用。

另外,根据该热泵系统1,能够并行地实现压缩机11的废热在高温侧热介质回路20侧的有效利用和压缩机11的废热在低温侧热介质回路30侧的有效利用,因此能够更有效地利用压缩机11的废热。

(第四实施方式)

接着,参照图10来对与上述的各实施方式不同的第四实施方式进行说明。

第四实施方式所涉及的热泵系统1与上述的各实施方式同样地搭载于电动汽车。如图10所示,该热泵系统1具有热泵循环10、高温侧热介质回路20和低温侧热介质回路30,还具有室内空调单元50和控制装置60等。

在第四实施方式中,热泵循环10的结构不同。即,在第四实施方式中,高温侧热介质回路20、低温侧热介质回路30、室内空调单元50、控制装置60所涉及的结构与上述的第一实施方式相同。

如图10所示,在第四实施方式所涉及的热泵循环10中,冷却用膨胀阀15a、吸热用膨胀阀15b、室内蒸发器16以及冷却器18的配置与上述的第一实施方式不同。即,在第四实施方式中,在压缩机11的排出口也连接有水-制冷剂热交换器12的制冷剂通路的入口侧。

在水-制冷剂热交换器12的制冷剂出口侧连接有冷却用膨胀阀15a。冷却用膨胀阀15a与第一实施方式同样地由电动式膨胀阀构成,并具有全开功能和全闭功能。该冷却用膨胀阀15a兼具作为使制冷剂减压的减压部的功能和作为对制冷剂回路进行切换的回路切换部的功能。

在第四实施方式中,在冷却用膨胀阀15a的出口经由三通阀16b连接有室内蒸发器16的制冷剂入口侧。室内蒸发器16是如下的冷却用蒸发器:使低压制冷剂与送风空气进行热交换而使低压制冷剂蒸发,对送风空气进行冷却。

如图10所示,在室内蒸发器16的制冷剂出口连接有吸热用膨胀阀15b。该吸热用膨胀阀15b与第一实施方式同样地由电动式膨胀阀构成,并具有全开功能和全闭功能。吸热用膨胀阀15b兼具作为使制冷剂减压的减压部的功能和作为对制冷剂回路进行切换的回路切换部的功能。

在此,在从冷却用膨胀阀15a的出口到室内蒸发器16的制冷剂入口侧之间配置有三通阀16b。在三通阀16b中的一个流出口连接有旁通流路16a。该旁通流路16a的另一端侧连接在从室内蒸发器16的制冷剂出口侧到吸热用膨胀阀15b的入口之间。

因此,通过控制三通阀16b的工作,能够切换制冷剂通过室内蒸发器16的流路和制冷剂绕过室内蒸发器16的流路。该三通阀16b由回路切换控制部60b控制。

并且,在吸热用膨胀阀15b的出口连接有冷却器18的制冷剂入口侧。冷却器18是如下的吸热用蒸发器:在制热模式时或除湿制热模式时等,使由吸热用膨胀阀15b减压后的低压制冷剂与低温侧热介质回路30的低温侧热介质进行热交换,使低压制冷剂蒸发而使制冷剂发挥吸热作用。

并且,在冷却器18的制冷剂出口侧连接有压缩机11的吸入口侧。也就是说,在第四实施方式所涉及的热泵循环10中,室内蒸发器16与冷却器18串联连接。此外,第四实施方式所涉及的热泵系统1的控制系统也基本上与第一实施方式相同,因此省略其说明。

接着,对第四实施方式中的热泵系统1的工作进行说明。该热泵系统1与上述的实施方式同样地按照预先存储的空调控制程序来切换制冷模式、制热模式、除湿制热模式。

以下,对第四实施方式所涉及的制冷模式下的工作、制热模式下的工作、除湿制热模式下的工作进行说明。

(a)制冷模式

在该制冷模式下,控制装置60以规定的节流开度打开冷却用膨胀阀15a,将吸热用膨胀阀15b设为全开状态。另外,三通阀16b被控制为封闭旁通流路16a。其结果是,从冷却用膨胀阀15a流出的制冷剂流入室内蒸发器16。

因此,在第四实施方式所涉及的制冷模式的热泵循环10中,构成制冷剂按照压缩机11→水-制冷剂热交换器12→冷却用膨胀阀15a→三通阀16b→室内蒸发器16→吸热用膨胀阀15b→冷却器18→压缩机11的顺序循环的蒸气压缩式的制冷循环。

并且,在该循环结构中,控制装置60基于目标吹出温度TAO、传感器组的检测信号来控制与输出侧连接的各种控制对象设备的工作。

例如,与第一实施方式同样地,控制装置60对高温侧热介质回路20中的高温侧热介质泵21以及高温侧流量调节阀24的工作进行控制。由此,在高温侧热介质回路20中,成为从水-制冷剂热交换器12的水通路流出的高温侧热介质的全部流量向高温侧散热器23流入的状态。

另外,该控制装置60对低温侧热介质回路30中的低温侧热介质泵31及低温侧流量调节阀34也与第一实施方式同样地进行控制。此外,该控制装置60对于其他各种控制对象设备也适当地控制其工作。

因此,在第四实施方式中,在制冷模式的热泵循环10中,从压缩机11排出的高压制冷剂也向水-制冷剂热交换器12流入。在水-制冷剂热交换器12中,由于高温侧热介质泵21正在工作,因此高压制冷剂与高温侧热介质进行热交换,从而高压制冷剂被冷却而冷凝,高温侧热介质被加热。

在高温侧热介质回路20中,由水-制冷剂热交换器12加热后的高温侧热介质经由高温侧流量调节阀24而向高温侧散热器23流入。流入到高温侧散热器23的高温侧热介质与外气进行热交换而散热。由此,高温侧热介质被冷却。由高温侧散热器23冷却后的高温侧热介质被高温侧热介质泵21吸入而再次向水-制冷剂热交换器12的水通路压送。

在水-制冷剂热交换器12的制冷剂通路中被冷却后的高压制冷剂流入冷却用膨胀阀15a而被减压。冷却用膨胀阀15a的节流开度被调节为室内蒸发器16的出口侧的制冷剂的过热度大致为3℃。

由冷却用膨胀阀15a减压后的低压制冷剂向室内蒸发器16流入。流入到室内蒸发器16的制冷剂从由送风机52吹送的送风空气吸热而蒸发。由此,作为热交换对象流体的送风空气被冷却。

从室内蒸发器16流出的制冷剂不被吸热用膨胀阀15b减压而流入冷却器18。并且,该制冷剂在冷却器18中几乎不进行热交换而被吸入压缩机11并再次被压缩。

因此,在第四实施方式中的制冷模式下,通过将由室内蒸发器16冷却后的送风空气向车室内吹出,能够进行车室内的制冷。

在第四实施方式所涉及的制冷模式中,也伴随压缩机11的工作而产生压缩机11的废热。与上述的实施方式同样地,在高温侧回收部25中,能够利用高温侧热介质来吸收并回收压缩机11的废热,而且,能够利用蓄热材料25b对压缩机11的废热进行蓄热。

也就是说,根据该热泵系统1,能够利用高温侧回收部25的高温侧热介质、蓄热材料25b对压缩机11的废热进行回收并蓄热,而适当利用。

(b)制热模式

在制热模式下,该控制装置60使冷却用膨胀阀15a全开,以规定的节流开度打开吸热用膨胀阀15b。此时,三通阀16b被控制为使旁通流路16a全开。由此,通过了冷却用膨胀阀15a的制冷剂不流入室内蒸发器16,而是经由旁通流路16a流入吸热用膨胀阀15b。

因此,在制热模式的热泵循环10中,构成制冷剂按照压缩机11→水-制冷剂热交换器12→三通阀16b→旁通流路16a→吸热用膨胀阀15b→冷却器18→压缩机11的顺序循环的蒸气压缩式的制冷循环。也就是说,在制热模式下,切换为以利用在冷却器18中吸收到的热来对送风空气进行加热为目的的制冷剂回路。

并且,在该循环结构中,控制装置60基于目标吹出温度TAO、传感器组的检测信号来控制与输出侧连接的各种控制对象设备的工作。例如,吸热用膨胀阀15b的节流开度基于目标吹出温度TAO等参照与制热模式相关的控制映射来确定。

另外,与第一实施方式同样地,控制装置60对高温侧热介质回路20中的高温侧热介质泵21以及高温侧流量调节阀24的工作进行控制。由此,在高温侧热介质回路20中,成为从水-制冷剂热交换器12的水通路流出的高温侧热介质的全部流量向加热器芯22流入的状态。

另外,该控制装置60对低温侧热介质回路30中的低温侧热介质泵31及低温侧流量调节阀34也与第一实施方式同样地进行控制。此外,该控制装置60对于其他各种控制对象设备也适当地控制其工作。

在制热模式的热泵循环10中,从压缩机11排出的高压制冷剂向水-制冷剂热交换器12流入。在水-制冷剂热交换器12中,由于高温侧热介质泵21正在工作,因此高压制冷剂与高温侧热介质进行热交换,从而高压制冷剂被冷却而冷凝,高温侧热介质被加热。

在高温侧热介质回路20中,由水-制冷剂热交换器12加热后的高温侧热介质经由高温侧流量调节阀24向加热器芯22流入。由于空气混合门54将加热器芯22侧的通风路设为了全开,因此流入到加热器芯22的高温侧热介质与通过了室内蒸发器16的送风空气进行热交换而散热。

由此,作为热交换对象流体的送风空气被加热,从而送风空气的温度接近目标吹出温度TAO。从加热器芯22流出的高温侧热介质被高温侧热介质泵21吸入而再次向水-制冷剂热交换器12的水通路压送。

从水-制冷剂热交换器12的制冷剂通路流出的高压制冷剂向冷却用膨胀阀15a流入。此时,由于冷却用膨胀阀15a全开,因此高压制冷剂不被减压地流入三通阀16b而在旁通流路16a中流通。因此,在制热模式下,高压制冷剂绕过室内蒸发器16而流入吸热用膨胀阀15b。

并且,由于已被控制为规定的节流开度,因此流入到吸热用膨胀阀15b的高压制冷剂被减压至成为低压制冷剂。在吸热用膨胀阀15b被减压后的低压制冷剂向冷却器18流入。

在此,在低温侧热介质回路30中,通过低温侧热介质泵31的工作,低温侧热介质在循环回路中循环。该低温侧热介质在通过车载设备32的水通路时吸收在车载设备32产生的热。

另外,低温侧热介质在通过低温侧散热器33时从由外气风扇吹送的外气吸热。也就是说,低温侧热介质以在车载设备32和低温侧散热器33进行了吸热的状态流入冷却器18的水通路。

因此,流入到冷却器18的低压制冷剂从具有车载设备32的热和外气的热的低温侧热介质吸热而蒸发。从冷却器18流出的制冷剂直接被吸入压缩机11而再次被压缩。

因此,在制热模式下,通过在加热器芯22中对送风空气进行加热并向车室内吹出,能够进行车室内的制热。即,该热泵系统1在制热模式中能够利用热泵循环10来汲取在低温侧热介质回路30从车载设备32或外气吸收到的热,再经由高温侧热介质回路20用于送风空气的加热。

并且,在第四实施方式所涉及的制热模式中,也需要热泵循环10中的压缩机11的工作,也产生压缩机11的废热。该热泵系统1能够在高温侧热介质回路20的高温侧回收部25经由高温侧热介质来回收压缩机11的废热。

根据第四实施方式所涉及的热泵系统1,与第一实施方式同样地,能够除了利用包含从低温侧热介质回路30汲取到的热在内的高压制冷剂的热之外还利用压缩机11的废热来对高温侧热介质回路20的高温侧热介质进行加热,在加热器芯22中使该高温侧热介质向送风空气散热。

由此,作为制热模式下的热源,该热泵系统1除了能够利用水-制冷剂热交换器12中的高压制冷剂的热之外,还能够利用压缩机11的废热,因此能够提高热泵系统1的制热能力。

(c)除湿制热模式

在除湿制热模式下,该控制装置60分别以规定的节流开度打开冷却用膨胀阀15a及吸热用膨胀阀15b。此时,三通阀16b被控制为封闭旁通流路16a。由此,通过了冷却用膨胀阀15a的制冷剂不流入旁通流路16a而流入室内蒸发器16。

因此,在除湿制热模式的热泵循环10中,构成制冷剂按照压缩机11→水-制冷剂热交换器12→冷却用膨胀阀15a→三通阀16b→室内蒸发器16→吸热用膨胀阀15b→冷却器18→压缩机11的顺序循环的蒸气压缩式的制冷循环。

也就是说,在除湿制热模式下,切换为以利用在冷却器18中吸收到的热来对由室内蒸发器16冷却后的送风空气进行加热为目的的制冷剂回路。

并且,在该循环结构中,控制装置60基于目标吹出温度TAO、传感器组的检测信号来控制与输出侧连接的各种控制对象设备的工作。例如,冷却用膨胀阀15a、吸热用膨胀阀15b的节流开度基于目标吹出温度TAO等,分别参照与除湿制热模式相关的控制映射来确定。

另外,与第一实施方式同样地,控制装置60对高温侧热介质回路20中的高温侧热介质泵21及高温侧流量调节阀24的工作进行控制。另外,该控制装置60对低温侧热介质回路30中的低温侧热介质泵31及低温侧流量调节阀34也与第一实施方式同样地进行控制。此外,该控制装置60对于其他各种控制对象设备也适当地控制其工作。

在除湿制热模式的热泵循环10中,从压缩机11排出的高压制冷剂向水-制冷剂热交换器12流入。在水-制冷剂热交换器12中,由于高温侧热介质泵21正在工作,因此高压制冷剂与高温侧热介质进行热交换,从而高压制冷剂被冷却而冷凝,高温侧热介质被加热。

在高温侧热介质回路20中,由水-制冷剂热交换器12加热后的高温侧热介质经由高温侧流量调节阀24向加热器芯22流入。由于空气混合门54将加热器芯22侧的通风路设为了全开,因此流入到加热器芯22的高温侧热介质与通过了室内蒸发器16的送风空气进行热交换而散热。

由此,作为热交换对象流体的送风空气被加热,从而送风空气的温度接近目标吹出温度TAO。从加热器芯22流出的高温侧热介质被高温侧热介质泵21吸入而再次向水-制冷剂热交换器12的水通路压送。

另外,通过高温侧流量调节阀24的工作,高温侧热介质的一部分流入高温侧散热器23。流入到高温侧散热器23的高温侧热介质与外气进行热交换而散热。该高温侧热介质被高温侧热介质泵21吸入而再次向水-制冷剂热交换器12的水通路压送。

从水-制冷剂热交换器12的制冷剂通路流出的高压制冷剂流入冷却用膨胀阀15a而被减压。在冷却用膨胀阀15a中被减压后的低压制冷剂通过三通阀16b流入室内蒸发器16,从由送风机52吹送的送风空气吸热而蒸发。由此,作为热交换对象流体的送风空气被冷却。

然后,从室内蒸发器16流出的低压制冷剂流入吸热用膨胀阀15b而进一步被减压。在吸热用膨胀阀15b被减压后的低压制冷剂流入冷却器18。

这里,在除湿制热模式下,在低温侧热介质回路30中,也通过低温侧热介质泵31的工作,低温侧热介质在循环回路中循环。该低温侧热介质在通过车载设备32的水通路时吸收在车载设备32产生的热。

另外,低温侧热介质在通过低温侧散热器33时从由外气风扇吹送的外气吸热。也就是说,低温侧热介质以在车载设备32和低温侧散热器33进行了吸热的状态流入冷却器18的水通路。

因此,流入到冷却器18的低压制冷剂从具有车载设备32的热、外气的热的低温侧热介质吸热而蒸发。从冷却器18流出的制冷剂直接被吸入压缩机11而再次被压缩。

因此,在除湿制热模式下,通过将由室内蒸发器16冷却后的送风空气在加热器芯22中加热并向车室内吹出,能够进行车室内的除湿制热。即,该热泵系统1在除湿制热模式下也能够利用热泵循环10来汲取在低温侧热介质回路30中从车载设备32或外气吸收到的热,再经由高温侧热介质回路20用于送风空气的加热。

而且,在该除湿制热模式下,也需要热泵循环10中的压缩机11的工作,也产生压缩机11的废热。该热泵系统1能够在高温侧热介质回路20的高温侧回收部25中经由高温侧热介质来回收压缩机11的废热。

根据该热泵系统1,能够除了使用包含从低温侧热介质回路30汲取到的热在内的高压制冷剂的热之外还使用压缩机11的废热来对高温侧热介质回路20的高温侧热介质进行加热,将由室内蒸发器16冷却后的空气在加热器芯22中加热。

由此,作为除湿制热模式下的热源,该热泵系统1除了能够利用水-制冷剂热交换器12中的高压制冷剂的热以外,还能够利用压缩机11的废热,因此能够提高除湿制热模式时的热泵系统1的制热能力。

如以上说明的那样,根据第四实施方式所涉及的热泵系统1,能够与第一实施方式同样地得到由与上述的第一实施方式共通的结构以及工作起到的作用效果。

即,第四实施方式所涉及的热泵系统1即使在将热泵循环10的结构设为室内蒸发器16与冷却器18串联连接的结构的情况下,也能够使用高温侧热介质回路20及高温侧回收部25来回收压缩机11的废热而有效地利用。

此外,在第四实施方式中的热泵循环10是如下的结构:为了在制热模式时等抑制室内蒸发器16中的热交换(即,送风空气的冷却)而配置旁通流路16a及三通阀16b,从而使制冷剂绕过室内蒸发器16而流动,但并不限定于该方案。

例如,只要能够防止室内蒸发器16中的与送风空气的热交换即可,也可以构成为切换送风空气的流路而使送风空气绕过室内蒸发器16。具体而言,也可以在送风机52与室内蒸发器16之间配置能够开闭的闸门装置,并且在壳体51中形成绕过室内蒸发器16的旁通流路。

另外,第四实施方式所涉及的热泵系统1是变更了第一实施方式中的热泵循环10的结构的例子,但也能够将第四实施方式所涉及的热泵循环10的结构应用于上述的实施方式等。即,也可以将第四实施方式所涉及的热泵循环10应用于图4~图6所示的第一实施方式的第一变形例~第三变形例中的热泵循环10。

另外,也可以将第四实施方式所涉及的热泵循环10应用于图7、图8所示的第二实施方式及其变形例中的热泵循环10,或者应用于图9所示的第三实施方式所涉及的热泵循环10。不论在哪种情况下,都能够与上述的实施方式同样地得到由与上述的实施方式共通的结构以及工作起到的作用效果。

以上,基于实施方式对本发明进行了说明,但本发明不受上述实施方式的任何限定。即,能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种改良变更。例如,既可以适当组合上述的各实施方式,也可以对上述的实施方式进行各种变形。

在上述的实施方式中,作为本发明中的热回收部的高温侧回收部25具有在高温侧分支部26a使高温侧热介质分支的高温侧流入配管26和在高温侧合流部27a使高温侧热介质合流的高温侧流出配管27。

另外,低温侧回收部35具有在低温侧分支部36a使低温侧热介质分支的低温侧流入配管36和在低温侧合流部37a使低温侧热介质合流的低温侧流出配管37。

即,在上述的实施方式中,构成为在热回收部中用于回收压缩机11的废热的热介质的流动和在热介质回路中循环的热介质的流动并联,但并不限定于该方案。例如,也可以构成为:在热介质回路中流动的热介质的全部量都流入热回收部的收容部,并在收容部中回收了压缩机11的废热之后流入热介质回路的构成设备。

在图11中示出将该结构应用于第二实施方式的例子。如图11所示,在低温侧热介质泵31的排出口侧连接有低温侧流入配管36。此时,如第二实施方式那样,未配置低温侧分支部36a,因此低温侧热介质的全部量都流入低温侧流入配管36。

由于低温侧流入配管36与低温侧回收部35的收容部连接,因此流入到收容部的低温侧热介质吸收压缩机11的废热,然后向低温侧流出配管37流出。该低温侧流出配管37与冷却器18中的水通路的入口侧连接。

也就是说,根据图11所示的例子,低温侧热介质回路30中的低温侧热介质的全部量经由低温侧流入配管36、低温侧流出配管37而在低温侧回收部35吸收压缩机11的废热。即使在这样构成的情况下,也能够发挥与上述的各实施方式相同的效果。

此外,在图11中,对应用于图7所示的第二实施方式的情况进行了说明,但并不限定于该方案,也能够应用于上述的各实施方式以及各变形例。

另外,在上述实施方式的高温侧热介质回路20中,沿着高温侧热介质的流动将加热器芯22和高温侧散热器23并联连接,但并不限定于该方案。

例如,作为高温侧热介质回路20,也可以采用图12所示的结构。在图12所示的高温侧热介质回路20中,在高温侧热介质泵21的排出口侧连接有水-制冷剂热交换器12中的水通路的入口侧。在水-制冷剂热交换器12中的水通路的出口侧连接有加热器芯22的入口侧。

在加热器芯22的出口侧连接有高温侧流量调节阀24的流入口。在高温侧流量调节阀24的流出口的一方连接有高温侧散热器23的入口侧,在高温侧流量调节阀24的流出口的另一方连接有高温侧旁通流路24a。

高温侧旁通流路24a的另一端侧与高温侧散热器23的出口侧连接。高温侧旁通流路24a的另一端侧和高温侧散热器23的出口侧与高温侧热介质泵21的吸入口侧连接。

也就是说,如图12所示,作为高温侧热介质回路20,能够采用将加热器芯22和高温侧散热器23串联连接的结构。即使在将上述的各实施方式所涉及的高温侧热介质回路20设为图12所示的结构的情况下,各热泵系统1也能够与各实施方式同样地得到由与上述的实施方式共通的结构以及工作起到的作用效果。

并且,在上述的实施方式中,例如,如图2所示的高温侧回收部25那样,通过对构成热回收部的收容部的内部配置多个蓄热材料来构成蓄热部40,但并不限定于该方案。本发明中的蓄热部40只要能够对压缩机11的废热进行蓄热,则就能够采用各种方案。

例如,与图2同样地举出高温侧回收部25为例进行说明。如图13所示,也可以在高温侧回收部25中的高温侧流出配管27配置蓄热器45。该蓄热器45由连接有高温侧流出配管27的容器45a和配置在容器45a内的多个蓄热材料45b构成。该蓄热材料45b是与第一实施方式中的蓄热材料25b相同的构成。

因此,根据图11所示的结构,在高温侧流入配管26中流通后的高温侧热介质在收容部25a内在压缩机11的周围流动,由此吸收压缩机11的废热。然后,该高温侧热介质从收容部25a向高温侧流出配管27流出。

在高温侧流出配管27中流通后的高温侧热介质流入蓄热器45的容器45a内部。高温侧热介质在蓄热器45的容器45a中通过胶囊状的蓄热材料45b的间隙,然后从高温侧流出配管27向高温侧热介质回路20流去。

此时,该高温侧热介质在收容部25a内已被压缩机11的废热加热,因此只要满足蓄热温度的条件,就能够使蓄热器45中的各蓄热材料45b对压缩机11的废热进行蓄热。也就是说,图11所示的蓄热器45作为本发明中的蓄热部发挥功能。

此外,在图11中,对采用了蓄热器45作为高温侧热介质回路20中的蓄热部的情况进行了说明,但也可以采用蓄热器45作为低温侧热介质回路30中的蓄热部。在该情况下,优选的是,蓄热器45的容器45a配置于低温侧流出配管37。另外,作为该情况下的蓄热材料45b,采用第二实施方式所涉及的蓄热材料。

另外,在上述的实施方式中,作为本发明所涉及的高温侧热接受部而采用了高温侧热介质回路20,并且作为本发明所涉及的低温侧热接受部而采用了低温侧热介质回路30,但并不限定于该方案。

本发明所涉及的高温侧热接受部以及低温侧热接受部只要能够接受由回收部回收的压缩机11的废热即可,并不限定于热介质回路。例如,作为高温侧热接受部或低温侧热接受部,也可以使用金属块等。

并且,在上述的实施方式中,如图2、图13所示,在构成回收部的收容部25a的内部配置压缩机11的至少一部分,从而通过在该压缩机11的周围流动的热介质来回收压缩机11的废热,但并不限定于该方案。

例如,作为本发明所涉及的回收部的结构,也可以构成为:配置成使热介质配管与压缩机11的外表面接触,从而经由热介质配管来使热介质回收压缩机11的废热。

此时,为了更多地回收压缩机11的废热,优选增大压缩机11的外表面与热介质配管的接触面积。例如,既可以配置成对压缩机11的外表面缠绕热介质配管,也可以对压缩机11的外表面以蛇形形状配置热介质配管。

本发明以实施例为基准进行了记述,但本发明被理解为并不限定于该实施例、构造。本发明还包含各种各样的变形例、等同范围内的变形。此外,虽然各种各样的组合、方式在本发明中已被示出,但是仅包含它们中一个要素、包含一个要素以上或一个要素以下的其他组合、方式也纳入本发明的范畴和思想范围。

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