车用空调装置

文档序号:834800 发布日期:2021-03-30 浏览:12次 >En<

阅读说明:本技术 车用空调装置 (Air conditioner for vehicle ) 是由 石関徹也 于 2019-07-04 设计创作,主要内容包括:提供一种车用空调装置,能无障碍地、顺利地进行装设于车辆的蓄电池以外的被调温对象的冷却和从该被调温对象的废热回收。执行使从压缩机(2)排出的制冷剂在散热器(4)中散热并减压之后,在室外热交换器(7)中吸热,以对车室内进行制热的空调运转,包括能使用制冷剂对装设于车辆的蓄电池(55)和所述蓄电池以外的行驶用马达(65)的温度进行调节的设备温度调节装置(61),具有空调控制器在对车室内进行制热的空调运转中对设备温度调节装置(61)进行控制,不通过制冷剂对蓄电池(55)进行冷却而对行驶用马达(65)进行冷却的制热/废热回收模式。(Provided is an air conditioner for a vehicle, which can smoothly cool a temperature-controlled object other than a battery mounted on the vehicle and recover waste heat from the temperature-controlled object without any trouble. An air conditioning operation is performed in which a refrigerant discharged from a compressor (2) is reduced in pressure by heat dissipation in a radiator (4) and then absorbed in an outdoor heat exchanger (7) to heat the interior of a vehicle, the air conditioning operation is provided with a device temperature adjusting device (61) capable of adjusting the temperature of a battery (55) mounted on the vehicle and a travel motor (65) other than the battery using the refrigerant, and the air conditioning operation is provided with a heating/waste heat recovery mode in which an air conditioning controller controls the device temperature adjusting device (61) during the air conditioning operation for heating the interior of the vehicle and cools the travel motor (65) without cooling the battery (55) with the refrigerant.)

车用空调装置

技术领域

本发明涉及一种热泵式的车用空调装置。

背景技术

因近年来的环境问题显现,以致利用从装设于车辆的蓄电池供给的电力对行驶用马达进行驱动的混合动力汽车、电动汽车等车辆普及。此外,作为能应用于上述这种车辆的空调装置,开发出如下的空调装置,其包括压缩机、散热器、吸热器和室外热交换器连接而成的制冷剂回路,通过使从压缩机排出的制冷剂在散热器中散热,并使在该散热器中散热后的制冷剂在室外热交换器中吸热,以对车室内进行制热,通过使从压缩机排出的制冷剂在室外热交换器中散热,并在吸热器中吸热,以对车室内进行制冷(例如,参照专利文献1)。

另一方面,蓄电池在低温环境下充放电性能下降。此外,若在因自身发热等变成高温的环境下进行充放电,则存在劣化会加重,并最终有引起工作不良而发生破损的危险。因而,开发出如下装置,能通过使与在制冷剂回路中循环的制冷剂热交换的冷却水(热介质)循环至蓄电池,来对蓄电池的温度进行调节(例如,参照专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本专利特开2014-213765号公报

专利文献2:日本专利第5440426号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

通过以上述方式对蓄电池进行冷却,能防止蓄电池伴随着异常高温而劣化,并且能将蓄电池的废热经由冷却水回收到制冷剂,并有助于车室内的制热,但在需要车室内的制热的例如冬季等低外部气体温度环境下,蓄电池的温度也不易上升,冷却的必要性低,但依然进行冷却的话,会使蓄电池温度过度降低而存在性能下降的危险,并且也几乎无法期待废热回收的效果。

另一方面,在车辆还装设有除了蓄电池以外的上述行驶用马达等(蓄电池以外的被调温对象),这些行驶用马达等也被驱动而发热,因此,为了进行稳定的动作需要冷却。此外,行驶用马达等即使比蓄电池的温度更低也能驱动。

本发明是为了解决上述以往的技术问题而完成的,其目的在于提供一种车用空调装置,能无障碍地、顺利地进行装设于车辆的蓄电池以外的被调温对象的冷却和从该被调温对象的废热回收。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明提供一种车用空调装置,包括:压缩机,所述压缩机对制冷剂进行压缩;散热器,所述散热器用于使制冷剂散热来对供给至车室内的空气进行加热;室外热交换器,所述室外热交换器设置于车室外;以及控制装置,通过所述控制装置至少执行使从压缩机排出的制冷剂在散热器中散热,并在使散热后的所述制冷剂减压之后在室外热交换器中吸热以对车室内进行制热的空调运转,其特征是,包括设备温度调节装置,所述设备温度调节装置能使用制冷剂对装设于车辆的蓄电池和所述蓄电池以外的规定的被调温对象的温度进行调节,具有制热/废热回收模式,在所述制热/废热回收模式下,控制装置在对车室内进行制热的空调运转时对设备温度调节装置进行控制,不通过制冷剂对蓄电池进行冷却,而对被调温对象进行冷却。

技术方案2的发明的车用空调装置在上述发明的基础上,其特征是,在被调温对象的温度或表示所述被调温对象的温度的指标的值上升至规定的上限阈值以上的情况下,控制装置执行制热/废热回收模式。

技术方案3的发明的车用空调装置在上述各发明的基础上,其特征是,设备温度调节装置具有:循环装置,所述循环装置用于使热介质循环至蓄电池和被调温对象;制冷剂-热介质热交换器,所述制冷剂-热介质热交换器用于使制冷剂与热介质进行热交换;以及流路切换装置,所述流路切换装置用于对热介质向蓄电池和被调温对象的循环进行控制,控制装置在制热/废热回收模式下使制冷剂减压之后,使制冷剂流至制冷剂-热介质热交换器,并从热介质中吸热,对循环装置和流路切换装置进行控制,使从制冷剂-热介质热交换器流出的热介质不循环至蓄电池,而循环至被调温对象。

技术方案4的发明的车用空调装置在上述各发明的基础上,其特征是,设备温度调节装置具有用于对蓄电池进行加热的加热装置,具有制热/蓄电池加热+废热回收模式,在所述制热/蓄电池加热+废热回收模式下,控制装置在对车室内进行制热的空调运转时通过制冷剂对被调温对象进行冷却,并通过加热装置对蓄电池进行加热。

技术方案5的发明的车用空调装置在上述发明的基础上,其特征是,在蓄电池的温度或表示所述蓄电池的温度的指标的值下降至规定的下限阈值以下的情况下,控制装置执行制热/蓄电池加热+废热回收模式。

技术方案6的发明的车用空调装置在技术方案4或技术方案5的发明的基础上,其特征是,设备温度调节装置具有:循环装置,所述循环装置用于使热介质循环至蓄电池、被调温对象和加热装置;制冷剂-热介质热交换器,所述制冷剂-热介质热交换器用于使制冷剂与热介质进行热交换;以及流路切换装置,所述流路切换装置用于对热介质向蓄电池、被调温对象和加热装置的循环进行控制,控制装置在制热/蓄电池加热+废热回收模式下使制冷剂减压之后,使制冷剂流至制冷剂-热介质热交换器,并从热介质中吸热,对循环装置、流路切换装置和加热装置进行控制,使从制冷剂-热介质热交换器流出的热介质不循环至蓄电池,而循环至被调温对象,同时使热介质在加热装置与蓄电池之间循环以对所述蓄电池进行加热。

技术方案7的发明的车用空调装置在上述发明的基础上,其特征是,包括吸热器,所述吸热器用于使制冷剂吸热来对供给至车室内的空气进行冷却,控制装置执行使从压缩机排出的制冷剂在室外热交换器中散热,并在使散热后的所述制冷剂减压之后在吸热器中吸热以对车室内进行制冷的空调运转,具有制冷/蓄电池冷却+被调温对象冷却模式,在所述制冷/蓄电池冷却+被调温对象冷却模式下,所述控制装置在对所述车室内进行制冷的空调运转时对设备温度调节装置进行控制,并对蓄电池和被调温对象进行冷却。

技术方案8的发明的车用空调装置在上述发明的基础上,其特征是,在蓄电池的温度或表示所述蓄电池的温度的指标的值上升至规定的上限阈值以上的情况下,控制装置执行制冷/蓄电池冷却+被调温对象冷却模式。

技术方案9的发明的车用空调装置在技术方案7或技术方案8的发明的基础上,其特征是,设备温度调节装置具有:循环装置,所述循环装置用于使热介质循环至蓄电池和被调温对象中循环;制冷剂-热介质热交换器,所述制冷剂-热介质热交换器用于使制冷剂与热介质进行热交换;空气-热介质热交换器,所述空气-热介质热交换器用于使外部气体与热介质进行热交换;以及流路切换装置,所述流路切换装置用于对热介质向蓄电池和被调温对象的循环进行控制,控制装置在制冷/蓄电池冷却+被调温对象冷却模式下使制冷剂减压之后,使制冷剂流至制冷剂-热介质热交换器,并从热介质中吸热,对循环装置和流路切换装置进行控制,使从制冷剂-热介质热交换器流出的热介质循环至蓄电池以对所述蓄电池进行冷却,且使热介质在被调温对象与空气-热介质热交换器之间循环以对被调温对象进行冷却。

技术方案10的发明的车用空调装置在上述发明的基础上,其特征是,空气-热介质热交换器配置于室外热交换器的下风侧。

发明效果

根据本发明,一种车用空调装置,包括:压缩机,所述压缩机对制冷剂进行压缩;散热器,所述散热器用于使制冷剂散热来对供给至车室内的空气进行加热;室外热交换器,所述室外热交换器设置于车室外;以及控制装置,通过所述控制装置至少执行使从压缩机排出的制冷剂在散热器中散热,并在使散热后的所述制冷剂减压之后使所述制冷剂在室外热交换器中吸热以对车室内进行制热的空调运转,包括设备温度调节装置,所述设备温度调节装置能使用制冷剂对装设于车辆的蓄电池和所述蓄电池以外的规定的被调温对象的温度进行调节,具有制热/废热回收模式,在所述制热/废热回收模式下,控制装置在对车室内进行制热的空调运转时对设备温度调节装置进行控制,不通过制冷剂对蓄电池进行冷却,而对被调温对象进行冷却,因此,通过控制装置在对车室内进行制热的空调运转时执行所述制热/废热回收模式,从而能不对蓄电池进行冷却,而将蓄电池以外的、装设于车辆的被调温对象的热量回收到制冷剂,能对所述被调温对象进行冷却,同时对车室内进行制热。

由此,在对车室内进行制热时,能有效地利用蓄电池以外的被调温对象的热量高效地进行车室内的制热,并能在抑制向室外热交换器的结霜的同时进行被调温对象的冷却。此时,由于蓄电池并未冷却,因此,尤其在外部气体温度低等无需进行蓄电池的冷却的环境下,也能事先避免给蓄电池带来的不良影响。

在这种情况下,若如技术方案2的发明那样,在被调温对象的温度或表示所述被调温对象的温度的指标的值上升至规定的上限阈值以上的情况下使控制装置执行制热/废热回收模式,则能适当地开始仅对被调温对象进行冷却的制热/废热回收模式。

此外,如技术方案3的发明那样,在设备温度调节装置设置:循环装置,所述循环装置用于使热介质循环至蓄电池和被调温对象;制冷剂-热介质热交换器,所述制冷剂-热介质热交换器用于使制冷剂与热介质进行热交换;以及流路切换装置,所述流路切换装置用于对热介质向蓄电池和被调温对象的循环进行控制,在制热/废热回收模式下,控制装置在使制冷剂减压之后,使制冷剂流至制冷剂-热介质热交换器,并从热介质中吸热,对循环装置和流路切换装置进行控制,使从制冷剂-热介质热交换器流出的热介质不循环至蓄电池,而循环至被调温对象,由此能顺利地实现不对蓄电池进行冷却而对被调温对象进行冷却,并将其废热回收到制冷剂中的动作。

另外,如技术方案4的发明那样,在设备温度调节装置设置用于对蓄电池进行加热的加热装置,并且设置制热/蓄电池加热+废热回收模式,在该制热/蓄电池加热+废热回收模式下,控制装置在对车室内进行制热的空调运转时通过制冷剂对被调温对象进行冷却,并通过加热装置对蓄电池进行加热的制热/蓄电池加热+废热回收模式,由此尤其在低外部气体温度的环境下,能对被调温对象进行冷却以将其废热回收,同时还能消除蓄电池的温度过度降低而使性能下降的不良情况。

在这种情况下,若如技术方案5的发明那样,在蓄电池的温度或表示所述蓄电池的温度的指标的值下降至规定的下限阈值以下的情况下,使控制装置执行制热/蓄电池加热+废热回收模式,从而能从被调温对象中回收废热,同时能适当地开始对蓄电池进行加热的制热/废热回收模式。

此外,如技术方案6的发明那样,在设备温度调节装置设置:循环装置,所述循环装置用于使热介质循环至蓄电池、被调温对象和加热装置;制冷剂-热介质热交换器,所述制冷剂-热介质热交换器用于使制冷剂与热介质进行热交换;以及流路切换装置,所述流路切换装置用于对热介质向蓄电池、被调温对象和加热装置的循环进行控制,在制热/蓄电池加热+废热回收模式下,控制装置在使制冷剂减压之后,使制冷剂流至制冷剂-热介质热交换器,并从热介质中吸热,对循环装置、流路切换装置和加热装置进行控制,使从制冷剂-热介质热交换器流出的热介质不循环至蓄电池,而循环至被调温对象,同时使热介质在加热装置与蓄电池之间循环以对所述蓄电池进行加热,由此能顺利地实现一边对被调温对象进行冷却以对其废热进行回收一边对蓄电池进行加热的动作。

另外,若如技术方案7的发明那样,设置用于使制冷剂吸热来对供给至车室内的空气进行冷却的吸热器,控制装置执行使从压缩机排出的制冷剂在室外热交换器中散热,并在使散热后的所述制冷剂减压之后,在吸热器中吸热以对车室内进行制冷的空调运转,设置制冷/蓄电池冷却+被调温对象冷却模式,在该制冷/蓄电池冷却+被调温对象冷却模式下,控制装置在对所述车室内进行制冷的空调运转时对设备温度调节装置进行控制,并对蓄电池和被调温对象进行冷却,则通过在对车室内进行制冷的空调运转时,控制装置执行制冷/蓄电池冷却+被调温对象冷却模式,从而能在外部气体温度高的环境下对蓄电池和被调温对象两者进行冷却,从而能避免性能的下降。

在这种情况下,若如技术方案8的发明那样,在蓄电池的温度或表示所述蓄电池的温度的指标的值上升至规定的上限阈值以上的情况下,控制装置执行制冷/蓄电池冷却+被调温对象冷却模式,则能准确地避免蓄电池的温度变高而使性能下降的不良情况。

此外,如技术方案9的发明那样,在设备温度调节装置设置:循环装置,所述循环装置用于使热介质循环至蓄电池和被调温对象中循环;制冷剂-热介质热交换器,所述制冷剂-热介质热交换器用于使制冷剂与热介质进行热交换;空气-热介质热交换器,所述空气-热介质热交换器用于使外部气体与热介质进行热交换;以及流路切换装置,所述流路切换装置用于对热介质向蓄电池和被调温对象的循环进行控制,在制冷/蓄电池冷却+被调温对象冷却模式下,控制装置通过使制冷剂减压之后,在制冷剂-热介质热交换器中流动,并从热介质中吸热,对循环装置和流路切换装置进行控制,使从制冷剂-热介质热交换器流出的热介质循环至蓄电池并对所述蓄电池进行冷却,使热介质在被调温对象与空气-热介质热交换器之间循环以对被调温对象进行冷却,从而能一边使用制冷剂对蓄电池进行冷却一边能通过外部气体更顺利地对蓄电池以外的被调温对象进行冷却。

在这种情况下,若如技术方案10的发明那样,将空气-热介质热交换器配置于室外热交换器的下风侧,则还能避免空气-热介质热交换器阻碍制冷/蓄电池冷却+被调温对象冷却模式下的室外热交换器的散热作用的不良情况。

附图说明

图1是应用本发明的车用空调装置的一实施例的结构图(实施例1)。

图2是作为图1的车用空调装置的控制装置的空调控制器的框图。

图3是对由图2的空调控制器实现的制热运转进行说明的图。

图4是对由图2的空调控制器实现的除湿制热运转进行说明的图。

图5是对由图2的空调控制器实现的除湿制冷运转/制冷运转进行说明的图。

图6是对由图2的空调控制器实现的制热/废热回收模式进行说明的图。

图7是对由图2的控制器实现的制冷/蓄电池冷却+被调温对象冷却模式进行说明的图。

图8是应用本发明的另一实施例的车用空调装置的结构图(实施例2)。

图9是对图8的车用空调装置中,空调控制器所执行的制热/蓄电池加热、废热回收模式进行说明的图。

具体实施方式

以下,基于附图对本发明的实施方式进行详细说明。

实施例1

图1表示应用本发明的一实施例的车用空调装置1的结构图。应用本发明的实施例的车辆是未装设发动机(内燃机)的电动汽车(EV),在车辆装设有蓄电池55(例如,锂电池),通过将从外部电源充电到蓄电池55的电力供给至行驶用马达(电动马达)65以进行驱动,从而进行行驶。此外,车用空调装置1也从蓄电池55被供电而被驱动。

即,车用空调装置1在无法进行由发动机废热实现的制热的电动汽车中,通过使用了制冷剂回路R的热泵运转进行制热运转,并且通过选择性地执行除湿制热运转、除湿制冷运转、制冷运转的各空调运转,以对车室内进行空气调节。

另外,上述制热运转和上述除湿制热运转是对本发明的车室内进行制热的空调运转,上述制冷运转和上述除湿制冷运转是对本发明的车室内进行制冷的空调运转。此外,作为车辆,并不局限于上述电动汽车,本发明在并用发动机和行驶用的电动马达的所谓混合动力汽车中也是有效的,这一点是自不必言的。

实施例的车用空调装置1进行电动汽车的车室内的空气调节(制热、制冷、除湿和换气),在该车用空调装置1中,电动式的压缩机(电动压缩机)2、散热器4、室外膨胀阀6、室外热交换器7、室内膨胀阀8、吸热器9和储罐12等通过制冷剂配管13依次连接而构成制冷剂回路R,其中,上述压缩机2对制冷剂进行压缩,上述散热器4设置在供车室内空气通气循环的HVAC单元10的空气流通路径3内,使从压缩机2排出的高温高压的制冷剂经由制冷剂配管13G流入,并使该制冷剂散热以对供给至车室内的空气进行加热,上述室外膨胀阀6在制热时使制冷剂减压膨胀并由电动阀构成,上述室外热交换器7用于在制冷剂与外部气体之间进行热交换,以在制冷时作为使制冷剂散热的散热器(冷凝器)发挥功能,在制热时作为使制冷剂吸热的蒸发器发挥功能,上述室内膨胀阀8使制冷剂减压膨胀并由电动阀构成,上述吸热器9设置在空气流通路径3内,并用于在制冷时(除湿时)使制冷剂从车室内外吸热而对供给至车室内的空气进行冷却。室外膨胀阀6、室内膨胀阀8使制冷剂减压膨胀,并且能设为全开或全闭。

另外,在室外热交换器7设置有室外送风机15。上述室外送风机15构成为通过强制性地将外部气体通风至室外热交换器7而使外部气体与制冷剂进行热交换,由此,即使在停车过程中(即、车速为0km/h),外部气体也通风至室外热交换器7。

此外,连接到室外热交换器7的制冷剂出口侧的制冷剂配管13A经由止回阀18连接于制冷剂配管13B。另外,止回阀18的制冷剂配管13B一侧为顺时针方向,上述制冷剂配管13B与室内膨胀阀8连接。

此外,从室外热交换器7伸出的制冷剂配管13A分岔,上述分岔后的制冷剂配管13D经由在制热时打开的电磁阀21而与位于吸热器9的出口侧的制冷剂配管13C连通连接。而且,在上述制冷剂配管13D的连接点下游侧的制冷剂配管13C连接有止回阀20,上述止回阀20下游侧的制冷剂配管13C与储罐12连接,储罐12与压缩机2的制冷剂吸入侧连接。另外,止回阀20的储罐12一侧设为顺时针方向。

另外,散热器4的出口侧的制冷剂配管13E在室外膨胀阀6的近前(制冷剂上游侧)分岔为制冷剂配管13J和制冷剂配管13F,分岔出的一个制冷剂配管13J经由室外膨胀阀6而与室外热交换器7的制冷剂入口侧连接。此外,分岔出的另一个制冷剂配管13F经由除湿时开放的电磁阀22而与位于止回阀18的制冷剂下游侧且室内膨胀阀8的制冷剂上游侧的制冷剂配管13B连通连接。

由此,制冷剂配管13F变成与室外膨胀阀6、室外热交换器7以及止回阀18的串联回路并联连接的形态,并成为绕过室外膨胀阀6、室外热交换器7以及止回阀18的旁通回路。

此外,在吸热器9的空气上游侧的空气流通路径3形成有外部气体吸入口和内部气体吸入口的各吸入口(在图1中以吸入口25为代表进行表示),在上述吸入口25设置有吸入切换挡板26,上述吸入切换挡板26将导入至空气流通路径3内的空气切换为作为车室内的空气的内部气体(内部气体循环)和作为车室外的空气的外部气体(外部气体导入)。此外,在上述吸入切换挡板26的空气下游侧设置有室内送风机(鼓风扇)27,上述室内送风机27用于将导入的内部气体或外部气体送至空气流通路径3。

此外,在图1中,符号23是作为辅助加热装置的辅助加热器。在实施例中,上述辅助加热器23由PTC加热器(电加热器)构成,并且相对于空气流通路径3的空气的流动,设置在处于散热器4的空气下游侧的空气流通路径3内。此外,若辅助加热器23被通电而发热,则它便成为所谓的加热器芯部,对车室内的制热进行补充。

此外,在散热器4的空气上游侧的空气流通路径3内设置有空气混合挡板28,上述空气混合挡板28对流入上述空气流通路径3内并穿过吸热器9后的空气流通路径3内的空气(内部气体或外部气体)通风至散热器4和辅助加热器23的比例进行调节。此外,在散热器4的空气下游侧的空气流通路径3形成有吹脚(日文:フット)、自然风(日文:ベント)、前挡风除雾(日文:デフ)的各吹出口(在图1中用吹出口29为代表表示),在上述吹出口29设有吹出口切换挡板31,上述吹出口切换挡板31对空气从各上述吹出口的吹出进行切换控制。

另外,车用空调装置1包括设备温度调节装置61,该设备温度调节装置61用于使热介质循环至蓄电池55、行驶用马达65,以对蓄电池55、行驶用马达65的温度进行调节。即,在实施例中行驶用马达65为装设于车辆的蓄电池55以外的规定的被调温对象。另外,作为本发明的被调温对象的行驶用马达65的概念并不局限于电动马达本身,还包括用于对电动马达进行驱动的逆变器回路等电气设备。此外,作为被调温对象,能应用行驶用马达65以外的装设于车辆并发热的设备,这一点是自不必言的。

本实施例的设备温度调节装置61包括:第一循环泵62和第二循环泵63,上述第一循环泵62和所述第二循环泵63作为用于使热介质循环至蓄电池55、行驶用马达65的循环装置;制冷剂-热介质热交换器64;空气-热介质热交换器67;以及作为流路切换装置的第一三通阀81、第二三通阀82和第三三通阀83,通过热介质配管68将上述部件与蓄电池55和行驶用马达65连接。

在本实施例的情况下,在第一循环泵62的排出侧连接有热介质配管68A,上述热介质配管68A与第一三通阀81的入口连接。上述第一三通阀81的一个出口与热介质配管68B连接,上述热介质配管68B与蓄电池55的入口连接。此外,蓄电池55的出口与热介质配管68C连接,上述热介质配管68C与第二三通阀82的入口连接。第一三通阀81的另一个出口与热介质配管68D连接,上述热介质配管68D与蓄电池55和第二三通阀82之间的热介质配管68C连通连接。由此,热介质配管68D变为绕过蓄电池55的形态。

此外,第二三通阀82的一个出口与热介质配管68E连接,上述热介质配管68E与制冷剂-热介质热交换器64的热介质流路64A的入口连接。此外,在上述热介质流路64A的出口连接有热介质配管68F,上述热介质配管68F与第一循环泵62的吸入侧连接。

另一方面,在第二循环泵63的排出侧连接有热介质配管68G,上述热介质配管68G与行驶用马达65的入口连接。另外,第二三通阀82的另一个出口与热介质配管68H连接,上述热介质配管68H与第二循环泵63和行驶用马达65之间的热介质配管68G连通连接。此外,行驶用马达65的出口与热介质配管68J连接,上述热介质配管68J与第三三通阀83的入口连接。

上述第三三通阀83的一个出口与热介质配管68K连接,上述热介质配管68K与第二三通阀82和制冷剂-热介质热交换器64之间的热介质配管68E连通连接。此外,第三三通阀83的另一个出口与热介质配管68L连接,上述热介质配管68L与空气-热介质热交换器67的入口连接。而且,在上述空气-热介质热交换器67的出口连接有热介质配管68M,上述热介质配管68M与第二循环泵63的吸入侧连接。

作为在上述设备温度调节装置61中使用的热介质,例如能采用水、HFO-1234yf这样的制冷剂、冷却液等液体、空气等气体。另外,在实施例中,将水用作热介质。此外,在蓄电池55、行驶用马达65的周围实施有例如套筒结构,在所述套筒结构中,热介质能以与上述蓄电池55、上述行驶用马达65进行热交换的关系流通。此外,空气-热介质热交换器67相对于由室外送风机15通风的外部气体(空气)的流动(风路)配置于室外热交换器7的下风侧。

此外,若在被切换为第一三通阀81使入口与另一个出口连通、第二三通阀82使入口与另一个出口连通、第三三通阀83使入口与一个出口连通的状态时,使第一循环泵62运转,则进行从第一循环泵62排出的热介质依次流过热介质配管64A、第一三通阀81、热介质配管68D、热介质配管68C、第二三通阀82、热介质配管68H、热介质配管68G、行驶用马达65、热介质配管68J、第三三通阀83、热介质配管68K、热介质配管68E、制冷剂-热介质热交换器64的热介质流路64A、热介质配管68F而被吸入至第一循环泵62这样的循环。将上述状态设为第一流路控制状态。

在上述第一流路控制状态下,如后文所述,在制冷剂-热介质热交换器64的热介质流路64A中被制冷剂吸热而冷却后的热介质循环至行驶用马达65,并与该行驶用马达65热交换而从上述行驶用马达65中回收废热,并且行驶用马达65自身被冷却。另一方面,热介质并未循环至蓄电池55,因此,蓄电池55并未被热介质冷却。

接着,若被切换为第一三通阀81使入口与一个出口连通、第二三通阀82使入口与一个出口连通、第三三通阀83使入口与另一个出口连通的状态,并使第一循环泵62和第二循环泵63运转,则从第一循环泵62排出的热介质依次流过热介质配管64A、第一三通阀81、热介质配管68B、蓄电池55、热介质配管68C、第二三通阀82、热介质配管68E、制冷剂-热介质热交换器64的热介质流路64A、热介质配管68F而被吸入至第一循环泵62。另一方面,进行从第二循环泵63排出的热介质依次流过热介质配管68G、行驶用马达65、热介质配管68J、第三三通阀83、热介质配管68L、空气-热介质热交换器67、热介质配管68M而被吸入至第二循环泵63这样的循环。将上述状态设为第二流路控制状态。

在上述第二流路控制状态下,热介质在蓄电池55与制冷剂-热介质热交换器64之间循环。因此,如后文所述,在制冷剂-热介质热交换器64的热介质流路64A中被制冷剂吸热而冷却后的热介质循环至蓄电池55,并与该蓄电池55热交换而对上述蓄电池55进行冷却。此外,热介质在行驶用马达65与空气-热介质热交换器67之间循环。因而,在空气-热介质热交换器67中被外部气体冷却(空气冷却)后的热介质循环至行驶用马达65,并与该行驶用马达65热交换而对上述行驶用马达65进行冷却。

另一方面,在位于制冷剂回路R的制冷剂配管13F的出口即制冷剂配管13F与制冷剂配管13B的连接部的制冷剂下游侧、且位于室内膨胀阀8的制冷剂上游侧的制冷剂配管13B处,连接有作为分岔回路的分岔配管72的一端。在上述分岔配管72设置有由电动阀构成的辅助膨胀阀73。上述辅助膨胀阀73使流入制冷剂-热介质热交换器64的后述制冷剂流路64B的制冷剂减压膨胀,并且也能设为全闭。

此外,分岔配管72的另一端与制冷剂-热介质热交换器64的制冷剂流路64B连接,在上述制冷剂流路64B的出口连接有制冷剂配管74的一端,制冷剂配管74的另一端与位于止回阀20的制冷剂下游侧的、储罐12近前(制冷剂上游侧)的制冷剂配管13C连接。此外,这些辅助膨胀阀73等还构成制冷剂回路R的一部分,同时还构成设备温度调节装置61的一部分。

在辅助膨胀阀73打开的情况下,从制冷剂配管13F、室外热交换器7流出的制冷剂(一部分或全部的制冷剂)流入分岔配管27,并在辅助膨胀阀73中减压之后,流入制冷剂-热介质热交换器64的制冷剂流路64B,并在那里蒸发。制冷剂在制冷剂流路64B中流动的过程中从在热介质流路64A中流动的热介质中吸热,之后经过储罐12被吸入至压缩机2。

接着,在图2中,符号32是负责车用空调装置1的控制的、作为控制装置的空调控制器32。上述空调控制器32构成为,经由车辆通信总线45与负责包括行驶用马达65的驱动控制、蓄电池55的充放电控制在内的整个车辆的控制的车辆控制器35(ECU)连接,来进行信息的接收和发送。这些空调控制器32、车辆控制器35(ECU)均由作为包括处理器的计算机的一例的微型计算机构成。

空调控制器32(控制装置)的输入与外部气体温度传感器33、外部气体湿度传感器34、HVAC吸入温度传感器36、内部气体温度传感器37、内部气体湿度传感器38、室内CO2浓度传感器39、吹出温度传感器41、排出压力传感器42、排出温度传感器43、吸入温度传感器44、散热器温度传感器46、散热器压力传感器47、吸热器温度传感器48、吸热器压力传感器49、例如光电传感器式的日照传感器51、车速传感器52、空调操作部53、室外热交换器温度传感器54、室外热交换器压力传感器56的各输出连接,其中,上述外部气体温度传感器33对车辆的外部气体温度(Tam)进行检测,上述外部气体湿度传感器34对外部气体湿度进行检测,上述HVAC吸入温度传感器36对从吸入口25吸入到空气流通路径3的空气的温度进行检测,上述内部气体温度传感器37对车室内的空气(内部气体)的温度进行检测,上述内部气体湿度传感器38对车室内的空气的湿度进行检测,上述室内CO2浓度传感器39对车室内的二氧化碳浓度进行检测,上述吹出温度传感器41对从吹出口29吹出至车室内的空气温度进行检测,上述排出压力传感器42对压缩机2的排出制冷剂压力(排出压力Pd)进行检测,上述排出温度传感器43对压缩机2的排出制冷剂温度进行检测,上述吸入温度传感器44对压缩机2的吸入制冷剂温度进行检测,上述散热器温度传感器46对散热器4的温度(经过散热器4的空气的温度或散热器4自身的温度:散热器温度TCI)进行检测,上述散热器压力传感器47对散热器4的制冷剂压力(散热器4内或刚从散热器4流出后的制冷剂的压力:散热器压力PCI)进行检测,上述吸热器温度传感器48对吸热器9的温度(经过吸热器9的空气的温度或吸热器9自身的温度:吸热器温度Te)进行检测,上述吸热器压力传感器49对吸热器9的制冷剂压力(吸热器9内或刚从吸热器9流出的制冷剂的压力)进行检测,上述日照传感器51用于对照向车室内的日照量进行检测,上述车速传感器52用于对车辆的移动速度(车速)进行检测,上述空调操作部53用于对设定温度、空调运转的切换进行设定,上述室外热交换器温度传感器54对室外热交换器7的温度(刚从室外热交换器7流出的制冷剂的温度或室外热交换器7自身的温度:室外热交换器温度TXO。在室外热交换器7作为蒸发器发挥作用时,室外热交换器温度TXO为室外热交换器7中的制冷剂的蒸发温度)进行检测,上述室外热交换器压力传感器56对室外热交换器7的制冷剂压力(室外热交换器7内或刚从室外热交换器7流出的制冷剂的压力)进行检测。

此外,在空调控制器32的输入还与蓄电池温度传感器76、热介质出口温度传感器77和行驶用马达温度传感器78的各输出连接,其中,上述蓄电池温度传感器76对蓄电池55的温度(蓄电池55自身的温度、或从蓄电池55流出的热介质的温度、或进入到蓄电池55的热介质的温度:蓄电池温度Tb)进行检测,上述热介质出口温度传感器77对从制冷剂-热介质热交换器64的热介质流路64A流出的热介质的温度进行检测,上述行驶用马达温度传感器78对行驶用马达65的温度(行驶用马达65自身的温度、或从行驶用马达65流出的热介质的温度、或进入到行驶用马达65的热介质的温度:行驶用马达温度Tm)进行检测。

另外,从上述蓄电池55流出的热介质的温度、进入到蓄电池55的热介质的温度为表示上述蓄电池55的温度的指标的值,从行驶用马达65流出的热介质的温度或进入到行驶用马达65的热介质的温度为表示上述行驶用马达65的温度的指标的值。

另一方面,控制器32的输出与上述压缩机2、室外送风机15、室内送风机(鼓风扇)27、吸入切换挡板26、空气混合挡板28、吹出口切换挡板31、室外膨胀阀6、室内膨胀阀8、电磁阀22(除湿)、电磁阀21(制热)的各电磁阀、辅助加热器23、第一循环泵62、第二循环泵63、辅助膨胀阀73、第一三通阀81~第三三通阀83连接。此外,空调控制器32根据各传感器的输出和在空调操作部53中输入的设定,基于来自车辆控制器35的信息对上述部件进行控制。

基于以上结构,接着对实施例的车用空调装置1的动作进行说明。空调控制器32(控制装置)在本实施例中切换执行制热运转、除湿制热运转、除湿制冷运转和制冷运转的各空调运转,并且对蓄电池55、行驶用马达65(被调温对象)的温度进行调节。首先,对车用空调装置1的制冷剂回路R的各空调运转进行说明。

(1)制热运转(对车室内进行制热的空调运转)

最初,参照图3对制热运转进行说明。图3表示制热运转中的制冷剂回路R的制冷剂的流动(实线箭头)。当在冬季等通过空调控制器32(自动模式)或通过对空调操作部53的手动操作(手动模式)选择制热运转时,空调控制器32将电磁阀21(制热用)开放,并将室内膨胀阀8设为全闭。此外,将电磁阀22(除湿用)关闭。

接着,使压缩机2及各送风机15、27运转,空气混合挡板28设置成对从室内送风机27吹出的空气通风至散热器4和辅助加热器23的比例进行调节的状态。由此,从压缩机2排出的高温高压的气体制冷剂流入散热器4。由于在散热器4中通风有空气流通路径3内的空气,因此,空气流通路径3内的空气被散热器4内的高温制冷剂加热,另一方面,散热器4内的制冷剂被空气夺取热量而被冷却并冷凝液化。

在散热器4内液化后的制冷剂在从散热器4流出后,经过制冷剂配管13E、13J流至室外膨胀阀6。流入室外膨胀阀6的制冷剂在该室外膨胀阀6中减压之后,流入室外热交换器7。流入室外热交换器7的制冷剂蒸发,并从由行驶或利用室外送风机15通风的外部空气中汲取热量(吸热)。即,制冷剂回路R成为热泵。然后,从室外热交换器7流出的低温的制冷剂经过制冷剂配管13A以及制冷剂配管13D、电磁阀21流至制冷剂配管13C,并经过上述制冷剂配管13C的止回阀20进入到储罐12,在该储罐12中被气液分离后,气体制冷剂被吸入压缩机2,并且重复上述循环。由于在散热器4中加热后的空气从吹出口29吹出,因此,进行车室内的制热。

空调控制器32根据从后述的目标吹出温度TAO计算出的目标加热器温度TCO(散热器4的下风侧的空气温度的目标值)对目标散热器压力PCO(散热器4的压力PCI的目标值)进行计算,并且基于上述目标散热器压力PCO和散热器压力传感器47所检测出的散热器4的制冷剂压力(散热器压力PCI。制冷剂回路R的高压压力)来对压缩机2的转速进行控制,同时基于散热器温度传感器46所检测出的散热器4的温度(散热器温度TCI)以及散热器压力传感器47所检测出的散热器压力PCI来对室外膨胀阀6的阀开度进行控制,并对散热器4的出口处的制冷剂的过冷度进行控制。上述目标加热器温度TCO基本上设为TCO=TAO,但设有控制方面的规定限制。此外,在散热器4的制热能力不足的情况下,对辅助加热器23通电使其发热,从而补充制热能力。

(2)除湿制热运转(对车室内进行制热的空调运转)

接着,参照图4对除湿制热运转进行说明。图4表示除湿制热运转中的制冷剂回路R的制冷剂的流动(实线箭头)。在除湿制热运转中,空调控制器32设为在上述制热运转的状态下将电磁阀22开放,并将室内膨胀阀8打开以使制冷剂减压膨胀的状态。由此,经过散热器4而在制冷剂配管13E中流动的冷凝制冷剂的一部分被分流,上述分流后的制冷剂经过电磁阀22流入制冷剂配管13F,并从制冷剂配管13B流至室内膨胀阀8,剩余的制冷剂流至室外膨胀阀6。即,分流后的一部分制冷剂在室内膨胀阀8中减压之后,流入吸热器9而蒸发。

空调控制器32以将吸热器9的出口处的制冷剂的过热度(SH)维持规定值的方式对室内膨胀阀8的阀开度进行控制,但此时,吸热器9中产生的制冷剂的吸热作用下从室内送风机27吹出的空气中的水分凝结并附着于吸热器9,因此,空气被冷却且被除湿。分流后并流入制冷剂配管13J的剩余的制冷剂在室外膨胀阀6中被减压之后,在室外热交换器7中蒸发。

在吸热器9中蒸发后的制冷剂在从制冷剂配管13C流出并与来自制冷剂配管13D的制冷剂(来自室外热交换器7的制冷剂)汇流之后,依次经过止回阀20和储罐12并被吸入至压缩机2,并且重复上述循环。在吸热器9中被除湿后的空气在穿过散热器4的过程中被再次加热,由此进行车室内的除湿制热。

空调控制器32基于根据目标加热器温度TCO计算出的目标散热器压力PCO和散热器压力传感器47所检测出的散热器压力PCI(制冷剂回路R的高压压力)来对压缩机2的转速进行控制,并且基于吸热器温度传感器48所检测出的吸热器9的温度(吸热器温度Te)来对室外膨胀阀6的阀开度进行控制。

(3)除湿制冷运转(对车室内进行制冷的空调运转)

接着,参照图5对除湿制冷运转进行说明。图5表示除湿制冷运转中的制冷剂回路R的制冷剂的流动(实线箭头)。在除湿制冷运转中,空调控制器32设为将室内膨胀阀8打开而使制冷剂减压膨胀的状态,并将电磁阀21和电磁阀22关闭。接着,使压缩机2及各送风机15、27运转,空气混合挡板28设置成对从室内送风机27吹出的空气通风至散热器4和辅助加热器23的比例进行调节的状态。由此,从压缩机2排出的高温高压的气体制冷剂流入散热器4。由于在散热器4中通风有空气流通路径3内的空气,因此,空气流通路径3内的空气被散热器4内的高温制冷剂加热,另一方面,散热器4内的制冷剂被空气夺取热量而被冷却并冷凝液化。

从散热器4流出的制冷剂经过制冷剂配管13E流至室外膨胀阀6,经过以稍许打开的方式控制的室外膨胀阀6而流入室外热交换器7。流入室外热交换器7的制冷剂在该室外热交换器7中通过行驶或利用由室外送风机15通风的外部气体而被空气冷却,从而冷凝。从室外热交换器7流出的制冷剂经过制冷剂配管13A、止回阀18进入制冷剂配管13B,并流至室内膨胀阀8。制冷剂在室内膨胀阀8中减压之后,流入吸热器9而蒸发。在此时的吸热作用下,从室内送风机27吹出的空气中的水分凝结并附着于吸热器9,因此,空气被冷却且被除湿。

在吸热器9中蒸发后的制冷剂经过制冷剂配管13C和止回阀20流至储罐12,经过储罐12而被吸入至压缩机2,并且重复上述循环。在吸热器9中冷却且除湿后的空气在穿过散热器4的过程中被再次加热(再加热:散热能力比制热时低),由此,进行车室内的除湿制冷。

空调控制器32基于吸热器温度传感器48所检测出的吸热器9的温度(吸热器温度Te)及作为其目标值的目标吸热器温度TEO,以使吸热器温度Te变为目标吸热器温度TEO的方式对压缩机2的转速进行控制,并且基于散热器压力传感器47所检测出的散热器压力PCI(制冷剂回路R的高压压力)和根据目标加热器温度TCO计算出的目标散热器压力PCO(散热器压力PCI的目标值),以使散热器压力PCI变为目标散热器压力PCO的方式对室外膨胀阀6的阀开度进行控制,从而获得由散热器4实现的必要的再次加热量。

(4)制冷运转(对车室内进行制冷的空调运转)

接着,对制冷运转进行说明。制冷剂回路R的流动与图5的除湿制冷剂运转相同。在夏季等执行的上述制冷运转中,空调控制器32在上述除湿制冷运转的状态下将室外膨胀阀6的阀开度设为全开。另外,空气混合挡板28设置成对空气通风至散热器4和辅助加热器23的比例进行调节的状态。

由此,从压缩机2排出的高温高压的气体制冷剂流入散热器4。虽然,空气流通路径3内的空气被通风至散热器4,但由于上述比例小(仅用于制冷时的再次加热),因此,此处几乎仅是穿过,从散热器4流出的制冷剂经过制冷剂配管13E流至室外膨胀阀6。此时,由于室外膨胀阀6设为全开,因此,制冷剂就此经过室外膨胀阀6并穿过制冷剂配管13J,流入室外热交换器7,随后通过行驶或是利用由室外送风机15通风的外部气体而被空气冷却,并冷凝液化。

从室外热交换器7流出的制冷剂经过制冷剂配管13A、止回阀18进入制冷剂配管13B,并流至室内膨胀阀8。制冷剂在室内膨胀阀8中减压之后,流入吸热器9而蒸发。在此时的吸热作用下,从室内送风机27吹出的空气中的水分凝结并附着于吸热器9,因此,空气被冷却。

在吸热器9中蒸发后的制冷剂经过制冷剂配管13C和止回阀20流至储罐12,经过储罐12被吸入至压缩机2,并且重复上述循环。在吸热器9中冷却、除湿后的空气从吹出口29吹出至车室内,由此进行车室内的制冷。在上述制冷运转中,空调控制器32基于吸热器温度传感器48所检测出的吸热器9的温度(吸热器温度Te)来对压缩机2的转速进行控制。

(5)空调运转的切换

空调控制器32根据下述式(I)计算出前述的目标吹出温度TAO。上述目标吹出温度TAO是从吹出口29吹出到车室内的空气的温度的目标值。

TAO=(Tset-Tin)×K+Tbal(f(Tset、SUN、Tam))…(I)

此处,Tset是通过空调操作部53设定的车室内的设定温度,Tin是内部气体温度传感器37检测出的车室内空气的温度,K是系数,Tbal是基于设定温度Tset、日照传感器51所检测出的日照量SUN、外部气体温度传感器33所检测出的外部气体温度Tam计算出的平衡值。此外,一般而言,外部气体温度Tam越低,则上述目标吹出温度TAO越高,并且上述目标吹出温度TAO随着外部气体温度Tam上升而下降。

此外,空调控制器32在启动时基于外部气体温度传感器33所检测出的外部气体温度Tam和目标吹出温度TAO选择上述各空调运转中的任一个空调运转。此外,启动后,根据外部气体温度Tam、目标吹出温度TAO等环境及设定条件的变化,选择上述各空调运转,并进行切换。

(6)制热/废热回收模式

接着,参照图6对在上述制热运转、除湿制热运转中空调控制器32所执行的制热/废热回收模式进行说明。即,空调控制器32具有以下说明的制热/废热回收模式。另外,在以下的说明中,对制热运转中进行的情况进行说明。

在此,如前所述,行驶用马达65在通过行驶而被驱动时发热。此外,当上述温度变得异常高时将出现功能不全而使性能下降,并且最坏的情况下有发生故障的危险。上述行驶用马达65的适温范围(使用温度范围)是一般是已知的,但在本申请中设为-15℃以上、+60℃以下的范围。此外,在本申请中,将行驶用马达65的适温范围的例如作为最低值的-15℃设为行驶用马达65的温度(行驶用马达温度Tm)的下限阈值TLm,将作为最高值的+60℃设为上限阈值THm。

此外,蓄电池55的温度根据外部气体温度而变化,并且蓄电池55的温度还因自身发热而变化。而且,在外部气体温度为高温环境时或极低温环境时,蓄电池55的温度变得极高或极低,从而使充放电变得困难。上述蓄电池55的适温范围(使用温度范围)一般也是已知的,但比行驶用马达65的适温范围小,且在本申请中设为0℃以上、+40℃以下的范围。此外,在本申请中,将蓄电池55的适温范围的例如作为最低值的0℃设为蓄电池55的温度(蓄电池温度Tb)的下限阈值TLb,将作为最高值的+40℃设为上限阈值THb。

此外,在这些行驶用马达65、蓄电池55的温度变高时,若对它们的废热进行回收,则能在制热运转或除湿制热运转中对行驶用马达65、蓄电池55进行冷却,同时使废热有助于车室内的制热,但特别是由于制热运转在冬季等低外部气体温度环境下进行的,因此,蓄电池55的温度不易上升,冷却的必要性低,但依然进行冷却的话,会使蓄电池温度Tb过度降低而存在性能下降的危险,并且也几乎无法期待废热回收的效果。

另一方面,行驶用马达65即使在冬季等低外部气体温度环境下也被驱动而变为高温,因此,为了进行稳定的动作需要进行冷却,并且如前所述行驶用马达65与蓄电池55相比,其适温范围能在高温侧和低温测两方都更宽,在更低温下也能驱动。因此,例如在制热运转中,行驶用马达温度传感器78所检测出的行驶用马达温度Tm上升至前述的上限阈值THm以上的情况下,空调控制器32执行以下说明的制热/废热回收模式。

图6表示该制热/废热回收模式下的制冷剂回路R的制冷剂的流动(实线箭头)和设备温度调节装置61的热介质的流动(虚线箭头)。在该制热/废热回收模式下,空调控制器32设为在图3所示的制冷剂回路R的制热运转的状态下进一步打开电磁阀22,还打开辅助膨胀阀73并对其阀开度进行控制的状态。此外,对设备温度调节装置61的第一三通阀81~第三三通阀83进行控制,并将热介质配管68内的热介质的流动设为前述的第一流路控制状态,并且使第一循环泵62运转。

由此,从散热器4流出的制冷剂的一部分在室外膨胀阀6的制冷剂上游侧分流,并经过制冷剂配管13F流至电磁阀8的制冷剂上游侧。制冷剂接着进入到分岔配管72,并在辅助膨胀阀73中减压之后,经过分岔配管72并流入制冷剂-热介质热交换器64的制冷剂流路64B而蒸发。此时,发挥吸热作用。在上述制冷剂流路64B中蒸发后的制冷剂依次经过制冷剂配管74、制冷剂配管13C以及储罐12并被吸入至压缩机2,并且重复上述循环(在图6中用实线箭头表示)。

另一方面,进行从第一循环泵62排出的热介质依次流过热介质配管64A、第一三通阀81、热介质配管68D、热介质配管68C、第二三通阀82、热介质配管68H、热介质配管68G、行驶用马达65、热介质配管68J、第三三通阀83、热介质配管68K、热介质配管68E、制冷剂-热介质热交换器64的热介质流路64A、热介质配管68F并被吸入至第一循环泵62这样的循环(图6中用虚线箭头表示:第一流路控制状态)。

因此,在制冷剂-热介质热交换器64的热介质流路64A中被制冷剂吸热而冷却后的热介质循环至行驶用马达65,并与该行驶用马达65进行热交换以从上述行驶用马达65回收废热,并且对行驶用马达65进行冷却。然而,热介质并未循环至蓄电池55,因此,蓄电池55并未被热介质(制冷剂)冷却。从行驶用马达65回收到的废热在制冷剂-热介质热交换器64中被制冷剂吸取,从而有助于散热器4中的车室内的制热。

另外,在例如行驶用马达温度传感器78所检测出的行驶用马达温度Tm下降至前述的下限阈值TLm以下的情况下,空调控制器32结束上述制热/废热回收模式。由此,将行驶用马达65的温度维持为前述的适温范围。

此外,空调控制器32即使在除湿制热运转中也执行与上述制热运转的情况相同的制热/废热回收模式,但此时,在图4的状态下,将辅助膨胀阀73开放,并使流入制冷剂配管13B的制冷剂的一部分分流至分岔配管72,随后与图6的情况同样地在制冷剂-热介质热交换器64中从热介质中吸热,随后被吸入至压缩机2。

(7)制冷/蓄电池冷却+被调温对象冷却模式

接着,参照图7对在前述制冷运转、除湿制冷运转中空调控制器32所执行的制冷/蓄电池冷却+被调温对象冷却模式进行说明。即,空调控制器32具有以下说明的制冷/蓄电池冷却+被调温对象冷却模式。

如前所述,蓄电池55在外部气体温度高的夏季等时温度会上升,并且蓄电池55的温度还因自身发热而上升。此外,当通过行驶而被驱动时,行驶用马达65也会发热而使温度变高,无论哪种都会使性能降低,最坏的情况下还存在发生故障的危险,因此,为了进行稳定的动作需要冷却。然而,如前所述,行驶用马达65与蓄电池55相比,在更高温下也能驱动(适温范围高)。因此,在制冷运转、除湿制冷运转中蓄电池温度传感器76所检测出的蓄电池温度Tb上升至前述的上限阈值THb以上的情况下,空调控制器32执行以下说明的制冷/蓄电池冷却+被调温对象冷却模式。

图7表示上述制冷/蓄电池冷却+被调温对象冷却模式下的制冷剂回路R的制冷剂的流动(实线箭头)和设备温度调节装置61的热介质的流动(虚线箭头)。在上述制冷/蓄电池冷却+被调温对象冷却模式下,空调控制器32设置成在图5所示的制冷剂回路R的制冷运转或除湿制冷运转的状态下将辅助膨胀阀73打开并对该辅助膨胀阀73的阀开度进行控制的状态。此外,对设备温度调节装置61的第一三通阀81~第三三通阀83进行控制,并将热介质配管68内的热介质的流动设为前述的第二流路控制状态,并且使第一循环泵62和第二循环泵63运转。

由此,从压缩机2排出的高温的制冷剂经过散热器4流入室外热交换器7,并在室外热交换器7中与通过室外送风机15通风的外部气体、行驶风进行热交换而散热,并冷凝。在室外热交换器7中冷凝后的制冷剂的一部分流至室内膨胀阀8,并在该室内膨胀阀8中减压之后,流入吸热器9而蒸发。在此时的吸热作用下,空气流通路径3内的空气被冷却,因此,车室内被冷却。

在室外热交换器7中冷凝后的制冷剂的剩余部分被分流至分岔配管72,并在辅助膨胀阀73中被减压之后,在制冷剂-热介质热交换器64的制冷剂流路64B中蒸发。制冷剂随后从在设备温度调节装置61内循环的热介质中吸热。另外,从吸热器9流出的制冷剂经过制冷剂配管13C、止回阀20、储罐12并被吸入至压缩机2,从制冷剂-热介质热交换器64流出的制冷剂也从制冷剂配管74经过储罐12并被吸入至压缩机2(图7中用实线箭头表示)。

另一方面,从第一循环泵62排出的热介质依次流过热介质配管64A、第一三通阀81、热介质配管68B、蓄电池55、热介质配管68C、第二三通阀82、热介质配管68E、制冷剂-热介质热交换器64的热介质流路64A、热介质配管68F并被吸入至第一循环泵62。此外,进行从第二循环泵63排出的热介质依次流过热介质配管68G、行驶用马达65、热介质配管68J、第三三通阀83、热介质配管68L、空气-热介质热交换器67、热介质配管68M并被吸入至第二循环泵63这样的循环(图7中用虚线箭头表示:第二流路控制状态)。

因此,在制冷剂-热介质热交换器64的热介质流路64A中被制冷剂吸热而冷却后的热介质循环至蓄电池55,并与该蓄电池55进行热交换而强力地对上述蓄电池55进行冷却。另一方面,在空气-热介质热交换器67中被外部气体冷却(空气冷却)后的热介质循环至行驶用马达65,并与该行驶用马达65进行热交换而对上述行驶用马达65进行冷却。

另外,在例如蓄电池温度传感器76所检测出的蓄电池温度Tb下降至前述的下限阈值TLb以下的情况下,空调控制器32结束上述制冷/蓄电池冷却+被调温对象冷却模式。由此,将蓄电池55的温度维持为前述的适温范围,并且虽是隶属关系,但行驶用马达65的温度也维持为适温范围。

如上所述,空调控制器32设置有在对车室内进行制热的空调运转中对设备温度调节装置61进行控制,无需通过制冷剂对蓄电池55进行冷却就能对行驶用马达65进行冷却的制热/废热回收模式,因此,能在制热运转或除湿制热运转中不对蓄电池55进行冷却,而是将蓄电池55以外的、装设于车辆的行驶用马达65的热量回收到制冷剂中,从而能一边对上述行驶用马达65进行冷却一边对车室内进行制热。

由此,在对车室内进行制热时,能有效地利用蓄电池55以外的行驶用马达65的热量高效地进行车室内的制热,并能在抑制向室外热交换器7的结霜的同时进行行驶用马达65的冷却。此时,由于蓄电池55并未冷却,因此,尤其是在外部气体温度低的冬季等无须进行蓄电池55的冷却的环境下也能事先避免给蓄电池55带来的不良影响。

在这种情况下,在实施例中,由于行驶用马达温度传感器78所检测出的行驶用马达温度Tm上升至上限阈值THm以上的情况下,空调控制器32执行制热/废热回收模式,因此,能适当地开始仅对行驶用马达65进行冷却的制热/废热回收模式。

此外,在实施例中,在设备温度调节装置61中设置第一循环泵62和第二循环泵63、制冷剂-热介质热交换器64以及第一三通阀81~第三三通阀83,其中,上述第一循环泵62和上述第二循环泵63用于使热介质循环至蓄电池55和行驶用马达65,上述制冷剂-热介质热交换器64用于使制冷剂与热介质进行热交换,上述第一三通阀81~第三三通阀83用于对热介质朝蓄电池55和行驶用马达65的循环进行控制,在制热/废热回收模式下,空调控制器32在将制冷剂减压之后,使其流至制冷剂-热介质热交换器64并从热介质中吸热,并且使从制冷剂-热介质热交换器64流出的热介质不循环至蓄电池55,而是循环至行驶用马达65中,因此,能顺利地实现不对蓄电池55进行冷却而对行驶用马达65进行冷却、并将其废热回收到制冷剂中的动作。

另外,实施例中,设置在制冷运转、除湿制冷运转时使空调控制器32对设备温度调节装置61进行控制,并对蓄电池55和行驶用马达65进行冷却的制冷/蓄电池冷却+被调温对象冷却模式,因此,在夏季等外部气体温度高的环境下,能对蓄电池55和行驶用马达65两者进行冷却,从而能避免性能的下降。

在这种情况下,在实施例中,当蓄电池温度传感器76所检测出的蓄电池温度Tb上升至上限阈值THb以上时,空调控制器32执行制冷/蓄电池冷却+被调温对象冷却模式,因此,能切实地避免蓄电池55的温度变高而使性能下降的不良情况。

尤其,在实施例中,在设备温度调节装置61中设置用于使外部气体与热介质进行热交换的空气-热介质热交换器67,并在制冷/蓄电池冷却+被调温对象冷却模式下,空调控制器32在对制冷剂进行减压之后,使其流至制冷剂-热介质热交换器64并从热介质中吸热,并且使第一循环泵62和第二循环泵63运转,将从制冷剂-热介质热交换器流出的热介质循环至蓄电池55以对蓄电池55进行冷却,并使热介质在行驶用马达65与空气-热介质热交换器67之间循环以对行驶用马达65进行冷却,因此,能使用制冷剂对蓄电池55进行冷却,同时能通过外部气体更顺畅地对蓄电池以外的行驶用马达65进行冷却。

在这种情况下,在实施例中,将空气-热介质热交换器67配置于室外热交换器7的下风侧,因此,还能避免空气-热介质热交换器67阻碍制冷/蓄电池冷却+被调温对象冷却模式下的室外热交换器7的散热作用的不良情况。

实施例2

接着,参照图8对本发明的另一个实施例的车用空调装置1的结构和动作进行说明。本实施例的结构中,仅设备温度调节装置61与上述实施例1(图1)的情况不同,其它结构均相同。在本实施例的设备温度调节装置61中,在蓄电池55的出口连接有热介质配管68N,上述热介质配管68N与也作为流路切换装置的第四三通阀84的入口连接。此外,构成为前述的热介质配管68C与上述第四三通阀84的一个出口连接。

此外,在第四三通阀84的另一个出口连接有热介质配管68R,上述热介质配管68R与也作为循环装置的第三循环泵87的吸入侧连接。在上述第三循环泵87的排出侧连接有热介质配管68S,上述热介质配管68S与作为加热装置的热介质加热器66的入口连接。此外,构成为上述热介质加热器66的出口与热介质配管68T连接,上述热介质配管68T与第一三通阀81和蓄电池55之间的热介质配管68B连通连接。

另外,上述热介质加热器66由PTC加热器等电加热器构成,这些热介质加热器66、第四三通阀84也被空调控制器32控制(图2中用虚线表示)。

此外,在上述图8的车用空调装置1中,若切换为第一三通阀81使入口与另一个出口连通、第二三通阀82使入口与另一个出口连通,第三三通阀83使入口与一个出口连通的状态,并使第一循环泵62运转,则从第一循环泵62排出的热介质依次流过热介质配管64A、第一三通阀81、热介质配管68D、热介质配管68C、第二三通阀82、热介质配管68H、热介质配管68G、行驶用马达65、热介质配管68J、第三三通阀83、热介质配管68K、热介质配管68E、制冷剂-热介质热交换器64的热介质流路64A、热介质配管68F,并被吸入至第一循环泵62。

因此,在本实施例的设备温度调节装置61中也能执行实施例1的第一流路控制状态,因此,在空调控制器32进行制热运转、除湿制热运转时,在行驶用马达温度Tm上升至上限阈值THm以上的情况下,执行与前述相同的制热/废热回收模式。

此外,若切换为第一三通阀81使入口与一个出口连通、第二三通阀82使入口与一个出口连通、第三三通阀83使入口与另一个出口连通、然后第四三通阀84使入口与一个出口连通的状态,并使第一循环泵62和第二循环泵63运转,则从第一循环泵62排出的热介质依次流过热介质配管64A、第一三通阀81、热介质配管68B、蓄电池55、热介质配管68N、第四三通阀84、热介质配管68C、第二三通阀82、热介质配管68E、制冷剂-热介质热交换器64的热介质流路64A、热介质配管68F,并被吸入至第一循环泵62。另一方面,进行从第二循环泵63排出的热介质依次流过热介质配管68G、行驶用马达65、热介质配管68J、第三三通阀83、热介质配管68L、空气-热介质热交换器67、热介质配管68M并被吸入至第二循环泵63这样的循环。

即,与前述的实施例1的第二流路控制状态同样地,在制冷剂-热介质热交换器64的热介质流路64A中通过制冷剂吸热而被冷却后的热介质循环至蓄电池55,并与上述蓄电池55进行热交换而对该蓄电池55进行冷却,在空气-热介质热交换器67中被外部气体冷却(空气冷却)后的热介质循环至行驶用马达65,并与上述行驶用马达65进行热交换而对该行驶用马达65进行冷却。

这与前述的实施例1的第二流路控制状态相同,因此,在本实施例中也将该状态设为第二流路控制状态。此外,在本实施例的设备温度调节装置61中,当进行制冷运转、除湿制冷运转时,在蓄电池温度Tb上升至上限阈值THb以上的情况下,空调控制器32也执行与前述相同的制冷/蓄电池冷却+被调温对象冷却模式。

另外,在本实施例中,若在被切换为第一三通阀81使入口与另一个出口连通、第二三通阀82使入口与另一个出口连通、第三三通阀83使入口与一个出口连通的状态时,将第四三通阀84切换为使入口与另一个出口连通的状态,并使第一循环泵62和第三循环泵87运转,则进行从第一循环泵62排出的热介质依次流过热介质配管64A、第一三通阀81、热介质配管68D、热介质配管68C、第二三通阀82、热介质配管68H、热介质配管68G、行驶用马达65、热介质配管68J、第三三通阀83、热介质配管68K、热介质配管68E、制冷剂-热介质热交换器64的热介质流路64A、热介质配管68F并被吸入至第一循环泵62这样的循环,并进行从第三循环泵87排出的热介质依次流过热介质配管68S、热介质加热器66、热介质配管68T、热介质配管68B、蓄电池55、热介质配管68N、第四三通阀84、热介质配管68R并被吸入至第三循环泵87这样的循环。将上述状态设为第三流路控制状态。

在该第三流路控制状态下,由于热介质在行驶用马达65与制冷剂-热介质热交换器64之间循环,因此,在制冷剂-热介质热交换器64的热介质流路64A中通过制冷剂吸热而被冷却后的热介质循环至行驶用马达65,并与上述行驶用马达65进行热交换而从该行驶用马达65回收废热,并且行驶用马达65自身被冷却。另一方面,热介质循环至蓄电池55与热介质加热器66之间,因此,在热介质加热器66发热的情况下,在上述热介质加热器66中被加热后的热介质循环至蓄电池55,蓄电池55经由热介质被热介质加热器66加热。

(8)制热/蓄电池加热+废热回收模式

此外,在本实施例中,在前述的制热运转、除湿制热运转中,空调控制器32执行以下说明的制热/蓄电池加热+废热回收模式。接着,参照图9对上述制热/蓄电池加热+废热回收模式进行说明。如前所述,若在极低温环境等时蓄电池55的温度变得极低,则充放电会变得困难。

因而,在例如冬季等外部气体温度极低的环境下进行制热运转时,当蓄电池温度传感器76所检测出的蓄电池温度Tb下降至前述的下限阈值TLb以下的情况下,空调控制器32执行制热/蓄电池加热+废热回收模式。图9表示上述制热/蓄电池加热+废热回收模式下的制冷剂回路R的制冷剂的流动(实线箭头)和设备温度调节装置61的热介质的流动(虚线箭头)。

在上述制热/蓄电池加热+废热回收模式下,空调控制器32设置成在与实施例1的图3的情况同样的制冷剂回路R的制热运转的状态下进一步将电磁阀22打开,并将辅助膨胀阀73打开以对其阀开度进行控制的状态。此外,对设备温度调节装置61的第一三通阀81~第四三通阀84进行控制,并将热介质配管68内的热介质的流动设为前述的第三流路控制状态,并且使第一循环泵62和第三循环泵87运转,还对热介质加热器66通电以使其发热。

由此,与前述同样地,从散热器4流出的制冷剂的一部分在室外膨胀阀6的制冷剂上游侧分流,并经过制冷剂配管13F流至室内膨胀阀8的制冷剂上游侧。制冷剂接着进入到分岔配管72,并在辅助膨胀阀73中减压之后,经过分岔配管72并流入制冷剂-热介质热交换器64的制冷剂流路64B而蒸发。此时,发挥吸热作用。在上述制冷剂流路64B中蒸发后的制冷剂依次经过制冷剂配管74、制冷剂配管13C以及储罐12并被吸入至压缩机2,并且重复上述循环(在图9中用实线箭头表示)。

另一方面,进行从第一循环泵62排出的热介质依次流过热介质配管64A、第一三通阀81、热介质配管68D、热介质配管68C、第二三通阀82、热介质配管68H、热介质配管68G、行驶用马达65、热介质配管68J、第三三通阀83、热介质配管68K、热介质配管68E、制冷剂-热介质热交换器64的热介质流路64A、热介质配管68F并被吸入至第一循环泵62这样的循环。此外,进行从第三循环泵87排出的热介质依次流过热介质配管68S、热介质加热器66、热介质配管68T、热介质配管68B、蓄电池55、热介质配管68N、第四三通阀84、热介质配管68R并被吸入至第三循环泵87这样的循环(在图9中用虚线箭头表示:第三流路控制状态)。

因此,在制冷剂-热介质热交换器64的热介质流路64A中通过制冷剂吸热而被冷却后的热介质循环至行驶用马达65,并与该行驶用马达65进行热交换而从上述行驶用马达65中回收废热,并且对行驶用马达65进行冷却。从行驶用马达65回收到的废热在制冷剂-热介质热交换器64中被制冷剂吸取,从而有助于散热器4中的车室内的制热。此外,从制冷剂-热介质热交换器64的热介质流路64A流出的热介质不循环至蓄电池55,代替地使在热介质加热器66中加热后的热介质循环至蓄电池55,蓄电池55经由热介质而被热介质加热器66加热,使得温度上升。

另外,在例如蓄电池温度传感器76所检测出的蓄电池温度Tb上升至前述的上限阈值THb以上的情况下,空调控制器32结束上述制热/蓄电池加热+废热回收模式。由此,将蓄电池55的温度维持为前述的适温范围。此外,空调控制器32在除湿制热运转中也执行与上述制热运转的情况同样的制热/蓄电池加热+废热回收模式,但此时,在图4的状态下,还将辅助膨胀阀73开放,并使流入制冷剂配管13B的制冷剂的一部分分流至分岔配管72,然后在与图9的情况同样地在制冷剂-热介质热交换器64中从热介质中吸热之后被吸入至压缩机2。

这样,在设备温度调节装置61设置用于对蓄电池55进行加热的热介质加热器66,并设置有空调控制器32在制热运转、除湿制热运转中通过制冷剂对行驶用马达65进行冷却并通过热介质加热器66对蓄电池55进行加热的制热/蓄电池加热+废热回收模式,因此,尤其在低外部气温的环境下,能对行驶用马达65进行冷却并将其废热回收,同时还能消除蓄电池55的温度过度降低而使性能下降的不良情况。

在这种情况下,在实施例中,空调控制器32在蓄电池温度传感器76所检测出的蓄电池温度Tb下降至下限阈值Tlb以下的情况下,执行制热/蓄电池加热+废热回收模式,因此,能从行驶用马达65中回收废热,同时能适当地开始对蓄电池55进行加热的制热/废热回收模式。

此外,在实施例中,在设备温度调节装置61中设置第一循环泵62、第二循环泵63和第三循环泵87、制冷剂-热介质热交换器64和第一三通阀81至第四三通阀84,其中,上述第一循环泵62、第二循环泵62和第三循环泵87用于使热介质循环至蓄电池55、行驶用马达65和热介质加热器66,上述制冷剂-热介质热交换器64用于使制冷剂与热介质进行热交换,上述第一三通阀81至上述第四三通阀84用于对热介质朝蓄电池55、行驶用马达65和热介质加热器66的循环进行控制,在制热/蓄电池加热+废热回收模式下,空调控制器32在将制冷剂减压之后,使其在制冷剂-热介质热交换器64中流动,并从热介质中吸热,并且使从制冷剂-热介质热交换器64流出的热介质不循环至蓄电池55,而循环至行驶用马达65,并且使热介质在热介质加热器66与蓄电池55之间循环而对上述蓄电池55进行加热,因此,能顺利地实现对行驶用马达65进行冷却并将其废热回收、同时对蓄电池55进行加热的动作。

另外,在实施例中,能将设备温度调节装置61切换至第一流路控制状态至第三流路控制状态并执行制热/废热回收模式、制冷/蓄电池冷却+被调温对象冷却模式和制热/蓄电池加热+废热回收模式的各运转模式,但并不局限于此,例如,在图3的回路中切换至第一三通阀81使入口与一个出口连通,第二三通阀82使入口与另一个出口连通的状态,从上述第一循环泵62排出的热介质进行如下循环:依次流过热介质配管64A、第一三通阀81、热介质配管68B、蓄电池55、热介质配管68C、第二三通阀82、热介质配管68H、热介质配管68G、行驶用马达65、热介质配管68J、第三三通阀83、热介质配管68K、热介质配管68E、制冷剂-热介质热交换器64的热介质流路64A、热介质配管68F并被吸入至第一循环泵62。

通过使热介质以上述方式在设备温度调节装置61内循环,从而使热介质在蓄电池55及行驶用马达65与制冷剂-热介质热交换器64之间循环,因此,在制冷剂-热介质热交换器64的热介质流路64A中通过制冷剂吸热而被冷却后的热介质循环至蓄电池55和行驶用马达65,并与这些蓄电池55和行驶用马达65进行热交换而从蓄电池55和行驶用马达65中回收废热,并且蓄电池55和行驶用马达65自身被冷却。

这样,还能使在制冷剂-热介质热交换器64中被冷却后的热介质同时循环至蓄电池55和行驶用马达65,并对它们进行冷却,例如,即使是冬季,当蓄电池55的温度极高等情况下也能同时对蓄电池55和行驶用马达65进行冷却,并对废热进行回收。

即,如前所述设置用于对蓄电池55和行驶用马达65(蓄电池以外的被调温对象)的温度进行调节的设备温度调节装置61,通过在上述设备温度调节装置61设置有第一循环泵62、第二循环泵63和第三循环泵87、制冷剂-热介质热交换器64、空气-热介质热交换器67、第一三通阀81~第四三通阀84,其中,上述第一循环泵62、第二循环泵63和第三循环泵87用于使热介质循环至蓄电池55和行驶用马达65,上述制冷剂-热介质热交换器64用于使制冷剂与热介质进行热交换,并使制冷剂从热介质中吸热,上述空气-热介质热交换器87用于使外部气体与热介质进行热交换,上述第一三通阀81~第四三通阀84用于对热介质向蓄电池55和行驶用马达65的循环进行控制,通过利用空调控制器32对第一循环泵62、第二循环泵63、第三循环泵87和第一三通阀81~第四三通阀84进行控制,能使用在制冷剂-热介质热交换器64中被制冷剂冷却后的热介质或是在空气-热介质热交换器67中被外部气体冷却后的热介质,以各种形式对装设于车辆的蓄电池55及行驶用马达65等蓄电池55以外的被调温对象进行冷却,富有便利性。

此外,实施例中说明的空调控制器32的结构、车用空调装置1的制冷剂回路R、设备温度调节装置61的结构并不限定于此,能够在不脱离本发明的宗旨的范围内进行改变,这一点是自不必言的。

(符号说明)

1 车用空调装置;

2 压缩机;

4 散热器;

6 室外膨胀阀;

7 室外热交换器;

8 室内膨胀阀;

9 吸热器;

21、22 电磁阀;

32 空调控制器(控制装置);

55 蓄电池;

61 设备温度调节装置;

62 第一循环泵(循环装置);

63 第二循环泵(循环装置);

64 制冷剂-热介质热交换器;

65 行驶用马达(被调温对象);

66 热介质加热器(加热装置);

67 空气-热介质热交换器;

72 分岔配管;

73 辅助膨胀阀;

81 第一三通阀(流路切换装置);

82 第二三通阀(流路切换装置);

83 第三三通阀(流路切换装置);

84 第四三通阀(流路切换装置);

87 第三循环泵(循环装置)。

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