CN102734867A - 车辆用空调装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种车辆用空调装置,其中复合型热交换器(13)具有使制冷剂与送风空气热交换的第一热交换部(131)、以及使发动机的冷却水与送风空气热交换的第二热交换部(132)。将复合型热交换器(13)以可以实现流经第一热交换部(131)的喷出制冷剂与流经第二热交换部(132)的冷却水的热移动的方式一体化。此外,通过调整流入复合型热交换器(13)的第一热交换部(131)的压缩机(11)喷出制冷剂的制冷剂喷出能力、流入所述第二热交换部(132)的冷却水的流入量、向复合型热交换器(13)吹送的送风空气的送风量中的至少1个,来实现复合型热交换器(13)的送风空气、喷出制冷剂、以及冷却水之间的恰当的热交换。
Description
技术领域
本发明涉及一种具备能够在多种流体间进行热交换地构成的复合型热交换器的车辆用空调装置。
背景技术
以往,公开过具备能够在多种流体间进行热交换地构成的复合型热交换器的车辆用空调装置(例如参照专利文献1、2)。
具体来说,专利文献1(JP 3275415B2)中,公开过一种车辆用空调装置,其具备将制暖用热交换部及加热器芯部一体化构成的复合型热交换器,所述制暖用热交换部使从压缩机中喷出的喷出制冷剂(高压制冷剂)与向车室内吹送的空气(车室内送风空气)热交换而将车室内送风空气加热,所述加热器芯部使由燃烧式温水加热器加热了的载冷剂(热介质)与车室内送风空气热交换而将送风空气加热。
另外,专利文献2(JP 431115B2对应US 2004/0060316A1)中,公开过一种车辆用空调装置,其具备将与专利文献1相同的制暖用热交换部、以及使冷却发动机的发动机冷却水(热介质)与车室内送风空气热交换而将车室内送风空气加热的加热器芯部一体化构成的复合型热交换器。
但是,专利文献1、2都只是公开了如下的车辆用空调装置,即,利用复合型热交换器使比车室内送风空气温度高的高压制冷剂或热介质所具有的热量放出,将车室内送风空气加热。也就是说,专利文献1、2中记载的车辆用空调装置中,将复合型热交换器只是单纯地设为利用高压制冷剂或热介质所具有的热量将车室内送风空气加热,而不是以主动地使高压制冷剂与热介质进行热交换的方式构成,因而无法将各流体所具有的热量相互有效地加以利用。
发明内容
本发明鉴于上述情况,目的在于,提供一种车辆用空调装置,其可以通过用复合型热交换器实现多种流体的恰当的热交换,来有效地利用多种流体各自所具有的热量。
根据本发明的一个方式,车辆用空调装置具备:送风装置,其向车室内吹送空气;罩壳,其形成从送风装置吹送的送风空气所流经的空气通路;复合型热交换器,其配置于罩壳的内部,具有使从压缩冷冻循环中的制冷剂的压缩机构喷出的喷出制冷剂与送风空气热交换的第一热交换部、以及使对工作时伴随着发热的外部热源装置进行温度调整的热介质与送风空气热交换的第二热交换部;送风量调整部,其对向复合型热交换器吹送的送风空气的送风量进行调整;喷出能力变更部,其变更压缩机构的制冷剂喷出能力;热介质压送部,其压送热介质;热介质流量调整部,其调整流入第二热交换部的热介质的流入量。此外,复合型热交换器以可以实现流经第一热交换部的喷出制冷剂与流经第二热交换部的热介质的热移动的方式,将第一热交换部及第二热交换部一体化地构成。此外,将复合型热交换器如下构成,即,通过调整送风空气的送风量、压缩机构的制冷剂喷出能力、以及热介质的流入量中的至少1个,来变更复合型热交换器的送风空气、喷出制冷剂、以及热介质之间的热交换量。
这样,由于除了可以调整复合型热交换器的送风空气与来自压缩机构的喷出制冷剂的热交换量以及送风空气与热介质的热交换量以外,还可以调整喷出制冷剂与热介质的热交换量,可以实现多种流体间的恰当的热交换,因此就可以将多种流体各自所具有的热量有效地加以利用。
对于有关本发明的上述目的及其他目的、特征或优点,将在参照附图的同时利用下述的详细的记述进一步阐明。
附图说明
图1是第一实施方式的车辆用空调装置的概略图。
图2是第一实施方式的复合型热交换器的外观立体图。
图3是第一实施方式的复合型热交换器的分解立体图。
图4是用于说明第一实施方式的复合型热交换器的制冷剂及冷却水的流动的示意性立体图。
图5是表示第一实施方式的空气混合门的伺服电机的控制的流程图。
图6是表示第一实施方式的冷却水泵的电动机的控制的流程图。
图7是表示第二实施方式的空气混合门的伺服电机的控制的流程图。
图8是表示第三实施方式的压缩机的电动机的控制的流程图。
图9是表示第四实施方式的冷却水泵的电动机的控制的流程图。
具体实施方式
下面,基于附图对本发明的实施方式进行说明。而且,在以下的各实施方式中,对于彼此相同或等价的部分,在图中使用相同的符号。
(第一实施方式)
基于图1~图6对本发明的第一实施方式进行说明。本实施方式中,将本发明的车辆用空调装置应用于从内燃机(发动机)EG及行驶用电动机获得车辆行驶用的驱动力的所谓混合动力车辆中。
混合动力车辆根据车辆的行驶负载等使发动机工作或停止,可以切换从发动机及行驶用电动机双方获得驱动力地行驶的行驶状态、或停止发动机而仅从行驶用电动机获得驱动力地行驶的行驶状态等。这样,在混合动力车辆中,相对于仅从发动机获得车辆行驶用的驱动力的普通的车辆来说,可以改善车辆油耗。
本实施方式的车辆用空调装置1由作为蒸气压缩式的冷冻循环的热泵循环10、室内空调单元30、以及将作为外部热源装置的发动机EG冷却的冷却水(热介质)所循环的冷却水循环回路(热介质循环回路)40等构成。
本实施方式的热泵循环10在车辆用空调装置1中,起到将向作为车辆中的空调对象空间的车室内吹送的送风空气加热或冷却的功能。也就是说,热泵循环10可以切换制冷剂流路,执行将向车室内吹送的送风空气(以下称作车室内送风空气。)加热而将车室内制暖的制暖运转、以及冷却车室内送风空气而将车室内制冷的制冷运转。
另外,本实施方式的热泵循环10中,作为制冷剂使用常规的氟系制冷剂,构成高压制冷剂的压力不超过制冷剂的临界压力的亚临界冷冻循环。在该制冷剂中,混入用于在后述的压缩机11中循环的冷冻机油,冷冻机油的一部分与制冷剂一起在循环中循环。
压缩机11是配置于发动机室(图示略)内,在热泵循环10中吸入制冷剂,加以压缩而喷出,用电动机11b驱动固定了喷出容量的固定容量型的压缩机构11a的电动压缩机。作为压缩机构11a,具体来说,可以采用涡旋式压缩机构、叶片式压缩机构等各种压缩机构。
电动机11b由从后述的控制装置(图示略)中输出的控制信号来控制其工作(转速),可以采用交流电机、直流电机的任意一种形式。此外,利用该转速控制,可以变更压缩机构11a的制冷剂喷出能力。所以,本实施方式中,电动机11b构成压缩机构11a的喷出能力变更部。
在压缩机11的喷出口侧,连接着复合型热交换器13的第一热交换部131的入口侧。复合型热交换器13是配置于后述的室内空调单元30的罩壳31内,使在其内部流通的流体(制冷剂、冷却水)与车室内送风空气热交换的热交换器。
复合型热交换器13具有使从压缩机11中喷出的喷出制冷剂(高压制冷剂)与车室内送风空气热交换的第一热交换部131、以及使冷却水与车室内送风空气热交换的第二热交换部132。而且,对于复合型热交换器13的详细构成将在后面叙述。
在复合型热交换器13的第一热交换部131的出口侧,连接着使制暖运转时从复合型热交换器13的第一热交换部131中流出的制冷剂减压膨胀的作为第一减压部的第一固定节流器15。作为该第一固定节流器15,可以采用节流孔或毛细管。在第一固定节流器15的出口侧,连接着后述的室外热交换器19的入口侧。
另外,在复合型热交换器13的第一热交换部131的出口侧,连接着用于将从第一热交换部131中流出的制冷剂绕过第一固定节流器15导向室外热交换器19侧的固定节流器用迂回通路17。
在该固定节流器用迂回通路17中,配置有开闭固定节流器用迂回通路17的开闭阀18。开闭阀18是由从后述的控制装置中输出的控制信号(控制电压)控制其开闭动作的电磁阀。
另外,制冷剂通过开闭阀18时产生的压力损失相比通过第一固定节流器15时产生的压力损失极小。因此,从复合型热交换器13的第一热交换部131流出的制冷剂在开闭阀18打开时经由固定节流器用迂回通路17流入室外热交换器19的入口侧,在开闭阀18关闭时经由第一固定节流器15流入室外热交换器19的入口侧。
如此,开闭阀18能够切换热泵循环10的制冷剂流路。因此,本实施方式的开闭阀18起到作为制冷剂流路切换部的功能。此外,也可以代替开闭阀18,采用设有对连接复合型热交换器13的第一热交换部131出口侧和第一固定节流器15入口侧的制冷剂流路、以及连接复合型热交换器13出口侧和固定节流器用迂回通路17入口侧的制冷剂流路进行切换的电气式的三通阀等的结构。
室外热交换器19用于使在内部流通的制冷剂和从送风扇20吹送的外气热交换。该室外热交换器19是配置在发动机室内,在制暖运转时作为使低压制冷剂蒸发来发挥吸热作用的蒸发器发挥功能,在制冷运转时作为使高压制冷剂放热的放热器发挥功能的热交换器。
送风扇20是由从后述的控制装置输出的控制信号(控制电压)控制转速(外气的送风空气量)的电动式送风机。此外,送风扇20构成朝向室外热交换器19吹送外气的外气送风装置。
在室外热交换器19的出口侧连接着电气式的三通阀21。该三通阀21由从后述的控制装置输出的控制信号(控制电压)控制其动作。
更具体地说,三通阀21在制暖运转时切换成将室外热交换器19出口侧和后述的第二固定节流器22入口侧连接的制冷剂流路,在制冷运转时及除湿制暖运转时切换成将室外热交换器19出口侧和后述的储液器24连接的制冷剂流路。此外,三通阀21与上述开闭阀18一起发挥作为制冷剂流路切换部的功能。
第二固定节流器22是使制冷剂运转时从室外热交换器19中流出的制冷剂减压膨胀的第二减压部,其基本构成与上述的第一固定节流器15相同。在第二固定节流器22的出口侧,连接着室内蒸发器23的入口侧。
室内蒸发器23是配置于室内空调单元30的罩壳31内,通过使利用第二固定节流器22减压膨胀了的低压制冷剂与车室内送风空气热交换、将低压制冷剂蒸发而将送风空气冷却的冷却用热交换器。在室内蒸发器23的出口侧,连接着储液器24的入口侧。
储液器24是将流入其内部的制冷剂的气液加以分离而储存循环内的剩余制冷剂的气液分离器。在储液器24的气相制冷剂出口,连接着压缩机11的吸入口侧。所以,储液器24起到抑制液相制冷剂被吸入压缩机11、防止压缩机11的液体压缩的功能。
下面,对室内空调单元30进行说明。室内空调单元30配置于车室内最前部的仪表盘(instrument panel)的内侧,在形成其外壳的罩壳31内收容有送风机32、上述的复合型热交换器13、以及室内蒸发器23等。
罩壳31形成车室内送风空气的空气通路,由具有一定程度的弹性、在强度方面也很优异的树脂(例如聚丙烯)成形。在罩壳31内的送风空气气流最上游侧,配置有将车室内空气(内气)和外气切换导入的内外气切换装置33。
在内外气切换装置33中,形成有向罩壳31内导入内气的内气导入口及导入外气的外气导入口。此外,在内外气切换装置33的内部,配置有内外气切换门,其连续地调整内气导入口及外气导入口的开口面积,使内气的风量与外气的风量的风量比例发生变化。
在内外气切换装置33的空气气流下游侧,配置有将经由内外气切换装置33导入的空气向车室内吹送的送风机32。该送风机32是利用电动机32b驱动离心多叶片风扇(西洛克风扇)32a的电动送风机,由从后述的控制装置中输出的控制信号(控制电压)控制转速(送风量)。而且,离心式多叶片风扇32a起到作为向车室内吹送空气的送风装置的作用。
在送风机32的空气气流下游侧,相对于车室内送风空气的流动而言,依次配置室内蒸发器23及复合型热交换器13。换言之,室内蒸发器23相对于复合型热交换器13被配置于车室内送风空气的流动方向上游侧。
另外,在罩壳31内,形成有使穿过室内蒸发器23的空气绕过复合型热交换器13流动的旁通通路34。
此外,在室内蒸发器23的空气气流下游侧,并且在复合型热交换器13的空气气流上游侧,配置有调整穿过室内蒸发器23后的空气中的、穿过复合型热交换器13的空气与穿过旁通通路34的空气的风量比例的空气混合门35。另外,在复合型热交换器13的空气气流下游侧及旁通通路34的空气气流下游侧,设有将穿过复合型热交换器13的空气与穿过旁通通路34的空气混合的混合空间。
此外,在罩壳31的送风空气气流最下游侧,配置有将在混合空间中混合的空调风向作为空调对象空间的车室内吹出的吹出口(图示略)。具体来说,作为吹出口,设有向车室内的乘员的上半身吹出空调风的脸部吹出口、向乘员的脚下吹出空调风的脚部吹出口、以及向车辆前面窗玻璃内侧面吹出空调风的除霜吹出口。
所以,空气混合门35通过调整穿过复合型热交换器13的空气与穿过旁通通路34的空气的风量比例,来调整在混合空间中混合的空调风的温度,调整从各吹出口中吹出的空调风的温度。也就是说,空气混合门35起到调整向复合型热交换器13吹送的车室内送风空气的送风量的作为送风量调整部的作用,并且还起到调整向车室内吹送的空调风的温度的作为温度调整部的作用。而且,空气混合门35由利用从控制装置输出的控制信号工作的伺服电机(图示略)驱动。
此外,在脸部吹出口、脚部吹出口以及除霜吹出口的送风空气气流上游侧,配置有调整脸部吹出口的开口面积的脸部门(图示略)、调整脚部吹出口的开口面积的脚部门(图示略)、以及调整除霜吹出口的开口面积的除霜门(图示略)。
这些脸部门、脚部门以及除霜门构成切换吹出口模式的吹出口模式切换部,借助连杆机构等,由利用从后述的控制装置输出的控制信号控制其工作的伺服电机(图示略)驱动。
下面,对冷却水循环回路40进行说明。冷却水循环回路40是如下的的热介质循环回路,即,在形成于在工作时伴随着发热的作为车载机器的发动机EG的内部的冷却水通路中,流通作为热介质的冷却水(例如乙二醇水溶液),从而将发动机EG冷却。
本实施方式的冷却水循环回路40中,设有冷却水泵41、开闭阀42、散热器43、复合型热交换器13的第二热交换部132。
冷却水泵41是由在冷却水循环回路40中向形成于发动机EG的内部的冷却水通路压送冷却水的作为热介质压送部的压送机构41a、以及驱动压送机构41a的电动机41b构成的电动式的水泵。该冷却水泵41的电动机41b通过增加其转速,可以增加流入复合型热交换器13的第二热交换部131的冷却水的流入量。
所以,本实施方式的冷却水泵41的电动机41b起到作为热介质流量调整部的作用。冷却水泵41的电动机41b由从控制装置输出的控制信号控制转速。
在冷却水泵41的出口侧,连接着散热器43的入口侧、以及复合型热交换器13的第二热交换部13的入口侧。此外,在从冷却水泵41到复合型热交换器13的第二热交换部13的热介质流路中,配置有开闭该热介质流路的开闭阀42。作为该开闭阀42,是利用从控制装置输出的控制信号(控制电压)控制其开闭工作的电磁阀。
这里,在开闭阀42打开的情况下,从冷却水泵41压送来而由发动机EG升温了的冷却水流入散热器43的入口侧及复合型热交换器13的第二热交换部132的入口侧双方,在开闭阀42关闭的情况下,从冷却水泵41压送来而由发动机EG升温了的冷却水流入散热器44的入口侧。
也就是说,本实施方式的冷却水循环回路40中,可以切换以冷却水泵41→发动机EG→复合型热交换器13的第二热交换部132及散热器43→冷却水泵41的顺序使冷却水循环的热介质回路、和以冷却水泵41→发动机EG→散热器43→冷却水泵41的顺序使冷却水循环的热介质回路。
如此所述,开闭阀42可以切换冷却水循环回路40的热介质流路。所以,本实施方式的开闭阀42起到作为热介质流路切换部的作用。
另外,在开闭阀42打开的情况下,冷却水不会流入复合型热交换器13的第二热交换部132。即,可以减少流入复合型热交换器13的第二热交换部132的冷却水的流入量。所以,本实施方式的开闭阀42与冷却水泵41的电动机41b一起,起到作为热介质流量调整部的作用。而且,也可以取代开闭阀42,而采用设置电气式的三通阀等的构成,该电气式的三通阀切换将形成于发动机EG的内部的冷却水通路的出口侧与复合型热交换器13的第二热交换部132入口侧连接起来的热介质流路、以及将形成于发动机EG的内部的冷却水通路的出口侧与散热器43入口侧连接起来的热介质流路。
散热器43是配置于发动机室内,使从形成于发动机EG的内部的冷却水通路中流出的冷却水、与从送风扇(图示略)吹送的外气热交换而将冷却水所具有的热量向外气放出的放热器。而且,散热器43的送风扇由从控制装置输出的控制信号控制其工作。
下面,基于图2~图4,对复合型热交换器13的详细构成进行说明。图2是本实施方式的复合型热交换器13的外观立体图,图3是本实施方式的复合型热交换器13的分解立体图。另外,图4是用于说明本实施方式的复合型热交换器13的制冷剂及冷却水的流动的示意性立体图。
本实施方式的复合型热交换器13是将第一热交换部131及第二热交换部132一体化而成的,以便可以使车室内送风空气与从压缩机构11a中喷出的喷出制冷剂及作为热介质的冷却水双方进行热交换。
第一热交换部131及第二热交换部132分别作为具有在内部流通流体的多个管道131a、132a、配置于这些管道131a、132a的两端侧而进行流体的汇合或分配的一对汇合分配用的罐131b、132b等的、所谓的罐管型的热交换器而构成。
更具体来说,第一热交换部131是具有制冷剂所流动的多个制冷剂用管道131a、以及沿与制冷剂用管道131a的长度方向正交的方向延伸而进行流经制冷剂用管道131a内的高压制冷剂的汇合或分配的制冷剂用储水罐部(制冷剂用罐部)131b,使流经制冷剂用管道131a的制冷剂与流经制冷剂用管道131a的周围的车室内送风空气进行热交换的热交换部。
另一方面,第二热交换部132是具有作为热介质的冷却水所流动的多个热介质用管道132a、以及沿与热介质用管道132a的长度方向正交的方向延伸而进行流经热介质用管道132a内的低压制冷剂的汇合或分配的热介质用储水罐部(热介质用罐部)132b,使流经热介质用管道132a的低压制冷剂与流经热介质用管道132a的周围的车室内送风空气进行热交换的热交换部。
制冷剂用管道131a及热介质用管道132a由与其长度方向正交的截面形状为扁平形状的扁平管构成,以传热性优异的金属(铝合金等)制成。
本实施方式的制冷剂用管道131a及热介质用管道132a分别沿着来自送风机32的送风空气的流动方向X配置2列。此外,本实施方式的制冷剂用管道131a及热介质用管道132a被以其外表面的平坦面彼此相互平行、并且隔开规定的间隔分离的状态交替配置。即,制冷剂用管道131a配置于热介质用管道132a之间,相反,热介质用管道132a配置于制冷剂用管道131a之间。
此外,形成于制冷剂用管道131a与热介质用管道132a之间的空间构成车室内送风空气所流通的送风空气通路133。也就是说,在制冷剂用管道131a的外周及热介质用管道132a的外周,形成车室内送风空气所流通的送风空气通路133。
此外,在送风空气通路133中,作为传热促进部配置有外翅片134,其促进第一热交换部131的制冷剂与车室内送风空气的热交换、以及第二热交换部132的冷却水与车室内送风空气的热交换,并且促进流经制冷剂用管道131a的制冷剂与流经热介质用管道132a的冷却水的热交换。外翅片134被以与相面对的制冷剂用管道131a的外表面及热介质用管道132a的外表面接合的状态配置。
另外,制冷剂用管道131a及热介质用管道132a配置于制冷剂用储水罐部131b与热介质用储水罐部132b之间。具体来说,在制冷剂用管道131a及热介质用管道132a的长度方向一端侧配置制冷剂用储水罐部131b,在制冷剂用管道131a及热介质用管道132a的长度方向另一端侧配置热介质用储水罐部132b。
如图3所示,制冷剂用储水罐部131b具有与配置成2列的各管道131a、132a连接的制冷剂用连接板131c、固定于制冷剂用连接板131c的制冷剂用中间板131d、以及制冷剂用罐形成构件131e。
通过在制冷剂用中间板131d上固定制冷剂用连接板131c,而在其与制冷剂用连接板131c之间,形成具有将2列热介质用管道132a彼此相互连通的多个空间的多个凹部131f。
另外,在制冷剂用中间板131d的与制冷剂用管道131a对应的部位,形成贯穿其表背面的贯穿孔,在该贯穿孔中嵌插制冷剂用管道131a。而且,在制冷剂用管道131a及热介质用管道132a的制冷剂用储水罐部131b侧的端部,制冷剂用管道131a比热介质用管道132a更向制冷剂用罐形成构件131e侧突出。
通过将制冷剂用罐形成构件131e固定于制冷剂用连接板131c及制冷剂用中间板131d,而在其内部形成使制冷剂汇合的汇合空间131g、以及分配制冷剂的分配空间131h。具体来说,通过对平板金属实施冲压加工,而将制冷剂用罐形成构件131e制成从其长度方向看时为二山状(W字形)。
此外,通过将制冷剂用罐形成构件131e的二山状的中央部与制冷剂用中间板131d接合,而划分出汇合空间131g及分配空间131h。而且,本实施方式中,在送风空气的流动方向X的风下侧配置汇合空间131g,在风上侧配置分配空间131h。
另外,在制冷剂用罐形成构件131e的长度方向一端侧,连接着使制冷剂流入分配空间131h的制冷剂用流入配管(制冷剂导入部)13a,并且连接着使制冷剂从汇合空间131g中流出的制冷剂用流出配管(制冷剂导出部)13b。此外,制冷剂用罐形成构件131e的长度方向另一端侧由封堵构件封堵。
另一方面,热介质用储水罐部132b与制冷剂用储水罐部131b的基本的构成相同,具有与各管道131a、132a连接的热介质用连接板132c、固定于热介质用连接板132c的热介质用中间板132d、以及热介质用罐形成构件132e。
此外,通过在热介质用中间板132d上固定热介质用连接板132c,而在其与热介质用连接板132c之间,形成具有将2列制冷剂用管道131a彼此相互连通的多个空间的多个凹部132f。
另外,在热介质用中间板132d的与热介质用管道132a对应的部位,形成贯穿其表背面的贯穿孔,在该贯穿孔中嵌插热介质用管道132a。而且,在制冷剂用管道131a及热介质用管道132a的热介质用储水罐部132b侧的端部,热介质用管道132a比制冷剂用管道131a更向热介质用罐形成构件132e侧突出。
通过将热介质用罐形成构件132e固定于热介质用连接板132c及热介质用中间板132d,而在其内部形成使冷却水汇合的汇合空间132g、以及分配冷却水的分配空间132h。具体来说,将热介质用罐形成构件132e与制冷剂用罐形成构件131e相同地,制成从其长度方向看时为二山状(W字形)。
此外,通过将热介质用罐形成构件132e的二山状的中央部与热介质用中间板132d接合,而划分出汇合空间132g及分配空间132h。而且,本实施方式中,在送风空气的流动方向X的风上侧配置汇合空间132g,在风下侧配置分配空间132h。
另外,在热介质用罐形成构件132e的长度方向一端侧,连接着使冷却水流入分配空间132h的热介质用流入配管(热介质导入部)13c,并且连接着使冷却水从汇合空间132g中流出的热介质用流出配管(热介质导出部)13d。此外,热介质用罐形成构件132e的长度方向另一端侧由封堵构件封堵。
如此构成的本实施方式的复合型热交换器13中,如图4的实线箭头所示,经由制冷剂用流入配管13a从制冷剂用储水罐部131b的分配空间131h流入的制冷剂流入排成2列的制冷剂用管道131a中的外气流动方向的风上侧的各制冷剂用管道131a。
此外,从外气流动方向的风上侧的各制冷剂用管道131a流出的制冷剂经由形成于热介质用储水罐部132b的热介质用连接板132c与热介质用中间板132d之间的空间,流入外气流动方向的风下侧的各制冷剂用管道131a。
此外,从配置于外气流动方向的风下侧的各制冷剂用管道131a流出的制冷剂在制冷剂用储水罐部131b的汇合空间131g中汇合,从制冷剂用流出配管13b流出。也就是说,本实施方式的复合型热交换器13中,从制冷剂用流入配管13a流入的制冷剂以风上侧的各制冷剂用管道131a→热介质用储水罐部132b→风下侧的各制冷剂用管道131a的顺序进行U形转弯,向制冷剂流出配管13b流出。
同样地,从热介质用流入配管13c流入的冷却水如图4的虚线箭头所示,以风下侧的各热介质用管道132a→制冷剂用储水罐部131b→风上侧的各热介质用管道132a的顺序进行U形转弯,向热介质用流出配管13d流出。
本实施方式中,通过采用此种复合型热交换器13,可以在多种流体(制冷剂、冷却水、空气)之间相互进行热交换。
下面,对本实施方式的电气控制部进行说明。本实施方式的控制装置(图示略)由包括CPU、ROM、以及RAM等的众所周知的微机和其周边电路构成,基于存储于该ROM内的控制程序来进行各种运算、处理,控制与输出侧连接的各种控制机器等的工作。
另外,在控制装置的输入侧,连接着检测车室内温度的内气传感器(内气温度检测部)、检测外气温度的外气传感器(外气温度检测部)、检测车室内的日照量的日照传感器(日照量检测部)、检测室内蒸发器23的吹出空气温度(蒸发器温度)的蒸发器温度传感器(蒸发器温度检测部)、检测流入复合型热交换器13的高压制冷剂(压缩机11的喷出制冷剂)的温度的高压侧温度传感器(高压侧制冷剂温度检测部)、检测高压制冷剂的压力的高压侧压力传感器(高压侧制冷剂压力检测部)、检测流入复合型热交换器13的冷却水的温度的冷却水温度传感器(热介质温度传感器)等传感器组。
此外,在控制装置的输入侧,与配置于车室内前部的仪表盘附近的操作面板(图示略)连接,输入设于该操作面板的各种操作开关的操作信号。作为设于操作面板的操作开关,设有车辆用空调装置的工作开关、设定车室内温度的车室内温度设定开关、运转模式设定开关等。
这里,控制装置是将控制各种控制机器的控制部一体化构成并控制它们的装置,而在本实施方式中,控制装置中的用于控制各控制机器的工作的构成(硬件及软件)作为各控制机器的控制部发挥作用。
例如,控制压缩机11的电动机11b的工作的构成形成喷出能力控制部,控制冷却水循环回路40的冷却水泵41及开闭阀42的工作的构成形成热介质流量控制部,控制空气混合门35的伺服电机的工作的构成形成送风量控制部。
下面,对如上所述地构成的本实施方式的工作进行说明。本实施方式的车辆用空调装置1中,可以执行将车室内制暖的制暖运转、以及将车室内制冷的制冷运转。而且,可以根据操作面板的运转模式设定开关的操作信号,来决定执行制暖运转及制冷运转的哪种运转。
(a)制冷运转
在操作面板的工作开关被接通的状态下,一旦以操作面板的运转模式设定开关选择制冷运转模式,即开始制冷运转。
制冷运转时,控制装置打开热泵循环10的开闭阀18,并且将三通阀21切换为将压缩机11的喷出口侧与第二固定节流器22连接的制冷剂流路。此外,控制装置关闭冷却水循环回路40的开闭阀42。
这样,在热泵循环10中,从压缩机11中喷出的喷出制冷剂(高压制冷剂)就如图1的空心箭头所示流动。另外,冷却水循环回路40中,从冷却水泵41压送来的冷却水如图1的实线箭头所示流动。
在利用开闭阀18、三通阀21、开闭阀42切换为制冷运转时的制冷剂流路及热介质流路后,控制装置读入上述的传感器组的检测信号或操作面板的操作信号。此后,根据所读入的检测信号或操作信号,算出作为向车室内吹出的空气的目标温度的目标吹出温度TAO。继而,基于所算出的目标吹出温度TAO、传感器组的检测信号、以及操作面板的操作信号,决定与控制装置的输出侧连接的各种控制机器的工作状态。
例如,对于热泵循环10中的压缩机构11a的制冷剂喷出能力,即向压缩机11的电动机11b输出的控制信号(转速),如下所示地决定。首先,基于目标吹出温度TAO,参照预先存储于控制装置中的控制映射图,决定室内蒸发器23的目标蒸发器吹出温度TEO。
此后,基于该目标蒸发器吹出温度TEO与利用蒸发器温度传感器检测出的来自室内蒸发器23的吹出空气温度Te的偏差,使用反馈控制方法以使来自室内蒸发器23的吹出空气温度Te接近目标吹出空气温度TEO的方式,决定向压缩机11的电动机11b输出的控制信号。
另外,对于向空气混合门35的伺服电机输出的控制信号,基于目标吹出温度TAO及室内蒸发器23的吹出空气温度Te,参照预先存储于控制装置中的控制映射图,以使向车室内吹出的空气的温度达到由车室内温度设定开关设定的所需的温度的方式来决定。
另外,对于向冷却水泵41的电动机输出的控制信号,根据冷却水温度传感器的检测值,以使发动机EG的温度达到预先确定的保护温度范围的方式来决定。
这里,保护温度范围被设定为如下的范围,即,在为了减少由封入发动机EG内的润滑量机油的粘度增加造成的摩擦损耗而设定的下限保护温度Tw1以上,并且在为了抑制发动机EG的过热而设定的上限保护温度Twh以下。
此后,将由目标吹出温度TAO等决定出的控制信号等向各种控制机器输出。其后,在利用操作面板要求车辆用空调装置1的工作停止以前,按照规定的控制周期,反复进行上述的检测信号及操作信号的读入→目标吹出温度TAO的算出→各控制机器的工作状态的决定→各控制机器的控制这样的控制过程。而且,基本上在设定为其他的运转模式的情况下也同样地进行此种控制过程。
这样,在热泵循环10中,从压缩机11中喷出的制冷剂就会流入复合型热交换器13的第一热交换部131。流入复合型热交换器13的第一热交换部131的高压制冷剂与由送风机32吹送的车室内送风空气进行热交换而放热,将车室内送风空气加热。
从复合型热交换器13的第一热交换部131中流出的高压制冷剂经由开闭阀18流入室外热交换器19。流入室外热交换器19的制冷剂与由送风扇20吹送的外气进行热交换而放热。
从室外热交换器19中流出的制冷剂流入第二固定节流器22而被减压膨胀,直至变为低压制冷剂。由第二固定节流器22减压了的低压制冷剂流入室内蒸发器23,从由送风机32吹送的车室内送风空气中吸热而蒸发。这样,向车室内吹送的送风空气就被冷却。
从室内蒸发器23中流出的制冷剂流入储液器23,在该储液器23中被气液分离。此后,在储液器23中分离出的气相制冷剂被吸入压缩机11而再次受到压缩。
另外,在冷却水循环回路40中,由冷却水泵41压送的冷却水在形成于发动机EG的内部的冷却水通路中流过,由发动机EG所具有的热量加热。此后,从发动机EG的冷却水通路中流出的冷却水流入散热器43而向外气散热后,再次被冷却水泵41吸入。
如上所述,通过在制冷运转时,在室内蒸发器23中低压制冷剂从车室内送风空气中吸热,就可以将车室内送风空气冷却而进行车室内的制冷。
(b)制暖运转
在操作面板的工作开关被接通的状态下,一旦用操作面板的运转模式设定开关选择制暖运转模式,即开始制暖运转。
在该制暖运转时,控制装置关闭热泵循环10的开闭阀18,并且将三通阀21切换为连接室外热交换器19的出口侧和储液器24的入口侧的制冷剂流路。此外,控制装置打开冷却水循环回路40的开闭阀42。
这样,在热泵循环10中,从压缩机11中喷出的喷出制冷剂就会如图1的黑箭头所示地流动。另外,在冷却水循环回路40中,由冷却水泵41压送的冷却水如图1的虚线箭头所示地流动。
此后,控制装置基于目标吹出温度TAO、传感器组的检测信号、以及操作面板的操作信号,决定连接在控制装置的输出侧的各种控制机器的工作状态。
例如,对于向压缩机11的电动机11b输出的控制信号(转速),基于目标吹出温度TAO,参照预先存储于控制装置中的控制映射图,算出复合型热交换器13的目标热交换器温度,基于所算出的目标热交换器温度与由高压侧温度传感器检测出的流入第一热交换部131的高压制冷剂的温度的偏差,使用反馈控制方法以使来自复合型热交换器13的吹出空气温度接近目标热交换器的方式来决定。
另外,对于制暖运转时的向空气混合门35的伺服电机输出的控制信号,以使空气混合门35的开度成为基于目标吹出温度TAO及室内蒸发器23的吹出空气温度Te的第一目标开度、以及与第一目标开度相比减少了复合型热交换器13侧的空气通路的开度的第二目标开度的某个的方式来决定。
例如,如图5所示,在控制装置的S1中,判断是否是从发动机EG的工作开始起的预先确定的基准时间以内(发动机起动初期阶段)。在并非发动机起动初期阶段的情况下,即,在从发动机起动起超过上述基准时间的情况下,在S2中将空气混合门35的开度决定为第一目标开度。对于向空气混合门35的伺服电机输出的控制信号,在从作为外部热源装置的发动机EG的工作开始起的预先确定的基准时间以内(起动初期阶段),S3中冷却水温度TW为第一热介质基准温度T1以下的情况下,以在S4中使空气混合门35的开度成为第二目标开度的方式决定。在S3中冷却水温度高于第一热介质基准温度(T1)的情况下,在S2中将空气混合门35的开度决定为第一目标开度。
另一方面,在发动机EG的起动初期阶段冷却水温度上升到高于第一热介质基准温度(T1)的温度的情况下,或者在经过了发动机EG的起动初期阶段的情况下,以使空气混合门35的开度成为第一目标开度的方式决定向空气混合门35的伺服电机输出的控制信号。而且,图5是表示在控制装置中对空气混合门35的伺服电机的控制的一例的流程图。
这样,在向空气混合门35的伺服电机输出的控制信号被以使空气混合门35的开度达到第二目标开度的方式决定的情况下,与以达到第一目标开度的方式决定的情况相比,向复合型热交换器13吹送的车室内送风空气的送风量减少。反之,在向空气混合门35的伺服电机输出的控制信号被以使空气混合门35的开度达到第一目标开度的方式决定的情况下,与以达到第二目标开度的方式决定的情况相比,向复合型热交换器13吹送的车室内送风空气的送风量增加。
另外,对于制暖运转时的向冷却水泵41的电动机41b输出的控制信号,以使电动机41b的转速达到与冷却水温度传感器的检测值对应的第一目标转速、以及作为比第一目标转速高的转速的第二目标转速的某个的方式决定。
例如,如图6所示,在以使空气混合门35的开度达到第二目标开度的方式决定的条件成立的情况下,以使电动机41b的转速达到第二目标转速的方式,决定向冷却水泵41的电动机41b输出的控制信号。
另一方面,在以使空气混合门35的开度达到第一目标开度的方式决定的条件成立的情况下,以使电动机41b的转速达到第一目标转速的方式,决定向冷却水泵41的电动机41b输出的控制信号。图6是表示在控制装置中对冷却水泵41的电动机41b的控制的一例的流程图。如图6所示,在S1中,判断是否在从发动机EG的工作开始起的预先确定的基准时间以内(发动机起动初期阶段)。在并非发动机起动初期阶段的情况下,在S12中以使电动机41b的转速达到第一目标转速的方式决定。在从作为外部热源装置的发动机EG的工作开始起的预先确定的基准时间以内(起动初期阶段),在S3中冷却水温度TW为第一热介质基准温度T1以下的情况下,在S14中以使电动机41b的转速达到第二目标转速的方式决定。反之,在S3中冷却水温度TW高于第一热介质基准温度T1的情况下,在S12中以使电动机41b的转速达到第一目标转速的方式决定。
这样,在以使电动机41b的转速达到第二目标转速的方式决定向冷却水泵41的电动机41b输出的控制信号的情况下,与以达到第一目标转速的方式决定的情况相比,流入复合型热交换器13的第二热交换部131的冷却水的流入量增加。反之,在以使电动机41b的转速达到第一目标转速的方式决定向冷却水泵41的电动机41b输出的控制信号的情况下,与以达到第二目标转速的方式决定的情况相比,流入复合型热交换器13的第二热交换部131的冷却水的流入量减少。
而且,在制暖运转时,控制装置以使向散热器43吹送空气的送风扇不工作的方式,向送风扇输出控制信号。
这样,在热泵循环10中,从压缩机11中喷出的喷出制冷剂就会流入复合型热交换器13的第一热交换部131。流入复合型热交换器13的第一热交换部131的高压制冷剂与由送风机32吹送的车室内送风空气进行热交换而放热。这样,车室内送风空气就被加热。
从复合型热交换器13的第一热交换部131中流出的高压制冷剂流入第一固定节流器15而被减压膨胀,直至变为低压制冷剂。由第一固定节流器15减压了的低压制冷剂流入室外热交换器19,从由送风扇20吹送的外气中吸热而蒸发。进行热交换而放热。
从室外热交换器19中流出的制冷剂流入储液器23,在该储液器23中被气液分离。此后,在储液器23中分离出的气相制冷剂被吸入压缩机11而再次受到压缩。
另一方面,在冷却水循环回路40中,由冷却水泵41压送的冷却水在形成于发动机EG的内部的冷却水通路中流过,发动机EG与冷却水被进行热交换。此后,从发动机EG的冷却水通路中流出的冷却水流入散热器43及复合型热交换器13的第二热交换部132双方之中。
流入散热器32的冷却水由于送风扇是停止的,因此不会与外气进行热交换,而再次被吸入冷却水泵41。另外,流入复合型热交换器13的第二热交换部132的冷却水与喷出制冷剂及送风空气的一方或双方进行热交换,再次被吸入冷却水泵41。
这里,在制暖运转中,在作为外部热源装置的发动机EG的起动初期阶段中冷却水温度为第一热介质基准温度以下的情况下,使向复合型热交换器13吹送的送风空气的送风量减少,此外,使流入第二热交换部132的冷却水的流入量增加,因此可以积极地促进复合型热交换器13中的喷出制冷剂与冷却水的热交换。此外,在喷出制冷剂的温度高于冷却水的情况下,可以将喷出制冷剂所具有的热量经由外翅片134向冷却水放出,将冷却水加热。
另一方面,在制暖运转中,在发动机EG的起动初期阶段中冷却水温度上升到高于第一热介质基准温度的温度的情况下,或者在经过了发动机EG的起动初期阶段的情况下,可以在复合型热交换器13中将喷出制冷剂及冷却水所具有的热量向车室内送风空气放出而将车室内送风空气加热到所需的温度。这样,就可以实现车室内的制暖。
根据以上所说明的本实施方式,除了可以调整复合型热交换器13中的车室内送风空气与从压缩机11a中喷出的喷出制冷剂的热交换量、以及车室内送风空气与冷却水的热交换量以外,还可以调整喷出制冷剂与冷却水的热交换量,可以实现多种流体(喷出制冷剂、冷却水、送风空气)之间的恰当的热交换,因此可以将多种流体各自所具有的热量有效地加以利用。
另外,本实施方式中,在制暖运转时,在发动机EG的起动初期阶段中冷却水温度为第一热介质基准温度以下的情况下,通过使向复合型热交换器13吹送的送风空气的送风量减少,并且使流入第二热交换部132的冷却水的流入量增加,可以积极地促进复合型热交换器13中的喷出制冷剂与冷却水的热交换。
这样,在高压制冷剂的温度高于冷却水的情况下,可以将高压制冷剂所具有的热量经由外翅片134向冷却水放出,将冷却水加热,因此可以在发动机EG的起动初期阶段中进行发动机EG的预热。其结果是,可以减少发动机EG的摩擦损耗,可以实现车辆油耗等的改善。
此外,本实施方式中,由于在第一热交换部131的制冷剂用管道131a的外表面及第二热交换部132的制冷剂用管道132a的外表面,接合有外翅片134,因此可以极为容易地在复合型热交换器13中进行流过第一热交换部131的喷出制冷剂、与流过第二热交换部132的冷却水之间的热移动。
(第二实施方式)
下面,基于图7对本发明的第二实施方式进行说明。图7是表示本实施方式的空气混合门35的伺服电机的控制的概要的流程图。而且,本实施方式中,对与第一实施方式相同或等价的部分的说明加以省略或简化地进行说明。
上述的第一实施方式中,在发动机EG的起动初期阶段中,在流入复合型热交换器13的第二热交换部132的冷却水的温度为第一热介质基准温度以下的情况下,利用空气混合门35的开度调整来减少向复合型热交换器13吹送的空气的送风量。
与之不同,本实施方式中,在发动机EG的起动初期阶段中,在流入复合型热交换器13的第二热交换部132的冷却水的温度TW为预先确定的第二热介质基准温度T2以下的情况下,利用空气混合门35的开度调整来增加向复合型热交换器13吹送的空气的送风量,在穿过复合型热交换器13的吹出空气的温度TA上升到高于吹出基准温度T0的温度的情况下,利用空气混合门35的开度调整来慢慢地减少向复合型热交换器13吹送的空气的送风量。而且,第二热介质基准温度并不限于与上述的实施方式的第一热介质基准温度同等的值,可以设定为与第一热介质基准温度不同的值。
具体来说,对于本实施方式的制暖运转时的向空气混合门35的伺服电机输出的控制信号,以使空气混合门35的开度成为基于目标吹出温度TAO及室内蒸发器23的吹出空气温度Te的第一目标开度、以及与第一目标开度相比增大了复合型热交换器13侧的空气通路的开度的第三目标开度的某个的方式决定。
例如,如图7所示,在控制装置的S1中,在经过了发动机起动初期阶段的情况下,在S22中将空气混合门35的开度决定为基于目标吹出温度TAO及室内蒸发器23的吹出空气温度Te的第一目标开度。在从作为外部热源装置的发动机EG的工作开始起的预先确定的基准时间以内(起动初期阶段),在S23中冷却水温度TW高于第二热介质基准温度T2的情况下,在S22中以使空气混合门35的开度达到第一目标开度的方式,决定向空气混合门35的伺服电机输出的控制信号。在S23中冷却水温度为第二热介质基准温度T2以下的情况下,在S24中判断穿过复合型热交换器13的吹出空气的温度TA是否高于吹出基准温度T0。在S24中穿过复合型热交换器13的吹出空气的温度TA高于吹出基准温度T0的情况下,在S22中以使空气混合门35的开度达到第一目标开度的方式决定。另一方面,在S24中穿过复合型热交换器13的吹出空气的温度TA为吹出基准温度T0以下的情况下,以使空气混合门35的开度达到第三目标开度的方式决定。在发动机EG的起动初期阶段中,在冷却水温度TW为第二热介质基准温度T2以下的情况下,也可以以使空气混合门35的开度达到第三目标开度的方式,决定向空气混合门35的伺服电机输出的控制信号。
另一方面,在发动机EG的起动初期阶段中冷却水温度TW上升到高于第二热介质基准温度T2的温度的情况下,或者在经过了发动机EG的起动初期阶段的情况下,以使空气混合门35的开度达到第一目标开度的方式,决定向空气混合门35的伺服电机输出的控制信号。
此外,在穿过复合型热交换器13的吹出空气的温度TA上升到高于吹出基准温度T0的温度的情况下,以使空气混合门35的开度达到第一目标开度的方式决定向空气混合门35的伺服电机输出的控制信号。而且,图7是用于说明决定空气混合门35的目标开度的处理的流程的示意图。
这样,在以使空气混合门35的开度达到第三目标开度的方式决定向空气混合门35的伺服电机输出的控制信号的情况下,与以达到第一目标开度的方式决定的情况相比,向复合型热交换器13吹送的车室内送风空气的送风量减少。反之,在以使空气混合门35的开度达到第一目标开度的方式决定向空气混合门35的伺服电机输出的控制信号的情况下,与以达到第三目标开度的方式决定的情况相比,向复合型热交换器13吹送的车室内送风空气的送风量减少。
如上所述,本实施方式中,在制暖运转时,在发动机EG的起动初期阶段中,在流入复合型热交换器13的第二热交换部132的冷却水温度TW为第二热介质基准温度T2以下的情况下,通过使向复合型热交换器13吹送的送风空气的送风量增加,可以积极地促进复合型热交换器13中的送风空气与喷出制冷剂及冷却水的热交换。
这样,由于可以将喷出制冷剂所具有的热量向车室内送风空气放出,将车室内送风空气加热,因此可以在发动机EG的起动初期阶段中提前地进行车室内的制暖。
另外,本实施方式中,由于在穿过复合型热交换器13的吹出空气的温度上升到高于吹出基准温度的温度的情况下,减少向复合型热交换器13吹送的送风空气的送风量,因此可以积极地促进复合型热交换器13中的喷出制冷剂与冷却水的热交换。
这样,在高压制冷剂的温度高于冷却水的情况下,可以将高压制冷剂所具有的热量经由外翅片134向冷却水放出,将冷却水加热,从而可以进行发动机EG的预热。
而且,本实施方式中,在根据冷却水温度TW或吹出空气的温度TA减少向复合型热交换器13吹送的送风空气的送风量时,也可以以使流入复合型热交换器13的第二热交换部131的冷却水的流入量增加的方式,来决定向冷却水泵41的电动机41b输出的控制信号。这样,就可以更加积极地促进复合型热交换器13中的送风空气与喷出制冷剂及冷却水的热交换。
(第三实施方式)
下面,基于图8对本发明的第三实施方式进行说明。图8是表示本实施方式的压缩机11的电动机11b的控制的概要的流程图。而且,本实施方式中,对与第一、第二实施方式相同或等价的部分的说明加以省略或简化地进行说明。
上述的各实施方式中,例如,在制暖运转时,根据基于目标吹出温度TAO算出的目标热交换器温度,来决定向压缩机11的电动机11b输出的控制信号。
与之不同,本实施方式中,在流入复合型热交换器13的第二热交换部132的冷却水温度TW高于向复合型热交换器13吹送的空气温度TA1的情况下,以使穿过复合型热交换器13的吹出空气的温度达到基于目标吹出温度TAO算出的目标热交换器温度的方式,来变更压缩机构11a的制冷剂喷出能力。
而且,对于向复合型热交换器13吹送的送风空气的温度,在利用内外气切换装置33向罩壳31内导入外气的情况下,为外气传感器的检测值(外气温度),在向罩壳31内导入内气的情况下,为内气传感器的检测值(内气温度)。
具体来说,对于向压缩机11的电动机11b输出的控制信号,以达到与基于目标吹出温度算出的目标热交换器温度对应的第一目标转速(第一目标喷出能力)、以及作为比第一目标转速高的转速的第二目标转速(第二目标喷出能力)的某个的方式决定。
例如,如图8所示,在控制装置的S1中经过了发动机起动初期阶段的情况下,在S22中将向压缩机11的电动机11b输出的控制信号决定为与基于目标吹出温度算出的目标热交换器温度对应的第一目标转速,将压缩机11的喷出能力控制为第一目标喷出能力。在发动机起动初期阶段中,在S33中冷却水温度TW高于向复合型热交换器13吹送的送风空气的温度(送风空气流入温度)TA1的情况下,将向压缩机11的电动机11b输出的控制信号决定为与第一目标转速相当的信号。另一方面,在S33中冷却水温度TW为送风空气流入温度TA1以下的情况下,在S34中将向压缩机11的电动机11b输出的控制信号决定为与第二目标转速相当的信号。
在流入复合型热交换器13的第二热交换部132的冷却水温度TW高于向复合型热交换器13吹送的送风空气的温度TA1的情况下,以使压缩机11的电动机11b的转速达到第一目标转速(第一目标喷出能力)的方式,来决定向压缩机11的电动机11b输出的控制信号。
另一方面,在流入复合型热交换器13的第二热交换部132的冷却水温度TW为向复合型热交换器13吹送的送风空气的温度TA1以下的情况下,以使压缩机11的电动机11b的转速达到第二目标转速(第二目标喷出能力)的方式来决定。
这样,在以使电动机11b的转速达到第一目标转速的方式决定向压缩机11的电动机11b输出的控制信号的情况下,可以将在复合型热交换器13的第一热交换部131中流动的喷出制冷剂所具有的热量向车室内送风空气放出而将车室内送风空气加热。此外,可以将在第二热交换部132中流动的冷却水所具有的热量向车室内送风空气放出,将车室内送风空气加热。也就是说,可以将喷出制冷剂所具有的热量、以及冷却水所具有的热量有效地用于加热车室内送风空气。
另外,在以使电动机11b的转速达到第二目标转速的方式决定向压缩机11的电动机11b输出的控制信号的情况下,可以将在复合型热交换器13的第一热交换部131中流动的喷出制冷剂所具有的热量向车室内送风空气放出而将车室内送风空气加热。此外,可以将在复合型热交换器13的第一热交换部131中流动的喷出制冷剂所具有的热量向在第二热交换部132中流动的冷却水放出,将冷却水加热。也就是说,可以将喷出制冷剂所具有的热量有效地用于加热车室内送风空气及冷却水。
(第四实施方式)
下面,基于图9对本发明的第四实施方式进行说明。图9是表示本实施方式的压缩机11的电动机11b的控制的概要的流程图。而且,在本实施方式中,对与第一~第三实施方式相同或等价的部分的说明加以省略或简化地进行说明。
本实施方式中,在流入复合型热交换器13的第二热交换部132的冷却水温度TW为预先确定的第三热介质基准温度T3以下的情况下,以使穿过复合型热交换器13的吹出空气的温度达到基于目标吹出温度TAO算出的目标热交换器温度的方式,变更压缩机构11a的制冷剂喷出能力,并且使流入复合型热交换器13的第二热交换部131的冷却水的流入量减少。而且,第三热介质基准温度T3并不限于与上述的实施方式的第一、第二热介质基准温度T1、T2同等的值,可以设定为与第一、第二热介质基准温度T1、T2不同的值。
具体来说,对于向压缩机11的电动机11b输出的控制信号,决定为与基于目标吹出温度算出的目标热交换器温度对应的目标转速。
另外,对于向冷却水泵41的电动机41b输出的控制信号,以使电动机41b的转速达到与冷却水温度传感器的检测值对应的第一目标转速、以及作为比第一目标转速低的转速的第三目标转速的某个的方式决定。
例如,如图9所示,在控制装置的S1中判断为经过了发动机起动初期阶段的情况下,在S42中以使电动机41b的转速达到第一目标转速的方式决定。在控制装置的S1中判断为是发动机起动初期阶段的情况下,实施S43的判断。在S43中流入第二热交换部132的冷却水温度TW为第三热介质基准温度T3以下的情况下,在S44中以使冷却水泵41的电动机41b的转速达到第三目标转速的方式决定,在S43中流入第二热交换部132的冷却水温度TW高于第三热介质基准温度T3的情况下,在S42中以使电动机41b的转速达到第一目标转速的方式决定。
这样的话,在流入复合型热交换器13的第二热交换部132的冷却水的温度TW为第三热介质基准温度T3以下的情况下,通过减少向第二热交换部132的冷却水的流入量,并且与目标吹出温度对应地调整压缩机构11的制冷剂喷出能力,就可以利用复合型热交换器13积极地促进喷出制冷剂与送风空气的热交换,从而可以将向车室内吹送的空气调整为所需的温度。
这里,本实施方式中,在流入第二热交换部132的冷却水温度TW为第三热介质基准温度T3以下的情况下,以使冷却水向第二热交换部132的流入量减少的方式,来决定向冷却水泵41的电动机41b输出的控制信号,然而并不限定于此。例如,在流入第二热交换部132的冷却水温度为第三热介质基准温度以下的情况下,也可以通过关闭冷却水循环回路40的开闭阀42,来减少冷却水向第二热交换部132的流入量。
(其他实施方式)
虽然以上对本发明的实施方式进行了说明,然而本发明并不限定于此,只要不脱离各技术方案中记载的范围,就不限定于各技术方案的记载内容,也涵盖本领域人员可以很容易地从这些方式置换的范围,并且可以适当地附加基于本领域人员通常所具有的知识的改良。例如,可以如下所示地进行各种变形。
(1)在像上述的各实施方式中说明的热泵循环10那样,在制暖运转时利用室外热交换器19使制冷剂与外气进行热交换而将制冷剂蒸发的冷冻循环装置中,一旦室外热交换器19中的制冷剂蒸发温度为结霜温度(具体来说是0℃)以下,就有可能在室外热交换器19中产生结霜。如果产生此种结霜,则室外热交换器19中的外气所流通的外气通路就会被霜堵塞,室外热交换器19的热交换能力明显地降低。
这里,例如可以考虑通过限制压缩机11的喷出制冷剂向复合型热交换器13的第一热交换部131的流入量,而将在室外热交换器19中流通的制冷剂的温度设为结霜温度以上。
另外,可以考虑,将室外热交换器19像上述的实施方式中说明的复合型热交换器13那样,用如下的热交换器来构成,即,除了具备使制冷剂与外气进行热交换的热交换部以外,还具备使外气及制冷剂的至少一方与将不同于发动机EG的其他热源(车载电池等)冷却的热介质进行热交换的热交换部的热交换器来构成,通过限制制冷剂向室外热交换器19的流入量,并且增加其他热源的热介质向室外热交换器19的流入量,而将室外热交换器19的温度设为结霜温度以上。
但是,无论如何,都有可能在进行室外热交换器19的除霜时,压缩机11的压缩机构11a的制冷剂喷出能力受到限制,而无法在复合型热交换器13的第一热交换部131中流通具有所需的热量的制冷剂。此时,虽然可以考虑为了调整车室内送风空气的温度而设置电加热器等其他的制暖热源,但又会担心因车辆用空调装置的部件数目增加而造成成本增大等。
所以,本实施方式的车辆用空调装置中,在像对室外热交换器19除霜时等那样压缩机构11a的制冷剂喷出能力受到限制的情况下,使冷却水向第二热交换部132的流入量增加。这样,通过增大复合型热交换器13中的冷却水与送风空气的热交换量,就可以积极地促进复合型热交换器13中的冷却水与送风空气的热交换,可以对向车室内吹送的空气进行温度调整。也就是说,可以将冷却水所具有的热量有效地用于加热向车室内吹送的送风空气。
而且,增加冷却水向复合型热交换器13的第二热交换部132的流入量的控制除了可以适用于室外热交换器19的除霜时以外,还可以适用于无法在复合型热交换器13的第一热交换部131中流通具有所需的热量的制冷剂的情况。
(2)虽然在上述的各实施方式中,对作为外部热源装置采用发动机EG的例子进行了说明,然而外部热源装置并不限定于发动机EG。例如,也可以将在工作时伴随着发热的行驶用电动机或车载电池等作为外部热源装置采用。
例如,在作为外部热源装置采用车载电池的情况下,由于车载电池在充电时伴随着发热,因此也可以利用在车载电池充电时产生的热使流入复合型热交换器13的第二热交换部132的热介质升温,增加升温了的热介质向复合型热交换器13的第二热交换部132的流入量。该情况下,可以将车载电池充电时产生的热量有效地用于送风空气的温度调整。
(3)虽然在上述的各实施方式中,根据冷却水的温度等,来决定发动机EG的起动初期阶段的对各控制机器的控制信号,然而如上所述的控制信号的决定并不限于发动机EG的起动初期阶段,也可以在经过发动机EG的起动初期阶段后应用。
(4)虽然在上述的第一实施方式中,对如下的例子进行了说明,即,在制暖运转时作为外部热源装置的发动机EG的起动初期阶段的冷却水的温度为第一热介质基准温度以下的情况下,减少车室内送风空气向复合型热交换器13的送风量,并且增加冷却水向复合型热交换器13的第二热交换部132的流入量,然而并不限定于该例子。
例如,在制冷运转时,发动机EG的起动初期阶段的冷却水的温度低于第一热介质基准温度的情况下,也可以减少车室内送风空气向复合型热交换器13的送风量,并且打开冷却水循环回路40的开闭阀42而增加冷却水向复合型热交换器13的第二热交换部132的流入量。
另外,在发动机EG的起动初期阶段的冷却水的温度低于第一热介质基准温度的情况下,也可以至少减少车室内送风空气向复合型热交换器13的送风量。这样,也可以积极地促进复合型热交换器13中的喷出制冷剂与冷却水的热交换。
另外,也可以不限于作为外部热源装置的发动机EG的起动初期阶段,在冷却水的温度为第一热介质基准温度以下的情况下,至少减少车室内送风空气向复合型热交换器13的送风量。
(5)虽然在上述的各实施方式中,对使空气混合门35作为送风量调整部发挥作用的例子进行了说明,然而也可以用送风机32的电动机32b来构成送风量调整部。
(6)虽然在上述的各实施方式中,采用了在复合型热交换器13整个区域内将制冷剂用管道131a及热介质用管道132a交替配置的构成,然而并不限定于此,也可以采用在复合型热交换器13的一部分中将制冷剂用管道131a及热介质用管道132a交替配置的构成。另外,也可以将多个制冷剂用管道131a及多个热介质用管道132a的一方中的至少1个管道配置于另一方的管道之间。
(7)虽然在上述的各实施方式中,对将复合型热交换器13的各管道131a、132a沿空气流动方向配置2列的例子进行了说明,然而并不限定于此,例如也可以采用多于2列的多列配置。
(8)虽然在上述的各实施方式中,对作为制冷剂采用通常的氟系制冷剂的例子进行了说明,然而制冷剂的种类并不限定于此。例如也可以采用二氧化碳等自然制冷剂或烃系制冷剂等。
(9)上述各实施方式中说明的车辆用空调装置可以在可能的范围中组合使用。
此外,在图5-图9的实施方式中,也可以取消S1等一部分的判断。另外,也可以将图5-图9的实施方式的任意的判断在可能的范围中组合。上述的实施方式及变形例也可以包括以下的技术方式、特征。
根据本发明,车辆用空调装置具备:送风装置,其向车室内吹送空气;罩壳,其形成从送风装置吹送的送风空气所流动的空气通路;复合型热交换器,其配置于罩壳的内部,具有使从压缩冷冻循环中的制冷剂的压缩机构喷出的喷出制冷剂与送风空气热交换的第一热交换部、以及使对工作时伴随着发热的外部热源装置进行温度调整的热介质与送风空气热交换的第二热交换部;送风量调整部,其对向复合型热交换器吹送的送风空气的送风量进行调整;喷出能力变更部,其变更压缩机构的制冷剂喷出能力;热介质压送部,其压送热介质;热介质流量调整部,其调整流入第二热交换部的热介质的流入量。此外,复合型热交换器以可以实现流经第一热交换部的喷出制冷剂与流经第二热交换部的热介质的热移动的方式,将第一热交换部及第二热交换部一体化地构成。另外,将复合型热交换器如下构成,即,通过调整送风空气的送风量、压缩机构的制冷剂喷出能力、以及热介质的流入量中的至少1个,能够变更复合型热交换器的送风空气、喷出制冷剂、以及热介质之间的热交换量。
这样的话,由于除了可以调整复合型热交换器中的送风空气与来自压缩机构的喷出制冷剂的热交换量以及送风空气与热介质的热交换量以外,还可以调整喷出制冷剂与热介质的热交换量,可以实现多种流体间的恰当的热交换,因此就可以将多种流体各自所具有的热量有效地加以利用。
例如,也可以是第一热交换部具有喷出制冷剂流过的多个制冷剂用管道,第二热交换部具有热介质流过的多个热介质用管道,在制冷剂用管道的外表面及热介质用管道的外表面,形成送风空气流过的送风空气通路,多个制冷剂用管道及多个热介质用管道的一方中的至少1个配置于另一方之间,制冷剂用管道及热介质用管道被相互分开地配置,在制冷剂用管道及热介质用管道之间,形成送风空气通路。
这样的话,由于在制冷剂用管道与热介质用管道之间形成送风空气流过的送风空气通路,因此可以具体地并且容易地实现能够将送风空气与喷出制冷剂及热介质双方热交换的复合型热交换器。
另外,也可以在制冷剂用管道的外表面及热介质用管道的外表面,接合能够促进双方的热交换部的热交换、并且实现流经制冷剂用管道的喷出制冷剂与流经热介质用管道的热介质之间的热移动的外翅片。
这样的话,由于在制冷剂用管道的外表面及热介质用管道的外表面接合有外翅片,因此可以极为容易地实现流经第一热交换部的喷出制冷剂与流经第二热交换部的热介质之间的热移动。
另外,送风量调整部也可以在热介质的温度为预先确定的第一热介质基准温度以下时,减少送风空气的送风量。这时,在流入复合型热交换器的第二热交换部的热介质的温度为第一热介质基准温度以下的情况下,通过减少向复合型热交换器吹送的送风空气的送风量,减少送风空气与热介质及喷出介质的热交换量,可以积极地促进复合型热交换器中的喷出制冷剂与热介质的热交换。
例如,送风量调整部也可以在从外部热源装置开始工作起的预先确定的基准时间以内,热介质的温度为第一热介质基准温度以下时,减少送风空气的送风量,在热介质的温度上升到高于第一热介质基准温度的温度时,增加送风空气的送风量。
这时,在外部热源装置的工作开始的初期阶段中热介质的温度为第一热介质基准温度以下的情况下,可以积极地促进复合型热交换器中的喷出制冷剂与热介质的热交换。此外,在热介质的温度上升到比第一热介质基准温度高的温度的情况下,可以利用复合型热交换器恰当地使送风空气与喷出制冷剂及热介质进行热交换。
该情况下,在外部热源装置的工作开始的初期阶段中热介质的温度低的情况下,使复合型热交换器中的喷出制冷剂与热介质的热交换优先于喷出制冷剂与送风空气的热交换。
另外,送风量调整部也可以在从外部热源装置开始工作起的预先确定的基准时间以内,热介质的温度为预先确定的第二热介质基准温度以下时,增加送风空气的送风量,在穿过复合型热交换器的吹出空气的温度上升到高于预先确定的吹出基准温度的温度时,减少送风空气的送风量。
这时,在外部热源装置的工作开始的初期阶段中热介质的温度为第二热介质基准温度以下的情况下,可以积极地促进复合型热交换器中的送风空气与喷出制冷剂及热介质的热交换。此外,在穿过复合型热交换器的吹出空气的温度上升到高于吹出基准温度的温度的情况下,可以利用复合型热交换器恰当地使喷出制冷剂与热介质进行热交换。
该情况下,在外部热源装置的工作开始的初期阶段中热介质的温度低的情况下,使复合型热交换器中的送风空气与喷出制冷剂及热介质的热交换优先于喷出制冷剂与热介质的热交换。
另外,热介质流量调整部也可以在利用送风量调整部根据热介质的温度减少送风空气的送风量时,增加热介质的流入量。
这样的话,在根据流入复合型热交换器的第二热交换部的热介质的温度,减少向复合型热交换器吹送的送风空气的送风量时,通过增加流入第二热交换部的热介质的流入量,而增大喷出制冷剂与热介质的热交换量,从而可以更加积极地促进复合型热交换器中的喷出制冷剂与热介质的热交换。
具体来说,也可以在罩壳的内部,形成使由送风装置吹送的送风空气绕过复合型热交换器流动的旁通通路,用变更流向复合型热交换器的送风空气与流向旁通通路的送风空气的风量比例的空气混合门来构成送风量调整部。
另外,喷出能力变更部也可以在热介质的温度为利用送风装置向复合型热交换器吹送的送风空气的温度以上时,以使穿过复合型热交换器的吹出空气的温度接近预先决定的目标温度的方式来变更压缩机构的制冷剂喷出能力。
这样的话,在流入复合型热交换器的第二热交换部的热介质的温度为向复合型热交换器吹送的送风空气的温度以上的情况下,通过根据目标温度调整压缩机构的制冷剂喷出能力,可以利用第一热交换部使喷出制冷剂与送风空气恰当地进行热交换,并且可以利用第二热交换部使热介质与送风空气恰当地进行热交换。也就是说,可以将喷出制冷剂及热介质所具有的热量有效地用于加热向车室内吹送的送风空气。
另外,喷出能力变更部也可以在热介质的温度为预先确定的第三热介质基准温度以下时,以使穿过复合型热交换器的吹出空气的温度接近预先决定的目标温度的方式变更压缩机构的制冷剂喷出能力,热介质流量调整部也可以在热介质的温度为第三热介质基准温度以下时,减少热介质的流入量。
这样的话,就可以积极地促进复合型热交换器中的喷出制冷剂与送风空气的热交换,从而能够将向车室内吹送的空气调整为所需的温度。
另外,热介质流量调整部也可以在喷出能力变更部对压缩机构的制冷剂喷出能力的调整受到限制时,增加热介质的流入量。
这样的话,就可以积极地促进复合型热交换器中的热介质与送风空气的热交换,可以对吹向车室内的空气进行温度调整。也就是说,在无法利用喷出制冷剂所具有的热量将送风空气充分地加热的情况下,可以通过将热介质所具有的热量向吹向车室内的送风空气放出,而有效地利用热介质所具有的热量。
例如,外部热源装置也可以是在充电时发热的车载电池。该情况下,热介质流量调整部也可以在车载电池被充电时,增加热介质的流入量。这样的话,就可以将车载电池充电时产生的热量有效地用于送风空气的温度调整。
具体来说,可以如下设置,即,将进行流经设于第一热交换部的制冷剂用管道的制冷剂的汇合或分配的制冷剂用罐部在制冷剂用管道及热介质用管道的长度方向的一端侧固定于制冷剂用管道及热介质用管道双方,此外,将进行流经设于第二热交换部的热介质用管道的热介质的汇合或分配的热介质用罐部在制冷剂用管道及热介质用管道的长度方向的另一端侧固定于制冷剂用管道及热介质用管道双方。
也可以将制冷剂用管道及热介质用管道沿流经送风空气通路的送风空气的流动方向配置多列。
另外,也可以在制冷剂用罐部的长度方向的一端侧连接导入制冷剂的制冷剂导入部及制冷剂导出部,在热介质用罐部的长度方向的一端侧连接导入热介质的热介质导入部及热介质导出部。
所谓“减少送风空气的送风量”,不仅意味着设为比当前向复合型热交换器吹送的送风量少的送风量,也包括将送风量设为零的意思。
另外,所谓“减少热介质的流入量”,不仅意味着设为比当前流入复合型热交换器的第二热交换部的流入量少的流入量,也包括将流入量设为零的意思。
Claims (15)
1.一种车辆用空调装置,其中,具备:
送风装置(32a),其向车室内吹送空气;
罩壳(31),其形成由所述送风装置(32a)吹送的送风空气所流经的空气通路;
复合型热交换器(13),其配置于所述罩壳(31)的内部,具有使从压缩冷冻循环(10)中的制冷剂的压缩机构(11a)喷出的喷出制冷剂与所述送风空气热交换的第一热交换部(131)、以及使对工作时伴随着发热的外部热源装置进行温度调整的热介质与所述送风空气热交换的第二热交换部(132);
送风量调整部(35、32b),其调整向所述复合型热交换器(13)吹送的所述送风空气的送风量;
喷出能力变更部(11b),其变更所述压缩机构(11a)的制冷剂喷出能力;
热介质压送部(41a),其压送所述热介质;
热介质流量调整部(41b、42),其调整流入所述第二热交换部(132)的所述热介质的流入量,
所述复合型热交换器(13)以可以实现流经所述第一热交换部(131)的所述喷出制冷剂与流经所述第二热交换部(132)的所述热介质的热移动的方式,将所述第一热交换部(131)及所述第二热交换部(132)一体化地构成,
将所述复合型热交换器如下构成,即,通过调整所述送风空气的送风量、所述压缩机构(11a)的制冷剂喷出能力、以及所述热介质的流入量中的至少1个,来变更所述复合型热交换器(13)的所述送风空气、所述喷出制冷剂、以及所述热介质之间的热交换量。
2.根据权利要求1所述的车辆用空调装置,其中,
所述第一热交换部(131)具有所述喷出制冷剂所流经的多个制冷剂用管道(131a),
所述第二热交换部(132)具有所述热介质所流经的多个热介质用管道(132a),
在所述制冷剂用管道(131a)的外表面及所述热介质用管道(132a)的外表面,形成所述送风空气所流经的送风空气通路(133),
所述多个制冷剂用管道(131a)及所述多个热介质用管道(132a)的一方中的至少1个配置于另一方之间,
所述制冷剂用管道(131a)及所述热介质用管道(132a)被相互分离地配置,在所述制冷剂用管道(131a)与所述热介质用管道(132a)之间形成有所述送风空气通路(133)。
3.根据权利要求2所述的车辆用空调装置,其中,
在所述制冷剂用管道(131a)的外表面及所述热介质用管道(132a)的外表面接合有外翅片(134),该外翅片(134)促进双方的热交换部(131、132)的热交换,并且可以实现在所述制冷剂用管道(131a)中流通的所述喷出制冷剂与在所述热介质用管道(132a)中流通的所述热介质之间的热移动。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的车辆用空调装置,其中,
所述送风量调整部(35、32b)如下构成,即,在所述热介质的温度为预先确定的第一热介质基准温度以下时,减少所述送风空气的送风量。
5.根据权利要求4所述的车辆用空调装置,其中,
所述送风量调整部(35、32b)如下构成,即,
在从所述外部热源装置开始工作起的预先确定的基准时间以内,所述热介质的温度为所述第一热介质基准温度以下时,减少所述送风空气的送风量,
在所述热介质的温度上升到比所述第一热介质基准温度高的温度时,增加所述送风空气的送风量。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的车辆用空调装置,其中,
所述送风量调整部(35、32b)如下构成,即,
在从所述外部热源装置开始工作起的预先确定的基准时间以内,所述热介质的温度为预先确定的第二热介质基准温度以下时,增加所述送风空气的送风量,
在穿过所述复合型热交换器(13)的吹出空气的温度上升到比预先确定的吹出基准温度高的温度时,减少所述送风空气的送风量。
7.根据权利要求4所述的车辆用空调装置,其中,
所述热介质流量调整部(41b)如下构成,即,在利用所述送风量调整部(35、32b)根据所述热介质的温度减少所述送风空气的送风量时,增加所述热介质的流入量。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的车辆用空调装置,其中,
在所述罩壳(31)的内部,形成有使由所述送风装置(32a)吹送的送风空气绕过所述复合型热交换器(13)流过的旁通通路(34),
所述送风量调整部是变更流向所述复合型热交换器(13)的所述送风空气与流向所述旁通通路(34)的所述送风空气的风量比例的空气混合门(35)。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的车辆用空调装置,其中,
所述喷出能力变更部(11b)在所述热介质的温度为利用所述送风装置(32a)向所述复合型热交换器(13)吹送的送风空气的温度以上时,以使穿过所述复合型热交换器(13)的吹出空气的温度接近预先决定的目标温度的方式,变更所述压缩机构(11a)的制冷剂喷出能力。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的车辆用空调装置,其中,
所述喷出能力变更部(11b)在所述热介质的温度为预先确定的第三热介质基准温度以下时,以使穿过所述复合型热交换器(13)的吹出空气的温度接近预先决定的目标温度的方式,变更所述压缩机构(11b)的制冷剂喷出能力,
所述热介质流量调整部(41b、42)在所述热介质的温度为所述第三热介质基准温度以下时,减少所述热介质的流入量。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的车辆用空调装置,其中,
所述热介质流量调整部(41b、42)在所述喷出能力变更部(13b)对所述压缩机构(13a)的制冷剂喷出能力的调整受到限制时,增加所述热介质的流入量。
12.根据权利要求1至3中任一项所述的车辆用空调装置,其中,
所述外部热源装置是充电时发热的车载电池,
所述热介质流量调整部(41b、42)在所述车载电池被充电时,增加所述热介质的流入量。
13.根据权利要求2或3所述的车辆用空调装置,其中,
所述第一热交换部(131)具有进行在所述制冷剂用管道(131a)中流通的制冷剂的汇合或分配的制冷剂用罐部(131b),
所述第二热交换部(132)具有进行在所述热介质用管道(132a)中流通的热介质的汇合或分配的热介质用罐部(132b),
所述制冷剂用罐部(131b)在所述制冷剂用管道(131a)及所述热介质用管道(132a)的长度方向的一端侧,固定于所述制冷剂用管道(131a)及所述热介质用管道(132a)双方,
所述热介质用罐部(132b)在所述制冷剂用管道(131a)及所述热介质用管道(132a)的长度方向的另一端侧,固定于所述制冷剂用管道(131a)及所述热介质用管道(132a)双方。
14.根据权利要求13所述的车辆用空调装置,其中,
所述制冷剂用管道(131a)及所述热介质用管道(132a)沿着在所述送风空气通路(133)中流通的所述送风空气的流动方向配置多列。
15.根据权利要求13所述的车辆用空调装置,其中,
在所述制冷剂用罐部(131b)的长度方向的一端侧连接有导入制冷剂的制冷剂导入部(13a)及制冷剂导出部(13b),
在所述热介质用罐部(132b)的长度方向的一端侧连接有导入热介质的热介质导入部(13c)及热介质导出部(13d)。
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