CN102933924A - 热泵循环 - Google Patents

Abstract

在热泵循环中，同一外散热片(50)连接到用作蒸发制冷剂的蒸发器的室外热交换器(16)的制冷剂管(16a)，并连接到散发来自作为外部热源的行进电动机(MG)的冷却剂的热量的散热器(43)的冷却剂管(43a)。由流动通过冷却剂管(43a)的冷却剂保持的热量可以经由外散热片(50)将热量传递给室外热交换器(16)的制冷剂管(16a)。因此，在除霜操作期间，当冷却剂通过散热器(43)以室外热交换器(16)进行除霜时，可以抑制当由冷却剂保持的热量被传递给室外热交换器(16)时的传热损失，从而能够有效地使用从行进电动机(MG)供应的热量对室外热交换器(16)进行除霜。

Description

热泵循环

本申请基于2010年6月10日提出申请的第2010-132891号日本专利申请和2011年6月1日提出申请的第2011-123199号日本专利申请，所述申请的内容通过引用在此全文并入。

技术领域

本发明涉及一种用于执行除霜操作以除去形成在用作蒸发器的热交换器中的霜的热泵循环。更具体地，本发明涉及一种适用于难以从用于行进的驱动源获得加热用的热源的车辆空调的热泵循环。

背景技术

传统地，专利文献1公开了一种蒸气压缩制冷循环(热泵循环)，所述蒸气压缩制冷循环执行除霜操作以融化和除去形成在用作用于蒸发制冷剂的蒸发器的热交换器中的霜。

专利文献1中公开的热泵循环应用于混合车辆的空气调节器。热泵循环被设计成能够在加热操作与除霜操作之间切换，加热操作用于通过加热作为热交换流体被吹送到车厢中的加热气体来加热车辆的内部，除霜操作用于除去形成在室外热交换器中的霜，所述室外热交换器在加热操作中用作蒸发器。

更具体地，在除霜操作中，当室外热交换器的结霜被检测到时，用于输出使车辆行进的驱动力的内燃机(发动机)被启动，并且从用于散发来自发动机冷却剂的热量的散热器吹送的热空气被吹送到室外热交换器内从而对室外热交换器进行除霜。

简而言之，专利文献1中公开的热泵循环被设计成通过使用作为外部热源的发动机的废热来融化霜以除去形成在室外热交换器中的霜。

现有技术文献

专利文献1：日本未审专利公开第2008-221997号

然而，如在专利文献1中，用于通过空气将被冷却剂吸收的热量从发动机传递给蒸发器的结构可能会将被散热器加热的空气(热空气)的热量散发到周围空气中，从而导致热传递损失。在一些情况下，来自作为外部热源的发动机的废热不能有效地用于对蒸发器进行除霜。

如上所述，来自发动机的废热不能有效地用于对蒸发器进行除霜，从而使得花费长时间来执行除霜。此外，在除霜操作期间，发动机必须继续工作，从而使得车辆的燃料效率降低。当加热操作在除霜操作期间停止时，乘客不能充分感觉到暖和。

发明内容

已经考虑了上述观点形成本发明，本发明的第一目的是提供一种在除霜操作期间可以有效地使用从外部热源供应的热量的热泵循环。

进一步地，本发明的实施例的第二目的是提供一种应用于车辆空调的热泵循环，所述热泵循环可以获得从外部热源供应的热量的有效使用，并且在除霜操作期间防止对乘客的不充分供热。

为了实现以上目的，根据本发明的第一实施例，一种热泵循环，包括：压缩和排放制冷剂的压缩机；用户侧热交换器，所述用户侧热交换器在从压缩机排放的制冷剂与热交换流体之间交换热量；减压装置，所述减压装置对从用户侧热交换器流出的制冷剂流进行减压；和室外热交换器，所述室外热交换器使被减压装置减压的制冷剂与外部空气交换热量以蒸发所述制冷剂。热泵循环适于当室外热交换器被结霜时执行用于对室外热交换器进行除霜的除霜操作。热泵循环还包括散热热交换器和冷却流体回路切换装置。散热热交换器设置在用于使用于冷却外部热源的冷却流体循环的冷却流体循环回路中，并适于在冷却流体与外部空气之间交换热量。冷却流体回路切换装置被构造成在用于允许冷却流体流入到散热热交换器中的冷却流体回路与用于允许冷却流体绕过散热热交换器的冷却流体回路之间进行切换。在热泵循环中，室外热交换器包括制冷剂管，被减压装置减压的制冷剂在所述制冷剂管中流动，用于使外部空气流动的吸热空气通道绕制冷剂管形成，散热热交换器包括冷却流体管，冷却流体在所述冷却流体管中流动，用于使外部空气流动的散热空气通道绕冷却流体管形成，吸热空气通道和散热空气通道设有外散热片，所述外散热片能够实现在制冷剂管与冷却流体管之间的热传递，同时促进在室外热交换器和散热热交换器两者中的热交换，以及冷却流体回路切换装置至少在除霜操作中执行切换到用于使冷却流体流动到散热热交换器中的冷却流体回路的切换。

因为在除霜操作期间冷却流体回路切换装置执行切换到用于使冷却流体流动到散热热交换器中的冷却流体回路的切换，因此流动通过冷却流体管的冷却流体中所含有的热量可以被传递给室外热交换器以对室外热交换器进行除霜。

此时，外散热片设置在吸热空气通道和另一个散热空气通道中以能够在一个制冷剂管与另一个冷却流体管之间进行热传递。经由外散热片，冷却流体的热量可以被传递给室外热交换器。

与其中冷却流体中所含有的热量经由空气被传递给室外热交换器的相关技术的结构相比较，可以抑制热传递中的损失，因此在除霜操作期间从外部热源供应的热量可以有效地用于对室外热交换器进行除霜。进一步地，还可以使得除霜操作所需的时间减少。

根据本发明的第二示例，以上第一示例的热泵循环还包括：室内蒸发器，所述室内蒸发器用于允许室外热交换器的下游侧的制冷剂与热交换流体交换热量并蒸发制冷剂；以及制冷剂流动路径切换装置，所述制冷剂流动路径切换装置被构造成切换加热操作中的制冷剂流动路径与冷却操作中的制冷剂流动路径，在加热操作中的制冷剂流动路径中，从压缩机排放的制冷剂流入到用户侧热交换器以加热热交换流体，在冷却操作的制冷剂流动路径中，在室外热交换器处散发热量的制冷剂流入到室内蒸发器以冷却热交换流体。此外，在加热操作中流动通过制冷剂管的制冷剂的流动方向与在冷却操作中流动通过制冷剂管的制冷剂的流动方向相同。

热泵循环的这种布置可以通过用户侧热交换器加热热交换流体。另外，热泵循环还包括室内热交换器，因此还可以利用室内热交换器冷却热交换流体。

在加热操作期间，流动通过制冷剂管的制冷剂的流动方向与冷却操作期间流动通过制冷剂管的制冷剂的流动方向相同。从外部空气的流动方向来看，室外热交换器的制冷剂入口侧的热交换区域与室外热交换器的制冷剂出口侧的热交换区域之间的位置关系在加热操作与冷却操作之间没有变化。

因此，室外热交换器和散热热交换器宏观上被认为是一个热交换器。在用于通过室外热交换器散发来自制冷剂的热量的冷却操作中，用于使具有过热度的制冷剂在相对较高的温度下流动的室外热交换器的制冷剂入口侧的热交换区域沿外部空气的流动方向重叠在用于使冷却流体在相对较高的温度下流动的散热热交换器的冷却流体入口侧的热交换区域上。进一步地，用于使具有过热度的制冷剂在相对较低的温度下流动的室外热交换器的制冷剂出口侧的热交换区域沿外部空气的流动方向重叠在用于使冷却流体在相对较低的温度下流动的散热热交换器的冷却流体出口侧的热交换区域上。通过这种布置，流动通过两个热交换器的制冷剂的流动和冷却流体的流动可以被形成为是平行的。

进一步地，通过这种布置，在用于通过室外热交换器蒸发制冷剂的加热操作中，制冷剂在相对较低温度下流动通过的室外热交换器的制冷剂入口侧的热交换区域可以沿外部空气的流动方向重叠在冷却流体在相对较高的温度下流动通过的散热热交换器的冷却流体入口侧的热交换区域上。因此，本实施例的热泵循环可以有效地抑制制冷剂在相对较低的温度下流动通过的室外热交换器的制冷剂入口侧的热交换区域中产生的结霜。

根据本发明的第三示例，以上第一或第二示例的热泵循环被构造成使得：在除霜操作中，与转换到除霜操作之前相比较，流入到室外热交换器中的制冷剂的流入流量减小。

因此，在除霜操作中，可以防止经由外散热片传递给室外热交换器的热量被吸入流动通过室外热交换器的制冷剂管的制冷剂中。因此，在除霜操作期间从外部热源供应的热量可以用于更加有效地对室外热交换器进行除霜。

此外，如在本发明的第四示例中，减压装置可以是可变节流机构，在所述可变节流机构中，节流开口度是可变的，并且与转换到除霜操作之前相比较，减压装置在除霜操作中可以增加节流开口度。因此，在除霜操作中，从压缩机排放的高温制冷剂可以容易地流入到室外热交换器，从而加速对室外热交换器的除霜

此外，如在本发明的第五示例中，热泵循环还可以包括流出流量调节阀，所述流出流量调节阀被构造成调节从室外热交换器流出的制冷剂的流出流量，并且与转换到除霜操作之前相比较，流出流量调节阀在除霜操作中可以减少制冷剂的流出流量。

此外，如在本发明的第六示例中，流出流量调节阀可以被构造成与用于室外热交换器的制冷剂的出口形成一体。因此，可以减小从压缩机的排放端口侧到流出流量调节阀的入口侧的制冷剂通道容积，从而减小流入到室外热交换器中的制冷剂流量。

根据本发明的第七示例，第一至第六示例中的任一个的热泵循环还包括室外鼓风机，所述室外鼓风机朝向室外热交换器和散热热交换器两者吹送外部空气，并且与停止压缩机之前相比较，当压缩机停止时，室外鼓风机增加鼓风能力。

当压缩机停止时，室外鼓风机的吹送能力可被增加从而迅速地将室外热交换器的温度增加到与外部空气相同的水平，从而可以进一步减少除霜时间。术语“当压缩机停止时”表示压缩机不仅在除霜操作期间停止，而且在正常操作期间也停止。

在本发明的第八示例中，根据第一至第七示例中任一个的热泵循环被构造成：在除霜操作中，与转换到除霜操作之前相比较，用于加热热交换流体的用户侧热交换器的加热能力降低。

因此，用于热交换流体的用户侧热交换器的加热能力降低，使得可以减小在室外热交换器处从制冷剂吸收的热量以促进除霜。用于降低用于热交换流体的用户侧热交换器的加热能力的具体方法可以包括减小流动通过循环的制冷剂的流量以及减小用户侧热交换器处的制冷剂压力。

根据本发明的第九示例，在根据第一至第八示例中任一个的热泵循环中，吸热空气通道和散热空气通道被构造成使得流入到吸热空气通道和散热空气通道中的外部空气的体积在除霜操作中减小。

因此，热泵循环可以抑制在除霜操作期间经由外散热片传递给室外热交换器的热量吸入流动通过吸热空气通道和散热空气通道的外部空气中，并因此可以在除霜操作中更加有效地使用从外部热源供应的热量以对室外热交换器进行除霜。

具体地，室外鼓风机可以被设置成用于将外部空气朝向室外热交换器和散热热交换器两者吹送。在除霜操作期间，室外鼓风机的吹送能力可以被降低从而减小流入到吸热空气通道和散热空气通道中的外部空气的体积。

进一步地，关闭装置(通道中断装置)可以被设置成用于打开和关闭用于允许外部空气流入到吸热空气通道和散热空气通道中的流入路径。在除霜操作期间，关闭装置可以减小外部空气的入口路径的通路面积，从而减小流入到吸热空气通道和散热空气通道中的外部空气的体积。

术语“减小外部空气的体积”不仅表示与流入空气的现有体积相比减小空气的体积，而且表示将空气的体积设定为零(0)(即，不允许外部空气流入到吸热空气通道和散热空气通道中)。

在本发明的第十示例中，根据本发明的第一至第九示例中任一个的热泵循环还包括室外鼓风机，所述室外鼓风机朝向室外热交换器和散热热交换器两者吹送外部空气。在这种情况下，散热热交换器相对于室外热交换器位于由室外鼓风机吹送的外部空气的流动方向的迎风侧。

因为热量被散热热交换器吸收的外部空气流入到室外热交换器中，因此冷却流体的热量可以不仅经由外散热片而且还经由空气被传递给室外热交换器。因此，至少在除霜操作期间，从外部热源供应的热量可以更加有效地用于对室外热交换器进行除霜。

在本发明的第十一示例中，在根据第一至第十示例中的任一个的热泵循环中，制冷剂管中的至少一个位于冷却流体管之间，冷却流体管中的至少一个位于制冷剂管之间，以及吸热空气通道和散热空气通道中的至少一个形成为一个空气通道。

因此，与散热热交换器和室外热交换器相对于外部空气的流动方向串联布置的情况相比，冷却流体管和制冷剂管可以被布置为彼此靠近。换句话说，冷却流体管可以被定位成靠近形成在制冷剂管中的霜。因此，在除霜操作期间，从外部热源供应的热量可以被有效地传递给室外热交换器以执行除霜操作。

根据本发明的第十二示例，第一至第十一示例中任一个的热泵循环可以应用于车辆空调，并且可以包括：内部空气温度检测部，所述内部空气温度检测部被构造成检测车辆内部的内部空气温度；和结霜确定部，所述结霜确定部被构造成确定室外热交换器的结霜。在这种情况下，热交换流体是被吹送到车辆内部的空气，外部热源是在操作中产生热量的车载装置，冷却流体是用于冷却车载装置的冷却剂，以及当通过结霜确定部确定霜形成在室外热交换器处并且车辆内部的内部空气温度等于或大于预定参考内部空气温度时，冷却流体回路切换装置执行切换到用于使冷却流体流入到散热热交换器中的冷却流体回路的切换。

通过这种布置，通过结霜确定部确定结霜，并且当车厢内的内部空气的温度等于或大于预定参考内部空气温度时，结霜操作开始。在车辆内部的内部空气温度升温到一定程度之后，可以开始除霜操作。因此，在除霜操作期间，即使在使用用于降低用户侧热交换器中的空气的加热能力的装置中，热泵循环也可以防止乘客对加热感到不满意。

根据本发明的第十三示例，第一至第十二示例中任一个的热泵循环可以应用于车辆空调。在这种情况下，热泵循环进一步包括用于确定室外热交换器的结霜的结霜确定部。此外，热交换流体是吹送到车辆内部的空气，外部热源是在操作中产生热量的车载装置，冷却流体是用于冷却车载装置的冷却剂，用户侧热交换器设置在壳体中，所述壳体内形成空气通道，以及用于改变将要被引入到壳体中的内部空气与外部空气的引入比的内部/外部空气切换装置设置在壳体中。此外，当通过结霜确定部确定霜形成在室外热交换器处时，冷却流体回路切换装置执行切换到用于使冷却流体流动到散热热交换器的冷却流体回路的切换，以及当通过结霜确定部确定霜形成在室外热交换器处时，与转换到除霜操作之前相比较，内部/外部空气切换装置增加内部空气与外部空气的引入比。

因此，即使在除霜操作期间使用用于降低用户侧热交换器中的空气的加热能力的装置的情况中，具有高温的内部空气的体积与外部空气的体积的引入比增加，从而可以防止乘客感觉对加热不满意。

根据本发明的第十四示例，第一至第十三示例中任一个的热泵循环应用于车辆空调，并且热泵循环还包括被构造成确定室外热交换器的结霜的结霜确定部。在这种情况下，热交换流体是吹送到车辆内部的空气，外部热源是在操作中产生热量的车载装置，冷却流体是用于冷却车载装置的冷却剂，用户侧热交换器设置在壳体中，所述壳体内形成空气通道，用于通过改变用于将空气吹送到车辆内部的空气出口的打开/关闭状态而在空气出口模式之间进行切换的空气出口模式切换装置设置在壳体中，至少用于将空气吹送到乘客的脚部的脚部空气出口被设置为所述空气出口，当通过结霜确定部确定霜形成在室外热交换器处时，冷却流体回路切换装置执行切换到用于使冷却流体流动到散热热交换器中的冷却流体回路的切换，以及当通过结霜确定部确定霜形成在室外热交换器处时，空气出口模式切换装置执行切换到用于从脚部空气出口吹送空气的空气出口模式的切换。

进一步地，即使在除霜操作期间使用用于降低用户侧热交换器的加热能力的装置的情况中，执行切换到用于从脚部空气出口吹送空气的空气出口模式的切换。例如，与空气朝向乘客的面部吹送的情况相比，热泵循环可以防止旅客对加热感觉不满意。

根据本发明的第十五示例，第一至第十四示例中任一个的热泵循环应用于车辆空调，并且热泵循环还包括被构造成确定室外热交换器的结霜的结霜确定部。在这种情况下，热交换流体是吹送到车辆内部的空气，外部热源是在操作中产生热量的车载装置，冷却流体是用于冷却车载装置的冷却剂，用户侧热交换器设置在壳体中，所述壳体内形成空气通道，用于将空气朝向车辆内部吹送的鼓风机设置在壳体中，当通过结霜确定部确定霜形成在室外热交换器处时，冷却流体回路切换装置执行切换到用于使冷却流体流入到散热热交换器中的冷却流体回路的切换，以及与确定结霜之前相比较，鼓风机降低鼓风能力。

此外，即使在除霜操作期间使用用于降低用户侧热交换器中的空气的加热能力的装置时，鼓风机降低其吹送能力，从而可以防止乘客对加热感觉不满意。

根据本发明的第十六示例，第一至第十五示例中任一个的热泵循环可以应用于车辆空调，并且热泵循环可以包括用于确定室外热交换器的结霜的结霜确定部。在这种情况下，热交换流体是吹送到车辆内部的空气，外部热源是在操作中产生热量的车载装置，冷却流体用于冷却车载装置的冷却剂，当车速等于或小于预定参考速度并且当室外热交换器的出口侧的制冷剂的温度等于或小于0℃时，结霜确定部可以确定霜形成在室外热交换器处，以及当通过结霜确定部确定霜形成在室外热交换器处时，冷却流体回路切换装置执行切换到用于使冷却流体流动到散热热交换器中的冷却流体回路的切换。

具体地，当霜形成在室外热交换器处时，包含在车载装置中的热量可以有效地用于对室外热交换器进行除霜。进一步地，当车辆的速度等于或小于预定参考车辆速度并且室外热交换器的出口侧的制冷剂的温度等于或小于0℃时，结霜确定部确定霜形成在室外热交换器处。这样，考虑车辆速度执行结霜的适当确定。

根据本发明的第十七示例，在第十六示例的热泵循环中，当行进车辆的速度等于或小于预定参考速度，并且当室外热交换器的出口侧的制冷剂的温度等于或小于0℃时，结霜确定部可以确定霜形成在室外热交换器处。术语“行进车辆”表示速度不等于零的车辆，即不包括停止的车辆。

根据本发明的第十八示例，示例十二至十七中的一个的热泵循环还包括被构造成检测流入到车载装置中的冷却剂的温度的冷却剂温度检测部。在这种情况下，当由冷却剂温度检测部检测到的冷却剂温度等于或大于预定参考温度时，冷却流体回路切换装置执行切换到用于使述冷却流体流入到散热热交换器中的冷却流体回路的切换。

这样，冷却剂中所含有的热量从散热热交换器散发，从而可以防止车载装置过热。从散热热交换器散发的热量可以被传递给室外热交换器，然后被吸入制冷剂中。在热泵循环的正常操作中，室内空气可以被有效地加热。因此，可以提高车用空气调节器的加热性能。

根据本发明的第十九示例，在第一至第十八示例中的一个的热泵循环中，当冷却流体回路切换装置执行切换到用于使冷却流体绕过散热热交换器的冷却流体回路的切换时，所述冷却流体循环回路在其内存储包含在外部热源中的热量。

因此，当不需要除霜操作时，冷却流体回路切换装置执行切换到用于允许冷却流体流绕过散热热交换器的冷却流体回路的切换，从而可以将外部热源中所含有的热量存储在热泵循环中。因此，除霜操作期间存储的热量可以用于短时间内完成除霜。

例如，根据本发明的第二十示例，第十九示例的热泵循环被应用于车辆空调。在这种情况下，热交换流体可以是吹送到车辆内部的空气，外部热源可以是在操作中产生热量的车载装置，冷却流体可以是用于冷却车载装置的冷却剂，以及当冷却流体回路切换装置执行切换到用于允许冷却流体绕过散热热交换器的冷却流体回路的切换时，冷却流体循环回路可以将从车载装置散发的热量存储在冷却剂中。

根据本发明的第二十一示例，第十九示例的热泵循环被应用于车辆空调。在这种情况下，热交换流体可以是吹送到车辆内部的空气，外部热源可以是用于通过供应电力而产生热量的加热元件，冷却流体可以是用于冷却加热元件的冷却剂，以及当冷却流体回路切换装置执行切换到用于允许冷却流体绕过散热热交换器的冷却流体回路的切换时，冷却流体循环回路可以将从加热元件散发的热量存储在冷却剂中。

根据本发明的第二十二示例，第二十一示例的热泵循环被应用于车辆空调。在这种情况下，热交换流体可以是被吹送到车辆内部的空气，在操作中产生热量的车载装置和用于通过供应电力而产生热量的加热元件可以作为外部热源被设置，冷却流体可以是用于冷却加热元件和车载装置的冷却剂，以及当冷却流体回路切换装置执行切换到用于允许冷却流体绕过散热热交换器的冷却流体回路的切换时，冷却流体循环回路可以将从车载装置和加热元件中的至少一个散发的热量存储在冷却剂中。

此外，如在本发明的第二十三示例中，加热元件产生的热量可以根据外部空气温度控制。因此，可以限制在加热元件中消耗不必要的电力。

根据本发明的第二十四示例，热泵循环还可以包括：室外单元旁通通道，所述室外单元旁通通道使被减压装置减压的制冷剂绕过室外热交换器并将制冷剂引导到室外热交换器的制冷剂出口侧；和室外单元旁通通道切换装置，所述室外单元旁通通道切换装置被构造成在用于将被减压装置减压的制冷剂引导到室外热交换器的制冷剂回路与用于将被减压装置减压的制冷剂朝向室外单元旁通通道引导的制冷剂回路之间进行切换。在这种情况下，在除霜操作中，室外单元旁通通道切换装置执行切换到用于将被减压装置减压的制冷剂引导到室外单元旁通通道的制冷剂回路的切换。

室外单元旁通通道切换装置在除霜操作中执行用于将被减压装置减压的制冷剂引导到室外单元旁通通道的制冷剂回路的切换，从而可以在除霜操作期间防止经由外散热片传递给室外单元热交换器的热量被吸入流动通过室外热交换器的制冷剂中。

因此，在除霜操作期间从外部热源供应的热量可以用于更有效地对室外热交换器进行除霜。例如，在应用于车辆空调时，空气可以被用户侧热交换器加热以实现对车辆内部的加热。

根据本发明的第二十五示例，热泵循环还可以包括：室内蒸发器，所述室内蒸发器在室外热交换器的下游侧的制冷剂与热交换流体之间交换热量；蒸发器旁通通道，所述蒸发器旁通通道使室外热交换器的下游侧的制冷剂绕过室内蒸发器并将制冷剂引导到室内蒸发器的制冷剂出口；和蒸发器旁通通道切换装置，所述蒸发器旁通通道切换装置被构造成在用于将室外热交换器的下游侧的制冷剂引导到室内蒸发器的制冷剂回路与用于将室外热交换器的下游侧的制冷剂引导到蒸发器旁通通道的制冷剂回路之间进行切换。在除霜操作中，蒸发器旁通通道切换装置执行切换到用于将室外热交换器的下游侧的制冷剂引导到室内蒸发器的制冷剂回路的切换。

因此，在除霜操作期间，蒸发器旁通通道切换装置将室外热交换器的下游侧的制冷剂引导到室内蒸发器侧，使得当制冷剂被蒸发时室内蒸发器可以通过热吸收作用冷却热交换流体。例如，在应用于车辆空调时，可以实现其中被室内蒸发器冷却的空气被用户侧热交换器再次加热的除湿加热操作。

根据本发明的第二十六示例，热泵循环可以被应用于车辆空调。在这种情况下，热交换流体是吹送到车辆内部的空气，用户侧热交换器设置在壳体中，所述壳体内形成鼓风通道，以及辅助加热器设置在所述壳体中，使用被在操作中产生热量的车载装置加热的加热流体和通过供应电力产生热量的加热元件中的至少一个作为加热源来加热吹送到所述车辆内部的空气。

因此，即使在除霜操作期间当用于空气的用户侧热交换器的加热能力由于压缩机的制冷剂排放能力降低而降低时，空气也可以通过辅助加热器被加热。这种布置可以抑制吹送到车辆内部的空气的温度的降低，并因此可以防止乘客对加热感到不满。

附图说明

图1是显示根据第一实施例的热泵循环的加热操作中的制冷剂流的整体示意图；

图2是显示根据第一实施例的热泵循环的除霜操作中的制冷剂流的整体示意图；

图3是显示根据第一实施例的热泵循环的废热收集操作中的制冷剂流的整体示意图；

图4是显示根据第一实施例的热泵循环的冷却操作中的制冷剂流的整体示意图；

图5是显示根据第一实施例的室内空气调节单元的详细结构的示意图；

图6是显示根据第二实施例的热泵循环的加热操作中的制冷剂流的整体示意图；

图7是显示根据第三实施例的热泵循环的除霜操作中的制冷剂流的整体示意图；

图8是显示根据第四实施例的热泵循环的除霜操作中的制冷剂流的整体示意图；

图9是显示根据第五实施例的热泵循环的除霜操作中的制冷剂流的整体示意图；

图10是根据第六实施例的热交换器结构的透视图；

图11是根据第六实施例的热交换器结构的分解透视图；

图12是沿图10中的线A-A截得的横截面图；

图13是用于说明根据第六实施例的热交换器结构中的制冷剂的流动和冷却剂的流动的示例性透视图；

图14是显示根据第七实施例的车辆内部联动控制的控制流程的流程图；

图15是显示根据第七实施例的车辆内部联动控制的另一个控制流程的流程图；

图16是显示根据第七实施例的车辆内部联动控制的另一个控制流程的流程图；

图17是显示根据第七实施例的车辆内部联动控制的另一个控制流程的流程图；

图18是显示根据第八实施例的热泵循环的除霜操作中的制冷剂流的整体示意图；

图19是显示根据第九实施例的热泵循环的除霜操作中的制冷剂流的整体示意图；

图20是显示根据第十实施例的热泵循环的除霜操作中的制冷剂流的整体示意图；以及

图21是显示根据第十一实施例的热泵循环的除霜操作中的制冷剂流的整体示意图。

具体实施方式

第一实施例

参照图1-5，以下描述本发明的第一实施例。在本发明的该实施例中，热泵循环10被应用于所谓的混合动力车的车辆的空气调节器1，其中所述混合动力车可以从内燃机(发动机)和用于行进的电动机MG获得用于行进的驱动力。图1显示了本实施例的车用空气调节器1的整体结构图。

混合动力车可以在车辆根据车辆上的行驶负载等通过使发动机运转或停止从发动机和用于行进的电动机MG两者获得驱动力来行进的行进状态与车辆通过使发动机停止而仅从用于行进的电动机MG获得驱动力来行进的另一个行进状态之间进行切换。因此，与仅从发动机获得用于行进的驱动力的普通汽车相比，混合动力车可以提高燃料效率。

车用空气调节器1中的热泵循环10用于加热或冷却车厢内的空气以被吹送到作为用于空气调节的空间的车辆内部中。因此，热泵循环10可以在制冷剂流动路径之间进行切换，从而执行加热操作(加热器操作)和冷却操作(冷却器操作)。加热操作适于通过加热车厢内的作为热交换流体的空气(作为正常操作)来加热车辆内部。冷却操作适于通过冷却吹送到车厢中的空气来冷却车辆内部。

接着，热泵循环10还可以执行除霜操作和废热收集操作，除霜操作用于融化和除去形成于在加热操作中用作用于蒸发制冷剂的蒸发器的室外热交换器16处的霜，所述废热收集操作用于在加热操作中在制冷剂中吸收作为外部热源的用于行进的电动机MG中所含有的热量。在图1-4所示的热泵循环10的整体结构图中，每一个操作中的制冷剂的流动由实心箭头表示。

本实施例的热泵循环10采用普通氟基制冷剂作为制冷剂，并且形成亚临界制冷循环，所述亚临界制冷循环的高压侧制冷剂压力不超过制冷剂的临界压力。用于润滑压缩机11的冷冻机油混合到制冷剂中，并且冷冻机油的一部分与制冷剂一起循环通过所述热泵循环。

首先，压缩机11定位在发动机室中，并且在热泵循环10中吸入、压缩并排放制冷剂。压缩机是通过利用电动机11b驱动具有固定排放能力的固定排量压缩机11a的电动压缩机。具体地，诸如涡壳式压缩机构或叶片压缩机构的各种类型的压缩机构可以被采用为固定排量压缩机11a。

电动机11b是其操作(转数)由从随后要被描述的空气调节控制器输出的控制信号控制的电动机。电动机11b可以使用AC电动机或DC电动机。电动机的转数的控制改变压缩机构11的制冷剂排放能力。因此，在本实施例中，电动机11b用作压缩机11的排放能力改变部分。

压缩机11的制冷剂排放端口联接到作为用户侧热交换器的室内冷凝器12的制冷剂入口侧。室内冷凝器12设置在车用空气调节器1的室内空气调节单元30的壳体31中。室内冷凝器12是加热用的热交换器，所述热交换器在流动通过所述热交换器的高温高压制冷剂与要被吹送到内车厢中并且已经通过随后描述的室内蒸发器20的空气之间交换热量。随后描述室内空气调节单元30的详细结构。

加热用的固定节流装置13联接到室内冷凝器12的制冷剂出口侧。固定节流装置13用作用于加热操作的减压装置，所述减压装置在加热操作中使从室内冷凝器12流动的制冷剂减压并膨胀。加热用的固定节流装置13可以使用孔口、毛细管等。加热用的固定节流装置13的出口侧联接到室外热交换器16的制冷剂入口侧。

用于固定节流装置13的旁通通道14联接到室内冷凝器12的制冷剂出口侧。旁通通道14使从室内冷凝器12流动的制冷剂绕过加热用的固定节流装置13并将所述制冷剂引导到室外热交换器16中。用于打开和关闭用于固定节流装置的旁通通道14的打开/关闭阀15a设置在用于固定节流装置的旁通通道14中。打开/关闭阀15a是电磁阀，其打开和关闭操作由从空气调节控制器输出的控制电压控制。

与当制冷剂通过固定节流装置13时导致的压力损失相比较，当制冷剂通过打开/关闭阀15a时导致的压力损失极小。因此，当打开/关闭阀15a打开时，从室内冷凝器12流出来的制冷剂流经由用于固定节流装置的旁通通道14流入到室外热交换器16。相反，当打开/关闭阀15a关闭时，制冷剂经由加热用的固定节流装置13流入到室外热交换器16中。

因此，打开/关闭阀15a可以在热泵循环10的多个制冷剂流动路径之间进行切换。本实施例的打开/关闭阀15a用作制冷剂流动路径切换装置。可选地，作为这种制冷剂流动路径切换装置，可以提供电动三通阀等以在用于将室内冷凝器12的出口侧联接到加热用的固定节流装置13的入口侧的制冷剂回路与用于联接室内冷凝器12的出口侧和用于固定节流装置的旁通通道14的入口侧的另一个制冷剂回路之间进行切换。

室外热交换器16在流动通过该室外热交换器16的低压制冷剂与从鼓风扇17吹送的外部空气之间交换热量。室外热交换器16是在设置在发动机室中的热交换器，并且用作在加热操作中用于蒸发低压制冷剂以显示吸热效应的蒸发器，并且所述热交换器还用作在冷却操作中散发来自高压制冷剂的热量的散热器。

鼓风扇17是电动鼓风机，所述电动鼓风机的运行比，即，所述电动鼓风机的转数(空气的体积)，由从空气调节控制器输出的控制电压控制。本实施例的室外热交换器16与随后要被描述的散热器43形成一体，用于在用于冷却用于行进的电动机MG的冷却剂与从鼓风扇17吹送的外部空气之间交换热量。

本实施例的鼓风扇17用作用于将外部空气朝向室外热交换器16和散热器43两者吹送的室外鼓风机。彼此成一体的室外热交换器16和散热器43(以下简称“热交换器结构70”)的详细结构将在以下被详细描述。

室外热交换器16的出口侧联接到电动三通阀15b。三通阀15b的操作由从空气调节控制器输出的控制电压控制。三通阀15b与上述打开/关闭阀15a一起用作制冷剂流动路径切换装置。

更具体地，在加热操作中，三通阀15b执行切换到用于将室外热交换器16的出口侧联接到随后要被描述的蓄能器18的入口侧的制冷剂流动路径的切换。相反，在冷却操作中，三通阀15b执行到用于将室外热交换器16的出口侧联接到冷却用的固定节流装置19的入口侧的制冷剂流动路径的切换。

冷却用的固定节流装置19用作用于冷却器操作(冷却操作)的减压装置，所述减压装置用于在冷却操作中减压和膨胀从室外热交换器16流出的制冷剂。固定节流装置19具有与以上加热用的固定节流装置13的基本结构相同的基本结构。冷却用的固定节流装置19的出口侧联接到室内蒸发器20的制冷剂入口侧。

室内蒸发器20在室内空气调节单元30的壳体31中相对于室内冷凝器12设置在空气流的上游侧。室内蒸发器20是用于冷却的热交换器，所述热交换器在车辆内部空气与流动通过所述热交换器的制冷剂之间交换热量从而冷却车辆内部的空气。室内蒸发器20的制冷剂出口侧联接到蓄能器18的入口侧。

因此，用于在加热操作中允许制冷剂从三通阀15b流动到蓄能器18的入口侧的制冷剂流动路径用作用于允许室外热交换器16的下游侧的制冷剂绕过室内蒸发器20的蒸发器旁通通道20a。三通阀15b用作蒸发器旁通通道切换装置，所述蒸发器旁通通道切换装置用于在用于将室外热交换器16的下游侧的制冷剂引导到室内蒸发器20的制冷剂回路与用于将室外热交换器16的下游侧的制冷剂引导到蒸发器旁通通道20a的另一个制冷剂回路之间进行切换。

蓄能器18是用于低压侧制冷剂的气液分离器，所述气液分离器将流入到所述气液分离器中的制冷剂分离成液相和气相，并且在所述气液分离器中存储循环中的过量制冷剂。蓄能器18的气相制冷剂出口联接到压缩机11的吸入侧。因此，蓄能器18用于限制将液相制冷剂抽吸到压缩机11中，从而防止液体在压缩机11中的压缩。

接下来，以下使用图5描述室内空气调节单元30。图5显示放大的详细结构图，所述结构图表示图1-4中所示的室内空气调节单元30。室内空气调节单元30设置在车厢的最前部处的仪表盘(仪表面板)的内部中。所述单元30在用作外壳的壳体31中容纳鼓风机32、上述室内冷凝器12和室内蒸发器20。

壳体31形成与车厢连通的空气通道，空气通过所述空气通道被吹送到车辆内部中。壳体31由具有一定弹性和极好强度的树脂(例如，聚丙烯)形成。用于在车辆内部的空气(内部空气)与外部空气之间进行切换以引入所选择的空气的内部/外部空气开关33在壳体31中设置在车辆内部空气流的最上游侧。

内部/外部空气开关33是内部/外部空气切换装置，所述内部/外部空气切换装置用于通过内部/外部空气切换门连续调节用于将内部空气引入到壳体31中的内部空气入口的开口面积和用于将外部空气引入到壳体31中的外部空气入口的开口面积以连续改变内部空气与外部空气引入的比率，从而在抽吸端口模式之间进行切换。

内部/外部空气开关33设有用于将内部空气引入到壳体31中的内部空气入口、和用于将外部空气引入到壳体31中的外部空气入口。内部/外部空气切换门定位在内部/外部空气开关33内以连续调节内部空气入口的开口面积和外部空气入口的开口面积，从而改变内部空气的体积与外部空气的体积的比率。内部/外部空气切换门由电致动器(未示出)驱动，所述电致动器的操作由从空气调节控制器输出的控制信号控制。

由内部/外部空气开关33切换的抽吸端口模式包括内部空气模式、外部空气模式和内部-外部空气混合模式，所述内部空气模式用于在完全关闭外部空气入口的同时通过完全打开内部空气入口将内部空气引入到壳体31中，所述外部空气模式用于在完全关闭内部空气入口和完全打开外部空气入口的同时将外部空气引入到壳体31中，所述内部-外部空气混合模式用于同时打开内部空气入口和外部空气入口。

用于将经由内部/外部空气开关33吸入的空气吹送到车辆内部中的鼓风机32设置在内部/外部空气开关33的空气流的下游侧。鼓风机32是电动鼓风机，所述电动鼓风机包括由电动机驱动的离心多叶风扇(鼠笼式风扇)，并且所述电动鼓风机的转数(空气的体积)由从空气调节控制器输出的控制电压控制。

室内蒸发器20和室内冷凝器12相对于车辆内部的空气的流动依次顺序设置在鼓风机32的气流的下游侧。简而言之，室内蒸发器20相对于室内冷凝器12沿车辆室内空气的流动方向设置在上游侧。

空气混合门34设置在室内蒸发器20中的气流的下游侧和室内冷凝器12中的气流的上游侧。空气混合门34调节通过室内冷凝器12的空气在通过室内蒸发器20的空气中的体积比率。混合空间35设置在室内冷凝器12中的气流的下游侧以混合与制冷剂交换热量并在室内冷凝器12处被加热的空气和绕过室内冷凝器12且没有被加热的空气。

用于将在混合室35中的混合的调节空气吹送到作为将被冷却的感兴趣空间的车辆内部中的开口孔设置在壳体31中的空气流的最下游侧。具体地，开口孔包括用于朝向车辆的前玻璃的内侧吹送调节空气的除霜开口孔36a、用于朝向车厢中的乘客的上身吹送调节空气的面部开口孔36b和用于将调节空气朝向乘客的脚部吹送的脚部开口孔36c。

除霜开口孔36a、面部开口孔36b和脚部开口孔36c的空气流的相应下游侧经由形成相应空气通道的导管连接到设置在车厢中的除霜空气出口、面部空气出口和脚部空气出口。

空气混合门34调节穿过室内冷凝器12的空气的体积流量，从而调节在混合室35中混合的调节空气的温度，从而控制从每一个空气出口吹送的调节空气的温度。即，空气混合门34用作用于调节吹送到车辆内部中的调节空气的温度的温度调节装置。

简而言之，空气混合门34用作热交换量调节装置，用于调节从压缩机11排放的制冷剂与用作用户侧热交换器的室内冷凝器12中的车辆内部的空气之间交换的热量。空气混合门34由伺服电动机(未示出)驱动，其中所述伺服电动机的操作根据从空气调节控制器输出的控制信号被控制。

除霜开口孔36a、面部开口孔36b和脚部开口孔36c在其空气流的相应上游侧分别具有用于调节除霜开口孔36a的开口面积的除霜门37a、用于调节面部开口孔36b的开口面积的面部门37b和用于调节脚部开口孔36c的开口面积的脚部门37c。

除霜门37a、面部门37b和脚部门37c用作用于改变用于将空气吹送到车辆内部中的每一个空气出口的打开/关闭状态的空气出口模式改变装置，并且由电致动器(未示出)驱动，其中所述电致动器的操作根据从空气调节控制器输出的控制信号被控制。

空气出口模式包括面部模式、两级模式和脚部模式，所述面部模式用于通过完全打开面部空气出口从面部空气出口将空气朝向车辆内部中的乘客的上半身吹送，所述两级模式用于通过同时打开面部空气出口和脚部空气出口将空气朝向车辆内部中的乘客的上半身和脚部吹送，所述脚部模式用于通过完全打开脚部空气出口同时稍微打开除霜空气出口而主要从脚部空气出口吹送空气。

乘客可以手动操作随后所述的操作面板上的开关，从而设定用于通过完全打开除霜空气出口将空气从除霜空气出口朝向车辆的挡风玻璃的内表面吹送的除霜模式。

接下来，以下描述冷却剂循环回路40。冷却剂循环回路40是用于通过允许作为冷却流体的冷却剂(例如，乙二醇水溶液)循环通过形成在上述用于行进的电动机MG中的冷却剂通道来冷却用于行进的电动机MG的冷却流体循环回路，所述电动机MG是在操作中产生热量的车载装置中的一个。

冷却剂循环回路40设有冷却剂泵41、电动三通阀42、散热器43、和用于允许冷却剂流动绕过散热器43的旁通通道44。

冷却剂泵41是电动泵，用于将冷却剂挤压到在冷却剂循环回路40中形成在用于行进的电动机MG内的冷却剂通道中，并且所述冷却剂泵41的转数(流量)由从空气调节控制器输出的控制信号控制。因此，冷却剂泵41用作用于通过改变用于冷却用于行进的电动机MG的冷却剂的流量来调节冷却能力的冷却能力调节部。

三通阀42在用于通过将冷却剂泵41的入口侧连接到散热器43的出口侧使冷却剂流动到散热器43中的冷却流体回路与用于通过将冷却剂泵41的入口侧连接到旁通通道44的出口侧使冷却剂绕过散热器43流动的另一个冷却流体回路之间进行切换。操作由从空气调节控制器输出的控制电压控制的三通阀42用作冷却流体回路切换装置。

即，如由图1等的虚线箭头所示，本实施例的冷却剂循环回路40可以在用于使冷却剂从冷却剂泵41、用于行进的电动机MG、散热器43和冷却剂泵41依此顺序循环的冷却流体回路与用于使冷却剂从冷却剂泵41、用于行进的电动机MG、旁通通道44和冷却剂泵41依此顺序循环的冷却流体回路之间执行切换。

因此，当在用于行进的电动机MG的操作期间三通阀42执行切换到用于允许冷却剂绕过散热器43的冷却流体回路时，冷却剂在没有将其热量消散到散热器43中的情况下温度增加。即，当三通阀42执行切换到用于允许冷却剂绕过散热器43的冷却流体回路时，用于行进的电动机MG中所含有的热量(产生的热量)被储存在冷却剂中。

散热器43是散热热交换器，所述散热热交换器设置在发动机室中，并且在冷却剂与从鼓风扇17吹送的外部空气之间交换热量。如上所述，散热器43与室外热交换器16构造成一体以形成热交换器结构70。

以下描述热交换器结构70的细节。本实施例中的室外热交换器16和散热器43中的每一个由所谓箱管式热交换器构成，所述箱管式热交换器包括用于允许制冷剂或冷却剂流动通过的多个管和用于收集和分配的一对总箱，所述总箱位于管的两侧并被设计成收集或分配流动通过管的制冷剂或冷却剂。

更具体地，室外热交换器16包括用于使制冷剂流动通过的多个制冷剂管16a。进一步地，制冷剂管16a是在垂直于纵向方向的方向上具有扁平横截面的扁平管。各个制冷剂管16a以所述制冷剂管之间的预定间隙被层叠，使得所述制冷剂管的外表面的扁平表面以平行的方式彼此相对。

因此，用于使从鼓风扇17吹送的外部空气流动的吸热空气通道16b围绕制冷剂管16a形成，即，形成在相邻制冷剂管16a之间。

散热器43包括多个冷却流体管43a，所述多个冷却流体管43a用于允许冷却剂流动通过所述冷却流体管，并且在垂直于纵向方向的方向上具有扁平横截面。类似于制冷剂管16a，冷却流体管43a以在所述冷却流体管之间的预定间隙层叠。用于使从鼓风扇17吹送的外部空气流动的散热空气通道43b围绕冷却流体管43a形成，即，形成在相邻冷却流体管43a之间。

在本实施例中，室外热交换器16和散热器43的用于收集和分配的各个总箱部分地由相同的材料制成，并且吸热空气通道和散热空气通道设有由相同的物质制成的外散热片50。外散热片50接合到管16a和43a，使得室外热交换器16和散热器43彼此形成一体以形成热交换器结构70。

使用中的外散热片50是通过将具有极好导热性的薄金属板弯曲成波状形状而形成的波形散热片。外散热片50的设置在吸热空气通道中的一部分用于促进制冷剂与外部空气之间的热交换，而外散热片50的设置在散热空气通道中的另一部分用于促进冷却剂与外部空气之间的热交换。

进一步地，每一个外散热片50接合到制冷剂管16a和冷却流体管43a，从而能够实现在制冷剂管16a与冷却流体管43a之间的热传递。

在上述本实施例中，室外热交换器16的制冷剂管16a、散热器43的冷却流体管43a、用于收集和分配的总箱以及外散热片50都由铝合金形成，并通过钎焊相互形成一体。此外，在本实施例中，散热器43在由鼓风扇17吹送的外部空气的流动方向X上的迎风侧上与室外热交换器16形成一体。

以下描述本实施例的电子控制单元。空气调节控制器由包括CPU、ROM和RAM的公知微型计算机及其***电路构成。控制单元根据存储在ROM中的空气调节控制程序通过执行各种操作和处理控制连接到该控制单元的输出端的空气调节控制器11、15a、15b、17、41和42中的每一个的操作。

用于控制空气调节的一组各种传感器联接到空气调节控制器的输入侧。传感器包括用作检测车辆内部的温度的内部空气温度检测部的内部空气传感器、用于检测外部空气的温度的外部空气传感器、用于检测车辆内部的太阳辐射的量的太阳辐射传感器和用于检测从室内蒸发器20吹送的空气的温度(蒸发器温度)的蒸发器温度传感器。此外，传感器还包括用于检测从压缩机11排放的制冷剂的温度的排放制冷剂温度传感器、用于检测室外热交换器16的出口侧的制冷剂温度Te的出口制冷剂温度传感器51、和用作检测流入到用于行进的电动机MG中的冷却剂的冷却剂温度Tw的冷却剂温度检测部的冷却剂温度传感器52。

在本实施例中，冷却剂温度传感器51检测从冷却剂泵41压出的冷却剂的冷却剂温度Tw。可选地。可以检测吸入到冷却剂泵41中的冷却剂的冷却剂温度Tw。

靠近车厢前面的仪表板设置的操作面板(未示出)连接到空气调节控制器的输入侧。操作信号从设置在操作面板上的各种类型空气调节操作开关被输入。设置在面板上的各种空气调节操作开关包括用于车用空气调节器的操作开关、用于设定车辆内部的温度的车辆内部温度设定开关和用于选择操作模式的选择开关。

空气调节控制器包括用于控制压缩机11的电动机11b的控制部和相互形成一体的打开/关闭阀15a等，并被设计成控制这些部件的操作。在本实施例的空气调节控制器中，用于控制压缩机11的操作的结构(硬件和软件)用作制冷剂排放能力控制部。用于控制用作制冷剂流动路径切换装置的相应装置15a和15b的操作的结构用作制冷剂流动路径控制部。用于控制用作用于冷却剂的冷却流体回路切换装置的三通阀42的操作的结构用作冷却流体回路控制部。

本实施例的空气调节控制器包括用于根据来自以上用于空气调节控制的传感器组的检测信号确定霜是否形成在室外热交换器16处的结构(结霜确定部)。具体地，当行进车辆的速度等于或小于预定参考值(在本实施例中，20km/h)，并且室外热交换器16的出口侧的制冷剂温度Te等于或小于0℃时，本实施例的结霜确定部确定在室外热交换器16处产生结霜。

使用结霜确定部进行的确定不受限于此。可选地，例如，当车辆停止(具体地，车辆速度＝0km/h)且车辆***保持运转，并且室外热交换器16的出口侧的制冷剂温度Te等于或小于0℃时，可以确定在室外热交换器16处产生结霜。

接下来，以下描述本实施例中的具有以上布置的车用空气调节器1的操作。本实施例的车用空气调节器1可以执行用于加热车辆内部的加热操作和用于冷却车辆内部的冷却操作。在加热操作中，还可以执行除霜操作和废热收集操作。以下描述每一种操作

(a)加热操作

在操作面板的操作开关打开(ON)的情况下通过选择开关选择加热操作模式时，加热操作开始。然后，在加热操作中，当结霜确定部确定霜形成在室外热交换器16处时，执行除霜操作。当由冷却剂温度传感器52检测到的冷却剂温度Tw等于或大于预定参考温度(在本实施例中，60℃)时，执行废热收集操作。

在正常加热操作中，空气调节控制器关闭打开/关闭阀15a，并将三通阀15b切换到用于将室外热交换器16的出口侧联接到蓄能器18的入口侧的制冷剂流动路径。进一步地，控制器致动冷却剂泵41从而以预定流量压出冷却剂，并将冷却剂循环回路40的三通阀42切换到允许冷却剂绕过散热器43的制冷剂流动路径。

这样，热泵循环10被切换到允许制冷剂如由图1中的实线箭头所示流动的制冷剂流动路径。冷却流体循环回路40也被切换到允许制冷剂如由图1中的虚线箭头所示流动的冷却流体流动路径。

具有上述制冷剂流动路径和冷却流体回路的空气调节控制器读取来自用于空气调节控制的传感器组的检测信号和来自操作面板的操作信号。根据检测信号和操作信号，目标出口空气温度TAO被计算作为要被吹送到车辆内部的空气的目标温度。进一步，根据计算的目标出口空气温度TAO和来自传感器组的检测信号确定连接到空气调节控制器的输出侧的各种空气调节控制部件的操作状态。

例如，压缩机11的制冷剂排放能力，即，输出到压缩机11的电动机的控制信号被如下确定：首先，参照预先存储在空气调节控制器中的控制图根据目标出口空气温度TAO确定室内蒸发器20的目标蒸发器出口空气温度TEO。

根据目标蒸发器出口空气温度TEO与从室内蒸发器20吹送的由蒸发器温度传感器检测到的空气温度之间的偏差，确定要被输出到压缩机11的电动机的控制信号，从而，通过利用反馈控制方法使从室内蒸发器20吹送的空气的吹送空气温度接近目标蒸发器出口空气温度TEO。

根据目标出口空气温度TAO、室内蒸发器20的被吹送的空气温度和从压缩机11排放的由排放制冷剂温度传感器检测到的制冷剂的温度确定要被输出到空气混合门34的伺服电动机的控制信号，使得吹送到车辆内部的空气的温度变成乘客使用车辆室内温度设定开关设定的温度。

在正常加热操作、除霜操作和废热收集操作期间，可以控制空气混合门34的开口度，使得车辆内部中从鼓风机32吹送的整个体积的空气穿过室内冷凝器12。

参照预先存储在空气调节控制器中的控制图确定要被输出到内部/外部空气开关33的电致动器的控制信号。在本实施例中，基本上，用于引入外部空气的外部空气模式被给予较高优先级。然而，当目标出口空气温度TAO变成超高温度以需要高加热性能时，或者在除霜操作中，选择用于引入内部空气的内部空气模式。

参照预先存储在空气调节控制器中的控制图确定要被输出到每一个空气出口模式改变装置37a-37c的电致动器的控制信号。在本实施例中，当目标出口空气温度TAO从低温范围增加到高温范围时，空气出口模式依此顺序从面部模式切换到两级模式，然后切换到脚部模式。因此，在加热操作中，倾向于选择脚部模式。

然后，如上所述确定的控制信号被输出到各种空气调节控制部件。此后，直到通过操作面板请求车辆空调停止为止，控制程序在每个预定的控制循环中重复。控制程序依次包括一系列过程：读取检测信号和操作信号、计算目标出口空气温度TAO、确定各种空气调节控制部件的操作状态、以及输出控制电压和控制信号。在其它操作模式中基本上以相同的方式执行控制程序的这种重复。

在热泵循环10中，在正常加热操作期间，从压缩机11排放的高压制冷剂流入到室内冷凝器12中。流入到室内冷凝器12中的制冷剂通过室内蒸发器20与从鼓风机32吹送的车辆内部空气交换热量以散发来自所述室内蒸发器20的热量，使得车辆内部空气被加热。

因为打开/关闭阀15a关闭，因此从室内冷凝器12流出的高压制冷剂流入到加热用的固定节流装置13以通过所述节流装置被减压和膨胀。被加热用的固定节流装置13减压和膨胀的低压制冷剂流入到室外热交换器16中。流入到室外热交换器16中的低压制冷剂从由鼓风扇17吹送的外部空气吸收热量以被蒸发。

此时，在冷却剂循环回路40中，执行切换到用于允许冷却剂绕过散热器43的冷却流体回路的切换，从而防止冷却剂将热量散发到流动通过室外热交换器16的制冷剂，并且还防止冷却剂从流动通过室外热交换器16的制冷剂吸收热量。即，冷却剂一点也不会对流动通过室外热交换器16的制冷剂产生热影响。

由于三通阀15b被切换到将室外热交换器16的出口侧连接到蓄能器18的入口侧的制冷剂流动路径，因此从室外热交换器16流出的制冷剂流入到蓄能器18中并被分离成液相和气相。被蓄能器18分离的气相制冷剂被压缩机11吸入并再次被压缩。

如上所述，在正常加热操作中，车辆内部的空气通过从压缩机11排放的制冷剂中所含的热量被室内冷凝器12加热，从而可以执行车辆内部的加热操作。

(b)除霜操作

接下来，以下描述除霜操作。在用于通过在室外热交换器16中在制冷剂与外部空气之间交换热量来蒸发制冷剂的制冷循环装置中，类似于本实施例的热泵循环10，当作为室外热交换器16的温度之一的制冷剂蒸发温度(具体地，室外热交换器16的外表面的温度，或室外热交换器16的温度)变得等于或小于结霜温度(具体地，0℃)时，霜可能形成在室外热交换器16处。

霜的这种形成通过霜关闭室外热交换器16的吸热空气通道16b，从而急速地降低室外热交换器16的热交换性能。在本实施例的热泵循环10中，当在加热操作中通过结霜确定部确定在室外热交换器16处产生结霜时，除霜操作开始。

在除霜操作中，空气调节控制器停止压缩机11的操作，并且还停止鼓风扇17的操作。因此，在除霜操作期间，与正常加热操作相比较，流入到室外热交换器16中的制冷剂的流量减少，从而导致流入到室外热交换器16的吸热空气通道16b中和流入到散热器43的散热空气通道43b中的外部空气的体积减少。

空气调节控制器将冷却剂循环回路40的三通阀42切换到允许冷却剂如由图2中的虚线箭头所示流入到散热器43中的冷却流体回路。因此，冷却剂循环回路40被切换到用于使制冷剂如由图2中的虚线箭头所示流动的冷却流体回路而没有使制冷剂通过热泵循环10循环。

因此，流动通过散热器43的冷却流体管43a的冷却剂中所含有的热量经由外散热片50被传递给室外热交换器16的吸热空气通道16b，藉此执行室外热交换器16的除霜操作。即，可以有效地使用用于行进的电动机MG的废热实现除霜。

(c)废热收集操作

接下来，以下描述废热收集操作。优选地，为了抑制用于行进的电动机MG的过热，冷却剂的温度被保持在预定上限温度或所述预定上限温度以下。进一步地，为了降低由于密封到用于行进的电动机MG中的润滑用油的粘性增加而导致的摩擦损失，优选地，冷却剂的温度被保持在预定下限温度或所述预定下限温度以上。

在本实施例的热泵循环10中，在加热操作期间当冷却剂温度Tw等于或大于预定参考温度(在本实施例中为60℃)时，执行废热收集操作。在除霜操作中，热泵循环10的三通阀15b以与正常加热操作相同的方式操作，但是冷却剂循环回路40的三通阀42以与除霜操作中相同的方式被切换到如由3中的虚线箭头所示的用于使冷却剂流动到散热器43中的冷却流体回路。

因此，如由图3的实线箭头所示，从压缩机11排放的高压高温制冷剂在室内冷凝器12处加热车辆内部的空气，然后以与正常加热操作相同的方式通过加热用的固定节流装置13被减压和膨胀以流入到室外热交换器16。

由于三通阀42被切换到用于使冷却剂流动到散热器43中的冷却流体回路，因此流动到室外热交换器16中的低压制冷剂吸收由鼓风扇17吹送的外部空气中所含有的热量和冷却剂中所含有的经由外散热片50传递给所述冷却剂的热量以被蒸发。其它致动与正常加热操作中的致动相同。

如上所述，在废热收集操作中，车辆内部的空气利用从压缩机11排放的制冷剂的热量在室内冷凝器12处被加热，从而可以执行车辆内部的加热。此时，制冷剂不仅吸收外部空气中所含有的热量，而且还吸收冷却剂中所含有的经由外散热片50传递给所述冷却剂的热量，从而可以有效地使用用于行进的电动机MG的废热实现车辆内部的加热。

(d)冷却操作

当在操作面板的操作开关打开(ON)的情况下通过选择开关选择冷却操作模式时，冷却操作开始。在冷却操作中，空气调节控制器打开打开/关闭阀15a，并将三通阀15b切换到用于将室外热交换器16的出口侧连接到冷却用的固定节流装置19的入口侧的制冷剂流动路径。因此，热泵循环10被切换到用于使制冷剂如由图4中的实线箭头所示流动的制冷剂流动路径。

此时，当冷却剂温度Tw等于或大于参考温度时，冷却剂循环回路40的三通阀42被切换到用于使冷却剂流动到散热器43中的冷却流体回路。相反，当冷却剂温度Tw小于预定参考温度时，三通阀42被切换到用于允许冷却剂绕过散热器43的冷却流体回路。当冷却剂温度Tw等于或大于参考温度时获得的冷却剂的流动由图4中的虚线箭头表示。

在冷却操作期间，在热泵循环10中，从压缩机11排放的高压制冷剂流入到室内冷凝器12中，并与从鼓风机32吹送的车辆内部中的并且已经通过室内蒸发器20的空气交换热量以散热。因为打开/关闭阀15a打开，因此从室内冷凝器12流动的高压制冷剂经由用于固定节流装置的旁通通道14流入到室外热交换器16中。流入到室外热交换器16中的低压制冷剂进一步朝向由鼓风扇17吹送的外部空气散发热量。

由于三通阀15b被切换到用于将室外热交换器16的出口侧连接到冷却用的固定节流装置19的入口侧的制冷剂流动路径，因此从室外热交换器16流动的制冷剂通过冷却用的固定节流装置19被减压和膨胀。从冷却用的固定节流装置19流动的制冷剂流入到室内蒸发器20中，并且从由鼓风机32吹送的车辆内部的空气吸收热量以被蒸发。这样，车辆内部的空气可以被冷却。

从室内蒸发器20流动的制冷剂流入到蓄能器18中，然后通过蓄能器被分离成液相和气相。被蓄能器18分离的气相制冷剂被吸入到压缩机11中并被压缩机11再次压缩。如上所述，在冷却操作期间，低压制冷剂从车辆内部的空气吸收热量并在室内蒸发器20处被蒸发，从而冷却车辆内部的空气，从而可以执行车辆内部的冷却。

如上所述，本实施例中的车辆用空气调节器1可以在热泵循环10的制冷剂流动路径之间以及在冷却剂循环回路40的冷却流体回路之间执行切换，从而执行各种操作。进一步地，如随后所述，在本实施例的除霜操作中，可以有效地使用用于行进的电动机MG的废热来对室外热交换器16进行除霜。

更具体地，在本实施例中，室外热交换器16的吸热空气通道16b和散热器43的散热空气通道43b设有由相同的金属材料制成的外散热片50以能够在制冷剂管16a与冷却流体管43a之间进行热传递。因此，在除霜操作期间，冷却剂中所含有的热量可以经由外散热片50被传递给室外热交换器16。

因此，与其中冷却剂中所含有的热量经由空气被传递给室外热交换器16的相关技术的循环相比较，本实施例可以抑制热传递中的损失，因此可以有效地使用用于行进的电动机MG的废热对室外热交换器16进行除霜。此外，本实施例可以减少除霜操作的时间。

在除霜操作期间，与除霜操作之前的时间相比较，压缩机11的操作停止，并且流入到室外热交换器16中的制冷剂的流量减少(具体地，设定到零(0))，从而可以防止经由外散热片50传递给室外热交换器16的热量被吸收到流动通过制冷剂管16a的制冷剂中。因此，在除霜操作期间可以更加有效地使用用于行进的电动机MG的废热来对室外热交换器16进行除霜。

换句话说，在除霜操作期间，压缩机11的操作被停止以减小用于在室内冷凝器12处加热空气的加热能力(在本实施例中，不显示加热能力)，从而减少制冷剂在室外热交换器16中吸收的热量。因此，在除霜操作中可以更加有效地使用用于行进的电动机MG的废热以对室外热交换器16进行除霜。

在除霜操作期间，鼓风扇17的运转被停止以减小流入到吸热空气通道16b和散热空气通道43b中的外部空气的体积(具体地，设定到零(0))，从而可以防止经由外散热片50传递给室外热交换器16的热量被吸收到流动通过吸热空气通道16b和散热空气通道43b的外部空气中。因此，在除霜操作中可以更加有效地使用用于行进的电动机MG的废热以对室外热交换器16进行除霜。

在本实施例的热泵循环10中，在正常加热操作期间，冷却剂循环回路40的三通阀42被切换到用于允许冷却剂绕过散热器43的冷却流体回路，从而将用于行进的电动机MG中所含有的热量(产生的热量)储存在冷却剂中。因此，在除霜操作期间，可以通过储存的热量在短时间内完成除霜操作。

在本实施例的热交换器结构70中，散热器43相对于室外热交换器16布置在由鼓风扇17吹送的外部空气的流动方向X的迎风侧。换句话说，在热交换器结构70中，室外热交换器16和散热器43串联布置，使得外部空气从散热器43流动到室外热交换器16。

因此，冷却剂中所含有的热量不仅可以经由外散热片50被传递给室外热交换器16，而且还可以经由空气被传递给室外热交换器16。即，即使当鼓风扇17停止时，冷却剂中所含有的热量也可以经由通过热交换器结构70的外部空气通过在行进车辆的行进方向上的空气压力(冲压空气压力)被传递给室外热交换器16。因此，在除霜操作期间，可以更加有效地使用从用于行进的电动机MG供应的热量对室外热交换器16进行除霜。

当车辆速度等于或小于参考车辆速度时，并且当室外热交换器16的出口侧的制冷剂温度Te等于或小于0℃时，包括在本实施例的空气调节控制器中的结霜确定部确定霜形成在室外热交换器16中。因此，可以考虑车辆速度适当地确定结霜。

即，当车辆以低速行驶时，冲压空气压力变低并且流入到发动机室中的外部空气的体积减小。因此，流入到室外热交换器16和散热器43中的每一个的外部空气的体积减小。因此，在除霜操作中，能够防止经由外散热片50传递给室外热交换器16的热量被吸收到外部空气中，从而可以实现有效的除霜。

进一步地，在本实施例的热泵循环10中，当由冷却剂温度传感器52检测到的冷却剂温度Tw等于或大于参考温度时，通过将三通阀42切换到用于使冷却剂在散热器43中流动的冷却流体回路，执行废热收集操作。因此，冷却剂中所含有的热量被散热器43散发，从而可以防止用于行进的电动机MG过热。

另外，在废热收集操作中，被散热器43散发的热量被传递给室外热交换器16，并且可以被吸收到制冷剂中，从而可以提高热泵循环10的性能系数(COP)，并因此可以有效地加热车辆内部的空气。因此，可以提高车用空气调节器1的加热性能。

在本实施例中，三通阀42根据60℃的参考温度被切换到用于使冷却剂流动到散热器43中的冷却流体回路以执行废热收集操作。可以通过室外热交换器16等的热交换性能等确定所述参考温度。

例如，当WW(g)是冷却剂循环回路40中的冷却剂的重量，WG(g)是形成在室外热交换器16中的霜的量，TR(℃)是从室外热交换器16吹送的空气的温度，储存在冷却剂循环回路40中的冷却剂中的储存热量Qst由以下公式F1表示，而用于除霜所需的热量(以下简称“除霜热量”)Qdf由以下公式F2表示：

Qst＝WW×冷却剂的比热×(Tw-TR)…(F1)

Qdf＝WG×水的汽化潜热-水的比热×TR+室外热交换器16×热容量×TR+散发到空气中的热量…(F2)

其中储存的热量Qst需要超过除霜热量Qdf以确保室外热交换器16的除霜。

进一步地，当公式F2中的室外热交换器16的热容量和散发到空气中的热量时被忽略不计时，融化形成在室外热交换器16处的霜所需要的最小除霜热量Qdf2由以下公式F3表示：

Qdf2＝WG×水的汽化潜热-水的比热×TR  …(F3)

因此，为了执行除霜，至少以下公式F4必须被满足：

Qst＞Qdf2…(F4)

将公式(F1)和(F3)代入以上公式(F4)中可以产生以下公式(F5)：

Tw＞TR+(WG×水的汽化潜热-水的比热×TR)/(WW×冷却剂的比热)…(F5)

因此，满足以上公式F5的温度Tw可以被确定为参考温度。

换句话说，本实施例的热泵循环包括用于检测流入到在操作中产生热量的车载装置(用于行进的电动机MG)中的冷却剂的冷却剂温度Tw的冷却剂温度检测部(冷却剂温度传感器52)和用于检测从室外热交换器16吹送的空气的空气温度TR的室外吹送空气温度检测部。当由冷却剂温度检测部(冷却剂温度传感器52)检测到的冷却剂温度Tw和由室外吹送空气温度检测部检测到的空气温度TR满足以下关系时，冷却流体回路切换装置(三通阀42)可以执行切换到用于允许冷却流体(冷却剂)流入到散热热交换器(散热器43)中的冷却流体回路的切换：

Tw＞TR+(WG×水的汽化潜热-水的比热×TR)/(WW×冷却剂的比热)

在本实施例的热泵循环10中，在加热操作(加热器操作)期间，流动通过室外热交换器16的制冷剂管16a的制冷剂的流动方向与在冷却操作(冷却器操作)期间流动通过制冷剂管16a的制冷剂的流动方向相同。当从外部空气的流动方向看时，室外热交换器16的制冷剂入口侧的热交换区域与所述室外热交换器16的制冷剂出口侧的热交换区域之间的位置关系在加热操作与冷却操作之间不会改变。因此，室外热交换器16的热交换区域的温度分布与散热热交换器43的热交换区域的温度分布之间的位置关系不会变化。

即，室外热交换器16和散热热交换器43被宏观认为是一个热交换器结构70。在这种情况下，在用于在室外热交换器16处从制冷剂散热的冷却操作期间，用于使在相对较高的温度下具有过热度的制冷剂流动的室外热交换器16的制冷剂入口侧的热交换区域可以沿外部空气的流动方向重叠在用于使冷却流体在相对较高的温度下流动的散热热交换器43的冷却流体入口侧的热交换区域上。进一步地，用于使在相对较低的温度下具有过热度的制冷剂流动的室外热交换器16的制冷剂出口侧的热交换区域可以沿外部空气的流动方向重叠在用于使冷却流体在相对较低的温度下流动的散热热交换器43的冷却流体出口侧的热交换区域上。通过这种布置，可以使通过室外热交换器16的制冷剂的流动和通过散热热交换器43的冷却流体的流动平行以实现有效的热交换。

进一步地，在用于在室外热交换器16处蒸发制冷剂的加热操作中，用于使制冷剂在相对较低的温度下流动的室外热交换器16的制冷剂入口侧的热交换区域可以沿外部空气的流动方向重叠在用于使冷却流体在相对较高的温度下流动的散热热交换器43的冷却流体入口侧的热交换区域上。因此，可以有效地防止霜形成在用于允许制冷剂在相对较低的温度下流动通过的室外热交换器16的制冷剂入口侧的热交换区域中。

第二实施例

与第一实施例不同，在本实施例中，如图6的整体结构示意图所示，室内冷凝器12被移除，而盐水回路60被设置以用于循环盐水，即，作为加热流体的示例。图6是显示本实施例中在加热操作期间制冷剂流动路径等的整体结构示意图，其中热泵循环10中的制冷剂的流动由实线表示，而冷却剂循环回路40中的冷却剂的流动由虚线箭头表示。

在图6中，与第一实施例的部件相同或等效的部件由相同的附图标记表示。对以下其它附图也同样。

本实施例中的盐水是用于将从压缩机11排放的制冷剂中所包含的热量传递给吹送到车辆内部的空气的加热流体。类似于作为冷却流体的冷却剂，可以使用乙二醇水溶液。盐水回路60包括盐水泵61、盐水-制冷剂热交换器62和加热器芯63。

盐水泵61是用于将盐水压出到盐水-制冷剂热交换器62的加热器芯63中的电动泵。盐水泵61具有与冷却剂循环回路40的冷却剂泵41的基本结构相同的基本结构。盐水-制冷剂热交换器62是用于在从压缩机11排放并流动通过制冷剂通道62b的制冷剂与流动通过盐水通道62a的盐水之间进行热交换的热交换器。

具体地，盐水-制冷剂热交换器62可以采用双管型热交换器结构，所述双管型热交换器结构由形成盐水通道62a的外管和设置在外管中用于形成制冷剂通道62b的内管构成。可选地，制冷剂通道62b可以形成为外管，而盐水通道62a可以形成为内管。形成制冷剂通道62b的制冷剂管和形成盐水通道62a的制冷剂管可以通过钎焊接合在一起以形成热交换结构等。

加热器芯63设置在车用空气调节器1的室内空气调节单元30的壳体31中。加热器芯63是加热用的热交换器，所述热交换器在通过所述热交换器的盐水与已经通过室内蒸发器20的车辆内部空气之间交换热量。因此，本实施例的加热器芯63用作用户侧热交换器，这与室内冷凝器12相同。本实施例的其它部件的结构和操作与第一实施例中的其它部件的结构和操作相同。

因此，甚至本实施例的车用空气调节器1的操作可以提供与第一实施例的车用空气调节器相同的效果。进一步地，由于在本实施例中提供盐水回路60，因此可以通过改变盐水泵61的冷却剂压出能力容易地调节加热器芯63的加热能力。

类似于冷却剂，在正常加热操作期间，盐水泵61中的盐水还可以储存从压缩机11排放的制冷剂中所含有的热量。因此，即使当在除霜操作中压缩机11停止时，盐水泵61也可以操作以执行车辆内部的辅助加热操作。

第三实施例

不同于第一实施例的热泵循环10，如图7的整体结构示意图所示，在本实施例中，增加室外单元旁通通道64以允许从加热用的固定节流装置13或用于固定节流装置的旁通通道14流动的制冷剂绕过室外热交换器16。此外，进一步增加打开/关闭阀15c以打开和关闭室外单元旁通通道64。

图7是显示本实施例中在除霜操作期间制冷剂流动路径的整体结构示意图，其中热泵循环10中的制冷剂的流动由实线表示，而冷却剂循环回路40中的冷却剂的流动由虚线箭头表示。

打开/关闭阀15c具有与设置在用于固定节流装置的旁通通道14中的打开/关闭阀15a的基本结构相同的基本结构。当打开/关闭阀15c打开时在通过打开/关闭阀15c的制冷剂中产生的压力损失比当制冷剂通过室外热交换器16时在制冷剂中产生的压力损失小得多。

因此，当打开/关闭阀15c打开时，从加热用的固定节流装置13或用于固定节流装置的旁通通道14流动的大多数制冷剂流入到室外单元旁通通道64中，并且几乎没有流入到室外热交换器16中。

在本实施例中，在除霜操作中，在不停止压缩机11的运转的情况下空气调节控制器打开打开/关闭阀15c，而在其它操作模式中，打开/关闭阀15c关闭。因此，在除霜操作期间，流入到室外热交换器16中的制冷剂的流量减小。在本实施例中的其它部件的结构和操作与第一实施例中的其它部件的结构和操作相同。

因此，甚至本实施例的车用空气调节器1的操作也可以提供与第一实施例的车用空气调节器相同的效果。进一步地，由于在本实施例中压缩机11的操作在除霜操作期间没有停止，因此室内冷凝器12可以利用从压缩机11排放的制冷剂中所含有的热量表现出空气加热能力，从而执行车辆内部的加热操作。

此时，在除霜操作中，通过室外热交换器16的制冷剂管16a的制冷剂的流动方向与加热操作(正常操作)中的流动方向相同，从而能够迅速地从正常操作转换到除霜操作，或从除霜操作转换到正常操作。因此，可以进一步减少除霜时间。

从外部空气的流动方向来看，室外热交换器16的制冷剂入口侧的热交换区域与室外热交换器16的制冷剂出口侧的热交换区域之间的定位关系相对于散热器43的热交换区域不会改变，从而可以抑制流动通过室外热交换器16的制冷剂管16a的制冷剂与流动通过散热器43的冷却流体管43a的冷却流体之间的热传递的量的较大波动。

即，在相关技术中，当经由外散热片50在室外热交换器16的制冷剂管16a与散热器43的冷却流体管43a之间执行热交换时，室外热交换器16中的整个制冷剂的流动与散热器43中的整个冷却剂的流动之间的关系可能从相反变成并行，或者从并行变成相反。然而，本实施例可以避免这种情况。

因此，本实施例的热泵循环可以抑制流动通过制冷剂管16a的制冷剂与流动通过冷却流体管43a的冷却流体之间的热传递的量的较大波动，从而提高室外热交换器16和散热器43的设计的灵活性。

第四实施例

本实施例具有与第三实施例的热泵循环10的循环结构大致相同的循环结构，但是在除霜操作中具有不同的空气调节控制器的控制形式，这将在以下以示例的方式被描述。

具体地，在本实施例中，在除霜操作期间，在不停止压缩机11的运转的情况下空气调节控制器打开打开/关闭阀15a和打开/关闭阀15c，并且将三通阀15b切换到用于将室外热交换器16的出口侧(具体地，室外单元旁通通道64的出口侧)连接到冷却用的固定节流装置19的入口侧的制冷剂流动路径。

因此，在本实施例中，在除霜操作中，如图8所示，热泵循环10被切换到用于按以下顺序循环制冷剂的循环：从压缩机11，到室内冷凝器12(室外单元旁通通道64)、冷却用的固定节流装置19、室内蒸发器20、蓄能器18和压缩机11。

从冷却用的固定节流装置19流动的制冷剂在室内蒸发器20处蒸发时从空气吸收汽化潜热，使得空气可以被冷却。然后，当从压缩机11排放的制冷剂在室内冷凝器12处散发热量时，冷却空气被重新加热。本实施例中的其它部件的结构和操作与第一实施例中的其它部件的结构和操作相同。

因此，甚至本实施例的车用空气调节器1的操作可以提供与第三实施例的车用空气调节器相同的效果。进一步地，在本实施例中，通过在室内蒸发器20处蒸发制冷剂而被冷却的空气可以在除霜操作中通过室内冷凝器12被再次加热，从而可以实现车辆内部的除霜和加热。

第五实施例

与第一实施例的热泵循环10不同，如图9的整体结构示意图所示，在本实施例中，以示例的方式，增加关闭装置(通道中断装置)用于打开或关闭用于使外部空气流入到散热器43中的流入路径。图9是显示本实施例的除霜操作中的制冷剂流动路径等的整体结构示意图，其中热泵循环10中的制冷剂的流动由实线表示，而冷却剂循环回路40中的冷却剂的流动由虚线箭头表示。

具体地，关闭装置65通过合并多个悬臂门板形成。关闭装置65被设计成通过使门板在来自鼓风扇17的空气的流动的方向上位移来打开用于使外部空气流入到散热器43中的流入路径，和通过使门板在横切来自鼓风扇17的空气流的方向上位移来关闭用于使外部空气流入到散热器43中的流入路径。

散热器43相对于室外热交换器16位于由鼓风扇17吹送的外部空气的流动方向X的迎风侧。关闭装置65关闭用于使外部空气流入到散热器43中的流入路径，从而堵塞用于使外部空气流入到室外热交换器16中的流入路径。

关闭装置65可以由滑动门等构成。关闭装置65由伺服电动机(未示出)驱动，其中所述伺服电动机的操作由从空气调节控制器输出的控制信号控制。

在本实施例中，在除霜操作中，关闭装置65***作以关闭用于使外部空气流入到散热器43中的流入路径，而在其它操作模式中，关闭装置65***作以打开用于使外部空气流入到散热器43中的流入路径。因此，在除霜操作期间，流入到吸热空气通道16b和散热空气通道43b中的外部空气的体积减小。本实施例中的其它部件的结构和操作与第一实施例中的其它部件的结构和操作相同。

因此，甚至本实施例的车用空气调节器1的操作可以提供与第一实施例的车用空气调节器相同的效果。进一步地，在本实施例中，在除霜操作期间关闭装置65***作以关闭用于使外部空气流入到散热器43中的进入路径，这可以防止由于车辆行进期间的冲压空气压力外部空气流入到吸热空气通道16b和散热空气通道43b中。

第六实施例

在本实施例中，与第一实施例不同，热交换器结构70的特定结构被修改，这将在以下以示例的方式描述。以下使用图10-13描述热交换器结构70的细节。图10显示本实施例的热交换器结构70的轮廓的透视图。图11是热交换器结构70的分解透视图。图12是沿图10中的线A-A截得的横截面图。图13是用于说明热交换器结构70中的制冷剂的流动和冷却剂的流动的示例透视图。

首先，如图11的分解透视图所示，在本实施例的热交换器结构70中，在由鼓风扇17吹送的外部空气的流动方向X上，室外热交换器16的制冷剂管16a被布置成两行，并且散热器43的冷却流体管43a也被布置成两行。进一步地，制冷剂管16a和冷却流体管43a彼此交替布置并层叠。

因此，在本实施例中，吸热空气通道16b和散热空气通道43b形成一个空间。与第一实施例的外散热片相同的外散热片50布置在形成一个空间的吸热空气通道16b和散热空气通道43b中，并且相应的外散热片50接合到管16a和43a。

在制冷剂管16a和冷却流体管43a的纵向方向上的一个端侧(图10-13所示的下端侧)，设置制冷剂侧总箱16c以用于收集或分配流动通过制冷剂管16a的制冷剂。在纵向方向上的另一个端侧(图10-13所示的上端侧)，设置冷却流体侧总箱43c，以用于收集或分配流动通过用于冷却流体的管43a的制冷剂。

制冷剂侧总箱16c和冷却流体侧总箱43c具有相同的基本结构。首先，制冷剂侧总箱16c包括用于连接到分别布置成两行的制冷剂管16a和冷却流体管43a的制冷剂侧板161和要被固定到制冷剂侧连接板161的制冷剂侧中间板162、以及制冷剂侧总箱163。

如图12的横截面图所示，制冷剂侧中间板162固定到制冷剂侧连接板161以在制冷剂侧连接板161与制冷剂侧中间板162本身之间形成多个凹部162b，所述多个凹部形成与冷却流体管43a连通的多个空间。这些空间用作用于使在外部空气的流动方向X上布置成两行的冷却流体管43a连接和连通在一起的用于冷却流体的连通空间。

图12显示设置在冷却流体侧中间板432中的凹部432周围的横截面以进行清楚地图示。如上所述，由于制冷剂侧总箱16c具有与冷却流体侧总箱43c的基本结构相同的基本结构，因此制冷剂侧连接板161和凹部162b在括号中被示出。

通孔162a设置在制冷剂侧中间板162的与制冷剂管16a相对应的一部分处以穿过制冷剂侧中间板162的两侧。制冷剂管16a***通孔中。因此，在制冷剂侧总箱16c的一端上，与冷却流体管43a相比较，制冷剂管16a朝向制冷剂侧总箱16c突出。

制冷剂侧总箱163固定到制冷剂侧连接板161和制冷剂侧中间板162以形成用于在其内收集制冷剂的收集空间163a和用于分配制冷剂的分配空间163b。具体地，制冷剂侧总箱163通过将金属板冲压成在纵向方向上观察时的双山状形状(W状形状)而形成。

制冷剂侧总箱163的双山状形状的中心接合到制冷剂侧中间板162以使总箱163参与到收集空间163a和分配空间163b中。在本实施例中，收集空间163a设置在外部空气的流动方向X的迎风侧上，而分配空间163b设置在外部空气的流动方向X的背风侧。

制冷剂侧总箱163沿纵向方向的一端连接到用于使制冷剂流入到分配空间163b中的制冷剂流入管164，并连接到用于使制冷剂从收集空间163a流出的制冷剂流出管165。制冷剂侧总箱163沿纵向方向的另一个端部被闭合构件关闭。

另一方面，具有如上所述的相同结构的冷却流体侧总箱43c也包括冷却流体侧连接板431、固定到冷却流体侧连接板431的冷却流体侧中间板432、以及冷却流体侧总箱433。

如图12所示的横截面图所示，在外部空气的流动方向X上将两行制冷剂管16a连通在一起的制冷剂连通空间由设置在冷却流体侧连接板431与冷却流体侧中间板432之间的冷却流体侧中间板432中的凹部432b形成。

通孔432a设置在冷却流体侧中间板432的与冷却流体管43a相对应的一部分处以穿过冷却流体侧中间板432的两侧。冷却流体管43a***通孔中。因此，在冷却流体侧总箱43c的一侧，与制冷剂管16a相比较，冷却流体管43a朝向冷却流体侧总箱43c突出。

进一步地，冷却流体侧总箱433固定到冷却流体侧连接板431和冷却流体侧中间板432以形成用于在其中收集冷却介质的收集空间433a和用于分配冷却介质的分配空间433b。具体地，在本实施例中，分配空间433b设置在外部空气的流动方向X的迎风侧，而收集空间433a设置在外部空气的流动方向X的背风侧。

冷却流体侧总箱433的在纵向方向上的一端连接到用于使冷却流体流入到分配空间433b中的冷却流体流入管434，并连接到用于使冷却流体从收集空间433a流出的冷却流体流出管435。冷却流体侧总箱43c在纵向方向上的另一端通过闭合构件关闭。

因此，在本实施例的热交换器结构70中，如图13的示例性透视图所示，经由制冷剂流入管164流入到制冷剂侧总箱16c的分配空间163b中的制冷剂流入到在布置成两行的制冷剂管16a之间的外部空气的流动方向X上设置在背风侧的每一个制冷剂管16a中。

此外，从设置在背风侧的每一个制冷剂管16a流出的制冷剂经由形成在冷却流体侧总箱43c的冷却流体侧连接板431与冷却流体侧中间板432之间形成的空间流入到沿外部空气的流动方向X设置在迎风侧的每一个制冷剂管16a中。

然后，如由图13中的实线箭头所示，从设置在迎风侧的制冷剂管16a流出的制冷剂被收集到制冷剂侧总箱16c的收集空间163a中，然后从制冷剂出口管165流出。即，在本实施例的热交换器结构70中，制冷剂从背风侧的制冷剂管16a到冷却流体侧总箱43c和迎风侧的制冷剂管16a依顺序流动转向。

同样地，如由图13中的虚线箭头所示，冷却流体依顺序从迎风侧的冷却流体管43a流动转向到制冷剂侧总箱16c和逆风侧的冷却流体管43a。本实施例中的其它部件的结构和操作与第一实施例的其它部件的结构和操作相同。甚至本实施例的车用空调1的操作可以提供与第一实施例的车用空调的操作相同的效果。

进一步地，在本实施例中，在热交换器结构70中的制冷剂管16a和冷却流体管43a交替布置和层叠，使得在除霜操作期间可以有效地对室外热交换器16进行除霜。

即，在本实施例的热交换器结构70中，制冷剂管16a设置在冷却流体管43a之间，而冷却流体管43a设置在制冷剂管16a之间，藉此吸热空气通道16b和散热空气通道43b形成一个空气通道。

与散热器43和室外热交换器16相对于外部空气的流动方向X串联设置的情况相比较，在本实施例中，用于冷却流体的管43ab和制冷剂管16a可以被布置成彼此靠近。因此，冷却流体管43a可以被设置成靠近制冷剂管16a中产生的霜。因此，在除霜操作中可以有效地对室外热交换器16进行除霜。本实施例的热交换器结构70可以被应用于第二至第五实施例的热泵循环10。

第七实施例

在以上第一实施例中，以示例的方式，在除霜操作期间空气调节控制器停止压缩机11的运转。如果压缩机11的运转在除霜操作期间停止，则室内冷凝器12不能加热空气。因此，控制器可能会吹送具有比车辆中的乘客期望的温度低的温度的空气。一旦开始除霜操作，乘客可能会感觉对加热不满意。

相反，在本实施例中，即使当在除霜操作中不能通过室内冷凝器12加热空气时，也能够执行车辆内部联动控制以抑制对乘客的加热的损失。以下使用图14-17所示的流程图描述联动控制。

图14是显示车辆内部联动控制的基本控制流的流程图。基本控制流作为由车用空气调节器1执行的主程序的中断过程的子程序被执行。当表示执行除霜操作的除霜标志deffg在指定为基本控制流的执行时间的预定时间内没有变为1时，操作返回到主程序。

在基本控制流的步骤S100中，执行除霜确定过程以确定霜是否形成在室外热交换器16处和是否执行除霜。以下使用图15描述除霜确定过程的细节。在图15的步骤S101中，除霜标志deffg等被初始化。

随后，在步骤S102中，确定霜是否形成在室外热交换器16处。具体地，当热交换器16的外表面的温度被确定为等于或小于0℃时，确定霜形成，然后操作进行到步骤S103，且deffg保持为1(deffg＝1)。相反，当室外热交换器16的外表面的温度被确定为不等于或小于0℃时，确定没有形成霜，然后，操作再次返回到步骤S102，且deffg保持为零(deffg＝0)。

在步骤S103中，确定发动机是否运转。当在步骤S103中确定发动机运转时，deffg保持为1(deffg＝1)，并且操作进行到步骤S104。当确定发动机没有运转时，操作进行到图14的步骤S200所示的空气调节模式改变控制。

在步骤S104中，类似于步骤S102，确定霜是否形成在室外热交换器处。具体地，当室外热交换器16的外表面的温度被确定为等于或小于0℃时，确定霜形成，然后操作进行到步骤S105，且deffg保持为1(deffg＝1)。当室外热交换器16的外表面的温度被确定为不等于或小于0℃时，确定没有形成霜，然后操作再次返回到步骤S102。

在步骤S105中，确定冷却剂温度Tw是否达到预定除霜参考温度KTwdef。在步骤S105中，当冷却剂温度Tw被确定为达到预定除霜参考温度KTwdef(在本实施例中，10℃)时，可以通过使冷却剂流入到散热器43中来对室外热交换器16进行除霜，然后操作进行到步骤S106，且deffg保持为1(deffg＝1)。

在步骤S105中，当冷却剂温度Tw被确定为没有达到预定除霜参考温度KTwdef时，即使冷却剂流入到散热器43中，室外热交换器16也不能被除霜，然后操作再次返回到步骤S102。

在步骤S106中，确定由内部空气传感器检测到的内部空气温度(车辆内部的温度)Tr是否等于或大于预定参考内部空气温度KTr(在本实施例中，15℃)。在步骤S106中，当内部空气温度Tr被确定等于或大于参考内部空气温度KTr时，车辆内部的温度足够热以使一般的乘客不会感觉到冷而不满意(以下简称为“预热状态”)，然后操作进行到步骤S107且deffg保持为1(deffg＝1)。

在步骤S106中，当内部空气温度Tr被确定为不等于或大于参考内部空气温度KTr时，内部空气温度Tr直到预热状态才会增加。为了使车辆内部的加热优先于除霜操作，操作再次返回到步骤S102。

在步骤S107中，确定行进期间的车辆速度是否等于或小于预定参考车辆速度(在本实施例中，20km/h)。在步骤S107中，当车辆速度被确定为等于或小于预定参考车辆速度时，类似于第一实施例，可以与冲压空气压力的降低一起有效地执行除霜。然后，操作进行到图14的步骤S200中所示的空气调节模式改变控制，且deffg保持为1(deffg＝1)。

如可以从以上描述看出，本实施例的控制步骤S100用作具有用于确定室外热交换器16的结霜的结霜确定部的控制部。更具体地，控制步骤S102和S104用作结霜确定部。

然后，以下使用图16描述将要在步骤S200中执行的空气调节模式改变控制。当在步骤S100中通过除霜确定过程确定除霜标志deffg为1时，执行空气调节模式改变控制。

在步骤S201中，首先，确定输出到压缩机11的电动机的控制信号，使得压缩机11不能表现出制冷剂排放能力，即，使得压缩机11停止。在以下步骤S202中，确定将要输出到鼓风机32的控制信号，使得鼓风机32的鼓风能力从现有的能力减小预定能力值。

在以下步骤S203中，抽吸端口模式被设定为内部空气模式。即，与转变到除霜操作之前的状态相比较，内部空气与外部空气的引入比增加。在步骤S204中，空气出口模式被设定为脚部模式。即，执行切换到用于主要从脚部空气出口吹送空气的模式的切换。然后，操作进行到图14的步骤S300所示的除霜开始完成控制。

以下使用图17描述在步骤S300中执行的除霜开始完成控制。在步骤S301中，首先，如第一实施例中所述，冷却剂循环回路40的三通阀42被切换，使得冷却剂流入到散热器43中。进一步地，冷却剂泵41的冷却剂压出能力被最大化，定时器被致动，然后操作进行到步骤S302。

在步骤S302中，确定行进期间的车辆速度是否等于或小于预定参考车辆速度(在本实施例中，20km/h)。当在步骤S302中确定车辆速度等于或小于参考车辆速度时，可以获得有效的除霜，然后操作进行到步骤S303。当车辆速度被确定不等于或小于参考车辆速度时，不能执行有效的除霜，然后操作进行到步骤S304。

在步骤S303中，使用在步骤S301中致动的定时器确定除霜操作的经过时间是否超过预定参考除霜时间。当确定除霜操作的经过时间超过参考除霜时间时，操作进行到步骤S304。在步骤S304中，此时，三通阀42被切换使得冷却剂流入到旁通通道44中。

然后，冷却剂泵41的冷却剂压出能力被改变以变成与开始除霜操作之前的压出能力相同的压出能力，并且定时器被重置。此后，操作进行到图14的步骤S400所示的空气调节模式返回控制。在步骤S400中的空气调节模式返回控制中，鼓风机32的吹送能力、抽吸端口模式和空气出口模式被返回到与除霜操作之前的水平相同的水平。然后，操作进行到步骤S500。

在步骤S500中，确定是否请求车辆***的停止。当不要求停止车辆***时，操作进行到步骤S100。当要求停止车辆***时，控制过程停止。本实施例的其它部件的结构和操作与第一实施例的其它部件的结构和操作相同。

因此，本实施例可以获得与第一实施例的效果相同的效果。另外，在本实施例中，即使当空气调节控制器停止压缩机11的操作，并且室内冷凝器12在除霜操作期间不能表现出加热能力时，也可以执行以上车辆内部联动控制以防止乘客对加热感到不满意。

即，在本实施例中，如控制步骤S106中所述，在获得预热状态之后执行除霜操作，从而可以防止乘客对加热感到不满意。如控制步骤S203中所述，在除霜操作期间，抽吸端口模式被改变到内部空气模式。具有比外部空气高的温度的内部空气被循环和吹送，从而还可以防止乘客对加热感到不满意。

如控制步骤S202中所述，鼓风机32的吹送能力在除霜操作中降低，从而即使当吹送到车厢中的空气的温度减小时，也可以防止乘客对加热感到不满意。此时，如控制步骤S204中所述，空气出口模式被设定为脚步模式，从而与空气被吹向乘客的面部的情况相比较，可以有效地防止乘客对加热感到不满意。

如可以从以上说明看出，本实施例可以被看作是将热泵循环10应用于车用空气调节器1的示例。

即，本实施例一方面包括一种热泵循环，所述热泵循环具有：用于压缩和排放制冷剂的压缩机；用户侧热交换器(室内冷凝器12)，用于在从压缩机排放的制冷剂与吹送到车辆内部的空气之间交换热量；减压装置(加热用的固定节流装置13)，用于对从用户侧热交换器流出的制冷剂减压；室外热交换器，用于允许被减压装置减压的制冷剂与外部空气交换热量以蒸发所述制冷剂；散热热交换器(散热器43)，所述散热热交换器设置在用于使冷却在操作中产生热量的车载装置(用于行进的电动机MG)的冷却流体循环的冷却流体循环回路中，并适于在冷却流体与外部空气之间交换热量以散发来自冷却流体的热量；冷却流体回路，用于使冷却流体流入到散热热交换器(43)中，以及冷却流体回路切换装置(42)，用于执行切换到允许冷却流体绕过散热热交换器(43)的另一个冷却流体回路的切换。本实施例还包括：用于检测车辆内部中的内部空气温度的内部空气温度检测部；和用于确定室外热交换器处的结霜的结霜确定部。室外热交换器包括用于使被减压装置减压的制冷剂流动的制冷剂管。用于使外部空气流动的吸热空气通道围绕制冷剂管形成。散热热交换器包括用于使冷却流体流动的冷却流体管。用于使外部空气流动的散热空气通道围绕用于冷却流体的管形成。用于吸热的空气通道和用于散热的空气通道设有外散热片，所述外散热片能够实现在制冷剂管与冷却流体管之间的热传递，同时促进两个热交换器之间的热交换。当通过结霜确定部确定霜形成在室外热交换器处，并且车辆内部的内部空气温度Tr等于或大于预定参考内部空气温度KTr时，则冷却流体回路切换装置可以执行切换到用于使冷却流体流动到散热热交换器的冷却流体回路的切换。

本实施例另一方面包括以上热泵循环、用于确定室外热交换器的结霜的结霜确定部和用于在其中容纳用户侧热交换器和用于形成空气通道的壳体。内部/外部空气切换装置(内部/外部空气开关33)设置在壳体中以改变将要被引入到壳体中的内部空气与外部空气的引入比。当通过结霜确定部确定在室外热交换器中形成霜时，冷却流体回路切换装置执行切换到用于使冷却流体流动到散热热交换器的冷却流体回路的切换。当通过结霜确定部确定在室外热交换器中形成霜时，与转换到除霜操作之前相比，内部/外部空气切换装置可以增加内部空气与外部空气的引入比。

本实施例另一方面包括以上热泵循环、用于确定室外热交换器的结霜的结霜确定部、和用于在其中容纳用户侧热交换器和用于形成空气通道的壳体。空气出口模式切换装置设置在壳体中以通过改变用于将空气吹送到车辆内部中的多个空气出口的打开/关闭状态而在空气出口模式中进行切换。作为空气出口，脚部空气出口被设置用于将空气至少朝向乘客的脚部吹送。当通过结霜确定部确定在室外热交换器处形成霜时，冷却流体回路切换装置执行切换到用于使冷却流体流动到散热热交换器的冷却流体回路的切换。当通过结霜确定部确定在室外热交换器处形成霜时，空气出口模式切换装置可以执行切换到用于从脚部空气出口吹送空气的空气出口模式的切换。

本实施例另一方面包括以上热泵循环、用于确定在室外热交换器处的结霜的结霜确定部、用于在其中容纳用户侧热交换器和用于形成空气通道的壳体、以及设置在壳体中以朝向车辆内部吹送空气的吹送装置(例如，鼓风机32)。当通过结霜确定部确定在室外热交换器处形成霜时，冷却流体回路切换装置执行切换到用于使冷却流体流入到散热热交换器中的冷却流体回路的切换。当通过结霜确定部确定在外部热交换器处形成霜时，与结霜确定之前相比较，鼓风机装置可以减少其吹送能力。

本实施例的另一方面包括以上热泵循环和用于确定室外热交换器的结霜的结霜确定部。当行进车辆的车辆速度等于或小于预定参考车辆速度，并且室外热交换器的出口侧的制冷剂温度等于或小于0℃时，确定霜形成在室外热交换器处。当通过结霜确定部确定霜形成在室外热交换器处时，冷却流体回路切换装置可以执行切换到用于使冷却流体流动到散热热交换器的冷却流体回路的切换。

第八实施例

虽然在以上第一和第七实施例中，以示例的方式，压缩机11的运转在除霜操作期间被停止，但是在图18所示的本实施例中，热泵循环10的循环结构被改变以实现车辆内部的加热，同时执行类似于以示例的方式给出的第三实施例的除霜操作。图18是与第一实施例的图2相对应的本实施例中在除霜操作期间热泵循环10的整体结构示意图。

具体地，本实施例与第一实施例的不同之处在于：采用用于加热的可变节流装置83，所述可变节流装置83能够改变作为减压装置的用于加热操作的节流装置的开口度。用于加热的可变节流装置83包括节流开口度可变的阀体和由步进马达构成的用于改变阀体的节流开口度的电致动器。可变节流装置83的操作由从空气调节控制器输出的控制信号控制。

在本实施例中，空气调节控制器在加热操作和废热收集操作中将用于加热的可变节流装置83的阀开口度控制到预定开口度，并且与加热操作和废热收集操作相比较，在除霜操作中增加用于加热的可变流装置83的阀开口度。因此，与除霜操作之前相比较，在除霜操作中，从压缩机11排放的具有较高温度的高压制冷剂易于流入到室外热交换器16中。

本实施例的其它部件的结构和操作与第一实施例的其它部件的结构和操作相同。因此，在本实施例的车用空气调节器1中，用于加热的可变节流装置83的节流开口度在除霜操作中增加，使得高温下的高压制冷剂可以流入到室外热交换器16中，从而促进室外热交换器16的除霜。进一步地，在除霜操作期间，用于加热空气的室内冷凝器12的加热能力可以被显示以执行对车辆内部的加热。

当从外部空气的流动方向来看时，类似于第三实施例，室外热交换器16的制冷剂入口侧的热交换区域与室外热交换器16的制冷剂出口侧的热交换区域之间的位置关系相对于散热器43的热交换器区域不改变，从而可以抑制流动通过制冷剂管16a的制冷剂与流动通过冷却流体管43a的冷却流体之间的热传递的量的较大波动。

第九实施例

如图19的整体结构示意图所示，在本实施例中，热泵循环10的循环结构被改变以实现车辆内部的加热，同时执行类似于以示例的方式给出的第八实施例的除霜操作。图19是与第一实施例的图2相对应的根据本实施例的在除霜操作中的热泵循环10的整体结构示意图。

具体地，本实施例与第一实施例的不同之处在于增加流出流量调节阀84以调节从室外热交换器16流出的制冷剂的流出流量。流出流量调节阀84具有与第八实施例的用于加热的可变节流装置83的基本结构相同的基本结构，并因此与室外热交换器16的制冷剂出口形成一体。

在本实施例中，空气调节控制器在加热操作、废热收集操作和冷却操作中完全打开流出流量调节阀84的阀开口度，并且与加热操作、废热收集操作和冷却操作相比较，在除霜操作中减小流出流量调节阀84的阀开口度。因此，在除霜操作中，与转换到除霜操作之前相比较，流入到室外热交换器16中的制冷剂的流入流量减小。本实施例的其它部件的结构和操作与第一实施例的其它部件的结构和操作相同。

在本实施例的车用空气调节器1中，流出流量调节阀84的阀开口度在除霜操作中被减小，使得可以减小流入到室外热交换器16中的制冷剂的流入流量，从而可以提供与第八实施例的效果相同的效果。

由于流出流量调节阀84与室外热交换器16的制冷剂出口一体地构造，因此可以减小从压缩机11的排放端口到流出流量调节阀84的入口侧的制冷剂通道的容积，从而快速减小流入到室外热交换器16中的制冷剂的流量。

第十实施例和第十一实施例

在以上第三、第八和第九实施例中，以示例的方式，室外热交换器16表现出加热能力以实现对车辆内部的加热，同时在除霜操作中不停止压缩机11的运转。在第九实施例中，如图20所示，PTC加热器85设置在室内空气调节单元30的壳体31中，并用作用于通过供应电力而产生热量的加热元件。

PTC加热器85设置在室内冷凝器12的空气流的下游侧，并在除霜操作中通过从空气调节控制器供应电力而产生热量。因此，即使当空气调节控制器在除霜操作期间停止压缩机11的运转，PTC加热器85也可以用作用于加热空气的辅助加热器，从而实现对车辆内部的加热。

在第十一实施例中，如图21所示，加热器芯86被设置以用于在作为加热流体的发动机冷却剂与空气之间交换热量。加热器芯86具有与第二实施例的加热器芯63的基本结构相同的基本结构。加热器芯86设置在室内冷凝器12的空气流的下游侧以在除霜操作期间允许发动机冷却剂流入其中。

因此，即使当在除霜操作期间空气调节控制器停止压缩机11的操作，加热器芯86也可以用作用于加热空气的辅助加热器，从而实现对车辆内部的加热。用作用于在加热器芯86处加热空气的热源的加热流体不局限于发动机冷却剂，而是可以是用于冷却在操作中产生热量的车载装置(例如，用于行进的电动机MG或换流器)的冷却剂等。

可选地，第十实施例的PTC加热器85和第十一实施例的加热器芯86可以设置在室内冷凝器12的空气流的下游侧以用作辅助加热器。图20和图21是分别根据第九实施例和第十一实施例的在除霜操作中热泵循环10的整体结构图，并且对应于第一实施例的图2。

(其它实施例)

本发明不局限于上述实施例，而是可以在不背离本发明的保护范围的情况下如下对以上实施例进行各种修改和改变。

(1)在以上实施例中，以示例的方式，在操作中产生热量的车载装置(外部热源)是用于行进的电动机MG，但是外部热源不受限于此。例如，当热泵循环10被应用于车用空气调节器1时，发动机或用于将电力供应给用于行进的电动机MG的诸如换流器的电气装置可以用作外部热源。

在使用发动机作为外部热源中，不仅发动机冷却剂中所含有的热量，而且发动机废气中所含有的热量都可以用于进行除霜。进一步地，在将热泵循环10应用于静态空气调节器、冷藏库、用于自动售货机等的冷却和加热装置等时，发动机、电动机和用作用于热泵循环10的压缩机的驱动源的其它电气装置可以用作外部热源。

(2)在以上实施例中，采用电动三通阀42作为用于在冷却剂循环回路40的冷却流体回路中进行切换的回路切换装置，但是回路切换装置不受限于此。例如，可以使用恒温阀。恒温阀是由机械机构构成的冷却流体温度响应阀，所述机械机构通过使用体积随温度变化的热蜡(热敏构件)使阀***移来打开和关闭冷却流体通道。因此，恒温阀的使用还可以移除冷却剂温度传感器52。

(3)在以上实施例中，室外热交换器16的制冷剂管16a、散热器43的冷却流体管43a和外散热片50由铝合金(金属)形成并通过钎焊接合在一起。显而易见地，外散热片50可以由具有极好的导热性的其它材料(例如，碳纳米管等)形成，并且这些元件可以与诸如粘合剂的其它接合装置接合在一起。

(4)在以上实施例中，在正常加热操作中，执行切换到用于允许冷却剂绕过散热器43的冷却流体回路的切换，从而将从用于行进的电动机MG散发的热量存储在冷却剂中。可选地，或另外，用于容纳诸如石蜡的热量存储材料的热量存储壳体(热量存储装置)可以设置在冷却剂循环回路40中，藉此在正常加热操作中从用于行进的电动机MG散发的热量可以存储在热量存储壳体中。

可选地或另外，通过供应电力产生热量的加热元件(例如，PTC加热器)可以设置在冷却剂循环回路40中，使得在正常加热操作中从加热元件散发的热量可以存储在冷却剂中。可选地，从车载装置和在用于行进的电动机MG等的操作中产生热量的加热元件中的至少一个散发的热量可以存储在冷却剂中。此时，加热元件中产生的热量被期望地控制以随外部空气温度的降低而增加，从而避免不必要的功率消耗。

(5)在以上第一实施例中，以示例的方式，当车辆速度等于或小于预定参考车辆速度(在本实施例中，20km/h)并且室外热交换器16的出口侧的制冷剂温度Te等于或小于0℃时，结霜确定部用于确定霜是否形成在室外热交换器16处。然而，用于结霜的确定条件不受限于此。

例如，可以设置用于检测室外热交换器16的外散热片50的温度的温度检测部，并且当由温度检测部检测到的温度等于或小于预定结霜参考温度(例如，-5℃)时，可以确定霜形成。

(6)在以上实施例中，以示例的方式，用于在除霜操作中停止鼓风扇17的运转的装置用于减小流入到吸热空气通道16b和散热空气通道43b中的外部空气的体积。不管是正常操作和除霜操作，当压缩机11停止时，鼓风扇17的吹送能力可以增加，直到已经过去预定时间为止。因此，当压缩机11停止时，鼓风扇17的吹送能力可以增加，使得室外热交换器16的温度可以迅速增加到与外部空气温度相同的水平。

(7)以上各个实施例中所述的结构可以应用于其它实施例。例如，第七实施例中所述的车辆室内联动控制可以在应用第二至第五和第八至第十一实施例中的每一个的热泵循环10的车用空气调节器中执行。

例如，当第七实施例的车辆内部联动控制应用于第三实施例的热泵循环10时，空气调节控制器可以在不停止压缩机11的运转的情况下在控制步骤S200中在空气调节模式改变控制中打开打开/关闭阀15c。当应用于第四实施例时，打开/关闭阀15a和打开/关闭阀15c可以在控制步骤S200中通过空气调节模式改变控制打开。

同样地，当应用于第八实施例时，用于加热的可变节流装置83的阀开口度可以在控制步骤S200中在空气调节模式改变控制中被减小。当应用于第九实施例时，流出流量调节阀84的阀开口度可以在控制步骤S200中在空气调节模式改变控制中被减小。

(8)虽然在以上实施例中以示例的方式以普通氟基制冷剂作为制冷剂，但是制冷剂不受限于此。可以使用诸如二氧化碳的天然制冷剂和碳氢化合物制冷剂等。进一步地，热泵循环10可以形成从压缩机11排放的制冷剂的压力等于或高于制冷剂的临界压力的超临界制冷循环。

Claims (26)

1.一种热泵循环，包括：

压缩和排放制冷剂的压缩机(11)；

用户侧热交换器(12)，所述用户侧热交换器在从所述压缩机(11)排放的制冷剂与热交换流体之间交换热量；

减压装置(13，83)，所述减压装置对从所述用户侧热交换器(12)流出的制冷剂进行减压；和

室外热交换器(16)，所述室外热交换器使被所述减压装置(13，83)减压的制冷剂与外部空气交换热量以蒸发所述制冷剂，所述热泵循环适于当室外热交换器(16)结霜时执行用于对所述室外热交换器(16)进行除霜的除霜操作，所述热泵循环还包括：

散热热交换器(43)，所述散热热交换器设置在冷却流体循环回路(40)中，所述冷却流体循环回路(40)用于使冷却外部热源(MG)的冷却流体循环，所述散热热交换器(43)适于在所述冷却流体与外部空气之间交换热量；和

冷却流体回路切换装置(42)，所述冷却流体回路切换装置被构造成在用于允许冷却流体流入到散热热交换器(43)中的冷却流体回路与用于允许所述冷却流体绕过所述散热热交换器(43)的冷却流体回路之间进行切换，其中：

所述室外热交换器(16)包括制冷剂管(16a)，被所述减压装置(13，83)减压的制冷剂在所述制冷剂管中流动；

用于使所述外部空气流动的吸热空气通道(16b)围绕所述制冷剂管(16a)形成；

所述散热热交换器(43)包括冷却流体管(43a)，所述冷却流体在所述冷却流体管中流动；

用于使所述外部空气流动的散热空气通道(43b)围绕所述冷却流体管(43a)形成；

所述吸热空气通道(16b)和所述散热空气通道(43b)设有外散热片(50)，所述外散热片能够实现在所述制冷剂管(16a)与所述冷却流体管(43a)之间的热传递，同时促进在所述室外热交换器(16)和所述散热热交换器(43)中的热交换；以及

所述冷却流体回路切换装置(42)至少在除霜操作中执行切换到用于使冷却流体流入所述散热热交换器(43)中的冷却流体回路的切换。

2.根据权利要求1所述的热泵循环，还包括：

室内蒸发器(20)，所述室内蒸发器用于允许所述室外热交换器(16)的下游侧的制冷剂与热交换流体进行热交换并蒸发所述制冷剂；以及

制冷剂流动路径切换装置，所述制冷剂流动路径切换装置被构造成切换加热操作制冷剂流动路径和冷却操作制冷剂流动路径，在加热操作制冷剂流动路径中，从所述压缩机(11)排放的制冷剂流入到所述用户侧热交换器(12)以加热热交换流体，在冷却操作制冷剂流动路径中，在所述室外热交换器(16)处散发热量的制冷剂流入到所述室内蒸发器(20)中以冷却热交换流体，其中：

在加热操作中流动通过所述制冷剂管(16a)的制冷剂的流动方向与在冷却操作中流动通过所述制冷剂管(16a)的制冷剂的流动方向相同。

3.根据权利要求1或2所述的热泵循环，其中，在除霜操作中，与转换到除霜操作之前相比较，流入到所述室外热交换器(16)中的制冷剂的流入流量减小。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的热泵循环，其中：

所述减压装置(83)是可变节流机构，在所述可变节流机构中，节流开口度是可变的；以及

与转换到除霜操作之前相比较，所述减压装置(83)在除霜操作中增加节流开口度。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的热泵循环，还包括：

流出流量调节阀(84)，所述流出流量调节阀被构造成调节从所述室外热交换器(16)流出的制冷剂的流出流量，

其中与转换到除霜操作之前相比较，所述流出流量调节阀(84)在除霜操作中减小所述制冷剂的流出流量。

6.根据权利要求5所述的热泵循环，其中，所述流出流量调节阀(84)被构造成与用于所述室外热交换器(16)的制冷剂的出口形成一体。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的热泵循环，还包括：

室外鼓风机(17)，所述室外鼓风机朝向所述室外热交换器(16)和散热热交换器(43)吹送外部空气，

其中与停止所述压缩机(11)之前相比较，当所述压缩机(11)停止时，所述室外鼓风机(17)增加鼓风能力。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的热泵循环，其中，在除霜操作中，与转换到除霜操作之前相比较，用于加热热交换流体的用户侧热交换器(12)的加热能力降低。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的热泵循环，其中，所述吸热空气通道(16b)和所述散热空气通道(43b)被构造成使得流入到所述吸热空气通道(16b)和所述散热空气通道(43b)中的外部空气的体积在除霜操作中减小。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的热泵循环，还包括：

室外鼓风机(17)，所述室外鼓风机朝向所述室外热交换器(16)和所述散热热交换器(43)吹送外部空气，

其中所述散热热交换器(43)相对于所述室外热交换器(16)位于由所述室外鼓风机(17)吹送的外部空气的流动方向(X)的迎风侧。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的热泵循环，其中：

所述制冷剂管(16a)中的至少一个位于所述冷却流体管(43a)之间；

所述冷却流体管(43a)中的至少一个位于所述制冷剂管(16a)之间；以及

所述吸热空气通道(16b)和所述散热空气通道(43b)中的至少一个形成为一个空气通道。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的热泵循环，所述热泵循环应用于车辆空调，所述热泵循环还包括：

内部空气温度检测部，所述内部空气温度检测部被构造成检测车辆内部的内部空气温度；和

结霜确定部，所述结霜确定部被构造成确定所述室外热交换器(16)的结霜，其中：

所述热交换流体是吹送到所述车辆内部的空气；

所述外部热源是在操作中产生热量的车载装置(MG)；

所述冷却流体是用于冷却所述车载装置(MG)的冷却剂；以及

当通过所述结霜确定部确定霜形成在所述室外热交换器(16)处并且车辆内部的内部空气温度(Tr)等于或大于预定参考内部空气温度(KTr)时，所述冷却流体回路切换装置(42)执行切换到用于使冷却流体流入到所述散热热交换器(43)中的冷却流体回路的切换。

13.根据权利要求1-12中任一项所述的热泵循环，所述热泵循环应用于车辆空调，所述热泵循环还包括：

用于确定室外热交换器(16)的结霜的结霜确定部，其中

所述热交换流体是吹送到所述车辆内部的空气；

所述外部热源是在操作中产生热量的车载装置(MG)；

所述冷却流体是用于冷却所述车载装置(MG)的冷却剂；

所述用户侧热交换器(12)设置在壳体(31)中，所述壳体内形成空气通道；

用于改变将要被引入到所述壳体(31)中的内部空气与外部空气的引入比的内部/外部空气切换装置(33)设置在壳体(31)中，其中：

当通过所述结霜确定部确定霜形成在所述室外热交换器(16)处时，所述冷却流体回路切换装置(42)执行切换到用于使冷却流体流动到所述散热热交换器(43)的冷却流体回路的切换；以及

当通过所述结霜确定部确定霜形成在所述室外热交换器(16)处时，与转换到除霜操作之前相比较，所述内部/外部空气切换装置(33)增加内部空气与外部空气的引入比。

14.根据权利要求1-13中任一项所述的热泵循环，所述热泵循环被应用于车辆空调，所述热泵循环还包括：

被构造成确定所述室外热交换器(16)的结霜的结霜确定部，其中：

所述热交换流体是吹送到所述车辆内部的空气；

所述外部热源是在操作中产生热量的车载装置(MG)；

所述冷却流体是用于冷却所述车载装置(MG)的冷却剂；

所述用户侧热交换器(12)设置在壳体(31)中，所述壳体内形成空气通道；

用于通过改变用于将空气吹送到所述车辆内部的空气出口的打开/关闭状态而在空气出口模式中进行切换的空气出口模式切换装置(37a-37c)设置在所述壳体(31)中；

至少脚部空气出口被设置为空气出口，所述脚部空气出口用于将空气吹送到乘客的脚部；

当通过所述结霜确定部确定霜形成在所述室外热交换器(16)处时，冷却流体回路切换装置(42)执行切换到用于使冷却流体流动到所述散热热交换器(43)中的冷却流体回路的切换；以及

当通过所述结霜确定部确定霜形成在所述室外热交换器(16)处时，所述空气出口模式切换装置(37a-37c)执行切换到用于从所述脚部空气出口吹送空气的空气出口模式的切换。

15.根据权利要求1-14中任一项所述的热泵循环，所述热泵循环应用于车辆空调，所述热泵循环还包括：

被构造成确定所述室外热交换器(16)的结霜的结霜确定部，其中：

热交换流体是吹送到所述车辆内部的空气；

所述外部热源是在操作中产生热量的车载装置(MG)；

所述冷却流体是用于冷却所述车载装置(MG)的冷却剂；

所述用户侧热交换器(12)设置在壳体(31)中，所述壳体内形成空气通道；

用于将空气朝向所述车辆内部吹送的鼓风机(32)设置在所述壳体(31)中；

当通过所述结霜确定部确定霜形成在所述室外热交换器(16)处时，所述冷却流体回路切换装置(42)执行切换到用于使冷却流体流入到所述散热热交换器(43)中的冷却流体回路的切换；以及

与确定结霜之前相比较，所述鼓风机(32)降低鼓风能力。

16.根据权利要求1-15中任一项所述的热泵循环，所述热泵循环应用于车辆空调，所述热泵循环还包括：

用于确定所述室外热交换器(16)的结霜的结霜确定部，其中：

热交换流体是吹送到所述车辆内部的空气；

所述外部热源是在操作中产生热量的车载装置(MG)；

所述冷却流体是用于冷却所述车载装置(MG)的冷却剂；

当车辆速度等于或小于预定参考速度，并且当所述室外热交换器(16)的出口侧的制冷剂的温度等于或小于0℃时，所述结霜确定部确定霜形成在所述室外热交换器(16)处；以及

当通过所述结霜确定部确定霜形成在所述室外热交换器(16)处时，所述冷却流体回路切换装置(42)执行切换到用于使冷却流体流动到所述散热热交换器(43)中的冷却流体回路的切换。

17.根据权利要求16所述的热泵循环，其中，当行进车辆的速度等于或小于预定参考速度时，并且当所述室外热交换器(16)的出口侧的制冷剂的温度等于或小于0℃时，所述结霜确定部确定霜形成在所述室外热交换器(16)处。

18.根据权利要求12-17中任一项所述的热泵循环，还包括：

被构造成检测流入到车载装置(MG)中的冷却剂的温度的冷却剂温度检测部(52)，其中：

当由所述冷却剂温度检测部(52)检测到的冷却剂温度(Tw)等于或大于所述预定参考温度时，所述冷却流体回路切换装置(42)执行切换到用于使冷却流体流入到所述散热热交换器(43)中的冷却流体回路的切换。

19.根据权利要求1-18中任一项所述的热泵循环，其中，当所述冷却流体回路切换装置(42)执行切换到用于使冷却流体绕过所述散热热交换器(43)的冷却流体回路的切换时，所述冷却流体循环回路(40)在其内存储在所述外部热源中包含的热量。

20.根据权利要求19所述的热泵循环，所述热泵循环被应用于车辆空调，其中：

所述热交换流体是吹送到所述车辆内部的空气；

所述外部热源是在操作中产生热量的车载装置(MG)；

所述冷却流体是用于冷却所述车载装置(MG)的冷却剂；以及

当冷却流体回路切换装置(42)执行切换到用于使冷却流体绕过所述散热热交换器(43)的冷却流体回路的切换时，所述冷却流体循环回路(40)将从所述车载装置(MG)散发的热量存储在冷却剂中。

21.根据权利要求19所述的热泵循环，所述热泵循环被应用于车辆空调，其中：

所述热交换流体是吹送到所述车辆内部的空气；

所述外部热源是通过供应电力而产生热量的加热元件；

所述冷却流体是用于冷却所述加热元件的冷却剂；以及

当所述冷却流体回路切换装置(42)执行切换到用于使冷却流体绕过所述散热热交换器(43)的冷却流体回路的切换时，所述冷却流体循环回路(40)将从所述加热元件散发的热量存储在冷却剂中。

22.根据权利要求19所述的热泵循环，所述热泵循环应用于车辆空调，其中：

所述热交换流体是吹送到所述车辆内部的空气；

在操作中产生热量的车载装置(MG)和通过供应电力而产生热量的加热元件被设置作为外部热源；

所述冷却流体是用于冷却所述加热元件和所述车载装置(MG)的冷却剂；以及

当所述冷却流体回路切换装置(42)执行切换到用于允许冷却流体绕过所述散热热交换器(43)的冷却流体回路的切换时，所述冷却流体循环回路(40)将从所述车载装置(MG)和所述加热元件中的至少一个散发的热量存储在冷却剂中。

23.根据权利要求21或22所述的热泵循环，其中，所述加热元件具有从所述加热元件产生的根据外部空气温度被控制的热量。

24.根据权利要求1-23中任一项所述的热泵循环，还包括：

室外单元旁通通道(64)，所述室外单元旁通通道使被所述减压装置(13，83)减压的制冷剂绕过所述室外热交换器(16)并将制冷剂引导到所述室外热交换器(16)的制冷剂出口侧；和

室外单元旁通通道切换装置(15c)，所述室外单元旁通通道切换装置被构造成在用于将被所述减压装置(13，83)减压的制冷剂引导到所述室外热交换器(16)的制冷剂回路与用于将被所述减压装置(13，83)减压的制冷剂朝向所述室外单元旁通通道(64)引导的制冷剂回路之间进行切换，

其中在除霜操作中，所述室外单元旁通通道切换装置(15c)执行切换到用于将被所述减压装置(13，83)减压的制冷剂引导到所述室外单元旁通通道(64)的制冷剂回路的切换。

25.根据权利要求1-24中任一项所述的热泵循环，还包括：

室内蒸发器(20)，所述室内蒸发器在热交换流体与所述室外热交换器(16)的下游侧的制冷剂之间交换热量；

蒸发器旁通通道(20a)，所述蒸发器旁通通道使室外热交换器(16)的下游侧的制冷剂绕过所述室内蒸发器(20)并将所述制冷剂引导到所述室内蒸发器(20)的制冷剂出口；和

蒸发器旁通通道切换装置(15b)，所述蒸发器旁通通道切换装置被构造成在用于将所述室外热交换器(16)的下游侧的制冷剂引导到所述室内蒸发器(20)的制冷剂回路与用于将所述室外热交换器(16)的下游侧的制冷剂引导到所述蒸发器旁通通道(20a)的制冷剂回路之间进行切换，

其中在除霜操作中，所述蒸发器旁通通道切换装置(15b)执行切换到用于将所述室外热交换器(16)的下游侧的制冷剂引导到所述室内蒸发器(20)的制冷剂回路的切换。

26.根据权利要求1-25中任一项所述的热泵循环，所述热泵循环被应用于车辆空调，其中：

所述热交换流体是吹送到所述车辆内部的空气；

所述用户侧热交换器(12)设置在壳体(31)中，所述壳体内形成鼓风通道；以及

辅助加热器设置在所述壳体(31)中，使用被在操作中产生热量的车载装置加热的加热流体和通过供应电力产生热量的加热元件(85)中的至少一个作为加热源来加热吹送到所述车辆内部的空气。

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