CN110475683A - 空气调节装置 - Google Patents
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Abstract
抑制热介质的循环量伴随着运转模式的切换而发生变动。控制器(18)根据运转模式选择性地经由冷凝器(16)、蒸发器(15)、主芯部(21)和过冷芯部(22)使热介质循环。当运转模式设为制热时,过冷芯部22包含在使热介质循环的路径中。
Description
技术领域
本发明涉及一种空气调节装置。
背景技术
在专利文献1中,提出了一种包括主芯部和过冷芯部的热交换器,所述热交换器在经过周围的空气与经过内部的热介质之间进行热交换。此外,在制冷时使热介质依次经过主芯部和过冷芯部,而在制热时使热介质仅经过主芯部。
专利文献1:日本专利特开2013-231573号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
一般而言,热介质与用于进行压缩机的润滑的油一起循环,若构造成在制热时使热介质仅经过主芯部,则热介质和油会残留在过冷芯部中。特别是在冬季期间,由于假定仅持续使用制热,因此,热介质和油会长时间(几个月内)残留在过冷芯部中。流入过冷芯部的热介质是液相,由于与气相相比,比体积更小(密度更高),因此,对热介质循环量施加的影响不小。这样,热介质的循环量降低的状态及油的循环率降低的状态持续,也可能对热交换性能及润滑性能造成影响。
本发明的技术问题在于改善制热时的热交换性能和润滑性能。
解决技术问题所采用的技术方案
根据本发明一个方面的空气调节装置包括:
供给流路,所述供给流路向室内供给空气;
冷凝器,所述冷凝器设置于供给流路,在经过周围的空气与经过内部的热介质之间进行热交换,并使热介质散热;
蒸发器,所述蒸发器设置于供给流路中的冷凝器的上游侧,在经过周围的空气与经过内部的热介质之间进行热交换,并使热介质吸热;
主热交换器及副热交换器,所述主热交换器及所述副热交换器并排设置于室外,并且分别在经过周围的外部气体与经过内部的热介质之间进行热交换;以及
控制部,所述控制部根据运转模式,选择性地经由冷凝器、蒸发器、主热交换器及副热交换器使热介质循环,
控制部将副热交换器包含在将运转模式设为制热时使热介质循环的路径中。
发明效果
根据本发明,由于副热交换器包含在制热时使热介质循环的路径中,因此,能抑制热介质或油残留于副热交换器中。因而,能改善制热时的热交换性能和润滑性能。
附图说明
图1是表示第一实施方式的车辆用空气调节装置的图。
图2是表示空气调节控制处理的流程图。
图3是用于设定运转模式的映射图。
图4是表示第一实施方式的制热模式的图。
图5是表示第一实施方式的除湿制热模式的图。
图6是表示第一实施方式的除湿制冷模式的图。
图7是表示第一实施方式的制冷模式的图。
图8是表示作为比较例的制冷模式的图。
图9是表示作为比较例的制热模式的图。
图10是表示应用例1的图。
图11是表示第二实施方式的车辆用空气调节装置的图。
图12是表示第二实施方式的制热模式(第四流路)的图。
图13是表示第二实施方式的制热模式(第五流路)的图。
图14是表示第二实施方式的除湿制热模式(第四流路、第六流路)的图。
图15是表示第二实施方式的除湿制冷模式(第五流路)的图。
图16是表示第二实施方式的制冷模式(第五流路)的图。
图17是表示第二实施方式的制热时控制处理的流程图。
具体实施方式
以下,基于附图,对本发明的实施方式进行说明。另外,各附图是示意的图,存在与实际的图不同的情况。另外,以下的实施方式例示了用于将本发明的技术构思具体化的装置和方法,并且该构成并不特定于下述的情况。即,本发明的技术构思可在权利要求书中记载的技术范围内进行各种改变。
《第一实施方式》
《构成》
图1是表示第一实施方式的车辆用空气调节装置的图。
车辆用空气调节装置11由装设于汽车的热泵***构成,包括设置于车室侧的室内热交换单元12(供给流路)和设置于车室外的室外热交换单元13。车室侧和车室外由例如仪表盘隔开。室内热交换单元12配置在仪表盘内部并由管道形成,将外部气体或内部气体从上述管道的一端侧导入,并将空气从上述管道的另一端侧向车室内供给。在室内热交换单元12的内部,设置有送风风扇14、蒸发器15、冷凝器16和空气混合风门17(开闭门)。
送风风扇14设置在室内热交换单元12的一端侧,在由电动机驱动时,对外部气体或内部气体进行抽吸,并向另一端侧排出。
蒸发器15设置在送风风扇14的下游侧,作为吸热器和除湿器而在经过散热翅片周围的空气与经过管内的低温的热介质(制冷剂)之间进行热交换。也就是说,使管内的热介质蒸发、汽化,对散热翅片周围的空气进行制冷,并且在散热翅片的表面产生结露,以进行除湿。从送风风扇14吹出的空气全部经过蒸发器15。
冷凝器16设置在蒸发器15的下游侧,并且用作在通过散热翅片周围的空气和通过管内的高温热介质(热介质)之间进行热交换的散热翅片。也就是说,通过使管内的热介质冷凝液化,来对散热翅片周围的空气进行加热。冷凝器16通过配置成将室内热交换单元12的截面中的大约一半封闭,从而形成经过冷凝器16的流路和绕过冷凝器16的流路。也就是说,经过蒸发器15的一部分空气会经过冷凝器16,其余绕过冷凝器16。
空气混合风门17能够在用于将经过冷凝器16的流路打开并将绕过冷凝器16的流路关闭的位置与用于将经过冷凝器16的流路关闭并将绕过冷凝器16的流路打开的位置之间转动。当空气混合风门17处于将经过冷凝器16的流路打开并将绕过冷凝器16的流路关闭的位置时,经过蒸发器15的空气全部经过冷凝器16。当空气混合风门17处于将经过冷凝器16的流路关闭并将绕过冷凝器16的流路打开的位置时,经过蒸发器15的空气全部绕过冷凝器16。当空气混合风门17处于将经过冷凝器16的流路和绕过冷凝器16的流路两方都打开的位置时,经过蒸发器15的空气中的一部分经过冷凝器16,其余绕过冷凝器16。然后,在冷凝器16的下游侧,经过冷凝器16的空气和绕过冷凝器16的空气被混合。
室外热交换单元13设置在发动机舱或电动机室内,并是将主芯部21(主热交换器)、过冷芯部22(副热交换器)和接收箱23一体而形成的。
主芯部21和过冷芯部22分别在经过散热翅片周围的外部气体与经过管内的热介质之间进行热交换。外部气体主要是指行驶风,但是在主芯部21和过冷芯部22的背面(下风侧)设置有共用的送风机24,并且当不能获得足够的行驶风时,通过驱动送风机24,将外部气体向各个散热翅片送风。
当将运转模式设为制热时,主芯部21起到蒸发器、即吸热器的作用,在经过散热翅片周围的外部气体与经过管内的低温的热介质(制冷剂)之间进行热交换。也就是说,使管内的热介质蒸发、气化,使其吸热。当将运转模式设为制冷时,主芯部21和过冷芯部22起到冷凝器、即散热器的作用,在经过散热翅片周围的外部气体与经过管内的高温的热介质(热媒)之间进行热交换。也就是说,使管内的热介质冷凝、液化,使其散热。
接收箱23进行热介质的气液分离,在液相的热介质中,将根据负载而变动的剩余量储存。
根据稍后描述的运转模式,热介质在蒸发器15、冷凝器16、主芯部21、过冷芯部22和接收箱23中,经由规定的路径进行循环。
接下来,对热介质的回路结构进行说明。
冷凝器16的出口经由流路31而与接收箱23的入口连通。流路31设置有开闭阀41。
开闭阀41将流路31打开或关闭。
接收箱23的出口与过冷芯部22的入口连通。过冷芯部22的出口经由流路32而与主芯部21中的一个连通口连通。在流路32中,从过冷芯部22侧朝向主芯部21侧,依次设有止回阀42、开闭阀43和膨胀阀44(第一膨胀阀)。
止回阀42允许从过冷芯部22侧向主芯部21侧的经过,并阻止反方向的经过。
开闭阀43将流路32打开或关闭。
膨胀阀44是通过将作为液相的高压的热介质呈雾状的吹出,从而减压到容易气化的低压的热介质的构件,并且膨胀阀44的开度能够调节。
主芯部21中的另一个连通口经由流路33而与冷凝器16的入口连通。在流路33中,从主芯部21侧朝向冷凝器16侧依次设有开闭阀45、储罐46和压缩机47。
储罐46进行热介质的气液分离,并且仅将气相热介质向压缩机47供给。
压缩机47是通过对作为气相的低压的热介质进行压缩,来升压至容易液化的高压的热介质的构件,并且是通过与热介质一起循环的油来进行润滑的供油型。例如是旋转式压缩机、斜板式压缩机、涡旋式压缩机等。相对于热介质的油浓度为百分之几的程度。压缩机47的驱动源是发动机或电动马达。
在流路32中,在止回阀42和开闭阀43之间存在分岔点,并且分岔点经由流路34而与蒸发器15的入口连通。在流路34中,从流路32侧朝向蒸发器15侧依次设有开闭阀51和膨胀阀52(第二膨胀阀)。
开闭阀51将流路34打开或关闭。
膨胀阀52是通过将液化后的高压的热介质呈雾状地吹出,从而减压到容易气化的低压的热介质的构件,并且膨胀阀52的开度能够调节。
在流路33中的开闭阀45与储罐46之间存在分岔点,蒸发器15的出口经由流路35而与上述分岔点连通。流路35设有止回阀53。
止回阀53允许从蒸发器15侧向流路33侧的经过,并阻止反方向的经过。
在流路31中的开闭阀41与接收箱23之间存在分岔点,并且在流路32中的膨胀阀44与主芯部21之间存在分岔点,上述分岔点彼此经由流路36连通。流路36设有开闭阀54。
开闭阀54将流路36打开或关闭。
在流路31中的冷凝器16与开闭阀41之间存在分岔点,在流路33中的主芯部21与开闭阀45之间存在分岔点,上述分岔点彼此经由流路37连通。流路37设有开闭阀55。
开闭阀55将流路37打开或关闭。
设置在车室侧的控制器18(控制部)由例如微型计算机构成,并执行稍后描述的空气调节控制处理。
接下来,对空气调节控制处理进行说明。
图2是表示空气调节装置控制处理的流程图。
首先,在步骤S101中,读入各种数据。例如,车室内的设定温度TAO和外部气体温度Tam。
在随后的步骤S102中,运算出目标过冷却度和目标加热度作为热交换温度的目标值。
在随后的步骤S103中,参照映射,根据车室内的设定温度TAO和外部气体温度Tam进行运转模式的设定。
图3是用于运转模式的设定的映射。
在上述映射中,将横轴设为外部气体温度Tam,将纵轴设为设定温度TAO。对于外部气体温度Tam,预先确定值T1和大于该值T1的值T2。值T1例如是比0℃稍大的值,值T2例如是接近20℃的值。对于设定温度TAO,预先确定值T3和大于该值T3的值T4。值T3例如是接近10℃的值,值T4例如是接近30℃的值。
将穿过值T1并且与纵轴大致平行的直线设为L1。将穿过值T2,并且在比值T4大的范围内与纵轴大致平行的直线设为L2。将值T1和值T3的坐标与值T2和值T4的坐标连接的直线设为L3。将穿过值T1,并与直线L3大致平行的直线设为L4。当外部气体温度Tam和设定温度TAO处于由纵轴、横轴和直线L1形成的区域中时,将运转模式设定为制热。当外部气体温度Tam和设定温度TAO处于由直线L1、直线L3和直线L2形成的区域中时,将运转模式设定为除湿制热(散热温度调节)。当外部气体温度Tam和设定温度TAO处于由直线L2、直线L3、直线L1和直线L4形成的区域中时,将运转模式设定为除湿制冷(吸热温度调节)。当处于由直线L4和横轴形成的区域中时,将运转模式设定为制冷。另外,为了防止运转模式的回跳,在作为运转模式的边界线的直线L1至L4上分别设定滞后。
在随后的步骤S104中,根据运转模式和设定温度TAO对空气混合风门17的开闭位置进行控制。
在随后的步骤S105中,根据运转模式和设定温度TAO对压缩机47的转速和吸气量进行控制。
在随后的步骤S106中,根据运转模式对开闭阀41、43、45、51、54、55的开闭进行控制。
在随后的步骤S107中,在根据运转模式和热交换温度的目标值对主芯部21、过冷芯部22和蒸发器15的蒸发能力进行控制之后,回到规定的主程序。
接下来,对各运转模式进行说明。
1.制热模式
在制热模式中,切换成使用第一流路61。
图4是表示第一实施方式的制热模式的图。
在附图中,低压的热介质经过的流路用粗虚线表示,高压的热介质经过的流路用粗实线表示,将打开的开闭阀用留白表示,将关闭的开闭阀涂黑表示。当运转模式为制热时,在将开闭阀51、54、55关闭,将开闭阀41、43、45打开的状态下,对压缩机47进行驱动,并且根据需要驱动送风机24。
由此,热介质依次经由压缩机47、冷凝器16、开闭阀41、接收箱23、过冷芯部22、止回阀42、开闭阀43、膨胀阀44、主芯部21、开闭阀45和储罐46进行循环。将上述路径作为第一流路61。在第一流路61中,气相的热介质通过压缩机47被压缩而成为高压,在冷凝器16中冷凝液化,并通过散热变成低温。液相的热介质通过膨胀阀44膨胀而成为低压,在主芯部21中蒸发气化,并通过吸热变成高温。
另一方面,在室内热交换单元12中,对送风风扇14进行驱动,并且通过空气混合风门17将经过冷凝器16的流路打开。由此,导入的空气在冷凝器16中被加热,并且暖空气被供给到车室内。
2.除湿制热模式(吸热温度调节)
在除湿制热模式中,切换成使用第一流路61和第三流路63。
图5是表示第一实施方式的除湿制热模式的图。
在附图中,低压的热介质经过的流路用粗虚线表示,高压的热介质经过的流路用粗实线表示,打开的开闭阀用留白表示,关闭的开闭阀用涂黑表示。当运转模式为除湿制热时,在将开闭阀54和55关闭,将开闭阀41、43、45和51打开的状态下,对压缩机47进行驱动,并且根据需要对驱动送风机24进行驱动。
由此,热介质在第一流路61中循环。此外,从流路32中的止回阀42与开闭阀43之间分流的热介质依次经由开闭阀51、膨胀阀52、蒸发器15和止回阀53,在流路33中的开闭阀45与储罐46之间汇流。该路径被称为第三流路63。在第三流路63中,液相的热介质在膨胀阀52中膨胀而成为低压,在蒸发器15中蒸发气化,并通过吸热变成高温。
另一方面,在室内热交换单元12中,对送风风扇14进行驱动,并且通过空气混合风门17将经过冷凝器16的流路打开。由此,在导入的空气通过蒸发器15除湿后,通过冷凝器16加热(再制热),除湿后的暖空气被供给到车室内。
3.除湿制冷模式(散热温度调节)
在除湿制冷模式中,切换成使用第二流路62。
图6是表示第一实施方式的除湿制冷模式的图。
在附图中,低压的热介质经过的流路用粗虚线表示,高压的热介质经过的流路用粗实线表示,打开的开闭阀用留白表示,关闭的开闭阀用涂黑表示。当运转模式是除湿制冷时,在将开闭阀41、43、45关闭,将开闭阀51、54、55打开的状态下,对压缩机47进行驱动,并且根据需要驱动送风机24。
由此,热介质依次经过压缩机47、冷凝器16、开闭阀55、主芯部21、开闭阀54、接收箱23、过冷芯部22、止回阀42、开闭阀51、膨胀阀52、蒸发器15、止回阀53和储罐46进行循环。经过主芯部21时的方向与第一流路61相反。将上述路径作为第二流路62。在第二流路62中,气相的热介质通过压缩机47被压缩而成为高压,在冷凝器16中冷凝液化,并通过散热变成低温。不断液化的热介质在主芯部21中进一步冷凝液化,并通过散热进一步变成低温。液相的热介质在过冷芯部22中通过散热进一步变成低温,在膨胀阀52中膨胀而成为低压,在蒸发器15中蒸发气化,并通过吸热变成高温。
另一方面,在室内热交换单元12中,对送风风扇14进行驱动,并且通过空气混合风门17将经过冷凝器16的流路打开。由此,在导入的空气被蒸发器15冷却和除湿后,被冷凝器16加热(再加热),随后除湿的冷空气被供给到车室内。
4.制冷模式
当处于制冷模式时,切换成使用第二流路62。
图7是表示第一实施方式的制冷模式的图。
在附图中,低压的热介质经过的流路用粗虚线表示,高压的热介质经过的流路用粗实线表示,打开的开闭阀用留白表示,关闭的开闭阀用涂黑表示。当运转模式是制冷时,热介质在第二流路62中循环。
另一方面,在室内热交换单元12中,对送风风扇14进行驱动,并且通过空气混合风门17将经过冷凝器16的流路关闭。由此,在导入的空气通过蒸发器15被冷却和除湿后,绕过冷凝器16,随后除湿后的冷空气被供给到车室内。
如上所述,控制器18根据运转模式选择性地经由蒸发器15、冷凝器16、主芯部21、过冷芯部22和接收箱23,使热介质循环。
在运转模式中有运转停止模式、制热模式、除湿制热模式、除湿制冷模式和制冷模式这五个。因此,运转模式的切换中如下所示有20种(=5×4)组合。
·运转停止→制热/除湿制热/除湿制冷/制冷
·制热→运转停止/除湿制热/除湿制冷/制冷
·除湿制热→运转停止/制热/除湿制冷/制冷
·除湿制冷→运转停止/制热/除湿制热/制冷
·制冷→运转停止/制热/除湿制热/除湿制冷
《作用》
接下来,对第一实施方式的主要的作用效果进行说明。
控制器18在将运转模式设为制热时使用第一流路61,在设为除湿制热时同时使用第一流路61和第三流路63,在设为除湿制冷或制冷时使用第二流路62。在任一个运转模式中,由于使热介质经过过冷芯部22,因此,热介质和油不会残留在过冷芯部22中。因而,通过伴随着运转模式的切换来减少热介质的循环量,从而能抑制对热交换性能的影响。另外,通过使油的循环率(OCR:油循环比率)降低,也能抑制对压缩机47的润滑造成阻碍。
这里,对比较例进行描述。
图8是表示作为比较例的制冷模式的图。
在该比较例中,热介质依次经由压缩机47、冷凝器16、主芯部21、接收箱23、过冷芯部22、膨胀阀52、蒸发器15和储罐46进行循环。也就是说,热介质经过主芯部21和过冷芯部22两方。
图9是表示作为比较例的制热模式的图。
在该比较例中,热介质依次经由压缩机47、冷凝器16、膨胀阀44、主芯部21和储罐46进行循环。也就是说,热介质仅经过主芯部21。
如上所述,若构成为在制热时使热介质仅经过主芯部21,则当从制冷切换到制热时,热介质和油会残留在过冷芯部22中。特别地,在冬季期间,由于假定仅持续使用制热,因此,热介质和油会长时间(几个月内)残留在过冷芯部22中。流入过冷芯部22的热介质处于液相,并且由于与气相相比,比体积更小(密度更高),因此,对热介质循环量施加的影响不小。这样,热介质的循环量降低的状态和油的循环率降低的状态持续也可能对热交换性能及润滑性能造成影响。
因而,在制热、除湿制热、除湿制冷以及制冷中的任一个运转模式中,使热介质经过主芯部21和过冷芯部22两方。也就是说,即使在制热或除湿制热时,通过在使热介质循环的路径中包含过冷芯部22,也能够抑制运转模式切换时热介质的循环量和油的循环率发生变动。此外,与比较例的结构相比,仅改变流路,不需要另行追加部件,因此,容易实施。此外,由于在制热模式和制热除湿模式时经过过冷芯部22的是高压的热介质,因此,与低压的热介质相比,压力损失的影响小。另外,在制热模式和制热除湿模式时,通过使热介质经过过冷芯部22,从而能够抑制过冷芯部22的结霜。也就是说,经过冷凝器16的热介质即使在散热后也会残留一定程度的热量,因此具有除霜效果。此时,由于热介质的散热进一步得到促进,因此,主芯部21中的热交换效率也提高。
控制器18参照映射,并根据车室内的设定温度TAO和外部气体温度Tam来切换运转模式。由此,能容易地切换运转模式。另外,由于少量的油与热介质一起循环,因此能对压缩机47进行良好地润滑。此外,由于将接收箱23设置在过冷芯部22的前方,因此,通过气液分离,能够抑制不能全部液化的热介质被供给至膨胀阀44和膨胀阀52,并且能够将根据负荷而变动的剩余量吸收。此外,只要在第一流路61中追加第三流路63,能够容易地从制热模式切换到除湿制热模式。此外,只要切换空气混合风门17的转动位置,能够容易地切换除湿制冷模式和制冷模式。另外,在制热模式时,通过将开闭阀51关闭,热介质会残留在蒸发器15中。然而,在从蒸发器15到止回阀53的区域中,热介质作为气相存在,由于密度低,因此,对热介质的循环量的影响很小。
应用例1
在第一实施方式中,对当运转模式为制热时,热介质始终经过过冷芯部22的结构进行了说明,但不限定于此。在热介质始终经过过冷芯部22的结构中,由于始终发生压力损失,因此,也可以形成绕过过冷芯部22的流路,能仅在必要时使热介质经过过冷芯部22。在制热模式下,例如在从将点火开启到经过设定时间的期间,热介质始终经过过冷芯部22,然后也可以使热介质每隔预先确定的间隔,间歇地经过过冷芯部22。此外,也可以根据外部气体温度和湿度对在过冷芯部22上是否结霜进行判断,并且仅当判断为结霜时,使热介质经过过冷芯部22。如上所述,只要选择性地使热介质经过过冷芯部22或是绕过过冷芯部22,则能在最大限度抑制压力损失的同时,抑制过冷芯部22上的结霜。
图10是表示应用例1的图。
在流路31中的开闭阀41与接收箱23之间追加开闭阀71。
开闭阀71将流路31打开或关闭。
在流路31中的开闭阀41与开闭阀71之间存在分岔点,并且在流路32中的开闭阀43与膨胀阀44之间存在分岔点,并且这些分岔点彼此经由流路38连通。流路37设有开闭阀72。
开闭阀72将流路38打开或关闭。
此外,当运转模式为制热时,只要将开闭阀71、43关闭,并将开闭阀72打开,能使热介质绕过过冷芯部22。另一方面,只要将开闭阀72关闭,并将开闭阀71、43打开,能使热介质经过过冷芯部22。
应用例2
在制热模式时,由于开闭阀51闭合,因此,热介质会残留在蒸发器15中。因而,当从制冷、除湿制冷和除湿制热中的任一个模式切换到制热模式时,首先,在切换前的运转模式的状态下,仅进行开闭阀51的关闭。接着,通过持续驱动压缩机47一段时间,将残留于蒸发器15中的热介质吸出(抽出)。此外,若能将残留于蒸发器15的热介质基本回收,则只要切换到制热模式即可。由此,能够抑制热介质残留在蒸发器15中。因此,可以抑制热介质的循环量和油的循环率伴随着运转模式的切换发生变动。
《第二实施方式》
《构造》
在第二实施方式中,对热介质的回路结构进行了变更。
关于与上述第一实施方式共通的一部分,省略其详细说明。
图11是表示第二实施方式的车辆用空气调节装置的图。
在此,除了对热介质的流路进行改变之外,具有与上述第一实施方式同样的回路结构,膨胀阀、开闭阀和止回阀等各种设备的部件数量没有变更。因而,对于膨胀阀、开闭阀和止回阀等各种设备,标注相同符号进行说明。
冷凝器16的出口经由流路81而与主芯部21中的一个连通口连通。在流路81中,从冷凝器16侧朝向主芯部21侧依次设有开闭阀41、开闭阀43和膨胀阀44(第一膨胀阀)。
开闭阀41和开闭阀43分别将流路81打开或关闭。
膨胀阀44是通过将作为液相的高压的热介质呈雾状吹出从而减压到容易气化的低压的热介质的构件,并且膨胀阀44的开度能够调节。
主芯部21中的另一个连通口经由流路82而与冷凝器16的入口连通。
在流路82中,从主芯部21侧朝向冷凝器16侧依次设有开闭阀45、储罐46和压缩机47。
储罐46进行热介质的气液分离,并且仅将气相的热介质向压缩机47供给。
压缩机47是通过对气相的低压热介质进行压缩来升压到容易液化的高压的热介质的构件,并且是通过与热介质一起进行循环的油进行润滑的供油型。例如是旋转式压缩机、斜板式压缩机、涡旋式压缩机等。相对于热介质的油浓度为百分之几的程度。压缩机47的驱动源是发动机或电动马达。在流路81中的膨胀阀44与主芯部21之间存在分岔点,并且分岔点经由流路83而与接收箱23的入口连通。流路83设置有开闭阀54。
开闭阀54打开或闭合流路83。
接收箱23的出口与过冷芯部22的入口连通。
在流路81中,在开闭阀41和开闭阀43之间存在分岔点,并且过冷芯部22的出口经由流路84而与分岔点连通。流路84设有止回阀42。
止回阀42允许从过冷芯部22侧向流路81侧的经过,并阻止反方向的经过。
在流路81中的开闭阀41与开闭阀43之间存在分岔点,并且分岔点经由流路85而与蒸发器15的入口连通。在流路85中,从流路81侧朝向蒸发器15侧依次设有开闭阀51和膨胀阀52(第二膨胀阀)。
开闭阀51将流路85打开或关闭。
膨胀阀52是通过将液化后的高压的热介质呈雾状吹出,从而减压成容易气化的低压的热介质的构件,并且膨胀阀52的开度能够调节。
在流路82中的开闭阀45与储罐46之间存在分岔点,并且蒸发器15的出口经由流路86而与分岔点连通。流路86设有止回阀53。
止回阀53允许从蒸发器15侧向流路82侧的经过,并阻止反方向的经过。
在流路81中的冷凝器16与开闭阀41之间存在分岔点,在流路82中的主芯部21与开闭阀45之间存在分岔点,上述分岔点彼此经由流路87连通。流路87设有开闭阀55。
开闭阀55将流路87打开或关闭。
接下来,对各运转模式进行说明。
1.制热模式
在制热模式时,在使用第四流路91的同时,定期地切换到第五流路92。
首先,对第四流路91进行说明。
图12是表示第二实施方式的制热模式(第四流路)的图。
在附图中,低压的热介质经过的流路用粗虚线表示,高压的热介质经过的流路用粗实线表示,打开的开闭阀用留白表示,关闭的开闭阀用涂黑表示。当运转模式为制热且使用第四流路91时,在将开闭阀51、54、55关闭,并将开闭阀41、43、45打开的状态下,对压缩机47进行驱动,并根据需要驱动送风机24。
因此,热介质依次经由压缩机47、冷凝器16、开闭阀41、开闭阀43、膨胀阀44、主芯部21、开闭阀45和储罐46。将上述路径作为第四流路91。在第四流路91中,气相的热介质通过压缩机47被压缩而成为高压,在冷凝器16中冷凝液化,并通过散热变成低温。液相的热介质在膨胀阀44中膨胀而成为低压,在主芯部21中蒸发气化,并通过吸热变成高温。
另一方面,在室内热交换单元12中,对送风风扇14进行驱动,并且通过空气混合风门17将经过冷凝器16的流路打开。由此,导入的空气在冷凝器16中被加热,并且暖空气被供给到车室内。
接下来,对第五流路92进行说明。
图13是表示第二实施方式的制热模式(第五流路)的图。
在附图中,低压的热介质经过的流路用粗虚线表示,高压的热介质经过的流路用粗实线表示,打开的开闭阀用留白表示,闭合的开闭阀用涂黑表示。当运转模式为制热且使用第五流路92时,在将开闭阀41、43、45关闭,并将开闭阀51、54、55打开的状态下,对压缩机47进行驱动,并根据需要对送风机24进行驱动。
由此,热介质依次经由压缩机47、冷凝器16、开闭阀55、主芯部21、开闭阀54、接收箱23、过冷芯部22、止回阀42、开闭阀51、膨胀阀52、蒸发器15、止回阀53和储罐46。经过主芯部21的方向与第四流路91相反。将上述路径作为第五流路92。在第五流路92中,气相的热介质在压缩机47中被压缩而成为高压,在冷凝器16中冷凝液化,并通过散热变成低温。液化的热介质在主芯部21中进一步冷凝液化,并通过散热进一步变成低温。液相的热介质在过冷芯部22中通过散热进一步变成低温,在膨胀阀52中膨胀而成为低压,在蒸发器15中蒸发气化,并通过吸热变成高温。
另一方面,在室内热交换单元12中,仅导入内部气体,并且将送风风扇14停止,并且通过空气混合风门17将绕过冷凝器16的流路关闭。由此,在导入后的空气被蒸发器15除湿后,在冷凝器16中被加热(再加热),随后除湿后的暖空气被供给到车室内。
2.除湿制热模式(吸热温度调节)
在除湿制热模式中,在使用第四流路91和第六流路93的同时,定期地切换到第五流路92。
首先,对第四流路91和第六流路93进行说明。
图14是表示第二实施方式的除湿制热模式(第四流路、第六流路)的图。
在附图中,低压的热介质经过的流路用粗虚线表示,高压的热介质经过的流路用粗实线表示,打开的开闭阀用留白表示,关闭的开闭阀用涂黑表示。当运转模式为除湿制热且使用第四流路91和第六流路93时,在将开闭阀54、55关闭,并将开闭阀41、43、45、51打开的状态下,对压缩机47进行驱动,并根据需要对送风机24进行驱动。
由此,热介质在第四流路91中循环。此外,从流路81中的开闭阀41与开闭阀43之间分流的热介质依次经由开闭阀51、膨胀阀52、蒸发器15和止回阀53,在流路82中的开闭阀45与储罐46之间汇流。将上述路径作为第六流路93。在第六流路93中,液相的热介质在膨胀阀52中膨胀而成为低压,在蒸发器15中蒸发气化,并通过吸热变成高温。
另一方面,在室内热交换单元12中,对送风风扇14进行驱动,并且通过空气混合风门17将经过冷凝器16的流路打开。由此,在导入的空气被蒸发器15除湿后,在冷凝器16被加热(再加热),随后除湿后的暖空气被供给到车室内。
关于第五流路92,与上面描述相同。
3.除湿制热模式(散热温度调节)
在除湿制冷模式时,切换成使用第五流路92。
图15是表示第二实施方式的除湿制冷模式(第五流路)的图。
在附图中,低压的热介质经过的流路用粗虚线表示,高压的热介质经过的流路用粗实线表示,打开的开闭阀用留白表示,关闭的开闭阀用涂黑表示。当运转模式为除湿制冷时,在将开闭阀41、43、45关闭,并将开闭阀51、54、55打开的状态下,对压缩机47进行驱动,并根据需要对送风机24进行驱动。
由此,热介质依次地经由压缩机47、冷凝器16、开闭阀55、主芯部21、开闭阀54、接收箱23、过冷芯部22、止回阀42、开闭阀51、膨胀阀52、蒸发器15、止回阀53和储罐46进行循环。经过主芯部21的方向与第四流路91相反。将上述路径作为第五流路92。在第五流路92中,气相的热介质在压缩机47中被压缩而成为高压,在冷凝器16中冷凝液化,并通过散热变成低温。不断液化的热介质在主芯部21中进一步冷凝液化,并通过散热进一步变成低温。液相的热介质在过冷芯部22中通过散热进一步变成低温,在膨胀阀52中膨胀而成为低压,在蒸发器15中蒸发气化,并通过吸热变成高温。
另一方面,在室内热交换单元12中,将送风风扇14驱动,并通过空气混合风门17将经过冷凝器16的流路打开。由此,在导入的空气被蒸发器15冷却和除湿后,在冷凝器16中被加热(再加热),随后除湿后的冷空气被供给到车室内。
4.制冷模式
在制冷模式时,切换成使用第五流路92。
图16是表示第二实施方式的制冷模式(第五流路)的图。
在附图中,低压的热介质经过的流路用粗虚线表示,高压的热介质经过的流路用粗实线表示,打开的开闭阀用留白表示,闭合的开闭阀用涂黑表示。当运转模式为制冷时,热介质在第五流路92中循环。
另一方面,在室内热交换单元12中,对送风风扇14进行驱动,并通过空气混合风门17将经过冷凝器16的流路关闭。由此,在导入的空气被蒸发器15冷却和除湿后,绕过冷凝器16,除湿后的冷空气被供给到车室内。
接下来,对制热时控制处理进行说明。制热时控制处理是当运转模式设定为制热或除湿制热时执行的处理,并且主要相当于前述步骤S104、S106中执行的处理。
图17是表示第二实施方式的制热时控制处理的流程图。
首先,在步骤S111中,对是否是伴随着点火开关的打开,制热模式或除湿制热模式刚起动进行判断。当是制热模式或除湿制热模式刚起动时,则移至步骤S112。另一方面,当不是制热模式或除湿制热模式刚起动时,则移至步骤S117。
在步骤S112中,将切换标志设定为fc=1。切换标志fc是用于切换到第五流路92的标志,并且初始值被重置为fc=0。
在随后的步骤S113中,设定为在室内热交换单元12中仅导入内部气体的内部气体循环。
在随后的步骤S114中,通过空气混合风门17将绕过冷凝器16的流路关闭。
在随后的步骤S115中,将送风风扇14停止。
在随后的步骤S116中,对开闭阀41、43、45、51、54、55的开闭进行控制,在切换成使用第五流路92之后,回到规定的主程序。也就是说,将开闭阀41、43、45闭合,将开闭阀51、54、55打开。
在步骤S117中,对切换标志是否设定为fc=1进行判断。当切换标志设定为fc=1时,判断为使用第五流路92,并移至步骤S118。另一方面,当切换标志被重置为fc=0时,判断为未使用第五流路92,并移至步骤S123。
在步骤S118中,对从切换到第五流路92后是否经过了预先确定的设定时间Tc(第一设定时间)进行判断。设定时间Tc例如为10秒左右。当未经过设定时间Tc时,移至步骤S113,以维持第五流路92的使用。另一方面,当经过了设定时间Tc时,移至步骤S119,以切换到第四流路91或是切换到第四流路91和第六流路93。
在步骤S119中,将切换标志重置为fc=0。
在随后的步骤S120中,对运转模式是否设定为制热进行判断。当运转模式设定为制热时,移至步骤S121。另一方面,当运转模式设定为除湿制热时,移至步骤S122。
在步骤S121中,对开闭阀41、43、45、51、54、55的开闭进行控制,在切换成使用第四流路91之后,回到规定的主程序。也就是说,将开闭阀51、54、55关闭,将开闭阀41、43、45打开。
在步骤S122中,对开闭阀41、43、45、51、54、55的开闭进行控制,在切换成使用第四流路91和第六流路93之后,回到规定的主程序。也就是说,将开闭阀54和55闭合,将开闭阀41、43、45、51打开。
在步骤S123中,对是否是从制冷模式或除湿制冷模式刚切换到制热模式或除湿制热模式进行判断。当是刚切换到制热模式或除湿制热模式之后,移至步骤S120。另一方面,当并非是刚切换到制热模式或除湿制热模式之后,移至步骤S124。
在步骤S124中,在切换到第四流路91或是切换到第四流路91和第六流路93之后,对是否经过了预先确定的设定时间Th(第二设定时间)进行判断。设定时间Th例如为30分钟左右。当未经过设定时间Th时,为了维持第四流路91或是第四流路91和第六流路93的使用,移至步骤S120。另一方面,当经过了设定时间Th时,移至步骤S125,以切换到第五流路92。
在步骤S125中,将切换标志设定为fc=1,然后移至步骤S113。
《作用》
接下来,对第二实施方式的主要的作用效果进行说明。
在将运转模式设为制热时,控制器18在使用第四流路91的同时,定期地切换到第五流路92。具体地,当在开始使用第四流路91之后经过设定时间Th时(S124的判断为“是”),切换到第五流路92(S116)。然后,当在开始使用第五流路92之后经过设定时间Tc时(S118的判断为“是”),切换到第四流路91(S121)。
这样,通过在制热时将过冷芯部22包含在使热介质循环的路径中,从而能抑制热介质及油残留在过冷芯部22中。因而,能够改善制热时的热交换性能和润滑性能。
这同样适用于除湿制热的情况,并且在使用第四流路91和第六流路93的同时,定期地切换到第五流路92。具体地,当从开始使用第四流路91和第六流路9之后经过设定时间Th时(S124的判断为“是”),切换到第五流路92(S116)。然后,当从开始使用第五流路92经过设定时间Tc时(S118的判断为“是”),切换到第四流路91和第六流路93(S122)。这样,通过在除湿制热时将过冷芯部22包含在使热介质循环的路径中,能够抑制热介质及油残留在过冷芯部22中。
由于第五流路92本来是用于制冷的流路,因此,导入室内热交换单元12的空气在蒸发器15中被冷却和除湿。因而,当使用第五流路92时,仅导入内部气体(S113),通过空气混合风门17将绕过冷凝器16的流路关闭(S114),并停止送风风扇14(S115)。这样,通过仅使已经加温后的内部气体循环,与导入变冷后的外部气体的情况相比,能够抑制冷的空气供给到车室内。此外,通过用空气混合风门17将绕过冷凝器16的流路关闭,由于导入的内部气体全部经过冷凝器16,因此,能够抑制冷的空气供给到车室内。另外,通过停止送风风扇14,从而能够抑制冷的空气供给到车室内。
此外,与上述比较例相比,不需要改变回路结构,并且不需要新追加部件,因此容易实施。此外,由于制热模式和制热除湿模式时经过作为第五流路92的过冷芯部22的是高压的热介质,因此,与低压的热介质相比,压力损失的影响小。
另外,当在制热模式中使用第四流路91时,由于开闭阀51关闭,因此,热介质会残留在蒸发器15中。然而,在从蒸发器15到止回阀53的区域中,热介质作为气相存在,由于密度低,因此,对热介质的循环量的影响小。
除此之外,关于与上述第一实施方式共同的一部分,能够获得同样的效果,省略详细说明。
《应用例1》
在第二实施方式中,虽然对当在使用第四流路91或是使用第四流路91和第六流路93两方的状态下,经过设定时间Th时切换到第五流路92的构造进行了说明,但不限定于此。例如,也可以从外部气体温度和湿度对在过冷芯部22上是否结霜进行判断,并且当判断为结霜时切换到第五流路92。此外,也可以在判断为结霜时,缩短修正设定时间Th或是延长修正设定时间Tc。这样,通过根据过冷芯部22的结霜状态来使用第五流路92,能够有效地抑制过冷芯部22的结霜。
《应用例2》
在第二实施方式中,当运转模式设为制热或除湿制热时,定期地切换成使用第五流路92,但不限定于此。关键是,只要能够抑制热介质和油长时间残留在过冷芯部22中即可。因而,也可以在伴随着点火开关的打开,制热或除湿制热刚起动后,或是在从制冷或除湿制冷后刚切换到制热或除湿制热后,仅使用一次第五流路92。因此,在经过设定时间Tc之后,连续使用第四流路91或第四流路91和第六流路93两者。据此,能够省略步骤S124、S125的处理,并且能够简化运算处理。
《变形例》
在第一实施方式和第二实施方式中,对通过与热介质一起循环的油进行润滑的供油型压缩机47进行了说明,但不限定于此,也可以采用无供油型压缩机。
在第一实施方式和第二实施方式中,对在室内热交换单元12中仅设置冷凝器16作为用于制热的热源,但不限定于此,也可以另外追加其他热源。例如,也可以设定其电阻值随温度发生变化的PTC加热器(PTC:Positive Temperature Coefficient(正温度系数))。据此,能使制热效果提高。
在第一实施方式和第二实施方式中,对车辆用空气调节装置进行了说明,但不限定于此,也可以应用于其他用途的空气调节装置。
以上,参照有限数量的实施方式进行了说明,但权利范围不限定于此,基于以上公开的实施方式的改变对于本领域技术人员而言是显而易见的。
符号说明
11 车辆用空气调节装置;
12 室内热交换单元(供给流路);
13 室外热交换单元;
15 蒸发器;
16 冷凝器;
17 空气混合风门(开闭门);
18 控制器(控制部);
21 主芯部(主热交换器);
22 过冷芯部(副热交换器);
23 接收箱;
44 膨胀阀(第一膨胀阀);
47 压缩机;
51 开闭阀;
52 膨胀阀(第二膨胀阀);
61 第一流路;
62 第二流路;
63 第三流路;
91 第四流路;
92 第五流路;
93 第六流路。
Claims (15)
1.一种空气调节装置,其特征在于,包括:
供给流路,所述供给流路向室内供给空气;
冷凝器,所述冷凝器设置于所述供给流路,在经过周围的空气和经过内部的热介质之间进行热交换,并使所述热介质散热;
蒸发器,所述蒸发器设置于所述供给流路中的所述冷凝器的上游侧,在经过周围的空气和经过内部的所述热介质之间进行热交换,并使所述热介质吸热;
主热交换器和副热交换器,所述主热交换器和所述副热交换器并排设置于室外,并分别在经过周围的外部气体与经过内部的热介质之间进行热交换;以及
控制部,所述控制部根据运转模式选择性地经由所述冷凝器、所述蒸发器、所述主热交换器以及所述副热交换器来使所述热介质循环,
所述控制部在将所述运转模式设为制热时,将所述副热交换器包含在使所述热介质循环的路径中。
2.如权利要求1所述的空气调节装置,其特征在于,包括:
第一流路,所述第一流路使所述热介质按所述冷凝器、所述副热交换器和所述主热交换器的顺序进行循环;以及
第二流路,所述第二流路使所述热介质按所述蒸发器、所述冷凝器、所述主热交换器和所述副热交换器的顺序进行循环,并且经过所述主热交换器时的方向与所述第一流路相反,
所述控制部在运转模式设为制热时使用所述第一流路,在运转模式设为制冷时使用所述第二流路。
3.如权利要求1所述的空气调节装置,其特征在于,包括:
第四流路,所述第四流路使所述热介质按所述冷凝器和所述主热交换器依次进行循环;以及
第五流路,所述第五流路使所述热介质按所述蒸发器、所述冷凝器、所述主热交换器和所述副热交换器的顺序进行循环,并且当经过所述主热交换器时的方向与所述第四流路的方向相反,
所述控制部在将运转模式设为制热时使用所述第四流路和所述第五流路,并且在将运转模式设为制冷时使用所述第五流路。
4.如权利要求2所述的空气调节装置,其特征在于,包括:
压缩机,所述压缩机设置于室外,对所述热介质进行压缩;
第一膨胀阀和第二膨胀阀,所述第一膨胀阀和所述第二膨胀阀单独设置于室外,分别使所述热介质膨胀,
所述第一流路使所述热介质按所述压缩机、所述冷凝器、所述副热交换器、所述第一膨胀阀和所述主热交换器的顺序进行循环,
所述第二流路使所述热介质按所述第二膨胀阀、所述蒸发器、所述压缩机、所述冷凝器、所述主热交换器和所述副热交换器的顺序进行循环。
5.如权利要求4所述的空气调节装置,其特征在于,包括:
第三流路,所述第三流路使得在所述第一流路中循环的所述热介质的一部分从所述副热交换器和所述第一膨胀阀之间分流,依次经由所述第二膨胀阀和所述蒸发器后在所述主热交换器与所述压缩机之间合流,
所述控制部在将所述运转模式设为除湿制热时,使用所述第一流路和所述第三流路。
6.如权利要求4或5所述的空气调节装置,其特征在于,包括:
接收箱,所述接收箱设置于室外,并能够对所述热介质进行储存,
所述第一流路使所述热介质按所述压缩机、所述冷凝器、所述接收箱、所述副热交换器、所述第一膨胀阀和所述主热交换器的顺序进行循环,
所述第二流路使所述热介质按所述第二膨胀阀、所述蒸发器、所述压缩机、所述冷凝器、所述主热交换器、所述接收箱和所述副热交换器的顺序进行循环。
7.如权利要求4至6中任一项所述的空气调节装置,其特征在于,
在所述第二流路中的所述副热交换器与所述第二膨胀阀之间包括开闭阀,
所述控制部在将所述运转模式从制冷切换到制热时,在所述运转模式为制冷的状态下将所述开闭阀关闭,在通过所述压缩机的驱动将所述蒸发器的所述热介质抽吸之后,将所述运转模式切换到制热。
8.如权利要求3所述的空气调节装置,其特征在于,
所述控制部在将运转模式设为制热时,在使用所述第四流路的同时,定期地切换到所述第五流路。
9.如权利要求8所述的空气调节装置,其特征在于,
预先确定第一设定时间和比所述第一设定时间长的第二设定时间,
所述控制部在将所述运转模式设为制热时,在从开始使用所述第四流路后经过所述第二设定时间时使用所述第五流路,在从开始使用所述第五流路后经过所述第一设定时间时使用所述第四流路。
10.如权利要求3、8、9任一项所述的空气调节装置,其特征在于,包括:
压缩机,所述压缩机设置于室外,并对所述热介质进行压缩;以及
第一膨胀阀和第二膨胀阀,所述第一膨胀阀和所述第二膨胀阀单独设置于室外并分别使所述热介质膨胀,
所述第四流路使所述热介质按所述压缩机、所述冷凝器、所述第一膨胀阀和所述主热交换器的顺序进行循环,
所述第五流路使所述热介质按所述第二膨胀阀、所述蒸发器、所述压缩机、所述冷凝器、所述主热交换器和所述副热交换器的顺序进行循环。
11.如权利要求10所述的空气调节装置,其特征在于,包括第六流路,在所述第六流路中,使在所述第四流路中循环的所述热介质的一部分从所述冷凝器与所述第一膨胀阀之间分流,依次经由所述第二膨胀阀和所述蒸发器,在所述主热交换器与所述压缩机之间汇流,
所述控制部在所述运转模式设为除湿制热时,在使用所述第四流路和所述第六流路的同时,定期地切换到所述第五流路。
12.如权利要求10或11所述的空气调节装置,其特征在于,包括接收箱,所述接收箱设置于室外,并能够储存所述热介质,
所述第四流路使所述热介质按所述压缩机、所述冷凝器、所述第一膨胀阀和所述主热交换器的顺序进行循环,
所述第五流路使所述热介质按所述第二膨胀阀、所述蒸发器、所述压缩机、所述冷凝器、所述主热交换器、所述接收箱和所述副热交换器的顺序进行循环。
13.如权利要求10至12中任一项所述的空气调节装置,其特征在于,在所述第五流路中的所述副热交换器与所述第二膨胀阀之间包括开闭阀,
所述控制部在将所述运转模式为制热且从所述第五流路切换到所述第四流路时,在使用所述第五流路的状态下将所述开闭阀关闭,在通过所述压缩机的驱动抽吸所述蒸发器的所述热介质之后,切换到所述第四流路。
14.如权利要求2、4至7中任一项所述的空气调节装置,其特征在于,
所述供给流路构造成使经过所述蒸发器的空气的一部分经过所述冷凝器而其余绕过所述冷凝器,
包括开闭门,所述开闭门设置于所述供给流路,并且能够将从所述蒸发器到所述冷凝器的流路开闭,
所述控制部在将所述运转模式设为制冷时,在使用所述第二流路的状态下将所述开闭门关闭,在将所述运转模式设为除湿制冷时,在使用所述第二流路的状态下将所述开闭门打开。
15.如权利要求3、8至13中任一项所述的空气调节装置,其特征在于,
所述供给流路构造成使经过所述蒸发器的空气的一部分经过所述冷凝器而其余绕过所述冷凝器,
包括开闭门,所述开闭门设置于所述供给流路中,并且能够将从所述蒸发器到所述冷凝器的流路开闭,
所述控制部在将所述运转模式设为制冷时,在使用所述第五流路的状态下将所述开闭门关闭,在将所述运转模式设为除湿制冷时,在使用所述第五流路的状态下将所述开闭门打开。
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