CN116829386A - 空调装置 - Google Patents

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Abstract

空调装置具备:具有压缩机(11)、加热部(12、40、121)以及低温侧水制冷剂热交换器(20)的热泵循环(10、10a)、热介质回路(50、50a)以及送风机(32)。在热介质回路(50、50a)配置有创热部(54)。空调装置执行如下加热准备控制:在使用创热部(54)产生的热来提高加热部(12、40、121)的加热能力时,使压缩机(11)的制冷剂排出能力为预先确定的基准排出能力以下且使送风机(32)的送风能力为预先确定的基准送风能力以下,直到流入低温侧水制冷剂热交换器(20)的热介质通路(20b)的热介质的入口侧热介质温度(TWin)成为目标热介质温度(TWinO)以上为止。

Description

空调装置
相关申请的相互参照
本申请基于2021年2月23日申请的日本专利申请2021-26880号,并将其记载内容援用于此。
技术领域
本发明涉及一种具有产生热的创热部的空调装置。
背景技术
以往,专利文献1公开了具备热泵循环和低温侧热介质回路的车辆用的空调装置。
专利文献1的热泵循环具有加热部和低温侧水制冷剂热交换器。加热部以从压缩机排出的高压制冷剂为热源,加热向车室内吹送的送风空气。低温侧水制冷剂热交换器使低压制冷剂与在低温侧热介质回路循环的低温侧热介质热交换,使低压制冷剂吸收低温侧热介质所具有的热量。
另外,在专利文献1的低温侧热介质回路配置有低温侧水制冷剂热交换器的热介质通路和电加热器。电加热器是产生用于加热低温侧热介质的热量的创热部。
在专利文献1的空调装置中,通过热泵循环使电加热器产生的热量从低压侧向高压侧移动,并能够将热量用于提高加热部的加热能力。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2013/013790号
但是,在专利文献1的空调装置中,为了利用电加热器产生的热量来提高加热部的加热能力,必须使热容量较大的低温侧热介质的温度相比低压制冷剂上升。
因此,例如,当低温侧热介质的温度如低外气温度那样变低时,用于使低温侧热介质的温度上升的时间长时间化,无法迅速地提高加热部的加热能力。其结果是,为了使送风空气的温度上升至能够实现车室内的充分的制热的温度,所需的预热时间长时间化,无法实现速效性及响应性高的空气调节。
本发明鉴于上述点,其目的在于提供一种能够使用创热部产生的热而使加热部的加热能力迅速地上升的空调装置。
为了达成上述目的,本发明的一方式的空调装置,具备热泵循环、热介质回路以及送风机。
热泵循环具有压缩机、加热部以及低温侧水制冷剂热交换器。压缩机压缩并排出制冷剂。加热部以从压缩机排出的高压制冷剂为热源来加热向空调对象空间吹送的送风空气。低温侧水制冷剂热交换器使低压制冷剂吸收热介质所具有的热量。
热介质回路供热介质循环。送风机朝向空调对象空间吹送送风空气。
在热介质回路配置有低温侧水制冷剂热交换器的热介质通路和对流入热介质通路的热介质进行加热的创热部。
进一步,在使用创热部产生的热来提高加热部的加热能力时,执行加热准备控制。在加热准备控制中,使压缩机的制冷剂排出能力为预先确定的基准排出能力以下且使送风机的送风能力为预先确定的基准送风能力以下,直到流入热介质通路的热介质的入口侧热介质温度成为目标热介质温度以上为止。
由此,在加热准备控制中,使压缩机的制冷剂排出能力为基准排出能力以下,直到流入低温侧水制冷剂热交换器的热介质通路的热介质的温度成为目标热介质温度以上。因此,能够抑制在低温侧水制冷剂热交换器中低压制冷剂从热介质吸热的吸热量不必要地增加。
另外,在加热准备控制中,使送风机的送风能力为预先确定的基准送风能力以下,直到流入低温侧水制冷剂热交换器的热介质通路的热介质的温度成为目标热介质温度以上为止。因此,能够抑制在加热部中向送风空气散热的散热量不必要地增加。
其结果是,通过执行加热准备控制,使用创热部产生的热量,能够使热介质的温度迅速地上升。并且,通过使热泵循环的低压制冷剂对温度迅速地上升的热介质所具有的热进行吸热并使其向高压制冷剂移动,能够使加热部的加热能力迅速地上升。
即,根据本发明的一方式的空调装置,可提供一种能够使用创热部产生的热量而使加热部的加热能力迅速地上升的空调装置。
附图说明
图1是第一实施方式的空调装置的示意性的整体结构图。
图2是表示第一实施方式的空调装置的电控制部的框图。
图3是表示第一实施方式的空调装置的加热准备控制中的控制流程的流程图。
图4是表示第一实施方式的空调装置的加热准备控制中的制冷剂等的流动的示意性的整体结构图。
图5是表示第一实施方式的空调装置的比较用条件下的入口侧热介质温度和目标热介质温度的变化的曲线图。
图6是表示第一实施方式的空调装置的第一条件下的入口侧热介质温度和目标热介质温度的变化的曲线图。
图7是表示第一实施方式的空调装置的第二条件下的入口侧热介质温度和目标热介质温度的变化的曲线图。
图8是表示第一实施方式的空调装置的加热准备控制的变形例中的制冷剂等的流动的示意性的整体结构图。
图9是表示第一实施方式的空调装置的加热准备控制的另一变形例中的制冷剂等的流动的示意性的整体结构图。
图10是第二实施方式的空调装置的示意性的整体结构图。
图11是表示第三实施方式的空调装置的加热准备控制中的制冷剂等的流动的示意性的整体结构图。
图12是表示第四实施方式的空调装置的加热准备控制中的制冷剂等的流动的示意性的整体结构图。
图13是表示第五实施方式的空调装置的加热准备控制中的制冷剂等的流动的示意性的整体结构图。
具体实施方式
以下,参照附图对用于实施本发明的多个实施方式进行说明。在各实施方式中,有对与先行的实施方式中已说明的事项对应的部分标注相同的参照符号并省略重复的说明的情况。在各实施方式中,在仅说明构成的一部分的情况下,关于构成的其他部分,能够应用在先说明的其他实施方式。不仅在各实施方式中具体明确表示能够组合的部分可以彼此组合,只要对于组合没有特别的障碍,即使没有明确表示,也可以将实施方式彼此部分地组合。
(第一实施方式)
使用图1~图9对本发明所涉及的空调装置1的第一实施方式进行说明。本实施方式的空调装置1适用于电动汽车。电动汽车是从电动机获得行驶用的驱动力的车辆。空调装置1在电动汽车中进行对作为空调对象空间的车室内的空气调节和对作为温度调节对象物的车载设备的温度调节。因此,本实施方式的空调装置1是带车载设备温度调节功能的车辆用空调装置。
在本实施方式的空调装置1中,作为温度调节对象物的车载设备是电池80和强电设备81。
电池80是存储向电动式的车载设备供给的电力的二次电池。在本实施方式中,作为电池80,采用锂离子电池。电池80是通过将层叠配置的多个电池单体电串联或电并联连接而形成的电池组。
电池80在工作时(即充放电时)发热。电池80在低温时输出容易降低,在高温时劣化容易进行。因此,电池80的温度需要被维持在适当的温度范围内(在本实施方式中为15℃以上且55℃以下)。
强电设备81是通过供给电力而工作,并在工作时发热的车载设备。本实施方式的强电设备81具体而言是逆变器和电动发电机。
逆变器是在转换从电池80向电动发电机供给的电力的频率的同时,将电动发电机产生的交流电力转换为直流电力并向电池80侧输出的电力转换装置。电动发电机成为通过供给电力而输出行驶用的驱动力的电动机,成为在车辆的减速中、下坡行驶时产生再生电力的发电装置。
如果强电设备81成为高温,则有可能导致电路的劣化。因此,需要维持在比能够进行各个电路的保护的基准耐热温度(在本实施方式中为130℃)低的温度。
因此,在本实施方式中,能够使电池80适当地工作的适当的温度带和能够使强电设备81适当地工作的适当的温度带并不完全一致。换而言之,电池80的适当温度带与强电设备81的适当温度带是不同的。
如图1的整体结构图所示,空调装置1具备热泵循环10、室内空调单元30、高温侧热介质回路40以及低温侧热介质回路50等。
首先,对热泵循环10进行说明。热泵循环10是为了进行车室内的空气调节和车载设备的温度调节而对向车室内吹送的送风空气、在高温侧热介质回路40循环的高温侧热介质以及在低温侧热介质回路50循环的低温侧热介质的温度进行调节的蒸汽压缩式的制冷循环装置。
热泵循环10构成为能够根据后述的各种运转模式来切换制冷剂回路,以进行车室内的空气调节和车载设备的温度调节。
在热泵循环10中,采用HFO系制冷剂(具体是R1234yf)作为制冷剂。热泵循环10构成从压缩机11排出的高压制冷剂的压力不超过制冷剂的临界压力的亚临界制冷循环。制冷剂中混入有用于润滑压缩机11的冷冻机油。冷冻机油是与液相制冷剂具有相溶性的PAG油。冷冻机油的一部分与制冷剂一起在循环中循环。
在热泵循环10中,压缩机11将制冷剂吸入、压缩并排出。压缩机11配置于车室的前方侧的驱动装置室内。驱动装置室形成供用于产生车辆行驶用的驱动力的设备(例如电动发电机)等的至少一部分配置的空间。
压缩机11是由电动机驱动排出容量固定的固定容量型的压缩机构的电动压缩机。根据从后述的***控制用的控制装置60输出的控制信号控制压缩机11的转速(即制冷剂排出能力)。
压缩机11的排出口与水制冷剂热交换器12的制冷剂通路12a的入口侧连接。水制冷剂热交换器12具有使从压缩机11排出的高压制冷剂流通的制冷剂通路12a和使在高温侧热介质回路40循环的高温侧热介质流通的热介质通路12b。
水制冷剂热交换器12是使流通于制冷剂通路12a的高压制冷剂与流通于热介质通路12b的高温侧热介质热交换的高温侧水制冷剂热交换部。在水制冷剂热交换器12中,使高压制冷剂所具有的热量向热介质散热,对高温侧热介质加热。
水制冷剂热交换器12的制冷剂通路12a的出口与第一制冷剂接头部13a的流入口侧连接。第一制冷剂接头部13a是具有彼此连通的三个流入流出口的三通接头。作为第一制冷剂接头部13a,能够采用接合多个配管而形成的接头部件,通过在金属块、树脂块设置多个制冷剂通路而形成的接头部件。
进而,如后文所述,热泵循环10具有第二制冷剂接头部13b~第六制冷剂接头部13f。第二制冷剂接头部13b~第六制冷剂接头部13f的基本结构均与第一制冷剂接头部13a相同。
这些接头部在使用三个流入流出口中的一个作为流入口且使用剩余的两个作为流出口时,成为使制冷剂的流动分支的分支部。另外,在使用三个流入流出口中的两个作为流入口且使用剩余的一个作为流出口时,成为使制冷剂的流动合流的合流部。
第一制冷剂接头部13a的一方的流出口与制热用膨胀阀14a的入口侧连接。第一制冷剂接头部13a的另一方的流出口经由除湿用通路22a与第二制冷剂接头部13b的一方的流入口侧连接。
除湿用通路22a形成在后述的并联除湿制热模式时等使制冷剂流通的制冷剂流路。在除湿用通路22a配置有除湿用开闭阀15a。除湿用开闭阀15a是对除湿用通路22a进行开闭的电磁阀。除湿用开闭阀15a的动作由从控制装置60输出的电压控制。
进而,如后文所述,热泵循环10具有制热用开闭阀15b。制热用开闭阀15b的基本结构与除湿用开闭阀15a相同。除湿用开闭阀15a和制热用开闭阀15b能够通过对制冷剂通路进行开闭来切换热泵循环10的制冷剂回路。因此,除湿用开闭阀15a和制热用开闭阀15b是切换制冷剂回路的制冷剂回路切换部。
制热用膨胀阀14a是在后述的制热模式时等使从水制冷剂热交换器12的制冷剂通路12a流出的高压制冷剂减压并调节向下游侧流出的制冷剂的流量(质量流量)的制热用减压部。
制热用膨胀阀14a是具有使节流通路的开度(即,阀开度)变化的阀芯部141a和使阀芯部141a位移的电动促动器(具体是步进电动机)的电动式的可变节流机构。根据从控制装置60输出的控制信号(具体是控制脉冲)控制制热用膨胀阀14a的动作。
制热用膨胀阀14a具有全开功能,该全开功能是通过阀芯部141a将阀开度设为全开而几乎不发挥流量调节作用和制冷剂减压作用,仅作为制冷剂通路发挥功能。另外,制热用膨胀阀14a具有全闭功能,该全闭功能是通过阀芯部141a将节流通路全闭而将制冷剂通路封闭。
进而,如后文所述,热泵循环10还具备制冷用膨胀阀14b和冷却用膨胀阀14c。制冷用膨胀阀14b和冷却用膨胀阀14c的基本结构与制热用膨胀阀14a相同。因此,制冷用膨胀阀14b具有阀芯部141b,具有全开功能和全闭功能。冷却用膨胀阀14c具有阀芯部141c,具有全开功能和全闭功能。
制热用膨胀阀14a、制冷用膨胀阀14b以及冷却用膨胀阀14c通过上述的全闭功能,能够切换热泵循环10的制冷剂回路。更详细而言,制热用膨胀阀14a的阀芯部141a、制冷用膨胀阀14b的阀芯部141b以及冷却用膨胀阀14c的阀芯部141c兼备作为制冷剂回路切换部的功能。
当然,也可以将不具有全闭功能的可变节流机构和开闭阀组合而形成制热用膨胀阀14a、制冷用膨胀阀14b以及冷却用膨胀阀14c。在该情况下,开闭阀成为制冷剂回路切换部。
制热用膨胀阀14a的出口与室外热交换器16的制冷剂入口侧连接。因此,制热用膨胀阀14a的阀芯部141a是对室外热交换器16的制冷剂入口侧进行开闭的室外器入口侧开闭部。室外热交换器16是使从制热用膨胀阀14a流出的制冷剂与从未图示的冷却风扇吹送的外气进行热交换的室外热交换部。室外热交换器16配置于驱动装置室内的前方侧。因此,在车辆行驶时,行驶风能够与室外热交换器16接触。
室外热交换器16的制冷剂出口与第三制冷剂接头部13c的流入口侧连接。第三制冷剂接头部13c的一方的流出口经由制热用通路22b与第四制冷剂接头部13d的一方的流入口侧连接。制热用通路22b形成在后述的制热模式时等使制冷剂流通的制冷剂流路。
在制热用通路22b配置有制热用开闭阀15b和第一止回阀17a。制热用开闭阀15b是对制热用通路22b进行开闭的电磁阀。第一止回阀17a允许制冷剂从第三制冷剂接头部13c侧向第四制冷剂接头部13d侧流动,并且禁止制冷剂从第四制冷剂接头部13d侧向第三制冷剂接头部13c侧流动。因此,制热用开闭阀15b和第一止回阀17a成为对室外热交换器16的制冷剂出口侧进行开闭的室外器出口侧开闭部。
第三制冷剂接头部13c的另一方的流出口与第二制冷剂接头部13b的另一方的流入口侧连接。在连接第三制冷剂接头部13c的另一方的流出口和第二制冷剂接头部13b的另一方的流入口的制冷剂通路配置有第二止回阀17b。第二止回阀17b允许制冷剂从第三制冷剂接头部13c侧向第二制冷剂接头部13b侧流动,并且禁止制冷剂从第二制冷剂接头部13b侧向第三制冷剂接头部13c侧流动。因此,第二止回阀17b成为室外器出口侧开闭部。
第二制冷剂接头部13b的流出口与第五制冷剂接头部13e的流入口侧连接。第五制冷剂接头部13e的一方的流出口与制冷用膨胀阀14b的入口侧连接。第五制冷剂接头部13e的另一方的流出口与冷却用膨胀阀14c的入口侧连接。
制冷用膨胀阀14b是在后述的制冷模式时等,使制冷剂减压,并且调节向下游侧流出的制冷剂的流量的制冷用减压部。制冷用膨胀阀14b的出口与室内蒸发器18的制冷剂入口侧连接。因此,制冷用膨胀阀14b的阀芯部141b成为对室内蒸发器18的制冷剂入口侧进行开闭的室内器入口侧开闭部。
室内蒸发器18配置于后述的室内空调单元30的空调壳体31内。室内蒸发器18是使由制冷用膨胀阀14b减压后的低压制冷剂与向车室内吹送的送风空气进行热交换的冷却用热交换器。在室内蒸发器18中,使低压制冷剂蒸发而发挥吸热作用,从而冷却送风空气。
室内蒸发器18的制冷剂出口与第六制冷剂接头部13f的一方的流入口侧连接。在将室内蒸发器18的制冷剂出口和第六制冷剂接头部13f的一方的流入口连接的制冷剂流路配置有第三止回阀17c。第三止回阀17c允许制冷剂从室内蒸发器18侧向第六制冷剂接头部13f侧流动,并且禁止制冷剂从第六制冷剂接头部13f侧向室内蒸发器18侧流动。因此,第三止回阀17c成为对室内蒸发器18的制冷剂出口侧进行开闭的室内器出口侧开闭部。
冷却用膨胀阀14c是在后述的电池冷却模式时等,使制冷剂减压并调节向下游侧流出的制冷剂的流量的冷却用减压部。冷却用膨胀阀14c的出口与冷机20的制冷剂通路20a的入口侧连接。
冷机20具有使由冷却用膨胀阀14c减压后的低压制冷剂流通的制冷剂通路20a和使在低温侧热介质回路50循环的低温侧热介质流通的热介质通路20b。冷机20是使在制冷剂通路20a流通的低压制冷剂与在热介质通路20b流通的低温侧热介质进行热交换的低温侧水制冷剂热交换器。在冷机20中,使低压制冷剂蒸发而发挥吸热作用,从而冷却低温侧热介质。
冷机20的制冷剂通路20a的出口与第六制冷剂接头部13f的另一方的流入口侧连接。因此,室内蒸发器18和冷机20相对于从第五制冷剂接头部13e向第六制冷剂接头部13f的制冷剂流并联连接。第六制冷剂接头部13f的流出口与第四制冷剂接头部13d的另一方的流入口侧连接。
第四制冷剂接头部13d的流出口与储液器21的入口侧连接。储液器21是对流入内部的制冷剂进行气液分离,并储蓄循环内的剩余液相制冷剂的低压侧的气液分离器。储液器21的气相制冷剂出口与压缩机11的吸入口侧连接。
接着,对高温侧热介质回路40进行说明。高温侧热介质回路40是供高温侧热介质循环的回路。在高温侧热介质回路40中,作为高温侧热介质,采用乙二醇水溶液。在高温侧热介质回路40配置有水制冷剂热交换器12的热介质通路12b、高温侧泵41、加热器芯42等。
高温侧泵41是吸入并压送高温侧热介质的高温侧的热介质压送部。高温侧泵41向水制冷剂热交换器12的热介质通路12b的入口侧压送高温侧热介质。高温侧泵41是根据从控制装置60输出的控制电压来控制转速(即压送能力)的电动水泵。
水制冷剂热交换器12的热介质通路12b的出口与加热器芯42的热介质入口侧连接。加热器芯42配置于室内空调单元30的空调壳体31内。加热器芯42是使由水制冷剂热交换器12加热后的高温侧热介质与送风空气进行热交换的加热用热交换部。在加热器芯42中,使高温侧热介质所具有的热量向送风空气散热而对送风空气加热。加热器芯42的热介质出口与高温侧泵41的吸入口侧连接。
因此,在本实施方式中,通过水制冷剂热交换器12和高温侧热介质回路40的各构成设备形成将从压缩机11排出的高压制冷剂作为热源来加热送风空气的加热部。
接着,对低温侧热介质回路50进行说明。低温侧热介质回路50是供低温侧热介质循环的回路。低温侧热介质是由后述的创热部加热的热介质。在低温侧热介质回路50中,采用与高温侧热介质相同种类的流体作为低温侧热介质。低温侧热介质回路50构成为能够根据后述的各种运转模式来切换热介质回路。
在低温侧热介质回路50配置有第一低温侧泵51a、第二低温侧泵51b、第一低温侧三通阀52a、第二低温侧三通阀52b、冷机20的热介质通路20b、电池80的冷却水通路80a、强电设备81的冷却水通路81a、电加热器54、电池旁路通路55a、低温侧散热器56等。
第一低温侧泵51a和第二低温侧泵51b是吸入并压送低温侧热介质的热介质压送部。第一低温侧泵51a和第二低温侧泵51b的基本结构与高温侧泵41相同。第一低温侧泵51a向电池80的冷却水通路80a的入口侧压送低温侧热介质。
电池80的冷却水通路80a是使多个电池单体与低温侧热介质进行热交换的电池侧热交换部。电池80的冷却水通路80a收容多个电池单体,并且形成于形成电池80的外壳的电池箱内。
电池80的冷却水通路80a的出口与第一低温侧三通阀52a的流入口侧连接。第一低温侧三通阀52a是三通式的流量调节阀。第一低温侧三通阀52a使从电池80的冷却水通路80a流出的低温侧热介质向内部流入,并使其向第一热介质接头部53a的一方的流入口侧和电池旁路通路55a侧中的至少一方流出。
第一低温侧三通阀52a能够连续地调节向第一热介质接头部53a侧流出的低温侧热介质的流量与向电池旁路通路55a侧流出的低温侧热介质的流量的流量比。进一步,第一低温侧三通阀52a通过调节流量比,能够使流入内部的低温侧热介质的全部流量向第一热介质接头部53a侧及电池旁路通路55a侧中的任一方侧流出。
即,第一低温侧三通阀52a成为切换热介质回路的回路结构的热介质回路切换部。根据从控制装置60输出的控制信号控制第一低温侧三通阀52a的动作。
而且,在低温侧热介质回路50配置有第二低温侧三通阀52b。第二低温侧三通阀52b以及在后述的实施方式中采用的热介质回路用的三通阀的基本结构与第一低温侧三通阀52a相同。因此,第二低温侧三通阀52b等也成为热介质回路切换部。
第一热介质接头53a是热介质用的三通接头。而且,如后文所述,本实施方式的低温侧热介质回路50具有第二热介质接头部53b~第四热介质接头部53d。第一热介质接头部53a~第四热介质接头部53d以及后述的实施方式中采用的热介质接头部的基本结构与热泵循环10的第一制冷剂接头部13a等相同。
第一热介质接头部53a的流出口与电加热器54的入口侧连接。因此,第一低温侧三通阀52a实质上使流入内部的低温侧热介质向电加热器54侧及电池旁路通路55a侧中的至少一方流出。
电池旁路通路55a形成使从电池80的冷却水通路80a流出的低温侧热介质绕过电加热器54、冷机20的热介质通路20b等而导向第一低温侧泵51a的吸入口侧的热介质流路。电池旁路通路55a的出口部与第二热介质接头部53b的一方的流入口连接。第二热介质接头部53b的流出口与第一低温侧泵51a的吸入口侧连接。
第二低温侧泵51b向强电设备81的冷却水通路81a的入口侧压送低温侧热介质。强电设备81的冷却水通路81a是使强电设备81与低温侧热介质进行热交换的强电设备侧热交换部。强电设备81的冷却水通路81a形成于形成强电设备81的外壳的壳体部或箱体部内。
强电设备81的冷却水通路81a的出口与第二低温侧三通阀52b的流入口侧连接。在第二低温侧三通阀52b中,第二低温侧三通阀52b使从强电设备81的冷却水通路81a流出的低温侧热介质向内部流入,并使其向第一热介质接头部53a的另一方的流入口侧和低温侧散热器56侧中的至少一方流出。
因此,第二低温侧三通阀52b实质上使流入内部的低温侧热介质向电加热器54侧和低温侧散热器56侧中的至少一方流出。
第二低温侧三通阀52b能够连续地调节向电加热器54侧流出的低温侧热介质的流量与向低温侧散热器56侧流出的低温侧热介质的流量的流量比。进一步,第二低温侧三通阀52b通过调节流量比,能够使流入内部的低温侧热介质的全部流量向电加热器54侧及电池旁路通路55a侧中的任一方侧流出。
低温侧散热器56是使外气与从第二低温侧三通阀52b流出的低温侧热介质进行热交换的低温侧的外气热交换部。低温侧散热器56与热泵循环10的室外热交换器16一起配置于驱动装置室内的前方侧。
低温侧散热器56的热介质出口与第三热介质接头部53c的一方的流入口侧连接。第三热介质接头部53c的流出口与第二低温侧泵51b的吸入口侧连接。
电加热器54是产生用于加热低温侧热介质的热的创热部。在本实施方式中,作为电加热器54,采用具有PTC元件(即,正特性热敏电阻)的PTC加热器,该PTC元件通过供给电力而发热,对流通于加热用流路的低温侧热介质进行加热。电加热器54的加热用热介质流路的出口与冷机20的热介质通路20b的入口侧连接。
冷机20的热介质通路20b的出口与第四热介质接头部53d的流入口侧连接。第四热介质接头部53d的一方的流出口与第二热介质接头部53b的另一方的流入口侧连接。第四热介质接头部53d的另一方的流出口与第三热介质接头部53c的另一方的流入口侧连接。
由以上的说明可知,本实施方式的高温侧热介质回路40和低温侧热介质回路50构成为完全独立的热介质回路。因此,高温侧热介质和低温侧热介质不会混合。另外,作为创热部的电加热器54仅配置于低温侧热介质回路50。在高温侧热介质回路40仅配置有水制冷剂热交换器12作为加热高温侧热介质的结构。
接着,对室内空调单元30进行说明。室内空调单元30是为了将用于车室内的空气调节而被调节为适当的温度的送风空气向车室内的适当部位吹出而将多个构成设备一体化的单元。室内空调单元30配置于车室内最前部的仪表盘(仪表面板)的内侧。
如图1所示,室内空调单元30是在形成送风空气的空气通路的空调壳体31内收容了室内送风机32、室内蒸发器18、加热器芯42等的结构。空调壳体31由具有一定程度的弹性且强度优异的树脂(例如聚丙烯)形成。
在空调壳体31的送风空气流的最上游侧配置有内外气切换装置33。内外气切换装置33向空调壳体31内切换导入内气(即车室内空气)和外气(即车室外空气)。根据从控制装置60输出的控制信号控制内外气切换装置33的动作。
在内外气切换装置33的送风空气流的下游侧配置有室内送风机32。室内送风机32向车室内吹送经由内外气切换装置33吸入的空气。室内送风机32是由电动机驱动离心多叶片风扇的电动送风机。根据从控制装置60输出的控制电压控制室内送风机32的转速(即送风能力)。
在室内送风机32的送风空气流的下游侧配置有室内蒸发器18和加热器芯42。室内蒸发器18与加热器芯42相比配置于送风空气流的上游侧。另外,在空调壳体31内形成有使通过室内蒸发器18后的送风空气绕过加热器芯42流动的冷风旁路通路35。
在空调壳体31内的室内蒸发器18的送风空气流的下游侧且加热器芯42和冷风旁路通路35的送风空气流的上游侧配置有空气混合门34。
空气混合门34是对通过室内蒸发器18后的送风空气中的通过加热器芯42的送风空气的风量与通过冷风旁路通路35的送风空气的风量的风量比例进行调节的风量比例调节部。空气混合门34由空气混合门用的电动促动器驱动。根据从控制装置60输出的控制信号控制空气混合门用的电动促动器的动作。
在加热器芯42和冷风旁路通路35的送风空气流的下游侧设置有混合空间36。混合空间36是使由加热器芯42加热后的送风空气与通过冷风旁路通路35而没有被加热的送风空气混合的空间。因此,在室内空调单元30中,通过调节空气混合门34的开度,能够调节在混合空间36被混合的送风空气(即空调风)的温度。
在空调壳体31的送风空气流的最下游部形成有用于将在混合空间36被混合的送风空气朝向车室内吹出的未图示的多个开口孔。多个开口孔与形成于车室内的多个吹出口连通。作为多个吹出口,设有面部吹出口、脚部吹出口、除霜吹出口。
面部吹出口是用于朝向乘员的上半身吹出送风空气的吹出口。脚部吹出口是用于朝向乘员的脚边吹出送风空气的吹出口。除霜吹出口是用于朝向车辆前窗玻璃吹出送风空气的吹出口。
在这些开口孔分别配置有未图示的吹出模式门。吹出模式门通过对各开口孔进行开闭。吹出模式门由吹出模式门用的电动促动器驱动。根据从控制装置60输出的控制信号控制吹出模式门用的电动促动器的动作。
因此,在室内空调单元30中,通过切换根据吹出模式门而开口的开口孔,能够变更车室内的空调风被吹出的部位。
接着,对本实施方式的电控制部的概要进行说明。控制装置60由包含CPU、ROM及RAM等的周知的微型计算机及其周边电路构成。控制装置60基于存储于ROM内的控制程序进行各种运算、处理,控制与输出侧连接的各种控制对象设备11、14a~14c、15a、15b、32~34、51a、51b、52a、52b、54等的动作。
另外,如图2的框图所示,控制装置60的输入侧与内气温度传感器61、外气温度传感器62、日照传感器63、第一制冷剂温度传感器64a~第三制冷剂温度传感器64c、蒸发器温度传感器64f、第一制冷剂压力传感器65a~第三制冷剂压力传感器65c、高温侧热介质温度传感器66a、第一低温侧热介质温度传感器67a~第三低温侧热介质温度传感器67c、电池温度传感器68、空调风温度传感器69a、吸入空气温度传感器69b等连接。并且,这些传感器组的检测信号被输入控制装置60。
内气温度传感器61是对车室内温度(内气温度)Tr进行检测的内气温度检测部。外气温度传感器62是对车室外温度(外气温度)Tam进行检测的外气温度检测部。日照传感器63是对向车室内照射的日照量As进行检测的日照量检测部。
第一制冷剂温度传感器64a是对从压缩机11排出的制冷剂的温度即第一制冷剂温度TR1进行检测的第一制冷剂温度检测部。第二制冷剂温度传感器64b是对从水制冷剂热交换器12的制冷剂通路12a流出的制冷剂的温度即第二制冷剂温度TR2进行检测的第二制冷剂温度检测部。第三制冷剂温度传感器64c是对从室外热交换器16流出的制冷剂的温度即第三制冷剂温度TR3进行检测的第三制冷剂温度检测部。
蒸发器温度传感器64f是对室内蒸发器18中的制冷剂蒸发温度(蒸发器温度)Tefin进行检测的蒸发器温度检测部。在本实施方式的蒸发器温度传感器64f中,具体检测室内蒸发器18的热交换翅片温度。
第一制冷剂压力传感器65a是对从压缩机11排出的制冷剂的压力即第一制冷剂压力PR1进行检测的第一制冷剂压力检测部。第二制冷剂压力传感器65b是对从水制冷剂热交换器12的制冷剂通路12a流出的制冷剂的压力即第二制冷剂压力PR2进行检测的第二制冷剂压力检测部。第三制冷剂压力传感器65c是对从室外热交换器16流出的制冷剂的压力即第三制冷剂压力PR3进行检测的第三制冷剂压力检测部。
高温侧热介质温度传感器66a是对流入加热器芯42的高温侧热介质的温度即高温侧热介质温度TWH进行检测的高温侧热介质温度检测部。
第一低温侧热介质温度传感器67a是对从第一低温侧泵51a被压送而流入电池80的冷却水通路80a的低温侧热介质的温度即第一低温侧热介质温度TWL1进行检测的第一低温侧热介质温度检测部。
第二低温侧热介质温度传感器67b是对从第二低温侧泵51b被压送而流入强电设备81的冷却水通路81a的低温侧热介质的温度即第二低温侧热介质温度TWL2进行检测的第二低温侧热介质温度检测部。
第三低温侧热介质温度传感器67c是对流入冷机20的热介质通路20b的低温侧热介质的温度即入口侧热介质温度TWin进行检测的冷机入口侧热介质温度检测部。
电池温度传感器68是对电池温度TB(即电池80的温度)进行检测的电池温度检测部。本实施方式的电池温度传感器68具有多个温度检测部,检测电池80的多个部位的温度。因此,在控制装置60中,能够检测形成电池80的各电池单体的温度差。进而,采用多个温度传感器的检测值的平均值作为电池温度TB。
空调风温度传感器69a是对从混合空间36向车室内吹送的送风空气的温度即送风空气温度TAV进行检测的空调风温度检测部。吸入空气温度传感器69b是对流入加热器芯42的送风空气的温度即吸入空气温度TAin进行检测的吸入空气温度检测部。
而且,如图2所示,控制装置60的输入侧与空调用的操作面板70连接。空调用的操作面板70配置于车室内前部的仪表盘附近。来自设置于空调用的操作面板70的各种操作开关的操作信号被输入控制装置60。
作为设置于空调用的操作面板70的各种操作开关,具体有自动开关、空调开关、风量设定开关、温度设定开关等。
自动开关是用户设定或解除车室内空调的自动控制运转的操作部。空调开关是用户要求通过室内蒸发器18进行送风空气的冷却的操作部。风量设定开关是用户手动设定室内送风机32的风量的操作部。温度设定开关是用户设定车室内的设定温度Tset的操作部。
此外,本实施方式的控制装置60是对连接于其输出侧的各种控制对象设备进行控制的控制部构成为一体的部件。并且,控制装置60中的控制各个控制对象设备的动作的结构(即硬件和软件)构成对各个控制对象设备的动作进行控制的控制部。
例如,控制装置60中的控制压缩机11的制冷剂排出能力(具体为压缩机11的转速)的结构构成排出能力控制部60a。另外,控制室内送风机32的送风能力(具体为室内送风机32的转速)的结构构成送风能力控制部60b。另外,控制电加热器54的加热能力的结构构成创热能力控制部60c。
接着,对上述结构的空调装置1的动作进行说明。如上所述,空调装置1能够进行车室内的空气调节和车载设备的温度调节。为此,在空调装置1中,切换热泵循环10的回路结构和低温侧热介质回路50的回路结构来执行各种运转模式。
作为空调装置1的运转模式,有车室内的空气调节用的运转模式和车载设备的温度调节用的运转模式。在空调装置1中,能够适当组合空气调节用的运转模式和温度调节用的运转模式来执行。
因此,在空调装置1中,能够不进行车载设备的温度调节,而仅进行车室内的空气调节。另外,能够不进行车室内的空气调节,而仅进行车载设备的温度调节。另外,能够在进行车室内的空气调节的同时进行车载设备的温度调节。
首先,对空调用的运转模式进行说明。作为本实施方式的空气调节用的运转模式,有(A1)制冷模式、(A2)串联除湿制热模式、(A3)并联除湿制热模式、(A4)制热模式。
(A1)制冷模式是通过冷却送风空气并向车室内吹出来进行车室内的制冷的运转模式。
(A2)串联除湿制热模式是通过对被冷却并除湿后的送风空气再加热并向车室内吹出来进行车室内的除湿制热的运转模式。
(A3)并联除湿制热模式是通过以比串联除湿制热模式高的加热能力对被冷却并除湿后的送风空气再加热并向车室内吹出来进行车室内的除湿制热的运转模式。
(A4)制热模式是通过加热送风空气并向车室内吹出来进行车室内的制热的运转模式。
空气调节用的运转模式的切换通过执行存储于控制装置60的空气调节用的控制程序来进行。空气调节用的控制程序在操作面板70的自动开关被接通且设定了车室内空调的自动控制运转时执行。
在空气调节用的控制程序的主程序中,每规定的周期读入上述的传感器组的检测信号和操作面板70的操作开关的操作信号。然后,基于读入的检测信号和操作信息来计算向车室内吹出的空气的目标温度即目标吹出温度TAO。
更具体而言,目标吹出温度TAO通过以下的数式F1算出。
TAO=Kset×Tset-Kr×Tr-Kam×Tam-Ks×As+C…(F1)
此外,Tset是通过操作面板70的温度设定开关设定的车室内的设定温度。Tr是由内气温度传感器61检测到的内气温度。Tam是由外气温度传感器62检测到的外气温度。As是由日照传感器63检测到的日照量。Kset、Kr、Kam、Ks是控制增益,C是校正用的常数。
然后,在操作面板70的空调开关被接通的状态下,在目标吹出温度TAO比预先确定的制冷目标热介质温度KTAO1低的情况下,空气调节用的运转模式切换为制冷模式。
另外,在空调开关被接通的状态下,在目标吹出温度TAO为制冷目标热介质温度KTAO1以上且外气温度Tam比预先确定的除湿制热目标热介质温度KTAO2高的情况下,空气调节用的运转模式切换为串联除湿制热模式。
另外,在空调开关接通的状态下,在目标吹出温度TAO为制冷目标热介质温度KTAO1以上且外气温度Tam为除湿制热目标热介质温度KTAO2以下的情况下,空气调节用的运转模式切换为并联除湿制热模式。
另外,在空调开关的制冷开关没有被接通的情况下,空气调节用的运转模式切换为制热模式。
因此,制冷模式主要在像夏天那样的外气温度较高的情况下执行。串联除湿制热模式主要在春季或秋季执行。并联除湿制热模式主要在像早春或者晚秋那样需要以比串联除湿制热模式高的加热能力加热送风空气的情况下执行。制热模式主要在冬季的低外气温度时执行。以下,对空气调节用的各运转模式的详细动作进行说明。
(A1)制冷模式
在制冷模式下,控制装置60将制热用膨胀阀14a设为全开状态,将制冷用膨胀阀14b设为发挥制冷剂减压作用的节流状态。对于冷却用膨胀阀14c,根据温度调节用的运转模式进行控制。这在其他的空气调节用的运转模式下也相同。另外,控制装置60关闭除湿用开闭阀15a,关闭制热用开闭阀15b。
因此,在制冷模式的热泵循环10中,被切换为从压缩机11排出的制冷剂以水制冷剂热交换器12、全开的制热用膨胀阀14a、室外热交换器16、制冷用膨胀阀14b、室内蒸发器18、储液器21、压缩机11的吸入口的顺序循环的制冷剂回路。
进而,控制装置60适当地控制其他的控制对象设备的动作。例如,控制装置60控制压缩机11的转速,以使由蒸发器温度传感器64f检测出的蒸发器温度Tefin接近目标蒸发器温度TEO。基于目标吹出温度TAO并参照预先存储于控制装置60的控制映射图来决定目标蒸发器温度TEO。
另外,控制装置60控制制冷用膨胀阀14b的节流开度,以使流入制冷用膨胀阀14b的制冷剂的过冷却度SC3接近目标过冷却度SCO3。
使用由第三制冷剂温度传感器64c检测出的第三制冷剂温度TR3和由第三制冷剂压力传感器65c检测出的第三制冷剂压力PR3来计算流入制冷用膨胀阀14b的制冷剂的过冷却度SC3。基于外气温度Tam并参照预先存储于控制装置60的控制映射图,以使循环的性能系数(COP)接近极大值的方式决定目标过冷度SCO3。
另外,控制装置60控制高温侧泵41,以发挥预先确定的压送能力。
因此,在制冷模式的高温侧热介质回路40中,从高温侧泵41被压送的高温侧热介质以水制冷剂热交换器12的热介质通路12b、加热器芯42、高温侧泵41的吸入口的顺序循环。
另外,控制装置60以接近送风能力控制部60b所决定的目标送风能力的方式决定室内送风机32的转速。因此,送风能力控制部60b是目标送风能力决定部。更具体而言,送风能力控制部60b基于目标吹出温度TAO并参照预先存储于控制装置60的控制映射图来决定。
在室内送风机32用的控制映射图中,以在目标吹出温度TAO为极低温区域(即,最大制冷时)或极高温区域(即,最大制热时)时,送风能力成为最大的方式决定。进而,以随着目标吹出温度TAO从极低温区域或极高温区域朝向中间温度区域,使送风能力降低的方式决定。并且,以在目标吹出温度TAO为中间温度区域时,送风能力成为最小的方式决定。
另外,控制装置60控制空气混合门34的开度,以使由空调风温度传感器69a检测出的送风空气温度TAV接近目标吹出温度TAO。另外,控制装置60基于目标吹出温度TAO并参照预先存储于控制装置60的控制映射来决定吹出模式门的开闭动作。
因此,在制冷模式的热泵循环10中,构成使水制冷剂热交换器12和室外热交换器16作为使制冷剂散热而冷凝的冷凝器(换而言之散热器)而发挥功能,使室内蒸发器18作为使制冷剂蒸发的蒸发器而发挥功能的蒸汽压缩式的制冷循环。
其结果是,在制冷模式的热泵循环10中,通过水制冷剂热交换器12加热高温侧热介质。进而,通过室内蒸发器18冷却送风空气。
另外,在制冷模式的高温侧热介质回路40中,通过水制冷剂热交换器12加热后的热介质向加热器芯42供给。
另外,在制冷模式的室内空调单元30中,从室内送风机32吹送的送风空气在室内蒸发器18被冷却。在室内蒸发器18被冷却后的送风空气通过空气混合门34的开度调节而以接近目标吹出温度TAO的方式被温度调节。并且,通过向车室内吹出温度调节后的送风空气,实现车室内的制冷。
(A2)串联除湿制热模式
在串联除湿制热模式下,控制装置60将制热用膨胀阀14a设为节流状态,将制冷用膨胀阀14b设为节流状态。另外,控制装置60关闭除湿用开闭阀15a,关闭制热用开闭阀15b。
因此,在串联除湿制热模式的热泵循环10中,被切换为从压缩机11排出的制冷剂以水制冷剂热交换器12、制热用膨胀阀14a、室外热交换器16、制冷用膨胀阀14b、室内蒸发器18、储液器21、压缩机11的吸入口的顺序循环的制冷剂回路。
进而,控制装置60适当地控制其他的控制对象设备的动作。例如,对于压缩机11,控制装置60与制冷模式同样地进行控制。
另外,控制装置60基于目标吹出温度TAO并参照预先存储于控制装置60的控制映射图,以使COP接近极大值的方式决定制热用膨胀阀14a的节流开度和制冷用膨胀阀14b的节流开度。在串联除湿制热模式的控制映射图中,以伴随着目标吹出温度TAO的上升,使制热用膨胀阀14a的节流开度减少,使制冷用膨胀阀14b的节流开度增加的方式决定。
另外,控制装置60与制冷模式同样地控制高温侧热介质回路40的高温侧泵41等的动作。另外,控制装置60与制冷模式同样地控制室内空调单元30的室内送风机32等的动作。
因此,在串联除湿制热模式的热泵循环10中,构成使水制冷剂热交换器12作为冷凝器发挥功能,使室内蒸发器18作为蒸发器发挥功能的蒸汽压缩式的制冷循环。进而,在室外热交换器16中的制冷剂的饱和温度比外气温度Tam高的情况下,使室外热交换器16作为冷凝器发挥功能。另外,在室外热交换器16中的制冷剂的饱和温度比外气温度Tam低的情况下,使室外热交换器16作为蒸发器发挥功能。
其结果是,在串联除湿制热模式的热泵循环10中,通过水制冷剂热交换器12加热高温侧热介质。进而,通过室内蒸发器18冷却送风空气。
另外,在串联除湿制热模式的高温侧热介质回路40中,通过水制冷剂热交换器12加热后的热介质向加热器芯42供给。
另外,在串联除湿制热模式的室内空调单元30中,从室内送风机32吹送的送风空气在室内蒸发器18被冷却并除湿。在室内蒸发器18被冷却并除湿后的送风空气通过空气混合门34的开度调节,以接近目标吹出温度TAO的方式被温度调节。并且,通过向车室内吹出温度调节后的送风空气,实现车室内的除湿制热。
进而,在串联除湿制热模式的热泵循环10中,伴随着目标吹出温度TAO的上升,使制热用膨胀阀14a的节流开度减少,使制冷用膨胀阀14b的节流开度增加。由此,伴随着目标吹出温度TAO的上升,能够提高加热器芯42中的送风空气的加热能力。
更详细而言,当室外热交换器16中的制冷剂的饱和温度比外气温度Tam高时,伴随着目标吹出温度TAO的上升,能够缩小室外热交换器16中的制冷剂的饱和温度与外气温度Tam的温度差。因此,伴随着目标吹出温度TAO的上升,能够使室外热交换器16中的制冷剂向外气的散热量减少,使水制冷剂热交换器12中的从制冷剂向热介质的散热量增加。
另外,当室外热交换器16中的制冷剂的饱和温度比外气温度Tam低时,伴随着目标吹出温度TAO的上升,能够扩大外气温度Tam与室外热交换器16中的制冷剂的温度差。因此,伴随着目标吹出温度TAO的上升,能够使室外热交换器16中的制冷剂的来自外气的吸热量增加,使水制冷剂热交换器12中的从制冷剂向热介质的散热量增加。
其结果是,在串联除湿制热模式下,伴随着目标吹出温度TAO的上升,能够提高加热器芯42中的送风空气的加热能力。
(A3)并联除湿制热模式
在并联除湿制热模式下,控制装置60将制热用膨胀阀14a设为节流状态,将制冷用膨胀阀14b设为节流状态。另外,控制装置60打开除湿用开闭阀15a,打开制热用开闭阀15b。
因此,在并联除湿制热模式的热泵循环10中,被切换为从压缩机11排出的制冷剂以水制冷剂热交换器12、第一制冷剂接头部13a、制热用膨胀阀14a、室外热交换器16、制热用通路22b、储液器21、压缩机11的吸入口的顺序循环的制冷剂回路。同时,被切换为从压缩机11排出的制冷剂以水制冷剂热交换器12、第一制冷剂接头部13a、除湿用通路22a、制冷用膨胀阀14b、室内蒸发器18、储液器21、压缩机11的吸入口的顺序循环的制冷剂回路。即,被切换为室外热交换器16与室内蒸发器18相对于制冷剂流并联连接的制冷剂回路。
进而,控制装置60适当地控制其他的控制对象设备的动作。例如,控制装置60控制压缩机11的转速,以使由第一制冷剂压力传感器65a检测出的第一制冷剂压力PR1接近目标冷凝压力PDO。
目标冷凝压力PDO以由高温侧热介质温度传感器66a检测出的高温侧热介质温度TWH接近预先确定的目标高温侧热介质温度TWHO(在本实施方式中,50℃左右)的方式决定。目标高温侧热介质温度TWHO被设定为通过构成加热部的加热器芯42,能够使送风空气的温度上升至能够实现车室内的充分的制热的温度。
另外,控制装置60基于目标吹出温度TAO并参照预先存储于控制装置60的控制映射图,以使COP接近极大值的方式决定制热用膨胀阀14a的节流开度和制冷用膨胀阀14b的节流开度。在并联除湿制热模式的控制映射图中,以伴随着目标吹出温度TAO的上升,使制热用膨胀阀14a的节流开度减少,使制冷用膨胀阀14b的节流开度增加的方式决定。
另外,控制装置60与制冷模式同样地控制高温侧热介质回路40的高温侧泵41等的动作。另外,控制装置60与制冷模式同样地控制室内空调单元30的室内送风机32等的动作。
因此,在并联除湿制热模式的热泵循环10中,构成使水制冷剂热交换器12作为冷凝器发挥功能,使室外热交换器16和室内蒸发器18作为蒸发器发挥功能的蒸汽压缩式的制冷循环。其结果是,在并联除湿制热模式的热泵循环10中,通过水制冷剂热交换器12加热高温侧热介质。进而,通过室内蒸发器18冷却送风空气。
另外,在并联除湿制热模式的高温侧热介质回路40中,由水制冷剂热交换器12加热后的热介质向加热器芯42供给。
另外,在并联除湿制热模式的室内空调单元30中,从室内送风机32吹送的送风空气在室内蒸发器18被冷却并除湿。在室内蒸发器18被冷却并除湿后的送风空气通过空气混合门34的开度调节,以接近目标吹出温度TAO的方式被温度调节。然后,通过向车室内吹出温度调节后的送风空气,实现车室内的除湿制热。
进而,在并联除湿制热模式的热泵循环10中,能够使制热用膨胀阀14a的节流开度比制冷用膨胀阀14b的节流开度进一步减少。由此,能够使室外热交换器16中的制冷剂蒸发温度降低至比室内蒸发器18中的制冷剂蒸发温度低的温度。
因此,在并联除湿制热模式下,相比于串联除湿制热模式,使室外热交换器16中的制冷剂的来自外气的吸热量增加,使水制冷剂热交换器12中的从制冷剂向热介质的散热量增加。其结果是,在并联除湿制热模式下,相比于串联除湿制热模式,能够使加热器芯42中的送风空气的加热能力增加。
(A4)制热模式
在制热模式下,控制装置60将制热用膨胀阀14a设为节流状态,将制冷用膨胀阀14b设为全闭状态。另外,控制装置60关闭除湿用开闭阀15a,打开制热用开闭阀15b。
因此,在制热模式的热泵循环10中,被切换为从压缩机11排出的制冷剂以水制冷剂热交换器12、制热用膨胀阀14a、室外热交换器16、制热用通路22b、储液器21、压缩机11的吸入口的顺序循环的制冷剂回路。
进而,控制装置60适当地控制其他的控制对象设备的动作。例如,对于压缩机11,控制装置60与并联除湿制热模式同样地进行控制。
另外,控制装置60控制制热用膨胀阀14a的节流开度,以使流入制热用膨胀阀14a的制冷剂的过冷却度SC2接近目标过冷却度SCO2。
使用由第二制冷剂温度传感器64b检测出的第二制冷剂温度TR2和由第二制冷剂压力传感器65b检测出的第二制冷剂压力PR2来计算流入制热用膨胀阀14a的制冷剂的过冷却度SC2。基于第二制冷剂温度TR2并参照预先存储于控制装置60的控制映射图,以使COP接近极大值的方式决定目标过冷度SCO2。
另外,控制装置60与制冷模式同样地控制高温侧热介质回路40的高温侧泵41等的动作。另外,控制装置60与制冷模式同样地控制室内空调单元30的室内送风机32等的动作。
因此,在制热模式的热泵循环10中,构成使水制冷剂热交换器12作为冷凝器发挥功能,使室外热交换器16作为蒸发器发挥功能的蒸汽压缩式的制冷循环。其结果是,在制热模式的热泵循环10中,通过水制冷剂热交换器12加热高温侧热介质。
另外,在制热模式的高温侧热介质回路40中,通过水制冷剂热交换器12加热后的热介质向加热器芯42供给。
另外,在制热模式的室内空调单元30中,从室内送风机32吹送的送风空气通过室内蒸发器18。通过室内蒸发器18后的送风空气通过空气混合门34的开度调节,以接近目标吹出温度TAO的方式被温度调节。并且,通过向车室内吹出温度调节后的送风空气,实现车室内的制热。
接着,对温度调节用的运转模式进行说明。在温度调节用的运转模式下,进行作为温度调节对象物的电池80和强电设备81的温度调节。
如上所述,在本实施方式中,电池80的适当的温度带和强电设备81的适当的温度的不同。因此,在温度调节用的运转模式中,组合地执行用于进行电池80的温度调节的电池用的运转模式和用于进行强电设备81的温度调节的强电设备用的运转模式。
作为电池用的运转模式,有(B1)电池暖机模式、(B2)电池均温模式以及(B3)电池冷却模式。
(B1)电池暖机模式是通过由电加热器54加温后的低温侧热介质来进行电池80的暖机的运转模式。
(B2)电池均温模式是进行形成电池80的各电池单体的均温化的运转模式。
(B3)电池冷却模式是通过由冷机20冷却后的热介质来冷却电池80的运转模式。
另外,作为强电设备用的运转模式,有(C1)强电设备暖机模式、(C2)强电设备废热回收模式、(C3)强电设备冷却模式。
(C1)强电设备暖机模式是通过由电加热器54加温后的低温侧热介质来进行强电设备81的暖机的运转模式。
(C2)强电设备废热回收模式是通过冷机20使强电设备81所产生的热被低压制冷剂吸热的运转模式。
(C3)强电设备冷却模式是通过由低温侧散热器56冷却后的热介质来冷却强电设备81的运转模式。
温度调节用的运转模式的切换通过执行存储于控制装置60的温度调节用的控制程序来进行。温度调节用的控制程序无关于用户是否要求车室内的空气调节,在车辆***起动时、从外部电源对电池80充电时等也被执行。
在温度调节用的控制程序中,每规定的周期读入上述的传感器组的检测信号。然后,基于读入的检测信号来切换温度调节用的运转模式。
更具体而言,在温度调节用的控制程序中,基于由电池温度传感器68检测出的电池温度TB并参照预先存储于控制装置60的控制映射图来切换电池用的运转模式。在控制映射图中,伴随着电池温度TB的上升,按(B1)电池暖机模式、(B2)电池均温模式以及(B3)电池冷却模式的顺序切换。
另外,在温度调节用的控制程序中,基于由第二低温侧热介质温度传感器67b检测出的第二低温侧热介质温度TWL2并参照预先存储于控制装置60的控制映射图来切换强电设备用的运转模式。在控制映射图中,伴随着第二低温侧热介质温度TWL2的上升,按(C1)强电设备暖机模式、(C2)强电设备废热回收模式、(C3)强电设备冷却模式的顺序切换。
但是,在由于低温侧热介质回路50的回路结构的状况等而不能同时执行电池用的运转模式和强电设备用的运转模式的情况下,优先电池用的运转模式。例如,在(B3)电池冷却模式和(C1)强电设备暖机模式同时被选择的情况下,不执行(C1)强电设备暖机模式,而执行(B3)电池冷却模式。以下,对温度调节用的各运转模式的详细动作进行说明。
(B1)电池暖机模式
在电池暖机模式下,控制装置60将冷却用膨胀阀14c设为全闭状态。因此,在电池暖机模式下,制冷剂不流入冷机20。
另外,控制装置60控制第一低温侧三通阀52a的动作,以使从电池80的冷却水通路80a流出的低温侧热介质向电加热器54侧流出。另外,控制装置60控制电加热器54的动作,以使其发挥预先确定的加热能力。另外,控制装置60控制第一低温侧泵51a的动作,以使其发挥预先确定的压送能力。
因此,在电池暖机模式的低温侧热介质回路50中,被切换为从第一低温侧泵51a压送的低温侧热介质以电池80的冷却水通路80a、电加热器54、冷机20的热介质通路20b、第一低温侧泵51a的吸入口的顺序循环的回路。
因此,在电池暖机模式的低温侧热介质回路50中,由电加热器54加热后的低温侧热介质被吸入第一低温侧泵51a。从第一低温侧泵51a压送的低温侧热介质流入电池80的冷却水通路80a,向电池80的各电池单体散热。由此,进行电池80的暖机。
(B2)电池均温模式
在电池均温模式下,控制装置60控制第一低温侧三通阀52a的动作,以使从电池80的冷却水通路80a流出的低温侧热介质向电池旁路通路55a侧流出。另外,控制装置60控制第一低温侧泵51a的动作,以使其发挥预先确定的压送能力。
因此,在电池均温模式的低温侧热介质回路50中,被切换为从第一低温侧泵51a被压送的低温侧热介质以电池80的冷却水通路80a、电池旁路通路55a、高温侧泵41的吸入口的顺序循环的回路。
因此,在电池均温模式的低温侧热介质回路50中,从第一低温侧泵51a被压送的低温侧热介质在电池80的冷却水通路80a流通时,进行形成电池80的各电池单体的均温化。
在此,电池均温模式是以电池80的各电池单体的均温化为目的的运转模式。因此,即使在基于电池温度TB而电池均温模式被选择的情况下,在不需要电池80的均温的情况下,也可以停止电池均温模式。作为不需要电池80的均温的情况,对应有各电池单体的温度差ΔTB比预先确定的目标单体温度差ΔKTB小的情况等。
(B3)电池冷却模式
电池冷却模式是通过由电机20冷却后的热介质来冷却电池80的运转模式。因此,在在如空气调节时那样热泵循环10的压缩机11动作时,控制装置60将热泵循环10的冷却用膨胀阀14c设为节流状态。进而,在空气调节用的运转模式为(A4)制热模式时,控制装置60打开除湿用开闭阀15a,打开制热用开闭阀15b。
因此,在电池冷却模式的热泵循环10中,由冷却用膨胀阀14c减压后的低压制冷剂流入冷机20的制冷剂通路20a。从冷机20的制冷剂通路20a流出的制冷剂经由第六制冷剂接头部13f、第四制冷剂接头部13d流入储液器21。
进而,当在(A4)制热模式的执行中执行电池冷却模式时,被切换为从压缩机11排出的制冷剂以水制冷剂热交换器12、第一制冷剂接头部13a、制热用膨胀阀14a、室外热交换器16、制热用通路22b、储液器21、压缩机11的吸入口的顺序循环的制冷剂回路。同时,被切换为从压缩机11排出的制冷剂以水制冷剂热交换器12、第一制冷剂接头部13a、除湿用通路22a、冷却用膨胀阀14c、冷机20、储液器21、压缩机11的吸入口的顺序循环的制冷剂回路。即,被切换为室外热交换器16与冷机20相对于制冷剂流并联连接的制冷剂回路。
进而,控制装置60适当地控制其他的控制对象设备的动作。例如,控制装置60控制冷却用膨胀阀14c的节流开度,以使由第一低温侧热介质温度传感器67a检测出的第一低温侧热介质温度TWL1接近电池用目标温度TWLO1。电池用目标温度TWLO1被设定为能够使电池80适当地工作。
另外,控制装置60控制第一低温侧三通阀52a的动作,以使从电池80的冷却水通路80a流出的低温侧热介质向电加热器54侧流出。另外,控制装置60停止向电加热器54的电力的供给。另外,控制装置60控制第一低温侧泵51a的动作,以使其发挥预先确定的压送能力。
因此,在电池冷却模式的低温侧热介质回路50中,被切换为从第一低温侧泵51a被压送的低温侧热介质以电池80的冷却水通路80a、电加热器54、冷机20的热介质通路20b、第一低温侧泵51a的吸入口的顺序循环的回路。
因此,在空气调节中的电池冷却模式的热泵循环10中,构成使水制冷剂热交换器12或者室外热交换器16作为冷凝器发挥功能,至少使冷机20作为蒸发器发挥功能的蒸汽压缩式的制冷循环。其结果是,在空气调节中的电池冷却模式的热泵循环10中,通过冷机20冷却低温侧热介质。
另外,在低温侧热介质回路50中,在冷机20被冷却后的低温侧热介质被吸入第一低温侧泵51a。从第一低温侧泵51a压送的低温侧热介质流入电池80的冷却水通路80a,从电池80的各电池单体吸热。由此,冷却电池80。
接着,对非空气调节中的电池冷却模式进行说明。在非空气调节中的电池冷却模式中,控制装置60将制热用膨胀阀14a设为全开状态,将制冷用膨胀阀14b设为全闭状态,将冷却用膨胀阀14c设为节流状态。另外,控制装置60关闭除湿用开闭阀15a,关闭制热用开闭阀15b。
因此,在非空气调节中的电池冷却模式10中,被切换为从压缩机11排出的制冷剂以水制冷剂热交换器12、全开的制热用膨胀阀14a、室外热交换器16、冷却用膨胀阀14c、冷机20、储液器21、压缩机11的吸入口的顺序循环的制冷剂回路。
进而,控制装置60适当地控制其他的控制对象设备的动作。例如,控制装置60控制压缩机11的转速,以使其发挥预先确定的电池冷却模式用的排出能力。另外,控制装置60控制冷却用膨胀阀14c的节流开度,以使第一低温侧热介质温度TWL1接近电池用目标温度TWLO1。
另外,控制装置60与空气调节中的电池冷却模式同样地控制第一低温侧三通阀52a等的动作。因此,在非空气调节中的电池冷却模式的低温侧热介质回路50中,被切换为低温侧热介质以与空气调节中的电池冷却模式同样的顺序循环的回路。
因此,在非空气调节中的电池冷却模式的热泵循环10中,构成使室外热交换器16作为冷凝器发挥功能,使冷机20作为蒸发器发挥功能的蒸汽压缩式的制冷循环。其结果是,在非空气调节中的电池冷却模式的热泵循环10中,通过冷机20冷却低温侧热介质。
另外,在低温侧热介质回路50中,与空气调节中的电池冷却模式同样地冷却电池80。
(C1)强电设备暖机模式
在强电设备暖机模式下,控制装置60将冷却用膨胀阀14c设为全闭状态。因此,在电池暖机模式下,制冷剂不流入冷机20。
另外,控制装置60控制第二低温侧三通阀52b的动作,以使从强电设备81的冷却水通路81a流出的低温侧热介质向电加热器54侧流出。另外,控制装置60控制电加热器54的动作,以使其发挥预先确定的加热能力。另外,控制装置60控制第二低温侧泵51b的动作,以使其发挥预先确定的压送能力。
因此,在电池暖机模式的低温侧热介质回路50中,被切换为从第二低温侧泵51b压送的低温侧热介质以强电设备81的冷却水通路81a、电加热器54、冷机20的热介质通路20b、第二低温侧泵51b的吸入口的顺序循环的回路。
因此,在强电设备暖机模式的低温侧热介质回路50中,由电加热器54加热后的低温侧热介质被吸入第二低温侧泵51b。从第二低温侧泵51b压送的低温侧热介质流入强电设备81的冷却水通路81a,向强电设备81散热。由此,进行强电设备81的暖机。
(C2)强电设备废热回收模式
强电设备废热回收模式是将强电设备81的废热利用成送风空气的加热源的运转模式。因此,强电设备废热回收模式在空气调节中执行。
在强电设备废热回收模式下,将热泵循环10的冷却用膨胀阀14c设为节流状态。进而,在空气调节用的运转模式为(A4)制热模式时,控制装置60打开除湿用开闭阀15a,打开制热用开闭阀15b。
因此,在强电设备废热回收模式的热泵循环10中,由冷却用膨胀阀14c减压后的低压制冷剂流入冷机20的制冷剂通路20a。从冷机20的制冷剂通路20a流出的制冷剂经由第六制冷剂接头部13f、第四制冷剂接头部13d流入储液器21。
进而,在(A4)制热模式的执行中执行强电设备废热回收模式时,被切换为从压缩机11排出的制冷剂以水制冷剂热交换器12、第一制冷剂接头部13a、制热用膨胀阀14a、室外热交换器16、制热用通路22b、储液器21、压缩机11的吸入口的顺序循环的制冷剂回路。同时,被切换为从压缩机11排出的制冷剂以水制冷剂热交换器12、第一制冷剂接头部13a、除湿用通路22a、冷却用膨胀阀14c、冷机20、储液器21、压缩机11的吸入口的顺序循环的制冷剂回路。即,被切换为室外热交换器16和冷机20相对于制冷剂流并联连接的制冷剂回路。
进而,控制装置60适当地控制其他的控制对象设备的动作。例如,控制装置60控制冷却用膨胀阀14c的节流开度,以使第二低温侧热介质温度TWL2接近强电设备用目标温度TWLO2。强电设备用目标温度TWLO2被设定为能够使强电设备81适当地工作。
另外,控制装置60控制第二低温侧三通阀52b的动作,以使从强电设备81的冷却水通路81a流出的低温侧热介质向电加热器54侧流出。另外,控制装置60停止向电加热器54的电力的供给。另外,控制装置60控制第二低温侧泵51b的动作,以使其发挥预先确定的压送能力。
因此,在强电设备废热回收模式的低温侧热介质回路50中,被切换为从第二低温侧泵51b压送的低温侧热介质以强电设备81的冷却水通路81a、电加热器54、冷机20的热介质通路20b、第二低温侧泵51b的吸入口的顺序循环的回路。
因此,在空气调节中的强电设备废热回收模式的热泵循环10中,构成使水制冷剂热交换器12或者室外热交换器16作为冷凝器发挥功能,至少使冷机20作为蒸发器发挥功能的蒸汽压缩式的制冷循环。其结果是,在空气调节中的强电设备废热回收模式的热泵循环10中,通过水制冷剂热交换器12加热高温侧热介质。进而,通过冷机20使低温侧热介质所具有的热量(即,强电设备81的废热)被低压制冷剂吸热。
另外,在低温侧热介质回路50中,在冷机20被冷却后的低温侧热介质被吸入第二低温侧泵51b。从第二低温侧泵51b压送的低温侧热介质流入强电设备81的冷却水通路81a,吸收强电设备81的废热。
在此,强电设备废热回收模式是以有效利用强电设备81的废热作为制热用的热源等为目的的运转模式。因此,即使在基于第二低温侧热介质温度TWL2而选择了强电设备废热回收模式的情况下,在不需要进行废热回收的情况下,也可以停止强电设备废热回收模式。
作为不需要进行废热回收情况,对应有从目标高温侧热介质温度TWHO减去高温侧热介质温度TWH后的高温侧温度差ΔTWH为回收用的基准高温侧温度差KΔTWH2以下的情况等。
(C3)强电设备冷却模式
在强电设备冷却模式下,控制装置60控制第二低温侧三通阀52b的动作,以使从强电设备81的冷却水通路81a流出的低温侧热介质向低温侧散热器56侧流出。另外,控制装置60控制第二低温侧泵51b的动作,以使其发挥预先确定的压送能力。
因此,在强电设备冷却模式的低温侧热介质回路50中,被切换为从第二低温侧泵51b被压送的低温侧热介质以强电设备81的冷却水通路81a、低温侧散热器56、第二低温侧泵51b的吸入口的顺序循环的回路。
因此,在强电设备冷却模式的低温侧热介质回路50中,在低温侧散热器56与外部气体进行热交换而被冷却的低温侧热介质被吸入第二低温侧泵51b。从第二低温侧泵51b压送的低温侧热介质流入到强电设备81的冷却水通路81a。由此,强电设备81被冷却。
如上所述,在本实施方式的空调装置1中,通过适当组合执行空气调节用的运转模式和温度调节用的运转模式,能够进行车室内的舒适的空气调节和多个车载设备的适当的温度调节。
但是,在本实施方式的空调装置1中,在进行车室内的空气调节时,通过在加热部加热送风空气来调节送风空气的温度。因此,在空调装置1中,为了实现速效性和响应性高的空气调节,优选在开始车室内的空气调节时,成为加热部能够发挥充分的加热能力的状态。
本实施方式的加热部由热泵循环10的水制冷剂热交换器12和高温侧热介质回路40的各构成设备形成。因此,加热部的加热能力可以由流入加热器芯42的高温侧热介质的温度即高温侧热介质温度TWH来定义。
因此,在本实施方式的加热部中,优选在开始车室内的空气调节时,与加热部的实际加热能力对应的高温侧热介质温度TWH为与加热部的基准加热能力对应的目标高温侧热介质温度TWHO以上。
因此,在本实施方式中,执行图3所示的控制流程,利用作为创热部的电加热器54产生的热,在开始车室内的空气调节时,执行提高加热部的加热能力的加热准备控制。图3所示的控制流程作为空气调节用的控制程序的主程序的子程序,每规定的周期执行。图3的流程图所示的各控制步骤分别是控制装置60所具有的功能实现部。
首先,在步骤S1中,判断从目标高温侧热介质温度TWHO减去高温侧热介质温度TWH而得到高温侧温度差ΔTWH是否为预先确定的基准高温侧温度差KΔTWH(在本实施方式中为15℃)以上。
如上所述,本实施方式的加热部的加热能力可以由高温侧热介质温度TWH定义。因此,在步骤S1中,判定为高温侧温度差ΔTWH为基准高温侧温度差KΔTWH以上的情况下,判定为加热部没有成为能够发挥为了进行车室内的空气调节的充分的加热能力的状态,进入步骤S2。在步骤S2~S7中,执行加热准备控制。
另一方面,在步骤S1中,判定为高温侧温度差ΔTWH比基准高温侧温度差KΔTWH小的情况下,判定为加热部处于能够发挥充分的加热能力的状态,并返回至主程序。
在步骤S2中,为了执行加热准备控制,进行热泵循环10的回路结构的切换、低温侧热介质回路的回路结构的切换以及各种构成设备的动作控制。
具体而言,在加热准备控制中,控制装置60将制热用膨胀阀14a设为全闭状态,将制冷用膨胀阀14b设为全闭状态,将冷却用膨胀阀14c设为节流状态。另外,控制装置60打开除湿用开闭阀15a,关闭制热用开闭阀15b。
因此,在加热准备控制的热泵循环10中,如图4的虚线箭头所示,被切换为从压缩机11排出的制冷剂以水制冷剂热交换器12、除湿用通路22a、冷却用膨胀阀14c、冷机20、储液器21、压缩机11的吸入口的顺序循环的制冷剂回路。
进而,控制装置60适当地控制其他的控制对象设备的动作。例如,控制装置60控制压缩机11的转速,以使压缩机11的排出能力为预先确定的加热准备控制用的基准排出能力以下。加热准备控制用的基准排出能力设定为比在通常的空气调节用的运转模式中发挥的排出能力低的值。在本实施方式中,具体而言,将压缩机11的转速设为0rpm。即,在本实施方式的步骤S2中,使压缩机11停止。
另外,控制装置60控制冷却用膨胀阀14c的节流开度成为预先确定的加热准备控制用的基准开度。
另外,控制装置60控制高温侧泵41的动作,以使其发挥预先确定的压送能力。
因此,在加热准备控制时的高温侧热介质回路40中,如图4的实线箭头所示,从高温侧泵41被压送的高温侧热介质以水制冷剂热交换器12的热介质通路12b、加热器芯42、高温侧泵41的吸入口的顺序循环。
另外,控制装置60控制第二低温侧三通阀52b的动作,以使从强电设备81的冷却水通路81a流出的低温侧热介质向电加热器54侧流出。另外,控制装置60控制电加热器54的动作,以使其发挥预先确定的加热能力。另外,控制装置60控制第二低温侧泵51b的动作,以使其发挥预先确定的压送能力。
因此,在加热准备控制时的低温侧热介质回路50中,如图4的实线箭头所示,从第二低温侧泵51b压送的低温侧热介质以强电设备81的冷却水通路81a、电加热器54、冷机20的热介质通路20b、第二低温侧泵51b的吸入口的顺序循环。即,在加热准备控制的低温侧热介质回路50中,被切换为由电加热器54加热后的低温侧热介质绕过电池80的冷却水通路80a流动的回路。
因此,在加热准备控制时的低温侧热介质回路50中,从第二低温侧泵51b压送的低温侧热介质在通过电加热器54时被加热。
另外,控制装置60控制室内送风机32的转速,以使室内送风机32的送风能力为预先确定的加热准备控制用的基准送风能力以下。加热准备控制用的基准送风能力设定为比在通常的空气调节用的运转模式中发挥的送风能力低的值。在本实施方式中,具体而言,将室内送风机32的转速设为0rpm。即,在步骤S2中,使室内送风机32停止。
接着,在步骤S3中,决定目标热介质温度TWinO。因此,步骤S3是目标热介质温度决定部。目标热介质温度TWinO被决定为即使低压制冷剂在冷机20从低温侧热介质吸热,入口侧热介质温度TWin也不会相比于下限热介质温度TWmin(在本实施方式中为15℃)降低的值。下限热介质温度TWmin设定为能够作为空气调节用的热源而使用的低压侧热介质的最低温度。
更具体而言,在步骤S3中,基于由吸入空气温度传感器69b检测出的吸入空气温度TAin和由送风能力控制部60b决定的目标送风能力,并参照预先存储于控制装置60的控制映射图来决定目标热介质温度TWinO。在加热准备控制的控制映射图中,以随着吸入空气温度TAin的降低而使目标热介质温度TWinO上升的方式决定。另外,以随着目标送风能力的上升,使目标热介质温度TWinO上升的方式决定。
接着,在步骤S4中,判定由第三低温侧热介质温度传感器67c检测出的入口侧热介质温度TWin是否为目标热介质温度TWinO以上。
在步骤S4中,在判定为入口侧热介质温度TWin为目标热介质温度TWinO以上的情况下,判定为即使压缩机11的转速增加,入口侧热介质温度Twin也不低于下限热介质温度TWmin,并进入步骤S5。
另一方面,在步骤S4中,判定为入口侧热介质温度TWin未达到目标热介质温度TWinO以上的情况下,判定为如果压缩机11的转速增加,则入口侧热介质温度TWin有可能低于下限热介质温度TWmin,并返回至步骤S2。
在步骤S5中,使压缩机11的转速增加。更详细而言,在本实施方式中,使压缩机11动作,与(A4)制热模式等同样地进行控制。因此,在本实施方式的加热准备控制中,在入口侧热介质温度Twin成为目标热介质温度TWinO以上时,使压缩机11的制冷剂排出能力增加。
由此,在热泵循环10中,制冷剂如图4的虚线箭头所示进行循环。并且,在热泵循环10中,构成使水制冷剂热交换器12作为冷凝器发挥功能,使冷机20作为蒸发器发挥功能的蒸气压缩式的制冷循环。
因此,在加热准备控制时的热泵循环10中,通过冷机20,低温侧热介质所具有的热被低压制冷剂吸热。另外,通过水制冷剂热交换器12加热高温侧热介质。
接着,在步骤S6中,判定高温侧热介质温度TWH是否为目标高温侧热介质温度TWHO以上。
在步骤S6中,判定为高温侧热介质温度TWH为目标高温侧热介质温度TWHO以上的情况下,判定为加热部的加热能力为基准加热能力以上,并进入步骤S7。另一方面,在步骤S6中,判定为高温侧热介质温度TWH比目标高温侧热介质温度TWHO低的情况下,判定为加热部的加热能力未达到基准加热能力以上,并返回至步骤S5。
在步骤S7中,使室内送风机32的转速增加。更详细而言,在本实施方式中,使室内送风机32动作,与制冷模式等同样地进行控制。因此,在本实施方式的加热准备控制中,当入口侧热介质温度TWin成为目标热介质温度TWinO以上且加热部的加热能力成为基准加热能力以上时,使室内送风机32动作,使室内送风机32的送风能力增加。
由此,在室内空调单元30中,从室内送风机32送风的送风空气的一部分或全部在通过加热器芯42时被加热。其结果是,被温度调节后的送风空气向车室内吹出,能够进行车室内的空气调节。
如上所述,在本实施方式的空调装置1中,由于执行加热准备控制,因此使用电加热器54产生的热,能够使加热部的加热能力(在本实施方式中为高温侧热介质温度TWH)迅速地上升。其结果是,在空调装置1中,能够实现速效性及响应性高的空气调节。
更详细而言,在本实施方式的加热准备控制中,如在步骤S5中说明的那样,使压缩机11停止,直到入口侧热介质温度Twin成为目标热介质温度TWinO以上。然后,当入口侧热介质温度Twin成为目标热介质温度TWinO以上时,使压缩机11动作,使压缩机11的制冷剂排出能力增加。
由此,能够抑制在冷机20中低压制冷剂从低温侧热介质吸热的吸热量不必要地增加,直到入口侧热介质温度Twin成为目标热介质温度TWinO以上。因此,通过电加热器54产生的热,能够使作为低温侧热介质的温度的入口侧热介质温度TWin迅速地上升。
其结果,如图5及图6所示,能够缩短使高温侧热介质温度TWH上升至目标高温侧热介质温度TWHO所需的预热时间TW。
在此,图5是表示在向电加热器54通电后立即使压缩机11和室内送风机32的双方动作的比较用条件下的高温侧热介质温度TWH和入口侧热介质温度TWin的变化的曲线图。另外,在图5~图7中,在经过时间0秒处,对电加热器54通电。
另外,图6是表示向电加热器54通电后,入口侧热介质温度TWin成为目标热介质温度TWinO以上时,使压缩机11和室内送风机32工作的第一条件下的高温侧热介质温度TWH和入口侧热介质温度TWin的变化的曲线图。另外,在图6中,目标热介质温度TWinO被决定为下限热介质温度TWmin+20℃左右。
进而,在本实施方式的加热准备控制中,如在步骤S7中说明的那样,使室内送风机32停止,直到入口侧热介质温度TWin成为目标热介质温度TWinO以上且高温侧热介质温度TWH成为目标高温侧热介质温度TWHO以上。然后,在入口侧热介质温度Twin成为目标热介质温度TWinO以上且高温侧热介质温度TWH成为目标高温侧热介质温度TWHO以上时,使室内送风机32动作。
由此,在入口侧热介质温度TWin成为目标热介质温度TWinO以上且高温侧热介质温度TWH成为目标高温侧热介质温度TWHO以上之前,通过构成加热部的加热器芯42,能够抑制从高温侧热介质向送风空气散热的散热量不必要地增加。因此,通过电加热器54产生的热,能够使入口侧热介质温度TWin迅速地上升。
其结果是,如图7所示,能够进一步缩短预热时间TW。
在此,图7是表示在向电加热器54通电后,在入口侧热介质温度TWin成为目标热介质温度TWinO以上时,使压缩机11动作,随后,在高温侧热介质温度TWH成为目标高温侧热介质温度TWHO以上时,使室内送风机32工作的第一条件下的高温侧热介质温度TWH和入口侧热介质温度TWin的变化的曲线图。另外,在图7中,目标热介质温度TWinO被决定为下限热介质温度TWmin+10℃左右。
另外,如在步骤S1中说明的那样,本实施方式的加热准备控制在高温侧温度差ΔTWH为基准高温侧温度差KΔTWH以上时执行。因此,本实施方式的加热准备控制在加热部的加热能力不足时执行。由此,能够抑制执行不必要的加热准备控制而室内送风机32频繁地停止,即能够抑制车室内的空气调节停止。
另外,在本实施方式的加热准备控制中,如在步骤S2中说明的那样,作为热介质回路切换部的第二低温侧三通阀52b对低温侧热介质回路50的回路结构进行切换。具体而言,低温侧热介质回路50被切换为由电加热器54加热后的低温侧热介质绕过电池80的冷却水通路80a而流动的回路。
由此,抑制由电加热器54加热后的低温侧热介质所具有的热被热容量比较大的电池80吸热,能够使入口侧热介质温度TWin迅速地上升。进而,能够进一步缩短预热时间TW。
另外,在本实施方式的加热准备控制中,如在步骤S2中说明的那样,将制冷用膨胀阀14b设为全闭状态。而且,在室内蒸发器18的制冷剂出口侧配置有构成为能够封闭制冷剂出口侧的第三止回阀17c。
由此,即使由电加热器54加热后的低温侧热介质流入冷机20的热介质通路20b而使制冷剂通路20a内的制冷剂压力上升,也能够抑制制冷剂从冷机20侧向室内蒸发器18内逆流。其结果是,能够抑制制冷剂滞留在室内蒸发器18内的所谓的制冷剂的侵入现象的产生。
同样,在本实施方式的加热准备控制中,如在步骤S2中说明的那样,将制热用膨胀阀14a设为全闭状态,关闭制热用开闭阀15b。而且,在室外热交换器16的制冷剂出口侧配置有构成为能够封闭制冷剂出口侧的第一止回阀17a和第二止回阀17b。
由此,即使由电加热器54加热后的低温侧热介质流入冷机20的热介质通路20b而使制冷剂通路20a内的制冷剂压力上升,也能够抑制制冷剂从冷机20侧向室外热交换器16内逆流。其结果是,能够抑制室外热交换器16中的制冷剂的侵入现象的产生。
另外,在作为本实施方式的目标热介质温度决定部的步骤S3中,以随着吸入空气温度TAin的降低而使目标热介质温度TWinO上升的方式决定。另外,以随着目标送风能力的上升,使目标热介质温度TWinO上升的方式决定。
由此,在使室内送风机32工作时,随着假设在加热器芯42从高温侧热介质向送风空气散热的散热量的增加,能够使目标热介质温度TWinO上升。因此,如图7所示,能够抑制在刚使室内送风机32动作后的高温侧热介质温度TWH的温度下降量ΔTL的扩大。
另外,在本实施方式的加热准备控制中,如在步骤S2中说明的那样,虽然说明了将热泵循环10的制冷剂回路切换为使制冷剂如图4的虚线箭头所示的那样循环的制冷剂回路的例子,但并不限定于此。
例如,作为加热准备控制的变形例,在步骤S2中,控制装置60将制热用膨胀阀14a设为节流状态,将制冷用膨胀阀14b设为全闭状态,将冷却用膨胀阀14c设为节流状态。进而,控制装置60打开除湿用开闭阀15a,打开制热用开闭阀15b。
因此,在变形例的热泵循环10中,如图8的虚线箭头所示,被切换为从压缩机11排出的制冷剂以水制冷剂热交换器12、第一制冷剂接头部13a、制热用膨胀阀14a、室外热交换器16、制热用通路22b、储液器21、压缩机11的吸入口的顺序循环的制冷剂回路。同时,被切换为从压缩机11排出的制冷剂以水制冷剂热交换器12、第一制冷剂接头部13a、除湿用通路22a、冷却用膨胀阀14c、冷机20、储液器21、压缩机11的吸入口的顺序循环的制冷剂回路。即,被切换为室外热交换器16与冷机20相对于制冷剂流并联连接的制冷剂回路。
进而,控制装置60适当地控制其他的热泵循环10的控制对象设备的动作。例如,控制装置60控制制热用膨胀阀14a的节流开度,以使室外热交换器16中的制冷剂蒸发温度比外部气温Tam低。其他的动作与上述的第一实施方式的加热准备控制相同。
因此,在加热准备控制的变形例中,不仅能够对通过冷机20而电加热器54产生的热吸热,还能够利用由室外热交换器16从外部空气吸热的热,对高温侧热介质进行加热。其结果是,能够使加热部的加热能力进一步迅速地上升。加热准备控制的变形例在外部气温Tam比冷机20中的制冷剂蒸发温度高的情况下等执行是有效的。
另外,如图9的整体结构图所示,在室外热交换器16具备风门装置16a的情况下,作为加热准备控制的另一变形例,在步骤S2中,控制装置60将制热用膨胀阀14a设为全开状态,将制冷用膨胀阀14b设为全闭状态,将冷却用膨胀阀14c设为节流状态。进而,控制装置60关闭除湿用开闭阀15a,关闭制热用开闭阀15b。另外,控制装置60将风门装置16a设为全闭状态。
风门装置16a调节流入室外热交换器16的外气通路的外气的流量,连续地调节室外热交换器16中的制冷剂与外气的热交换量。通过使风门装置16a成为关闭室外热交换器16的外气通路的全闭状态,也能够使室外热交换器16中的制冷剂与外部空气的热交换停止。根据从控制装置60输出的控制信号来控制风门装置16a的动作。
因此,在另一变形例的热泵循环10中,如图9的虚线箭头所示,被切换为从压缩机11排出的制冷剂以水制冷剂热交换器12、全开的制热用膨胀阀14a、室外热交换器16、冷却用膨胀阀14c、冷机20、储液器21、压缩机11的吸入口的顺序循环的制冷剂回路。其他的动作与上述的实施方式相同。
在另一变形例中,由于将风门装置16a设为全闭状态,因此在室外热交换器16中不进行制冷剂与外体的热交换。因此,另一变形例的加热准备控制的热泵循环10与第一实施方式同样地动作。因此,根据另一变形例的加热准备控制,能够获得与第一实施方式的加热准备控制相同的效果。
(第二实施方式)
在本实施方式中,对相对于第一实施方式的空调装置1变更了热泵循环10的加热部的结构的例子进行说明。具体而言,在本实施方式的热泵循环10中,如图10的整体结构图所示,水制冷剂热交换器12和高温侧热介质回路40被废除,采用室内冷凝器121作为加热部。
室内冷凝器121是使从压缩机11排出的高压制冷剂与送风空气进行热交换而对送风空气进行加热的加热用热交换器。室内冷凝器121与加热器芯42同样地配置于室内空调单元30的空调壳体1内。
另外,本实施方式的第二制冷剂温度传感器64b检测从室内冷凝器121流出的制冷剂的温度作为第二制冷剂温度TR2。本实施方式的第二制冷剂压力传感器65b检测从室内冷凝器121流出的制冷剂的压力作为第二制冷剂压力PR2。其他的空调装置1的结构与第一实施方式相同。
另外,在本实施方式中,作为并联制热模式时等使用的目标冷凝压力PDO,使用室内冷凝器121中的制冷剂冷凝温度被决定为接近目标冷凝温度TDO(在本实施方式中为50℃左右)的值。
在此,本实施方式的加热部由室内冷凝器121形成。因此,加热部的加热能力能够由与室内冷凝器121中的制冷剂冷凝压力对应的第二制冷剂压力PR2或者与室内冷凝器121中的制冷剂冷凝温度对应的第二制冷剂温度TR2来定义。
因此,在本实施方式的加热部中,在开始车室内的空气调节时,优选与加热部的实际加热能力对应的第二制冷剂温度TR2成为与加热部的基准加热能力对应的目标冷凝温度TDO以上。或者,优选与加热部的实际加热能力对应的第二制冷剂压力PR2成为与加热部的基准加热能力对应的目标冷凝压力PDO以上。
因此,在本实施方式的加热准备控制的步骤S1中,判定从目标冷凝压力PDO减去第二制冷剂压力PR2后得到的压力差ΔPH是否为预先确定基准压力差KΔPH以上。在此,在本实施方式的制冷剂中,从目标冷凝压力PDO减去基准压力差KΔPH后得到的压力下的温度被设定为比目标冷凝温度TDO低15℃左右。
在步骤S1中,在判定为压力差ΔPH为基准压力差KΔPH以上的情况下,判定为加热部没有成为能够发挥充分的加热能力的状态,并进入步骤S2。另一方面,在步骤S1中,在判定为压力差ΔPH比基准压力差KΔPH小的情况下,判定为加热部处于能够发挥充分的加热能力的状态,并返回至主程序。
同样,在本实施方式的加热准备控制的步骤S6中,判定第二制冷剂压力PR2是否为目标冷凝压力PDO以上。
在步骤S6中,在判定为第二制冷剂压力PR2为目标冷凝压力PDO以上的情况下,判定为加热部的加热能力为基准加热能力以上,并进入步骤S7。另一方面,在步骤S6中,在判定为第二制冷剂压力PR2比目标冷凝压力PDO低的情况下,判定为加热部的加热能力没有成为基准加热能力以上,并返回至步骤S5。其他的空调装置1的动作与第一实施方式相同。
因此,根据本实施方式的空调装置1,能够获得与第一实施方式相同的效果。即,在本实施方式的空调装置1中,也能够进行车室内的舒适的空气调节和多个车载设备的适当的温度调节。进而,使用电加热器54产生的热,能够使加热部的加热能力(在本实施方式中为目标冷凝压力PDO)迅速地上升。其结果是,能够实现速效性及响应性高的空气调节。
(第三实施方式)
在本实施方式中,如图11的整体结构图所示,说明了对于第一实施方式的空调装置1追加了入口侧连接通路91、出口侧连接通路92等的例子。入口侧连接通路91和出口侧连接通路92形成将高温侧热介质回路40和低温侧热介质回路50连接的热介质流路。
而且,在本实施方式的高温侧热介质回路40的从水制冷剂热交换器12的热介质通路12b的出口到加热器芯42的热介质流路配置有高温侧三通阀43。高温侧三通阀43使从水制冷剂热交换器12的热介质通路12b流出的高温侧热介质向内部流入,使其向加热器芯42侧和入口侧连接通路91侧中的至少一方流出。
高温侧三通阀43能够连续地调节向加热器芯42侧流出的高温侧热介质的流量与向入口侧连接通路91侧流出的高温侧热介质的流量的流量比。而且,高温侧三通阀43通过调节流量比,能够使流入内部的高温侧热介质的全部流量向加热器芯42侧和入口侧连接通路91侧中的任一方侧流出。
入口侧连接通路91的入口部与高温侧三通阀43的一方的流出口连接。另外,入口侧连接通路91的出口部与配置于从低温侧热介质回路50的第一低温侧泵51a的排出口到电池80的冷却水通路80a的入口的热介质流路的第五热介质接头部53e的一个流入口连接。
出口侧连接通路92的入口部与配置于从低温侧热介质回路50的电池80的冷却水通路80a的出口到第一低温侧三通阀52a的流入口的热介质流路中的第六热介质接头部53f的一个流出口连接。另外,出口侧连接通路92的出口部与配置于从高温侧热介质回路40的高温侧三通阀43的另一方的流出口到加热器芯42的热介质入口的热介质流路的第七热介质接头部53g的一个流入口连接。其他的空调装置1的结构与第一实施方式相同。
接着,对上述结构中的本实施方式的空调装置1的动作进行说明。在本实施方式的空调装置1中,在通常运转时,控制装置60控制高温侧三通阀43的动作,以使从水制冷剂热交换器12的热介质通路12b流出的高温侧热介质向加热器芯42侧流出。
因此,在执行空气调节用的运转模式和温度调节用的运转模式时,热泵循环10、高温侧热介质回路40和低温侧热介质回路50的回路结构与第一实施方式相同。因此,在本实施方式的空调装置1中,也能够通过适当组合执行空气调节用的运转模式和温度调节用的运转模式,进行车室内的舒适的空气调节和多个车载设备的适当的温度调节。
进而,在本实施方式的空调装置1中,也能够与第一实施方式同样地进行加热准备控制。因此,能够使用电加热器54产生的热,使加热部的加热能力迅速地上升。其结果是,能够实现速效性及响应性高的空气调节。
但是,加热准备控制是以在开始车室内的空调时迅速地提高加热部的加热能力为目的而执行的。因此,加热准备控制多在较低外部气温时的空气调节开始前等执行。在这样的低外部气温时,有时也需要电池80的暖机。
对此,在加热准备控制中的低温侧热介质回路50中,被切换为由电加热器54加热后的低温侧热介质绕过电池80的冷却水通路80a而流动的回路。因此,无法使由电加热器54加热后的低温侧热介质流入电池80的冷却水通路80a来进行电池80的暖机。
因此,在本实施方式中,在加热准备控制的执行中,当电池温度TB为预先确定的基准暖机温度KTBL以下时,控制装置60控制高温侧三通阀43的动作,以使从水制冷剂热交换器12的热介质通路12b流出的高温侧热介质向入口侧连接通路91侧流出。基准暖机温度KTBL被设定为判断为需要进行电池80的暖机的温度。
因此,在本实施方式的空调装置1中,在加热准备控制的执行中,需要进行电池80的暖机时,如图11的实线箭头所示,从高温侧泵41压送的高温侧热介质以水制冷剂热交换器12的热介质通路12b、高温侧三通阀43、入口侧连接通路91、电池80的冷却水通路80a、出口侧连接通路92、加热器芯42、高温侧泵41的吸入口的顺序循环。
由此,在第一实施方式中说明的加热准备控制的步骤S5中,如果使压缩机11动作,则能够通过水制冷剂热交换器12对高温侧热介质进行加热。并且,能够使由水制冷剂热交换器12加热后的高温侧热介质经由高温侧三通阀43及入口侧连接通路91流入电池80的冷却水通路80a。由此,能够进行电池80的暖机。
从电池80的冷却水通路80a流出的高温侧热介质经由出口侧连接通路92流入加热器芯42。在加热准备控制中,室内送风机32停止,直到高温侧热介质温度TWH达到目标高温侧热介质温度TWHO以上。因此,流入加热器芯42的高温侧热介质不与送风空气进行热交换就从加热器芯42流出,并被吸入高温侧泵41。
其他的动作与第一实施方式相同。因此,根据本实施方式的空调装置1,在加热准备控制的执行中,能够进行电池80的暖机。
(第四实施方式)
在本实施方式中,对图12的整体结构图所示的空调装置1a进行说明。本实施方式的空调装置1a与第一实施方式同样地作为带车载设备温度调节功能的车辆用空调装置使用。空调装置1a具备热泵循环10a、室内空调单元30、高温侧热介质回路40a、低温侧热介质回路50a等。
在此,空调装置1a的室内空调单元30的结构与第一实施方式相同。因此,在图12中,为了明确图示,省略了室内空调单元30的图示。因此,热泵循环10a的室内蒸发器18以及高温侧热介质回路40的加热器芯42与第一实施方式同样地配置于室内空调单元30的空调壳体1内。
在本实施方式的热泵循环10a中,相对于在第一实施方式中说明的热泵循环10,废除了第一制冷剂接头部13a、制热用膨胀阀14a、室外热交换器16、储液器21等。
在热泵循环10a中,水制冷剂热交换器12的制冷剂通路12a的出口与集液器23的入口侧连接。集液器23是对从水制冷剂热交换器12的制冷剂通路12a流出的高压制冷剂进行气液分离并储蓄循环内的剩余液相制冷剂的高压侧的气液分离器。集液器23的制冷剂出口与第五制冷剂接头部13e的流入口侧连接。
其他热泵循环10a的结构与第一实施方式中说明的热泵循环10相同。
另外,在本实施方式的高温侧热介质回路40a配置有水制冷剂热交换器12的热介质通路12b、高温侧泵41、加热器芯42、高温侧三通阀43、高温侧散热器44等。
本实施方式的高温侧三通阀43使从水制冷剂热交换器12的热介质通路12b流出的高温侧热介质向内部流入,并使其向加热器芯42侧和高温侧散热器44侧中的至少一方流出。
高温侧三通阀43能够连续地调节向加热器芯42侧流出的高温侧热介质的流量与向高温侧散热器44侧流出的高温侧热介质的流量的流量比。而且,高温侧三通阀43通过调节流量比,能够使流入内部的高温侧热介质的全部流量向加热器芯42侧和高温侧散热器44侧中的任一方流出。
高温侧散热器44是使外气与从高温侧三通阀43流出的高温侧热介质进行热交换的高温侧的外气热交换部。
高温侧散热器44的热介质出口与第八热介质接头部53h的一方的流入口侧连接。另外,本实施方式的加热器芯42的热介质出口与第八热介质接头部53h的另一方的流入口侧连接。第八热介质接头部53h的流出口与高温侧泵41的吸入口侧连接。
其他高温侧热介质回路40a的结构与第一实施方式中说明的高温侧热介质回路40相同。
另外,在本实施方式的低温侧热介质回路50a配置有第一低温侧泵51a、第二低温侧泵51b、第一低温侧三通阀52a~第三低温侧三通阀52c、冷机20的热介质通路20b、电池80的冷却水通路80a、强电设备81的冷却水通路81a、电加热器54、强电设备旁路通路55b、低温侧散热器56等。
在低温侧热介质回路50a中,第一低温侧泵51a的排出口与冷机20的热介质通路20b的入口侧连接。冷机20的热介质通路20b的出口与第一低温侧三通阀52a的流入口侧连接。
本实施方式的第一低温侧三通阀52a使从冷机20的热介质通路20b流出的低温侧热介质向内部流入,使其向电加热器54侧和第三低温侧三通阀52c的流入口侧中的至少一方流出。
第一低温侧三通阀52a能够连续地调节向电加热器54侧流出的低温侧热介质的流量与向第三低温侧三通阀52c侧流出的低温侧热介质的流量的流量比。进而,第一低温侧三通阀52a通过调整流量比,能够使流入内部的低温侧热介质的全部流量向电加热器54侧和第三低温侧三通阀52c侧中的任一方流出。
电加热器54的加热用流路的出口与第九热介质接头部53i的一方的流入口侧连接。第九热介质接头部53i的流出口与第一低温侧泵51a的吸入口侧连接。
第三低温侧三通阀52c使从第一低温侧三通阀52a流出的低温侧热介质向内部流入,并使其向电池80的冷却水通路80a侧和第十热介质接头部53j的一方的流入口侧中的至少一方流出。
第三低温侧三通阀52c能够连续地调节向电池80的冷却水通路80a侧流出的低温侧热介质的流量与向第十热介质接头部53j侧流出的低温侧热介质的流量的流量比。进而,第三低温侧三通阀52c通过调节流量比,能够使流入内部的低温侧热介质的全部流量向电池80的冷却水通路80a侧和第十热介质接头部53j侧中的任一方流出。
电池80的冷却水通路80a的出口与第十一热介质接头部53k的一方的流入口侧连接。第十一热介质接头部53k的流出口与第九热介质接头部53i的另一方的流入口侧连接。
另外,在低温侧热介质回路50a中,第二低温侧泵51b的排出口与强电设备81的冷却水通路81a的入口侧连接。强电设备81的冷却水通路81a的出口与第二低温侧三通阀52b的流入口侧连接。
本实施方式的第二低温侧三通阀52b使从强电设备81的冷却水通路81a流出的低温侧热介质向内部流入,使其向第十热介质接头部53j的另一方的流入口侧和强电设备旁路通路55b侧中的至少一方流出。
第二低温侧三通阀52b能够连续地调节向第十热介质接头部53j侧流出的流量与向强电设备旁路通路55b侧流出的低温侧热介质的流量的流量比。而且,第二低温侧三通阀52b通过调节流量比,能够使流入内部的低温侧热介质的全部流量向第十热介质接头部53j侧和强电设备旁路通路55b侧中的任一方流出。
强电设备旁路通路55b是使从强电设备81的冷却水通路81a流出的低温侧热介质绕过低温侧散热器56等而向第二低温侧泵51b的吸入口侧引导的热介质通路。强电设备旁路通路55b的出口部与第十二热介质接头部53m中的一方的流入口。第十二热介质接头部53m的流出口与第二低温侧泵51b的吸入口侧连接。
第十热介质接头部53j的流出口与低温侧散热器56的热介质入口侧连接。低温侧散热器56的热介质出口与第十三热介质接头部53n的流入口侧连接。第十三热介质接头部53n的一方的流出口与第十二热介质接头部53m的另一方的流入口侧连接。第十三热介质接头部53n的另一方的流出口与第十一热介质接头部53k的另一方的流入口侧连接。
其他的低温侧热介质回路50a的结构与第一实施方式中说明的低温侧热介质回路50相同。
接着,对上述结构的本实施方式的空调装置1a的动作进行说明。在本实施方式的空调装置1a中,作为空气调节用的运转模式,有(A1)制冷模式、(A2)除湿制热模式、(A3)制热模式。空气调节用的运转模式的切换与第一实施方式同样,通过执行存储于控制装置60的空气调节用的控制程序来进行。以下,对空气调节用的各运转模式的详细动作进行说明。
(A1)制冷模式
在制冷模式下,控制装置60将制冷用膨胀阀14b设为节流状态。对于冷却用膨胀阀14c,与第一实施方式同样地根据温度调节用的运转模式进行控制。
因此,在制冷模式的热泵循环10a中,被切换为从压缩机11排出的制冷剂以水制冷剂热交换器12、集液器23、制冷用膨胀阀14b、室内蒸发器18、压缩机11的吸入口的顺序循环的制冷剂回路。
进而,控制装置60适当地控制其他的控制对象设备的动作。例如,控制装置60与第一实施方式的制冷模式同样地对压缩机11进行控制。关于冷却用膨胀阀14c,以使室内蒸发器18的出口侧制冷剂的过热度SH接近预先确定的基准过热度KSH的方式控制节流开度。
另外,控制装置60控制高温侧泵41的动作,以使其发挥预先确定的压送能力。另外,控制装置60控制高温侧三通阀43的动作,以使高温侧热介质温度TWH接近目标高温侧热介质温度TWHO。
因此,在制冷模式的高温侧热介质回路40中,从高温侧泵41被压送的高温侧热介质以水制冷剂热交换器12、加热器芯42、高温侧泵41的吸入口的顺序循环。同时,从高温侧泵41被压送的高温侧热介质以水制冷剂热交换器12、高温侧散热器44、高温侧泵41的吸入口的顺序循环。即,被切换为加热器芯42和高温侧散热器44相对于高温侧热介质流并联连接的回路。
在此,在制冷模式下,加热器芯42中的高温侧热介质与送风空气的热交换量很少。因此,在制冷模式的高温侧三通阀43中,从水制冷剂热交换器12的热介质通路12b流出的高温侧热介质的几乎全部流量向高温侧散热器44侧流出。其他的动作与第一实施方式中说明的制冷模式相同。
因此,在制冷模式的热泵循环10a中,构成使水制冷剂热交换器12作为冷凝器发挥功能,使室内蒸发器18作为蒸发器发挥功能的蒸汽压缩式的制冷循环。其结果是,在制冷模式的热泵循环10a中,通过水制冷剂热交换器12加热高温侧热介质。进而,通过室内蒸发器18冷却送风空气。
另外,在制冷模式的高温侧热介质回路40a中,根据高温侧三通阀43的流量比控制,向加热器芯42供给由水制冷剂热交换器12加热后的热介质。
另外,在制冷模式的室内空调单元30中,从室内送风机32吹送的送风空气在室内蒸发器18被冷却。在室内蒸发器18被冷却后的送风空气通过空气混合门34的开度调节而以接近目标吹出温度TAO的方式被温度调节。并且,通过向车室内吹出温度调节后的送风空气,实现车室内的制冷。
(A2)除湿制热模式
在除湿制热模式下,控制装置60将制冷用膨胀阀14b设为节流状态,将冷却用膨胀阀14c设为节流状态。
因此,在除湿制热模式的热泵循环10a中,被切换为从压缩机11排出的制冷剂以水制冷剂热交换器12、集液器23、制冷用膨胀阀14b、室内蒸发器18、压缩机11的吸入口的顺序循环的制冷剂回路。同时,被切换为从压缩机11排出的制冷剂以水制冷剂热交换器12、集液器23、冷却用膨胀阀14c、冷机20、压缩机11的吸入口的顺序循环的制冷剂回路。即,被切换为室内蒸发器18与冷机20相对于制冷剂流并联连接的制冷剂回路。
进而,控制装置60适当地控制其他的控制对象设备的动作。例如,对于压缩机11与第一实施方式的并联除湿制热模式同样地进行控制。另外,控制装置60控制冷却用膨胀阀14c的节流开度,以使冷机20中的制冷剂蒸发温度低于外气温度Tam。
另外,控制装置60控制高温侧泵41的动作,以使其发挥预先确定的压送能力。另外,控制装置60控制高温侧三通阀43的动作,以使高温侧热介质温度TWH接近目标高温侧热介质温度TWHO。
因此,在除湿制热模式的高温侧热介质回路40a中,被切换为高温侧热介质以与制冷模式同样的顺序进行循环的回路。
另外,控制装置60控制第一低温侧泵51a,以使其发挥预先确定的压送能力。
另外,控制装置60控制第一低温侧三通阀52a的动作,以使从冷机20的热介质通路20b流出的低温侧热介质向第三低温侧三通阀52c侧流出。另外,控制装置60控制第三低温侧三通阀52c的动作,以使从第一低温侧三通阀52a流出的低温侧热介质向第十热介质接头部53j侧流出。另外,控制装置60控制第二低温侧三通阀52b的动作,以使从第三低温侧三通阀52c流出的低温侧热介质向低温侧散热器56侧流出。
因此,在除湿制热模式的低温侧热介质回路50a中,被切换为从第一低温侧泵51a被压送的低温侧热介质以冷机20的热介质通路20b、第一低温侧三通阀52a、第三低温侧三通阀52c、低温侧散热器56、第一低温侧泵51a的吸入口的顺序循环的回路。其他的动作与制冷模式相同。
因此,在除湿制热模式的热泵循环10a中,构成使水制冷剂热交换器12作为冷凝器发挥功能,使室内蒸发器18和冷机20作为蒸发器发挥功能的蒸汽压缩式的制冷循环。
其结果是,在除湿制热模式的热泵循环10a中,通过水制冷剂热交换器12加热高温侧热介质。通过室内蒸发器18冷却送风空气。进而,通过冷机20使低压制冷剂从低温侧热介质吸热,使低温侧热介质的温度比外气温度低。
另外,在除湿制热模式的高温侧热介质回路40a中,根据高温侧三通阀43的流量比控制,向加热器芯42供给由水制冷剂热交换器12加热后的热介质。
另外,在除湿制热模式的低温侧热介质回路50a中,由冷机20冷却后的低温侧热介质经由第一低温侧三通阀52a和第三低温侧三通阀52c流入低温侧散热器56。流入低温侧散热器56后的低温侧热介质从外气吸热。在低温侧散热器56从外气吸热而温度上升后的低温侧热介质被吸入第一低温侧泵51a,并向冷机20的热介质通路20b压送。
另外,在除湿制热模式的室内空调单元30中,从室内送风机32吹送的送风空气在室内蒸发器18被冷却并除湿。在室内蒸发器18被冷却并除湿后的送风空气通过空气混合门34的开度调节而以接近目标吹出温度TAO的方式被温度调节。然后,通过向车室内吹出温度调节后的送风空气,实现车室内的除湿制热。
(A3)制热模式
在制热模式下,控制装置60将制冷用膨胀阀14b设为全闭状态,将冷却用膨胀阀14c设为节流状态。
因此,在制热模式的热泵循环10a中,被切换为从压缩机11排出的制冷剂以水制冷剂热交换器12、集液器23、冷却用膨胀阀14c、冷机20、压缩机11的吸入口的顺序循环的制冷剂回路。
进而,控制装置60适当地控制其他的控制对象设备的动作。例如,控制装置60对于压缩机11与第一实施方式的制热模式同样地进行控制。另外,控制装置60控制冷却用膨胀阀14c的节流开度,以使冷机20的出口侧制冷剂的过热度SH接近预先确定的基准过热度KSH。
另外,控制装置60控制高温侧泵41的动作,以使其发挥预先确定的压送能力。另外,控制装置60控制高温侧三通阀43的动作,以使高温侧热介质温度TWH接近目标高温侧热介质温度TWHO。
因此,在除湿制热模式的高温侧热介质回路40a中,被切换为高温侧热介质以与制冷模式同样的顺序循环的回路。
在此,在制热模式下,加热器芯42中的高温侧热介质与送风空气的热交换量增大。因此,在制热模式的高温侧三通阀43中,从水制冷剂热交换器12的热介质通路12b流出的高温侧热介质的几乎全部流量向加热器芯42侧流出。
另外,控制装置60控制第一低温侧泵51a的动作,以使其发挥预先确定的压送能力。另外,控制装置60与除湿制热模式同样地控制第一低温侧三通阀52a~第三低温侧三通阀52c的动作。
因此,在制热模式的低温侧热介质回路50a中,被切换为低温侧热介质以与除湿制热模式同样的顺序循环的回路。其他的动作与第一实施方式中说明的制热模式相同。
因此,在制热模式的热泵循环10a中,构成使水制冷剂热交换器12作为冷凝器发挥功能,使冷机20作为蒸发器发挥功能的蒸汽压缩式的制冷循环。其结果是,在制热模式的热泵循环10a中,通过水制冷剂热交换器12加热高温侧热介质。进而,在冷机20使低压制冷剂从低温侧热介质吸热,使低温侧热介质的温度比外气温度低。
另外,在制热模式的高温侧热介质回路40a中,根据高温侧三通阀43的流量比控制,向加热器芯42供给由水制冷剂热交换器12加热后的热介质。
另外,在制热模式的低温侧热介质回路50a中,由冷机20冷却后的低温侧热介质经由第一低温侧三通阀52a和第三低温侧三通阀52c流入低温侧散热器56。流入低温侧散热器56后的低温侧热介质从外气吸热。从低温侧散热器56流出的低温侧热介质被吸入第一低温侧泵51a,并向冷机20的热介质通路20b压送。
另外,在制热模式的室内空调单元30中,从室内送风机32吹送的送风空气通过室内蒸发器18。通过室内蒸发器18后的送风空气通过空气混合门34的开度调节而以接近目标吹出温度TAO的方式被温度调节。然后,通过向车室内吹出温度调节后的送风空气,实现车室内的制热。
接着,对温度调节用的运转模式进行说明。在本实施方式中,作为电池用的运转模式,有(B1)电池均温模式、(B2)电池冷却模式。另外,作为强电设备用的运转模式,有(C1)强电设备冷却模式。以下,对温度调节用的各运转模式的详细动作进行说明。
(B1)电池均温模式
电池冷却模式在各电池单体的温度差ΔTB为目标单体温度差ΔKTB以上时执行。
在电池均温模式下,控制装置60控制第一低温侧泵51a的动作,以使其发挥预先确定的压送能力。控制第一低温侧三通阀52a的动作,以使从冷机20的热介质通路20b流出的低温侧热介质向第三低温侧三通阀52c侧流出。另外,控制装置60控制第三低温侧三通阀52c的动作,以使从第一低温侧三通阀52a流出的低温侧热介质向电池80的冷却水通路80a侧流出。
因此,在电池均温模式的低温侧热介质回路50a中,被切换为从第一低温侧泵51a被压送的低温侧热介质以冷机20的热介质通路20b、第一低温侧三通阀52a、第三低温侧三通阀52c、电池80的冷却水通路80a、第一低温侧泵51a的吸入口的顺序循环的回路。
因此,在电池均温模式的低温侧热介质回路50a中,从第一低温侧泵51a被压送的低温侧热介质在电池80的冷却水通路80a流通时,进行形成电池80的各电池单体的均温化。
(B2)电池冷却模式
电池冷却模式在电池温度TB为预先确定的基准冷却温度KTBH以上时执行。电池冷却模式是通过由电机20冷却后的低温侧热介质来冷却电池80的运转模式。因此,在如空气调节中那样热泵循环10的压缩机11动作时,即使在制冷模式下,控制装置60也将热泵循环10的冷却用膨胀阀14c设为节流状态。
因此,在电池冷却模式的热泵循环10a中,由冷却用膨胀阀14c减压后的低压制冷剂流入冷机20的制冷剂通路20a。从冷机20的制冷剂通路20a流出的制冷剂经由第六制冷剂接头部13f被吸入压缩机11。
进而,控制装置60适当地控制其他的控制对象设备的动作。例如,控制装置60对于冷却用膨胀阀14c与除湿制热模式同样地控制。
另外,控制装置60控制第一低温侧泵51a的动作,以使其发挥预先确定的压送能力。另外,控制装置60控制第一低温侧三通阀52a的动作,以使从冷机20的热介质通路20b流出的低温侧热介质向第三低温侧三通阀52c侧流出。另外,控制装置60控制第三低温侧三通阀52c的动作,以使第一低温侧热介质温度TWL1接近电池用目标温度TWLO1。
因此,在除湿制热模式的低温侧热介质回路50a中,被切换为从第一低温侧泵51a被压送的低温侧热介质以冷机20的热介质通路20b、第一低温侧三通阀52a、第三低温侧三通阀52c、电池80的冷却水通路80a、第一低温侧泵51a的吸入口的顺序循环的回路。同时,被切换为从第一低温侧泵51a被压送的低温侧热介质以冷机20的热介质通路20b、第一低温侧三通阀52a、第三低温侧三通阀52c、低温侧散热器56、第一低温侧泵51a的吸入口的顺序循环的回路。即,被切换为电池80的冷却水通路80a与低温侧散热器56相对于低温侧热介质流并联连接的回路。
因此,在空气调节中的电池冷却模式的热泵循环10a中,构成使水制冷剂热交换器12作为冷凝器发挥功能,至少使冷机20作为蒸发器发挥功能的蒸汽压缩式的制冷循环。
另外,在低温侧热介质回路50a中,在冷机20被冷却后的低温侧热介质根据第一低温侧三通阀52a的流量比控制,流入电池80的冷却水通路80a和低温侧散热器56的双方。流入电池80的冷却水通路80a的低温侧热介质从电池80吸热。由此,电池80被冷却。
接着,对非空气调节中的电池冷却模式进行说明。在非空气调节中的电池冷却模式中,控制装置60将制冷用膨胀阀14b设为全闭状态,将冷却用膨胀阀14c设为节流状态。
因此,在非空气调节中的电池冷却模式的热泵循环10a中,被切换为从压缩机11排出的制冷剂以水制冷剂热交换器12、集液器23、冷却用膨胀阀14c、冷机20、压缩机11的吸入口的顺序循环的制冷剂回路。
进而,控制装置60适当地控制其他的控制对象设备的动作。例如,控制装置60控制压缩机11的转速,以使其发挥预先确定的排出能力。另外,控制装置60控制冷却用膨胀阀14c的节流开度,以使第一低温侧热介质温度TWL1接近电池用目标温度TWLO1。
另外,控制装置60控制高温侧泵41的动作,以使其发挥预先确定的压送能力。另外,控制装置60控制高温侧三通阀43的动作,以使从水制冷剂热交换器12的热介质通路12b流入的高温侧热介质向高温侧散热器44侧流出。
因此,在非空气调节中的电池冷却模式的高温侧热介质回路40a中,被切换为从高温侧泵41被压送的高温侧热介质以水制冷剂热交换器12的热介质通路12b、高温侧三通阀43、高温侧散热器44、高温侧泵41的吸入口的顺序循环的回路。
另外,控制装置60控制第一低温侧泵51a的动作,以使其发挥预先确定的压送能力。另外,控制装置60与空气调节中的电池冷却模式同样地控制第一低温侧三通阀52a和第三低温侧三通阀52c的动作。
因此,在非空气调节中的电池冷却模式的低温侧热介质回路50a中,被切换为从第一低温侧泵51a被压送的低温侧制冷剂与空气调节中的电池冷却模式同样地循环的回路。
因此,在非空气调节中的电池冷却模式的热泵循环10a中,构成使水制冷剂热交换器12作为冷凝器发挥功能,使冷机20作为蒸发器发挥功能的蒸汽压缩式的制冷循环。其结果是,在非空气调节中的电池冷却模式的热泵循环10a中,通过水制冷剂热交换器12加热高温侧热介质。进而,通过冷机20冷却低压侧热介质。
另外,在高温侧热介质回路40a中,由水制冷剂热交换器12加热后的高温侧热介质经由高温侧三通阀43向高温侧散热器44压送。流入高温侧散热器44后的高温侧热介质向外气散热而被冷却。
另外,在低温侧热介质回路50a中,与空气调节中的电池冷却模式同样,在冷机20被冷却的低温侧热介质流入电池80的冷却水通路80a。流入电池80的冷却水通路80a的低温侧热介质从电池80吸热。由此,电池80被冷却。
(C1)强电设备冷却模式
强电设备冷却模式在第二低温侧热介质温度TWL2为预先确定的基准强电设备冷却温度KTWL2以上时执行。强电设备冷却模式是通过由低温侧散热器56冷却后的低温侧热介质来冷却强电设备81的运转模式。
在强电设备冷却模式中,控制装置60控制第二低温侧泵51b的动作,以使其发挥预先确定的压送能力。另外,控制装置60控制第二低温侧三通阀52b的动作,以使第二低温侧热介质温度TWL2接近强电设备用目标温度TWLO2。
因此,在强电设备冷却模式的低温侧热介质回路50a中,被切换为从第二低温侧泵51b被压送的低温侧热介质以强电设备81的冷却水通路81a、第二低温侧三通阀52b、强电设备旁路通路55b、第二低温侧泵51b的吸入口的顺序循环的回路。同时,被切换为从第二低温侧泵51b被压送的低温侧热介质以强电设备81的冷却水通路81a、第二低温侧三通阀52b、低温侧散热器56、第二低温侧泵51b的吸入口的顺序循环的回路。即,被切换为强电设备旁路通路55b与低温侧散热器56相对于低温侧热介质流并联连接的回路。
因此,在强电设备冷却模式的低温侧热介质回路50a中,从第二低温侧泵51b被压送的低温侧热介质的至少一部分流入低温侧散热器56。流入低温侧散热器56后的低温侧热介质与外气进行热交换而被冷却。从低温侧散热器56流出的低温侧热介质在第十二热介质接头部53m与在强电设备旁路通路55b流通后的低温侧热介质合流并混合。
此时,通过第二低温侧三通阀52b的流量比控制,在第十二热介质接头部53m被混合的低温侧热介质的温度接近强电设备用目标温度TWLO2。在第十二热介质接头部53m混合后的低温侧热介质被吸入第二低温侧泵51b。从第二低温侧泵51b被压送的低温侧热介质流入强电设备81的冷却水通路81a。由此,强电设备81被冷却。
如上所述,根据本实施方式的空调装置1a,通过适当组合执行空气调节用的运转模式和温度调节用的运转模式,能够进行车室内的舒适的空气调节和多个车载设备的适当的温度调节。
而且,在本实施方式的空调装置1a中,也与第一实施方式同样,能够执行加热准备控制。
具体而言,在本实施方式的加热准备控制的步骤S2中,为了执行加热准备控制,控制装置60将制冷用膨胀阀14b设为全闭状态,将冷却用膨胀阀14c设为节流状态。
因此,在加热准备控制的热泵循环10a中,如图12的虚线箭头所示,被切换为从压缩机11排出的制冷剂以水制冷剂热交换器12、集液器23、冷却用膨胀阀14c、冷机20、压缩机11的吸入口的顺序循环的制冷剂回路。
另外,控制装置60控制高温侧泵41的动作,以使其发挥预先确定的压送能力。另外,控制装置60控制高温侧三通阀43的动作,以使从水制冷剂热交换器12的热介质通路12b流出的高温侧热介质向加热器芯42侧流出。
因此,在加热准备控制时的高温侧热介质回路40a中,如图12的实线箭头所示,从高温侧泵41被压送的高温侧热介质以水制冷剂热交换器12的热介质通路12b、加热器芯42、高温侧泵41的吸入口的顺序循环。
另外,控制装置60控制第一低温侧泵51a的动作,以使其发挥预先确定的压送能力。控制装置60控制第一低温侧三通阀52a的动作,以使从冷机20的热介质通路20b流出的低温侧热介质流入电池80的冷却水通路80a。
因此,在加热准备控制的低温侧热介质回路50a中,如图12的实线箭头所示,从第一低温侧泵51a压送的低温侧热介质以冷机20的热介质通路20b、电加热器54、第一低温侧泵51a的吸入口的顺序循环。即,在加热准备控制的低温侧热介质回路50a中,被切换为由电加热器54加热后的低温侧热介质绕过电池80的冷却水通路80a流动的回路。
其他的加热准备控制的动作与第一实施方式相同。因此,在本实施方式的空调装置1a的加热准备控制中,也能够获得与第一实施方式相同的效果。即,使用电加热器54产生的热,能够使加热部的加热能力迅速地上升。其结果是,能够实现速效性及响应性高的空气调节。
(第五实施方式)
在本实施方式中,如图13的整体结构图所示,对相对于第四实施方式的空调装置1a追加了入口侧连接通路91a、出口侧连接通路92a等的例子进行说明。入口侧连接通路91a和出口侧连接通路92a形成将高温侧热介质回路40a和低温侧热介质回路50a连接的热介质流路。
另外,在本实施方式的高温侧热介质回路40a中,代替高温侧三通阀43而配置有高温侧四通阀43a。高温侧四通阀43a使从水制冷剂热交换器12的热介质通路12b流出的高温侧热介质流入内部,并使其向加热器芯42侧、高温侧散热器44侧以及入口侧连接通路91a侧中的至少一方流出。
高温侧四通阀43a能够调节向加热器芯42侧流出的高温侧热介质的流量、向高温侧散热器44侧流出的高温侧热介质的流量以及向入口侧连接通路91a侧流出的高温侧热介质的流量的流量比例。进而,高温侧四通阀43a能够通过调节流量比,使流入内部的高温侧热介质的全部流量向加热器芯42侧、高温侧散热器44侧以及入口侧连接通路91a侧中的任一方侧流出。
即,高温侧四通阀43a是热介质回路切换部。高温侧四通阀43a的动作由从控制装置60输出的控制信号控制。
而且,在高温侧热介质回路40a中,代替第八热介质接头部53h而配置有第一四通接头部53q。第一四通接头部53q是具有彼此连通的四个流入流出口的四通接头。作为第一四通接头部53q,能够采用与第一制冷剂接头部13a等同样地形成的接头部件。
另外,在本实施方式的低温侧热介质回路50a配置有第十四热介质接头部53p。第十四热介质接头部53p配置于从第三低温侧三通阀52c的流出口至电池80的冷却水通路80a的入口的热介质流路。
而且,在低温侧热介质回路50a中,代替第十一热介质接头部53k而配置有第二四通接头部53r。第二四通接头部53r的基本结构与第一四通接头部53q相同。
入口侧连接通路91a的入口部与高温侧四通阀43a的一个流出口连接。另外,入口侧连接通路91a的出口部与第十四热介质接头部53p的一个流入口连接。出口侧连接通路92a的入口部与第二四通接头部53r的一个流出口连接。出口侧连接通路92a的出口部与第一四通接头部53q的一个流入口连接。其他的空调装置1a的结构与第四实施方式相同。
接着,对上述结构的本实施方式的空调装置1a的动作进行说明。在本实施方式的空调装置1a中,在通常运转时,控制装置60控制高温侧四通阀43a的动作,以使高温侧热介质回路40a成为与第四实施方式相同的回路。因此,在通常运转时,高温侧热介质不会从高温侧四通阀43a向入口侧连接通路91a侧流出。
因此,在本实施方式的空调装置1a中,也能够通过适当组合执行空气调节用的运转模式和温度调节用的运转模式,来进行车室内的舒适的空气调节和多个车载设备的适当的温度调节。而且,与第四实施方式同样,能够通过进行加热准备控制而使加热部的加热能力迅速地上升。其结果是,能够实现速效性和响应性高的空气调节。
另外,在本实施方式中,在加热准备控制的执行中且电池温度TB为预先确定的基准暖机温度KTBL以下时,控制装置60控制高温侧四通阀43a的动作,以使从水制冷剂热交换器12的热介质通路12b流出的高温侧热介质向加热器芯42侧和入口侧连接通路91a侧的双方流出。
因此,在本实施方式的空调装置1中,在加热准备控制的执行中,需要进行电池80的暖机时,如图13的实线箭头所示,被切换为从高温侧泵41压送的高温侧热介质以水制冷剂热交换器12的热介质通路12b、高温侧四通阀43a、加热器芯42、高温侧泵41的吸入口的顺序循环的回路。同时,被切换为从高温侧泵41压送的高温侧热介质以水制冷剂热交换器12的热介质通路12b、高温侧四通阀43a、入口侧连接通路91a、电池80的冷却水通路80a、出口侧连接通路92a、高温侧泵41的吸入口的顺序循环的回路。即,被切换为加热器芯42与电池80的冷却水通路80a相对于高温侧热介质流并联连接的回路。
由此,在第一实施方式中说明的加热准备控制的步骤S5中,当使压缩机11工作时,能够通过水制冷剂热交换器12加热高温侧热介质。并且,能够使由水制冷剂热交换器12加热后的高温侧热介质的至少部分经由高温侧四通阀43a和入口侧连接通路91a流入电池80的冷却水通路80a。由此,能够进行电池80的暖机。
从电池80的冷却水通路80a流出的高温侧热介质经由出口侧连接通路92a被吸入高温侧泵41。
其他的动作与第一实施方式相同。因此,根据本实施方式的空调装置1a,能够在加热准备控制的执行中进行电池80的暖机。
本发明不限定于上述的实施方式,在不脱离本发明的主旨的范围内,能够如以下那样进行各种变形。
在上述的实施方式中,说明了将本发明所涉及的空调装置1、1a应用于电动汽车的例子,但空调装置1的应用不限定于此。例如,也可以应用于从电动机和内燃机(即发动机)得到行驶用的驱动力的混合动力车辆,进一步也可以应用于能够将在车辆停车时从外部电源供给的电力向电池充电的***式混合动力车辆。
另外,也可以应用于一边进行室内的空气调节,一边对温度调节对象物(例如计算机、计算机用服务器装置、其他电气设备)的温度进行调节的带温度调节功能的固定型的空调装置等。
另外,在上述的实施方式中,虽然说明了作为强电设备81采用了逆变器和电动发电机的例子,但强电设备81不限定于此。例如,作为强电设备81,也可以采用充电装置、电力控制单元(所谓的PCU)、传动轴、ADAS用的控制装置等。
充电装置是对电池80充电再生电力等的车载充电器。电力控制单元是进行变电、电力分配的电力控制装置。传动轴是将变速器、差动齿轮等一体化的动力传递机构。ADAS用的控制装置是高级驾驶辅助***用的控制装置。在应用于固定型的空调装置的情况下,也可以冷却其他的发热设备。
热泵循环10、10a的各结构不限定于上述的实施方式所公开的结构。
例如,在上述的实施方式中,虽然说明了采用制冷剂通路截面积较小的第三止回阀17c作为室内器出口侧开闭部的例子,但也可以将蒸发压力调节阀与通常的止回阀组合来形成室内器出口侧开闭部。
蒸发压力调节阀是如下可变节流机构:为了抑制室内蒸发器18的结霜,以使室内蒸发器18中的制冷剂蒸发压力维持在预先确定的的设定压力以上的方式使阀开度变化。作为蒸发压力调节阀,可以采用随着在内部流通的制冷剂流量的增加而使阀开度增加的机械机构。
另外,在第二实施方式中,虽然说明了采用水制冷剂热交换器12和集液器23的例子,但是不限定于此。例如,也可以采用具有使制冷剂冷凝的冷凝部、将在冷凝部冷凝后的制冷剂气液分离并积蓄液相制冷剂的受液部以及对从受液部流出的液相制冷剂进行过冷却的过冷却部的所谓亚冷型的热交换器。
另外,也可以在能够得到上述的效果的范围内,进行多个构成设备的一体化或分离化。例如,也可以与第一四通接头部53q同样地使第四制冷剂接头部13d和第六制冷剂接头部13f一体化。
另外,在上述的实施方式中,说明了采用R1234yf作为制冷剂的例子,但制冷剂不限定于此。例如,也可以采用R134a、R600a、R410A、R404A、R32、R407C等。或者,也可以采用将这些制冷剂中的多个制冷剂混合后的混合制冷剂等。而且,也可以采用二氧化碳作为制冷剂,构成高压侧制冷剂压力为制冷剂的临界压力以上的超临界制冷循环。
高温侧热介质回路40、40a、低温侧热介质回路50、50a的各结构不限定于上述的实施方式所公开的结构。
例如,在上述实施方式中,虽然说明了作为创热部的电加热器54采用PTC加热器的例子,但不限定于此。例如,也可以采用镍铬合金线、碳纤维加热器等。并且,作为创热部,也可以采用强电设备。例如,也可以采用ADAS用的控制装置作为创热部,通过进行低效运转来调节发热量。
另外,在能够获得上述的效果的范围内,也可以进行多个构成设备的一体化或者分离化。例如,也可以将第一实施方式~第三实施方式的第一低温侧三通阀52a、第二低温侧三通阀52b以及第一热介质接头部53a一体化为具有五个热介质流入流出口的五通阀。另外,也可以将两个三通接头组合来形成第一四通接头部53q和第二四通接头部53r。
另外,在上述的实施方式中,虽然说明了采用乙二醇水溶液作为高温侧热介质和低温侧热介质的例子,但不限定于此。作为高温侧热介质回路40、40a,也可以采用含有二甲基聚硅氧烷或纳米流体等的溶液、防冻液、含有醇等的水系的液体制冷剂、含有油等的液体介质等。
空调装置1、1a的动作并不限定于上述的运转模式。空调装置1、1a也可以构成为能够执行其他的运转模式。只要是至少具有在加热部对送风空气进行加热的运转模式的空调装置1、1a,就能够得到使基于上述的加热准备控制的加热部的加热能力迅速地上升的效果。
另外,虽然对在上述的加热准备控制的步骤S2中使压缩机11停止的例子进行了说明,但不限定于此。例如,作为加热准备控制用的基准排出能力,也可以采用设想在通常运转时压缩机11的转速(制冷剂排出能力)能够达到的范围的下限值或者比下限值低的值。
另外,虽然对在上述的加热准备控制的步骤S2中使室内送风机32停止的例子进行了说明,但不限定于此。例如,作为加热准备控制用的基准送风能力,也可以采用设想在通常运转时室内送风机32的转速(送风能力)能够达到的范围的下限值或者比下限值低的值。
尽管根据实施例描述了本发明,但是应当理解,本发明不限定于该实施例、结构。本发明还包括各种变形例、等同范围内的变形。此外,各种组合、方式、甚至包含仅一个要素、一个要素以上或以下的其他组合、方式也落入本发明的范畴、思想范围。

Claims (8)

1.一种空调装置,其特征在于,具备:
热泵循环(10、10a),该热泵循环具有压缩机(11)、加热部(12、40、121)以及低温侧水制冷剂热交换器(20),该压缩机压缩并排出制冷剂,该加热部以从所述压缩机排出的高压制冷剂为热源来加热向空调对象空间吹送的送风空气,该低温侧水制冷剂热交换器使低压制冷剂吸收热介质所具有的热;
热介质回路(50、50a),该热介质回路供所述热介质循环;以及
送风机(32),该送风机朝向所述空调对象空间吹送所述送风空气,
在所述热介质回路配置有所述低温侧水制冷剂热交换器的热介质通路(20b)和对流入所述热介质通路的所述热介质进行加热的创热部(54),
在使用创热部产生的热来提高所述加热部的加热能力(TWH、PR2)时,执行如下加热准备控制:使所述压缩机的制冷剂排出能力为预先确定的基准排出能力以下且使所述送风机的送风能力为预先确定的基准送风能力以下,直到流入所述热介质通路的所述热介质的入口侧热介质温度(TWin)成为目标热介质温度(TWinO)以上为止。
2.根据权利要求1所述的空调装置,其特征在于,
在所述加热准备控制中,当所述入口侧热介质温度为所述目标热介质温度以上时,使所述压缩机的制冷剂排出能力增加。
3.根据权利要求2所述的空调装置,其特征在于,
在所述加热准备控制中,当所述入口侧热介质温度为所述目标热介质温度以上且所述加热部中的所述送风空气的加热能力为预先确定的基准加热能力(TWHO、PDO)以上时,使所述送风机的送风能力增加。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的空调装置,其特征在于,
在从所述加热部的基准加热能力减去所述加热部的实际的加热能力得到的值为预先确定的基准值以上时,执行所述加热准备控制。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的空调装置,其特征在于,
所述热泵循环具有室内蒸发器(18)、室内器入口侧开闭部(141b)以及室内器出口侧开闭部(17c),该室内蒸发器使所述低压制冷剂与所述送风空气进行热交换,该室内器入口侧开闭部对所述室内蒸发器的制冷剂入口侧进行开闭,该室内器出口侧开闭部对所述室内蒸发器的制冷剂出口侧进行开闭,
所述室内蒸发器和所述低温侧水制冷剂热交换器相对于所述制冷剂的流动并联连接,
所述室内器入口侧开闭部和所述室内器出口侧开闭部构成为,在执行所述加热准备控制时,能够封闭所述室内蒸发器的所述制冷剂入口侧和所述制冷剂出口侧。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的空调装置,其特征在于,
在所述热介质回路配置有电池(80)的冷却水通路(80a)和切换回路结构的热介质回路切换部(52a~52c),
在执行所述加热准备控制时,所述热介质回路切换部切换为所述热介质绕过所述冷却水通路地流动的回路。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的空调装置,其特征在于,
具备目标热介质温度决定部(S3),该目标热介质温度决定部决定所述目标热介质温度,
所述目标热介质温度决定部以伴随着流入所述加热部的所述送风空气的温度的下降而使所述目标热介质温度上升的方式决定所述目标热介质温度。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的空调装置,其特征在于,具备:
目标热介质温度决定部(S3),该目标热介质温度决定部决定所述目标热介质温度;以及
目标送风能力决定部(60b),该目标送风能力决定部决定所述送风机的目标送风能力,
所述目标热介质温度决定部以伴随着所述目标送风能力的上升而使所述目标热介质温度上升的方式决定所述目标热介质温度。
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