制冷循環裝置的制造方法
【專利說明】制冷循環裝置
相關申請的相互參考
[0001]本申請以2013年4月18日申請的日本專利申請2013-087610為基礎，其公開內容以參考的形式并入至本申請。
技術領域
[0002]本公開涉及一種應用于對空氣調節對象空間進行除濕的空調裝置的制冷循環裝置。
【背景技術】
[0003]以往，在專利文獻I中公開有一種制冷循環裝置，其應用于車輛用空調裝置，是以如下方式構成:可對進行作為空氣調節對象空間的車室內的制冷的制冷模式的制冷劑回路、進行車室內的制熱的制熱模式的制冷劑回路、以及一邊對車室內進行除濕一邊進行制熱的除濕制熱模式的制冷劑回路進行切換。
[0004]更具體而言，該專利文獻I的制冷循環裝置包括室內冷凝器、室外換熱器及室內蒸發器等多個換熱器，室內冷凝器使從壓縮機中排出的高溫高壓制冷劑與送風空氣進行換熱，室外換熱器使室內冷凝器下游側的制冷劑與外部空氣進行換熱，室內蒸發器使室外換熱器下游側的低壓制冷劑與送風空氣進行換熱。
[0005]繼而，在制冷模式時，切換為利用室外換熱器使制冷劑散熱、并利用室內蒸發器使制冷劑蒸發的制冷劑回路，在制熱模式時，切換為利用室內冷凝器使制冷劑散熱、并利用室外換熱器使制冷劑蒸發的制冷劑回路。
[0006]此外，在除濕制熱模式時，切換為利用室內冷凝器及室外換熱器兩方來使制冷劑散熱、并利用室內蒸發器使制冷劑蒸發的制冷劑回路。由此，在除濕制熱模式時，利用室內冷凝器將經室內蒸發器冷卻并除濕后的送風空氣再加熱，實現車室內的除濕制熱。
[0007]進而，專利文獻I的制冷循環裝置包括使從室外換熱器中流出的制冷劑與從室內蒸發器中流出的制冷劑進行換熱的內部換熱器。
[0008]繼而，在制冷模式時及除濕制熱模式時，通過利用內部換熱器使從室外換熱器中流出的高壓制冷劑與從室內蒸發器中流出的低壓制冷劑進行換熱，來增大室內蒸發器的出口側制冷劑的焓與入口側制冷劑的焓的焓差(制冷能力)而提高循環的性能系數(C0P)。
現有技術文獻專利文獻
[0009]專利文獻1:日本專利第3841039號公報
【發明內容】
[0010]不過，本申請的發明者通過研究發現，在專利文獻I的制冷循環裝置中，在除濕制熱模式時，是利用室內冷凝器及室外換熱器兩方來使制冷劑散熱。因而，在除濕制熱模式時，可用于以室內冷凝器來加熱送風空氣的熱量為室內蒸發器所吸收的熱量與壓縮機的壓縮做功量的合計值。
[0011]此外，在應用于普通的車輛用空調裝置的制冷循環裝置中，為了防止室內蒸發器結霜(Frost)，將室內蒸發器中的制冷劑蒸發溫度控制在至少0°C以上。
[0012]因此，例如，在外部空氣溫度較低時導入低溫的外部空氣作為送風空氣的情況等，由于室內蒸發器中的制冷劑蒸發溫度與送風空氣的溫度的溫差縮小，因此室內蒸發器中的制冷劑的吸熱量減少。其結果為，在外部空氣溫度較低時的除濕制熱模式下，無法利用室內冷凝器充分加熱送風空氣。
[0013]對此，考慮如下方法:在除濕制熱模式時也利用室外換熱器來使制冷劑蒸發，從而將制冷劑利用室外換熱器從外部空氣中吸收的熱量用于加熱送風空氣，由此來充分加熱送風空氣。
[0014]然而，若利用室外換熱器來使制冷劑蒸發，則相對于使制冷劑散熱的情況，從室外換熱器中流出的制冷劑的干燥度會上升，因此在像專利文獻I的制冷循環裝置那樣使從室外換熱器中流出的制冷劑流入至內部換熱器的構成中，制冷劑在內部換熱器中流通時所產生的壓力損失也會增加。
[0015]因而，室外換熱器中的制冷劑蒸發溫度較室內蒸發器中的制冷劑蒸發溫度而言上升了，導致制冷劑無法利用室外換熱器從外部空氣中吸收充分的熱量。其結果為，在除濕制熱模式時，即便利用室外換熱器使制冷劑蒸發，也無法充分加熱送風空氣。
[0016]鑒于上述問題，本公開的目的在于，在具備內部換熱器的制冷循環裝置中提高進行空氣調節對象空間的除濕制熱時的送風空氣的加熱能力。
[0017]根據本公開的第一形態，制冷循環裝置包括:壓縮機，其壓縮并排出制冷劑；散熱器，其使從壓縮機中排出的高壓制冷劑與輸送至空氣調節對象空間的送風空氣進行換熱而加熱送風空氣；第I減壓裝置，其使從散熱器中流出的制冷劑減壓；室外換熱器，其使第I減壓裝置下游側的制冷劑與外部空氣進行換熱；第2減壓裝置，其使從室外換熱器中流出的制冷劑減壓；以及蒸發器，其使第2減壓裝置下游側的低壓制冷劑與經散熱器加熱之前的送風空氣進行換熱而冷卻送風空氣。進而，制冷循環裝置包括:內部換熱器，其使在從室外換熱器的制冷劑出口側到第2減壓裝置的入口側的制冷劑流路中流通的制冷劑與在從蒸發器的制冷劑出口側到壓縮機的吸入口側的制冷劑流路中流通的制冷劑進行換熱；以及氣液分離器，其對從第I減壓裝置中流出的制冷劑的氣液進行分離。氣液分離器的液相制冷劑流出口與室外換熱器的制冷劑入口側連接。
[0018]由此，可利用蒸發器對送風空氣進行冷卻并除濕，并且利用散熱器加熱除濕后的送風空氣而輸送至空氣調節對象空間，因此可進行空氣調節對象空間的除濕制熱。
[0019]進而，由于包括內部換熱器，因此在利用室外換熱器使制冷劑散熱時，可利用內部換熱器使從室外換熱器中流出的高壓制冷劑與從蒸發器中流出的低壓制冷劑進行換熱。由此，可增大蒸發器的出口側制冷劑的焓與入口側制冷劑的焓的焓差(制冷能力)而提高循環的性能系數(COP)。
[0020]進而，由于氣液分離器的液相制冷劑流出口與室外換熱器的制冷劑入口側連接，因此可使經氣液分離器分離而得的液相制冷劑流入至室外換熱器。由此，在利用室外換熱器使制冷劑蒸發時，可抑制從室外換熱器中流出的制冷劑的干燥度上升，從而可抑制從室外換熱器中流出的制冷劑在內部換熱器中流通時的壓力損失增加。
[0021]因而，可抑制室外換熱器中的制冷劑蒸發溫度上升，從而可增加制冷劑利用室外換熱器從外部空氣中吸收的熱量。其結果為，可提高進行空氣調節對象空間的除濕制熱時的散熱器中的送風空氣的加熱能力。
【附圖說明】
[0022]圖1為應用第I實施方式的制冷循環裝置的車輛用空調裝置的整體構成圖。
圖2為第I實施方式的氣液分離器的外觀立體圖。
圖3為第I實施方式的氣液分離器的II1-1II剖視圖。
圖4為表示第I實施方式的車輛用空調裝置的控制處理的流程圖。
圖5為表示第I實施方式的車輛用空調裝置的控制處理的主要部分的流程圖。
圖6為表示第I實施方式的制冷循環裝置的第I除濕制熱模式時的制冷劑的狀態的莫里爾圖。
圖7為表示第I實施方式的制冷循環裝置的第2除濕制熱模式時的制冷劑的狀態的莫里爾圖。
圖8為應用第2實施方式的制冷循環裝置的車輛用空調裝置的整體構成圖。
圖9為應用第3實施方式的制冷循環裝置的車輛用空調裝置的整體構成圖。
【具體實施方式】
[0023](第I實施方式)
利用圖1?圖7，對本公開的第I實施方式進行說明。在本實施方式中，將制冷循環裝置10應用于從作為內燃機的發動機以及車輛行駛用電動馬達兩方獲得車輛行駛用驅動力的混合動力車輛的車輛用空調裝置I。該制冷循環裝置10在車輛用空調裝置I中發揮對輸送至作為空氣調節對象空間的車室內的送風空氣進行冷卻或加熱的功能。
[0024]進而，本實施方式的制冷循環裝置10是以如下方式構成:可對冷卻送風空氣而進行車室內的制冷的制冷模式的制冷劑回路、加熱送風空氣而進行車室內的制熱的制熱模式的制冷劑回路、以及通過對冷卻并除濕后的送風空氣進行加熱來一邊對車室內進行除濕一邊進行制熱的第1、第2除濕制熱模式的制冷劑回路進行切換。
[0025]再者，在圖1中，以中空箭頭表示制冷模式的制冷劑回路中的制冷劑的流動，以涂黑箭頭表示制熱模式的制冷劑回路中的制冷劑的流動，以帶斜影線的箭頭表示第I除濕制熱模式的制冷劑回路中的制冷劑的流動，進而以帶網狀影線的箭頭表示第2除濕制熱模式的制冷劑回路中的制冷劑的流動。
[0026]此外，在該制冷循環裝置10中，采用HFC系制冷劑(具體為R134a)作為制冷劑，構成循環的高壓側制冷劑壓力Pd不超過制冷劑的臨界壓力的蒸氣壓縮式亞臨界制冷循環。當然，也可采用HFO系制冷劑(例如R1234yf)等。進而，在制冷劑中混入有用于潤滑壓縮機11的制冷機油，制冷機油的一部分與制冷劑一起在制冷循環中循環。
[0027]制冷循環裝置10的組件中的壓縮機11配置在車輛的引擎蓋內，在制冷循環裝置10中吸入制冷劑并壓縮而排出。該壓縮機11為以如下方式構成的二級升壓式電動壓縮機:在形成其外殼的殼體的內部收容有低級側壓縮機構和高級側壓縮機構2個壓縮機構，以及旋轉驅動兩壓縮機構的電動馬達。
[0028]在壓縮機11的殼體上設置有:吸入口 11a，其使低壓制冷劑從殼體的外部吸入至低級側壓縮機構；中間壓吸入口 11b，其使循環內所生成的中間壓制冷劑從殼體的外部流入而與從低壓到高壓的壓縮過程的制冷劑合流；以及排出口 11c，其使從高級側壓縮機構中排出的高壓制冷劑排出至殼體的外部。
[0029]更具體而言，中間壓吸入口 Ilb與低級側壓縮機構的制冷劑排出口側(S卩，高級側壓縮機構的制冷劑吸入口側)連接。此外，低級側壓縮機構及高級側壓縮機構可分別采用渦旋式壓縮機構、葉片式壓縮機構、旋轉活塞式壓縮機構等各種形式的壓縮機構。
[0030]電動馬達的動作(轉速)由自后文敘述的空調控制裝置40輸出的控制信號控制，電動馬達可采用交流馬達、直流馬達中的任一種形式。繼而，通過該電動馬達的轉速控制來變更壓縮機11的制冷劑排出能力。因而，在本實施方式中，電動馬達構成壓縮機11的排出能力變更部。
[0031]再者，在本實施方式中，是采用將2個壓縮機構收容在I個殼體內的壓縮機11，但壓縮機的形式并不限定于此。即，只要能使中間壓制冷劑從中間壓吸入口 Ilb流入而與從低壓到高壓的壓縮過程的制冷劑合流，則也可采用在殼體的內部收容I個固定容量型壓縮機構以及旋轉驅動該壓縮機構的電動馬達而構成的電動壓縮機。
[0032]進而，也可將2個壓縮機串列連接，將配置在低級側的低級側壓縮機的吸入口設為吸入口 11a，將配置在高級側的高級側壓縮機的排出口設為排出口 11c，在連接低級側壓縮機的排出口與高級側壓縮機的吸入口的連接部設置中間壓吸入口 11b，從而由低級側壓縮機和高級側壓縮機兩方構成I個二級升壓式壓縮機。
[0033]室內冷凝器12的制冷劑入口側與壓縮機11的排出口 Ilc連接。室內冷凝器12配置在后文敘述的車輛用空調裝置I的室內空調單元30的罩殼31內，是使從壓縮機11 (具體為高級側壓縮機構)中排出的高溫高壓制冷劑與通過后文敘述的室內蒸發器22之后的送風空氣進行換熱而加熱送風空氣的一種散熱器。
[0034]作為使從室內冷凝器12中流出的高壓制冷劑減壓直至成為中間壓制冷劑為止的第I減壓裝置的高級側膨脹閥13a的入口側與室內冷凝器12的制冷劑出口側連接。該高級側膨脹閥13a是包括如下構件而構成的電氣式可變節流機構:閥體，其以可通過進行位移來變更節流開度的方式構成；以及電動致動器，其由使該閥體位移的步進馬達構成。
[0035]進而，高級側膨脹閥13a由如下帶全開功能的可變節流機構構成:通過將閥開度(節流開度)設為全開來作為單純的制冷劑通道而發揮功能，幾乎不發揮制冷劑減壓作用。再者，高級側膨脹閥13a的動作由自空調控制裝置40輸出的控制信號控制。
[0036]作為對從高級側膨脹閥13a中流出的制冷劑的氣液進行分離的氣液分離裝置的氣液分離器14的制冷劑流入口與高級側膨脹閥13a的出口側連接。使用圖2、圖3，對該氣液分離器14的詳細構成進行說明。再者，圖2中的上下各個箭頭表示將氣液分離器14搭載在車輛用空調裝置I中的狀態下的上下各個方向。
[0037]氣液分離器14是包括如下構件等而構成:本體部14a，其為沿上下方向延伸的大致中空有底圓筒狀(截面圓形狀)；制冷劑流入埠14b，其形成有使從高級側膨脹閥13a中流出的制冷劑流入的制冷劑流入口 He ;氣相制冷劑流出埠14c，其形成有使分離后的氣相制冷劑流出的氣相制冷劑流出口 14f ;以及液相制冷劑流出埠14d，其形成有使分離后的液相制冷劑流出的液相制冷劑流出口 Hg。
[0038]制冷劑流入埠14b與本體部14a的圓筒狀側面連接，如圖3的剖視圖所示，由沿本體部14a的圓筒狀側面的切線方向延伸的制冷劑管道構成。
[0039]氣相制冷劑流出埠14c與本體部14a的軸向上側端面(上表面)連接，由跨及本體部14a的內外而與本體部14a同軸延伸的制冷劑管道構成。進而，氣相制冷劑流出口 14f形成于氣相制冷劑流出埠14c的上方側端部，另一方面，下方側端部被置于制冷劑流入埠14b與本體部14a的連接部的下方側。
[0040]液相制冷劑流出埠14d與本體部14a的軸向下側端面(底面)連接，由從本體部14a朝下方側與本體部14a同軸延伸的制冷劑管道構成。進而，液相制冷劑流出口 14g形成于液相制冷劑流出埠14d的下方側端部。
[0041]因而，從制冷劑流入埠14a的制冷劑流入口 14e流入的制冷劑像圖3的剖視圖中粗虛線箭頭所示那樣沿本體部14a的圓筒狀內壁面回旋流動，通過因該回旋流而產生的離心力的作用來分離制冷劑的氣液。進而，分離后的液相制冷劑因重力的作用而落下至本體部14a的下方側。
[0042]繼而，分離后落下至下方側的液相制冷劑從液相制冷劑流出埠14d的液相制冷劑流出口 14g流出，分離后的氣相制冷劑從氣相制冷劑流出埠14c的氣相制冷劑流出口 14f流出。即，本實施方式的氣液分離器14被構成為，利用離心力的作用對制冷劑的氣液進行分離的離心分離方式的氣液分離器。
[0043]如圖1所示，壓縮機11的中間壓吸入口 Ilb經由氣相制冷劑通道15與氣液分離器14的氣相制冷劑流出口 14f連接。進而，在氣相制冷劑通道15上配置有作為對氣相制冷劑通道15進行開閉的氣相制冷劑通道開閉部的氣相制冷劑通道開閉閥16