车辆用空调系统以及车辆用空气调节方法与流程

1.本公开是一种装备于车辆的空调系统，涉及包括制冷剂的回路和热介质的回路的系统以及使用该系统的空气调节方法。


背景技术：

2.在无法利用发动机的废热的电动汽车等车辆中，在容易缺乏热源时，除了要求制冷制暖、除湿、换气等车辆所要求的空气调节功能以外，还要求电池等车载设备的热管理、废热利用。对于这样的要求，以往除了使用电加热器、热泵系统以外，还使用了包括对电池进行冷却的冷却器(chiller)的系统、用泵将被散热器(radiator)的废热加热的水向热负荷输送的系统等多个系统。
3.作为整合了空气调节和热管理的系统，提出了具备供制冷剂随制冷循环而循环的一次环路(loop)和用泵将与一次环路的制冷剂交换热量的水等热介质向车载设备输送的二次环路的系统(例如，专利文献1)。
4.专利文献1所记载的汽车用温度调节装置具备：制冷剂回路(一次环路)，从低温储存器中夺取热量并向高温储存器传递；以及第一热介质回路(二次环路)和第二热介质回路(二次环路)，与冷却器(cooler)连接。低温储存器包括第一制冷剂/热介质热交换器，其将制冷剂回路与能选择性地与外部热交换器、低温热交换器以及冷却器连接的第一热介质回路热耦合。高温储存器包括第二制冷剂/热介质热交换器，其将制冷剂回路与能选择性地与外部热交换器、高温热交换器以及冷却器交换器连接的第二热介质回路热耦合。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本特表2003-533396号公报


技术实现要素：

8.发明所要解决的问题
9.根据如专利文献1那样的温度调节装置，将低温储存器和高温储存器用作热源，将通过低温储存器和高温储存器各自的与制冷剂的热交换而得到的热介质向多个车载设备输送，由此能将电池等车载设备的热管理、废热回收再加上车厢的空气调节作为一个整合的系统来实现。
10.在这样的温度调节装置中，从以下观点来看存在改善的余地：兼顾空气调节和车载设备的热管理，并且尽可能通过简单的回路构成并抑制成本地实现各种运转模式，例如一边除湿一边进行制暖的模式或者一边进行空气调节一边清洁热交换器的模式等。例如，若需要使用为了对热介质流动的路径进行切换而设于热介质的回路上的许多切换部的复杂的操作，则构成切换部的阀门的供应、包括阀门的控制部的系统的制造和运用所需的成本会增加。
11.本发明是一种装备于电动汽车等车辆的空调系统，其目的在于对包括制冷剂的回
路和热介质的回路的系统进行改善。
12.技术方案
13.本公开的车辆用的空调系统具备：制冷剂回路，供制冷剂随制冷循环在压缩机、吸热用热交换器、减压部以及散热用热交换器循环；热介质回路，包括供在吸热用热交换器中从制冷剂吸热的高温热介质循环的高温热介质回路和供在散热用热交换器中向制冷剂散热的低温热介质循环的低温热介质回路；车内侧热交换器，使高温热介质和低温热介质中的至少一方与空气进行热交换；车外侧热交换器，使高温热介质和低温热介质中的至少一方与空气进行热交换；以及切换部，根据空调系统的运转模式来对高温热介质和低温热介质各自的流动进行切换。
14.热介质回路根据运转模式来向车内侧热交换器和车外侧热交换器中的至少一方供给高温热介质，并且向车内侧热交换器和车外侧热交换器中的至少一方供给低温热介质，车内侧热交换器和车外侧热交换器中的至少一方具备能在热介质回路中串联或者并联连接的第一热交换器和第二热交换器。
15.切换部在吸热用热交换器的上游和下游对高温热介质的流动进行切换，并且在散热用热交换器的上游和下游对低温热介质的流动进行切换并将第一热交换器和第二热交换器切换为串联连接和并联连接。
16.本公开的车辆用的空气调节方法使用车辆用空调系统，该车辆用空调系统具备：制冷剂回路，供制冷剂随制冷循环而循环；热介质回路，包括供在制冷剂回路的吸热用热交换器中从制冷剂吸热的高温热介质循环的高温热介质回路和供在制冷剂回路的散热用热交换器中向制冷剂散热的低温热介质循环的低温热介质回路；车内侧热交换器，使高温热介质和低温热介质中的至少一方与空气进行热交换；以及车外侧热交换器，使高温热介质和低温热介质中的至少一方与空气进行热交换，其中，车内侧热交换器和车外侧热交换器中的至少一方具备能在热介质回路中串联或者并联连接的第一热交换器和第二热交换器，该车辆用空气调节方法根据空调系统的运转模式来在吸热用热交换器的上游和下游对高温热介质的流动进行切换，并且在散热用热交换器的上游和下游对低温热介质的流动进行切换并将第一热交换器和第二热交换器切换为串联连接和并联连接。
17.发明效果
18.根据本公开的车辆用空调系统以及使用该系统的空气调节方法，通过切换部将第一热交换器与第二热交换器的连接切换为串联或者并联并设定高温热介质和低温热介质各自的路径，由此能通过简单的结构和控制并抑制成本地实现例如包括第一、第二热交换器串联连接的制冷、制暖模式、第一、第二热交换器并联连接的其他模式的多种运转模式。
附图说明
19.图1是示意性表示本公开的第一实施方式的车辆用空调系统的图。图1示出了制冷模式中的低温热介质和高温热介质各自的路径的一个例子。
20.图2是表示图1所示的车辆用空调系统的制暖模式中的低温热介质和高温热介质各自的路径的一个例子的图。
21.图3是表示图1所示的车辆用空调系统的除湿制暖模式中的低温热介质和高温热介质各自的路径的一个例子的图。
22.图4a是表示图1所示的车辆用空调系统的冻结清洗模式的第一步骤中的低温热介质和高温热介质各自的路径的一个例子的图。
23.图4b是表示冻结清洗模式的第二步骤中的低温热介质和高温热介质各自的路径的一个例子的图。
24.图4c是表示冻结清洗模式的第三步骤中的低温热介质和高温热介质各自的路径的一个例子的图。
25.图5是示意性表示本公开的第二实施方式的车辆用空调系统的图。图5示出了制冷模式中的低温热介质和高温热介质各自的路径的一个例子。
26.图6是表示图5所示的车辆用空调系统的制暖模式中的低温热介质和高温热介质各自的路径的一个例子的图。
27.图7a是相当于图5所示的车辆用空调系统的连续制暖模式的第一步骤的图。
28.图7b是接着图7a并相当于连续制暖模式的第二步骤的图。
具体实施方式
29.以下，参照附图对实施方式进行说明。
30.〔第一实施方式〕
31.图1所示的车辆用空调系统1装备于未图示的车辆，例如电动汽车等。车辆用空调系统1除了负责乘坐者所搭乘的车厢2的制冷制暖、除湿、换气等空气调节以外，还负责搭载于车辆的未图示的车载设备的热管理、废热回收等。
32.需要说明的是，装备车辆用空调系统1的车辆也可以是搭载有发动机的车辆而不限于电动汽车。
33.车辆用空调系统1具备：制冷剂回路10，供制冷剂随制冷循环而循环；热介质回路20，供与制冷剂交换热量的热介质循环；车内侧热交换器30，使热介质与空气进行热交换；车外侧热交换器40，使热介质与空气进行热交换；切换部5，根据空调系统1的运转模式来对热介质回路20中的热介质的流动进行切换；以及控制装置6，控制车辆用空调系统1中的至少切换部5的动作。
34.车辆用空调系统1通过用户的操作或者由控制装置6实现的控制而从例如图1所示的制冷模式、图2所示的制暖模式等多个运转模式切换为一个模式。
35.(制冷剂回路)
36.制冷剂回路10具备：压缩机11，对制冷剂进行压缩；吸热用热交换器12；膨胀阀13，作为减压部，减少经过压缩机11和吸热用热交换器12的制冷剂的压力；以及散热用热交换器14。制冷剂回路10通过将外部空气作为热源的制冷循环来产生热源(吸热用热交换器12)和冷热源(散热用热交换器14)。
37.压缩机11、吸热用热交换器12、膨胀阀13、散热用热交换器14以及连接这些要素的制冷剂配管设置于车厢2之外。
38.作为制冷剂，可以使用公知的适当的单一制冷剂或者混合制冷剂。例如，可以使用r410a、r32等hfc(hydro fluoro carbon：氢氟烃)制冷剂、r1234ze、r1234yf等hfo(hydro fluoro olefin：氢氟烯烃)制冷剂或者丙烷、异丁烷等烃(hc，hydro carbon)系制冷剂或者将二氧化碳用作制冷剂。
39.吸热用热交换器12通过使从压缩机11排出的制冷剂气体与热介质进行热交换来从制冷剂向热介质吸热。通过吸热用热交换器12中的制冷剂与热介质的热交换，典型地，制冷剂向液相变化。在该情况下，吸热用热交换器12相当于冷凝器。
40.散热用热交换器14通过使经过膨胀阀13的制冷剂与热介质进行热交换来使热介质向制冷剂散热。散热用热交换器14相当于蒸发器。在散热用热交换器14中变化为气相的制冷剂向压缩机11吸入。
41.由于吸热用热交换器12中的制冷剂压力与散热用热交换器14中的制冷剂压力之差，制冷剂在制冷剂回路10循环。
42.(热介质回路)
43.热介质回路20将与制冷剂回路10的热源和冷热源交换热量的热介质向车内侧热交换器30和车外侧热交换器40输送。热介质除了可以用于车厢2的空气调节以外，还可以用于车载设备的加热、冷却等热管理、来自车载设备的废热的回收。车载设备例如为电动机等驱动源、驱动电路部以及包括电池的电源装置等。
44.热介质是维持液相的状态地在热介质回路20循环的水、载冷剂等液体。作为载冷剂，例如可以举例示出水与丙二醇的混合液或者水与乙二醇的混合液。
45.在热介质回路20中，相对高温的热介质(高温热介质)和相对低温的热介质(低温热介质)分别进行循环。不论是制冷模式和制暖模式中的哪个，高温热介质都在吸热用热交换器12中从制冷剂吸热，低温热介质都在散热用热交换器14中向制冷剂散热。
46.在图1中，低温热介质的流动用实线的箭头示出，高温热介质的流动用单点划线的箭头示出。在热介质回路20中，热介质不会流经的路径用虚线示出。在图2以及图2之后的图中也是同样。
47.高温热介质例如在图1中用单点划线的箭头表示的那样，在与运转模式相应的热介质回路20上的规定的路径循环。低温热介质例如在图1中用实线的箭头表示的那样，在与运转模式相应的热介质回路20上的路径循环。
48.热介质回路20通过对热介质的流动进行切换的切换部5而被划分为供低温热介质循环的低温热介质回路21和供高温热介质循环的高温热介质回路22。图1中示出了热介质回路20上的a～d。从a至b仅供低温热介质流动。从c至d仅供高温热介质流动。热介质回路20中的剩余的区间根据运转模式而供低温热介质、高温热介质中的任一方流动。高温热介质被吸热用热交换器12的下游的泵22p压送在高温热介质回路22。低温热介质被散热用热交换器14的下游的泵21p压送在低温热介质回路21。
49.在制冷剂回路10单体中难以确保制暖能力，因此，即使外部空气温度低，也能通过将利用泵21p、22p稳定地输送在使用温度范围内不会发生相变的热介质的热介质回路20与制冷剂回路10并用，担保低外部空气温度时的制暖能力。
50.在制冷模式(图1)中，低温热介质通过热介质回路20的配管在散热用热交换器14与车内侧热交换器30之间循环，以供车厢2内的制冷。此时，高温热介质通过热介质回路20的配管在吸热用热交换器12与车外侧热交换器40之间循环。
51.另一方面，在制暖模式(图2)中，高温热介质通过热介质回路20的配管在吸热用热交换器12与车内侧热交换器30之间循环，以供车厢2内的制暖。此时，低温热介质通过热介质回路20的配管在散热用热交换器14与车外侧热交换器40之间循环。
52.热介质回路20不论在哪种运转模式中，都向车内侧热交换器30和车外侧热交换器40中的至少一方供给高温热介质，并且向车内侧热交换器30和车外侧热交换器40中的至少一方供给低温热介质。
53.(车内侧热交换器)
54.车内侧热交换器30具备能关于热介质的流动就是说在热介质回路20中串联或者并联连接的第一热交换器31(第一内热交换器)和第二热交换器32(第二内热交换器)。第一热交换器31和第二热交换器32设于车厢2的控制台、壁等的内侧，使供给至第一热交换器31和第二热交换器32的低温热介质或者高温热介质与车厢2内或者车厢2外的空气进行热交换。
55.车内侧热交换器30也可以具备其他热交换器、车载设备、构件等。例如，为了车载设备的冷却、热管理、废热回收，可以向车内侧热交换器30所具备的热交换器、设备、构件供给热介质回路20的高温热介质和低温热介质中的任一个。
56.第一热交换器31与第二热交换器32的连接状态通过设于连结第一热交换器31和第二热交换器32的路径的、作为切换部5的一部分的中间阀50，关于热介质的流动而切换为图1和图2所示的串联连接和图3等所示的并联连接。在串联连接时，不拘制冷、制暖等运转模式，在热介质回路20中，第二热交换器32位于上游，第一热交换器31位于下游。从第二热交换器32流出的热介质经由中间阀50向第一热交换器31流入。
57.第一热交换器31和第二热交换器32与鼓风机33(送风机)、供由鼓风机33送来的空气流动的管道34(导风路)以及可进行开度调整的风门35等一起构成hvac(heating，ventilation，and air conditioning：供热，通风与空气调节)单元3。第一热交换器31位于管道34的上风侧，第二热交换器32位于管道34的下风侧。
58.通过鼓风机33，车厢2内的空气或者车厢2外的空气(外部空气)被吸入，并通过管道34送向第一热交换器31和第二热交换器32。用af箭头表示从鼓风机33送来的空气的流动的方向。在管道34的流路被如图1所示那样位于管道34的下风的风门35关闭时，穿过第一热交换器31的空气的全部量向第二热交换器32导入。通过第一热交换器31和第二热交换器32两者中的与低温热介质的热交换冷却的空气或者通过第一热交换器31和第二热交换器32两者中的与高温热介质的热交换加热的空气从未图示的吹出口向车厢2内吹出。
59.在本实施方式中，第一热交换器31和第二热交换器32关于从鼓风机33送来的空气的流动配置为串联。这些依次流经第一热交换器31和第二热交换器32的空气的流动与依次流经第二热交换器32和第一热交换器31的热介质的流动形成相对流。因此，能在由第一热交换器31和第二热交换器32实现的整个热交换过程中，一边充分地维持空气与热介质的温度差，一边高效地进行热交换。
60.特别是在第一热交换器31与第二热交换器32并联连接，例如如图3所示，高温热介质向第一热交换器31和第二热交换器32中的一方流动，低温热介质向另一方流动的情况下，通过风门35的开度调整，能调整从单元3吹出的空气的温度。经过第一热交换器31的空气以与风门35的开度相应的比率向第二热交换器32导入。通过风门35的开度调整，能使经过第一热交换器31和第二热交换器32两者的空气与仅经过第一热交换器31的空气的混合比率根据目标的温度发生变化。
61.(车外侧热交换器)
62.车外侧热交换器40具备使从车厢2的外部引入的空气与低温热介质或者高温热介质进行热交换的外热交换器40a。外热交换器40a例如相当于配置在车辆的空气导入口的附近的散热器。能通过外热交换器40a从热介质向空气散热，并通过送风机40b等使该空气向车外排出。
63.(切换部)
64.切换部5具备第一热交换器31与第二热交换器32之间的上述的中间阀50和设于热介质回路20的上游阀511～513和下游阀521～523。切换部5通过这些阀门50、511～513、521～523来对高温热介质和低温热介质各自的流动进行切换。
65.阀门50、511～513、521～523均为电磁阀，根据从控制装置6发出的控制指令开闭。
66.上述的中间阀50、上游阀511以及上游阀512均为三通阀，上游阀513为四通阀。下游阀521和下游阀522均为三通阀，下游阀523为四通阀。根据运转模式，各阀门的端口被选择性地开闭，热介质按照设定于阀门的内部的流路在热介质回路20流动。
67.本实施方式的切换部5的阀门的数量、配置、基于其的各运转模式中的低温热介质和高温热介质各自的路径的设定等只是一个例子。为了实现车辆用空调系统1所具备的各运转模式中的低温热介质和高温热介质各自的流动，可以采用适当的构成的切换部。
68.上游阀511～513以吸热用热交换器12和散热用热交换器14为基准而位于热介质回路20的上游。下游阀521～523以吸热用热交换器12和散热用热交换器14为基准而位于热介质回路20的下游。当根据运转模式来控制中间阀50的开闭状态、上游阀511～513各自的开闭状态以及下游阀521～523各自的开闭状态时，与各阀门的开闭状态对应的规定的路径会被分别提供给低温热介质和高温热介质，热介质回路20所输送的热介质的供给目的地会被切换。
69.(制冷模式)
70.以下，对车辆用空调系统1的各运转模式进行说明。在各运转模式中，设为制冷剂回路10动作，制冷剂在制冷剂回路10循环。
71.以下所述的阀门、配管的连接、处理的顺序等只是一个例子，能通过对高温热介质和低温热介质各自的路径适当地进行设定，实现车辆用空调系统1的其他运转模式。
72.作为其他运转模式，例如可以举出通过供给高温热介质来融解并去掉附着于车外侧的外热交换器40a的霜的除霜模式。
73.车辆用空调系统1未必要具备以下所示的所有运转模式。需要的运转模式根据车辆使用的地区而改变。例如，即使车辆用空调系统1不具备制冷模式也被允许。
74.首先，对图1所示的制冷模式进行说明。当设定为制冷模式时，控制装置6会向切换部5的各阀门提供与制冷模式对应的控制指令。此时，第一热交换器31与第二热交换器32经由中间阀50串联连接。
75.在制冷模式中，在散热用热交换器14中向制冷剂散热并从散热用热交换器14向配管701流出的低温热介质(实线所示)按照下游阀521和下游阀523各自的端口的开闭状态依次流经配管702和配管703而向车内侧热交换器30的第二热交换器32供给。低温热介质在依次流经第二热交换器32和第一热交换器31两者的过程中与由鼓风机33送来的空气交换热量。其结果是，会向车厢2内吹出通过由低温热介质实现的吸热冷却的空气。从第一热交换器31向配管704流出的低温热介质按照上游阀513、511的开闭状态依次流经配管705、706而
向散热用热交换器14返回。
76.另一方面，在吸热用热交换器12中从制冷剂吸热的高温热介质(单点划线所示)从吸热用热交换器12向配管721流出并依次流经下游阀522、配管722以及配管723而向车外侧热交换器40的外热交换器40a供给。通过外热交换器40a中的高温热介质与外部空气的热交换，能将车辆用空调系统1的废热向外部空气放出。从外热交换器40a向配管724流出的高温热介质按照上游阀511、512的开闭状态依次流经配管725、726而向吸热用热交换器12返回。
77.(制暖模式)
78.当设定为图2所示的制暖模式时，基于从控制装置6发出的控制指令开闭切换部5的各阀门的端口并切换高温热介质和低温热介质各自的路径。在制暖模式中，第一热交换器31与第二热交换器32也经由中间阀50串联连接。
79.在制暖模式中，在吸热用热交换器12中从制冷剂吸热并从吸热用热交换器12向配管721流出的高温热介质按照下游阀522和下游阀523的端口的开闭状态依次流经配管707和配管703而向第二热交换器32供给。高温热介质一边依次流经第二热交换器32和第一热交换器31两者，一边向由鼓风机33送来的空气散热，由此从hvac单元3吹出加热后的空气。从第一热交换器31向配管704流出的高温热介质按照上游阀513、512的开闭状态依次流经配管708、726而向吸热用热交换器12返回。
80.另一方面，在散热用热交换器14中向制冷剂散热的低温热介质从散热用热交换器14向配管701流出并依次流经下游阀521和配管723而向车外侧热交换器40的外热交换器40a供给。通过外热交换器40a中的低温热介质与外部空气的热交换，能从外部空气向热介质吸热。从外热交换器40a向配管724流出的低温热介质基于上游阀511、512的开闭状态流经配管706而向散热用热交换器14返回。
81.(除湿制暖)
82.图3所示的除湿制暖模式可以设定用来避免车辆的窗玻璃因乘坐者的呼气等而模糊。在除湿制暖模式中，在通过利用低温热介质从空气中夺取热量来降低空气中的水蒸气量后，通过利用高温热介质对空气进行加热来获得空调空气。因此，与上述的制冷模式和制暖模式不同，在第一热交换器31与第二热交换器32并联连接的状态下，向上风侧的第一热交换器31供给低温热介质，向下风侧的第二热交换器32供给高温热介质。
83.基于从控制装置6发出的控制指令切换阀门50、513、523的开闭状态，由此第一热交换器31与第二热交换器32并联连接。这样一来，会使用在制冷和制暖模式时未使用过的配管709、710。配管709将下游阀523与第一热交换器31相连。配管710将中间阀50与上游阀513相连。不会使用将中间阀50与第二热交换器32相连的配管711。
84.在除湿制暖模式中，与制暖模式(图2)同样地，在吸热用热交换器12中从制冷剂吸热并从吸热用热交换器12向配管721流出的高温热介质按照下游阀522和下游阀523的端口的开闭状态依次流经配管707和配管703而向第二热交换器32供给。高温热介质在仅流经第一热交换器31和第二热交换器32中的第二热交换器32的过程中向空气散热后，不流经第一热交换器31而经由中间阀50向配管710流出。高温热介质进一步经过上游阀513、512而向吸热用热交换器12返回。
85.低温热介质当从散热用热交换器14向配管701流出时，会在下游阀521向配管723和配管702分支。低温热介质通过配管723向车外侧热交换器40供给，并且通过配管702、下
游阀523以及配管709向第一热交换器31供给。
86.由鼓风机33从车厢2引入并送到第一热交换器31的空气被低温热介质冷却，由此空气中的水蒸气的超过饱和水蒸气量的部分变为水滴而从第一热交换器31的表面滴下并被回收。因此，车厢2内的空气的湿度由于除湿制暖运转而逐渐下降。水蒸气量由于第一热交换器31而下降的空气在第二热交换器32中被高温热介质加热并向车厢2内吹出。
87.在除湿制暖模式中，通过基于从控制装置6发出的控制指令的风门35的开度调整，使经过第一热交换器31和第二热交换器32两者的空气与仅经过第一热交换器31的空气的混合比率发生变化，由此能调整向车厢2的吹出温度。
88.(冻结清洗模式)
89.图4a～图4c所示的冻结清洗模式可以设定用来保持与向车厢2内吹出的空气接触的第一热交换器31和第二热交换器32清洁。在冻结清洗模式中，在通过供给低温热介质来使空气中的水分在例如第一热交换器31的表面冻结(结霜)后，通过供给高温热介质来融解霜并用水冲洗热交换器的表面。优选为，通过继续供给高温热介质来干燥热交换器的表面。
90.如以下所示的步骤s01～s03那样，通过使第一热交换器31和第二热交换器32中的一方的冻结清洗处理先于另一方的冻结清洗处理来进行，能部分并行地进行第一热交换器31和第二热交换器32各自的处理。
91.第一步骤s01：
92.如图4a所示，通过使鼓风机33工作并且仅向第一热交换器31和第二热交换器32中的第二热交换器32供给低温热介质来在第二热交换器32的表面结霜。此时，优选的是，通过鼓风机33送去湿度比车厢2内的空气高的外部空气。此外，优选的是，由于以充足的流量供给低温热介质来促进结霜，使制冷剂回路10的冷冻能力和热介质回路20的输送能力与稳态运转时相比有所增长。
93.在第一步骤s01中，第一热交换器31未与热介质回路20连接。因此，高温热介质和低温热介质中的哪一个都未向第-热交换器31供给。分别与连接于第一热交换器31的配管704、709、711对应的阀门523、513、50的端口均被关闭。
94.第二步骤s02：
95.第二步骤s02(图4b)和接下来的第三步骤s03(图4c)基于阀门50、513、523的开闭状态并在第一热交换器31与第二热交换器32并联连接的状态下进行。
96.在图4b所示的第二步骤s02中，通过阀门522、523的开闭状态的切换来向第二热交换器32供给高温热介质。通过第一步骤s01而附着于第二热交换器32的表面的霜因高温热介质的热量而融解。因融解产生的水顺着第二热交换器32的散热片、管子的表面流下，由此附着于散热片、管子的表面的尘埃等污垢与水一起被冲走。在水从第二热交换器32的表面排出后，由于由高温热介质实现的加热，表面的干燥推进。在接下来的第三步骤s03中也会继续向第二热交换器32供给高温热介质，由此能充分地进行干燥来从第二热交换器32的表面去除水分。
97.与由第二热交换器32的融解水进行的清洗并行地，通过阀门523、513的开闭状态的切换来向第一热交换器31供给低温热介质，由此使第一热交换器31结霜。此时，与第一步骤s01同样地，优选的是，通过鼓风机33送去湿度比车厢2内的空气高的外部空气，此外，使制冷剂回路10的冷冻能力和热介质回路20的输送能力与稳态运转时相比有所增长。
98.若已在第一热交换器31的表面充分结霜，则进入第三步骤s03。
99.第三步骤s03：
100.在图4c所示的第三步骤s03中，通过阀门521、522的开闭状态的切换来向第一热交换器31供给高温热介质。通过第二步骤s02而附着于第一热交换器31的表面的霜因高温热介质的热量而融解，散热片、管子的表面的尘埃等与因融解产生的水一起被冲走。
101.在第三步骤s03中，能通过阀门523的两个端口向第一热交换器31和第二热交换器32两者供给高温热介质。
102.若完成第一热交换器31和第二热交换器32各自的表面的干燥，则结束冻结清洗模式。
103.冻结清洗模式相当于未必有助于车厢2的空气调节的维护用的模式。能将从冻结清洗模式开始起至结束为止的时间节省如第二步骤s02(图4b)那样两个热交换器31、32中的一方的冻结处理与另一方的融解处理并行地进行的量。随着冻结清洗模式的结束，可以实施制冷模式、制暖模式。
104.如上述的顺序所示，若使下风侧的第二热交换器32的冻结先于上风侧的第一热交换器31的冻结来进行(第一步骤s01)，则在接下来的第二步骤s02中第二热交换器32的除霜、干燥与第一热交换器31的冻结并行地进行。在该第二步骤s02中，由于低温热介质的流入而容易使上风侧的第一热交换器31冻结。
105.(主要效果)
106.根据以上所说明的本实施方式的车辆用空调系统1和使用了该系统1的空气调节方法，通过切换部5将作为车内侧热交换器30的第一热交换器31与第二热交换器32的连接切换为串联或者并联并设定高温热介质和低温热介质各自的路径，由此能通过简单的结构和控制并抑制成本地实现包括第一、第二热交换器31、32串联连接的制冷、制暖模式、第一、第二热交换器31、32并联连接的除湿制暖、冻结清洗模式的各种运转模式。
107.〔第二实施方式〕
108.接着，参照图5、图6、图7a以及图7b对第二实施方式的车辆用空调系统1-2进行说明。以下，以与第一实施方式不同的事项为中心简单地进行说明。对与第一实施方式相同的要素标注相同的附图标记。
109.如图5所示，车辆用空调系统1-2具备构成车外侧热交换器40的第一热交换器41(第一外热交换器)和第二热交换器42(第二外热交换器)。本实施方式的hvac单元3-2具备单个热交换器30。
110.车外侧热交换器40也可以具备其他热交换器、车载设备、构件等。例如，为了车载设备的冷却、热管理、废热回收等，可以向车外侧热交换器40所具备的热交换器、设备、构件供给热介质回路20-2的高温热介质和低温热介质中的任一个。
111.需要说明的是，也可以是，车辆用空调系统1-2具备第一热交换器41和第二热交换器42作为车外侧热交换器40，并且如第一实施方式那样具备第一热交换器31和第二热交换器32作为车内侧热交换器30。
112.第一热交换器41与第二热交换器42的连接能通过包括中间阀50-2的切换部5-2，关于热介质的流动切换为串联或者并联。
113.第一热交换器41与第二热交换器42在图5所示的制冷模式和图6所示的制暖模式
中串联连接。
114.在制冷模式(图5)中，向车内侧的热交换器30供给低温热介质，向串联连接的第二热交换器42和第一热交换器41依次供给高温热介质。
115.在制暖模式(图6)中，向车内侧的热交换器30供给高温热介质，向串联连接的第二热交换器42和第一热交换器41依次供给低温热介质。
116.需要说明的是，第一热交换器41和第二热交换器42关于从送风机40b送来的空气的流动配置为串联。
117.车辆用空调系统1-2除了具备制冷模式和制暖模式以外，还具备图7a和图7b所示的连续制暖模式。另外，车辆用空调系统1-2也可以具备在通过供给低温热介质使热交换器30结霜后，通过供给高温热介质来融解霜并清洗热交换器30的表面的冻结清洗模式。
118.(连续制暖模式)
119.在连续制暖模式中，一边继续在多个热交换器41、42中的一部分热交换器中从外部空气向低温热介质吸热，一边通过供给高温热介质依次对各热交换器进行除霜，由此不中断且持续地进行制暖运转。在车外侧热交换器40具备三个以上的热交换器的情况下也有效。
120.在这样的连续制暖模式中，多个热交换器41、42并联连接。
121.在本实施方式中，如图7a和图7b所示的例子那样，交替依次进行第一热交换器41和第二热交换器42的除霜。
122.例如，如图7a所示，向第一热交换器41供给低温热介质并且向第二热交换器42供给高温热介质，向车内侧的热交换器30供给高温热介质(第一制暖步骤s11)。
123.若通过向第二热交换器42供给高温热介质使得第二热交换器42的表面的霜融解而被从表面去除，则根据来自控制装置6的控制指令对阀门50-2、522、523的开闭状态进行切换，进入第二制暖步骤s12。
124.在接下来的第二制暖步骤s12中，向第二热交换器42供给低温热介质并且向第一热交换器41供给高温热介质，向车内侧的热交换器30供给高温热介质。若供给有高温热介质的第一热交换器41的表面的霜融解而被从表面去除，则可以从连续制暖模式进入制暖模式(图6)。
125.需要说明的是，也可以与上述相反，使通过向第二热交换器42供给高温热介质而实现的除霜先于通过向第一热交换器41供给高温热介质而实现的除霜来进行。
126.根据第二实施方式的车辆用空调系统1-2和使用了该系统1-2的空气调节方法，通过切换部5-2将作为车外侧热交换器40的第一热交换器41与第二热交换器42的连接切换为串联或者并联并设定高温热介质和低温热介质各自的路径，由此也能通过简单的结构和控制并抑制成本地实现包括制冷、制暖模式、连续制暖模式的各种运转模式。
127.根据上述的车辆用空调系统1、1-2，能根据构成切换部5、5-2的各阀门的开闭状态来对车内侧热交换器30、车外侧热交换器40、吸热用热交换器12以及散热用热交换器14等各要素间的连接进行变更，其中包括将车内侧的第一、第二热交换器31、32或者车外侧的第一、第二热交换器41、42串联或者并联连接。由此，能提供具备应对各种要求的运转模式的车辆用空调系统。
128.作为车内侧的第一、第二热交换器31、32的连接状态与车外侧的第一、第二热交换
器41、42的连接状态的组合(车内侧连接状态、车外侧连接状态)，可以举出(串联、串联)、(并联、并联)、(串联、并联)以及(并联、串联)。
129.除上述以外，也可以对上述实施方式所举出的构成进行取舍选择或适当变更为其他构成。
130.在制冷或者制暖时，在关于热介质的流动将第一热交换器31与第二热交换器32并联连接，或者关于热介质的流动将第一热交换器41与第二热交换器42并联连接的情况下，由于与上风侧相比在下风侧处热介质与空气的温度差变小，因此下风侧的能力比上风侧的能力低，通过分别从第一、第二热交换器流出的热介质的合流将能力平均化。当如上述各实施方式那样关于热介质的流动将第一、第二热交换器串联连接时，由于能期待与并联连接或者仅向第一、第二热交换器中的一方供给热介质并运转的情况同等以上的能力而优选。
131.上述中，特别将为了除湿制暖运转而关于空气的流动串联配置的车内侧的第、第二热交换器31、32作为典型例，将关于空气流动串联地配置第一、第二热交换器作为前提，但也可以是，关于空气流动并联地配置第一、第二热交换器。
132.在制冷或者制暖时，不排除关于热介质的流动将第一热交换器31与第二热交换器32并联连接的情况，或者仅将第一、第二热交换器31、32中的一方与热介质的回路连接并运转的情况。同样地，在制冷或者制暖时，不排除关于热介质的流动将第一热交换器41与第二热交换器42并联连接的情况，或者仅将第一、第二热交换器41、42中的一方与热介质的回路连接并运转的情况。
133.〔附记〕
134.以上所说明的车辆用空调系统以及车辆用空气调节方法掌握为如下。
135.〔1〕车辆用的空调系统1、1-2具备：制冷剂回路10，供制冷剂随制冷循环在压缩机11、吸热用热交换器12、减压部(13)以及散热用热交换器14循环；热介质回路20、20-2，包括供在吸热用热交换器12中从制冷剂吸热的高温热介质循环的高温热介质回路22和供在散热用热交换器14中向制冷剂散热的低温热介质循环的低温热介质回路21；车内侧热交换器30，使高温热介质和低温热介质中的至少一方与空气进行热交换；车外侧热交换器40，使高温热介质和低温热介质中的至少一方与空气进行热交换；以及切换部5、5-2，根据空调系统1、1-2的运转模式来对高温热介质和低温热介质各自的流动进行切换。
136.热介质回路根据运转模式来向车内侧热交换器30和车外侧热交换器40中的至少一方供给高温热介质，并且向车内侧热交换器30和车外侧热交换器40中的至少一方供给低温热介质。
137.车内侧热交换器30和车外侧热交换器40中的至少一方具备能在热介质回路20、20-2中串联或者并联连接的第一热交换器31和第二热交换器32(或者41、42)。
138.切换部5、5-2在吸热用热交换器12的上游和下游对高温热介质的流动进行切换，并且在散热用热交换器14的上游和下游对低温热介质的流动进行切换并将第一热交换器31和第二热交换器32(或者41、42)切换为串联连接和并联连接。
139.〔2〕车内侧热交换器30具备作为第一热交换器的第一内热交换器(31)和作为第二热交换器的第二内热交换器(32)。
140.运转模式中包括制冷模式和制暖模式中的至少任一个，在该制冷模式中，在第一内热交换器(31)与第二内热交换器(32)串联连接的状态下，向第一内热交换器(31)和第二
内热交换器(32)依次供给低温热介质，向车外侧热交换器40供给高温热介质，在该制暖模式中，在第一内热交换器(31)与第二内热交换器(32)串联连接的状态下，向第一内热交换器(31)和第二内热交换器(32)依次供给高温热介质，向车外侧热交换器40供给低温热介质。
141.〔3〕车辆用空调用系统1具备：送风机(33)；导风路(34)，供由送风机(33)送来的空气流动；第一内热交换器(31)，位于导风路(34)；以及第二内热交换器(32)，位于导风路(34)，供穿过第一内热交换器(31)的空气的至少一部分导入。
142.〔4〕运转模式中包括在第一内热交换器(31)与第二内热交换器(32)并联连接的状态下，向第一内热交换器(31)供给低温热介质并且向第二内热交换器(32)供给高温热介质的除湿制暖模式。
143.〔5〕运转模式中包括依次进行以下步骤的冻结清洗模式：第一步骤s01，通过向第一内热交换器(31)和第二内热交换器(32)中的一方供给低温热介质来使一方结霜；第二步骤s02，向一方供给高温热介质，并且通过向第一内热交换器(31)和第二内热交换器(32)中的另一方供给低温热介质来使另一方结霜；以及第三步骤s03，向另一方供给高温热介质，第二步骤s02和第三步骤s03在第一内热交换器(31)与第二内热交换器(32)并联连接的状态下进行。
144.〔6〕车外侧热交换器40具备作为第一热交换器的第一外热交换器(41)和作为第二热交换器的第二外热交换器(42)。
145.运转模式中包括制暖模式和制冷模式中的至少任一个，在该制暖模式中，在第一外热交换器(41)与第二外热交换器(42)串联连接的状态下，向第一外热交换器(41)和第二外热交换器(42)依次供给低温热介质，向车内侧热交换器30供给高温热介质，在该制冷模式中，在第一外热交换器(41)与第二外热交换器(42)串联连接的状态下，向第一外热交换器(41)和第二外热交换器(42)依次供给高温热介质，向车内侧热交换器30供给低温热介质。
146.〔7〕运转模式中包括在第一外热交换器(41)与第二外热交换器(42)并联连接的状态下依次进行以下步骤的连续制暖模式：第一制暖步骤s 11，向第一外热交换器(41)供给低温热介质并且向第二外热交换器(42)供给高温热介质，向车内侧热交换器30供给高温热介质；以及第二制暖步骤s12，向第二外热交换器(42)供给低温热介质并且向第一外热交换器(41)供给高温热介质，向车内侧热交换器30供给高温热介质。
147.〔8〕切换部5、5-2具备位于第一热交换器与第二热交换器之间的三通阀(50、50-2)。
148.〔9〕第一热交换器(31)和第二热交换器(32)针对空气的流动配置为串联。
149.〔10〕车辆用的空气调节方法使用车辆用空调系统1、1-2，该车辆用空调系统1、1-2具备：制冷剂回路10，供制冷剂随制冷循环而循环；热介质回路20、20-2，包括供在制冷剂回路10的吸热用热交换器12中从制冷剂吸热的高温热介质循环的高温热介质回路22和供在制冷剂回路10的散热用热交换器14中向制冷剂散热的低温热介质循环的低温热介质回路21；车内侧热交换器30，使高温热介质和低温热介质中的至少一方与空气进行热交换；以及车外侧热交换器40，使高温热介质和低温热介质中的至少一方与空气进行热交换，其中，车内侧热交换器30和车外侧热交换器40中的至少一方具备能在热介质回路20、20-2中串联或
者并联连接的第一热交换器31和第二热交换器32(或者41、42)，根据车辆用空调系统1、1-2的运转模式来在吸热用热交换器12的上游和下游对高温热介质的流动进行切换，并且在散热用热交换器14的上游和下游对低温热介质的流动进行切换并将第一热交换器31和第二热交换器32(或者41、42)切换为串联连接和并联连接。
150.附图标记说明
151.1：车辆用空调系统；
152.2：车厢；
153.3、3-2：hvac单元；
154.5、5-2：切换部；
155.6：控制装置；
156.10：制冷剂回路；
157.11：压缩机；
158.12：吸热用热交换器；
159.13：膨胀阀(减压部)；
160.14：散热用热交换器；
161.20、20-2：热介质回路；
162.21：低温热介质回路；
163.21p：泵；
164.22：高温热介质回路；
165.22p：泵；
166.30：车内侧热交换器；
167.31：第一热交换器(第一内热交换器)；
168.32：第二热交换器(第二内热交换器)；
169.33：鼓风机(送风机)；
170.34：管道(导风路)；
171.35：风门；
172.40：车外侧热交换器；
173.40a：外热交换器；
174.40b：送风机；
175.41：第一热交换器(第一外热交换器)；
176.42：第二热交换器(第二外热交换器)；
177.50：中间阀；
178.511～513：上游阀；
179.521～523：下游阀；
180.701～711、721～726：配管；
181.s01：冻结清洗模式的第一步骤；
182.s02：冻结清洗模式的第二步骤；
183.s03：冻结清洗模式的第三步骤；
184.s11：连续制暖模式的第一制暖步骤；
185.s12：连续制暖模式的第二制暖步骤。

技术特征：
1.一种车辆用空调系统，所述车辆用空调系统是车辆用的空调系统，其中，所述车辆用空调系统具备：制冷剂回路，供制冷剂随制冷循环在压缩机、吸热用热交换器、减压部以及散热用热交换器循环；热介质回路，包括供在所述吸热用热交换器中从所述制冷剂吸热的高温热介质循环的高温热介质回路和供在所述散热用热交换器中向所述制冷剂散热的低温热介质循环的低温热介质回路；车内侧热交换器，使所述高温热介质和所述低温热介质中的至少一方与空气进行热交换；车外侧热交换器，使所述高温热介质和所述低温热介质中的至少一方与空气进行热交换；以及切换部，根据所述空调系统的运转模式来对所述高温热介质和所述低温热介质各自的流动进行切换，所述热介质回路根据所述运转模式来向所述车内侧热交换器和所述车外侧热交换器中的至少一方供给所述高温热介质，并且向所述车内侧热交换器和所述车外侧热交换器中的至少一方供给所述低温热介质，所述车内侧热交换器和所述车外侧热交换器中的至少一方具备能在所述热介质回路中串联或者并联连接的第一热交换器和第二热交换器，所述切换部在所述吸热用热交换器的上游和下游对所述高温热介质的流动进行切换，并且在所述散热用热交换器的上游和下游对所述低温热介质的流动进行切换，并将所述第一热交换器和所述第二热交换器切换为串联连接和并联连接。2.根据权利要求1所述的车辆用空调系统，其中，所述车内侧热交换器具备作为所述第一热交换器的第一内热交换器和作为所述第二热交换器的第二内热交换器，所述运转模式中包括制冷模式和制暖模式中的至少任一个，在所述制冷模式中，在所述第一内热交换器与所述第二内热交换器串联连接的状态下，向所述第一内热交换器和所述第二内热交换器依次供给所述低温热介质，向所述车外侧热交换器供给所述高温热介质，在所述制暖模式中，在所述第一内热交换器与所述第二内热交换器串联连接的状态下，向所述第一内热交换器和所述第二内热交换器依次供给所述高温热介质，向所述车外侧热交换器供给所述低温热介质。3.根据权利要求2所述的车辆用空调系统，所述车辆用空调系统具备：送风机；导风路，供由所述送风机送来的空气流动；所述第一内热交换器，位于所述导风路；以及所述第二内热交换器，位于所述导风路，供穿过所述第一内热交换器的所述空气的至少一部分导入。4.根据权利要求3所述的车辆用空调系统，其中，所述运转模式中包括除湿制暖模式，在所述除湿制暖模式中，在所述第一内热交换器
与所述第二内热交换器并联连接的状态下，向所述第一内热交换器供给所述低温热介质，并且向所述第二内热交换器供给所述高温热介质。5.根据权利要求2至4中任一项所述的车辆用空调系统，其中，所述运转模式中包括依次进行以下步骤的冻结清洗模式：第一步骤，通过向所述第一内热交换器和所述第二内热交换器中的一方供给所述低温热介质来使所述一方结霜；第二步骤，向所述一方供给所述高温热介质，并且通过向所述第一内热交换器和所述第二内热交换器中的另一方供给所述低温热介质来使所述另一方结霜；以及第三步骤，向所述另一方供给所述高温热介质，所述第二步骤和所述第三步骤在所述第一内热交换器与所述第二内热交换器并联连接的状态下进行。6.根据权利要求1至5中任一项所述的车辆用空调系统，其中，所述车外侧热交换器具备作为所述第一热交换器的第一外热交换器和作为所述第二热交换器的第二外热交换器，所述运转模式中包括制暖模式和制冷模式中的至少任一个，在所述制暖模式中，在所述第一外热交换器与所述第二外热交换器串联连接的状态下，向所述第一外热交换器和所述第二外热交换器依次供给所述低温热介质，向所述车内侧热交换器供给所述高温热介质，在所述制冷模式中，在所述第一外热交换器与所述第二外热交换器串联连接的状态下，向所述第一外热交换器和所述第二外热交换器依次供给所述高温热介质，向所述车内侧热交换器供给所述低温热介质。7.根据权利要求6所述的车辆用空调系统，其中，所述运转模式中包括在所述第一外热交换器与所述第二外热交换器并联连接的状态下依次进行以下步骤的连续制暖模式：第一制暖步骤，向所述第一外热交换器供给所述低温热介质并且向所述第二外热交换器供给所述高温热介质，向所述车内侧热交换器供给所述高温热介质；以及第二制暖步骤，向所述第二外热交换器供给所述低温热介质并且向所述第一外热交换器供给所述高温热介质，向所述车内侧热交换器供给所述高温热介质。8.根据权利要求1至7中任一项所述的车辆用空调系统，其中，所述切换部具备位于所述第一热交换器与所述第二热交换器之间的三通阀。9.根据权利要求1至8中任一项所述的车辆用空调系统，其中，所述第一热交换器和所述第二热交换器关于空气的流动配置为串联。10.一种车辆用空气调节方法，所述车辆用空气调节方法是车辆用的空气调节方法，其中，使用车辆用空调系统，所述车辆用空调系统具备：制冷剂回路，供制冷剂随制冷循环而循环；热介质回路，包括供在所述制冷剂回路的吸热用热交换器中从所述制冷剂吸热的高温热介质循环的高温热介质回路和供在所述制冷剂回路的散热用热交换器中向所述制冷剂散热的低温热介质循环的低温热介质回路；车内侧热交换器，使所述高温热介质和所述低温热介质中的至少一方与空气进行热交换；以及车外侧热交换器，使所述高温热介质和
所述低温热介质中的至少一方与空气进行热交换，其中，所述车内侧热交换器和所述车外侧热交换器中的至少一方具备能在所述热介质回路中串联或者并联连接的第一热交换器和第二热交换器，根据所述车辆用空调系统的运转模式来在所述吸热用热交换器的上游和下游对所述高温热介质的流动进行切换，并且在所述散热用热交换器的上游和下游对所述低温热介质的流动进行切换，并将所述第一热交换器和所述第二热交换器切换为串联连接和并联连接。

技术总结
本发明对包括制冷剂的回路和热介质的回路的车辆用空调系统进行改善。车辆用空调系统具备：制冷剂回路；热介质回路，包括高温热介质回路和低温热介质回路；车内侧热交换器；车外侧热交换器；以及切换部，根据运转模式来对高温热介质和低温热介质各自的流动进行切换。车内侧热交换器和车外侧热交换器中的至少一方具备能在热介质回路中串联或者并联连接的第一热交换器和第二热交换器。切换部在吸热用热交换器的上游和下游对高温热介质的流动进行切换，并且在散热用热交换器的上游和下游对低温热介质的流动进行切换并将第一热交换器和第二热交换器切换为串联连接和并联连接。第二热交换器切换为串联连接和并联连接。第二热交换器切换为串联连接和并联连接。


技术研发人员：田边博隆 小林崇幸 青木泰高 羽濑知树 立野井秀哲
受保护的技术使用者：三菱重工制冷空调系统株式会社
技术研发日：2021.11.10
技术公布日：2023/6/29