使用热泵的车辆空调器制造技术

一种使用热泵的车辆空调器，该热泵具有一套包括一台压缩机、一个节流阻力阀和一个四通阀的压缩机单元，该单元由一制冷剂通路连接到一车内热交换器以及一车外热交换器；该空调器还装备有一用于抽入外部空气的风扇，并且通过转换制冷剂的流动方向来执行制冷运行与供暖运行，其中在所述供暖运行过程中，如果所述发动机室的温度高于一预定值，则将用于抽入外部空气的所述风扇逆转，从而将高温空气从所述发动机室排出到外部。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种使用热泵的车辆空调器，该空调器安装在诸如汽车一类的车辆上。近来，随着要求改善空气环境与环境问题的需要，对于引入一低污染和代用能量的车辆的需求越来越高。当用天然气来作为代替能源时，这基本上只是燃料的改变，并不需要改变空调装置(下称空调器)的基本结构，因为其中仍然具有内燃机(下称发动机)。然而，如果在电动车辆或混合动力车辆(同时使用电动马达和发动机作为动力源)内使用传统的空调器时，则需要重新考虑在供暖运行过程中的热源，以及在制冷运行过程中的压缩机动力源，其中混合动力车辆是代用能量车辆中的一种主要的候选车。也就是说，在供暖运行过程中会产生一问题，因为电动车辆没有如传统的车辆中那样用发动机制冷水作为热源，而在混合动力车辆中具有一种马达行驶模式，在该模式下发动机停止，车辆仅由电动马达驱动，从而不能获得足够的热水。此外，在制冷运行过程中，压缩机的动力源不能如传统的车辆那样仅依靠发动机，而是必须提供另一动力源。例如，在混合动力车辆中，具有一种马达行驶模式，在该模式下车辆仅由电动马达驱动，或者即使车辆由发动机驱动，则在停车时，发动机也是停止的而不进行怠速运转。因此，当仅将发动机用作压缩机的动力源时，空调器不可能稳定运行。基于此，家用制冷/供暖空调器中所使用的热泵型空调器已经被用作安装在诸如电动车辆与混合动力车辆一类车辆的空调器中。图4表示的是一种使用热泵的传统车辆空调器的结构示意图。在该图中，标记1表示一车内热交换器，2表示一压缩机单元，3表示一车外热交换器，4表示一抽入外部空气的风扇。在该情形中，车外热交换器3与压缩机单元2等一起被安装在发动机室的内部。通过启动用于抽入外部空气的风扇4，外部空气可以被抽入发动机室内。对于上述传统的构造，制冷剂如下所述进行循环，以对车厢进行制冷和供暖。在供暖运行过程中，制冷剂沿顺时针方向循环，如图中的实线箭头所示。制冷剂通过压缩机单元2内的压缩机被转换成高温高压气体，然后被输送到车内热交换器1，以与车辆外的空气(外部空气)或与车辆内的空气(内部空气)进行热交换。结果是，外部空气或内部空气(下称吸入空气)通过从高温高压气体制冷剂中吸收热量而变成热空气，并且与此同时，高温高压气体制冷剂损失热量而变成冷凝液，并且变成高温高压液体制冷剂。接着，高温高压液体制冷剂通过压缩机单元2，在此膨胀变成低温低压液体制冷剂，并且被输送给车外热交换器3。在车外热交换器3中，低温低压液体制冷剂从外部空气吸收热量，并且蒸发和气化，变成低温低压气体制冷剂。该低温低压气体制冷剂被再次输送给压缩机单元2并且被压缩，变成高温高压气体。此后，重复上述过程。也就是说，在供暖运行过程中，车外热交换器3用作蒸发器，而车内热交换器1则用作冷凝器。如果继续这一运行，在车外热交换器3上就会结霜，并且不能进行充分的热交换。因此，如果满足预定的除霜条件，就通过转换制冷剂的流动方向，即通过使制冷剂如在后面将描述的制冷运行中那样地流动来进行除霜运行，以使霜溶化。采用这种除霜运行，在供暖运行过程中作为蒸发器的车外热交换器3就用作了冷凝器，这样就可以通过从制冷剂接收热量而将霜溶化。在制冷/除湿运行过程中，制冷剂沿逆时针方向循环，如图中的虚线箭头所示。通过压缩机单元2中的压缩机而转变为高温高压气体的制冷剂被输送给车外热交换器3，以与外部空气进行热交换。结果是，制冷剂向外部空气释放热量，并且被转变为冷凝液，变成高温高压液体制冷剂。如上所述变成高温高压液体制冷剂的制冷剂通过在压缩机单元2内的节流阻力阀变成低温低压液体制冷剂，并且然后被输送给车内热交换器1。接着，低温低压液体制冷剂从车内热交换器1的吸入空气中吸收热量，以冷却空气。因此，可以向车厢输送冷却空气，并且与此同时，制冷剂本身被蒸发和气化，变成低温低压气体制冷剂，再次被输送给压缩机单元2内的压缩机。此后，重复上述过程。总之，在制冷运行过程中，车内热交换器1用作蒸发器，而车外热交换器3则用作冷凝器。对于上述传统的采用热泵的车辆空调器，希望在供暖运行过程中有效地利用来自动力源(发动机、电动马达等)的余热。也就是说，当外部空气温度较低时，使用热泵可能难以从外部空气抽入足够的热量，从而会引起空调器的供暖能力不足的问题。例如，温度不能如希望的那样上升，或者需要一段较长的时间来达到所希望的温度。因此，渴望通过使用热泵从传统上被废弃了的发动机余热等中吸入热量来改善供暖能力，并且在空调器的供暖运行过程中有效地利用该热量，从而提高车辆空调器的市场竞争力。此外，在需要供暖运行的情况下上述除霜运行执行制冷运行过程。因此，从给乘客提供舒适的车厢环境的观点出发，最好是除霜运行的频率应当最小，并且应当在短的时间段内结束这些除霜运行。此外，当启动或停止除霜运行时，运行一个四通阀来改变制冷剂的流动方向。此时，由于高压侧与低压侧调换了，就会产生异常的声音。该异常声音的出现对于车辆空调器来说是不希望的，因此希望采取措施来克服这一问题。在除霜运行过程中解决这一问题是提高车辆空调器市场竞争力的关键。基于上述情况，本专利技术的目的是通过在供暖运行过程中有效地利用发动机余热来改善车辆空调器的供暖能力，以及解决在除霜运行过程中的问题，从而提供具有较高市场竞争力的使用热泵的车辆空调器。为解决上述问题，本专利技术采用下述措施。根据本专利技术的第一种情况的一种使用热泵的车辆空调器是这样一种使用热泵的车辆空调器，该热泵具有一套包括一台压缩机、一个节流阻力阀和一个四通阀的压缩机单元，该单元通过一制冷剂通路连接到一个用于在制冷剂与吸入空气之间进行热交换的车内热交换器上，以及一安装在发动机室内的用于在制冷剂与外部空气之间进行热交换的车外热交换器；该空调器还装备有一用于抽入外部空气的风扇，并且通过转换所述制冷剂的流动方向来执行制冷运行与供暖运行，其中在供暖运行的过程中，如果发动机室的温度高于一预定值，则将用于抽入外部空气的风扇逆转，从而高温空气被从发动机室排出到外部。在此情形中，最好是将用于抽入外部空气的风扇安装在车体内，从而从车体侧面抽入外部空气外部空气。此外，当用于抽入外部空气的风扇被安装成从车体前侧抽入外部空气时，就仅需在停车时将用于抽入外部空气的风扇逆转。对于这种使用热泵的车辆空调器，当发动机室的温度高于一预定值时，就将用于抽入外部空气的风扇逆转，从而使发动机室内的高温空气经车外热交换器流向发动机室的外部。因此，车外热交换器可以使用该热泵从高温空气吸收热量，所述高温空气是通过动力源余热，例如发动机余热而变热的。如果用于抽入外部空气的风扇被安装成从车体侧面抽入外部空气，则可以在车辆行驶时实现风扇的逆转运行而不会受到冲压(ram pressure)的影响。根据本专利技术的第四种情况的一种使用热泵的车辆空调器是这样一种使用热泵的车辆空调器，该热泵具有一套包括一台压缩机、一个节流阻力阀和一个四通阀的压缩机单元，该单元被一制冷剂通路连接到一用于在制冷剂与吸入空气之间进行热交换的车内热交换器，以及一用于在制冷剂与外部空气之间进行热交换的车外热交换器，并且通过转换所述制冷剂的流动方向来执行制冷运行与供暖运行，其中，在供暖运行过程中，当启动或结束除霜运行时，在所述压缩机的功能暂时被停止的条件下，转换所述四通阀。在此情形中，通过断开(分离)设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用热泵的车辆空调器，该热泵具有一套包括一台压缩机、一个节流阻力阀和一个四通阀的压缩机单元，该单元由一制冷剂通路连接到一用于在制冷剂与吸入空气之间进行热交换的车内热交换器，以及一安装在发动机室内的用于在制冷剂与外部空气之间进行热交换的车外热交换器；该空调器还装备有一用于抽入外部空气的风扇，并且通过转换所述制冷剂的流动方向来执行制冷运行与供暖运行，其中，在所述供暖运行过程中，如果所述发动机室的温度高于一预定值，则将所述用于抽入外部空气的风扇逆转，从而将高温空气从所述发动机室排出到外部。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：平尾丰隆，藤谷诚，格雷戈里A梅杰，曾欣，
申请(专利权)人：三菱重工业株式会社，通用汽车公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]