冷冻循环装置的制造方法
【专利说明】冷冻循环装置
[0001]关联申请的相互参照
[0002]本申请基于本公开内容通过参照而编入本申请的在2012年10月8日提出申请的日本专利申请2012-223750。
技术领域
[0003]本公开涉及具备将冷媒的气液进行分离的气液分离器的冷冻循环装置。
【背景技术】
[0004]以往，在专利文献I中公开了一种适用于空调装置的蒸气压缩式的冷冻循环装置，该冷冻循环装置构成为能在加热向空调对象空间送风的空气(热交换对象流体)来对空调对象空间进行制热的运行模式(制热模式)下的运行、与将空气冷却来对空调对象空间进行制冷的运行模式(制冷模式)下的运行之间进行切换。
[0005]进而，该专利文献I的冷冻循环装置具备将低压冷媒的气液进行分离来蓄存剩余液相冷媒的储液器(气液分离器)，无论在切换至哪种运行模式时，均使压缩机吸入由储液器分离出的低压气相冷媒。
[0006]在先技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:JP专利第4311115号公报
【发明内容】
[0009]基于本申请发明者们的探讨，专利文献I的储液器配置于空调对象空间的外部，即暴露在外部气体中的外部空间，因此若像外部气温较高时的制冷模式时那样外部气温与储液器内的低压冷媒的温度的温度差扩大，则有时储液器内的低压冷媒会从外部气体吸热。
[0010]这种储液器内的低压冷媒从外部气体的不必要的吸热会使来自向空调对象空间送风的空气的吸热量减少，成为使冷冻循环装置的制冷性能下降的原因。也就是，发生配置于外部空间的储液器内的冷媒与外部气体之间的不必要的热交换成为导致冷冻循环装置的性能下降的原因。
[0011]鉴于上述点，本公开的目的在于，抑制因发生气液分离器内的冷媒与外部气体之间的不必要的热交换所致的冷冻循环装置的性能下降。
[0012]为了达成上述目的，本公开中的冷冻循环装置具备:压缩机；加热用热交换器；第1、第2减压器；冷却用热交换器；以及气液分离器。压缩机将冷媒进行压缩并喷出。加热用热交换器使从压缩机喷出的高压冷媒与热交换对象流体进行热交换来对热交换对象流体进行加热。第1、第2减压器使加热用热交换器下游侧的冷媒进行减压。冷却用热交换器使从第2减压器流出的冷媒与热交换对象流体进行热交换来对热交换对象流体进行冷却，并且向压缩机吸入侧流出。气液分离器配置于暴露在外部气体中的外部空间，将冷媒的气液进行分离。
[0013]进而，在对热交换对象流体进行冷却的冷却模式时，使高压冷媒经由第I减压器而向气液分离器流入。在对热交换对象流体进行加热的加热模式时，使加热用热交换器下游侧的冷媒被第I减压器减压得比冷却模式时低而向所述气液分离器流入。
[0014]据此，在冷却模式时，由于使高压冷媒不被第I减压器减压而向气液分离器流入，因此能使气液分离器内的冷媒温度变为较高的温度。在此，热交换对象流体的冷却一般在高外部气温时执行。因此，在冷却模式时，通过使气液分离器内的冷媒温度变为较高的温度，从而能抑制配置于外部空间的气液分离器内的冷媒的温度与外部气温的温度差扩大的情况。
[0015]另外，在加热模式时，由于使被第I减压器减压后的低压冷媒向气液分离器流入，因此能使气液分离器内的冷媒温度变为较低的温度。在此，热交换对象流体的加热一般在低外部气温时执行。因此，在加热模式时，通过使气液分离器内的冷媒温度变为较低的温度，从而能抑制配置于外部空间的气液分离器内的冷媒的温度与外部气温的温度差扩大的情况。
[0016]其结果，根据本权利要求记载的公开，无论在哪种运行模式下，均能抑制配置于外部空间的气液分离器内的冷媒的温度与外部气温的温度差的扩大，能抑制因发生气液分离器内的冷媒与外部气体之间的不必要的热交换所致的冷冻循环装置的性能下降。
[0017]此外，本权利要求所记载的“从第2减压器流出的冷媒”，不是仅指被第2减压器减压而流出的冷媒，还包含不被第2减压器减压而流出的冷媒。
[0018]进而，冷冻循环装置可以具备室外热交换器和冷媒回路切换部。室外热交换器使加热用热交换器下游侧的冷媒与外部气体进行热交换。冷媒回路切换部对在回路内进行循环的冷媒的冷媒回路进行切换。
[0019]具体而言，关于冷媒回路切换部，在冷却模式时的冷媒回路中，例如使从加热用热交换器流出的冷媒向室外热交换器流入，并使从室外热交换器流出的冷媒向气液分离器流入。在加热模式时的冷媒回路中，例如使从加热用热交换器流出的冷媒由第I减压器进行减压，并使由第I减压器减压后的冷媒向气液分离器流入。
[0020]据此，在冷却模式时，由于使由室外热交换器与外部气体进行热交换后的高压冷媒向气液分离器流入，因此能使气液分离器内的冷媒温度与外部气温同等。因此，在冷却模式时，几乎不发生配置于外部空间的气液分离器内的冷媒与外部气体之间的热交换。其结果，能更有效地抑制因发生气液分离器内的冷媒与外部气体之间的不必要的热交换所致的冷冻循环装置的性能下降。
【附图说明】
[0021]图1是表示第I实施方式的冷冻循环装置的制冷模式时的冷媒回路的整体构成图。
[0022]图2是表示第I实施方式的冷冻循环装置的制热模式时的冷媒回路的整体构成图。
[0023]图3是表示第I实施方式的冷冻循环装置的制冷模式时的冷媒的状态的莫里尔线图。
[0024]图4是表示第I实施方式的冷冻循环装置的制热模式时的冷媒的状态的莫里尔线图。
[0025]图5是表示第2实施方式的冷冻循环装置的制冷模式时的冷媒回路的整体构成图。
[0026]图6是表示第2实施方式的冷冻循环装置的制热模式时的冷媒回路的整体构成图。
[0027]图7是表示第2实施方式的冷冻循环装置的制冷模式时的冷媒的状态的莫里尔线图。
[0028]图8是表示第2实施方式的冷冻循环装置的制热模式时的冷媒的状态的莫里尔线图。
[0029]图9是表示第3实施方式的冷冻循环装置的制冷模式时的冷媒回路的整体构成图。
[0030]图10是表示第3实施方式的冷冻循环装置的制热模式时的冷媒回路的整体构成图。
[0031]图11是表示第3实施方式的冷冻循环装置的制冷模式时的冷媒的状态的莫里尔线图。
[0032]图12是表示第3实施方式的冷冻循环装置的制热模式时的冷媒的状态的莫里尔线图。
[0033]图13是表示第4实施方式的冷冻循环装置的制冷模式时的冷媒回路的整体构成图。
[0034]图14是表示第4实施方式的冷冻循环装置的制热模式时的冷媒回路的整体构成图。
[0035]图15是表示第5实施方式的冷冻循环装置的制冷模式时的冷媒回路的整体构成图。
[0036]图16是表示第5实施方式的冷冻循环装置的制热模式时的冷媒回路的整体构成图。
[0037]图17是第6实施方式的冷冻循环装置的整体构成图。
[0038]图18是表示第6实施方式的冷冻循环装置的制热模式时的冷媒的状态的莫里尔线图。
[0039]图19是表示第7实施方式的冷冻循环装置的制冷模式时的冷媒回路的整体构成图。
[0040]图20是表示第7实施方式的冷冻循环装置的制热模式时的冷媒回路的整体构成图。
[0041]图21是表示第7实施方式的冷冻循环装置的制热模式时的冷媒的状态的莫里尔线图。
[0042]图22是第8实施方式的冷冻循环装置的整体构成图。
[0043]图23是表示第8实施方式的冷冻循环装置的制热模式时的冷媒的状态的莫里尔线图。
[0044]图24是表示第9实施方式的冷冻循环装置的制冷模式时的冷媒回路的整体构成图。
[0045]图25是表示第9实施方式的冷冻循环装置的制热模式时的冷媒回路的整体构成图。
[0046]图26是表示第9实施方式的冷冻循环装置的制热模式时的冷媒的状态的莫里尔线图。
[0047]图27是表示第10实施方式的冷冻循环装置的制冷模式时的冷媒回路的整体构成图。
[0048]图28是表示第10实施方式的冷冻循环装置的制热模式时的冷媒回路的整体构成图。
[0049]图29是表示第10实施方式的冷冻循环装置的制热模式时的冷媒的状态的莫里尔线图。
[0050]图30是表示第11实施方式的冷冻循环装置的制冷模式时的冷媒回路的整体构成图。
[0051]图31是表示第11实施方式的冷冻循环装置的制热模式时的冷媒回路的整体构成图。
[0052]图32是表示第11实施方式的冷冻循环装置的制热模式时的冷媒的状态的莫里尔线图。
[0053]图33是表示第12实施方式的冷冻循环装置的制冷模式以及第2制热模式时的冷媒回路的整体构成图。
[0054]图34是表示第12实施方式的冷冻循环装置的制热模式时的冷媒回路的整体构成图。
[0055]图35是表示第12实施方式的冷冻循环装置的第2制热模式的第I模式时的冷媒的状态的莫里尔线图。
[0056]图36是表示第12实施方式的冷冻循环装置的第2制热模式的第2模式时的冷媒的状态的莫里尔线图。
[0057]图37是表示第12实施方式的冷冻循环装置的第2制热模式的第3模式时的冷媒的状态的莫里尔线图。
[0058]图38是表示第13实施方式的冷冻循环装置的制冷模式以及第2制热模式时的冷媒回路的整体构成图。
[0059]图39是表示第13实施方式的冷冻循环装置的制热模式时的冷媒回路的整体构成图。
【具体实施方式】
[0060](第I实施方式)
[0061]根据图1-图4来说明本公开的第I实施方式。在本实施方式中，将本公开的冷冻循环装置10应用于从行驶用电动机获得车辆行驶用的驱动力的电动汽车上所搭载的车辆用空调装置I。该冷冻循环装置10在车辆用空调装置I中发挥对向作为空调对象空间的车室内送风的空气进行加热或者冷却的功能。因此，本实施方式的热交换对象流体是空气。
[0062]进而，冷冻循环装置10如图1、图2所示，构成为能在对空气进行冷却来对车室内进行制冷的制冷模式(冷却模式)的冷媒回路(参照图1)、与对空气进行加热来对车室内进行制热的制热模式(加热模式)的冷媒回路(参照图2)之间进行切换。此外，在图1、图2中，以实线箭头来表示各个运行模式下的冷媒的流动。
[0063]另外，在该冷冻循环装置10中，采用了 HFC系冷媒(具体而言为R134a)作为冷媒，构成了高压侧冷媒压力Pd不超过冷媒的临界压力的蒸气压缩式的亚临界冷冻循环。当然，也可以采用HFO系冷媒(例如R1234yf)等。进而，在冷媒中混入了用于润滑压缩机11的冷冻机油，冷冻机油的一部分与冷媒一起在回路中循环。
[0064]冷冻循环装置10的构成设备当中，压缩机11配置于车辆机盖内，在冷冻循环装置10中吸入冷媒，进行压缩并喷出，从而作为将固定了喷出容量的固定容量型的压缩机构通过电动机进行旋转驱动的电动压缩机来构成。关于压缩机11的电动机，其运转(转速)基于从后述的空调控制装置输出的控制信号而被控制。
[0065]在压缩机11的喷出口侧，连接着室内冷凝器12的冷媒入口侧。室内冷凝器12配置于在后述的室内空调组件30中形成向车室内送风的空气的空气通路的壳体31内，是使从压缩机11喷出的高压冷媒与通过后述的室内蒸发器20后的空气进行热交换来对空气进行加热的加热用热交换器。此外，室内空调组件30的细节将后述。
[0066]在室内冷凝器12的冷媒出口侧，连接着作为在制热模式时使从室内冷凝器12流出的冷媒进行减压的第I减压器的第I膨胀阀13的入口侧。第I膨胀阀13是具有构成为能变更开度的阀体、以及使该阀体的开度变化的步进电动机所组成的电动致动器而构成的电气式的可调节流机构，其运转基于从空调控制装置输出的控制信号而被控制。
[0067]进而，第I膨胀阀13通过使开度变为全开从而几乎不发挥冷媒减压作用地仅作为冷媒通路来发挥功能的带全开功能的可调节流机构而构成。在第I膨胀阀13的出口侧，连接着室外热交换器14的冷媒入口侧。室外热交换器14配置于车辆机盖内，用于使在其内部流通的冷媒与从未图示的送风扇吹来的外部气体进行热交换。
[0068]更具体而言，本实施方式的室外热交换器14，在制冷模式时作为使高压冷媒散热的散热器来发挥功能，在制热模式时作为使低压冷媒蒸发的蒸发器来发挥功能。另外，送风扇是通过从空调控制装置输出的控制电压来对运转率即转速(送风的空气量)进行控制的电动送风机。
[0069]在室外热交换器14的冷媒出口侧，经由分支部15a而连接着储液器17的气相侧流入口以及液相侧流入口。该分支部15a由三面接头构成，将3个流入出口当中I个作为冷媒流入口，将剩余的2个作为冷媒流出口。
[0070]而且，在从分支部15a的一个冷媒流出口起至储液器17的气相侧流入口为止的冷媒通路，配置有使该冷媒通路进行开闭的气相入口侧开闭阀16a，在从分支部15a的另一个冷媒流出口起至储液器17的液相侧流入口为止的冷媒通路，配置有使该冷媒通路进行开闭的液相入口侧开闭阀16b。
[0071]储液器17是将流入内部的冷媒的气液进行分离并蓄存回路内的剩余液相冷媒的气液分离器。该储液器17配置于车辆机盖内，也就是暴露在外部气体中的外部空间。进而，在储液器17，除了气相侧流入口以及液相侧流入口之外，还设置有使分离出的气相冷媒流出的气相冷媒流出口以及使分离出的液相冷媒流出的液相冷媒流出口。
[0072]在气相冷媒流出口，经由合流部15b而连接着压缩机11的吸入口。该合流部15b是与分支部15a同样的三面接头构造，将3个流入出口当中2个作为冷媒流入口，将剩余的I个作为冷媒流出口。进而，在从储液器17的气相冷媒流出口起至合流部15b的一个冷媒流入口为止的冷媒通路，配置有使该冷媒通路进行开闭的气相出口侧开闭阀16c。
[0073]在此，气相入口侧开闭阀16a、液相入口侧开闭阀16b、以及气相出口侧开闭阀16c均是同样的构成，是其运转基于从空调控制装置输出的控制信号而被控制的电磁阀。进而，这些开闭阀16a_16c对各冷媒通路进行开闭，由此来切换在回路内进行循环的冷媒的冷媒回路。因此，开闭阀16a_16c构成了本实施方式的冷媒回路切换部。
[0074]另一方面，在储液器17的液相冷媒流出口，经由第2膨胀阀19而连接着室内蒸发器20的冷媒入口侧。第2膨胀阀19是与第I膨胀阀13同样的构成的电气式膨胀阀，是在制冷模式时使由储液器17分离出的液相冷媒进行减压并向室内蒸发器20的冷媒入口侧流出的第2减压器。
[0075]室内蒸发器20配置于室内空调组件30的壳体31内，且配置于比前述的室内冷凝器12更靠空气流上游侧，是通过使从第2膨胀阀19流出的低压冷媒与空气进行热交换并使其蒸发来对空气进行冷却的冷却用热交换器。在室内蒸发器20的冷媒出口连接着前述的合流部15b的另一个冷媒流入口，在合流部15b的冷媒流出口连接着压缩机11的吸入口侧。
[0076]接下来，说明室内空调组件30。室内空调组件30用于将由冷冻循环装置10进行温度调整后的空气向车室内吹出，且配置于车室内最前部的仪表盘(仪表板)的内侧(车室内)。进而，室内空调组件30在构成其外壳的壳体31内收纳送风机32、室内蒸发器20、室内冷凝器12、以及空气混合门34等而构成。
[0077]壳体31形成向车室内送风的空气的空气通路，由具有某种程度的弹性且强度方面也优异的树脂(例如聚丙烯)来成型。在该壳体31内的空气流最上游侧，配置有作为向壳体31内切换导入内部气体(车室内空气)与外部气体(车室外空气)的内外气体切换部的内外气体切换装置33。
[0078]内外气体切换装置33通过内外气体切换门来连续地调整向壳体31内导入内部气体的内部气体导入口以及导入外部气体的外部气体导入口的开口面积，从而使内部气体的风量与外部气体的风量的风量比例连续地变化。内外气体切换门由内外气体切换门用的电动致动器进行驱动，该电动致动器其运转基于从空调控制装置输出的控制信号而被控制。
[0079]在内外气体切换装置33的空气流下游侧，配置有作为将经由内外气体切换装置33吸入的空气朝着车室内进行送风的送风器的送风机(鼓风机)32。该送风机32是由电动机来驱动离心多叶风扇(西洛克风扇)的电动送风机，其转速(送风量)基于从空调控制装置输出的控制电压而被控制。
[0080]在送风机32的空气流下游侧，相对于空气的流动，按照室内蒸发器20以及室内冷凝器12的顺序进行配置。换言之，室内蒸发器20配置于比室内冷凝器12更靠空气流上游侦U。进而，在室内蒸发器20的空气流下游侧、且室内冷凝器12的空气流上游侧，配置有对通过室内蒸发器20后的空气当中让通过室内冷凝器12的风量比例进行调整的空气混合门34。
[0081]另外，在室内冷凝器12的空气流下游侧，设置有使由室内冷凝器12与冷媒进行热交换而加热后的空气与绕过开室内冷凝器12而未被加热的空气进行混合的混合空间35。进而，在壳体31的空气流最下游部，设置有将由混合空间35混合后的空气(空调风)向作为空调对象空间的车室内进行吹出的开口孔。
[0082]具体而言，