冷凍循環裝置的制造方法
【專利說明】冷凍循環裝置
[0001]關聯申請的相互參照
[0002]本申請基于本公開內容通過參照而編入本申請的在2012年10月8日提出申請的日本專利申請。
技術領域
[0003]本公開涉及具備將冷媒的氣液進行分離的氣液分離器的冷凍循環裝置。
【背景技術】
[0004]以往，在專利文獻I中公開了一種適用于空調裝置的蒸氣壓縮式的冷凍循環裝置，該冷凍循環裝置構成為能在加熱向空調對象空間送風的空氣(熱交換對象流體)來對空調對象空間進行制熱的運行模式(制熱模式)下的運行、與將空氣冷卻來對空調對象空間進行制冷的運行模式(制冷模式)下的運行之間進行切換。
[0005]進而，該專利文獻I的冷凍循環裝置具備將低壓冷媒的氣液進行分離來蓄存剩余液相冷媒的儲液器(氣液分離器)，無論在切換至哪種運行模式時，均使壓縮機吸入由儲液器分離出的低壓氣相冷媒。
[0006]在先技術文獻
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻1:JP專利第4311115號公報

【發明內容】

[0009]基于本申請發明者們的探討，專利文獻I的儲液器配置于空調對象空間的外部，即暴露在外部氣體中的外部空間，因此若像外部氣溫較高時的制冷模式時那樣外部氣溫與儲液器內的低壓冷媒的溫度的溫度差擴大，則有時儲液器內的低壓冷媒會從外部氣體吸熱。
[0010]這種儲液器內的低壓冷媒從外部氣體的不必要的吸熱會使來自向空調對象空間送風的空氣的吸熱量減少，成為使冷凍循環裝置的制冷性能下降的原因。也就是，發生配置于外部空間的儲液器內的冷媒與外部氣體之間的不必要的熱交換成為導致冷凍循環裝置的性能下降的原因。
[0011]鑒于上述點，本公開的目的在于，抑制因發生氣液分離器內的冷媒與外部氣體之間的不必要的熱交換所致的冷凍循環裝置的性能下降。
[0012]為了達成上述目的，本公開中的冷凍循環裝置具備:壓縮機；加熱用熱交換器；第1、第2減壓器；冷卻用熱交換器；以及氣液分離器。壓縮機將冷媒進行壓縮并噴出。加熱用熱交換器使從壓縮機噴出的高壓冷媒與熱交換對象流體進行熱交換來對熱交換對象流體進行加熱。第1、第2減壓器使加熱用熱交換器下游側的冷媒進行減壓。冷卻用熱交換器使從第2減壓器流出的冷媒與熱交換對象流體進行熱交換來對熱交換對象流體進行冷卻，并且向壓縮機吸入側流出。氣液分離器配置于暴露在外部氣體中的外部空間，將冷媒的氣液進行分離。
[0013]進而，在對熱交換對象流體進行冷卻的冷卻模式時，使高壓冷媒經由第I減壓器而向氣液分離器流入。在對熱交換對象流體進行加熱的加熱模式時，使加熱用熱交換器下游側的冷媒被第I減壓器減壓得比冷卻模式時低而向所述氣液分離器流入。
[0014]據此，在冷卻模式時，由于使高壓冷媒不被第I減壓器減壓而向氣液分離器流入，因此能使氣液分離器內的冷媒溫度變為較高的溫度。在此，熱交換對象流體的冷卻一般在高外部氣溫時執行。因此，在冷卻模式時，通過使氣液分離器內的冷媒溫度變為較高的溫度，從而能抑制配置于外部空間的氣液分離器內的冷媒的溫度與外部氣溫的溫度差擴大的情況。
[0015]另外，在加熱模式時，由于使被第I減壓器減壓后的低壓冷媒向氣液分離器流入，因此能使氣液分離器內的冷媒溫度變為較低的溫度。在此，熱交換對象流體的加熱一般在低外部氣溫時執行。因此，在加熱模式時，通過使氣液分離器內的冷媒溫度變為較低的溫度，從而能抑制配置于外部空間的氣液分離器內的冷媒的溫度與外部氣溫的溫度差擴大的情況。
[0016]其結果，根據本權利要求記載的公開，無論在哪種運行模式下，均能抑制配置于外部空間的氣液分離器內的冷媒的溫度與外部氣溫的溫度差的擴大，能抑制因發生氣液分離器內的冷媒與外部氣體之間的不必要的熱交換所致的冷凍循環裝置的性能下降。
[0017]此外，本權利要求所記載的“從第2減壓器流出的冷媒”，不是僅指被第2減壓器減壓而流出的冷媒，還包含不被第2減壓器減壓而流出的冷媒。
[0018]進而，冷凍循環裝置可以具備室外熱交換器和冷媒回路切換部。室外熱交換器使加熱用熱交換器下游側的冷媒與外部氣體進行熱交換。冷媒回路切換部對在回路內進行循環的冷媒的冷媒回路進行切換。
[0019]具體而言，關于冷媒回路切換部，在冷卻模式時的冷媒回路中，例如使從加熱用熱交換器流出的冷媒向室外熱交換器流入，并使從室外熱交換器流出的冷媒向氣液分離器流入。在加熱模式時的冷媒回路中，例如使從加熱用熱交換器流出的冷媒由第I減壓器進行減壓，并使由第I減壓器減壓后的冷媒向氣液分離器流入。
[0020]據此，在冷卻模式時，由于使由室外熱交換器與外部氣體進行熱交換后的高壓冷媒向氣液分離器流入，因此能使氣液分離器內的冷媒溫度與外部氣溫同等。因此，在冷卻模式時，幾乎不發生配置于外部空間的氣液分離器內的冷媒與外部氣體之間的熱交換。其結果，能更有效地抑制因發生氣液分離器內的冷媒與外部氣體之間的不必要的熱交換所致的冷凍循環裝置的性能下降。
【附圖說明】
[0021]圖1是表示第I實施方式的冷凍循環裝置的制冷模式時的冷媒回路的整體構成圖。
[0022]圖2是表示第I實施方式的冷凍循環裝置的制熱模式時的冷媒回路的整體構成圖。
[0023]圖3是表示第I實施方式的冷凍循環裝置的制冷模式時的冷媒的狀態的莫里爾線圖。
[0024]圖4是表示第I實施方式的冷凍循環裝置的制熱模式時的冷媒的狀態的莫里爾線圖。
[0025]圖5是表示第2實施方式的冷凍循環裝置的制冷模式時的冷媒回路的整體構成圖。
[0026]圖6是表示第2實施方式的冷凍循環裝置的制熱模式時的冷媒回路的整體構成圖。
[0027]圖7是表示第2實施方式的冷凍循環裝置的制冷模式時的冷媒的狀態的莫里爾線圖。
[0028]圖8是表示第2實施方式的冷凍循環裝置的制熱模式時的冷媒的狀態的莫里爾線圖。
[0029]圖9是表示第3實施方式的冷凍循環裝置的制冷模式時的冷媒回路的整體構成圖。
[0030]圖10是表示第3實施方式的冷凍循環裝置的制熱模式時的冷媒回路的整體構成圖。
[0031]圖11是表示第3實施方式的冷凍循環裝置的制冷模式時的冷媒的狀態的莫里爾線圖。
[0032]圖12是表示第3實施方式的冷凍循環裝置的制熱模式時的冷媒的狀態的莫里爾線圖。
[0033]圖13是表示第4實施方式的冷凍循環裝置的制冷模式時的冷媒回路的整體構成圖。
[0034]圖14是表示第4實施方式的冷凍循環裝置的制熱模式時的冷媒回路的整體構成圖。
[0035]圖15是表示第5實施方式的冷凍循環裝置的制冷模式時的冷媒回路的整體構成圖。
[0036]圖16是表示第5實施方式的冷凍循環裝置的制熱模式時的冷媒回路的整體構成圖。
[0037]圖17是第6實施方式的冷凍循環裝置的整體構成圖。
[0038]圖18是表示第6實施方式的冷凍循環裝置的制熱模式時的冷媒的狀態的莫里爾線圖。
[0039]圖19是表示第7實施方式的冷凍循環裝置的制冷模式時的冷媒回路的整體構成圖。
[0040]圖20是表示第7實施方式的冷凍循環裝置的制熱模式時的冷媒回路的整體構成圖。
[0041]圖21是表示第7實施方式的冷凍循環裝置的制熱模式時的冷媒的狀態的莫里爾線圖。
[0042]圖22是第8實施方式的冷凍循環裝置的整體構成圖。
[0043]圖23是表示第8實施方式的冷凍循環裝置的制熱模式時的冷媒的狀態的莫里爾線圖。
[0044]圖24是表示第9實施方式的冷凍循環裝置的制冷模式時的冷媒回路的整體構成圖。
[0045]圖25是表示第9實施方式的冷凍循環裝置的制熱模式時的冷媒回路的整體構成圖。
[0046]圖26是表示第9實施方式的冷凍循環裝置的制熱模式時的冷媒的狀態的莫里爾線圖。
[0047]圖27是表示第10實施方式的冷凍循環裝置的制冷模式時的冷媒回路的整體構成圖。
[0048]圖28是表示第10實施方式的冷凍循環裝置的制熱模式時的冷媒回路的整體構成圖。
[0049]圖29是表示第10實施方式的冷凍循環裝置的制熱模式時的冷媒的狀態的莫里爾線圖。
[0050]圖30是表示第11實施方式的冷凍循環裝置的制冷模式時的冷媒回路的整體構成圖。
[0051]圖31是表示第11實施方式的冷凍循環裝置的制熱模式時的冷媒回路的整體構成圖。
[0052]圖32是表示第11實施方式的冷凍循環裝置的制熱模式時的冷媒的狀態的莫里爾線圖。
[0053]圖33是表示第12實施方式的冷凍循環裝置的制冷模式以及第2制熱模式時的冷媒回路的整體構成圖。
[0054]圖34是表示第12實施方式的冷凍循環裝置的制熱模式時的冷媒回路的整體構成圖。
[0055]圖35是表示第12實施方式的冷凍循環裝置的第2制熱模式的第I模式時的冷媒的狀態的莫里爾線圖。
[0056]圖36是表示第12實施方式的冷凍循環裝置的第2制熱模式的第2模式時的冷媒的狀態的莫里爾線圖。
[0057]圖37是表示第12實施方式的冷凍循環裝置的第2制熱模式的第3模式時的冷媒的狀態的莫里爾線圖。
[0058]圖38是表示第13實施方式的冷凍循環裝置的制冷模式以及第2制熱模式時的冷媒回路的整體構成圖。
[0059]圖39是表示第13實施方式的冷凍循環裝置的制熱模式時的冷媒回路的整體構成圖。
【具體實施方式】
[0060](第I實施方式)
[0061]根據圖1-圖4來說明本公開的第I實施方式。在本實施方式中，將本公開的冷凍循環裝置10應用于從行駛用電動機獲得車輛行駛用的驅動力的電動汽車上所搭載的車輛用空調裝置I。該冷凍循環裝置10在車輛用空調裝置I中發揮對向作為空調對象空間的車室內送風的空氣進行加熱或者冷卻的功能。因此，本實施方式的熱交換對象流體是空氣。
[0062]進而，冷凍循環裝置10如圖1、圖2所示，構成為能在對空氣進行冷卻來對車室內進行制冷的制冷模式(冷卻模式)的冷媒回路(參照圖1)、與對空氣進行加熱來對車室內進行制熱的制熱模式(加熱模式)的冷媒回路(參照圖2)之間進行切換。此外，在圖1、圖2中，以實線箭頭來表示各個運行模式下的冷媒的流動。
[0063]另外，在該冷凍循環裝置10中，采用了 HFC系冷媒(具體而言為R134a)作為冷媒，構成了高壓側冷媒壓力Pd不超過冷媒的臨界壓力的蒸氣壓縮式的亞臨界冷凍循環。當然，也可以采用HFO系冷媒(例如R1234yf)等。進而，在冷媒中混入了用于潤滑壓縮機11的冷凍機油，冷凍機油的一部分與冷媒一起在回路中循環。
[0064]冷凍循環裝置10的構成設備當中，壓縮機11配置于車輛機蓋內，在冷凍循環裝置10中吸入冷媒，進行壓縮并噴出，從而作為將固定了噴出容量的固定容量型的壓縮機構通過電動機進行旋轉驅動的電動壓縮機來構成。關于壓縮機11的電動機，其運轉(轉速)基于從后述的空調控制裝置輸出的控制信號而被控制。
[0065]在壓縮機11的噴出口側，連接著室內冷凝器12的冷媒入口側。室內冷凝器12配置于在后述的室內空調組件30中形成向車室內送風的空氣的空氣通路的殼體31內，是使從壓縮機11噴出的高壓冷媒與通過后述的室內蒸發器20后的空氣進行熱交換來對空氣進行加熱的加熱用熱交換器。此外，室內空調組件30的細節將后述。
[0066]在室內冷凝器12的冷媒出口側，連接著作為在制熱模式時使從室內冷凝器12流出的冷媒進行減壓的第I減壓器的第I膨脹閥13的入口側。第I膨脹閥13是具有構成為能變更開度的閥體、以及使該閥體的開度變化的步進電動機所組成的電動致動器而構成的電氣式的可調節流機構，其運轉基于從空調控制裝置輸出的控制信號而被控制。
[0067]進而，第I膨脹閥13通過使開度變為全開從而幾乎不發揮冷媒減壓作用地僅作為冷媒通路來發揮功能的帶全開功能的可調節流機構而構成。在第I膨脹閥13的出口側，連接著室外熱交換器14的冷媒入口側。室外熱交換器14配置于車輛機蓋內，用于使在其內部流通的冷媒與從未圖示的送風扇吹來的外部氣體進行熱交換。
[0068]更具體而言，本實施方式的室外熱交換器14，在制冷模式時作為使高壓冷媒散熱的散熱器來發揮功能，在制熱模式時作為使低壓冷媒蒸發的蒸發器來發揮功能。另外，送風扇是通過從空調控制裝置輸出的控制電壓來對運轉率即轉速(送風的空氣量)進行控制的電動送風機。
[0069]在室外熱交換器14的冷媒出口側，經由分支部15a而連接著儲液器17的氣相側流入口以及液相側流入口。該分支部15a由三面接頭構成，將3個流入出口當中I個作為冷媒流入口，將剩余的2個作為冷媒流出口。
[0070]而且，在從分支部15a的一個冷媒流出口起至儲液器17的氣相側流入口為止的冷媒通路，配置有使該冷媒通路進行開閉的氣相入口側開閉閥16a，在從分支部15a的另一個冷媒流出口起至儲液器17的液相側流入口為止的冷媒通路，配置有使該冷媒通路進行開閉的液相入口側開閉閥16b。
[0071]儲液器17是將流入內部的冷媒的氣液進行分離并蓄存回路內的剩余液相冷媒的氣液分離器。該儲液器17配置于車輛機蓋內，也就是暴露在外部氣體中的外部空間。進而，在儲液器17，除了氣相側流入口以及液相側流入口之外，還設置有使分離出的氣相冷媒流出的氣相冷媒流出口以及使分離出的液相冷媒流出的液相冷媒流出口。
[0072]在氣相冷媒流出口，經由合流部15b而連接著壓縮機11的吸入口。該合流部15b是與分支部15a同樣的三面接頭構造，將3個流入出口當中2個作為冷媒流入口，將剩余的I個作為冷媒流出口。進而，在從儲液器17的氣相冷媒流出口起至合流部15b的一個冷媒流入口為止的冷媒通路，配置有使該冷媒通路進行開閉的氣相出口側開閉閥16c。
[0073]在此，氣相入口側開閉閥16a、液相入口側開閉閥16b、以及氣相出口側開閉閥16c均是同樣的構成，是其運轉基于從空調控制裝置輸出的控制信號而被控制的電磁閥。進而，這些開閉閥16a_16c對各冷媒通路進行開閉，由此來切換在回路內進行循環的冷媒的冷媒回路。因此，開閉閥16a_16c構成了本實施方式的冷媒回路切換部。
[0074]另一方面，在儲液器17的液相冷媒流出口，經由第2膨脹閥19而連接著室內蒸發器20的冷媒入口側。第2膨脹閥19是與第I膨脹閥13同樣的構成的電氣式膨脹閥，是在制冷模式時使由儲液器17分離出的液相冷媒進行減壓并向室內蒸發器20的冷媒入口側流出的第2減壓器。
[0075]室內蒸發器20配置于室內空調組件30的殼體31內，且配置于比前述的室內冷凝器12更靠空氣流上游側，是通過使從第2膨脹閥19流出的低壓冷媒與空氣進行熱交換并使其蒸發來對空氣進行冷卻的冷卻用熱交換器。在室內蒸發器20的冷媒出口連接著前述的合流部15b的另一個冷媒流入口，在合流部15b的冷媒流出口連接著壓縮機11的吸入口側。
[0076]接下來，說明室內空調組件30。室內空調組件30用于將由冷凍循環裝置10進行溫度調整后的空氣向車室內吹出，且配置于車室內最前部的儀表盤(儀表板)的內側(車室內)。進而，室內空調組件30在構成其外殼的殼體31內收納送風機32、室內蒸發器20、室內冷凝器12、以及空氣混合門34等而構成。
[0077]殼體31形成向車室內送風的空氣的空氣通路，由具有某種程度的彈性且強度方面也優異的樹脂(例如聚丙烯)來成型。在該殼體31內的空氣流最上游側，配置有作為向殼體31內切換導入內部氣體(車室內空氣)與外部氣體(車室外空氣)的內外氣體切換部的內外氣體切換裝置33。
[0078]內外氣體切換裝置33通過內外氣體切換門來連續地調整向殼體31內導入內部氣體的內部氣體導入口以及導入外部氣體的外部氣體導入口的開口面積，從而使內部氣體的風量與外部氣體的風量的風量比例連續地變化。內外氣體切換門由內外氣體切換門用的電動致動器進行驅動，該電動致動器其運轉基于從空調控制裝置輸出的控制信號而被控制。
[0079]在內外氣體切換裝置33的空氣流下游側，配置有作為將經由內外氣體切換裝置33吸入的空氣朝著車室內進行送風的送風器的送風機(鼓風機)32。該送風機32是由電動機來驅動離心多葉風扇(西洛克風扇)的電動送風機，其轉速(送風量)基于從空調控制裝置輸出的控制電壓而被控制。
[0080]在送風機32的空氣流下游側，相對于空氣的流動，按照室內蒸發器20以及室內冷凝器12的順序進行配置。換言之，室內蒸發器20配置于比室內冷凝器12更靠空氣流上游偵U。進而，在室內蒸發器20的空氣流下游側、且室內冷凝器12的空氣流上游側，配置有對通過室內蒸發器20后的空氣當中讓通過室內冷凝器12的風量比例進行調整的空氣混合門34。
[0081]另外，在室內冷凝器12的空氣流下游側，設置有使由室內冷凝器12與冷媒進行熱交換而加熱后的空氣與繞過開室內冷凝器12而未被加熱的空氣進行混合的混合空間35。進而，在殼體31的空氣流最下游部，設置有將由混合空間35混合后的空氣(空調風)向作為空調對象空間的車室內進行吹出的開口孔。
[0082]具體而言，