[发明专利]热泵式车辆用空调装置及其除霜方法

说明书

技术领域

本发明涉及电动汽车及混合动力汽车等的空调装置所适用的热泵式车辆用空调装置及其除霜方法。

背景技术

目前，在电动汽车(EV)及混合动力汽车(HEV、PHEV等)等所适用的车辆用空调装置中，不能进行利用了发动机冷却水等的燃烧排热的供暖运转。另外，可利用来自代替发动机的行驶用电动机及蓄电池等的排热，但排热量小，因此仅以排热为热源的供暖系统不成立。

特别是，在混合动力汽车中，为了节省燃料，尽力使发动机停止，并且，即使在利用来自代替发动机的行驶用电动机或逆变器(inverter)、蓄电池等的排热的情况下，也由于排热量自身小，因此仅以排热为热源的供暖系统不成立。另一方面，考虑采用电加热器的供暖系统，但对于蓄电池容量而言，供暖电力消耗大，因此会发生导致车辆的行驶距离显著下降的问题。

因此，作为适用于电动汽车等的车辆用空调装置，考虑具备电动压缩机的热泵式车辆用空调装置，但在供暖时，在切换制冷剂回路而使冷凝器具有蒸发器功能、使蒸发器具有冷凝器功能的正反转方式的热泵的情况下，必须在制冷运转及供暖运转不同的压力条件下能够共用构成制冷剂回路的配管类及蒸发器、冷凝器等热交换器等，必须大幅度地变更现有发动机驱动式车辆所适用的车辆用空调装置。另外，在外部空气温度低时，车外侧的蒸发器结有霜时的除霜成为大课题。

另一方面，作为在设置于HVAC单元(Heating Ventilation and AirConditioning Unit；采暖通风和空调装置)内的车内蒸发器中，虽然使用现有系统的蒸发器而可实现热泵供暖的车辆用空调装置的一个例子，已知专利文献1公开的装置。该例子采用的是追加设置供暖用回路的结构，所述供暖用回路，在现有的具备制冷用冷冻循环的车辆用空调装置的HVAC单元内的车内蒸发器的下游侧设有车内冷凝器，将该车内冷凝器连接到压缩机的排出回路中，并且在其出口侧设有三通阀来连接储液器，从该储液器经由HVAC单元内的设置于车内蒸发器的上游侧的过冷器及膨胀阀的制冷剂导入在供暖时具有蒸发器功能的车外冷凝器，然后从其出口侧循环到压缩机的吸入侧。

另外，作为在设置于HVAC单元内的车内蒸发器中，使用现有系统的蒸发器而可实现热泵供暖的车辆用空调装置的另一个例子，提出了专利文献2公开的装置。它是在现有的具备制冷用冷冻循环的车辆用空调装置的HVAC单元内的车内蒸发器的下游侧设有车内冷凝器的装置，采用的是如下的结构，即，将该车内冷凝器连接到压缩机的排出回路，在其出口侧连接与具备第1电子膨胀阀和第1电磁阀的旁通回路并联的并联回路，并且对于第2电子膨胀阀及车内蒸发器连接具备第2电磁阀的旁通回路。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2009-23564号公报

专利文献2：特开2010-111222号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，在专利文献1公开的装置中，必须将车外冷凝器及与其连接的制冷剂配管类设为兼具冷凝功能和蒸发功能的热交换器及高低压共用的配管类，来自现有系统的变更幅度不得不增大。另外，在设置于车室内的HVAC单元侧除设置车内冷凝器以外，还必须设置储液器及过冷器，因此不能避免HVAC单元的大型化，因此，难以确保设置空间，有向车辆的搭载性变差等课题。

在专利文献2公开的装置中，在供暖时，在车外侧的蒸发器结有霜的情况下，也仍旧通过在车外侧风扇停止的状态下使空调装置运转，且由车内冷凝器及车外蒸发器来散发与压缩机的作功量相抵的热量，可一边感到供暖一边进行车外蒸发器的除霜。但是，在专利文献2所示的结构中，需要将车外冷凝器及与其连接的制冷剂配管类设为兼具冷凝功能和蒸发功能的热交换器及高低压共用的配管类，不得不大幅度地变更现有系统，不能将现有系统的车外冷凝器及制冷剂配管等进行共用而以低成本制造简单结构的热泵式车辆用空调装置。

另外，虽然可一边感到供暖一边进行车外蒸发器的除霜，但需要由车内冷凝器及车外蒸发器将与压缩机的作功量相抵的热量分成两份，一份进行散热，一份进行供暖及除霜，被担心热量不足不能否认，且难以得到充分的供暖感及实现短时间的除霜。而且，在该除霜运转期间，优选设为内部空气循环模式来提高供暖效率，但被担心有可能发生窗户模糊，因此不得不以外部空气导入模式进行运转，难以减轻供暖负荷。