车辆用空调装置的制冷循环及搭载其的车辆的制作方法

本发明涉及在具有内部热交换器(ihx＝internalheatexchanger)的车辆用空调装置的制冷循环中改善性能系数(cop＝coefficientofperformance)的技术。

背景技术：

作为表示制冷循环的能力的指标，已知性能系数(cop)，计算为蒸发器的制冷能力除以驱动压缩机的动力得到的值。例如，通过增大制冷能力，以及降低驱动压缩机的动力，能够增加性能系数。

作为增加制冷循环的性能系数的装置，已知在制冷循环中设置内部热交换器(ihx)的结构，该内部热交换器对流出冷凝器的温度相对较高的制冷剂、以及流出蒸发器的温度相对较低的制冷剂进行热交换。

从冷凝器流出的制冷剂通过内部热交换器在焓下降的状态下流入蒸发器，因此增大了蒸发器的制冷能力，有利于性能系数(cop)的增加。另一方面，从蒸发器流出的制冷剂通过内部热交换器在焓增大的状态下流入压缩机，因此增加了驱动压缩机的动力，有利于性能系数的下降。在此，提出了用于在具有内部热交换器的车辆用空调装置的制冷循环中防止性能系数的下降的技术(例如参照专利文献1)。

专利文献1的特征在于，将用于控制膨胀装置的制冷剂温度检测装置(感温筒等)配置在内部热交换器和压缩机之间的路径。根据该特征，能够谋求基于内部热交换的热量进出结束后的制冷剂的能量状态，控制膨胀装置的阀开度，抑制流入压缩机的制冷剂的焓的增大，防止性能系数的下降。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开第2008-122034号公报

技术实现要素：

发明所要解决的课题

然而，在专利文献1中，需要新配置在内部热交换器和压缩机之间的制冷剂温度检测装置，不能避免生产性的恶化。近年来的车辆对生产性的提高的要求较高，在复杂地配置有多个部件的发动机室内新设温度检测装置明显不利于生产性的提高。

在此，本发明的目的在于，关于具备内部热交换器的车辆用空调装置的制冷循环及搭载其的车辆，提供一种具备内部热交换器的车辆用空调装置的制冷循环及搭载其的车辆，其能够以不追加部件的方式抑制性能系数的下降。

用于解决课题的技术方案

本发明涉及的车辆用空调装置的制冷循环具备：制冷剂回路，其利用配管连接压缩机、冷凝器、电控膨胀阀和蒸发器，使制冷剂循环；内部热交换器，其在第一热交换部和第二热交换部之间进行所述制冷剂的热交换，从所述冷凝器导出至所述电控膨胀阀的制冷剂流经所述第一热交换部，从所述蒸发器导出至所述压缩机的吸入侧的制冷剂流经所述第二热交换部；压力传感器，其检测所述冷凝器和所述内部热交换器之间的所述制冷剂的压力；第一温度传感器及第二温度传感器中的至少任一方，所述第一温度传感器检测所述蒸发器的温度或通过该蒸发器的空气的温度，所述第二温度传感器在所述蒸发器和所述内部热交换器之间具有测定点；阀开度控制装置，其基于所述内部热交换器和所述压缩机之间的所述制冷剂的过热度，控制所述电控膨胀阀的阀开度；所述阀开度控制装置采用计算过热度的值作为所述过热度，所述计算过热度的值利用所述第一温度传感器的检测值及所述第二温度传感器的检测值中的至少任一方和所述压力传感器的检测值作为参数来计算。

在本发明涉及的车辆用空调装置的制冷循环中，包含如下形态，即，所述阀开度控制装置具有对所述计算过热度进行计算的计算部，

将根据所述压力传感器的检测值换算的所述制冷剂的温度的值设为a[℃]，将所述第一温度传感器的检测值设为b[℃]，将所述第二温度传感器的检测值设为c[℃]，将所述检测值c与所述检测值b的差设为α[℃]，将利用(式1)推导出的所述内部热交换器的热交换效率的值设为elow时，所述计算部使用(式2)或(式3)推定所述内部热交换器和所述压缩机之间的所述制冷剂的温度x[℃]，根据该温度x[℃]的值与所述检测值b[℃]的差或所述温度x[℃]的值与(所述检测值c[℃]-α)的差，对所述计算过热度的值进行计算，

[式1]

在式1中，t1是所述第一热交换部的入口侧的制冷剂的实际测量温度值，t3是所述第二热交换部的出口侧的制冷剂的实际测量温度值，t4是所述第二热交换部的入口侧的制冷剂的实际测量温度值。

[式2]

[式3]

在本发明涉及的车辆用空调装置的制冷循环中，优选地，所述计算部在所述温度x[℃]的推定中使用所述第二温度传感器的检测值c[℃]，在所述计算过热度的值的计算中使用所述第一温度传感器的检测值b[℃]。能够更正确地推定压缩机吸入的制冷剂的过热度，其结果是，能够更可靠地抑制性能系数的下降。

本发明涉及的车辆具备本发明涉及的车辆用空调装置的制冷循环。能够以不使生产性恶化的方式，提供具备高性能系数的车辆用空调装置的车辆。

发明的效果

本发明涉及具备内部热交换器的车辆用空调装置的制冷循环及搭载其的车辆，能够提供一种具备内部热交换器的车辆用空调装置的制冷循环及搭载其的车辆，其能够以不追加部件的方式抑制性能系数的下降。

附图说明

图1是表示本实施方式涉及的车辆用空调装置的制冷循环的一个例子的系统图。

图2是表示阀开度控制装置进行的电控膨胀阀的阀开度的控制处理的一个例子的流程图。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的一个形态进行说明。以下描述的实施方式是本发明的实施例，本发明不限于以下的实施方式。需要说明的是，本说明书及附图中的附图标记对应于相同的构成元件时，相互指代同一个部件。只要能实现本发明的效果，即可进行各种形态变更。

图1是表示本实施方式涉及的车辆用空调装置的制冷循环的一个例子的系统图。如图1所示，本实施方式涉及的车辆用空调装置的制冷循环1具备：制冷剂回路100，其利用配管61～66连接压缩机2、冷凝器3、电控膨胀阀4和蒸发器5，使制冷剂循环；内部热交换器10，其在第一热交换部11和第二热交换部12之间进行制冷剂的热交换，从冷凝器3导出至电控膨胀阀4的制冷剂流经第一热交换部，从蒸发器5导出至压缩机2的吸入侧的制冷剂流经第二热交换部；压力传感器31，其检测冷凝器3和内部热交换器10之间的制冷剂的压力；第一温度传感器32及第二温度传感器33中的至少任一方，第一温度传感器检测蒸发器5的温度或通过蒸发器5的空气的温度，第二温度传感器在蒸发器5和内部热交换器10之间具有测定点；阀开度控制装置40，其基于内部热交换器10和压缩机2之间的制冷剂的过热度，控制电控膨胀阀4的阀开度，阀开度控制装置40采用计算过热度的值作为过热度，计算过热度的值利用第一温度传感器32的检测值及第二温度传感器33的检测值中的至少任一方和压力传感器31的检测值作为参数来计算。

制冷剂回路100是利用配管61～66连接压缩机2、冷凝器3、电控膨胀阀4和蒸发器5的封闭回路，制冷剂在内部循环。例如，制冷剂是r134a等氟里昂类物质、hfo-1234yf或二氧化碳。

压缩机2受到来自发动机(未图示)的驱动力，或受到通过电力驱动的电动机(未图示)的驱动力，压缩低温低压的气化状态的制冷剂，使其成为高温高压的气化状态的制冷剂。压缩机2可以是固定容量型或可变容量型。

冷凝器3是热交换器，对于从压缩机2排出的高温高压的气化状态的制冷剂，通过行驶风、来自冷却风扇7的风或这两者进行冷却，使其成为高温高压的液化状态的制冷剂。冷却风扇7可以是冷凝器3专用的风扇，或者是同时对靠近冷凝器3的风下侧配置的散热器(未图示)进行冷却的风扇。

电控膨胀阀4通过节流作用，使由冷凝器3冷凝的制冷剂减压/膨胀，使其成为低温低压的雾状的制冷剂(气液混合状的制冷剂)，同时进行制冷剂的流量的调整。

蒸发器5是热交换器，使在电控膨胀阀4变成气液混合状的制冷剂气化，利用此时的蒸汽热量，对通过蒸发器5的送风空气进行冷却除湿。

内部热交换器10配置在制冷剂回路100上。内部热交换器10具有第一热交换部11和第二热交换部12，从冷凝器3导出至电控膨胀阀4的制冷剂流经第一热交换部，从蒸发器5导出至压缩机2的吸入侧的制冷剂流经第二热交换部，在流经第一热交换部11的相对高温的制冷剂和流经第二热交换部12的相对低温的制冷剂之间进行热交换。

内部热交换器10的热交换效率elow是各内部热交换器各自固有的值，由以下的(式1)定义。在式1中，t1是第一热交换部11的入口10a侧的制冷剂的实际测量温度值，t3是第二热交换部12的出口10d侧的制冷剂的实际测量温度值，t4是第二热交换部12的入口10c侧的制冷剂的实际测量温度值。例如，将制冷循环1组装至车辆用空调装置之前，分别在第一热交换部11的入口10a、第二热交换部12的出口10d及第二热交换部12的入口10c设置温度传感器的测定点，测定t1、t3及t4。

[式1]

配管61直接或间接地连接压缩机2的出口和冷凝器3的入口。配管62直接或间接地连接冷凝器3的出口和第一热交换部11的入口10a。配管63直接或间接地连接第一热交换部11的出口10b和电控膨胀阀4的入口。配管64直接或间接地连接电控膨胀阀4的出口和蒸发器5的入口。配管65直接或间接地连接蒸发器5的出口和第二热交换部12的入口10c。配管66直接或间接地连接第二热交换部12的出口10d和压缩机2的入口。

压力传感器31是检测从冷凝器3流出的制冷剂的压力的装置，是现有的制冷循环中已设置的装置。例如，压力传感器31的测定点以与制冷剂接触的方式安装在安装孔(未图示)，该安装孔安装在冷凝器3的制冷剂出口管(未图示)或配管62。在现有的制冷循环中，例如，压力传感器31的检测值被利用于制冷剂回路100的安全装置。更具体地，由于电控膨胀阀4的故障等，从冷凝器3流出的制冷剂不按计划流动，从压缩机2至电控膨胀阀4的制冷剂回路100的压力超过设定值时，停止压缩机2的驱动，进行防止制冷剂回路100受到机械损伤的控制。在本实施方式中，压力传感器31的检测值除了被利用于现有的制冷循环之外，还被利用于电控膨胀阀4的阀开度的控制。通过使用压力传感器31的检测值，利用从冷凝器3流出的高压制冷剂能量控制阀开度，因此，还能够考虑制冷剂的循环量及冷凝器3的热交换量，能够进行精度更高的阀开度的控制。

第一温度传感器32是检测蒸发器5的温度或通过蒸发器5的空气的温度的装置，是现有的制冷循环中已设置的装置。第一温度传感器32检测蒸发器5的温度时，例如，第一温度传感器32的测定点安装在蒸发器5中温度最低的部位的翅片。而且，第一温度传感器32检测通过蒸发器5的空气的温度时，例如，第一温度传感器32的测定点以现有公知的结构安装在蒸发器5中温度最低的部位的下游侧空间。在现有的制冷循环中，例如，第一温度传感器32的检测值被利用于固定容量型的压缩机2的开关控制。更具体地，蒸发器5的温度或通过蒸发器5的空气的温度超过设定值时，驱动压缩机2，蒸发器5的温度或通过蒸发器5的空气的温度低于设定值时，进行使压缩机2停止的控制。或者利用于可变容量型的压缩机2的排出量控制。更具体地，蒸发器5的温度或通过蒸发器5的空气的温度超过设定值时，增加压缩机2的排出量，蒸发器5的温度或通过蒸发器5的空气的温度低于设定值时，进行使压缩机2的排出量减少的控制。将第一温度传感器32的测定点设置在蒸发器5中温度最低的部位的目的在于，更早地检测蒸发器5的冻结。蒸发器5中温度最低的部位是制冷剂回路100中制冷剂的过热度最小或过热度为零的部位。在本实施方式中，第一温度传感器32的检测值除了被利用于现有的制冷循环之外，还被利用于电控膨胀阀4的阀开度的控制。第一温度传感器32的检测值是反映车内的空气温度、以及从吹风机风扇至蒸发器5的送风量的值。因此，通过使用第一温度传感器32的检测值，在阀开度的控制中，还能够考虑车内的空气温度、以及从吹风机风扇至蒸发器5的送风量的因素，能够进行精度更高的阀开度的控制。

第二温度传感器33是检测从蒸发器5流出的制冷剂的温度的装置，是现有的制冷循环中已设置的装置。例如，第二温度传感器33的测定点以接触的方式安装在蒸发器5的制冷剂出口管(未图示)的外周或配管65的外周。在现有的制冷循环中，例如，第二温度传感器33的检测值被利用于电控膨胀阀4的阀开度控制。更具体地，控制电控膨胀阀4的阀开度，以使设置有第二温度传感器33的测定点的蒸发器5的制冷剂出口的过热度的值变为目标值。在本实施方式中，代替设置有第二温度传感器33的测定点的蒸发器5的制冷剂出口的过热度，基于内部热交换器10和压缩机2之间的制冷剂的过热度，控制电控膨胀阀4的阀开度。

第二温度传感器33的检测值比第一温度传感器32的检测值稍高。第二温度传感器33的检测值与第一温度传感器32的检测值的差α根据制冷剂的循环量、通过蒸发器5的送风空气的温度或送风量、第一温度传感器32或第二温度传感器33的设置部位、或电控膨胀阀4的设定值(流出蒸发器5的制冷剂的过热度的目标温度)等不同，但是，例如是2～6℃。

本实施方式涉及的制冷循环1可以具备第一温度传感器32及第二温度传感器33两者，或者不具备第一温度传感器32或第二温度传感器33中的任一方。通过具备第一温度传感器32及第二温度传感器33两者，能够更正确地推定过热度。而且，通过不具备第一温度传感器32或第二温度传感器33中的任一方，能够减少部件个数。不具备第一温度传感器32或第二温度传感器33中的任一方时，优选地，省略第二温度传感器33。

优选地，阀开度控制装置40具有：对计算过热度进行计算的计算部41；基于计算过热度调整电控膨胀阀4的阀开度的阀控制部42。计算过热度是吸入压缩机2的制冷剂的过热度的推定值。优选地，阀开度控制装置40搭载于空调控制单元(未图示)，或搭载于搭载有制冷循环1的车辆的发动机控制单元(未图示)。能够灵活地应对车辆的设计思想、内存容量或成本等各种要素。

图2是表示阀开度控制装置进行的电控膨胀阀的阀开度的控制处理的一个例子的流程图。优选地，阀开度的控制处理具有：推定内部热交换器10和压缩机2之间的制冷剂的温度x[℃]的工序(步骤s1)；对计算过热度的值进行计算的工序(步骤s2)；控制阀开度的工序(步骤s3)。

(步骤s1)

在步骤s1中，阀开度控制装置的计算部41使用(式2)或(式3)计算内部热交换器10和压缩机2之间的所述制冷剂的温度x[℃]的推定值。在式2或式3中，elow是利用(式1)预先推导出的内部热交换器10的热交换效率，是内部热交换器10固有的值。a[℃]是从压力传感器31的检测值换算的温度的值。由于在冷凝器3和内部热交换器10之间制冷剂是饱和状态，根据压力传感器31检测的压力的值唯一地得出温度a[℃]。b[℃]是第一温度传感器32的检测值。c[℃]是第二温度传感器33的检测值。α[℃]是第二温度传感器33的检测值c[℃]与第一温度传感器32的检测值b[℃]的差。α[℃]是基于第一温度传感器32及第二温度传感器33的实际测量值计算的值，或者是基于制冷剂的循环量、通过蒸发器5的送风空气的温度或送风量、第一温度传感器32或第二温度传感器33的设置部位、或电控膨胀阀4的设定值(流出蒸发器5的制冷剂的过热度的目标温度等计算的推定值。在步骤s1中，在温度x的推定中使用第一温度传感器32的检测值b时，采用式2。在温度x的推定中使用第二温度传感器33的检测值c时，采用式3。

[式2]

[式3]

(步骤s2)

在步骤s2中，阀开度控制装置的计算部41使用检测值b[℃]或检测值c[℃]和温度x[℃]的值，对计算过热度的值进行计算。在本实施方式中，将蒸发器5的制冷剂饱和温度减去即将吸入压缩机2的制冷剂温度的值作为计算过热度，将该计算过热度视为内部热交换器10和压缩机2之间的制冷剂的过热度。在此，使用检测值b[℃]时，如上文所述，第一温度传感器32检测的制冷剂在制冷剂回路100中过热度最小(或过热度为零)，因此，将其检测值b[℃]视为制冷剂饱和温度，使用检测值c[℃]时，将(c-α)[℃]视为制冷剂饱和温度。而且，即将吸入压缩机2的温度是步骤s1中求得的x[℃]。所以，对计算过热度，通过式4或式5进行计算。

(式4)计算过热度＝x-b

(式5)计算过热度＝x-(c-α)

(步骤s3)

在步骤s3中，阀开度控制装置40的阀控制部42基于步骤s2中计算的计算过热度的值，控制电控膨胀阀4的阀开度。

在本实施方式涉及的车辆用空调装置的制冷循环1中，优选地，计算部41在温度x[℃]的推定中使用第二温度传感器33的检测值c[℃]，在计算过热度的值的计算中使用第一温度传感器32的检测值b[℃]。由于在温度x[℃]的推定中采用式3，在计算过热度的值的计算中采用式4，不需要利用修正值α进行修正，能够更正确地推定压缩机吸入的制冷剂的过热度，其结果是，能够更可靠地抑制性能系数的下降。

本实施方式涉及的车辆用空调装置的制冷循环1能够推定流入压缩机2的制冷剂的能量(过热度)，反映于膨胀阀的制冷剂流量的控制。另外，作为用于阀开度控制的参数，使用第一温度传感器32的检测值及第二温度传感器33的检测值中的至少任一方和以前就用于空调装置的压力传感器31的检测值，因此，能够提供以不追加新的部件的方式抑制性能系数的下降的空调装置。

本实施方式涉及的车辆具备本实施方式涉及的车辆用空调装置的制冷循环1。能够以不使生产性恶化的方式，提供具备高性能系数的车辆用空调装置的车辆。

附图标记说明

1车辆用空调装置的制冷循环

2压缩机

3冷凝器

4电控膨胀阀

5蒸发器

7冷却风扇

10内部热交换器

10a第一热交换部的入口

10b第一热交换部的出口

10c第二热交换部的入口

10d第二热交换部的出口

11第一热交换部

12第二热交换部

31压力传感器

32第一温度传感器

33第二温度传感器

40阀开度控制装置

41计算部

42阀控制部

61～66配管

100制冷剂回路