專利名稱：車載空調(diào)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用在以電和汽油為能源的混合式車輛、和可怠速停車式車輛等廢熱少的汽車上的車載空調(diào)機(jī)。
背景技術(shù)：
一般的汽車是從以汽油為燃料的內(nèi)燃機(jī)獲得動(dòng)力行駛的，在這樣的汽車上搭載制冷回路，制冷，是在蒸發(fā)器將制冷劑蒸發(fā)、利用產(chǎn)生的冷能將車內(nèi)空氣冷卻而進(jìn)行的。
又，采暖是利用用于冷卻引擎的冷卻水的熱量加熱車內(nèi)空氣而進(jìn)行的。
但是，因?yàn)檫@樣的汽車是燃燒汽油等而獲得驅(qū)動(dòng)力的，所以，人們非常期望對(duì)其排出氣體中含的有害物質(zhì)進(jìn)行抑制或限制。
又，過去，作為冷氣制冷裝置的制冷劑，使用的是例如氯化二氟甲烷(R22、沸點(diǎn)-40.8℃)等。但是，R22等，由于存在因其潛在的對(duì)臭氧的高破環(huán)性，如果釋放到大氣中到達(dá)地球上空的臭氧層，則破壞該臭氧層的問題而成為氟限制的對(duì)象。
該臭氧層的破壞，是因制冷劑中的氯元素(C1)引起的。雖然因此而提出了不含氯元素的制冷劑，例如二氟甲烷(HFC-32、R32、沸點(diǎn)-52℃)等替代制冷劑，但是，由于其地球溫暖化系數(shù)(GWP)為1300～1900，因此，在1997年防止地球溫暖化京都會(huì)議上被列入限制對(duì)象氣體中，難以使用。
在這樣重視環(huán)境的形勢(shì)下，自然界中存在的、環(huán)境負(fù)荷少的CO2等自然制冷劑，由于沒有臭氧層破壞性、可燃性和毒性，并且其地球溫暖化系數(shù)(GWP)為1，對(duì)環(huán)境影響很小，而且經(jīng)濟(jì)，因此受到重視。
但是，將CO2制冷劑用在制冷回路上的時(shí)候，必須有比傳統(tǒng)的空調(diào)機(jī)用制冷劑高3倍以上的工作壓力(例如10MPa)，因此，利用傳統(tǒng)的1級(jí)壓縮式壓縮機(jī)構(gòu)造在壓縮室的密封性上存在問題，例如只壓縮到6MPa左右，則存在不能將CO2作為制冷劑使用的問題。
因此，提出了在第1級(jí)將CO2從3MPa壓縮到6MPa(中間壓力)，再在第2級(jí)從6MPa壓縮到10MPa，然后排出的2級(jí)壓縮式壓縮機(jī)。
提出了在以電和汽油為能源的混合式車輛、和可怠速停車式車輛或只以電為能源的電池車輛等上，搭載將CO2作為制冷劑使用并具有由電力驅(qū)動(dòng)的2級(jí)壓縮式壓縮機(jī)的制冷回路進(jìn)行冷氣制冷，同時(shí)，用冷卻引擎的冷卻水的熱進(jìn)行采暖的方案。
但是，這樣的汽車廢熱量少，存在不能進(jìn)行充分的采暖的問題。
本發(fā)明的目的在于，解決傳統(tǒng)的問題，提供即使在以電和汽油為能源的混合式車輛、和可怠速停車式車輛或只以電為能源的電池車輛等廢氣量少的汽車上采用CO2制冷劑的時(shí)候，也可有效進(jìn)行制冷、采暖、除濕等的車載空調(diào)機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明者等為了解決傳統(tǒng)的問題而銳意研究的結(jié)果是，發(fā)現(xiàn)使用例如CO2制冷劑，搭載具有由電力驅(qū)動(dòng)的2級(jí)壓縮式壓縮機(jī)的制冷回路進(jìn)行制冷，同時(shí)，設(shè)計(jì)使冷卻在第1級(jí)被壓縮的制冷劑的制冷劑換熱器與車內(nèi)空氣進(jìn)行熱交換，而且通過與用于冷卻引擎的冷卻水的熱一同都用于適當(dāng)?shù)募訜嵘?，從而可解決問題，完成了本發(fā)明。
即，本發(fā)明的權(quán)利要求1的車載空調(diào)機(jī)，是具有設(shè)置有利用制冷劑換熱器冷卻在第1級(jí)被壓縮的制冷劑并將冷卻后的制冷劑在第2級(jí)進(jìn)一步壓縮排出的2級(jí)壓縮式壓縮機(jī)以及設(shè)計(jì)成與車內(nèi)空氣進(jìn)行熱交換的蒸發(fā)器的制冷回路、設(shè)置有設(shè)計(jì)成與車內(nèi)空氣進(jìn)行熱交換并循環(huán)引擎的冷卻水的采暖用冷卻水車內(nèi)換熱器的冷卻水回路、以及控制車內(nèi)空氣是否通過前述蒸發(fā)器以及/或者采暖用冷卻水車內(nèi)換熱器的風(fēng)道的風(fēng)門裝置的車載空調(diào)機(jī)，其特征在于設(shè)計(jì)使前述制冷劑換熱器與車內(nèi)空氣進(jìn)行熱交換，并與前述采暖用冷卻水車內(nèi)換熱器一同都可用于車內(nèi)加熱用。
本發(fā)明的權(quán)利要求2的車載空調(diào)機(jī)，是以權(quán)利要求1所述的車載空調(diào)機(jī)為基礎(chǔ)，其特征在于制冷劑是CO2。
圖面的簡(jiǎn)單說明

圖1是示意性說明具有本發(fā)明中所用的2級(jí)壓縮式壓縮機(jī)和作為制冷劑車內(nèi)換熱器使用的蒸發(fā)器的制冷回路的說明圖。
圖2是圖1所示的制冷回路中的莫里爾圖。
圖3是本發(fā)明的車載空調(diào)機(jī)的一實(shí)施形式的結(jié)構(gòu)圖。
圖4是本發(fā)明的車載空調(diào)機(jī)的另一實(shí)施形式(采暖模式)的結(jié)構(gòu)圖。
圖5是圖4所示的本發(fā)明的車載空調(diào)機(jī)的另一實(shí)施形式(制冷模式)的結(jié)構(gòu)圖。
圖6是圖4所示的本發(fā)明的車載空調(diào)機(jī)的另一實(shí)施形式(除濕模式)的結(jié)構(gòu)圖。
實(shí)施發(fā)明的最佳形式以下，根據(jù)圖面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施形式進(jìn)行詳細(xì)說明。
在圖1中，本發(fā)明中所用的2級(jí)壓縮式壓縮機(jī)1，在密閉容器2內(nèi)的上方設(shè)置有帶驅(qū)動(dòng)軸3的馬達(dá)4，設(shè)置使在密閉容器2內(nèi)的最下方被驅(qū)動(dòng)軸3驅(qū)動(dòng)的第1級(jí)壓縮機(jī)構(gòu)(回轉(zhuǎn)式)5以及在其上面的第2級(jí)壓縮機(jī)構(gòu)(回轉(zhuǎn)式)6以180°相位差聯(lián)動(dòng)，如箭頭所示那樣，經(jīng)過F→A低壓制冷劑(3MPa)被吸入第1級(jí)壓縮機(jī)構(gòu)(回轉(zhuǎn)式)5，被壓縮到中間壓力(6MPa)的制冷劑氣體，一部分流入密閉容器2內(nèi)，其它流入外部配管，分流到2通道的制冷劑在密閉容器2外再次合流，經(jīng)過B在制冷劑換熱器7冷卻，冷卻后的制冷劑經(jīng)過C被吸入第2級(jí)壓縮機(jī)構(gòu)(回轉(zhuǎn)式)6，壓縮成高壓(10MPa)之后，從2級(jí)壓縮式壓縮機(jī)1排出。
這樣排出的制冷劑經(jīng)過D在氣體冷卻器8冷卻達(dá)到超臨界狀態(tài)，冷卻后的制冷劑以經(jīng)過E在膨脹閥9→蒸發(fā)器(制冷劑車內(nèi)換熱器)10蒸發(fā)產(chǎn)生冷能變成低壓制冷劑的方式被循環(huán)使用，從而構(gòu)成制冷回路11。
圖2的莫里爾圖中的A～F，相當(dāng)于圖1的制冷回路中的各地點(diǎn)A～F。圖2中的B→B’→D，所示為使在第1級(jí)壓縮機(jī)構(gòu)(回轉(zhuǎn)式)5中被壓縮的制冷劑不在制冷劑換熱器7冷卻，而是在第2級(jí)壓縮機(jī)構(gòu)(回轉(zhuǎn)式)6中被進(jìn)一步壓縮，從而使制冷劑溫度變得更高的情況。
對(duì)應(yīng)由B→C→D→B’→B圍住的斜線表示的面積的能量，相當(dāng)于通過將制冷劑在制冷劑換熱器7上冷卻而驅(qū)動(dòng)2級(jí)壓縮式壓縮機(jī)1時(shí)所需動(dòng)力的減少部分。
在圖3中，與圖1～2所示的構(gòu)成部分同樣的構(gòu)成部分用同一參照符號(hào)，不再重復(fù)說明。
圖3所示是本發(fā)明的車載空調(diào)機(jī)的一實(shí)施形式的結(jié)構(gòu)，將制冷回路11、冷卻水回路12以及控制車內(nèi)空氣流動(dòng)的風(fēng)門裝置30等設(shè)計(jì)成所需結(jié)構(gòu)。
冷卻水回路12，具有為了冷卻內(nèi)燃機(jī)等圖中未畫出的引擎的具有冷卻水循環(huán)的被叫做散熱器的冷卻水車外換熱器13，和設(shè)計(jì)在車內(nèi)側(cè)使車內(nèi)空氣與冷卻水進(jìn)行熱交換的采暖用冷卻水車內(nèi)換熱器14，以及使冷卻水在它們之間循環(huán)的泵15。
而且，用于冷卻在第1級(jí)壓縮機(jī)構(gòu)5被壓縮的制冷劑的制冷劑換熱器7設(shè)置在采暖用冷卻水車內(nèi)換熱器14的前方的近旁。
雖然制冷劑換熱器7的設(shè)置位置沒有特別限制，但設(shè)置在采暖用冷卻水車內(nèi)換熱器14的前方的方法，因?yàn)榭稍龃笥葿→C→D→B’→B圍住的斜線表示的面積，從而進(jìn)一步減少驅(qū)動(dòng)2級(jí)壓縮式壓縮機(jī)1時(shí)的所需動(dòng)力，因此是較理想的。
在以下的說明中，作為冷卻水冷卻的設(shè)備，雖然假設(shè)以上述引擎進(jìn)行說明，但本發(fā)明中并不限于此，也可是以電動(dòng)汽車中的動(dòng)力控制元件等的冷卻為目的的形式。
利用制冷回路11進(jìn)行制冷的時(shí)候，如實(shí)線所示那樣，使制冷劑循環(huán)并在蒸發(fā)器10中產(chǎn)生冷能，利用圖中未畫出的風(fēng)扇將車內(nèi)空氣送到蒸發(fā)器10，這樣使制冷劑與車內(nèi)空氣進(jìn)行熱交換而蒸發(fā)返回2級(jí)壓縮式壓縮機(jī)1。制冷劑蒸發(fā)時(shí)的熱來自車內(nèi)空氣，因此，車內(nèi)空氣的溫度下降，車內(nèi)被制冷。
另外，這時(shí)，如果與蒸發(fā)器10進(jìn)行熱交換的車內(nèi)空氣被送到制冷劑換熱器7和采暖用冷卻水車內(nèi)換熱器14，則好容易冷卻的車內(nèi)空氣的溫度上升，因此，將風(fēng)門裝置30移動(dòng)到實(shí)線所示的位置，使車內(nèi)空氣不被送到制冷劑換熱器7和采暖用冷卻水車內(nèi)換熱器14。
另一方面，進(jìn)行采暖時(shí)，在汽車行駛的同時(shí)泵15被驅(qū)動(dòng)使冷卻水循環(huán)，利用冷卻水回路12進(jìn)行采暖，同時(shí)，利用用于冷卻在第1級(jí)壓縮機(jī)構(gòu)(回轉(zhuǎn)式)5被壓縮的制冷劑的制冷劑換熱器7進(jìn)行采暖。
通過將風(fēng)門裝置30置于虛線所示的位置，車內(nèi)空氣利用圖中未畫出的風(fēng)扇輸送，在蒸發(fā)器10被除濕，除濕后的車內(nèi)空氣被送到制冷劑換熱器7以及采暖用冷卻水車內(nèi)換熱器14被加熱進(jìn)行采暖。
通過將風(fēng)門裝置30設(shè)置在虛線所示的位置與實(shí)線所示的位置之間的位置，也可同樣進(jìn)行利用蒸發(fā)器10的除濕和利用制冷劑換熱器7和采暖用冷卻水車內(nèi)換熱器14的采暖。
雖然在該例中，所示為將風(fēng)門裝置30設(shè)置在蒸發(fā)器10與制冷劑換熱器7之間的例子，但風(fēng)門裝置30的設(shè)置位置并不限于此，例如也可設(shè)計(jì)成使采暖運(yùn)行時(shí)車內(nèi)空氣不在蒸發(fā)器10進(jìn)行熱交換，而只向制冷劑換熱器7和采暖用冷卻水車內(nèi)換熱器14輸送而進(jìn)行采暖。
圖4～圖6是本發(fā)明的車載空調(diào)機(jī)的另一實(shí)施形式的結(jié)構(gòu)圖。
在圖4～圖6中，與圖1～3所示的構(gòu)成部分同樣的構(gòu)成部分用同一參照符號(hào)，不再重復(fù)說明。
圖4所示是本發(fā)明的車載空調(diào)機(jī)的另一實(shí)施形式(采暖模式)的結(jié)構(gòu)圖，在制冷回路11上設(shè)置四通閥16，切換四通閥16使制冷劑可沿實(shí)線所示方向，或也可根據(jù)需要沿其反方向循環(huán)。
并且，制冷劑換熱器7和采暖用冷卻水車內(nèi)換熱器14設(shè)置在通氣管17(本發(fā)明中所用的風(fēng)門裝置的一種)中，設(shè)計(jì)成將利用風(fēng)扇使車內(nèi)空氣與制冷劑換熱器7和采暖用冷卻水車內(nèi)換熱器14接觸進(jìn)行熱交換而加熱的空氣從實(shí)線或虛線的箭頭所示的任一方向向車內(nèi)輸送，同時(shí)，設(shè)計(jì)使車內(nèi)空氣以及/或者車外空氣接觸制冷回路11中的氣體冷卻器8進(jìn)行熱交換而加熱輸送到車內(nèi)。因?yàn)閷⒅评鋭Q熱器7、采暖用冷卻水車內(nèi)換熱器14以及氣體冷卻器8用在車內(nèi)空氣的采暖上，所以可進(jìn)行充分的采暖。
圖5所示是本發(fā)明的車載空調(diào)機(jī)的另一實(shí)施形式(制冷模式)的結(jié)構(gòu)圖，在該制冷模式中，切換四通閥16使制冷劑沿圖4的實(shí)線所示方向的反方向循環(huán)，將前述蒸發(fā)器10作為氣體冷卻器使用，而將前述氣體冷卻器8作為蒸發(fā)器使用。
而且，設(shè)計(jì)成如圖那樣關(guān)閉在通氣管17(本發(fā)明中所用的風(fēng)門裝置的一種)中設(shè)計(jì)的制冷劑換熱器7和采暖用冷卻水車內(nèi)換熱器14之間設(shè)置的百葉窗18(本發(fā)明中所用的風(fēng)門裝置的一部分)，利用風(fēng)扇將接觸采暖用冷卻水車內(nèi)換熱器14進(jìn)行熱交換而加熱的空氣排出車外，同時(shí)，設(shè)計(jì)使空氣不接觸制冷劑換熱器7，而使車內(nèi)空氣接觸蒸發(fā)器8(10)進(jìn)行熱交換，使在制冷劑7、采暖用冷卻水車內(nèi)換熱器14進(jìn)行熱交換而加熱的空氣不在車內(nèi)循環(huán)，所以，可進(jìn)行充分的冷氣制冷。
圖6所示是本發(fā)明的車載空調(diào)機(jī)的另一實(shí)施形式(除濕模式)的結(jié)構(gòu)圖，該除濕模式中，與圖5同樣，切換四通閥16使制冷劑沿與圖5同樣的方向循環(huán)，將前述蒸發(fā)器10作為氣體冷卻器使用，而將前述氣體冷卻器8作為蒸發(fā)器使用。
而且，設(shè)計(jì)成如圖那樣關(guān)閉在通氣管17(本發(fā)明中所用的風(fēng)門裝置的一種)中設(shè)置的制冷劑換熱器7和采暖用冷卻水車內(nèi)換熱器14之間設(shè)置的百葉窗18(本發(fā)明中所用的風(fēng)門裝置的一部分)，利用風(fēng)扇將接觸采暖用冷卻水車內(nèi)換熱器14進(jìn)行熱交換而加熱的空氣排出車外，同時(shí)，設(shè)計(jì)使車內(nèi)空氣接觸蒸發(fā)器8(10)進(jìn)行熱交換而除濕后的空氣，被導(dǎo)向制冷劑換熱器7進(jìn)行熱交換，將控制在適宜溫度的空氣從通氣管17的既定位置向車內(nèi)輸送。因?yàn)樵诓膳美鋮s水車內(nèi)換熱器14進(jìn)行熱交換后的空氣不在車內(nèi)循環(huán)，所以，可容易進(jìn)行除濕·溫度調(diào)節(jié)。
另外，上述實(shí)施形式的說明，是用于說明本發(fā)明的，不是限定權(quán)利要求書所述的發(fā)明或縮減范圍。又，本發(fā)明的各部分構(gòu)成不限于上述實(shí)施例，在權(quán)利要求書所述的技術(shù)范圍內(nèi)可以是各種的變形。
在圖1～圖6中，1是2級(jí)壓縮式壓縮機(jī)、2是密閉容器、3是驅(qū)動(dòng)軸、4是馬達(dá)、5是第1級(jí)壓縮機(jī)構(gòu)(回轉(zhuǎn)式)、6是第2級(jí)壓縮機(jī)構(gòu)(回轉(zhuǎn)式)、7是制冷劑換熱器、8是氣體冷卻器、9是膨脹閥、10是蒸發(fā)器、11是制冷回路、12是冷卻水回路、13是冷卻水車外換熱器、14是采暖用冷卻水車內(nèi)換熱器、15是泵、16是四通閥、17是通氣管、18是百葉窗。
本發(fā)明的權(quán)利要求1所述的車載空調(diào)機(jī)，是具有設(shè)置有利用制冷劑換熱器冷卻在第1級(jí)被壓縮的制冷劑并將冷卻后的制冷劑在第2級(jí)進(jìn)一步壓縮排出的2級(jí)壓縮式壓縮機(jī)以及設(shè)計(jì)成與車內(nèi)空氣進(jìn)行熱交換的蒸發(fā)器的制冷回路、設(shè)置有設(shè)計(jì)成與車內(nèi)空氣進(jìn)行熱交換并循環(huán)引擎的冷卻水的采暖用冷卻水車內(nèi)換熱器的冷卻水回路、以及控制車內(nèi)空氣是否通過前述蒸發(fā)器以及/或者采暖用冷卻水車內(nèi)換熱器的風(fēng)道的風(fēng)門裝置，該車載空調(diào)機(jī)，因?yàn)樵O(shè)計(jì)使前述制冷劑換熱器與車內(nèi)空氣進(jìn)行熱交換，并與前述采暖用冷卻水車內(nèi)換熱器一同都可用于車內(nèi)加熱用，所以，即使是以電和汽油為能源的混合式車輛、和可怠速停車式車輛或只以電為能源的電池車輛等廢熱量少的汽車，也可以降低驅(qū)動(dòng)前述2級(jí)壓縮式壓縮機(jī)的必需動(dòng)力，降低制冷劑的溫度的方式高效率運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)，例如在制冷時(shí)使通過前述制冷劑換熱器以及采暖用冷卻水車內(nèi)換熱器的空氣不向車內(nèi)輸送而可進(jìn)行充分的制冷，采暖時(shí)使通過前述氣體冷卻器、制冷劑換熱器以及采暖用冷卻水車內(nèi)換熱器的空氣向車內(nèi)輸送而可進(jìn)行充分的采暖，除濕時(shí)可將車內(nèi)空氣在前述制冷回路的蒸發(fā)器進(jìn)行熱交換除濕之后送到前述制冷劑換熱器進(jìn)行熱交換并向車內(nèi)輸送空氣而進(jìn)行充分的除濕·空氣調(diào)節(jié)等，具有可望提高采暖、制冷、除濕時(shí)的效率等顯著的效果。本發(fā)明的權(quán)利要求2所述的車載空調(diào)機(jī)，因?yàn)橹评鋭┦荂O2，所以，除具有與權(quán)利要求1所述的車載空調(diào)機(jī)同樣的效果之外，還具有環(huán)境負(fù)荷少，沒有對(duì)臭氧層的破壞性、可燃性和毒性，并且其地球溫暖化系數(shù)(GWP)為1，對(duì)環(huán)境影響很小，而且經(jīng)濟(jì)等顯著效果。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性使用例如CO2制冷劑，搭載具有由電力驅(qū)動(dòng)的2級(jí)壓縮式壓縮機(jī)的制冷回路進(jìn)行制冷，同時(shí)，設(shè)計(jì)使冷卻在第1級(jí)被壓縮的制冷劑的制冷劑換熱器與車內(nèi)空氣進(jìn)行熱交換，而且還將用于冷卻引擎的冷卻水的熱一起用于適當(dāng)?shù)募訜嵘希鉀Q了過去的問題，即使是在以電和汽油為能源的混合車輛、和可怠速停車式車輛或只以電為能源的電池車輛等廢熱量少的汽車上，也可有效進(jìn)行采暖、制冷、除濕等，因此，其產(chǎn)業(yè)上的利用價(jià)值是非常大的。
權(quán)利要求
1.一種車載空調(diào)機(jī)，其具有設(shè)有利用制冷劑換熱器冷卻在第1級(jí)被壓縮的制冷劑并將冷卻后的制冷劑在第2級(jí)進(jìn)一步壓縮排出的2級(jí)壓縮式壓縮機(jī)以及設(shè)有與車內(nèi)空氣進(jìn)行熱交換的蒸發(fā)器的制冷回路、具有設(shè)有與車內(nèi)空氣進(jìn)行熱交換并循環(huán)引擎的冷卻水的采暖用冷卻水車內(nèi)換熱器的冷卻水回路、以及控制車內(nèi)空氣是否通過前述蒸發(fā)器以及/或者采暖用冷卻水車內(nèi)換熱器的風(fēng)道的風(fēng)門裝置，其特征在于其設(shè)計(jì)成使前述制冷劑換熱器與車內(nèi)空氣進(jìn)行熱交換，并與前述采暖用冷卻水車內(nèi)換熱器一同都可用于車內(nèi)加熱用。
2.如權(quán)利要求1所述的車載空調(diào)機(jī)，其特征在于所述制冷劑是CO2。
全文摘要
本發(fā)明涉及車載空調(diào)機(jī)，即使是在以電和汽油為能源的混合車輛、和可怠速停車式車輛或只以電為能源的電池車輛等廢熱量少的汽車上，使用例如CO
文檔編號(hào)F25B1/00GK1457303SQ02800282
公開日2003年11月19日 申請(qǐng)日期2002年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月13日
發(fā)明者江原俊行, 向山洋, 桑原修, 石原壽和 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社