兩級加壓製冷劑循環裝置的製作方法

2023-05-22 18:41:16

專利名稱：兩級加壓製冷劑循環裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有壓縮機的兩級加壓製冷劑循環裝置，所述壓縮機具有低級側壓縮機構和高級側壓縮機構。
背景技術：
專利文獻1(JP 4-80545A)描述了一種兩級加壓製冷劑循環裝置，所述兩級加壓製冷劑循環裝置具有可以在多級中對製冷劑加壓的壓縮機。該壓縮機包括低級側壓縮機構和高級側壓縮機構，所述低級側壓縮機構被構造成將低壓製冷劑壓縮到中間壓力並排放壓縮後的中間壓力製冷劑，所述高級側壓縮機構被構造成將來自低級側壓縮機構的中間壓力製冷劑壓縮到高壓並將壓縮後的高壓製冷劑排放到壓縮機的外部。專利文獻1的兩級加壓製冷劑循環裝置用於空氣調節器，並且除了壓縮機之外還設有製冷劑散熱器、中間壓力膨脹閥等。散熱器適於執行從高級側壓縮機構排放的高溫高壓製冷劑與要被吹送到室內的空氣之間的熱交換。中間壓力膨脹閥適於將從散熱器排放的高壓製冷劑的一部分減壓並膨脹到中間壓力。製冷劑循環裝置被構造以形成節約型製冷劑循環，其中高級側壓縮機構吸入由中間壓力膨脹閥減壓的中間壓力製冷劑和由低級側壓縮機構減壓的中間壓力製冷劑的混合物。在節約型製冷劑循環中，具有相對較低溫度的混合製冷劑被吸入到高級側壓縮機構中，從而提高高級側壓縮機構的壓縮效率。此外，在兩個壓縮機構中均可以減小排放製冷劑壓力與吸入製冷劑壓力之間的壓力差，從而提高兩個壓縮機構中的壓縮效率。因此，當與其中使用單個壓縮機構對製冷劑加壓的通常的製冷劑循環比較時，在節約型製冷劑循環中可以提高COP(性能係數)。在本公開中，壓縮效率是由從壓縮機構輸出的工作負荷與驅動該壓縮機構所需的工作負荷的比值定義的能量轉換效率。在節約型製冷劑循環中，根據空調負荷(例如，加熱容量或加熱能力)的減小來減小需要在該節約型製冷劑循環中循環的必要的製冷劑流量。在這種情況下，如果壓縮機的轉速降低，則在兩個壓縮機構中壓縮效率降低，從而與其中通過使用單個壓縮機構壓縮製冷劑的通常製冷劑循環比較減小COP。專利文獻1的兩級製冷劑循環裝置被構造成根據外部空氣溫度或由製冷劑散熱器加熱的空氣的溫度在節約型製冷劑循環與通常製冷劑循環之間進行切換，以便提高COP。 然而，即使在這種情況下，也難以在其中壓縮機構的轉速根據必要的製冷劑流量的減小而降低的操作條件下充分地提高COP。圖16是顯示當由電動機驅動壓縮機時壓縮效率相對於壓縮機的電動機的轉速的變化的曲線圖。在這種情況下，用於計算壓縮效率的驅動壓縮機構所需的工作負荷對應於供給電動機的電力。在圖16中，A(MAX)表示壓縮效率變成最大時電動機的轉速，而B(LOW)表示壓縮效率降低時電動機的轉速區域。在諸如滾動活塞式壓縮機構、往復式壓縮機構、葉片式壓縮機構的壓縮機構中該特性是相同的。此外，在專利文獻1的兩級加壓製冷劑循環裝置中，每一個壓縮機構的排放流量 (質量流量)在電動機的相同轉速下相等。如果低級側壓縮機構和高級側壓縮機構具有相同的排放容量，則即使當製冷劑循環從節約型製冷劑循環切換到通常製冷劑循環時，必要的製冷劑流量也不會變化，因此不需要改變壓縮機構的轉速。S卩，即使當製冷劑循環從節約型製冷劑循環切換到通常製冷劑循環時，壓縮機構的轉速也不會變化，並且製冷劑循環仍然在壓縮機中以低壓縮效率操作。因此，在專利文獻 1的兩級加壓製冷劑循環裝置中，在必要的製冷劑流量減小並且壓縮機構的轉速增加的操作條件下難以提高COP。

發明內容
考慮到上述情況做出本發明，本發明的目的是提供一種可以充分提高製冷劑循環中的性能係數(COP)而不依賴於在製冷劑循環中循環的必要的製冷劑流量的變化的兩級加壓製冷劑循環裝置。根據本發明的一方面，兩級加壓製冷劑循環裝置包括壓縮機，所述壓縮機包括被構造成將製冷劑壓縮到中間壓力的低級側壓縮機構和被構造成將從低級側壓縮機構排放的中間壓力製冷劑壓縮到高壓的高級側壓縮機構；散熱器，所述散熱器被設置成冷卻從壓縮機的高級側壓縮機構排放的高壓製冷劑；中間壓力膨脹閥，所述中間壓力膨脹閥被設置成將從散熱器流出的製冷劑減壓到中間壓力；低壓膨脹閥，所述低壓膨脹閥被設置成將從散熱器流出的製冷劑減壓到低壓力；蒸發器，所述蒸發器被設置成蒸發由低壓膨脹閥減壓的低壓製冷劑並使蒸發的製冷劑流向低級側壓縮機構的吸入側；中間壓力製冷劑通道， 由所述中間壓力膨脹閥減壓的中間壓力製冷劑通過所述中間壓力製冷劑通道被引入到高級側壓縮機構的吸入側；低壓製冷劑通道，所述低壓製冷劑通道被設置成連接低級側壓縮機構的吸入側和高級側壓縮機構的吸入側；和製冷劑循環切換部分，所述製冷劑循環切換部分被構造成至少在第一製冷劑循環與第二製冷劑循環之間切換，在所述第一製冷劑循環中，中間壓力製冷劑通道打開，而低壓製冷劑通道關閉，在所述第二製冷劑循環中，中間壓力製冷劑通道關閉，而低壓製冷劑通道打開。並且，高級側壓縮機構具有小於低級側壓縮機構的排放容量的排放容量。因此，在兩級加壓製冷劑循環裝置中，當切換第一製冷劑循環時，可以構造節約型製冷劑循環，而當切換第二製冷劑循環時，可以通過使用高級側壓縮機構增加製冷劑壓力， 而不需要使用低級側壓縮機構的製冷劑排放容量。此外，因為高級側壓縮機構的排放容量被設定成小於低級側壓縮機構的排放容量，因此即使當加熱操作模式從第一製冷劑循環切換到第二製冷劑循環時，也可以增加高級側壓縮機構的轉速，同時保持製冷劑循環量。因此，可以通過增加高級側壓縮機構的轉速提高高級側壓縮機構的壓縮效率，因此可以有效地提高兩級加壓製冷劑循環裝置中的C0P，而不依賴於在製冷劑循環中循環的必要的製冷劑流量的變化。兩級製冷劑循環裝置可以進一步增加製冷劑循環控制部分，所述製冷劑循環控制部分被構造成控制製冷劑循環切換部分的操作。在這種情況下，當循環中所需的冷卻能力或加熱能力等於或大於第一標準能力時，製冷劑循環控制部分使製冷劑循環切換部分切換到第一製冷劑循環，而當循環中所需的冷卻能力或加熱能力等於或小於第二標準能力時， 製冷劑循環控制部分使製冷劑循環切換部分切換到第二製冷劑循環，其中所述第二標準能力小於所述第一標準能力。例如，可以根據從高級側壓縮機構排放的排放製冷劑壓力、吸入到低級側壓縮機構的吸入製冷劑壓力、排放製冷劑壓力與吸入製冷劑壓力之間的壓力差以及外部空氣溫度等計算循環中所需的冷卻能力或加熱能力。兩級加壓製冷劑循環裝置還可以設有被構造成驅動高級側壓縮機構和低級側壓縮機構並使高級側壓縮機構和低級側壓縮機構旋轉的驅動部分和被構造成控制驅動部分的操作的驅動控制部分。在這種情況下，驅動控制部分可以根據循環中所需的冷卻能力或加熱能力的增加來增加驅動控制部分的轉速。此外，當驅動部分的轉速等於或大於第一標準轉速時，製冷劑循環控制部分可以使製冷劑循環切換部分切換到第一製冷劑循環，以及當驅動部分的轉速等於或小於第二標準轉速時，製冷劑循環控制部分可以使製冷劑循環切換部分切換到第二製冷劑循環，其中所述第二標準轉速小於第一標準轉速。此外，離合器部件可以布置在低級側壓縮機構與電動機之間，以能夠中斷從電動機到低級側壓縮機構的動力傳輸。在這種情況下，當設定第一製冷劑循環時，離合器部件中斷從電動機到低級側壓縮機構的動力傳輸，而當設定第二製冷劑循環時，離合器部件執行從電動機到低級側壓縮機構的動力傳輸。在兩級加壓製冷劑循環裝置中，製冷劑循環切換部分可以被構造成在所述第一製冷劑循環、所述第二製冷劑循環和一第三製冷劑循環間切換，在所述第三製冷劑循環中，中間壓力製冷劑通道關閉，並且低壓製冷劑通道關閉。可選地/此外，製冷劑循環切換部分可以由適於打開或關閉中間壓力製冷劑通道的中間壓力打開/關閉閥和適於打開或關閉低壓製冷劑通道的低壓打開/關閉閥構造而成。可選地，製冷劑循環切換部分可以由三通閥構造而成，所述三通閥布置在中間壓力製冷劑通道與低壓製冷劑通道之間的連接部處，以至少在連接中間壓力膨脹閥的製冷劑出口側和高級側壓縮機構的吸入側的製冷劑通道與連接低級側壓縮機構的吸入側和高級側壓縮機構的吸入側的製冷劑通道之間被切換。


本發明的其它目的、特徵和優點將從以下參考附圖的說明變得更加清楚，其中相同的部件由相同的附圖標記表示，其中圖1是顯示根據本發明的第一實施例的在加熱操作模式下當第一製冷劑循環被切換時的兩級加壓製冷劑循環裝置的示意圖；圖2是顯示根據第一實施例的在加熱操作模式下當第三製冷劑循環被切換時的兩級加壓製冷劑循環裝置的示意圖；圖3是顯示根據第一實施例的在加熱操作模式下當第二製冷劑循環被切換時的兩級加壓製冷劑循環裝置的示意圖；圖4是顯示根據第一實施例的當處於冷卻操作模式的製冷劑循環被設定時的兩級加壓製冷劑循環裝置的示意圖；圖5是顯示適於根據第一實施例的兩級加壓製冷劑循環裝置的壓縮機的軸向剖視圖；圖6A是沿圖5中的線A-A截得的剖視圖，圖6B是沿圖5中的線B-B截得的剖視圖；圖7是顯示COP相對於高級側壓縮機構的排放容量(V2)與低級側壓縮機構的排放容量(Vl)的排放容量比(V2/V1)的變化的曲線圖；圖8是顯示根據第一實施例的在兩級加壓製冷劑循環裝置的加熱操作模式下當第一製冷劑循環被切換時的製冷劑的狀態的莫爾圖；圖9是顯示根據第一實施例的在兩級加壓製冷劑循環裝置的加熱操作模式下當第三製冷劑循環被切換時的製冷劑的狀態的莫爾圖；圖10是顯示根據第一實施例的在兩級加壓製冷劑循環裝置的加熱操作模式下當第二製冷劑循環被切換時製冷劑的狀態的莫耳圖；圖11是與現有技術相比較顯示根據第一實施例的兩級加壓製冷劑循環裝置中所需的加熱能力與COP之間的關係的曲線圖；圖12是顯示根據本發明的第二實施例的在加熱操作模式下當第一製冷劑循環被切換時的兩級加壓製冷劑循環裝置的示意圖；圖13是顯示根據本發明的第三實施例的兩級加壓壓縮機的示意圖；圖14是顯示根據本發明的第四實施例的在加熱操作模式下當第一製冷劑循環被切換時的兩級加壓製冷劑循環裝置的示意圖；圖15A是顯示基於高級側壓縮機構的轉速和需要的扭矩的等效率線的曲線圖，圖 15B是顯示壓縮效率相對於轉速的變化的曲線圖；以及圖16是顯示壓縮機構的轉速與壓縮效率之間的關係的曲線圖。
具體實施例方式以下參照

本發明的實施例。(第一實施例)以下參照圖1-11說明本發明的第一實施例。在第一實施例中，本發明的兩級加壓製冷劑循環裝置10典型地應用到用於電動車輛的車輛空氣調節器1，所述電動車輛從用於車輛行駛的電動機獲得用於車輛行駛的驅動力。兩級加壓製冷劑循環裝置10適於加熱或冷卻要被吹送到車廂內的空氣，所述車廂為將在空氣調節器1中被空氣調節的空間。本實施例的兩級加壓製冷劑循環裝置10的循環結構被構造成在加熱操作模式與冷卻操作模式之間進行切換。在加熱操作模式中，兩級加壓製冷劑循環裝置10可以如圖 1-3所示操作，使得通過使用兩級加壓製冷劑循環裝置10加熱要吹送到車廂內的空氣。相反，在冷卻操作模式中，兩級加壓製冷劑循環裝置10如圖4所示操作，使得通過使用兩級加壓製冷劑循環裝置10冷卻要吹送到車廂內的空氣。在加熱操作模式中，如圖1-3所示的實線箭頭所示，製冷劑流動通過兩級加壓製冷劑循環裝置10以在第一製冷劑循環、第二製冷劑循環和第三製冷劑循環間切換。此外，在冷卻操作模式中，如圖4所示的實線箭頭所示， 製冷劑流動通過兩級加壓製冷劑循環裝置10。例如，在兩級加壓製冷劑循環裝置10中，可以使用氟利昂基製冷劑。在這種情況下，在兩級加壓製冷劑循環裝置10中構造副臨界製冷劑循環。在兩級加壓製冷劑循環裝置 10中，高壓側的製冷劑壓力變成低於製冷劑的臨界壓力。此外，制冷機油混合到製冷劑中以潤滑壓縮機100，使得制冷機油與製冷劑一起在製冷劑循環中循環。
壓縮機100布置在車輛的機罩(罩蓋)的內部，並且在兩級加壓製冷劑循環裝置 10中執行製冷劑(流體)的吸入、壓縮和排放。壓縮機100為兩級加壓電動壓縮機，所述兩級加壓電動壓縮機包括限定外殼的殼體140、設置在殼體140中的低級側壓縮機構110和高級側壓縮機構120、和設置在殼體140中以驅動和旋轉低級側壓縮機構110和高級側壓縮機構120的電動機130。此外，壓縮機100的殼體140設有吸入埠 144、中間壓力埠 145、和排放埠 146，低壓製冷劑從所述吸入埠吸入到低級側壓縮機構110，中間壓力製冷劑從所述中間壓力埠從殼體140的外部被吸入到殼體140的內部，高壓製冷劑從所述排放埠從所述高級側壓縮機構120被排放到殼體140的外部。接下來，後面詳細說明壓縮機100的結構。內部冷凝器12的製冷劑入口側連接到壓縮機100的排放埠 146。內部冷凝器 12設置在車輛空氣調節器1的內部空氣調節單元30的空氣調節殼體31中，並且被用作加熱熱交換器(製冷劑散熱器)，在所述加熱熱交換器中，在其中流動的從壓縮機100的高級側壓縮機構120排放的高溫高壓製冷劑與通過內部蒸發器20之後的空氣進行熱交換。第一三通接頭部件13a連接到內部冷凝器12的製冷劑出口側，以使從內部冷凝器 12流出的高壓製冷劑分支。例如，第一三通接頭部件13a具有用作一個製冷劑入口和兩個製冷劑出口的三個埠。三通接頭部件13a可以通過聯接多跟管構造而成，或者可以通過在金屬塊部件或樹脂塊部件中設置多個製冷劑通道構造而成。第一三通接頭部件13a的一個製冷劑出口經由中間壓力膨脹閥1 連接到氣液分離器16的製冷劑入口側。第一三通接頭部件13a的另一個製冷劑出口經由打開/關閉閥 17連接到第二三通接頭部件13b的一個製冷劑入口。中間壓力膨脹閥1 是用於將從內部冷凝器12流出的高壓製冷劑減壓並膨脹到中間壓力製冷劑的可變節流閥。更具體地，中間壓力膨脹閥1 被構造成包括具有可變節流開度的閥體、和用於改變閥體的節流開度的步進電動機。通過從隨後所述的空氣調節控制器輸出的控制信號控制中間壓力膨脹閥1 的操作。中間壓力膨脹閥1 被構造成完全關閉節流通道，從而阻擋從第一三通接頭部件 13a的所述一個製冷劑出口到氣液分離器16的製冷劑入口側的製冷劑的流動。因此，中間壓力膨脹閥1 在兩級加壓製冷劑循環裝置10中被用作製冷劑循環切換部分。第一電動膨脹閥1 在兩級加壓製冷劑循環裝置10中用作操作模式切換部分，所述操作模式切換部分在冷卻操作模式的製冷劑通道與加熱操作模式的製冷劑循環之間進行切換。在氣液分離器16中，從中間壓力膨脹閥1 流出的製冷劑被分離成氣體製冷劑和液體製冷劑，而循環中剩餘的液體製冷劑儲存在所述氣液分離器中。氣液分離器16的氣體製冷劑出口通過中間壓力製冷劑通道14連接到壓縮機100的中間壓力埠 145，而氣液分離器16的液體製冷劑出口通過低壓膨脹閥1 連接到第二三通接頭部件13b的另一個製冷劑入口埠。中間壓力打開/關閉閥Ha布置在中間壓力製冷劑通道14中以打開或關閉中間壓力製冷劑通道14。例如，中間壓力打開/關閉閥Ha是用於打開和關閉中間壓力製冷劑通道14的電磁閥，並且通過從隨後所述的空氣調節控制器輸出的控制信號控制中間壓力打開/關閉閥14a的操作。中間壓力打開/關閉閥Ha還用作止回閥，從而僅允許從氣液分離器16的氣體製冷劑出口流動到壓縮機100的中間壓力埠 145的製冷劑的流動。
因此，可以防止當中間壓力打開/關閉閥Ha打開時製冷劑從壓縮機100的中間壓力埠 145反向流動到氣液分離器16。可選地，中間壓力打開/關閉閥1 可以被構造成沒有止回閥的功能，並且止回閥可以布置在中間壓力製冷劑通道14中。在這種情況下， 止回閥可以與氣液分離器16或壓縮機100 —體形成，或者可以單獨形成。因此，中間壓力打開/關閉閥1 用作能夠阻止中間壓力製冷劑通道14中的製冷劑流動的製冷劑循環切換部分。在本實施例中，中間壓力打開/關閉閥Ha用於在兩級加壓製冷劑循環裝置10的加熱操作模式中切換第一至第三製冷劑循環中的一個。製冷劑循環切換部分被構造成具有不同於用於在冷卻操作模式與加熱操作模式之間切換操作模式的操作模式切換裝置的功能。低壓膨脹閥1 是用於將在氣液分離器16中被分離並從氣液分離器16流出的中間壓力液體製冷劑減壓並膨脹到低壓製冷劑的可變節流閥。低壓膨脹閥1 的基本結構類似於中間壓力膨脹閥15a。通過從隨後所述的空氣調節控制器輸出的控制信號控制低壓膨脹閥15b的操作。低壓膨脹閥1 可以完全關閉節流閥打開通道，以阻止製冷劑管中的製冷劑從氣液分離器16的液體製冷劑出口到第二三通接頭部件13b的另一個製冷劑入口的流動。在本實施例中，類似於中間壓力膨脹閥15a，低壓膨脹閥1 在兩級加壓製冷劑循環裝置10中用作操作模式切換裝置，用於在冷卻操作模式的製冷劑通道與加熱操作模式的製冷劑通道之間進行切換。打開/關閉閥17連接到第一三通接頭部件13a的另一個製冷劑出口，並且是根據從空氣調節控制器輸出的控制信號被控制的電磁閥。空氣調節控制器控制打開/關閉閥 17的打開或關閉狀態，從而在兩級加壓製冷劑循環裝置10中切換製冷劑通道。在本實施例中，打開/關閉閥17與中間壓力膨脹閥1 和低壓膨脹閥1 一起用作操作模式切換部分。第二三通接頭部件13b的基本結構類似於第一三通接頭部件13a的基本結構。第二三通接頭部件1 在該三通接頭部件的三個埠中設有兩個製冷劑入口和一個製冷劑出口。第二三通接頭部件13b的製冷劑出口連接到外部熱交換器18，在所述外部熱交換器中，在所述外部熱交換器中流動的製冷劑與由鼓風扇吹送的外部空氣進行熱交換。外部熱交換器18在加熱操作模式中用作蒸發器，其中在低壓膨脹閥1 中被減壓的低壓製冷劑被蒸發以具有吸熱作用，並在冷卻操作模式中用作製冷劑散熱器，其中高壓製冷劑將熱量輻射到外部空氣。外部熱交換器18設置在車輛的機罩內。電動三通閥19連接到外部熱交換器18的製冷劑出口側。電動三通閥19與中間壓力膨脹閥1 和低壓膨脹閥15b以及打開/關閉閥17 —起用作操作模式切換部分。通過從空氣調節控制器輸出的控制信號控制電動三通閥19的操作。例如，電動三通閥19在加熱操作模式時被切換以設定其中將外部熱交換器18的製冷劑出口側連接到第三三通接頭部件13c的所述一個製冷劑入口的製冷劑循環，和在冷卻操作模式時被切換以設定其中外部熱交換器18的製冷劑出口側連接到冷卻膨脹閥15c 的入口側的製冷劑循環。第三三通接頭部件13c的基本結構類似於第一三通接頭部件13a的基本結構。第三三通接頭部件13c在該三通接頭部件的三個埠中設有兩個製冷劑入口和一個製冷劑出口。冷卻膨脹閥15c的基本結構類似於中間壓力膨脹閥15a和低壓膨脹閥1 中的基本結構。冷卻膨脹閥15c的製冷劑出口側連接到內部蒸發器20的製冷劑入口側。內部蒸發器20在內部空氣調節單元30的空氣調節殼體31中布置在內部冷凝器12的上遊空氣側。 內部蒸發器20用作用於在冷卻操作模式中通過在製冷劑與要吹送到車廂內的空氣之間執行熱交換來冷卻要吹送到車廂內的空氣的冷卻熱交換器。內部蒸發器20的製冷劑出口側連接到第三三通接頭部件13c的另一個製冷劑入口，而第三三通接頭部件13c的製冷劑出口連接到儲存器21的製冷劑入口側。儲存器21是低壓側氣液分離器，在所述低壓側氣液分離器中，在該低壓側氣液分離器中流動的製冷劑被分離成氣體製冷劑和液體製冷劑，而剩餘的製冷劑儲存在所述儲存器中。壓縮機100的吸入埠 144連接到儲存器21的氣體製冷劑出口。在本實施例中，低壓製冷劑通道22被設置成將在中間壓力打開/關閉閥1 與壓縮機100的中間壓力埠 145之間的位置處的中間壓力製冷劑通道14連接到從儲存器21 的氣體製冷劑出口到壓縮機100的吸入埠 144的製冷劑通道。低壓製冷劑通道22被製成為使低級側壓縮機構110的吸入側和高級側壓縮機構120的吸入側互相連接。因此，低級側壓縮機構110的吸入側和高級側壓縮機構120的吸入側可以通過低壓製冷劑通道22 互相連接。低壓打開/關閉閥2 布置在低壓製冷劑通道22中。低壓打開/關閉閥2 具有類似於中間壓力打開/關閉閥14a的結構的結構。例如，低壓打開/關閉閥2 是用於打開和關閉低壓製冷劑通道22的電磁閥，並且通過從隨後所述的空氣調節控制器輸出的控制信號控制低壓打開/關閉閥22a的操作。在本實施例中，類似於中間壓力打開/關閉閥14a，低壓打開/關閉閥2 用作製冷劑循環切換部分，所述製冷劑循環切換部分在兩級加壓製冷劑循環裝置10的加熱操作模式中切換第一至第三製冷劑循環中的一個製冷劑循環(循環結構)。接下來，說明內部空氣調節單元30。內部空氣調節單元30位於儀錶盤(即，儀錶板)的內部，所述儀錶盤定位在車廂中的最前部處。內部空氣調節單元30包括空氣調節殼體31，所述空氣調節殼體31形成外殼，並且所述空氣調節殼體內限定有空氣通道。在空氣調節殼體31中，鼓風機32被設置以通過空氣通道將空氣吹送到車廂中。鼓風機32、內部冷凝器12和內部蒸發器20以及類似裝置設置在空氣調節殼體31中。內部/外部空氣切換裝置33沿空氣流動方向布置在空氣調節殼體31的最上遊側，以選擇性地引入內部空氣(即，乘客室內部的空氣)或/和外部空氣(即，乘客室外部的空氣)。內部/外部空氣切換裝置33包括內部/外部空氣切換門，所述內部/外部空氣切換門連續地調節內部空氣引入埠和外部空氣引入埠的打開面積，內部空氣從所述內部空氣引入埠引入到空氣調節殼體31中，外部空氣從所述外部空氣引入埠引入到空氣調節殼體31中，從而連續地改變內部空氣引入量和外部空氣引入量之間的流量比。鼓風機32在內部/外部空氣切換裝置33的下遊空氣側設置在空氣調節殼體31 中，以將通過內部/外部空氣切換裝置33吸入的空氣朝向車廂的內部吹送。鼓風機32例如是電動鼓風機，具有離心多葉片式風扇和電動機。在這種情況中，離心多葉片式風扇由電動機驅動，並且通過從空氣調節控制器輸出的控制電壓控制電動機的轉速(送風量)。
內部蒸發器20和內部冷凝器12在流動通過空氣調節殼體31的空氣通道的空氣的流動方向上按順序在鼓風機32的下遊側設置在空氣調節殼體31中。S卩，內部蒸發器20 在朝向車廂流動的空氣的流動方向上布置在內部冷凝器12的上遊。空氣混合門34布置在內部蒸發器20的下遊空氣側和內部冷凝器12的上遊空氣側，以調節通過內部冷凝器12的空氣的流量與繞過內部冷凝器12的空氣的流量的比值。混合空間35在空氣調節殼體31中設置在內部冷凝器12的下遊空氣側，使得通過內部冷凝器 12的空氣和繞過內部冷凝器12的空氣在該混合空間35中混合，從而獲得具有所需溫度的調節空氣。此外，在最下遊空氣側，空氣調節殼體31設有多個空氣出口(未示出)，混合空間 35的調節空氣從所述多個空氣出口被吹送到作為將被空氣調節的空間的車廂內。空氣出口例如為面部空氣出口、腳部空氣出口和除霜空氣出口，其中，調節空氣通過所述面部空氣出口被吹向車廂中的乘客的上側，調節空氣通過所述腳部空氣出口被吹向車廂中的乘客的腳部區域，而調節空氣通過所述除霜空氣出口被吹向車輛的擋風玻璃的內表面。空氣混合門34調節通過內部冷凝器12的空氣的流量與繞過內部冷凝器12的空氣的流量的比值，以調節在混合空間35中混合的調節空氣的溫度，並且調節從各個空氣出口吹送的調節空氣的溫度。空氣混合門34由伺服電動機驅動，所述伺服電動機通過從空氣調節控制器輸出的控制信號控制。面部空氣出口、腳部空氣出口和除霜空氣出口由門部件選擇性地打開和關閉。例如，面部門位於面部空氣出口的上遊以調節面部空氣出口的打開面積，腳部門位於腳部空氣出口的上遊以調節腳部空氣出口的打開面積，而除霜門位於除霜空氣出口的上遊以調節除霜空氣出口的打開面積。S卩，面部門、腳部門和除霜門被構造成形成空氣出口模式切換部件，並且可操作地通過連杆機構相互連接以被電致動器驅動，從而設置空氣出口模式。例如，電致動器是通過從空氣調節控制器輸出的控制信號控制的伺服電動機。接下來，以下參照圖5、6A和6B詳細說明根據本實施例的壓縮機100的結構。圖 5是壓縮機100的軸向剖視圖，圖5的上下方向對應於當壓縮機100安裝到車輛時壓縮機 100的上下(頂部-底部)方向。圖6A是沿圖5的線A-A截得的剖視圖，而圖6B是沿圖5 的線B-B截得的剖視圖。壓縮機100包括由諸如滾動活塞壓縮機構的固定容積壓縮機構製成的低級側壓縮機構110、高級側壓縮機構120、用於驅動兩個壓縮機構110、120的電動機130、和形成壓縮機100的外殼並在裡面限定內部空間150的殼體140。電動機130為用於驅動和旋轉兩個壓縮機構110、120的驅動部件。殼體140包括在水平方向上延伸的圓柱形部件141、被設置以在低級側壓縮機構 110側閉合圓柱形部件141的開口部分的低級側罩部件142、和設置成在高級側壓縮機構 120側閉合圓柱形部件141的另一開口部分的高級側罩部件143。殼體140的圓柱形部件 141、低級側罩部件142和高級側罩部件143通過使用諸如焊接的結合方法一體結合，從而在殼體140中氣密地形成內部空間150。通孔設置在圓柱形部件141的外周表面中以穿過圓柱形部件141的內部和外部。 中間壓力埠 145由該通孔形成，使得中間壓力氣體製冷劑在殼體140的外部從氣液分離器16側流動到殼體140的內部空間150。因此，內部空間150變得處於中間壓力製冷劑狀態下。變換器160連接到殼體140的低級側罩部件142的外表面，以將電力供應給電動機 130。並且，變換器160將具有基於從空氣調節控制器輸出的控制信號的頻率的交流電壓輸出給電動機130。因此，壓縮機100的電動機130的轉速通過從變換器160輸出的頻率來控制。通過基於頻率控制的電動機的轉速控制改變壓縮機100的製冷劑排放容量。例如，變換器160連接到殼體140，使得變換器160的一個端面整體緊密接觸殼體 140的低級側罩部件142的外表面。因此，可以有效地執行變換器160與殼體140的內部空間150中的製冷劑之間的熱傳遞，從而通過使用殼體140的內部空間150中的中間壓力製冷劑冷卻變換器160。接下來，電動機130例如包括定子132和轉子133。定子132通過由磁性材料製成的定子芯13 構造而成，並且定子線圈132b纏繞在定子芯13 上。轉子133形成為在旋轉軸向方向上延伸的近似圓柱形形狀，並且設置在定子132的內周側。轉子133由在中心部分處具有通孔的永磁體製成，並且軸131壓配合到轉子133 的中心部分處的通孔中。軸131是被設置成將來自電動機130的旋轉驅動力傳遞到兩個壓縮機構110、120的旋轉驅動軸。當將電力供應給定子線圈132b並且生成旋轉磁場時，轉子 133和軸131 一體地旋轉。軸131在旋轉軸向方向上延伸以具有大於轉子133的長度。軸131相對於轉子 133在低級側壓縮機構110側由低級側支承部分134可縮回地支撐，而相對於轉子133在高級側壓縮機構120側由高級側支承部分135可縮回地支撐。相對於軸131的旋轉中心偏心的低級側偏心部分131a在低級側壓縮機構110側形成在軸131的一個端部處。類似地，相對於軸131的旋轉中心偏心的高級側偏心部分131b 在高級側壓縮機構120側形成在軸131的另一個端部處。低級側偏心部分131a和高級側偏心部分131b分別用作與低級側壓縮機構110和高級側壓縮機構120的連接部，並且被設置成將來自軸131的旋轉驅動力傳遞給低級側壓縮機構110和高級側壓縮機構120。因此，在本實施例的壓縮機100中，低級側壓縮機構110 和高級側壓縮機構120在水平方向上布置在軸131的兩個端側處，使得兩個壓縮機構110、 120在水平方向上定位在電動機130的兩個端側處。低級側壓縮機構110被構造成將低壓製冷劑壓縮到中間壓力製冷劑並排放壓縮後的中間壓力製冷劑。低級側壓縮機構110包括具有在水平方向上延伸的軸向方向的近似圓柱形低級側圓柱體111、布置在低級側圓柱體111的內周側處的圓柱形低級轉子112、低級側葉片113和類似部件。低級側葉片113與低級側圓柱體111和低級側轉子112 —起分隔用於壓縮製冷劑的低級側壓縮空間117。低級側支承板114在電動機130側布置在低級側圓柱體111處，而低級側支承部分134固定到低級側支承板114的中心部分。低級側排放板115在與電動機130相對的一側布置在低級側圓柱體111處，並且低級側製冷劑排放埠 11 形成在低級側排放板115 中。因此，低級側空間形成在低級側圓柱體111的內周側上，使得低級側轉子112容納在低級側空間中。插入孔設置在低級側轉子112的中心部分處，並且軸131的低級側偏心部分131a插入到低級側轉子112的插入孔中。低級側偏心部分131a可縮回地插入到低級側轉子112 的插入孔中，使得軸131和低級側轉子112相互連接。因此，低級側轉子112根據軸131的旋轉在圓柱形空間內偏心地旋轉，同時低級側圓柱體111的圓柱形外周表面接觸低級側圓柱體111的內周表面。如圖6A所示，在徑向方向上凹陷的凹陷孔形成在低級側圓柱體111的內周側處， 並且低級側彈簧116和低級側葉片113設置在凹陷孔中。所述凹陷孔被製成為與殼體140 的內部空間150連通，使得中間壓力被施加到低級側葉片113的背面。低級側葉片113被構造成通過使用低級側彈簧116的負荷和所述背壓接觸低級側轉子112的外周表面。因此，用於壓縮低壓製冷劑的低級側壓縮空間117由通過低級側圓柱體111與低級側轉子112之間的接觸部、低級側葉片113與低級側轉子112之間的接觸部、低級側支承板114和低級側排放板115封閉的空間形成。低級側製冷劑吸入埠(低級側流體吸入埠)Illa形成在低級側圓柱體111的圓柱形側表面中，其中低壓製冷劑從所述低級側製冷劑吸入埠被吸入到低級側壓縮空間 117中。壓縮機100的製冷劑吸入埠 144通過形成製冷劑吸入通道的吸入管118連接到低級側製冷劑吸入埠 111a，如圖6A所示。此外，形成在低級側排放板115中的低級側製冷劑排放埠 11 在殼體140內的內部空間150中開口。此外，低級側引導閥11 布置在低級側製冷劑排放埠 11 中，以僅允許製冷劑從低級側製冷劑排放埠 11 流向殼體140中的內部空間150的流動。因此，在低級側壓縮機構110中，根據軸131的旋轉，低級側壓縮空間117移動，同時減小從低級側製冷劑吸入埠 Illa側到低級側製冷劑排放埠 11 側的所述低級側壓縮空間的容積，以壓縮製冷劑。當壓縮後的製冷劑比低級側引導閥11 的閥打開壓力高時，製冷劑從低級側製冷劑排放埠 11 被排放到殼體110中的內部空間150中。高級側壓縮機構120將內部空間150中的中間壓力製冷劑壓縮到高壓製冷劑並排放壓縮後的高壓製冷劑。高級側壓縮機構120的基本結構類似於低級側壓縮機構110的基本結構。因此，類似於低級側壓縮機構110，高級側壓縮機構120包括高級側圓柱體121、高級側轉子122、高級側葉片123、高級側支承板124、高級側排放板125、高級側彈簧1 和類似部件。此外，高級側製冷劑吸入埠(高級側流體吸入埠)121a設置在高級側圓柱體 121的圓柱形側表面中，以在內部空間150中開口，其中中間壓力製冷劑通過所述高級側製冷劑吸入埠被吸入到高級側壓縮空間127中。此外，高級側引導閥12 布置在形成在高級側排放板125中的高級側製冷劑排放埠 12 中，以僅允許製冷劑從高級側製冷劑排放埠 12 流向排放通道側的流動。因此，高級側引導閥12 用作高級側止回閥。高級側製冷劑排放埠(高級側流體排放埠)12 形成在高級側排放板125 中。分隔板171形成在殼體140的內部以使內部空間150和油分離空間170相互分隔開。 此外，排放通道1 形成在分隔板171中，使得排放埠 146通過排放通道1 和油分離空間170與高級側製冷劑排放埠 12 連通。因此，在高級側壓縮機構120中，根據軸131的旋轉，高級側壓縮空間127移動，同時減小該高級側壓縮空間從高級側製冷劑吸入埠 121a側到高級側製冷劑排放埠 12 側的容積，以壓縮製冷劑。當壓縮的製冷劑比高級側引導閥12 的閥打開壓力高時，製冷劑通過油分離空間170和排放埠 146從高級側製冷劑排放埠 12 被排放到壓縮機100 的外部。油分離室170在殼體140中形成在製冷劑排放通道128與製冷劑排放埠 146之間，以使制冷機油與從高級側壓縮機構120排放的製冷劑分離。油分離室170是碰撞型油分離器，在所述油分離器中，從製冷劑排放通道1 排放的高壓製冷劑與高級側罩部件143 碰撞以降低高壓製冷劑的流動速度，並且具有比氣體製冷劑密度高的密度的制冷機油向下掉落以被儲存在所述油分離器中。因此，排放埠 146在儲存在油分離室170中的制冷機油的油麵的上側形成在殼體140的高級側罩部件143中。此外，油引入管172布置在油分離室170中，使得儲存在油分離室170中的制冷機油通過油引入管172被引入到低級側壓縮機構110和高級側壓縮機構120的滑動部分。在本實施例中，如圖5所示，高級側圓柱體121的內徑向尺寸形成為近似等於低級側圓柱體111的內徑向尺寸，而高級側圓柱體121和高級側轉子122的軸向尺寸形成為比低級側圓柱體111和低級側轉子112的軸向尺寸短。因此，高級側壓縮機構120的排放容量V2可以被設置成小於低級側壓縮機構110的排放容量VI。在兩級加壓製冷劑循環裝置10中，低壓製冷劑被吸入到低級側壓縮機構110中， 中間壓力製冷劑從中間壓力埠 145流入到內部空間150，並且從低級側壓縮機構110排放的中間壓力製冷劑和從中間壓力埠 145流動的中間壓力製冷劑的混合物被吸入。兩級加壓製冷劑循環裝置10被構造成調節低壓製冷劑、中間壓力製冷劑和高壓製冷劑的壓力比， 從而改變COP。更具體地，中間壓力製冷劑的壓力被調節以變成高壓製冷劑的壓力和低壓製冷劑的壓力的乘積的平方根，使得COP接近最大值。在本實施例的壓縮機100中，因為低級側壓縮機構110和高級側壓縮機構120由共用電動機130驅動，轉速在低級側壓縮機構110和高級側壓縮機構120中相同。然而，在本實施例的壓縮機100中，因為低級側壓縮機構110的排放容量Vl和高級側壓縮機構120 的排放容量V2變化，因此可以容易地改變低壓製冷劑、中間壓力製冷劑和高壓製冷劑的壓力比。根據本申請的發明人的研究，當高級側壓縮機構120的排放容量V2與低級側壓縮機構Iio的排放容量Vl的排放容量比V2/V1在0. 6到0. 7的範圍內時，COP可以分別在通常操作和高負荷操作中接近最大值。這裡，在通常操作中，兩級加壓製冷劑循環裝置10中所需的空氣的必要加熱能力是預定的通常能力範圍。相反，在高負荷操作中，兩級加壓製冷劑循環裝置10中所需的空氣的必要加熱能力比預定的通常能力範圍高。圖7是顯示COP相對於排放容量比V2/V1的變化的曲線圖。在圖7中，高COP範圍表示排放容量比V2/V1的範圍，在該範圍中，COP接近最大值。例如，高COP範圍被設定成使得0. 4 < V2/V1 ( 0. 9。通過設定0. 4 < V2/V1 ( 0. 9，COP在通常操作和高負荷操作中均可以被充分增加。此外，低級側壓縮機構110的排放容量Vl和高級側壓縮機構120的排放容量V2可以被設定成使得0. 5 ^ V2/V1 ^ 0. 8。在該比值範圍中，可以更加有效地增加 COP。另外，壓縮機構的排放容量是每一轉從壓縮機構排放的理論流量(推動和移除容量)，並且排放容量可以通過幾何計算的流量來表示。接下來，說明本實施例的電控制部分。空氣調節控制器包括微型計算機和圓周電路。微型計算機具有CPU、R0M、RAM等。空氣調節控制器根據存儲在ROM中的控制程序執行各種計算和處理，並且執行連接到空氣調節控制器的輸出側的各種設備的控制操作。例如， 諸如壓縮機100、操作模式切換部分15a、15b、17、19、製冷劑循環切換部分14a、22a、鼓風機 32和類似部件的各種空氣調節控制設備連接到空氣調節控制器的輸出側。空氣調節傳感器組連接到空氣調節控制器的輸入側。例如，空氣調節傳感器組包括被構造成檢測車廂的溫度的內部空氣傳感器、被構造成檢測外部空氣溫度的外部空氣溫度傳感器、被構造成檢測進入到車廂的太陽輻射量的太陽能傳感器、被構造成檢測從內部蒸發器20流動的空氣溫度(蒸發溫度)的蒸發器溫度傳感器、被構造成檢測從壓縮機100 排放的高壓製冷劑的壓力的排放壓力傳感器、用於檢測吸入到壓縮機100中的吸入製冷劑的壓力的吸入壓力傳感器和類似裝置。進一步地，在車廂中的前部處靠近儀錶盤布置的操作面板(未示出)連接到空氣調節控制器的輸入側，使得將來自設置在該操作面板上的各種空氣調節操作開關的操作信號輸入給空氣調節控制器。對於設置在操作面板上的各種空氣調節操作開關，具體地，設有車輛空氣調節器1的操作開關、用於設定車廂溫度的車廂溫度設定開關、和用於選擇性地在冷卻操作模式與加熱操作模式之間進行切換的選擇器開關。空氣調節控制器可以被構造成具有控制各種空氣調節控制設備的操作的控制裝置。空氣調節控制器還設有壓縮機控制裝置，所述壓縮機控制裝置包括硬體部分和用於控制壓縮機100的電動機130的軟體部分(即，變換器160)。此外，操作模式控制裝置被設置以控制諸如中間壓力膨脹閥15a、低壓膨脹閥 15b、打開/關閉閥17和電動三通閥19的操作模式切換部分，而製冷劑循環控制裝置被設置以控制諸如中間壓力打開/關閉閥Ha和低壓打開/關閉閥2 的製冷劑循環切換部分。 壓縮機控制裝置、操作模式控制裝置和製冷劑循環切換裝置中的至少一個可以與空氣調節控制器分開構造，或者可以與空氣調節控制器一體構造。接下來，以下說明根據上述結構的本實施例的車輛空氣調節器1的操作。在車輛空氣調節器1中，例如，兩級加壓製冷劑循環裝置10被構造成選擇性地切換諸如用於加熱車廂的加熱操作模式和用於冷卻車廂的冷卻操作模式的操作模式首先，說明加熱操作模式。當在打開(ON)車輛空氣調節器1的操作開關的狀態下通過選擇器開關選擇加熱操作模式時，加熱操作模式開始。當加熱操作模式開始時，空氣調節控制器切換構成操作模式切換部分的膨脹閥15a、15b、打開/關閉閥17、和電動三通閥19 的操作狀態。具體而言，使膨脹閥15a、Mb均處於節流狀態，其中，每個膨脹閥的節流通道的通道截面積被設定成預定開度，打開/關閉閥17被關閉，電動三通閥19被切換到連接外部熱交換器18的製冷劑出口側至三通接頭部件13c的所述一個製冷劑入口的製冷劑通道。艮口， 在加熱操作模式中，兩級加壓製冷劑循環裝置10被操作以使得內部冷凝器12用作冷凝器 (製冷劑散熱器)，外部熱交換器18用作製冷劑蒸發器。在本實施例的加熱操作模式中，中間壓力打開/關閉閥1 和低壓側打開/關閉閥22a的操作狀態根據在兩級加壓製冷劑循環裝置10中所需要的被吹送到車廂中的空氣的必要的空氣加熱能力被選擇性地切換。因此，本實施例的兩級加壓製冷劑循環裝置10在加熱操作模式期間能夠在第一至第三製冷劑循環中被選擇性地切換。(1)加熱操作模式中的第一製冷劑循環當兩級加壓製冷劑循環裝置10中所需的加熱能力在通常操作期間變成在預定的通常能力範圍內、或者變成其中所需的加熱能力比通常操作中的加熱能力高的高負荷操作的能力時，在加熱操作模式中設定第一製冷劑循環。第一製冷劑循環可以在其中加熱操作模式的操作開始的初始狀態循環時設定。例如，兩級加壓製冷劑循環裝置10的通常操作中的輸出功率大約在2. 0-2. 5kff的範圍內。具體地，當加熱操作模式的操作開始時或者當加熱操作模式從第二或第三製冷劑循環切換到第一製冷劑循環時，製冷劑循環控制裝置打開中間壓力打開/關閉閥14a並關閉低壓側打開/關閉閥22a。因此，在加熱操作模式的第一製冷劑循環中，從氣液分離器16 流出的中間壓力氣體製冷劑能夠流動到中間壓力製冷劑通道14a，並且低壓製冷劑通道22 被關閉。在該製冷劑循環結構中，空氣調節控制器讀取用於空氣調節控制的傳感器組的檢測信號和操作面板的操作信號。空氣調節控制器根據所述檢測信號和所述操作信號計算目標空氣溫度ΤΑ0，所述目標空氣溫度為吹送到車廂內的空氣的目標溫度。進一步地，空氣調節控制器根據計算的目標空氣溫度TAO和傳感器組的檢測信號確定連接到空氣調節控制器的輸出側的各種空氣調節控制設備的操作狀態。例如，參照事先存儲在空氣調節控制器中的控制圖根據目標空氣溫度TAO確定由鼓風機32發送的空氣的目標量，即，輸出給鼓風機32的電動機的控制電壓，使得當目標空氣溫度TAO高和低時所述空氣的目標量較高，而當目標空氣溫度TAO在中間時所述空氣的目標量較低。通過控制連接到壓縮機100的電動機130的變換器160控制壓縮機100的製冷劑排放容量。變換器160被控制以使得電動機130的轉速根據兩級加壓製冷劑循環裝置10 中所需的加熱能力的增加而被增加。例如，通過使用存儲在空氣調節控制器中的控制圖，根據目標空氣溫度ΤΑ0、從壓縮機100排放的高壓製冷劑的製冷劑壓力、吸入到壓縮機100中的吸入製冷劑壓力和外部空氣溫度確定輸出給變換器160的控制信號。更具體地，變換器160被控制成使得電動機 130的轉速隨著目標空氣溫度TAO的增加、排放製冷劑壓力的增加、吸入製冷劑壓力的減小和外部空氣溫度的減小而增加。通過使用目標空氣溫度ΤΑ0、從內部蒸發器20吹出的空氣的溫度的檢測值、和從壓縮機100排放的製冷劑的溫度的檢測值確定輸出給空氣混合門34的伺服電動機的控制信號。即，確定輸出給空氣混合門34的伺服電動機的控制信號，使得吹送到車廂中的空氣的溫度變成乘客期望的溫度，所述溫度通過車廂溫度設定開關設定。在加熱操作模式中，可以控制空氣混合門34的開度，使得從鼓風機32發送的發送空氣的總量通過內部冷凝器12。以上述方式確定的控制電壓和控制信號被輸出給各種空氣調節控制設備。之後， 直到車輛空氣調節器的操作需要被停止為止，在規定的控制時間重複執行以下控制過程: 讀取上述檢測信號和操作信號一計算目標空氣溫度TAO —確定各種空氣調節控制設備的操作狀態一輸出控制電壓和控制信號。
此時，在兩級加壓製冷劑循環裝置10中，如圖8所示，從壓縮機100的排放埠 146排放的高壓製冷劑(圖8中的點a28)流入到內部冷凝器12並散發熱量(圖8中的點 a28 —點b8)。因此，從鼓風機32發送的並已經通過內部蒸發器20的空氣被內部冷凝器12 加熱，從而加熱車廂。因為在加熱操作模式的第一製冷劑循環中打開/關閉閥17關閉，因此從內部冷凝器12流出的製冷劑流入到中間壓力膨脹閥15a並且減小壓力和膨脹到中間壓力製冷劑 (圖8中的點b8 —點C8)。從中間壓力膨脹閥15a流出的製冷劑通過氣液分離器16被分離成氣體和液體(圖8中的點C8 —點d8和點C8 —點e8)。由氣液分離器16分離的氣體製冷劑從壓縮機100的中間壓力埠 145流入到壓縮機100中並且與從壓縮機100中的低級側壓縮機構110排放的製冷劑匯合(圖8中的點 al8)，並被高級側壓縮機構120吸入。另一方面，在氣液分離器16中分離的液體製冷劑流入到低壓膨脹閥1 中，壓力減小並被膨脹為低壓製冷劑(圖8中的點％ —點f8)。由低壓膨脹閥1 減小壓力並膨脹的低壓製冷劑通過第二三通接頭部件1 流入到外部熱交換器18中。流入到外部熱交換器18中的低壓製冷劑從外部空氣吸收熱量，從而被蒸發(圖8中的點f8 —點h8)。因為電動三通閥19被切換以設定用於將外部熱交換器18的出口側連接到第三三通接頭部件13c的所述一個製冷劑入口的第一製冷劑循環，因此從外部熱交換器18流出的製冷劑通過第三三通接頭部件13c流入到儲存器21並在儲存器21中被分離成氣體和液體。在儲存器21中分離的氣體製冷劑(圖8中的點h8)從壓縮機100的吸入埠 144被吸入被再次壓縮。流入到儲存器21中的製冷劑根據兩級加壓製冷劑循環裝置10中所需的加熱能力的變化被分離成氣體製冷劑和液體製冷劑。當兩級加壓製冷劑循環裝置10穩定操作時，流入到儲存器21中的製冷劑狀態和從儲存器21流出的製冷劑狀態是相同的。圖8顯示兩級加壓製冷劑循環裝置10中的加熱操作模式的第一製冷劑循環中的穩定狀態。如上所述，當第一製冷劑循環被設定成處於加熱操作模式時，由從壓縮機100的高級側壓縮機構120排放的製冷劑所保持的熱量可以被輻射給內部冷凝器12中的空氣，並因此已經在內部冷凝器12中被加熱的空氣可以被吹送到車廂中。依此方式，可以實現車廂的加熱。第一製冷劑循環被構造成成節約型製冷劑循環，在所述節約型製冷劑循環中，低級側壓縮機構110吸入由低壓膨脹閥1 減壓的低壓製冷劑，而高級側壓縮機構120吸入由中間壓力膨脹閥1 減壓的中間壓力製冷劑和在低級側壓縮機構110中減壓的中間壓力製冷劑的混合物。因此，在用作節約型製冷劑循環的第一製冷劑循環中，具有相對較低溫度的混合製冷劑被吸入到高級側壓縮機構120中，從而提高高級側壓縮機構120的壓縮效率。此外， 在兩個壓縮機構110、120中，可以減小排放製冷劑壓力與吸入製冷劑壓力之間的壓力差， 從而提高兩個壓縮機構110、120的壓縮效率。因此，可以提高兩級加壓製冷劑循環裝置10 的 COP。(2)加熱操作模式中的第三製冷劑循環例如，可以通過流動通過內部冷凝器12的製冷劑流量對內部冷凝器12的入口側處的製冷劑的熱焓與內部冷凝器12的出口側處的製冷劑的熱焓之間的熱焓差的積分值計算兩級加壓製冷劑循環裝置10中所需的必要的空氣加熱能力。因此，在兩級加壓製冷劑循環裝置10中所需的加熱能力比通常操作中所需的加熱能力低的低負荷操作中，在製冷劑循環中循環的必要的製冷劑流量減小。因此，在兩級加壓製冷劑循環裝置10的低負荷操作中，根據必要的製冷劑流量減小電動機130的轉速。如果電動機130的轉速減小，則兩個壓縮機構110、120中的壓縮效率也降低。在這種情況下，如果兩級加壓製冷劑循環裝置10被切換到用作節約型製冷劑循環的第一製冷劑循環，則當兩級加壓製冷劑循環裝置10中所需的空氣的加熱能力減小時可能難以提高兩級加壓製冷劑循環裝置10的COP。在本實施例的兩級加壓製冷劑循環裝置10中，當在加熱操作模式中執行第一製冷劑循環時兩級加壓製冷劑循環裝置10中所需的加熱能力等於或低於第三標準能力時， 確定加熱操作模式處於低負荷操作，因此在加熱操作模式中從第一製冷劑循環切換到第三製冷劑循環。這裡，第三製冷劑循環用於執行低負荷操作。例如，兩級加壓製冷劑循環裝置 10的低負荷操作中的輸出功率在1. 5-2. Okff的範圍內。可以通過使用從壓縮機100排放的高壓製冷劑的製冷劑壓力、吸入到壓縮機100 中的吸入製冷劑壓力、外部空氣溫度等計算兩級加壓製冷劑循環裝置10中所需的加熱能力。在本實施例中，根據從壓縮機100排放的高壓製冷劑的製冷劑壓力、要吸入到壓縮機 100中的吸入製冷劑壓力、外部空氣溫度和類似物確定電動機130的轉速。在本實施例的兩級加壓製冷劑循環裝置10中，當在加熱操作模式中執行第一製冷劑循環時壓縮機構110、120的轉速等於或低於第三標準轉速時，確定加熱操作模式處於低負荷操作中，因此在加熱操作模式中從第一製冷劑循環切換到第三製冷劑循環。第三標準轉速可以被設定在小於通常操作的第一製冷劑循環中的預定轉速的值。具體地，當兩級加壓製冷劑循環裝置10的加熱操作模式被切換到第三製冷劑循環時，製冷劑循環控制裝置關閉中間壓力打開/關閉閥14a，並關閉低壓側打開/關閉閥 22a。因此，在第三製冷劑循環中，中間壓力製冷劑通道14和低壓製冷劑通道22都被關閉。在加熱操作模式的第三製冷劑循環的這種結構中，類似於加熱操作模式的第一製冷劑循環，空氣調節控制器讀取傳感器組的用於空氣調節控制的傳感器組的檢測信號和操作面板的操作信號。進一步地，空氣調節控制器根據計算的目標空氣溫度TAO和傳感器組的檢測信號確定連接到空氣調節控制器的輸出側的各種空氣調節控制設備的操作狀態。當第三製冷劑循環被設定成處於加熱操作模式時，通過控制連接到壓縮機100的電動機130的變換器160控制壓縮機100的製冷劑排放容量。在第三製冷劑循環中，控制變換器160，使得根據兩級加壓製冷劑循環裝置10中所需的加熱能力的增加將電動機130 的轉速增加得比第一製冷劑循環中的轉速高。接下來，說明在第三製冷劑循環中電動機130的大於第一製冷劑循環的轉速的增加量。當兩級加壓製冷劑循環裝置10的加熱操作被切換到第三製冷劑循環時，因為中間製冷劑通道14被關閉，因此高級側壓縮機構120僅吸入從低級側壓縮機構110排放的中間壓力製冷劑。當第一製冷劑循環被切換時，從低級側壓縮機構110排放的中間壓力製冷劑具有比吸入到高級側壓縮機構120中的混合製冷劑低的密度。因此，在其中兩級加壓製冷劑循環裝置10的加熱操作模式從第一製冷劑循環切換到第三製冷劑循環的情況中，如果壓縮機100的電動機130的轉速沒有增加，則對於壓縮機100來說不能排放必要的製冷劑流量(即，必要的製冷劑循環量)。在本實施例中，當兩級加壓製冷劑循環裝置10的加熱操作模式從第一製冷劑循環切換到第三製冷劑循環時，轉速增加，使得可以從壓縮機100排放必要的製冷劑流量。當第三製冷劑循環被切換時，其它空氣調節控制設備的操作狀態和其它控制狀態類似於第一製冷劑循環被切換的情況下的狀態。圖9顯示當在加熱操作模式中第三製冷劑循環被切換時的兩級加壓製冷劑循環裝置10的製冷劑狀態。如圖9所示，從壓縮機100的排放埠 146排放的高壓製冷劑(圖 9中的點a29)流入到內部冷凝器12並將熱量散發到空氣中(圖9中的點U9 —點b9)。因此，從鼓風機32發送的並且已經通過內部蒸發器20的空氣在通過內部冷凝器12的同時被加熱，從而加熱要吹送到車廂內的空氣。因為打開/關閉閥17在加熱操作模式的第一製冷劑循環中被關閉，因此從內部冷凝器12流出的製冷劑流入到中間壓力膨脹閥15a並且被減小壓力和被膨脹到中間壓力製冷劑(圖9中的點Id9 —點C9)。從中間壓力膨脹閥1 流出的製冷劑流入到氣液分離器16 中。當第三製冷劑循環的操作在加熱操作模式變得穩定時，流入到氣液分離器16中的製冷劑狀態近似等於從氣液分離器16流出的製冷劑狀態。圖9顯示了兩級加壓製冷劑循環裝置10中的加熱操作模式的第三製冷劑循環的穩定狀態。因為中間壓力側打開/關閉閥Ha在加熱操作模式的第三製冷劑循環中被關閉， 因此從氣液分離器16流出的製冷劑流入到低壓膨脹閥1 中，並且被減小壓力和被膨脹到低壓製冷劑(圖9中的點c9—Af9)，而沒有流入到低壓膨脹閥16b中。通過低壓膨脹閥 15b減小壓力並膨脹的低壓製冷劑通過第二三通接頭部件1 流入到外部熱交換器18中， 並通過從外部空氣吸收熱量而被蒸發(圖9中的點f9 —點h9)。從外部熱交換器18流出的製冷劑流入到儲存器21中，並且在儲存器21中被分離成氣體製冷劑和液體製冷劑。分離後的氣體製冷劑被吸入到壓縮機100的吸入埠 144 中。從壓縮機100的吸入埠 144吸入的製冷劑在低級側壓縮機構110中被加壓，並被吸入到高級側壓縮機構120中(圖9中的點Ii9—點a09)，而沒有與來自中間壓力埠 145的製冷劑匯合。然後，從低級側壓縮機構110排放的中間壓力製冷劑進一步在高級側壓縮機構120中被壓縮(圖9中的點a09 —點a29)。如上所述，當第三製冷劑循環在加熱操作模式中被切換時，由從壓縮機100的高級側壓縮機構120排放的製冷劑保持的熱量可以在內部冷凝器12中被輻射給空氣，因此已經在內部冷凝器12中被加熱的空氣可以被吹送到車廂內以加熱車廂。依此方式，可以在第三製冷劑循環中實現車廂的加熱。在加熱操作模式的第三製冷劑循環中，可以增加兩個壓縮機構110、120的轉速， 從而防止壓縮效率降低。此外，可以減小兩個壓縮機構110、120中的排放製冷劑壓力與吸入製冷劑壓力之間的壓力差，從而有效地提高兩個壓縮機構110、120的壓縮效率。因此，可以提高兩級加壓製冷劑循環裝置10的COP。在本實施例的兩級加壓製冷劑循環裝置10的加熱操作模式中當第三製冷劑循環被設定的情況下，當壓縮機構110、120的轉速等於或大於第一標準轉速(所述第一標準轉速大於第三標準轉速)時，在加熱操作模式中從第三製冷劑循環切換到第一製冷劑循環。這裡，根據與通常操作模式中的通常加熱能力的下限相對應的第一標準能力設定第一標準轉速。在這種情況下，在兩級加壓製冷劑循環裝置10的加熱操作模式中切換並執行第一製冷劑循環。第一標準轉速可以設定成大於第三標準轉速的值，而第一標準能力可以設定成大於第三標準能力的值。(3)加熱操作模式中的第二製冷劑循環當製冷劑循環裝置中所述的空氣的加熱能力在極低載荷狀態下被進一步減小時， 在加熱操作模式中從第三製冷劑循環切換到第二製冷劑循環。即，在其中兩個壓縮機構 110,120的壓縮效率被進一步減小，因此難以提高兩級加壓製冷劑循環裝置10的COP的情況下，切換到第二製冷劑循環。在本實施例中，在其中兩級加壓製冷劑循環裝置10中所需的加熱能力等於或低於比當執行加熱操作模式的第三製冷劑循環時的第三標準能力低的第二標準能力的極低負荷操作的情況下，在加熱操作模式中從第三製冷劑循環切換到第二製冷劑循環。例如，兩級加壓製冷劑循環裝置10的極低負荷操作中的輸出功率大約在1. 0-1. 5kw的範圍內。在本實施例的兩級加壓製冷劑循環裝置10中，當在加熱操作模式中壓縮機構 110,120的轉速等於或低於第二標準轉速時，確定加熱操作模式處於極低負荷操作中，因此在加熱操作模式中從第三製冷劑循環(或從第一製冷劑循環)切換到第二製冷劑循環。第二標準轉速可以被設定在小於第三製冷劑循環中的第三標準轉速且小於通常操作中的第一標準轉速(通常轉速)的值。具體地，當兩級加壓製冷劑循環裝置10的加熱操作模式被切換到第二製冷劑循環時，製冷劑循環控制裝置關閉中間壓力打開/關閉閥Ha並打開低壓側打開/關閉閥 22a。因此，如圖3所示，低級側壓縮機構110的製冷劑吸入側和製冷劑排放側通過低壓製冷劑通道22相互連通，並且製冷劑在高壓側壓縮機構120中加壓，而在低級側壓縮機構110 中不具有製冷劑排放容量。在加熱操作模式的第二製冷劑循環的這種結構中，類似於加熱操作模式的第一或第三製冷劑循環，空氣調節控制器讀取傳感器組的用於空氣調節控制的傳感器組的檢測信號和操作面板的操作信號。進一步地，空氣調節控制器根據計算的目標空氣溫度TAO和傳感器組的檢測信號確定連接到空氣調節控制器的輸出側的各種空氣調節控制設備的操作狀態。當在兩級加壓製冷劑循環裝置10的加熱操作模式中設定第二製冷劑循環時，製冷劑在高級側壓縮機構120中被加壓，而低級側壓縮機構110的製冷劑排放容量沒有使用， 所述高級側壓縮機構120具有小於低級側壓縮機構110的排放容量的排放容量。當在加熱操作模式中設定第三製冷劑循環時，通過控制連接到壓縮機100的電動機130的變換器160 來控制壓縮機100的製冷劑排放容量。在第三製冷劑循環中，根據兩級加壓製冷劑循環裝置10中所需的加熱能力的增加控制變換器160，使得與第一製冷劑循環中的電動機的轉速相比，電動機130的轉速增加得更多。當加熱操作模式從第三或第一製冷劑循環切換到第二製冷劑循環時，或者在第二製冷劑循環即將被切換的階段中，根據V2/V1設定電動機130的轉速。這裡，Vl表示低級側壓縮機構110的排放容量，而V2表示高級側壓縮機構120的排放容量。當在加熱操作模式中設定第二製冷劑循環時，其它空氣調節控制設備的操作狀態和其它控制狀態類似於設定第一製冷劑循環或第三製冷劑循環的情況中的操作狀態和控制狀態。圖10顯示當在加熱操作模式中設定第二製冷劑循環時兩級加壓製冷劑循環裝置 10的製冷劑狀態。如圖10所示，從壓縮機100的排放埠 146排放的高壓製冷劑(圖10 中的點a21(l)流入到內部冷凝器12並將熱量散發到空氣中(圖10中的點a21(l—點b1(l)。因此，從鼓風機32發送並且已經通過內部蒸發器20的空氣在通過內部冷凝器12的同時被加熱，從而加熱要吹送到車廂內的空氣。因為打開/關閉閥17在加熱操作模式的第二製冷劑循環中被關閉，因此從內部冷凝器12流出的製冷劑流入到中間壓力膨脹閥15a並且被減小壓力並被膨脹到中間壓力製冷劑(圖10中的點b1Q—點c1Q)。從中間壓力膨脹閥1 流出的製冷劑流入到氣液分離器 16中。當第二製冷劑循環的操作在加熱操作模式中變得穩定時，流入到氣液分離器16中的製冷劑狀態近似等於從氣液分離器16流出的製冷劑狀態。圖10顯示了兩級加壓製冷劑循環裝置10中的加熱操作模式的第二製冷劑循環的穩定狀態。因為中間壓力側打開/關閉閥Ha在加熱操作模式的第二製冷劑循環中被關閉， 因此從氣液分離器16流出的製冷劑流入到低壓膨脹閥1 中，並且被減小壓力並被膨脹到低壓製冷劑(圖10中的點Cltl—點f1(l)，而沒有流入到中間壓力埠 145。通過低壓膨脹閥 15b減小壓力並膨脹的低壓製冷劑通過第二三通接頭部件1 流入到外部熱交換器18中， 並通過從外部空氣吸收熱量而被蒸發(圖10中的點f1Q —點a01Q)。從外部熱交換器18流出的製冷劑流入到儲存器21中，並且在儲存器21中被分離成氣體製冷劑和液體製冷劑。因為低壓打開/膨脹閥2 打開，因此分離後的氣體製冷劑從吸入埠 144和中間壓力埠 145被吸入到壓縮機100中。在這種情況下，低級側壓縮機構110的製冷劑吸入側和製冷劑排放側通過低壓製冷劑通道22相互連通，因此在低級側壓縮機構110中不能使用製冷劑排放容量。在儲存器 21中分離後的氣體製冷劑(圖10中的點a01Q)實際上從中間壓力埠 145被吸入到高級側壓縮機構120，並且在高級側壓縮機構120被再次壓縮(圖10中的點a01(1 —點a21(1)。如上所述，當在加熱操作模式中設定第二製冷劑循環時，由從壓縮機100的高級側壓縮機構120排放的製冷劑保持的熱量可以被輻射給內部冷凝器12中的空氣，因此已經在內部冷凝器12中被加熱的空氣可以被吹送到車廂內以加熱車廂。依此方式，可以實現車廂的加熱。在加熱操作模式的第二製冷劑循環中，需要根據吹送到車廂的空氣中所需要的加熱能力的減小來減小壓縮機構110和120的轉速。然而，在加熱操作模式的第三製冷劑循環中，不使用低級側壓縮機構110，並且僅通過高級側壓縮機構120獲得加熱能力，因此能夠增加高級側壓縮機構110的轉速。此外，高級側壓縮機構120的排放容量V2被設定成小於低級側壓縮機構110的排放容量VI。因此，當兩級加壓製冷劑循環裝置10的加熱操作模式從第三或第一製冷劑循環切換到第二製冷劑循環時，可以增加高級側壓縮機構120的轉速，使得可以從壓縮機100 排放必要的製冷劑流量。如圖16中的曲線圖所示，可以提高高級側壓縮機構120的壓縮效率，其中圖16顯示了壓縮機構的轉速與壓縮效率之間的關係。在其中在本實施例的兩級加壓製冷劑循環裝置10的加熱操作模式中設定第二製冷劑循環的情況下，當高級側壓縮機構120的轉速等於或大於比第二標準轉速大的第四標準轉速時，加熱操作模式從第二製冷劑循環被切換到第三製冷劑循環。在這種情況下，在兩級加壓製冷劑循環裝置10的加熱操作模式中切換並執行第三製冷劑循環。第四標準轉速可以設定成比第二標準轉速和第三標準轉速大的值。接下來，說明冷卻操作模式。在其中車輛空氣調節器1的操作開關被打開(ON)的狀態下，當通過選擇器開關選擇冷卻操作模式時冷卻操作模式開始。當冷卻操作模式開始時，空氣調節控制器切換構成操作模式切換部分的膨脹閥15a、15b、打開/關閉閥17、和電動三通閥19的操作狀態。具體地，使中間壓力膨脹閥1 和低壓膨脹閥1 處於完全關閉狀態，並且打開/ 關閉閥17打開，而將電動三通閥19切換到外部熱交換器18的出口側連接到冷卻膨脹閥 15c的入口側的冷卻製冷劑循環。此外，使冷卻膨脹閥15c處於其中製冷劑被減小壓力並被膨脹(即，節流通道的截面積的開度被設定到預定開度)的節流狀態。具體地，在冷卻操作模式中，製冷劑循環控制裝置關閉中間壓力打開/關閉閥14a並關閉低壓側打開/關閉閥
22 ο因此，在冷卻操作模式中，製冷劑如圖4中的實線箭頭所示地流動。在冷卻操作模式中，如在加熱操作模式的情況，空氣調節控制器執行以下控制程序讀取檢測信號和操作信號一計算目標空氣溫度TAO —確定各種空氣調節控制設備的操作狀態一在規定的控制期間內重複輸出控制電壓和控制信，直到需要停止車輛空氣調節器的操作為止。此時，在兩級加壓製冷劑循環裝置10中，如圖4所示，從壓縮機100的排放埠 146排放的高壓製冷劑流入到內部冷凝器12中並將熱量散發到空氣中。依此方式，從鼓風機32發送並被內部蒸發器20冷卻的冷卻空氣的一部分通過內部冷凝器12以被加熱。因為在冷卻操作模式中第一和第二電動膨脹閥15a、Mb完全關閉而打開/關閉閥 17打開，因此從內部冷凝器12流出的高壓製冷劑以以下所述的順序流動第一三通接頭部件13a —打開/關閉閥17 —第二三通接頭部件13b，並流入到外部熱交換器18中。流入到外部熱交換器18中的製冷劑與外部空氣進行熱交換，從而被進一步冷卻，因此所述製冷劑的熱焓被將降低。因為電動三通閥19被切換到其中外部熱交換器18的製冷劑出口側連接到冷卻膨脹閥15c的製冷劑入口側並且冷卻膨脹閥15c處於節流狀態的冷卻製冷劑循環，從外部熱交換器18流出的製冷劑通過冷卻膨脹閥15c被減小壓力並被膨脹到低壓製冷劑。已經通過冷卻膨脹閥15c減小壓力並膨脹的低壓製冷劑流入到內部蒸發器20中， 並從鼓風機32發送的發送空氣吸收熱量以被蒸發，因此發送的空氣被冷卻。因此，吹送到車廂內部中的空氣被冷卻。從內部蒸發器20流出的製冷劑通過第三三通接頭部件13c流入到儲存器21中，並被分離成氣體和液體。在儲存器21中分離後的氣相製冷劑從壓縮機 100的吸入埠 144被吸入並再次被壓縮。如上所述，在本實施例的車輛空氣調節器1中，在冷卻操作模式時，通過在內部蒸發器20處冷卻發送的空氣並通過調節空氣混合門34的開度，由內部蒸發器20冷卻的冷卻空氣可以通過內部冷凝器12被加熱，使得具有由乘客期望的溫度的調節空氣可以吹送到車廂中。這可以有效地實現車廂內部的冷卻。本實施例的兩級加壓製冷劑循環裝置10如上所述操作，並因此可以獲得以下極好的效果。
在本實施例的兩級加壓製冷劑循環裝置10中，可以通過在加熱操作模式中設定第一製冷劑循環構造節約型製冷劑循環。此外，通過設定第三製冷劑循環，低級側壓縮機構 110和高級側壓縮機構120可以串聯布置以在多個階段(例如，兩個階段)中加壓製冷劑。 另外，通過設定第二製冷劑循環，單級壓縮機構可以被構造，使得僅在高級側壓縮機構120 中加壓製冷劑。加熱操作模式可以根據兩級加壓製冷劑循環裝置10中所需的加熱能力的減小， 即，根據壓縮機構(電動機13)的轉速的減小，按以下順序被切換第一製冷劑循環一第三製冷劑循環一第二製冷劑循環。相反，加熱操作模式可以根據兩級加壓製冷劑循環裝置10 中所需的加熱能力的增加，即，根據壓縮機構的轉速的增加，按以下順別被切換第二製冷劑循環一第三製冷劑循環一第一製冷劑循環。因此，在本實施例的兩級加壓製冷劑循環裝置10中，即使當必要的製冷劑流量根據兩級加壓製冷劑循環裝置10中所需的加熱能力的變化而改變時，也可以充分地提高 COP。例如，在通常加熱操作或其中必要的製冷劑流量相對較大的高負荷操作中，第一製冷劑循環被設定為節約型製冷劑循環，從而有效地提高COP。在必要的製冷劑流量小於通常操作中必要的製冷劑流量的低負荷操作中，製冷劑在從壓縮機100的低級側壓縮機構110到高級側壓縮機構120的多個階段(例如，兩個階段)中被加壓。在這種情況下，通過增加兩個壓縮機構110、120的轉速，可以提高兩個壓縮機構110、120的壓縮效率，從而提高COP。此外，在必要的製冷劑流量小於低負荷操作中必要的製冷劑流量的極低負荷操作中，製冷劑僅在高級側壓縮機構120中被加壓。在這種情況下，通過增加單個高級側壓縮機構120的轉速，可以提高高級側壓縮機構120的壓縮效率，從而提高COP。因此，在本實施例的兩級加壓製冷劑循環裝置10中，即使當必要的製冷劑流量根據兩級加壓製冷劑循環裝置10中所需的加熱能力的變化而變化時，也可以充分地提高 COP。在本實施例的兩級加壓製冷劑循環裝置10中，根據兩級加壓製冷劑循環裝置10 中所需的加熱能力的增加控制電動機130的轉速以使所述轉速增加。因此，可以容易地切換加熱操作模式以根據電動機130的轉速選擇性地設定第一至第三製冷劑循環中的一個， 從而可以根據兩級加壓製冷劑循環裝置10中所需的必要的加熱能力容易地執行加熱操作模式中第一至第三製冷劑循環的切換。在本實施例的壓縮機100中，因為兩個壓縮機構110、120由單個電動機130驅動， 因此當在加熱操作模式中切換製冷劑循環時，可以容易地改變兩個壓縮機構110、120的轉速。此外，在本實施例的壓縮機100中，低級側連接機構110和高級側連接機構120沿水平方向布置在軸131的兩個端側處，使得兩個壓縮機構110、120沿水平方向定位在電動機130的兩個端側處。因此，可以減小壓縮機100的整個尺寸，因此可以減小兩級加壓製冷劑循環裝置10的整個尺寸。在本實施例中，兩級加壓製冷劑循環裝置10用於沒有內燃機的電動車輛的空氣調節器1。在這種情況下，發動機的排氣熱量不能用於加熱車廂，並且在空氣調節器1中要吹送到車廂內的空氣僅通過兩級加壓製冷劑循環裝置10被加熱。因此，因為本實施例的兩級加壓製冷劑循環裝置10用於電動車輛，因此可以有效地提高增加COP的效果，而不管兩級加壓製冷劑循環裝置10中所需的必要的加熱能力如何。在本實施例中，兩級加壓製冷劑循環裝置10可以應用到從內燃機(發動機)和電動機獲得用於車輛行駛的驅動力以便進行前進的所謂的混合車輛中。在混合車輛中，當車輛前進時發動機可以停止，以便提高燃料消耗效率。因此，當兩級加壓製冷劑循環裝置10 用於混合車輛時，可以獲得上述效果。此外，兩級加壓製冷劑循環裝置10可以用於普通車輛。(第二實施例)參照圖12說明本發明的第二實施例。在第二實施例中，製冷劑循環切換部分的結構不同於上述第一實施例的結構。更具體地，在第二實施例中，如圖12所示，代替低壓打開 /關閉閥2 和中間壓力打開/關閉閥14a，使用電動三通閥22b。電動三通閥22b布置在中間壓力製冷劑通道14與低壓製冷劑通道22之間的連接部中。在圖12中，類似或對應於第一實施例的那些部件的部件由相同的附圖標記表示。 這在以下附圖中也是相同的。當加熱操作模式被切換到第一製冷劑循環時，製冷劑如圖12 所示的實線箭頭流動通過兩級加壓製冷劑循環裝置10。例如，三通閥22b是旋轉閥，其中，所述旋轉閥的操作由從空氣調節控制器輸出的控制信號控制。類似於上述第一實施例，三通閥22b用作製冷劑循環切換部分，並且被構造成在兩級加壓製冷劑循環裝置10的加熱操作模式中選擇性地切換第一至第三製冷劑循環中的一個。三通閥22b在第一製冷劑循環中打開中間壓力製冷劑通道14並關閉低壓製冷劑通道22，三通閥22b在第二製冷劑循環中關閉中間壓力製冷劑通道14並打開低壓製冷劑通道22，而三通閥22b在第三製冷劑循環中關閉中間壓力製冷劑通道14和低壓製冷劑通道 22兩者。在第二實施例中，其它結構和操作類似於上述第一實施例的結構和操作。因此，在第二實施例的兩級加壓製冷劑循環裝置10中，可以有效地提高C0P，而不管兩級加壓製冷劑循環裝置10中所需的必要的加熱能力如何。即，不管在製冷劑循環中循環的製冷劑流量如何，可以充分地提高COP。(第三實施例)以下參照圖13說明本發明的第三實施例。在第三實施例中，壓縮機100的結構相對於上述第一實施例改變。在第三實施例的壓縮機100中，電磁離合器130a設置在壓縮機構110與電動機130之間以能夠中斷電力。在圖13中，僅示意性地顯示壓縮機100。然而， 兩級加壓製冷劑循環裝置10的其它部件可以類似於第一或第二實施例的部件。即，代替第一或第二實施例的壓縮機100，第三實施例的壓縮機100可以用於兩級加壓製冷劑循環裝置10。在第三實施例中，當設定第一或第三製冷劑循環時，電磁離合器130a通過空氣調節控制器被控制，使得電動機130通過電磁離合器130a連接到低級側壓縮機構110，從而將動力傳輸到低級側壓縮機構110。相反，當設定第二製冷劑循環時，通過空氣調節控制器控制電磁離合器130a以中止動力從電動機130到低級側壓縮機構110的傳輸。在第三實施例中，其它結構和操作類似於上述第一實施例的結構和操作。因此，即使在本實施例的兩級加壓製冷劑循環裝置10中，也可以獲得與第一實施例相同的效果。在第三實施例中，當設定第二製冷劑循環時，電動機130的旋轉動力沒有傳遞給低級側壓縮機構110，從而減小低級側壓縮機構110的滑動損失，並且進一步提高COP。(第四實施例)以下參照圖14說明本發明的第四實施例。在第四實施例中，兩級加壓製冷劑循環裝置10的結構相對於上述第一至第三實施例改變。當加熱操作模式切換到第一製冷劑循環時，製冷劑如圖14所示的實線箭頭所示流動通過兩級加壓製冷劑循環裝置10。在第四實施例的兩級加壓製冷劑循環裝置10中，沒有設置打開/關閉閥17和第二三通接頭部件13b，並且外部熱交換器18的製冷劑入口通過低壓膨脹閥1 連接到第一三通接頭部件13a的一個製冷劑出口。即，低壓膨脹閥1 布置在第一三通接頭部件13a 的所述一個製冷劑出口與外部熱交換器18的製冷劑入口之間。另外，在第四實施例中，液體製冷劑出口部分沒有設置在氣液分離器16中。在第四實施例中，在加熱操作模式中，使兩個膨脹閥1如、1恥處於所述兩個膨脹閥的節流通道中的每一個的通道截面積被設定到預定開度的節流狀態，並且電動三通閥19 被切換以將外部熱交換器18的製冷劑出口側連接到第三三通接頭部件13c的一個製冷劑入口。具體地，當兩級加壓製冷劑循環裝置10的加熱操作模式切換到第一製冷劑循環時，製冷劑循環控制裝置打開中間壓力打開/關閉閥14a並關閉低壓側打開/關閉閥22a。 在第四實施例中，低壓膨脹閥1 被構造成將從第一三通接頭部件13a的所述一個製冷劑出口分支的從內部冷凝器12流出的高壓製冷劑的一部分減壓並膨脹到低壓製冷劑。具體地，當兩級加壓製冷劑循環裝置10的加熱操作模式切換到第三製冷劑循環時，製冷劑循環控制裝置關閉中間壓力打開/關閉閥14a並關閉低壓側打開/關閉閥22a。 因此，類似於上述第一實施例，在加熱操作模式中設定第三製冷劑循環。此外，當兩級加壓製冷劑循環裝置10的加熱操作模式切換到第二製冷劑循環時，製冷劑循環控制裝置關閉中間壓力打開/關閉閥14a，並且打開低壓打開/關閉閥22a。因此，類似於上述第一實施例，可以在加熱操作模式中設定第二製冷劑循環。在第四實施例中，其它結構和操作類似於上述第一實施例的結構和操作。在第四實施例中，在第一製冷劑循環中，即使當高壓製冷劑被直接減壓並膨脹到低壓力時，也可以有效地提高C0P，而不管制冷劑循環裝置10中所需的必要的加熱能力如何。即，不管在製冷劑循環中循環的製冷劑流量如何，可以充分地提高COP。(其它實施例)本發明可以在本發明的保護範圍內如下所述被不同地改變，而不局限於所述實施例。(1)上述實施例已經為其中本發明的製冷劑循環裝置10被用於車輛空氣調節器的例子，但是本發明的應用不局限於此。例如，本發明的兩級加壓製冷劑循環裝置10可以應用到固定空氣調節器、低溫存儲器、用於自動售貨機的冷卻/加熱設備、和類似設備。在上述實施例中，兩級加壓製冷劑循環裝置10用作熱泵循環，在所述熱泵循環中，要進行熱交換的流體(例如，空氣)通過內部冷凝器12被加熱。可選地，兩級加壓製冷劑循環裝置10可以用作其中高壓製冷劑在冷凝器12中被輻射到大氣並且熱交換器18用作使用側(using-side)熱交換器的冷卻器。製冷劑循環裝置10可以用於空氣調節器，其可以將要進行空氣調節的空間冷卻到極低溫度。在這種情況下，冷卻操作模式可以根據兩級加壓製冷劑循環裝置10中所需的冷卻能力的降低，即，根據壓縮機構的轉速的降低，按以下順序被切換第一製冷劑循環-第三製冷劑循環-第二製冷劑循環。因此，即使在其中高壓製冷劑與低壓製冷劑之間的壓力差變大並且壓縮機消耗的電力趨於更大的製冷劑循環裝置中，也可以有效地提高C0P，而不管冷卻能力如何。(2)此外，在上述實施例中，滾動活塞式壓縮機構用作低級側壓縮機構110和高級側壓縮機構120。然而，可以代替滾動活塞式壓縮機構，使用渦卷式壓縮機構、葉片式壓縮機構或螺旋式壓縮機構。此外，低級側壓縮機構110和高級側壓縮機構120可以是具有不同形狀的固定排量型壓縮機構，或者可以形成為相同的形狀。在上述第一、第二和第四實施例中，用於中斷電力的電磁離合器130a沒有設置在低級側壓縮機構110與電動機130之間。在這種情況下，渦卷式壓縮機構可以用作低級側壓縮機構110，以便使低級側壓縮機構110的製冷劑排放容量為零。當往復壓縮機構用作低級側壓縮機構110時，可以除去用於製冷劑循環裝置10的電磁離合器130a。在這種情況下，可以設置用於固定活塞的運動的固定裝置。(3)在上述第四實施例中，採用氣液分離器16以將在中間壓力膨脹閥1 處被減壓的中間壓力製冷劑分離成氣體製冷劑和液體製冷劑。然而，可以不設置氣液分離器16，並且可以設置中間壓力熱交換器以在中間壓力製冷劑與從第一三通接頭部件13a的另一個製冷劑出口流出的高壓製冷劑之間執行熱交換。(4)在上述實施例中，兩級加壓製冷劑循環裝置10根據兩級加壓製冷劑循環裝置 10中所需的加熱能力或冷卻能力的降低，即，根據壓縮機構的轉速的降低，按以下順序被切換第一製冷劑循環-第三製冷劑循環-第二製冷劑循環。然而，第三製冷劑循環可以省去。在這種情況下，兩級加壓製冷劑循環裝置10根據兩級加壓製冷劑循環裝置10中所需的加熱能力或冷卻能力的降低在第一製冷劑循環與第二製冷劑循環之間切換。例如，當兩級加壓製冷劑循環裝置10中所需的加熱能力或冷卻能力變得等於或小於第二標準能力時，兩級加壓製冷劑循環裝置10從第一製冷劑循環直接切換到第二製冷劑循環。此外，當兩級加壓製冷劑循環裝置10中所需的加熱能力或冷卻能力變得等於或大於第一標準能力時，兩級加壓製冷劑循環裝置10從第二製冷劑循環直接切換到第一製冷劑循環。(5)在上述實施例中，當兩級加壓製冷劑循環裝置10的操作從第三製冷劑循環切換到第二製冷劑循環時，高級側壓縮機構120的轉速根據排放容量比V2/V1而增加。以下參照圖15A和圖15B說明高壓側壓縮機構120的轉速增加。以下參照圖15A和圖15B說明壓縮機構的轉速Ne、必要的扭矩Tr以及壓縮效率的關係。圖15A是顯示根據高級側壓縮機構120的轉速Nc與必要的扭矩Tr的壓縮效率的等效率線的曲線圖，而圖15B是顯示壓縮效率相對於高級側壓縮機構120的轉速Nc的變化的曲線圖。在圖15B中，曲線C表示在圖15A的橫截面C-C中的壓縮效率的變化，而曲線D表示在圖15A的橫截面D-D中的壓縮效率的變化。在圖15A和圖15B中，NC表示高級側壓縮機構120的必要的壓縮效率線，其是提高兩級加壓製冷劑循環裝置10中的COP所需要的。
通過大於圖15A中在最左側定位的必要壓縮效率線NC的轉速操作高級側壓縮機構120。在這種情況下，即使當切換到第二製冷劑循環時，也可以充分地提高COP。此外，高級側壓縮機構120的轉速的增加部分可以在第二製冷劑循環被切換時如下被設定。例如，圖15A的等效率線的關係可以存儲在空氣調節控制器中，並且可以通過使用在即將從第三製冷劑循環(或第一製冷劑循環)切換到第二製冷劑循環時讀取的傳感器組的檢測信號計算即將從第三製冷劑循環(或第一製冷劑循環)切換到第二製冷劑循環時的必要扭矩Tr。可以通過使用以下公式(1)計算必要扭矩Tr。 Tr = (LX60)/(2 π XNe) (Fl)這裡，L表示高級側壓縮機構120的必要驅動力，例如供應給電動機130的必要的電力。此外，可以通過使用以下公式( 根據高級側壓縮機構120的排放製冷劑壓力Pd、 吸入製冷劑壓力I3S和轉速Nc計算高級側壓縮機構120的必要的驅動力L。L = f (Pd, Ps, Ne)......(F2)另外，將由公式F2所示的關係預先存儲在空氣調節控制器中。因此，可以根據在即將切換到第二製冷劑循環之前的必要扭矩Tr和根據即將從第三製冷劑循環切換到第二製冷劑循環之前的第二標準轉速確定在即將從第三製冷劑循環(或第一製冷劑循環)切換到第二製冷劑循環之前的高級側壓縮機構120的壓縮效率。 作為例子，在圖15A中，E點表示在即將從第三製冷劑循環切換到第二製冷劑循環時的高級側壓縮機構的壓縮效率。然後，確定高級側壓縮機構120的轉速以能夠將高級側壓縮機構120的壓縮效率從E點傳輸到F點。在這種情況下，從E點到F點的轉速差可以用作高級側壓縮機構120 的轉速的增加部分。雖然已經參照附圖結合本發明的優選實施例詳細說明了本發明，但是應當注意的是各種改變和修改對本領域的技術人員將是顯而易見的。這種改變和修改將被理解為在本發明的由所附權利要求限定的保護範圍內。
權利要求
1.一種兩級加壓製冷劑循環裝置，包括壓縮機(100)，所述壓縮機包括被構造成將製冷劑壓縮到中間壓力的低級側壓縮機構 (110)和被構造成將從所述低級側壓縮機構(110)排放的中間壓力製冷劑壓縮到高壓的高級側壓縮機構(120)；散熱器(12)，所述散熱器被設置成冷卻從所述壓縮機(100)的高級側壓縮機構(120) 排放的高壓製冷劑；中間壓力膨脹閥(1 )，所述中間壓力膨脹閥被設置成將從所述散熱器(1 流出的製冷劑減壓到中間壓力；低壓膨脹閥(1 )，所述低壓膨脹閥被設置成將從所述散熱器(1 流出的製冷劑減壓到低壓力；蒸發器(18)，所述蒸發器被設置成蒸發由所述低壓膨脹閥(15b)減壓的低壓製冷劑並使蒸發的製冷劑流向低級側壓縮機構(110)的吸入側；中間壓力製冷劑通道(14)，由所述中間壓力膨脹閥(15a)減壓的所述中間壓力製冷劑通過所述中間壓力製冷劑通道被引入到所述高級側壓縮機構(120)的吸入側；低壓製冷劑通道(22)，所述低壓製冷劑通道被設置成連接所述低級側壓縮機構(110) 的吸入側和所述高級側壓縮機構02)的吸入側；和製冷劑循環切換部分(14a，22a, 22b)，所述製冷劑循環切換部分被構造成至少在第一製冷劑循環與第二製冷劑循環之間切換，在所述第一製冷劑循環中，所述中間壓力製冷劑通道(14)打開，而所述低壓製冷劑通道0 關閉，在所述第二製冷劑循環中，所述中間壓力製冷劑通道(14)關閉，而所述低壓製冷劑通道0 打開，其中所述高級側壓縮機構(120)具有小於所述低級側壓縮機構(110)的排放容量(Vl) 的排放容量(V2)。
2.根據權利要求1所述的兩級加壓製冷劑循環裝置，還包括製冷劑循環控制部分，所述製冷劑循環控制部分被構造成控制所述製冷劑循環切換部分(14a，22a，22b)的操作，其中當循環中所需的冷卻能力或加熱能力等於或大於第一標準能力時，所述製冷劑循環控制部分使所述製冷劑循環切換部分(14a，22a，22b)切換到所述第一製冷劑循環，而當所述循環中所需的冷卻能力或加熱能力等於或小於第二標準能力時，所述製冷劑循環控制部分使所述製冷劑循環切換部分(14a，22a，22b)切換到所述第二製冷劑循環，所述第二標準能力小於所述第一標準能力。
3.根據權利要求2所述的兩級加壓製冷劑循環裝置，還包括驅動部分(130)，所述驅動部分被構造成驅動並旋轉所述高級側壓縮機構(120)和所述低級側壓縮機構(110)；和驅動控制部分，所述驅動控制部分被構造成控制所述驅動部分(130)的操作， 其中所述驅動控制部分根據所述循環中所需的冷卻能力或加熱能力的增加來增加所述驅動控制部分的轉速，並且當所述驅動部分(130)的轉速等於或大於第一標準轉速時，所述製冷劑循環控制部分使所述製冷劑循環切換部分(14a，22a，22b)切換到所述第一製冷劑循環，而當所述驅動部分(130)的轉速等於或小於第二標準轉速時，所述製冷劑循環控制部分使所述製冷劑循環切換部分(14a，22a，22b)切換到所述第二製冷劑循環，所述第二標準轉速小於所述第一標準轉速。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的兩級加壓製冷劑循環裝置，其中，所述製冷劑循環切換部分(14a，22a，22b)被構造成在所述第一製冷劑循環、所述第二製冷劑循環和一第三製冷劑循環間切換，在所述第三製冷劑循環中，所述中間壓力製冷劑通道(14)關閉，並且所述低壓製冷劑通道0 關閉。
5.根據權利要求1-3中任一項所述的兩級加壓製冷劑循環裝置，其中，所述製冷劑循環切換部分由用於打開或關閉所述中間壓力製冷劑通道(14)的中間壓力打開/關閉閥 (14a)和用於打開或關閉所述低壓製冷劑通道02)的低壓打開/關閉閥(22a)構造而成。
6.根據權利要求1-3中任一項所述的兩級加壓製冷劑循環裝置，其中，所述製冷劑循環切換部分由三通閥(22b)構造，所述三通閥0 被布置在所述中間壓力製冷劑通道(14) 和所述低壓製冷劑通道0 之間的連接部處，以至少在連接所述中間壓力膨脹閥(15a)的製冷劑出口側和所述高級側壓縮機構(120)的吸入側的製冷劑通道與連接所述低級側壓縮機構(110)的吸入側和所述高級側壓縮機構(120)的吸入側的製冷劑通道之間進行切換。
7.根據權利要求3所述的兩級加壓製冷劑循環裝置，還包括離合器部件(130a)，所述離合器部件布置在所述低級側壓縮機構(110)與所述電動機 (130)之間，以能夠中斷從所述電動機(130)到所述低級側壓縮機構(110)的動力傳輸，其中當設定所述第一製冷劑循環時，所述離合器部件(130a)中斷從所述電動機(130)到所述低級側壓縮機構(110)的動力傳輸，而當設定所述第二製冷劑循環時，所述離合器部件 (130a)執行從所述電動機(130)到所述低級側壓縮機構(110)的動力傳輸。
全文摘要
本發明公開一種兩級加壓製冷劑循環裝置，在具有低級側壓縮機構(110)和高級側壓縮機構(120)的兩級加壓製冷劑循環裝置中，由中間壓力膨脹閥(15a)減壓的中間壓力製冷劑通過中間壓力製冷劑通道(14)被引入到高級側壓縮機構(120)的吸入側，低壓製冷劑通道(22)被設置成連接低級側壓縮機構(110)的吸入側和高級側壓縮機構(22)的吸入側，並且製冷劑循環切換部分(14a，22a，22b)被構造成被構造成至少在第一製冷劑循環與製冷劑循環之間被切換，在所述第一製冷劑循環中，中間壓力製冷劑通道(14)打開，而低壓製冷劑通道(22)關閉，在所述第二製冷劑循環中，中間壓力製冷劑通道(14)關閉，而低壓製冷劑通道(22)打開。此外，高級側壓縮機構(120)具有小於低級側壓縮機構(110)的排放容量(V1)的排放容量(V2)。
文檔編號F25B1/00GK102374687SQ20111023598
公開日2012年3月14日 申請日期2011年8月17日 優先權日2010年8月18日
發明者佐貫政美, 原川義明, 村瀨善則 申請人:株式會社電裝