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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Klimasystem mit einer Dampfkompressionskühlvorrichtung zum
Bewegen von Wärme
auf einer Niedertemperaturseite zu einer Hochtemperaturseite, wobei
das Klimasystem effektiv ist bei der Anwendung auf ein Kraftfahrzeug-Klimasystem
in Kombination mit einer Heizvorrichtung, die von einer in einem
Fahrzeug erzeugten Abwärme
Gebrauch macht.
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In
dem Kraftfahrzeug-Klimasystem in Kombination mit der Heizvorrichtung,
die von in einem Fahrzeug erzeugter Abwärme Gebrauch macht, kann, wenn
zur Zeit eines so genannten Kaltstarts, der unmittelbar nach dem
Start eines Motors (eines Verbrennungsmotors), der eine Antriebsquelle
für das Fahrzeug
bildet, resultiert, die Menge Abwärme klein und die Temperatur
niedrig ist, eine ausreichende Heizleistung nicht erzielt werden.
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Wenn
die Menge Abwärme
klein und die Temperatur niedrig ist, mit anderen Worten, wenn die Temperatur
eines Motorkühlmittels
niedrig ist, wird ein aus einem Kompressor der Dampfkompressionskühlvorrichtung
ausgegebenes und nicht gekühltes Hochtemperatur-Kältemittel
(heißes
Gas) in einen inneren Wärmetauscher
eingeleitet, um so die Heizleistung zu vervollständigen (siehe zum Beispiel
die japanische ungeprüfte
Patentveröffentlichung
Nr. 11-257762).
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Übrigens
ist, wie oben beschrieben, wenn das heiße Gas in den inneren Wärmetauscher
eingeleitet wird, während
sein Hochtemperatur- und Hochdruck-Zustand beibehalten wird, die
Geschwindigkeit des Kältemittels,
das durch den inneren Wärmetauscher
strömt,
relativ hoch.
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Aufgrund
dessen wird ein Risiko verursacht, dass ein relativ lautes Kältemittelgeräusch erzeugt wird,
während
die Heizleistung mit dem heißen
Gas ergänzt
wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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In
Anbetracht der vorgenannten Situation ist es eine erste Aufgabe
der Erfindung, ein neues Klimasystem vorzusehen, das sich von herkömmlichen Klimasystemen
unterscheidet, und es ist eine zweite Aufgabe davon, das Geräusch zu
vermindern, das Insassen hören,
während
das Heizen mit dem heißen Gas
durchgeführt
wird.
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Zur
Lösung
der Aufgaben ist gemäß der Erfindung
ein Klimasystem vorgesehen, mit einem Kompressor (10) zum
Ansaugen und Komprimieren eines Kältemittels, einem äußeren Wärmetauscher (13)
zum Durchführen
eines Wärmeaustausches
zwischen Außenluft
und dem Kältemittel,
einem inneren Wärmetauscher
(18) zum Durchführen
eines Wärmeaustausches
zwischen Luft, die in eine Fahrgastzelle zu blasen ist, und dem
Kältemittel,
einer entlang eines Kältemittelkanals,
der den äußeren Wärmetauscher
(13) mit dem inneren Wärmetauscher
(18) verbindet, vorgesehenen Druckverminderungsvorrichtung
(17) zum Vermindern des Drucks des Kältemittels, einer Bypassschaltung
(19) zum Einleiten des aus dem Kompressor ausgegebenen
Kältemittels
in den inneren Wärmetauscher
(18), wobei das Kältemittel
an dem äußeren Wärmetauscher
(13) und der Druckverminderungsvorrichtung (17)
vorbei strömt, einem
Auswahlventil zum Durchführen
einer Auswahl zwischen einem Kühlmodus,
in dem das aus dem Kompressor (10) ausgegebene Kältemittel durch
den äußeren Wärmetauscher
(13), die Druckverminderungsvorrichtung (17),
den inneren Wärmetauscher
(18) und den Kompressor (10) in dieser Reihenfolge
zirkuliert wird, und einem Heißgas-Heizmodus,
in dem das aus dem Kompressor (10) ausgegebene Kältemittel
durch die Bypassschaltung (19), den inneren Wärmetauscher
(18) und den Kompressor (10) in dieser Reihenfolge
zirkuliert wird, einem Gebläse
(13) zum Schicken von Luft in den inneren Wärmetauscher
(18) und einer Hochdrucksteuereinrichtung (S5 bis S19)
zum Steuern eines Hochdrucks des von dem Kompressor (10)
ausgegebenen Kältemittels
basierend auf der Luftblasmenge, sodass der Hochdruck des Kältemittels
erhöht
wird.
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Durch
diesen Aufbau steigt das Kältemittelgeräusch, das
erzeugt wird, wenn das aus dem Kompressor (10) ausgegebene
heiße
Gas durch den inneren Wärmetauscher
(18) strömt,
wenn die Kältemittelgeschwindigkeit
in dem inneren Wärmetauscher,
mit anderen Worten der Druck des in den inneren Wärmetauscher
(18) strömenden
heißen
Gases größer wird.
Andererseits wird das durch das Gebläse (23) erzeugte Luftgeräusch größer, wenn
die Luftblasmenge größer wird.
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Folglich
wird in der Erfindung, wenn die Luftblasmenge durch das Gebläse (23)
groß ist,
das Kältemittelgeräusch durch
das Luftgeräusch übertönt und es
ist schwer zu hören,
falls, wenn die Luftblasmenge durch das Gebläse (23) groß ist, der
Hochdruck so gesteuert wird, dass er stärker steigt als wenn die Luftblasemenge
durch das Gebläse
(23) klein ist.
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Außerdem kann
im Allgemeinen, wenn eine hohe Heizleistung erforderlich ist, wenn
die Luftblasmenge groß ist,
und im Gegensatz dazu eine hohe Heizleistung nicht erforderlich
ist, wenn die Luftblasmenge klein ist, falls der Hochdruck basierend
auf der Luftströmungsmenge
gesteuert wird wie bei der Erfindung, das das Kältemittelgeräusch begleitende Geräusch, das
durch die Insassen gehört
wird, wenn das Heizen mit dem heißen Gas durchgeführt wird, ohne
Schädigung
des Gefühls
geheizt zu werden, reduziert werden.
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Gemäß der Erfindung
steuert die Hochdrucksteuereinrichtung (S5 bis S19) den Hochdruck
basierend auf der Luftblasmenge nur in einem Fall, in dem das aus
dem Kompressor (10) ausgegebene Kältemittel zu der Seite des
inneren Wärmetauschers
(18) gedrückt
wird.
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Außerdem steuert
gemäß der Erfindung
die Hochdrucksteuereinrichtung (S5 bis S19) den Hochdruck basierend
auf der Luftblasmenge nur in einem Fall, in dem das aus dem Kompressor
(10) ausgegebene Kältemittel
zu der Seite der Bypassschaltung (19) gedrückt wird.
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Gemäß der Erfindung
kann die Hochdrucksteuereinrichtung (S5 bis S19) den Hochdruck durch Steuern
der Strömungsrate
des aus dem Kompressor (10) ausgegebenen Kältemittels
steuern.
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Gemäß der Erfindung
kann die Hochdrucksteuereinrichtung (S5 bis S19) die Strömungsrate des
Kältemittels
durch Steuern der Betriebszeit und der Stillstandszeit des Kompressors
(10) steuern.
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Gemäß der Erfindung
kann die Hochdrucksteuereinrichtung (S5 bis S19) die Strömungsrate des
Kältemittels
durch Ein- und Ausschalten einer elektromagnetischen Kupplung (11)
zum Übertragen von
Energie zu dem Kompressor (10) steuern.
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Gemäß der Erfindung
ist der Kompressor (10) ein Verstellkompressor, der seine
Kapazität
verändern
kann, und ferner kann die Hochdrucksteuereinrichtung (S5 bis S19)
die Strömungsrate
des Kältemittels
durch Verändern
der Kapazität
steuern.
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Gemäß der Erfindung
wird der Kompressor (10) durch Erhalten von Energie von
einer Antriebsquelle für
ein Fahrzeug betrieben.
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Die
vorliegende Erfindung ist aus der nachfolgenden Beschreibung von
bevorzugten Ausführungsbeispielen
der Erfindung zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In
den Zeichnungen sind:
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1 eine schematische Darstellung
eines Klimasystems gemäß einem
Ausführungsbeispiel der
Erfindung;
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2 eine schematische Darstellung
eines Zustands, in dem eine Dampfkompressionskühlvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel
der Erfindung in einem Fahrzeug eingebaut ist;
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3 ein Diagramm einer Beziehung
zwischen einem Hochdruck und der Luftblasmenge gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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4 ein Flussdiagramm einer
Steuerung des Klimasystems gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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5 ein Flussdiagramm der
Steuerung des Klimasystems gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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6 eine Darstellung der Beziehungen zwischen
einer Ein/Aus-Steuerung einer elektromagnetischen Kupplung 11,
einem aktuellen Hochdruck (Kältemitteldruck)
sowie einer geschickten Luftmenge (Gebläsespannung) und einem Zeitablauf,
wenn ein Heißgas-Heizmodus
benutzt wird; und
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7 ein Diagramm einer Beziehung
zwischen einem Hochdruck und der Luftblasmenge gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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Dieses
Ausführungsbeispiel
beschreibt einen Fall, in dem ein Klimasystem gemäß der Erfindung
auf ein Kraftfahrzeug-Klimasystem angewendet ist, und 1 ist eine schematische
Darstellung eines Klimasystems, d.h. einer Dampfkompressionskühlvorrichtung
gemäß dem Ausführungsbeispiel, und 2 ist eine schematische
Darstellung eines Zustands, in dem die Dampfkompressionskühlvorrichtung
gemäß dem Ausführungsbeispiel
in einem Fahrzeug eingebaut ist.
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In 1 saugt ein Kompressor 10 ein
Kältemittel
an und komprimiert es, und dieser Kompressor 10 wird durch
einen Motor 12, der eine Antriebsquelle für ein Fahrzeug
bildet, über
eine Energieübertragungsvorrichtung
wie beispielsweise eine elektromagnetische Kupplung 11,
die Energie intermittierend überträgt, angetrieben.
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Dann
führt ein äußerer Wärmetauscher 13 einen
Wärmeaustausch
zwischen Außenluft
und einem Kältemittel
durch, und ein Auffanggefäß 14 ist eine
Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung
zum Trennen eines aus dem äußeren Wärmetauscher 13 ausgegebenen
Kältemittels
in ein Kältemittel
in einer flüssigen
Phase und ein Kältemittel
in einer gasförmigen Phase,
sodass ein überschüssiges Kältemittel
als Kältemittel
in der flüssigen
Phase gespeichert wird und das flüssige Kältemittel einer Unterkühlungsvorrichtung 15 zugeführt wird.
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Man
beachte, dass die Unterkühlungsvorrichtung 15 derart
ausgebildet ist, dass sie ein Kältemittel,
das durch den äußeren Wärmetauscher 13 gekühlt und
kondensiert ist, kühlt,
um die Enthalpie des Kältemittels
weiter zu verringern, und ein Rückschlagventil 16 ist
auf einer Kältemittelauslassseite der
Unterkühlungsvorrichtung 15 zum
Steuern der Strömung
des Kältemittels
von der Auslassseite zu einer Einlassseite vorgesehen.
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Zusätzlich sind
in dem Ausführungsbeispiel, wie
in 2 dargestellt, der äußere Wärmetauscher 13,
das Auffanggefäß 14 und
die Unterkühlungsvorrichtung 15 (einschließlich des
Rückschlagventils 16) mittels
Lötens
in einem einzigen Körper
integriert.
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Zusätzlich ist,
wie in 1 dargestellt,
eine Druckverminderungsvorrichtung 17 zum Vermindern des Drucks
des Kältemittels
auf einen Druck entsprechend einer vorbestimmten Verdampfungstemperatur
(zum Beispiel 2°C
bis 3°C)
an einer Auslassseite der Unterkühlungsvorrichtung 15,
d.h. einer Auslassseite des Rückschlagventils 16 vorgesehen,
und in diesem Ausführungsbeispiel
wird als Druckverminderungsvorrichtung 17 ein so genanntes
Temperaturexpansionsventil eingesetzt, dessen Drosselöffnung so gesteuert
wird, dass der Überhitzungsgrad
des Kältemittels
an einer Kältemittelauslassseite
eines inneren Wärmetauschers 18 zu
einem vorbestimmten Wert wird.
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Dann
ist eine Auslassseite der Druckverminderungsvorrichtung 17 mit
dem inneren Wärmetauscher 18 zum
Durchführen
eines Wärmeaustausches zwischen
der in die Fahrgastzelle geblasenen Luft und dem Kältemittel
verbunden, und eine Auslassseite des inneren Wärmetauschers 18 ist
mit einer Einlassseite des Kompressors 10 verbunden.
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Zusätzlich ist
ein Heißgas-Bypasskanal 19 eine
Bypassschaltung zum Leiten eines aus dem Kompressor 10 ausgegebenen
Kältemittels
(heißes Gas)
in den inneren Wärmetauscher 18,
wobei das Kältemittel
an dem äußeren Wärmetauscher 13 und der
Druckverminderungsvorrichtung 17 vorbei strömt, und
ein Dreiwege-Auswahlventil 20 ist auf einer Ausgabeseite
des Kompressors 10 zum Auswählen einer Strömung zwischen
einem Fall, in dem ein heißes
Gas zu dem inneren Wärmetauscher 18 gedrückt wird,
indem das heiße
Gas an dem äußeren Wärmetauscher 18 und
der Druckverminderungsvorrichtung 17 vorbei gedrückt wird,
und einem Fall, in dem das Kältemittel
zu dem äußeren Wärmetauscher 13 gezwungen
wird, vorgesehen.
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Man
beachte, dass an einem Auslass des Auswahlventils 20, der
dem Heißgas-Bypasskanal zugewandt
ist, eine Drosselvorrichtung 21 zum Reduzieren des Drucks
des dem inneren Wärmetauschers 18 zugeführten heißen Gases
auf den maximal aushaltbaren Druck des inneren Wärmetauschers 18 oder
niedriger vorgesehen ist.
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Dann
sind in diesem Ausführungsbeispiel das
Auswahlventil 20 und die Drosselvorrichtung 21 in
einem einzigen Körper
integriert. Übrigens
wird in diesem Ausführungsbeispiel
als Drosselvorrichtung 21 eine feste Drosselvorrichtung
wie beispielsweise eine Öffnung
oder ein Kapillarrohr verwendet, bei der die Drosselöffnung fest
ist.
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Außerdem ist
ein Speicher 31 eine Gas/Flüssigkeit-Trennvorrichtung zum
Verhindern des Ansaugens eines flüssigen Kältemittels in den Kompressor 10 während eines
Heißgas-Heizmodus,
der später beschrieben
wird.
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Übrigens
ist der innere Wärmetauscher 18 in einem
Klimagehäuse 22 aufgenommen,
das einen Durchgang für
in die Fahrgastzelle geblasene Luft bildet, und ein Gebläse 23 ist
an einer luftstromaufwärtigen
Seite des Klimagehäuses
22 zum Schicken von Luft zu dem inneren Wärmetauscher 18 vorgesehen.
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Man
beachte, dass, während
in 1 das Gebläse 23 als
ein Axiallüfter
(siehe JIS (japanischer Industriestandard) B 0132-1012) dargestellt
ist, das Gebläse 23 in
Wirklichkeit ein Zentrifugallüfter
(siehe JIS B 0132-1004) ist.
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Außerdem ist
eine Heizvorrichtung 24 zum Heizen von Luft, die in die
Fahrgastzelle geblasen wird, mittels einer durch das Motorkühlmittel
in dem Fahrzeug erzeugten Abwärme
als Heizquelle in dem Klimagehäuse 22 auf
einer luftstromabwärtigen
Seite des inneren Wärmetauschers 18 aufgenommen.
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Dann
wird in diesem Ausführungsbeispiel das
Verhältnis
der Kaltluftmenge, die an der Heizvorrichtung 24 vorbei
zu der Fahrgastzelle strömt,
und der Warmluftmenge, die durch die Heizvorrichtung 24 strömt, um so
erwärmt
zu werden, durch eine Luftmischklappe 25 eingestellt, wodurch
die Temperatur und die Feuchtigkeit der klimatisierten Luft, die
in die Fahrgastzelle geblasen wird, eingestellt werden.
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Außerdem sind
ein Drucksensor 26 zum Erfassen eines Hochdrucks, der der
Druck des heißen Gases
ist, und ein Temperatursensor 27 zum Erfassen der Temperatur
des heißen
Gases auf der Ausgabeseite des Kompressors 10 vorgesehen,
und Messsignale von diesen Sensoren 26, 27 werden
in eine ECU (eine elektronische Klimasteuereinheit) 28 eingegeben.
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Dann
werden in die ECU 28 zusätzlich zu den Messwerten der
Sensoren 26, 27 Signale von einer Gruppe von Klimasteuersensoren 29,
wie beispielsweise einem Innenluftsensor zum Erfassen der Temperatur
der Innenluft, einem Außenluftsensor zum
Erfassen der Temperatur der Außenluft
und einem Sonnenlichtsensor zum Erfassen der in die Fahrgastzelle
strahlenden Menge Sonnenlichts, sowie Betriebsschaltern 30 an
einer Klimabedientafel eingegeben und die ECU 28 steuert
automatisch die Klimastellglieder einschließlich der elektromagnetischen
Kupplung 11, des Gebläses 23,
des Auswahlventils 24 und der Luftmischklappe 25 unter
Verwendung der eingegebenen Werte als Parameter anhand eines im
Voraus in einem ROM gespeicherten Programms.
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Als
nächstes
wird die Funktionsweise des Klimasystems gemäß dem Ausführungsbeispiel beschrieben.
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1. Kühlmodus
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In
einem Kühlmodus
wird das aus dem Kompressor 10 ausgegebene Kältemittel
durch das Auswahlventil 24, den äußeren Wärmetauscher 13, das Auffanggefäß 14,
die Unterkühlungsvorrichtung 15, die
Druckverminderungsvorrichtung 17, den inneren Wärmetauscher 18,
den Speicher 31 und den Kompressor 10 in dieser
Reihenfolge zirkuliert.
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Durch
diesen Aufbau wird das Kältemittel
an dem äußeren Wärmetauscher 13 gekühlt, um
durch Außenluft,
die durch einen nicht dargestellten Kühllüfter eingeblasen wird, zu kondensieren.
Dann wird das Kältemittel
nach der Kondensation an dem Auffanggefäß 14 in Gas und Flüssigkeit
getrennt, und nur das flüssige
Kältemittel
kann über
die Unterkühlungsvorrichtung 15 und
das Rückschlagventil 16 in die
Druckverminderungsvorrichtung 17 strömen, sodass der Druck des Kältemittels
in einer isenthalpischen Weise an der Druckverminderungsvorrichtung 17 mit
dem Resultat eines Niedertemperatur-Niederdruck-Kältemittels
reduziert wird.
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Man
beachte, dass normalerweise, wenn das Kältemittel an der Druckverminderungsvorrichtung 17 im
Druck reduziert wird, da der Druck in einer solchen Weise reduziert
wird, dass er eine Sättigungsflüssigkeitslinie überbrückt, das
Kältemittel
in einem Zweiphasenzustand vorliegt, in dem sowohl die flüssige als
auch die gasförmige
Phase existieren.
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Dann
strömt
das Niederdruck-Kältemittel, dessen
Druck so reduziert ist, in den inneren Wärmetauscher 18, wo
das Kältemittel
Wärme von
darin durch das Gebläse 23 geblasener
Luft absorbiert, um verdampft zu werden, wodurch die Luft, die in
die Fahrgastzelle geblasen werden soll, gekühlt wird, sodass das Innere
der Fahrgastzelle gekühlt
wird.
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2. Heißgas-Heizmodus
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Dieser
Modus kann automatisch realisiert werden in einem Fall, in dem es
nicht möglich
ist, die Luft nur mit der Heizvorrichtung 24 auf eine ausreichende
Temperatur zum Heizen zu heizen, da die Temperatur des Motorkühlmittels
niedrig ist oder die Temperatur der Außenluft extrem niedrig ist,
oder kann manuell in einem Fall realisiert werden, in dem ein Heißgas-Heizschalter
(nicht dargestellt) manuell eingeschaltet wird.
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Dann
wird zum Beispiel, wenn der Heißgas-Heizschalter
manuell eingeschaltet wird, um den Heißgas-Heizmodus auszuwählen, das
aus dem Kompressor 10 ausgegebene Kältemittel durch das Auswahlventil 20,
die Drosselvorrichtung 21, die Bypassschaltung 19,
den inneren Wärmetauscher 18, den
Speicher 31 und den Kompressor 10 in dieser Reihenfolge
zirkuliert.
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Durch
diesen Aufbau strömt
das heiße
Gas, das im Druck auf den maximal aushaltbaren Druck des inneren
Wärmetauschers 18 an
der Drosselvorrichtung 21 reduziert ist, in den inneren
Wärmetauscher 18,
wo die Luft, die in den inneren Wärmetauscher 18 geblasen
wird, geheizt wird.
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Wenn
dies stattfindet, wird der Ausgabedruck des Kompressors 10,
d.h. der Hochdruck basierend auf der Luftblasmenge derart gesteuert, dass,
wenn die Luftblasmenge des Gebläses 23 groß ist, der
Hochdruck im Vergleich, wenn eine Luftblas menge klein ist, weiter
auf einen Druck als Obergrenze erhöht wird, der aus dem Addieren
eines Sicherheitsfaktors zu dem maximal aushaltbaren Druck des inneren
Wärmetauschers 18 resultiert.
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Insbesondere
wird in diesem Ausführungsbeispiel,
wie in 3 dargestellt,
der Hochdruck (der Kältemitteldruck)
entsprechend einem Anstieg der Luftblasmenge, d.h, einer an das
Gebläse 23 angelegten
Spannung erhöht.
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Man
beachte, dass in diesem Ausführungsbeispiel,
während
die Luftblasmenge des Gebläses 23 basierend
auf einer Zielauslasstemperatur TAO und der Temperatur des in die
Heizvorrichtung 24 strömenden
Motorkühlmittels
automatisch gewählt wird,
der Hochdruck selbstverständlich
auch automatisch basierend auf einer manuell durch einen Insassen
gewählten
Luftblasmenge gesteuert werden kann.
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Übrigens
wird in diesem Ausführungsbeispiel
der Hochdruck durch Steuern der Strömungsrate des aus dem Kompressor 10 ausgegebenen
Kältemittels,
d.h. der Strömungsrate
des ausgegebenen Kältemittels
je Zeiteinheit durch seinerseits Steuern der Betriebszeit und der
Stillstandszeit des Kompressors 10, d.h. der Einschaltzeit
und der Ausschaltzeit der elektromagnetischen Kupplung 11 gesteuert,
und ein spezielles Steuerverfahren wird nachfolgend unter Bezugnahme
auf die in 4, 5 dargestellten Flussdiagramme
beschrieben.
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Zum
Beispiel wird, falls der Heißgas-Heizschalter
manuell eingeschaltet wird, basierend darauf, ob die Außentemperatur
gleich oder niedriger als eine vorbestimmte Temperatur (zum Beispiel
10°C) ist
oder ob die Motorkühlmitteltemperatur
gleich oder niedriger als eine vorbestimmte Temperatur (zum Beispiel
60°C) ist
oder nicht, bestimmt, ob der Heißgas-Heizmodus wirklich durchgeführt werden
muss oder nicht (S1, S2).
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Falls
die Außentemperatur
höher als
die vorbestimmte Temperatur ist oder falls die Motorkühlmitteltemperatur
höher als
die vorbestimmte Temperatur ist, wird dann unter der Annahme, dass
der Heißgas-Heizmodus
nicht durchgeführt
werden muss, das Heizen nur durch die Heizvorrichtung, d.h. das Motorkühlmittel
mit dem ausgeschalteten Heißgas-Heizschalter
durchgeführt
(S3).
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Falls
dagegen die Außentemperatur
gleich oder niedriger als die vorbestimmte Temperatur ist oder falls
die Motorkühlmitteltemperatur
gleich oder niedriger als die vorbestimmte Temperatur ist, wird unter
der Annahme, dass der Heißgas-Heizmodus durchgeführt werden
muss, der Heißgas-Heizmodus ausgeführt (S4).
Man beachte, dass, wenn der Heißgas-Heizmodus
automatisch initiiert wird, der Ablauf von S4 startet.
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Als
nächstes
wird eine aktuelle Luftblasmenge aus Steuersignalen von der ECU 28 erfasst,
und ein Soll-Hochdruck-Kältemitteldruck
(nachfolgend als ein Soll-Hochdruck bezeichnet) wird aus der so
erfassten Luftblasmenge basierend auf einer in 3 dargestellten Abbildung bestimmt (S5,
S6).
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Dann
wird bestimmt (S7), ob ein aktueller Hochdruck-Kältemitteldruck, d.h. der durch
den Drucksensor 26 erfasste Druck (nachfolgend als ein aktueller
Hochdruck bezeichnet) den Soll-Hochdruck übersteigt, und falls der aktuelle
Hochdruck den Soll-Hochdruck übersteigt,
wird die Erregung der elektromagnetischen Kupplung 11 unterbrochen,
um so den Kompressor 10 zu stoppen (S8), und anschließend wird
S11 ausgeführt.
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Falls
dagegen der aktuelle Hochdruck gleich oder niedriger als der Soll-Hochdruck
ist, wird die Erregung der elektromagnetischen Kupplung 11 fortgesetzt,
sodass der Kompressor 10 weiter betrieben wird (S9). Man
beachte, dass, wenn die Anzahl der Bestimmungen, dass der aktuelle
Hochdruck den Soll-Hochdruck übersteigt,
eine vorbestimmte Anzahl (zum Beispiel 10) übersteigt oder wenn die Dauerbetriebszeit
des Kompressors 10 in Schritt S6 und danach eine vorbestimmte
Zeitdauer überschreitet, dann
unter Verwendung eines ähnlichen
Verfahrens wie jenes in S2 bestimmt wird, ob der Heißgas-Heizmodus
wirklich durchgeführt
werden muss oder nicht (S10, S11).
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Falls
die Außenlufttemperatur
höher als
die vorbestimmte Temperatur ist oder falls die Motorkühlmitteltemperatur
höher als
die vorbestimmte Temperatur ist, wird dann unter der Annahme, dass
der Heißgas-Heizmodus
nicht ausgeführt
werden muss, ein Heizen nur durch die Heizvorrichtung, d.h. das Motorkühlmittel
mit dem unterbrochenen Heißgas-Heizschalter
ausgeführt.
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Falls
dagegen die Außenlufttemperatur gleich
oder niedriger als die vorbestimmte Temperatur ist oder falls die
Motorkühlmitteltemperatur
gleich oder niedriger als die vorbestimmte Temperatur ist, wird
unter der Annahme, dass der Heißgas-Heizmodus
ausgeführt
werden muss, der Heißgas-Heizmodus
ausgeführt
(S13).
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Als
nächstes
wird die aktuelle Luftblasmenge aus Steuersignalen von der ECU 28 erfasst
und ein Soll-Hochdruck wird aus der so erfassten Luftblasmenge bestimmt.
Mit anderen Worten wird, falls die Luftblasmengen gleich sind, der
vorher bestimmte Soll-Hochdruck beibehalten, oder falls die Luftblasmenge
sich von der vorherigen Menge unterscheidet, wird ein Soll-Hochdruck
neu bestimmt (S14 bis S16).
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Dann
wird bestimmt, ob der aktuelle Hochdruck den Soll-Hochdruck übersteigt
oder nicht (S17), und falls der aktuelle Hochdruck den Soll-Hochdruck übersteigt,
wird die Erregung der elektromagnetischen Kupplung 11 unterbrochen,
um so den Kompressor 10 zu stoppen (S18), und anschließend wird
S11 ausgeführt.
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Falls
dagegen der aktuelle Hochdruck gleich oder niedriger als der vorbestimmte
Druck ist, wird die Erregung der elektromagnetischen Kupplung 11 fortgesetzt
und der Kompressor 10 wird weiter betrieben (S19). Man
beachte, dass, wenn die Anzahl der Bestimmungen, dass der aktuelle
Hochdruck gleich oder niedriger als der Soll-Hochdruck ist, eine
vorbestimmte Anzahl (zum Beispiel 10) übersteigt oder die Dauerbetriebszeit
des Kompressors 10 in S6 und danach eine vorbestimmte Zeitdauer übersteigt,
unter Verwendung des gleichen Verfahrens wie das in S2 wieder bestimmt
wird, ob der Heißgas-Heizmodus wirklich
ausgeführt
werden muss oder nicht (S20, S11).
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Als
nächstes
werden die Funktion und die Vorteile des Ausführungsbeispiels beschrieben.
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Das
Kältemittelgeräusch, das
erzeugt wird, wenn das heiße
Gas durch den inneren Wärmetauscher 18 strömt, wird
mit größer werdender
Kältemittelgeschwindigkeit
in dem inneren Wärmetauscher 18,
mit anderen Worten dem größer werdenden Druck
des in den inneren Wärmetauscher 18 strömenden heißen Gases
größer. Andererseits
wird das Luftgeräusch
durch das Gebläse 23 größer, wenn
die Luftblasmenge größer wird.
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Folglich
wird in der Erfindung, wenn die Luftblasmenge durch das Gebläse 23 groß ist, das
Kältemittelgeräusch durch
das Luftgeräusch übertönt und es
ist schwierig zu hören,
falls, wenn die Luftblasmenge durch das Gebläse 23 groß ist, der
Hochdruck so gesteuert wird, dass er höher vergrößert wird, als wenn die Luftblasmenge
durch das Gebläse 23 klein ist.
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Außerdem kann
im Allgemeinen, da eine hohe Heizleistung erforderlich ist, wenn
die Luftblasmenge groß ist,
und im Gegensatz dazu eine hohe Heizleistung nicht erforderlich
ist, wenn die Luftblasmenge klein ist, falls der Hochdruck basierend
auf der Luftblasmenge gesteuert wird, wie bei der Erfindung, das
das Kältemittelgeräusch begleitende
Geräusch,
das von den Insassen bemerkt wird, wenn das Heizen unter Verwendung
des heißen
Gases durchgeführt
wird, ohne Schädigung
des Empfindens geheizt zu werden, reduziert werden.
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Man
beachte, dass 6 ein
Beispiel eines Diagramms einer Beziehung zwischen einer Ein/Aus-Steuerung
der elektromagnetischen Kupplung, wenn der Heißgas-Heizmodus verwendet wird, einem aktuellen
Hochdruck (Kältemitteldruck)
sowie einer Luftblasmenge (Gebläsespannung)
und einem Zeitablauf ist.
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(Zweites Ausführungsbeispiel)
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Während im
ersten Ausführungsbeispiel
der Hochdruck durch Steuern der Strömungsrate des aus dem Kompressor 10 ausgegebenen
Kältemittels durch
seinerseits Steuern der Betriebszeit und der Stillstandszeit des
Kompressors 10 gesteuert wird, ist die Erfindung nicht
darauf beschränkt.
In diesem zweiten Ausführungsbeispiel
wird ein Verstellkompressor, der die Ausgabemenge verändern kann,
als Kompressor 10 benutzt, sodass, wie in 7 dargestellt, der Hochdruck durch Steuern
der Kältemittelströmungsrate
durch Verändern
der Ausgabemenge gesteuert wird.
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Man
beachte, dass in diesem Ausführungsbeispiel
als Verstellkompressor ein Taumelscheiben-Verstellkompressor verwendet
wird, in dem die Ausgabemenge durch kontinuierliches Ändern des Hubs
eines Kolbens durch kontinuierliches Verändern des Neigungswinkels der
Taumelscheibe kontinuierlich verändert
wird.
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Übrigens
bedeutet die Ausgabemenge des Taumelscheiben-Verstellkompressors
eine Ausgabemenge, die durch den Hub des Kolbens, den Durchmesser
einer Zylinderbohrung und die Anzahl der Zylinder bestimmt wird.
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(Weitere Ausführungsbeispiele)
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In
den Ausführungsbeispielen
ist das Gebläse 23 eines,
das den Zentrifugallüfter
verwendet, aber die Erfindung ist nicht darauf beschränkt und
es ist unnötig
zu erwähnen,
dass auch ein Gebläse 23 mit
einem Axiallüfter
verwendet werden kann.
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Zusätzlich werden
in den Ausführungsbeispielen
die Temperatur und die Feuchtigkeit der klimatisierten Luft, die
in die Fahrgastzelle geblasen werden soll, durch Steuern des Verhältnisses
der Warmluftmenge und der Kaltluftmenge durch die Luftmischklappe 25 eingestellt,
aber die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, und zum Beispiel kann
auch ein Wiedererwärmungsverfahren
verwendet werden, bei dem die gesamte kalte Luft, die durch den
inneren Wärmetauscher 18 geströmt ist,
durch die Heizvorrichtung 24 geheizt wird und die Temperatur
und die Feuchtigkeit der klimatisierten Luft, die in die Fahrgastzelle
geblasen werden soll, durch Steuern der Heizmenge durch die Heizvorrichtung 24 gesteuert werden.
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Zusätzlich wird
in den vorgenannten Ausführungsbeispielen
der Druck des Kältemittels
durch die Druckverminderungsvorrichtung 17 in der isenthalpischen
Wiese reduziert, aber die Erfindung ist nicht darauf beschränkt und
die Energie kann auch wiedergewonnen werden, während das Kältemittel unter Verwendung
einer Expansionsvorrichtung in einer isentropischen Weise im Druck
reduziert und im Volumen ausgedehnt wird.
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Außerdem wird
in den Ausführungsbeispielen
das aus dem Kompressor 10 ausgegebene Kältemittel durch das Auswahlventil 20,
die Drosselvorrichtung 21, die Bypassschaltung 19,
den inneren Wärmetauscher 18 und
den Kompressor 10 in dieser Reihenfolge während des
Heißgas-Heizmodus
zirkuliert, aber die Erfindung ist nicht darauf beschränkt und
zum Beispiel kann auch eine zweite Druckverminderungsvorrichtung
vorgesehen sein, sodass das aus dem Kompressor 10 ausgegebene
Kältemittel durch
das Auswahlventil 20, die Drosselvorrichtung 21,
die Bypassschaltung 19, den inneren Wärmetauscher 18, die
zweite Druckverminderungsvorrichtung, den äußeren Wärmetauscher 13 und
den Kompressor 10 in dieser Reihenfolge zirkuliert wird,
wobei ein Wärmepumpenbetrieb
durchgeführt
wird, in dem Wärme
von Außenluft
durch den äußeren Wärmetauscher 13 aufgenommen
wird.
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Außerdem wird
in den obigen Ausführungsbeispielen
der Kompressor 10 durch Erhalten von Energie von dem Motor
betrieben, aber die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, und
zum Beispiel kann auch ein Elektromotor ausschließlich zum
Betreiben des Kompressors 10 vorgesehen sein, sodass der Hochdruck
durch Steuern der Drehzahl des Kompressors 10 gesteuert
wird.
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Außerdem ist
die Erfindung in den Ausführungsbeispielen
auf das Kraftfahrzeug-Klimasystem angewendet,
aber die Erfindung ist nicht darauf beschränkt.
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Außerdem sind
in den Ausführungsbeispielen
der äußere Wärmetauscher 13,
das Auffanggefäß 14 und
die Unterkühlungsvorrichtung 15 (einschließlich des
Rückschlagventils 16)
in der einen Einheit integriert, aber die Erfindung ist nicht darauf
beschränkt.
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Außerdem ist
in den Ausführungsbeispielen der
Hochdruck gleich oder niedriger als der kritische Druck gemacht,
aber die Erfindung ist nicht darauf beschränkt und der Hochdruck kann
zum Beispiel auch gleich oder höher
als der kritische Druck gemacht werden, indem als Kältemittel
ein Gas wie beispielsweise Kohlendioxid verwendet wird.