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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kältemittelkreislaufvorrichtung,
in der Wärme von einer Niederdruckseite auf eine Hochdruckseite
bewegt wird. Die Kältemittelkreislaufvorrichtung kann in
einer Klimatisierungsvorrichtung für ein Fahrzeug geeignet verwendet
werden.
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Zum
Beispiel beschreibt
JP-A-2002-195677 eine
Kältemittelkreislaufvorrichtung (einem Wärmepumpenkreislauf),
der geeignet in einer Klimatisierungsvorrichtung für ein
Fahrzeug verwendet wird. Im Allgemeinen wird in dieser Art von Wärmepumpenkreislauf
Wärme, die in einem außenseitigen Wärmetauscher
durch ein Kältemittel auf einer Niederdruckseite von Außenluft
aufgenommen wurde, durch das Kältemittel auf einer Hochdruckseite
an Luft in einem nutzungsseitigen Wärmetauscher abgestrahlt,
um das Innere eines Fahrgastraums des Fahrzeugs zu heizen.
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Außerdem
wird in dem in
JP-A-2002-195677 offenbarten
Wärmepumpenkreislauf Kohlendioxid als das Kältemittel
verwendet, und ein überkritischer Kältemittelkreislauf,
in dem der Druck des Kältemittels auf der Hochdruckseite
erhöht wird, so dass er höher oder gleich einem
kritischen Druck des Kältemittels ist, wird aufgebaut.
In diesem Fall wird die Temperatur des Kältemittels auf
der Hochdruckseite erhöht, so dass sie höher als
in einem unterkritischen Kältemittelkreislauf ist, bei
dem der Druck des Kältemittels auf der Hochdruckseite den
kritischen Druck des Kältemittels nicht übersteigt.
Folglich kann gemäß
JP-A-2002-195677 eine
effektive Heizung bereitgestellt werden.
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In
der Kältemittelkreislaufvorrichtung, die in der Klimatisierungsvorrichtung
für das Fahrzeug geeignet verwendet wird, kann jedoch die
Temperatur der Außenluft, die mit dem Kältemittel
in dem außenseitigen Wärmetauscher Wärme
austauscht, niedriger oder gleich 0°C sein. Außerdem
ist die Normalfunktion, wie zum Beispiel in „Methods of
high temperature and low temperature tests for vehicle components",
JIS D 0204- 1967, vorgeschrieben, erforderlich, selbst wenn die Temperatur
der Außenluft in einem Bereich von –40°C
bis –20°C ist.
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Außerdem
muss in der Klimatisierungsvorrichtung für das Fahrzeug,
in der der Heizbetrieb in dem Wärmepumpenkreislauf durchgeführt
wird, die Wärme, die zum Heizen des Inneren des Fahrgastraums
notwendig ist, im Allgemeinen von dem Kältemittel in dem
außenseitigen Wärmetauscher aus der Außenluft
aufgenommen werden, um den Heizbetrieb in einem Fall durchzuführen,
in dem die Temperatur der Außenluft niedriger oder gleich
0°C ist. Folglich ist es notwendig, den Verdampfungsdruck
des Kältemittels in dem außenseitigen Wärmetauscher zu
senken, die Verdampfungstemperatur des Kältemittels zu
senken, so dass die Verdampfungstemperatur des Kältemittels
niedriger als die der Außenluft wird.
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In
dem Kreislauf, in dem Kohlendioxid als das Kältemittel
verwendet wird, wie in dem Wärmepumpenkreislauf, wird Kohlendioxid
jedoch verfestigt (das heißt wird Trockeneis), wenn die
Temperatur von Kohlendioxid bei dem Druck von 0,51 MPa niedriger
oder gleich –56,6°C ist, wie in 10 gezeigt, die
ein Eigenschaftsdiagramm von Kohlendioxid ist.
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Folglich
kann das Kältemittel nicht in dem Kältemittelkreislauf
strömen, wenn das Kältemittel verfestigt ist,
so dass der Wärmepumpenkreislauf nicht funktionieren kann.
Wenn der Betrieb eines Kompressors in dem Zustand, in dem das Kältemittel nicht
in dem Kältemittelkreislauf strömt, fortgesetzt wird,
wird außerdem die unzureichende Schmierung des Kompressors
auftreten, so dass die Haltbarkeitsleistung des Kompressors nachteilig
beeinflusst wird.
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JP-A-2002-195677 beschreibt
oder lehrt jedoch keine konkreten Mittel zum Lösen des
Mangels, der durch die Phasenänderung von der flüssigen Phase
in die feste Phase bewirkt wird, wenn die Temperatur des Kältemittels
niedrig wird.
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Angesichts
der vorstehend beschriebenen Nachteile ist es eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung eine Kältemittelkreislaufvorrichtung bereitzustellen,
in der eine Phasenänderung eines Kältemittels
in einem Kältemittelkreislauf in eine feste Phase beschränkt
werden kann.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Kältemittelkreislaufvorrichtung (10),
die derart aufgebaut ist, dass sie Wärme in einem Kältemittelkreislauf
von einer Niederdruckseite auf eine Hochdruckseite bewegt: eine
Phasenänderungs-Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen, ob eine
Temperatur eines Kältemittels der Niederdruckseite niedriger
oder gleich einer Temperatur knapp vor der Verfestigung ist, die
ein wenig höher als ein Verfestigungspunkt des Kältemittels
ist, und eine Druckerhöhungseinrichtung zum Erhöhen
eines Drucks des Kältemittels der Niederdruckseite, wenn die
Phasenänderungs-Bestimmungseinrichtung bestimmt, dass die
Temperatur des Kältemittels der Niederdruckseite niedriger
oder gleich der Temperatur knapp vor der Verfestigung ist.
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Wenn
die Phasenänderungs-Bestimmungseinrichtung bestimmt, dass
die Temperatur des Kältemittels der Niederdruckseite niedriger
oder gleich der Temperatur knapp vor der Verfestigung ist, wird
der Druck des Kältemittels der Niederdruckseite erhöht. Daher
kann die Temperatur des Kältemittels der Niederdruckseite
erhöht werden. Das heißt, durch Erhöhen
des Verdampfungsdrucks des Kältemittels der Niederdruckseite
kann die Verdampfungstemperatur des Kältemittels erhöht
werden.
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Als
ein Ergebnis kann die Temperatur des Kältemittels der Niederdruckseite
erhöht werden, bevor die Temperatur des Kältemittels
der Niederdruckseite niedrig wird, so dass sie gleich seinem Verfestigungspunkt
wird. Folglich kann die Phasenänderung des Kältemittels
in die feste Phase in dem Kältemittelkreislauf beschränkt
werden.
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Zum
Beispiel kann die Temperatur, die 3°C–10°C
höher als der Verfestigungspunkt des Kältemittels
ist, als die Temperatur knapp vor der Verfestigung verwendet werden,
die ein wenig höher als der Verfestigungspunkt des Kältemittels
der Niederdruckseite ist. Insbesondere kann in der Kältemittelkreislaufvorrichtung,
in der Kohlendioxid als das Kältemittel verwendet wird,
die Temperatur –52°C––50°C,
die 4,6°C–6,6°C höher als der
Verfestigungspunkt (–56,6°C) des Kältemittels
ist, als die Temperatur knapp vor der Verfestigung verwendet werden.
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Das
Kältemittel kann Kohlendioxid sein. In der Kältemittelkreislaufvorrichtung,
in der Kohlendioxid als das Kältemittel verwendet wird,
besteht eine Möglichkeit, dass das Kältemittel
in einem angenommenen Bereich des Betriebsdrucks und der Temperatur
des Kältemittels der Niederdruckseite seine Phase in die
feste Phase ändert. In diesem Fall ist es erheblich wirksam,
dass die Phasenänderung des Kältemittels in die
feste Phase in dem Kältemittelkreislauf beschränkt
werden kann.
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Die
Kältemittelkreislaufvorrichtung (10) kann umfassen:
einen Kompressor (11), der aufgebaut ist, das Kältemittel
zu komprimieren und auszustoßen, einen nutzungsseitigen
Wärmetauscher (6), in dem das Kältemittel
und ein Fluid, mit dem Wärme ausgetauscht werden soll,
miteinander Wärme austauschen, eine nutzungsseitige Druckverringerungseinheit
(12), die aufgebaut ist, um das aus dem nutzungsseitigen
Wärmetauscher (6) strömende Kältemittel
zu dekomprimieren und expandieren, und einen außenseitigen
Wärmetauscher (13), in dem das Kältemittel
und Außenluft miteinander Wärme austauschen. In
einer Betriebsart, in der das Fluid geheizt wird, arbeitet der nutzungsseitige
Wärmetauscher (6) als ein Wärmestrahlungselement,
welches das von dem Kompressor (11) ausgestoßene
Kältemittel mit dem hohen Druck dazu bringt, Wärme
abzustrahlen, und der außenseitige Wärmetauscher (13)
arbeitet als ein Wärmeaufnahmeelement, welches das Kältemittel
der Niederdruckseite, dessen Druck in der nutzungsseitigen Druckverringerungseinheit
(12) verringert wird, dazu bringt, Wärme aufzunehmen.
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Zum
Beispiel kann die Kältemittelkreislaufvorrichtung eine
außenseitige Kältemitteltemperaturerfassungseinheit
(24) umfassen, die aufgebaut ist, um eine außenseitige
Kältemitteltemperatur (Tho) zu erfassen, die einer Temperatur
des Kältemittels in dem außenseitigen Wärmetauscher
(13) entspricht. In diesem Fall bestimmt die Phasenänderungs-Bestimmungseinrichtung
(S101, S103), dass die Temperatur des Kältemittels der
Niederdruckseite niedriger oder gleich der Temperatur knapp vor
der Verfestigung ist, wenn die außenseitige Kältemitteltemperatur
(Tho) niedriger oder gleich einer vorbestimmten Temperatur ist.
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Alternativ
kann die Kältemittelkreislaufvorrichtung (10)
ferner eine Ansaugdruck-Erfassungseinheit (25) umfassen,
die aufgebaut ist, um einen Ansaugdruck (Ps) des Kältemittels
zu erfassen, das in den Kompressor (11) gesaugt werden
soll. In diesem Fall bestimmt die Phasenänderungs-Bestimmungseinrichtung
(S111, S113), dass die Temperatur des Kältemittels der
Niederdruckseite niedriger oder gleich der Temperatur knapp vor
der Verfestigung ist, wenn der Ansaugdruck (Ps) niedriger oder gleich
einem vorbestimmten Druck ist.
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Alternativ
kann die Kältemittelkreislaufvorrichtung (10)
ferner eine Ansaugtemperatur-Erfassungseinheit (26) umfassen,
die aufgebaut ist, um eine Ansaugtemperatur (Ts) des Kältemittels
zu erfassen, das in den Kompressor (11) gesaugt werden soll.
In diesem Fall bestimmt die Phasenänderungs-Bestimmungseinrichtung
(S121, S123), dass die Temperatur des Kältemittels der
Niederdruckseite niedriger oder gleich der Temperatur knapp vor
der Verfestigung ist, wenn die Ansaugtemperatur (Ts) niedriger oder
gleich einer vorbestimmten Temperatur ist.
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Alternativ
kann die Kältekreislaufvorrichtung (10) ferner
eine Außenlufttemperatur-Erfassungseinheit (21)
umfassen, die aufgebaut ist, um eine Außenlufttemperatur
(Tam) zu erfassen. In diesem Fall bestimmt die Phasenänderungs-Bestimmungseinrichtung
(S131, S133), dass die Temperatur des Kältemittels der
Niederdruckseite niedriger oder gleich der Temperatur knapp vor
der Verfestigung ist, wenn die Außenlufttemperatur (Tam)
niedriger oder gleich einer vorbestimmten Temperatur ist.
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Außerdem
kann die Kältemittelkreislaufvorrichtung (10)
ferner eine Ausstoßkapazitäts-Einstellungseinheit
(11a) umfassen, die aufgebaut ist, um eine Kältemittelausstoßkapazität
des Kompressors (11) einzustellen, und einen Ausstoßkapazitäts-Steuerabschnitt
(20a), der aufgebaut ist, die Ausstoßkapazitäts-Einstellungseinheit
(11a) zu steuern. In diesem Fall lässt der Ausstoßkapazitäts-Steuerabschnitt
(20a) die Kältemittelausstoßkapazität
sinken, wenn die Phasenänderungs-Bestimmungseinrichtung
bestimmt, dass die Temperatur des Kältemittels der Niederdruckseite
niedriger oder gleich der Temperatur knapp vor der Verfestigung
ist.
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Alternativ
kann die Kältemittelkreislaufvorrichtung (10)
ferner eine Wärmeaufnahmemengen-Einstellungseinheit (13a)
umfassen, die aufgebaut ist, um eine Wärmeaufnahmemenge
des Kältemittels der Niederdruckseite des außenseitigen
Wärmetauschers (13) einzustellen, und einen Wärmeaufnahmemengen-Steuerabschnitt
(20b), der einen Betrieb der Wärmeaufnahmemengen-Einstellungseinheit
(13a) steuert. In diesem Fall lässt der Wärmeaufnahmemengen-Steuerabschnitt
(20b) die Wärmeaufnahmemenge sinken, wenn die
Phasenänderungs-Bestimmungseinrichtung bestimmt, dass die Temperatur
des Kältemittels der Niederdruckseite niedriger oder gleich
der Temperatur knapp vor der Verfestigung ist.
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Die
Kältemittelkreislaufvorrichtung (10) kann ferner
einen Drosselöffnungsgrad-Steuerabschnitt (20c)
umfassen. Außerdem ist die nutzungsseitige Druckverringerungseinheit
aus einer variablen Drosseleinheit (12) aufgebaut, in der
ein Drosselöffnungsgrad variabel ist, und der Drosselöffnungsgrad-Steuerabschnitt
(20c) steuert den Drosselöffnungsgrad der variablen
Drosseleinheit (12). In diesem Fall lässt der
Drosselöffnungsgrad-Steuerabschnitt (20c) den Drosselöffnungsgrad
erhöhen, wenn die Phasenänderungs-Bestimmungseinrichtung
bestimmt, dass die Temperatur des Kältemittels der Niederdruckseite niedriger
oder gleich der Temperatur knapp vor der Verfestigung ist.
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Andere
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
aus der folgenden detaillierten Beschreibung deutlicher, die unter Bezug
auf die beigefügten Zeichnungen gegeben wird, wobei:
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1 ein
schematisches Diagramm ist, das eine Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung
gemäß einer ersten Ausführungsform der
Erfindung zeigt;
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2 ein
Blockdiagramm ist, das einen elektronischen Steuerabschnitt der
Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung gemäß der ersten
Ausführungsform zeigt;
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3 ein
Flussdiagramm ist, das ein Steuerverfahren der Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung gemäß der
ersten Ausführungsform zeigt;
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4 ein
Flussdiagramm ist, das einen Teil des Steuerverfahrens der Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung
gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
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5 ein
Flussdiagramm, ist, das einen Teil eines Steuerverfahrens einer
Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung gemäß einer
zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 ein
Flussdiagramm ist, das einen Teil eines Steuerverfahrens einer Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung
gemäß einer dritten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 ein
Flussdiagramm ist, das einen Teil eines Steuerverfahrens einer Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung
gemäß einer vierten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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8 ein
Flussdiagramm ist, das einen Teil eines Steuerverfahrens einer Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung
gemäß einer fünften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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9 ein
Flussdiagramm ist, das einen Teil eines Steuerverfahrens einer Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung
gemäß einer sechsten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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10 ein
Diagramm ist, das eine Eigenschaft von Kohlendioxid zeigt.
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(Erste Ausführungsform)
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Eine
erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun
unter Bezug auf 1 bis 4 beschrieben. 1 ist
eine schematische Ansicht, die einen Aufbau eines Beispiels zeigt,
in dem eine Kältemittelkreislaufvorrichtung 10 der
vorliegenden Erfindung geeignet in einer Klimatisierungsvorrichtung
für ein Fahrzeug verwendet wird.
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Die
Klimatisierungsvorrichtung kann geeignet für ein Fahrzeug
(zum Beispiel ein Hybridfahrzeug, ein Dieselmotorfahrzeug und ähnliches)
verwendet werden, bei dem es schwierig ist, eine Wärmequelle
zum Heizen durch Motorkühlwasser sicherzustellen. Alternativ
kann die Klimatisierungsvorrichtung auch geeignet für ein
Elektroauto und ähnliches verwendet werden, um das Innere
eines Fahrgasraums zu kühlen und zu heizen. Folglich ist
ein Fluid, welches das Wärmeaustauschobjekt der Kältemittelkreislaufvorrichtung 10 in dieser
Ausführungsform ist, Luft, die in Richtung des Inneren
des Fahrgastraums geblasen wird.
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Zuerst
hat die Klimatisierungsvorrichtung für das Fahrzeug gemäß dieser
Ausführungsform eine Innenklimatisierungseinheit 1 auf
der Innseite eines Armaturenbrettelements angeordnet, das an einem vordersten
Abschnitt in dem Fahrgastraum angeordnet ist, um ein Armaturenbrett
und ähnliches aufzubauen. Die Innenluftklimatisierungseinheit 1 hat
ein Gehäuseelement 2, das eine Außenhülle
der Innenluftklimatisierungseinheit 1 aufbaut und Aufbauvorrichtungen
der Innenluftklimatisierungseinheit 1 unterbringt. Das
Gehäuseelement 2 kann aus einem Harz (zum Beispiel
Polypropylen) oder ähnlichem gefertigt sein. Ein Luftdurchgang,
durch den Luft in Richtung des Inneren des Fahrgastraums geblasen wird,
ist in dem Gehäuseelement 2 bereitgestellt.
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Ein
Innen-/Außenluft-Umschaltkasten 3, der eine Innenlufteinleitungsöffnung 3a und
eine Außenlufteinführungsöffnung 3b hat,
ist an dem am weitesten stromaufwärtig gelegenen Abschnitt
des Luftdurchgangs des Gehäuseelements 2 angeordnet. Eine
Innen-/Außenluftumschaltklappe 3c, welche die Innen-/Außenluft-Umschalteinheit
aufbaut, ist drehbar in dem Innen-/Außenluft-Umschaltkasten 3 angeordnet.
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Die
Innen-/Außenluft-Umschaltklappe 3c kann zum Beispiel
von einem (nicht gezeigten) Servomotor oder ähnlichem angetrieben
werden. Eine Innenluftbetriebsart, in der die Innenluft (das heißt, Luft
im Inneren des Fahrgastraums) durch die Innenlufteinleitungsöffnung 3a eingeleitet
wird, eine Außenluftbetriebsart, in der die Außenluft
(das heißt, Luft außerhalb des Fahrgastraums)
durch die Außenlufteinleitungsöffnung 3b eingeleitet
wird, und eine Innen-/Außenluftbetriebsart, in der sowohl
Innenluft als auch Außenluft eingeleitet wird, werden von
der Innen-/Außenluft-Umschaltklappe 3c umgeschaltet.
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Ein
Gebläse 4 (zum Beispiel ein elektrisch betriebenes
Gebläse), das die Luft in Richtung des Inneren des Fahrgastraums
bläst, ist auf der stromabwärtigen Seite des Innen-/Außenluft-Umschaltkasten 3 angeordnet.
Das Gebläse 4 kann das elektrisch betriebene Gebläse,
in dem ein wohlbekannter Zentrifugal-Mehrflügelventilator
(Sirocco-Ventilator) von einem elektrisch betriebenen Motor 4a angetrieben wird,
sein. Die Umdrehungsgeschwindigkeit des elektrisch betriebenen Motors 4a kann
durch eine Steuerspannung gesteuert werden, die von einer Klimatisierungssteuervorrichtung 20 ausgegeben
wird.
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Ein
Verdampfer 5 ist auf einer stromabwärtigen Seite
des Gebläses 4 angeordnet. Der Verdampfer 5 ist
eine der Vorrichtungen, die die Kältemittelkreislaufvorrichtung 10 aufbauen,
die später beschrieben wird. Außerdem verdampft
der Verdampfer 5 das Kältemittel der Niederdruckseite,
das in den Verdampfer 5 geströmt ist, um die Wärme
in einer Kühlbetriebsart (die später beschrieben
wird) aufzunehmen, um als ein Kühlwärmetauscher
zu arbeiten, der die von dem Gebläse 4 geblasene
Luft kühlt.
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Ein
nutzungsseitiger Wärmetauscher 6 ist in einer
Luftströmungsrichtung auf einer stromabwärtigen
Seite des Verdampfers 5 angeordnet. Ähnlich dem
Verdampfer 5 ist der nutzungsseitige Wärmetauscher 6 eine
der Vorrichtungen, die die Kältemittelkreislaufvorrichtung 10 aufbauen.
Außerdem arbeitet der nutzungsseitige Wärmetauscher 6 als
ein Wärmetauscher zum Heizen. In diesem Fall strahlt das
Kältemittel mit dem hohen Druck, das durch das Innere des
nutzungsseitigen Wärmetauschers 6 strömt,
Wärme ab, um die Luft zu heizen, die in den Fahrgastraum
geblasen werden soll.
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Umleitungsdurchgänge 7,
in denen die Luft strömt, um den nutzungsseitigen Wärmetauscher 6 zu
umgehen, sind auf den Seitenabschnitten des nutzungsseitigen Wärmetauschers 6 angeordnet.
Außerdem sind Luftmischklappen 8, von denen jede eine
Temperatureinstellungseinheit für Luft bildet, drehbar
an den Seitenabschnitten des nutzungsseitigen Wärmetauschers 6 angeordnet.
Die Luftmischklappe 8 kann von einem (nicht gezeigten)
Servomotor oder ähnlichem angetrieben werden, und die Drehposition
(das heißt, der Öffnungsgrad) der Luftmischklappe 8 kann
kontinuierlich eingestellt werden.
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Durch
Einstellen des Öffnungsgrads der Luftmischklappe 8 wird
das Verhältnis zwischen der Menge an Luft, die den nutzungsseitigen
Wärmetauscher 6 durchläuft, und die von
Luft, die den Umleitungsdurchgang 7 durchläuft,
eingestellt. Auf diese Weise wird die Temperatureinstellung der
Luft auf der stromabwärtigen Seite des nutzungsseitigen
Wärmetauschers 6 durchgeführt. Da in
dieser Ausführungsform die Umleitungsdurchgänge 7 (zum
Beispiel zwei Umleitungsdurchgänge 7) jeweils
an den zwei Seiten des nutzungsseitigen Wärmetauschers 6 angeordnet sind,
sind die Luftmischklappen 8 (zum Beispiel zwei Luftmischklappen 8)
ebenfalls jeweils an den zwei Seiten des nutzungsseitigen Wärmetauschers 6 angeordnet.
In diesem Fall können die zwei Mischklappen 8 gesperrt
sein.
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Mehrere
(zum Beispiel drei) Arten von Ausblasöffnungen sind an
dem am weitesten stromabwärtig gelegenen Abschnitt des
Luftdurchgangs des Gehäuseelements 2 angeordnet.
In dieser Ausführungsform sind zum Beispiel eine Entfrosterausblasöffnung 2a,
durch die klimatisierte Luft in Richtung eines vorderen Fensterglases
(Windschutzscheibe) des Fahrzeugs ausgeblasen wird, eine Gesichtsausblasöffnung 2b,
durch die klimatisierte Luft in Richtung des oberen Abschnitts des
Fahrgasts geblasen wird, und eine Fußausblasöffnung 3c,
durch die klimatisierte Luft in Richtung des unteren Abschnitts (zum
Beispiel die Füße) des Fahrgasts ausgeblasen wird,
an dem am weitesten stromabwärtig gelegenen Abschnitt des
Luftdurchgangs des Gehäuseelements 2 angeordnet.
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Mehrere Öffnungs-
und Schließklappen 2d–2f sind
drehbar auf der stromaufwärtigen Seite der Ausblasöffnungen 2a–2c angeordnet.
Die Öffnungs- und Schließklappen 2d–2f können
aus einer Auslegerklappe (das heißt, aus einer einseitigen Klappe)
oder einer Flügelklappe oder ähnlichem aufgebaut
sein. Die Öffnungs- und Schließklappen 2d–2f können
durch einen gewöhnlichen Servomotor über einen
(nicht gezeigten) Verbindungsmechanismus betätigt werden,
um geöffnet und geschlossen zu werden. Der Servomotor für
die Innen-/Außenluft-Umschaltklappe 3c, der Servomotor
für die Luftmischklappe 8 und der Servomotor für
die Öffnungs- und Schließklappen 2d–2f werden
von Steuersignalen gesteuert, die von der Klimatisierungssteuervorrichtung 20 ausgegeben
werden, die später beschrieben wird.
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Als
nächstes wird die Kältemittelkreislaufvorrichtung 10 beschrieben.
Die Kältemittelkreislaufvorrichtung 10 ist neben
dem Verdampfer 5 und dem nutzungsseitigen Wärmetauscher 6,
die vorstehend beschrieben sind, aus einem Kompressor 11,
einer nutzungsseitigen variablen Drosseleinheit 12, einem außenseitigen
Wärmetauscher 13, einem innenseitigen Wärmetauscher 15 (Innenwärmetauscher),
einer außenseitigen variablen Drosseleinheit 16,
einem Sammler 18 und ähnlichen aufgebaut.
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Der
Kompressor 11 kann ein elektrisch betriebener Kompressor
sein, der von einem elektrisch betriebenen Motor 11a oder ähnlichem
zum Drehen angetrieben wird, um das Kältemittel anzusaugen,
zu komprimieren und auszustoßen. In dieser Ausführungsform
wird zum Beispiel Kohlendioxid (CO2) als das
Kältemittel verwendet. Der Kompressor 11 erhöht
den Druck des Kältemittels auf einen Druck, der höher
oder gleich dem kritischen Druck des Kältemittels ist.
In diesem Fall baut die Kältemittelkreislaufvorrichtung 10 gemäß dieser
Ausführungsform eine überkritische Kältemittelkreislaufvorrichtung
auf.
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Die
Drehzahl des elektrisch betriebenen Motors 11a kann durch
Steuern der Frequenz des Antriebsstroms, der von einem Stromrichter 11b zugeführt
wird, kontinuierlich geändert werden. Außerdem führt
der Stromrichter 11b über ein Steuersignal, das von
der Klimatisierungssteuervorrichtung 20 ausgegeben wird,
eine Frequenzsteuerung durch. Folglich baut der elektrisch betriebene
Motor 11a in dieser Ausführungsform eine Ausstoßkapazitäts-Einstellungseinheit
zum Einstellen einer Kältemittelausstoßkapazität
des Kompressors 11 auf.
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Eine
Einlassseite des vorstehend beschriebenen nutzungsseitigen Wärmetauschers 6 ist
mit einer Ausstoßseite des Kompressors 11 verbunden. Jedoch
strahlt das Kältemittel mit einer hohen Temperatur und
einem hohen Druck, das in den nutzungsseitigen Wärmetauscher 6 geströmt
ist, Wärme an die Luft ab, wenn es den überkritischen
Zustand hält, so dass das Kältemittel in dem nutzungsseitigen Wärmetauscher 6 nicht
kondensiert und verflüssigt wird.
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Die
nutzungsseitige variable Drosseleinheit 12, die die nutzungsseitige
Druckverringerungseinheit aufbaut, ist mit der Auslassseite des
nutzungsseitigen Wärmetauschers 6 verbunden. Die
nutzungsseitige variable Drosseleinheit 12 arbeitet auch als
ein Hochdrucksteuerventil. Der Öffnungsgrad des Hochdrucksteuerventils
wird von Steuersignalen, die von der Klimatisierungssteuervorrichtung 20 ausgegeben
werden, elektrisch derart gesteuert, dass der Druck des Kältemittels
der Hochdruckseite des Kreislaufs in der Heizbetriebsart, die später
beschrieben wird, ein Zieldruck wird.
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Insbesondere
kann die nutzungsseitige variable Drosseleinheit 12 aus
einem elektrisch betriebenen Aktuator 12a (der zum Beispiel
aus einem Schrittmotor aufgebaut ist) und einem Ventilelement, das
von dem elektrisch betriebenen Aktuator 12a angetrieben
wird, aufgebaut sein. Ein Drosselöffnungsgrad des Ventilelements
kann nach und nach exakt eingestellt werden, indem ein Betriebswinkel
des elektrisch betriebenen Aktuators 12a ein wenig geändert
wird.
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Der
außenseitige Wärmetauscher 13 ist mit der
Auslassseite der nutzungsseitigen variablen Drosseleinheit 12 verbunden.
Das in den außenseitigen Wärmetauscher 13 geströmte
Kältemittel und die Außenluft, die von einem Außenluft-Gebläseventilator 13a (Wärmeabsorptionsmengen-Einstellungseinheit)
geblasen wird, tauschen in dem außenseitigen Wärmetauscher 13 Wärme
miteinander aus. Der Außenluft-Gebläseventilator 13a kann
ein elektrisch betriebenes Gebläse sein. Die Drehzahl (Menge
an geblasener Luft) dieses elektrisch betriebenen Gebläses
wird von der gesteuerten Spannung gesteuert, die von der Klimatisierungssteuervorrichtung 20 ausgegeben
wird.
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Außerdem
ist in dieser Ausführungsform ein erster Umleitungsdurchgang 14a bereitgestellt.
Der erste Umleitungsdurchgang 14a verbindet die Auslassseite
des nutzungsseitigen Wärmetauschers 6 direkt mit
der Einlassseite des außenseitigen Wärmetauschers 13,
so dass Kältemittel von dem nutzungsseitigen Wärmetauscher 6 die
nutzungsseitige variable Drosseleinheit 12 umgeht. Außerdem
ist ein erstes Öffnungs- und Schließventil 14 zum Öffnen und
Schließen des ersten Umleitungsdurchgangs 14a in
dem ersten Umleitungsdurchgang 14a angeordnet. Das erste Öffnungs-
und Schließventil 14 kann zum Beispiel aus einem
elektromagnetischen Ventil aufgebaut sein. Das elektromagnetische
Ventil kann von der Steuerspannung gesteuert werden, die von der
Klimatisierungssteuerung 20 ausgegeben wird, um geöffnet
und geschlossen zu werden.
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Ein
erster Kältemitteldurchgang 15a des Innenwärmetauschers 15 ist
mit der Auslassseite des außenseitigen Wärmetauschers 13 verbunden.
Der Innenwärmetauscher 15 arbeitet derart, dass
der das Kältemittel der Auslassseite des außenseitigen
Wärmetauschers 13, das den ersten Kältemitteldurchgang 15a des
Innenwärmetauschers 15 durchläuft, und
das Kältemittel, das von dem Kompressor 11 angesaugt
werden soll, das einen zweiten Kältemitteldurchgang 15b des
Innenwärmetauschers 15 durchläuft, Wärme
miteinander austauschen lässt, um das Kältemittel
der Auslassseite des außenseitigen Wärmetauschers 13 in
der Kühlbetriebsart, die später beschrieben wird,
zu kühlen.
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Die
außenseitige variable Drosseleinheit 16, die eine
außenseitige Druckverringerungseinheit aufbaut, ist an
der Auslassseite des ersten Kältemitteldurchgangs 15a des
Innenwärmetauschers 15 angeordnet. Die außenseitige
variable Drosseleinheit 16, die im Wesentlichen mit dem
gleichen Aufbau wie die nutzungsseitige variable Drosseleinheit 12 bereitgestellt
ist, kann zum Beispiel aus einer elektrisch betriebenen Aktuatorvorrichtung 16a und
einem Ventilelement aufgebaut sein.
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Die
außenseitige variable Drosseleinheit 16 arbeitet
auch als ein Hochdrucksteuerventil. Der Öffnungsgrad des
Hochdrucksteuerventils wird in der Kühlbetriebsart (die
später beschrieben wird) durch Steuersignale elektrisch
gesteuert, welche von der Klimatisierungssteuervorrichtung 20 ausgegeben werden,
so dass der Druck des Kältemittels der Hochdruckseite des
Kreislaufs der Zieldruck wird. Der vorstehend beschriebene Verdampfer 5 ist
mit der Auslassseite der außenseitigen variablen Drosseleinheit 16 verbunden.
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Außerdem
ist in dieser Ausführungsform ein zweiter Umleitungsdurchgang
bereitgestellt. Der zweite Umleitungsdurchgang 17a verbindet
die Auslassseite des ersten Kältemitteldurchgangs 15a des Innenwärmetauschers 15 direkt
mit der Auslassseite des Verdampfers 5, um den Verdampfer 5 und
die außenseitige variable Drosseleinheit 16 zu
umgehen. Außerdem ist ein zweites Öffnungs- und
Schließventil 17 zum Öffnen und Schließen
des zweiten Umleitungsdurchgangs 17a an dem zweiten Umleitungsdurchgang 17a angeordnet.
-
Das
zweite Öffnungs- und Schließventil 17, das
im Wesentlichen den gleichen Aufbau wie das erste Öffnungs-
und Schließventil 14 hat, kann ein elektromagnetisches
Ventil sein, das von der Steuerspannung, die von der Klimatisierungssteuervorrichtung 20 ausgegeben
wird, gesteuert wird, um geöffnet und geschlossen zu werden.
-
Ein
Sammler 18 ist auf einer stromabwärtigen Seite
des Verdampfers 5 und des zweiten Umleitungsdurchgangs 17a angeordnet,
um das in den Sammler 18 strömende Kältemittel
zu trennen, so dass das Kältemittel mit der Gasphase und
das mit der flüssigen Phase voneinander getrennt werden und
das überschüssige Kältemittel gesammelt
wird. Außerdem ist die Einlassseite des zweiten Kältemitteldurchgangs 15b des
Innenwärmetauschers 15 mit dem Auslass des Kältemittels
in der Gasphase des Sammlers 18 verbunden, und die Ansaugseite
des Kompressors 11 ist mit der Auslassseite des zweiten Kältemitteldurchgangs 15b verbunden.
-
Als
nächstes wird ein Überblick der elektrischen Steuereinheit
gemäß dieser Ausführungsform beschrieben. 2 ist
ein Blockdiagramm der elektrischen Steuereinheit dieser Ausführungsform.
Die Klimatisierungssteuervorrichtung 20 kann aus einem wohlbekannten
Mikrocomputer, der eine CPU, einen ROM und einen RAM und ähnliches
umfasst, und der Peripherieschaltung des Mikrocomputers aufgebaut sein.
Die Klimatisierungssteuervorrichtung 20 führt verschiedene
Berechnungen und Prozesse basierend auf einem Steuerprogramm durch,
das in dem ROM gespeichert ist, um die Arbeitsgänge der
vorstehend beschriebenen Aktuatoren 4a, 11a, 12a, 13a, 14, 16a und 17 und ähnlicher
zu steuern.
-
Die
Steuereinheit der Klimatisierungssteuervorrichtung 20 zum
Steuern der vorstehend beschriebenen Aktuatoren kann integral aufgebaut
sein. In dieser Ausführungsform heißt insbesondere
der Teil (einschließlich Hardware und Software) der Klimatisierungssteuervorrichtung 20,
der den Betrieb des elektrisch betriebenen Motors 11a steuert,
ein Ausstoßkapazitätssteuerabschnitt 20a,
der Teil der Klimatisierungssteuervorrichtung 20, der den
Betrieb des Außenluftgebläseventilators 13a steuert,
heißt Wärmeaufnahmemengen-Steuerabschnitt 20b,
und der Teil der Klimatisierungssteuervorrichtung 20, der den
Betrieb der variablen nutzungsseitigen variablen Drosseleinheit 12 steuert,
heißt ein Drosselöffnungsgrad-Steuerabschnitt 20c.
Alternativ können die Steuerabschnitte 20a, 20b und 20c auch
aufgebaut sein, so dass sie jeweilige Steuervorrichtungen sind.
-
Außerdem
ist die Eingangsseite der Klimatisierungssteuervorrichtung 20 verbunden
mit: einem Außenlufttemperatursensor 21 zum Erfassen
der Temperatur Tam von Außenluft, einem Innenlufttemperatursensor 22 zum
Erfassen der Temperatur Tr der Innenluft in dem Fahrgastraum, welcher
der Klimatisierungsobjektraum ist, einem Sonnenstrahlungssensor 23 zum
Erfassen der Menge Ts der in das Innere des Fahrgastraums einfallenden
Sonnenstrahlung, einem außenseitigen Kältemitteltemperatursensor 24 (außenseitige
Kältemittelerfassungseinheit) zum Erfassen der Temperatur
Tho des außenseitigen Kältemittels, die äquivalent
zu der Temperatur des Kältemittels in dem außenseitigen
Wärmetauscher 13 ist, einem Ansaugdrucksensor 25 (einer
Ansaugdruck-Erfassungseinheit) zum Erfassen des Ansaugkältemitteldrucks
Ps des Kompressors 11, einem Ansaugtemperatursensor 26 (Ansaugtemperatur-Erfassungseinheit)
zum Erfassen der Ansaugkältemitteltemperatur Ts des Kompressors 11,
einem Ausstoßdrucksensor 27 zum Erfassen des Ausstoßkältemitteldrucks
Pd des Kompressors 11, einem Ausstoßtemperatursensor 28 zum
Erfassen der Ausstoßkältemitteltemperatur Td des
Kompressors 11, einem Nachverdampferlufttemperatursensor 29 zum Erfassen
der Temperatur Te der von dem Verdampfer 5 ausgeblasenen
Luft und einem nutzungsseitigen Kältemitteltemperatursensor 30 zum
Erfassen der Temperatur Tco des nutzungsseitigen ausströmenden
Kältemittels, das aus dem nutzungsseitigen Wärmetauscher
ausgeströmt ist, und ähnlichem. Erfassungssignale
der Sensoren 21–30 und ähnliches werden
in die Eingangsseite der Klimatisierungssteuervorrichtung 20 eingegeben.
-
Insbesondere
ist der außenseitige Kältemitteltemperatursensor 24 in
einer derartigen Weise angeordnet, dass der außenseitige
Kältemitteltemperatursensor die Temperatur des Kältemittels
der stromabwärtigen Seite des außenseitigen Wärmetauschers 13 erfassen
kann. Der Ausstoßdrucksensor 27 ist in einer derartigen
Weise angeordnet, dass der Ausstoßdrucksensor 27 den
Druck des Kältemittels der stromabwärtigen Seite
des nutzungsseitigen Wärmetauschers 6 erfassen
kann. Der nutzungsseitige Kältemitteltemperatursensor 30 ist
in einer derartigen Weise angeordnet, dass der nutzungsseitige Kältemitteltemperatursensor 30 die
Temperatur des Kältemittels der stromabwärtigen
Seite des nutzungsseitigen Wärmetauschers 6 erfassen
kann.
-
Außerdem
ist ein Klimaanlagen-Bedienfeld 31 mit der Klimatisierungssteuervorrichtung 20 verbunden,
und verschiedene Arten von Bediensignalen von dem Klimaanlagen-Bedienfeld 31 werden
in die Klimatisierungssteuervorrichtung 20 eingegeben. Insbesondere
sind ein Bedienschalter 31a, ein Kühlungs-/Heizungs-Auswahlschalter 31b,
ein Temperaturfestlegungsschalter 31c und ähnliche
an dem Klimaanlagen-Bedienfeld 31 angeordnet. Der Bedienschalter 31a ist
bereitgestellt, um die Klimatisierungsvorrichtung für das
Fahrzeug zu bedienen. Der Kühlungs-/Heizungs-Auswahlschalter 31b ist
bereitgestellt, um selektiv die Heizbetriebsart, in der die Luft (die
das Fluid des Wärmeaustauschobjekts ist) geheizt wird,
oder die Kühlbetriebsart, in der die Luft gekühlt
wird, zu schalten. Der Temperaturfestlegungsschalter 31c ist
bereitgestellt, um eine Zieltemperatur Tsoll der Luft festzulegen.
-
Als
nächstes wird der Betrieb dieser Ausführungsform
mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau unter Bezug auf 3 und 4 beschrieben. 3 ist
ein Flussdiagramm, welches das von der Klimatisierungssteuervorrichtung 20 durchgeführte Steuerverfahren
zeigt. Dieses Steuerverfahren beginnt, wenn der Bedienschalter 31a eingeschaltet wird
(das heißt, EIN wird) in dem Zustand, in dem ein Startschalter
(das heißt, Zündschalter, der nicht gezeigt ist)
des Fahrzeugs eingeschaltet wird.
-
Zuerst
wird in dem Schritt S1 die Initialisierung eines Flags bzw. Merkers,
eines Zeitschalters und ähnliches durchgeführt.
Dann werden bei dem Schritt S2 die Bediensignale des Klimaanlagen-Bedienfelds 31 und
die Signale des Fahrzeugumgebungszustands (das heißt, die
von den Sensoren 21–30 erfassten Erfassungssignale)
eingelesen.
-
Als
nächstes wird der Schritt S3 durchgeführt. Bei
Schritt S3 wird bestimmt, auf welche Seite der Kühlbetriebsart
oder der Heizungsbetriebsart der Kühlungs-/Heizungs-Auswahlschalter 31b eingestellt ist.
In dem Fall, dass bei Schritt S3 bestimmt wird, dass der Kühlungs-/Heizungs-Auswahlschalter 31b auf
die Seite der Kühlbetriebsart eingestellt ist, wird der
Schritt S4 durchgeführt, um die Steuerung der Kühlbetriebsart
auszuführen.
-
In
der Kühlbetriebsart wird bei dem Schritt S4 das erste Öffnungs-
und Schließventil 14 geöffnet, die nutzungsseitige
variable Drosseleinheit 12 wird in einen vollständig
geschlossenen Zustand eingestellt, und das zweite Öffnungs-
und Schließventil 17 wird geschlossen. Auf diese
Weise wird der Kältemittelkreislauf in einen Kreislaufzustand
geschaltet, in dem das Kältemittel der Reihe nach in dem
Kompressor 11, dem nutzungsseitigen Wärmetauscher 6,
dem ersten Umleitungsdurchgang 14a, dem außenseitigen
Wärmetauscher 13, dem ersten Kältemitteldurchgang 15a des
Innenwärmetauschers 15, der außenseitigen
variablen Drosseleinheit 16, dem Verdampfer 5,
dem Sammler 18, dem zweiten Kältemitteldurchgang 15b des
Innenwärmetauschers 15 und dem Kompressor 11 zirkuliert.
-
Als
nächstes wird der Schritt S5 durchgeführt. Bei
dem Schritt S5 werden die Steuerzustände der Aktuatoren 4a, 11b, 13a, 16a und ähnlicher
in der Kühlbetriebsart bestimmt. Insbesondere wird bei Schritt
S5 die Zielausblastemperatur TAO von Luft, die ins Innere des Fahrgastraums
ausgeblasen werden soll, basierend auf der Zieltemperatur Tsoll
der Luft, der Innentemperatur Tr und der Außentemperatur
Tam, die bei Schritt S2 eingelesen wurden, berechnet.
-
Außerdem
werden basierend auf der Zielausblastemperatur TAO, eine Zieldrehzahl
(d. h. die Spannung, die an den elektrisch betriebenen Motor 4a angelegt
wird) des Gebläses 4, eine Innen-/Außenluft-Betriebsart
(d. h. das Steuersignal, das an den Servomotor ausgegeben wird,
der für die Innen-/Außenluft-Umschaltklappe 3c verwendet
wird), die Ausblasklappenbetriebsart (d. h. das Steuersignal, das
an den Servomotor ausgegeben wird, der für das Öffnen
und Schließen der Klappe verwendet wird) und die Zieldrehzahl
(d. h. die Spannung, die an den Außenluftgebläseventilator 13a angelegt
wird) des Außenluftgebläseventilators 13a unter
Bezug auf ein vorab gespeichertes Steuerkennfeld bestimmt.
-
Außerdem
wird ein Zielöffnungsgrad (d. h. das Steuersignal, das
an den Servomotor ausgegeben wird, der für die Luftmischklappe 8 verwendet wird)
der Luftmischklappe 8 basierend auf der Zielausblastemperatur
TAO, der Ausblaslufttemperatur Te des Verdampfers 5 und
der Temperatur Tco des nutzungsseitigen ausströmenden Kältemittels berechnet.
-
Außerdem
wird basierend auf der Zielausblastemperatur TAO die Zielverdampferausblastemperatur
TEO, die ein Zielwert des Kühlgrads des Verdampfers 5 ist,
bestimmt, und die Kältemittelausstoßkapazität
(das Steuersignal, das an den Stromrichter 11b ausgegeben
wird) des Kompressors 11 wird berechnet, so dass die Ausblaslufttemperatur
Te des Verdampfers 5 sich der Zielverdampfer-Ausblastemperatur
TEO annähert.
-
Außerdem
wird der Zielhochdruck, durch den der Kreislaufwirkungsgrad (Leistungskoeffizient COP)
im Wesentlichen maximal wird, basierend auf der außenseitigen
Kältemitteltemperatur Tho unter Bezug auf das vorab gespeicherte
Steuerkennfeld bestimmt. Der Ventilöffnungsgrad (das Steuersignal, das
an die elektrisch betriebene Aktuatorvorrichtung 16a ausgegeben
wird) der außenseitigen variablen Drosseleinheit 16 wird
bestimmt, so dass der Ausstoßkältemitteldruck
Pd des Kompressors 11 den Zielhochdruck annimmt.
-
Als
nächstes wird der Schritt S6 durchgeführt. Bei
dem Schritt S6 werden die Ausgangssignale von der Klimatisierungssteuervorrichtung 20 an
die Aktuatoren 4a, 11b, 13a, 16a und ähnliche
ausgegeben, so dass der bei Schritt S5 bestimmte Steuerzustand erhalten
werden kann. Dann wird bei Schritt S7 während der Steuerperiode τ der
Bereitschaftszustand beibehalten. Das heißt, bei Schritt
S7 wird bestimmt, ob die Steuerperiode τ vergangen ist
oder nicht. Wenn bestimmt wird, dass die Steuerperiode τ vergangen
ist, wird das in 3 gezeigte Programm ab dem Schritt
S2 wiederholt.
-
Folglich
strahlt das Kältemittel mit der hohen Temperatur und dem
hohen Druck, das in dem Kompressor 11 komprimiert wurde,
in der Kühlbetriebsart in dem nutzungsseitigen Wärmetauscher 6 Wärme an
die Luft ab. Da in diesem Fall der Öffnungsgrad der Luftmischklappe 8,
wie vorstehend beschrieben, eingestellt wird, wird die Luft temperatureingestellt, so
dass sie eine passende Temperatur hat. Das aus dem nutzungsseitigen
Wärmetauscher 6 strömende Kältemittel
strömt durch den ersten Umleitungsdurchgang 14a in
den außenseitigen Wärmetauscher 13 und
strahlt Wärme an die Außenluft ab, die gekühlt
werden soll.
-
Das
aus dem außenseitigen Wärmetauscher 13 ausgeströmte
Kältemittel strömt in den ersten Kältemitteldurchgang 15a des
Innenwärmetauschers 15 und tauscht Wärme
mit dem Ansaugkältemittel des Kompressors 11,
das den ersten Kältemitteldurchgang 15a durchläuft,
aus, um weiter gekühlt zu werden, so dass die Enthalpie
verringert wird. Folglich kann die Enthalpiedifferenz (Kühlkapazität)
zwischen dem Kältemittel am Einlass des Verdampfers 5 und dem
Kältemittels an seinem Auslass erhöht werden.
-
Der
Druck des aus dem ersten Kältemitteldurchgang 15a des
Innenwärmetauschers 15 ausgeströmten
Kältemittels wird in der außenseitigen variablen
Drosseleinheit 16 verringert, und es wird expandiert. Da
in diesem Fall, wie vorstehend beschrieben, der Ventilöffnungsgrad
der außenseitigen variablen Drosseleinheit 16 eingestellt
wird, kann die Kältemittelkreislaufvorrichtung 10 betrieben
werden, während der hohe Kreislaufwirkungsgrad (COP) bereitgestellt
wird.
-
Das
Kältemittel, dessen Druck in der außenseitigen
variablen Drosseleinheit 16 verringert wurde, strömt
in den Verdampfer 5 und nimmt Wärme aus der Luft
auf, um zu verdampfen. Daher wird die Luft gekühlt. Folglich
strömt das aus dem Verdampfer 5 ausgeströmte
Kältemittel in den Sammler 18, so dass die flüssige
Phase und die Gasphase in dem Sammler 18 voneinander getrennt
werden. Außerdem wird das aus dem Sammler 18 ausgeströmte
gasphasige Kältemittel durch den zweiten Kältemitteldurchgang 15b des
Innenwärmetauschers 15 in den Kompressor 11 eingesaugt.
-
Andererseits
wird in dem Fall, in dem der Kühlungs-/Heizungs-Auswahlschalter 31b auf
die Seite der Heizbetriebsart geschaltet ist, der Schritt S8 durchgeführt,
so dass die Steuerung der Heizbetriebsart ausgeführt wird.
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In
der Heizbetriebsart wird das Öffnungs- und Schließventil 14 bei
Schritt S8 geschlossen, das zweite Öffnungs- und Schließventil 17 wird
geöffnet, und die außenseitige variable Drosseleinheit 16 wird in
den vollständig geschlossenen Zustand eingestellt. Folglich
wird der Kreislauf in einen Zustand geschaltet, in dem das Kältemittel
der Reihe nach durch den Kompressor 11, den nutzungsseitigen
Wärmetauscher 6, die nutzungsseitige variable
Drosseleinheit 12, den außenseitigen Wärmetauscher 13,
den ersten Kältemitteldurchgang 15a des Innenwärmetauschers 15,
den zweiten Umleitungsdurchgang 17a, den Sammler 18,
den zweiten Kältemitteldurchgang 15b des Innenwärmetauschers 15 und
den Kompressor 11 zirkuliert.
-
Als
nächstes wird der Schritt S9 durchgeführt. Bei
dem Schritt S9 werden die Steuerzustände der Aktuatoren 4a, 11b, 12a, 13a und ähnlicher
in der Heizbetriebsart ähnlich dem Schritt 35 bestimmt.
In diesem Fall wird die Zieltemperatur basierend auf der Zielausblastemperatur
TAO unter Bezug auf das vorab gespeicherte Steuerkennfeld bestimmt.
Die Kältemittelausstoßkapazität (d. h.
das Steuersignal, das an den Stromrichter 11b ausgegeben
wird) des Kompressors 11 wird derart bestimmt, dass die
Temperatur Tco des nutzungsseitigen ausströmenden Kältemittels
die Zieltemperatur annimmt, was vorstehend beschrieben wurde.
-
Außerdem
wird der Zielhochdruck, durch den der Kreislaufwirkungsgrad (COP)
maximal wird, basierend auf der Temperatur Tco des nutzungsseitigen
ausströmenden Kältemittels unter Bezug auf das vorab
gespeicherte Steuerkennfeld bestimmt. Der Öffnungsgrad
(das Steuersignal, das an den elektrisch betriebenen Aktuator 12a ausgegeben
wird) der nutzungsseitigen variablen Drosseleinheit 12 wird
derart bestimmt, dass der Ausstoßkältemitteldruck
Pd des Kompressors 11 der Zieldruck wird, der vorstehend
beschrieben wurde.
-
Als
nächstes wird der Schritt S10 durchgeführt. Bei
dem Schritt S10 wird in dem Fall, in dem die Temperatur des Kältemittels
der Niederdruckseite in der Heizbetriebsart niedriger als eine Temperatur knapp
vor der Verfestigung ist, welche ein wenig höher als der
Verfestigungspunkt des Kältemittels ist, eine Schutzsteuerung
knapp vor der Verfestigung durchgeführt, um den Druck des
Kältemittels der Niederdruckseite zu erhöhen.
-
Die
Detailsteuerung von Schritt S10 wird unter Bezug auf das Flussdiagramm
von 4 beschrieben. Zuerst wird bei dem Schritt S101 bestimmt,
ob die außenseitige Kältemitteltemperatur Tho,
die bei dem Schritt S2 von 3 eingelesen wird,
niedriger oder gleich einer Temperatur knapp vor der Verfestigung
(z. B. –50°C) ist. Das heißt, bei dem
Schritt S101 wird bestimmt, ob die Temperatur des Kältemittels
der Niederdruckseite in der Heizbetriebsart niedriger oder gleich
der Temperatur knapp vor der Verfestigung (z. B. –50°C)
ist, was ein wenig höher als der Verfestigungspunkt (–56,6°C)
von Kohlendioxid ist, oder nicht.
-
Bei
dem Schritt S101 wird in dem Fall, in dem die außenseitige
Kältemitteltemperatur Tho niedriger oder gleich –50°C
ist, der Schritt S102 durchgeführt. Bei dem Schritt S102
wird die Kältemittelausstoßkapazität
des Kompressors 11, die bei dem vorstehend beschriebenen
Schritt S9 bestimmt wurde, um einen vorbestimmten Betrag verringert.
Das heißt, das Steuersignal, das bei dem Schritt S6 (der
später beschrieben wird) an den Stromrichter 11b ausgegeben wird,
wird in einer derartigen Weise geändert, dass die Kältemittelausstoßkapazität
des Kompressors 11 zwangsweise verringert wird.
-
Nachfolgend
wird der Schritt S103 durchgeführt. Bei dem Schritt S103
wird bestimmt, ob die außenseitige Kältemitteltemperatur
Tho niedriger oder gleich –52°C ist. Das heißt,
bei dem Schritt S103 wird bestimmt, ob die Temperatur des Kältemittels
der Niederdruckseite in der Heizbetriebsart ferner niedriger als
der Bestimmungswert (–50°C) von Schritt S101 ist
oder nicht. Folglich bilden in dieser Ausführungsform der
vorstehend beschriebene Schritt S101 und der Schritt S103 einen
Phasenänderungs-Bestimmungsabschnitt (Phasenänderungs-Bestimmungseinrichtung).
-
In
dem Fall, in dem bei Schritt S103 bestimmt wird, dass die außenseitige
Kältemitteltemperatur Tho niedriger oder gleich –52°C
ist, wird die Möglichkeit, dass Kohlendioxid sich verfestigt
(Trockeneis wird) hoch. Dann wird der Schritt S104 durchgeführt, um
den Betrieb der Kältemittelkreislaufvorrichtung 10 zu
stoppen. Insbesondere wird das an den Stromrichter 11b ausgegebene
Steuersignal in einer derartigen Weise geändert, dass der
Kompressor 11 zwangsweise gestoppt wird, um das Kreislaufsystem
zu stoppen.
-
Andererseits
wird in dem Fall, in dem bei Schritt S101 bestimmt wird, dass die
außenseitige Kältemitteltemperatur Tho höher
als –50°C ist, oder in dem Fall, in dem bei Schritt
S103 bestimmt wird, dass die außenseitige Kältemitteltemperatur
Tho höher als –52°C ist, der Schritt
S6 von 3 durchgeführt. Bei dem Schritt S6 werden
die Ausgangssignale von der Klimatisierungssteuerungsvorrichtung 20 an
die Aktuatoren 4a, 11b, 12a, 13a und ähnliche ausgegeben,
so dass der bei dem Schritt S9 oder dem Schritt S10 bestimmte Steuerzustand
erhalten werden kann.
-
Folglich
strahlt das Kältemittel mit der hohen Temperatur und dem
hohen Druck, das in dem Kompressor 11 komprimiert wurde,
in der Heizbetriebsart Wärme an die Luft in dem nutzungsseitigen
Wärmetauscher 6 ab. Daher wird die Luft von dem
nutzungsseitigen Wärmetauscher 6 geheizt. Gemäß dieser Ausführungsform
wird zum Beispiel Kohlendioxid als das Kältemittel verwendet.
Da Kohlendioxid komprimiert wird, bis das Kohlendioxid in den überkritischen Zustand
kommt, kann das Kältemittel der Hochdruckseite im Vergleich
zu dem Fall, in dem HFC-Kältemittel als das Kältemittel
des Kreislaufs verwendet wird, um einen unterkritischen Kreislauf
aufzubauen, mit einer höheren Temperatur und einer effizienteren Heizung
bereitgestellt werden.
-
Der
Druck des aus dem nutzungsseitigen Wärmetauscher 6 ausgeströmten
Kältemittels wird in der nutzungsseitigen variablen Drosseleinheit 12 verringert,
und es wird expandiert. Da der Öffnungsgrad der nutzungsseitigen
variablen Drosseleinheit 12, wie vorstehend beschrieben,
eingestellt wird, kann die Kältemittelkreislaufvorrichtung 10 in
diesem Fall betrieben werden, während der hohe Wirkungsgrad (COP)
bereitgestellt werden kann.
-
Das
Kältemittel, dessen Druck in der nutzungsseitigen variablen
Drosseleinheit 12 verringert wird, nimmt Wärme
von der Außenluft in dem außenseitigen Wärmetauscher 13 auf,
um zu verdampfen. Das aus dem außenseitigen Wärmetauscher 13 ausgeströmte
Kältemittel strömt der Reihe nach durch den ersten
Kältemitteldurchgang 15a des Innenwärmetauschers 15,
den zweiten Umleitungsdurchgang 17a, den Sammler 18 und
den zweiten Kältemitteldurchgang 15b des Innenwärmetauschers 15,
um in den Kompressor 11 eingesaugt zu werden.
-
Wenn
in dieser Ausführungsform bei dem Schritt S101 (der als
eine Phasenänderungs-Bestimmungseinrichtung verwendet wird)
bestimmt wird, dass die außenseitige Kältemitteltemperatur
Tho niedriger oder gleich –50°C ist, wird die
Kältemittelausstoßkapazität des Kompressors 11 verringert. Daher
kann der Druck des Kältemittels der Niederdruckseite des
Kreislaufes erhöht werden. Folglich kann der Verdampfungsdruck
des Kältemittels in dem außenseitigen Wärmetauscher 13 erhöht
werden, und die Verdampfungstemperatur des Kältemittels
kann erhöht werden.
-
Da
die Temperatur des Kältemittels der Niederdruckseite als
ein Ergebnis erhöht werden kann, bevor die Temperatur des
Kältemittels der Niederdruckseite niedrig wird, so dass
sie gleich seinem Verfestigungspunkt ist, kann die Phasenänderung des
Kältemittels in die feste Phase in dem Kreislauf beschränkt
werden.
-
Außerdem
wird in dem Fall, in dem bei dem Schritt S103 bestimmt wird, dass
die außenseitige Kältemitteltemperatur Tho niedriger
oder gleich –52°C ist, der Betrieb des Kompressors 11 gestoppt. Daher
kann die Temperatur des Kältemittels der Niederdruckseite
erhöht werden, und die Fortsetzung des Betriebs des Kompressors 11 in
dem Zustand, in dem das Kältemittel nicht in dem Kreislauf
strömt, kann im Wesentlichen beschränkt werden.
Als ein Ergebnis kann ein schlechter Einfluss auf die Haltbarkeitsleistung
des Kompressors beschränkt werden.
-
(Zweite Ausführungsform)
-
In
der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform wird
in der Schutzsteuerung knapp vor der Verfestigung bei Schritt S10
basierend auf der außenseitigen Kältemitteltemperatur
Tho, die äquivalent zu der Temperatur des Kältemittels
in dem außenseitigen Wärmetauscher 13 ist,
bestimmt, ob die Temperatur des Kältemittels der Niederdruckseite niedriger
oder gleich der Temperatur knapp vor der Verfestigung (d. h. einer
vorbestimmten Temperatur, zum Beispiel 50°C) ist oder nicht.
Gemäß der zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung wird die Schutzsteuerung knapp vor der Verfestigung,
wie in 5 gezeigt, geändert.
-
Die
Details der Schutzsteuerung knapp vor der Verfestigung gemäß der
zweiten Ausführungsform werden unter Bezug auf das Flussdiagramm von
-
5 beschrieben.
Bei dem Schritt S111 der zweiten Ausführungsform wird bestimmt,
ob der Ansaugkältemitteldruck Ps, der bei dem Schritt S2
eingelesen wurde, niedriger oder gleich 0,55 MPa ist oder nicht.
-
In
dieser Ausführungsform ist der Kältemittelsdruck
Ps ein Wert, der äquivalent dem Kältemittelverdampfungsdruck
in dem außenseitigen Wärmetauscher 13 in
der Heizbetriebsart ist, und der Kältemittelverdampfungsdruck,
der äquivalent zu dem Verfestigungspunkt von Kohlendioxid
ist, ist etwa 0,51 MPa, wie in 10 gezeigt.
Folglich kann bei dem Schritt S111 bestimmt werden, ob die Temperatur
des Kältemittels der Niederdruckseite in der Heizbetriebsart
niedriger oder gleich der Temperatur knapp vor der Verfestigung
ist oder nicht.
-
Außerdem
wird bei dem Schritt S113 bestimmt, ob der bei dem Schritt S2 eingelesene
Ansaugkältemitteldruck Ps niedriger oder gleich 0,53 MPa
ist. Das heißt, bei dem Schritt S113 kann beurteilt werden,
ob die Temperatur des Kältemittels der Niederdruckseite
in der Heizbetriebsart ferner niedriger als die Temperatur knapp
vor der Verfestigung ist.
-
Das
heißt, in dieser Ausführungsform können
der Schritt S111 und der Schritt S113 als die Phasenänderungs-Bestimmungseinrichtung
verwendet werden. Andere Aufbauten und das Steuerverfahren der Kältemittelkreislaufvorrichtung
sind im Wesentlichen die. gleichen wie die in der ersten Ausführungsform.
-
Folglich
kann der Druck des Kältemittels der Niederdruckseite des
Kältemittelkreislaufs gemäß der zweiten
Ausführungsform selbst in der Heizbetriebsart in einem
Fall, in dem bei Schritt S111 und Schritt S113 (welche die Phasenänderungs-Bestimmungseinrichtung
bilden) bestimmt wird, dass die Temperatur des Kältemittels
der Niederdruckseite niedriger oder gleich der Temperatur knapp
vor der Verfestigung ist, erhöht werden. Daher können
gemäß der zweiten Ausführungsform die
gleichen Wirkungen wie in der ersten Ausführungsform bereitgestellt
werden.
-
(Dritte Ausführungsform)
-
Gemäß einer
dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie
in dem Flussdiagramm von 6 gezeigt, wird in der Schutzsteuerung knapp
vor der Verfestigung bei dem Schritt S10 basierend auf der Ansaugkältemitteltemperatur
Ts des Kältemittels, das in den Kompressor 11 eingesaugt werden
soll, bestimmt, ob die Temperatur des Kältemittels der
Niederdruckseite niedriger oder gleich der Temperatur knapp vor
der Verfestigung ist oder nicht. Insbesondere wird die Ansaugkältemitteltemperatur Ts
bei dem Schritt S121 und dem Schritt S123 (in 6 gezeigt)
verwendet, die die Phasenänderungs-Bestimmungseinrichtung
bilden, während in der vorstehend beschriebenen ersten
Ausführungsform die außenseitige Kältemitteltemperatur
Tho bei dem Schritt S101 und dem Schritt S103 verwendet wird.
-
In
diesem Fall hat die Ansaugkältemitteltemperatur Ts in der
Heizbetriebsart einen Wert, der im Wesentlichen äquivalent
zu der außenseitigen Kältemitteltemperatur Tho
ist, oder hat eine Korrelation zu der außenseitigen Kältemitteltemperatur
Tho, obwohl es den Einfluss der Wärmestrahlung des Außenabschnitts
des Kältemittelströmungsdurchgangs von der Auslassseite
des außenseitigen Wärmetauschers 13 zu
der Ansaugseite des Kompressors 11 gibt. Daher kann bei
dem Schritt S121 und dem Schritt S123 beurteilt werden, ob die Temperatur
des Kältemittels der Niederdruckseite in der Heizbetriebsart
niedriger oder gleich der Temperatur knapp vor der Verfestigung
ist oder nicht.
-
Das
heißt, in dieser Ausführungsform bilden der Schritt
S121 und der Schritt S123 die Phasenänderungs-Bestimmungseinrichtung.
Die anderen Aufbauten und das Steuerverfahren der dritten Ausführungsform
sind im Wesentlichen gleich wie die der Kältemittelkreislaufvorrichtung
in der ersten Ausführungsform.
-
Folglich
kann der Druck des Kältemittels der Niederdruckseite des
Kältemittelkreislaufs in der Heizbetriebsart gemäß dieser
Ausführungsform erhöht werden, wenn bei dem Schritt
S121 und dem Schritt S123 (welche die Phasenänderungs-Bestimmungseinrichtung
bilden) bestimmt wird, dass die Temperatur des Kältemittels
der Niederdruckseite niedriger oder gleich der Temperatur knapp
vor der Verfestigung ist. Daher können gemäß der
dritten Ausführungsform die gleichen Wirkungen wie in der vorstehend
beschriebenen ersten Ausführungsform bereitgestellt werden.
-
(Vierte Ausführungsform)
-
Gemäß der
vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
in der Schutzsteuerung knapp vor der Verfestigung, wie in dem Flussdiagramm
von 7 gezeigt, bei dem Schritt S10 basierend auf der
Außenlufttemperatur Tam (d. h. der Temperatur von Luft
außerhalb des Fahrzeugs) bestimmt, ob die Temperatur des
Kältemittels der Niederdruckseite niedriger oder gleich
der Temperatur knapp vor der Verfestigung ist oder nicht.
-
Insbesondere
wird bei dem Schritt S131 von 7 bestimmt,
ob die bei dem Schritt S2 eingelesene Außenlufttemperatur
Tam niedriger oder gleich einer ersten vorbestimmten Temperatur
(z. B. –35°C) ist. Außerdem wird bei
dem Schritt S133 bestimmt, ob die bei dem Schritt S2 eingelesene
Außenlufttemperatur Tam niedriger oder gleich einer zweiten
vorbestimmten Temperatur (z. B. –37°C) ist, die
niedriger als die erste vorbestimmte Temperatur ist.
-
In
der Heizbetriebsart muss das Kältemittel an dem außenseitigen
Wärmetauscher 13 dazu gebracht werden, aus der
Außenluft die Wärme aufzunehmen, die zum Heizen
des Inneren des Fahrgastraums notwendig ist. Daher ist es notwendig,
den Kältemittelverdampfungsdruck in dem außenseitigen Wärmetauscher 13 zu
verringern und den Kältemittelverdampfungsdruck zu verringern,
so dass die Kältemittelverdampfungstemperatur niedriger
als die Temperatur der Außenluft ist.
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Gemäß der
Untersuchung der Erfinder der vorliegenden Erfindung ist es notwendig,
die Kältemittelverdampfungstemperatur in dem außenseitigen Wärmetauscher 13 auf –52°C––50°C
zu senken, um ausreichend Wärme zum Heizen des Inneren
des Fahrgastraums aus der Außenluft aufzunehmen, die die
Außenlufttemperatur Tam –37°C––35°C
hat. Folglich kann bei dem Schritt S131 und dem Schritt S133 beurteilt
werden, ob die Temperatur des Kältemittels der Niederdruckseite
in der Heizbetriebsart niedriger oder gleich der Temperatur knapp
vor der Verfestigung ist oder nicht.
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Das
heißt, in dieser Ausführungsform bilden der Schritt
S131 und der Schritt S133, die vorstehend beschrieben sind, die
Phasenänderungs-Bestimmungseinrichtung. Die anderen Aufbauten
und das Steuerverfahren sind im Wesentlichen gleich wie die der
ersten Ausführungsform.
-
Folglich
kann der Druck des Kältemittels der Niederdruckseite des
Kreislaufs in der Heizbetriebsart gemäß dieser
Ausführungsform selbst in dem Fall erhöht werden,
in dem bei dem Schritt S131 und dem Schritt S133 (welche die Phasenänderungs-Bestimmungseinrichtung
bilden) bestimmt wird, dass die Temperatur des Kältemittels
der Niederdruckseite niedriger oder gleich der Temperatur knapp
vor der Verfestigung ist. Daher können gemäß der
vierten Ausführungsform die gleichen Wirkungen wie in der vorstehend
beschriebenen ersten Ausführungsform bereitgestellt werden.
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(Fünfte Ausführungsform)
-
Gemäß der
vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform wird die
Kältemittelausstoßkapazität des Kompressors 11 in
der Schutzsteuerung knapp vor der Verfestigung bei dem Schritt S10
in dem Fall, in dem die Temperatur des Kältemittels der Niederdruckseite
niedriger oder gleich der Temperatur knapp vor der Verfestigung
ist, verringert, um den Druck des Kältemittels der Niederdruckseite
des Kältemittelkreislaufs zu erhöhen. Gemäß der
fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
wird jedoch der Druck des Kältemittels der Niederdruckseite des
Kältemittelkreislaufs erhöht, indem die Menge der
von dem Außenluftgebläseventilator 13 geblasenen
Luft verringert wird.
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Insbesondere
wird bei dem Schritt S142 von 8 die Zieldrehzahl
des Außenluftgebläseventilators 13a,
die bei dem Schritt S9 von 3 bestimmt wurde,
um einen vorbestimmten Betrag verringert. Das heißt, die
angelegte Spannung, die an den Außenluftgebläseventilator 13a ausgegeben
wird, wird in einer derartigen Weise geändert, dass die
Wärmeabsorptionsmenge des Kältemittels der Niederdruckseite
in dem außenseitigen Wärmetauscher 13 zwangsweise
verringert wird. Daher bildet in dieser Ausführungsform
der Außenluftgebläseventilator 13a eine
Wärmeabsorptionskapazitäts-Einstellungseinheit.
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Auf
diese Weise nimmt die Menge des überschüssigen
Kältemittels in der flüssigen Phase, das in dem
Sammler 18 gesammelt ist, zu, und die wesentliche Strömungsmenge
des Kältemittels, die in dem Kältemittelkreislauf
zirkuliert, wird gering. Daher kann der Druck des Kältemittels
der Niederdruckseite erhöht werden. Die anderen Aufbauten
und das Steuerverfahren sind im Wesentlichen die gleichen wie die
in der Kältemittelkreislaufvorrichtung in der vorstehend
beschriebenen ersten Ausführungsform.
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Folglich
kann der Druck des Kältemittels der Niederdruckseite des
Kältemittelkreislaufs selbst in der Heizbetriebsart gemäß der
fünften Ausführungsform in dem Fall erhöht
werden, in dem bei dem Schritt S101 und dem Schritt S103 (welche
die Phasenänderungs-Bestimmungseinrichtung bilden) bestimmt
wird, dass die Temperatur des Kältemittels der Niederdruckseite
niedriger oder gleich der Temperatur knapp vor der Verfestigung
ist. Daher können gemäß der fünften
Ausführungsform die gleichen Wirkungen wie die in der vorstehend
beschriebenen ersten Ausführungsform bereitgestellt werden.
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(Sechste Ausführungsform)
-
Gemäß der
sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
der Druck des Kältemittels der Niederdruckseite des Kältemittelkreislaufs, wie
in dem Flussdiagramm von 9 gezeigt, erhöht,
indem der Drosselöffnungsgrad der nutzungsseitigen variablen
Drosseleinheit 12 in der Schutzsteuerung knapp vor der
Verfestigung bei dem Schritt S10 erhöht wird.
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Insbesondere
wird bei dem Schritt S152 von 9 der Drosselöffnungsgrad
der nutzungsseitigen variablen Drosseleinheit 12, der bei
dem Schritt S9 von 3 bestimmt wurde, um einen vorbestimmten Betrag
erhöht. Das heißt, das Steuersignal, das an den
elektrisch betätigten Aktuator 12a ausgegeben wird,
wird in einer derartigen Weise geändert, dass der Drosselöffnungsgrad
der nutzungsseitigen Drosseleinheit 12 zwangsweise erhöht
wird.
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Folglich
kann die Strömungsmenge des Kältemittels, das
von der Hochdruckseite zu der Niederdruckseite strömt,
in dem Kältemittelkreislauf erhöht werden, so
dass der Druck des Kältemittels der Niederdruckseite erhöht
werden kann. Die anderen Aufbauten und das Steuerverfahren sind
im Wesentlichen die gleichen wie die in der vorstehend beschriebenen
ersten Ausführungsform.
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Folglich
kann der Druck des Kältemittels der Niederdruckseite des
Kältemittelkreislaufs in der Heizbetriebsart gemäß dieser
Ausführungsform in dem Fall erhöht werden, in
dem bei dem Schritt S101 und dem Schritt S103 (welche die Phasenänderungs-Bestimmungseinrichtung
bilden) bestimmt wird, dass die Temperatur des Kältemittels
der Niederdruckseite niedriger oder gleich der Temperatur knapp
vor der Verfestigung ist. Daher können gemäß der
sechsten Ausführungsform die gleichen Wirkungen wie die
in der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform
bereitgestellt werden.
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(Andere Ausführungsform)
-
Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen
Ausführungsformen beschränkt. Im Folgenden werden
für Fachleute der Technik verschiedene Änderungen
und Modifikationen offensichtlich.
- (1) In den
vorstehend beschriebenen ersten bis vierten Ausführungsformen
wird jeweils bei dem Schritt S101–Schritt S133, die die
jeweilige Phasenänderungs-Bestimmungseinrichtung bilden, bestimmt,
ob die Temperatur des Kältemittels der Niederdruckseite
niedriger oder gleich der Temperatur knapp vor der Verfestigung
ist oder nicht. Außerdem wird in den ersten, fünften
und sechsten Ausführungsformen die Erhöhung des
Drucks des Kältemittels der Niederdruckseite des Kältemittelkreislaufs
bei der Schutzsteuerung knapp vor der Verfestigung jeweils durch
die verschiedenen Einrichtungen durchgeführt. Jedoch sind
diese Kombination der Einrichtungen zum Erhöhen des Drucks
des Kältemittels der Niederdruckseite und der Phasenänderungs-Bestimmungseinrichtungen
bei dem Schritt S101 bis S103 nicht auf die vorstehend beschriebenen
Ausführungsformen beschränkt.
Zum Beispiel
kann basierend auf dem Ansaugkältemitteldruck Ps des Kompressors 11,
wie in der zweiten Ausführungsform beschrieben, beurteilt werden,
ob die Temperatur des Kältemittels der Niederdruckseite
niedriger oder gleich der Temperatur knapp vor der Verfestigung
ist oder nicht, und der Druck des Kältemittels der Niederdruckseite
des Kältemittelkreislaufs kann erhöht werden,
indem die Menge der von dem Außenluftgebläseventilator 13a geblasenen
Luft verringert wird, wie in der fünften Ausführungsform
beschrieben.
In einem Fall, in dem bestimmt wird, dass die Temperatur
des Kältemittels der Niederdruckseite niedriger oder gleich
der Temperatur knapp vor der Verfestigung ist, können außerdem
die Einrichtung zur Verringerung der Kältemittelausstoßkapazität
des Kompressors 11, die Einrichtung zum Senken der Wärmeabsorptionsmenge
des Kältemittels der Niederdruckseite in dem außenseitigen
Wärmetauscher 13 und die Einrichtung zum Erhöhen
des Drosselöffnungsgrads der nutzungsseitigen variablen
Drosseleinheit 12 auch kombiniert werden, um den Druck
des Kältemittels der Niederdruckseite zu erhöhen.
- (2) In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen
ist der Kompressor 11 aus dem elektrisch betriebenen Kompressor
ausgebaut. Der Kompressor 11 kann jedoch auch aus einem Kompressor
mit variabler Kapazität ausgebaut sein. Die Ausstoßkapazität
des Kompressors mit variabler Kapazität kann durch die
Steuersignale von außen variabel gesteuert werden. In diesem Fall
kann der elektrisch betriebene Aktuator, der die Ausstoßkapazität
des Kompressors mit variabler Kapazität einstellt, als
eine Ausstoßkapazitäts-Einstellungseinheit zum
Einstellen der Kältemittelausstoßkapazität
verwendet werden.
- (3) Gemäß der Phasenänderungs-Bestimmungseinrichtung
in den vorstehend erwähnten Ausführungsformen
wird zum Beispiel, wie bei dem Schritt S101 und dem Schritt S103
in den ersten, fünften und sechsten Ausführungsformen
gezeigt, unter Verwendung der zwei Bestimmungswerte (d. h. erster
und zweiter vorbestimmter Werte) bestimmt, ob die Temperatur des
Kältemittels der Niederdruckseite niedriger oder gleich
der Temperatur knapp vor der Verfestigung ist oder nicht. Die Bestimmung,
dass die Temperatur des Kältemittels der Niederdruckseite
niedriger oder gleich der Temperatur knapp vor der Verfestigung
ist, kann jedoch auch unter Verwendung von nur einem Bestimmungswert
durchgeführt werden.
- (4) In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen
kann für die nutzungsseitige variable Drosseleinheit 12 und
die außenseitige variable Drosseleinheit 16 auch
eine vollständige Öffnungsfunktion bereitgestellt
werden, in der die Druckverringerungsfunktion dazu gebracht wird, nicht
zu wirken, wenn der Ventilmechanismus ganz geöffnet ist.
In diesem Fall können das erste Öffnungs- und
Schließventil 14, der erste Umleitungsdurchgang 14a,
das zweite Öffnungs- und Schließventil 17 und
der zweite Umleitungsdurchgang 17a weggelassen werden.
Folglich kann die nutzungsseitige variable Drosseleinheit 12 in
der Kühlbetriebsart ganz geöffnet werden, und
die außenseitige variable Drosseleinheit 16 kann
in der Heizbetriebsart ganz geöffnet werden.
- (5) In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen
wird die Temperatur des Kältemittels auf der stromabwärtigen
Seite des außenseitigen Wärmetauschers 13 als
die außenseitige Kältemitteltemperatur Tho erfasst.
Alternativ kann die Kältemitteltemperatur in dem realen
außenseitigen Wärmetauscher 13 auch als
die außenseitige Kältemitteltemperatur Tho erfasst
werden. Außerdem können die Erfassung der Temperatur
der Außenluft direkt nach dem Wärmeaustausch in dem
außenseitigen Wärmetauscher 13 oder die Oberflächentemperatur
einer Wärmeaustauschrippe oder eines Körperelements
des außenseitigen Wärmetauschers 13 oder ähnliches
als die außenseitige Kältemitteltemperatur Tho
verwendet werden.
- (6) In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen
wird bei dem Schritt S3 basierend auf den Bediensignalen des Kühlungs-/Heizungs-Auswahlschalters 31b manuell
zwischen der Kühlbetriebsart und der Heizbetriebsart umgeschaltet.
Zwischen der Kühlbetriebsart und der Heizbetriebsart kann
jedoch auch automatisch umgeschaltet werden. Zum Beispiel wird die
Kühlbetriebsart in einem Fall festgelegt, in dem die Zieltemperatur
Tsoll der Luft niedriger als die Temperatur Tr der Innenluft ist,
und die Heizbetriebsart wird in einem Fall festgelegt, in dem die
Zieltemperatur Tsoll höher als die Temperatur Tr der Innenluft
ist.
- (7) In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen
wird das Beispiel, in dem die Kältemittelkreislaufvorrichtung 10 der
vorliegenden Erfindung geeignet. in der Klimatisierungsvorrichtung
für das Fahrzeug verwendet wird, beschrieben. Die Verwendung
der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf das beschränkt,
was in der vorliegenden Beschreibung beschrieben wurde. Zum Beispiel
kann die Kältemittelkreislaufvorrichtung 10 der
vorliegenden Erfindung auch geeignet in einer festen Klimatisierungsvorrichtung
für eine Privatanwendung oder für eine geschäftliche
Anwendung verwendet werden. Außerdem kann die Kältemittelkreislaufvorrichtung 10 auch
nicht nur in der Klimatisierungsvorrichtung verwendet werden, in
der zwischen dem Heizen und Kühlen umgeschaltet werden
kann, sondern auch in einer Vorrichtung speziell zum Heizen.
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Es
versteht sich, dass derartige Änderungen und Modifikationen
innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung, wie er durch
die beigefügten Ansprüche definiert ist, liegen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2002-195677
A [0002, 0003, 0003, 0008]