DE102009032871A1

DE102009032871A1 - Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung und Kältekreislaufvorrichtung

Info

Publication number: DE102009032871A1
Application number: DE200910032871
Authority: DE
Inventors: Naofumi Kariya Ikeda
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2008-07-30
Filing date: 2009-07-14
Publication date: 2010-02-04

Abstract

In einer Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung ist ein Kältemittelkreis (11) einer Kältekreislaufvorrichtung (1) in einen ersten Abschnitt (11b), der in einem Fahrgastraumseitenraum (21) des Fahrgastraums angeordnet ist, und einen zweiten Abschnitt (11a), der in einem Antriebseinheitsinstallationsraum (20), in dem die Antriebseinheit zum Antreiben des Fahrzeugs installiert ist, angeordnet ist, getrennt. Ein Kühlungswärmetauscher (5) befindet sich in dem ersten Abschnitt (11b). Eine Kältemittelströmungsbeschränkungseinrichtung (9, 10) öffnet und schließt einen Durchgang zwischen dem ersten Abschnitt (11b) und dem zweiten Abschnitt (11a) des Kältemittelkreises (11), um eine Strömung des Kältemittels von dem zweiten Abschnitt (11a) zu dem ersten Abschnitt (11b) zu ermöglichen und zu unterbinden. Wenn die Antriebseinheit des Fahrzeugs gestartet ist, öffnet die Kältemittelströmungsbeschränkungseinrichtung (9, 10) den Durchgang ungeachtet dessen, ob die Klimatisierung in dem Fahrgastraum eingeschaltet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung, in der ein Kältemittelkreis einer Kältekreislaufvorrichtung sich über zwei oder mehr Räume erstreckt, und auch die Kältekreislaufvorrichtung.
JP9-104221A , das EP0768198A2 entspricht, beschreibt eine herkömmliche Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung mit einem Aufbau, in dem ein Verdampfer sich in einem Klimatisierungsgehäuse befindet, das in einem Fahrgastraumseitenraum installiert ist. Ein Kältemittelkreis der Kältekreislaufvorrichtung ohne den Verdampfer ist in einem Raum außerhalb des Fahrgastraums angeordnet, der außerhalb des Fahrgastraumseitenraums ist. Die Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung umfasst einen Gassensor, der auf einer stromabwärtigen Seite des Verdampfers in dem Klimaanlagengehäuse angeordnet ist, um ein Auslaufen von Kältemittel zu erfassen. Außerdem umfasst die Kältekreislaufvorrichtung ein elektromagnetisches Ventil, das auf einer Einlassöffnungsseite des Verdampfers installiert ist, und ein Rückschlagventil, das auf einer Auslassöffnungsseite des Verdampfers installiert ist.
In der herkömmlichen Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung öffnet und schließt das elektromagnetische Ventil einen Kältemitteldurchgang, der mit dem Verdampfer in Verbindung steht, der sich in dem Fahrgastraumseitenraum befindet. Wenn das Auslaufen von Kältemittel erfasst wird, während die Klimatisierungsvorrichtung läuft, wird das elektromagnetische Ventil geschlossen, und eine Steuerung zum Ausschalten des Kompressors wird durchgeführt. Daher wird das Kältemittel davon abgehalten, in den Fahrgastraumseitenraum auszulaufen. Diese herkömmliche Technologie wird verwendet, um Fahrgäste in einem Fall, in dem das Kältemittel brennbar oder schädlich für die Gesundheit der Fahrgäste ist, vor dem Kältemittel zu schützen. In dieser Technologie wird das elektromagnetische Ventil geschlossen, wenn die Klimatisierung ausgeschaltet ist und der Kompressor ausgeschaltet ist, und das elektromagnetische Ventil wird nur dann geöffnet, wenn die Klimatisierung eingeschaltet ist und der Kompressor läuft.
Wenn die Temperatur in dem Fahrgastraumseitenraum aufgrund eines Einflusses von Sonnenstrahlung etc. höher als die Temperatur in dem Raum außerhalb des Fahrgastraums wird, während die Klimatisierung ausgeschaltet ist, bewegt sich das Kältemittel in dem Verdampfer durch das Rückschlagventil in einen Abschnitt des Kältemittelkreises außerhalb des Fahrgastraums, der in dem Außenraum angeordnet ist, und das Kältemittel staut sich in dem Abschnitt des Kältemittelkreises außerhalb des Fahrgastraums. Der Anmelder führte in einem Zustand, in dem 280 Gramm Kältemittel in dem Abschnitt des Kältemittelkreises außerhalb des Fahrgastraums vorhanden waren, und 60 Gramm Kältemittel in einem Fahrgastraumseitenabschnitt des Kältemittelkreises, der in dem Fahrgastraum angeordnet ist, vorhanden waren, als der Fahrgastraumseitenraum und der Raum außerhalb des Fahrgastraums ungefähr die gleiche Temperatur hatten, ein Experiment durch. Wenn in dem Experiment die Temperatur in dem Fahrgastraumseitenraum höher als die Temperatur in dem Raum außerhalb des Fahrgastraums wurde, bewegten sich 20 Gramm des Kältemittels von dem Fahrgastraumseitenabschnitt zu dem Abschnitt außerhalb des Fahrgastraums. Als ein Ergebnis waren 300 Gramm des Kältemittels in dem Abschnitt des Kältemittelkreises außerhalb des Fahrgastraums vorhanden.
Wenn die Umgebungstemperatur niedriger wird, erscheint dieses Phänomen ausgeprägter, da die Dichte des Kältemittels geringer wird und die Menge des Kältemittels, die in dem Fahrgastraumseitenabschnitt bleibt, kleiner wird. Wenn zum Beispiel in der Winterjahreszeit die Umgebungstemperatur niedrig ist, ist es möglich, dass wenig Kältemittel in dem Fahrgastraumseitenabschnitt vorhanden ist.
Wenn der Motor in der vorstehend beschriebenen herkömmlichen Technologie läuft, während die Klimatisierung ausgeschaltet ist, und das Kältemittel sich in dem Abschnitt des Kältemittelkreises außerhalb des Fahrgastraums staut, steigt die Temperatur um den Abschnitt des Kältemittelkreises außerhalb des Fahrgastraums. In diesem Zustand steigt der Innendruck des Abschnitts des Kältemittelkreises außerhalb des Fahrgastraums, weil der Kältemitteldurchgang durch das elektromagnetische Ventil geschlossen wird und es keinen Platz für das Kältemittel gibt, um durch eine Wirkung des Rückschlagventils zu strömen. Folglich sind Bestandteile der Kältekreislaufvorrichtung hohem Druck ausgesetzt. Daher ist es notwendig, die Bestandteile der Kältekreislaufvorrichtung derart zu konstruieren, dass sie hohen Druck aushalten. Wenn die Kältekreislaufvorrichtung einen Akkumulator hat, ist es notwendig, ein Volumen in dem Akkumulator zu vergrößern. In jedem Fall werden die Herstellungskosten der Kältekreislaufvorrichtung erhöht.
JP2000-081157A , das EP0971184A2 entspricht, beschreibt eine herkömmliche Kältekreislaufvorrichtung. Auf diese Art Kältekreislaufvorrichtung wird als eine überkritische Kältekreislaufvorrichtung Bezug genommen, in der die Hochdruckseite den überkritischen Druck des Kältemittels erreicht. Kohlendioxid wird als Kältemittel der überkritischen Kältekreislaufvorrichtung verwendet. In dieser Kältekreislaufvorrichtung wird ein Drucksteuerventil als ein Dekompressor verwendet. Das Drucksteuerventil hält die Hochdruckseite auf einem vorgegebenen Druck, um einen hohen Wirkungsgrad zu erlangen. Daher hat das Drucksteuerventil eine Druckabtastfunktion.
WO01/06183A1 beschreibt eine Kältekreislaufvorrichtung, die parallel zu einem Dekompressor eine Dekompressorumleitung angeordnet hat. Auf die Dekompressorumleitung wird auch als ein Entlastungsdurchgang oder ein fester Strömungsbeschränkungsdurchgang Bezug genommen. Die Dekompressorumleitung wird von einem Strömungsbeschränkungsdurchgang mit einem festen Öffnungsgrad oder von einem Druckabtastventil bekleidet.
Eine in JP2002-520572A beschriebene Kältekreislaufvorrichtung, die DE19832479A1 entspricht, zeigt eine andere Betriebsart des Dekompressors. Dieser Dekompressor wird von einem einfachen Messventil bekleidet.
Außerdem beschreiben das vorstehend erwähnte JP9-104221A , das EP0768198A2 entspricht, und JP2004-028461 , das US2005/0051295A1 entspricht, eine Begrenzungsvorrichtung, welche die Menge des auslaufenden Kältemittels aus einem inneren Abschnitt der Kältekreislaufvorrichtung begrenzt, wenn der innere Abschnitt beschädigt oder zerbrochen wird. Diese Begrenzungsvorrichtung wird von einem elektromagnetischen Ventil bekleidet, das von einer elektrischen Steuervorrichtung begleitet wird, oder von einem Automatikventil, das sich ansprechend auf Druck öffnet und schließt.
Durch diese herkömmliche Begrenzungsvorrichtung ist ein Kältemitteldurchgang der Kältekreislaufvorrichtung perfekt luftdicht in zwei oder mehr Abschnitte unterteilt. Zum Beispiel ist der Kältemitteldurchgang in einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt unterteilt. Wenn der Kältemitteldurchgang jedoch perfekt luftdicht unterteilt ist, kann sich das Kältemittel in einem der ersten und zweiten Abschnitte ungleichmäßig ansammeln. Zum Beispiel kann die Verteilung des Kältemittels abhängig von einem Zustand der Kältekreislaufvorrichtung ungleichmäßig sein, wenn die Begrenzungsvorrichtung schließt. Wenn außerdem die Kältekreislaufvorrichtung in einer Klimatisierungsvorrichtung verwendet wird, wird die Kältekreislaufvorrichtung in einen Außenabschnitt, der außerhalb angeordnet ist, und einen Innenabschnitt, der innen angeordnet ist, getrennt. Aufgrund der Temperaturdifferenz zwischen dem Außenabschnitt und dem Innenabschnitt kann sich Kältemittel zu einem kälteren Abschnitt, zum Beispiel dem Außenabschnitt, bewegen und sich in diesem sammeln. Dann steigt der Druck des Kältemittels, das sich in einem Teil der Kältekreislaufvorrichtung sammelt, wenn die Temperatur des Teils der Kältekreislaufvorrichtung steigt. Der durch die vorstehend erwähnte ungleichmäßige Verteilung des Kältemittels bewirkte vergleichsweise hohe Druck kann verschiedene Fehlfunktionen verursachen.
Nach einem Aspekt kann der hohe Druck die Öffnungs- und Schließabläufe eines Ventils der Begrenzungsvorrichtung behindern. Dies liegt daran, dass aufgrund der ungleichmäßigen Verteilung des Kältemittels ein übermäßig hoher Differenzdruck auf das Ventil der Begrenzungsvorrichtung wirkt. Wenn zum Beispiel das Ventil ein elektromagnetisches Ventil ist, besteht eine Möglichkeit, dass das elektromagnetische Ventil unfähig wird, sich zu öffnen, und es wird unmöglich, die Kältekreislaufvorrichtung einzuschalten.
Nach einem anderen Aspekt kann der Öffnungsablauf des Ventils der Begrenzungsvorrichtung Geräusche machen. Dies liegt daran, dass der übermäßig hohe Differenzdruck, der von der ungleichmäßigen Verteilung des Kältemittels verursacht wird, eine schlagartige Kältemittelströmung erzeugt. Zum Beispiel kann ein Wasserschlagphänomen Geräusche machen.
Um nach noch einem anderen Aspekt den vergleichsweise hohen Druck auszuhalten, der von der ungleichmäßigen Verteilung des Kältemittels verursacht wird, ist es notwendig, die Druckstandhaltfähigkeit der Bestandteile, die dem hohen Druck ausgesetzt sind, auf einen höheren Wert festzulegen als benötigt. Wenn zum Beispiel ein Niederdrucksystemteil der Kältekreislaufvorrichtung sich in einem Abschnitt befindet, in dem sich viel Wasser staut, muss das Niederdrucksystem eine Druckstandhaltefähigkeit haben, die höher als ein Wert ist, der einer Menge des Kältemittels entspricht, das in die Kältekreislaufvorrichtung gefüllt ist.
Die vorliegende Erfindung ist angesichts des vorstehend erwähnten Problems gemacht. Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung bereitzustellen, die einen Auslegungsdruck für Bestandteile einer Kältekreislaufvorrichtung senken kann.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Kältekreislaufvorrichtung, insbesondere eine Kältekreislaufvorrichtung bereitzustellen, die das Auslaufen von Kältemittel begrenzen kann, wenn ein Teil der Kältekreislaufvorrichtung beschädigt oder gebrochen ist, und eine Zunahme des Kältemitteldrucks abmildern kann, wenn die Kältekreislaufvorrichtung nicht läuft.
Es ist noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kältekreislaufvorrichtung bereitzustellen, die das Auslaufen von Kältemittel aus einem Innenabschnitt der Kältekreislaufvorrichtung begrenzen kann, wenn der Innenabschnitt beschädigt oder gebrochen ist, und die die Zunahme des Kältemitteldrucks in einem Außenabschnitt der Kältekreislaufvorrichtung mildern kann, wenn der Innenabschnitt in einem normalen Zustand ist.
Um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen, wird eine Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung bereitgestellt, um die Klimatisierung in einem Fahrgastraum eines Fahrzeugs durchzuführen. Die Klimatisierungsvorrichtung hat eine Kältekreislaufvorrichtung, die einen Kompressor, einen strahlenden Wärmetauscher, einen Dekompressor, einen Kühlungswärmetauscher und einen Kältemittelkreis umfasst, der den Kompressor, den strahlenden Wärmetauscher, den Dekompressor und den Kühlungswärmetauscher verbindet, um Kältemittel hindurch zu zirkulieren. Der Kältemittelkreis ist in einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt getrennt. Der erste Abschnitt ist in einem Fahrgastraumseitenraum des Fahrzeugs angeordnet. Der zweite Abschnitt ist in einem Antriebseinheitsinstallationsraum angeordnet, in dem eine Antriebseinheit zum Antreiben des Fahrzeugs installiert ist. Der Kühlungswärmetauscher befindet sich in dem ersten Abschnitt. Die Klimatisierungsvorrichtung hat eine Kältemittelströmungsbeschränkungseinrichtung zum Öffnen und Schließen eines Durchgangs zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt des Kältemittelkreises, um eine Strömung des Kältemittels von dem zweiten Abschnitt zu dem ersten Abschnitt zu ermöglichen und zu unterbinden. Die Kältemittelströmungsbeschränkungseinrichtung öffnet den Durchgang zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt des Kältemittelkreises, um die Strömung des Kältemittels von dem zweiten Abschnitt zu dem ersten Abschnitt ungeachtet dessen zu ermöglichen, ob die Klimatisierung in dem Fahrgastraum eingeschaltet ist, wenn die Antriebseinheit des Fahrzeugs gestartet ist.
Es wird auch eine Kältekreislaufvorrichtung mit einem Kompressor, einem Außenwärmetauscher, einem Dekompressor, einem Innenwärmetauscher und einem Kältekreis bereitgestellt, welcher den Kompressor, den Außenwärmetauscher, den Dekompressor und den Innenwärmetauscher verbindet, um Kältemittel hindurch strömen zu lassen. Der Kältemittelkreis ist in einen ersten Abschnitt, in dem der Innenwärmetauscher sich befindet, und einen zweiten Abschnitt getrennt. Die Kältekreislaufvorrichtung hat eine Auslaufbegrenzungsvorrichtung, die sich zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt des Kältemitteldurchgangs befindet, um eine Verbindung zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt in einen ersten Zustand oder einen zweiten Zustand zu schalten. In dem ersten Zustand strömt genug Kältemittelmenge zum Laufenlassen der Kältekreislaufvorrichtung zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt. In dem zweiten Zustand strömt nur eine winzige Kältemittelmenge, die kleiner als die ausreichende Menge ist, zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt.
Die Erfindung wird zusammen mit ihren zusätzlichen Aufgaben, Merkmalen und Vorteilen am besten aus der folgenden Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und den begleitenden Zeichnungen verstanden, wobei:
1 ein Diagramm ist, das einen Aufbau einer Dampfkompressionskältekreislaufvorrichtung in einer Fahrzeugklimaanlage gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt;
2 ein Blockdiagramm ist, das einen Steuerungsaufbau in der Fahrzeugklimaanlage gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
3 ein Flussdiagramm ist, das einen Betrieb der Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt, wenn der Motor gestartet ist;
4 ein Flussdiagramm ist, das einen Betrieb einer Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wenn der Motor gestartet ist;
5 ein Flussdiagramm ist, das einen Betrieb einer Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wenn der Motor gestartet ist;
6 ein Blockdiagramm ist, das eine Kältekreislaufvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
7 eine Teilquerschnittansicht ist, die eine Struktur eines elektromagnetischen Ventils in der Kältekreislaufvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform zeigt;
8 ein Diagramm ist, das Dichteänderungen des Kältemittels in der Kältekreislaufvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform zeigt;
9 ein Zeitablaufdiagramm ist, das einen Betrieb der Kältekreislaufvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform zeigt, in dem (A) einen Klimatisierungsbedarf zeigt, (B) einen Zustand des elektromagnetischen Ventils zeigt und (C) einen Zustand eines Kompressors zeigt;
10 ein Blockdiagramm ist, das eine Kältekreislaufvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
11 eine Querschnittansicht ist, die eine Struktur eines Einwegventils in der Kältekreislaufvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform zeigt.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden hier nachstehend unter Bezug auf Zeichnungen beschrieben. Wenn im Wesentlichen der gleiche Teil über zwei oder mehr Ausführungsformen erscheint, ist dem Teil die gleiche Bezugsnummer zugewiesen, und er wird nicht wiederholt beschrieben. Wenn in den folgenden Ausführungsformen ein Aufbau nur teilweise beschrieben ist, ist der Rest des Aufbaus im Wesentlichen der gleiche wie in einer vorhergehenden Ausführungsform. Die Teile, die in den folgenden Ausführungsformen beschrieben sind, können kombiniert werden. Es ist auch möglich, die bereitgestellten Ausführungsformen teilweise zu kombinieren, vorausgesetzt die Kombination hat keinen Nachteil.
(Erste Ausführungsform)
Eine Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat eine Kältekreislaufvorrichtung und führt die Klimatisierung in einem Fahrgastraum unter Nutzung von Phasenänderungen des Kältemittels (wie etwa R134a und CO₂) durch, das in der Kältekreislaufvorrichtung strömt. Die Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung kann zum Beispiel für ein Fahrzeug, das von einer Verbrennungsmaschine, die fossilen Brennstoff, wie etwa Benzin, verwendet, angetrieben wird, ein Hybridfahrzeug, eine Elektrofahrzeug, ein Brennstoffzellenfahrzeug, etc. verwendet werden.
Die Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung wird unter Bezug auf 1–3 beschrieben. 1 ist ein Diagramm, das schematisch einen Aufbau einer Dampfkompressionskältekreislaufvorrichtung in der Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. 2 ist ein Blockdiagramm, das einen Steuerungsaufbau der Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung zeigt.
Die in 1 gezeigte Dampfkompressionskältekreislaufvorrichtung 1 ist ein Beispiel für die Kältekreislaufvorrichtung der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 gezeigt, hat die Dampfkompressionskältekreislaufvorrichtung 1 einen Kompressor 2, einen Gaskühler 3, ein Expansionsventil 4, einen Verdampfer 5, einen Akkumulator 6 und einen, Kältemittelkreis 11. Der Gaskühler 3 ist ein Beispiel für einen Strahlungswärmetauscher. Das Expansionsventil 4 ist ein Beispiel für einen Dekompressor. Der Verdampfer 5 ist ein Beispiel für einen Kühlungswärmetauscher. Der Kältekreis 11 verbindet diese Elemente kreisförmig.
In der Dampfkompressionskältekreislaufvorrichtung 1, ist ein Fahrgastraumseitendurchgang 11b, der ein Teil des Kältemittelkreises 11 ist, in einem Fahrgastraumseitenraum 21 angeordnet. Ein antriebseinheitsseitiger Durchgang 11a, welcher der Rest des Kältekreises 11 ist, ist in einem Antriebseinheitsinstallationsraum 20 angeordnet, in dem eine Antriebseinheit zum Antreiben des Fahrzeugs installiert ist. In dieser Ausführungsform umfasst der Fahrgastraumseitendurchgang 11b, der in dem Fahrgastraumseitenraum 21 angeordnet ist und ein Teil des Kältemittelkreises 11 ist, den Verdampfer 5 und Kältemittelrohrleitungen auf beiden Seiten des Verdampfers 5. Der Fahrgastraumseitendurchgang 11b ist in einem (nicht gezeigten) Klimaanlagengehäuse enthalten, das auf einer Rückseite einer Instrumententafel installiert ist, die sich in einem vorderen Teil in dem Fahrgastraum befindet. Der Fahrgastraumseitendurchgang 11b umfasst hauptsächlich einen Durchgang, in dem der Druck des Kältemittels in dem Kältemittelkreis 11 relativ niedrig ist. Der antriebseinheitsseitige Durchgang 11a, der in dem antriebseinheitsseitigen Installationsraum 20 installiert ist und ein Teil des Kältemittelkreises 11 ist, ist ein Bestandteil des Kältemittelkreises 11 außer dem Verdampfer 5. Der antriebseinheitsseitige Durchgang 11a umfasst hauptsächlich einen Durchgang, in dem der Druck des Kältemittels in dem Kältemittelkreis 11 relativ hoch ist. Zum Beispiel ist der antriebseinheitsseitige Durchgang 11a in dem gleichen Raum wie ein Verbrennungsmotor, ein elektrischer Motor oder eine Batterie (wie etwa eine Brennstoffzelle), die/der als die Antriebseinheit dient, angeordnet. In dieser Ausführungsform dient ein Motor als die Antriebseinheit, und der Antriebseinheitsinstallationsraum 20 ist ein Motorraum (oder ein Maschinenraum), in dem der Motor installiert ist.
Die Dampfkompressionskältekreislaufvorrichtung 1 hat auch eine Kältemittelströmungsbeschränkungseinrichtung, die einen Durchgang des Kältemittelkreises 11 öffnen und schließen kann. Die Kältemittelströmungsbeschränkungseinrichtung beschränkt das Kältemittel dabei, in den Fahrgastraumseitendurchgang 11b des Kältemittelkreises 11 zu strömen, der in dem Fahrgastraumseitenraum 21 angeordnet ist, wenn die Kältemittelströmungsbeschränkungseinrichtung geschlossen ist. Die Kältemittelströmungsbeschränkungseinrichtung umfasst ein elektromagnetisches Ventil 9 und ein Rückschlagventil 10. Das elektromagnetische Ventil 9 kann einen Kältemitteldurchgang auf einer Einlassseite des Verdampfers 5 öffnen und schließen. Das Rückschlagventil 10 ist auf einem Kältemitteldurchgang auf einer Auslassseite des Verdampfers 5 angeordnet und verhindert, dass das Kältemittel zu dem Verdampfer 5 zurück strömt.
Wenn das elektromagnetische Ventil 9 geschlossen ist, strömt das Kältemittel nicht zwischen dem antriebseinheitsseitigen Durchgang 11a und dem Fahrgastraumseitendurchgang 11b. Wenn das elektromagnetische Ventil 9 geöffnet ist, strömt das Kältemittel, das sich in dem antriebseinheitsseitigen Durchgang 11a gestaut hat, nicht zu der Auslassseite des Verdampfers 5, da das Rückschlagventil 10 vorhanden ist. Das Kältemittel, das sich in dem antriebseinheitsseitigen Durchgang 11a gestaut hat, wird jedoch fähig, durch das elektromagnetische Ventil 9 zu der Einlassseite des Verdampfers 5 zu strömen. Das heißt, durch Steuern des elektromagnetischen Ventils 9, das als die Kältemittelströmungsbeschränkungseinrichtung dient, die geöffnet werden soll, wird der Durchgang der Kältemittelkreislaufs 11 geöffnet, um das Kältemittel frei strömen zu lassen.
In einem Fall, in dem das Rückschlagventil 10 durch ein elektromagnetisches Ventil ersetzt wird, wird ein elektromagnetisches Ventil jeweils auf der Einlassseite und der Auslassseite des Verdampfers 5 installiert. In diesem Fall umfasst die Kältemittelströmungsbeschränkungseinrichtung diese zwei elektromagnetischen Ventile, Wenn beide elektromagnetischen Ventile geschlossen sind, strömt das Kältemittel nicht zwischen dem antriebseinheitsseitigen Durchgang 11a und dem Fahrgastraumseitendurchgang 11b. Wenn jedoch eines oder beide der elektromagnetischen Ventile geöffnet ist/sind, wird das Kältemittel, das sich in dem antriebseinheitsseitigen Durchgang 11a gestaut hat, fähig, durch das/die geöffnete/n elektromagnetischen Ventil(e) zu der Einlassseite des Verdampfers 5 zu strömen. Das heißt, durch Steuern wenigstens eines der elektromagnetischen Ventile, die als die Kältemittelströmungsbeschränkungseinrichtung dienen, die geöffnet werden soll, wird der Durchgang des Kältemittelkreises 11 geöffnet, um das Kältemittel frei strömen zu lassen.
Die Dampfkompressionskältekreislaufvorrichtung 1 hat auch einen Innenwärmetauscher 7. Der Innenwärmetauscher 7 dient zum Austauschen von Wärme zwischen dem aus dem Gaskühler strömenden Kältemittel und dem aus dem Verdampfer 5 strömenden Kältemittel 5, um die Kühlleistung zu verbessern. Das elektromagnetische Ventil 9 kann von einem elektromagnetischen Steuerventil bekleidet werden, das eine kleine Steuerventilöffnung zum Steuern des Gegendrucks eines Hauptventils hat. Wenn ein elektromagnetisches Steuerventil als das elektromagnetische Ventil 9 dient, kann das elektromagnetische Ventil 9 selbst dann geöffnet werden, wenn es einen Differenzdruck zwischen beiden Seiten des elektromagnetischen Ventils 9 gibt, und eine Spule des elektromagnetischen Ventils 9 kann verkleinert werden. Ein derartiges elektromagnetisches Steuerventil ist nützlich, wenn ein Kältemittel, wie etwa CO₂, dessen Druck relativ hoch wird, verwendet wird.
Ein Außenlufteinlass und ein Innenlufteinlass, die Lufteinleitungseinlässe sind, sind auf einer Seite des Klimaanlagengehäuses ausgebildet. Ein Fußblasauslass, ein Gesichtsblasauslass und ein Entfrosterblasauslass, welche in den Fahrgastraum geblasene Luft durchläuft, sind auf der anderen Seite des Klimaanlagengehäuses ausgebildet. Ein Luftkanal ist zwischen den vorstehend erwähnten Lufteinleitungseinlässen und den Blasauslässen in dem Klimaanlagengehäuse ausgebildet. Luft, die zwangsweise von einem Gebläse 12 geblasen wird, strömt durch diesen Luftkanal und wird in den Fahrgastraum geschickt. In dem Luftkanal angeordnete Bestandteile sind wohlbekannte Teile, wie etwa eine Innen-/Außenluftumschaltklappe 13, der vorstehend erwähnte Verdampfer 5, eine Luftmischklappe 14, die das Luftmischverhältnis von heißer Luft und kalter Luft einstellt, ein Heizungskern, der die Luft heizt, um die heiße Luft herzustellen, und eine Blasbetriebsartsklappe. Ein Teil des Kältemittelkreises 11, der den Verdampfer 5 enthält, ist in diesem Luftkanal angeordnet. Die Luft, die durch den Luftkanal strömt, wird durch das in dem Verdampfer 5 verdampfte Kältemittel abgekühlt, um die Kaltluft zu werden.
Der Kompressor 2 wird von einer Antriebsleistungsquelle, wie etwa einem Verbrennungsmotor, einem elektrischen Motor und einer Batterie (zum Beispiel einer Brennstoffzelle), die Beispiele für die Antriebseinheit sind, angetrieben und saugt das Kältemittel, das zum Beispiel Kohlendioxid als einen Hauptbestandteil enthält, an und führt ihm Druck zu. Ein Ausstoßdrucksensor 8a zum Erfassen des Drucks von ausgestoßenem Kältemittel ist auf einem auslassseitigen Durchgang des Kompressors 2 installiert. Ein Ausstoßtemperatursensor 8b zum Erfassen der Temperatur des ausgestoßenen Kältemittels ist auch auf dem auslassseitigen Durchgang des Kompressors 2 angeordnet. Der Gaskühler 3 ist ein strahlender Gaswärmetauscher zum Abstrahlen von Wärme von Hochdruckkältemittel, das von dem Kompressor 2 ausgestoßen wird. Das Expansionsventil 4 ist ein Dekompressor zum Dekomprimieren des Hochdruckkältemittels, das aus dem Gaskühler 3 ausgeströmt ist. Der Verdampfer 5 ist ein Kühlungswärmetauscher, in dem das von dem Expansionsventil 4 dekomprimierte Kältemittel verdampft wird, und kühlt die um den Verdampfer 5 herum strömende Luft. Der Akkumulator 6 trennt das aus dem Verdampfer 5 ausgeströmte Kältemittel in gasförmiges Kältemittel und flüssiges Kältemittel und führt das von dem flüssigen Kältemittel abgeschiedene gasförmige Kältemittel an den Kompressor 2 zurück.
Eine Steuerung 30 ist eine elektronische Steuereinheit zum Steuern der Klimatisierung in dem Fahrgastraum. Die Steuerung 30 umfasst einen Mikrocomputer, eine Eingangsschalung und eine Ausgangsschaltung. Signale, die von Schaltern auf einem Bedienfeld 15 gesendet werden, welches sich auf einer Vorderseite in dem Fahrgastraum befindet, und Sensorsignale, die von einem Nachverdampfertemperatursensor 16, einem Kühlmitteltemperatursensor des Heizungskerns, einem Außentemperatursensor, dem Ausstoßdrucksensor 8a und dem Ausstoßtemperatursensor 8b gesendet werden, werden in die Eingangsschaltung eingegeben. Die Ausgangsschaltung sendet Ausgangssignale an verschiedene Aktuatoren. Der Mikrocomputer umfasst Speicher, wie etwa ROMs (Nur-Lesespeichervorrichtung) und RAMs (lesbare und beschreibbare Speichervorrichtung), eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit), etc. Der Mikrocomputer hat verschiedene Programme, die verwendet werden, um Berechnungen durchzuführen, die auf Bedienbefehlen, die von dem Bedienfeld 15 etc. gesendet werden, basieren.
Die Steuerung 30 empfängt Klimatisierungsumgebungsinformationen, Klimatisierungsbedienungszustandsinformationen und Fahrzeugumgebungsinformationen und berechnet aus diesen Informationen eine erwünschte Kapazität des Kompressors 2. Die Steuerung 30 dient auch als ein Verstärker der Klimatisierungssteuerung. Die Steuerung 30 gibt ein Kapazitätssteuerungssignal als einen elektrischen Strom, welcher der berechneten erwünschten Kapazität entspricht, an das Kapazitätssteuerungsventil aus, um die Kapazität des Kompressors 2 zu steuern.
Wenn das Bedienfeld 15 von einem Fahrgast bedient wird, werden Bediensignale, die Laufen/Ausschalten der Klimatisierung, die Temperatureinstellung etc. anzeigen, in die Steuerung 30 eingegeben, und von den jeweiligen Sensoren gesendete Erfassungssignale werden ebenfalls eingegeben. Dann führt die Steuerung 30 Berechnungen zum Bestimmen von Bedienzuständen der jeweiligen Vorrichtungen entsprechend den Programmen durch. Entsprechend diesen Berechnungen werden die Betriebe des Kompressors 2, des elektromagnetischen Ventils 9, des Gebläses 12, der Innen-/Außenluftumschaltklappe 13, der Luftmischklappe 14, etc. gesteuert.
Als nächstes wird der Betrieb der Klimatisierungsvorrichtung mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau hier nachstehend unter Bezug auf 3 beschrieben. 3 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb der Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung zeigt, wenn der Motor gestartet ist. Wenn der Motor, der ein Beispiel für die Antriebseinheit ist, gestartet ist, bestimmt die Steuerung 30, ob die Klimatisierung in dem Fahrgastraum eingeschaltet ist oder nicht (bei Schritt S1). Wenn bei Schritt S1 bestimmt wird, dass die Klimatisierung eingeschaltet ist, wird in dem Fahrgastraum die normale Klimatisierung, wie vorstehend beschrieben, durchgeführt. Daher wird das elektromagnetische Ventil 9 geöffnet, so dass das Kältemittel durch den Kältemittelkreis 11 strömen kann. Außerdem wird eine Zeitmessung durch einen internen Zeitschalter gestartet (bei Schritt S2).
Zu dieser Zeit führt die Steuerung 30 die Berechnung zur Bestimmung der Betriebszustände jeweiliger Vorrichtungen entsprechend den Programmen, wie vorstehend beschrieben, durch. Wenn die von dem Zeitschalter gemessene Zeit eine vorgegebene Zeit erreicht, wird bei Schritt S3 als nächstes der Kompressor 2 eingeschaltet, und der Kompressor wird basierend auf dem durch die Berechnung bestimmten Betriebszustand gesteuert. Außerdem werden die anderen Vorrichtungen ebenfalls gesteuert, um eingeschaltet zu werden, um die verlangte Klimatisierung in dem Fahrgastraum durchzuführen. Insbesondere entsprechend den Signalen, die von dem Bedienfeld 15 und den jeweiligen Sensoren gesendet werden, liest die Steuerung 30 jeweilige Daten, wie etwa die Klimatisierungseinstellung und die aktuelle Klimatisierungsumgebung. Dann berechnet die Steuerung 30 unter Verwendung des in den ROMs gespeicherten Programms eine Zielblastemperatur TAO, mit der die Luft in den Fahrgastraum geblasen wird. Außerdem berechnet die Steuerung 30 eine Betriebsposition der Innen-/Außenluftumschaltklappe 13, bestimmt eine Blasbetriebsart, berechnet einen Gebläsepegel (Menge der geblasenen Luft) des Gebläses 12 und berechnet einen Öffnungsgrad der Luftmischklappe 14.
Wenn im Gegensatz dazu bei Schritt S1 stimmt wird, dass die Klimatisierung nicht eingeschaltet, sondern ausgeschaltet ist, wird das elektromagnetische Ventil 9 zwangsweise gesteuert, um im Unterschied zum herkömmlichen Normalbetrieb, in dem das elektromagnetische Ventil 9 geschlossen gehalten wird, geöffnet zu werden (bei Schritt S4). Durch diese Steuerung wird die Umgebungstemperatur in dem Antriebseinheitsinstallationsraum 20 durch von dem Motor, der als die Antriebseinheit dient, erzeugte Wärme vergrößert, da der Motor gestartet ist. Entsprechend dieser Temperaturzunahme steigt der Innendruck des antriebseinheitsseitigen Durchgangs 11a, der in dem Antriebseinheitsinstallationsraum 20 angeordnet ist. Wenn der Innendruck des antriebseinheitsseitigen Durchgangs 11a steigt, strömt das Kältemittel, das sich in dem antriebseinheitsseitigen Durchgang 11a gestaut hat, durch das geöffnete elektromagnetische Ventil 9 in den Fahrgastraumseitendurchgang 11b, der den Verdampfer 5 umfasst. Folglich wird das Kältemittel entsprechend einem Volumenverhältnis und Umgebungstemperaturen des antriebseinheitsseitigen Durchgangs 11a und des Fahrgastraumseitendurchgangs 11b sowohl an den antriebseinheitsseitigen Durchgang 11a als auch den Fahrgastraumseitendurchgang 11b verteilt.
Als nächstes bestimmt die Steuerung 30, ob eine Bedingung für das Schließen des elektromagnetischen Ventils 9 erfüllt ist oder nicht (bei Schritt S5). Diese Bedingung ist zum Beispiel, dass die von dem Ausstoßtemperatursensor 8b erfasste Temperatur des Kältemittels höher als eine vorgegebene Temperatur wurde, ein Ablauf einer vorgegebenen Zeit, seit der Motor gestartet wurde, etc. Wenn irgendeine dieser Bedingungen erfüllt ist, wird die Umgebungstemperatur des Antriebseinheitsinstallationsraums 20 hinreichend erhöht. Daher wird bestimmt, dass eine Notwendigkeit besteht, das Kältemittel davon abzuhalten, weiter in den Fahrgastraumseitendurchgang 11b zu strömen. Dies liegt daran, dass das Kältemittel dazu kommt, sich in dem Kältemittelkreis 11 in dem Fahrgastraumseitenraum 21 zu stauen, wenn das Kältemittel übermäßig in den Fahrgastraumseitendurchgang 11b strömt. Die vorstehend erwähnte vorgegebene Temperatur und vorgegebene Zeit werden aus dem Volumenverhältnis des antriebseinheitsseitigen Durchgangs 11a und dem Fahrgastraumseitendurchgang 11b, der Charakteristik des verwendeten Kältemittels, einer Zunahmetendenz der Umgebungstemperatur des Antriebseinheitsinstallationsraums 20, etc. empirisch und experimentell erhalten. Die vorgegebene Temperatur und die vorgegebene Zeit werden in der Steuerung 30 im Voraus gespeichert.
Die Steuerung 30 hält das elektromagnetische Ventil 9 offen, bis die vorstehend erwähnte Bedingung für das Schließen des elektromagnetischen Ventils 9 erfüllt ist. Wenn bei Schritt S5 bestimmt wird, dass die Bedingung für das Schließen des elektromagnetischen Ventils 9 erfüllt ist, wird das elektromagnetische Ventil 9 gesteuert, um geschlossen zu werden (bei Schritt S6), um das Kältemittel vom Strömen abzuhalten, und eine Reihe von Steuerungen wird beendet. Dabei halten das elektromagnetische Ventil 9 und das Rückschlagventil 10 das Kältemittel davon ab, aus dem antriebseinheitsseitigen Durchgang 11a zu strömen, und das Kältemittel in dem antriebseinheitsseitigen Durchgang 11a strömt nicht mehr in den Fahrgastraumseitendurchgang 11b. Folglich werden das Kältemittel, das sich in dem antriebseinheitsseitigen Durchgang 11a staut, und das Kältemittel, das sich in dem Fahrgastraumseitendurchgang 11b staut, richtig ausgeglichen, ohne einseitig zu werden.
Abläufe und Wirkungen der Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform werden hier nachstehend beschrieben. Die Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung hat den Dampfkompressionskältekreislauf 1, der den Kältemittelkreis 11 umfasst, durch den das Kältemittel strömt. Der Fahrgastraumseitendurchgang 11b des Kältemittelkreises 11 ist in dem Fahrgastraumseitenraum 21 angeordnet. Der antriebseinheitsseitige Durchgang 11a des Kältemittelkreises 11 ist in dem Antriebseinheitsinstallationsraum 20 angeordnet. Die Klimatisierung in dem Fahrgastraum wird unter Verwendung von Phasenänderungen des durch den Kältemittelkreis 11 strömenden Kältemittels durchgeführt. Außerdem hat die Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung das elektromagnetische Ventil 9 und das Rückschlagventil 10, die als die Kältemittelstrombeschränkungseinrichtungen dienen, welche den Durchgang des Kältemittelkreises 11 öffnen und schließen können, und hält das Kältemittel davon ab, in den Fahrgastraumseitendurchgang 11b zu strömen. Außerdem steuert die Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung das elektromagnetische Ventil 9, um den Durchgang des Kältemittelkreises 11 zu öffnen, wenn die Antriebseinheit gestartet ist und die Klimatisierung ausgeschaltet ist.
Wenn der Motor, der als die Antriebseinheit dient, gestartet ist und die Klimatisierung ausgeschaltet ist, wird durch diese Steuerung das elektromagnetische Ventil 9, das als die Kältemittelströmungsbeschränkungseinrichtung dient, geöffnet, so dass der Durchgang des Kältemittelkreises 11 geöffnet ist. Wenn daher die Beschränkung für die Kältemittelströmung in den Fahrgastraumseitendurchgang 11b aufgehoben wird, wird das Kältemittel fähig, in den Fahrgastraumseitendurchgang 11b zu strömen. Wenn daher die Umgebungstemperatur des Antriebseinheitsinstallationsraums 20 durch das Laufen des Motors erhöht wird, beginnt das Kältemittel, das sich in dem antriebseinheitsseitigen Durchgang 11a gestaut hat, in den Fahrgastraumseitendurchgang 11b zu strömen. Folglich ist es möglich, die Zunahme des Partialinnendrucks in dem Kältemittelkreis 11 zu unterbinden, und die Auslegungsdrücke von Bestandteilen der Kältekreislaufvorrichtung in der Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung können verringert werden
Wenn die Kältekreislaufvorrichtung außerdem einen Akkumulator hat, ist es nicht notwendig, ein Behältervolumen des Akkumulators durch Verwendung der vorstehend erwähnten Steuerung zu vergrößern. Folglich ist es möglich, die Vergrößerung des Akkumulators zu unterbinden, die Montierbarkeit zu verbessern, und Kostenvorteile bereitzustellen.
Wenn das Fahrzeug außerdem geparkt stehen gelassen wird, wird die Temperatur in dem Fahrgastraumseitenraum 21 durch einen Einfluss von Sonnenstrahlung etc. erhöht. In einem derartigen Zustand strömt das Kältemittel von dem Verdampfer 5 zu dem antriebseinheitsseitigen Durchgang 11a und staut sich in dem antriebseinheitsseitigen Durchgang 11a. Folglich wird in dieser Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung das elektromagnetische Ventil 9 geöffnet, wenn die Antriebseinheit (wie etwa der Motor) gestartet wird, und die Klimatisierung ausgeschaltet wird, so dass das Kältemittel entsprechend der Umgebungstemperatur frei strömen kann. Daher kann das Kältemittel, das sich übermäßig in dem antriebseinheitsseitigen Durchgang 11a gestaut hat, als das Fahrzeug parkend stehen gelassen wurde, zu der Seite des Verdampfers 5 zurück geführt werden.
Als ein Beispiel, in dem der Innendruck des Kältemittelkreises 11 erhöht ist, gibt es einen Fall, in dem das Fahrzeug geparkt ist und der Motor ausgeschaltet wird, nachdem das Fahrzeug Bergstraßen gefahren ist und die Temperatur des Kühlmittels hinreichend gestiegen ist. In einem derartigen Fall wird die Temperatur in dem antriebseinheitsseitigen Durchgang 11a im Mittel ungefähr 80°C. Hier wird angenommen, dass in einer Kältekreislaufvorrichtung ohne Kältemittelströmungsbeschränkungseinrichtung, wie etwa das elektromagnetische Ventil 9, das Kältemittel CO₂ ist, die Dichte des in den antriebseinheitsseitigen Durchgang 11a gefüllten Kältemittels 280 kg/m³ ist, und der Innendruck, wenn die Temperatur 80°C erreicht, 11,6 MPa ist. Wenn unter dieser Bedingung die vorstehend beschriebene Steuerung insbesondere nicht in der Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung mit der Kältemittelströmungsbeschränkungseinrichtung durchgeführt wird, wurde bestätigt, dass die Dichte des in den antriebseinheitsseitigen Durchgang 11a gefüllten Kältemittels 310 kg/m³ wird und der Innendruck 12,3 MPa wird, wenn der Motor ausgeschaltet wird, nachdem das Fahrzeug über Bergstraßen, etc. gelaufen ist. Auf diese Weise ist es möglich, das mit der Innendruckzunahme verbundene Problem durch die vorstehend beschriebene Steuerung zu lösen. Insbesondere ist es möglich, die Kältekreislaufvorrichtung ohne Anwenden der Druckstandhaltekonstruktion aufzubauen, die 0,7 MPa Innendruckzunahme zulässt.
Die Kältemittelströmungsbeschränkungseinrichtung kann durch das Expansionsventil 4, das ein Dekompressor ist, der sich auf der Einlassseite des Verdampfers 5 befindet, und das Rückschlagventil 10, das sich auf der Auslassseite des Verdampfers 5 befindet, bekleidet werden. Indem man in diesem Aufbau das Expansionsventil 4 als das elektromagnetische Ventil 9 wirken lässt, kann das Kältemittel ohne Verwendung des elektromagnetischen Ventils 9 von dem antriebseinheitsseitigen Durchgang 11a zu dem Fahrgastraumseitendurchgang 11b strömen. Daher ist es möglich, Kosten durch Verringern der Anzahl von Teilen, welche die Kältemittelströmungsbeschränkungseinrichtung bilden, zu senken.
Wenn außerdem CO₂ als das Kältemittel verwendet wird, ist der Innendruck in dem Kältemittelkreis 11 aufgrund der Charakteristik von CO₂ relativ hoch. Daher ändert sich der Innendruck entsprechend der Änderung der Umgebungstemperatur des Kältemittelkreises 11 beträchtlich. In einem derartigen Zustand kann die Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung Auslegungsdrücke von Bestandteilen wirksam verringern.
(Zweite Ausführungsform)
In einer zweiten Ausführungsform wird eine erste Modifikation des in 3 gezeigten Flussdiagramms 3, das in der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, unter Bezug auf 4 beschrieben. 4 ist ein Flussdiagramm, das einen Betrieb der Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt, wenn der Motor läuft.
Wenn der Motor gestoppt wird, beginnt die Steuerung 30 die Zeitmessung durch den internen Zeitschalter (bei Schritt S10). Wenn bei Schritt S11 bestimmt wird, dass die von dem Zeitschalter gemessene Zeit eine vorgegebene Zeit erreicht hat, wird die Zeitmessung bei dem Schritt S20 gestoppt. Wenn der Motor nach der Zeitmessung gestartet wird, bestimmt die Steuerung 30, ob die Klimatisierung in dem Fahrgastraum eingeschaltet ist oder nicht (bei Schritt S21). Wenn bei Schritt S21 bestimmt wird, dass die Klimatisierung nicht eingeschaltet, sondern ausgeschaltet ist, werden die Schritte S22, S23, S24, die äquivalent zu den Schritten S4, S5, S6 in dem in 3 gezeigten Flussdiagramm sind und in der ersten Ausführungsform beschrieben wurden, nacheinender durchgeführt, und die Steuerung wird beendet.
Dieser Fall entspricht einem Zustand, in dem der Motor gestartet wird, nachdem eine ausrechende Zeit vergangen ist, seitdem der Motor zuletzt gestoppt wurde. Eine Reihe dieser Schritte wird durchgeführt, da eine hohe Wahrscheinlichkeit besteht, dass das Kältemittel sich in dem antriebseinheitsseitigen Durchgang 11a, der in dem Antriebseinheitsinstallationsraum 20 angeordnet ist, staut, und bestimmt wird, dass eine Notwendigkeit besteht, die Beschränkung der Kältemittelströmung aufzuheben.
Wenn bestimmt wird, dass die Klimatisierung eingeschaltet ist und bei einem Betrieb geht die Steuerung bei dem Schritt S21 zu dem Schritt S13, der später beschrieben wird, und verarbeitet derart, dass der Folgeschritt S13 durchgeführt wird.
Wenn der Motor in einem Fall gestartet ist, in dem bei dem Schritt S11 bestimmt wird, dass die von dem Zeitschalter gemessene Zeit die vorgegebene Zeit nicht erreicht hat, bestimmt die Steuerung 30, ob die Klimatisierung in dem Fahrgastraum eingeschaltet oder nicht (bei dem Schritt S12). Wenn bei dem Schritt S12 bestimmt wird, dass die Klimatisierung eingeschaltet ist, werden die Schritte S13, S14, die äquivalent zu den Schritten S2, S3 in dem in 3 gezeigten Flussdiagramm sind und in der ersten Ausführungsform beschrieben sind, nacheinander durchgeführt, und die Steuerung wird beendet.
Wenn bei Schritt S12 bestimmt wird, dass die Klimatisierung nicht eingeschaltet ist, wird das elektromagnetische Ventil 9 gesteuert, um nicht geöffnet zu werden, sondern geschlossen gehalten zu werden (bei Schritt S15), und die Steuerung wird beendet. Der Fall entspricht einem Zustand, in dem der Motor gestartet wird, bevor eine ausreichende Zeit vergangen ist, seit der Motor zuletzt ausgeschaltet wurde. Daher wird bestimmt, dass der Motor in einem Zustand gestartet wird, in dem die Temperatur in dem Antriebseinheitsinstallationsraum 20 nicht niedrig ist. Eine Reihe dieser Schritte wird durchgeführt, weil es unwahrscheinlich ist, dass das Kältemittel sich in dem antriebseinheitsseitigen Durchgang 11a staut, der in dem Antriebseinheitsinstallationsraum 20 angeordnet ist, es wird bestimmt, dass die anomale Innendruckzunahme nicht leicht durch das sich stauende Kältemittel verursacht wird, und eine Notwendigkeit, die Beschränkung für das Kältemittel aufzuheben, ist gering. Auf diese Weise wird in einem Fall, in dem die Innendruckzunahme, die durch das sich stauende Kältemittel verursacht wird, keine Rolle spielt, das elektromagnetische Ventil 9 geschlossen gehalten, um im Gegensatz zu dem in 3 gezeigten Flussdiagramm der ersten Ausführungsform ein unnützes Verfahren zu vermeiden.
Wenn der Motor, der ein Beispiel für die Antriebseinheit ist, in der Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform gestartet wird und die Klimatisierung ausgeschaltet wird, wird das elektromagnetische Ventil 9 geöffnet, so dass der Durchgang des Kältemittelkreises 11 geöffnet ist, wenn eine vorgegebene Zeit seit der Motor zu letzt ausgeschaltet wurde, vergangen ist. Wenn die vorgegebene Zeit nicht vergangen ist, wird das elektromagnetische Ventil 9 geschlossen gehalten.
Wenn die vergangene Zeit, seit der Motor zuletzt ausgeschaltet wurde, kürzer als die vorgegebene Zeit ist, ist es durch diese Steuerung möglich, zu bestimmen, dass die Menge des Kältemittels, das sich in dem antriebseinheitsseitigen Durchgang 11a des Kältemittelkreises 11 staut, nicht so groß ist und dass die Wirkung der Innendruckzunahme des Kältemittelkreises 11 klein ist. In diesem Fall ist es dadurch, dass man das elektromagnetische Ventil 9 den Durchgang des Kältemittelkreises 11 nicht öffnen lässt, möglich, die unnötige Steuerung des elektromagnetischen Ventils 9 zu vermeiden und eine Energieeinsparung bereitzustellen.
(Dritte Ausführungsform)
In einer dritten Ausführungsform wird eine zweite Modifikation des in 3 gezeigten Flussdiagramms, das in der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, unter Bezug auf 5 beschrieben. 5 ist ein Flussdiagramm, das einen Betrieb der Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform zeigt, wenn der Motor gestartet ist.
Wenn in der Steuerung gemäß der dritten Ausführungsform bei S1 bestimmt wird, dass die Klimatisierung nicht eingeschaltet ist, wird bei Schritt S1a basierend auf dem Kältemitteldruck auf der Seite des Antriebseinheitsinstallationsraums 20 (Motorraumseite) ein Verfahren durchgeführt, um eine Zeitsteuerung zum Öffnen des elektromagnetischen Ventils 9 zu bestimmen. Die anderen Schritte, denen die gleichen Bezugsnummern zugeordnet sind wie in dem in 3 gezeigten Flussdiagramm, sind äquivalent zu entsprechenden Schritten in dem in 3 gezeigten Flussdiagramm.
Wenn bei Schritt S1, nachdem der Motor gestartet wurde, bestimmt wird, dass die Klimatisierung in dem Fahrgastraum nicht eingeschaltet, sondern ausgeschaltet ist, bestimmt die Steuerung 30 bei Schritt S1a, ob der Kältemitteldruck an einem vorgegebenen Punkt in dem antriebseinheitsseitigen Durchgang 11a höher als ein vorgegebener Druck P1 ist. Diese Bestimmung wird wiederholt, bis der Kältemitteldruck an dem vorgegebenen Punkt höher als der vorgegebene Druck P1 wird. Wenn der Kältemitteldruck an dem vorgegebenen Punkt höher als der vorgegebene Druck P1 geworden ist, werden die vorstehend beschriebenen Schritte S4–S6 entsprechend dem in 5 gezeigten Flussdiagramm durchgeführt.
Dieser vorgegebene Druck P1 wird empirisch und experimentell aus dem Volumenverhältnis des antriebseinheitsseitigen Durchgangs 11a und des Fahrgastraumseitendurchgangs 11b, der Charakteristik des verwendeten Kältemittels, einer Zunahmetendenz der Umgebungstemperatur des Antriebseinheitsinstallationsraums 20, etc. erhalten. Der vorgegebene Druck P1 wird in der Steuerung 30 im Voraus gespeichert. Als der Kältemitteldruck an dem vorgegebenen Punkt wird ein von dem Ausstoßdrucksensor 8a erfasster Wert verwendet. Durch diesen Aufbau ist es möglich, einen Punkt zu erfassen, an dem angenommen wird, dass der Kältemitteldruck in dem antriebseinheitsseitigen Durchgang 11a des Kältemittelkreises 11 am höchsten wird. Daher kann die Steuerung mit besserem Ansprechverhalten durchgeführt werden.
Wenn bei dem Schritt S1a außerdem der Kältemitteldruck und die Kältemitteltemperatur an dem vorgegebenen Punkt in dem antriebseinheitsseitigen Durchgang 11a des Kältemittelkreises 11a erfasst werden und basierend auf dem erfassten Kältemitteldruck, der erfassten Kältemitteltemperatur und einem im Voraus gespeicherten Charakteristikdiagramm des Kältemittels (wie etwa einem für das verwendete Kältemittel besonderen Mollier-Diagramm) bestimmt wird, dass das Kältemittel an dem vorgegebenen Punkt in einem flüssigen abgeschlossenen Zustand ist, kann das elektromagnetische Ventil 9 bei Schritt S4 geöffnet werden, um den Durchgang des Kältemittelkreises 11 zu öffnen. Die Steuerung 30 vergleicht den von dem Ausstoßdrucksensor 8a erfassten Kältemitteldruck und die von dem Ausstoßtemperatursensor 8a erfasste Kältemitteltemperatur mit dem Mollier-Diagramm des Kältemittels, das im Voraus gespeichert wurde. Wenn der aktuelle Kältemittelzustand ein gesättigter flüssiger Zustand in dem Mollier-Diagramm ist, wird bestimmt, dass das Kältemittel in dem Kältemittelkreis 11 in einem flüssigen abgeschlossenen Zustand ist. Wenn es, wie vorstehend erwähnt, bestimmt wird, steuert die Steuerung 30 bevorzugt das elektromagnetische Ventil 9, so dass es geöffnet wird. Durch diesen Aufbau ist es möglich, einen Zustand genau zu bestimmen, in dem der Innendruck erhöht werden kann, und übermäßige Steuerungen des elektromagnetischen Ventils 9 zu vermeiden.
In der Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform wird der Kältemitteldruck an dem vorgegebenen Punkt in dem antriebseinheitsseitigen Durchgang 11a des Kältemittelkreises 11 erfasst, welcher in dem Antriebseinheitsinstallationsraum 20 angeordnet ist, wenn der Motor gestartet ist und die Klimatisierung ausgeschaltet ist. Wenn dann der erfasste Kältemitteldruck höher als der vorgegebene Druck P1 ist, wird das elektromagnetische Ventil 9 geöffnet, so dass der Durchgang des Kältemittelkreises 11 geöffnet wird.
Durch diese Steuerung wird der Durchgang des Kältemittelkreises 11 durch die Kältemittelströmungsbegrenzungseinrichtung nicht geöffnet, bis der Kältemitteldruck in dem antriebseinheitsseitigen Durchgang 11a gleich oder höher als der vorgegebene Druck P1 wird. Folglich ist es möglich, unnötige Steuerungen des elektromagnetischen Ventils 9 zu vermeiden und eine Energieeinsparung bereitzustellen.
(Modifikationen an den ersten bis dritten Ausführungsformen)
Die ersten bis dritten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden vorstehend beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann innerhalb des Wesentlichen der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Formen modifiziert und in die Praxis umgesetzt werden.
Zum Beispiel wird in den in 3–5 gezeigten ersten bis dritten Ausführungsformen das Verfahren zum Öffnen des elektromagnetischen Ventils 9 durchgeführt, nachdem der Motor gestartet ist und bestätigt wird, dass die Klimatisierung ausgeschaltet ist. Jedoch ist die Steuerung nicht auf dieses Verfahren beschränkt. Das heißt, es ist ausreichend, wenn das elektromagnetische Ventil 9, das als die Kältemittelströmungsbeschränkungseinrichtung dient, gesteuert wird, um den Durchgang des Kältemittelkreises 11 zu öffnen, wenn die Antriebseinheit läuft und die Klimatisierung ausgeschaltet ist. Die vorliegende Erfindung umfasst auch einen Aufbau, in dem in einem Zustand, in dem die Klimatisierung ausgeschaltet ist, das elektromagnetische Ventil 9 zuerst geöffnet wird und der Motor dann gestartet wird und das elektromagnetische Ventil 9 gesteuert wird, um geöffnet gehalten zu werden, nachdem der Motor gestartet wurde.
Außerdem wurde in den ersten bis dritten Ausführungsformen die Dampfkompressionskältekreislaufvorrichtung 1, in der in einen überkritischen Zustand komprimiertes CO₂ als Kältemittel verwendet wird, beschrieben. Jedoch können anstelle von CO₂ andere Kältemittel, wie etwa Ethylen, Ethan und Stickstoffoxid, die in einem überkritischen Zustand verwendet werden, verwendet werden.
Außerdem kann die vorliegende Erfindung jeden Aufbau haben, vorausgesetzt die vorstehend erwähnte Kältemittelströmungsbegrenzungseinrichtung wird gesteuert, um den Durchgang des Kältemittelkreises ungeachtet dessen, ob die Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung eingeschaltet ist oder nicht, zu öffnen, wenn der Motor gestartet ist. Neben der vorstehend erwähnten Bedingung, dass der Motor gestartet ist, ist es auch möglich, eine zusätzliche Bedingung hinzuzufügen, dass der Druck des hochdruckseitigen Kältemittels höher als ein vorgegebener Druck wird, oder dass die Temperatur in dem Motorraum höher als eine vorgegebene Temperatur wird.
(Vierte Ausführungsform)
Eine Kältekreislaufvorrichtung einer Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform wird hier nachstehend beschrieben. 6 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau der Kältekreislaufvorrichtung 101 zeigt. Wie in 6 gezeigt, hat die Kältekreislaufvorrichtung 101 einen Kompressor 110, einen Strahler 120, einen Dekompressor 130 und einen Verdampfer 140. Diese Elemente sind nacheinander durch Rohrleitungen verbunden, um einen geschlossenen Kältemittelkreis 105 zu bilden. Die Kältekreislaufvorrichtung 101 hat ferner einen Innenwärmetauscher 150, einen Akkumulator 160 und eine Auslaufbegrenzungsvorrichtung 170. Kohlendioxid (CO₂) wird als Kältemittel verwendet. Die Kältekreislaufvorrichtung 101 bildet einen überkritischen Kältekreislauf.
Der Kompressor 110 komprimiert das Kältemittel auf eine hohe Temperatur und einen hohen Druck. Der Kompressor 110 wird von einer Brennkraftmaschine angetrieben. Anstelle von einer Brennkraftmaschine angetrieben zu werden, kann der Kompressor 110 von einem elektrischen Motor angetrieben werden. Der Kompressor 110 ist ein Kompressor mit variabler Kapazität. Anstelle eines Kompressors mit variabler Kapazität kann der Kompressor 110 ein Kompressor mit fester Kapazität sein. Der Strahler 120 ist ein Außenwärmetauscher. Der Strahler 120 ist mit einer Ausstoßseite des Kompressors 110 verbunden und kühlt das Kältemittel durch Austauschen von Wärme mit Außenluft. Auf den Strahler 120 wird auch als ein Kondensator Bezug genommen.
Der Dekompressor 130 dekomprimiert und expandiert das Kältemittel, das aus dem Strahler 120 geströmt ist, isenthalb. Der Dekompressor 130 ist ein Drucksteuerventil. Der Dekompressor 130 stellt einen Öffnungsgrad eines Ventils ein, um den hochdruckseitigen Kältemitteldruck der Kältekreislaufvorrichtung 101 auf einen vorgegebenen Wert zu regulieren. Der Dekompressor 130 ist ein Temperaturabtastdrucksteuerventil, das den hochdruckseitigen Kältemitteldruck als Temperatur erfasst. Der Dekompressor 130 hat einen Ventilabschnitt 131 zum Einstellen einer Durchgangsfläche zwischen dem Innenwärmetauscher 150 und dem Verdampfer 140. Der Dekompressor 130 hat ein Leistungselement 132 zum Einstellen des Öffnungsgrads des Ventilabschnitts 131. Das Leistungselement 132 erfasst die Kältemitteltemperatur zwischen dem Strahler 120 und dem Innenwärmetauscher 150. Das Leistungselement 132 erhöht den Öffnungsgrad des Ventilabschnitts 131, wenn der Kältemitteldruck und die erfasste Temperatur hoch sind, und verringert den Öffnungsgrad des Ventilabschnitts 131, wenn der Kältemitteldruck und die erfasste Temperatur niedrig sind. Auf den Dekompressor 130 wird auch als ein Expansionsventil Bezug genommen.
Der Dekompressor 130 hat eine Umleitung 133. Auf die Umleitung 133 wird auch als eine Dekompressorumleitung Bezug genommen. Die Umleitung 133 ist ein Durchgang, der den Ventilabschnitt 131 umgeht. Die Umleitung 133 wird von einem Strömungsbeschränkungsdurchgang bekleidet, der eine kleine Strömung zulässt, wenn der Ventilabschnitt 131 vollständig geschlossen ist. Die Umleitung 133 kann in einem Element ausgebildet sein, in dem der Ventilabschnitt 131 ausgebildet ist. Zum Beispiel kann die Umleitung 133 von einem Abzweigloch oder einer Abzweigrille, die in einem Ventilsitzelement oder einem beweglichen Ventilelement ausgebildet ist, bekleidet werden. Die Umleitung 133 lässt die Anfangsströmung zu, um die Kältekreislaufvorrichtung 101 zu starten. Die Anfangsströmung bringt das Kältemittel, von dem an dem Strahler 120 Wärme abgestrahlt wird, zu dem Leistungselement 132, nachdem der Kompressor 110 zu rotieren begonnen hat. Die Umleitung 133 ist auch ein Druckausgleichsdurchgang. Die Umleitung 133 gleicht die Drücke auf beiden Seiten des Dekompressors 130 aus, indem er beide Seiten des Dekompressors 130 miteinander verbindet, wenn die Kältekreislaufvorrichtung 101 ausgeschaltet ist. Die Umleitung 133 kann auch eine Funktion eines Entlastungsdurchgangs haben, um die übermäßige Erhöhung des hochdruckseitigen Drucks in der Kältekreislaufvorrichtung 101 zu vermeiden.
Der Verdampfer 140 ist ein Innenwärmetauscher, und auf ihn wird auch als ein Kühler oder Wärmeabsorber Bezug genommen. Der Verdampfer 140 kühlt Luft, die ein Kühlziel ist, durch Verdampfen des Kältemittels darin. Der Innenwärmetauscher 150 befindet sich zwischen einem Hochdruckdurchgang und einem Niederdruckdurchgang. Der Innenwärmetauscher 150 tauscht Wärme zwischen dem Hochdruckkältemittel, das zwischen dem Strahler 120 und dem Dekompressor 130 vorhanden ist, und Niederdruckkältemittel, das zwischen dem Verdampfer 140 und dem Kompressor 110 vorhanden ist, aus. Der Akkumulator 160 befindet sich zwischen dem Verdampfer 140 und dem Kompressor 110. Insbesondere befindet sich der Akkumulator 160 zwischen dem Verdampfer 140 und dem Innenwärmetauscher 150.
Die Auslaufbegrenzungsvorrichtung 170 befindet sich in einem Grenzabschnitt zwischen einem Motorraum 102 und einem Fahrgastraum 103 eines Fahrzeugs. Die Auslaufbegrenzungsvorrichtung 170 kann in dem Motorraum 102 angeordnet werden. Die Auslaufbegrenzungsvorrichtung 170 hat eine Absperrvorrichtung. Die Absperrvorrichtung hat zwei Absperrventile, die sich auf beiden Seiten des Verdampfers 140 befinden. Die Absperrventile werden von einem elektromagnetischen Ventil 180 und einem Einwegventil 190 bekleidet.
Das elektromagnetische Ventil 180 befindet sich zwischen dem Dekompressor 130 und dem Verdampfer 140. Das Einwegventil 190 befindet sich zwischen dem Verdampfer 140 und dem Akkumulator 160.
Die Kältekreislaufvorrichtung 101 hat eine Umleitung 181. Auf die Umleitung 181 wird auch als Absperrventilumleitung Bezug genommen. Die Umleitung 181 ist parallel zu dem elektromagnetischen Ventil 180 der Auslaufbegrenzungsvorrichtung 170 angeordnet. Die Umleitung 181 wird von einem Strömungsbeschränkungsdurchgang bekleidet, der eine winzige Strömung zulässt, wenn das elektromagnetische Ventil 180 vollständig geschlossen ist. Die Umleitung 181 ist integral mit dem elektromagnetischen Ventil 180 ausgebildet.
7 ist eine Teilschnittansicht des elektromagnetischen Ventils 180. Das elektromagnetische Ventil 180 ist ein elektromagnetisches Steuerventil. Ein Hauptdurchgang, der sich von einem Kältemitteleinlass 180b zu einem Kältemittelauslass 180c erstreckt, ist in einem Körper 180a ausgebildet. Ein Hauptventil 180d ist in dem Hauptdurchgang installiert. Das Hauptventil 180d hat einen festen Ventilsitz 180e und ein bewegliches Ventilelement 180f. Das Ventilelement 180f ist auf einer stromaufwärtigen Seite des Ventilsitzes 180e positioniert. Daher wirkt der Kältemitteldruck auf das Ventilelement 180f, um das Ventilelement 180f während des Betriebs auf dem Ventilsitz 180e zu lagern. Das Ventilelement 180f ist ein auf Druck ansprechendes Ventil, das sich entsprechend der Druckdifferenz bewegt. Eine Gegendruckkammer 180g, die auf einer Rückseite des Ventilelements 180f ausgebildet ist, ist durch einen Steuerdurchgang mit dem Hauptdurchgang auf einer stromabwärtigen Seite des Hauptventils 180d verbunden. Der Steuerdurchgang umfasst einen Spalt zwischen einem Außenumfang des Ventilelements 180f und dem Körper 180a. Ein Steuerventil 180h ist in dem Steuerdurchgang installiert. Das Steuerventil 180h hat einen festen Ventilsitz 180i und ein bewegliches Ventilelement 180j. Das Ventilelement 180j wird von einer elektromagnetischen Solenoidspule 180k angetrieben. Wenn die elektromagnetische Solenoidspule 180k mit elektrischer Energie gespeist wird, wird das Steuerventil 180h geöffnet. Wenn das Steuerventil 180h geöffnet ist, wird niedriger Druck in die Gegendruckkammer 180g eingeführt. Als ein Ergebnis wird das Ventilelement 180f nach oben bewegt, und das Hauptventil 180d wird geöffnet.
Ein Abzweigloch 181a ist ausgebildet, um das Steuerventil 180h zu umgehen. Das Abzweigloch 181a dringt durch den Ventilsitz 180i. Das Abzweigloch 181a und der Steuerdurchgang bilden die Umleitung 181. Das heißt, der Durchgang, der das Hauptventil 180d umgeht, wird von dem Abzweigloch 181a und dem Steuerdurchgang bekleidet. Dieser Aufbau hat den Vorteil, dass das Abzweigloch 181 durch ein relativ einfaches Verfahren in einer relativ großen Größe ausgebildet werden kann.
Eine erste Bedingung, die eine Form der Umleitung 181 erfüllen sollte, ist fähig zu sein, eine übermäßige Druckzunahme zu beschränken, während der Betrieb der Kältekreislaufvorrichtung ausgeschaltet ist. Die Form der Umleitung 181 lässt eine Strömungsmenge zu, die den Druck in einem Außenabschnitt 105 mit dem Druck in einem Innenabschnitt 105b entsprechend Temperaturänderungen in dem Motorraum 102 und in dem Fahrgastraum 103 ausgleicht, während die Kältekreislaufvorrichtung 101 ausgeschaltet ist. Diese Strömungsmenge hebt die Druckdifferenz zwischen beiden Seiten der Umleitung 181 auf, bevor der Druck in dem Außenabschnitt 105a übermäßig steigt. Eine Installationsumgebung der Kältekreislaufvorrichtung 101, wie etwa die Außentemperatur und die Innentemperatur, ändern sich relativ langsam. Die Änderungen der Installationsumgebung umfassen eine Änderung der atmosphärischen Lufttemperatur, eine durch Sonnenstrahlung bewirkte Temperaturänderung in dem Fahrgastraum 103 und eine von Motorwärme verursachte Temperaturänderung in dem Motorraum 102. Von der Umleitung 181 wird gefordert, dass sie die Strömungsmenge zulässt, die den Druck in der Kältekreislaufvorrichtung 101 entsprechend derartigen langsamen Temperaturänderungen ausgleichen kann.
Eine zweite Bedingung, die die Form der Umleitung 181 erfüllen sollte, ist fähig zu sein, die Auslaufströmungsmenge innerhalb einer vorgegebenen Menge zu beschränken. Der Strömungsdurchgangswiderstand, der durch die Form der Umleitung 181 erzeugt wird, beschränkt die Auslaufströmungsmenge, selbst wenn das Kältemittel aus dem Verdampfer 140 ausläuft, auf eine winzige Menge. Es ist wünschenswert, dass diese Auslaufmenge so klein wie möglich ist.
Um die erste Bedingung zu erfüllen, ist es wünschenswert, dass die Umleitung eine Form mit einem kleinen Strömungsdurchgangswiderstand, das heißt, eine Form mit einer großen Querschnittfläche hat. Um jedoch die zweite Bedingung zu erfüllen, ist es wünschenswert, dass die Umleitung 181 eine Form mit einem großen Strömungsdurchgangswiderstand, das heißt, eine Form mit einer kleinen Querschnittfläche, hat. Daher wird die Form der Umleitung 181, insbesondere die Größe der Umleitung 181 derart bestimmt, dass sie den Druck in der Kältekreislaufvorrichtung 101 selbst dann ausgleicht, wenn sich die Umgebungstemperatur ändert, und dass sie die Auslaufströmungsmenge auf eine winzige Menge beschränkt. Außerdem ist es wünschenswert, dass das Abzweigloch 181 groß ist, um das Abzweigloch 181 mit Leichtigkeit und Genauigkeit maschinell herzustellen.
Eine durch die Umleitung 181 gelassene Abzweigströmungsmenge ist kleiner als eine minimale Kältemittelströmungsmenge, die erforderlich ist, um die Kältekreislaufvorrichtung 101 laufen zu lassen. Die Abzweigströmungsmenge ist kleiner als die Anfangsströmungsmenge, wenn die Kältekreislaufvorrichtung 101 eingeschaltet wird. Eine Anfangsströmungsmenge ist eine Strömungsmenge, welche die Dekompressorumleitung 133 zulässt. Eine Abzweigströmungsmenge ist eine Strömungsmenge, welche die Dichte des Kältemittels in dem Fahrgastraum 103 auf einer Zieldichte oder niedriger halten kann, selbst wenn das Kältemittel aus dem Verdampfer 140 oder einer an den Verdampfer 140 angrenzenden Rohrleitung ausläuft. Die Zieldichte wird entsprechend einer Art des Kältemittels bestimmt. Die Zieldichte kann bestimmt werden, um einen Wert zu erreichen, der von einer öffentlichen Einrichtung oder einem Industrieverband empfohlen wird.
Wenn Kohlendioxid als das Kältemittel verwendet wird, kann die Dichte des Kältemittels in dem Fahrgastraum 103 durch das Ausatmen von Fahrgästen geändert werden. Daher wird die Zieldichte basierend auf einer maximalen Dichte von Kohlendioxid in dem Fahrgastraum 103 bestimmt, die nur durch die Ausatmung der Fahrgäste erreicht werden kann. Die Zieldichte kann zwischen der vorstehend erwähnten maximalen Dichte und dem Dreifachen der vorstehend erwähnten maximalen Dichte sein.
8 ist ein Diagramm, das Änderungen der Dichte des Kältemittels in dem Fahrgastraum 103 zeigt. In 8 werden die Formen der Umleitung 181 durch Durchmesser von kreisförmigen Löchern dargestellt, die im Wesentlichen die gleichen Strömungsdurchgangswiderstände wie die Umleitung 181 haben. Die Dichte des Kältemittels steigt, wenn das Auslaufen beginnt. Die Dichte des Kältemittels verringert sich nach dem Erreichen ihrer Spitze allmählich, da der Fahrgastraum 103 belüftet wird und die Auslaufmenge allmählich abnimmt. Wenn die Umleitung 181 größer wird, wird der Dichtegradient des Kältemittels größer. Wenn die Umleitung 181 größer wird, erreicht die Kältemitteldichte ihre Spitze zu einer früheren Zeit. Wenn die Umleitung 181 größer wird, wird der Spitzenwert der Kältemitteldichte größer. Wenn die Umleitung 181 größer wird, wird ein Gradient, wenn die Kältemitteldichte fällt, steiler. Basierend auf diesem Verhalten der Kältemitteldichte wird die Form der Umleitung 181 bestimmt, so dass die Dichte des Kältemittels die Zieldichte während einer vorgegebenen Zeitspanne nicht überschreitet.
Die Form der Umleitung 181 kann durch Messen oder Vorhersagen des sich bewegenden Mittelwerts der Kältemitteldichte in einigen Minuten bestimmt werden. Zum Beispiel wird die Form der Umleitung 181 bestimmt, so dass ein 15-minütiger Mittelwert der Dichte des Kältemittels 30000 ppm, d. h. 3% oder kleiner wird. Wenn die Umleitung 181, wie in 8 gezeigt, eine Form hat, die einem runden Loch mit einem Durchmesser von 0,06 mm oder länger entspricht, ist es möglich, dass der 15-minütige Mittelwert der Kältemitteldichte 30000 ppm überschreitet. Folglich wird die Umleitung 181 derart spezifiziert, dass sie eine Form hat, die einem Rundloch mit einem Durchmesser von 0,05 mm entspricht.
Die vorstehend beschriebene Auslaufbegrenzungsvorrichtung 170 befindet sich an einer Position, an der das Innere der Kältekreislaufvorrichtung 101 in einen ersten Abschnitt, der den Innenwärmetauscher 40 umfasst, und einen zweiten Abschnitt, welcher der Rest ist, unterteilt ist. Die Auslaufbegrenzungsvorrichtung 170 kann eine Verbindung zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt in einen ersten Zustand, in dem die Kältekreislaufvorrichtung 101 arbeiten kann, oder in einen zweiten Zustand, in dem nur eine winzige Strömungsmenge kleiner als in dem ersten Zustand zulässig ist, umschalten. Das elektromagnetische Ventil 180 schaltet die Verbindung zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand um. In dem ersten Zustand können das elektromagnetische Ventil 180 und das Einwegventil 190 vollständig geöffnet sein, und es ergibt sich die maximale Durchgangsschnittfläche. In dem zweiten Zustand wird die Verbindung nur durch die Umleitung 181 hergestellt, und es ergibt sich eine beschränkte Durchgangsschnittfläche.
Wie in 6 gezeigt, hat die Kältekreislaufvorrichtung 101 eine Steuerung 200. Die Steuerung 200 steuert den Kompressor 110 und die Auslaufbegrenzungsvorrichtung 170. Neben dem Ein- und Ausschalten des Kompressors 110 stellt die Steuerung 200 die Ausstoßkapazität ein. Die Steuerung 200 steuert den Kompressor 110 und das elektromagnetische Ventil 180 entsprechend dem Klimatisierungsbedarf der Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung. Die Steuerung 200 dient als eine Steuereinrichtung zum Betätigen der Auslaufbegrenzungsvorrichtung 170 in einen Absperrzustand, wenn der Betrieb der Kältekreislaufvorrichtung 101 ausgeschaltet wird. Außerdem kann die Steuerung 200 mit einer Einrichtung zum Erfassen des Auftretens von Anomalitäten in der Kältekreislaufvorrichtung 101 versehen sein. Wenn in der Kältekreislaufvorrichtung 101 eine Anomalität auftritt, schaltet die Steuerung 200 die Kältekreislaufvorrichtung 101 aus und betätigt die Auslaufbegrenzungsvorrichtung 170 in den Absperrzustand.
Ein Kältekreis 105 der Kältekreislaufvorrichtung 101 umfasst den Innenabschnitt 105, der dem ersten Abschnitt entspricht, und den Außenabschnitt 105a, der dem zweiten Abschnitt entspricht. Der Innenabschnitt 105b ist in dem Fahrgastraum 103 oder einer Klimatisierungseinheit, die mit dem Fahrgastraum 103 in Verbindung steht, angeordnet. Der Innenabschnitt 105b umfasst wenigstens den Verdampfer 140 und seine Rohrleitungen. Der Außenabschnitt 105a ist in dem Motorraum 102 des Fahrzeugs angeordnet. Der Außenabschnitt 105a umfasst den Kompressor 110, den Strahler 120, den Dekompressor 130, den Innenwärmetauscher 150, den Akkumulator 160, die Auslaufbegrenzungsvorrichtung 170 und Rohrleitungen, welche die vorstehend aufgelisteten Bestandteile verbinden.
9 ist ein Zeitablaufdiagramm, das den Betrieb der Kältekreislaufvorrichtung 101 zeigt. 9(A) zeigt den Klimatisierungsbedarf. 9(B) zeigt einen Zustand des elektromagnetischen Ventils 180. 9(C) zeigt einen Zustand des Kompressors 110. Wenn der Klimatisierungsbedarf der Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung besteht und das Signal A/C in einem Ein-Zustand ist, schaltet die Steuerung 200 das elektromagnetische Ventil 180 ein und öffnet es und schaltet den Kompressor 110 ein und startet ihn. Als ein Ergebnis durchläuft das von dem Dekompressor 130 dekomprimierte Kältemittel das elektromagnetische Ventil 180 und verdampft in dem Verdampfer 140. Der Verdampfer 140 kühlt die klimatisierte Luft, die in den Fahrgastraum 103 zugeführt wird. Das aus dem Verdampfer 140 kommende Kältemittel schiebt das Einwegventil 190 nach vorne und strömt aus.
Wenn kein Klimatisierungsbedarf besteht und das Signal A/C in einem Aus-Zustand ist, schaltet die Steuerung 200 aus und stoppt den Kompressor 110. Nach einer Verzögerungszeit TD1 schaltet die Steuerung 200 das elektromagnetische Ventil 180 aus und schließt es. Wenn der Kompressor 110 gestoppt ist, wird ein Differenzdruck auf beiden Seiten des Einwegventils 190 verringert, und das Einwegventil 190 wird geschlossen. Insbesondere verhindert das Einwegventil 190 die Rückströmung des Kältemittels von dem Akkumulator 160 zu dem Verdampfer 140. Als ein Ergebnis wird die Kältemittelströmung zu dem Verdampfer 140 fast verhindert.
Während das Signal A/C in dem Aus-Zustand ist, ist das elektromagnetische Ventil 180 geschlossen, und das Einwegventil 190 ist ebenfalls geschlossen. Selbst wenn die Auslaufbegrenzungsvorrichtung 170 in dem Absperrzustand ist, lässt die Umleitung 181 eine winzige Kältemittelströmung zu. Wenn der Außenabschnitt 105a heiß wird und der Kältemitteldruck in dem Außenabschnitt 105a hoch wird, strömt das Kältemittel in dem Außenabschnitt 105a durch die Umleitung 181 in den Innenabschnitt 105b. Während der Betrieb der Kältekreislaufvorrichtung 101 ausgeschaltet ist, ist das Innere der Kältekreislaufvorrichtung 101 durch die Umleitung 181 verbunden, so dass die Gesamtheit der Kältekreislaufvorrichtung 101 auf gleichmäßigem Druck gehalten wird, selbst wenn sich die Umgebungstemperatur ändert, so dass eine Temperaturdifferenz zwischen dem Außenabschnitt 105a und dem Innenabschnitt 105b erzeugt wird. Daher verteilt sich das Kältemittel gleichmäßig auf die gesamte Kältekreislaufvorrichtung 101. Als ein Ergebnis ist es möglich, zu verhindern, dass das Kältemittel einseitig in einem unerwünschten Zustand ist, und den Differenzdruck, der auf beide Seiten der Auslaufbegrenzungsvorrichtung 170 wirkt, zu beschränken.
Wenn der Klimatisierungsbedarf A/C in einen Ein-Zustand geschaltet ist, schaltet die Steuerung 200 das elektromagnetische Ventil 180 ein und öffnet es. In dem elektromagnetischen Ventil 180 wird das Steuerventil 180h geöffnet, um das Hauptventil 180d in einen Zustand zu bringen, in dem das Hauptventil 180d sich öffnen kann. Nach der Verzögerungszeit TD2 schaltet die Steuerung 200 den Kompressor ein und startet ihn. Als ein Ergebnis öffnet sich das Einwegventil 190, und das Hauptventil 180d öffnet sich ebenfalls. Da die Umleitung 181 vorhanden ist, besteht fast kein Differenzdruck zwischen beiden Seiten des Steuerventils 180h. Daher ist es möglich, das Steuerventil 180h zuverlässig und schnell zu öffnen, und die Kältekreislaufvorrichtung 101 kann reibungslos eingeschaltet werden.
Wenn der Verdampfer 140 oder eine an den Verdampfer 140 angrenzende Rohrleitung beschädigt wird, läuft das Kältemittel aus dem beschädigten Teil aus und strömt in den Fahrgastraum 103. Wenn der Betrieb der Kältekreislaufvorrichtung 101 gestoppt wird, wird die Auslaufbegrenzungsvorrichtung 170 durch diese Ausführungsform in den Absperrzustand versetzt. Als ein Ergebnis wird die Kältemittelströmungsmenge, die in den Verdampfer 140 strömt, auf die Strömungsmenge begrenzt, die die Umleitung 181 durchläuft. Selbst wenn ein Bruch in dem Verdampfer 140 oder in der an den Verdampfer 140 angrenzenden Rohrleitung auftritt, ist es daher möglich, das schnelle Auslaufen einer großen Kältemittelmenge in den Fahrgastraum 103 zu vermeiden.
Wenn der Betrieb der Kältekreislaufvorrichtung 101 gestoppt wird, werden der Innenabschnitt 105b und der Außenabschnitt 105a durch die Auslaufbegrenzungsvorrichtung 170 gegeneinander abgeteilt. Zu dieser Zeit erlaubt das Einwegventil 190 dem Kältemittel, sich von dem Innenabschnitt 105b zu dem Außenabschnitt 105a zu bewegen. Selbst wenn die Auslaufbegrenzungsvorrichtung 170 in dem Absperrzustand ist, ergibt die Umleitung 181 außerdem einen begrenzten Verbindungszustand. Daher erlaubt die Umleitung 181 dem Kältemittel auch, sich von dem Innenabschnitt 105b zu dem Außenabschnitt 105a zu bewegen. Wenn eine Temperaturdifferenz zwischen dem Innenabschnitt 105b und dem Außenabschnitt 105a erzeugt wird, bewegt sich das Kältemittel durch das Einwegventil 190 und die Umleitung 181 zu einem Niedertemperaturseitenabschnitt. Wenn dann die Temperatur in dem Außenabschnitt 105a in einem Zustand, in dem viel Kältemittel in dem Niedertemperaturseitenabschnitt, zum Beispiel in dem Außenabschnitt 105a, vorhanden ist, erhöht wird, erlaubt die Umleitung 181 eine begrenzte winzige Strömungsmenge, so das der Druck in der Kältekreislaufvorrichtung 101 ausgeglichen ist. Daher ist es möglich, die Erzeugung einer übermäßig hohen Druckdifferenz zu vermeiden.
Daher ist es möglich, die Erzeugung einer hohen Druckdifferenz in der Kältekreislaufvorrichtung 101, die durch ungleichmäßig verteiltes Kältemittel erzeugt wird, zu vermeiden. Als ein Ergebnis ist es möglich, das Ventil sicher zu öffnen und zu schließen und die Kältekreislaufvorrichtung sicher zu starten. Außerdem ist es möglich, Geräusche, die sich ergeben, wenn sich ein Ventil öffnet, zu unterbinden. Insbesondere ist es möglich, Geräusche zu unterbinden, die von dem Wasserschlagphänomen verursacht werden. Außerdem ist es nicht notwendig, die Druckstandhalteleistung eines Bestandteils der Kältekreislaufvorrichtung 101 höher als nötig zu erhöhen. Zum Beispiel ist es für die Festlegung der Druckstandhalteleistung eines Akkumulators, der sich in dem Außenabschnitt 105a befindet, aber ein Niederdruckteil ist, nicht notwendig, einen Zustand zu berücksichtigen, in dem das Kältemittel ungleichmäßig verteilt ist.
Wenn die vierte Ausführungsform nicht mit der Umleitung 181 versehen ist, können die folgenden Probleme auftreten. Wenn zum Beispiel die Sonnenstrahlung stark ist, wird der Fahrgastraum 103 heiß, und der Motorraum 102 wird relativ kalt. In diesem Fall strömt das Kältemittel in dem Verdampfer 140 durch das Einwegventil 190 in den Akkumulator 160 etc. aus. Als ein Ergebnis nimmt die Kältemittelmenge in dem Innenabschnitt 105b ab, und die Kältemittelmenge in dem Außenabschnitt 105a steigt. Zu dieser Zeit überscheitet die in dem Außenabschnitt 105a vorhandene Kältemittelmenge eine Menge, die einem Verhältnis zwischen einem Volumen des Außenabschnitts 105a und einem Volumen des Innenabschnitts 105b entspricht. Wenn als nächstes die Temperatur in dem Motorraum 102 ansteigt, wenn die Kältekreislaufvorrichtung 101 nicht gestartet wurde, kann der Druck des Kältemittels in dem Außenabschnitt 105a einen übermäßig hohen Druck erreichen, da die Kältemittelmenge groß ist. Wenn das Fahrzeug zum Beispiel nach dem Hochfahren von Anstiegen geparkt wird, kann die Temperatur in dem Motorraum 102 bis auf 80°C ansteigen. Wenn in einem derartigen Fall übermäßig Kältemittel in dem Außenabschnitt 105a vorhanden ist, kann der Kältemitteldruck in dem Außenabschnitt 105a den übermäßig hohen Druck erreichen. Ein derartiger übermäßig hoher Druck kann eine übermäßig hohe Druckdifferenz auf beide Seiten der Absperrvorrichtung anwenden und kann es schwierig machen, die Absperrvorrichtung zu öffnen. Um außerdem unter einem anderen Gesichtspunkt einem übermäßig hohen Druck standzuhalten, ist es notwendig, das Volumen des Akkumulators 160, der sich in dem Außenabschnitt 105a befindet, groß genug festzulegen. Jedoch hat ein Akkumulator 160 mit großen Abmessungen eine schlechte Montierbarkeit. Außerdem können nach noch einem anderen Gesichtspunkt die Niederdruckteile, wie etwa der Akkumulator 160, der sich in dem Außenabschnitt 105a befindet, einem übermäßig hohen Druck ausgesetzt werden, der höher als ein normaler Druck zu einer normalen Betriebszeit der Kältekreislaufvorrichtung 101 ist. Daher müssen die Niederdruckteile, die sich in dem Außenabschnitt 105a befinden, mit einer Druckstandhalteleistung versehen sein, die einem hohen Druck, der höher als in der normalen Betriebszeit ist, standhalten kann. Jedoch ist es bei der Bereitstellung einer hohen Druckstandhalteleistung schwierig, eine Gewichtszunahme, eine Vergrößerung und einen Kostenanstieg zu vermeiden.
In dieser Hinsicht gleicht die Umleitung 181 in der vierten Ausführungsform, die mit der Umleitung 181 versehen ist, den Druck aus. Daher tritt kein Betriebsfehler aufgrund einer übermäßigen Druckdifferenz auf. Außerdem ist es möglich, den relativ kleinen Akkumulator 160 zu verwenden. Außerdem ist es insbesondere nicht notwenig, die Druckstandhalteleistung der Niederdruckteile, wie etwa des Akkumulators 160, zu erhöhen.
(Fünfte Ausführungsform)
Eine Kältekreislaufvorrichtung 301 einer Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform wird hier nachstehend beschrieben. 10 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau der Kältekreislaufvorrichtung 301 zeigt. Unterschiede zu der vorstehend beschriebenen vierten Ausführungsform werden hier nachstehend beschrieben. Eine Auslaufbegrenzungsvorrichtung 370 ist mit einem elektromagnetischen Ventil 380, das die Umleitung 181 nicht hat, und einem Einwegventil 390, das eine Umleitung 391 hat, versehen. Die Umleitung 391 ist parallel zu dem Einwegventil 390 angeordnet. Die Umleitung 291 wird von einem Strömungsdurchgangsbeschränkungsabschnitt bekleidet, der einen winzigen Durchsatz erlaubt, wenn das Einwegventil 390 vollständig geschlossen ist. Die Umleitung 391 ist integral mit dem Einwegventil 390 ausgebildet.
11 ist eine Querschnittansicht des Einwegventils 390. Auf das Einwegventil 390 wird auch als ein Rückschlagventil Bezug genommen. Ein Durchgang, der sich von einem Kältemitteleinlass 390b zu einem Kältemittelauslass 390c erstreckt, ist in einem Körper 390a ausgebildet. Ein Ventil 390d ist indem Durchgang installiert. Das Ventil 390d hat einen festen Ventilsitz 390e und ein bewegliches Ventilelement 390f. Das Ventilelement 390f befindet sich auf einer stromabwärtigen Seite des Ventilsitzes 390e. Daher wirkt der Kältemitteldruck in der Betriebszeit in eine Richtung, um das Ventilelement 390f von dem Ventilsitz 390e weg anzuheben. Ein Durchgang, der sich in eine Längsrichtung erstreckt, ist auf einer Außenumfangsoberfläche des Ventilelements 390f ausgebildet.
Eine Abzweigrille 391a ist auf dem Ventilsitz 390e ausgebildet, um das Ventil 390d zu umgehen. Die Abzweigrille 391a öffnet sich zu einer stromaufwärtigen Seite und zu einer stromabwärtigen Seite einer Sitzoberfläche des Ventilsitzes 390e. Die Abzweigrille 391a bildet durch sich selbst die Umleitung 391. Die Abzweigrille 391a hat eine Form, die einem runden Loch mit einem Durchmesser von 0,05 mm entspricht.
Gemäß der fünften Ausführungsform ist es wie in der vierten Ausführungsform möglich, das Ausströmen von Kältemittel aus dem Innenabschnitt 105b zu unterbinden, wenn der Innenabschnitt 105b beschädigt oder gebrochen ist, und zu unterbinden, dass die Druckdifferenz auf eine Absperrvorrichtung der Auslaufbegrenzungsvorrichtung 370 wirkt, wenn der Innenabschnitt 105b normal ist.
(Modifikationen der vierten und fünften Ausführungsformen)
Die vorliegende Erfindung ist nicht nur auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann wie folgt umgewandelt oder erweitert werden.
Wenn die Umleitung 181, 391, wie in 8 gezeigt, eine Form hat, die einem runden Loch mit einem Durchmesser länger als 0,06 mm entspricht, kann ein 15-minütiger Mittelwert der Kältemitteldichte 30000 ppm überschreiten. Dann ist es wünschenswert, dass die Umleitung 181, 391 eine Form hat, die einem runden Loch mit einem Durchmesser von 0,06 mm oder kürzer entspricht. Angesichts des Schwierigkeitsgrads des Ausbildens des Abzweiglochs 181a oder einer Abzweigrille 391a, die als die Umleitung 181 oder die Umleitung 391 dient, ist es wünschenswert, dass die Umleitung 181, 391 eine Form hat, die einem runden Loch mit einem Durchmesser von 0,04 mm oder länger entspricht. Unter diesen Gesichtspunkten werden die Umleitungen 181, 391 in einer Form ausgebildet, die einem runden Loch mit einem Durchmesser zwischen 0,04 mm und 0,06 mm entspricht.
Die Umleitung 181 kann in dem Ventilsitz 180e oder in dem Ventilelement 180f ausgebildet sein, um das Hauptventil 180d zu umgehen. Die Umleitung 181, 391 kann durch ein Loch, eine Rille, eine Rohrleitung, einen Spalt zwischen einem Ventilelement und einem Ventilsitz, etc. bekleidet werden. Die Umleitung 181, 391 kann durch eine Rohrleitung bekleidet werden, die einen Außenabschnitt 105a und einen Innenabschnitt 105b verbindet, ohne mit einem Absperrventil integriert zu sein. Anstelle des elektromagnetischen Steuerventils kann das elektromagnetische Ventil 180 ein elektromagnetisches Ventil sein, in dem ein Hauptventil direkt von einer elektromagnetischen Solenoidspule angetrieben wird. In diesem Fall ist die Umleitung 181 derart angeordnet, dass sie das Hauptventil umgeht.
Beide der zwei Absperrventile, welche die Auslaufbegrenzungsvorrichtung 170 bilden, können von elektromagnetischen Ventilen bekleidet werden. Außerdem können beide der Absperrventile, welche die Auslaufbegrenzungsvorrichtung 170 bilden, durch druckansprechende Ventile bekleidet werden, die sich entsprechend dem Kältemitteldruck öffnen, der den Betriebszustand der Kältekreislaufvorrichtung anzeigt. Außerdem können beide der zwei Absperrventile, welche die Auslaufbegrenzungsvorrichtung 170 bilden, jeweils mit Umleitungen versehen sein. In diesem Fall ist eine Summe der Durchmesser der runden Löcher, die jeweils einer Umleitung und der anderen Umleitung entsprechen, zwischen 0,04 mm und 0,06 mm festgelegt.
Die Dekompressorumleitung 133 kann mit einem druckansprechenden Ventil versehen sein, das ansprechend auf einen übermäßig hohen Druck oder eine übermäßig hohe Temperatur einen Durchgang öffnet. Der Innenwärmetauscher kann ein Strahler sein. Dieser Aufbau macht es möglich, die vorliegende Erfindung auf eine Wärmepumpenvorrichtung anzuwenden. Die Steuerung 200 kann den Kompressor 110 und das elektromagnetische Ventil 180 steuern, ohne die Verzögerungszeit TD1 oder die Verzögerungszeit TD2 anzuwenden. Außerdem kann die Kältekreislaufvorrichtung mit einem Ejektor versehen sein.
Zusätzliche Vorteile und Modifikationen werden Fachleuten der Technik ohne weiteres einfallen. Die Erfindung in ihrem weiteren Sinne ist daher nicht auf die spezifischen Details, die repräsentative Vorrichtung und erläuternden Beispiele, die gezeigt und beschrieben sind, beschränkt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 9-104221 A [0002, 0010]
- EP 0768198 A2 [0002, 0010]
- JP 2000-081157 A [0007]
- EP 0971184 A2 [0007]
- WO 01/06183 A1 [0008]
- JP 2002-520572 A [0009]
- DE 19832479 A1 [0009]
- JP 2004-028461 [0010]
- US 2005/0051295 A1 [0010]

Claims

Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung zum Durchführen der Klimatisierung in einem Fahrgastraum eines Fahrzeugs, wobei die Klimatisierungsvorrichtung umfasst: eine Kältekreislaufvorrichtung (1), die einen Kompressor (2), einen strahlenden Wärmetauscher (3), einen Dekompressor (4), einen Kühlungswärmetauscher (5) und einen Kältemittelkreis (11), der den Kompressor (2), den strahlenden Wärmetauscher (3), den Dekompressor (4) und den Kühlungswärmetauscher (5) verbindet, um Kältemittel durch sie hindurch zu zirkulieren, umfasst, wobei der Kältemittelkreis (11) in einen ersten Abschnitt (11b), der in einem Fahrgastraumseitenraum (21) des Fahrzeugs angeordnet ist, und einen zweiten Abschnitt (11a), der in einem Antriebseinheitsinstallationsraum (20), in dem eine Antriebseinheit zum Antrieben des Fahrzeugs installiert ist, angeordnet ist, getrennt ist und der Kühlungswärmetauscher (5) sich in dem ersten Abschnitt (11b) des Kältemittelkreises (11) befindet; und eine Kältemittelströmungsbeschränkungseinrichtung (9, 10) zum Öffnen und Schließen eines Durchgangs zwischen dem ersten Abschnitt (11b) und dem zweiten Abschnitt (11a) des Kältemittelkreises (11), um eine Strömung des Kältemittels von dem zweiten Abschnitt (11a) zu dem ersten Abschnitt (11b) zu ermöglichen und zu unterbinden, wobei die Kältemittelströmungsbeschränkungseinrichtung (9, 10) den Durchgang zwischen dem ersten Abschnitt (11b) und dem zweiten Abschnitt (11a) des Kältemittelkreises (11) öffnet, um die Strömung des Kältemittels von dem zweiten Abschnitt (11a) zu dem ersten Abschnitt (11b) ungeachtet dessen zu ermöglichen, ob die Klimatisierung in dem Fahrgastraum eingeschaltet ist, wenn die Antriebseinheit des Fahrzeugs gestartet ist.
Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung zum Durchführen der Klimatisierung in einem Fahrgastraum eines Fahrzeugs, wobei die Klimatisierungsvorrichtung umfasst: eine Kältekreislaufvorrichtung (1), die einen Kompressor (2), einen strahlenden Wärmetauscher (3), einen Dekompressor (4), einen Kühlungswärmetauscher (5) und einen Kältemittelkreis (11), der den Kompressor (2), den strahlenden Wärmetauscher (3), den Dekompressor (4) und den Kühlungswärmetauscher (5) verbindet, um Kältemittel durch sie hindurch zu zirkulieren, umfasst, wobei der Kältemittelkreis (11) in einen ersten Abschnitt (11b), der in einem Fahrgastraumseitenraum (21) des Fahrzeugs angeordnet ist, und einen zweiten Abschnitt (11a), der in einem Antriebseinheitsinstallationsraum (20), in dem eine Antriebseinheit zum Antrieben des Fahrzeugs installiert ist, angeordnet ist, getrennt ist und der Kühlungswärmetauscher (5) sich in dem ersten Abschnitt (11b) des Kältemittelkreises (11) befindet; und eine Kältemittelströmungsbeschränkungseinrichtung (9, 10) zum Öffnen und Schließen eines Durchgangs zwischen dem ersten Abschnitt (11b) und dem zweiten Abschnitt (11a) des Kältemittelkreises (11), um eine Strömung des Kältemittels von dem zweiten Abschnitt (11a) zu dem ersten Abschnitt (11b) zu ermöglichen und zu unterbinden, wobei die Kältemittelströmungsbeschränkungseinrichtung (9, 10) den Durchgang zwischen dem ersten Abschnitt (11b) und dem zweiten Abschnitt (11a) des Kältemittelkreises (11) öffnet, um die Strömung des Kältemittels von dem zweiten Abschnitt (11a) zu dem ersten Abschnitt (11b) zu ermöglichen, wenn die Antriebseinheit des Fahrzeugs gestartet ist und die Klimatisierung in dem Fahrgastraum ausgeschaltet ist.
Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Kältemittelströmungsbeschränkungseinrichtung (9, 10) umfasst: ein elektromagnetisches Ventil (9), das sich auf einer Einlassseite des Kühlungswärmetauschers (5) befindet; und ein Rückschlagventil (10), das sich auf einer Auslassseite des Kühlungswärmetauschers (5) befindet, um eine Rückströmung des Kältemittels in den Kühlungswärmetauscher (5) zu verhindern.
Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Kältemittelbeschränkungseinrichtung (9, 10) umfasst: einen Dekompressor (4), der sich auf einer Einlassseite des Kühlungswärmetauschers (5) befindet; und ein Rückschlagventil (10), das sich auf einer Auslassseite des Kühlungswärmetauschers (5) befindet, um eine Rückströmung des Kältemittels in den Kühlungswärmetauscher (5) zu verhindern.
Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Kältemittelströmungsbeschränkungseinrichtung (9, 10) den Durchgang zwischen dem ersten Abschnitt (11b) und dem zweiten Abschnitt (11a) des Kältemittelkreises (11) öffnet, um die Strömung des Kältemittels von dem zweiten Abschnitt (11a) zu dem ersten Abschnitt (11b) zu ermöglichen, wenn eine vorgegebene Zeit vergangen ist, seit die Antriebseinheit zuletzt gestoppt wurde und die Antriebseinheit gestartet ist und die Klimatisierung in dem Fahrgastraum ausgeschaltet ist.
Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei: ein Druck des Kältemittels an einem vorgegebenen Punkt in dem zweiten Abschnitt (11a) des Kältemittelkreises (11) erfasst wird, wenn die Antriebseinheit gestartet ist und die Klimatisierung in dem Fahrgastraum ausgeschaltet ist; und die Kältemittelströmungsbeschränkungseinrichtung (9, 10) den Durchgang zwischen dem ersten Abschnitt (11b) und dem zweiten Abschnitt (11a) des Kältemittelkreises (11) öffnet, um die Strömung des Kältemittels von dem zweiten Abschnitt (11a) zu dem ersten Abschnitt (11b) zu ermöglichen, wenn der Druck des Kältemittels an dem vorgegebenen Punkt höher als ein vorgegebener Druck ist.
Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei: ein Druck und eine Temperatur des Kältemittels an einem vorgegebenen Punkt in dem zweiten Abschnitt (11a) des Kältemittelkreises (11) erfasst werden, wenn die Antriebseinheit gestartet ist und die Klimatisierung in dem Fahrgastraum ausgeschaltet ist; und die Kältemittelströmungsbeschränkungseinrichtung (9, 10) den Durchgang zwischen dem ersten Abschnitt (11b) und dem zweiten Abschnitt (11a) des Kältemittelkreises (11) öffnet, um die Strömung des Kältemittels von dem zweiten Abschnitt (11a) zu dem ersten Abschnitt (11b) zu ermöglichen, wenn basierend auf dem Druck und der Temperatur des Kältemittels an dem vorgegebenen Punkt und einem im Voraus gespeicherten Charakteristikdiagramm des Kältemittels geschätzt wird, dass das Kältemittel an dem vorgegebenen Punkt in einem flüssigen abgeschlossenen Zustand ist.
Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei der Druck des Kältemittels an dem vorgegebenen Punkt durch einen Ausstoßdrucksensor (8a) erfasst wird, der auf einer Ausstoßseite des Kompressors (2) installiert ist.
Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Kältemittel Kohlendioxid ist.
Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung (101, 301), die umfasst: einen Kompressor (110); einen Außenwärmetauscher (120); einen Dekompressor (130); einen Innenwärmetauscher (140); und einen Kältemittelkreis (105), der den Kompressor (110), den Außenwärmetauscher (120), den Dekompressor (130) und den Innenwärmetauscher (140) verbindet, um Kältemittel durch sie zu zirkulieren, wobei der Kältemittelkreis (105) in einen ersten Abschnitt (105b), in dem der Innenwärmetauscher (140) sich befindet, und einen zweiten Abschnitt (105a) getrennt ist, wobei die Kältekreislaufvorrichtung (101, 301) ferner eine Auslaufbegrenzungseinrichtung (170, 370) umfasst, die sich zwischen dem ersten Abschnitt (105b) und dem zweiten Abschnitt (105a) des Kältemitteldurchgangs befindet, um eine Verbindung zwischen dem ersten Abschnitt (105b) und dem zweiten Abschnitt (105a) in einen ersten Zustand, in dem eine ausreichende Menge des Kältemittels zum Laufenlassen der Kältekreislaufvorrichtung (101, 301) zwischen dem ersten Abschnitt (105b) und dem zweiten Abschnitt (105a) strömt, oder einem zweiten Zustand, in dem nur eine winzige Menge des Kältemittels, die kleiner als die ausreichende Menge ist, zwischen dem ersten Abschnitt (105b) und dem zweiten Abschnitt (105a) strömt, umzuschalten.
Kältekreislaufvorrichtung (101, 301) gemäß Anspruch 10, wobei die Auslaufbegrenzungsvorrichtung (170, 370) umfasst: eine Absperrvorrichtung (180, 190, 380, 390) zum Sperren eines Durchgangs zwischen dem ersten Abschnitt (105b) und dem zweiten Abschnitt (105a); und eine Umleitung (181, 391), welche die Absperrvorrichtung (180, 190, 380, 390) umgeht, um die winzige Menge des Kältemittels durch sie strömen zu lassen.
Kältekreislaufvorrichtung (101, 301) gemäß Anspruch 11, wobei die Absperrvorrichtung (180, 190, 380, 390) umfasst: ein elektromagnetisches Ventil (180, 380), das sich auf einer stromaufwärtigen Seite des Verdampfers (140) befindet; und ein Einwegventil (190, 390), das sich auf einer stromabwärtigen Seite des Verdampfers (140) befindet, wobei das elektromagnetische Ventil (180, 380) und/oder das Einwegventil (190, 390) die Umleitung (181, 391) hat/haben.
Kältekreislaufvorrichtung (101) gemäß Anspruch 12, wobei die Umleitung (181) das elektromagnetische Ventil (180) umgeht und mit dem elektromagnetischen Ventil (180) integriert ist.
Kältekreislaufvorrichtung (101) gemäß Anspruch 13, wobei das elektromagnetische Ventil (180) ein Steuerventil ist, das hat: ein Hauptventil (180d), das sich entsprechend einem Druck in einer Gegendruckkammer öffnet; und ein Steuerventil (180h), das in einem Steuerdurchgang installiert ist, um den Druck in der Gegendruckkammer einzustellen, wobei die Umleitung (181) das Steuerventil (180h) umgeht.
Kältekreislaufvorrichtung (301) gemäß Anspruch 12, wobei die Umleitung (391) das Einwegventil (390) umgeht und mit dem Einwegventil (390) integriert ist.
Kältekreislaufvorrichtung (101, 301) gemäß irgendeinem der Ansprüche 11 bis 15, wobei die Umleitung (181, 391) eine Form hat, die einem runden Loch mit einem Durchmesser von 0,06 mm oder kürzer entspricht.
Kältekreislaufvorrichtung (101, 301) gemäß irgendeinem der Ansprüche 11 bis 16, wobei die Umleitung (181, 391) eine Form hat, die einen Druck in dem ersten Abschnitt (105b) ansprechend auf eine Änderung einer Atmosphärentemperatur um den ersten Abschnitt (105b) herum und eine Änderung einer Atmosphärentemperatur um den zweiten Abschnitt (105a) herum ungefähr mit einem Druck in dem zweiten Abschnitt (105a) ausgleicht und eine Strömung des Kältemittels ermöglicht, die kleiner als eine Strömung des Kältemittels ist, die durch eine Dekompressorumleitung (133) strömt, welche den Kompressor (130) umgeht.
Kältekreislaufvorrichtung (101, 301) gemäß irgendeinem der Ansprüche 10 bis 17, wobei das Kältemittel der Kältekreislaufvorrichtung (101, 301) Kohlendioxid ist.