DE102012212715A1

DE102012212715A1 - Klimaanlage für Fahrzeug

Info

Publication number: DE102012212715A1
Application number: DE102012212715A
Authority: DE
Inventors: Satoshi Itoh
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-07-31
Filing date: 2012-07-19
Publication date: 2013-01-31
Anticipated expiration: 2032-07-20
Also published as: JP2013032045A; US9327578B2; DE102012212715B4; JP5403006B2; US20130025310A1

Abstract

Eine Klimaanlage (100), die Luft im Inneren eines Fahrgastraums eines Fahrzeugs unter Verwendung eines Wärmepumpenkreislaufs (3) klimatisiert, umfasst: ein Gehäuse (2) mit wenigstens einem ersten Luftdurchgang (61) und einem zweiten Luftdurchgang (62), die voneinander unabhängig sind; einen Innenwärmetauscher (27), der Luft kühlt; und einen Heizwärmetauscher (22), der Luft heizt. Das Innere des Heizwärmetauschers ist in einen ersten Abschnitt, der dem ersten Luftdurchgang entspricht, und einen zweiten Abschnitt, der dem zweiten Luftdurchgang entspricht, unterteilt. Der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt befinden sich durch einen Grenzabschnitt (63) benachbart zueinander. Der Heizwärmetauscher hat einen Kältemitteldurchgang (74), durch den Kältemittel parallel zu dem Grenzabschnitt strömt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Klimaanlage für ein Fahrzeug. Herkömmlicherweise heizt eine Klimaanlage für ein Fahrzeug Luft im Inneren eines Fahrgastraums unter Verwendung von Abwärme des Verbrennungsmotors als eine Wärmequelle. Überdies kann eine Temperatur von klimatisierter Luft für einen fahrerseitigen Raum und einen beifahrerseitigen Raum einzeln festgelegt werden, um die Bequemlichkeit des Fahrgastraums zu erhöhen. In einer derartigen Klimaanlage wird eine Wärmemenge, die für den Heizbetrieb erforderlich ist, durch einen Heizungskern erhalten, und unnötige Wärme wird durch einen Strahler aus dem Fahrzeug abgestrahlt.
Jedoch ist die Abwärme des Verbrennungsmotors in einem Elektromotor unzureichend. JP-A-7-1954 ( US 5 537 831 ) beschreibt eine Klimaanlage, die den Kühlbetrieb und den Heizbetrieb unter Verwendung eines Wärmepumpenkältekreislaufs durchführt.
In dem Wärmepumpenkältekreislauf wird der Kältemitteldurchsatz durch Steuern der Drehzahl eines Kompressors gesteuert, so dass die Menge der in den Fahrgastraum abgegebenen Wärme gesteuert wird. Die Klimaanlage von JP-A-7-1954 hat keinen Wärmetauscher, der Wärme aus dem Fahrgastraum abstrahlt.
In der vorstehend erwähnten Klimaanlage, die Abwärme des Verbrennungsmotors verwendet, wird in einem Fall, in dem die Temperatursteuerung zwischen dem fahrerseitigen Raum und dem beifahrerseitigen Raum unabhängig durchgeführt wird (worauf hier nachstehend als unabhängige Steuerung Bezug genommen wird), die Wärmeabgabe gesteuert, indem jede Luftmisch-(A/M-)Klappe gesteuert wird und überschüssige Wärme von dem Strahler aus dem Fahrgastraum abgestrahlt wird.
Im Gegensatz dazu kann die unabhängige Steuerung in dem Fall des Wärmepumpenkältekreislaufs nicht nur durch Steuern der Luftmischklappe realisiert werden. Wenn die vorgegebene Temperatur zum Beispiel in dem beifahrerseitigen Raum von dem Zustand, in dem für den fahrerseitigen Raum und den beifahrerseitigen Raum die gleiche Temperatur festgelegt ist, gesenkt wird, wird die Wärmemenge, die zum Heizen des Fahrgastraums verwendet wird, verringert. Wenn in diesem Fall die Luftmenge für den beifahrerseitigen Raum nur durch Steuern der Luftmischklappe verringert wird, wird die Wärmeabgabemenge in dem fahrerseitigen Raum vergrößert, und die Wärmemenge, die zum Heizen des Fahrgastraums verwendet wird, ändert sich nicht.
Dann wird es eine Aufgabe für die Klimaanlage, die den Wärmepumpenkältekreislauf verwendet, die unabhängige Steuerung durch Ändern der zum Heizen des Fahrgastraums verwendeten Wärmemenge zu erreichen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Klimaanlage unter Verwendung eines Wärmepumpenkältekreislaufs bereitzustellen, die Luft für mehrere Räume im Inneren eines Fahrgastraums eines Fahrzeugs unabhängig klimatisieren kann.
Gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Klimaanlage, die Luft im Inneren eines Fahrgastraum klimatisiert, die einen Wärmepumpenkältekreislauf verwendet, ein Gehäuse, ein Gebläse, einen Innenwärmetauscher und einen Heizwärmetauscher. Das Gehäuse hat wenigstens einen ersten Luftdurchgang und einen zweiten Luftdurchgang, die voneinander unabhängig sind und sich in eine Luftströmungsrichtung erstrecken. Das Gebläse befördert Luft in das Gehäuse. Der Innenwärmetauscher ist in dem Gehäuse angeordnet, um von dem Gebläse beförderte Luft zu kühlen. Der Heizwärmetauscher ist in dem Gehäuse strömungsabwärtig von dem Innenwärmetauscher angeordnet, um Luft zu heizen, die den Innenwärmetauscher durchläuft. Der Innenwärmetauscher und der Heizwärmetauscher sind ein Teil des Wärmepumpenkreislaufs. Das Innere des Heizwärmetauschers ist in einen ersten Abschnitt, der dem ersten Luftdurchgang entspricht, und einen zweiten Abschnitt, der dem zweiten Luftdurchgang entspricht, unterteilt, wenn das Gehäuse in der Luftströmungsrichtung betrachtet wird. Der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt sind durch einen Grenzabschnitt benachbart zueinander angeordnet. Der Heizwärmetauscher hat einen Kältemitteldurchgang, durch den Kältemittel parallel zu dem Grenzabschnitt strömt.
Folglich kann die Klimaanlage, die den Wärmepumpenkältekreislauf verwendet, Luft für mehrere Räume im Inneren des Fahrgastraums des Fahrzeugs unabhängig klimatisieren.
Die vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung, die unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen gegeben wird, deutlicher, wobei in den Zeichnungen:
1 eine schematische Ansicht ist, die eine Klimaanlage gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt;
2 eine schematische Vorderansicht ist, die einen Heizwärmetauscher der Klimaanlage darstellt;
3 ein Flussdiagramm ist, das ein Heizbetriebsartverfahren darstellt, das von einer elektronischen Steuereinheit der Klimaanlage verarbeitet wird;
4 eine schematische Vorderansicht ist, die einen Heizwärmetauscher einer Klimaanlage gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt;
5 ein Flussdiagramm ist, das ein Heizbetriebsartverfahren darstellt, das von einer elektronischen Steuereinheit einer Klimaanlage gemäß einer dritten Ausführungsform verarbeitet wird; und
6 ein Steuerkennfelddiagramm ist, das eine Beziehung zwischen einer Differenz von Zieltemperaturen und einem Öffnungsgrad einer Luftmischklappe der Klimaanlage der dritten Ausführungsform darstellt.
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden hier nachstehend unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In den Ausführungsformen kann einem Teil, das einem in einer vorhergehenden Ausführungsform beschriebenen Gegenstand entspricht, die gleiche Bezugsnummer zugewiesen werden, und die redundante Erklärung des Teils kann weggelassen werden. Wenn in einer Ausführungsform nur ein Teil eines Aufbaus beschrieben ist, kann eine andere vorhergehende Ausführungsform auf die anderen Teile des Aufbaus angewendet werden. Die Teile können auch dann kombiniert werden, wenn nicht explizit beschrieben ist, dass die Teile kombiniert werden können. Die Ausführungsformen können teilweise kombiniert werden, auch wenn nicht explizit beschrieben ist, dass die Ausführungsformen kombiniert werden können, vorausgesetzt, es liegt kein Nachteil in der Kombination.
(Erste Ausführungsform)
Eine erste Ausführungsform wird unter Bezug auf 1–3 beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, umfasst eine Klimaanlage 100 eine Klimatisierungseinheit 1 und ein elektronisches Steuergerät 10 (ESG), das die Einheit 1 steuert und Luft im Inneren eines Fahrgastraums eines Fahrzeugs klimatisiert.
Die Klimatisierungseinheit 1 führt die Temperatursteuerung durch und ändert eine Luftauslassbetriebsart für einen Fahrerraum und einen Beifahrerraum unabhängig. Der Fahrerraum stellt einen Raum dar, der einen Fahrersitz und einen Rücksitz hinter dem Fahrersitz umfasst. Der Beifahrerraum stellt einen Raum dar, der einen Beifahrersitz neben dem Fahrersitz und einen Rücksitz hinter dem Beifahrersitz umfasst. Die Klimatisierungseinheit 1 befindet sich unter einer (nicht gezeigten) Instrumententafel vor dem Fahrgastraum und befindet sich in einer Links-Rechtsrichtung des Fahrzeugs in der Mitte.
Die Klimatisierungseinheit 1 hat ein Gehäuse 2, ein Gebläse 15 und einen Kältekreislauf 3. Das Gehäuse 2 definiert einen Luftdurchgang, den Luft durchläuft. Das Gebläse 15 erzeugt die Luftströmung in dem Gehäuse 2. Der Kältekreislauf 3 hat einen Verdampfer 27 und einen Heizwärmetauscher 2. Der Verdampfer 27 kühlt Luft, die durch das Gehäuse 2 strömt. Der Heizwärmetauscher 22 heizt Luft, die den Verdampfer 27 durchläuft.
Das Gehäuse 2 ist auf einer Vorderseite in dem Fahrgastraum angeordnet. Das Gehäuse 2 hat einen Innenlufteinlass 11 und einen Außenlufteinlass 12 an dem strömungsaufwärtigen Ende in der Luftströmungsrichtung. Der Innenlufteinlass 11 saugt Luft ins Innere des Fahrgastraums (worauf hier nachstehend als Innenluft Bezug genommen wird), und der Außenlufteinlass 12 saugt Außenluft des Fahrgastraums (auf die hier nachstehend als Außenluft Bezug genommen wird) ein. Eine Luftumschaltklappe 4 ist drehbar auf Innenseiten der Einlässe 11, 12 angeordnet und wird von einem Aktuator 13, wie etwa dem Servomotor angetrieben. Die Klappe 4 schaltet eine Lufteinlassbetriebsart zwischen einer Außenlufteinleitungs-(FRS-)Betriebsart und einer Innenluftzirkulations-(REC-)Betriebsart um.
Das Gehäuse 2 hat mehrere (nicht gezeigte) Luftauslässe an dem strömungsabwärtigen Ende in der Luftströmungsrichtung. Die mehreren Luftauslässe entsprechen jeweils mehreren Sitzen des Fahrzeugs. Die mehreren Sitze sind durch wenigstens einen vorgegebenen Sitz, wie etwa den Fahrersitz und den anderen Sitz, aufgebaut. In dieser Ausführungsform ist der vorgegebene Sitz ein Sitz in dem Fahrerraum, und der andere Sitz ist ein Sitz in dem Beifahrerraum. Klimatisierte Luft wird durch den entsprechenden Luftauslass in Richtung jedes der Räume ausgeblasen.
Als nächstes wird der Kältekreislauf 3 beschrieben. Der Kältekreislauf 3 umfasst eine Kältemittelrohrleitung, die einen Kompressor 21, den Heizwärmetauscher 22, einen ersten Dekompressionsteil, einen Außenwärmetauscher 24, einen zweiten Dekompressionsteil, den Verdampfer 27 und einen Akkumulator 28 ringförmig verbindet. Der Kompressor 21 wird von einem (nicht gezeigten) Antriebsmotor angetrieben, um zu rotieren. Der elektrische Kompressor 21 komprimiert Kältemittel, das von dem Verdampfer 27 angesaugt wird, so dass es eine hohe Temperatur und einen hohen Druck hat, und stößt das komprimierte Kältemittel aus. Der Kompressor 21 arbeitet, indem er mit Energie versorgt wird (EIN), und stoppt den Betrieb, indem die Elektrizitätsversorgung gestoppt wird (AUS). Die Drehzahl des Kompressors (20) wird durch einen Inverter 20 gesteuert, so dass sie eine von dem ESG 10 berechnete Zieldrehzahl hat.
Der Heizwärmetauscher 22 ist in dem Gehäuse 2 angeordnet und befindet sich in der Luftströmungsrichtung strömungsabwärtig von dem Verdampfer 27. Der Heizwärmetauscher 22 heizt Luft, die das Innere durchläuft, indem er Wärme mit Kältemittelgas austauscht, das aus dem Kompressor 21 strömt.
Der erste Dekompressionsteil umfasst ein variables Drosselventil 50, in das Kältemittel von dem Heizwärmetauscher 22 strömt. Das variable Drosselventil 50 ist eine Expansionsventilvorrichtung und dekomprimiert aus dem Heizwärmetauscher 22 strömendes Kältemittel basierend auf der Ventilöffnung. Das variable Drosselventil 50 kann ein elektrisches Expansionsventil zum Heizen (EVH) sein, und die Ventilöffnung wird von dem ESG 10 elektrisch gesteuert. Die Ventilöffnung des Ventils 50 kann von dem ESG 10 vollständig geöffnet werden, wenn die vollständige Öffnungsbetriebsart festgelegt ist. In diesem Fall wirkt das Ventil 50 lediglich als Rohrleitung, ohne das Kältemittel zu dekomprimieren.
Der Außenwärmetauscher 24 ist außerhalb des Gehäuses 2 an einer Position angeordnet, die leicht Wind aufnehmen kann, der erzeugt wird, wenn das Fahrzeug fährt (insbesondere Vorderteil des Motorraums). Der Außenwärmetauscher 24 bewirkt den Wärmeaustausch zwischen Kältemittel, das im Inneren des Außenwärmetauschers 24 strömt, und Außenluft, die von einem (nicht gezeigten) elektromotorischen Ventilator befördert wird. Der Außenwärmetauscher 24 wird zur Zeit der Heizbetriebsart als ein Wärmeabsorber betrieben, der Wärme aus Außenluft aufnimmt. Überdies wird der Außenwärmetauscher 24 zur Zeit der Kühlbetriebsart als ein Strahler betrieben, der Wärme an Außenluft abstrahlt.
Der zweite Dekompressionsteil hat ein variables Drosselventil 26 und eine Umleitungsrohrleitung 33. Das aus dem Außenwärmetauscher 24 strömende Kältemittel strömt in das Ventil 26 oder strömt in die Umleitungsrohrleitung 33, indem es das Drosselventil 26 und den Verdampfer 27 umgeht, um zu dem Akkumulator 28 befördert zu werden. Das variable Drosselventil 26 ist eine Dekompressionsvorrichtung, die aus dem Außenwärmetauscher 24 strömendes Kältemittel basierend auf der Ventilöffnung dekomprimiert. Das variable Drosselventil 26 kann ein elektrisches Expansionsventil zum Kühlen (EVC) sein, und die Ventilöffnung wird von dem ESG 10 elektrisch gesteuert. Überdies ist ein elektromagnetisches Öffnungs-/Schließventil 34 (VH) in der Umleitungsrohrleitung 33 angeordnet und wird geöffnet, indem es mit Energie versorgt wird (EIN). Das Ventil 34 wird geschlossen, wenn die Elektrizitätszufuhr gestoppt ist (AUS).
Der Verdampfer 27 ist ein Innenwärmetauscher, der von dem Ventil 26 dekomprimiertes Kältemittel durch den Wärmeaustausch mit Luft, die von einem Zentrifugalventilator 5 des Gebläses 15 befördert wird, verdampft. Der Verdampfer 27 ist ein Luft-Kältemittelwärmetauscher (Wärmeabsorber), der Kältemittelgas durch den Akkumulator 28 an den Kompressor 21 liefert. Der Akkumulator 28 ist eine Gas-Flüssigkeitsabscheidungsvorrichtung und kann überschüssiges flüssiges Kältemittel, das aus dem Verdampfer 27 strömt, lagern.
Ein Schaltabschnitt schaltet die Betriebsart des Kältemittelkreislaufs 3 um. Das heißt, ein Zirkulationsweg des Kältemittels wird aus einer Kühlbetriebsart, einer Heizbetriebsart und einer Entfeuchtungs-(und Heiz-)Betriebsart ausgewählt. In dieser Ausführungsform entsprechen das variable Drosselventil 50 und das elektromagnetische Öffnungs-/Schließventil 34 dem Schaltabschnitt.
Insbesondere, wenn das variable Drosselventil 50 vollständig geöffnet ist und wenn das Ventil 34 geschlossen ist, wird die Betriebsart des Kältekreislaufs 3 auf die Kühlbetriebsart festgelegt. Wenn das variable Drosselventil 50 festgelegt wird, um Kältemittel zu dekomprimieren, um einen kleine Durchsatz zu erzeugen, und wenn das Ventil 34 geöffnet ist, wird die Betriebsart des Kältekreislaufs 3 auf die Heizbetriebsart festgelegt. Wenn das variable Drosselventil 50 festgelegt wird, um Kältemittel zu dekomprimieren, um einen kleinen Durchsatz zu erzeugen, und wenn das Ventil 34 geschlossen ist, wird die Betriebsart des Kältekreislaufs 3 auf die Entfeuchtungsbetriebsart festgelegt.
Wie in 1 gezeigt, sind ein erster unabhängiger Durchgang 61 und ein zweiter unabhängiger Durchgang 62 strömungsabwärtig von dem Verdampfer 27 in der Luftströmungsrichtung definiert. Die ersten und zweiten unabhängigen Durchgänge 61 und 62 sind unabhängig voneinander. Der erste unabhängige Durchgang 61 ist ein Durchgang zum Klimatisieren in dem Fahrerraum. Der zweite unabhängige Durchgang 62 ist ein Durchgang zum Klimatisieren in dem Beifahrerraum.
2 ist eine Vorderansicht, die die Anordnungsbeziehung des Heizwärmetauschers 22 und der ersten und zweiten unabhängigen Durchgänge 61 und 62 darstellt. Der Heizwärmetauscher 22 wird unter Bezug auf 2 beschrieben. In dem Heizwärmetauscher 22 wird Wärme zwischen Kältemittel, das im Inneren strömt, und Luft, die außen vorbeiläuft, ausgetauscht. Der Heizwärmetauscher 32 umfasst einen Kernteil 71, einen Zuströmungsbehälter 72 und einen Ausströmungsbehälter 73.
Der Kernteil 71 wird durch Schichten mehrerer Innenrohre 74 und mehrerer Außenlamellen 75 gebildet. Jedes der Innenrohre 74 erstreckt sich in der Oben- und Untenrichtung von 2. Ein Ende des Innenrohrs 74 ist mit dem Zuströmungsbehälter 72 verbunden, und das andere Ende des Innenrohrs 74 ist mit dem Ausströmungsbehälter 73 verbunden. Das Rohr 74 ist eine Rohrleitungskomponente, in dessen Innerem Kältemittel zirkuliert. Die mehreren Innenrohre 74 sind in einer Links- und Rechtsrichtung von 2 angeordnet. Der Zuströmungsbehälter 72 und der Ausströmungsbehälter 73 erstrecken sich in der Anordnungsrichtung der Rohre 74. Die Rohre 74 erstrecken sich parallel oder ungefähr parallel zueinander.
Die Außenlamelle 75 ist zwischen den Innenrohren 74 angeordnet und überträgt Wärme von Kältemittel, das durch das Innere des Innenrohrs 74 strömt, auf Luft, die um die Lamelle 75 herum strömt. Jede der Außenlamellen 75 befindet sich zwischen den Innenrohren 74 benachbart zueinander. Das Innenrohr 74 und das Außenrohr 75 sind abwechselnd gestapelt. Die Außenlamelle 75 ist zum Beispiel aus einem dünnen Blechmaterial als eine gewellte Lamelle zu einer Wellenform gefertigt.
Der Zuströmungsbehälter 72 erstreckt sich in der Anordnungsrichtung der Innenrohre 74. Die Enden der Innenrohre 74 sind jeweils durch Hartlöten mit dem Zuströmungsbehälter 72 verbunden. Kältemittel, das aktuell in dem Zuströmungsbehälter 72 gelagert ist, strömt in jedes der Innenrohre 74 und strömt aus den Zuströmungsbehälter 72 in den Ausströmungsbehälter 73. Der Zuströmungsbehälter 72 verteilt das aus dem Kompressor 21 strömende Kältemittel und liefert es an jedes Innenrohr 74. Folglich hat der Heizwärmetauscher 22 einen Allwege-Kernteil.
Der Ausströmungsbehälter 73 erstreckt sich in der Anordnungsrichtung des Innenrohrs 74. Die anderen Enden der Innenrohre 74 sind jeweils durch Hartlöten mit dem Ausströmungsbehälter 73 verbunden. Kältemittel, das durch jedes der Innenrohre 74 strömt, wird von dem Ausströmungsbehälter 73 gesammelt, und das gesammelte Kältemittel strömt in den Außenwärmetauscher 24.
Als nächstes wird die Anordnungsbeziehung zwischen den ersten und zweiten unabhängigen Durchgängen 61, 62 und dem Heizwärmetauscher 22 erklärt. Wie in Pfeilrichtungen von 2 gezeigt, strömt Kältemittel von dem unteren Teil in 2 aufwärts, wenn es in der Luftströmungsrichtung des Gehäuses 2 betrachtet wird. Die Oben- und Untenrichtung von 2 entspricht einer Vertikalrichtung. Der Heizwärmetauscher 22 ist an dem Fahrzeug in einer Weise montiert, dass das Kältemittel in der Vertikalrichtung von der Unterseite zu der Oberseite strömt.
Wie in 1 gezeigt, sind die ersten und zweiten unabhängigen Durchgänge 61 und 62 durch eine Trennplatte 63 getrennt und unterteilt. Die Platte 63 ist durch eine vereinfachte einzelne Strichpunktlinie in 2 gezeigt. Hier in 2 ist die Luftströmungsrichtung senkrecht zu der Anordnungsrichtung der Rohre 74 (Links- und Rechtsrichtung in 2) und der Kältemittelströmungsrichtung (Oben- und Untenrichtung in 2). Wenn das Gehäuse 2 in der Luftströmungsrichtung betrachtet wird, unterteilt die Platte 63 den Innenraum des Heizwärmetauschers 22 in einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt.
Der erste Abschnitt (rechte Seite der Platte 63 in 2) entspricht dem ersten unabhängigen Durchgang 61, und der zweite Abschnitt (linke Seite der Platte 63 in 2) entspricht dem zweiten unabhängigen Durchgang 62. Die Platte 63 entspricht einem Grenzabschnitt, der zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt, die benachbart zueinander sind, definiert ist, und erstreckt sich in der Kältemittelströmungsrichtung (Oben- und Untenrichtung von 2) in dem Heizwärmetauscher 22. Daher strömt das Kältemittel in dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt des Heizwärmetauschers 22 jeweils parallel zu dem Grenzabschnitt.
Wie in 1 gezeigt, hat der erste unabhängige Durchgang 61 einen ersten warmen Durchgang 61a, den warme Luft durchläuft, die mit dem Heizwärmetauscher 22 geheizt wurde, und einen ersten kalten Durchgang 61b, den kalte Luft den Verdampfer 27 durchläuft und den Heizwärmetauscher 22 umgeht.
Ebenso hat der zweite unabhängige Durchgang 62 einen zweiten warmen Durchgang 62a, den warme Luft durchläuft, die mit dem Heizwärmetauscher 22 geheizt wurde, und einen zweiten kalten Durchgang 62b, durch den kalte Luft den Verdampfer 27 durchläuft und den Heizwärmetauscher 22 umgeht.
Eine fahrerseitige Luftmischklappe 6a und eine beifahrerseitige Luftmischklappe 6b sind strömungsaufwärtig von dem Heizwärmetauscher 22 in der Luftströmungsrichtung angeordnet, um die Temperatursteuerung für den Fahrerraum und den Beifahrerraum jeweils unabhängig durchzuführen. Die fahrerseitige Klappe 6a steuert die Temperatur von klimatisierter Luft, die in Richtung des Fahrerraums ausgeblasen werden soll, und die beifahrerseitige Klappe 6b steuert die Temperatur von klimatisierter Luft, die in Richtung des Beifahrerraums geblasen werden soll.
Das heißt, die Luftmischklappe 6a, 6b steuert ein Verhältnis zwischen der warmen Luft, die den warmen Durchgang 61a, 62a durchläuft, und der kalten Luft, die den kalten Durchgang 61b, 62b durchläuft. Die Klappe 6a, 6b wird durch einen Aktuator, wie etwa einen Servomotor, angetrieben.
Ein fahrerseitiger Entfrosterauslass, mittlerer Gesichtsauslass, seitlicher Gesichtsauslass und Fußauslass sind zum Beispiel als der Luftauslass strömungsabwärtig von dem ersten unabhängigen Durchgang 61 in der Luftströmungsrichtung durch jeden Kanal definiert.
Ein beifahrerseitiger Entfrosterauslass, mittlerer Gesichtsauslass, seitlicher Gesichtsauslass und Fußauslass sind zum Beispiel als der Luftauslass strömungsabwärtig von dem zweiten unabhängigen Durchgang 62 in der Luftströmungsrichtung durch jeden Kanal definiert.
Klimatisierte Luft wird durch die fahrerseitigen und beifahrerseitigen Entfrosterauslässe in Richtung einer vorderen Windschutzscheibe des Fahrzeugs ausgeblasen. Klimatisierte Luft wird durch den fahrerseitigen Gesichtsauslass in Richtung des Kopfs und der Brust eines Fahrers ausgeblasen und durch den beifahrerseitigen Gesichtsauslass in Richtung des Kopfs und der Burst eines Fahrgasts ausgeblasen. Klimatisierte Luft wird durch die fahrerseitigen und fahrgastseitigen Fußauslässe jeweils in Richtung eines Fußes eines Fahrers und eines Fahrgasts ausgeblasen.
Überdies sind ein rückseitiger mittlerer Gesichtsauslass, seitlicher Gesichtsauslass und Fußauslass jeweils strömungsabwärtig von dem ersten unabhängigen Durchgang 61 und dem zweiten unabhängigen Durchgang 62 in der Luftströmungsrichtung für einen Fahrgast definiert, der auf einem Rücksitz sitzt.
Die Luftauslassbetriebsart für den Fahrerraum und den Beifahrerraum hat eine Gesichtsbetriebsart, eine Zweihöhen-(B/L-)Betriebsart, eine Fußbetriebsart, eine Fuß-/Entftrosterbetriebsart und eine Entfrosterbetriebsart.
Das ESG 10 ist eine Steuereinrichtung mit einer CPU, die die Verarbeitung und Berechnung durchführt, einem Speicher (ROM, RAM), der verschiedene Programme und Daten speichert, einem E/A-Port, einem Zeitschalter, etc. und ist durch einen Mikrocomputer mit einer wohlbekannten Struktur aufgebaut. Wenn ein Zündschalter des Fahrzeugs eingeschaltet wird (Zünd-EIN), wird elektrische Leistung an das ESG 10 geliefert, und das ESG 10 steuert den Servomotor 13, einen Gebläsemotor 16, die Drosselventile 26 und 50, das elektromagnetische Öffnungs-/Schließventil 34 und den Inverter 20 basierend auf einem Bediensignal, das in einem Klimaanlagenkonsolenfeld 14 eingegeben wird, Sensorsignalen, die von verschiedenen Sensoren ausgegeben werden, und dem in dem Speicher gespeicherten Steuerprogramm elektrisch.
Das Klimaanlagenkonsolenfeld 14 wird beschrieben. Das Klimaanlagenkonsolenfeld 14 ist integral in einer Instrumententafel installiert. Das Klimaanlagenkonsolenfeld 14 hat eine Flüssigkristallanzeige, einen Innen-/Außenluftumschalter, einen vorderen Entfrosterschalter, einen hinteren Entfrosterschalter, einen dualen Schalter, einen Luftauslassbetriebsartschalter, einen Gebläsedurchsatzschalter, einen Klimaanlagen-(A/C-)Schalter, einen Autoschalter, einen AUS-Schalter, einen Fahrerraumtemperatur-Festlegungsschalter, einen Beifahrerraumtemperatur-Festlegungsschalter, etc.
Die Flüssigkristallanzeige hat eine Anzeige für die festgelegte Temperatur, eine Anzeige für eine Luftauslassbetriebsart, eine Luftdurchsatzanzeige, etc. Die Anzeige für die festgelegte Temperatur zeigt die festgelegte Temperatur, die für den Fahrerraum festgelegt wurde, und die festgelegte Temperatur, die für den Beifahrerraum festgelegt wurde, an. Die Anzeige für die Luftauslassbetriebsart zeigt die Luftauslassbetriebsart visuell an, und die Luftdurchsatzanzeige zeigt den Luftdurchsatz des Gebläses visuell an. Überdies können eine Außenlufttemperaturanzeige, eine Ansaugbetriebsartanzeige, eine Zeitanzeige, etc. auf der Flüssigkristallanzeige angeordnet sein. Verschiedene Arten von Bedienschaltern, die auf dem Klimaanlagenkonsolenfeld 14 definiert sind, können in der Flüssigkristallanzeige definiert sein.
Die verschiedenen Arten von Schaltern des Klimaanlagenkonsolenfelds 14 werden erklärt. Der vordere Entfrosterschalter befiehlt die Beschlagschutzfähigkeit der vorderen Windschutzscheibe zu erhöhen, und die Luftauslassbetriebsart wird durch den vorderen Entfrosterschalter auf die Entfrosterbetriebsart festgelegt. Als eine Alternative zu dem Entfrosterschalter kann ohne Bestimmung der Entfrosterbetriebsart durch einen Entfeuchtungsschalter nur eine Entfeuchtung für den Fahrgastraum befohlen werden, oder für die vordere Windschutzscheibe kann nur der Beschlagschutz befohlen werden. Ferner kann ein Beschlagschutzsensor, der den Beschlagszustand der vorderen Windschutzscheibe erfasst, als ein Entfeuchtungsbetriebsart-Festlegungsabschnitt hinzugefügt werden.
Der Betriebsartschalter erfordert, die Luftauslassbetriebsart gemäß der manuellen Bedienung, die durch einen Insassen des Fahrzeugs, wie etwa den Fahrer oder den Fahrgast, durchgeführt wird, als die Gesichtsbetriebsart, Zweihöhen-(B/L-)Betriebsart, Fußbetriebsart oder Fuß-/Entfrosterbetriebsart festzulegen. Der Klimaanlagen-(A/C-)Schalter wird verwendet, um den Kühl- oder Entfeuchtungsbetrieb für den Fahrgastraum festzulegen, indem die Kühl- oder Entfeuchtungsbetriebsart für den Kompressor des Kältekreislaufs 3 ausgewählt wird. Wenn der A/C-Schalter eingeschaltet wird, wird der Kältekreislauf 3 zwangsweise gestartet. Wenn der A/C-Schalter ausgeschaltet wird, wird der Kompressor 21 des Kältekreislaufs 3 zwangsweise gestoppt. Der Temperaturfestlegungsschalter wird verwendet, um jeweils die gewünschte Temperatur (Tsoll) für den Fahrerraum und den Beifahrerraum festzulegen.
Ein Ausstoßdrucksensor 40 erfasst einen Ausstoßdruck (SP) des von dem Kompressor 21 ausgestoßenen Kältemittels. Ein Ausstoßtemperatursensor 41 erfasst eine Ausstoßtemperatur (TD) des von dem Kompressor 21 ausgestoßenen Kältemittels. Ein erster Kältemitteltemperatursensor 42 erfasst eine Kältemitteltemperatur (TCO) an dem Kältemittelauslass des Heizwärmetauschers 22, die aus dem Heizwärmetauscher 22 strömt. Ein zweiter Kältemitteltemperatursensor 43 erfasst eine Kältemitteltemperatur (THO) an dem Kältemittelauslass des Außenwärmetauschers 24, die aus dem Außenwärmetauscher 24 strömt. Von den Sensoren 40, 41, 42, 43 ausgegebene Signale werden in das ESG 10 eingespeist.
Der Ausstoßdrucksensor 40 ist eine Erfassungseinrichtung, die einen Hochdruck des Kältekreislaufs 3 erfasst. Der Ausstoßtemperatursensor 41 ist eine Erfassungseinrichtung, die eine Kältemitteleinlasstemperatur am Einlass des Heizwärmetauschers 22 erfasst. Überdies ist ein hochdruckseitiger Kältemitteldrucksensor 42a in dem Kältekreislauf 3 angeordnet und erfasst einen Druck von Kältemittel, bevor es von dem variablen Drosselventil 50 dekomprimiert wird. Das von dem hochdruckseitigen Kältemitteldrucksensor 42a ausgegebene Signal wird ebenso in das ESG 10 eingespeist.
Ein Außenlufttemperatursensor 44 erfasst die Außenlufttemperatur (TAM) außerhalb des Fahrgastraums. Ein (nicht gezeigter) Nachverdampfertemperatursensor erfasst die Lufttemperatur (TE: auf die als Nachverdampfertemperatur Bezug genommen wird) unmittelbar strömungsabwärtig von dem Verdampfer 27. Ein (nicht gezeigter) Innenlufttemperatursensor erfasst eine Innenlufttemperatur (TR) im Inneren des Fahrgastraums. Ein (nicht gezeigter) Solarsensor erfasst eine Sonnenstrahlungsmenge (TS), die in den Fahrgastraum einfällt. Ein Temperatursensor 48 erfasst eine Lufttemperatur (TGC) unmittelbar strömungsabwärtig von dem Heizwärmetauscher 22 in der Luftströmungsrichtung. Sensorsignale, die von den vorstehenden Sensoren ausgegeben werden, werden in das ESG 10 eingespeist, nachdem sie eine A/D-Wandlung erfahren haben, die von einer A/D-Wandlerschaltung verarbeitet wird. Der Temperatursensor 48 ist jeweils für den ersten unabhängigen Durchgang 61 und den zweiten unabhängigen Durchgang 62 angeordnet.
Das ESG 10 legt die Betriebsart für den Kältekreislauf 3 fest und steuert den Kompressor 21 (Drehzahl), den Öffnungsgrad des variablen Drosselventils 50, 26 und den Öffnungs-/Schließzustand des elektromagnetischen Ventils 34, um den Kreislaufwirkungsgrad des Kältekreislaufs 3 in jeder Betriebsart zu verbessern und zu maximieren.
Wenn der Kältekreislauf 3 auf die Kühlbetriebsart festgelegt ist, ist das variable Drosselventil 50 vollständig geöffnet und das Ventil 34 ist geschlossen. Folglich zirkuliert aus dem Kompressor 21 strömende Kältemittel, wie in einer Leerpfeilrichtung von 1 gezeigt (Kühlkreis und Kreislauf), in der Reihenfolge des Heizwärmetauschers 22, des vollständig geöffneten variablen Drosselventils 50, des Außenwärmetauschers 24, des variablen Drosselventils 26, des Verdampfers 27, des Akkumulators 28 und des Kompressors 21.
Wenn die Kühlbetriebsart gewählt wird, wird der Öffnungsgrad der Luftmischklappe 6a, 6b derart gesteuert, dass sie vollständig geschlossen ist (MAX-KÜHL). Hochtemperatur- und Hochdruckkältemittel, das von dem Kompressor 21 ausgestoßen wird, strahlt keine Wärme ab, während es den Heizwärmetauscher 22 durchläuft. Daher umgeht Luft, die von dem Verdampfer 27 gekühlt wird, den Heizwärmetauscher 22. Zum Beispiel wird die gekühlte Luft aus dem Gesichtsauslass in den Fahrgastraum geblasen, um das Innere des Fahrgastraums zu kühlen, so dass es die gewünschte Temperatur (vorgegebene Temperatur) hat.
Wenn die Entfeuchtungsbetriebsart als die Betriebsart des Kältekreislaufs 3 ausgewählt wird, wird das variable Drosselventil 50 auf die Dekompressionsbetriebsart festgelegt, und das Ventil 34 wird geschlossen. Kältemittel, das von dem Kompressor 21 ausgestoßen wird, zirkuliert, wie durch die Richtung eines mit Punkten gefüllten Pfeils in 1 gezeigt (Entfeuchtungskreis und Kreislauf), in der Reihenfolge des Heizwärmetauschers 22, des variablen Drosselventils 50, des Außenwärmetauschers 24, des variablen Drosselventils 26, des Verdampfers 27, des Akkumulators 28 und des Kompressors 21.
In dem Verdampfer 27 gekühlte und entfeuchtete Luft wird von dem Heizwärmetauscher 22 wieder geheizt. Zum Beispiel wird die wieder geheizte Luft aus dem Entfrosterauslass oder dem Fußauslass in den Fahrgastraum ausgeblasen, so dass er die gewünschte Temperatur (vorgegebene Temperatur) hat. Ferner wird das Innere des Fahrgastraums entfeuchtet und geheizt, um die vordere Windschutzscheibe zu entnebeln. Der Druck des von dem Kompressor 21 ausgestoßenen Kältemittels und der Kältemitteldruck des Außenwärmetauschers 24 werden basierend auf dem Drosselgrad des variablen Ventils für die Heizung 50 und des variablen Ventils zum Kühlen 26 variiert. Auf diese Weise werden die Heizkapazität des Heizwärmetauschers 22 oder die Entfeuchtungskapazität des Verdampfers 27 gesteuert, so dass sie einen Zielwert haben. Die Heizkapazität des Heizwärmetauschers 22 entspricht einer Temperatur von Luft unmittelbar nach dem Heizwärmetauscher 22 und/oder einer Temperatur von Luft, die ausgeblasen wird. Die Entfeuchtungskapazität des Verdampfers 27 entspricht der Nachverdampfertemperatur.
Insbesondere wenn der Kältemitteldruck des Außenwärmetauschers 24 niedrig festgelegt ist (z. B. der Öffnungsgrad des variablen Ventils 50 klein ist und der Öffnungsgrad des variablen Ventils 26 groß ist), wirkt der Außenwärmetauscher 24 als eine Wärmesenke. Die Menge der in dem Heizwärmetauscher 22 abgestrahlten Wärme nimmt zu, und die Temperatur von klimatisierter Luft, die in den Fahrgastraum geblasen werden soll, wird vergleichsweise hoch.
Wenn im Gegensatz dazu der Kältemitteldruck des Außenwärmetausches 24 hoch festgelegt wird (z. B. der Öffnungsgrad des variablen Ventils 50 groß ist und der Öffnungsgrad des variablen Ventils 26 klein ist), wirkt der Außenwärmetauscher 24 als ein Strahler. Die in dem Heizwärmetauscher 22 abgestrahlte Wärmemenge nimmt ab, und die Temperatur von klimatisierter Luft, die in den Fahrgastraum geblasen werden soll, wird vergleichsweise niedrig.
Wenn als nächstes die Heizbetriebsart als die Betriebsart des Kältekreislaufs 3 ausgewählt wird, wird das variable Drosselventil 50 auf die Dekompressionsbetriebsart festgelegt, und das Ventil 34 wird geöffnet. Kältemittel, das aus dem Kompressor 21 ausgestoßen wird, zirkuliert in der Reihenfolge des Heizwärmetauschers 22, des variablen Drosselventils 50, des Außenwärmetauschers 24, des elektromagnetischen Öffnungs-/Schließventils 34, des Akkumulators 28 und des Kompressors 21, wie durch die Richtung eines schwarz gefüllten Pfeils in 1 (Heizkreis und Kreislauf) angezeigt. Wenn die Heizbetriebsart ausgewählt wird, wird außerdem das variable Ventil 26 zum Kühlen 26 vollständig geschlossen.
Der Öffnungsgrad jeder Luftmischklappe 6a und 6b wird derart gesteuert, dass er vollständig geöffnet ist (MAX-HEISS). Wenn das Hochtemperatur- und Hochdruckkältemittel, das von dem Kompressor 21 ausgestoßen wird, den Heizwärmetauscher 22 durchläuft, tauscht das Kältemittel Wärme mit Luft aus, die durch das Innere des Gehäuses 2 strömt, um Wärme abzustrahlen. Zum Beispiel wird die geheizte Luft aus dem Fußauslass in den Fahrgastraum ausgeblasen, und das Innere des Fahrgastraums wird geheizt, so dass es die gewünschte Temperatur (voreingestellte Temperatur) hat.
3 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren darstellt, das von dem ESG 10 in der Heizbetriebsart ausgeführt wird. Das Verfahren von 3 wird alle vorgegebene Zeitspannen durchgeführt, wenn der Zündschalter in dem EIN-Zustand ist, so dass die elektrische Leistung an das ESG 10 geleifert wird. Wenn der Zündschalter von EIN nach AUS geschaltet wird, wird überdies die Lieferung von elektrischer Leistung an das ESG 10 gestoppt, und das Verfahren wird zwangsweise beendet. Das in 3 gezeigte Verfahren wird in einem Zustand wie der Heizbetriebsart gestoppt, in dem das variable Ventil 50 die Dekompressionsbetriebsart hat und in dem das Ventil 34 geöffnet ist.
Bei S11 werden verschiedene Daten in den Speicher für die Datenverarbeitung gelesen, und das Verfahren geht weiter zu S12. Insbesondere werden von den verschiedenen Bedienschaltern des Klimaanlagen-Konsolenfelds 14 und den verschiedenen Sensoren ausgegebene Signale in das ESG 10 eingespeist. Die Signale sind zum Beispiel die Innenlufttemperatur Tr, die Außenlufttemperatur Tam, die Sonnenstrahlungsmenge Ts und die Lufttemperatur TGC unmittelbar nach dem Heizwärmetauscher 22.
Bei S12 werden eine Zieltemperatur T1 klimatisierter Luft, die für den Fahrerraum ausgeblasen werden soll, und eine Zieltemperatur T2 klimatisierter Luft, die für den Beifahrerraum ausgeblasen werden soll, berechnet, indem die Eingangsdaten in eine gespeicherte Berechnungsgleichung eingearbeitet werden, und das Verfahren geht weiter zu S13.
Bei S13 bestimmt das ESG 10, ob die Zieltemperatur T1 für den Fahrerraum und die Zieltemperatur T2 für den Beifahrerraum zueinander gleich sind. Wenn die berechneten Temperaturen T1 und T2 zueinander gleich sind, geht das Verfahren zu Schritt S14. Wenn die berechneten Temperaturen T1 und T2 nicht gleich zueinander sind, geht das Verfahren zu Schritt S16.
Da die Zieltemperaturen T1 und T2 wechselseitig gleich sind, wird bei S14 der Öffnungsgrad jeder Luftmischklappe 6a und 6b derart gesteuert, dass er maximal (MAX-HEISS) wird, und das Verfahren geht zu S15.
Bei S15 wird die Drehzahl des Kompressors 21 in einer Weise gesteuert, dass der Fahrerraum und der Beifahrerraum die Zieltemperatur (T1 = T2) haben, und das Verfahren wird beendet.
Bei S16 wird die Klimatisierung für den Fahrerraum und den Beifahrerraum unabhängig durchgeführt, weil die Zieltemperaturen T1 und T2 nicht wechselseitig gleich sind. Das ESG 10 bestimmt aus der Zieltemperatur T1 für den Fahrerraum und der Zieltemperatur für den Beifahrerraum T2, welche größer ist. Wenn die Zieltemperatur T1 für den Fahrerraum höher als die Zieltemperatur T2 für den Fahrgastraum ist, geht das Verfahren zu S17. Wenn die Zieltemperatur T1 für den Fahrerraum niedriger als die Zieltemperatur T2 für den Beifahrerraum ist, geht das Verfahren zu S19.
Da die Zieltemperatur T1 für den Fahrerraum hoch ist, wird der Öffnungsgrad der fahrerseitigen Luftmischklappe 6a derart gesteuert, dass sie maximal (MAX-HEISS) wird, und der Öffnungsgrad der beifahrerseitigen Luftmischklappe 6b wird derart gesteuert, dass der Beifahrerraum die Zieltemperatur T2 hat, dann geht das Verfahren zu S18.
Bei S18 wird die Drehzahl des Kompressors 21 unter Verwendung des Eingangswerts des fahrerseitigen Sensors gesteuert, so dass der Fahrerraum die Zieltemperatur T1 hat, und das Verfahren wird beendet.
Da die Zieltemperatur T2 für den Beifahrerraum hoch ist, wird bei S19 der Öffnungsgrad der beifahrerseitigen Luftmischklappe 6b gesteuert, so dass er maximal (MAX-HEISS) wird, und der Öffnungsgrad der fahrerseitigen Luftmischklappe 6a wird derart gesteuert, dass der Fahrerraum die Zieltemperatur T1 hat, dann geht das Verfahren zu S110.
Bei S110 wird die Drehzahl des Kompressors 21 unter Verwendung des Eingangswerts des beifahrerseitigen Sensors gesteuert, so dass der Beifahrerraum die Zieltemperatur T2 hat, und das Verfahren wird beendet.
Wenn die Festlegungstemperatur zwischen dem Fahrerraum und dem Beifahrerraum gleich ist, ist auch die Zieltemperatur T1, T2 zwischen dem Fahrerraum und dem Beifahrerraum die gleiche. Daher werden die Luftmischklappen 6a und 6b auf MAX-HEISS fixiert, und die Drehzahl des Kompressors 21 wird in einer Weise gesteuert, dass eine von dem Temperatursensor 48 (zum Beispiel der fahrerseitige Sensor 48), der strömungsabwärtig von dem Heizwärmetauscher 22 angeordnet ist, erfasste Temperatur gleich der Zieltemperatur T1, T2 wird.
Wenn die Festlegungstemperatur für den Fahrerraum höher als die Festlegungstemperatur für den Beifahrerraum ist, ist die Zieltemperatur T1 für den Fahrerraum ebenfalls höher als die Zieltemperatur T2 für den Beifahrerraum. Die fahrerseitige Luftmischklappe 6a wird auf MAX-HEISS fixiert, und die Drehzahl des Kompressors 21 wird derart gesteuert, dass eine von dem fahrerseitigen Temperatursensor 48 erfasste Temperatur gleich der Zieltemperatur T1 wird. Zu dieser Zeit wird der Öffnungsgrad der beifahrerseitigen Luftmischklappe basierend auf dem Eingangswert des beifahrerseitigen Temperatursensors 48 gesteuert, so dass der Beifahrerraum die Zieltemperatur T2 hat.
Wenn die Festlegungstemperatur für den Fahrerraum niedriger als die Festlegungstemperatur für den Beifahrerraum ist, ist die Zieltemperatur T1 für den Fahrerraum ebenfalls niedriger als die Zieltemperatur T2 für den Beifahrerraum. Die beifahrerseitige Luftmischklappe 6b wird auf MAX-HEISS fixiert, und der Öffnungsgrad der fahrerseitigen Luftmischklappe 6a wird gesteuert. Die Drehzahl des Kompressors 21 wird basierend auf dem Eingangswert des beifahrerseitigen Temperatursensors 48 gesteuert.
Der Betriebsmechanismus wird beschrieben. Wenn die beifahrerseitige Luftmischklappe 6b von einem Zustand in dem die fahrerseitige und die beifahrerseitige Luftmischklappe 6a und 6b nicht den MAX-HEISS-Zustand haben, geschlossen wird, wird die Wärmeabstrahlungseigenschaft des zweiten Abschnitts des Heizwärmetauschers 22 (entspricht dem zweiten unabhängigen Durchgang 62 für den Beifahrerraum) verringert. Daher wird es schwierig, Kältemittel, das durch den zweiten Abschnitt des Heizwärmetauschers 22 strömt, zu kondensieren, daher wird der Druckabfall erhöht. Der Kältemitteldurchsatz in dem zweiten Abschnitt wird verringert, um den Kältemitteldruckabfall auszugleichen, so dass er ungefähr den gleichen Druckabfall wie der erste Abschnitt des Heizwärmetauschers 22 hat. Folglich werden der Kältemitteldurchsatz in dem ersten Abschnitt und der Kältemitteldurchsatz in dem zweiten Abschnitt in dem Heizwärmetauscher 22 auf einem festen Verhältnis stabilisiert.
In 2 ist der Kältemitteldurchsatz durch die Größe der Pfeilrichtung dargestellt. Wie durch eine gestrichelte Linie in 2 gezeigt, ist der Kältemitteldurchsatz ursprünglich zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt in dem Heizwärmetauscher 22 gleich. Wenn jedoch die Wärmeabstrahlungseigenschaft geändert wird, indem der Öffnungsgrad der Luftmischklappe 6a, 6b geändert wird, wird der Kältemitteldurchsatz ausgeglichen, so dass zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt der gleiche Kältemitteldruckabfall besteht, und der Kältemitteldurchsatz wird geändert, so dass er ein Verhältnis hat, das durch durchgehende Pfeillinienrichtungen in 2 gezeigt ist.
Wenn angenommen wird, dass die Drehzahl des Kompressors 21 konstant ist, wird der Kältemitteldurchsatz in dem zweiten Abschnitt verringert und wird in dem ersten Abschnitt erhöht. Die Drehzahl des Kompressors 21 wird durch die Zunahmemenge des Durchsatzes in dem ersten Abschnitt verringert, daher kann eine Temperatur von Luft in dem ersten unabhängigen Durchgang 61 dazu gebracht werden, die Zieltemperatur T1 zu haben, und eine Temperatur von Luft in dem zweiten unabhängigen Durchgang 62 kann dazu gebracht werden, die Zieltemperatur T2 zu haben.
Gemäß der ersten Ausführungsform hat das Gehäuse 2 den ersten unabhängigen Durchgang 61 und den zweiten unabhängigen Durchgang 62, die voneinander unabhängig sind. Die fahrerseitige Luftmischklappe 6a ist in dem ersten Durchgang 61 angeordnet, und die beifahrerseitige Luftmischklappe 6b ist in dem zweiten Durchgang 62 angeordnet. Der kalte Durchgang 61b, 62b und der warme Durchgang 61a, 62a sind jeweils in dem ersten unabhängigen Durchgang 61 und dem zweiten unabhängigen Durchgang 62 definiert. Da die unabhängigen Durchgänge 61 und 62 unabhängig voneinander sind, ist es möglich, die Wärmeabgabemenge in Bezug auf die Festlegungstemperaturen, die für den unabhängigen Durchgang 61 und den unabhängigen Durchgang 62 festgelegt werden, zu steuern, indem die Menge an Luft, die den Heizwärmetauscher 22 durchläuft, gesteuert wird.
Der Innenraum des Heizwärmetauschers 22, den Luft durchläuft, ist in den ersten Abschnitt und den zweiten Abschnitt unterteilt, wenn das Gehäuse 2 in der Luftströmungsrichtung betrachtet wird. Der erste Abschnitt entspricht dem ersten unabhängigen Durchgang 61, und der zweite Abschnitt entspricht dem zweiten unabhängigen Durchgang 62. Die Kältemittelströmungsrichtung in dem Heizwärmetauscher 22 entspricht einer Ausdehnungsrichtung des Grenzabschnitts, durch den der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt benachbart zueinander angeordnet sind, in einer Richtung senkrecht zu der Kältemittelströmungsrichtung und der Luftströmungsrichtung.
Mit anderen Worten strömt Kältemittel in dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt des Heizwärmetauschers 22 jeweils parallel zu dem Grenzabschnitt, der den ersten Abschnitt und den zweiten Abschnitt unterteilt. Wenn daher die Wärmeabgabemenge zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt verschieden ist, zum Beispiel, wenn die Luftmenge in dem zweiten Durchgang 62 kleiner als in dem ersten Durchgang 61 wird, um die Wärmeabgabemenge in dem zweiten Durchgang 62 zu verringern, wird es schwierig, das Kältemittel in dem zweiten Abschnitt zu kondensieren, daher wird der Druckabfall erhöht. Zu dieser Zeit wird der Kältemitteldurchsatz in dem zweiten Abschnitt verringert, so dass er den gleichen Druckabfall wie der erste Abschnitt hat. Folglich kann der Kältemitteldurchsatz das feste Verhältnis zwischen dem ersten Abschnitt, der dem Durchgang 61 entspricht, und dem zweiten Abschnitt, der dem Durchgang 62 entspricht, haben.
In einem Vergleichsbeispiel, in dem die Kältemittelströmungsrichtung den Grenzabschnitt senkrecht schneidet, ändert der Durchsatz sich zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt nicht. In dem Vergleichsbeispiel wird der Druckabfall in einem Abschnitt, in dem die Luftmenge verringert ist, groß, und der Wirkungsgrad wird schlechter, als ein Ergebnis wird die von dem Kompressor verbrauchte Leistung so erhöht.
Gemäß der ersten Ausführungsform kann das Verhältnis des Kältemitteldurchsatzes zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt gesteuert werden, so dass die Temperatur von klimatisierter Luft jeweils für den Fahrerraum und den Beifahrerraum einzeln festgelegt werden kann, indem die Luftmenge unter Verwendung der Luftmischklappe 6a und 6b gesteuert wird. Folglich kann die Temperatur in der Klimaanlage 100 unter Verwendung des Wärmepumpenkältekreislaufs 3 für jeden Luftauslass unabhängig festgelegt werden, und der Kreislauf 3 kann effizient betrieben werden.
Während der Kältekreislauf 3 einen Heizbetrieb ausführt, steuert das ESG 10 die Luftmischklappe in dem unabhängigen Durchgang, der dem einen der Luftauslässe entspricht, dass er die größte Luftmenge hat, wenn einer der Luftauslässe derart festgelegt ist, dass er die höchste Temperatur haben soll. Daher kann die Temperatursteuerung für Luft durchgeführt werden, die am meisten geheizt werden sollte, indem die Drehzahl des Kompressors gesteuert wird, und die Temperatursteuerung kann für Luft in dem anderen unabhängigen Durchgang durchgeführt werden, in dem die Festlegungstemperatur niedrig ist, indem der Öffnungsgrad der entsprechenden Luftmischklappe gesteuert wird.
(Zweite Ausführungsform)
Eine zweite Ausführungsform wird unter Bezug auf 4 beschrieben, die eine Anordnungsbeziehung zwischen einem Heizwärmetauscher 22A und den unabhängigen Durchgängen 61 und 62 darstellt. Die Montagerichtung des Heizwärmetauschers 22A relativ zu dem Fahrzeug ist verschieden zu der der ersten Ausführungsform.
In dem Heizwärmetauscher 22A strömt Kältemittel von einem Ende (rechtes Ende in 4) zu dem anderen Ende (links in 4) in dem Rohr 74 des Kernteils 71. Die Rohre 74 sind in der Oben- und Untenrichtung angeordnet, in der der Zuströmungsbehälter 72 und der Ausströmungsbehälter 73 sich erstrecken.
Kältemittel strömt in 4 von links nach rechts, wenn das Gehäuse 2 in der Luftströmungsrichtung betrachtet wird. Die Oben- und Untenrichtung von 4 entspricht der Vertikalrichtung. Der Heizwärmetauscher 22A ist an dem Fahrzeug montiert, so dass er eine Querströmung hat.
Eine Trennplatte 63A trennt und definiert den ersten unabhängigen Durchgang 61 und den zweiten unabhängigen Durchgang 62. Wenn sie in der Luftströmungsrichtung des Gehäuses 2 betrachtet wird, trennt die Platte 63A den Innenraum des Heizwärmetauschers 22A in einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt. Der erste Abschnitt entspricht dem ersten unabhängigen Durchgang 61, und der zweite Abschnitt entspricht dem zweiten unabhängigen Durchgang 62. Die Platte 63A entspricht einem Grenzabschnitt, der zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt, die benachbart zueinander sind, definiert ist, und erstreckt sich in der Kältemittelströmungsrichtung (Links- und Rechtsrichtung von 4) in dem Heizwärmetauscher 22A.
Die zweite Ausführungsform erreicht die gleichen Vorteile wie die erste Ausführungsform. Das heißt, ungeachtet der Montagerichtung können die gleichen Vorteile erreicht werden, indem die Positionsbeziehungsbedingung zwischen der Platte 63A und den unabhängigen Durchgängen 61 und 62 erfüllt wird.
(Dritte Ausführungsform)
Eine dritte Ausführungsform wird unter Bezug auf 5 und 6 beschrieben. In der dritten Ausführungsform ist der Temperatursensor 48 der ersten Ausführungsform beseitigt, und die Luftmischklappe wird unter Verwendung des Kältemitteldrucks des Heizwärmetauschers 22 gesteuert, der von dem Hochdruckkältemitteldrucksensor 42a erfasst wird.
5 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren darstellt, das von dem ESG 10 der dritten Ausführungsform ausgeführt wird. S21, S22, S23 und S25 von 5 sind jeweils ähnlich zu S11, S12, S13, S14 und S15 von 3.
Da die Zieltemperaturen T1 und T2 nicht wechselseitig gleich zueinander sind, bestimmt das ESG 10 bei S26 von 5, aus der Zieltemperatur T1 für den Fahrerrum und der Zieltemperatur T2 für den Beifahrerraum, welche größer ist. Wenn die Zieltemperatur T1 für den Fahrerraum höher als die Zieltemperatur T2 für den Beifahrerraum ist, geht das Verfahren weiter zu S27. Wenn die Zieltemperatur T1 für den Fahrerraum niedriger als die Zieltemperatur T2 für den Beifahrerraum ist, geht das Verfahren zu S28.
Da die Zieltemperatur T1 des Fahrerraums hoch ist, wird bei S27 der Öffnungsgrad der fahrerseitigen Luftmischklappe 6a derart gesteuert, dass er maximal (MAX-HEISS) wird, und der Öffnungsgrad der beifahrerseitigen Luftmischklappe 6b wird unter Verwendung eines Steuerkennfelds gesteuert, das im Voraus in dem Speicher gespeichert wurde, dann geht das Verfahren zu S29.
6 ist ein Beispiel für das Steuerkennfeld. Wenn eine Differenz zwischen den Zieltemperaturen T1 und T2 (|T1–T2|) kleiner wird, wird der Öffnungsgrad der beifahrerseitigen Luftmischklappe 6b, wie in 6 gezeigt, nahe 100% gemacht (MAX-HEISS). Wenn die Differenz zwischen den Zieltemperaturen T1 und T2 (|T1–T2|) größer wird, wird der Öffnungsgrad der beifahrerseitigen Luftmischklappe 6b kleiner gemacht. Eine derartige Beziehung zwischen der Differenz zwischen den Zieltemperaturen T1 und T2 (|T1–T2|) und dem Öffnungsgrad der beifahrerseitigen Luftmischklappe 6b wird im Voraus als das Steuerkennfeld gespeichert.
Da die Zieltemperatur T2 für den Beifahrerraum hoch ist, wird bei S28 der Öffnungsgrad der beifahrerseitigen Luftmischklappe 6b derart gesteuert, dass er maximal (MAX-HEISS) wird, und der Öffnungsgrad der fahrerseitigen Luftmischklappe 6a wird unter Verwendung eines Steuerkennfelds gesteuert, das im Voraus in dem Speicher gespeichert wurde, dann geht das Verfahren zu S29.
Bei S29 wird die Drehzahl des Kompressors 21 in einer Weise gesteuert, dass der Fahrerraum die Zieltemperatur T1 hat und dass der Beifahrerraum die Zieltemperatur T2 hat, und das Verfahren wird beendet.
Gemäß der dritten Ausführungsform kann die Verarbeitungslast des ESG 10 unter Verwendung des Steuerkennfelds verringert werden. Der Öffnungsgrad der Luftmischklappe wird von dem ESG 10 unter Verwendung des Kältemitteldrucks des Heizwärmetauschers 22, der von dem Hochdruckkältemittelsensor 42a erfasst wird, gesteuert. Daher kann die Luftmenge für den unabhängigen Durchgang, der die niedrigere Zieltemperatur hat, basierend auf dem erfassten Kältemitteldruck geeignet festgelegt werden. Folglich kann die Klimatisierung schnell abgeschlossen werden, so dass die vorhandene Temperatur und die voreingestellte Temperatur gehalten werden können.
(Andere Ausführungsformen)
Während die vorliegende Offenbarung unter Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen von ihr beschreiben wurde, versteht sich, dass die Offenbarung nicht auf die bevorzugten Ausführungsformen und Aufbauten beschränkt ist. Die vorliegende Offenbarung soll verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abdecken. Neben den verschiedenen Kombinationen und Aufbauten, die bevorzugt werden, liegen auch andere Kombinationen und Aufbauten, die mehr, weniger oder nur ein einziges Element umfassen, ebenfalls in dem Geist und Bereich der vorliegenden Offenbarung.
Die Klimaanlage 100 kann anstatt zwischen dem Fahrerraum und dem Beifahrerraum unabhängig zwischen einem vorderen Raum und einem hinteren Raum des Fahrgastraums klimatisieren. Die Anzahl unabhängiger Durchgänge kann außer zwei größer oder gleich drei sein.
Der Kernteil 71 kann anstatt einer Schicht mehrere Schichten haben. Die Querschnittfläche ist, wie in 2 und 4 gezeigt, zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt die gleiche. Alternativ kann die Querschnittfläche, die von Luft durchlaufen wird, zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt des Heizwärmetauschers 22 verschieden sein.
Es versteht sich, dass derartige Modifikationen innerhalb des Bereichs der vorliegenden Offenbarung, wie durch die beigefügten Ansprüche definiert, liegen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 71954 A [0002, 0003]
US 5537831 [0002]

Claims

Klimaanlage (100), die Luft im Inneren eines Fahrgastraums eines Fahrzeugs klimatisiert, die einen Wärmepumpenkältekreislauf (3) verwendet, wobei die Klimaanlage umfasst: ein Gehäuse (2), das wenigstens einen ersten Luftdurchgang (61) und einen zweiten Luftdurchgang (62) hat, die voneinander unabhängig sind und sich in eine Luftströmungsrichtung erstrecken; ein Gebläse (15), das Luft in das Gehäuse befördert; einen Innenwärmetauscher (27), der in dem Gehäuse angeordnet ist, um von dem Gebläse beförderte Luft zu kühlen; und einen Heizwärmetauscher (22), der in dem Gehäuse in der Luftströmungsrichtung strömungsabwärtig von dem Innenwärmetauscher angeordnet ist, um Luft zu heizen, die den Innenwärmetauscher durchläuft, wobei der Innenwärmetauscher und der Heizwärmetauscher ein Teil des Wärmepumpenkreislaufs sind, wobei der Innenraum des Heizwärmetauschers in einen ersten Abschnitt, der dem ersten Luftdurchgang entspricht, und einen zweiten Abschnitt, der dem zweiten Luftdurchgang entspricht, unterteilt ist, wenn das Gehäuse in der Luftströmungsrichtung betrachtet wird, der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt durch einen Grenzabschnitt (63) benachbart zueinander angeordnet sind, und der Heizwärmetauscher einen Kältemitteldurchgang (74) hat, durch den Kältemittel parallel zu dem Grenzabschnitt strömt.
Klimaanlage gemäß Anspruch 1, wobei der erste Luftdurchgang und der zweite Luftdurchgang jeweils einen warmen Durchgang (61a, 62a), den warme Luft, die von dem Heizwärmetauscher geheizt wird, durchläuft, und einen kalten Durchgang (61b, 62b), durch den kalte Luft den Innenwärmetauscher durchläuft und den Heizwärmetauscher umgeht, hat, wobei die Klimaanlage ferner umfasst: die erste Luftmischklappe (6a), die ein Verhältnis zwischen der warmen Luft und der kalten Luft in dem ersten Luftdurchgang steuert; und eine zweite Luftmischklappe (6b), die ein Verhältnis zwischen der warmen Luft und der kalten Luft in dem zweiten Luftdurchgang steuert, wobei das Gehäuse einen Lufteinlass (11, 12) und mehrere Luftauslässe hat, die sich entgegengesetzt zu dem Lufteinlass befinden, die mehreren Luftauslässe jeweils mehreren Sitzen in dem Fahrzeug entsprechen, wobei die mehreren Sitze einen vorbestimmten Sitz haben, der wenigstens einen Fahrersitz und den anderen Sitz umfasst, der erste Luftdurchgang (61) Luft von dem Lufteinlass zu einem der Lufteinlässe einleitet, der dem vorbestimmten Sitz entspricht, und der zweite Luftdurchgang (62) Luft von dem Lufteinlass zu dem anderen der Luftauslässe einleitet, der dem anderen Sitz entspricht.
Klimaanlage gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt sich durch den Grenzabschnitt in einer Richtung senkrecht zu der Luftströmungsrichtung und der Kältemittelströmungsrichtung in dem Heizwärmetauscher benachbart zueinander befinden.
Klimaanlage gemäß Anspruch 2 oder 3, die ferner umfasst: einen Temperaturfestlegungsabschnitt (14), durch den eine erste Temperatur von klimatisierter Luft, die aus dem ersten Luftdurchgang geblasen werden soll; und eine zweite Temperatur von klimatisierter Luft, die aus dem zweiten Luftdurchgang geblasen werden soll, festgelegt werden; und eine Steuerung (10), die die erste Temperatur und die zweite Temperatur miteinander vergleicht, um zu bestimmen, welche höher ist, wobei die Steuerung einen Öffnungsgrad der ersten Luftmischklappe steuert, so dass er die maximale Luftmenge hat, wenn die Steuerung bestimmt, dass die erste Temperatur höher als die zweite Temperatur ist, während der Wärmepumpenkältekreislauf einen Heizbetrieb ausführt.
Klimaanlage gemäß Anspruch 4, die ferner umfasst: eine Temperaturerfassungseinrichtung (48), die eine Temperatur von Luft strömungsabwärtig von dem Heizwärmetauscher jeweils in dem ersten Luftdurchgang und dem zweiten Luftdurchgang erfasst, wobei die Steuerung einen Öffnungsgrad der zweiten Luftmischklappe basierend auf der Lufttemperatur, die von der Temperaturerfassungseinrichtung erfasst wird, in einer Weise steuert, dass die klimatisierte Luft, die aus dem zweiten Luftdurchgang geblasen werden soll, die zweite Temperatur hat.
Klimaanlage gemäß Anspruch 4 oder 5, die ferner umfasst: eine Druckerfassungseinrichtung (42a), die einen Druck von Kältemittel in dem Heizwärmetauscher erfasst, wobei die Steuerung einen Öffnungsgrad der zweiten Luftmischklappe basierend auf dem Kältemitteldruck, der von der Druckerfassungseinrichtung erfasst wird, in einer Weise steuert, dass die klimatisierte Luft, die aus dem zweiten Luftdurchgang geblasen werden soll, die zweite Temperatur hat.