DE112011101957B4

DE112011101957B4 - Wärmepumpenkreislauf

Info

Publication number: DE112011101957B4
Application number: DE112011101957.2T
Authority: DE
Inventors: Yoshiki Katoh; Satoshi Itoh
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-06-10
Filing date: 2011-06-09
Publication date: 2023-03-30
Anticipated expiration: 2031-06-10
Also published as: CN102933924A; JP2012017092A; US20130081419A1; WO2011155204A1; DE112011101957T5; CN102933924B; JP5751028B2

Abstract

Wärmepumpenkreislauf, aufweisend:einen Kompressor (11), welcher ein Kältemittel komprimiert und auslässt;einen Wärmetauscher (12) der Nutzerseite, welcher Wärme zwischen dem Kältemittel, das von dem Kompressor (11) ausgelassen wird, und einem Wärmeaustauschfluid austauscht;eine Dekomprimierungseinrichtung (13, 83), welche das Kältemittel, welches von dem Wärmetauscher (12) der Nutzerseite her strömt, dekomprimiert;einen Außenwärmetauscher (16), welcher das Kältemittel, welches durch die Dekomprimierungseinrichtung (13, 83) dekomprimiert wird, dazu bringt, Wärme mit Außenluft auszutauschen, und welches zu verdampfen ist, wobei der Wärmepumpenkreislauf angepasst ist, einen Defrosterbetrieb zum Entfrosten des Außenwärmetauschers (16) auszuführen, wenn der Außenwärmetauscher (16) eingefroren ist;einen Innenverdampfer (20), um es dem Kältemittel auf einer stromabwärtigen Seite von dem Außenwärmetauscher (16) zu ermöglichen, Wärme mit dem Wärmeaustauschfluid auszutauschen, und verdampft zu werden;eine Kältemittelströmungspfadschalteinrichtung, welche ausgebildet ist zum Schalten eines Kältemittelströmungspfads in dem Heizbetrieb, in welchem das Kältemittel, das von dem Kompressor (11) ausgelassen wird, in den Wärmetauscher (12) der Nutzerseite strömt, um das Wärmeaustauschfluid aufzuheizen,und einem Kältemittelströmungspfad in dem Kühlbetrieb, in welchem das Kältemittel, welches Wärme davon an den Außenwärmetauscher (16) ableitet, in den Innenverdampfer (20) strömt, um das Wärmeaustauschfluid zu kühlen;einen Wärmeableitungswärmetauscher (43), welcher in einem Kühlfluidzirkulationskreislauf (40) zum Zirkulierenlassen eines Kühlfluids zum Kühlen einer äu-ßeren Wärmequelle (MG) angeordnet ist, wobei der Wärmeableitungswärmetauscher (43) zum Austauschen von Wärme zwischen dem Kühlfluid und Außenluft angepasst ist; undeine Kühlfluidkreisschalteinrichtung (42), welche ausgestaltet ist zum Schalten zwischen einem Kühlfluidkreislauf, um es dem Kühlfluid zu erlauben, in den Wärmeableitungswärmetauscher (43) zu strömen und einem Kühlfluidkreislauf,um es dem Kühlfluid zu erlauben, den Wärmeableitungswärmetauscher (43) zu umgehen, wobeider Außenwärmetauscher (16) ein Kältemittelrohr (16a) umfasst, in welchem das Kältemittel, welches durch die Dekomprimierungseinrichtung (13, 83) dekomprimiert wird, strömt,wobei ein Wärmeabsorptionsluftdurchlass (16b) zum Strömenlassen der Außenluft um das Kältemittelrohr (16a) herum gebildet ist,der Wärmeableitungswärmetauscher (43) ein Kühlfluidrohr (43a) umfasst, in welchem das Kühlfluid strömt,wobei ein Wärmeableitungsluftdurchlass (43b) zum Strömenlassen der Außenluft um das Kühlfluidrohr (43a) herum gebildet ist,der Wärmeabsorptionsluftdurchlass (16b) und der Wärmeableitungsluftdurchlass (43b) mit einer äußeren Rippe (50) versehen sind, welche eine Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittelrohr (16a) und dem Kühlfluidrohr (43a) ermöglicht bei einem Unterstützen eines Wärmeaustauschs in sowohl dem Außenwärmetauscher (16) als auch dem Wärmeableitungswärmetauscher (43), unddie Kühlfluidkreislaufschalteinrichtung (42) ein Schalten zu dem Kühlfluidkreislauf zum Strömenlassen des Kühlfluids in den Wärmeableitungstauscher (43) in mindestens dem Defrosterbetrieb ausführt;eine Strömungsrichtung des Kältemittels, welches durch das Kältemittelrohr (16a) in dem Heizbetrieb strömt, die gleiche ist wie diejenige des Kältemittels,welches durch das Kältemittelrohr (16a) in dem Kühlbetrieb strömt,wobei ein Wärmeaustauschbereich an einer Kältemitteleinlassseite des Außenwärmetauschers (16) sich in einer Strömungsrichtung der Außenluft mit einem Wärmeaustauschbereich an einer Kühlfluideinlassseite des Wärmeableitungswärmetauschers (43) überlappt,der Außenwärmetauscher (16) derart ausgebildet ist, dass das Kältemittel von relativ hoher Temperatur durch den Wärmeaustauschbereich an der Kältemitteleinlassseite des Außenwärmetauschers (16) im Kühlbetrieb strömt und Kältemittel von relativ niedriger Temperatur durch den Wärmeaustauschbereich an der Kältemitteleinlassseite des Außenwärmetauschers (16) im Heizbetrieb strömt, undder Wärmeableitungswärmetauscher (43) derart ausgebildet ist, dass Kühlfluid von relativ hoher Temperatur durch den Wärmeaustauschbereich an der Kältemitteleinlassseite des Wärmeableitungswärmetauschers (43) in sowohl dem Kühlbetrieb als auch dem Heizbetrieb strömt.

Description

Bezugnahme auf betroffene Anmeldung
Diese Anmeldung basiert auf den japanischen Patentanmeldungen Nr. 2010-132891, angemeldet am 10. Juni 2010, und Nr. 2011-123199, angemeldet am 1. Juni 2011, deren Inhalte hier durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit mit einbezogen sind.
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Wärmepumpenkreislauf zum Ausführen eines Defrosterbetriebs, um Frost bzw. Eis zu entfernen, das sich in einem Wärmetauscher bildet, der als ein Verdampfer dient. Noch genauer bezieht sich die Erfindung auf einen Wärmepumpenkreislauf, welcher geeignet ist, um für eine Klimaanlage für ein Fahrzeug verwendet zu werden, welches mit Schwierigkeiten beim Erhalten einer Wärmequelle für das Aufheizen von einer Antriebsquelle für das Fahren konfrontiert ist.
Hintergrund der Erfindung
Das Patentdokument 1 offenbart auf herkömmliche Weise einen Dampf-Kompressions-Kältekreislauf (Wärmepumpenkreislauf), welcher einen Defrosterbetrieb zum Schmelzen und Entfernen von Eis bzw. Frost, der sich in einem Wärmetauscher gebildet hat, welcher als ein Verdampfer für das Verdampfen der Kältemittel dient, ausführt.
Der Wärmepumpenkreislauf, welcher im Patentdokument 1 offenbart ist, ist an einer Klimaanlage für ein Hybridfahrzeug angewendet. Der Wärmepumpenkreislauf ist konstruiert, um fähig zu sein, zu einem Schalten zwischen einem Heizbetrieb für ein Heizen des Inneren eines Fahrzeuges durch ein Aufheizen von Luft, die in die Fahrgastzelle geblasen wird, als ein Wärmeaustauschfluid, und einem Defrosterbetrieb zum Entfernen von Frost, der sich an einem Außenwärmetauscher, der als Verdampfer in dem Heizbetrieb verwendet wird, gebildet hat.
Noch genauer wird im Defrosterbetrieb, wenn die Frostentstehung an dem Au-ßenwärmetauscher festgestellt worden ist, eine Brennkraftmaschine (Motor) zum Ausgeben einer Antriebskraft für das Fahren des Fahrzeuges gestartet und warme Luft, welche einem Kühler zum Ableiten von Wärme von einem Motorkühlmittel geblasen wird, wird in den Außenwärmetauscher geblasen, um den Außenwärmetauscher dadurch zu entfrosten.
Kurz gesagt ist der Wärmepumpenkreislauf, welcher im Patentdokument 1 offenbart ist, konstruiert zum Entfernen des Frostes, der sich in dem Außenwärmetauscher bildet, durch ein Schmelzenlassen des Frostes unter Verwenden von Abwärme des Motors als die äußere Wärmequelle. Patentdokument 2 schlägt einen Wärmepumpenkreislauf mit einem 4-Wege-Ventil zur Enteisung eines Außenwärmetauschers vor.
Dokument zum Stand der Technik

Dokument 1: JP 2008- 221 997 A
Dokument 2: JP 2000- 62 446 A

Jedoch kann die Struktur zum Übertragen von Wärme, die durch das Kühlmittel von dem Motor absorbiert wurde, an den Verdampfer über die Luft Wärme von der Luft (Warmluft), welche durch den Kühler aufgeheizt ist, in die Umgebungsluft ableiten, was somit zu einem Verlust in der Wärmeübertragung führt, so wie im Patentdokument 1. In einigen Fällen kann die Abwärme von dem Motor als die äußere Wärmequelle nicht auf effektive Art und Weise für ein Entfrosten des Verdampfers verwendet werden.
Wie es oben erwähnt wurde, kann die Abwärme von dem Motor nicht auf effektive Art und Weise für ein Entfrosten des Verdampfers verwendet werden, was eine lange Zeitdauer für das Ausführen des Entfrostens erfordert. Außerdem muss während dem Defrosterbetrieb der Motor weiterhin laufen gelassen werden, was eine Verschlechterung der Treibstoffeffizienz des Fahrzeuges bedeutet. Wenn während dem Defrosterbetrieb der Heizbetrieb angehalten wird, kann sich auch ein Insasse nicht warm genug fühlen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die vorangegangenen Punkte gemacht und es ist eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wärmepumpenkreislauf bereit zu stellen, welcher auf effektive Art und Weise die Wärme nutzen kann, die von einer äußeren Wärmequelle während einem Defrosterbetrieb geliefert wird.
Es ist weiterhin eine zweite Aufgabe der Ausführungsformen der Erfindung, einen Wärmepumpenkreislauf bereit zu stellen, welcher an einer Klimaanlage für ein Fahrzeug angewendet wird, welcher sowohl die effiziente Nutzung von Wärme, welche von der äußeren Wärmequelle geliefert wird, als auch das Verhindern einer unzureichenden Heizung des Insassen während dem Defrosterbetrieb erreicht. Um die obige Aufgabe zu lösen, umfasst gemäß einem ersten Beispiel der vorliegenden Erfindung ein Wärmepumpenkreislauf: einen Kompressor, welcher Kältemittel komprimiert und auslässt; einen Wärmetauscher der Nutzerseite, welcher Wärme zwischen dem Kältemittel, das von dem Kompressor ausgelassen wird, und einem Wärmeaustauschfluid austauscht; eine Dekomprimierungseinrichtung, welche das Kältemittel, welches von dem Wärmetauscher der Nutzerseite her strömt, dekomprimiert; und einen Außenwärmetauscher, welcher das durch die Dekomprimierungseinrichtung dekomprimierte Kältemittel dazu bringt, Wärme mit Außenluft auszutauschen, und das zu verdampfen ist. Der Wärmepumpenkreislauf ist angepasst, um einen Defrosterbetrieb für ein Entfrosten des Außenwärmetauschers auszuführen, wenn der Außenwärmetauscher eingefroren bzw. vereist ist. Der Wärmepumpenkreislauf umfasst des Weiteren einen Wärmeableitungswärmetauscher und eine Kühlfluidkreislaufschalteinrichtung. Der Wärmeableitungswärmetauscher ist in einem Kühlfluidzirkulationskreislauf zum Zirkulierenlassen eines Kühlfluids zum Kühlen einer äußeren Wärmequelle angeordnet und ist angepasst zum Austauschen von Wärme zwischen dem Kühlfluid und der Außenluft. Die Kühlfluidkreislaufschalteinrichtung ist ausgebildet zum Schalten zwischen einem Kühlfluidkreislauf, um es dem Kühlfluid zu erlauben, in den Wärmeableitungswärmetauscher zu strömen, und einen Kühlfluidkreislauf, um es dem Kühlfluid zu erlauben, den Wärmeableitungswärmetauscher zu umgehen. Bei dem Wärmepumpenkreislauf umfasst der Außenwärmetauscher ein Kältemittelrohr, in welchem das durch die Dekomprimierungseinrichtung dekomprimierter Kältemittel strömt, ein Wärmeabsorptionsluftdurchlass zum Strömenlassen der Außenluft ist um das Kältemittelrohr herum gebildet, der Wärmeableitungswärmetauscher umfasst ein Kühlfluidrohr, in welchem das Kühlfluid strömt, ein Wärmeableitungsluftdurchlass zum Strömenlassen der Außenluft ist um das Kühlfluidrohr herum gebildet, der Wärmeabsorptionsluftdurchlass und der Wärmeableitungsluftdurchlass sind mit einer äußeren Rippe versehen, welche eine Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittelrohr und dem Kühlfluidrohr während einem Unterstützen des Wärmeaustausch sowohl von dem Außenwärmetauscher als auch von dem Wärmeableitungswärmetauscher ermöglicht und die Kühlfluidkreislaufschalteinrichtung führt ein Schalten zu dem Kühlfluidkreislauf zum Strömenlassen des Kühlfluids in den Wärmeableitungswärmetauscher in zumindest dem Defrosterbetrieb aus.
Da die Kühlfluidkreislaufschalteinrichtung ein Schalten zu dem Kühlfluidkreislauf für ein Strömenlassen des Kühlfluids in den Wärmeableitungswärmetauscher während dem Defrosterbetrieb ausführt, kann die in dem Kühlfluid, welches durch das Kühlfluidrohr strömt, enthaltene Wärme an den Außenwärmetauscher zum Entfrosten des Außenwärmetauschers übertragen werden.
In diesem Zeitpunkt sind äußere Rippen in dem Wärmabsorptionsluftdurchlass und einem anderen Wärmeableitungsluftdurchlass vorgesehen, um die Wärmeübertragung zwischen einem Kältemittelrohr und einem Kühlfluidrohr zu ermöglichen. Über die äu-ßeren Rippen kann die Wärme des Kühlfluids an den Außenwärmetauscher übertragen werden.
Im Vergleich zu der Struktur im Stand der Technik, bei welcher die Wärme, welche in dem Kühlfluid enthalten ist, an den Außenwärmetauscher über die Luft übertragen wird, kann der Verlust bei der Wärmeübertragung unterbunden werden und somit kann die Wärme, welche von der äußeren Wärmequelle geliefert wird, auf effektive Art und Weise zum Entfrosten des Außenwärmetauschers während dem Defrosterbetrieb verwendet werden. Des Weiteren kann auch die Reduzierung in der erforderlichen Zeit für den Defrosterbetrieb erreicht werden.
Gemäß einem zweiten Beispiel der vorliegenden Erfindung umfasst der Wärmepumpenkreislauf des obigen ersten Beispiels weiterhin: einen Innenverdampfer, um es dem Kältemittel auf einer stromabwärtigen Seite von dem Außenwärmetauscher zu ermöglichen, Wärme mit dem Wärmeaustauschfluid auszutauschen, und verdampft zu werden; eine Kältemittelströmungspfadschalteinrichtung, welche ausgebildet ist zum Schalten eines Kältemittelströmungspfads in dem Heizbetrieb, bei welchem das Kältemittel, das von dem Kompressor ausgelassen wird, in den Wärmetauscher der Nutzerseite strömt, um das Wärmeaustauschfluid aufzuheizen, und eines Kältemittelströmungspfads in dem Kühlbetrieb, bei welchem das Kältemittel, welches Wärme davon an den Außenwärmetauscher ableitet, in den Innenverdampfer strömt, um das Wärmeaustauschfluid zu kühlen. Des Weiteren ist eine Strömungsrichtung des Kältemittels, welches durch das Kältemittelrohr in dem Heizbetrieb strömt, die gleiche, wie diejenige von dem Kältemittel, welches durch das Kältemittelrohr in den Kühlbetrieb strömt.
Diese Anordnung des Wärmepumpenkreislaufs kann das Wärmeaustauschfluid durch den Wärmetauscher der Nutzerseite aufheizen. Der Wärmepumpenkreislauf umfasst zusätzlich einen Innenwärmetauscher und kann somit das Wärmeaustauschfluid unter Verwenden des Innenwärmetauschers auch kühlen.
Während dem Heizbetrieb ist die Strömungsrichtung des Kältemittels, welches durch das Kältemittelrohr strömt, die gleiche, wie diejenige des Kältemittels, welches durch das Kältemittelrohr während dem Kühlbetrieb strömt. Wenn von der Strömungsrichtung der Außenluft her betrachtet, ändert sich nicht die positionsbezogene Beziehung zwischen einem Wärmeaustauschbereich an einer Kältemitteleinlassseite des Außenwärmetauschers und einem Wärmeaustauschbereich an einer Kältemittelauslassseite davon, zwischen dem Heizbetrieb und dem Kühlbetrieb.
Der Außenwärmetauscher und der Wärmeableitungswärmetauscher werden somit makroskopisch als ein Wärmetauscher betrachtet. In dem Kühlbetrieb zum Ableiten von Wärme von dem Kältemittel durch den Außenwärmetauscher wird ein Wärmeaustauschbereich auf der Kältemitteleinlassseite des Außenwärmetauschers zum Strömenlassen des Kältemittels, welches einen Überhitzungsgrad bei einer relativ hohen Temperatur aufweist, in der Strömungsrichtung von der Außenluft auf einen Wärmeaustauschbereich auf der Kühlfluideinlassseite des Wärmeableitungswärmetauschers zum Strömenlassen des Kühlfluids bei einer relativ hohen Temperatur überlagert. Des Weiteren wird ein Wärmeaustauschbereich auf der Kältemittelauslassseite des Außenwärmetauschers zum Strömenlassen des Kältemittels, welche einen Überhitzungsgrad bei einer relativ niedrigen Temperatur aufweist, in der Strömungsrichtung von der Außenluft auf einen Wärmeaustauschbereich auf der Kühlfluidauslassseite des Wärmeableitungswärmetauschers zum Strömenlassen des Kühlfluids bei einer relativ niedrigen Temperatur überlagert. Mit dieser Anordnung kann die Strömung des Kältemittels und die Strömung des Kühlfluids, welche durch beide Wärmetauscher strömen, parallel gemacht werden.
Mit dieser Anordnung kann des Weiteren im Heizbetrieb zum Verdampfen des Kältemittels durch den Außenwärmetauscher der Wärmeaustauschbereich auf der Kältemitteleinlassseite des Außenwärmetauschers, durch welchen das Kältemittel bei einer relativ niedrigen Temperatur strömt, auf den Wärmeaustauschbereich auf der Kühlfluideinlassseite von dem Wärmeableitungswärmetauscher, durch welchen das Kühlfluid bei einer relativ hohen Temperatur strömt, in der Strömungsrichtung von der Außenluft überlagert werden. Der Wärmepumpenkreislauf dieser Ausführungsform kann somit auf effektive Art und Weise die Bildung von Frost unterbinden, die in dem Wärmeaustauschbereich auf der Kältemitteleinlassseite von dem Außenwärmetauscher, durch welchen das Kältemittel bei einer relativ niedrigen Temperatur strömt, verursacht wird.
Gemäß einem dritten Beispiel der vorliegenden Erfindung ist der Wärmepumpenkreislauf des obigen ersten und zweiten Beispiels derart ausgestaltet, dass in dem Defrosterbetrieb eine Einströmmenge von dem Kältemittel, was in den Außenwärmetauscher strömt, im Vergleich zu vor einem Übergang in den Defrosterbetrieb verringert ist.
Somit kann in dem Defrosterbetrieb die Wärme, welche an den Außenwärmetauscher über die äußeren Rippen übertragen wird, daran gehindert werden, in dem Kältemittel absorbiert zu werden, welches durch das Kältemittelrohr des Außenwärmetauschers strömt. Als ein Ergebnis kann die Wärme, welche von der äußeren Wärmequelle geliefert wird, auf effektive Art und Weise zum Entfrosten des Außenwärmetauschers während dem Defrosterbetrieb verwendet werden.
Des Weiteren kann, wie bei einem vierten Beispiel der vorliegenden Erfindung, die Dekomprimierungseinrichtung ein variabler Drosselmechanismus sein, bei welchem ein Drosselöffnungsgrad variabel ist, und die Dekomprimierungseinrichtung kann den Drosselöffnungsgrad in dem Defrosterbetrieb im Vergleich zu vor einem Übergang zu dem Defrosterbetrieb erhöhen. Bei dem Defrosterbetrieb kann somit ein Kältemittel von hoher Temperatur, welches von dem Kompressor ausgelassen wird, unmittelbar zu dem Außenwärmetauscher strömen, wobei dadurch das Entfrosten des Außenwärmetauschers beschleunigt wird.
Des Weiteren kann, wie bei einem fünften Beispiel der vorliegenden Erfindung, der Wärmepumpenkreislauf weiterhin ein Ausströmmengeneinstellventil umfassen, welches zum Einstellen einer Ausströmmenge von dem Kältemittel ausgestaltet ist, das von dem Außenwärmetauscher her strömt, und das Ausströmmengeneinstellventil kann die Ausströmmenge des Kältemittels in dem Defrosterbetrieb im Vergleich zu vor einem Übergang in den Defrosterbetrieb verringern.
Des Weiteren kann, wie bei einem sechsten Beispiel der vorliegenden Erfindung, das Ausströmmengeneinstellventil integral mit einem Auslass für das Kältemittel des Außenwärmetauschers ausgebildet sein. Ein Volumen des Kältemitteldurchlasses von einer Seite eines Auslassanschlusses des Kompressors zu einer Einlassseite von dem Ausströmmengeneinstellventil kann somit reduziert werden, wobei dadurch eine Menge an Kältemittelströmung, die in den Außenwärmetauscher strömt, reduziert wird.
Gemäß einem siebten Beispiel der vorliegenden Erfindung umfasst der Wärmepumpenkreislauf des ersten bis sechsten Beispiels weiterhin ein Außengebläse, welches Außenluft in Richtung zu sowohl dem Außenwärmetauscher als auch dem Wärmeableitungswärmetauscher bläst, und das Außengebläse erhöht eine Luftblasekapazität, wenn der Kompressor angeschalten wird im Vergleich zu vor dem Anhalten des Kompressors.
Wenn der Kompressor angehalten wird, kann die Blasekapazität des Außengebläses erhöht werden, um dadurch schnell die Temperatur des Außenwärmetauschers auf das gleiche Niveau wie die Außenluft anzuheben, was weiter die Zeit für das Entfrosten reduzieren kann. Die Formulierung „wenn ein Kompressor angehalten wird“ bedeutet, dass der Kompressor nicht nur während dem Defrosterbetrieb angehalten wird, sondern ebenso während dem normalen Betrieb.
Bei einem achten Beispiel der vorliegenden Erfindung ist der Wärmepumpenkreislauf gemäß einem von dem ersten bis siebten Beispiel derart ausgestaltet, dass in dem Defrosterbetrieb eine Heizkapazität des Wärmetauschers der Nutzerseite für ein Heizen des Wärmeaustauschfluids im Vergleich zu vor einem Übergang in den Defrosterbetrieb verringert wird.
Die Heizkapazität des Wärmetauschers der Nutzerseite für das Wärmeaustauschfluid wird somit verringert, so dass die Menge von Wärme, die von dem Kältemittel an dem Außenwärmetauscher absorbiert wird, verringert werden kann, um das Entfrosten zu begünstigen. Spezielle Mittel für in Verringern der Heizkapazität des Wärmetauschers der Nutzerseite für das Wärmeaustauschfluid können die Reduzierung einer Strömungsmenge des Kältemittels, welches durch den Kreislauf zirkuliert, umfassen, und die Reduzierung eines Kältemitteldrucks an dem Wärmetauscher der Nutzerseite. Gemäß einem neunten Beispiel der vorliegenden Erfindung sind bei dem Wärmepumpenkreislauf gemäß einem von dem ersten bis achten Beispiel der Wärmeabsorptionsluftdurchlass und der Wärmeableitungsluftdurchlass derart ausgestaltet, dass Volumen von der Außenluft, die in den Wärmeabsorptionsluftdurchlass und den Wärmeableitungsluftdurchlass strömt, in dem Defrosterbetrieb verringert sind.
Der Wärmepumpenkreislauf kann somit die Absorption der Wärme unterbinden, die zu dem Außenwärmetauscher über die äußeren Rippen übertragen wird, in die Außenluft, welche durch den Wärmeabsorptionsluftdurchlass und den Wärmeableitungsluftdurchlass während dem Defrosterbetrieb strömt, und es kann somit effizienter die Wärme, welche von der äußeren Wärmequelle geliefert wird, zum Entfrosten des Außenwärmetauschers in dem Defrosterbetrieb verwenden.
Noch genauer kann ein Außengebläse zum Blasen der Außenluft in Richtung zu sowohl dem Außenwärmetauscher als auch dem Wärmeableitungswärmetauscher vorgesehen sein. Während dem Defrosterbetrieb kann die Blasekapazität des Außengebläses reduziert sein, um dadurch das Volumen der Außenluft zu verringern, welche in dem Wärmeabsorptionsluftdurchlass und den Wärmeableitungsluftdurchlass strömt.
Des Weiteren kann eine Verschlusseinrichtung (Durchlassunterbrechungsmittel) für ein Öffnen und Schließen eines Einströmweges vorgesehen sein, um es der Außenluft zu erlauben, in den Wärmeabsorptionsluftdurchlass und den Wärmeableitungsluftdurchlass zu strömen. Während dem Defrosterbetrieb kann die Verschlusseinrichtung einen Durchlassbereich des Einlassweges der Außenluft verringern, um dadurch das Volumen von Außenluft zu verringern, die in den Wärmeabsorptionsluftdurchlass und den Wärmeableitungsluftdurchlass strömt.
Die Formulierung „Verringerung des Volumens von Außenluft“ bedeutet nicht nur eine Verringerung des Volumens der Luft im Vergleich zu dem derzeitigen Volumen von Einströmluft, sondern ebenso ein Einstellen des Volumens von Luft auf Null (0) (d.h. es der Außenluft nicht zu erlauben, dort hinein zu strömen).
Bei einem zehnten Beispiel der vorliegenden Erfindung umfasst der Wärmepumpenkreislauf gemäß einem von dem ersten bis neunten Beispiel weiterhin ein Außengebläse, welches Außenluft in Richtung zu sowohl dem Außenwärmetauscher als auch dem Ableitungswärmetauscher bläst. In diesem Fall ist der Wärmeableitungswärmetauscher auf einer windwärtigen Seite in der Strömungsrichtung der Außenluft, welche durch das Außengebläse geblasen wird, mit Bezug auf den Außenwärmetauscher angeordnet.
Da die Außenluft, deren Wärme durch den Wärmeableitungswärmetauscher absorbiert wird, in den Außenwärmetauscher strömt, kann die Wärme des Kühlfluids an den Au-ßenluftwärmetauscher nicht nur über die äußeren Rippen, sondern ebenso über die Luft übertragen werden. Während mindestens dem Defrosterbetrieb kann somit die Wärme, welche von der äußeren Wärmequelle geliefert wird, noch effektiver zum Entfrosten des Außenwärmetauschers verwendet werden.
Bei einem elften Beispiel der vorliegenden Erfindung ist bei dem Wärmepumpenkreislauf gemäß einem von dem ersten bis zehnten Beispiel zumindest eines von den Kältemittelrohren zwischen den Kühlfluidrohren angeordnet, mindestens eines von den Kühlfluidrohren ist zwischen den Kältemittelrohren angeordnet, und mindestens einer von dem Wärmeabsorptionsluftdurchlass und Wärmeableitungsluftdurchlass ist als ein Luftdurchlass bzw. ein einziger Luftdurchlass gebildet.
Im Vergleich zu dem Fall, in welchem der Wärmeableitungswärmetauscher und er Au-ßenwärmetauscher in Reihe mit Bezug auf die Strömungsrichtung der Außenluft angeordnet sind, kann somit das Kühlfluidrohr und das Kältemittelrohr nahezu aneinander angeordnet sein. In anderen Worten kann das Kühlfluidrohr an dem Frost, welcher in den Kältemittelrohren gebildet ist, positioniert sein. Während dem Defrosterbetrieb kann somit die Wärme, welche von der äußeren Wärmequelle geliefert wird, auf effektive Art und Weise an den Außenwärmetauscher übertragen werden, um den Defrosterbetrieb auszuführen.
Gemäß einem zwölften Beispiel der vorliegenden Erfindung kann der Wärmepumpenkreislauf von einem des ersten bis elften Beispiels an einer Klimaanlage für ein Fahrzeug angewendet werden und kann einen Innenlufttemperaturerfassungsabschnitt umfassen, welcher ausgebildet ist zum Erfassen einer Innenlufttemperatur des Fahrzeuginneren, und einen Frostentstehungsbestimmungsabschnitt, welcher ausgebildet ist zum Bestimmen der Frostentstehung des Außenwärmetauschers. In diesem Fall ist das Wärmeaustauschfluid Luft, welche in das Fahrzeuginnere geblasen wird, die äußere Wärmequelle ist eine auf dem Fahrzeug montierte Einrichtung, welche im Betrieb Wärme erzeugt, das Kühlfluid ist ein Kühlmittel zum Kühlen der auf dem Fahrzeug montierten Einrichtung, und die Kühlfluidkreislaufschalteinrichtung führt ein Schalten zu dem Kühlfluidkreislauf zum Strömenlassen des Kühlfluids in den Wärmeableitungswärmetauscher aus, wenn durch den Frostentstehungsbestimmungsabschnitt festgestellt wird, dass sich Frost an dem Außenwärmetauscher gebildet hat, und eine Innenlufttemperatur von dem Fahrzeug gleich ist zu oder niedriger ist als eine vorherbestimmte Referenzinnenlufttemperatur.
Mit dieser Anordnung wird die Entstehung von Frost durch einen Frostentstehungsbestimmungsabschnitt festgestellt und wenn die Temperatur einer Innenluft innerhalb der Fahrgastzelle gleich ist zu oder höher ist als eine vorherbestimmte Referenzinnenlufttemperatur, wird der Defrosterbetrieb gestartet. Nachdem die Innenlufttemperatur des Fahrzeuginneren auf das gleiche Niveau aufgewärmt ist, kann der Defrosterbetrieb gestartet werden. Während dem Defrosterbetrieb kann somit der Wärmepumpenkreislauf den Insassen daran hindern, mit der Heizung sich unbehaglich zu fühlen, selbst bei der Verwendung von Mitteln zum Verringern der Heizkapazität der Luft in dem Wärmetauscher der Nutzerseite.
Gemäß einem dreizehnten Beispiel der vorliegenden Erfindung kann der Wärmepumpenkreislauf von einem des ersten bis zwölften Beispiels an einer Klimaanlage für ein Fahrzeug angewendet werden. In diesem Fall umfasst der Wärmepumpenkreislauf des Weiteren einen Frostentstehungsbestimmungsabschnitt zum Bestimmen einer Frostentstehung des Außenwärmetauschers. Das Wärmeaustauschfluid ist des Weiteren Luft, welche in das Fahrzeuginnere geblasen wird, die äußere Wärmequelle ist eine auf dem Fahrzeug montierte Einrichtung, welche im Betrieb Wärme erzeugt, das Kühlfluid ist Kühlmittel zum Kühlen der auf dem Fahrzeug montierten Einrichtung, der Wärmetauscher der Nutzerseite ist in einem Gehäuse angeordnet, wobei darin ein Luftdurchlass gebildet wird, und eine Innenluft-/Außenluftschalteinrichtung zum Ändern eines Verhältnisses der Einführung von Innenluft zu Außenluft, welche in das Gehäuse einzuführen ist, ist in dem Gehäuse angeordnet. Die Kühlfluidkreislaufschalteinrichtung führt des Weiteren ein Schalten zum dem Kühlfluidkreislauf zum Strömenlassen des Kühlfluids zu dem Wärmeableitungswärmetauscher aus, wenn durch den Frostentstehungsbestimmungsabschnitt festgestellt wird, dass sich Frost an dem Außenwärmetauscher bildet, und die Innenluft-/Außenluftschalteinrichtung erhöht das Verhältnis der Einführung von Innenluft zu der Außenluft im Vergleich zu vor dem Übergang zu dem Defrosterbetrieb, wenn durch den Frostentstehungsbestimmungsabschnitt festgestellt wird, dass sich Frost an dem Außenwärmetauscher bildet.
Somit wird selbst bei der Verwendung von Mitteln zum Verringern der Heizkapazität von Luft in dem Wärmetauscher der Nutzerseite während dem Defrosterbetrieb, das Verhältnis der Einführung des Volumens von Innenluft, welche eine hohe Temperatur aufweist, zu demjenigen von Außenluft erhöht, was die Insassen daran hindert, sich mit der Heizung unzufrieden zu fühlen.
Gemäß einem vierzehnten Beispiel der vorliegenden Erfindung ist der Wärmepumpenkreislauf von einem des ersten bis dreizehnten Beispiels an einer Klimaanlage für ein Fahrzeug angewendet und der Wärmepumpenkreislauf umfasst des Weiteren einen Frostentstehungsbestimmungsabschnitt, welcher ausgebildet ist zum Feststellen einer Frostentstehung des Außenwärmetauschers. In diesem Fall ist das Wärmeaustauschfluid Luft, welche in das Fahrzeuginnere geblasen wird, die äußere Wärmequelle ist eine auf dem Fahrzeug montierte Einrichtung, welche im Betrieb Wärme erzeugt, das Kühlfluid ist ein Kühlmittel zum Kühlen der auf dem Fahrzeug montierten Einrichtung, der Wärmetauscher der Nutzerseite ist in einem Gehäuse angeordnet, wobei darin ein Luftdurchlass gebildet wird, eine Luftauslassmodusschalteinrichtung zum Schalten unter Luftauslassmodi durch ein Ändern von Öffnungs-/Schließzuständen von Luftauslässen für ein Blasen der Luft in das Fahrzeuginnere ist in dem Gehäuse angeordnet, zumindest ein Fußluftauslass zum Blasen der Luft zu einem Fuß eines Insassen ist als der Luftauslass vorgesehen, die Kühlfluidkreislaufschalteinrichtung führt ein Schalten zu dem Kühlfluidkreislauf für ein Strömenlassen des Kühlfluids in den Wärmeableitungswärmetauscher aus, wenn festgestellt wird, dass, wenn durch den Frostentstehungsbestimmungsabschnitt festgestellt wird, dass sich Frost an dem Außenwärmetauscher bildet, und die Luftauslassmodusschalteinrichtung für ein Schalten zu dem Luftauslassmodus zum Blasen der Luft von dem Fußluftauslass aus, wenn durch den Frostentstehungsbestimmungsabschnitt festgestellt wird, dass sich Frost an dem Außenwärmetauscher bildet.
Des Weiteren wird selbst bei der Verwendung der Mittel zum Verringern der Heizkapazität von Luft in dem Wärmetauscher der Nutzerseite während dem Defrosterbetrieb ein Schalten zu einem Luftauslassmodus zum Blasen der Luft von einem Fußluftauslass ausgeführt. Im Vergleich zum Beispiel zu dem Fall, in welchem Luft in Richtung zu der Vorderseite des Insassen geblasen wird, kann der Wärmepumpenkreislauf den Insassen daran hindern, sich mit der Heizung unzufrieden zu fühlen.
Gemäß einem fünfzehnten Beispiel der vorliegenden Erfindung ist der Wärmepumpenkreislauf von einem des ersten bis vierzehnten Beispiels an einer Klimaanlage für ein Fahrzeug angewendet und der Wärmepumpenkreislauf umfasst des Weiteren einen Frostentstehungsbestimmungsabschnitt, welcher ausgebildet ist zum Bestimmen einer Frostentstehung des Außenwärmetauschers. In diesem Fall ist das Wärmeaustauschfluid Luft, welche in das Fahrzeuginnere geblasen wird, die äußere Wärmequelle ist eine auf dem Fahrzeug montierte Einrichtung, welche im Betrieb Wärme erzeugt, das Kühlfluid ist ein Kühlmittel zum Kühlen der auf dem Fahrzeug montierten Einrichtung, der Wärmetauscher der Nutzerseite ist in einem Gehäuse angeordnet, wobei darin ein Luftdurchlass gebildet wird, ein Gebläse zum Blasen von Luft in Richtung zu dem Fahrzeuginneren ist in dem Gehäuse angeordnet, die Kühlfluidkreislaufschalteinrichtung führt ein Schalten zu dem Kühlfluidkreislauf zum Strömenlassen des Kühlfluids in den Wärmeableitungswärmetauscher aus, wenn durch den Frostentstehungsbestimmungsabschnitt festgestellt wird, dass sich Frost an dem Außenwärmetauscher bildet, und das Gebläse verringert eine Luftblasekapazität im Vergleich zu vor der Feststellung der Frostentstehung.
Des Weiteren verringert selbst das Gebläse bei der Verwendung der Mittel zum Verringern der Heizkapazität von Luft in dem Wärmetauscher der Nutzerseite während dem Defrosterbetrieb seine Blaskapazität, was den Insassen daran hindert, sich mit der Heizung unzufrieden zu fühlen.
Gemäß einem sechzehnten Beispiel der vorliegenden Erfindung kann der Wärmepumpenkreislauf von einem des ersten bis fünfzehnten Beispiels an einer Klimaanlage für ein Fahrzeug angewendet werden und der Wärmepumpenkreislauf umfasst des Weiteren einen Frostentstehungsbestimmungsabschnitt zum Bestimmen einer Bildung von Frost des Außenwärmetauschers. In diesem Fall ist das Wärmeaustauschfluid Luft, welche in das Fahrzeuginnere geblasen wird, die äußere Wärmequelle kann eine auf dem Fahrzeug montierte Einrichtung sein, welche im Betrieb Wärme erzeugt, das Kühlfluid kann ein Kühlmittel zum Kühlen der auf dem Fahrzeug montierten Einrichtung sein, der Frostentstehungsbestimmungsabschnitt kann feststellen, dass Frost an dem Außenwärmetauscher gebildet wird, wenn eine Fahrzeuggeschwindigkeit gleich ist zu oder niedriger ist als eine vorher bestimmte Referenzgeschwindigkeit und wenn eine Temperatur des Kältemittels auf einer Auslassseite von dem Außenwärmetauscher gleich ist zu oder niedriger ist als 0°C und die Kühlfluidkreislaufschalteinrichtung kann ein Schalten zu einem Kühlfluidkreislauf zum Strömenlassen des Kühlfluids in den Wärmeableitungswärmetauscher ausführen, wenn durch den Frostentstehungsbestimmungsabschnitt festgestellt wird, dass sich an dem Außenwärmetauscher Frost bildet.
Noch genauer kann, wenn sich der Frost an dem Außenwärmetauscher bildet, die Wärme, welche in einer auf dem Fahrzeug montierten Einrichtung enthalten ist, auf effektive Art und Weise zum Entfrosten des Außenwärmetauschers verwendet werden. Des Weiteren stellt ein Frostentstehungsbestimmungsabschnitt fest, dass sich Frost an dem Außenwärmetauscher bildet, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeuges gleich ist zu oder niedriger ist als eine vorherbestimmte Referenzfahrzeuggeschwindigkeit und die Temperatur des Kältemittels auf der Auslassseite des Außenwärmetauschers gleich ist zu oder niedriger ist als 0°C. Auf diese Weise wird die geeignete Feststellung einer Frostentstehung ausgeführt, indem die Fahrzeuggeschwindigkeit in Betracht gezogen wird.
Gemäß einem siebzehnten Beispiel der vorliegenden Erfindung kann bei dem Wärmepumpenkreislauf gemäß dem sechzehnten Beispiel der Frostentstehungsbestimmungsabschnitt feststellen, dass sich Frost an dem Außenwärmetauscher gebildet hat, wenn die Geschwindigkeit des fahrenden Fahrzeuges gleich ist zu oder niedriger ist als eine vorherbestimmte Referenzgeschwindigkeit und wenn die Temperatur des Kältemittels auf der Auslassseite des Außenwärmetauschers gleich ist zu oder niedriger ist als 0°C. Der Begriff „fahrendes Fahrzeug“ bedeutet, dass ein Fahrzeug, dessen Geschwindigkeit Null ist, d.h. ein Anhalten des Fahrzeugs, nicht umfasst ist.
Gemäß einem achtzehnten Beispiel der vorliegenden Erfindung umfasst der Wärmepumpenkreislauf von einem der Beispiele 12 bis 17 weiterhin einen Kühlmitteltemperaturerfassungsabschnitt, der ausgebildet ist zum Erfassen einer Temperatur des Kühlmittels, welches in einer auf dem Fahrzeug montierten Einrichtung strömt. In diesem Fall führt die Kühlfluidkreislaufschalteinrichtung ein Schalten zu dem Kühlfluidkreislauf zum Strömenlassen des Kühlfluids in den Wärmeableitungswärmetauscher aus, wenn die durch den Kühltemperaturerfassungsabschnitt erfasste Kühltemperatur bestimmt wird, gleich zu oder höher als die vorherbestimmte Referenztemperatur zu sein.
Auf diese Weise wird Wärme, die in dem Kühlmittel enthalten ist, von dem Wärmeableitungswärmetauscher abgeleitet, was die auf dem Fahrzeug montierte Einrichtung vor einer Überhitzung schützen kann. Die von dem Wärmeableitungswärmetauscher abgeleitete Wärme kann an den Außenwärmetauscher übertragen werden und sodann in dem Kältemittel absorbiert werden. Im normalen Betrieb des Wärmepumpenkreislaufs kann die Innenluft auf effektive Art und Weise aufgeheizt werden. Die Heizleistung der Klimaanlage für das Fahrzeug kann als ein Ergebnis verbessert werden.
Gemäß einem neunzehnten Beispiel der vorliegenden Erfindung speichert bei dem Wärmepumpenkreislauf von einem des ersten bis achtzehnten Beispiels der Kühlfluidzirkulationskreislauf darin die Wärme, welche in der externen Wärmequelle enthalten ist, wenn die Kühlfluidkreislaufschalteinrichtung ein Schalten zu dem Kühlfluidkreislauf schaltet, um es dem Kühlfluid zu erlauben, den Wärmeableitungswärmetauscher zu umgehen.
Wenn somit der Defrosterbetrieb nicht erforderlich ist, führt die Kühlfluidkreislauf schalteinrichtung ein Schalten zu dem Kühlfluidkreislauf zum Erlaubenlassen der Strömung des Kühlfluids, den Wärmeableitungswärmetauscher zu umgehen, aus, welcher die in der äußeren Wärmequelle enthaltene Wärme in dem Wärmepumpenkreislauf speichern kann. Als ein Ergebnis kann die während dem Defrosterbetrieb gespeicherte Wärme verwendet werden, um das Entfrosten in einer kurzen Zeitdauer zu vervollständigen.
Gemäß einem zwanzigsten Beispiel der vorliegenden Erfindung ist zum Beispiel der Wärmepumpenkreislauf des neunzehnten Beispiels an einer Klimaanlage für ein Fahrzeug angewendet. In diesem Fall kann das Wärmeaustauschfluid Luft sein, welche in das Fahrzeuginnere geblasen wird, die äußere Wärmequelle kann eine auf dem Fahrzeug montierte Einrichtung sein, welche im Betrieb Wärme erzeugt, das Kühlfluid kann ein Kühlmittel zum Kühlen der auf dem Fahrzeug montierten Einrichtung sein und der Kühlfluidzirkulationskreislauf kann Wärme speichern, welche von der auf dem Fahrzeug montierten Einrichtung in dem Kühlmittel abgeleitet wird, wenn die Kühlfluidkreislaufschalteinrichtung ein Schalten zu dem Kühlfluidkreislauf ausführt, um es dem Kühlfluid zu erlauben, den Wärmeableitungswärmetauscher zu umgehen.
Gemäß einem einundzwanzigsten Beispiel der vorliegenden Erfindung ist der Wärmepumpenkreislauf des neunzehnten Beispiels an einer Klimaanlage für ein Fahrzeug angewendet. In diesem Fall kann das Wärmeaustauschfluid Luft sein, welche in das Fahrzeuginnere geblasen wird, die äußere Wärmequelle kann ein Heizelement zum Erzeugen von Wärme durch ein Versorgen mit Strom sein, das Kühlfluid kann ein Kühlmittel zum Kühlen des Heizelements sein und der Kühlfluidzirkulationskreislauf kann die von dem Heizelement in dem Kühlmittel abgeleitete Wärme speichern, wenn die Kühlfluidkreislaufschalteinrichtung ein Schalten zu dem Kühlfluidkreislauf ausführt, um es dem Kühlfluid zu ermöglichen, den Wärmeableitungswärmetauscher zu umgehen.
Gemäß einem zweiundzwanzigsten Beispiel der vorliegenden Erfindung ist der Wärmepumpenkreislauf des einundzwanzigsten Beispiels an einer Klimaanlage für ein Fahrzeug angewendet. In diesem Fall kann das Wärmeaustauschfluid Luft sein, welche in das Fahrzeuginnere geblasen wird, wobei eine auf einem Fahrzeug montierte Einrichtung, welche im Betrieb Wärme erzeugt und ein Heizelement zum Erzeugen von Wärme durch ein Versorgen mit Strom als die äußere Wärmequelle vorgesehen sein können, das Kühlfluid kann ein Kühlmittel zum Kühlen des Heizelements und der auf dem Fahrzeug montierten Einrichtung sein und der Kühlfluidzirkulationskreislauf kann die von mindestens einem von der auf dem Fahrzeug montierten Einrichtung und dem Heizelement in dem Kühlmittel geleitete Wärme speichern, wenn die Kühlfluidkreislaufschalteinrichtung ein Schalten zu dem Kühlfluidkreislauf ausführt, um es dem Kühlmittel zu erlauben, den Wärmeableitungswärmetauscher zu umgehen.
Des Weiteren kann wie bei einem dreiundzwanzigsten Beispiel der vorliegenden Erfindung das Heizelement ein solches sein, bei dem die Menge von davon erzeugter Wärme basierend auf einer Außenlufttemperatur gesteuert wird. Daher kann es daran gehindert werden, dass unnötige elektrische Leistung in dem Heizelement verbraucht wird.
Gemäß einer 24. Beispiel der vorliegenden Erfindung kann der Wärmepumpenkreislauf weiterhin umfassen: einen Außeneinheit-Bypass-Durchlass, welcher das von der Dekomprimierungseinrichtung dekomprimierte Kältemittel dazu bringt, den Außenwärmetauscher zu umgehen, und das Kältemittel zu einer Kältemittelauslassseite des Außenwärmetauschers zu leiten; und eine Außeneinheit-Bypass-Durchlassschalteinrichtung, welche ausgebildet ist zum Schalten zwischen einem Kältekreislauf zum Leiten des Kältemittels, welches durch die Dekomprimierungseinrichtung dekomprimiert wird, zu dem Außenwärmetauscher, und einem Kältemittelkreislauf zum Leiten des durch die Dekomprimierungseinrichtung dekomprimierten Kältemittels in Richtung zu dem Außeneinheit-Bypass-Durchlass. In diesem Fall führt in dem Defrosterbetrieb die Außeneinheit-Bypass-Durchlassschalteinrichtung ein Schalten zu dem Kältemittelkreislauf aus, um das Kältemittel, das durch die Dekomprimierungseinrichtung dekomprimiert wird, zu dem Außeneinheit-Bypass-Durchlass zu leiten.
Die Außeneinheit-Bypass-Durchlassschalteinrichtung führt ein Schalten zu einem Kältemittelkreislauf zum Leiten des Kältemittels, welches durch die Dekomprimierungseinrichtung dekomprimiert wird, zu einem Außeneinheit-Bypass-Durchlass in dem Defrosterbetrieb aus, was die Wärme, welche zu dem Außenwärmetauscher über die äußeren Rippen übertragen wird, daran hindern kann, in dem Kältemittel absorbiert zu werden, welches durch den Außenwärmetauscher während dem Defrosterbetrieb strömt.
Die von der äußeren Wärmequelle gelieferte Wärme kann dementsprechend auf effizientere Weise zum Entfrosten des Außenwärmetauschers während dem Defrosterbetrieb verwendet werden. Zum Beispiel kann bei einer Anwendung an einer Klimaanlage für ein Fahrzeug die Luft durch den Wärmetauscher der Nutzerseite aufgeheizt werden, um das Heizen des Fahrzeugs im Inneren zu erreichen.
Gemäß einem fünfundzwanzigsten Beispiel der vorliegenden Erfindung kann der Wärmepumpenkreislauf weiterhin umfassen: einen Innenverdampfer, welcher Wärme zwischen dem Kältemittel auf einer stromabwärtigen Seite des Außenwärmetauschers und dem Wärmeaustauschfluid austauscht; einen Verdampfer-Bypass-Durchlass, welcher das Kältemittel auf der stromabwärtigen Seite von dem Außenwärmetauscher dazu bringt, den Innenverdampfer zu umgehen und das Kältemittel zu einem Kältemittelauslass des Innenverdampfers zu leiten; und eine Verdampfer-Bypass-Durchlassschalteinrichtung, welche ausgebildet ist zum Schalten eines Kältemittelkreislaufs zum Leiten des Kältemittels auf einer stromabwärtigen Seite von dem Außenwärmetauscher zu dem Innenverdampfer und einem Kältekreislauf zum Leiten des Kältemittels auf der stromabwärtigen Seiten des Außenwärmetauschers zu dem Verdampfer-Bypass-Durchlass. Im Defrosterbetrieb führt die Verdampfer-Bypass-Durchlassschalteinrichtung ein Schalten zu dem Kältemittelkreislauf zum Leiten des Kältemittels auf der stromabwärtigen Seite von dem Außenwärmetauscher zu dem Innerverdampfer aus.
Während dem Defrosterbetrieb leitet somit die Verdampfer-Bypass-Durchlassschalteinrichtung das Kältemittel auf der stromabwärtigen Seite des Außenwärmetauschers zu einer Seite eines Innenverdampfers, so dass der Innenverdampfer das Wärmeaustauschfluid durch eine Wärmeabsorptionswirkung kühlen kann, wenn das Kältemittel verdampft wird. Bei einer Anwendung an einer Klimaanlage für ein Fahrzeug kann zum Beispiel ein Entfeuchtungs-Heizbetrieb erreicht werden, bei welchem die Luft, welche durch den Innenverdampfer gekühlt wird, wieder durch den Wärmetauscher der Nutzerseite aufgeheizt wird.
Gemäß einem sechsundzwanzigsten Beispiel der vorliegenden Erfindung kann der Wärmepumpenkreislauf an einer Klimaanlage für ein Fahrzeug angewendet sein. In diesem Fall ist das Wärmeaustauschfluid Luft, welche in das Fahrzeuginnere geblasen wird, der Wärmetauscher der Nutzerseite ist in einem Gehäuse angeordnet, wobei darin ein Luftblasedurchlass gebildet wird und in dem Gehäuse ist eine Hilfsheizvorrichtung zum Heizen der Luft vorgesehen, welche in das Fahrzeug geblasen wird, unter Verwenden einer Heizquelle von zumindest einem von einem Heizfluid, das in einer auf einem Fahrzeug montierten Einrichtung aufgeheizt wird, die im Betrieb Wärme erzeugt, und einem Heizelement, das durch ein Versorgen mit Strom Wärme erzeugt.
Die Luft kann somit durch die Hilfsheizvorrichtung aufgeheizt werden, selbst wenn die Heizkapazität des Wärmetauschers der Nutzerseite für die Luft reduziert ist durch ein Verringern der Kältemittelauslasskapazität des Kompressors während dem Defrosterbetrieb. Diese Anordnung kann die Temperaturverminderung der Luft unterbinden, welche in das Fahrzeuginnere geblasen wird, und kann somit den Insassen daran hindern, sich mit der Heizung unzufrieden zu fühlen.
Figurenliste

1 ist eine schematische Gesamtdarstellung, welche einen Kältemittelstrom in einem Heizbetrieb eines Wärmepumpenkreislaufs gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt;
2 ist eine schematische Gesamtdarstellung, welche einen Kältemittelstrom in einem Defrosterbetrieb von dem Wärmepumpenkreislauf gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
3 ist eine schematische Gesamtdarstellung, welche einen Kältemittelstrom in einem Betrieb einer Abwärmenutzung des Wärmepumpenkreislaufs gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
4 ist eine schematische Gesamtdarstellung, welche einen Kältemittelstrom in einem Kühlbetrieb des Wärmepumpenkreislaufs gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
5 ist eine schematische Darstellung, welche eine Detailstruktur einer Innenluftklimatisierungseinheit gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
6 ist eine schematische Gesamtdarstellung, welche einen Kältemittelstrom bei einem Heizbetrieb von einem Wärmepumpenkreislauf gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt;
7 ist eine schematische Gesamtdarstellung, welche einen Kältemittelstrom in einem Defrosterbetrieb von einem Wärmepumpenkreislauf gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt;
8 ist eine schematische Gesamtdarstellung, welche einen Kältemittelstrom in einem Defrosterbetrieb von einem Wärmepumpenkreislauf gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt;
9 ist eine schematische Gesamtdarstellung, welche einen Kältemittelstrom in einem Defrosterbetrieb von einem Wärmepumpenkreislauf gemäß einer fünften Ausführungsform zeigt;
10 ist eine perspektivische Ansicht von einer Wärmetauscherstruktur gemäß einer sechsten Ausführungsform;
11 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Wärmetauscherstruktur gemäß der sechsten Ausführungsform;
12 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A der 10;
13 ist eine erläuternde Perspektivansicht zum Erläutern der Strömung des Kältemittels und der Strömung des Kühlmittels bei der Wärmetauscherstruktur gemäß der sechsten Ausführungsform;
14 ist ein Flussdiagramm, welches einen Steuerablauf einer Steuerung einer Verbindung im Fahrzeuginneren gemäß einer siebten Ausführungsform zeigt;
15 ist ein Flussdiagramm, welches einen anderen Steuerablauf der Steuerung einer Verbindung im Fahrzeuginneren gemäß der siebten Ausführungsform zeigt;
16 ist ein Flussdiagramm, welches einen anderen Steuerablauf der Steuerung einer Verbindung im Fahrzeuginneren gemäß der siebten Ausführungsform zeigt;
17 ist ein Flussdiagramm, welches einen anderen Steuerablauf der Steuerung einer Verbindung im Fahrzeuginneren gemäß der siebten Ausführungsform zeigt;
18 ist eine schematische Gesamtdarstellung, welche einen Kältemittelstrom in einem Defrosterbetrieb eines Wärmepumpenkreislaufs gemäß einer achten Ausführungsform zeigt;
19 ist eine schematische Gesamtdarstellung, welche einen Kältemittelstrom in einem Defrosterbetrieb von einem Wärmepumpenkreislauf gemäß einer neunten Ausführungsform zeigt;
20 ist eine schematische Gesamtdarstellung, welche einen Kältemittelstrom in einem Defrosterbetrieb eines Wärmepumpenkreislaufs gemäß einer zehnten Ausführungsform zeigt; und
21 ist eine schematische Gesamtdarstellung, welche einen Kältemittelstrom in einem Defrosterbetrieb von einem Wärmepumpenkreislauf gemäß einer elften Ausführungsform zeigt.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Erste Ausführungsform
Unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 wird unten eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. Bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Wärmepumpenkreislauf 10 an einer Klimaanlage 1 für ein Fahrzeug eines sogenannten Hybridautos angewendet, welches eine Antriebsleistung zum Fahren von einer Brennkraftmaschine (Motor) und einem elektrischen Motor MG zum Fahren erhalten kann. Die 1 zeigt eine gesamte Konfigurationsdarstellung der Klimaanlage 1 für das Fahrzeug dieser Ausführungsform.
Das Hybridauto kann ein Schalten zwischen einem Fahrzustand ausführen, in welchem das Fahrzeug fährt unter Erhalten der Antriebsleistung von sowohl dem Motor als auch dem elektrischen Motor MG zum Fahren durch ein Betreiben oder Anhalten des Motors abhängig von der Fahrlast des Fahrzeugs oder ähnlichem und einem anderen Fahrzustand, in welchem das Fahrzeug fährt unter Erhalten der Antriebsleistung lediglich von dem elektrischen Motor MG zum Fahren durch ein Anhalten des Motors. Das Hybridauto kann somit die Treibstoffeffizienz im Vergleich zu normalen Autos, welche eine Antriebsleistung zum Fahren nur von dem Motor erhalten, verbessern.
Der Wärmepumpenkreislauf 10 bei der Klimaanlage 1 für das Fahrzeug dient zum Heizen oder Kühlen der Luft in der Fahrgastzelle, die in das Fahrzeuginnere zu blasen ist, als dem Raum für die Klimatisierung. Der Wärmepumpenkreislauf 10 kann somit ein Schalten zwischen Kältemittelströmungspfaden ausführen, um dadurch einen Heizbetrieb (Betrieb der Heizeinrichtung) und einen Kühlbetrieb (Betrieb einer Kühleinrichtung) auszuführen. Der Heizbetrieb ist als ein normaler Betrieb angepasst, um das Fahrzeuginnere als ein Wärmeaustauschfluid durch ein Aufheizen der Luft in der Fahrgastzelle zu heizen. Der Kühlbetrieb ist angepasst zum Kühlen des Fahrzeuginneren durch ein Kühlen der Luft, welche in die Fahrgastzelle geblasen wird.
Der Wärmepumpenkreislauf 10 kann dann auch einen Defrosterbetrieb für ein Schmelzen und Entfernen von Frost bzw. Eis, das an einem Außenwärmetauscher 16 gebildet ist, ausführen, der als ein Verdampfer für ein Verdampfen des Kältemittels in dem Heizbetrieb dient, und einem Betrieb einer Abwärmerückgewinnung zum Absorbieren von Wärme, welche in dem Kältemittel im Heizbetrieb in dem elektrischen Motor MG zum Fahren enthalten ist als der äußeren Wärmequelle.
Bei den Darstellungen der gesamten Konfiguration des Wärmepumpenkreislaufs 10, die in den 1 bis 4 gezeigt sind, ist die Strömung des Kältemittels in jedem Betrieb durch einen durchgezogenen Pfeil bezeichnet.
Der Wärmepumpenkreislauf 10 dieser Ausführungsform setzt ein normales Flonbasiertes Kältemittel als ein Kältemittel ein und bildet einen unterkritischen Kältekreislauf, dessen Druck des Kältemittels der Hochdruckseite nicht den kritischen Druck des Kältemittels überschreitet. In das Kältemittel ist ein Kältemittelöl zum Schmieren eines Kompressors 11 gemischt und ein Teil des Kältemittelöls zirkuliert durch den Kreislauf zusammen mit dem Kältemittel.
Zunächst wird der Kompressor 11 in einem Motorraum angeordnet und wird vorgesehen zum Ansaugen, Komprimieren und Auslassen des Kältemittels in dem Kältekreislauf 10. Der Kompressor ist ein elektrischer Kompressor, welcher einen Kompressor 11a mit fester Verstellung bzw. Hub antreibt, der eine festgelegte Auslasskapazität aufweist, unter Verwenden eines elektrischen Motors 11b. Noch genauer können verschiedene Arten von Kompressionsmechanismen, wie zum Beispiel ein Kompressionsmechanismus vom Spiraltyp, ein Ventil oder ein Ventilkompressionsmechanismus als der Kompressor 11a mit festem Hub eingesetzt werden.
Der elektrische Motor 11b ist einer, dessen Betrieb (Drehzahl) durch ein Steuersignal gesteuert wird, das von einer später zu beschreibenden Klimaanlagensteuereinheit ausgegeben wird. Der Motor 11b kann entweder einen Wechselstrommotor oder einen Gleichstrommotor verwenden. Die Steuerung der Drehzahl des Motors ändert eine Kältemittelauslasskapazität des Kompressionsmechanismus 11. Bei dieser Ausführungsform dient somit der elektrische Motor 11b als ein Auslasskapazitätsänderungsabschnitt des Kompressors 11.
Ein Kältemittelauslassanschluss des Kompressors 11 ist mit einer Kältemitteleinlassseite eines Innenkondensators 12 als ein Wärmetauscher der Nutzerseite gekoppelt. Der Innenkondensator 12 ist in einem Gehäuse 31 einer inneren Klimaanlageneinheit 30 der Klimaanlage 1 für das Fahrzeug angeordnet. Der innere Kondensator 12 ist ein Wärmetauscher zum Heizen, der Wärme zwischen einem Kältemittel von hoher Temperatur und hohem Druck, das dort hindurchströmt und der Luft, die in die Fahrgastzelle zu blasen ist, austauscht, und welche durch den Innenverdampfer 20, der später beschrieben wird, hindurchgegangen ist.
Die detaillierte Struktur der inneren Klimaanlage 30 wird später beschrieben werden.
Eine feste Drossel 13 zum Heizen ist mit einer Kältemittelauslassseite des Innenkondensators 12 gekoppelt. Die feste Drossel 13 dient als eine Dekomprimierungseinrichtung für den Heizbetrieb, welche das Kältemittel, welches von dem Innenkondensator 12 im Heizbetrieb herausströmt, dekomprimiert und expandiert. Die feste Drossel 13 zum Heizen kann eine Öffnung, ein kapillares Rohr und ähnliches verwenden. Die Auslassseite der festen Drossel 13 zum Heizen ist mit der Kältemitteleinlassseite des Außenwärmetauschers 16 gekoppelt.
Ein Bypass-Durchlass 14 für die feste Drossel 13 ist mit der Kältemittelauslassseite des Innenkondensators 12 gekoppelt. Der Bypass-Durchlass 14 bringt ein Kältemittel, welches von dem Innenkondensator 12 her strömt, dazu, die feste Drossel 13 zum Heizen zu umgehen und leitet das Kältemittel in den Außenwärmetauscher 16. Ein Öffnungs-/Schließventil 15a zum Öffnen und Schließen des Bypass-Durchlasses 14 für die feste Drossel ist in dem Bypass-Durchlass 14 für die feste Drossel angeordnet. Das Öffnungs-/Schließventil 15a ist ein elektromagnetisches Ventil, dessen Betriebsweisen zum Öffnen und Schließen durch eine Steuerspannung gesteuert werden, die von der Klimaanlagensteuereinheit ausgegeben wird.
Der Druckverlust, welcher verursacht wird, wenn das Kältemittel durch das Öffnungs-/Schließventil 15a hindurchgeht, ist extrem niedrig im Vergleich zu dem Verlust an Druck, welcher verursacht wird, wenn das Kältemittel durch die feste Drossel 13 hindurchgeht. Wenn das Öffnungs-/Schließventil 15a geöffnet ist, strömt somit das Kältemittel, welches von dem Innenkondensator 12 herausströmt, in den Außenwärmetauscher 16 über den Bypass-Durchlass 14 für die feste Drossel. Wenn im Gegensatz dazu das Öffnungs-/Schließventil 15a geschlossen ist, strömt das Kältemittel in den Außenwärmetauscher 16 über die feste Drossel 13 zum Heizen.
Somit kann das Öffnungs-/Schließventil 15a zwischen den Kältemittelströmungspfaden des Wärmepumpenkreislaufs 10 schalten. Das Öffnungs-/Schließventil 15a dieser Ausführungsform dient als eine Kältemittelströmungspfadschalteinrichtung. Als solch eine Kältemittelströmungspfadschalteinrichtung kann alternativ ein elektrisches Drei-Wege-Ventil oder ähnliches zum Schalten zwischen einem Kältemittelkreislauf zum Koppeln der Außlassseite des Innenkondensators 12 mit der Einlassseite der festen Drossel 13 zum Heizen und einem anderen Kältemittelkreislauf zum Koppeln der Auslassseite des Innenkondensators 12 und der Einlassseite des Bypass-Durchlasses für die feste Drossel vorgesehen sein.
Der Außenwärmetauscher 16 dient zum Austausch von Wärme zwischen dem Kältmittel von niedrigem Druck, welches dort hindurchströmt, und von Außenluft, die durch einen Gebläselüfter geblasen wird. Der Außenwärmetauscher 16 ist ein Wärmetauscher, der in einem Motorraum angeordnet ist, und welcher als ein Verdampfer zum Verdampfen des Kältemittels von niedrigem Druck dient, um eine Wärmeabsorptionswirkung in dem Heizbetrieb aufzuweisen, und auch als ein Kühler zum Ableiten von Wärme von dem Kältemittel von hohem Druck in dem Kühlbetrieb.
Der Gebläselüfter 17 ist ein elektrisches Gebläse, dessen Betriebsrate, d.h. dessen Drehzahl (Volumen von Luft) durch eine Steuerspannung gesteuert wird, die von der Klimaanlagensteuereinheit ausgegeben wird. Der Außenwärmetauscher 16 dieser Ausführungsform ist integral ausgebildet mit einem Kühler 43, der später beschrieben wird, zum Austauschen von Wärme zwischen dem Kühlmittel zum Kühlen des elektrischen Motors MG zum Fahren und der Außenluft, welche von dem Gebläselüfter 17 geblasen wird.
Der Gebläselüfter 17 dieser Ausführungsform dient als ein Außengebläse zum Blasen der Außenluft in Richtung zu sowohl dem Außenwärmetauscher 16 als auch dem Kühler 43. Die detaillierten Strukturen des Außenwärmetauschers 16 und des Kühlers 43 (im Folgenden hier bezeichnet als „Wärmetauscherstruktur 70“), welche miteinander integral ausgebildet sind, wird im Detail unten beschrieben werden.
Die Auslassseite des Außenwärmetauschers 16 ist mit einem elektrischen Drei-Wege-Ventil 15b gekoppelt. Das Drei-Wege-Ventil 15b weist eine Betriebsweise auf, die durch eine Steuerspannung gesteuert wird, die von der Klimaanlagensteuereinheit ausgegeben wird. Das Drei-Wege-Ventil 15b dient zusammen mit dem obigen Öffnungs-/Schließventil 15a als die Kältemittelströmungspfadschalteinrichtung.
Noch genauer führt in dem Heizbetrieb das Drei-Wege-Ventil 15b ein Schalten zu dem Kältemittelströmungspfad aus zum Koppeln der Auslassseite des Außenwärmetauschers 16 mit der Einlassseite eines Sammlers 18, welcher später zu beschreiben ist. Im Gegensatz dazu führt im Kühlbetrieb das Drei-Wege-Ventil 15b ein Schalten zu dem Kältemittelströmungspfad aus zum Koppeln der Auslassseite des Außenwärmetauschers 16 mit der Einlassseite einer festen Drossel 19 zum Kühlen.
Die feste Drossel 19 zum Kühlen dient als Dekomprimierungseinrichtung für den Kühlerbetrieb (Kühlbetrieb) zum Dekomprimieren und Expandieren des Kältemittels, welches von dem Außenwärmetauscher 16 in dem Kühlbetrieb her strömt. Die feste Drossel 19 weist die gleiche grundlegende Struktur wie diejenige von der obigen festen Drossel 13 zum Heizen auf. Die Auslassseite der festen Drossel 19 zum Kühlen ist mit der Kältemitteleinlassseite eines Innenverdampfers 20 gekoppelt.
Der Innenverdampfer 20 ist auf der stromaufwärtigen Seite von der Luftströmung mit Bezug auf den Innenkondensator 12 in dem Gehäuse 31 der inneren Klimaanlageeinheit 30 angeordnet. Der Innenverdampfer 20 ist ein Wärmetauscher zum Kühlen, welcher Wärme zwischen der Fahrzeuginnenluft und dem Kältemittel austauscht, welches dort hindurchströmt, wobei dadurch die Luft innerhalb des Fahrzeuginneren gekühlt wird. Eine Kältemittelauslassseite des Innenverdampfers 20 ist mit einer Einlassseite von dem Sammler 18 gekoppelt.
Somit dient ein Kältemittelströmungspfad zum Erlaubenlassen des Kältmittels, von dem Drei-Wege-Ventil 15b zu der Einlassseite des Sammlers 18 in dem Heizbetrieb zu strömen, als ein Verdampfer-Bypass-Durchlass 20a, um es dem Kältemittel auf der stromabwärtigen Seite des Außenwärmetauschers 16 zu erlauben, den Innenverdampfer 20 zu umgehen. Das Drei-Wege-Ventil 15b dient als eine Verdampfer-Bypass-Durchlassschalteinrichtung zum Schalten zwischen einem Kältemittelkreislauf zum Leiten des Kältemittels auf der stromabwärtigen Seite des Außenwärmetauschers 16 zu dem Innenverdampfer 20 und einem anderen Kältemittelkreislauf zum Leiten des Kältemittels auf der stromabwärtigen Seite des Außenwärmetauschers 16 zu dem Verdampfer-Bypass-Durchlass 20a.
Der Sammler 18 ist ein Gas-Flüssig-Separator für das Kältemittel der Niedrigdruckseite, welcher das Kältemittel, welches dort hineinströmt, in eine Flüssigphase und eine gasförmige Phase trennt und welcher darin das überschüssige Kältemittel innerhalb des Kreislaufs speichert. Ein Dampfphasen-Kältemittelauslass des Sammlers 18 ist mit einer Saugseite des Kompressors 11 gekoppelt. Der Sammler 18 dient somit dazu, das Ansaugen des Kältemittels einer Flüssigphase in den Kompressor 11 zu unterbinden, um dadurch die Komprimierung der Flüssigkeit in dem Kompressor 11 zu verhindern.
Als nächstes wird die Innenklimaanlageeinheit 30 unten unter Verwenden der 5 beschrieben werden. Eine detaillierte vergrößerte Konfigurationsdarstellung, welche die Innenklimaanlageneinheit 30 wiedergibt, die in den 1 bis 4 gezeigt ist. Die Innenklimaanlageneinheit 30 ist im Inneren einer Anzeigentafel (Instrumentenbrett) an der Vorderseite der Fahrgastzelle angeordnet. Die Einheit 30 nimmt in einem Gehäuse 31, welches als eine äußere Hülle dient, ein Gebläse 32, den oben erwähnten Innenkondensator 12 und den Innenverdampfer 20 auf.
Das Gehäuse 31 bildet einen Luftdurchlass, welcher mit der Fahrgastzelle in Kommunikation steht, durch welchen Luft in das Fahrzeuginnere geblasen wird. Das Gehäuse 31 ist aus einem Harz (z.B. Polypropylen) hergestellt, welches einen gewissen Grad an Elastizität und eine exzellente Festigkeit aufweist. Ein Innenluft-/Außenluftschalter 33 zum Schalten zwischen der Luft (innere Luft) in dem Fahrzeuginneren und der Außenluft zum Einführen der ausgewählten Luft ist an der am weitesten stromaufwärts gelegenen Seite des Luftstroms im Fahrzeuginneren in dem Gehäuse 31 angeordnet.
Der Innenluft-/Außenluftschalter 33 ist eine Innenluft-/Außenluftschalteinrichtung zum Schalten zwischen Sauganschlussmodi durch ein kontinuierliches Einstellen der Öffnungsbereiche eines Innenlufteinlasses zum Einführen der Innenluft in das Gehäuse 31 und einem Außenlufteinlass zum Einführen der Außenluft dort hinein durch eine Innenluft-/Außenluftschaltklappe, um dadurch kontinuierlich das Verhältnis der Einführung der Innenluft zu der Außenluft zu ändern.
Der Innenluft-/Außenluftschalter 33 ist mit dem Innenlufteinlass zum Einführen der Innenluft in das Gehäuse 31 und dem Außenlufteinlass zum Einführen der Außenluft dort hinein versehen. Die Innenluft-/Außenluftschaltklappe ist im Inneren des Innenluft-/Außenluftschalters 33 angeordnet, um kontinuierlich die Öffnungsbereiche des Innenlufteinlasses und des Außenlufteinlasses einzustellen, um dadurch das Verhältnis des Volumens der Innenluft zum demjenigen der Außenluft zu ändern. Die Innenluft-/Außenluftschaltklappe wird durch einen elektrischen Aktuator (nicht gezeigt) angetrieben, dessen Betrieb durch ein Steuersignal gesteuert wird, das von einer Klimaanlagensteuereinheit ausgegeben wird.
Die Sauganschlussmodi, welche durch den Innenluft-/Außenluftschalter 33 geschaltet werden, umfassen einen Innenluftmodus zum Einführen der Innenluft in das Gehäuse 31 durch ein vollständiges Öffnen des Innenlufteinlasses während einem vollständigen Schließen des Außenlufteinlasses; einen Außenluftmodus zum Einführen der Außenluft in das Gehäuse 31 währen einem vollständigen Schließen des Innenlufteinlasses und einem vollständigen Öffnen des Außenlufteinlasses; und einen Innen-/Außenluftmischmodus zum gleichzeitigen Öffnen des Innenlufteinlasses und des Außenlufteinlasses.
Ein Gebläse 32 zum Blasen der über den Innenluft-/Außenluftschalter 33 angesaugten Luft in das Fahrzeuginnere ist auf der stromabwärtigen Seite von dem Luftstrom des Innenluft-/Außenluftschalters 33 angeordnet. Das Gebläse 32 ist ein elektrisches Gebläse, welches einen zentrifugalen Mehrfachblättlüfter (Sirocco-Lüfter) umfasst, der durch einen elektrischen Motor angetrieben wird und dessen Drehzahl (Volumen von Luft) durch eine Steuerspannung gesteuert wird, welche von der Klimaanlagensteuereinheit ausgegeben wird.
Der Innenverdampfer 20 und der Innenkondensator 12 sind auf der stromabwärtigen Seite des Luftstroms des Gebläses 32 in dieser Reihenfolge in mit Bezug auf die Strömung der Luft in das Fahrzeuginnere angeordnet. Kurz gesagt ist der Innenverdampfer 20 auf der stromaufwärtigen Seite in der Strömungsrichtung von der Fahrzeuginnenluft mit Bezug auf den Innenkondensator 12 angeordnet.
Eine Luftmischklappe 34 ist auf der stromabwärtigen Seite von dem Luftstrom in dem Innenverdampfer 20 und auf der stromaufwärtigen Seite von dem Luftstrom in dem Innenkondensator 12 angeordnet. Die Luftmischklappe 34 stellt die Menge des Volumens der Luft ein, die durch den Innenkondensator 12 unter der Luft hindurchgeht, welche durch den Innenverdampfer 20 hindurchgeht. Ein Mischraum 35 ist auf der stromabwärtigen Seite des Luftstroms in dem Innenkondensator 12 vorgesehen, um die Luft, welche einem Wärmeaustausch mit dem Kältemittel unterzogen wird, und welche an dem Innenkondensator 12 aufgeheizt wird, und die Luft, welche den Innenkondensator 12 umgeht, und welche nicht aufgeheizt wird, zu mischen.
Ein Öffnungsloch zum Blasen der klimatisierten Luft, welche in dem Mischraum 35 gemischt wird, in das Fahrzeuginnere als einen zu betrachtenden Raum, der zu kühlen ist, ist an der am weitesten stromabwärts gelegenen Seite des Luftstroms in dem Gehäuse 31 angeordnet. Noch genauer umfassen die Öffnungslöcher ein Defrosteröffnungsloch 36a zum Blasen der klimatisierten Luft in Richtung zu der inneren Seite einer Windschutzscheibe des Fahrzeuges, ein Frontöffnungsloch 36 zum Blasen der klimatisierten Luft in Richtung zu dem Oberkörper eines Insassen in der Fahrgastzelle und ein Fußöffnungsloch 36c zum Blasen der klimatisierten Luft in Richtung zu dem Fuß des Insassen.
Das Defrosteröffnungsloch 36a, das Frontöffnungsloch 36b und das Fußöffnungsloch 36c weisen jeweils stromabwärtige Seiten der Luftströme davon auf, die mit einem Defrosterluftauslass, einem Frontluftauslass und einem Fußluftauslass verbunden sind, die in der Fahrgastzelle vorgesehen sind, über Leitungen, welche jeweils Luftdurchlässe bilden.
Die Luftmischklappe 34 stellt die Menge an Volumen von Luft ein, welche durch den Innenkondensator 12 hindurchgeht, um dadurch die Temperatur der klimatisierten Luft, die in dem Mischraum 35 gemischt wird, einzustellen, durch eine Steuerung der Temperatur der klimatisierten Luft, welche von jedem Luftauslass geblasen wird. Das heißt, die Luftmischklappe 34 dient als eine Temperatureinstelleinrichtung zum Einstellen der Temperatur von klimatisierter Luft, welche in das Fahrzeuginnere geblasen wird.
Kurz gesagt, dient die Luftmischklappe 34 als eine Wärmeaustauschmengeneinstelleinrichtung zum Einstellen der Menge von Wärme, welche zwischen dem Kältemittel, das von dem Kompressor 11 ausgelassen wird, und der Luft in dem Fahrzeuginneren in dem Innenkondensator 12, welcher als der Wärmetauscher der Nutzerseite dient, auszutauschen. Die Luftmischklappe 34 wird durch einen Servomotor (nicht gezeigt) angetrieben, dessen Betrieb basierend auf dem Steuersignal gesteuert wird, das von der Klimaanlagensteuereinheit ausgegeben wird.
Das Defrosteröffnungsloch 36a, das Frontöffnungsloch 36b und das Fußöffnungsloch 36c weisen an den jeweiligen stromaufwärtigen Seiten der Luftströme von ihnen eine Defrosterklappe 37a zum Einstellen eines Öffnungsbereichs des Defrosteröffnungslochs 36a, eine Frontklappe 37b zum Einstellen eines Öffnungsbereichs des Frontöffnungslochs 36b und eine Fußklappe 37c zum Einstellen eines Öffnungsbereichs des Fußöffnungslochs 36c jeweils auf.
Die Defrosterklappe 37a, die Frontklappe 37b und die Fußklappe 37c dienen als eine Luftauslassmodusänderungseinrichtung zum Ändern des Öffnungs-/Schließzustands von jedem Luftauslass zum Blasen der Luft in das Fahrzeuginnere und werden durch einen elektrischen Aktuator (nicht gezeigt) angetrieben, dessen Betrieb basierend auf einem Steuersignal gesteuert wird, das von der Klimaanlagensteuereinheit ausgegeben wird.
Die Luftauslassmodi umfassen einen Frontmodus zum Blasen der Luft in Richtung zur oberen Hälfte des Körpers des Insassen in dem Fahrzeuginneren von dem Frontluftauslass durch ein vollständiges Öffnen des Frontluftauslasses, einen Bi-Level-Modus zum Blasen von Luft in Richtung zu der oberen Hälfte eines Körpers und dem Fuß des Insassen in dem Fahrzeuginneren durch Öffnen von sowohl dem Frontluftauslass als auch dem Fußluftauslass und einen Fußmodus zum Blasen von Luft hauptsächlich von dem Fußluftauslass durch ein vollständiges Öffnen des Fußluftauslasses bei einem leichten Öffnen des Defrosterluftauslasses.
Der Insasse kann auf manuelle Weise Schalter auf einem Betriebsbrett bedienen, was dann später zu beschreiben ist, um dadurch den Defrostermodus zum Blasen der Luft von dem Defrosterluftauslass in Richtung zu der inneren Oberfläche der Windschutzscheibe des Fahrzeuges durch ein vollständiges Öffnen des Defrosterluftauslasses einzustellen.
Als nächstes wird ein Kühlmittelzirkulationskreislauf unten beschrieben werden. Der Kühlmittelzirkulationskreislauf 40 ist ein Kühlfluidzirkulationskreislauf zum Kühlen des elektrischen Motors MG zum Fahren, durch ein Erlaubenlassen des Kühlmittels (z.B. eine wässrige Ethylenglycollösung) als ein Kühlfluid durch einen Kühlmitteldurchlass zu zirkulieren, der in dem obigen elektrischen Motor MG zum Fahren gebildet ist, welches eine auf dem Fahrzeug montierten Einrichtung ist, die im Betrieb Wärme erzeugt.
Der Kühlmittelzirkulationskreislauf 40 ist mit einer Kühlmittelpumpe 41, einem elektrischen Drei-Wege-Ventil 42, dem Kühler 43 und einen Bypass-Durchlass 44, um es dem Kühlmitteln zu erlauben, unter einem Umgehen des Kühlers 43 zu strömen, versehen.
Die Kühlmittelpume 41 ist eine elektrische Pumpe zum verdrängen des Kühlmittels in einem Kühlmitteldurchlass, der innerhalb des elektrischen Motors MG zum Fahren in dem Kühlmittelzirkulationskreislauf 40 gebildet ist, und dessen Drehzahl (Strömungsmenge) durch ein Steuersignal gesteuert wird, das von der Klimaanlagensteuereinheit ausgegeben wird. Die Kühlmittelpumpe 41 dient somit als ein Kühlkapazitätseinstellabschnitt zum Einstellen der Kühlkapazität durch ein Ändern der Strömungsmenge des Kühlmittels für das Kühlen des elektrischen Motors MG zum Fahren.
Ein Drei-Wege-Ventil 42 schaltet zwischen einem Kühlfluidkreislauf zum Strömenlassen des Kühlmittels in den Kühler 43 durch ein Verbinden der Einlassseite der Kühlmittelpumpe 41 mit der Auslassseite des Kühlers 43 und einem anderen Kühlfluidkreislauf zum Strömenlassen des Kühlmittels zum Umgehen des Kühlers 43 durch ein Verbinden der Einlassseite der Kühlmittelpumpe 41 mit der Auslassseite des Bypass-Durchlasses 44. Das Drei-Wege-Ventil 42, dessen Betrieb durch eine Steuerspannung gesteuert wird, die von der Klimaanlagensteuereinheit ausgegeben wird, dient als eine Kühlfluidkreislaufschalteinrichtung.
Das heißt, der Kühlmittelzirkulationskreislauf 40 dieser Ausführungsform kann, wie es durch einen gestrichelten Pfeil der 1 dargestellt ist, ein Schalten zwischen dem Kühlfluidkreislauf für die Zirkulation des Kühlmittels von der Kühlmittelpumpe 41, dem elektrischen Motor MG zum Fahren, dem Kühler 43 und der Kühlmittelpumpe 41 in dieser Reihenfolge und dem Kühlfluidkreislauf für die Zirkulation des Kühlmittels von der Kühlmittelpumpe 41, dem elektrischen Motor MG zum Fahren, dem Bypass-Durchlass 44 und der Kühlmittelpumpe 41 in dieser Reihenfolge ausführen.
Wenn das Drei-Wege-Ventil 42 somit ein Schalten zu dem Kühlfluidkreislauf ausführt, um es dem Kühlmittel zu erlauben, den Kühler 43 zu umgehen, während dem Betrieb des elektrischen Motors MG zum Fahren, weist das Kühlmittel eine erhöhte Temperatur ohne Ableiten seiner Wärme in den Kühler 43 auf. Das heißt, wenn das Drei-Wege-Ventil 32 ein Schalten zu dem Kühlfluidkreislauf führt, um es dem Kühlmittel zu erlauben, den Kühler 43 zu umgehen, wird die Wärme (erzeugte Wärme), die in dem elektrischen Motor MG zum Fahren enthalten ist, in dem Kühlmittel gespeichert.
Der Kühler 43 ist ein Wärmeableitungswärmetauscher, der in einem Motorraum angeordnet ist, und welcher Wärme zwischen dem Kühlmittel und der Außenluft, die von dem Gebläselüfter 17 geblasen wird, austauscht. Wie oben erwähnt, ist der Kühler 43 integral mit dem Außenwärmetauscher 16 ausgebildet, um die Wärmetauscherstruktur 70 zu bilden.
Die Details der Wärmetauscherstruktur 70 werden nun unten beschrieben werden. Jeder von dem Außenwärmetauscher 16 und dem Kühler 43 bei dieser Ausführungsform ist zusammengesetzt aus dem sogenannten Tank- und Rohr-Wärmetauscher, welcher eine Mehrzahl von Rohren umfasst, um es dem Kältemittel oder dem Kühlmittel zu ermöglichen, dort hindurchzuströmen, und einem Paar von Tanks zum Sammeln und Verteilen, welche an beiden Seiten der Rohre angeordnet sind, welche zum Sammeln oder Verteilen des Kältemittels oder Kühlmittels, welches durch die Rohre strömt, ausgestaltet sind.
Noch genauer umfasst der Außenwärmetauscher 16 eine Mehrzahl von Kältemittelrohren 16a zum Strömenlassen des Kältemittels dort hindurch. Das Kältemittelrohr 16a ist des Weiteren ein flaches Rohr, welches einen abgeflachten Querschnitt in der Richtung senkrecht zu der Längsrichtung aufweist. Die jeweiligen Kältemittelrohre 16a sind mit einer vorbestimmten Lücke dazwischen derart geschichtet, dass die flachen Oberflächen der äußeren Oberflächen davon zueinander auf parallele Art und Weise gegenüberliegend sind.
Ein Wärmeabsorptionsluftdurchlass 16b zum Strömenlassen der Außenluft, welche von dem Gebläselüfter 17 geblasen wird, ist somit um die Kältemittelrohre 16a herum gebildet, d.h. zwischen den benachbarten Kältemittelrohren 16a.
Der Kühler 43 umfasst eine Mehrzahl von Kühlfluidrohren 43a, um es dem Kühlmittel zu erlauben, dort hindurchzuströmen, und welche einen abgeflachten Querschnitt in der Richtung senkrecht zu der Längsrichtung aufweisen. Wie die Kältemittelrohre 16a sind die Kühlfluidrohre 43a mit Bezug auf eine vorherbestimmte Lücke dazwischen geschichtet bzw. laminiert. Ein Wärmeableitungsdurchlass 43b zum Strömenlassen der Außenluft, welche von dem Gebläselüfter 17 geblasen wird, ist um die Kühlfluidrohre 43a herum gebildet, d.h. zwischen den benachbarten Kühlfluidrohren 43a.
Bei dieser Ausführungsform sind die jeweiligen Tanks zum Sammeln und Verteilen des Außenwärmetauschers 16 und des Kühlers 43 teilweise aus dem gleichen Material hergestellt und der Wärmeabsorptionsluftdurchlass und der Wärmeableitungsdurchlass sind mit äußeren Rippen 50 versehen, welche aus der gleichen Substanz hergestellt sind. Die äußeren Rippen 50 sind mit beiden Rohren 16a und 43a verbunden, so dass der Außenwärmetauscher 16 und der Kühler 43 miteinander integral ausgebildet sind, um die Wärmetauscherstruktur 70 zu bilden.
Die verwendete äußere Rippe 50 ist eine gewellte Rippe, welche durch ein Biegen eines dünnen Metallblechs mit einer exzellenten Wärmeleitfähigkeit in eine Wellenform geformt ist. Ein Teil der äußeren Rippe 50, der in dem Wärmeabeitungsluftdurchlass angeordnet ist, dient zum Begünstigen des Wärmeaustauschs zwischen dem Kältemittel und der Außenluft und ein anderer Teil davon, welcher in dem Wärmeableitungsluftdurchlass angeordnet ist, dient zum Begünstigen des Wärmeaustauschs zwischen dem Kühlmittel und der Außenluft.
Jede äußere Rippe 50 ist des Weiteren verbunden mit sowohl dem Kältemittelrohr 16a als auch dem Kühlfluidrohr 43a, was die Wärmeübertragung zwischen den Kältemittelrohren 16a und den Kühlfluidrohren 43a ermöglicht.
Bei dieser oben beschriebenen Ausführungsform sind die Kältmittelrohre 16a des Au-ßenwärmetauschers 16, die Kühlfluidrohre 43a des Kühlers 43, die Tanks für das Sammeln und das Verteilen und die äußeren Rohre 50 allesamt aus einer Aluminiumlegierung gebildet und aneinander durch Löten integriert. Des Weiteren ist bei dieser Ausführungsform der Kühler 43 mit dem Außenwärmetauscher 16 auf der windwärtigen Seite in der Strömungsrichtung X der Außenluft, welche durch den Gebläselüfter 17 geblasen wird, integriert.
Es wird nun eine elektrische Steuereinheit dieser Ausführungsform unten beschrieben werden. Die Klimaanlagensteuereinheit ist aus dem bekannten Mikrocomputer, welcher eine CPU, ein ROM und einen RAM sowie periphere Schaltkreise davon enthält, zusammengesetzt. Die Steuereinheit steuert den Betrieb von jeder der Klimaanlagensteuereinheiten 11, 15a, 15b, 17, 41 und 42, welche mit Ihrem Ausgang verbunden sind, durch ein Ausführen von verschiedenen Operationen und Verarbeitungen basierend auf Klimaanlagensteuerprogrammen, welche in dem ROM gespeichert sind.
Eine Gruppe von verschiedenen Sensoren zur Steuerung der Klimatisierung ist mit der Eingangsseite der Klimaanlagensteuereinheit gekoppelt. Die Sensoren umfassen einen Innenluftsensor, welcher als ein Innenlufttemperaturerfassungsabschnitt zum Erfassen einer Temperatur des Fahrzeuginneren dient, einen Außenluftsensor zum Erfassen einer Temperatur der Außenluft, einen Sonnenstrahlungssensor zum Erfassen einer Menge bzw. Stärke der Sonnenstrahlung in dem Fahrzeuginneren und einen Verdampfertemperatursensor zum Erfassen einer Temperatur von geblasener Luft von dem Innenverdampfer 20 (Verdampfertemperatur). Und die Sensoren umfassen ebenso einen Temperatursensor für ausgelassenes Kältemittel zum Erfassen einer Temperatur des Kältemittels, welches von dem Kompressor 11 ausgelassen wird, einen Auslasskältemitteltemperatursensor 51 zum Erfassen einer Kältemitteltemperatur Te auf der Auslassseite des Außenwärmetauschers 16 und einen Kühlmitteltemperatursensor 52, welcher als ein Kühlmitteltemperaturerfassungsabschnitt für ein Erfassen einer Kühlmitteltemperatur Tw des Kühlmittels dient, welches in den elektrischen Motor MG zum Fahren strömt.
Bei dieser Ausführungsform erfasst der Kühlmitteltemperatursensor 51 die Kühlmitteltemperatur Tw des Kühlmittels, welches von der Kühlmittelpumpe 41 verdrängt wird. Alternativ kann die Kühlmitteltemperatur Tw des Kühlmittels erfasst werden, welches in die Kühlmittelpumpe 41 eingesaugt wird.
Ein Betriebsbrett (nicht gezeigt), welches nahe einem Instrumentenbrett an der Vorderseite der Fahrgastzelle angeordnet ist, ist mit der Eingangsseite der Klimaanlagensteuereinheit verbunden. Betriebssignale werden von verschiedenen Typen von Klimaanlagenbetriebsschaltern eingegeben, welche auf dem Betriebsbrett vorgesehen sind. Die verschiedenen Klimaanlagenbetriebsschalter, welche auf dem Brett vorgesehen sind, umfassen einen Betriebsschalter für die Klimaanlage für das Fahrzeug, einen Temperatureinstellschalter des Fahrzeuginneren zum Einstellen der Temperatur des Fahrzeuginneren und einen Auswahlschalter zum Auswählen eines Betriebsmodus.
Die Klimaanlagensteuereinheit umfasst einen Steuerabschnitt zum Steuern des elektrischen Motors 11b für den Kompressor 11 und das Öffnungs-/Schließventil 15a und ähnliches, die miteinander integriert sind, und ist konstruiert zum Steuern der Betriebsarten dieser Komponenten. Bei der Klimaanlagensteuereinheit dieser Ausführungsform dient die Struktur (Hardware und Software) zum Steuern des Betriebs des Kompressors 11 als ein Kältemittelauslasskapazitätssteuerabschnitt. Die Struktur zum Steuern der Betriebsarten der jeweiligen Einrichtungen 15a und 15b dient als die Kältemittelströmungspfadschalteinrichtung, welche als ein Kältemittelströmungspfadsteuerabschnitt dient. Die Struktur zum Steuern des Betriebs des Drei-Wege-Ventils 42, welche als die Kühlfluidkreislaufschalteinrichtung für das Kühlmittel dient, dient als Kühlfluidkreislaufsteuerabschnitt.
Die Klimaanlagensteuereinheit dieser Ausführungsform umfasst die Struktur (einen Frostentstehungsbestimmungsabschnitt) zum Feststellen, ob oder ob nicht der Frost an dem Außenwärmetauscher 16 gebildet wird, basierend auf einem Erfassungssignal von der obigen Sensorgruppe für die Klimaanlagesteuerung. Noch genauer wird, wenn die Geschwindigkeit des Fahrens des Fahrzeugs gleich ist zu oder niedriger ist als ein vorherbestimmter Referenzwert (bei dieser Ausführungsform 20 km/h) und die Kältemitteltemperatur Te auf der Auslassseite des Außenwärmetauschers 16 gleich ist zu oder niedriger ist als 0 °C, der Frostentstehungsbestimmungsabschnitt dieser Ausführungsform feststellen, dass eine Frostentstehung an dem Außenwärmetauscher 16 verursacht wird.
Die Feststellung, welche den Frostentstehungsbestimmungsabschnitt verwendet, ist darauf nicht beschränkt. Zum Beispiel kann, wenn das Fahrzeug gestoppt ist (noch genauer die Fahrzeuggeschwindigkeit = 0 km/h) mit einem System, das in Betrieb gehalten wird, und die Kältemitteltemperatur Te auf der Auslassseite des Außenwärmetauschers 16 gleich ist zu oder niedriger ist als 0 °C, die Frostentstehung festgestellt werden, an dem Außenwärmetauscher 16 verursacht zu werden.
Als nächstes wird der Betrieb der Klimaanlagensteuereinheit 1 für das Fahrzeug mit der obigen Anordnung bei dieser Ausführungsform unten beschrieben werden. Die Klimaanlage 1 für das Fahrzeug dieser Ausführungsform kann einen Heizbetrieb zum Aufheizen des Fahrzeuginneren und einen Kühlbetrieb zum Kühlen des Fahrzeuginneren ausführen. Im Heizbetrieb kann ebenso ein Defrosterbetrieb und ein Abwärmerückgewinnungsbetrieb ausgeführt werden. Im Folgenden wird nun jede Betriebsweise erklärt werden.
(a) Heizbetrieb
Der Heizbetrieb wird gestartet, wenn der Heizbetriebsmodus durch den Auswahlschalter mit dem Betriebsschalter des Betriebsbretts auf an (AN) gestellt wird. Beim Heizbetrieb wird dann, wenn der Frostentstehungsbestimmungsabschnitt feststellt, dass sich Frost an dem Außenwärmetauscher bildet, der Defrosterbetrieb ausgeführt. Wenn die Kühlmitteltemperatur Tw, welche durch den Kühlmitteltemperatursensor 52 erfasst wird, gleich ist zu oder niedriger ist als die vorherbestimmte Referenztemperatur (bei dieser Ausführungsform 60 °C), wird der Abwärmerückgewinnungsbetrieb ausgeführt.
Im normalen Heizbetrieb schließt die Klimaanlagensteuereinheit das Öffnungs-/Schließventil 15a und schaltet das Drei-Wege-Ventil 15b zu dem Kältemittelströmungspfad zum Koppeln der Auslassseite des Außenwärmetauschers 16 mit der Einlassseite des Sammlers 18. Des Weiteren betätigt die Steuereinheit die Kühlmittelpumpe 41, um das Kühlmittel mit einer vorherbestimmten Strömungsrate zu verdrängen und schaltet das Drei-Wege-Ventil 42 des Kühlmittelzirkulationskreislaufs 40 zu dem Kältemittelströmungspfad, um es dem Kühlmittel zu erlauben, den Kühler 43 zu umgehen.
Auf diese Weise wird der Wärmepumpenkreislauf 10 zu dem Kältemittelströmungspfad geschaltet, um es dem Kältemittel zu erlauben, so wie bei dem durchgezogenen Pfeil in 1 dargestellt, zu strömen. Der Kühlfluidzirkulationskreislauf 40 wird auch zu dem Kühlfluidpfad geschaltet, um es dem Kältemittel zu erlauben, so wie durch die gestrichelte Linie in 1 dargestellt, zu strömen.
Die Klimaanlagensteuereinheit mit dem obigen Kältemittelströmungspfad und Kühlfluidkreislauf liest ein Erfassungssignal von der Sensorgruppe für die Klimaanlagensteuerung und ein Betriebssignal von dem Betriebsbrett aus. Basierend auf dem Erfassungssignal und dem Betriebssignal wird eine Zielauslasslufttemperatur TAO als die Zieltemperatur der Luft berechnet, welche in das Fahrzeuginnere zu blasen ist. Die Betriebszustände von verschiedenen Klimaanlagensteuerkomponenten, welche mit der Ausgangsseite der Klimaanlagensteuereinheit verbunden sind, werden bestimmt basierend auf der berechneten Zielauslasstemperatur TAO und dem Erfassungssignal von der Sensorgruppe.
Zum Beispiel wird die Kältemittelauslasskapazität des Kompressors 11, d.h. ein Steuersignal, welches an den elektrischen Motor des Kompressors 11 ausgegeben wird, wie folgt bestimmt. Als erstes wird eine Zielverdampferauslasslufttemperatur TEO des Innenverdampfers 20 basierend auf der Zielauslasslufttemperatur TAO mit Bezug auf ein Steuerkennfeld, welches zuvor in der Klimaanlagensteuereinheit gespeichert wird, bestimmt.
Basierend auf einer Abweichung zwischen der Zielverdampferauslasslufttemperatur TEO und der Temperatur der geblasenen Luft von dem Innenverdampfer 20, welche durch den Verdampfertemperatursensor erfasst wird, wird das Steuersignal, welches an den elektrischen Motor des Kompressors 11 auszugeben ist, derart festgelegt, dass die Temperatur der geblasenen Luft von der Luft, welche von dem Innenverdampfer 20 geblasen wird, sich der Zielverdampferauslasslufttemperatur TEO unter Verwendung eines Rückkopplungssteuerverfahrens annähert.
Das Steuersignal, welches an den Servomotor der Luftmischklappe 34 auszugeben ist, wird festgelegt, basierend auf der Zielauslasslufttemperatur TAO, der Temperatur von geblasener Luft von dem Innenverdampfer 20 und der Temperatur des Kältemittels, welches von dem Kompressor 11 ausgelassen wird, die durch den Auslasskältemitteltemperatursensor erfasst wird, derart, dass die Temperatur der in das Fahrzeuginnere geblasenen Luft zu der gewünschten Temperatur wird, welche durch den Insassen unter Verwenden des Fahrzeuginnentemperatureinstellschalters eingestellt ist.
Während dem normalen Heizbetrieb, dem Defrosterbetrieb und dem Abwärmerückgewinnungsbetrieb kann der Öffnungsgrad der Luftmischklappe 34 derart gesteuert werden, dass das gesamte Volumen von Luft in dem Fahrzeuginneren, die von dem Gebläse 32 geblasen wird, durch den Innenkondensator 12 hindurchgeht.
Ein Steuersignal, welches an einen elektrischen Aktuator des Innenluft-/Außenluftschalters 33 auszugeben ist, wird mit Bezugnahme auf ein Steuerkennfeld bestimmt, welches zuvor in der Klimaanlagensteuereinheit gespeichert wird. Bei dieser Ausführungsform wird grundsätzlich einem Außenluftmodus zum Einführen der Au-ßenluft eine höhere Priorität gegeben. Wenn die Zielauslasslufttemperatur TAO zu einer sehr hohen Temperatur wird, um die hohe Heizleistung zu erhalten, oder im Defrosterbetrieb, wird jedoch ein Innenluftmodus zum Einführen der Innenluft ausgewählt.
Steuersignale, welche an einen elektrischen Aktuator von jeder der Luftauslassmodusänderungseinrichtungen 37a bis 37c auszugeben sind, werden mit Bezug auf ein Steuerkennfeld bestimmt, das zuvor in der Klimaanlagensteuereinheit gespeichert wird. Bei dieser Ausführungsform wird, wenn die Zielauslasslufttemperatur TAO sich von einem Niedrigtemperaturbereich auf einen Hochtemperaturbereich erhöht, der Luftauslassmodus von dem Frontmodus zu dem Bi-Level-Modus und dann zu dem Fußmodus in dieser Reihenfolge geschaltet. Somit ist im Heizbetrieb der Fußmodus geeignet, ausgewählt zu werden.
Dann werden die Steuersignale, welche wie oben beschrieben bestimmt werden, an verschiedene Klimaanlagensteuerkomponenten ausgegeben. Danach wird bis das Stoppen der Klimaanlage für ein Fahrzeug durch ein Betriebsbrett angefordert wird, eine Steuerroutine bei jedem vorherbestimmten Steuerzyklus wiederholt. Die Steuerroutine umfasst eine Reihe von Vorgängen: Lesen des Erfassungssignals und des Betriebssignals, Berechnen der Zielauslasslufttemperatur TAO, Bestimmen der Betriebszustände von verschiedenen Klimaanlagensteuerkomponenten und Ausgabe von der Steuerspannung und dem Steuersignal, in dieser Reihenfolge. Solch eine Wiederholung der Steuerroutine wird grundsätzlich in anderen Betriebsmodi auf die gleiche Art und Weise ausgeführt.
Bei dem Wärmepumpenkreislauf 10 strömt während dem normalen Heizbetrieb das Kältemittel von hohem Druck, welches von dem Kompressor 11 ausgelassen wird, in den Innenkondensator 12. Das Kältemittel, welches in den Innenkondensator 12 strömt, tauscht Wärme mit der Fahrzeuginnenluft aus, welche von dem Gebläse 32 durch den Innenverdampfer 20 geblasen wird, um die Wärme davon abzuleiten, so dass die Fahrzeuginnenluft aufgeheizt wird.
Das Kältemittel von hohem Druck, welches von dem Innenkondensator 12 her strömt, strömt in die feste Drossel 13 zum Heizen, um durch die Drossel dekomprimiert und expandiert zu werden, da das Öffnungs-/Schließventil 15a geschlossen ist. Das Kältemittel von niedrigem Druck, welches von der festen Drossel zum Heizen dekomprimiert und expandiert wird, strömt in einen Außenwärmetauscher 16. Das Kältemittel von niedrigem Druck, welches in den Außenwärmetauscher 16 strömt, absorbiert Wärme von der Außenluft, welche durch den Gebläselüfter 17 geblasen wird, um selbst zu verdampfen.
In diesem Zeitpunkt wird in dem Kühlmittelzirkulationskreislauf 40 ein Schalten zu dem Kühlfluidkreislauf ausgeführt, um es dem Kühlmittel zu erlauben, den Kühler 43 zu umgehen, was das Kühlmittel daran hindert, Wärme an das Kältemittel abzuleiten, welches durch den Außenwärmetauscher 16 strömt und ebenso das Kühlmittel daran hindert, Wärme von dem Kältemittel zu absorbieren, welches durch den Außenwärmetauscher 16 strömt. Das heißt, das Kühlmittel weist nie einen thermischen Einfluss auf das Kältemittel auf, welches durch den Außenwärmetauscher 16 strömt.
Da das Drei-Wege-Ventil 15b zu dem Kältemittelströmungspfad geschaltet wird, welcher die Auslassseite des Außenwärmetauschers 16 mit der Einlassseite des Sammlers 18 verbindet, strömt das Kältemittel, welches von dem Außenwärmetauscher 16 her strömt, in den Sammler 18 und wird in eine flüssige Phase und eine gasförmige Phase getrennt. Das Kältemittel der gasförmigen Phase, welches in und durch den Sammler 18 abgetrennt wird, wird durch den Kompressor 11 angesaugt und wiederum komprimiert.
Wie oben erwähnt, wird bei dem normalen Heizbetrieb die Luft in dem Fahrzeuginneren durch den Innenkondensator 12 mit Wärme aufgeheizt, welche im Kältemittel enthalten ist, das von dem Kompressor 11 ausgelassen wird, was den Heizbetrieb des Fahrzeuginneren ausführen kann.
(b) Defrosterbetrieb
Als nächstes wird unten der Defrosterbetrieb beschrieben werden. Bei Kältemittelkreislaufvorrichtungen zum Verdampfen des Kältemittels durch einen Austausch von Wärme zwischen dem Kältemittel und Außenluft in dem Außenwärmetauscher 16,wie dem Wärmepumpenkreislauf 10 dieser Ausführungsform, kann sich, wenn eine Kältemittelverdampfungstemperatur als eine der Temperaturen von dem Außenwärmetauscher 16 (noch genauer die Temperatur einer äußeren Oberfläche des Außenwärmetauschers 16 oder des Außenwärmetauschers 16 selbst) gleich wird zu oder niedriger wird als eine Frostentstehungstemperatur (noch genauer 0 °C), sich der Frost an dem Außenwärmetauscher 16 bilden.
Solch eine Entstehung von Frost bzw. Eis verschließt den Wärmeabsorptionsluftdurchdurchlass 16b des Außenwärmetauschers 16 mit dem Frost, was drastisch die Wärmeaustauschkapazität des Außenwärmetauschers 16 reduziert. Bei dem Wärmepumpenkreislauf dieser Ausführungsform wird, wenn die Frostentstehung durch den Frostentstehungsbestimmungsabschnitt in dem Heizbetrieb festgestellt wird, an dem Außenwärmetauscher 16 verursacht zu werden, der Defrosterbetrieb gestartet.
Beim Defrosterbetrieb stoppt die Klimaanlagensteuereinheit den Betrieb des Kompressors 11 und stoppt ebenso den Betrieb des Gebläselüfters 17. Während dem Defrosterbetrieb ist somit die Strömungsmenge von Kältemittel, welches in den Außenwärmetauscher 16 strömt, im Vergleich zu dem normalen Heizbetrieb verringert, was zu einer Abnahme des Volumens von Außenluft führt, welche in den Wärmeabsorptionsluftdurchlass 16b des Außenwärmetauschers 16 und in den Wärmeableitungsluftdurchlass 43b des Kühlers 43 strömt.
Die Klimaanlagensteuereinheit schaltet das Drei-Wege-Ventil 42 des Kühlmittelzirkulationskreislaufs 40 zu dem Kühlfluidkreislauf, um es dem Kühlmittel zu erlauben, in den Kühler 43 zu strömen, wie es durch den gestrichelten Pfeil in der 2 angegeben ist. Der Kühlmittelzirkulationskreislauf 40 wird somit zu dem Kühlfluidkreislauf geschaltet, um das Kältemittel so wie durch den gestrichelten Pfeil in der 2 angegeben, strömen zu lassen, ohne eine Zirkulation des Kältemittels durch den Wärmepumpenkreislauf 10.
Somit wird die Wärme, welche in dem Kühlmittel enthalten ist, das durch die Kühlfluidrohre 43a des Kühlers 43 strömt, an die Wärmeabsorptionsluftdurchlässe 16b des äu-ßeren Wärmetauschers 16 über die äußere Rippe 50 übertragen, wobei der Defrosterbetrieb des Außenwärmetauschers 16 ausgeführt wird. Das heißt, das Entfrosten bzw. Enteisen wird erreicht, welches auf effektive Art und Weise die Abwärme des elektrischen Motors MG zum Fahren verwenden kann.
(c) Betrieb einer Abwärmerückgewinnung
Als nächstes wird unten der Betrieb einer Abwärmerückgewinnung beschrieben werden. Vorzugsweise wird, um die Überhitzung des elektrischen Motors MG zum Fahren zu unterbinden, die Temperatur des Kühlmittels auf einer vorherbestimmten oberen Grenztemperatur oder niedriger gehalten. Um den Reibungsverlust aufgrund einer Zunahme in der Viskosität des Schmieröls, welches in dem elektrischen Motor MG zum Fahren eingeschlossen ist, zu reduzieren, wird des Weiteren vorzugsweise die Temperatur des Kühlmittels auf einer vorherbestimmten unteren Grenztemperatur oder höher gehalten.
Bei dem Wärmepumpenkreislauf dieser Ausführungsform wird, wenn die Kühlmitteltemperatur Tw gleich ist zu oder größer ist äla die vorherbestimmte Referenztemperatur (60°C bei dieser Ausführungsform) während dem Heizbetrieb, der Abwärmerückgewinnungsbetrieb ausgeführt. Im Defrosterbetrieb wird das Drei-Wege-Ventil 15b des Wärmepumpenkreislaufs 10 auf die gleiche Weise wie bei dem normalen Heizbetrieb betätigt, jedoch wird das Drei-Wege-Ventil 42 des Kühlmittelzirkulationskreislaufs 40 zu dem Kühlfluidkreislauf geschaltet, um es dem Kühlmittel zu erlauben, in den Kühler 43 zu strömen, wie es durch den gestrichelten Pfeil in der 3 angegeben ist, auf die gleiche Art und Weise wie bei dem Defrosterbetrieb.
Somit heizt, wie es durch den durchgezogenen Pfeil in der 3 dargestellt ist, das Kältemittel von hohem Druck und hoher Temperatur, welches von dem Kompressor 11 ausgelassen wird, die Luft in dem Fahrzeuginneren an dem Innenkondensator 12 auf und wird dann durch die feste Drossel 13 zum Heizen dekomprimiert und expandiert, um in den Außenwärmetauscher 16 auf die gleiche Weise wie bei dem normalen Heizbetrieb zu strömen.
Da das Drei-Wege-Ventil 42 zum dem Kühlfluidkreislauf zum Strömenlassen des Kühlmittels in den Kühler 43 geschaltet wird, absorbiert das Kältemittel von niedrigem Druck, welches in den Außenwärmetauscher 16 strömt, sowohl die Wärme, welche in der Außenluft enthalten ist, die durch den Gebläselüfter 17 geblasen wird, als auch die Wärme, welche in dem Kühlmittel enthalten ist, und welche dorthin über die äußeren Rippen 50 übertragen wird, um selbst zu verdampfen. Andere Betätigungen sind die gleichen wie diejenigen beim normalen Heizbetrieb.
Wie oben beschrieben, wird bei dem Abwärmerückgewinnungsbetrieb die Luft in dem Fahrzeuginneren an dem Innenkondensator 12 mit der Wärme von dem Kältemittel, welches von dem Kompressor 11 ausgelassen wird, aufgeheizt, was das Heizen des Fahrzeuginneren ausführen kann. Zu diesem Zeitpunkt absorbiert das Kältemittel nicht nur die Wärme, welche in der Außenluft enthalten ist, sondern auch die Wärme, welche in dem Kühlmittel enthalten ist, und welche dorthin über die äußeren Rippen 50 übertragen wird, was das Heizen des Fahrzeuginneren auf effektive Art und Weisen unter Verwenden der Abwärme des elektrischen Motors MG zum Fahren verwirklichen kann.
(d) Kühlbetrieb
Der Kühlbetrieb wird gestartet, wenn der Kühlbetriebsmodus durch den Auswahlschalter ausgewählt ist mit dem Betriebsschalter des Betriebsbretts, der angeschaltet ist (AN). Im Kühlbetrieb öffnet die Klimaanlagensteuereinheit das Öffnungs-/Schließventil 15a und schaltet das Drei-Wege-Ventil 15b zu dem Strömungspfad für ein Verbinden der Auslassseite von dem Außenwärmetauscher 16 zu der Einlassseite der festen Drossel 19 zum Kühlen. Der Wärmepumpenkreislauf 10 wird somit zu dem Kältemittelströmungspfad zum Strömenlassen des Kältemittels geschaltet, wie es durch den durchgezogenen Pfeil in der 4 angegeben ist.
Zu diesem Zeitpunkt wird, wenn die Kühlmitteltemperatur Tw gleich ist zu oder niedriger ist als die Referenztemperatur, das Drei-Wege-Ventil 42 des Kühlmittelzirkulationskreislaufs 40 auf den Kühlfluidkreislauf zum Strömenlassen des Kühlmittels in dem Kühler 43 geschaltet. Im Gegensatz dazu wird, wenn die Kühlmitteltemperatur Tw niedriger ist als die vorherbestimmte Referenztemperatur, das Drei-Wege-Ventil 42 zu dem Kühlflidkreislauf geschaltet, um es dem Kühlmittel zu erlauben, den Kühler 43 zu umgehen. Die Strömung des Kühlmittels, welche erhalten wird, wenn die Kühlmitteltemperatur Tw gleich ist zu oder höher ist als die Referenztemperatur, ist in der 4 mit dem gestrichelten Pfeil angegeben.
Bei dem Wärmepumpenkreislauf 10 strömt während dem Kühlbetrieb das Kältemittel von hohem Druck, welches von dem Kompressor 11 ausgelassen wird, in den Innenkondensator 12 und tauscht Wärme mit der Luft in dem Fahrzeuginneren aus, die von dem Gebläse 32 geblasen wird, und welche durch den Innenverdampfer 20 hindurchgegangen ist, um davon Wärme abzuleiten. Das Kältemittel von hohem Druck, welches von dem Innenkondensator 12 her strömt, strömt in den Außenwärmetauscher 16 über den Bypass-Durchlass 14 für die feste Drossel, da das Öffnungs-/Schließventil 15a geöffnet ist. Das Kältemittel von niedrigem Druck, welches in den Außenwärmetauscher 16 strömt, strahlt des Weiteren Wärme in Richtung zu der Außenluft ab, die durch den Gebläselüfter 17 geblasen wird.
Da das Drei-Wege-Ventil 15b zu dem Kältemittelströmungspfad zum Verbinden der Auslassseite des Außenwärmetauschers 16 mit der Einlassseite der festen Drossel 19 zum Kühlen geschaltet wird, wird das Kältemittel, welches von dem Außenwärmetauscher 16 her strömt, durch die feste Drossel 19 zum Kühlen dekomprimiert und expandiert. Das Kältemittel, welches von der festen Drossel 19 zum Kühler her strömt, strömt in den Innenverdampfer 20 und absorbiert Wärme von der Luft im Fahrzeuginneren, die druch das Gebläse 32 geblasen wird, um selbst zu verdampfen. Auf diese Weise kann die Luft im Fahrzeuginneren gekühlt werden.
Das Kältemittel, welches von dem Innenverdampfer 20 her strömt, strömt in den Sammler 18 und wird dann in eine flüssige Phase und eine gasförmige Phase durch den Sammler getrennt. Das Kältemittel der gasförmigen Phase, welches durch den Sammler 18 abgetrennt ist, wird durch den Kompressor 11 wieder angesaugt und komprimiert. Wie oben erwähnt, absorbiert während dem Kühlbetrieb das Kältemittel von niedrigem Druck die Wärme von der Luft in dem Fahrzeuginneren und verdampft selbst an dem Innenverdampfer 20, um dadurch die Luft in dem Fahrzeuginneren zu kühlen, was den Kühlbetrieb des Fahrzeuginneren ausführen kann.
Wie oben beschrieben, kann die Klimaanlage 1 für das Fahrzeug bei dieser Ausführungsform ein Schalten unter den Kältemittelströmungspfaden des Wärmepumpenkreislaufs 10 und unter den Kühlfluidkreisläufen des Kühlmittelzirkulationskreislaufs 40 ausführen, um dadurch verschiedene Betriebsweisen auszuführen. Des Weiteren kann in dem Defrosterbetrieb dieser Ausführungsform die Abwärme des elektrischen Motors MG zum Fahren auf effektive Art und Weise verwendet werden, um den Außenwärmetauscher 16 zu entfrosten, wie es später beschrieben werden wird.
Noch genauer sind bei dieser Ausführungsform der Wärmeabsorptionsluftdurchlass 16b des Außenwärmetauschers 16 und der Wärmeableitungsluftdurchlass 43b des Kühlers 43 mit den äußeren Rippen 50 versehen, die aus dem gleichen Metallmaterial hergestellt sind, um die Wärmeübertragung zwischen den Kältemittelrohren 16a und den Kühlfluidrohren 43a zu ermöglichen. Während dem Defrosterbetrieb kann somit die Wärme, welche in dem Kühlmittel enthalten ist, an den Außenwärmetauscher 16 über die äußeren Rippen 50 übertragen werden.
Diese Ausführungsform kann daher den Verlust bei der Wärmeübertragung im Vergleich zu einem Kreislauf des Standes der Technik unterbinden, bei welchem die Wärme, welche in dem Kühlmittel enthalten ist, zu dem Außenwärmetauscher 16 über die Luft übertragen wird, und kann somit auf effektive Art und Weise die Abwärme des elektrischen Motors MG zum Fahren für das Entfrosten des Außenwärmetauschers 19 verwenden. Diese Ausführungsform kann des Weiteren die Zeitdauer für den Defrosterbetrieb reduzieren.
Während dem Defrosterbetrieb wird der Betrieb des Kompressors 11 gestoppt und die Strömungsmenge von Kältemittel, welches in den Außenwärmetauscher 16 strömt, wird verringert (noch genauer auf Null (0) gesetzt) im Vergleich zu der Zeit vor dem Defrosterbetrieb, was die Wärme, welche zu dem Außenwärmetauscher 16 über die äußeren Rippen 50 übertragen wird, daran hindern kann, in dem Kältemittel, welches durch die Kältemittelrohre 16a strömt, absorbiert zu werden. Die Wärme des elektrischen Motors MG zum Fahren kann somit auf effektivere Art und Weise zum Entfrosten des Außenwärmetauschers 16 während dem Defrosterbetrieb verwendet werden.
Während dem Defrosterbetrieb wird in anderen Worten der Betrieb des Kompressors 11 gestoppt, um die Heizkapazität zum Heizen-der Luft an dem Innenkondensator 12 zu verringern (bei dieser Ausführungsform derart, dass die Heizkapazität nicht vorhanden ist, was die Menge an Wärme des Kältemittels, welche in dem Außenwärmetauscher 16 absorbiert wird, verringert. Die Abwärme des elektrischen Motors MG zum Fahren kann somit auf effektivere Art und Weise zum Entfrosten des Außenwärmetauschers 16 in dem Defrosterbetrieb verwendet werden.
Während dem Defrosterbetrieb wird der Betrieb des Gebläselüfters 17 gestoppt, um das Volumen von Außenluft zu verringern, welche in die Wärmeabsorptionsdurchlässe 16b und den Wärmeableitungsluftdurchlass 43b strömt (noch genauer auf Null (0) gesetzt), was die Wärme, welche zu dem Außenwärmetauscher 16 über die äußeren Rippen 50 übertragen wird, daran hindern kann, in der Außenluft absorbiert zu werden, welche durch die Wärmeabsorptionsluftdurchlässe 16b und den Wärmeableitungsluftdurchlass 43b strömt. Die Abwärme des elektrischen Motors MG zum Fahren kann somit auf effektivere Art und Weise zum Entfrosten des Außenwärmetauschers 16 in dem Defrosterbetrieb verwendet werden.
Bei dem Wärmepumpenkreislauf 10 dieser Ausführungsform wird während dem normalen Heizbetrieb das Drei-Wege-Ventil 42 des Kühlmittelzirkulationskreislaufs 40 zu dem Kühlfluidkreislauf geschaltet, um es dem Kühlmittel zu erlauben, den Kühler 43 zu umgehen, um dadurch die Wärme (erzeugte Wärme), welche in dem elektrischen Motor MG zum Fahren enthalten ist, in dem Kühlmittel zu speichern. Während dem Defrosterbetrieb kann somit der Defrosterbetrieb durch die gespeicherte Wärme in einer kurzen Zeitdauer vervollständigt werden.
Bei der Wärmetauscherstruktur 70 dieser Ausführungsform ist der Kühler 43 auf der windwärtigen Seite der Strömungsrichtung X der Außenluft, welche durch den Gebläselüfter 17 geblasen wird, mit Bezug auf den Außenwärmetauscher 16 angeordnet. Mit anderen Worten sind bei der Wärmetauscherstruktur 70 der Außenwärmetauscher 16 und der Kühler 43 derart in Reihen angeordnet, das die Außenluft von dem Kühler 43 zu dem Wärmetauscher 16 strömt.
Die Wärme, welche in dem Kühlmittel enthalten ist, kann somit zu dem Außenwärmetauscher 16 nicht nur über die äußeren Rippen 50, sondern ebenso über die Luft übertragen werden. Selbst wenn der Gebläselüfter 17 gestoppt wird, kann daher die Wärme, welche in dem Kühlmittel enthalten ist, an dem Außenwärmetauscher 16 durch einen Luftdruck (Luftstaudruck) in der Fahrtrichtung des fahrenden Fahrzeuges über die Au-ßenluft, welche durch die Wärmetauscherstruktur 70 hindurchgeht, übertragen werden. Während dem Defrosterbetrieb kann somit die Wärme, welche von dem elektrischen Motor MG zum Fahren geliefert wird, auf effektive Art und Weise zum Entfrosten des Außenwärmetauschers 16 verwendet werden.
Der Frostentstehungsbestimmungsabschnitt, welcher in der Klimaanlagensteuereinheit dieser Ausführungsform enthalten ist, stellt fest, dass sich Frost in dem Außenwärmetauscher 16 bildet, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich ist zu oder niedriger ist als die Referenzfahrzeuggeschwindigkeit und wenn die Kältemitteltemperatur Te auf der Auslassseite des Außenwärmetauschers 16 gleich ist zu oder niedriger ist als 0 °C. Dementsprechend kann die Frostentstehung angemessen festgestellt werden unter in Betracht ziehen der Fahrzeuggeschwindigkeit.
Das heißt, wenn das Fahrzeug bei Niedriggeschwindigkeit fährt, wird der Luftstaudruck niedriger und das Volumen der Außenluft, welche in den Motorraum strömt, ist verringert. Das Volumen der Außenluft, welche in jeden von dem Außenwärmetauscher 16 und dem Kühler 43 strömt, ist somit verringert. Beim Defrosterbetrieb wird somit die Wärme, welche zu dem Außenwärmetauscher 16 über die äußeren Rippen 50 übertragen wird, daran gehindert, in der Außenluft absorbiert zu werden, was das effektive Entfrosten erreichen kann.
Bei dem Wärmepumpenkreislauf 10 dieser Ausführungsform wird des Weiteren, wenn die Kühltemperatur Tw, welche durch den Kühltemperatursensor 52 erfasst wird, gleich ist zu oder höher ist als die Referenztemperatur, der Abwärmerückgewinnungsbetrieb durch ein Schalten des Drei-Wege-Ventils 42 zu einem Kühlfluidkreislauf zum Strömenlassen des Kühlmittels in den Kühler 43 ausgeführt. Die Wärme, welche in dem Kühlmittel enthalten ist, wird somit durch den Kühler 43 abgeleitet, was den elektrischen Motor MG zum Fahren vor einer Überhitzung schützen kann.
Bei dem Abwärmerückgewinnungsbetrieb wird zusätzlich die Wärme, welche durch den Kühler 43 abgeleitet wird, zu dem Außenwärmetauscher 16 übertragen und kann in dem Kältemittel absorbiert werden, was eine Leistungskennzahl (COP, engl.: coefficient of performance) des Wärmepumpenkreislaufs 10 verbessern kann und somit die Luft in dem Fahrzeuginneren auf effektive Weise aufheizen kann. Als ein Ergebnis kann die Heizleistung der Klimaanlage 1 für das Fahrzeug verbessert werden.
Bei dieser Ausführungsform wird das Drei-Wege-Ventil 42 zu dem Kühlfluidkreislauf zum Strömenlassen des Kühlmittels in den Kühler 43 geschaltet, um den Abwärmerückgewinnungsbetrieb auszuführen, welcher auf der Referenztemperatur von 60°C basiert. Die Referenztemperatur kann durch die Wärmeaustauschleistung oder ähnliches von dem Außenwärmetauscher 16 und ähnlichem bestimmt werden.
Wenn zum Beispiel WW (g) das Gewicht des Kühlmittels in dem Kühlmittelzirkulationskreislauf 40 ist, WG (g) die Menge von Frost, der sich an dem Außenwärmetauscher 16 bildet, ist, TR (°C) die Temperatur der Luft ist, welche von dem Außenwärmetauscher 16 geblasen wird, wird die Menge einer Speicherung von Wärme Qst, welche in dem Kühlmittelzirkulationskreislauf 40 gespeichert ist, durch die nachfolgende Formel F1 dargestellt, und die Menge von Wärme, welche für das Entfrosten erforderlich ist (im Folgenden hier bezeichnet als „Defrosterwärmemenge“) Qdf wird durch die nachfolgende Formel F2 dargestellt: $Qst = WW \times spezifische W \ddot{a} rme des K \ddot{a} ltemittels \times (Tw - TR)$
$\begin{array}{l} Qdf = WG \times latente W \ddot{a} rme der Verdampfung von Wasser - spezifische W \ddot{a} rme \\ von Wasser \times TR + Außenw \ddot{a} rmetauscher 16 \times W \ddot{a} rmekapazit \ddot{a} t \times TR + \\ Menge von W \ddot{a} rme,welche in Luft abgeleitet ist \end{array}$
bei welcher die Speicherwärmemenge Qst die Defrosterwärmemenge Qdf übersteigen muss, um das Entfrosten des Außenwärmetauschers 16 sicherzustellen.
Wenn des Weiteren die Wärmekapazität des Außenwärmetauschers 16 und die Menge von Wärme, welche in die Luft abgeleitet wird, in der Formel F2 als ignorierbare Grö-ßen angesehen werden, wird die minimale Defrosterwärmemenge Qdf2, welche zum Schmelzenlassen des Frostes, der sich an dem Außenwärmetauscher 16 gebildet hat, erforderlich ist, durch die nachfolgende Formel F3 dargestellt: $\begin{array}{l} Qdf2 = latente W \ddot{a} rme oder Verdampfung von Wasser - spezifische W \ddot{a} rme von \\ Wasser \times TR \end{array}$
Daher muss zumindest die nachfolgende Formel F4 erfüllt sein, um ein Entfrosten auszuführen: $Qst > Qdf2$
Das Einsetzen der Formeln (F1) und (F3) in die obige Formel (F4) kann die nachfolgende Formel (F5) ergeben: $\begin{array}{l} Fw > TR + (WG \times latente W \ddot{a} rme der Verdampfung von Wasser - \\ spezifische W \ddot{a} rme von Wasser X TR) / (WW \times spezifische W \ddot{a} rme des \\ K \ddot{u} hlmittels) \end{array}$
Daher kann die Temperatur Tw, welche die obige Formel F5 erfüllt, als die Referenztemperatur festgelegt werden.
Der Wärmepumpenkreislauf dieser Ausführungsform umfasst in anderen Worten einen Kühlmitteltemperaturerfassungsabschnitt (Kühlmitteltemperatursensor 52) zum Erfassen der Kühlmitteltemperatur TW des Kühlmittels, welches in der auf dem Fahrzeug montierten Einrichtung (elektrischer Motor MG zum Fahren) strömt, welche im Betrieb Wärme erzeugt, und einen Temperaturerfassungsabschnitt für geblasene äußere Luft zum Erfassen der Lufttemperatur TR von Luft, welche von dem Außenwärmetauscher 16 geblasen wird. Die Kühlfluidkreislaufschalteinrichtung (Drei-Wege-Ventil 42) kann ein Schalten zu dem Kühlfluidkreislauf ausführen, um es dem Kühlfluid (Kühlmittel) zu erlauben, in den Wärmeableitungswärmetauscher (Kühler 43) zu strömen, wenn die Kühlmitteltemperatur TW, welche durch den Kühlmitteltemperaturerfassungsabschnitt (Kühlmitteltemperatursensor 52) erfasst wird und die Lufttemperatur TR, welche durch den Temperaturerfassungsabschnitt für geblasene äußere Luft erfasst wird, die nachfolgende Beziehung erfüllen: $\begin{array}{l} Tw > TR + (WG \times latente W \ddot{a} rme der Verdampfung von Wasser - spezifische \\ W \ddot{a} rme von Wasser \times TR) / (WW \times spezifische W \ddot{a} rme von K \ddot{u} hlmittel) \end{array}$
Bei dem Wärmepumpenkreislauf 10 dieser Ausführungsform ist während dem Heizbetrieb (Heizvorrichtungsbetrieb) die Strömungsrichtung des Kältemittels, welches durch die Kältemittelrohre 16a des Außenwärmetauschers 16 strömt, die gleiche wie diejenige des Kältemittels, welches durch die Kältemittelrohre 16a während dem Kühlbetrieb (Kühlvorrichtungsbetrieb) strömt. Wenn von der Strömungsrichtung der Außenluft her betrachtet, ist die positionsbezogene Beziehung zwischen einem Wärmeaustauschbereich auf einer Kältemitteleinlassseite des Außenwärmetauschers 16 und einem Wärmeaustauschbereich auf einer Kältemittelauslassseite davon, nicht zwischen dem Heizbetrieb und dem Kühlbetrieb verändert. Die positionsbezogene Beziehung zwischen der Temperaturverteilung des Wärmeaustauschbereichs und des Außenwärmetauschers 16 und die Temperaturverteilung des Wärmeaustauschbereichs des Wärmeableitungswärmetauschers 43 ändert sich daher nicht.
Das heißt, der Außenwärmetauscher 16 und der Wärmeableitungswärmetauscher 43 werden makroskopisch als eine (bzw. eine einzige) Wärmetauscherstruktur 70 betrachtet. In diesem Fall kann während dem Kühlbetrieb zum Ableiten von Wärme von dem Kältemittel an den Außenwärmetauscher 16 ein Wärmeaustauschbereich auf der Kältemitteleinlassseite des Außenwärmetauschers 16 zum Strömenlassen des Kältemittels, welches einen Überhitzungsgrad bei einer relativ hohen Temperatur aufweist, in der Strömungsrichtung der Außenluft auf einen Wärmeaustauschbereich auf der Kühlfluideinlassseite des Wärmeableitungswärmetauschers 43 zum Strömenlassen des Kühlfluids bei einer relativ hohen Temperatur überlagert werden. Ein Wärmeaustauschbereich auf der Kältemittelauslassseite des Außenwärmetauschers 16 zum Strömenlassen des Kältemittels, welches einen Überhitzungsgrad bei einer relativ niedrigen Temperatur aufweist, kann des Weiteren in der Strömungsrichtung der Außenluft auf einen Wärmeaustauschbereich auf der Kühlfluidauslassseite des Wärmeableitungswärmetauschers 43 zum Strömenlassen des Kühlfluids bei einer relativ niedrigen Temperatur überlagert werden. Mit dieser Anordnung kann die Strömung des Kältemittels durch den Außenwärmetauscher 16 und die Strömung des Kühlfluids durch den Wärmeableitungswär-metauscher 43 parallel gemacht werden, um den wirksamen Wärmeaustausch zu erzielen.
Bei dem Heizbetrieb zum Verdampfen des Kältemittels an dem Außenwärmetauscher 16 kann des Weiteren ein Wärmeaustauschbereich auf der Kältemitteleinlassseite des Außenwärmetauschers 16 zum Strömenlassen des Kältemittels bei einer relativ niedrigen Temperatur in der Strömungsrichtung der Außenluft auf einen Wärmeaustauschbereich auf der Kühlfluideinlassseite des Wärmeableitungswärmetauschers 43 zum Strömenlassen des Kühlfluids bei einer relativ hohen Temperatur überlagert werden. Als ein Ergebnis kann der Frost bzw. das Eis auf wirksame Weise daran gehindert werden, sich an dem Wärmeaustauschbereich auf der Kältemitteleinlassseite des Außenwärmetauschers 16 zu bilden, um es dem Kältemittel zu erlauben, dort hindurch bei einer relativ niedrigen Temperatur zu strömen.
Zweite Ausführungsform
Anders als bei der ersten Ausführungsform ist bei dieser Ausführungsform, wie in dem Diagramm der gesamten Ausgestaltung der 6 gezeigt, der Innenkondensator 12 entfernt worden und ein Laugenkreislauf 60 (engl.: brine circuit) ist zum Zirkulierenlassen einer Lauge, d.h. zum Beispiel eines Wärmeträgerfluids als ein Beispiel, vorgesehen. Die 6 ist eine Darstellung der gesamten Konfiguration, welche die Kältemittelströmungspfade und ähnliches während dem Heizbetrieb bei dieser Ausführungsform zeigt, bei welcher die Strömung des Kältemittels in dem Wärmepumpenkreislauf 10 durch eine durchgezogene Linie angegeben ist und die Strömung des Kühlmittels in dem Kühlmittelzirkulationskreislauf 40 durch den gestrichelten Pfeil angegeben ist.
In der 6 wird der gleiche oder ein äquivalenter Teil von demjenigen der ersten Ausführungsform mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Dasselbe gilt für die nachfolgenden anderen Zeichnungen.
Die Lauge bei dieser Ausführungsform ist ein Wärmeträgerfluid zum Übertragen von Wärme, die in dem Kältemittel enthalten ist, das von dem Kompressor 11 ausgelassen wird, an die Luft, welche in das Fahrzeuginnere geblasen wird. Ähnlich dem Kühlmittel als das Kühlfluid kann eine wässrige Ethylenglykollösung verwendet werden. Der Laugenkreislauf 60 umfasst eine Laugenpumpe 61, einen Lauge-Kältemittel-Wärmetauscher 62 und einen Heizkern 63.
Die Laugenpumpe 61 ist eine elektrische Pumpe zum Verdrängen der Lauge in den Heizkern 63 des Lauge-Kältemittel-Wärmetauschers 62. Die Laugenpumpe 61 weist die gleiche grundsätzliche Struktur wie diejenige der Kühlmittelpumpe 41 des Kühlmittelzirkulationskreislaufs 40 auf. Der Lauge-Kältemittel-Wärmetauscher 62 ist ein Wärmetauscher zum Austausch von Wärme zwischen dem Kältemittel, welches von dem Kompressor 11 ausgelassen wird, und durch einen Kältemitteldurchlass 62b strömt und der Lauge, welche durch den Laugendurchlass 62a strömt.
Noch genauer kann der Lauge-Kältemittel-Wärmetauscher 62 eine Wärmetauscherstruktur vom Typ „doppeltes Rohr“ einsetzen, die aus einem äußeren Rohr, welches den Laugendurchlass 62a bildet und einem inneren Rohr, welches in dem äußeren Rohr zum Bilden des Kältemitteldurchlasses 62b angeordnet ist, zusammengesetzt ist. Alternativ kann der Kältemitteldurchlass 62b als das äußere Rohr gebildet sein und der Laugendurchlass 62a kann als das innere Rohr gebildet sein. Das Kältemittelrohr, welches den Kältemitteldurchlass 62b bildet, und das Kältemittelrohr, welches den Laugendurchlass 62a bildet, können miteinander durch Löten verbunden sein, um die Wärmeaustauschstruktur und ähnliches zu bilden.
Der Heizkern 63 ist in dem Gehäuse 31 der inneren Klimaanlageneinheit 30 der Klimaanlage 1 für das Fahrzeug angeordnet. Der Heizkern 63 ist ein Wärmetauscher zum Heizen, welcher Wärme zwischen der Lauge, welche dort hindurchgeht, und der Luft des Fahrzeuginneren, die durch den inneren Verdampfer 20 hindurchgegangen ist, austauscht. Der Heizkern 63 dieser Ausführungsform dient somit als der Wärmetauscher der Nutzerseite, welcher der gleiche ist wie der Innenkondensator 12. Die Strukturen und Betriebsweisen der anderen Komponenten bei dieser Ausführungsform sind die gleichen wie diejenigen der ersten Ausführungsform.
Dementsprechend kann selbst der Betrieb der Klimaanlage 1 für das Fahrzeug dieser Ausführungsform die gleichen Wirkungen wie diejenigen der ersten Ausführungsform bieten. Da der Laugenkreislauf 60 in dieser Ausführungsform vorgesehen ist, kann des Weiteren die Heizkapazität des Heizkerns 63 leicht durch ein Ändern einer Kühlmittelverdrängungskapazität der Laugenpumpe 61 eingestellt werden.
Ebenso wie das Kühlmittel kann die Lauge in der Laugenpumpe 61 auch die Wärme speichern, welche in dem Kältemittel enthalten ist, das von dem Kompressor 11 während dem normalen Heizbetrieb ausgelassen wird. Selbst wenn der Kompressor 11 in dem Defrosterbetrieb angehalten wird, kann die Laugenpumpe 61 betrieben werden, um einen Hilfsbetrieb eines Heizens des Inneren des Fahrzeuges auszuführen.
Dritte Ausführungsform
Anders als der Wärmepumpenkreislauf 10 der ersten Ausführungsform, wie er in einer Darstellung der gesamten Konfiguration in der 7 gezeigt ist, ist bei dieser Ausführungsform ein Außeneinheit-Bypass-Durchlass 64 hinzugefügt, um es dem Kältemittel, welches von der festen Drossel 13 zum Heizen oder dem Bypass-Durchlass 14 für die feste Drossel her strömt, zu erlauben, den Außenwärmetauscher 16 zu umgehen. Und des Weiteren ist ein Öffnungs-/Schließventil 15c zum Öffnen und Schließen des Au-ßeneinheit-Bypass-Durchlasses 64 hinzugefügt.
Die 7 ist ein Diagramm der gesamten Konfiguration, welches die Kältemittelströmungspfade während dem Defrosterbetrieb bei dieser Ausführungsform zeigt, bei welchem die Strömung des Kältemittels in dem Wärmepumpenkreislauf 10 durch eine durchgezogene Linie angegeben ist und die Strömung des Kühlmittels in dem Kühlmittelzirkulationskreislauf 40 als ein gestrichelter Pfeil angegeben ist.
Das Öffnungs-/Schließventil 15c weist die gleiche grundlegende Struktur wie diejenige des Öffnungs-/Schließventils 15a auf, das in dem Bypass-Durchlass 14 für die feste Drossel angeordnet ist. Der Verlust an Druck, welcher in dem Kältemitteldurchlass durch das Öffnungs-/Schließventil 15c erzeugt wird, wenn das Öffnungs-/Schließventil 15c geöffnet ist, ist viel geringer als der Druckverlust, der in dem Kältemittel erzeugt wird, wenn das Kältemittel durch den Außenwärmetauscher 16 hindurchgeht.
Somit strömt, wenn das Öffnungs-/Schließventil 15c geöffnet ist, das meiste von dem Kältemittel, welches von der festen Drossel 13 zum Heizen oder dem Bypass-Durchlass 14 für die feste Drossel her strömt, in den Außeneinheit-Bypass-Durchlass 64 und strömt kaum in den Außenwärmetauscher 16.
Bei dieser Ausführungsform öffnet die Klimaanlagensteuereinheit in dem Defrosterbetrieb das Öffnungs-/Schließventil 15c ohne ein Stoppen des Betriebs des Kompressors 11 und in anderen Betriebsmodi wird das Öffnungs-/Schließventil 15c geschlossen. Während dem Defrosterbetrieb ist somit die Strömungsmenge von Kältemittel, welches in den Außenwärmetauscher 16 strömt, verringert. Die Strukturen und Betriebsweisen von anderen Komponenten bei dieser Ausführungsform sind die gleichen wie diejenigen bei der ersten Ausführungsform.
Somit kann selbst der Betrieb der Klimaanslage 1 für das Fahrzeug in dieser Ausführungsform die gleichen Wirkungen wie diejenigen der ersten Ausführungsform bereitstellen. Da der Betrieb des Kompressors 11 während dem Defrosterbetriebs bei dieser Ausführungsform nicht gestoppt wird, kann der Innenkondensator 12 die Wärmekapazität der Luft mit der Wärme aufweisen, welche in dem Kältemittel enthalten ist, das von dem Kompressor 11 ausgelassen wird, um dadurch den Heizbetrieb des Fahrzeuginneren auszuführen.
In diesem Zeitpunkt ist in dem Defrosterbetrieb die Strömungsrichtung von Kältemittel, welches durch die Kältemittelrohre 16a des Außenwärmetauschers 16 hindurchgeht, die gleiche wie diejenige in dem Heizbetrieb (normaler Betrieb), was einen schnellen Übergang von dem normalen Betrieb zu dem Defrosterbetrieb oder von dem Defrosterbetrieb zu dem normalen Betrieb ermöglicht. Die Zeitdauer des Entfrostens kann als ein Ergebnis weiter reduziert sein.
Wenn von der Strömungsrichtung der Außenluft her betrachtet, ändert sich die positionsbezogene Beziehung zwischen dem Wärmeaustauschbereich auf der Kältemitteleinlassseite des Außenwärmetauschers 16 und dem Wärmeaustauschbereich auf der Kältemittelauslassseite davon nicht mit Bezug auf den Wärmeaustauschbereich des Kühlers 43, was große Fluktuationen in der Menge von Wärme, welche zwischen dem Kältemittel, welches durch die Kältemittelrohre 16a des Außenwärmetauschers 16 strömt, und dem Kühlfluid, welches durch die Kühlfluidrohre 43a des Kühlers 43 strömt, vermeiden kann.
Das heißt, wenn der Wärmeaustausch zwischen den Kältemittelrohren 16a des Außenwärmetauschers 16 über die äußeren Rippen 50 und die Kühlfluidrohre 43a des Kühlers 43 ausgeführt wird, kann die Beziehung zwischen der Strömung des gesamten Kältemittels in dem Außenwärmetauscher 16 und der Strömung des gesamten Kühlmittels in dem Kühler 43 von dem Entgegengesetzten zu dem Parallelen oder von dem Parallelen zu dem Entgegengesetzten im Stand der Technik geändert werden. Diese Ausführungsform kann jedoch eine solche Situation vermeiden.
Als ein Ergebnis kann der Wärmepumpenkreislauf dieser Ausführungsform die großen Fluktuationen in der Menge der Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittel, welches durch die Kältemittelrohre 16a strömt und dem Kühlfluid, welches durch die Kühlfluidrohre 43a strömt, vermeiden, wobei somit die Flexibilität in der Konstruktion des Au-ßenwärmetauschers 16 und des Kühlers 43 verbessert ist.
Vierte Ausführungsform
Diese Ausführungsform weist im Wesentlichen die gleiche Kreislaufstruktur wie diejenige des Wärmepumpenkreislaufs 10 der dritten Ausführungsform auf, jedoch weist sie eine andere Steuerungsform der Klimaanlagensteuereinheit in dem Defrosterbetrieb auf, was unten im Wege eines Beispiels beschrieben wird.
Bei dieser Ausführungsform öffnet während dem Defrosterbetrieb noch genauer die Klimaanlagensteuereinheit das Öffnungs-/Schließventil 15a und das Öffnungs-/Schließventil 15c ohne ein Stoppen des Betriebs des Kompressors 11 und schaltet das Drei-Wege-Ventil 15b zu dem Kältemittelströmungspfad für ein Verbinden der Auslassseite des Außenwärmetauschers 16 (noch genauer der Auslassseite des Außeneinheit-Bypass-Durchlasses 64) zu der Einlassseite der festen Drossel 19 zum Kühlen.
Bei dieser Ausführungsform wird somit im Defrosterbetrieb, wie es in der 8 gezeigt ist, der Wärmepumpenkreislauf 10 zu dem Kreislauf für ein Zirkulierenlassen des Kältemittels von dem Kompressor 11 zu dem Innenkondensator 12 (Außeneinheit-Bypass-Durchlass 64), der festen Drossel 19 zum Kühlen, den Innenverdampfer 20, den Sammler 18 und den Kompressor 11 in dieser Reihenfolge geschaltet.
Das Kältemittel, welches von der festen Drossel 19 zum Kühlen her strömt, nimmt latente Wärme der Verdampfung von der Luft beim Verdampfen an dem Innenverdampfer 20 auf, so dass die Luft gekühlt werden kann. Sodann wird, wenn das Kältemittel, welches von dem Kompressor 11 ausgelassen wird, Wärme an den Innenkondensator 12 ableitet, die gekühlte Luft wieder aufgeheizt. Die Strukturen und Betriebsweisen der anderen Komponenten bei dieser Ausführungsform sind die gleichen wie diejenigen bei der ersten Ausführungsform.
Somit kann selbst der Betrieb der Klimaanlage 1 für das Fahrzeug dieser Ausführungsform die gleichen Wirkungen wie diejenigen der dritten Ausführungsform bereitstellen. Bei dieser Ausführungsform kann des Weiteren die Luft, welche durch ein Verdampfen des Kältemittels an dem Innenverdampfer 20 gekühlt wird, wieder durch den Innenkondensator 12 in dem Defrosterbetrieb aufgeheizt werden, was das Entfrosten und das Heizen des Fahrzeuginneren erreichen kann.
Fünfte Ausführungsform
Anders als der Wärmepumpenkreislauf 10 der ersten Ausführungsform ist, wie es in einem Diagramm der gesamten Konfiguration, der 9 gezeigt ist, bei dieser Ausführungsform eine Verschlusseinrichtung (Durchlass-Unterbrechungsmittel) hinzugefügt, zum Beispiel für ein Öffnen oder Schließen eines Einströmweges zum Strömenlassen der Außenluft in den Kühler 43. Die 9 ist eine Darstellung der gesamten Konfiguration, welche die Kältemittelströmungspfade oder ähnliches in dem Defrosterbetrieb dieser Ausführungsform zeigt, bei welchen die Strömung des Kältemittels in dem Wärmepumpenkreislauf 10 durch eine durchgezogene Linie angegeben ist und die Strömung des Kühlmittels in dem Kühlmittelzirkulationskreislauf 40 durch einen gestrichelten Pfeil angegeben ist.
Noch genauer ist eine Verschlusseinrichtung 65 durch ein Kombinieren von einer Mehrzahl von Auslegerklappenplatten (engl.: cantilever door plates) gebildet. Die Verschlusseinrichtung 65 ist konstruiert zum Öffnen des Einströmweges für das Strömen der Außenluft in den Kühler 43 durch ein Verstellen der Klappenplatte in der Richtung parallel zu der Strömung von Luft von dem Gebläselüfter 17 und zum Schließen des Einströmweges für das Strömen der Außenluft in den Kühler 43 durch ein Verstellen der Klappenplatte in der Richtung, welche den Luftstrom von dem Gebläselüfter 17 her kreuzt.
Der Kühler 43 ist auf der windwärtigen Seite der Strömungsrichtung X des Außenluft, welche durch den Gebläselüfter 17 geblasen wird, mit Bezug zu dem Außenwärmetauscher 16 angeordnet. Die Verschlusseinrichtung 65 schließt den Einströmweg zum Strömenlassen der Außenluft in den Kühler 43, um dadurch den Einstromweg für das Störmenlassen der Außenluft in den Außenwärmetauscher 16 zu blockieren.
Die Verschlusseinrichtung 65 kann aus einer Gleitklappe oder ähnlichem aufgebaut sein. Die Verschlusseinrichtung 65 wird durch einen Servomotor (nicht gezeigt) angetrieben, dessen Betrieb durch ein Steuersignal gesteuert wird, das von der Klimaanlagensteuereinheit ausgegeben wird.
Bei dieser Ausführungsform wird in dem Defrosterbetrieb die Verschlusseinrichtung 65 betrieben, um den Einströmweg zum Strömenlassen der Außenluft in den Kühler 43 zu verschließen und in anderen Betriebsmodi wird die Verschlusseinrichtung 65 betrieben, um den Einströmweg für das Strömenlassen der Außenluft in den Kühler 43 zu öffnen. Während dem Defrosterbetrieb ist somit das Volumen der Außenluft, die in den Wärmeabsorptionsluftdurchlass 16b und in den Wärmeableitungsluftdurchlass 43b strömt, verringert. Die Strukturen und Betriebsweisen der anderen Komponenten in dieser Ausführungsform sind die gleichen wie diejenigen der ersten Ausführungsform.
Somit kann selbst der Betrieb der Klimaanlage 1 für das Fahrzeug in dieser Ausführungsform die gleichen Wirkungen wie diejenigen der ersten Ausführungsform bieten. Bei dieser Ausführungsform wird des Weiteren die Verschlusseinrichtung 65 betrieben, um den Einlassweg für das Strömenlassen der Außenluft in den Kühler 43 während dem Defrosterbetrieb zu verschließen, was das Einströmen von Außenluft in die Wärmeabsorptionsluftdurchlässe 16b und den Wärmeableitungsluftdurchlass 43b aufgrund des Luftstaudrucks während dem Fahren des Fahrzeuges verhindern kann.
Sechste Ausführungsform
Anders als bei der ersten Ausführungsform wird bei dieser Ausführungsform die spezifische Struktur der Wärmetauscherstruktur 70 modifiziert, was unten im Wege eines Beispiels beschrieben werden wird. Die Details der Wärmetauscherstruktur 70 werden unten unter Verwenden der 10 bis 13 erläutert werden. Die 10 zeigt eine perspektivische Ansicht der Kontur der Wärmetauscherstruktur 70 in dieser Ausführungsform. Die 11 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Wärmetauscherstruktur 70. Die 12 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A der 10. Die 13 ist eine beispielweise perspektivische Ansicht zum Erläutern der Strömung des Kältemittels und der Strömung des Kühlmittels bei der Wärmetauscherstruktur 70.
Als erstes sind, wie es in der perspektivischen Explosionsansicht der 11 gezeigt ist, bei der Wärmetauscherstruktur 70 dieser Ausführungsform die Kältemittelrohre 16a des Außenwärmetauschers 16 in zwei Reihen angeordnet und die Kühlfluidrohre 43a des Kühlers 43 sind ebenso in zwei Reihen angeordnet, in der Strömungsrichtung X der Außenluft, welche durch den Gebläselüfter 17 geblasen wird. Des Weiteren sind die Kältemittelrohre 16a und die Kühlfluidrohre 43a abwechselnd angeordnet und übereinander geschichtet.
Bei dieser Ausführungsform bilden somit der Wärmeabsorptionsluftdurchlass 16b und der Wärmeableitungsluftdurchlass 43b einen Raum. Die äußeren Rippen 50, welche die gleichen sind wie diejenigen der ersten Ausführungsform, sind in dem Wärmeabsorptionsluftdurchlass 16b und dem Wärmeableitungsluftdurchlass 43b, welche einen Raum bilden, angeordnet, und die jeweiligen äußeren Rippen 50 sind mit den Rohren 16a und 43a verbunden.
Auf einer Endseite (untere Endseite, die in den 10 bis 13 gezeigt ist) in der Längsrichtung der Kältemittelrohre 16a und der Kühlfluidrohre 43a ist ein Tank 16c auf der Kältemittelseite zum Sammeln oder Verteilen des Kältemittels, welches durch die Kältemittelrohre 16a strömt, vorgesehen. Auf der anderen Endseite (obere Endseite, die in den 10 bis 13 gezeigt ist) in der Längsrichtung ist ein Tank 43c auf der Kühlfluidseite zum Sammeln oder Verteilen des Kältemittels, welches durch die Rohre 43a für das Kühlfluid strömt, vorgesehen.
Der Tank 16c der Kältemittelseite und der Tank 43c der Kühlfluidseite weisen im Grundsatz die gleiche Struktur auf. Als erstes umfasst der Tank 16c der Kältemittelseite eine Platte 161 der Kältemittelseite zum Verbinden der Kältemittelrohre 16a und der Kühlfluidrohre 43a, welche jeweils in zwei Linien angeordnet sind, eine Zwischenplatte 162 der Kältemittelseite, welche an der Verbindungsplatte 161 der Kältemittelseite zu befestigen ist, und einen Tank 163 der Kältemittelseite.
Wie es in der Querschnittsansicht der 12 gezeigt ist, ist die Zwischenplatte 162 der Seite des Kältemittels an der Verbindungsplatte 161 der Kältemittelseite befestigt, um eine Mehrzahl von Vertiefungen 162b zu bilden zum Bilden einer Mehrzahl von Räumen, die mit den Kühlfluidrohren 43a in Kommunikation stehen, zwischen der Verbindungsplatte 161 der Kältemittelseite und der Platte 162 selbst. Die Räume dienen als Kommunikationsräume für das Kühlfluid, welche die Kühlfluidrohre 43a miteinander in zwei Linien in der Strömungsrichtung X der Außenluft verbinden und in Kommunikation bringen.
Die 12 zeigt den Querschnitt der Umgebungen der Vertiefungen 432b, welche in der Zwischenplatte 432 der Kühlfluidseite vorgesehen sind, für eine klare Darstellung. Wie oben erwähnt, sind, da der Tank 16c der Kältemittelseite die gleiche grundlegende Struktur wie diejenige des Tanks 43c der Kühlfluidseite aufweist, die Verbindungsplatte 161 der Kältemittelseite und die Vertiefungen 162b in Klammern wiedergegeben.
Ein Durchgangsloch 162a ist an einem Teil der Zwischenplatte 162 der Kältemittelseite vorgesehen, welche dem Kältemittelrohr 16a entspricht, um beide Seiten der Platte zu durchdringen. Das Kältemittelrohr 16a ist das Durchgangsloch eingeführt. An einem Ende des Tanks 16c der Kältemittelseite ragt somit das Kältemittelrohr 16a in Richtung zu dem Tank 16c der Kältemittelseite im Vergleich zu dem Kühlfluidrohr 43a vor.
Der Tank 163 der Kältemittelseite ist an der Verbindungsplatte 161 der Kältemittelseite und der Zwischenplatte 162 der Kältemittelseite befestigt, um einen Sammelraum 163a für das Sammeln darin des Kältemittels und einen Verteilraum 163b zum Verteilen des Kältemittels zu bilden. Noch genauer ist der Tank 163 der Kältemittelseite durch ein Pressen eines Metallblechs in einer Form eines doppelten Berges (W-ähnliche Form) geformt, wenn in der Längsrichtung betrachtet.
Die Mitte der Form eines doppelten Berges des Tanks 163 der Kältemittelseite ist mit der Zwischenplatte 161 der Kältemittelseite verbunden, um den Tank 163 in den Sammelraum 163a und den Verteilraum 163b zu unterteilen. Bei dieser Ausführungsform ist der Sammelraum 163a auf der windwärtigen Seite der Strömungsrichtung X der Außenluft angeordnet und der Verteilraum 163b ist auf der windabgewandten Seite der Strömungsrichtung X der Außenluft angeordnet.
Ein Ende des Tanks 163 der Kältemittelseite in der Längsrichtung ist mit einem Kältemitteleinströmrohr 164 verbunden, um das Kältemittel in den Verteilraum 163b strömen zu lassen, und mit einem Kältemittelausströmrohr 165, um das Kältemittel von dem Sammelraum 163a strömen zu lassen. Das andere Ende des Tanks 163 der Kältemittelseite in der Längsrichtung ist durch ein Schließelement verschlossen.
Auf der anderen Seite umfasst der Tank 43c der Kühlfluidseite mit der gleichen Struktur, wie oben beschrieben, ebenso eine Verbindungsplatte 431 der Kühlfluidseite, eine Zwischenplatte 432 der Kühlfluidseite, welche mit der Platte 431 verbunden ist, und einen Tank 433 der Kühlfluidseite.
Wie es in der Querschnittsansicht, die in der 12 gezeigt ist, gezeigt ist, ist ein Kältemittelkommunikationsraum, der die in zwei Linien vorgesehenen Kältemittelrohre 16a miteinander in der Strömungsrichtung X der Außenluft in Kommunikation bringt, durch die Vertiefungen 432b gebildet, die in der Zwischenplatte 432 der Kühlfluidseite zwischen der Verbindungsplatte 431 der Kühlfluidseite und der Zwischenplatte 432 der Kühlfluidseite vorgesehen sind.
Ein Durchgangsloch 432a ist an einem Teil von der Zwischenplatte 432 der Kühlfluidseite entsprechend zu dem Kühlfluidrohr 43a vorgesehen, um beide Seiten der Platten zu durchdringen. Das Kühlfluidrohr 43a wird in das Durchgangsloch eingesetzt. An der Seite des Tanks 43c der Kühlfluidseite ragt somit das Kühlfluidrohr 43a in Richtung zu dem Tank 43c der Kühlfluidseite im Vergleich zu dem Kältemittelrohr 16a vor.
Der Tank 433 der Kühlfluidseite ist des Weiteren an der Verbindungsplatte 431 der Kühlfluidseite und der Zwischenplatte 432 der Kühlfluidseite befestigt, um einen Sammelraum 433a zum darin sammeln des Kühlmediums und einen Verteilraum 433b zum Verteilen des Kühlmediums darin zu bilden. Bei dieser Ausführungsform ist noch genauer der Verteilraum 433b auf der windwärtigen Seite der Strömungsrichtung X der Außenluft vorgesehen und der Sammelraum 433a ist auf der windabgewandten Seite der Störmungsrichtung X der Außenluft vorgesehen.
Ein Ende des Tanks 433 der Kühlfluidseite in der Längsrichtung ist mit einem Kühlfluideinströmrohr 434 verbunden, um das Kühlfluid in den Verteilraum 433b strömen zu lassen, und mit einem Kühlfluidausströmrohr 435, um das Kühlfluid von dem Sammelraum 433a strömen zu lassen. Das andere Ende des Tanks 43c der Kühlfluidseite in der Längsrichtung ist durch ein Schließelement verschlossen.
Bei der Wärmetauscherstruktur 70 dieser Ausführungsform, wie sie beispielhaft in einer Perspektivdarstellung der 13 gezeigt ist, strömt somit das Kältemittel, welches in den Verteilraum 163b des Tanks 16c der Kältemittelseite strömt, über das Kältemitteleinströmrohr 164 in jedes Kältemittelrohr 16a, das auf der Leeseite der Strömungsrichtung X der Außenluft unter den Kältemittelrohren 16a, die in zwei Linien angeordnet sind, angeordnet ist.
Und das Kältemittel, welches von jedem Kältemittelrohr 16a, das auf der Leeseite angeordnet ist, her strömt, strömt in jedes Kältemittelrohr 16a, das auf der windwärtigen Seite in der Strömungsrichtung X der Außenluft angeordnet ist, über einen Raum, der zwischen der Verbindungsplatte 431 der Kühlfluidseite und von dem Tank 43c der Kühlfluidseite und der Zwischenplatte 432 der Kühlfluidseite gebildet ist.
Dann wird das Kältemittel, wie durch einen durchgezogenen Pfeil in der 13 angegeben, welches von den Kältemittelrohren 16a her strömt, die auf der windwärtigen Seite angeordnet sind, in dem Sammelraum 163 des Tanks 16c der Kältemittelseite gesammelt und strömt dann von dem Kältemittelauslassrohr 165. Das heißt, bei der Wärmetauscherstruktur 70 dieser Ausführungsform strömt das Kältemittel unter einem Umkehren unter den Kältemittelrohren 16a auf der Leeseite zu dem Tank 43c der Kühlfluidseite und den Kältemittelrohren 16a auf der windwärtigen Seite, in dieser Reihenfolge.
Auf ähnliche Art und Weise strömt, wie es durch den gestrichelten Pfeil der 13 dargestellt ist, das Kühlfluid unter einem Umkehren unter den Kühlfluidrohren 43a auf der windwärtigen Seite zu dem Tank 16c der Kältemittelseite und den Kühlfluidrohren 43a auf der Leeseite, in dieser Reihenfolge. Die Strukturen und Betriebsweisen von anderen Komponenten dieser Ausführungsform sind die gleichen wie diejenigen der ersten Ausführungsform. Selbst bei dem Betrieb der Klimaanlage 1 für das Fahrzeug dieser Ausführungsform können die gleichen Wirkungen wie diejenigen der ersten Ausführungsform bereitgestellt werden.
Bei dieser Ausführungsform sind des Weiteren die Kältemittelrohre 16a und die Kühlfluidrohre 43a in der Wärmetauscherstruktur 70 abwechselnd angeordnet und geschichtet, so dass der Außenwärmetauscher 16 während dem Defrosterbetrieb auf effektive Weise entfrostet werden kann.
Das heißt, bei der Wärmetauscherstruktur 70 dieser Ausführungsform ist das Kältemittelrohr 16a zwischen den Kühlfluidrohren 43a angeordnet und das Kühlfluidrohr 43a ist zwischen den Kältemittelrohren 16a angeordnet, wobei der Wärmeabsorptionsluftdurchlass 16b und der Wärmeableitungsluftdurchlass 43b einen Luftdurchlass bilden.
Im Vergleich zu dem Fall, in welchem der Kühler 43 und der Außenwärmetauscher 16 in Reihe mit Bezug auf die Strömungsrichtung X der Außenluft angeordnet sind, können bei dieser Ausführungsform das Rohr 43a für das Kühlfluid und das Kältemittelrohr 16a nahe zueinander angeordnet werden. Das Kühlfluidrohr 43a kann somit nahe zu dem Frost, welcher in dem Kältemittelrohr 16a erzeugt wird, angeordnet sein. Als ein Ergebnis kann der Außenwärmetauscher 16 wirksam in dem Defrosterbetrieb entfrostet werden. Die Wärmetauscherstruktur 70 dieser Ausführungsform kann bei den Wärmepumpenkreisläufen 10 der zweiten bis fünften Ausführungsformen angewendet werden.
Siebte Ausführungsform
Bei der obigen ersten Ausführungsform stoppt die Klimaanlagensteuereinheit den Betrieb des Kompressors 11 während dem Defrosterbetrieb, als ein Beispiel. Wenn der Betrieb des Kompressors 11 während dem Defrosterbetrieb gestoppt wird, kann der Innenkondensator 12 die Luft nicht aufheizen. Als ein Ergebnis kann es sein, dass die Steuereinheit Luft bei einer niedrigeren Temperatur als der durch den Insassen in dem Fahrzeug gewünschten Temperatur bläst. Wenn einmal der Defrosterbetrieb gestartet ist, kann der Insasse sich mit der Heizung unzufrieden fühlen.
Bei dieser Ausführungsform wird im Gegensatz dazu, selbst wenn die Luft nicht durch den Innenkondensator 12 in dem Defrosterbetrieb aufgeheizt werden kann, die Verbindungssteuerung des Fahrzeuginneren ausgeführt, um den Verlust im Aufheizen des Insassen zu vermeiden. Die Verbindungssteuerung wird unten unter Verwenden der in den 14 bis 17 gezeigten Flussdiagrammen beschrieben werden.
Die 14 ist ein Flussdiagramm, welches den grundlegenden Steuerungsablauf der Verbindungssteuerung des Fahrzeuginneren zeigt. Der grundlegende Steuerungsablauf wird als eine Unterroutine ausgeführt, welche ein Unterbrechungsprozess für eine Hauptroutine ist, die durch die Klimaanlage 1 für das Fahrzeug auszuführen ist. Wenn ein Defrosterkennzeichen deffg, welches die Ausführung des Defrosterbetriebs angibt, nicht zu 1 innerhalb einer vorherbestimmten Zeit wird, welche als eine Ausführungszeit des grundsätzlichen Steuerungsablaufs zugewiesen wird, kehrt der Betrieb zu der Hauptroutine zurück.
Im Schritt S100 des grundsätzlichen Steuerungsablaufs wird ein Entfrostungsbestimmungsvorgang ausgeführt, um zu bestimmen, ob oder ob nicht sich Frost an dem Au-ßenwärmetauscher 16 gebildet hat, und ob oder ob nicht die Entfrostung ausgeführt wird. Die Details des Entfrostungsbestimmungsvorgangs werden unter Verwenden der 15 beschrieben werden. Im Schritt S101 der 15 wird das Entfrostenkennzeichen deffg oder ähnliches initialisiert.
Anschließend wird in Schritt S102 festgestellt, ob oder ob nicht sich der Frost an dem Außenwärmetauscher 16 bildet. Noch genauer wird, wenn die Temperatur der äußeren Oberfläche des Wärmetauschers 16 festgestellt wird, gleich zu oder niedriger als 0 °C zu sein, festgestellt, dass sich der Frost bildet, und dann fährt der Betrieb weiter zu dem Schritt S103 fort, wobei das Kennzeichen deffg auf 1 gehalten wird (deffg = 1). Im Gegensatz wird, wenn die Temperatur der äußeren Oberfläche des Außenwärmetauschers 16 festgestellt wird, nicht gleich zu oder niedriger als 0 °C zu sein, festgestellt, dass sich der Frost nicht bildet und dann kehrt der Betrieb zu Schritt S102 wieder zurück, wobei das Kennzeichen deffg auf Null gehalten wird (deffg = 0).
In Schritt S103 wird festgestellt, ob der Motor betrieben wird oder nicht. Wenn es festgestellt wird, dass der Motor betrieben wird in Schritt S103, wird das Kennzeichen deffg auf 1 gehalten (deffg = 1) und der Betrieb fährt mit Schritt S104 fort. Wenn es festgestellt wird, dass der Motor nicht betrieben wird, fährt der Betrieb mit einer Klimatisierungsmodusänderungssteuerung fort, welche in Schritt S200 der 14 gezeigt ist.
In Schritt S104 wird, ähnlich wie bei Schritt S102, festgestellt, ob sich der Frost an dem Außenwärmetauscher 16 bildet oder nicht. Noch genauer wird festgestellt, wenn die Temperatur der äußeren Oberfläche des Außenwärmetauschers 16 festgestellt wird, gleich zu oder niedriger als 0 °C zu sein, dass sich der Frost bildet und dann fährt der Betrieb mit dem Schritt S105 mit dem Kennzeichen deffg auf 1 gehalten (deffg = 1) fort. Wenn festgestellt wird, dass die Temperatur der äußeren Oberfläche des Außenwärmetauschers 16 nicht gleich zu oder niedriger als 0 °C ist, wird festgestellt, dass sich der Frost nicht bildet und dann kehrt der Betrieb wieder zu Schritt 102 zurück.
In Schritt S105 wird festgestellt, ob oder ob nicht die Kühlmitteltemperatur Tw die vorherbestimmte Defrosterreferenztemperatur KTwdef erreicht. In Schritt S105 kann, wenn die Kühlmitteltemperatur Tw festgestellt wird, die vorherbestimmte Defrosterdifferenztemperatur KTwdef (bei dieser Ausführungsform 10 °C) zu erreichen, der Außenwärmetauscher 16 durch ein Strömenlassen des Kühlmittels in den Kühler 43 entfrostet werden und der Betrieb fährt dann mit dem Schritt S106 fort, wobei deffg auf 1 (deffg = 1) gehalten wird.
In Schritt S105 kann, wenn die Kühlmitteltemperatur Tw festgestellt wird, nicht die vorherbestimmte Defrosterreferenztemperatur KTwdef zu erreichen, selbst wenn das Kühlmittel in den Kühler 43 strömt der Außenwärmetauscher 16 nicht entfrostet werden und der Betrieb kehrt dann zum Schritt S102 wieder zurück.
In Schritt S106 wird festgestellt, ob oder ob nicht eine Innenlufttemperatur (Temperatur des Fahrzeuginneren) Tr, welche durch den Innenluftsensor erfasst wird, gleich ist zu oder höher ist als eine vorherbestimmte Referenzinnenlufttemperatur KTr (15 °C bei dieser Ausführungsform). In Schritt S106 ist, wenn die Innenlufttemperatur Tr festgestellt wird, gleich zu oder höher als die Referenzinnenlufttemperatur KTr zu sein, die Temperatur des Fahrzeuginneren nicht heiß genug dafür, dass ein allgemeiner Insasse sich nicht unzufrieden mit der Kälte fühlt (hier im Folgenden bezeichnet als „Aufwärmzustand“) und der Betrieb fährt mit Schritt S107 fort, wobei deffg auf 1 gehalten wird (deffg = 1).
In Schritt S106 wird, wenn die Innenlufttemperatur Tr festgestellt wird, noch nicht gleich zu sein oder höher zu sein als die Referenzinnenlufttemperatur Kt, die Innenlufttemperatur Tr nicht erhöht, bis zu dem Aufwärmzustand. Um dem Aufheizen des Fahrzeuginneren eine Priorität über den Defrosterbetrieb zu geben, kehrt der Betrieb wieder zum Schritt S102 zurück.
In Schritt S107 wird festgestellt, ob oder ob nicht die Fahrzeuggeschwindigkeit während dem Fahren gleich ist zu oder niedriger ist eine vorherbestimmte Referenzfahrzeuggeschwindigkeit (bei dieser Ausführungsform 20 km/h). In Schritt S107 kann, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit festgestellt wird, gleich zu sein oder niedriger zu sein als die vorherbestimmte Referenzfahrzeuggeschwindigkeit, wie bei der ersten Ausführungsform, der Defrosterbetrieb wirksam zusammen mit der Abnahme des Stauluftdrucks ausgeführt werden. Dann fährt der Betrieb weiter mit einer Klimaanlagenmodusänderungssteuerung, die in Schritt S200 der 14 gezeigt ist, wobei deffg auf 1 gehalten wird (deffg = 1).
Wie man aus der obigen Beschreibung sehen kann, dient ein Steuerschritt S100 dieser Ausführungsform als ein Steuerabschnitt mit einem Frostentstehungsbestimmungsabschnitt zum Feststellen der Frostentstehung des Außenwärmetauschers 16. Noch genauer dienen die Steuerschritte S102 und S104 als der Frostentstehungsbestimmungsabschnitt.
Es wird dann die Klimaanlagenmodusänderungssteuerung, welche in Schritt S200 auszuführen ist, unten unter Verwenden der 6 beschrieben werden. Die Klimaanlagenmodusänderungssteuerung ist auszuführen, wenn das Defrosterkennzeichen deffg durch den Defrosterbestimmungsvorgang in Schritt S100 festgestellt wird, 1 zu sein.
In Schritt S201 wird als erstes ein Steuersignal, welches an den elektrischen Motor des Kompressors 11 auszugeben ist, derart bestimmt, dass der Kompressor 11 nicht die Kältemittelauslasskapazität aufweist, d.h. derart, dass der Kompressor 11 gestoppt wird. Im nachfolgenden Schritt S202 wird ein Steuersignal, welches an das Gebläse 32 auszugeben ist, derart bestimmt, dass die Luftblasekapazität des Gebläses 32 um einen vorherbestimmten Kapazitätswert von der vorliegenden Kapazität verringert wird.
In dem nachfolgenden Schritt S203 wird ein Sauganschlussmodus zu dem Innenluftmodus eingestellt. Das heißt, das Verhältnis der Einführung von Innenluft zu Außenluft wird erhöht im Vergleich zu dem Zustand vor dem Übergang zu dem Defrosterbetrieb. In Schritt S204 wird ein Luftauslassmodus auf den Fußmodus eingestellt. Das heißt, ein Schalten zu dem Luftauslassmodus zum Blasenlassen der Luft hauptsächlich zu dem Fußluftauslass wird ausgeführt. Der Betrieb fährt dann fort mit einer Defrosterstartvervollständigungssteuerung, die in Schritt S300 der 14 gezeigt ist.
Die Defrosterstartvervollständigungssteuerung, welche in Schritt S300 ausgeführt wird, wird unten unter Verwenden der 17 beschrieben werden. In Schritt S301 wird als erstes, wie bei der ersten Ausführungsform beschrieben, das Drei-Wege-Ventil 42 des Kühlmittelzirkulationskreislaufs 40 derart geschaltet, dass das Kühlmittel in den Kühler 43 strömt. Des Weiteren wird die Kühlmittelverdrängungskapazität der Kühlmittelpumpe 41 maximiert, der Zeitgeber wird betätigt und der Betrieb fährt dann mit Schritt S302 fort.
In Schritt S302 wird festgestellt, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit während dem Fahren gleich ist zu oder niedriger ist als eine vorherbestimmte Referenzfahrzeuggeschwindigkeit (20 km/h bei dieser Ausführungsform). Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit festgestellt wird, gleich zu oder niedriger als die Referenzfahrzeuggeschwindigkeit in Schritt S302 zu sein, kann das wirksame Entfrosten erreicht werden, und der Betrieb fährt dann mit Schritt S303 fort. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit festgestellt wird, nicht gleich zu oder niedriger als der Referenzfahrzeuggeschwindigkeit zu sein, kann das wirksame Entfrosten nicht ausgeführt werden und der Betrieb fährt mit Schritt S304 fort.
In Schritt S303 wird festgestellt, ob oder ob nicht die abgelaufene Zeit des Defrosterbetriebs eine vorherbestimmte Referenzdefrosterzeit überschreitet unter Verwenden des Zeitgebers, welcher in Schritt S301 betätigt wird. Wenn die abgelaufene Zeitdauer des Defrosterbetriebs festgestellt wird, die Referenzdefrosterzeit zu überschreiten, fährt der Betrieb mit Schritt S304 fort. In Schritt S304 wird in diesem Zeitpunkt das Drei-Wege-Ventil 42 derart geschaltet, dass das Kühlmittel in den Bypass-Durchlass 44 strömt.
Sodann wird die Kühlmittelverdrängungskapazität der Kühlmittelpumpe 41 geändert, um die gleiche Verdrängungskapazität wie diejenige vor dem Start des Defrosterbetriebs zu werden, und der Zeitgeber wird zurückgestellt. Danach fährt der Betrieb mit einer Klimaanlagenmodusrückkehrsteuerung fort, die in Schritt S400 der 14 gezeigt ist. Bei der Klimaanlagenmodusrückkehrsteuerung in S400 werden die Blasekapazität des Gebläses 32, der Sauganschlussmodus und der Luftauslassmodus auf die gleichen Niveaus wie diejenigen vor dem Defrosterbetrieb zurückgebracht. Der Betrieb fährt dann mit Schritt S500 fort. In Schritt S500 wird festgestellt, ob das Stoppen des Fahrzeugssystems angefragt wird oder nicht. Wenn das Stoppen des Fahrzeugssystems nicht angefordert wird, fährt der Betrieb mit Schritt S 100 fort. Wenn das Stoppen des Fahrzeugsystems angefordert wird, wird der Steuerungsvorgang gestoppt. Die Strukturen und Betriebsweisen von anderen Komponenten dieser Ausführungsform sind die gleichen wie diejenigen der ersten Ausführungsform.
Diese Ausführungsform kann somit die gleichen Wirkungen wie diejenigen der ersten Ausführungsform erreichen. Zusätzlich kann bei dieser Ausführungsform selbst wenn die Klimaanlagensteuereinheit den Betrieb des Kompressors 11 stoppt und der Innenkondensator 12 nicht die Heizkapazität während dem Defrosterbetrieb aufweisen kann, die obige Verbindungssteuerung des Fahrzeuginneren ausgeführt werden, um die Insassen daran zu hindern, sich mit der Heizung unzufrieden zu fühlen.
Das heißt, bei dieser Ausführungsform wird, wie in dem Steuerschritt S106 beschrieben, der Defrosterbetrieb ausgeführt, nachdem der Aufwärmzustand erreicht ist, was den Insassen daran hindern kann, sich mit der Heizung unzufrieden zu fühlen. Wie bei dem Steuerschritt S203 beschrieben, wird während dem Defrosterbetrieb der Sauganschlussmodus zu dem Innenluftmodus geändert. Die Innenluft, welche eine höhere Temperatur als die Außenluft aufweist, wird zirkulieren gelassen und geblasen, was ebenso den Insassen daran hindern kann, sich mit der Heizung unzufrieden zu fühlen.
Wie bei dem Steuerschritt S202 beschrieben, wird die Blasekapazität des Gebläses 32 in dem Defrosterbetrieb verringert, was den Insassen daran hindern kann, sich mit der Heizung unzufrieden zu fühlen, selbst wenn die Temperatur der in die Fahrgastzelle geblasenen Luft verringert ist. In diesem Zeitpunkt wird, wie es in dem Steuerschritt S204 beschrieben ist, der Luftauslassmodus auf den Fußmodus gestellt, was den Insassen wirksam daran hindern kann, sich mit der Heizung unzufrieden zu fühlen im Vergleich zu dem Fall, in welchem die Luft in Richtung zu der Vorderseite des Insassen geblasen wird.
Wie es aus der obigen Beschreibung gesehen werden kann, kann diese Ausführungsform als das Anwendungsbeispiel des Wärmepumpenkreislaufs 10 an die Klimaanlage 1 für ein Fahrzeug angesehen werden.
Das heißt, diese Ausführungsform umfasst gemäß einem Aspekt einen Wärmepumpenkreislauf, welcher einen Kompressor zum Komprimieren und Auslassen von Kältemittel aufweist; einen Wärmetauscher der Nutzerseite (Innenkondensator 12) zum Austauschen von Wärme zwischen dem Kältemittel, das von dem Kompressor ausgelassen wird, und der Luft, die in das Fahrzeuginnere geblasen wird; eine Dekomprimierungseinrichtung (feste Drossel 13 zum Heizen) zum Dekomprimieren des Kältemittels, welche von dem Wärmetauscher der Nutzerseite her strömt; einen Außenwärmetauscher, um es dem Kältemittel, das durch die Dekomprimierungseinrichtung dekomprimiert wird, zu erlauben, Wärme mit Außenluft auszutauschen, um selbst zu verdampfen; einen Wärmeableitungswärmetauscher (Kühler 43), der in einem Kühlfluidzirkulationskreislauf zum Zirkulierenlassen eines Kühlfluids zum Kühlen einer auf dem Fahrzeug montierten Einrichtung (elektrischer Motor MG zum Fahren), welche im Betrieb Wärme erzeugt, angeordnet ist, und angepasst ist, zum Austauschen von Wärme zwischen dem Kühlfluid und der Außenluft, um Wärme von dem Kühlfluid abzuleiten; einen Kühlfluidkreislauf zum Strömenlassen des Kühlfluids in den Wärmeableitungswärmetauscher 43; und eine Kühlfluidkreislaufschalteinrichtung 42 zum Ausführen eines Schaltens zu einem anderen Kühlfluidkreislauf, um es dem Kühlfluid zu erlauben, den Wärmeableitungswärmetauscher 43 zu umgehen. Diese Ausführungsform umfasst ebenso einen Innenlufttemperaturerfassungsabschnitt zum Erfassen einer Innenlufttemperatur in dem Fahrzeuginneren; und einen Frostentstehungsbestimmungsabschnitt zum Bestimmen einer Frostentstehung an dem Außenwärmetauscher. Der Außenwärmetauscher umfasst ein Kältemittelrohr zum Strömenlassen des Kältemittels, welches durch die Dekomprimierungseinrichtung dekomprimiert wird. Ein Wärmeabsorptionsluftdurchlass zum Strömenlassen von Außenluft ist um das Kältemittelrohr herum gebildet. Der Wärmeableitungswärmetauscher umfasst ein Kühlfluidrohr zum Strömenlassen des Kühlfluids. Ein Wärmeableitungsluftdurchlass zum Strömenlassen von Außenluft ist um die Rohre für das Kühlfluid herum gebildet. Der Luftdurchlass für die Wärmeabsorption und der Luftdurchlass für die Wärmeableitung sind mit einer äußeren Rippe versehen, um die Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittelrohr und dem Kühlfluidrohr zu ermöglichen, bei einem Begünstigen des Wärmeaustauschs in beiden Wärmetauschern. Wenn durch den Frostentstehungsbestimmungsabschnitt festgestellt wird, dass sich der Frost an dem Außenwärmetauscher bildet und eine Innenlufttemperatur Tr des Fahrzeuginneren gleich ist zu oder höher ist als eine vorherbestimmte Referenzinnenlufttemperatur KTr, dann kann die Kühlfluidkreislaufschalteinrichtung ein Schalten zu dem Kühlfluidkreislauf ausführen, um das Kühlfluid zu dem Wärmeableitungstauscher strömen zu lassen.
Diese Ausführungsform umfasst gemäß einem anderen Aspekt den obigen Wärmepumpenkreislauf, einen Frostentstehungsbestimmungsabschnitt zum Bestimmen der Frostentstehung des Außenwärmetauschers, und ein Gehäuse zum darin Aufnehmen des Wärmetauschers der Nutzerseite und zum Bilden eines Luftdurchlasses. Eine Innenluft-/Außenluftschalteinrichtung (Innenluft-/Außenluftschalter 33) ist in dem Gehäuse angeordnet, um das Verhältnis der Einführung von der Innenluft zu der Außenluft, die in das Gehäuse einzuführen ist, zu ändern. Wenn durch den Frostentstehungsbestimmungsabschnitt festgestellt wird, dass sich an dem Außenwärmetauscher Frost bildet, führt die Kühlfluidkreislaufschalteinrichtung ein Schalten zu einem Kühlfluidkreislauf aus, um das Kühlfluid zu dem Wärmeableitungswärmetauscher strömen zu lassen. Wenn durch den Frostentstehungsbestimmungsabschnitt festgestellt wird, dass sich an dem Außenwärmetauscher Frost bildet, kann die Innenluft-/Außenluftschalteinrichtung das Verhältnis der Einführung von Innenluft zu der Außenluft im Vergleich zu vor einem Übergang zu dem Defrosterbetrieb erhöhen.
Diese Ausführungsform umfasst gemäß einem anderen Aspekt den obigen Wärmepumpenkreislauf, einen Frostentstehungsbestimmungsabschnitt zum Feststellen der Frostentstehung des Außenwärmetauschers und ein Gehäuse zum darin Aufnehmen des Wärmetauschers der Nutzerseite und zum Bilden eines Luftdurchlasses. Eine Luftauslassmodusschalteinrichtung ist in dem Gehäuse angeordnet, um unter den Luftauslassmodi zu schalten durch ein Ändern der Öffnungs-Schließzustände von einer Mehrzahl von Luftauslässen zum Blasenlassen der Luft in das Fahrzeuginnere. Als der Luftdurchlass ist ein Fußluftauslass vorgesehen, um die Luft in Richtung zumindest zu dem Fuß des Insassen zu blasen. Wenn durch den Frostentstehungsbestimmungsabschnitt festgestellt wird, dass sich der Frost an dem Außenwärmetauscher bildet, führt die Kühlfluidkreislaufschalteinrichtung ein Schalten zu einem Kühlfluidkreislauf aus, um das Kühlfluid zu dem Wärmeableitungswärmetauscher strömen zu lassen. Wenn durch den Frostentstehungsbestimmungsabschnitt festgestellt wird, dass sich Frost an dem Außenwärmetauscher bildet, kann die Luftauslassmodusschalteinrichtung ein Schalten zu dem Luftauslassmodus zum Blasenlassen der Luft von dem Fußluftauslass ausführen.
Diese Ausführungsform umfasst gemäß einem anderen Aspekt den obigen Wärmepumpenkreislauf, einen Frostentstehungsbestimmungsabschnitt zum Feststellen der Frostentstehung an dem Außenwärmetauscher, ein Gehäuse zum darin Aufnehmen des Wärmetauschers der Nutzerseite und zum Bilden eines Luftdurchlasses, und ein Gebläsemittel (z.B. ein Gebläse 32), das in dem Gehäuse angeordnet ist, um die Luft in Richtung zu dem Fahrzeuginneren zu blasen. Wenn durch den Frostentstehungsbestimmungsabschnitt festgestellt wird, dass sich Frost an dem Außenwärmetauscher bildet, führt die Kühlfluidkreislaufschalteinrichtung ein Schalten zu einem Kühlfluidkreislauf aus, um das Kühlfluid in den Ableitungswärmetauscher strömen zu lassen. Wenn durch den Frostentstehungsbestimmungsabschnitt festgestellt wird, dass sich an dem Außenwärmetauscher Frost bildet, kann das Gebläsemittel seine Blasekapazität im Vergleich zu vor der Feststellung der Frostentstehung verringern.
Gemäß einem anderen Aspekt umfasst diese Ausführungsform den obigen Wärmepumpenkreislauf und einen Frostentstehungsbestimmungsabschnitt zum Feststellen der Frostentstehung des Außenwärmetauschers. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrens des Fahrzeuges gleich ist zu oder niedriger ist als eine vorherbestimmte Referenzfahrzeuggeschwindigkeit und die Kältemitteltemperatur auf der Auslassseite des Außenwärmetauschers gleich ist zu oder niedriger ist als 0 °C, wird festgestellt, dass sich Frost an dem Außenwärmetauscher bildet. Wenn durch den Frostentstehungsbestimmungsabschnitt festgestellt wird, dass sich der Frost an dem Außenwärmetauscher bildet, kann die Kühlfluidkreislaufschalteinrichtung ein Schalten zu dem Kühlfluidkreislauf ausführen, um das Kühlfluid zu dem Ableitungswärmetauscher strömen zu lassen.
Achte Ausführungsform
Obwohl bei der obigen ersten und siebten Ausführungsform im Wege eines Beispiels der Betrieb des Kompressors 11 während dem Defrosterbetrieb gestoppt wird, wird bei dieser Ausführungsform, wie sie in der 18 gezeigt ist, die Kreislaufstruktur des Wärmepumpenkreislaufs 10 geändert, um das Aufheizen des Fahrzeugsinneren während dem Ausführen des Defrosterbetriebs wie bei der dritten Ausführungsform zum Beispiel zu erreichen. Die 18 ist eine Darstellung einer gesamten Konfiguration des Wärmepumpenkreislaufs 10 während dem Defrosterbetrieb bei dieser Ausführungsform, entsprechend zu der 2 der ersten Ausführungsform.
Diese Ausführungsform unterscheidet sich noch genauer von der ersten Ausführungsform darin, dass eine variable Drossel 83 für das Heizen eingesetzt ist, welche fähig ist zum Ändern des Öffnungsgrads der Drossel als eine Dekomprimierungseinrichtung für den Heizbetrieb. Die variable Drossel 83 zum Heizen umfasst einen Ventilkörper, dessen Drosselöffnungsgrad variabel ist, und einen elektrischen Aktuator, der aus einem Schrittmotor zum Ändern des Drosselöffnungsgrads des Ventilkörpers zusammengesetzt ist. Die variable Drossel 83 kann ihren Betrieb durch ein Steuersignal gesteuert haben, das von der Klimaanlagensteuereinheit ausgegeben wird.
Die Klimaanlagensteuereinheit steuert bei dieser Ausführungsform den Ventilöffnungsgrad der variablen Drossel 83 zum Heizen auf einen vorherbestimmten Öffnungsgrad im Heizbetrieb und in dem Abwärmerückgewinnungsbetrieb und erhöht den Ventilöffnungsgrad der variablen Drossel 83 für das Heizen in dem Defrosterbetrieb im Vergleich zu dem Heizbetrieb und dem Abwärmerückgewinnungsbetrieb. Bei dem Defrosterbetrieb ist somit das Kältemittel von hohem Druck mit einer hohen Temperatur, welches von dem Kompressor 11 ausgelassen wird, eher geneigt, in den Außenwärmetauscher 16 zu strömen im Vergleich zu vor dem Defrosterbetrieb.
Die Strukturen und Betriebsweisen der anderen Komponenten dieser Ausführungsform sind die gleichen wie diejenigen der ersten Ausführungsform. Bei der Klimaanlage 1 für ein Fahrzeug dieser Ausführungsform wird somit der Drosselöffnungsgrad der variablen Drossel 83 für das Heizen in dem Defrosterbetrieb erhöht, so dass das Kältemittel von hohem Druck bei einer hohen Temperatur in den Außenwärmetauscher 16 strömen kann, um dadurch das Entfrosten des Außenwärmetauschers 16 zu begünstigen. Während dem Defrosterbetrieb kann des Weiteren die Heizkapazität des Innenkondensators 12 zum Heizen der Luft vorgesehen sein, das Heizen des Fahrzeuginneren auszuführen.
Wenn von der Strömungsrichtung der Außenluft her betrachtet, ändert sich die positionsbezogene Beziehung zwischen einem Wärmeaustauschbereich auf einer Kältemitteleinlassseite des Außenwärmetauschers 16 und einem Wärmeaustauschbereich auf einer Kältemittelauslassseite davon nicht mit Bezug auf den Wärmeaustauschbereich des Kühlers 43, was große Fluktuationen in der Menge der Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittel, welches durch die Kältemittelrohre 16a strömt, und dem Kühlfluid, welches durch die Kühlfluidrohre 43a strömt, wie bei der dritten Ausführungsform vermeiden kann.
Neunte Ausführungsform
Wie es in dem Diagramm der gesamten Konfiguration der 19 bei dieser Ausführungsform gezeigt ist, ist bei dieser Ausführungsform die Kreislaufstruktur des Wärmepumpenkreislaufs geändert, um das Aufheizen des Fahrzeuginneren während dem Ausführen des Defrosterbetriebs zu erreichen, wie bei der achten Ausführungsform, im Wege eines Beispiels. Die 19 ist eine Darstellung der gesamten Konfiguration des Wärmepumpenkreislaufs 10 im Defrosterbetrieb gemäß dieser Ausführungsform, welche der 2 der ersten Ausführungsform entspricht.
Noch genauer unterscheidet sich diese Ausführungsform von der ersten Ausführungsform darin, dass ein Ausströmmengeneinstellventil 84 zum Einstellen einer Ausströmmenge des Kältemittels, welches von dem Außenwärmetauscher 16 her strömt, hinzugefügt ist. Das Austtrömmengeneinstellventil 84 weist die gleiche grundlegende Struktur wie diejenige der variablen Drossel 83 zum Heizen der achten Ausführungsform auf und ist somit mit dem Kältemittelauslass des Außenwärmetauschers 16 integriert.
Bei dieser Ausführungsform öffnet die Klimaanlagensteuereinheit vollständig den Ventilöffnungsgrad des Ausströmmengeneinstellventils 84 im Heizbetrieb, dem Abwärmerückgewinnungsbetrieb und dem Kühlbetrieb und reduziert den Ventilöffnungsgrad des Ausströmmengeneinstellventils 84 im Defrosterbetrieb im Vergleich zu dem Heizbetrieb, dem Abwärmerückgewinnungsbetrieb und dem Kühlbetrieb. Im Defrosterbetrieb ist somit eine Einströmmenge des Kältemittels, welches in den Außenwärmetauscher strömt, im Vergleich zu vor dem Übergang zu dem Defrosterbetrieb verringert. Die Strukturen und Betriebsweisen der anderen Komponenten dieser Ausführungsform sind die gleichen wie diejenigen der ersten Ausführungsform.
Bei der Klimaanlage 1 für ein Fahrzeug dieser Ausführungsform wird der Ventilöffnungsgrad des Ausströmmengeneinstellventils 84 in dem Defrosterbetrieb verringert, so dass die Einströmmenge des Kältemittels, welches in den Außenwärmetauscher 16 strömt, verringert werden kann, was die gleichen Wirkungen wie diejenigen der achten Ausführungsform bieten kann.
Da das Ausströmmengeneinstellventil 84 integriert mit einem Kältemittelauslass des Außenwärmetauschers 16 aufgebaut ist, kann das Volumen des Kältemitteldurchlasses, welcher von dem Auslassanschluss des Kompressors 11 zu der Einlassseite des Auslassmengeneinstellventils 84 führt, verringert werden, um dadurch die Strömungsmenge des Kältemittels, welche in den Außenwärmetauscher 16 strömt, schnell zu verringern.
Zehnte und elfte Ausführungsformen
Bei der obigen dritten, achten und neunten Ausführungsform weist der Außenwärmetauscher 16 die Heizkapazität auf, um das Aufheizen des Fahrzeuginneren ohne ein Stoppen des Betriebs des Kompressors 11 in dem Defrosterbetrieb, im Wege eines Beispiels zu erreichen. Bei der zehnten Ausführungsform, wie sie in der 20 gezeigt ist, ist eine PTC-Heizeinrichtung 85 in dem Gehäuse 31 der Innenklimaanlageneinheit 30 angeordnet und dient als ein Heizelement zum Erzeugen von Wärme, indem es mit Strom versorgt wird.
Die PTC-Heizeinrichtung 85 ist auf der stromabwärtigen Seite des Luftstroms des Innenkondensators 12 angeordnet und erzeugt Wärme, indem sie mit Strom von der Klimaanlagensteuereinheit in dem Defrosterbetrieb versorgt wird. Selbst wenn die Klimaanlagensteuereinheit den Betrieb des Kompressors 11 während dem Defrosterbetrieb stoppt, kann somit die PTC-Heizeinrichtung 85 als eine Hilfsheizvorrichtung zum Aufheizen der Luft funktionieren, um dadurch das Aufheizen des Inneren des Fahrzeugs zu erreichen.
Bei der elften Ausführungsform, wie sie in der 21 gezeigt ist, ist ein Heizkern 86 zum Austauschen von Wärme zwischen dem Motorkühlmittel als einem Wärmeträgerfluid und der Luft vorgesehen. Der Heizkern 86 weist die gleiche grundlegende Struktur wie diejenige des Heizkerns 63 in der zweiten Ausführungsform auf. Der Heizkern 86 ist auf der stromabwärtigen Seite des Luftstroms des Innenkondensators 12 angeordnet, um es dem Motorkühlmittel während dem Defrosterbetrieb zu erlauben, dort hinein zu strömen.
Somit kann, selbst wenn die Klimaanlagensteuereinheit den Betrieb des Kompressors 11 während dem Defrosterbetrieb stoppt, der Heizkern 86 als eine Hilfsheizvorrichtung zum Aufheizen der Luft funktionieren, wobei dadurch das Aufheizen des Fahrzeuginneren erreicht wird. Das Wärmeträgerfluid, welches als eine Wärmequelle zum Aufheizen der Luft an dem Heizkern 86 dient, ist nicht auf das Motorkühlmittel beschränkt, sondem kann ein Kühlmittel oder ähnliches zum Kühlen der auf dem Fahrzeug montierten Einrichtungen, welche Wärme im Betrieb erzeugen, wie zum Beispiel der elektrische Motor MG zum Fahren oder ein Inverter sein.
Alternativ können sowohl die PTC-Heizeinrichtung 85 der zehnten Ausführungsform als auch der Heizkern 86 der elften Ausführungsform auf der stromabwärtigen Seite des Luftstroms des Innenkondensators 12 angeordnet sein, um als Hilfsheizvorrichtung zu dienen. Die 20 und 21 sind Darstellungen der gesamten Konfiguration des Wärmepumpenkreislaufs 10 in dem Defrosterbetrieb gemäß der zehnten und elften Ausführungsform und entsprechen der 2 der ersten Ausführungsform.
Andere Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt und verschiedene Modifikationen und Änderungen können zu den obigen Ausführungsformen gemacht werden, ohne die Reichweite der Erfindung zu verlassen, wie im Folgenden erläutert.

(1) Bei den obigen Ausführungsformen ist im Wege eines Beispiels die auf einen Fahrzeug montierte Einrichtung (äußere Wärmequelle), welche im Betrieb Wärme erzeugt, der elektrische Motor MG zum Fahren, jedoch ist die äußere Wärmequelle hierauf nicht beschränkt. Wenn der Wärmepumpenkreislauf 10 an einer Klimaanlage 1 für ein Fahrzeug angewendet wird, kann zum Beispiel ein Motor oder eine elektrische Einrichtung, wie zum Beispiel ein Inverter zum Versorgen des elektrischen Motors MG zum Fahren mit Strom als die äußere Wärmequelle verwendet werden. Beim Verwenden des Motors bzw. Verbrennungsmotor als der äußeren Wärmequelle kann nicht nur die Wärme, welche in dem Motorkühlmittel enthalten ist, sondern ebenso kann das Motorabgas zum Entfrosten verwendet werden. Bei einem Anwenden des Wärmepumpenkreislaufs 10 an einer stationären Klimaanlage, einer Kältespeichervorrichtung, einer Kühl- und Heizvorrichtung für eine Verkaufsmaschine und ähnliches, können der Motor, der elektrische Motor und andere elektrische Einrichtungen, welche als Antriebsquelle für den Kompressor des Wärmepumpenkreislaufs 10 dienen, als die externe Wärmequelle verwendet werden.
(2) Bei den obigen Ausführungsformen wird das elektrische Drei-Wege-Ventil 42 als eine Kreislaufschalteinrichtung zum Schalten unter Kältemittelfluidkreisläufen des Kältemittelzirkulationskreislaufs 40 eingesetzt, jedoch ist die Kreislaufschalteinrichtung hierauf nicht beschränkt. Zum Beispiel kann ein Thermostatventil verwendet werden. Ein Thermostatventil ist ein Ventil, welches auf die Kühlfluidtemperatur anspricht, welches aus einem mechanischem Mechanismus zusammengesetzt ist, der einen Kühlfluiddurchlass öffnet und schließt unter einem Verstellen eines Ventilkörpers unter Verwenden eines Thermowachses (Element zur Erfassung der Temperatur), dessen Volumen sich durch die Temperatur ändert. Bei der Verwendung des Thermostatventils kann somit auch der Kühlmitteltemperatursensor 52 entfernt werden.
(3) Bei den obigen Ausführungsformen sind die Kältemittelrohre 16a des Außenwärmetauschers 16, die Kühlfluidrohre 43a des Kühlers und die äußeren Rippen 50 aus einer Aluminiumlegierung (Metall) gebildet und miteinander durch Löten verbunden. Die äußeren Rippen 50 können offensichtlich aus anderen Materialien mit exzellenter Wärmeleitfähigkeit (zum Beispiel Kohlenstoffnanorohre oder ähnliches) gebildet sein und diese Elemente können mit anderen Verbindungsmitteln, wie zum Beispiel einer Klebung verbunden sein.
(4) Bei den obigen Ausführungsformen wird im normalen Heizbetrieb ein Schalten zu dem Kühlfluidkreislauf ausgeführt, um es dem Kühlmittel zu erlauben, den Kühler 43 zu umgehen, was die Wärme, welche von dem elektrischen Motor MG zum Fahren in das Kühlmittel abgeleitet wird, speichert. Alternativ oder zusätzlich kann ein Wärmespeichergehäuse (Wärmespeichervorrichtung) zum Aufnehmen eines Wärmespeichermaterials, wie zum Beispiel Parafin, in dem Kühlmittelzirkulationskreislauf 40 angeordnet sein, wobei die Wärme, die von dem elektrischen Motor MG zum Fahren abgeleitet wird, in dem Wärmespeichergehäuse im normalen Heizbetrieb gespeichert werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann ein Heizelement (zum Beispiel eine PTC-Heizeinrichtung), welche Wärme durch ein Versorgen mit Strom erzeugt, in dem Kühlmittelzirkulationskreislauf 40 derart angeordnet sein, dass die Wärme, welche von dem Heizelement abgeleitet wird, in dem Kühlmittel im normalen Heizbetrieb gespeichert werden kann. Alternativ kann die Wärme, welche von zumindest einem von der auf dem Fahrzeug montierten Einrichtung und dem Heizelement, welches Wärme im Betrieb des elektrischen Motors MG zum Fahren erzeugt, und ähnlichem abgeleitet wird, in dem Kühlmittel gespeichert werden. In diesem Moment wird die Menge von Wärme, welche in dem Heizelement erzeugt wird, wünschenswerter Weise gesteuert, sich zu erhöhen mit einer Abnahme von der Außenlufttemperatur, um so einen unnötigen Stromverbrauch zu vermeiden.
(5) Bei der obigen ersten Ausführungsform wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich ist zu oder niedriger ist als die vorherbestimmte Referenzfahrzeuggeschwindigkeit (bei dieser Ausführungsform 20 km/h) und die Kältemitteltemperatur Te auf der Auslassseite des Außenwärmetauschers 16 gleich ist zu oder niedriger ist als 0 °C, der Frostentstehungsbestimmungsabschnitt verwendet, um zu bestimmen, ob sich der Frost an dem Außenwärmetauscher 16 im Wege eines Beispiels bildet. Die Feststellungsbedingungen für die Frostentstehung sind jedoch nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann ein Temperaturerfassungsabschnitt zum Erfassen der Temperatur der äußeren Rippe 50 des Außenwärmetauschers 16 vorgesehen sein und wenn die durch den Temperaturerfassungsabschnitt ermittelte Temperatur gleich ist zu oder niedriger ist als die vorherbestimmte Frostentstehungsreferenztemperatur (z.B. -5 °C), kann festgestellt werden, dass sich der Frost bildet.
(6) Bei den obigen Ausführungsformen wird im Wege eines Beispiels das Mittel zum Stoppen des Betriebs des Gebläselüfters 17 in dem Defrosterbetrieb verwendet, um das Volumen von Außenluft, welche in den Wärmeabsorptionsluftdurchlass 16b und dem Wärmeableitungsluftdurchlass 43b strömt, zu verringern. Ungeachtet des normalen Betriebs und des Defrosterbetriebs, wenn der Kompressor 11 gestoppt wird, kann die Blasekapazität des Gebläselüfters 17 erhöht werden, bis eine vorherbestimmte Zeitdauer abgelaufen ist. Wenn der Kompressor 11 gestoppt wird, kann somit die Blasekapazität des Gebläselüfters 17 erhöht werden, so dass die Temperatur des Außenwäremtauschers 16 schnell auf das gleiche Niveau wie die Außenlufttemperatur erhöht werden kann.
(7) Die bei den obigen jeweiligen Ausführungsbeispielen beschriebenen Strukturen können auf andere Ausführungsformen angewendet werden. Die Verbindungssteuerung des Fahrzeuginneren, welche in der siebten Ausführungsform beschrieben ist, kann zum Beispiel in der Klimaanlage für ein Fahrzeug ausgeführt werden, an welche der Wärmepumpenkreislauf 10 von jeder der zweiten bis fünften und achten bis elften Ausführungsformen angewendet ist. Wenn die Verbindungssteuerung des Fahrzeuginneren der siebten Ausführungsform an den Wärmepumpenkreislauf 10 zum Beispiel der dritten Ausführungsform angewendet ist, kann die Klimaanlagensteuereinheit das Öffnungs-/Schließventil 15c in der Klimatisierungsmodusänderungssteuerung des Steuerschritts S200 öffnen, ohne den Betrieb des Kompressors 11 zu stoppen. Wenn sie auf die vierte Ausführungsform angewendet ist, kann das Öffnungs-/Schließventil 15a und das Öffnungs-/Schließventil 15c durch eine Klimatisierungsmodusänderungssteuerung im Steuerschritt S200 geöffnet sein. Auf ähnliche Weise kann, wenn sie auf die achte Ausführungsform angewendet ist, der Ventilöffnungsgrad der variablen Drossel 83 zum Heizen in der Klimatisierungsmodusänderungssteuerung des Steuerschritts S200 reduziert werden. Wenn sie auf die neunte Ausführungsform angewendet ist, kann der Ventilöffnungsgrad des Ausströmmengeneinstellventils 84 in der Klimatisierungsmodusänderungssteuerung im Steuerschritt S200 reduziert werden.
(8) Obwohl bei den obigen Ausführungsformen ein normales Flon-basiertes Kältemittel als das Kältemittel im Wege eines Beispiels verwendet wird, ist das Kältemittel darauf nicht beschränkt. Ein natürliches Kältemittel, wie zum Beispiel Kohlendioxid und ein Kohlenwasserstoff-Kältemittel und ähnliches können verwendet werden. Der Wärmepumpenkreislauf 10 kann des Weiteren einen überkritischen Kältekreislauf bilden, bei welchem der Druck des Kältemittels, das von dem Kompressor 11 ausgelassen wird, gleich ist zu oder höher ist der kritische Druck des Kältemittels.

Claims

Wärmepumpenkreislauf, aufweisend: einen Kompressor (11), welcher ein Kältemittel komprimiert und auslässt; einen Wärmetauscher (12) der Nutzerseite, welcher Wärme zwischen dem Kältemittel, das von dem Kompressor (11) ausgelassen wird, und einem Wärmeaustauschfluid austauscht; eine Dekomprimierungseinrichtung (13, 83), welche das Kältemittel, welches von dem Wärmetauscher (12) der Nutzerseite her strömt, dekomprimiert; einen Außenwärmetauscher (16), welcher das Kältemittel, welches durch die Dekomprimierungseinrichtung (13, 83) dekomprimiert wird, dazu bringt, Wärme mit Außenluft auszutauschen, und welches zu verdampfen ist, wobei der Wärmepumpenkreislauf angepasst ist, einen Defrosterbetrieb zum Entfrosten des Außenwärmetauschers (16) auszuführen, wenn der Außenwärmetauscher (16) eingefroren ist; einen Innenverdampfer (20), um es dem Kältemittel auf einer stromabwärtigen Seite von dem Außenwärmetauscher (16) zu ermöglichen, Wärme mit dem Wärmeaustauschfluid auszutauschen, und verdampft zu werden; eine Kältemittelströmungspfadschalteinrichtung, welche ausgebildet ist zum Schalten eines Kältemittelströmungspfads in dem Heizbetrieb, in welchem das Kältemittel, das von dem Kompressor (11) ausgelassen wird, in den Wärmetauscher (12) der Nutzerseite strömt, um das Wärmeaustauschfluid aufzuheizen, und einem Kältemittelströmungspfad in dem Kühlbetrieb, in welchem das Kältemittel, welches Wärme davon an den Außenwärmetauscher (16) ableitet, in den Innenverdampfer (20) strömt, um das Wärmeaustauschfluid zu kühlen; einen Wärmeableitungswärmetauscher (43), welcher in einem Kühlfluidzirkulationskreislauf (40) zum Zirkulierenlassen eines Kühlfluids zum Kühlen einer äu-ßeren Wärmequelle (MG) angeordnet ist, wobei der Wärmeableitungswärmetauscher (43) zum Austauschen von Wärme zwischen dem Kühlfluid und Außenluft angepasst ist; und eine Kühlfluidkreisschalteinrichtung (42), welche ausgestaltet ist zum Schalten zwischen einem Kühlfluidkreislauf, um es dem Kühlfluid zu erlauben, in den Wärmeableitungswärmetauscher (43) zu strömen und einem Kühlfluidkreislauf, um es dem Kühlfluid zu erlauben, den Wärmeableitungswärmetauscher (43) zu umgehen, wobei der Außenwärmetauscher (16) ein Kältemittelrohr (16a) umfasst, in welchem das Kältemittel, welches durch die Dekomprimierungseinrichtung (13, 83) dekomprimiert wird, strömt, wobei ein Wärmeabsorptionsluftdurchlass (16b) zum Strömenlassen der Außenluft um das Kältemittelrohr (16a) herum gebildet ist, der Wärmeableitungswärmetauscher (43) ein Kühlfluidrohr (43a) umfasst, in welchem das Kühlfluid strömt, wobei ein Wärmeableitungsluftdurchlass (43b) zum Strömenlassen der Außenluft um das Kühlfluidrohr (43a) herum gebildet ist, der Wärmeabsorptionsluftdurchlass (16b) und der Wärmeableitungsluftdurchlass (43b) mit einer äußeren Rippe (50) versehen sind, welche eine Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittelrohr (16a) und dem Kühlfluidrohr (43a) ermöglicht bei einem Unterstützen eines Wärmeaustauschs in sowohl dem Außenwärmetauscher (16) als auch dem Wärmeableitungswärmetauscher (43), und die Kühlfluidkreislaufschalteinrichtung (42) ein Schalten zu dem Kühlfluidkreislauf zum Strömenlassen des Kühlfluids in den Wärmeableitungstauscher (43) in mindestens dem Defrosterbetrieb ausführt; eine Strömungsrichtung des Kältemittels, welches durch das Kältemittelrohr (16a) in dem Heizbetrieb strömt, die gleiche ist wie diejenige des Kältemittels, welches durch das Kältemittelrohr (16a) in dem Kühlbetrieb strömt, wobei ein Wärmeaustauschbereich an einer Kältemitteleinlassseite des Außenwärmetauschers (16) sich in einer Strömungsrichtung der Außenluft mit einem Wärmeaustauschbereich an einer Kühlfluideinlassseite des Wärmeableitungswärmetauschers (43) überlappt, der Außenwärmetauscher (16) derart ausgebildet ist, dass das Kältemittel von relativ hoher Temperatur durch den Wärmeaustauschbereich an der Kältemitteleinlassseite des Außenwärmetauschers (16) im Kühlbetrieb strömt und Kältemittel von relativ niedriger Temperatur durch den Wärmeaustauschbereich an der Kältemitteleinlassseite des Außenwärmetauschers (16) im Heizbetrieb strömt, und der Wärmeableitungswärmetauscher (43) derart ausgebildet ist, dass Kühlfluid von relativ hoher Temperatur durch den Wärmeaustauschbereich an der Kältemitteleinlassseite des Wärmeableitungswärmetauschers (43) in sowohl dem Kühlbetrieb als auch dem Heizbetrieb strömt.
Wärmepumpenkreislauf nach Anspruch 1, wobei in dem Defrosterbetrieb eine Einströmmenge des Kältemittels, das in den Außenwärmetauscher (16) strömt, verringert wird im Vergleich zu vor einem Übergang in den Defrosterbetrieb.
Wärmepumpenkreislauf nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Dekomprimierungseinrichtung (83) ein variabler Drosselmechanismus ist, bei welchem ein Drosselöffnungsgrad variabel ist, und die Dekomprimierungseinrichtung (83) den Drosselöffnungsgrad in dem Defrosterbetrieb im Vergleich zu vor einem Übergang in dem Defrosterbetrieb erhöht.
Wärmepumpenkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiterhin aufweisend ein Ausströmmengeneinstellventil (84), welches ausgebildet ist zum Einstellen einer Ausströmmenge des Kältemittels, welches von dem Außenwärmetauscher 16 her strömt, wobei das Ausströmmengeneinstellventil 84 die Ausströmmenge des Kältemittels in dem Defrosterbetrieb im Vergleich zu vor einem Übergang in den Defrosterbetrieb verringert.
Wärmepumpenkreislauf nach Anspruch 4, wobei das Ausströmmengeneinstellventil (84) integral mit einem Auslass für das Kältemittel von dem Außenwärmetauscher (16) ausgebildet ist.
Wärmepumpenkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, weiterhin aufweisend ein Außengebläse (17), welches Außenluft in Richtung zu sowohl dem Außenwärmetauscher (16) als auch dem Wärmeableitungswärmetauscher (43) bläst, wobei das Außengebläse (17) eine Luftblasekapazität erhöht, wenn der Kompressor (11) angehalten wird im Vergleich zu vor einem Anhalten des Kompressors (11).
Wärmepumpenkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei in dem Defrosterbetrieb eine Heizkapazität des Wärmetauschers (12) der Nutzerseite für ein Heizen des Wärmeaustauschfluids im Vergleich zu vor einem Übergang in den Defrosterbetrieb verringert wird.
Wärmepumpenkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Wärmeabsorptionsluftdurchlass (16b) und der Wärmeableitungsluftdurchlass (43b) derart ausgestaltet sind, dass die Volumen der Außenluft, welche in den Wärmeabsorptionsluftdurchlass (16b) und dem Wärmeableitungsluftdurchlass (43b) strömen, in dem Defrosterbetrieb verringert sind.
Wärmepumpenkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 8, weiterhin aufweisend ein Außengebläse (17), welches Außenluft in Richtung zu sowohl dem Außenwärmetauscher (16) als auch dem Wärmeableitungswärmetauscher (43) bläst, wobei der Wärmeableitungswärmetauscher (43) auf einer windwärtigen Seite in der Strömungsrichtung (X) der Außenluft, welche durch das Außengebläse (17) geblasen wird, mit Bezug auf den Außenwärmetauscher (16) angeordnet ist.
Wärmepumpenkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei mindestens eines der Kältemittelrohre (16a) zwischen den Kühlfluidrohren (43a) angeordnet ist, mindestens eines der Kühlfluidrohre (43a) zwischen den Kältemittelrohren (16a) angeordnet ist und mindestens einer von dem Wärmeabsorptionsluftdurchlass (16b) und dem Wärmeableitungsluftdurchlass (43b) als ein Luftdurchlass gebildet ist.
Wärmepumpenkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 10, welcher an einer Klimaanlage für ein Fahrzeug angewendet ist, wobei der Wärmepumpenkreislauf weiterhin aufweist: einen Innenlufttemperaturerfassungsabschnitt, der ausgebildet ist zum Erfassen einer Temperatur von Innenluft eines Fahrzeuginneren; und einen Frostentstehungsbestimmungsabschnitt, welcher ausgebildet ist zum Bestimmen einer Frostentstehung des Außenwärmetauschers (16), wobei das Wärmeaustauschfluid Luft ist, welche in das Fahrzeuginnere geblasen wird, die äußere Wärmequelle eine auf dem Fahrzeug montierte Einrichtung (MG) ist, welche im Betrieb Wärme erzeugt, das Kühlfluid ein Kühlmittel zum Kühlen der auf dem Fahrzeug montierten Einrichtung (MG) ist und die Kühlfluidkreislaufschalteinrichtung (42) ein Schalten zu dem Kühlfluidkreislauf zum Strömenlassen des Kühlfluids in den Wärmeableitungswärmetauscher (43) ausführt, wenn durch den Frostentstehungsbestimmungsabschnitt festgestellt wird, dass der Frost an dem Außenwärmetauscher (16) gebildet wird und eine Innenlufttemperatur Tr des Fahrzeuginneren gleich ist zu oder größer ist als eine vorherbestimmte Referenzinnenlufttemperatur (KTr).
Wärmepumpenkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 11, welcher an einer Klimaanlage für ein Fahrzeug angewendet ist, wobei der Wärmepumpenkreislauf weiterhin aufweist: einen Frostentstehungsbestimmungsabschnitt zum Bestimmen einer Frostentstehung des Außenwärmetauschers (16), wobei das Wärmeaustauschfluid Luft ist, welche in das Fahrzeuginnere geblasen wird, die äußere Wärmequelle eine auf dem Fahrzeug montierte Einrichtung (MG) ist, welche im Betrieb Wärme erzeugt, das Kühlfluid ein Kühlmittel zum Kühlen der auf dem Fahrzeug montierten Einrichtung (MG) ist, der Wärmetauscher (12) der Nutzerseite in einem Gehäuse (31) angeordnet ist, wobei darin ein Luftdurchlass gebildet wird, eine Innenluft-/Außenluftschalteinrichtung (33) zum Verändern eines Verhältnisses der Einführung von Innenluft zu Außenluft, welche in das Gehäuse (31) einzuführen ist, in dem Gehäuse (31) angeordnet ist, wobei die Kühlfluidkreislaufschalteinrichtung (42) ein Schalten zu dem Kühlfluidkreislauf zum Strömenlassen des Kühlfluids zu dem Wärmeableitungswärmetauscher (43) ausführt, wenn durch den Frostentstehungsbestimmungsabschnitt festgestellt wird, dass sich Frost an dem Außenwärmetauscher (16) bildet, und die Innenluft-/Außenluftschalteinrichtung (33) das Verhältnis einer Einführung von Innenluft zu Außenluft im Vergleich zu vor einem Übergang in den Defrosterbetrieb erhöht, wenn durch den Frostentstehungsbestimmungsabschnitt festgestellt wird, dass sich an dem Außenwärmetauscher (16) Frost bildet.
Wärmpumpenkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 12, welche an einer Klimaanlage für ein Fahrzeug angewendet ist, wobei der Wärmepumpenkreislauf weiterhin aufweist: einen Frostentstehungsbestimmungsabschnitt, welcher ausgebildet ist zum Bestimmen einer Frostentstehung des Außenwärmetauschers (16), wobei das Wärmeaustauschfluid Luft ist, welche in das Fahrzeuginnere geblasen wird, die äußere Wärmequelle eine auf dem Fahrzeug montierte Einrichtung (MG) ist, welche im Betrieb Wärme erzeugt, das Kühlfluid ein Kühlmittel zum Kühlen der auf dem Fahrzeug montierten Einrichtung (MG) ist, der Wärmetauscher (12) der Nutzerseite in einem Gehäuse (31) angeordnet ist, wobei darin ein Luftdurchlass gebildet wird, eine Luftauslassmodusschalteinrichtung (37a bis 37c) zum Schalten unter Luftauslassmodi durch ein Ändern der Öffnungs-/Schließzustände von Luftauslässen zum Blasen der Luft in das Fahrzeuginnere in dem Gehäuse (31) angeordnet ist, zumindest ein Fußluftauslass zum Blasen der Luft zu einem Fußbereich eines Insassen als der Luftdurchlass vorgesehen ist, die Kühlfluidkreislaufschalteinrichtung (42) ein Schalten zu dem Kühlfluidkreislauf zum Strömenlassen des Kühlfluids in den Wärmeableitungswärmetauscher (43) ausführt, wenn durch den Frostentstehungsbestimmungsabschnitt festgestellt wird, dass sich an dem Außenwärmetauscher (16) Frost bildet, und die Luftauslassmodusschalteinrichtung (37a bis 37c) ein Schalten zu dem Luftauslassmodus zum Blasen der Luft von dem Fußluftauslass ausführt, wenn durch den Frostentstehungsbestimmungsabschnitt festgestellt wird, dass sich an dem Außenwärmetauscher (16) Frost bildet.
Wärmepumpenkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 13, welcher an einer Klimaanlage für ein Fahrzeug angewendet ist, wobei der Wärmepumpenkreislauf weiterhin aufweist: einen Frostentstehungsbestimmungsabschnitt, welcher ausgebildet ist zum Feststellen einer Frostentstehung des Außenwärmetauschers (16), wobei das Wärmeaustauschfluid Luft ist, welche in das Fahrzeuginnere geblasen wird, die äußere Wärmequelle eine auf dem Fahrzeug montierte Einrichtung (MG) ist, welche im Betrieb Wärme erzeugt, das Kühlfluid ein Kühlmittel zum Kühlen der auf dem Fahrzeug montierten Einrichtung (MG) ist, der Wärmetauscher (12) der Nutzerseite in einem Gehäuse angeordnet ist, wobei darin ein Luftdurchlass gebildet wird, ein Gebläse (32) zum Blasen von Luft in Richtung zu dem Fahrzeuginneren in dem Gehäuse (31) angeordnet ist, die Kühlfluidkreislaufschalteinrichtung (42) ein Schalten zu dem Kühlfluidkreislauf zum Strömenlassen des Kühlfluids in den Wärmeableitungswärmetauscher (43) ausführt, wenn durch den Frostentstehungsbestimmungsabschnitt festgestellt wird, dass sich an dem Außenwärmetauscher (16) Frost bildet, und das Gebläse (32) eine Luftblasekapazität im Vergleich zu vor der Feststellung der Frostbildung verringert.
Wärmepumpenkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 14, welcher an einer Klimaanlage für ein Fahrzeug angewendet ist, wobei der Wärmepumpenkreislauf weiterhin aufweist: einen Frostentstehungsbestimmungsabschnitt zum Feststellen einer Frostentstehung des Außenwärmetauschers (16), wobei das Wärmeaustauschfluid Luft ist, welche in das Fahrzeuginnere geblasen wird, die äußere Wärmequelle eine auf dem Fahrzeug montierte Einrichtung (MG) ist, welche im Betrieb Wärme erzeugt, das Kühlfluid ein Kühlmittel zum Kühlen der auf dem Fahrzeug montierten Einrichtung (MG) ist, der Frostentstehungsbestimmungsabschnitt feststellt, dass sich der Frost an dem Wärmeaustauscher (16) bildet, wenn eine Fahrzeuggeschwindigkeit gleich ist zu oder geringer ist als eine vorherbestimmte Referenzgeschwindigkeit und wenn eine Temperatur des Kältemittels auf einer Auslassseite des Außenwärmetauschers (16) gleich ist zu oder geringer als 0 °C, und die Kühlfluidkreislaufschalteinrichtung (42) ein Schalten zu einem Kühlfluidkreislauf zum Strömenlassen des Kühlfluids in den Wärmeableitungswärmetauscher (43) ausführt, wenn durch den Frostentstehungsbestimmungsabschnitt festgestellt wird, dass sich an dem Außenwärmetauscher (16) Frost bildet.
Wärmepumpenkreislauf nach Anspruch 15, wobei der Frostentstehungsbestimmungsabschnitt feststellt, dass sich Frost an dem Außenwärmetauscher (16) bildet, wenn die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges gleich ist zu oder geringer ist als die vorherbestimmte Referenzgeschwindigkeit und die wenn die Temperatur des Kältemittels auf der Auslassseite des Außenwärmetauschers (16) gleich ist zu oder geringer ist als 0 °C.
Wärmepumpenkreislauf nach einem der Ansprüche 11 bis 16, weiterhin aufweisend einen Kühlmitteltemperaturerfassungsabschnitt (52), welcher ausgebildet ist zum Erfassen einer Temperatur des Kühlmittels, welches in eine auf dem Fahrzeug montierte Einrichtung (MG) strömt, wobei die Kühlfluidkreislauf schalteinrichtung (42) ein Schalten zu dem Kühlfluidkreislauf für ein Strömenlassen des Kühlfluids in den Wärmeableitungswärmetauscher (43) ausführt, wenn eine Kühlmitteltemperatur (Tw), welche durch den Kühlmitteltemperaturerfassungsabschnitt (52) erfasst wird, gleich ist zu oder größer ist als die vorherbestimmte Referenztemperatur.
Wärmepumpenkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei der Kühlfluidzirkulationskreislauf (40) darin die Wärme speichert, welche in der äußeren Wärmequelle enthalten ist, wenn die Kühlfluidkreislaufschalteinrichtung (42) ein Schalten zu dem Kühlfluidkreislauf ausführt, in welchem es dem Kühlfluid ermöglicht wird, den Wärmeableitungswärmetauschen(43) zu umgehen.
Wärmepumpenkreislauf nach Anspruch 18, welcher an einer Klimaanlage für ein Fahrzeug angewendet ist, wobei das Wärmeaustauschfluid Luft ist, welche in das Fahrzeuginnere geblasen wird, die äußere Wärmequelle eine auf dem Fahrzeug montierte Einrichtung (MG) ist, welche im Betrieb Wärme erzeugt, das Kühlfluid ein Kühlmittel zum Kühlen der auf dem Fahrzeug montierten Einrichtung (MG) ist, und der Kühlfluidzirkulationskreislauf (40) Wärme, welche von der auf dem Fahrzeug montierten Einrichtung (MG) in das Kühlmittel abgeleitet wird, speichert, wenn die Kühlfluidkreislaufschalteinrichtung (42) ein Schalten zu dem Kühlfluidkreislauf, in welchem es dem Kühlfluid ermöglicht wird, den Wärmeableitungswärmetauscher (43) zu umgehen, ausführt.
Wärmepumpenkreislauf nach Anspruch 18, welcher an einer Klimaanlage für ein Fahrzeug angewendet ist, wobei das Wärmeaustauschfluid Luft ist, welche in das Fahrzeuginnere geblasen wird, die äußere Wärmequelle ein Heizelement zum Erzeugen von Wärme durch ein Zuführen von Strom ist, das Kühlfluid ein Kühlmittel zum Kühlen des Heizelements ist, und der Kühlfluidzirkulationskreislauf (40) die Wärme, welche von dem Heizelement in das Kühlmittel abgeleitet wird, speichert, wenn die Kühlfluidkreislaufschalteinrichtung (42) ein Schalten zu dem Kühlfluidkreislauf ausführt, um es dem Kühlfluid zu ermöglichen, den Wärmeableitungswärmetauscher (43) zu umgehen.
Wärmepumpenkreislauf nach Anspruch 18, welcher an einer Klimaanlage für ein Fahrzeug angewendet ist, wobei das Wärmeaustauschfluid Luft ist, welche in das Fahrzeuginnere geblasen wird, eine auf dem Fahrzeug montierte Einrichtung (MG), welche im Betrieb Wärme erzeugt, und ein Heizelement zum Erzeugen von Wärmen durch ein Versorgen mit Strom als die äußere Wärmequelle vorgesehen sind, das Kühlfluid ein Kühlmittel zum Kühlen des Heizelements und der auf dem Fahrzeug montierten Einrichtung (MG) ist, und der Kühlfluidzirkulationskreislauf (40) die Wärme speichert, welche von mindestens einem von der auf dem Fahrzeug montierten Einrichtung (MG) und dem Heizelement in das Kühlmittel abgeleitet wird, wenn die Kühlfluidkreislaufschalteinrichtung (42) ein Schalten zu dem Kühlfluidkreislauf ausführt, um es dem Kühlfluid zu ermöglichen, den Wärmeableitungswärmetauscher (43) zu umgehen.
Wärmepumpenkreislauf nach Anspruch 20 oder 21, wobei das Heizelement eine Menge von erzeugter Wärme aufweist, welche basierend auf einer Außenlufttemperatur gesteuert wird.
Wärmepumpenkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 22, weiterhin aufweisend: einen Außeneinheit-Bypass-Durchlass (64), welcher das Kältemittel, welches durch die Dekomprimierungseinrichtung (13, 83) dekomprimiert wird, dazu bringt, den Außenwärmetauscher (16) zu umgehen und das Kältemittel zu einer Kältemittelauslassseite des Außenwärmetauschers (16) zu leiten; und eine Außeneinheit-Bypass-Durchlass-Schalteinrichtung (15c), welche ausgebildet ist zum Schalten zwischen einem Kältemittelkreislauf zum Leiten des Kältemittels, welches durch die Dekomprimierungseinrichtung (13, 83) dekomprimiert wird, zu dem Außenwärmetauscher (16) und einem Kältemittelkreislauf zum Leiten des Kältemittels, welche die Dekomprimierungseinrichtung (13, 83) dekomprimiert wird, in Richtung zu den Außeneinheit-Bypass-Durchlass (64), wobei im Defrosterbetrieb die Außeneinheit-Bypass-Durchlass-Schalteinrichtung (15c) ein Schalten zu dem Kältemittelkreislauf zum Leiten des Kältemittels, welches durch die Dekomprimierungseinrichtung (13, 83) dekomprimiert wird, zu dem Außeneinheit-Bypass-Durchlass (64) ausführt.
Wärmepumpenkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 23, weiterhin aufweisend: einen Innenverdampfer (20), welcher Wärme zwischen dem Kältemittel auf einer stromabwärtigen Seite des Außenwärmetauschers (16) und dem Wärmeaustauschfluid austauscht; einen Verdampfer-Bypass-Durchlass (20a), welcher das Kältemittel auf der stromabwärtigen Seite von dem Außenwärmetauscher (16) dazu bringt, den Innenverdampfer (20) zu umgehen und das Kältemittel zu einem Kältemittelauslass des Innenverdampfers (20) leitet; und eine Verdampfer-Bypass-Durchlass-Schalteinrichtung (15b), welche ausgebildet ist zum Schalten eines Kältemittelkreislaufs zum Leiten des Kältemittels auf der stromabwärtigen Seite des Außenwärmetauschers (16) zu dem Innenverdampfer (20) und einem Kältemittelkreislauf zum Leiten des Kältemittels auf der stromabwärtigen Seite von dem Außenwärmetauscher (16) zu dem Verdampfer-Bypass-Durchlass (20a), wobei im Defrosterbetrieb die Verdampfer-Bypass-Durchlass-Schalteinrichtung (15b) ein Schalten zu dem Kältemittelkreislauf zum Leiten des Kältemittels auf der stromabwärtigen Seite von dem Außenwärmetauscher (16) zu dem Innenverdampfer (20) ausführt.
Wärmepumpenkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 24, welcher an einer Klimaanlage für ein Fahrzeug angewendet ist, wobei das Wärmeaustauschfluid Luft ist, welche in das Fahrzeuginnere geblasen wird, der Wärmetauscher (12) der Nutzerseite in einem Gehäuse (31) angeordnet ist, wobei darin ein Luftblasedurchlass gebildet wird, und in dem Gehäuse (31) eine Hilfsheizvorrichtung zum Aufheizen der Luft vorgesehen ist, welche in das Fahrzeuginnere geblasen wird unter Verwenden als eine Wärmequelle von zumindest einem von einem Heizfluid, welches durch eine auf einem Fahrzeug montierte Einrichtung aufgeheizt wird, die im Betrieb Wärme erzeugt, und einem Heizelement (85), welches Wärme erzeugt, indem es mit Strom versorgt wird.