DE112012002377T5

DE112012002377T5 - Kältekreislauf

Info

Publication number: DE112012002377T5
Application number: DE112012002377.3T
Authority: DE
Inventors: Masami Taniguchi; Ryo Takizawa
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-06-09
Filing date: 2012-05-29
Publication date: 2014-02-27
Also published as: WO2012169146A1; CN103597296A; CN103597296B; JP2012255603A; JP5561243B2

Abstract

In dem Modus eines Heizbetriebs, in welchem ein Kompressionsverhältnis im Vergleich zu einem Modus eines Kühlbetriebs hoch wird, werden ein erster Kompressor (11) und ein zweiter Kompressor (12) in Reihe miteinander verbunden, um einen Kältekreislauf vom Einspartyp zu konstruieren, um so eine Kreislaufeffizienz anzuheben, welche angehoben ist durch ein Reduzieren des Kompressionsverhältnisses in jedem der Kompressoren (11, 12). Des Weiteren werden in dem Modus eines Kühlbetriebs der erste Kompressor (11) und der zweiten Kompressor (12) parallel miteinander verbunden, um einen herkömmlichen Kältekreislauf zu konstruieren, um so eine Kreislaufeffizienz anzuheben durch ein vollständiges Verwenden von einer Kältemittelauslasskapazität von beiden der Kompressoren (11, 12).

Description

Bezugnahme auf betroffene Anmeldung
Die vorliegende Offenbarung bzw. Erfindung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2011-129026 , welche am 9. Juni 2011 angemeldet wurde und hier durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit mit einbezogen wird.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kältekreislauf.
Hintergrund-Stand-der-Technik
Auf konventionelle Art und Weise beschreibt das Patentdokument 1 einen Kältekreislauf vom Typ Dampf-Kompression, welcher an einer Klimaanlage angewendet ist, welcher einen Kompressormechanismus einer Niedrigseite und einen Kompressormechanismus einer Hochseite umfasst, die in Reihe miteinander verbunden sind, und es ist möglich, den Betrieb zwischen einem Modus eines Kühlbetriebs, in welchem Luft, die in eine Fahrgastzelle zu leiten ist, welche dem einem Wärmeaustausch zu unterziehenden Fluid entspricht, gekühlt wird, und einem Modus eines Heizbetriebs, in welchem die Luft aufgeheizt wird, zu schalten.
Bei dem Kältekreislauf des Patentdokuments 1 wird in dem Zeitpunkt eines Modus eines Kühlbetriebs ein normaler Kältekreislauf eingestellt, bei welchem Kältemittel lediglich durch den Kompressormechanismus der Niedrigseite komprimiert und ausgelassen wird. In dem Zeitpunkt eines Modus eines Heizbetriebs wird der Druck des Kältemittels durch mehrere Schritte bzw. Stufen durch die zwei Kompressormechanismen angehoben, d. h. den Kompressormechanismus der Niedrigseite und den Kompressormechanismus der Hochseite, und ein Kältemittel von mittlerem Druck des Kreislaufs wird dazu gebracht, mit dem Kältemittel, welches von dem Kompressormechanismus der Niedrigseite ausgelassen wird und zu dem Kompressormechanismus der Hochseite angesaugt wird, zusammengebracht zu werden, als ein Kältekreislauf vom Einspartyp.
Des Weiteren beschreibt das Patentdokument 2 einen Kältekreislauf vom Typ Dampf-Kompression, welcher an eine Klimaanlage angewendet ist, welcher zwei Kompressoren, zum Beispiel einen ersten und einen zweiten Kompressor, aufweist, welche in einem Gehäuse aufgenommen sind und durch den gleichen elektrischen Motor angetrieben werden, und wobei es möglich ist, den Betrieb zwischen dem Betriebsmodus eines Kühlens und dem Betriebsmodus eines Heizens zu schalten.
Bei dem Kältekreislauf des Patentdokuments 2 wird in dem Zeitpunkt des Modus eines Kühlbetriebs ein Kältekreislauf vom Einspartyp ähnlich zu dem Patentdokument 1 eingestellt durch ein Verbinden der zwei Kompressoren in Reihe. In dem Zeitpunkt des Modus eines Heizbetriebs wird ein normaler Kältekreislauf eingestellt durch ein Verbinden der beiden Kompressoren in paralleler Art und Weise.
Zusätzlich wird bei dem Kältekreislauf vom Einspartyp das Kompressionsverhältnis in beiden Kompressormechanismen, d. h. dem der Niedrigseite und dem der Hochseite, reduziert, wobei dadurch die Kompressionseffizienz in beiden der Kompressormechanismen erhöht wird, um die Kreislaufeffizienz (COP) zu verbessern.
Jedoch kann bei dem Kältekreislauf des Patentdokuments 1, da der Kompressormechanismus der Hochseite in dem Zeitpunkt des Modus eines Kühlbetriebs nicht betrieben wird, der Kältekreislauf nicht mit einer hohen Kühlkapazität im Vergleich zu einem Fall betrieben werden, in welchem die zwei Kompressormechanismen betrieben werden. In anderen Worten kann die Luft nicht effizient gekühlt werden unter Benutzen der zwei Kompressormechanismen in dem Zeitpunkt eines Modus eines Kühlbetriebs.
Auf der anderen Seite kann bei dem Kältekreislauf des Patentdokuments 2, während die zwei Kompressoren bei jedem Betriebsmodus betrieben werden, da der Kältekreislauf vom Einspartyp in dem Modus eines Kühlbetriebs eingestellt ist, wo das Kompressionsverhältnis leicht in beiden Kompressoren abgesenkt wird, im Vergleich zu einem Modus eines Heizbetriebs, der Effekt eines Verbesserns der Kreislaufeffizienz, welcher durch das Einstellen des Kältekreislaufs vom Einspartyp erreicht wird, nicht vollständig erzielt werden.
Stand-der-Technik-Dokument – Patentdokument

Patentdokument 1: JP-2001-235246 A
Patentdokument 2: JP-H9-145188 A

Zusammenfassung der Erfindung
Im Hinblick auf die obigen Punkte ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kältekreislauf, welcher mehrere Kompressormechanismen umfasst, bereitzustellen, dessen Betrieb fähig ist zum Schalten zwischen einem Modus eines Kühlbetriebs, in welchem ein Fluid, welches einem Wärmeaustausch zu unterziehen ist, gekühlt wird und einem Modus eines Heizbetriebs, in welchem ein Fluid, welches einem Wärmeaustausch zu unterziehen ist, aufgeheizt wird, um so die Kreislaufeffizienz vollständig in beiden der Betriebsmodi anzuheben.
Gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung umfasst ein Kältekreislauf: einen ersten Kompressormechanismus, welcher Kältemittel komprimiert und auslasst; einen zweiten Kompressormechanismus, welcher Kältemittel komprimiert und auslässt; einen nutzerseitigen Wärmetauscher, in welchem Wärme zwischen einem Kältemittel und einem Fluid, welches einem Wärmeaustausch zu unterziehen ist, ausgetauscht wird; einen Dekomprimierungsteil, welcher Kältemittel dekomprimiert; einen Außenwärmetauscher, in welchem Wärme zwischen einem Kältemittel und Außenluft ausgetauscht wird; und einen Kältemittelkreisschaltteil, welcher einen Kältemittelkreis zwischen einem Modus eines Kühlbetriebs, in welchem das Fluid gekühlt wird, und einem Modus eines Heizbetriebs, in welchem das Fluid aufgeheizt wird, schaltet. Der Kältemittelkreisschaltteil schaltet den Kältemittelkreis in den Modus eines Heizbetriebs in einer Art und Weise, dass das Kältemittel, welches von dem nutzerseitigen ersten Kompressormechanismus ausgelassen wird, zu dem zweiten Kompressormechanismus angesaugt wird, dass das Kältemittel, welches von dem zweiten Kompressormechanismus ausgelassen wird, zum Abstrahlen von Wärme in dem ersten Wärmetauscher gebracht wird, dass das Kältemittel, welches aus dem ersten Wärmetauscher herausströmt, dazu gebracht wird, in den Dekomprimierungsteil zu strömen, dass das Kältemittel, welches in dem Dekomprimierungsteil dekomprimiert wird, in dem zweiten Wärmetauscher verdampft wird und dass das Kältemittel, welches aus dem zweiten Wärmetauscher herausströmt, zu dem ersten Kompressormechanismus angesaugt wird. Der Kältemittelkreisschaltteil schaltet den Kältemittelkreis in den Modus eines Kühlbetriebs in einer Art und Weise, dass sowohl Kältemittel, welches von dem ersten Kompressormechanismus ausgelassen wird, als auch Kältemittel, welches von dem zweiten Kompressormechanismus ausgelassen wird, dazu gebracht wird, Wärme in dem zweiten Wärmetauscher abzustrahlen, dass das Kältemittel, welches aus dem zweiten Wärmetauscher herausströmt, dazu gebracht wird, in den Dekomprimierungsteil zu strömen, dass das Kältemittel, welches in dem Dekomprimierungsteil dekomprimiert wird, in dem nutzerseitigen Wärmetauscher verdampft wird und dass das Kältemittel, welches von dem nutzerseitigen Wärmetauscher herausströmt, zu sowohl dem ersten Kompressormechanismus als auch dem zweiten Kompressormechanismus angesaugt wird.
Dementsprechend ist der Kreislauf konstruiert durch ein Verbinden des ersten Kompressormechanismus und des zweiten Kompressormechanismus in Reihe in dem Modus eines Heizbetriebs, und der Kreislauf ist konstruiert durch ein paralleles Verbinden des ersten Kompressormechanismus und des zweiten Kompressormechanismus in dem Modus eines Kühlbetriebs. Daher kann in jedem Betriebsmodus das Fluid gekühlt werden oder aufgeheizt werden unter Verwenden der zwei Kompressormechanismen, d. h. des ersten und des zweiten Kompressormechanismus.
Des Weiteren werden in dem Modus eines Heizbetriebs, in welchem ein Kompressionsverhältnis bzw. eine Kompressionsrate dazu tendiert höher zu werden als in dem Modus eines Kühlbetriebs als dem gesamten Kreislauf, der erste Kompressormechanismus und der zweite Kompressormechanismus in Reihe verbunden, um den Kreislauf einzustellen, in welchem das Kältemittel in mehreren Stufen komprimiert wird. Daher kann die Wirkung einer Verbesserung der Kreislaufeffizienz (COP) effizient erreicht werden aufgrund der Abnahme in dem Kompressionsverhältnis von beiden der Kompressormechanismen.
Daher kann bei dem Kältekreislauf, welcher mehrere Kompressormechanismen umfasst, wo der Betrieb fähig ist, zwischen dem Modus eines Kühlbetriebs und dem Modus eines Heizbetriebs geschaltet zu werden, die Kreislaufeffizienz ausreichend in beiden der Betriebsmodi verbessert werden.
Der Kältekreislauf weist zum Beispiel einen Abzweigungsteil auf, welcher einen Strom des Kältemittels, welches von dem nutzerseitigen Wärmetauscher in dem Modus eines Heizbetriebs herausströmt, abzweigt. Der Dekomprimierungsteil weist einen ersten Dekompressionsteil auf, welcher einen Teil des Kältemittels, welches an dem Abzweigungsteil abgezweigt wird, dekomprimiert, und einen zweiten Dekompressionsteil, welcher das andere von dem Kältemittel, welches an dem Abzweigungsteil abgezweigt wird, dekomprimiert. Der Kältemittelkreisschaltteil schaltet den Kältemittelkreis in einem Modus eines Heizbetriebs in einer Art und Weise, dass das Kältemittel, welches in dem ersten Dekompressionsteil dekomprimiert wird, mit dem Kältemittel, welches von dem ersten Kompressormechanismus ausgelassen wird und zu dem zweiten Kompressormechanismus angesaugt wird, zusammengebracht wird und dass das Kältemittel, welches in dem zweiten Dekompressionsteil dekomprimiert wird, dazu gebracht wird, in den Außenwärmetauscher zu strömen.
Dementsprechend kann ein Kältekreislauf vom Einspartyp in dem Modus eines Heizbetriebs konstruiert werden, so dass der Effekt einer Verbesserung der Kreislaufeffizienz weiterhin erreicht werden kann.
Der Kältekreislauf kann zum Beispiel einen inneren Wärmetauscher aufweisen, in welchem Wärme zwischen dem Kältemittel, welches in dem ersten Dekompressionsteil dekomprimiert wird, und dem anderen von dem Kältemittel, welches an dem Abzweigungsteil in dem Modus eines Heizbetriebs abgezweigt wird, ausgetauscht wird.
Dadurch kann in dem Modus eines Heizbetriebs das Kältemittel, welches in dem ersten Dekompressionsteil dekomprimiert wird, um in den zweiten Kompressormechanismus angesaugt zu werden, durch ein Aufheizen verdampft werden, so dass eine flüssige Kompression in dem zweiten Kompressormechanismus verhindert werden kann. Des Weiteren kann in dem Modus eines Heizbetriebs eine Enthalpie des Kältemittels, welches in den Außenwärmetauscher strömt, reduziert werden, so dass die Menge einer Wärmeabsorption von dem Kältemittel in dem Außenwärmetauscher erhöht werden kann.
Bei dem Kältekreislauf weist zum Beispiel der Dekomprimierungsteil einen ersten Dekompressionsteil auf, welcher das Kältemittel, welches aus dem nutzerseitigen Wärmetauscher herausströmt, dekomprimiert, und einen zweiten Dekompressionsteil, welcher das Kältemittel zum Strömen in den Außenwärmetauscher in dem Modus eines Heizbetriebs dekomprimiert. Der Kältekreislauf weist des Weiteren einen Gas-flüssig-Trennteil auf, welcher das Kältemittel, welches durch den ersten Dekompressionsteil dekomprimiert wird, in gasförmiges Kältemittel und flüssiges Kältemittel in dem Modus eines Heizbetriebs trennt. Der Kältemittelkreisschaltteil schaltet den Kältemittelkreis in dem Modus eines Heizbetriebs in einer Art und Weise, dass das gasförmige Kältemittel, welches in dem Gas-flüssig-Trennteil abgetrennt wird, mit dem Kältemittel, welches von dem ersten Kompressormechanismus ausgelassen wird und in den zweiten Kompressormechanismus angesaugt wird, zusammengebracht wird und dass das Kältemittel, welches durch den zweiten Dekompressionsteil dekomprimiert wird, dazu gebracht wird, in den Außenwärmetauscher zu strömen.
Dementsprechend kann ein Kältekreislauf vom Einspartyp in dem Modus eines Heizbetriebs konstruiert werden, so dass der Effekt einer Verbesserung der Kreislaufeffizienz weiter erreicht werden kann.
Der Kältekreislauf weist zum Beispiel einen Bypassdurchlass auf, durch welchen das Kältemittel, welches von dem Außenwärmetauscher herausströmt, den nutzerseitigen Wärmetauscher umgeht. Der Kältemittelkreisschaltteil ist fähig zum Schalten des Kältemittelkreises in einen Modus eines Defrosterbetriebs zum Entfernen von Frost bzw. Reif, welcher an dem Außenwärmetauscher anhaftet, und schaltet den Kältemittelkreis in dem Modus eines Defrosterbetriebs in einer Art und Weise, dass sowohl das Kältemittel, welches von dem ersten Kompressormechanismus ausgelassen wird, als auch das Kältemittel, welches von dem zweiten Kompressormechanismus ausgelassen wird, zum Abstrahlen von Wärme in dem Außenwärmetauscher gebracht wird und dass das Kältemittel, welches von dem Außenwärmetauscher herausströmt, zu sowohl dem ersten Kompressormechanismus als auch dem zweiten Kompressormechanismus durch den Bypassdurchlass angesaugt wird.
Hier kann in dem Modus eines Heizbetriebs, wenn die Kältemittelverdampfungstemperatur in dem Außenwärmetauscher niedriger wird als oder gleich wird zu einer Frostbildungstemperatur (noch genauer 0°C), Frost bzw. Reif in dem Außenwärmetauscher entstehen. Wenn Frost entsteht, wird es für die Außenluft schwierig, durch den Außenwärmetauscher hindurchzugehen, und die Wärmeaustauschkapazität des Außenwärmetauschers wird deutlich abnehmen.
Im Gegensatz dazu werden in dem Modus eines Defrosterbetriebs das Kältemittel, welches von dem ersten Kompressormechanismus ausgelassen wird, und das Kältemittel, welches von dem zweiten Kompressormechanismus ausgelassen wird, zum Strömen in der Reihenfolge von dem Außenwärmetauscher, dem Bypassdurchlass und dem ersten und zweiten Kompressormechanismus derart gebracht, um einen Heißgasbypasskreislauf zu konstruieren, derart, dass der Außenwärmetauscher entfrostet werden kann.
Der Kältekreislauf weist zum Beispiel einen Bypassdurchlass auf, durch welchen das Kältemittel, welches von dem Außenwärmetauscher herausströmt, den nutzerseitigen Wärmetauscher umgeht. Der Kältemittelkreisschaltteil ist fähig zum Schalten des Kältemittelkreises zu einem Modus eines Defrosterbetriebs zum Entfernen von Frost, welcher an dem Außenwärmetauscher anhaftet, und schaltet den Kältemittelkreis in dem Modus eines Defrosterbetriebs in einer Art und Weise, dass sowohl das Kältemittel, welches von dem ersten Kompressormechanismus ausgelassen wird, als auch das Kältemittel, welches von dem zweiten Kompressormechanismus ausgelassen wird, zum Abstrahlen von Wärme in dem Außenwärmetauscher gebracht wird und dass das Kältemittel, welches von dem Außenwärmetauscher herausströmt, zu sowohl dem ersten Kompressormechanismus als auch dem zweiten Kompressormechanismus durch den Bypassdurchlass angesaugt wird.
Dementsprechend ist in dem Modus eines Defrosterbetriebs der Heißgasbypasskreislauf konstruiert zum Zirkulierenlassen des Kältemittels in der Reihenfolge von dem ersten Kompressormechanismus, dem zweiten Kompressormechanismus, dem Bypassdurchlass und dem ersten Kompressormechanismus, um den Außenwärmetauscher zu entfrosten. Des Weiteren kann, da der zusätzliche nutzerseitige Wärmetauscher ausgestattet ist, selbst in dem Modus eines Defrosterbetriebs das Fluid durch Wärme von dem Kältemittel, welches von dem ersten Kompressormechanismus ausgelassen wird, aufgeheizt werden.
Bei dem Kältekreislauf kann zum Beispiel eine Kältemittelauslasskapazität unabhängig zwischen dem ersten Kompressormechanismus und dem zweiten Kompressormechanismus steuerbar sein. Hierdurch können in dem Modus eines Heizbetriebs das Kompressionsverhältnis in dem ersten Kompressormechanismus und das Kompressionsverhältnis in dem zweiten Kompressormechanismus in passender Weise eingestellt werden, um so weiter die Kreislaufeffizienz zu verbessern.
Bei dem Kältekreislauf umfasst zum Beispiel der Kältemittelkreisschaltteil mindestens ein erstes Vier-Wege-Ventil und ein zweites Vier-Wege-Ventil. Das erste Vier-Wege-Ventil verbindet mindestens einen Auslassanschluss des ersten Kompressormechanismus mit dem Außenwärmetauscher in dem Modus eines Kühlbetriebs und verbindet mindestens den Auslassanschluss des ersten Kompressormechanismus mit einem Einlassanschluss des zweiten Kompressormechanismus in dem Modus eines Heizbetriebs. Das zweite Vier-Wege-Ventil verbindet mindestens einen Auslassanschluss des zweiten Kompressormechanismus mit dem Außenwärmetauscher in dem Modus eines Kühlbetriebs und verbindet mindestens den Auslassanschluss des zweiten Kompressormechanismus mit dem nutzerseitigen Wärmetauscher in dem Modus eines Heizbetriebs.
Dadurch kann der Kreislauf leicht geschaltet werden zum Verbinden des ersten und des zweiten Kompressormechanismus in paralleler Art und Weise in dem Modus eines Kühlbetriebs und zum Verbinden des ersten und des zweiten Kompressormechanismus in Reihe in dem Modus eines Heizbetriebs.
Zusätzlich ist das Vier-Wege-Ventil nicht auf ein einziges Ventil, wie zum Beispiel ein rotierendes Ventil, beschränkt und kann aus anderen Elementen hergestellt sein, welche konstruiert sind durch ein Kombinieren von mehreren Öffnungs- und Schließventilen (elektromagnetische Ventile) oder Drei-Wege-Ventilen, um die gleiche Funktion wie das Vier-Wege-Ventil zu erreichen.
Bei dem Kältekreislauf kann zum Beispiel ein Ventilteil in einem Kältemitteldurchlass angeordnet sein, welcher das erste Vier-Wege-Ventil mit dem Außenwärmetauscher verbindet, und das Ventilteil ermöglicht es dem Kältemittel, lediglich von dem ersten Vier-Wege-Ventil zu dem Außenwärmetauscher zu strömen.
Kurze Erläuterung der Zeichnungen
1 ist eine Ansicht, welche einen Kältemittelkreis in einem Modus eines Heizbetriebs von einem Kältekreislauf gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt;
2 ist eine Ansicht, welche einen Kältemittelkreis in einem Modus eines Kühlbetriebs von dem Kältekreislauf der ersten Ausführungsform darstellt;
3 ist ein Mollier-Diagramm, welches einen Zustand des Kältemittels in dem Modus eines Heizbetriebs von dem Kältekreislauf der ersten Ausführungsform darstellt;
4 ist ein Mollier-Diagramm, welches einen Zustand des Kältemittels in dem Modus eines Kühlbetriebs von dem Kältekreislauf der ersten Ausführungsform darstellt;
5 ist eine Ansicht, welche einen Kältemittelkreis in einem Modus eines Defrosterbetriebs von einem Kältekreislauf gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt;
6 ist eine Ansicht, welche einen Kältemittelkreis in einem Modus eines Defrosterbetriebs von einem Kältekreislauf gemäß einer dritten Ausführungsform darstellt;
7 ist eine Ansicht, welche einen Kältemittelkreis in einem Modus eines Heizbetriebs von einem Kältekreislauf gemäß einer vierten Ausführungsform darstellt; und
8 ist eine Ansicht, welche einen Kältemittelkreis in einem Modus eines Kühlbetriebs von dem Kältekreislauf der vierten Ausführungsform darstellt.
Ausführungsformen zum Umsetzen der Erfindung
Erste Ausführungsform
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezugnahme auf die 1–4 beschrieben werden. Die 1 und 2 stellen einen Kältekreislauf 10 vom Typ Dampf-Kompression der vorliegenden Ausführungsform dar. Der Kältekreislauf 10 ist an einer Klimaanlage für ein Fahrzeug, wie zum Beispiel einem Bus, angewendet, und der Betrieb kann zwischen einem Modus eines Heizbetriebs, in welchem Luft, welche in eine zu klimatisierende Fahrgastzelle zu schicken ist, aufgeheizt wird (Heizbetriebsmodus) und einem Modus eines Kühlbetriebs, in welchem die Luft gekühlt wird (Kühlbetriebsmodus) geschaltet werden.
Zusätzlich zeigt die 1 einen Kältemittelkreis in dem Zeitpunkt eines Heizbetriebsmodus des Kältekreislaufs 10, und die 2 zeigt einen Kältemittelkreis in dem Zeitpunkt des Kühlbetriebsmodus. In der 1 und der 2 ist der Strom des Kältemittels in einer Pfeilrichtung mit durchgehender Linie in jedem Betriebsmodus gezeigt.
Bei dem Kältekreislauf 10 der vorliegenden Ausführungsform wird ein gewöhnliches Kältemittel aus Chlorfluorkohlenwasserstoff (zum Beispiel R134a, R407c) als das Kältemittel eingesetzt, um so einen unterkritischen Kältekreislauf zu konstruieren, in welchem der Druck des Kältemittels der Hochdruckseite von dem Kreislauf nicht den kritischen Druck des Kältemittels in jedem Betriebsmodus überschreitet. Des Weiteren ist Kältemittelöl in das Kältemittel zum Schmieren von gleitenden Teilen eines ersten Kompressors 11 und eines zweiten Kompressors 12 gemischt, und ein Teil des Kältemittelöls zirkuliert durch den Kreislauf mit dem Kältemittel.
Der Kältekreislauf 10 ist, wie es in der 1 und der 2 gezeigt ist, mit dem ersten Kompressor 11 und dem zweiten Kompressor 12 als Kompressor ausgestattet, welcher das Kältemittel komprimiert und auslässt bzw. ausstößt. Die grundsätzliche Struktur ist die gleiche zwischen dem ersten Kompressor 11 und dem zweiten Kompressor 12. Noch genauer ist der erste Kompressor 11 ein elektrischer Kompressor, bei welchem ein erster Kompressormechanismus 11a mit festgelegter Kapazität durch einen ersten elektrischen Motor 11b angetrieben wird, und der zweite Kompressor 12 ist ein elektrischer Kompressor, bei welchem ein zweiter Kompressormechanismus 12a mit festgelegter Kapazität durch einen zweiten elektrischen Motor 12b angetrieben wird.
Der erste Kompressormechanismus 11a und der zweite Kompressormechanismus 12a können aus einer Vielzahl von Kompressormechanismen hergestellt werden, wie zum Beispiel einem Kompressormechanismus vom Spiraltyp, einem Kompressormechanismus vom Flügelzellentyp oder einem Kompressormechanismus vom Typ rollender Kolben. Des Weiteren ist jeder von dem ersten elektrischen Motor 11b und dem zweiten elektrischen Motor 12b ein Wechselstrommotor, und der Betrieb (Drehzahl) wird durch eine Wechselstromausgabe von einem ausschließlichen Inverter bzw. Wechselrichter (nicht gezeigt) gesteuert. Der Betrieb des Wechselrichters wird durch eine Steuersignalausgabe von einer Steuereinrichtung der Klimaanlage (nicht gezeigt) gesteuert.
Der Wechselrichter steuert jede der Drehzahlen des ersten elektrischen Motors 11b und des zweiten elektrischen Motors 12b, wobei dadurch jede Kältemittelauslasskapazität des ersten Kompressors 11 und des zweiten Kompressors 12 (noch genauer des ersten Kompressormechanismus 11a und des zweiten Kompressormechanismus 12a) geändert wird. Das heißt, bei der vorliegenden Ausführungsform können der erste elektrische Motor 11b und der zweite elektrische Motor 12b einem Auslasskapazitätsänderungsteil des ersten Kompressormechanismus 1la und einem Auslasskapazitätsänderungsteil des zweiten Kompressormechanismus 12a jeweils entsprechen. Auf alternative Weise können der erste elektrische Motor 11b und der zweite elektrische Motor 12b aus einem Gleichstrommotor hergestellt sein.
Des Weiteren ist ein erstes Vier-Wege-Ventil 13 mit einem Kältemittelauslassanschluss des ersten Kompressors 11 als ein Kältemittelkreisschaltteil verbunden, welcher den Kältemittelkreis zwischen dem Modus eines Kühlbetriebs und dem Modus eines Heizbetriebs schaltet. Auf ähnliche Weise ist ein zweites Vier-Wege-Ventil 14 mit einem Kältemittelauslassanschluss des zweiten Kompressors 12 als ein Kältemittelkreisschaltteil verbunden.
Das erste Vier-Wege-Ventil 13 schaltet den Kältemittelkreis zwischen dem Modus eines Heizbetriebs (Kreislauf, welcher mit der durchgezogenen Linie der 1 gezeigt ist), in welchem gleichzeitig der Kältemittelauslassanschluss des ersten Kompressors 11 und der Kältemitteleinlassanschluss des zweiten Kompressors 12 miteinander verbunden sind und eine Auslassseite eines Kältemittels einer Gasphase von einem Sammler 23, welcher später erwähnt wird, und eine stromaufwärtige Seite eines Rückschlagventils 25, welches später erwähnt wird, miteinander verbunden sind, und dem Modus eines Kühlbetriebs (Kreislauf, welcher mit der durchgezogenen Linie der 2 gezeigt ist), in welchem gleichzeitig der Kältemittelauslassanschluss des ersten Kompressors 11 und die stromaufwärtige Seite des Rückschlagventils 25 miteinander verbunden sind und die Auslassseite eines Kältemittels einer Gasphase des Sammlers 23 und der Kältemitteleinlassanschluss des zweiten Kompressors 12 miteinander verbunden sind.
Das zweite Vier-Wege-Ventil 14 schaltet den Kältemittelkreis zwischen dem Modus eines Heizbetriebs (Kreislauf, welcher mit der durchgezogenen Linie der 1 gezeigt ist), in welchem gleichzeitig der Kältemittelauslassanschluss des zweiten Kompressors 12 und ein nutzerseitiger Wärmetauscher 15 miteinander verbunden sind und ein Außenwärmetauscher 21, welcher später zu erwähnen ist, und eine Kältemitteleinlassseite des Sammlers 23 miteinander verbunden sind, und dem Modus eines Kühlbetriebs (Kreislauf, welcher mit der durchgezogenen Linie der 2 gezeigt ist), in welchem gleichzeitig der Kältemittelauslassanschluss des zweiten Kompressors 12 und der Außenwärmetauscher 21 miteinander verbunden sind und der nutzerseitige Wärmetauscher 15 und die Kältemitteleinlassseite des Sammlers 23 miteinander verbunden sind.
Zusätzlich wird jeder Betrieb des ersten Vier-Wege-Ventils 13 und des zweiten Vier-Wege-Ventils 14 durch ein Steuersignal gesteuert, welches von der Steuereinrichtung der Klimaanlage ausgegeben wird.
Der nutzerseitige Wärmetauscher 15 (erster Wärmetauscher) ist in einem Gehäuse (nicht gezeigt) angeordnet, welches einen Luftdurchlass für Luft bildet, welche durch ein Luft schickendes Gebläse 15a in Richtung zu der Fahrgastzelle geschickt wird, und Wärme wird zwischen der Luft und dem Kältemittel im Inneren des nutzerseitigen Wärmetauschers 15 ausgetauscht.
Noch genauer wird der nutzerseitige Wärmetauscher 15 als ein Kühler betrieben, welcher Wärme durch einen Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel, welches von dem zweiten Kompressor 12 ausgelassen wird, und der Luft in dem Modus eines Heizbetriebs abstrahlt, und wird als ein Verdampfer betrieben, welcher das Kältemittel durch einen Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel, welches in beide Kompressoren, den ersten Kompressor 11 und den zweiten Kompressor 12 anzusaugen ist, und der Luft in dem Modus eines Kühlbetriebs verdampft. Das Luft schickende Gebläse 15a ist ein elektrisches Gebläse, und der Betrieb wird durch eine Steuerspannung gesteuert, welche von der Steuereinrichtung der Klimaanlage ausgegeben wird.
In dem Zeitpunkt eines Modus eines Heizbetriebs ist die Auslassseite des nutzerseitigen Wärmetauschers 15 mit einem Kältemittelanschluss eines ersten Abzweigungsteils 16 verbunden, welcher den Strom von Kältemittel, welches von dem nutzerseitigen Wärmetauscher 15 herausströmt, abzweigt. Der erste Abzweigungsteil 16 weist eine Verbindungsstruktur mit drei Richtungen auf, welche drei Kältemittelanschlüsse aufweist. Der erste Abzweigungsteil 16 kann hergestellt werden durch ein Verbinden von Rohren oder ein Bilden von mehreren Kältemitteldurchlässen in einem metallischen Block oder in einem Block aus Harz bzw. Kunststoff.
Ein anderer Kältemittelanschluss des ersten Abzweigungsteils 16 ist mit einem Kältemitteldurchlass 18a von mittlerem Druck eines inneren Wärmetauschers 18 (dritter Wärmetauscher) durch ein Expansionsventil 17 von mittlerem Druck verbunden, und ein anderer Kältemittelanschluss des ersten Abzweigungsteils 16 ist mit einem Kältemitteldurchlass 18b von hohem Druck von dem inneren Wärmetauscher 18 verbunden.
Das Expansionsventil 17 von mittlerem Druck ist ein Dekomprimierungsteil (erster Dekompressionsteil), welcher ein Kältemittel von hohem Druck, welches von dem nutzerseitigen Wärmetauscher 15 herausströmt, in einem Zeitpunkt des Modus eines Heizbetriebs dekomprimiert, bis das Kältemittel zu einem Kältemittel von mittlerem Druck wird. Noch genauer ist das Expansionsventil 17 von mittlerem Druck ein elektrisches Expansionsventil, welches einen Ventilkörper und einen elektrischen Stellantrieb umfasst. Eine Drosselöffnung des Ventilkörpers ist steuerbar, und der elektrische Stellantrieb ist aus einem Schrittmotor hergestellt, welcher die Drosselöffnung des Ventilkörpers ändert. Der Betrieb des Expansionsventils 17 von mittlerem Druck wird durch ein Steuersignal gesteuert, welches von der Steuereinrichtung der Klimaanlage ausgegeben wird.
Wenn die Drosselöffnung des Expansionsventils 17 von mittlerem Druck vollständig geschlossen wird, wird der Strom von Kältemittel in einem Kältemitteldurchlass gestoppt, der sich von dem ersten Abzweigungsteil 16 in Richtung zu der Einlassseite des Kältemitteldurchlasses 18a von mittlerem Druck erstreckt, um so den Kältemittelkreis zu schalten. Daher funktioniert das Expansionsventil 17 von mittlerem Druck der vorliegenden Ausführungsform als der Dekomprimierungsteil und funktioniert als ein Kältemittelkreisschaltteil. Zusätzlich wird bei der vorliegenden Ausführungsform die Drosselöffnung des Expansionsventils 17 von mittlerem Druck in dem Zeitpunkt des Modus eines Kühlbetriebs vollständig geschlossen.
In dem inneren Wärmetauscher 18 wird Wärme zwischen dem Kältemittel von mittlerem Druck, welches durch das Expansionsventil 17 von mittlerem Druck dekomprimiert wird und durch den Kältemitteldurchlass 18a von mittlerem Druck strömt, und dem Kältemittel von hohem Druck, welches an dem ersten Abzweigungsteil 16 abgezweigt wird und durch den Kältemitteldurchlass 18b von hohem Druck strömt, im Zeitpunkt des Modus eines Heizbetriebs ausgetauscht. Zusätzlich wird, da die Temperatur des Kältemittels von hohem Druck durch das Dekomprimieren abgesenkt wird, in dem inneren Wärmetauscher 18 das Kältemittel von mittlerem Druck, welches durch den Kältemitteldurchlass 18a von mittlerem Druck strömt, aufgeheizt, und das Kältemittel von hohem Druck, welches durch den Kältemitteldurchlass 18b von hohem Druck strömt, wird gekühlt.
Noch genauer ist der innere Wärmetauscher 18 ein Wärmetauscher vom Plattentyp, welcher durch ein Stapeln von mehreren plattenförmigen Wärmeübertragungsplatten hergestellt ist, um so abwechselnd den Kältemitteldurchlass 18a von mittlerem Druck und den Kältemitteldurchlass 18b von hohem Druck zwischen den Platten zu definieren, und Wärme wird durch die Platte zwischen dem Kältemittel von hohem Druck und dem Kältemittel von mittlerem Druck ausgetauscht.
Auf alternative Weise kann ein Wärmetauscher vom Typ Doppelrohr eingesetzt werden, bei welchem ein inneres Rohr, welches den Kältemitteldurchlass 18a von mittlerem Druck bildet, im Inneren eines äußeren Rohres angeordnet ist, welches den Kältemitteldurchlass 18b von hohem Druck bildet, oder ein inneres Rohr, welches den Kältemitteldurchlass 18b von hohem Druck bildet, im Inneren eines äußeren Rohres angeordnet ist, welches den Kältemitteldurchlass 18a von mittlerem Druck bildet. Auf alternative Weise können ein Kältemittelrohr, welches den Kältemitteldurchlass 18b von hohem Druck bildet, und ein Kältemittelrohr, welches den Kältemitteldurchlass 18a von mittlerem Druck bildet, miteinander verbunden sein.
Im Zeitpunkt des Modus eines Heizbetriebs ist die Auslassseite des Kältemitteldurchlasses 18a von mittlerem Druck des inneren Wärmetauschers 18 mit einem Kältemittelanschluss eines ersten Vereinigungsteils 19 verbunden. Die grundsätzliche Struktur des ersten Vereinigungsteils 19 ist die gleiche wie die des ersten Abzweigungsteils 16. Ein anderer Kältemittelanschluss des ersten Vereinigungsteils 19 ist mit einem Kältemittelanschluss des ersten Vier-Wege-Ventils 13 verbunden, und ein anderer Kältemittelanschluss des ersten Vereinigungsteils 19 ist mit der Einlassseite des zweiten Kompressors 12 verbunden.
Dadurch strömen im Zeitpunkt des Modus eines Heizbetriebs das Kältemittel von mittlerem Druck, welches von dem Kältemitteldurchlass 18a von mittlerem Druck herausströmt, und das Kältemittel von mittlerem Druck, welches von dem ersten Kompressor 11 ausgelassen wird, in den ersten Vereinigungsteil 19 und strömen in die Einlassseite des zweiten Kompressors 12 heraus. Des Weiteren strömt im Zeitpunkt des Modus eines Kühlbetriebs das Kältemittel von niedrigem Druck, welches von dem Sammler 23 herausströmt, in den ersten Vereinigungsteil 19 durch das erste Vier-Wege-Ventil 13 und strömt in die Einlassseite von dem zweiten Kompressor 12 heraus.
Auf der anderen Seite ist im Zeitpunkt des Modus eines Heizbetriebs die Auslassseite des Kältemitteldurchlasses 18b von hohem Druck des inneren Wärmetauschers 18 mit einer Einlassseite eines Expansionsventils 20 von niedrigem Druck verbunden. Das Expansionsventil 20 von niedrigem Druck ist ein Dekomprimierungsteil (zweiter Dekompressionsteil), welcher das Kältemittel von hohem Druck, welches von dem Kältemitteldurchlass 18b von hohem Druck herausströmt, im Zeitpunkt des Modus eines Heizbetriebs dekomprimiert, bis das Kältemittel zu einem Kältemittel von niedrigem Druck wird, und das Kältemittel von hohem Druck, welches von dem Außenwärmetauscher 21 (zweiter Wärmetauscher) herausströmt, im Zeitpunkt des Modus eines Kühlbetriebs dekomprimiert, bis das Kältemittel zu einem Kältemittel von niedrigem Druck wird.
Die grundsätzliche Struktur des Expansionsventils 20 von niedrigem Druck ist die gleiche wie diejenige des Expansionsventils 17 von mittlerem Druck. Das Expansionsventil 20 von niedrigem Druck weist einen Ventilkörper und einen elektrischen Stellantrieb auf. Eine Drosselöffnung des Ventilkörpers ist durch den elektrischen Stellantrieb steuerbar. Der Betrieb des Expansionsventils 20 von niedrigem Druck wird durch ein Steuersignal gesteuert, welches von der Steuereinrichtung der Klimaanlage ausgegeben wird.
Im Zeitpunkt des Modus eines Heizbetriebs ist die Auslassseite des Expansionsventils 20 von niedrigem Druck mit dem Außenwärmetauscher 21 verbunden. Der Außenwärmetauscher 21 ist zum Beispiel an einem Deckenteil des Fahrzeugs angeordnet, und Wärme wird zwischen dem Kältemittel, welches im Inneren des Außenwärmetauschers 21 strömt, und Außenluft (Luft außen), welche durch ein Luft schickendes Gebläse 21a geschickt wird, ausgetauscht.
Noch genauer funktioniert der Außenwärmetauscher 21 als ein Verdampfer, welcher Kältemittel, welches in den ersten Kompressor 11 anzusaugen ist, durch ein Austauschen von Wärme mit der Außenluft in dem Modus eines Heizbetriebs verdampft, und funktioniert als ein Kühler, welcher Wärme durch ein Austauschen von Wärme zwischen dem Kältemittel, welches von sowohl dem ersten Kompressor 11 als auch dem zweiten Kompressor 12 ausgelassen wird, und der Außenluft in dem Modus eines Kühlbetriebs abstrahlt. Das die Luft schickende Gebläse 21a ist ein elektrisches Gebläse, und der Betrieb wird durch eine Steuerspannung gesteuert, welche von der Steuereinrichtung der Klimaanlage ausgegeben wird.
Des Weiteren ist im Zeitpunkt des Modus eines Heizbetriebs die Auslassseite des Außenwärmetauschers 21 mit einem Kältemittelanschluss eines zweiten Vereinigungsteils 22 verbunden. Die grundsätzliche Struktur des zweiten Vereinigungsteils 22 ist die gleiche wie diejenige des ersten Abzweigungsteils 16. Ein anderer Kältemittelanschluss des zweiten Vereinigungsteils 22 ist mit einem Kältemittelanschluss des zweiten Vier-Wege-Ventils 14 verbunden, und ein anderer Kältemittelanschluss des zweiten Vereinigungsteils 22 ist mit einem Kältemittelanschluss des ersten Vier-Wege-Ventils 13 durch ein Rückschlagventil 25 verbunden.
Dadurch strömt im Zeitpunkt des Modus eines Heizbetriebs das Kältemittel von niedrigem Druck, welches von dem Außenwärmetauscher 21 herausströmt, in den zweiten Vereinigungsteil 22 und strömt heraus in Richtung zu dem Sammler 23 durch das zweite Vier-Wege-Ventil 14. Im Zeitpunkt des Modus eines Kühlbetriebs strömt das Kältemittel von hohem Druck, welches von dem ersten Kompressor 11 ausgelassen wird, in den zweiten Vereinigungsteil 22 durch das erste Vier-Wege-Ventil 13, und das Kältemittel von hohem Druck, welches von dem zweiten Kompressor 12 ausgelassen wird, strömt in den zweiten Vereinigungsteil 22 durch das zweite Vier-Wege-Ventil 14. Das Kältemittel strömt von dem zweiten Vereinigungsteil 22 heraus in Richtung zu dem Außenwärmetauscher 21.
Der Sammler 23 bzw. Speicher ist ein Gas-flüssig-Trennteil, welches das Kältemittel, welches in den Sammler 23 strömt, zwischen gasförmigem Kältemittel und flüssigem Kältemittel trennt. Der Kältemittelanschluss der Gasphase des Sammlers 23 ist mit dem einen Kältemittelanschluss eines zweiten Abzweigungsteils 24 verbunden. Die grundsätzliche Struktur des zweiten Abzweigungsteils 24 ist die gleiche wie diejenige des ersten Abzweigungsteils 16. Ein anderer Kältemittelanschluss des zweiten Abzweigungsteils 24 ist mit dem Kältemitteleinlassanschluss des ersten Kompressors 11 verbunden, und ein anderer Kältemittelanschluss des zweiten Abzweigungsteils 24 ist mit der stromaufwärtigen Seite des Rückschlagventils 25 verbunden.
Das Rückschlagventil 25 ist ein Ventilteil, welcher es Kältemittel lediglich erlaubt, von einem Kältemittelanschluss des ersten Vier-Wege-Ventils 13 (stromaufwärtige Seite) in den Kältemitteleinlass des Sammlers 23 oder den Außenwärmetauscher 21 (stromabwärtige Seite) zu strömen. Dadurch wird im Zeitpunkt des Modus eines Heizbetriebs das Kältemittel, welches von dem Außenwärmetauscher 21 herausströmt, daran gehindert, in Richtung zu dem Kältemittelanschluss der Gasphase des Sammlers 23 durch das erste Vier-Wege-Ventil 13 zu strömen. Im Zeitpunkt des Modus eines Kühlbetriebs wird es dem Kältemittel, welches von dem ersten Kompressor 11 ausgelassen wird, erlaubt, in Richtung zu dem Außenwärmetauscher 21 durch das erste Vier-Wege-Ventil 13 herauszuströmen.
Als nächstes wird der elektrische Steuerungsteil bei der vorliegenden Ausführungsform erläutert. Die Steuereinrichtung der Klimaanlage umfasst einen hinlänglich bekannten Mikrocomputer, welcher eine CPU aufweist, welche einen Steuerungsprozess und Berechnungsprozess ausführt, und einen Speicherschaltkreis, wie zum Beispiel ein ROM und RAM, welcher Programme und Daten speichert, einen Ausgangsschaltkreis, welcher ein Steuersignal oder eine Steuerspannung an die verschiedenen gesteuerten Objekte ausgibt, einen Eingangsschaltkreis, in welchen das Erfassungssignal von verschiedenen Sensoren eingegeben wird, und einen Stromversorgungsschaltkreis.
Die Ausgangsseite der Steuereinrichtung der Klimaanlage ist mit jedem Wechselrichter von dem ersten Kompressor 11 und dem zweiten Kompressor 12 (genauer für den ersten elektrischen Motor 11b und den zweiten elektrischen Motor 12b), dem ersten Vier-Wege-Ventil 13 und dem zweiten Vier-Wege-Ventil 14, dem Gebläse 15a zum Schicken von Luft, dem Expansionsventil 17 von mittlerem Druck, dem Expansionsventil 20 von niedrigem Druck und dem Gebläse 21a zum Schicken von Luft als die gesteuerten Objekte verbunden. Die Steuereinrichtung der Klimaanlage steuert die Betriebsweisen der gesteuerten Objekte.
Zusätzlich kann die Steuereinrichtung der Klimaanlage konstruiert sein durch ein Integrieren von Steuerteilen, welche die jeweiligen gesteuerten Objekte steuern. Von der Steuereinrichtung der Klimaanlage steuert der jeweilige Steuerteil (Hardware und Software) den Betrieb des jeweiligen gesteuerten Objekts.
Zum Beispiel entspricht bei der vorliegenden Ausführungsform der Steuerteil (Hardware und Software), welcher den Betrieb des Wechselrichters für den ersten elektrischen Motor 11b steuert, um die Kältemittelauslasskapazität des ersten Kompressormechanismus 11a zu steuern, einem ersten Auslasskapazitätssteuerteil. Der Steuerteil, welcher den Betrieb des Wechselrichters für den zweiten elektrischen Motor 12b steuert, um die Kältemittelauslasskapazität des zweiten Kompressormechanismus 12a zu steuern, entspricht einem zweiten Auslasskapazitätssteuerteil.
Daher können die Drehzahlen des ersten elektrischen Motors 11b und die Drehzahlen des zweiten elektrischen Motors 12b, d. h. die Kältemittelauslasskapazität des ersten Kompressormechanismus 11a und die Kältemittelauslasskapazität des zweiten Kompressormechanismus 12a, unabhängig voneinander durch den ersten Auslasskapazitätssteuerteil und den zweiten Auslasskapazitätssteuerteil jeweils gesteuert werden.
Des Weiteren entspricht der Steuerteil, welcher die Betriebsweisen des ersten Vier-Wege-Ventils 13, des zweiten Vier-Wege-Ventils 14 und des Expansionsventils 17 von mittlerem Druck derart steuert, um den Kältemittelkreis zwischen dem Modus eines Heizbetriebs und dem Modus eines Kühlbetriebs zu schalten, einem Kältemittelkreisschaltteil. Der erste Auslasskapazitätssteuerteil, der zweite Auslasskapazitätssteuerteil und der Kältemittelkreisschaltteil können eine getrennte Einrichtung im Verhältnis zu der Steuereinrichtung der Klimaanlage sein.
Ein Innenlufttemperatursensor, welcher einem Innenlufttemperaturdetektor entspricht, welcher eine Temperatur Tr von Innenluft in der Fahrgastzelle erfasst, ein Außenlufttemperatursensor, welcher einem Außenlufttemperaturdetektor entspricht, welcher eine Temperatur Tam von Außenluft außerhalb von der Fahrgastzelle erfasst, und ein Abblasetemperatursensor, welcher einem Abblaselufttemperaturdetektor entspricht, welcher eine Temperatur Te von Abblaseluft erfasst, die von dem nutzerseitigen Wärmetauscher 15 geblasen wird, sind mit der Eingangsseite der Steuereinrichtung der Klimaanlage verbunden. Erfassungssignale von den verschiedenen Klimaanlagensteuersensoren, wie zum Beispiel dem Innenlufttemperatursensor, dem Außenlufttemperatursensor und dem Abblase lufttemperatursensor, werden in die Steuereinrichtung der Klimaanlage eingegeben.
Zusätzlich erfasst bei der vorliegenden Ausführungsform der Abblasetemperatursensor noch genauer die Temperatur einer Wärmeaustauschrippe von dem nutzerseitigen Wärmetauscher 15. Auf alternative Weise kann der Abblasetemperatursensor ein Temperatursensor sein, welcher die Temperatur von Kältemittel erfasst, das in dem nutzerseitigen Wärmetauscher 15 strömt, oder ein Temperatursensor, welcher die Temperatur von Luft erfasst, welche von dem nutzerseitigen Wärmetauscher 15 in Richtung zu der Fahrgastzelle abgeblasen wird.
Des Weiteren ist ein Navigationsinstrumentenbrett, welches angrenzend zu dem Fahrersitz angeordnet ist, mit der Eingangsseite der Steuereinrichtung der Klimaanlage verbunden. Das Navigationsinstrumentenbrett weist einen Aktivierung/Stopp-Schalter auf, welcher ein Aktivierungsanfragesignal oder ein Stoppanfragesignal für die Klimaanlage ausgibt, und einen Zieltemperatureinstellschalter, welcher eine Zieltemperatur Tset in der Fahrgastzelle einstellt. Die Handhabungssignale der Schalter werden in die Steuereinrichtung der Klimaanlage eingegeben.
Als nächstes werden Betriebsweisen bei der vorliegenden Ausführungsform erläutert werden. Der Kältekreislauf 10 der vorliegenden Ausführungsform wird aktiviert, wenn der Aktivierung/Stopp-Schalter des Navigationsinstrumentenbretts angeschaltet wird (AN) in dem Startzustand des Fahrzeugs. Noch genauer wird, wenn der Aktivierung/Stopp-Schalter angeschaltet wird, die Steuereinrichtung der Klimaanlage das Programm für eine Klimatisierungssteuerung ausführen, welches vorab in dem Speicherschaltkreis gespeichert wurde.
Bei dem Programm für eine Klimatisierungssteuerung werden die Erfassungssignale der verschiedenen Klimatisierungssteuersensoren und die Handhabungssignale, welche von dem Navigationsinstrumentenbrett ausgegeben werden, ausgelesen. Basierend auf den Erfassungssignalen und den Handhabungssignalen, welche gelesen werden, wird der Steuerzustand für die verschiedenen gesteuerten Objekte bestimmt. Des Weiteren wird das Steuersignal oder die Steuerspannung an die verschiedenen gesteuerten Objekte ausgegeben, so dass der festgelegte Steuerzustand erreicht werden kann.
Bis ein Stopp der Klimaanlage gefordert wird durch ein Abschalten (AUS) des Aktivierung/Stopp-Schalters des Navigationsinstrumentenbretts wird die Steuerroutine, wie zum Beispiel das Lesen des Erfassungssignals und des Handhabungssignals, die Bestimmung des Steuerzustands der verschiedenen gesteuerten Objekte und das Ausgeben des Steuersignals oder Steuerspannung, wiederholt.
Des Weiteren kann der Kältekreislauf 10 der vorliegenden Ausführungsform geschaltet werden, mit dem Modus eines Heizbetriebs betrieben zu werden oder mit dem Modus eines Kühlbetriebs betrieben zu werden. Der Betrieb des Modus eines Heizbetriebs wird ausgeführt, wenn die Zieltemperatur Tset, welche durch den Zieltemperatureinstellschalter eingestellt ist, höher ist als die Außenlufttemperatur Tam, welche durch den Außenlufttemperatursensor erfasst wird, wenn die Steuereinrichtung der Klimaanlage das Erfassungssignal und das Handhabungssignal liest.
Noch genauer steuert in dem Modus eines Heizbetriebs die Steuereinrichtung der Klimaanlage das erste Vier-Wege-Ventil 13 zum gleichzeitigen Verbinden des Kältemittelauslassanschlusses von dem ersten Kompressor 11 mit dem Kältemitteleinlassanschluss des zweiten Kompressors 12 und zum Verbinden der Kältemittelauslassseite einer Gasphase von dem Sammler 23 mit der stromaufwärtigen Seite des Rückschlagventils 25 und steuert das zweite Vier-Wege-Ventil 14 zum gleichzeitigen Verbinden des Kältemittelauslassanschlusses des zweiten Kompressors 12 mit den nutzerseitigen Wärmetauschern 15 und zum Verbinden des Außenwärmetauschers 21 mit der Kältemitteleinlassseite von dem Sammler 23.
Des Weiteren steuert die Steuereinrichtung der Klimaanlage die Betriebsweisen des Expansionsventils 17 von mittlerem Druck und des Expansionsventils 20 von niedrigem Druck in einer Weise, dass die jeweilige Drosselöffnung gleich wird zu einer vorherbestimmten Öffnung. Dadurch wird der Kältemittelkreis geschaltet, einen Strom von Kältemittel aufzuweisen, wie er durch die Pfeilrichtung mit durchgezogener Linie der 1 gezeigt ist. Bei dem Kältekreislauf 10 mit dem Modus eines Heizbetriebs wird daher, wie es in einem schematischen Mollier-Diagramm der 3 gezeigt ist, der Zustand des Kältemittels, welches durch den Kreislauf strömt, geändert.
Zusätzlich stellt eine dicke, durchgezogene Linie in dem Mollier-Diagramm der 3 die Änderung des Zustands von dem Kältemittel dar, wenn das Kältemittel die Kondensationstemperatur von 20°C in dem nutzerseitigen Wärmetauscher 15 aufweist und wenn das Kältemittel die Verdampfungstemperatur von –20°C in dem Außenwärmetauscher 21 aufweist. Eine dünne, gestrichelte Linie in dem Mollier-Diagramm der 3 stellt die Änderung in dem Zustand des Kältemittels dar, wenn der Kreislauf in dem Modus eines Kühlbetriebs unter den gleichen Bedingungen betrieben wird.
Als erstes strömt das Kältemittel von mittlerem Druck, welches komprimiert wurde, um den mittleren Druck aufzuweisen, an dem ersten Kompressor 11 (Punkt a1_H der 3), in den ersten Vereinigungsteil 19 durch das erste Vier-Wege-Ventil 13 und wird mit dem Kältemittel von mittlerem Druck, welches von dem Expansionsventil 17 von mittlerem Druck herausströmt, an dem ersten Vereinigungsteil 19 zusammengebracht (von Punkt a1_H zu Punkt a2_H, von Punkt d1_H zu Punkt a2_H in der 3). Das Kältemittel von mittlerem Druck, welches von dem ersten Vereinigungsteil 19 herausströmt, wird zu dem zweiten Kompressormechanismus 12 angesaugt und wird zu Kältemittel von hohem Druck komprimiert (von Punkt a2_H zu Punkt a3_H in der 3).
Das Kältemittel von hohem Druck, welches von dem zweiten Kompressor 12 ausgelassen wird, strömt in den nutzerseitigen Wärmetauscher 15 und strahlt Wärme ab durch ein Austauschen von Wärme mit Abblaseluft, welche durch das Gebläse 15a zum Schicken von Luft geschickt wird (von Punkt a3_H zu Punkt b1_H in der 3). Dadurch wird die Abblaseluft aufgeheizt, um die Fahrgastzelle zu heizen. Der Strom von Kältemittel von hohem Druck, das von dem nutzerseitigen Wärmetauscher 15 herausströmt, wird an dem ersten Abzweigungsteil 16 abgezweigt.
Ein Teil des Kältemittels von hohem Druck, welches an dem ersten Abzweigungsteil 16 abgezweigt wird, wird durch das Expansionsventil 17 von mittlerem Druck auf Kältemittel von mittlerem Druck dekomprimiert und strömt in den Kältemitteldurchlass 18a von mittlerem Druck von dem inneren Wärmetauscher 18 (von Punkt b1_H zu Punkt c1_H in der 3). Auf der anderen Seite strömt das andere von dem Kältemittel von hohem Druck, welches an dem ersten Abzweigungsteil 16 abgezweigt wird, in den Kältemitteldurchlass 18b von hohem Druck von dem inneren Wärmetauscher 18.
Bei dem inneren Wärmetauscher 18 tauschen das Kältemittel von mittlerem Druck, welches durch den Kältemitteldurchlass 18a von mittlerem Druck strömt, und das Kältemittel von hohem Druck, welches durch den Kältemitteldurchlass 18b von hohem Druck strömt, miteinander Wärme aus. Dadurch wird das Kältemittel, welches durch den Kältemitteldurchlass 18a von mittlerem Druck strömt, aufgeheizt, so dass die Enthalpie erhöht wird, und strömt in den ersten Vereinigungsteil 19 als ein Kältemittel einer Gasphase (von Punkt c1_H zu Punkt d1_H in der 3). Auf der anderen Seite wird das Kältemittel, welches durch den Kältemitteldurchlass 18b von hohem Druck strömt, gekühlt, so dass die Enthalpie verringert wird (von Punkt b1_H zu Punkt b2_H in der 3).
Das Kältemittel von hohem Druck, welches von dem Kältemitteldurchlass 18b von hohem Druck von dem inneren Wärmetauscher 18 herausströmt, wird durch das Expansionsventil 20 von niedrigem Druck zu Kältemittel von niedrigem Druck dekomprimiert und strömt in den Außenwärmetauscher 21 (von Punkt b2_H zu Punkt c2_H in der 3). In dem Außenwärmetauscher 21 absorbiert das Kältemittel von niedrigem Druck Wärme von der Außenluft, welche durch das Gebläse 21a zum Schicken von Luft geschickt wird, um so verdampft zu werden (von Punkt c2_H zu Punkt d2_H in der 3).
Das Kältemittel von niedrigem Druck, welches von dem Außenwärmetauscher 21 herausströmt, strömt in den Sammler 23 durch den zweiten Vereinigungsteil 22 und das zweite Vier-Wege-Ventil 14, und eine Gas-flüssig-Trennung wird ausgeführt. Zu diesem Zeitpunkt hindert das Rückschlagventil 25 das Kältemittel von niedrigem Druck an einem Zurückströmen von dem zweiten Vereinigungsteil 22 zu der Seite eines Kältemittelauslasses einer Gasphase von dem Sammler 23. Das Kältemittel einer Gasphase von niedrigem Druck, welches von dem Kältemittelauslass einer Gasphase von dem Sammler 23 herausströmt (Punkt e_H der 3), wird in den ersten Kompressor 11 angesaugt und wird wiederum komprimiert (von Punkt e_H zu Punkt a1_H der 3).
Gemäß dem Kältekreislauf 10 der vorliegenden Ausführungsform sind bei dem Modus eines Heizbetriebs der erste Kompressor 11 (noch genauer der erste Kompressormechanismus 11a) und der zweite Kompressor 12 (noch genauer der zweite Kompressormechanismus 12a) in Reihe verbunden, und der Druck des Kältemittels wird durch die mehreren Stufen erhöht, und das Kältemittel von mittlerem Druck, welches durch das Expansionsventil 17 von mittlerem Druck dekomprimiert wird, wird mit dem Kältemittel, welches von dem ersten Kompressor 11 ausgelassen wird, zusammengebracht, um in den zweiten Kompressor 12 angesaugt zu werden, so dass dasjenige gebildet wird, was ein Kältekreislauf vom Einspartyp bezeichnet wird, zum Aufheizen der Fahrgastzelle.
Als nächstes wird eine Betriebsweise mit dem Modus eines Kühlbetriebs ausgeführt, wenn die Zieltemperatur Tset, welche durch den Zieltemperatureinstellschalter eingestellt ist, niedriger ist als oder gleich ist zu der Außenlufttemperatur Tam, welche durch den Außenlufttemperatursensor erfasst wird, wenn die Steuereinrichtung der Klimaanlage ein Erfassungssignal und ein Handhabungssignal liest.
Noch genauer steuert in dem Modus eines Kühlbetriebs die Steuereinrichtung der Klimaanlage den Betrieb des ersten Vier-Wege-Ventils 13 zum Verbinden des Kältemittelauslassanschlusses von dem ersten Kompressor 11 mit der stromaufwärtigen Seite von dem Rückschlagventil 25 und zum Verbinden der Kältemittelauslassseite einer Gasphase von dem Sammler 23 mit der Kältemitteleinlassseite von dem zweiten Kompressor 12 gleichzeitig und steuert den Betrieb des zweiten Vier-Wege-Ventils 14 zum Verbinden des Kältemittelauslassanschlusses von dem zweiten Kompressor 12 mit dem Außenwärmetauscher 21 und zum Verbinden der nutzerseitigen Wärmetauscher 15 mit der Kältemitteleinlassseite des Sammlers 23 gleichzeitig.
Des Weiteren schließt die Steuereinrichtung der Klimaanlage vollständig das Expansionsventil 17 von mittlerem Druck und steuert das Expansionsventil 20 von niedrigem Druck, eine vorherbestimmte Drosselöffnung aufzuweisen. Dadurch wird der Kältemittelkreis geschaltet, einen Strom von Kältemittel aufzuweisen, welcher durch die Pfeilrichtung einer durchgezogenen Linie der 2 gezeigt ist.
Daher wird bei dem Kältekreislauf 10 mit dem Modus eines Kühlbetriebs der Zustand des Kältemittels, welches durch den Kreislauf strömt, geändert, wie es in dem Mollier-Diagramm der 4 gezeigt ist. Zusätzlich stellt in dem Mollier-Diagramm der 4 die dicke, durchgezogene Linie die Änderung in dem Zustand des Kältemittels dar, wenn das Kältemittel die Verdampfungstemperatur von 20°C in dem nutzerseitigen Wärmetauscher 15 aufweist und wenn das Kältemittel die Kondensationstemperatur von 50°C in dem Außenwärmetauscher 21 aufweist, und die dünne, gestrichelte Linie stellt die Änderung in dem Zustand des Kältemittels bei dem Modus eines Heizbetriebs unter den gleichen Bedingungen dar.
Als erstes strömt das Kältemittel, welches auf das Kältemittel von hohem Druck durch den ersten Kompressor 11 komprimiert ist, in den zweiten Vereinigungsteil 22 durch das erste Vier-Wege-Ventil 13 und das Rückschlagventil 25, und das Kältemittel, welches durch den zweiten Kompressor 12 komprimiert ist, das Kältemittel von hohem Druck zu sein, strömt in den zweiten Vereinigungsteil 22 durch das zweite Vier-Wege-Ventil 14. Das Kältemittel, welches von dem ersten Kompressor 11 ausgelassen wird, und das Kältemittel, welches von dem zweiten Kompressor 12 ausgelassen wird, werden miteinander an dem zweiten Vereinigungsteil 22 zusammengebracht (Punkt a_C in der 4).
Das Kältemittel von hohem Druck, welches an dem zweiten Vereinigungsteil 22 zusammengebracht wird, strömt in den Außenwärmetauscher 21 und strahlt Wärme ab durch ein Austauschen von Wärme mit der Außenluft, welche von dem Gebläse 21a zum Schicken von Luft geschickt wird (von Punkt a_C zu Punkt b_C der 4). Das Kältemittel von hohem Druck, welches von dem Außenwärmetauscher 21 herausströmt, wird durch das Expansionsventil 20 von niedrigem Druck dekomprimiert, um Kältemittel von niedrigem Druck zu sein, und strömt in den Kältemitteldurchlass 18b von hohem Druck des inneren Wärmetauschers 18 (von Punkt b_C zu Punkt c_C der 4).
Hier, bei dem Modus eines Kühlbetriebs, strömt, da das Expansionsventil 17 von mittlerem Druck vollständig geschlossen ist, Kältemittel nicht in den Kältemitteldurchlass 18a von mittlerem Druck von dem inneren Wärmetauscher 18. Daher wird in dem inneren Wärmetauscher 18 bei dem Modus eines Kühlbetriebs ein Wärmeaustausch nicht ausgeführt, und der Kältemitteldurchlass 18b von hohem Druck funktioniert als ein reiner Kältemitteldurchlass.
Des Weiteren wird der Strom von Kältemittel von niedrigem Druck, welcher aus dem Kältemitteldurchlass 18b von hohem Druck von dem inneren Wärmetauscher 18 herausströmt, nicht an dem ersten Abzweigungsteil 16 abgezweigt und strömt in den nutzerseitigen Wärmetauscher 15. Das Kältemittel von niedrigem Druck, welches in den nutzerseitigen Wärmetauscher 15 strömt, wird durch ein Absorbieren von Wärme von der Außenluft, welche durch das Gebläse 15a zum Schicken von Luft geschickt wird, verdampft (von Punkt c_C zu Punkt d_C der 4). Dadurch wird Abblaseluft gekühlt, um die Fahrgastzelle zu kühlen.
Das Kältemittel von niedrigem Druck, welches aus dem nutzerseitigen Wärmetauscher 15 herausströmt, strömt in den Sammler 23 durch das zweite Vier-Wege-Ventil 14, und eine Gas-flüssig-Trennung wird ausgeführt. Der Strom von Kältemittel von niedrigem Druck, welcher von dem Kältemittelauslass einer Gasphase des Sammlers 23 herausströmt (Punkt e_C der 4), wird an dem zweiten Abzweigungsteil 24 abgezweigt. Ein Teil des Kältemittels von niedrigem Druck, welches an dem zweiten Abzweigungsteil 24 abgezweigt wird, wird in den ersten Kompressor 11 angesaugt und wird wiederum komprimiert, und das andere von dem Kältemittel von niedrigem Druck wird in den zweiten Kompressor 12 durch das erste Vier-Wege-Ventil 13 angesaugt und wird wiederum komprimiert (von Punkt e_C zu Punkt a_C der 4).
Gemäß dem Kältekreislauf 10 der vorliegenden Ausführungsform werden in dem Modus eines Kühlbetriebs der erste Kompressor 11 (noch genauer der erste Kompressormechanismus 11a) und der zweite Kompressor 12 (noch genauer der zweite Kompressormechanismus 12a) in paralleler Weise verbunden, um einen herkömmlichen Kältekreislauf zum Kühlen der Fahrgastzelle zu konstruieren.
Daher können gemäß dem Kältekreislauf 10 der vorliegenden Ausführungsform in jedem der Betriebsmodi die zwei Kompressoren, d. h. der erste Kompressor 11 und der zweite Kompressor 12, vollständig die Kältemittelauslasskapazität nutzen, und die Abblaseluft, welche ein Fluid ist, das einem Wärmeaustausch zu unterziehen ist, die in die Fahrgastzelle zu schicken ist, kann effizient geheizt oder gekühlt werden im Vergleich zu einem Fall, in welchem die Kältemittelauslasskapazität durch lediglich einen Kompressor bereitgestellt wird.
Des Weiteren kann im Zeitpunkt des Modus eines Heizbetriebs, da der Kältekreislauf vom Einspartyp unter Verwenden des inneren Wärmetauschers 18 konstruiert wird, der Kältekreislauf 10 eine hohe Kreislaufeffizienz (COP) aufweisen. Weiterhin kann das Kältemittel von mittlerem Druck, welches durch das Expansionsventil 17 von mittlerem Druck dekomprimiert wird, durch ein Aufheizen verdampft werden, so dass eine Flüssigkompression in dem zweiten Kompressor 12 unterbunden werden kann.
Im Übrigen sind in dem Modus eines Heizbetriebs die zwei Kompressoren 11 und 12 in Reihe verbunden, so dass die Menge an Kältemittel, welches durch den Kreislauf strömt, reduziert ist im Vergleich zu dem Fall, in welchem die zwei Kompressoren in paralleler Weise verbunden sind. Aus diesem Grund kann die Heizkapazität des nutzerseitigen Wärmetauschers 15, welcher als ein Kühler im Zeitpunkt des Modus eines Heizbetriebs funktioniert, abgesenkt werden.
Außerdem ist die Heizkapazität des nutzerseitigen Wärmetauschers 15 im Zeitpunkt des Modus eines Heizbetriebs durch eine Differenz zwischen der Enthalpie des Kältemittels auf der Einlassseite und der Enthalpie des Kältemittels auf der Auslassseite von dem nutzerseitigen Wärmetauscher 15 definiert (Enthalpiedifferenz auf einer Seite des Kühlers) im Verhältnis zu der Strömungsrate Gr des Kältemittels, welches durch den nutzerseitigen Wärmetauscher 15 strömt, d. h. sie ist definiert als ein Wert, welcher durch ein Integrieren der Enthalpiedifferenz zwischen dem Punkt a3_H und dem Punkt b1_H der 3 berechnet wird.
Im Gegensatz dazu kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform aufgrund des inneren Wärmetauschers 18 eine Differenz zwischen der Enthalpie des Kältemittels der Einlassseite und der Enthalpie des Kältemittels der Auslassseite von dem Außenwärmetauscher 21, welcher als ein Verdampfer arbeitet (Enthalpiedifferenz auf einer Seite des Verdampfers), d. h. die Enthalpiedifferenz zwischen dem Punkt d2_H und dem Punkt c2_H der 3, lediglich um ΔH1 der 3 im Verhältnis zu dem herkömmlichen Kältekreislauf, welcher durch die dünne, gestrichelte Linie gezeigt ist, erhöht werden.
Daher wird die Wärmeabsorptionskapazität des Kältemittels in dem Außenwärmetauscher 21, welche durch ein Produkt der Strömungsrate Ge des Kältemittels, welches durch den Außenwärmetauscher 21 strömt, und der Enthalpiedifferenz auf der Seite des Verdampfers definiert ist, erhöht, so dass die Heizkapazität für Abblaseluft von dem nutzerseitigen Wärmetauscher 15 daran gehindert werden kann, abgesenkt zu sein.
Im Gegensatz dazu kann in dem Modus eines Kühlbetriebs, da der herkömmliche Kältekreislauf gebildet wird, die Enthalpiedifferenz auf der Seite des Verdampfers in dem nutzerseitigen Wärmetauscher 15, welcher als ein Verdampfer funktioniert, d. h. die Enthalpiedifferenz zwischen dem Punkt d_C und dem Punkt c_C der 4, lediglich um ΔH2 der 4 reduziert werden im Vergleich zu dem Kältekreislauf vom Einspartyp, welcher durch die dünne, gestrichelte Linie gezeigt ist. Aus diesem Grund kann die Wärmeabsorptionskapazität von Kältemittel von dem nutzerseitigen Wärmetauscher 15 (Kühlkapazität der Abblaseluft) abgesenkt sein.
Auf der anderen Seite kann in dem Modus eines Kühlbetriebs eine Differenz zwischen dem Kältemittelkondensationsdruck in dem Wärmetauscher, welcher als ein Kühler arbeitet, und dem Kältemittelverdampfungsdruck in dem Wärmetauscher, welcher als ein Verdampfer arbeitet (Druckdifferenz des Kreislaufs), reduziert sein im Vergleich zu dem Modus eines Heizbetriebs, so dass ΔH2 der 4 kleiner wird als ΔH1 der 3. Daher ist das Absenken der Wärmeabsorptionskapazität geringer, selbst wenn die Enthalpiedifferenz auf der Seite des Verdampfers lediglich um ΔH2 reduziert wird.
Des Weiteren kann in dem Modus eines Kühlbetriebs, da die zwei Kompressoren 11 und 12 in paralleler Weise verbunden sind, im Vergleich zu dem Fall, in welchem die zwei Kompressoren 11 und 12 in Reihe verbunden sind, die Wärmeabsorptionskapazität des Kältemittels von dem nutzerseitigen Wärmetauscher 15 (Kühlkapazität der Abblaseluft) daran gehindert werden abgesenkt zu sein durch ein Erhöhen der Strömungsrate Gr des Kältemittels, welches durch den nutzerseitigen Wärmetauscher 15 strömt.
Des Weiteren wird der Kältekreislauf 10 der vorliegenden Ausführungsform geschaltet, um der Kältekreislauf vom Einspartyp zu sein, bei welchem der erste Kompressor 11 und der zweite Kompressor 12 in Reihe verbunden sind, um Kältemittel durch mehrere Schritte zu komprimieren, im Zeitpunkt des Modus eines Heizbetriebs, in welchem das Kompressionsverhältnis in dem ersten Kompressor 11 und dem zweiten Kompressor 12 wahrscheinlich ist höher zu sein als dasjenige im Zeitpunkt des Modus eines Kühlbetriebs, da die Druckdifferenz des Kreislaufs höher wird. Daher kann die Kreislaufeffizienz auf effiziente Art und Weise verbessert werden durch ein Reduzieren des Kompressionsverhältnisses in dem ersten Kompressor 11 und dem zweiten Kompressor 12.
Unter den vorliegenden Umständen können, da die Kältemittelauslasskapazität des ersten Kompressors 11 und die Kältemittelauslasskapazität des zweiten Kompressors 12 unabhängig voneinander steuerbar sind, das Kompressionsverhältnis in dem ersten Kompressor 11 und das Kompressionsverhältnis in dem zweiten Kompressor 12 in passender Art und Weise gesteuert werden durch ein Steuern des Drucks von dem Kältemittels von mittlerem Druck. Als ein Ergebnis kann die Kreislaufeffizienz stark verbessert werden.
Außerdem wird bei der vorliegenden Ausführungsform das Kompressionsverhältnis definiert durch ein Verhältnis von dem Druck von Kältemittel auf der Auslassseite zu dem Druck von Kältemittel auf der Ansaugseite von dem Kompressor. Daher kann, was den gesamten Kreislauf betrifft, das Kompressionsverhältnis definiert werden durch ein Verhältnis von dem Kondensationsdruck des Kältemittels in dem Wärmetauscher, welcher als ein Kühler funktioniert, zu dem Verdampfungsdruck des Kältemittels in dem Wärmetauscher, welcher als ein Verdampfer funktioniert.
Noch genauer ist in einem Fall, in welchem R134a als Kältemittel eingesetzt wird, das Kompressionsverhältnis des gesamten Kreislaufs im Zeitpunkt des Modus eines Heizbetriebs unter den mit Bezug auf die 3 erläuterten Bedingungen (zum Beispiel das Druckverhältnis von dem Punkt b2_H zu dem Punkt c2_H der 3) 4, 3. Des Weiteren ist das Kompressionsverhältnis des gesamten Kreislaufs im Zeitpunkt des Modus eines Kühlbetriebs unter den mit Bezugnahme auf die 4 erläuterten Bedingungen (zum Beispiel das Druckverhältnis von dem Punkt b_C zu dem Punkt C_C der 4) 2, 3.
Des Weiteren ist in einem Fall, in welchem R407c als Kältemittel eingesetzt wird, das Kompressionsverhältnis des gesamten Kreislaufs im Zeitpunkt eines Modus eines Heizbetriebs unter den mit Bezugnahme au die 3 erläuterten Bedingungen 4, 1, und das Kompressionsverhältnis des gesamten Kreislaufs im Zeitpunkt des Modus eines Kühlbetriebs ist unter den mit Bezugnahme auf die 4 erläuterten Bedingungen 2, 3.
Zweite Ausführungsform
Bei einer zweiten Ausführungsform sind, wie es in einer schematischen Ansicht der 5 gezeigt ist, im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform ein Bypassdurchlass 26 und ein Öffnungs- und Schließventil 27 derart hinzugefügt, dass es möglich ist, einen Betrieb mit einem Defrosterbetriebsmodus auszuführen, bei welchem Frost, welcher an dem Außenwärmetauscher 21 anhaftet, welcher als ein Verdampfer im Zeitpunkt des Modus eines Heizbetriebs funktioniert, entfernt wird.
Der Bypassdurchlass 26 der vorliegenden Ausführungsform ist ein Kältemitteldurchlass, durch welchen Kältemittel, welches von dem Außenwärmetauscher 21 herausströmt, in Richtung zu der Kältemitteleinlassseite des Sammlers 23 strömt unter einem Umgehen des nutzerseitigen Wärmetauschers 15. Noch genauer ist der Bypassdurchlass 26 vorgesehen, um einen Kältemitteldurchlass zwischen dem Außenwärmetauscher 21 und dem Expansionsventil 20 von niedrigem Druck mit einem Kältemitteldurchlass zwischen dem zweiten Vier-Wege-Ventil 14 und dem Sammler 23 zu verbinden. Das Öffnungs- und Schließventil 27 ist ein elektromagnetisches Ventil, welches den Bypassdurchlass 26 öffnet oder schließt, und wird durch eine Steuerspannung gesteuert, die von der Steuereinrichtung der Klimaanlage ausgegeben wird.
Außerdem stellt die 5 einen Kältemittelkreis des Kältekreislaufs 10 der vorliegenden Ausführungsform im Zeitpunkt des Modus eines Defrosterbetriebs dar, und der Strom des Kältemittels im Zeitpunkt des Defrosterbetriebsmodus ist durch die Pfeilrichtung mit durchgezogener Linie dargestellt. Außerdem ist in der 5 der gleiche oder gleichwertige Abschnitt wie bei der ersten Ausführungsform mit der gleichen Codierung bzw. Bezugszeichen versehen. Dies trifft auch auf die nachfolgenden Zeichnungen zu.
Hier kann, wie es bei der ersten Ausführungsform erläutert wurde, die Kältemittelverdampfungstemperatur in dem Außenwärmetauscher 21 im Zeitpunkt des Modus eines Heizbetriebs niedriger werden als oder gleiche werden zu einer Frosttemperatur (0°C), so dass der Außenwärmetauscher 21 eine Möglichkeit aufweist, dass Frost entstehen kann. Wenn Frost entsteht, wird, da der Außenluftdurchlass in dem Außenwärmetauscher 21 durch den Frost geschlossen werden wird, die Wärmeaustauschkapazität des Außenwärmetauschers 21 spürbar abnehmen.
So wird bei dem Wärmepumpenkreislauf 10 der vorliegenden Ausführungsform der Betriebsmodus zu dem Defrosterbetriebsmodus geschaltet, wenn ein Zustand in dem Modus eines Heizbetriebs, in welchem die Temperatur Te der Abblaseluft, welche durch den Abblaselufttemperatursensor erfasst wird, niedriger ist als oder gleich ist zu der Frosttemperatur (0°C), über eine erste vorherbestimmte Referenzperiode fortdauert (wie zum Beispiel 10 Minuten). Des Weiteren wird, wenn der Betrieb in dem Modus eines Defrosterbetriebs über eine zweite vorherbestimmte Referenzperiode fortfährt (wie zum Beispiel 30 Sekunden), der Betriebsmodus wieder zu dem Modus eines Heizbetriebs geschaltet.
Noch genauer steuert in dem Defrosterbetriebsmodus, ähnlich zu dem Modus eines Kühlbetriebs der ersten Ausführungsform, die Steuereinrichtung der Klimaanlage die Betriebsweisen des ersten Vier-Wege-Ventils 13 und des zweiten Vier-Wege-Ventils 14, schließt vollständig das Expansionsventil 17 von mittlerem Druck und das Expansionsventil 20 von niedrigem Druck und öffnet das Öffnungs- und Schließventil 27. Dadurch wird der Kältemittelkreis geschaltet, einen Strom von Kältemittel aufzuweisen, wie durch die Pfeilrichtung mit durchgezogener Linie der 5 gezeigt.
Außerdem ist der Druckverlust, welcher erzeugt wird, wenn das Kältemittel durch das Öffnungs- und Schließventil 27 hindurchgeht, geringer als der Druckverlust, welcher erzeugt wird, wenn das Kältemittel durch das Expansionsventil 20 von niedrigem Druck hindurchgeht, bei welchem das Kältemittel gedrosselt wird. Aus diesem Grund strömt, selbst wenn das Expansionsventil 20 von niedrigem Druck in dem gedrosselten Zustand ist, wenn das Öffnungs- und Schließventil 27 geöffnet ist, fast das gesamte Kältemittel, welches von dem Außenwärmetauscher 21 herausströmt, in den Bypassdurchlass 26.
Des Weiteren ist bei dem Defrosterbetriebsmodus der vorliegenden Ausführungsform das Öffnungs- und Schließventil 27 geöffnet, und das Expansionsventil 20 von niedrigem Druck ist vollständig geschlossen, so dass das gesamte Kältemittel, welches von dem Außenwärmetauscher 21 herausströmt, dazu gebracht werden kann, in den Bypassdurchlass 26 zu strömen. Das heißt, das Öffnungs- und Schließventil 27 und das Expansionsventil 20 von niedrigem Druck der vorliegenden Ausführungsform entsprechen einem Kältemittelkreisschaltteil.
Daher werden bei dem Kältekreislauf 10 mit dem Defrosterbetriebsmodus ähnlich zu dem Modus eines Kühlbetriebs das Kältemittel von hoher Temperatur und von hohem Druck, welches durch den ersten Kompressor 11 komprimiert wird, und das Kältemittel von hoher Temperatur und von hohem Druck, welches durch den zweiten Kompressor 12 komprimiert wird, miteinander in dem zweiten Vereinigungsteil 22 zusammengebracht und strömt in den Außenwärmetauscher 21. Hierdurch wird das Entfrosten des Außenwärmetauscher 21 durch die Wärme von dem Kältemittel von hoher Temperatur und von hohem Druck, welches in den Außenwärmetauscher 21 strömt, ausgeführt.
Das Kältemittel, welches von dem Außenwärmetauscher 21 herausströmt, strömt in den Bypassdurchlass 26, da das Öffnungs- und Schließventil 27 geöffnet ist. Wenn das Kältemittel durch das Öffnungs- und Schließventil 27 hindurchgeht, wird der Druck des Kältemittels verringert, und das Kältemittel strömt in den Sammler 23. Der Strom von Kältemittel von niedrigem Druck, welches von dem Kältemittelauslass einer Gasphase von dem Sammler 23 herausströmt, wird an dem zweiten Abzweigungsteil 24 abgezweigt, ähnlich zu dem Modus eines Kühlbetriebs, und wird zu dem ersten Kompressor 11 und dem zweiten Kompressor 12 angesaugt, um wieder komprimiert zu werden.
Das andere der Konstruktion und Betriebsweisen sind die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform. Daher werden die gleichen Vorteile wie bei der ersten Ausführungsform durch den Kältekreislauf 10 der vorliegenden Ausführungsform erreicht. Des Weiteren kann, wenn Frost in dem Außenwärmetauscher 21 im Zeitpunkt des Modus eines Heizbetriebs erzeugt wird, der Betriebsmodus zu dem Defrosterbetriebsmodus geschaltet werden, um dasjenige zu bilden, was als ein Heißgasbypasskreislauf bezeichnet wird, in welchem Kältemittel, das von dem ersten Kompressor 11 und dem zweiten Kompressor 12 ausgelassen wird, zu dem Außenwärmetauscher 21 geliefert wird, so dass der Außenwärmetauscher 21 entfrostet werden kann.
Dritte Ausführungsform
Bei einer dritten Ausführungsform werden, wie es in einer schematischen Ansicht der 6 gezeigt ist, im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform ein Bypassdurchlass 26, ein Öffnungs- und Schließventil 27 und ein zusätzlicher nutzerseitiger Wärmetauscher 28 (vierter Wärmetauscher) hinzugefügt, so dass es möglich ist, einen Betrieb mit einem Defrosterbetriebsmodus auszuführen, ähnlich zu der zweiten Ausführungsform.
Der Bypassdurchlass 26 der vorliegenden Ausführungsform ist ein Kältemitteldurchlass, durch welchen Kältemittel, welches von dem zweiten Kompressor 12 ausgelassen wird, in Richtung zu dem Außenwärmetauscher 21 strömt unter einem Umgehen des nutzerseitigen Wärmetauschers 15. Noch genauer ist der Bypassdurchlass 26 vorgesehen zum Verbinden eines Kältemitteldurchlasses zwischen dem zweiten Vier-Wege-Ventil 14 und dem nutzerseitigen Wärmetauscher 15 mit einem Kältemitteldurchlass zwischen dem Expansionsventil 20 von niedrigem Druck und dem Außenwärmetauscher 21.
Der zusätzliche nutzerseitige Wärmetauscher 28 heizt Luft durch einen Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel, welches im Inneren des zusätzlichen nutzerseitigen Wärmetauschers 28 strömt, und der Luft, welche durch das Luft schickende Gebläse 15a geschickt wird, auf und ist in dem Gehäuse ähnlich zu dem nutzerseitigen Wärmetauscher 15 angeordnet.
Noch genauer ist der zusätzliche nutzerseitige Wärmetauscher 28 stromaufwärts von dem nutzerseitigen Wärmetauscher 15 in der Strömungsrichtung der Luft angeordnet. Außerdem ist ein Kältemittelanschluss des zusätzlichen nutzerseitigen Wärmetauschers 28 mit einem Kältemittelanschluss des ersten Vier-Wege-Ventils 13 verbunden, und der andere Kältemittelanschluss des zusätzlichen nutzerseitigen Wärmetauschers 28 ist mit dem einen Kältemittelanschluss des ersten Vereinigungsteils 19 verbunden. Das andere hinsichtlich der Konstruktion ist das gleiche wie bei der zweiten Ausführungsform.
Als nächstes werden die Betriebsweisen bei der vorliegenden Ausführungsform erläutert. In dem Modus eines Heizbetriebs steuert, ähnlich zu dem Modus eines Heizbetriebs der ersten Ausführungsform, die Steuereinrichtung der Klimaanlage das erste Vier-Wege-Ventil 13, das zweite Vier-Wege-Ventil 14, das Expansionsventil 17 von mittlerem Druck und das Expansionsventil 20 von niedrigem Druck und schließt das Öffnungs- und Schließventil 27.
Daher strömt das Kältemittel von mittlerem Druck, welches von dem ersten Kompressor 11 ausgelassen wird, in den zusätzlichen nutzerseitigen Wärmetauscher 28 und strahlt Wärme durch einen Wärmeaustausch mit der Luft, welche von dem Luft schickenden Gebläse 15a geschickt wird, ab, um die Luft aufzuheizen. Das Kältemittel, welches von dem zusätzlichen nutzerseitigen Wärmetauscher 28 herausströmt, strömt in den ersten Vereinigungsteil 19 und wird mit dem Kältemittel von mittlerem Druck, welches von dem Expansionsventil 17 von mittlerem Druck herausströmt, an dem ersten Vereinigungsteil 19 zusammengebracht.
Das Kältemittel von mittlerem Druck, welches von dem ersten Vereinigungsteil 19 herausströmt, wird zu dem zweiten Kompressor 12 angesaugt und wird zu Kältemittel von hohem Druck komprimiert. Sodann strömt das Kältemittel von hohem Druck in den nutzerseitigen Wärmetauscher 15 und strahlt Wärme durch einen Wärmeaustausch mit der Luft ab, welche von dem Luft schickenden Gebläse 15a geschickt wird. Dadurch wird die Luft weiter aufgeheizt, um so die Fahrgastzelle zu heizen. Die nachfolgenden Betriebsweisen sind die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform.
Somit wird in dem Modus eines Heizbetriebs der vorliegenden Ausführungsform, da der zusätzliche nutzerseitige Wärmetauscher 28 stromaufwärts von dem nutzerseitigen Wärmetauscher 15 in der Strömungsrichtung der Luft angeordnet ist, die Luft aufgeheizt unter Verwenden des Kältemittel von mittlerem Druck als eine Wärmequelle in dem zusätzlichen nutzerseitigen Wärmetauscher 28. Des Weiteren kann die Luft mehr aufgeheizt werden unter Verwenden des Kältemittels von hohem Druck, dessen Temperatur höher ist als diejenige des Kältemittels von mittlerem Druck, als eine Wärmequelle in dem nutzerseitigen Wärmetauscher 15. Das heißt, eine Temperaturdifferenz zwischen dem Kältemittel und der Luft kann in dem zusätzlichen nutzerseitigen 28 und dem nutzerseitigen Wärmetauscher 15 derart sichergestellt werden, dass die Luft auf effiziente Weise aufgeheizt werden kann.
Als nächstes hält bei dem Defrosterbetriebsmodus der vorliegenden Ausführungsform die Steuereinrichtung der Klimaanlage die Betriebszustände des ersten Vier-Wege-Ventils 13 und des zweiten Vier-Wege-Ventils 14 auf ähnliche Weise zu dem Modus eines Heizbetriebs aufrecht, so dass das Expansionsventil 17 von mittlerem Druck und das Expansionsventil 20 von niedrigem Druck vollständig geschlossen werden und das Öffnungs- und Schließventil 27 geöffnet wird. Der Kältemittelkreis wird dadurch geschaltet, einen Strom von Kältemittel aufzuweisen, wie es durch die Pfeilrichtung mit durchgezogener Linie der 6 gezeigt ist.
Daher strömt in dem Defrosterbetriebsmodus, ähnlich zu dem Modus eines Heizbetriebs, das Kältemittel von mittlerem Druck, welches von dem ersten Kompressor 11 ausgelassen wird, in den zusätzlichen nutzerseitigen Wärmetauscher 28 und strahlt Wärme ab durch einen Wärmeaustausch mit der Luft, welche von dem Luft schickenden Gebläse 15a geschickt wird. Die Luft wird daher aufgeheizt. Des Weiteren wird das Kältemittel, welches von dem zusätzlichen nutzerseitigen Wärmetauscher 28 herausströmt, zu dem zweiten Kompressor 12 durch den ersten Vereinigungsteil 19 angesaugt.
Da das Öffnungs- und Schließventil 27 offen ist, strömt das Kältemittel, welches von dem zweiten Kompressor 12 ausgelassen wird, in den Bypassdurchlass 26. Wenn das Kältemittel durch das Öffnungs- und Schließventil 27 hindurchgeht, wird der Druck des Kältemittels verringert, und das Kältemittel strömt in den Außenwärmetauscher 21. Daher wird das Entfrosten des Außenwärmetauschers 21 ausgeführt durch Wärme von dem Kältemittel von hoher Temperatur und von hohem Druck, welches in dem Außenwärmetauscher 21 strömt.
Das Kältemittel, welches von dem Außenwärmetauscher 21 herausströmt, strömt in den Sammler 23 durch das zweite Vier-Wege-Ventil 14, und eine Gas-flüssig-Trennung wird ausgeführt. Der Strom des Kältemittels von niedrigem Druck, welches von dem Kältemittelauslass einer Gasphase von dem Sammler 23 herausströmt, wird an dem zweiten Abzweigungsteil 24 abgezweigt, ähnlich zu dem Modus eines Heizbetriebs, und wird zu dem ersten Kompressor 11 angesaugt, um wieder komprimiert zu werden.
Das andere der Konstruktion und die Betriebsweisen in dem Modus eines Kühlbetriebs sind die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform. Daher können gemäß dem Kältekreislauf 10 der vorliegenden Ausführungsform die gleichen Vorteile wie bei der ersten Ausführungsform erreicht werden. Des Weiteren kann, selbst wenn Frost in dem Außenwärmetauscher 21 im Zeitpunkt des Modus eines Heizbetriebs erzeugt wird, der Außenwärmetauscher 21 durch ein Schalten des Betriebsmodus zu dem Defrosterbetriebsmodus entfrostet werden.
Außerdem kann, da der Kältekreislauf 10 der vorliegenden Ausführungsform den zusätzlichen nutzerseitigen Wärmetauscher 28 aufweist, ein zusätzlicher Heizbetrieb für die Fahrgastzelle ausgeführt werden, während die Temperatur der Abblaseluft im Zeitpunkt des Defrosterbetriebsmodus abgesenkt wird, im Vergleich zu dem Modus eines Heizbetriebs.
Vierte Ausführungsform
Bei einer vierten Ausführungsform sind, wie es in der 7 und der 8 gezeigt ist, der erste Abzweigungsteil 16 und der innere Wärmetauscher 18 entfernt im Vergleich zu dem Kältekreislauf 10 der ersten Ausführungsform. Ein Kältekreislauf 50 der vorliegenden Ausführungsform umfasst ein Gas-flüssig-Trennteil 29, einen Kältemitteldurchlass 30 von mittlerem Druck und ein Öffnungs- und Schließventil 31 von mittlerem Druck. Außerdem stellt die 7 einen Kältemittelkreis des Kältekreislaufs 50 im Zeitpunkt des Modus eines Heizbetriebs dar, und die 8 stellt einen Kältemittelkreis des Kältekreislaufs 50 im Zeitpunkt des Modus eines Kühlbetriebs dar. Der Strom des Kältemittels in jedem Betriebsmodus ist durch die Pfeilrichtung mit durchgezogener Linie in der 7 und der 8 dargestellt.
Noch genauer ist der Gas-flüssig-Trennteil 29 ein Teil zur Trennung von Gas/Flüssigkeit, welches das Kältemittel, welches von dem Expansionsventil 17 von mittlerem Druck herausströmt, in Gas und Flüssigkeit im Zeitpunkt des Modus eines Heizbetriebs trennt und das Kältemittel, welches von dem Expansionsventil 20 von niedrigem Druck herausströmt, in Gas und Flüssigkeit im Zeitpunkt des Modus eines Kühlbetriebs trennt. Der Kältemitteldurchlass 30 von mittlerem Druck ist ein Kältemitteldurchlass, welcher den Kältemittelauslass einer Gasphase von dem Gas-flüssig-Trennteil 29 mit einem Kältemittelanschluss des ersten Vereinigungsteils 19 verbindet. Das Öffnungs- und Schließventil 31 von mittlerem Druck ist ein elektromagnetisches Ventil, welches den Kältemitteldurchlass 30 von mittlerem Druck öffnet oder schließt, und wird durch eine Steuerspannung gesteuert, welche von der Steuereinrichtung der Klimaanlage ausgegeben wird. Das andere der Konstruktion ist das gleiche wie bei der ersten Ausführungsform.
Als nächstes werden Betriebsweisen der vorliegenden Ausführungsform erläutert werden. In dem Modus eines Heizbetriebs steuert, ähnlich zu dem Modus eines Heizbetriebs der ersten Ausführungsform, die Steuereinrichtung der Klimaanlage das erste Vier-Wege-Ventil 13, das zweite Vier-Wege-Ventil 14, das Expansionsventil 17 von mittlerem Druck und das Expansionsventil 20 von niedrigem Druck und öffnet das Öffnungs- und Schließventil 31 von mittlerem Druck.
Daher strömt, ähnlich zu der ersten Ausführungsform, das Kältemittel von mittlerem Druck, welches von dem ersten Kompressor 11 ausgelassen wird, in den ersten Vereinigungsteil 19. Unter den vorliegenden Umständen wird, da das Öffnungs- und Schließventil 31 von mittlerem Druck offen ist, das Kältemittel von mittlerem Druck, welches von dem ersten Kompressor 11 ausgelassen wird, an dem Vereinigungsteil 19 mit dem Kältemittel von mittlerem Druck einer Gasphase zusammengebracht, welches durch den Gas-flüssig-Trennteil 29 abgetrennt wurde und welches in den ersten Vereinigungsteil 19 durch den Kältemitteldurchlass 30 von mittlerem Druck strömt.
Das Kältemittel von mittlerem Druck, welches von dem ersten Vereinigungsteil 19 herausströmt, wird zu dem zweiten Kompressor 12 angesaugt und wird zu Kältemittel von hohem Druck komprimiert und strömt in den nutzerseitigen Wärmetauscher 15. Das Kältemittel von hohem Druck, welches in den nutzerseitigen Wärmetauscher 15 strömt, strahlt Wärme durch einen Wärmeaustausch mit der Luft ab, welche von dem Luft schickenden Gebläse 15a geschickt wird. Die Luft wird daher aufgeheizt, um die Fahrgastzelle zu heizen.
Das Kältemittel von hohem Druck, welches von dem nutzerseitigen Wärmetauscher 15 herausströmt, wird dekomprimiert zu Kältemittel von mittlerem Druck durch das Expansionsventil 17 von mittlerem Druck und strömt in den Gas-flüssig-Trennteil 29. Das Kältemittel einer Gasphase, welches an dem Gas-flüssig-Trennteil 29 abgetrennt wird, strömt in den Kältemitteldurchlass 30 von mittlerem Druck, und das Kältemittel einer Flüssigphase, welches an dem Gas-flüssig-Trennteil 29 abgetrennt wird, wird dekomprimiert zu Kältemittel von niedrigem Druck durch das Expansionsventil 20 von niedrigem Druck. Die nachfolgenden Betriebsweisen sind die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform.
Somit wird gemäß dem Kältekreislauf 50 der vorliegenden Ausführungsform in dem Modus eines Heizbetriebs der Kältekreislauf vom Einspartyp gebildet, bei welchem das Kältemittel von mittlerem Druck in Gas und Flüssigkeit durch den Gas-flüssig-Trennteil 29 getrennt wird. Der Kältekreislauf 50 kann eine hohe Kreislaufeffizienz erzielen, während die Fahrgastzelle aufgeheizt wird.
Als nächstes steuert in dem Modus eines Kühlbetriebs die Steuereinrichtung der Klimaanlage das erste Vier-Wege-Ventil 13 und das zweite Vier-Wege-Ventil 14 ähnlich zu dem Modus eines Kühlbetriebs der ersten Ausführungsform. Des Weiteren steuert die Steuereinrichtung der Klimaanlage das Expansionsventil 17 von mittlerem Druck, eine vorherbestimmte Drosselöffnung aufzuweisen. Das Expansionsventil 20 von niedrigem Druck ist vollständig offen, und das Öffnungs- und Schließventil 31 von mittlerem Druck ist geschlossen. Dadurch wird der Kältemittelkreis geschaltet, einen Strom von Kältemittel aufzuweisen, wie es durch die Pfeilrichtung mit durchgezogener Linie der 8 gezeigt ist.
Daher wird ähnlich zu der ersten Ausführungsform das Kältemittel von hohem Druck, welches von dem ersten Kompressor 11 und dem zweiten Kompressor 12 ausgelassen wird, miteinander in dem zweiten Vereinigungsteil 22 zusammengebracht und strömt in den Außenwärmetauscher 21. Sodann wird Wärme mit Außenluft ausgetauscht, welche durch das Luft schickende Gebläse 21a geschickt wird, um Wärme abzustrahlen. Das Kältemittel, welches von dem Außenwärmetauscher 21 herausströmt, strömt in den Gas-flüssig-Trennteil 29 durch das Expansionsventil 20 von niedrigem Druck.
Unter den vorlegenden Umständen strömt, da das Expansionsventil 20 von niedrigem Druck vollständig offen ist, das Kältemittel von hohem Druck, welches in das Expansionsventil 20 von niedrigem Druck strömt, in den Gas-flüssig-Trennteil 29, ohne dekomprimiert zu werden. Das Kältemittel einer Flüssigphase, welches durch den Gasflüssig-Trennteil 29 abgetrennt wird, strömt in das Expansionsventil 17 von mittlerem Druck und wird dekomprimiert, um Kältemittel von niedrigem Druck zu sein, und strömt in den nutzerseitigen Wärmetauscher 15. Auf der anderen Seite strömt, da das Öffnungs- und Schließventil 31 von mittlerem Druck geschlossen ist, das Kältemittel einer Gasphase, welches durch den Gas-flüssig-Trennteil 29 abgetrennt wird, nicht in den Kältemitteldurchlass 30 von mittlerem Druck.
Das Kältemittel, welches in den nutzerseitigen Wärmetauscher 15 strömt, wird durch ein Absorbieren von Wärme von der Luft verdampft, welche durch das Luft schickende Gebläse 15a geschickt wird. Die Luft wird daher gekühlt, um die Fahrgastzelle zu kühlen. Die anschließenden Betriebsweisen sind die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform.
Somit sind gemäß dem Kältekreislauf 50 der vorliegenden Ausführungsform in dem Modus eines Kühlbetriebs der erste Kompressor 11 und der zweite Kompressor 12 in paralleler Weise verbunden, um den herkömmlichen Kältekreislauf zum Kühlen der Fahrgastzelle zu bilden. Der Kältekreislauf 50 der vorliegenden Ausführungsform erzielt daher die gleichen Vorteile wie der Kältekreislauf 10 der ersten Ausführungsform.
Andere Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung bzw. Offenbarung ist nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt und kann innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung wie folgt modifiziert werden.
Eine spezifische Konstruktion des ersten Vier-Wege-Ventils 13 und des zweiten Vier-Wege-Ventils 14 ist bei den obigen Ausführungsformen nicht erwähnt. Das erste Vier-Wege-Ventil 13 und das zweite Vier-Wege-Ventil 14 können zum Beispiel aus einem einzigen Ventil hergestellt sein, bei welchem ein Kältemittelkreis geschaltet wird durch ein Drehen eines rotierenden Ventils, oder können durch ein Kombinieren von mehreren Öffnungs- und Schließventilen (elektromagnetischen Ventilen) oder Drei-Wege-Ventilen als Kältemittelkreisschaltteil vorgesehen sein.
Bei den obigen Ausführungsformen werden der Modus eines Heizbetriebs und der Modus eines Kühlbetriebs untereinander geschaltet basierend auf der Zieltemperatur Tset und der Außenlufttemperatur Tam, sie sind jedoch nicht hierauf beschränkt. Zum Beispiel kann ein Heiz/Kühl-Umstellungsschalter an dem Navigationsinstrumentenbrett zum Schalten des Betriebsmodus zwischen dem Modus eines Heizbetriebs und dem Modus eines Kühlbetriebs basierend auf dem Handhabungssignal von dem betroffenen Schalter vorgesehen sein.
Bei der vierten Ausführungsform ist der Defrosterbetrieb nicht erwähnt. Jedoch können der Bypassdurchlass 26 und das Öffnungs- und Schließventil 27 der zweiten Ausführungsform zu dem Kältekreislauf 50 der vierten Ausführungsform hinzugefügt sein, in einer Art und Weise, dass es möglich ist, den Defrosterbetrieb auszuführen. Des Weiteren können der Bypassdurchlass 26, das Öffnungs- und Schließventil 27 und der zusätzliche nutzerseitige Wärmetauscher 28 der dritten Ausführungsform in einer Art und Weise hinzugefügt sein, dass es möglich ist, den Defrosterbetrieb auszuführen.
Bei den obigen Ausführungsformen ist der Kältekreislauf 10 der vorliegenden Erfindung an eine Klimaanlage für ein Fahrzeug, wie zum Beispiel einen Bus, angewendet, er ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Zum Beispiel kann er an eine Klimaanlage vom feststehenden Typ, eine Kühlanlage bzw. Kühlschrank oder einen Kühlbehälter für eine mobile Einheit (Fahrzeug, Schiff) angewendet werden. Des Weiteren kann er auf effiziente Weise an eine Kältekreislaufausstattung angewendet werden, in welcher das Kompressionsverhältnis hinsichtlich des gesamten Kreislaufs in dem Modus eines Heizbetriebs höher wird als das Kompressionsverhältnis hinsichtlich des gesamten Kreislaufs in dem Modus eines Kühlbetriebs.
Bei den obigen Ausführungsformen ist der Ventilteil nicht auf das Rückschlagventil 25 beschränkt, welches es dem Kältemittel ermöglicht, lediglich von dem ersten Vier-Wege-Ventil 13 in Richtung zu dem Außenwärmetauscher 21 zu strömen.
Zum Beispiel kann ein Öffnungs- und Schließventil, welches aus einem elektromagnetischen Ventil hergestellt ist, anstatt des Rückschlagventils 25 verwendet werden. Die Steuereinrichtung der Klimaanlage steuert den Betrieb des Öffnungs- und Schließventils in einer Art und Weise, dass der Kältemitteldurchlass, welcher das erste Vier-Wege-Ventil 13 mit dem Außenwärmetauscher 21 verbindet, in dem Modus eines Heizbetriebs geschlossen wird und dass der Kältemitteldurchlass, welcher das erste Vier-Wege-Ventil 13 mit dem Außenwärmetauscher 21 verbindet, in dem Modus eines Kühlbetriebs geöffnet wird.
Während die vorliegende Erfindung mit Bezug auf ihre bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist es zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf die bevorzugten Ausführungsformen und Konstruktionen beschränkt ist. Die vorliegende Erfindung ist dazu gedacht, verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abzudecken. Zusätzlich sind, während die verschiedenen Kombinationen und Ausgestaltungen, welche bevorzugt sind, beschrieben wurden, andere Kombinationen und Ausgestaltungen einschließlich von mehr, weniger oder lediglich einem einzelnen Element ebenso innerhalb der Idee und dem Umfang der vorliegenden Erfindung.

Claims

Kältekreislauf, aufweisend: einen ersten Kompressormechanismus (11a), welcher ein Kältemittel komprimiert und auslässt; einen zweiten Kompressormechanismus (12a), welcher ein Kältemittel komprimiert und auslässt; einen ersten Wärmetauscher (15), in welchem Wärme zwischen einem Kältemittel und einem Fluid ausgetauscht wird; einen Dekomprimierungsteil (17, 20), welcher Kältemittel dekomprimiert; einen zweiten Wärmetauscher (21), in welchem Wärme zwischen einem Kältemittel und Außenluft ausgetauscht wird; und einen Kältemittelkreisschaltteil (13, 14, 27, 31), welcher einen Kältemittelkreis zwischen einem Modus eines Kühlbetriebs, in welchem das Fluid gekühlt wird, und einem Modus eines Heizbetriebs, in welchem das Fluid aufgeheizt wird, schaltet, wobei der Kältemittelkreisschaltteil den Kältemittelkreis zu dem Modus eines Heizbetriebs in einer Art und Weise schaltet, dass Kältemittel, welches von dem ersten Kompressormechanismus (11a) ausgelassen wird, zu dem zweiten Kompressormechanismus (12a) angesaugt wird, dass das Kältemittel, welches von dem zweiten Kompressormechanismus (12a) ausgelassen wird, zum Abstrahlen von Wärme in dem ersten Wärmetauscher (15) gebracht wird, dass das Kältemittel, welches aus dem ersten Wärmetauscher (15) herausströmt, dazu gebracht wird, in den Dekomprimierungsteil (17, 20) zu strömen, dass das Kältemittel, welches in dem Dekomprimierungsteil (17, 20) dekomprimiert wird, in dem zweiten Wärmetauscher (21) verdampft wird und dass das Kältemittel, welches von dem zweiten Wärmetauscher (21) herausströmt, zu dem ersten Kompressormechanismus (11a) angesaugt wird, und der Kältemittelkreisschaltteil den Kältemittelkreis zu dem Modus eines Kühlbetriebs in einer Art und Weise schaltet, dass sowohl das Kältemittel, welches von dem ersten Kompressormechanismus (11a) ausgelassen wird, als auch das Kältemittel, welches von dem zweiten Kompressormechanismus (12a) ausgelassen wird, zum Abstrahlen von Wärme in dem zweiten Wärmetauscher (21) gebracht wird, dass das Kältemittel, welches aus dem zweiten Wärmetauscher (21) herausströmt, zum Strömen in den Dekomprimierungsteil (17, 20) gebracht wird, dass das Kältemittel, welches in dem Dekomprimierungsteil (17, 20) dekomprimiert wird, in dem ersten Wärmetauscher (15) verdampft wird und dass das Kältemittel, welches aus dem ersten Wärmetauscher (15) herausströmt, zu sowohl dem ersten Kompressormechanismus (11a) als auch dem zweiten Kompressormechanismus (12a) angesaugt wird.
Kältekreislauf nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend: einen Abzweigungsteil (16), welcher einen Strom des Kältemittels, welches von dem ersten Wärmetauscher (15) herausströmt, in dem Modus eines Heizbetriebs abzweigt, wobei der Dekomprimierungsteil (17, 20) einen ersten Dekompressionsteil (17) aufweist, welcher einen Teil des Kältemittels, welches an dem Abzweigungsteil (16) abgezweigt wird, dekomprimiert, und einen zweiten Dekompressionsteil (20) aufweist, welcher das andere von dem Kältemittel, welches an dem Abzweigungsteil (16) abgezweigt wird, dekomprimiert, der Kältemittelkreisschaltteil (13, 14, 27) den Kältemittelkreis in den Modus eines Heizbetriebs in einer Art und Weise schaltet, dass das Kältemittel, welches in dem ersten Dekompressionsteil (17) dekomprimiert wird, mit dem Kältemittel, welches von dem ersten Kompressormechanismus (11a) ausgelassen wird und zu dem zweiten Kompressormechanismus (12a) angesaugt wird, zusammengebracht wird und dass das Kältemittel, welches in dem zweiten Dekompressionsteil (20) dekomprimiert wird, dazu gebracht wird, in den zweiten Wärmetauscher (21) zu strömen.
Kältekreislauf nach Anspruch 2, weiterhin aufweisend: einen dritten Wärmetauscher (18), in welchem Wärme zwischen dem Kältemittel, welches in dem ersten Dekompressionsteil (17) dekomprimiert wird, und dem anderen von dem Kältemittel, welches an dem Abzweigungsteil (16) abgezweigt wird, in dem Modus eines Heizbetriebs ausgetauscht wird.
Kältekreislauf nach Anspruch 1, wobei der Dekomprimierungsteil (17, 20) einen ersten Dekompressionsteil (17) aufweist, welcher Kältemittel, das von dem ersten Wärmetauscher (15) herausströmt, dekomprimiert, und einen zweiten Dekompressionsteil (20), welcher Kältemittel dekomprimiert zum Strömen in den zweiten Wärmetauscher (21) in dem Modus eines Heizbetriebs, wobei er weiterhin aufweist: einen Gas-flüssig-Trennteil (29), welcher das Kältemittel, welches durch den ersten Dekompressionsteil (17) dekomprimiert wird, in gasförmiges Kältemittel und flüssiges Kältemittel in dem Modus eines Heizbetriebs trennt, wobei der Kältemittelkreisschaltteil (13, 14, 27, 31) den Kältemittelkreis in dem Modus eines Heizbetriebs in einer Art und Weise schaltet, dass das gasförmige Kältemittel, welches in dem Gas-flüssig-Trennteil (29) getrennt wird, mit dem Kältemittel, welches von dem ersten Kompressormechanismus (11a) ausgelassen wird und in den zweiten Kompressormechanismus (12a) angesaugt wird, zusammengebracht wird und dass das Kältemittel, welches durch den zweiten Dekompressionsteil (20) dekomprimiert wird, dazu gebracht wird, in den zweiten Wärmetauscher (21) zu strömen.
Kältekreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiterhin aufweisend: einen Bypassdurchlass (26), durch welchen das Kältemittel, welches von dem zweiten Wärmetauscher (21) herausströmt, den ersten Wärmetauscher (15) umgeht, wobei der Kältemittelkreisschaltteil (13, 14, 27, 31) fähig ist zum Schalten des Kältemittelkreises in einen Modus eines Defrosterbetriebs zum Entfernen von Frost bzw. Reif, welcher an dem zweiten Wärmetauscher (21) anhaftet und den Kältemittelkreis in den Modus eines Defrosterbetriebs in einer Art und Weise schaltet, dass sowohl das Kältemittel, welches von dem ersten Kompressormechanismus (11a) ausgelassen wird, als auch das Kältemittel, welches von dem zweiten Kompressormechanismus (12a) ausgelassen wird, zum Abstrahlen von Wärme in dem zweiten Wärmetauscher (21) gebracht wird und dass das Kältemittel, welches aus dem zweiten Wärmetauscher (21) herausströmt, zu sowohl dem ersten Kompressormechanismus als auch dem zweiten Kompressormechanismus (11a, 12a) durch den Bypassdurchlass (26) angesaugt wird.
Kältekreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiterhin aufweisend: einen vierten Wärmetauscher (28), in welchem Wärme zwischen dem Kältemittel, welches von dem ersten Kompressormechanismus (11a) ausgelassen wird, und dem Fluid ausgetauscht wird; und einen Bypassdurchlass (26), durch welchen das Kältemittel, welches von dem zweiten Kompressormechanismus (12a) ausgelassen wird, den ersten Wärmetauscher (15) umgeht, wobei der Kältemittelkreisschaltteil (13, 14, 27, 31) fähig ist zum Schalten des Kältemittelkreises in einen Modus eines Defrosterbetriebs zum Entfernen von Frost bzw. Reif, welcher an dem zweiten Wärmetauscher (21) anhaftet, und den Kältemittelkreis in den Modus eines Defrosterbetriebs in einer Art und Weise schaltet, dass das Kältemittel, welches von dem ersten Kompressormechanismus (11a) ausgelassen wird, zu dem zweiten Kompressormechanismus (12a) durch den vierten Wärmetauscher (28) angesaugt wird und dass das Kältemittel, welches von dem zweiten Kompressormechanismus (12a) ausgelassen wird, dazu gebracht wird, in den zweiten Wärmetauscher (21) durch den Bypassdurchlass (26) zu strömen, um Wärme abzustrahlen.
Kältekreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine Kältemittelauslasskapazität unabhängig zwischen dem ersten Kompressormechanismus und dem zweiten Kompressormechanismus (11a, 12a) steuerbar ist.
Kältekreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Kältemittelkreisschaltteil mindestens ein erstes Vier-Wege-Ventil (13) und ein zweites Vier-Wege-Ventil (14) umfasst, das erste Vier-Wege-Ventil (13) mindestens einen Auslassanschluss des ersten Kompressormechanismus (11a) mit dem zweiten Wärmetauscher (21) in dem Modus eines Kühlbetriebs verbindet und mindestens den Auslassanschluss des ersten Kompressormechanismus (11a) mit einem Einlassanschluss des zweiten Kompressormechanismus (12a) in dem Modus eines Heizbetriebs verbindet und das zweite Vier-Wege-Ventil (14) mindestens einen Auslassanschluss des zweiten Kompressormechanismus (12a) mit dem zweiten Wärmetauscher (21) in dem Modus eines Kühlbetriebs verbindet und mindestens den Auslassanschluss des zweiten Kompressormechanismus (12a) mit dem ersten Wärmetauscher (15) in dem Modus eines Heizbetriebs verbindet.
Kältekreislauf nach Anspruch 8, weiterhin aufweisend: ein Ventilteil (25), welches in einem Kältemitteldurchlass angeordnet ist, welcher das erste Vier-Wege-Ventil (13) und den zweiten Wärmetauscher (21) miteinander verbindet, und wobei der Ventilteil es einem Kältemittel ermöglicht, lediglich von dem ersten Vier-Wege-Ventil (13) in den zweiten Wärmetauscher (21) zu strömen.