DE112014002008B4

DE112014002008B4 - Kältekreislaufvorrichtung

Info

Publication number: DE112014002008B4
Application number: DE112014002008.7T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Kobayashi; Atsushi Yamada
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-04-18
Filing date: 2014-04-09
Publication date: 2022-02-24
Anticipated expiration: 2034-04-10
Also published as: WO2014171107A1; US10000108B2; JP5949648B2; CN105121977A; US20160068047A1; CN105121977B; JP2014211265A; DE112014002008T5

Abstract

Kältekreislaufvorrichtung, die umfasst:einen Kompressor (11, 51), der geeignet ist, ein Kältemittel zu komprimieren und abzugeben;einen Kältemittelstrahler (12), der Wärme zwischen einem von dem Kompressor (11, 51) abgegebenen Hochruckkältemittel und Lüftungsluft, die in einen Raum, der klimatisiert werden soll, geblasen werden soll, austauscht, um die Lüftungsluft zu heizen;eine erste Dekompressionsvorrichtung (13a), die geeignet ist, um das aus dem Kältemittelstrahler (12) strömende Kältemittel zu dekomprimieren;einen Außenwärmetauscher (19), der Wärme zwischen dem Kältemittel strömungsabwärtig von der ersten Dekompressionsvorrichtung (13a) und Außenluft austauscht;eine zweite Dekompressionsvorrichtung (13b), die geeignet ist, das aus dem Außenwärmetauscher (19) strömende Kältemittel zu dekomprimieren; undeinen Verdampfer (22), der Wärme zwischen einem Niederdruckkältemittel auf einer strömungsabwärtigen Seite der zweiten Dekompressionsvorrichtung (13b) und der Lüftungsluft austauscht, bevor es von dem Kältemittelstrahler (12) geheizt wird, um die Lüftungsluft zu kühlen;einen Innenwärmetauscher (21), der Wärme zwischen dem Kältemittel, das durch einen Kältemittelströmungsweg zirkuliert, der von einer Kältemittelauslassseite des Außenwärmetauschers (19) zu einer Einlassseite der zweiten Dekompressionsvorrichtung (13b) führt, und dem Kältemittel, das durch einen anderen Kältemittelströmungsweg zirkuliert, der von einer Kältemittelauslassseite des Verdampfers (22) zu einer Seite einer Ansaugöffnung (11a, 51a) des Kompressors (11, 51) führt, austauscht; undeinen Gas-Flüssigkeitsabscheider (14), der das aus der ersten Dekompressionsvorrichtung (13a) strömende Kältemittel in gasförmige und flüssigphasige Kältemittel abscheidet, wobeiein Auslass (14g) für flüssigphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders (14) mit einer Kältemitteleinlassseite des Außenwärmetauschers (19) verbunden ist.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Die Anmeldung basiert auf einer japanischen Patentanmeldung 2013-087610 , eingereicht am 18. April 2013, deren Inhalte hier in ihrer Gesamtheit per Referenz eingebunden sind.
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung betrifft Kältekreislaufvorrichtungen, die auf Klimaanlagen angewendet werden sollen, die einen Raum, der klimatisiert werden soll, entfeuchten.
Hintergrundtechnik
Wie in der JP 3841039 B2 offenbart, wurde herkömmlicherweise eine Kältekreislaufvorrichtung vorgeschlagen, die auf Klimaanlagen für Fahrzeuge angewendet wird und die aufgebaut werden kann, um einen Kältemittelkreis umzuschalten. Insbesondere ist die Kältekreislaufvorrichtung fähig, zwischen einem Kältemittelkreis für eine Luftkühlbetriebsart zum Kühlen des Fahrzeuginneren als einem Raum, der klimatisiert werden soll, einem Kältemittelkreis für eine Luftheizbetriebsart zum Heizen des Fahrzeuginneren und einem Kältemittelkreis für eine Entfeuchtungsheizbetriebsart zum Heizen und Entfeuchten des Fahrzeuginneren umzuschalten.
Insbesondere hat die in der JP 3841039 B2 beschriebene Kältekreislaufvorrichtung mehrere Wärmetauscher einschließlich eines Innenkondensators, eines Außenwärmetauschers und eines Innenverdampfers. Der Innenkondensator tauscht Wärme zwischen Lüftungsluft und einem von einem Kompressor abgegebenen Hochtemperatur- und Hochdruckkältemittel aus. Der Außenwärmetauscher tauscht Wärme zwischen der Außenluft und einem Kältemittel auf der strömungsabwärtigen Seite des Innenkondensators aus. Der Innenverdampfer tauscht Wärme zwischen der Lüftungsluft und einem Niederdruckkältemittel auf der strömungsabwärtigen Seite des Außenwärmetauschers aus.
In der Luftkühlbetriebsart schaltet die Kältekreislaufvorrichtung auf den Kältemittelkreis, der das Kältemittel an dem Innenverdampfer verdampft, während an dem Außenwärmetauscher Wärme aus dem Kältemittel abgeführt wird. In der Luftheizbetriebsart schaltet die Kältekreislaufvorrichtung auf den Kältemittelkreis um, der das Kältemittel an dem Außenwärmetauscher verdampft, während an dem Innenkondensator Wärme von dem Kältemittel abgeführt wird.
Ferner schaltet die Kältekreislaufvorrichtung in der Entfeuchtungsheizbetriebsart auf den Kältemittelkreis, der das Kältemittel an dem Innenverdampfer verdampft, während sowohl an dem Innenkondensator als auch dem Außenwärmetauscher Wärme von dem Kältemittel abgeführt wird. Folglich wird die von dem Innenverdampfer gekühlte und entfeuchtete Lüftungsluft in der Entfeuchtungsheizbetriebsart von dem Innenkondensator erneut geheizt, um die Entfeuchtungsheizung des Fahrzeuginneren zu erreichen.
Die in der JP 3841039 B2 offenbarte Kältekreislaufvorrichtung umfasst ferner einen Innenwärmetauscher, der Wärme zwischen dem aus dem Außenwärmetauscher strömenden Kältemittel und dem aus dem Innenverdampfer strömenden Kältemittel austauscht.
In der Luftkühlbetriebsart und der Entfeuchtungsheizbetriebsart tauscht der Innenwärmetauscher Wärme zwischen dem aus dem Außenwärmetauscher strömenden Hochdruckkältemittel und dem aus dem Innenverdampfer strömenden Niederdruckkältemittel aus. Folglich wird eine Enthalpiedifferenz (Kältekapazität) zwischen dem Kältemittel an der Auslassseite des Innenverdampfers und dem Kältemittel an seiner Einlassseite weiter erhöht, um den Leistungskoeffizienten (COP) des Kreislaufs zu verbessern.
Die DE 10 2012 206 358 A1 offenbart einen Wärmepumpenkreislauf, der einen Kompressor mit einem Ansaugkanal und einem Ausstoßkanal, einen Heizwärmetauscher, der Luft heizt, einen Gas-Flüssigkeitsabscheider und einen Kühlwärmetauscher, der Luft kühlt, in einer Luftströmungsrichtung strömungsaufwärtig von dem Heizwärmetauscher umfasst. Der Wärmepumpenkreislauf umfasst ferner einen Zwischendruckdurchgang, der ein Gaskältemittel von dem Gas-Flüssigkeitsabscheider zu dem Ansaugkanal leitet. Ein variabler Öffnungs-Schließabschnitt öffnet den Zwischendruckdurchgang und dekomprimiert das Gaskältemittel in dem Zwischendruckdurchgang, so dass das Gaskältemittel in den Ansaugkanal eingeleitet wird, wenn eine Vorbeiströmungs-Entfeuchtungs-Heizbetriebsart als eine Entfeuchtungs-Heizbetriebsart ausgewählt wird, in der die Temperatur der Luft, die in dem Heizwärmetauscher geheizt wurde, gleich oder höher als die der Luft in dem Zielklimatisierungsraum wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Als ein Ergebnis von Untersuchungen durch die Erfinder der vorliegenden Anmeldung wurde entdeckt, dass die Kältekreislaufvorrichtung der JP 3841039 B2 in der Entfeuchtungsheizbetriebsart zulässt, dass das Kältemittel sowohl von dem Innenkondensator als auch dem Außenwärmetauscher Wärme abführt. Folglich ist die Menge an Wärme, die in der Entfeuchtungsheizbetriebsart für das Heizen an dem Innenkondensator nutzbar ist, die Summe der Wärmemenge, die von dem Innenverdampfer aufgenommen wird, und einer Kompressionsarbeitslast des Kompressors.
Kältekreislaufvorrichtungen für die Verwendung in allgemeinen Fahrzeugklimaanlagen sind dafür konzipiert, die Kältemittelverdampfungstemperatur an dem Innenverdampfer auf wenigstens 0°C oder mehr zu steuern. um die Frostbildung (Frost) auf dem Innenverdampfer zu verhindern.
Wenn folglich zum Beispiel die Außenluft mit einer niedrigen Temperatur als die Lüftungsluft eingeleitet wird, wenn die Außenlufttemperatur niedrig ist, könnte eine Differenz zwischen der Kältemittelverdampfungstemperatur an dem Innenverdampfer und der Temperatur der Lüftungsluft verringert werden, um die Wärmemenge, die von dem Kältemittel an dem Innenverdampfer aufgenommen wird, zu verringern. Als ein Ergebnis kann die Lüftungsluft in der Entfeuchtungsheizbetriebsart bei der niedrigen Außenlufttemperatur von dem Innenkondensator nicht ausreichend geheizt werden.
Unter diesem Gesichtspunkt werden Einrichtungen zum ausreichenden Heizen der Lüftungsluft durch Verdampfen von Kältemittel an dem Außenwärmetauscher und dann Verwenden der von dem Kältemittel an dem Außenwärmetauscher aus der Außenluft aufgenommenen Wärme zum Heizen der Lüftungsluft selbst in der Entfeuchtungsheizbetriebsart vorgeschlagen.
Wenn das Kältemittel jedoch von dem Außenwärmetauscher verdampft wird, könnte die Trockenheit von aus dem Außenwärmetauscher strömendem Kältemittel im Vergleich dazu, wenn das Kältemittel seine Wärme abführt, erhöht werden. Wie die in der JP 3841039 B2 offenbarte Kältekreislaufvorrichtung könnte die Struktur, die zulässt, dass das Kältemittel, das den Außenwärmetauscher verlässt, in den Innenwärmetauscher strömt, den Druckverlust erhöhen, wenn das Kältemittel durch den Innenwärmetauscher zirkuliert.
Folglich könnte die Kältemittelverdampfungstemperatur an dem Außenwärmetauscher höher als die Kältemittelverdampfungstemperatur an dem Innenverdampfer werden, wobei es dem Kältemittel nicht gelingt, an dem Außenwärmetauscher ausreichend Wärme aus der Außenluft aufzunehmen. Als ein Ergebnis kann die Lüftungsluft in der Entfeuchtungsheizbetriebsart, selbst wenn das Kältemittel von dem Außenwärmetauscher verdampft wird, nicht ausreichend geheizt werden.
Angesichts der vorangehenden Angelegenheit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Kältekreislaufvorrichtung mit einem Innenwärmetauscher bereitzustellen, die eine Heizkapazität für Lüftungsluft verbessert, wenn die Entfeuchtungsheizung eines Raums, der klimatisiert werden soll, durchgeführt wird.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Kältekreislaufvorrichtung: einen Kompressor, der geeignet ist, ein Kältemittel zu komprimieren und abzugeben; einen Kältemittelstrahler, der Wärme zwischen einem von dem Kompressor abgegebenen Hochruckkältemittel und Lüftungsluft, die in einen Raum, der klimatisiert werden soll, geblasen werden soll, austauscht, um die Lüftungsluft zu heizen; eine erste Dekompressionsvorrichtung, die geeignet ist, um das aus dem Kältemittelstrahler strömende Kältemittel zu dekomprimieren; einen Außenwärmetauscher, der Wärme zwischen dem Kältemittel strömungsabwärtig von der ersten Dekompressionsvorrichtung und Außenluft austauscht; eine zweite Dekompressionsvorrichtung, die geeignet ist, das aus dem Außenwärmetauscher strömende Kältemittel zu dekomprimieren; und einen Verdampfer, der Wärme zwischen einem Niederdruckkältemittel auf einer strömungsabwärtigen Seite der zweiten Dekompressionsvorrichtung und der Lüftungsluft austauscht, bevor es von dem Kältemittelstrahler geheizt wird, um die Lüftungsluft zu kühlen. Außerdem ist die Kältekreislaufvorrichtung mit einem Innenwärmetauscher und einem Gas-Flüssigkeitsabscheider versehen. Der Innenwärmetauscher tauscht Wärme zwischen dem Kältemittel, das durch einen Kältemittelströmungsweg zirkuliert, der von einer Kältemittelauslassseite des Außenwärmetauschers zu einer Einlassseite der zweiten Dekompressionsvorrichtung führt, und dem Kältemittel, das durch einen anderen Kältemittelströmungsweg zirkuliert, der von einer Kältemittelauslassseite des Verdampfers zu einer Seite einer Ansaugöffnung des Kompressors führt, aus. Der Gas-Flüssigkeitsabscheider scheidet das aus der ersten Dekompressionsvorrichtung strömende Kältemittel in gasförmige und flüssigphasige Kältemittel ab. Außerdem ist ein Auslass für flüssigphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders mit einer Kältemitteleinlassseite des Außenwärmetauschers verbunden.
Folglich kann die Lüftungsluft durch den Verdampfer gekühlt und entfeuchtet werden und dann kann die entfeuchtete Lüftungsluft von dem Kältemittelstrahler geheizt werden, um in einen Raum, der klimatisiert werden soll, geblasen zu werden, wodurch die Entfeuchtungsheizung des Raums, der klimatisiert werden soll, ermöglicht wird.
Da der Innenwärmetauscher bereitgestellt ist, kann der Innenwärmetauscher ferner Wärme zwischen einem aus dem Außenwärmetauscher strömenden Hochdruckkältemittel und einem aus dem Verdampfer strömenden Niederdruckkältemittel austauschen, wenn an dem Außenwärmetauscher Wärme aus dem Kältemittel abgeführt wird. Folglich kann eine Differenz in der Enthalpie (Kältekapazität) zwischen dem Kältemittel auf der Auslassseite des Verdampfers und dem Kältemittel auf seiner Einlassseite erhöht werden, um den Leistungskoeffizienten (COP) des Kreislaufs zu verbessern.
Der Auslass für flüssigphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders ist mit der Kältemitteleinlassseite des Außenwärmetauschers verbunden, so dass das von dem Gas-Flüssigkeitsabscheider abgeschiedene flüssigphasige Kältemittel in den Außenwärmetauscher strömen kann. Wenn das Kältemittel an dem Außenwärmetauscher verdampft wird, kann folglich verhindert werden, dass die Trockenheit des aus dem Außenwärmetauscher strömenden Kältemittels zunimmt, wodurch eine Erhöhung des Druckverlusts unterdrückt werden kann, die bewirkt würde, wenn das aus dem Außenwärmetauscher strömende Kältemittel durch den Innenwärmetauscher zirkuliert.
Daher kann die Erhöhung der Kältemittelverdampfungstemperatur an dem Außenwärmetauscher unterdrückt werden, um dadurch die Wärmemenge, die von dem Kältemittel in dem Außenwärmetauscher aus der Außenluft aufgenommen wird, zu erhöhen. Als ein Ergebnis kann die Kältekreislaufvorrichtung die Heizkapazität des Kältemittelstrahlers für die Lüftungsluft verbessern, wenn die Entfeuchtungsheizung des Raums, der klimatisiert werden soll, durchgeführt wird.
Figurenliste

1 ist ein Gesamtaufbaudiagramm einer Fahrzeugklimaanlage, auf die eine Kältekreislaufvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform angewendet wird.
2 ist eine Perspektivansicht des Erscheinungsbilds eines Gas-Flüssigkeitsabscheiders in der ersten Ausführungsform.
3 ist eine entlang der Linie III-III des Gas-Flüssigkeitsabscheiders in der ersten Ausführungsform genommene Querschnittansicht.
4 ist ein Flussdiagramm, das ein Steuerverfahren der Fahrzeugklimaanlage in der ersten Ausführungsform zeigt.
5 ist ein Flussdiagramm eines Hauptteils des Steuerverfahrens der Fahrzeugklimaanlage in der ersten Ausführungsform.
6 ist ein Mollier-Diagramm, das den Zustand von Kältemittel in einer ersten Entfeuchtungsheizbetriebsart der Kältekreislaufvorrichtung in der ersten Ausführungsform zeigt.
7 ist ein Mollier-Diagramm, das den Zustand von Kältemittel in einer zweiten Entfeuchtungsheizbetriebsart der Kältekreislaufvorrichtung in der ersten Ausführungsform zeigt.
8 ist ein Gesamtaufbaudiagramm einer Fahrzeugklimaanlage, auf die eine Kältekreislaufvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform angewendet wird.
9 ist ein Gesamtaufbaudiagramm einer Fahrzeugklimaanlage, auf die eine Kältekreislaufvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform angewendet wird.

Beschreibung von Ausführungsformen
(Erste Ausführungsform)
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird nachstehend unter Bezug auf 1 bis 7 beschrieben. In dieser Ausführungsform wird eine Kältekreislaufvorrichtung 10 auf eine Fahrzeugklimaanlage 1 für ein Hybridfahrzeug angewendet, das die Antriebskraft zum Fahren sowohl von dem Verbrennungsmotor oder der Brennkraftmaschine als auch einem Elektromotor zum Fahren erhalten kann. Die Kältekreislaufvorrichtung 10 dient dazu, Lüftungsluft, die in das Fahrzeuginnere als einen Raum, der klimatisiert werden soll, geblasen werden soll, in der Fahrzeugklimaanlage 1 zu kühlen oder zu heizen.
Die Kältekreislaufvorrichtung 10 dieser Ausführungsform kann aufgebaut sein, um zwischen einem Kältemittelkreis für eine Luftkühlbetriebsart zum Luftkühlen des Fahrzeuginneren durch Kühlen der Lüftungsluft, einem Kältemittelkreis für eine Luftheizbetriebsart zum Luftheizen des Fahrzeuginneren durch Heizen der Lüftungsluft und Kältemittelkreisen für die ersten und zweiten Entfeuchtungsheizbetriebsarten zum Luftheizen und Entfeuchten des Fahrzeuginneren durch Heizen der gekühlten und entfeuchteten Lüftungsluft umschalten.
Beachten Sie, dass in 1 die Strömung eines Kältemittels in dem Kältemittelkreis für die Luftkühlbetriebsart durch offene Pfeile angezeigt wird; die Strömung eines Kältemittels in dem Kältemittelkreis für die Luftheizbetriebsart durch schwarze Pfeile angezeigt wird; die Strömung eines Kältemittels in dem Kältemittelkreis für die erste Entfeuchtungsheizbetriebsart durch schraffierte Pfeile angezeigt wird; und die Strömung eines Kältemittels in dem Kältemittelkreis für die zweite Entfeuchtungsheizbetriebsart durch kreuzschraffierte Pfeile angezeigt wird.
Die Kältekreislaufvorrichtung 10 verwendet ein Kältemittel auf Basis von teilhalogenierten Fluorkohlenwasserstoff (HFC) (zum Beispiel R134a) als das Kältemittel und bildet einen unterkritischen Dampfkompressionskältekreislauf, dessen hochdruckseitiger Kältemitteldruck Pd den kritischen Druck des Kältemittels nicht übersteigt. Offensichtlich kann ein Kältemittel auf Hydrofluor-Olefin-Basis (HFO) (zum Beispiel R1234yf) und ähnliches als das Kältemittel verwendet werden. Kältemaschinenöl zum Schmieren eines Kompressors 11 wird in das Kältemittel vermischt und ein Teil des Kältemaschinenöls zirkuliert zusammen mit dem Kältemittel durch den Kreislauf.
Der Kompressor 11 aus den Komponenten der Kältekreislaufvorrichtung 10 ist innerhalb einer Motorhaube des Fahrzeugs positioniert und dient dazu, das Kältemittel in der Kältekreislaufvorrichtung 10 anzusaugen, zu komprimieren und abzugeben. Insbesondere ist der Kompressor 11 ein elektrischer Zweistufen-Boost-Kompressor, der zwei Kompressionsmechanismen und einen Elektromotor, der beide Kompressionsmechanismen drehend antreibt, in einem Gehäuse, das eine Außenhülle bildet, aufnimmt. Die zwei Kompressionsmechanismen umfassen einen Kompressionsmechanismus der niederstufigen Seite und einen Kompressionsmechanismus der hochstufigen Seite.
Das Gehäuse des Kompressors 11 ist mit einer Ansaugöffnung 11a, einer Zwischendruckansaugöffnung 11b und einer Abgabeöffnung 11c versehen. Die Ansaugöffnung 11a saugt das Niederdruckkältemittel von außerhalb des Gehäuses in den Kompressionsmechanismus der niederstufigen Seite ein. Die Zwischendruckansaugöffnung 11b lässt zu, dass das in dem Kreislauf erzeugte Zwischendruckkältemittel von außerhalb des Gehäuses in sie strömt und dann mit dem Kältemittel vereint wird, das von dem Niederdruckzustand auf den Hochdruckzustand komprimiert wird. Die Abgabeöffnung 11c gibt das von dem Kompressionsmechanismus der hochstufigen Seite abgegebene Hochdruckkältemittel nach außerhalb des Gehäuses ab.
Insbesondere ist die Zwischendruckansaugöffnung 11b mit der Kältemittelabgabeöffnungsseite des Kompressionsmechanismus der niederstufigen Seite (das heißt, der Kältemittelansaugöffnungsseite des Kompressionsmechanismus der hochstufigen Seite) verbunden. Der Kompressionsmechanismus der niederstufigen Seite und der Kompressionsmechanismus der hochstufigen Seite können jeweils verschiedene Arten von Kompressionsmechanismen, wie etwa einen Spiralkompressionsmechanismus, einen Flügelzellenkompressionsmechanismus und einen Wälzkolbenkompressionsmechanismus, verwenden.
Der Betrieb des Elektromotors (Drehzahl) wird von einem Steuersignal gesteuert, das von einer Klimatisierungssteuerung 40 ausgegeben wird, die später beschrieben werden soll. Der Elektromotor kann entweder einen Wechselstrommotor oder einen Gleichstrommotor verwenden. Die Kältemittelabgabekapazität des Kompressors 11 wird durch die Steuerung der Drehzahl des Elektromotors geändert. Folglich dient der Elektromotor in dieser Ausführungsform als ein Abgabekapazitätsänderungsabschnitt für den Kompressor 11.
Wenngleich diese Ausführungsform den Kompressor 11 verwendet, der die zwei Kompressionsmechanismen in einem Gehäuse aufnimmt, ist die Form des Kompressors nicht darauf beschränkt. Das heißt, solange das Zwischendruckkältemittel von der Zwischendruckansaugöffnung 11b strömen kann, um mit dem Kältemittel vereint zu werden, das von dem Niederdruck auf den Hochdruck komprimiert wird, kann der Kompressor 11 einen elektrischen Kompressor verwenden. Der elektrische Kompressor ist aufgebaut, um innerhalb eines Gehäuses einen Kompressionsmechanismus mit fester Verdrängung und einen Elektromotor zum drehenden Antreiben des Kompressionsmechanismus aufzunehmen.
Alternativ kann ein zweistufiger Boost-Kompressor sowohl aus einer Kompressionsvorrichtung der niederstufigen Seite als auch einer Kompressionsvorrichtung der hochstufigen Seite ausgebildet werden. Diese zwei Kompressoren sind hintereinander geschaltet. Eine Ansaugöffnung der Kompressionsvorrichtung der niederstufigen Seite, die auf einer niederstufigen Seite angeordnet ist, ist als die Ansaugöffnung 11a definiert. Eine Abgabeöffnung der Kompressionsvorrichtung der hochstufigen Seite ist als die Abgabeöffnung 11c definiert. Ein Verbindungsabschnitt zum Verbinden einer Abgabeöffnung der Kompressionsvorrichtung der niederstufigen Seite mit einer Ansaugöffnung der Kompressionsvorrichtung der hochstufigen Seite ist mit der Zwischendruckansaugöffnung 11b versehen.
Die Abgabeöffnung 11c des Kompressors 11 ist mit einer Kältemitteleinlassseite eines Innenkondensators 12 verbunden. Der Innenkondensator 12 ist in einem Gehäuse 31 einer Innenklimatisierungseinheit 30 in der Fahrzeugklimaanlage 1, die später beschrieben werden soll, angeordnet. Der Innenkondensator 12 ist ein Strahler, der die Lüftungsluft durch Austauschen von Wärme zwischen dem Hochtemperatur- und Hochdruckkältemittel, das von dem Kompressor 11 (insbesondere dem Kompressionsmechanismus der hochstufigen Seite) abgegeben wird, und der Lüftungsluft, die einen Innenverdampfer 22, der später beschrieben werden soll, durchlaufen hat, heizt.
Eine Kältemittelauslassseite des Innenkondensators 12 ist mit einer Einlassseite des Expansionsventils 13a der hochstufigen Seite verbunden. Das Expansionsventil 13a der hochstufigen Seite dient als eine erste Dekompressionsvorrichtung, die das Hochdruckkältemittel, das aus dem Innenkondensator 12 strömt, auf das Zwischendruckkältemittel dekomprimiert. Das Expansionsventil 13a der hochstufigen Seite ist ein elektrisch variabler Drosselmechanismus, der einen Ventilkörper umfasst, der aufgebaut ist, um derart verschoben zu werden, dass er fähig ist, seine Drosselöffnung zu ändern, und einen elektrischen Aktuator mit einem Schrittmotor, der den Ventilkörper verschiebt.
Das Expansionsventil 13a der hochstufigen Seite umfasst die variable Drossel mit einer vollständigen Öffnungsfunktion, die als bloßer Kältemitteldurchgang dient, indem sein Ventilöffnungsgrad (Drosselöffnungsgrad) vollständig geöffnet wird, wobei weitgehend keine Kältemitteldekompressionswirkung gezeigt wird. Beachten Sie, dass der Betrieb des Expansionsventils 13a der hochstufigen Seite von einem Steuersignal gesteuert wird, das von der Klimatisierungssteuerung 40 ausgegeben wird.
Die Auslassseite des Expansionsventils 13a der hochstufigen Seite ist mit dem Kältemitteleinlass eines Gas-Flüssigkeitsabscheiders 14 verbunden, der das aus dem Expansionsventil 13a der hochstufigen Seite strömende Kältemittel in gasförmige und flüssige Kältemittel abscheidet. Die detaillierte Struktur des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 14 wird nachstehend unter Verwendung von 2 und 3 beschrieben. Beachten Sie, dass die jeweiligen Aufwärts- und Abwärtspfeile in 2 jeweilige Aufwärts- und Abwärtsrichtungen des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 14, der auf die Fahrzeugklimaanlage 1 montiert ist, anzeigen.
Der Gas-Flüssigkeitsabscheider 14 umfasst einen Hauptkörper 14a, eine Kältemittelzuströmungsöffnung 14b, eine Ausströmungsöffnung 14c für gasphasiges Kältemittel, eine Ausströmungsöffnung 14d für flüssigphasiges Kältemittel und ähnliches. Der Hauptkörper 14a hat eine im Wesentlichen zylindrische hohle Form, wobei seine Unterseite (mit einer kreisförmigen Querschnittform) sich in der Vertikalrichtung erstreckt. Die Kältemittelzuströmungsöffnung 14b hat einen Kältemitteleinlass 14e, um zuzulassen, dass das aus dem Expansionsventil 13a der hochstufigen Seite strömende Kältemittel in ihn strömt. Die Ausströmungsöffnung 14c für gasphasiges Kältemittel hat einen Auslass 14f für gasphasiges Kältemittel, um zuzulassen, dass das abgeschiedene gasphasige Kältemittel daraus strömt. Die Ausströmungsöffnung 14d für flüssigphasiges Kältemittel hat einen Auslass 14g für flüssigphasiges Kältemittel, um zuzulassen, dass das abgeschiedene flüssigphasige Kältemittel daraus strömt
Die Kältemittelzuströmungsöffnung 14b ist mit der Seitenoberfläche der zylindrischen Form des Hauptkörpers 14a verbunden. Wie in der Querschnittansicht von 3 gezeigt, umfasst die Kältemittelzuströmungsöffnung 14b ein Kältemittelrohr, das sich entlang einer Tangentialrichtung der Seitenoberfläche der zylindrischen Form des Hauptkörpers 14a erstreckt.
Die Ausströmungsöffnung 14c für gasphasiges Kältemittel ist mit einer Oberseitenendoberfläche (obere Oberfläche) in einer Achsenrichtung des Hauptkörpers 14a verbunden. Die Ausströmungsöffnung 14c für gasphasiges Kältemittel umfasst ein Kältemittelrohr, das sich über das Innere und Äußere des Hauptkörpers koaxial mit dem Hauptkörper 14a erstreckt. Ferner ist der Auslass 14f für gasphasiges Kältemittel an dem Oberseitenende der Ausströmungsöffnung 14c für gasphasiges Kältemittel ausgebildet. Das Unterseitenende der Ausströmungsöffnung für gasphasiges Kältemittel ist unter einem Verbindungsabschnitt zwischen der Kältemittelzuströmungsöffnung 14b und dem Hauptkörper 14a positioniert.
Die Ausströmungsöffnung 14d für flüssigphasiges Kältemittel ist mit einer Unterseitenendoberfläche (untere Oberfläche) in einer Achsenrichtung des Hauptkörpers 14a verbunden. Die Ausströmungsöffnung 14d für flüssigphasiges Kältemittel umfasst ein Kältemittelrohr, das sich koaxial mit dem Hauptkörper 14a von dem Hauptkörper 14a nach untern erstreckt. Der Auslass 14g für flüssigphasiges Kältemittel ist auf dem Unterseitenende der Ausströmungsöffnung 14d für flüssigphasiges Kältemittel ausgebildet.
Folglich wirbelt das in den Kältemitteleinlass 14e der Kältemittelzuströmungsöffnung 14b strömende Kältemittel, wie durch einen dicken gestrichelten Pfeil von 3 angezeigt, entlang einer Innenwandoberfläche der zylindrischen Form des Hauptkörpers 14a. Die Wirbelströmung bewirkt, dass die Zentrifugalkraft wirkt, um das Kältemittel in flüssige und gasphasige Kältemittel abzuscheiden. Ferner fällt das abgeschiedene flüssigphasige Kältemittel durch die Wirkung der Schwerkraft von dem Hauptkörper 14a abwärts.
Das abwärts fallende abgeschiedene flüssigphasige Kältemittel wird aus dem Auslass 14g für flüssigphasiges Kältemittel der Ausströmungsöffnung 14d für flüssigphasiges Kältemittel strömen gelassen. Das abgeschiedene gasphasige Kältemittel strömt aus dem Auslass 14f für gasphasiges Kältemittel der Kältemittelausströmungsöffnung 14c für gasphasiges Kältemittel. Das heißt, der Gas-Flüssigkeitsabscheider 14 dieser Ausführungsform dient als ein Gas-Flüssigkeits-Zentrifugalabscheider, der das Kältemittel durch die Wirkung der Zentrifugalkraft in gasförmige und flüssigphasige Kältemittel abscheidet.
Wie in 1 gezeigt, ist der Auslass 14f für gasphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 14 über einen Durchgang 15 für gasphasiges Kältemittel mit der Zwischendruckansaugöffnung 11b des Kompressors 11 verbunden. Der Durchgang 15 für gasphasiges Kältemittel ist mit einem Öffnungs-/Schließventil 16a des Durchgangs für das gasphasige Kältemittel versehen, das als ein Öffnungs-/Schließabschnitt des Durchgangs für das gasphasige Kältemittel zum Öffnen und Schließen des Durchgangs 15 für das gasphasige Kältemittel dient. Das Öffnungs-/Schließventil 16a des Durchgangs für das gasphasige Kältemittel ist ein elektromagnetisches Ventil, dessen Betrieb von einer Steuerspannung gesteuert wird, die von der Klimatisierungssteuerung 40 ausgegeben wird.
Insbesondere, wenn die Klimatisierungssteuerung 40 das Öffnungs-/Schließventil 16a des Durchgangs für das gasphasige Kältemittel öffnet, wird die Kältekreislaufvorrichtung auf einen Kältemittelkreis geschaltet, der das gasphasige Kältemittel, das aus dem Auslass 14f für gasphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 14 strömt, auf eine Seite der Zwischendruckansaugöffnung 11b des Kompressors 11 schaltet. Wenn die Klimatisierungssteuerung 40 das Öffnungs-/Schließventil 16a des Durchgangs für das gasphasige Kältemittel schließt, wird die Kältekreislaufvorrichtung auf einen Kältemittelkreis geschaltet, der verhindert, dass das Kältemittel aus dem Auslass 14f für gasphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 14 strömt. Folglich dient das Öffnungs-/Schließventil 16a des Durchgangs für das gasphasige Kältemittel dieser Ausführungsform als ein Kältemittelkreisumschaltabschnitt, der den Kältemittelkreis für die Zirkulation des Kältemittels durch den Kreislauf umschaltet.
Das Öffnungs-/Schließventil 16a des Durchgangs für das gasphasige Kältemittel dient auch als ein Rückschlagventil, das die Strömung nur des Kältemittels aus dem Auslass für gasphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 14 zu der Seite der Zwischendruckansaugöffnung 11b des Kompressors 11 zulässt, wenn der Durchgang 15 für das gasphasige Kältemittel offen ist. Wenn folglich das Öffnungs-/Schließventil 16a des Durchgangs für das gasphasige Kältemittel den Durchgang 15 für gasphasiges Kältemittel öffnet, wird verhindert, dass das Kältemittel von der Seite des Kompressors 11 rückwärts zu dem Gas-Flüssigkeitsabscheider 14 strömt.
Andererseits ist der Auslass 14g für flüssigphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 14 mit der Einlassseite einer festen Zwischendrossel 17 verbunden, die als eine Dekompressionsvorrichtung zum Dekomprimieren des von dem Gas-Flüssigkeitsabscheider 14 abgeschiedenen flüssigphasigen Kältemittels dient. Beispiele für die feste Zwischendrossel 17, die für die Verwendung geeignet ist, können eine Düse, eine Mündung, ein Kapillarrohr, etc. umfassen, die jeweils eine feste Drosselöffnung haben, umfassen. Die Auslassseite der festen Zwischendrossel 17 ist mit der Kältemitteleinlassseite eines Außenwärmetauschers 19 verbunden.
Der Kältemittelauslass 14g für flüssigphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 14 ist mit einem Umleitungsdurchgang 18 für die feste Drossel verbunden, der das von dem Gas-Flüssigkeitsabscheider 14 abgeschiedene flüssigphasige Kältemittel zu der Kältemitteleinlassseite des Außenwärmetauschers 19 leitet, während es die feste Zwischendrossel 17 umgeht. Der Umleitungsdurchgang 18 für die feste Drossel ist mit einem Öffnungs-/Schließventil 16b des Umleitungsdurchgangs versehen, das den Umleitungsdurchgang 18 für die feste Drossel öffnet und schließt. Das Öffnungs-/Schließventil 16b des Umleitungsdurchgangs hat die gleiche grundlegende Struktur wie die des Öffnungs-/Schließventils 16a des Durchgangs für das gasphasige Kältemittel.
Ein Druckverlust, der bewirkt wird, wenn das Kältemittel das Öffnungs-/Schließventil 16b des Umleitungsdurchgangs durchläuft, ist viel kleiner, als der, der bewirkt wird, wenn das Kältemittel die feste Zwischendrossel 17 durchläuft. Wenn folglich die Klimaanlagensteuerung 40 das Öffnungs-/Schließventil 16b des Umleitungsdurchgangs öffnet, strömt das flüssigphasige Kältemittel, das den Gas-Flüssigkeitsabscheider 14 verlässt, über den Umleitungsdurchgang 18 für die feste Drossel in den Außenwärmetauscher 19. Wenn die Klimaanlage 40 andererseits das Öffnungs-/Schließventil 16b des Umleitungsdurchgangs schließt, wird das aus dem Gas-Flüssigkeitsabscheider 14 strömende flüssigphasige Kältemittel von der festen Zwischendrossel 17 dekomprimiert und strömt dann in den Außenwärmetauscher 19.
Alternativ kann die Kältekreislaufvorrichtung anstelle des Öffnungs-/Schließventils 16b des Umleitungsdurchgangs ein elektrisches Dreiwegeventil verwenden. Das elektrische Dreiwegeventil ist geeignet, zwischen einem Kältemittelkreis zum Verbinden des Auslasses 14g für flüssigphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 14 mit der Einlassseite der festen Zwischendrossel 17 und einem anderen Kältemittelkreis zum Verbinden des Auslasses 14g für flüssigphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 14 mit der Einlassseite des Umleitungsdurchgangs 18 für die feste Drossel umzuschalten. Ferner kann alternativ anstelle des Öffnungs-/Schließventils 16b des Umleitungsdurchgangs, der festen Zwischendrossel 17 und dem Umleitungsdurchgang 18 für die feste Drossel ein variabler Drosselmechanismus mit der vollständigen Öffnungsfunktion in einem Kältemittelrohr, das von dem Kältemittelauslass 14g für flüssigphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 14 zu der Kältemitteleinlassseite des Außenwärmetauschers 19 führt, angeordnet sein.
Der Außenwärmetauscher 19 ist in der Motorhaube angeordnet und dient dazu, Wärme zwischen dem durch ihn strömenden Kältemittel und der von einem (nicht gezeigten) Gebläseventilator geblasenen Außenluft auszutauschen. Der Außenwärmetauscher 19 dient dazu, wenigstens in der Luftkühlbetriebsart Wärme von dem Hochdruckkältemittel abzuführen und das Niederdruckkältemittel in der Luftheizbetriebsart zu verdampfen.
Die Kältemittelauslassseite des Außenwärmetauschers 19 ist mit einem Kältemitteleinlass eines Verzweigungsabschnitts 20a verbunden, der die Strömung von Kältemittel, das von dem Außenwärmetauscher 19 abgegeben wird, verzweigt. Der Verzweigungsabschnitt 20a umfasst eine Dreiwegeverbindung, die drei Einlass-/Auslassöffnungen hat, von denen eine der Kältemitteleinlass und die restlichen zwei Kältemittelauslässe sind. Eine derartige Dreiwegeverbindung kann durch Verbinden von Rohren mit verschiedenen Durchmessern oder durch Bereitstellen mehrerer Kältemitteldurchgänge in einem Metall- oder Harzblock ausgebildet werden.
Einer der Kältemittelauslässe des Verzweigungsabschnitts 20a ist mit der Kältemitteleinlassseite eines hochdruckseitigen Kältemitteldurchgangs 21a eines Innenwärmetauschers 21 verbunden. Ferner ist die Auslassseite des hochdruckseitigen Kältemitteldurchgangs 21a des Innenwärmetauschers 21 über ein Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite als die zweite Dekompressionsvorrichtung mit der Kältemitteleinlassseite des Innenverdampfers 22 verbunden.
Der Innenwärmetauscher 21 tauscht Wärme zwischen dem Kältemittel, das durch einen Kältemittelströmungsweg zirkuliert, der von der Kältemittelauslassseite des Außenwärmetauschers 19 zu der Einlassseite des Expansionsventils 13b der niederstufigen Seite führt, und dem Kältemittel, das durch einen anderen Kältemittelströmungsweg zirkuliert, der von der Kältemittelauslassseite des Innenverdampfers 22 zu der Ansaugöffnung 11a des Kompressors 11 führt, aus.
Ein derartiger Innenwärmetauscher 21 kann einen Doppelrohrwärmetauscher oder ähnliches verwenden, der ein Außenrohr, das den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21a für die Zirkulation des Kältemittels von dem Außenwärmetauscher 19 und ein Innenrohr, das im Inneren des Außenrohrs angeordnet ist und einen niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21b für die Zirkulation des Kältemittels von dem Innenverdampfer 22 umfasst.
Ferner ist in dieser Ausführungsform eine Spiralnut an dem Außenumfang des Innenrohrs ausgebildet, so dass es in Richtung der Mitte des Innenrohrs ausgespart ist, wodurch der spiralförmige hochdruckseitige Kältemitteldurchgang 21a zwischen der Außenumfangsoberfläche des Innenrohrs und der Innenumfangsoberfläche des Außenrohrs ausgebildet wird. Folglich kann in der Luftkühlbetriebsart die Durchgangsschnittfläche des hochdruckseitigen Kältemitteldurchgangs 21a für die Strömung des Hochdruckkältemittels mit einer relativ hohen Dichte kleiner als die des niederdruckseitigen Kältemitteldurchgangs 21b für die Strömung des Niederdruckkältemittels mit einer relativ niedrigen Dichte festgelegt werden, wodurch der passende Wärmeaustausch erreicht wird.
Das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite ist eine zweite Dekompressionsvorrichtung, die das Kältemittel, das aus dem hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21a des Innenwärmetauschers 21, der auf der strömungsabwärtigen Seite der Kältemittelströmung des Außenwärmetauschers 19 angeordnet ist, strömt, dekomprimiert. Das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite hat im Wesentlichen die gleiche grundlegende Struktur wie die der ersten Dekompressionsvorrichtung. Somit umfasst das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite einen variablen Drosselmechanismus, dessen Betrieb durch ein Steuersignal gesteuert wird, das von der Klimatisierungssteuerung 40 ausgegeben wird.
Das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite hat auch eine vollständige Schließfunktion zum Schließen des Kältemitteldurchgangs, indem die Drosselöffnung des Ventilkörpers vollständig geschlossen wird, wodurch unterbunden wird, dass das Kältemittel strömungsabwärtig strömt. Das heißt, das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite kann einen Kältemittelströmungsweg schließen, der von der Auslassseite des hochdruckseitigen Kältemitteldurchgangs 21a des Innenwärmetauschers 21 zu der Kältemitteleinlassseite des Innenverdampfers 22 führt.
Der Innenverdampfer 22 ist auf der strömungsaufwärtigen Seite der Lüftungsluftströmung des Innenkondensators 12 in dem Gehäuse 31 der Innenklimatisierungseinheit 30 angeordnet. Der Innenverdampfer 22 ist ein Verdampfer, der das Niederdruckkältemittel in der Luftkühlbetriebsart und den ersten und zweiten Entfeuchtungsheizbetriebsarten durch Austauschen von Wärme zwischen dem Niederdruckkältemittel, das von dem Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite dekomprimiert wird, und der Lüftungsluft, bevor sie an dem Innenkondensator 12 geheizt wird, verdampft. Auf diese Weise zeigt der Innenverdampfer 22 die Wärmeaufnahmewirkung, um die Lüftungsluft zu kühlen.
Der Kältemittelauslass des Innenverdampfers 22 ist mit der Kältemitteleinlassseite des niederdruckseitigen Kältemitteldurchgangs 21b des vorstehend beschriebenen Innenwärmetausches 21 verbunden. Ferner ist die Auslassseite des niederdruckseitigen Kältemitteldurchgangs 21b des Innenwärmetauschers 21 über einen Vereinigungsabschnitt 20b mit der Einlassseite eines Akkumulators 23 verbunden. Der Vereinigungsabschnitt 20b ist aus der gleichen Art von Dreiwegeventil wie der Verzweigungsabschnitt 20a ausgebildet. Die Dreiwegeverbindung hat drei Einlass- und Auslassöffnungen, von denen zwei Kältemitteleinlässe sind und die restliche ein Kältemittelauslass ist.
Der Akkumulator 23 ist ein Gas-Flüssigkeitsabscheider, der das in ihn strömende Kältemittel in flüssige und gasphasige Kältemittel abscheidet, und der das innerhalb des Kreislaufs überschüssige Kältemittel darin speichert. Ein Auslass für gasphasiges Kältemittel des Akkumulators 23 ist mit der Seite der Ansaugöffnung 11a des Kompressors 11 verbunden. Folglich wird verhindert, dass das flüssigphasige Kältemittel in den Kompressor 11 gesaugt wird, wodurch die Flüssigkeitskompression des Kompressors 11 unterdrückt wird.
Der andere Kältemittelauslass des Verzweigungsabschnitts 20a ist über einen Niederdruckkältemitteldurchgang 24 mit dem anderen Kältemitteleinlass des Vereinigungsabschnitts 20b verbunden. Der Niederdruckkältemitteldurchgang 24 ist ein Kältemitteldurchgang, der das aus dem Außenwärmetauscher 19 strömende Kältemittel zu der Einlassseite des Akkumulators 23 leitet, während es den Innenwärmetauscher 21, das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite und den Innenverdampfer 22 umgeht.
Ferner ist ein Öffnungs-/Schließventil 16c des Niederdruckkältemitteldurchgangs in dem Niederdruckkältemitteldurchgang 24 angeordnet, um den Niederdruckkältemitteldurchgang 24 zu öffnen und zu schließen. Das Öffnungs-/Schließventil 16c des Niederdruckkäitemitteldurchgangs hat die gleiche grundlegende Struktur wie die des Öffnungs-/Schließventils 16a des Durchgangs für das gasphasige Kältemittel.
Insbesondere, wenn die Klimatisierungssteuerung 40 das Öffnungs-/Schließventil 16c des Niederdruckkältemitteldurchgangs öffnet und das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite vollständig schließt, wird die Kältekreislaufvorrichtung auf einen Kältemittelkreis geschaltet, der zulässt, dass das Kältemittel, das den Außenwärmetauscher 19 verlässt, von dem Verzweigungsabschnitt 20a zu der Seite des Niederdruckkältemittels 24 strömt. Wenn die Klimatisierungssteuerung 40 das Öffnungs-/Schließventil 16c des Niederdruckkältemitteldurchgangs schließt und das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite in einen vollständig geöffneten Zustand oder einen gedrosselten Zustand bringt, in dem es die Dekompressionswirkung zeigt, wird die Kältekreislaufvorrichtung auf einen Kältemittelkreis geschaltet, der zulässt, dass das Kältemittel, das den Außenwärmetauscher 19 verlässt, von dem Verzweigungsabschnitt 20a zu der Seite des Innenwärmetauschers 21 strömt.
Folglich bilden das Öffnungs-/Schließventil 16c des Niederdruckkältemitteldurchgangs und das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite in dieser Ausführungsform zusammen mit dem vorstehend erwähnten gasphasigen Öffnungs-/Schließventil 16a des Durchgangs für das gasphasige Kältemittel den Kältemittelkreisumschaltabschnitt. Beachten Sie, dass, wenn ein variabler Drosselmechanismus ohne die vollständige Schließfunktion als das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite verwendet wird, ein Öffnungs-/Schließabschnitt mit im Wesentlichen der gleichen Struktur wie das Öffnungs-/Schließventil 16c des Niederdruckkältemitteldurchgangs und ähnliche in einem Kältemittel angeordnet sein können, das von dem Verzweigungsabschnitt 20a zu der Kältemitteleinlassseite des Innenverdampfers 22 führt.
Anstelle des Öffnungs-/Schließventils 16c des Niederdruckkältemitteldurchgangs und des Verzweigungsabschnitts 20a kann ein elektrisches Dreiwegeventil oder ähnliches verwendet werden. Das elektrische Dreiwegeventil ist konzipiert, um zwischen einem Kältemittelkreis, der die Kältemittelauslassseite des Außenwärmetauschers 19 mit dem Vereinigungsabschnitt 20b verbindet, und einem anderen Kältemittelkreis, der die Kältemittelauslassseite des Außenwärmetauschers 19 mit der Einlassseite des hochdruckseitigen Kältemitteldurchgangs 21a des Innenwärmetauschers 21 verbindet, umzuschalten.
Als nächstes wird nachstehend die Innenklimatisierungseinheit 30 beschrieben. Die Innenklimatisierungseinheit 30 dient dazu, die Lüftungsluft, deren Temperatur durch die Kältekreislaufvorrichtung 10 eingestellt wird, in den Fahrzeugraum auszublasen. Die Innenklimatisierungseinheit 30 ist im Inneren des Armaturenbretts (Instrumententafel) in dem vordersten Teil des Fahrzeugraums angeordnet. Die Innenklimatisierungseinheit 30 nimmt ein Gebläse 32, den Innenverdampfer 22, den Innenkondensator 12 und ähnliches in dem Gehäuse 31 auf, das eine Außenhülle bildet.
Das Gehäuse 31 bildet darin einen Luftdurchgang für Lüftungsluft, die in das Fahrzeuginnere geblasen werden soll. Das Gehäuse 31 hat etwas Elastizität und ist aus Harz (zum Beispiel Polypropylen) mit hervorragender Festigkeit ausgebildet. Auf der strömungsaufwärtigsten Seite der Lüftungsluftströmung durch den Luftdurchgang, der in dem Gehäuse 31 ausgebildet ist, ist ein Innen-/Außenluftschalter 33 bereitgestellt, um als Innen-/Außenluftschalter zum Umschalten zwischen Innenluft (Luft im Inneren des Fahrzeugraums) und Außenluft (Luft außerhalb des Fahrzeugraums) zu dienen und die Luft in das Gehäuse 31 einzuleiten.
Der Innen-/Außenluftschalter 33 stellt Öffnungsflächen eines Innenlufteinlasses zum Einleiten der Innenluft in das Gehäuse 31 und eines Außenlufteinlasses zum Einleiten der Außenluft in das Gehäuse 31 unter Verwendung einer Innen-/Außenluftumschaltklappe ein. Auf diese Weise ist die Innen-/Außenluftumschaltklappe 33 geeignet, ein Verhältnis des Volumens der Innenluft zu der Außenluft kontinuierlich zu ändern. Die Innen-/Außenluftumschaltklappe wird von einem elektrischen Aktuator zum Antreiben der (nicht gezeigten) Innen-/Außenluftumschaltklappe angetrieben. Der Betrieb des elektrischen Aktuators wird von einem Steuersignal gesteuert, das von der Klimatisierungssteuerung 40 ausgegeben wird.
Auf der strömungsabwärtigen Seite der Luftströmung der Innen-/Außenluftumschaltklappe 33 ist das Gebläse 32 zum Blasen von in es eingesaugter Luft über die Innen-/Außenluftumschaltklappe 33 in Richtung des Fahrzeuginneren bereitgestellt. Das Gebläse 32 ist ein elektrisches Gebläse, das einen Vielflügel-Zentrifugalventilator (Sirocco-Ventilator) durch einen Elektromotor antreibt. Die Drehzahl (d.h. das Luftblasvolumen) des Gebläses 32 wird durch eine Steuerspannung gesteuert, die von der Klimatisierungssteuerung 40 ausgegeben wird.
Der Innenverdampfer 22 und der Innenkondensator 12, die vorstehend erwähnt sind, sind in Bezug auf die Luftströmung des Gebläses 32 in dieser Reihenfolge auf der strömungsabwärtigen Seite angeordnet. Kurzum ist der Innenverdampfer 22 in Bezug auf den Innenkondensator 12 auf der strömungsaufwärtigen Seite der Lüftungsluftströmung angeordnet. Ein Kühlluftumleitungsdurchgang 35 ist bereitgestellt, um zuzulassen, dass die Lüftungsluft, die den Innenverdampfer 22 durchlaufen hat, unter Umgehung des Innenkondensators 12 in dem Gehäuse 31 strömt.
Eine Luftmischklappe 34 ist auf der strömungsabwärtigen Seite der Luftströmung des Innenverdampfers 22 in dem Gehäuse 31 und auf der strömungsaufwärtigen Seite der Lüftungsluftströmung des Innenkondensators 12 und dem Kühlluftumleitungsdurchgang 35 angeordnet. Die Luftmischklappe 34 dient dazu, das Verhältnis des Volumens an Luft, das den Innenkondensator 12 durchläuft, zu dem der Luft, die den Kühlluftumleitungsdurchgang 35 durchläuft, der Lüftungsluft, die den Innenverdampfer 22 durchlaufen hat, einzustellen.
Auf der strömungsabwärtigen Seite der Lüftungsluftströmung des Innenkondensators 12 und des Kühlluftumleitungsdurchgangs 35 ist ein (nicht gezeigter) Mischraum bereitgestellt, um die Lüftungsluft, die von dem Innenkondensator 12 geheizt wird, und die Lüftungsluft, die den Kühlluftumleitungsdurchgang 35 durchläuft und nicht von dem Innenkondensator 12 geheizt wird, zu vermischen. Öffnungen zum Blasen der Lüftungsluft (klimatisierte Luft), die in dem Mischraum vermischt wird, in das Fahrzeuginnere als einem Raum, der klimatisiert werden soll, sind auf der strömungsabwärtigsten Seite der Lüftungsiuftströmung in dem Gehäuse 31 bereitgestellt.
Insbesondere umfassen die Öffnungen eine Gesichtsluftöffnung zum Blasen der klimatisierten Luft in Richtung des Oberkörpers eines Fahrgasts in dem Fahrzeugraum, eine Fußluftöffnung zum Blasen der klimatisierten Luft in Richtung der Füße des Fahrgasts und eine Entfrosterluftöffnung zum Blasen der klimatisierten Luft in Richtung der Innenseite einer Windschutzscheibe des Fahrzeugs (wobei alle diese Öffnungen nicht gezeigt sind). Ein Gesichtsluftauslass, ein Fußluftauslass und ein Entfrosterauslass (wobei alle diese Auslässe nicht gezeigt sind), die in dem Fahrzeugraum bereitgestellt sind, sind über jeweilige Kanäle, die die Luftdurchgänge bilden, jeweils mit den strömungsabwärtigen Seiten der Lüftungsluftströmungen der Gesichtsöffnung, der Fußöffnung und der Entfrosteröffnung verbunden.
Folglich stellt die Luftmischklappe 34 das Verhältnis des Volumens von Luft, die den Innenkondensator 12 durchläuft, zu dem von Luft, die den Kühlluftumleitungsdurchgang 35 durchläuft, ein, um dadurch die Temperatur von klimatisierter Luft, die in dem Mischraum vermischt wird, einzustellen, wodurch die Temperatur der klimatisierten Luft, die aus jedem Luftauslass in dem Fahrzeuginneren geblasen wird, gesteuert wird.
Das heißt, die Luftmischklappe 34 dient als eine Temperatureinstelleinheit, die geeignet ist, die Temperatur der klimatisierten Luft, die in das Fahrzeuginnere geblasen werden soll, einzustellen. Die Luftmischklappe 34 wird von einem (nicht gezeigten) elektrischen Aktuator zum Antreiben der Luftmischklappe angetrieben. Der Betrieb des elektrischen Aktuators wird durch ein Steuersignal gesteuert, das von der Klimatisierungssteuerung 40 ausgegeben wird.
Eine Gesichtsklappe zum Einstellen einer Öffnungsfläche der Gesichtsluftöffnung ist auf der strömungsaufwärtigen Seite der Lüftungsluftströmung der Gesichtsluftöffnung positioniert; eine Fußklappe zum Einstellen einer Öffnungsfläche der Fußluftöffnung ist auf der strömungsaufwärtigen Seite der Lüftungsluftströmung der Fußluftöffnung positioniert; und eine Entfrosterklappe zum Einstellen einer Öffnungsfläche der Entfrosterluftöffnung ist auf der strömungsaufwärtigen Seite der Lüftungsluftströmung der Entfrosterluftöffnung positioniert (wobei diese Klappen nicht gezeigt sind).
Diese Gesichtsklappe, Fußklappe und Entfrosterklappe dienen als Luftauslassbetriebsart-Umschaltabschnitte zum Umschalten zwischen Luftauslassbetriebsarten. Diese Klappen werden in Zusammenwirkung mit dem elektrischen Aktuator zum Antreiben einer (nicht gezeigten) Luftauslassbetriebsartklappe über einen Verbindungsmechanismus oder ähnliches gekoppelt und angetrieben. Beachten Sie, dass der Betrieb des elektrischen Aktuators auch von einem Steuersignal gesteuert wird, das von der Klimatisierungssteuerung 40 ausgegeben wird.
Hier umfassen die Luftauslassbetriebsarten, die von einem Luftauslassbetriebsart-Umschaltabschnitt umgeschaltet werden, eine Gesichtsbetriebsart, eine Zweihöhenbetriebsart, eine Fußbetriebsart und eine Fuß-Entfrosterbetriebsart. In der Gesichtsbetriebsart wird der Gesichtsluftauslass vollständig geöffnet, zum Luft aus dem Gesichtsluftauslass in Richtung einer oberen Körperhälfte eines Fahrgasts in dem Fahrzeugraum zu blasen. In der Zweihöhenbetriebsart werden sowohl der Gesichtsluftauslass als auch der Fußluftauslass geöffnet, um die Luft in Richtung der oberen Körperhälfte und der Füße des Fahrgasts in dem Fahrzeugraum zu blasen. In der Fußbetriebsart wird der Fußluftauslass vollständig geöffnet und der Entfrosterluftauslass wird nur um einen kleinen Öffnungsgrad geöffnet, um Luft hauptsächlich aus dem Fußluftauslass zu blasen. In der Fußentfrosterbetriebsart werden der Fußluftauslass und der Entfrosterluftauslass in dem gleichen Grad geöffnet, um Luft sowohl aus dem Fußluftauslass als auch dem Entfrosterluftauslass zu blasen.
Ferner wird ein Luftauslassbetriebsart-Auswahlschalter, der in einem Bedienfeld bereitgestellt ist, von dem Fahrgast betätigt, so dass der Entfrosterluftauslass vollständig offen ist, um die Festlegung einer Entfrosterbetriebsart zum Blasen von Luft aus dem Entfrosterluftauslass in Richtung der Innenseite der Windschutzscheibe des Fahrzeugs zu ermöglichen.
Als nächstes wird nachstehend eine elektrische Steuerung dieser Ausführungsform beschrieben. Die Klimatisierungssteuerung 40 ist aus einem bekannten Mikrocomputer einschließlich CPU, ROM, RAM und ähnlichen und einer peripheren Schaltung dazu aufgebaut. Die Klimatisierungssteuerung steuert die Betriebe verschiedener Klimatisierungssteuerziele (Kompressor 11, jeweilige Öffnungs-/Schließventile 16a bis 16c, Gebläse 32 und ähnliches), die mit der Ausgangsseite der Steuerung verbunden sind, indem sie verschiedene Arten von Berechnungen und Verarbeitungen basierend auf Klimatisierungssteuerprogrammen durchführt, die in dem ROM gespeichert sind.
Die Eingangsseite der Klimatisierungssteuerung 40 ist mit einer Gruppe von Sensoren für die Klimatisierungssteuerung verbunden und empfängt Erfassungssignale, die von der Gruppe dieser Sensoren eingegeben werden.
Die Gruppe von Sensoren für die Klimatisierungssteuerung, die mit der Eingangsseite verbunden ist, umfasst insbesondere einen Innenluftensor, einen Außenluftsensor, einen Sonnenstrahlungssensor, einen Verdampfertemperatursensor 41, einen kondensatorauslassseitigen Kältemitteltemperatursensor 42, einen Abgabedrucksensor 43, einen Außenvorrichtungstemperatursensor 44, und einen Blaslufttemperatursensor. Der Innenluftsensor erfasst eine Fahrzeuginnentemperatur Tr. Der Außenluftsensor dient als eine Außenlufttemperaturerfassungseinrichtung, die eine Außenlufttemperatur Tam erfasst. Der Sonnenstrahlungssensor erfasst eine Sonnenstrahlungsmenge As in dem Fahrzeuginneren. Der Verdampfertemperatursensor 41 dient als eine Verdampferblastemperatur-Erfassungseinrichtung, die eine Blaslufttemperatur (Verdampfertemperatur) Te der Luft von dem Innenverdampfer 22 erfasst. Der kondensatorauslassseitige Kältemitteltemperatursensor 42 dient als eine kondensatorauslassseitige Temperaturerfassungseinrichtung, die eine kondensatorauslassseitige Kältemitteltemperatur Tco des Kältemittels auf der Auslassseite des Innenkondensators 12 erfasst. Der Abgabedrucksensor 43 dient als eine Abgabedruckerfassungseinrichtung, die einen hochdruckseitigen Kältemitteldruck Pd eines von dem Kompressor 11 ausgestoßenen hochdruckseitigen Kältemittels erfasst. Der Außenvorrichtungstemperatursensor 44 dient als eine Außenvorrichtungstemperaturerfassungsvorrichtung, die eine außenvorrichtungsauslassseitige Kältemitteltemperatur Ts des Kältemittels auf der Auslassseite des Außenwärmetauschers 19 erfasst. Der Blaslufttemperatursensor oder ähnliches dient als eine Blaslufttemperaturerfassungseinrichtung, die die Blaslufttemperatur (Fahrzeuginnenblaslufttemperatur) TAV der in das Fahrzeuginnere geblasenen Luft erfasst.
Der Verdampfertemperatursensor 41 dieser Ausführungsform ist geeignet, die Temperatur der Wärmeaustauschrippe des Innenverdampfers 22 zu erfassen. Jedoch kann der Verdampfertemperatursensor 41 als den Verdampfertemperatursensor eine Temperaturerfassungseinrichtung verwenden, die die Temperatur von anderen Teilen des Innenverdampfers 22 erfasst. Alternativ kann der Verdampfertemperatursensor 41 eine Temperaturerfassungseinrichtung verwenden, die die Temperatur von Kältemittel erfasst, das durch den Innenverdampfer 22 zirkuliert.
Der Außenvorrichtungstemperatursensor 44 dieser Ausführungsform ist geeignet, die Temperatur des Kältemittels auf der Auslassseite des Außenwärmetauschers 19 zu erfassen. Der Außenvorrichtungstemperatursensor 44 kann jedoch eine Temperaturerfassungsvorrichtung verwenden, die die Temperatur anderer Teile des Außenwärmetauschers 19 erfasst. Alternativ kann der Außenvorrichtungstemperatursensor 44 eine Temperaturerfassungseinrichtung verwenden, die die Temperatur von Kältemittel, das durch den Außenwärmetauscher 19 zirkuliert, erfasst.
Die Eingangsseite der Klimatisierungssteuerung 40 ist mit einem (nicht gezeigten) Bedienfeld verbunden, das in der Nähe einer Instrumententafel auf der Vorderseite des Fahrzeugraums angeordnet ist. Bediensignale von verschiedenen Bedienschaltern, die auf dem Bedienfeld bereitgestellt sind, werden in die Eingangsseite der Klimatisierungssteuerung eingespeist.
Insbesondere umfassen die verschiedenen Arten von Bedienschaltern, die auf dem Bedienfeld bereitgestellt sind, einen Automatikschalter, einen Luftkühl- (A/C-) Schalter, einen Luftvolumenfestlegungsschalter, einen Temperaturfestlegungsschalter und einen Ausblasbetriebsartauswahlschalter. Der Automatikschalter ist geeignet, einen automatischen Steuerbetrieb der Fahrzeugklimaanlage 1 festzulegen oder zurückzusetzen. Der Luftkühl- (A/C-) Schalter ist geeignet, festzulegen, ob die Luftkühlung des Fahrzeuginneren durchgeführt wird oder nicht. Der Luftvolumenfestlegungsschalter dient dazu, das Volumen von Luft von dem Gebläse 32 manuell festzulegen. Der Temperaturfestlegungsschalter dient als ein Zieltemperaturfestlegungsabschnitt zum Festlegen einer Zieltemperatur Tsoll des Fahrzeuginneren des Fahrzeuginneren. Der Ausblasbetriebsartauswahlschalter dient dazu, eine Luftausblasbetriebsart manuell festzulegen.
Die Klimatisierungssteuerung 40 ist integral mit einer Steuereinheit zum Steuern verschiedener Klimatisierungssteuerzielvorrichtungen, die mit einer Ausgangsseite der Steuerung verbunden sind, aufgebaut. Die Steuereinheit zum Steuern des Betriebs jeder der Steuerzielvorrichtungen kann eine Struktur (Hardware und Software) umfassen, die geeignet ist, den Betrieb jeder der Steuerzielvorrichtungen zu steuern.
Zum Beispiel bildet in dieser Ausführungsform eine Struktur zum Steuern des Betriebs des Elektromotors in dem Kompressor 11 eine Abgabekapazitätssteuerung, und eine Struktur zum Steuern der Betriebe der Kältemitteiströmungsweg-Umschaltabschnitte 16a und 16c bildet eine Kältemittelströmungswegsteuerung. Es ist offensichtlich, dass die Abgabekapazitätssteuerung, die Kältemittelströmungswegsteuerung und ähnliche in Bezug auf die Klimatisierungssteuerung 40 als eine andere getrennte Steuerung aufgebaut sein können.
Als nächstes wird der Betrieb der Fahrzeugklimaanlage 1 mit der vorstehenden Ausführungsform in dieser Ausführungsform unter Bezug auf 4 bis 7 beschrieben. Wie vorstehend erwähnt, kann die Klimaanlage 1 dieser Ausführungsform die jeweiligen Betriebe in der Luftkühlbetriebsart, der Luftheizbetriebsart und ferner den ersten und zweiten Entfeuchtungsheizbetriebsarten durchführen. Das Umschalten zwischen diesen Betriebsarten wird durch Ausführen eines in der Klimatisierungssteuerung 40 vorgespeicherten Klimatisierungssteuerprogramms durchgeführt.
4 ist ein Flussdiagramm, das ein Steuerverfahren einer Hauptroutine des Klimatisierungssteuerprogramms zeigt. Das Steuerverfahren beginnt, wenn der Betriebsschalter der Fahrzeugklimaanlage 1, der auf dem Bedienfeld installiert ist, einmal eingeschaltet (EIN) wird. Die Steuerschritte in den jeweiligen Flussdiagrammen von 4 und 5 bilden verschiedene funktionale Komponenten, die in der Klimatisierungssteuerung 40 enthalten sind.
Zuerst wird in Schritt S1 die Initialisierung einer Markierung, eines Speichers, eines Zeitschalters, etc. zur anfänglichen Ausrichtung verschiedener Klimatisierungssteuerzielvorrichtungen und ähnlicher durchgeführt und dann geht der Betrieb weiter zu Schritt S2. In der Initialisierung von Schritt S1 wird manchmal ein Wert, der an dem Ende der vorhergehenden Bedienung der Fahrzeugklimaanlage 1 gespeichert wird, aus den Markierungen und Speichern beibehalten.
In Schritt S2 wird ein Bediensignal von dem Bedienfeld gelesen. In dem folgenden Schritt S3 wird ein Erfassungssignal von der Sensorgruppe für die Klimatisierungssteuerung gelesen und dann geht der Betrieb weiter zu Schritt S4. In Schritt S4 wird die Ziellufttemperatur TAO der Lüftungsluft, die in das Fahrzeuginnere geblasen wird, basierend auf dem in Schritt S2 gelesenen Bediensignal ebenso wie dem in Schritt S3 gelesenen Erfassungssignal berechnet.
Insbesondere wird in Schritt S4 die Ziellufttemperatur TAO unter Verwendung der nachstehenden Formel F1 berechnet. $TAO = Ksoll \times Tsoll - Kr \times Tr - Kam \times Tam - Ks \times As + C$
wobei Tsoll eine voreingestellte Temperatur ist, die von dem Temperaturfestlegungsschalter festgelegt wird, Tr eine Fahrzeuginnentemperatur (Innenlufttemperatur) ist, die von dem Innenlufttemperatursensor erfasst wird, Tam eine Außenlufttemperatur ist, die von dem Außenluftsensor erfasst wird, und As eine Sonnenstrahlungsmenge ist, die von dem Sonnenstrahlungssensor erfasst wird. Ksoll, Kr, Kam und Ks sind Steuerverstärkungen und C ist eine Korrekturkonstante.
In dem folgenden Schritt S5 wird die Gebläsekapazität des Gebläses 32 (oder das Luftvolumen, das von ihm geblasen wird) bestimmt, und der Betrieb geht weiter zu Schritt S6. Insbesondere wird in Schritt S5 das Volumen von Luft von dem Gebläse 32 (im Detail eine Gebläsemotorspannung, die an den Elektromotor angelegt werden soll) unter Bezug auf das Steuerkennfeld, das vorab in der Klimatisierungssteuerung 40 gespeichert wird, basierend auf der in Schritt S4 bestimmten Ziellufttemperatur TAO bestimmt.
Insbesondere wird in dieser Ausführungsform die Gebläsemotorspannung in einem sehr niedrigen Temperaturbereich und einem sehr hohen Temperaturbereich der Ziellufttemperatur TAO auf einen hohen Pegel nahe dem Maximum festgelegt, wodurch das von dem Gebläse 32 geblasene Luftvolumen etwa auf einen maximalen Pegel gesteuert wird. Wenn die Ziellufttemperatur TAO von dem sehr tiefen Temperaturbereich auf einen mittleren Temperaturbereich erhöht wird, wird die Gebläsemotorspannung mit zunehmender Ziellufttemperatur TAO verringert, um dadurch das von dem Gebläse 32 geblasene Luftvolumen zu verringern.
Wenn die Ziellufttemperatur TAO von dem äußerst hohen Temperaturbereich in den Zwischentemperaturbereich verringert wird, wird die Gebläsemotorspannung mit abnehmender Ziellufttemperatur TAO verringert, um dadurch das Volumen der von dem Gebläse 32 geblasenen Luft zu verringern. Wenn die Ziellufttemperatur TAO in einen vorgegebenen Zwischentemperaturbereich eintritt, wird die Gebläsemotorspannung minimiert, um dadurch das Volumen der von dem Gebläse 32 geblasenen Luft zu minimieren.
In Schritt S6 wird eine Betriebsart basierend auf dem in Schritt S2 gelesenen Bediensignal und der Ziellufttemperatur TAO bestimmt. Insbesondere, wenn der A/C-Schalter eingeschaltet (EIN) wird und die Ziellufttemperatur TAO niedriger als eine vorgegebene Luftkühlreferenztemperatur α ist, wird die Betriebsart in Schritt S6 als die Luftkühlbetriebsart bestimmt. Dann geht der Betrieb weiter zu Schritt S7.
Wenn der A/C-Schalter eingeschaltet (EIN) wird und die Ziellufttemperatur TAO gleich oder höher als die Luftkühlreferenztemperatur α ist, wird die Betriebsart in Schritt S6 als die Entfeuchtungsheizbetriebsart (insbesondere entweder die erste Entfeuchtungsheizbetriebsart oder die zweite Entfeuchtungsheizbetriebsart) bestimmt. Dann geht der Betrieb weiter zu S8.
Wenn der A/C-Schalter ausgeschaltet (AUS) wird, wird die Betriebsart in Schritt S6 als die Luftheizbetriebsart bestimmt, und dann geht der Betrieb weiter zu Schritt S9. In den Schritten S7 bis S9 wird das Steuerverfahren, das jeder der Betriebsarten entspricht, ausgeführt, und dann geht der Betrieb weiter zu Schritt S10. Die detaillierten Inhalte der in den Schritten S7 bis S9 durchgeführten Steuerverfahren werden später beschrieben.
In dem folgenden Schritt S10 wird eine Lufteinlassbetriebsart, das heißt, der Schaltzustand des Innen-/Außenluftschalters 33 bestimmt, und dann geht der Betrieb weiter zu Schritt S11. Insbesondere wird in Schritt S10 die Lufteinlassbetriebsart basierend auf der Ziellufttemperatur TAO unter Bezug auf das vorab in der Klimatisierungssteuerung 40 gespeicherte Steuerkennfeld bestimmt. In dieser Ausführungsform hat eine Außenluftbetriebsart zum Einleiten der Außenluft im Grunde eine höhere Priorität gegenüber den anderen Betriebsarten. Wenn die Ziellufttemperatur jedoch der sehr tiefe Temperaturbereich wird und die hohe Luftkühlleisung oder ähnliches erwünscht ist, wird eine Innenluftbetriebsart ausgewählt.
In Schritt S11 wird eine Luftauslassbetriebsart bestimmt, und dann geht der Betrieb weiter zu Schritt S12. Insbesondere wird in Schritt S11 die Luftauslassbetriebsart basierend auf der Ziellufttemperatur TAO unter Bezug auf das vorab in der Klimatisierungssteuerung 40 gespeicherte Steuerkennfeld bestimmt. Da in dieser Ausführungsform die Ziellufttemperatur TAO von dem hohen Temperaturbereich zu dem niedrigen Temperaturbereich verringert wird, wird die Luftauslassbetriebsart in dieser Reihenfolge von der Fußbetriebsart auf die Zweihöhenbetriebsart und die Gesichtsbetriebsart umgeschaltet.
In Schritt S12 werden das Steuersignal und die Steuerspannung an verschiedene Steuerzielvorrichtungen ausgegeben, die mit der Ausgangsseite der Klimatisierungssteuerung 40 verbunden sind, um den in den vorstehenden Schritten S6 bis S11 bestimmten Steuerzustand zu erhalten. Wenn dann in dem folgenden Schritt S13 bestimmt wird, dass ein Steuerzyklus τ nach der Bereitschaft für den Steuerzyklus τ abgelaufen ist, kehrt der Betrieb zu Schritt S2 zurück.
Wie vorstehend erwähnt, umfasst die in 4 gezeigte Hauptroutine das Lesen des Erfassungssignals und des Bediensignals, das Bestimmen des Steuerzustands jeder Steuerzielvorrichtung und das Ausgeben des Steuersignals und der Steuerspannung an die entsprechende Steuerzielvorrichtung. Eine derartige Hauptroutine wird wiederholt durchgeführt. Die Hauptroutine wird kontinuierlich ausgeführt, bis angefordert wird, dass der Betrieb der Fahrzeugklimaanlage 1 stoppt (zum Beispiel wird der Bedienschalter AUSgeschaltet). Als nächstes werden die Verfahren in den jeweiligen Betriebsarten, die in den Schritten S7 bis S9 durchgeführt werden, um Detail beschrieben.
(a) Luftkühlbetriebsart
Zuerst wird die in Schritt S7 durchgeführte Luftkühlbetriebsart beschrieben. In der Luftkühlbetriebsart öffnet die Klimatisierungssteuerung 40 das Expansionsventil 13a der hochstufigen Seite vollständig, bringt das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite in einen Drosselzustand, schließt das Öffnungs-/Schließventil 16a des Durchgangs für das gasphasige Kältemittel, öffnet das Öffnungs-/Schließventil 16b des Umleitungsdurchgangs und schließt das Öffnungs-/Schließventil 16c des Niederdruckkältemitteldurchgangs.
Wie durch offene Pfeile in 1 angezeigt, wird folglich die Kältekreislaufvorrichtung 10 in der Luftkühlbetriebsart aufgebaut, um zuzulassen, dass das Kältemittel in dieser Reihenfolge durch den Kompressor 11, den Innenkondensator 12, (das Expansionsventil 13a der hochstufigen Seite, den Gas-Flüssigkeitsabscheider 14, den Umleitungsdurchgang 18 für die feste Drossel), den Außenwärmetauscher 19, den Verzweigungsabschnitt 20a, den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21a des Innenwärmetauschers 21, das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite, den Innenverdampfer 22, den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21b des Innenwärmetauschers 21, den Vereinigungsabschnitt 20b, den Akkumulator 23 und den Kompressor 11 zirkuliert.
Mit dem vorstehenden Kältemittelkreisaufbau werden die Betriebszustände der jeweiligen Komponenten der Kältekreislaufvorrichtung 10 basierend auf der in dem Steuerschritt S4 berechneten Ziellufttemperatur TAO und den Erfassungssignalen von der Sensorgruppe bestimmt.
Zum Beispiel wird das Steuersignal, das an den Elektromotor des Kompressors 11 ausgegeben werden soll, auf die folgende Weise bestimmt. Zuerst wird eine Zielverdampferauslasslufttemperatur TEO des Innenverdampfers 22 basierend auf der Ziellufttemperatur TAO unter Bezug auf das vorab in der Klimatisierungssteuerung 40 gespeicherte Steuerkennfeld bestimmt. Die Zielverdampferauslasslufttemperatur TEO wird als eine vorgegebene Temperatur (in dieser Ausführungsform 1°C) oder höher bestimmt, was höher als eine Forstbildungstemperatur (0°C) ist, um die Frostbildung (Frost) an dem Innenverdampfer 22 zu verhindern.
Dann wird die Drehzahl des Kompressors basierend auf einer Abweichung zwischen der Zielverdampferauslasslufttemperatur TEO und einer Blaslufttemperatur (Verdampfertemperatur) Te der Luft, die aus dem Innenverdampfer 22 geblasen wird, die von dem Verdampfertemperatursensor 41 erfasst wird, wie folgt bestimmt. Insbesondere wird die Drehzahl des Kompressors 11 derart bestimmt, dass die Blaslufttemperatur Te der Luft, die von dem Innenverdampfer 22 geblasen wird, sich unter Verwendung eines Rückkopplungssteuerverfahrens der Zielverdampferauslasslufttemperatur TEO nähert.
Das Steuersignal, das an das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite ausgegeben werden soll, wird derart bestimmt, dass ein Unterkühlungsgrad des Kältemittels, das in das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite strömt, sich einem Zielunterkühlungsgrad nähert. Der Zielunterkühlungsgrad wird derart bestimmt, dass der Leistungskoeffizient (COP) des Kreislaufs basierend auf einer kondensatorauslassseitigen Kältemitteltemperatur Tco, die von dem kondensatorauslassseitigen Kältemitteltemperatursensor 42 erfasst wird, ebenso wie dem hochdruckseitigen Kältemitteldruck Pd, der von dem Abgabedrucksensor 43 erfasst wird, unter Bezug auf das vorab in der Klimatisierungssteuerung 40 gespeicherte Steuerkennfeld im Wesentlichen maximiert wird.
Das Steuersignal, das an den elektrischen Aktuator zum Antreiben der Luftmischklappe ausgegeben werden soll, wird derart bestimmt, dass die Luftmischklappe 34 einen Luftdurchgang auf der Seite des Innenkondensators 12 schließt und dass die gesamte Menge an Lüftungsluft, die den Innenverdampfer 22 durchlaufen hat, die Seite des Kühlluftumleitungsdurchgangs 35 durchlaufen kann. Beachten Sie, dass der Öffnungsgrad der Luftmischklappe 34 in der Luftkühlbetriebsart derart gesteuert werden kann, dass die Blaslufttemperatur TAV sich der Ziellufttemperatur nähert. Das Steuersignal und ähnliche, die auf die vorstehend beschriebene Weise bestimmt werden, werden in dem Schritt S12 der Hauptroutine an jede der Klimatisierungssteuerzielvorrichtungen ausgegeben.
Folglich strömt in der Kältekreislaufvorrichtung 10 in der Luftkühlbetriebsart das von der Abgabeöffnung 11c des Kompressors 11 abgegebene Hochtemperatur- und Hochdruckkältemittel in den Innenkondensator 12. Zu dieser Zeit schließt die Luftmischklappe 34 einen Luftdurchgang des Innenkondensators 12, so dass das in den Innenkondensator 12 strömende Kältemittel aus dem Innenkondensator 12 strömt, während es kaum Wärme in die Lüftungsluft abführt.
Das aus dem Innenkondensator 12 strömende Kältemittel strömt in dieser Reihenfolge durch das Expansionsventil 13a der hochstufigen Seite in den Außenwärmetauscher 19, den Gas-Flüssigkeitsabscheider 14 und den Umleitungsdurchgang 18 für die feste Drossel. Da insbesondere das Expansionsventil 13a der hochstufigen Seite vollständig offen ist, strömt das aus dem Innenkondensator 12 strömende Kältemittel von dem Kältemitteleinlass 14e des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 14 in den Gas-Flüssigkeitsabscheider 14, während es von dem Expansionsventil 13a der hochstufigen Seite kaum dekomprimiert wird.
Zu dieser Zeit führt das Kältemittel in dem Innenkondensator 12 kaum Wärme in die Lüftungsluft ab, wodurch das in den Gas-Flüssigkeitsabscheider 14 strömende Kältemittel in einen gasphasigen Zustand gebracht wird. Folglich lässt der Gas-Flüssigkeitsabscheider 14 zu, dass das gasphasige Kältemittel aus dem Auslass 14g für flüssigphasiges Kältemittel strömt, ohne das Kältemittel in die gasförmigen und flüssigphasigen Kältemittel abzuscheiden. Da ferner das Öffnungs-/Schließventil 16a des Durchgangs für das gasphasige Kältemittel geschlossen ist, strömt das Kältemittel niemals aus dem Auslass 14f für gasphasiges Kältemittel.
Das gasphasige Kältemittel, das aus dem Auslass 14g für flüssigphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 14 strömt, strömt über den Umleitungsdurchgang 18 für die feste Drossel in den Außenwärmetauscher 19, da das Öffnungs-/Schließventil 16b des Umleitungsdurchgangs offen ist. Das in den Außenwärmetauscher 19 strömende Kältemittel tauscht Wärme mit der von dem Gebläseventilator geblasenen Außenluft aus, um Wärme davon abzuführen, und wird somit herunter gekühlt, so dass es den Zielunterkühlungsgrad hat.
Das aus dem Außenwärmetauscher 19 strömende Kältemittel strömt über den Verzweigungsabschnitt 20a in den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21a des Innenwärmetauschers 21, da das Öffnungs-/Schließventil 16c des Niederdruckkältemitteldurchgangs geschlossen ist und das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite in den Drosselzustand gebracht ist. Das Hochdruckkältemittel, das in den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21a des Innenwärmetauschers 21 strömt, tauscht Wärme mit dem Niederdruckkältemittel aus, das durch den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21 zirkuliert, wobei seine Enthalpie weiter verringert wird.
Das aus dem hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21a des Innenwärmetauscher 21 strömende Kältemittel strömt in das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite in dem Drosselzustand, um in das Niederdruckkältemittel dekomprimiert zu werden. Dann strömt das Niederdruckkältemittel, das von dem Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite dekomprimiert wurde, in den Innenverdampfer 22 und nimmt Wärme aus der von dem Gebläse 32 geblasenen Lüftungsluft auf, um sich selbst zu verdampfen. Folglich wird die Lüftungsluft gekühlt.
Das aus dem Innenverdampfer 22 strömende Kältemittel strömt in den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21b des Innenwärmetauschers 21 und tauscht Wärme mit dem Kältemittel aus, das durch den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21a zirkuliert, womit seine Enthalpie erhöht wird. Das aus dem niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21b des Innenwärmetauscher 21 strömende Kältemittel strömt über den Vereinigungsabschnitt 20b in den Akkumulator 23, um in flüssige und gasphasige Kältemittel abgeschieden zu werden. Das durch den Akkumulator 23 abgeschiedene gasphasige Kältemittel wird in die Ansaugöffnung 11a des Kompressors 11 gesaugt und durch den Kompressionsmechanismus der niederstufigen Seite und den Kompressionsmechanismus der hochstufigen Seite erneut komprimiert.
Wie vorstehend erwähnt, wird der Kältekreislauf in der Luftkühlbetriebsart derart aufgebaut, dass das Kältemittel an dem Außenwärmetauscher 19 Wärme abführt und dass das Kältemittel an dem Innenverdampfer 22 verdampft, wodurch die von dem Innenverdampfer 22 gekühlte Lüftungsluft in das Fahrzeuginnere geblasen werden kann. Folglich kann das Kühlen des Fahrzeuginneren erreicht werden. Beachten Sie, dass der Kompressor als ein einstufiger Boost-Kompressor dient, da in der Luftkühlbetriebsart das Öffnungs-/Schließventil 16a des Durchgangs für das gasphasige Kältemittel geschlossen ist.
Ferner wird die Kältekreislaufvorrichtung 10 in der Luftkühlbetriebsart dieser Ausführungsform auf den Kältemittelkreis geschaltet, in dem der Innenwärmetauscher 21 Wärme zwischen dem aus dem Außenwärmetauscher 19 strömenden Hochdruckkältemittel und dem aus dem Innenverdampfer 22 strömenden Niederdruckkältemittel austauscht. Folglich kann eine Enthalpiedifferenz (Kältekapazität) zwischen dem Kältemittel auf der Auslassseite des Innenverdampfers 22 und dem Kältemittel aus dessen Einlassseite erhöht werden, um den COP der Kältekreislaufvorrichtung 10 zu verbessern.
(b) Luftheizbetriebsart
Als nächstes wird die in Schritt S9 durchgeführte Luftheizbetriebsart vor der Entfeuchtungsheizbetriebsart beschrieben. In der Luftheizbetriebsart bringt die Klimatisierungssteuerung 40 das Expansionsventil 13a der hochstufigen Seite in einen Drosselzustand, schließt das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite vollständig, öffnet das Öffnungs-/Schließventil 16a des Durchgangs für das gasphasige Kältemittel, schließt das Öffnungs-/Schließventil 16b des Umleitungsdurchgangs und öffnet das Öffnungs-/Schließventil 16c des Niederdruckkältemitteldurchgangs.
Wie durch schwarze Pfeile in 1 angezeigt, wird folglich in der Kältekreislaufvorrichtung 10 in der Luftheizbetriebsart der sogenannte Gaseinspritzkreislauf aufgebaut. In dem Gaseinspritzkreislauf zirkuliert das Kältemittel in dieser Reihenfolge durch den Kompressor 11, den Innenkondensator 12, das Expansionsventil 13a der hochstufigen Seite, den Gas-Flüssigkeitsabscheider 14, die feste Zwischendrossel 17, den Außenwärmetauscher 19, den Verzweigungsabschnitt 20a, den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang 24, den Vereinigungsabschnitt 20b, den Akkumulator 23 und den Kompressor 11. Gleichzeitig strömt das gasphasige Kältemittel von dem Auslass 14f für gasphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 14 in die Zwischendruckansaugöffnung 11b des Kompressors 11.
Mit dem vorstehenden Kältemittelkreisaufbau werden die Betriebszustände der jeweiligen Komponenten der Kältekreislaufvorrichtung 10 basierend auf der Ziellufttemperatur TAO und den Erfassungssignalen von der Sensorgruppe bestimmt.
Zum Beispiel wird das Steuersignal, das an den Elektromotor des Kompressors 11 ausgegeben werden soll, auf die folgende Weise bestimmt. Zuerst wird ein Zielhochdruck Tpd des hochdruckseitigen Kältemitteldrucks Pd basierend auf der Ziellufttemperatur TAO unter Bezug auf das vorab in der Klimatisierungssteuerung 40 gespeicherte Steuerkennfeld bestimmt. Basierend auf einer Abweichung zwischen dem Zielhochdruck Tpd und dem hochdruckseitigen Kältemitteldruck Pd wird unter Verwendung des Rückkopplungssteuerungsverfahren die Drehzahl des Kompressors 11 bestimmt, so dass der hochdruckseitige Kältemitteldruck Pd sich dem Zielhochdruck Tpd nähert.
Das Steuersignal, das an das Expansionsventil 13a der hochstufigen Seite ausgegeben werden soll, wird derart bestimmt, dass ein Unterkühlungsgrad des Kältemittels, das in das Expansionsventil 13a der hochstufigen Seite strömt, sich dem Zielunterkühlungsgrad nähert. Das Steuersignal, das an den elektrischen Aktuator zum Antreiben der Luftmischklappe ausgegeben werden soll, wird derart bestimmt, dass die Luftmischklappe 34 einen Luftdurchgang auf der Seite des Kühlluftumleitungsdurchgangs 35 schließt und dass die gesamte Menge an Lüftungsluft, die den Innenverdampfer 22 durchläuft, die Seite des Innenkondensators 12 durchlaufen kann. Das Steuersignal oder ähnliche, die auf die vorstehend beschriebene Weise bestimmt werden, werden in dem Schritt S12 der Hauptroutine an jede der Klimatisierungssteuerzielvorrichtungen ausgegeben.
Folglich strömt in der Kältekreislaufvorrichtung 10 in der Luftheizbetriebsart das von der Abgabeöffnung 11c des Kompressors 11 abgegebene Hochtemperatur- und Hochdruckkältemittel in den Innenkondensator 12. Das Kältemittel, das in den Innenkondensator 12 strömt, tauscht Wärme mit der Luft aus, die von dem Gebläse 32 geblasen wird und den Innenverdampfer 22 durchläuft, um Wärme davon abzuführen. Folglich wird die Lüftungsluft geheizt. Das aus dem Innenkondensator 12 strömende Kältemittel wird von dem Expansionsventil 13a der hochstufigen Seite in ein Zwischendruckkältemittel dekomprimiert.
Das von dem Expansionsventil 13a der hochstufigen Seite dekomprimierte Zwischendruckkältemittel strömt in den Gas-Flüssigkeitsabscheider 14, um in die gasförmigen und flüssigphasigen Kältemittel abgeschieden zu werden. Das von dem Gas-Flüssigkeitsabscheider 14 abgeschiedene gasphasige Kältemittel strömt von dem Auslass 14f für gasphasiges Kältemittel über den Durchgang 15 für gasphasiges Kältemittel in die Zwischendruckansaugöffnung 11b des Kompressors 11, weil das Öffnungs-/Schließventil 16a des Durchgangs für das gasphasige Kältemittel offen ist. Dann vereinigt sich das in die Ansaugöffnung 11b strömende Kältemittel mit dem Zwischendruckkältemittel, das von dem Kompressionsmechanismus der niederstufigen Seite abgegeben wird, um in den Kompressionsmechanismus der hochstufigen Seite gesaugt zu werden.
Andererseits strömt das von dem Gas-Flüssigkeitsabscheider 14 abgeschiedene flüssigphasige Kältemittel von dem Auslass 14g für flüssigphasiges Kältemittel in die Seite der festen Zwischendrossel 17, weil das Öffnungs-/Schließventil 16b des Umleitungsdurchgangs geschlossen ist. Dann wird das Kältemittel von der festen Zwischendrossel 17 in ein Niederdruckkältemittel dekomprimiert. Das aus der festen Zwischendrossel 17 strömende Kältemittel strömt in den Außenwärmetauscher 19 und tauscht Wärme mit der Außenluft aus, die von dem Gebläseventilator geblasen wird, um Wärme aus der Außenluft aufzunehmen.
Das aus dem Außenwärmetauscher 19 strömende Kältemittel strömt über den Verzweigungsabschnitt 20a, den Niederdruckkältemitteldurchgang 24 und den Vereinigungsabschnitt 20b in den Akkumulator 23, weil das Öffnungs-/Schließventil 16c des Niederdruckkältemitteldurchgangs offen ist, und das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite in dem vollständig geschlossenen Zustand ist. Dann wird das Kältemittel von dem Akkumulator 23 in flüssige und gasphasige Kältemittel abgeschieden. Das von dem Akkumulator 23 abgeschiedene gasphasige Kältemittel wird in die Ansaugöffnung 11a des Kompressors 11 gesaugt und von dem Kompressionsmechanismus der niederstufigen Seite und dem Kompressionsmechanismus der hochstufigen Seite erneut komprimiert.
Wie vorstehend erwähnt, wird der Kältekreislauf in der Luftheizbetriebsart derart aufgebaut, dass das Kältemittel an dem Innenkondensator- 12 Wärme abführt und dass das Kältemittel an dem Außenwärmetauscher 19 verdampft, wodurch die von dem Innenkondensator 12 geheizte Lüftungsluft in das Fahrzeuginnere geblasen werden kann. Folglich kann das Heizen des Fahrzeuginneren erreicht werden.
Ferner wird die Kältekreislaufvorrichtung 10 dieser Ausführungsform in der Luftheizbetriebsart auf einen Kältemittelkreis geschaltet, der einen Gaseinspritzkreislauf bildet. In dem Gaseinspritzkreislauf wird der Druck des Kältemittels in mehreren Stufen erhöht, und das in dem Kreislauf erzeugte Zwischendruckkältemittel wird mit dem Kältemittel vereinigt, das von dem Kompressionsmechanismus der niederstufigen Seite abgegeben wird, um das vereinigte Kältemittel in den Kompressionsmechanismus der hochstufigen Seite zu saugen. Folglich kann der mechanische Wirkungsgrad (Kompressionswirkungsgrad) des Kompressors 11 erhöht werden, um den COP zu verbessern.
(c) Entfeuchtungsheizbetriebsart
Als nächstes wird die in Schritt S8 durchgeführte Entfeuchtungsheizbetriebsart beschrieben. Wie vorstehend erwähnt, umfasst die Entfeuchtungsheizbetriebsart dieser Ausführungsform die erste Entfeuchtungsheizbetriebsart und die zweite Entfeuchtungsheizbetriebsart. Das Umschalten zwischen der ersten Entfeuchtungsheizbetriebsart und der zweiten Entfeuchtungsheizbetriebsart wird durchgeführt, indem das Steuerverfahren in dem in 5 gezeigten Schritt S8 ausgeführt wird. Beachten Sie, dass das in 5 gezeigte Steuerverfahren als eine Subroutine der vorstehend beschriebenen Hauptroutine ausgeführt wird.
Zuerst wird in Schritt S81 bestimmt, ob das Kältemittel an dem Außenwärmetauscher 19 verdampft oder nicht. Insbesondere wenn in Schritt S81 die von dem Außenvorrichtungstemperatursensor 44 erfasste außenvorrichtungsauslassseitige Kältemitteltemperatur Ts niedriger als die Außenlufttemperatur Tam ist, wird bestimmt, dass das Kältemittel an dem Außenwärmetauscher 19 verdampft. Daher entspricht der Steuerschritt dieser Ausführungsform einem Verdampfungsbestimmungsabschnitt, der in den beigefügten Patentansprüchen beschrieben ist.
Wenn in Schritt S81 bestimmt wird, dass das Kältemittel an dem Außenwärmetauscher 19 nicht verdampft, geht der Betrieb weiter zu Schritt S82, in dem die Betriebsart als die erste Entfeuchtungsheizbetriebsart bestimmt wird, und dann kehrt der Betrieb zu der Hauptroutine zurück. Wenn andererseits in Schritt S81 bestimmt wird, dass das Kältemittel an dem Außenwärmetauscher 19 verdampft, geht der Betrieb weiter zu Schritt S83, in dem die Betriebsart als die zweite Entfeuchtungsheizbetriebsart bestimmt wird, und dann kehrt der Betrieb zu der Hauptroutine zurück. Nun werden die Verfahren in den ersten und zweiten Entfeuchtungsheizbetriebsarten, die in den Schritten S82 und S83 durchgeführt werden, im Detail beschrieben.
(c-1) Erste Entfeuchtungsheizbetriebsart
In der ersten Entfeuchtungsheizbetriebsart bringt die Klimatisierungssteuerung 40 das Expansionsventil 13a der hochstufigen Seite und das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite in Drosselzustände, schließt das Öffnungs-/Schließventil 16a des Durchgangs für das gasphasige Kältemittel, öffnet das Öffnungs-/Schließventil 16b des Umleitungsdurchgangs und schließt das Öffnungs-/Schließventil 16c des Niederdruckkältenitteldurchgangs.
Folglich wird, wie durch schraffierte Pfeile in 1 angezeigt, die Kältekreislaufvorrichtung 10 in der ersten Entfeuchtungsheizbetriebsart aufgebaut, um zuzulassen, dass das Kältemittel in dieser Reihenfolge durch den Kompressor 11, den Innenkondensator 12, das Expansionsventil 13a der hochstufigen Seite, (den Gas-Flüssigkeitsabscheider 14, den Umleitungsdurchgang 18 für die feste Drossel), den Außenwärmetauscher 19, den Verzweigungsabschnitt 20a, den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21a des Innenwärmetauschers 21, das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite, den Innenverdampfer 22, den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21b des Innenwärmetauschers 21, den Vereinigungsabschnitt 20b, den Akkumulator 23 und den Kompressor 11 zirkuliert.
Mit dem vorstehenden Kältemittelkreisaufbau werden die Betriebszustände der jeweiligen Komponenten der Kältekreislaufvorrichtung 10 basierend auf der in dem Steuerschritt S4 berechneten Ziellufttemperatur TAO und den Erfassungssignalen von der Sensorgruppe bestimmt. Zum Beispiel wird das Steuersignal, das an den Elektromotor des Kompressors 11 ausgegeben werden soll, auf die gleiche Weise wie in der Luftkühlbetriebsart bestimmt. Ein Steuersignal, das an den elektrischen Aktuator zum Antreiben der Luftmischklappe ausgegeben werden soll, wird derart bestimmt, dass die Blaslufttemperatur TAV sich der Ziellufttemperatur TAO nähert.
Das Expansionsventil 13a der hochstufigen Seite und das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite werden gemäß der Ziellufttemperatur TAO modifiziert. Insbesondere, wenn die Ziellufttemperatur TAO steigt, wird der Drosselöffnungsgrad des Expansionsventils 13a der hochstufigen Seite verringert und der Drosselöffnungsgrad des Expansionsventils 13b der niederstufigen Seite wird vergrößert. Das Steuersignal oder ähnliches, die auf die vorstehend beschriebene Weise bestimmt werden, werden in dem Steuerschritt S12 der Hauptroutine an jede der verschiedenen Klimatisierungssteuervorrichtungen ausgegeben.
Daher strömt in der Kältekreislaufvorrichtung 10 in der ersten Entfeuchtungsheizbetriebsart, wie in dem Mollier-Diagramm von 6 gezeigt, das von der Abgabeöffnung 11c des Kompressors 11 abgegebene Hochtemperatur- und Hochdruckkältemittel (wie durch einen Punkt a6 in 6 angezeigt) in den Innenkondensator 12, um Wärme mit einem Teil der Lüftungsluft auszutauschen, der von dem Innenverdampfer 22 gekühlt und entfeuchtet wurde, wodurch Wärme abgeführt wird (wie von dem Punkt a6 zu einem Punkt b6 in 6 angezeigt). Folglich wird der Teil der Lüftungsluft geheizt, wodurch die Blaslufttemperatur TAV sich der Ziellufttemperatur TAO nähert.
Das aus dem Innenkondensator 12 strömende Kältemittel strömt in das Expansionsventil 13a der hochstufigen Seite und wird von ihm dekomprimiert (wie von dem Punkt b6 zu einem Punkt c6 in 6 angezeigt). Hier wird in der ersten Entfeuchtungsheizbetriebsart, wie aus der Beschreibung des Steuerschritts S81, der den Verdampfungsbestimmungsabschnitt bildet, zu erkennen, der Drosselöffnungsgrad des Expansionsventils 13a der hochstufigen Seite in einem derartigen Bereich eingestellt, dass die Temperatur des aus dem Expansionsventil 13a der hochstufigen Seite strömenden Kältemittels höher oder gleich der Außenlufttemperatur Tam ist.
Das aus dem Expansionsventil 13a der hochstufigen Seite strömende Kältemittel strömt in den Gas-Flüssigkeitsabscheider 14, um in die gasförmigen und flüssigphasigen Kältemittel abgeschieden zu werden. Da in der ersten Entfeuchtungsheizbetriebsart zu dieser Zeit das Öffnungs-/Schließventil 16a des Durchgangs für das gasphasige Kältemittel geschlossen ist, wird nicht zugelassen, dass das abgeschiedene gasphasige Kältemittel aus dem Auslass 14f für gasphasiges Kältemittel strömt, während das abgeschiedene flüssigphasige Kältemittel (wie durch einen Punkt d6 von 6 angezeigt) aus dem Auslass 14g für flüssigphasiges Kältemittel strömt, wobei es Priorität gegenüber dem gasphasigen Kältemittel erhält.
Das aus dem Auslass 14g für flüssigphasiges Kältemittel strömende Kältemittel strömt über den Umleitungsdurchgang 18 für die feste Drossel in den Außenwärmetauscher 19, da das Öffnungs-/Schließventil 16b des Umleitungsdurchgangs offen ist. Das in den Außenwärmetauscher 19 strömende Kältemittel tauscht Wärme mit der Außenluft aus, die von dem Gebläseventilator geblasen wird, um seine Wärme davon abzuführen (wie von dem Punkt d6 zu einem Punkt g6 in 6 angezeigt).
Das aus dem Außenwärmetauscher 19 strömende Kältemittel strömt über den Verzweigungsabschnitt 20a in den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21a des Innenwärmetauschers 21, da das Öffnungs-/Schließventil 16c des Niederdruckkältemitteldurchgangs geschlossen ist. Das in den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21a des Innenwärmetauschers 21 strömende Kältemittel tauscht Wärme mit dem Niederdruckkältemittel aus, das durch den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21b strömt, wobei seine Enthalpie weiter verringert wird (wie von dem Punkt g6 zu einem Punkt h6 in 6 angezeigt).
Das aus dem hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21a des Innenwärmetauschers 21 strömende Kältemittel strömt in das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite in dem Drosselzustand, um zu dem Niederdruckkältemittel dekomprimiert zu werden (wie von dem Punkt h6 zu einem Punkt i6 in 6 angezeigt). Das von dem Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite dekomprimierte Niederdruckkältemittel strömt in den Innenverdampfer 22 und nimmt Wärme aus der von dem Gebläse 32 geblasenen Lüftungsluft auf, um sich selbst zu verdampfen (wie von dem Punkt i6 zu einem Punkt j6 in 6 angezeigt). Folglich wird die Lüftungsluft gekühlt und entfeuchtet.
Das aus dem Innenverdampfer 22 strömende Kältemittel strömt in den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21b des Innenwärmetauschers 21 und tauscht Wärme mit dem Kältemittel aus, das durch den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21 zirkuliert, wobei seine Enthalpie erhöht wird (wie von einem Punkt j6 zu einem Punkt k6 in 6 angezeigt). Das aus dem niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21b des Innenwärmetauschers 21 strömende Kältemittel strömt über den Vereinigungsabschnitt 20b in den Akkumulator 23, um in flüssige und gasphasige Kältemittel abgeschieden zu werden.
Das von dem Akkumulator 23 abgeschiedene gasphasige Kältemittel (durch einen Punkt L6 in 6 angezeigt) wird in die Ansaugöffnung 11a des Kompressors 11 gesaugt und von dem Kompressionsmechanismus der niederstufigen Seite und dem Kompressionsmechanismus der hochstufigen Seite erneut komprimiert (wie von dem Punkt L6 zu einem Punkt a6 in 6 angezeigt).
Wie vorstehend erwähnt, ist der Kältekreislauf in der ersten Entfeuchtungsheizbetriebsart derart aufgebaut, dass das Kältemittel an dem Innenkondensator 12 und dem Außenwärmetauscher 19 Wärme abführt und dass das Kältemittel an dem Innenverdampfer 22 verdampft, wodurch die Lüftungsluft, die von dem Innenverdampfer 22 gekühlt und entfeuchtet wird, von dem Innenkondensator 12 erneut geheizt und in das Fahrzeuginnere geblasen werden kann. Folglich können die Entfeuchtung und Heizung des Fahrzeuginneren erreicht werden.
(c-2) Zweite Entfeuchtungsheizbetriebsart
In der zweiten Entfeuchtungsheizbetriebsart bringt die Klimatisierungssteuerung 40 das Expansionsventil 13a der hochstufigen Seite in einen Drosselzustand und öffnet das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite vollständig, öffnet das Öffnungs-/Schließventil 16a des Durchgangs für das gasphasige Kältemittel, schließt das Öffnungs-/Schließventil 16b des Umleitungsdurchgangs und schließt das Öffnungs-/Schließventil 16c des Niederdruckkältemitteldurchgangs.
Folglich wird, wie durch kreuzschraffierte Pfeile in 1 angezeigt, in der Kältekreislaufvorrichtung 10 in der zweiten Entfeuchtungsheizbetriebsart ein Gaseinspritzkreislauf aufgebaut. In dem Gaseinspritzkreislauf zirkuliert das Kältemittel in dieser Reihenfolge durch den Kompressor 11, den Innenkondensator 12, das Expansionsventil 13a der hochstufigen Seite, den Gas-Flüssigkeitsabscheider 14, die feste Zwischendrossel 17, den Außenwärmetauscher 19, den Verzweigungsabschnitt 20a, den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21a des Innenwärmetauschers 21, das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite, den Innenverdampfer 22, den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21b des Innenwärmetauschers 21, den Vereinigungsabschnitt 20b, den Akkumulator 23 und den Kompressor 11. Gleichzeitig strömt das gasphasige Kältemittel von dem Auslass 14f für gasphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 14 in die Zwischendruckansaugöffnung 11b des Kompressors 11.
Mit dem vorstehenden Kältemittelkreisaufbau werden die Betriebszustände der jeweiligen Komponenten der Kältekreislaufvorrichtung 10 wie in der ersten Entfeuchtungsheizbetriebsart basierend auf der in dem Steuerschritt S4 berechneten Ziellufttemperatur TAO und den Erfassungssignalen von der Sensorgruppe bestimmt. Dann wird das auf die vorstehend beschriebene Weise bestimmte Steuersignal oder ähnliches in Schritt S12 der Hauptroutine an jede der verschiedenen Klimatisierungssteuerzielvorrichtungen ausgegeben.
Daher strömt in der Kältekreislaufvorrichtung 10 in der zweiten Entfeuchtungsheizbetriebsart, wie in dem Mollier-Diagramm von 7 gezeigt, das von der Abgabeöffnung 11c des Kompressors 11 abgegebene Hochtemperatur- und Hochdruckkältemittel (wie durch einen Punkt a7 in 7 angezeigt) in den Innenkondensator 12, um Wärme mit einem Teil der Lüftungsluft auszutauschen, der von dem Innenverdampfer 22 gekühlt und entfeuchtet wurde, wodurch Wärme abgeführt wird (wie von dem Punkt a7 zu einem Punkt b7 in 7 angezeigt). Folglich wird der Teil der Lüftungsluft geheizt, wodurch die Blaslufttemperatur TAV sich der Ziellufttemperatur TAO nähert.
Das aus dem Innenkondensator 12 strömende Kältemittel strömt in das Expansionsventil 13a der hochstufigen Seite und wird von ihm dekomprimiert (wie von dem Punkt b7 zu einem Punkt c7 in 7 angezeigt). Hier wird in der zweiten Entfeuchtungsheizbetriebsart, wie aus der Beschreibung des Steuerschritts S81, der den Verdampfungsbestimmungsabschnitt bildet, zu erkennen, der Drosselöffnungsgrad des Expansionsventils 13a der hochstufigen Seite in einem derartigen Bereich eingestellt, dass die Temperatur des aus dem Expansionsventil 13a der hochstufigen Seite strömenden Kältemittels niedriger als die Außenlufttemperatur Tam ist.
Dies bedeutet, dass in der zweiten Entfeuchtungsheizbetriebsart der Drosselöffnungsgrad des Expansionsventils 13a der hochstufigen Seite im Vergleich zu der ersten Entfeuchtungsheizbetriebsart bei der gleichen Außenlufttemperatur Tam verringert wird. Das heißt, die Kältekreislaufvorrichtung 10 dieser Ausführungsform ist derart aufgebaut, dass die erste Entfeuchtungsheizbetriebsart mit zunehmender Ziellufttemperatur TAO auf die zweite Entfeuchtungsheizbetriebsart geschaltet wird.
Das aus dem Expansionsventil 13a der hochstufigen Seite strömende Kältemittel strömt in den Gas-Flüssigkeitsabscheider 14, um in die gasförmigen und flüssigphasigen Kältemittel abgeschieden zu werden (wie von dem Punkt c7 zu einem Punkt e7 und von dem Punkt c7 zu einem Punkt d7 in 7 angezeigt). Das von dem Gas-Flüssigkeitsabscheider 14 abgeschiedene gasphasige Kältemittel (wie durch den Punkt e7 in 7 angezeigt) strömt von dem Auslass 14f für gasphasiges Kältemittel über den Kältemitteldurchgang 15 für gasphasiges Kältemittel in die Zwischendruckansaugöffnung 11b des Kompressors 11, weil das Öffnungs-/Schließventil 16a des Durchgangs für das gasphasige Kältemittel offen ist. Dann vereinigt sich das in die Ansaugöffnung 11b strömende Kältemittel mit dem Zwischendruckkältemittel, das von dem Kompressionsmechanismus der niederstufigen Seite abgegeben wird, um in den Kompressionsmechanismus der hochstufigen Seite gesaugt zu werden (wie durch einen Punkt m7 in 7 angezeigt).
Andererseits strömt das von dem Gas-Flüssigkeitsabscheider 14 abgeschiedene flüssigphasige Kältemittel (wie durch den Punkt d7 in 7 angezeigt) von dem Auslass 14g für flüssigphasiges Kältemittel in die Seite der festen Zwischendrossel 17, weil das Öffnungs-/Schließventil 16b des Umleitungsdurchgangs geschlossen ist. Dann wird das Kältemittel von der festen Zwischendrossel 17 dekomprimiert und expandiert (wie von dem Punkt d7 zu einem Punkt f7 in 7 angezeigt). Das aus der festen Zwischendrossel 17 strömende Kältemittel strömt in den Außenwärmetauscher 19 und tauscht Wärme mit der Außenluft aus, die von dem Gebläseventilator geblasen wird, um Wärme aus der Außenluft aufzunehmen (wie von dem Punkt f7 zu einem Punkt g7 in 7 angezeigt).
Das aus dem Außenwärmetauscher 19 strömende Kältemittel strömt über den Verzweigungsabschnitt 20a in den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21a des Innenwärmetauschers 21, da das Öffnungs-/Schließventil 16c des Niederdruckkältemitteldurchgangs geschlossen ist. Da zu dieser Zeit das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite vollständig offen ist, wird eine Temperaturdifferenz zwischen dem Kältemittel, das in den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21a des Innenwärmetauschers 21 strömt, und des Kältemittels, das den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21b durchläuft, relativ klein.
Folglich wird der Druck des Kältemittels, das in den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21a des Innenwärmetauschers 21 strömt, durch einen Druckverlust verringert, der bewirkt wird, wenn es den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21a durchläuft, wobei es weitgehend keine Wärme mit dem Kältemittel austauscht, das durch den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21b zirkuliert (wie von dem Punkt g7 zu einem Punkt h7 in 7 angezeigt).
Das aus dem hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21a des Innenwärmetauschers 21 strömende Kältemittel strömt über das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite in den Innenverdampfer 22. Da zu dieser Zeit das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite vollständig offen ist, strömt das aus dem hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21a des Innenwärmetauschers 21 strömende Kältemittel in den Innenverdampfer 22, wobei es von dem Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite weitgehend nicht dekomprimiert wird.
Das in den Innenverdampfer 22 strömende Kältemittel nimmt Wärme aus der von dem Gebläse 32 geblasenen Lüftungsluft auf, um sich selbst zu verdampfen (wie von dem Punkt h7 zu einem Punkt j7 in 7 angezeigt). Folglich wird die Lüftungsluft gekühlt und entfeuchtet. Das aus dem Innenverdampfer 22 strömende Kältemittel strömt über den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21b des Innenwärmetauschers 21 und den Vereinigungsabschnitt 20b in den Akkumulator 23, um in flüssige und gasphasige Kältemittel abgeschieden zu werden.
Das von dem Akkumulator 23 abgeschiedene gasphasige Kältemittel (durch einen Punkt L7 in 7 angezeigt) wird in die Ansaugöffnung 11a des Kompressors 11 gesaugt und von dem Kompressionsmechanismus der niederstufigen Seite komprimiert (wie von dem Punkt L7 zu einem Punkt n7 von 7 angezeigt). Das Zwischendruckkältemittel, das von dem Kompressionsmechanismus der niederstufigen Seite des Kompressors 11 komprimiert wurde, vereinigt sich mit dem gasphasigen Kältemittel (wie durch den Punkt e7 in 7 angezeigt), das an dem Gas-Flüssigkeitsabscheider 14 abgeschieden wird (wie von dem Punkt n7 zu dem Punkt m7 und von dem Punkt e7 zu dem Punkt m7 in 7 angezeigt), um von dem Kompressionsmechanismus der hochstufigen Seite dekomprimiert zu werden (wie von dem Punkt m7 zu dem Punkt a7 in 7 angezeigt).
Wie vorstehend erwähnt, ist der Kältekreislauf in der zweiten Entfeuchtungsheizbetriebsart derart aufgebaut, dass das Kältemittel an dem Innenkondensator 12 Wärme abführt und dass das Kältemittel an dem Außenwärmetauscher 19 und dem Innenverdampfer 22 verdampft. In dem Kältekreislauf kann die Lüftungsluft, die von dem Innenverdampfer 22 gekühlt und entfeuchtet wird, von dem Innenkondensator 12 erneut geheizt und in das Fahrzeuginnere geblasen werden. Folglich können die Entfeuchtung und Heizung des Fahrzeuginneren erreicht werden.
Ferner wird die Kältekreislaufvorrichtung 10 dieser Ausführungsform in der zweiten Entfeuchtungsheizbetriebsart auf den Kältemittelkreis umgeschaltet, der den Gaseinspritzkreislauf bildet, und kann somit wie die Luftheizbetriebsart den COP verbessern.
Folglich ist die Klimaanlage 1 dieser Ausführungsform 1 geeignet, den Kältemittelkreis der Kältekreislaufvorrichtung 10, wie vorstehend erwähnt, zu schalten, um das Luftkühlen, das Luftheizen und das Entfeuchtungsheizen des Fahrzeuginneren zu ermöglichen, während in der Kältekreislaufvorrichtung der hohe COP gezeigt wird, wodurch die angenehme Klimatisierung des Fahrzeuginneren erreicht wird.
Ferner ist die Kältekreislaufvorrichtung 10 dieser Ausführungsform geeignet, mit zunehmender Ziellufttemperatur TAO von der ersten Entfeuchtungsheizbetriebsart auf die zweite Entfeuchtungsheizbetriebsart zu schalten. Folglich kann die Kältekreislaufvorrichtung 10 während des Entfeuchtungsheizens des Fahrzeuginneren die Heizkapazität für die Lüftungsluft in dem Innenkondensator 12 effektiv verbessern.
Wenn speziell auf dieses Bezug genommen wird, verdampft der Außenwärmetauscher 19 in der zweiten Entfeuchtungsheizbetriebsart das Kältemittel, so dass die von dem Kältemittel an dem Außenwärmetauscher 19 aus der Außenluft aufgenommene Wärme verwendet werden kann, um die Lüftungsluft mit Hilfe des Innenkondensators 12 zu heizen. Folglich kann erwartet werden, dass die zweite Entfeuchtungsheizbetriebsart die Heizkapazität für die Lüftungsluft effektiver als die erste Entfeuchtungsheizbetriebsart verbessert.
Es sei jedoch angenommen, dass eine Struktur wie diese Ausführungsform aufgebaut ist, um das Kältemittel von dem Außenwärmetauscher 19 in den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21a des Innenwärmetauschers 21 strömen zu lassen. In der Struktur könnte die Trockenheit des Kältemittels, das aus dem Außenwärmetauscher 19 in den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21a des Innenwärmetauschers 21 strömt, im Vergleich dazu, wenn das Kältemittel an dem Außenwärmetauscher 19 Wärme abführt, erhöht werden, wenn das Kältemittel an dem Außenwärmetauscher 19 verdampft.
Wenn das Kältemittel mit einer hohen Trockenheit in den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21a des Innenwärmetauschers 21 strömt, könnte der Druckverlust, der bewirkt wird, wenn das Kältemittel durch den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21a strömt, vergrößert werden, um die Kältemittelverdampfungstemperatur an dem Außenwärmetauscher 19 höher als die Kältemittelverdampfungstemperatur an dem Innenverdampfer 22 zu machen.
Wenn die Kältemittelverdampfungstemperatur an dem Außenwärmetauscher 19 erhöht wird, um eine Differenz zwischen der Außenlufttemperatur Tam und der Kältemittelverdampfungstemperatur zu verringern, kann das Kältemittel an dem Außenwärmetauscher 19 nicht die ausreichende Wärme aus der Außenluft aufnehmen. Als ein Ergebnis besteht die Befürchtung, dass die Heizkapazität des Innenkondensators 12 für das Kältemittel nicht verbessert werden kann, obwohl, das Kältemittel an dem Außenwärmetauscher 19 verdampft.
Außerdem wird angenommen, dass wie in dieser Ausführungsform eine Struktur aufgebaut ist, um die Kältemittelverdampfungstemperatur an dem Innenverdampfer 22 auf eine höhere Temperatur als die Frostbildungstemperatur zu steuern. In der Struktur neigt eine Differenz zwischen der Außenlufttemperatur Tam und der Kältemittelverdampfungstemperatur an dem Außenwärmetauscher 19 dazu, verringert zu werden, wenn der Druckverlust erhöht wird, wenn das Kältemittel durch den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21a des Innenwärmetauschers 21 strömt.
Andererseits ist in der Kältekreislaufvorrichtung 10 dieser Ausführungsform der Gas-Flüssigkeitsabscheider 14 bereitgestellt, um den Auslass 14g für flüssigphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 14 mit der Kältemitteleinlassseite des Außenwärmetauschers 19 zu verbinden. Folglich wird zugelassen, dass das von dem Gas-Flüssigkeitsabscheider 14 abgeschiedene flüssigphasige Kältemittel bevorzugt gegenüber dem gasphasigen Kältemittel in den Außenwärmetauscher 19 strömt.
Folglich kann in der zweiten Entfeuchtungsheizbetriebsart, in der das Kältemittel an dem Außenwärmetauscher 19 verdampft wird, verhindert werden, dass die Trockenheit des aus dem Außenwärmetauscher 19 strömenden Kältemittels erhöht wird, wodurch eine Zunahme des Druckverlusts, der bewirkt wird, wenn das aus dem Außenwärmetauscher 19 strömende Kältemittel durch den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21a des Innenwärmetauschers 21 zirkuliert, unterdrückt wird. Insbesondere kann verhindert werden, dass eine Druckdifferenz, die durch eine Differenz zwischen dem Punkt g7 und dem Punkt h7, wie in dem Mollier-Diagramm von 7 gezeigt, dargestellt wird, steigt.
Daher kann diese Ausführungsform die Erhöhung der Kältemittelverdampfungstemperatur an dem Außenwärmetauscher 19 verhindern, wodurch die Wärmemenge, die von dem Kältemittel an dem Außenwärmetauscher 19 aus der Außenluft aufgenommen wird, erhöht wird. Als ein Ergebnis kann die Heizkapazität des Innenkondensators 12 für die Lüftungsluft in der zweiten Entfeuchtungsheizbetriebsart effektiv verbessert werden.
Die Kältekreislaufvorrichtung 10 dieser Ausführungsform verwendet den zweistufigen Boost-Kompressor, der den Kompressionsmechanismus der niederstufigen Seite und den Kompressionsmechanismus der hochstufigen Seite als den Kompressor 11 umfasst. Wenigstens in der zweiten Entfeuchtungsheizbetriebsart öffnet das Öffnungs-/Schließventil 16a des Durchgangs für das gasphasige Kältemittel den Durchgang 15 für gasphasiges Kältemittel, so dass das von dem Gas-Flüssigkeitsabscheider 14 abgeschiedene gasphasige Kältemittel zu der Zwischendruckansaugöffnung 11b des Kompressors 11 geleitet werden kann.
Daher wird in der zweiten Entfeuchtungsheizbetriebsart verhindert, dass das gasphasige Kältemittel aus dem Auslass 14g für flüssigphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 14 strömt, während es mit dem flüssigphasigen Kältemittel vermischt wird, was die Zunahme der Trockenheit des aus dem Außenwärmetauscher 19 strömenden Kältemittels effektiver unterdrücken kann.
Wenn in dem Steuerschritt S81, der den Verdampfungsbestimmungsabschnitt bildet, bestimmt wird, dass das Kältemittel an dem Außenwärmetauscher 19 verdampft, ist die Kältekreislaufvorrichtung 10 dieser Ausführungsform geeignet, das Öffnungs-/Schließventil 16a des Durchgangs für das gasphasige Kältemittel zu öffnen. Somit kann die Kältekreislaufvorrichtung 10 in der zweiten Entfeuchtungsheizbetriebsart das in den Außenwärmetauscher 19 strömende Kältemittel sicher in den flüssigphasigen Zustand bringen.
Insbesondere, wenn in dem Steuerschritt S81, der den Verdampfungsbestimmungsabschnitt bildet, die von dem Außenvorrichtungstemperatursensor 44 erfasste außenvorrichtungsauslassseitige Kältemitteltemperatur niedriger als die Außenlufttemperatur Tam ist, wird bestimmt, dass das Kältemittel an dem Außenwärmetauscher 19 verdampft. Folglich kann mit der äußerst einfachen Struktur die Verdampfung des Kältemittels an dem Außenwärmetauscher 19 mit hoher Genauigkeit bestimmt werden.
Die Kältekreislaufvorrichtung 10 dieser Ausführungsform kann den variablen Drosselmechanismus als das Expansionsventil 13a der hochstufigen Seite verwenden, um dadurch mit zunehmender Ziellufttemperatur TAO in den ersten und zweiten Entfeuchtungsheizbetriebsarten den Drosselöffnungsgrad des Expansionsventils 13a der hochstufigen Seite zu verringern.
Folglich kann in der ersten Entfeuchtungsheizbetriebsart, wenn die Ziellufttemperatur TAO erhöht wird, die Temperatur von Kältemittel, das in den Außenwärmetauscher 19 strömt, verringert werden, um die Wärmemenge, die an dem Außenwärmetauscher 19 von dem Kältemittel abgeführt wird, zu verringern. Als ein Ergebnis kann der Kältemitteldruck an dem Innenkondensator 12 mit zunehmender Ziellufttemperatur TAO erhöht werden, wodurch die Heizkapazität des Innenkondensators 12 für die Lüftungsluft verbessert wird.
Wenn folglich in der zweiten Entfeuchtungsheizbetriebsart die Ziellufttemperatur TAO erhöht wird, kann die Kältemittelverdampfungstemperatur an dem Außenwärmetauscher 19 verringert werden, um die Wärmemenge zu verringern, die an dem Außenwärmetauscher 19 von dem Kältemittel aufgenommen wird. Als ein Ergebnis kann die Wärmemenge, die verwendet werden kann, um die Lüftungsluft an dem Innenkondensator 12zu heizen, mit zunehmender Ziellufttemperatur TAO erhöht werden, wodurch die Heizkapazität des Innenkondensators 12 für die Lüftungsluft verbessert wird.
Die Kältekreislaufvorrichtung 10 dieser Ausführungsform kann in der zweiten Entfeuchtungsheizbetriebsart den variablen Drosselmechanismus als das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite verwenden, um dadurch das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite vollständig zu öffnen. Folglich kann diese Ausführungsform die Zunahme der Differenz zwischen der Kältemittelverdampfungstemperatur an dem Innenverdampfer 22 in der zweiten Entfeuchtungsheizbetriebsart unterdrücken.
(Zweite Ausführungsform)
Diese Ausführungsform wird ein Beispiel beschreiben, in dem die Struktur der Kältekreislaufvorrichtung in der ersten Ausführungsform, wie in dem Gesamtaufbaudiagramm von 8 dargestellt, auf die einer Kältekreislaufvorrichtung 10a geändert ist.
Insbesondere verwendet die Kältekreislaufvorrichtung 10a dieser Ausführungsform als den Kompressor 51 einen einstufigen elektrischen Boost-Kompressor, der einen Kompressionsmechanismus mit fester Verdrängung durch den Elektromotor antreibt, um das von einer Ansaugöffnung 51a angesaugte Kältemittel zu komprimieren, um das komprimierte Kältemittel von einer Abgabeöffnung 51c abzugeben. Die Drehzahl (Kältemittelabgabekapazität) des Kompressors 51 wird auf die gleiche Weise wie die des Kompressors 11 in der ersten Ausführungsform durch ein Steuersignal gesteuert, das von der Klimatisierungssteuerung 40 ausgegeben wird.
Der Durchgang 15 für gasphasiges Kältemittel dieser Ausführungsform verbindet den Auslass 14f für gasphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 14 mit der Seite der Ansaugöffnung 51a des Kompressors 51. Ferner beseitigt die Kältekreislaufvorrichtung 10a den Umleitungsdurchgang 18 für die feste Drossel und das Öffnungs-/Schließventil 16b des Umleitungsdurchgangs und ordnet die feste Zwischendrossel 17 in dem Durchgang 15 für gasphasiges Kältemittel an. Die Strukturen anderer Komponenten in der zweiten Ausführungsform sind die gleichen wie die in der ersten Ausführungsform.
Als nächstes wird nachstehend der Betrieb der vorstehend erwähnten Struktur gemäß dieser Ausführungsform beschrieben. Der grundlegende Betrieb der Fahrzeugklimaanlage 1 ist in dieser Ausführungsform im Wesentlichen der Gleiche wie der in der ersten Ausführungsform. Daher führt diese Ausführungsform wie die erste Ausführungsform die Betriebe in der Luftkühlbetriebsart, der Luftheizbetriebsart und den ersten und zweiten Entfeuchtungsheizbetriebsarten durch. Nun werden die jeweiligen Betriebsarten nachstehend beschrieben.
(a) Luftkühlbetriebsart
In der Luftkühlbetriebsart dieser Ausführungsform öffnet die Klimatisierungssteuerung 40 das Expansionsventil 13a der hochstufigen Seite vollständig, bringt das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite in einen Drosselzustand, schließt das Öffnungs-/Schließventil 16a des Durchgangs für das gasphasige Kältemittel und schließt das Öffnungs-/Schließventil 16c des Niederdruckkältemitteldurchgangs.
Folglich wird, wie durch offene Pfeile in 8 angezeigt, die Kältekreislaufvorrichtung 10 in der Luftkühlbetriebsart dieser Ausführungsform aufgebaut, um zuzulassen, dass das Kältemittel in dieser Reihenfolge durch den Kompressor 51, den Innenkondensator 12, (das Expansionsventil 13a der hochstufigen Seite, den Gas-Flüssigkeitsabscheider 14), den Außenwärmetauscher 19, den Verzweigungsabschnitt 20a, den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21a des Innenwärmetauschers 21, das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite, den Innenverdampfer 22, den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21b des Innenwärmetauschers 21, den Vereinigungsabschnitt 20b, den Akkumulator 23 und den Kompressor 51 zirkuliert. Das heißt, in der Luftkühlbetriebsart der zweiten Ausführungsform wird im Wesentlichen der gleiche Kältekreislauf wie der in der Luftkühlbetriebsart der ersten Ausführungsform aufgebaut.
Das Steuersignal, das an den Elektromotor des Kompressors 51 ausgegeben werden soll, das Steuersignal, das an das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite ausgegeben werden soll, und das Steuersignal, das an den elektrischen Aktuator zum Antreiben der Luftmischklappe ausgegeben werden soll, und ähnliche werden auf die gleiche Weise wie die in der Luftkühlbetriebsart der ersten Ausführungsform bestimmt.
Daher kann in der Luftkühlbetriebsart dieser Ausführungsform die Luftkühlung des Fahrzeuginneren wie die Luftkühlbetriebsart der ersten Ausführungsform erreicht werden, und ferner kann die Wirkung des Innenwärmetauschers 21 den COP der Kältekreislaufvorrichtung 10 verbessern.
(b) Luftheizbetriebsart
In der Luftheizbetriebsart dieser Ausführungsform bringt die Klimatisierungssteuerung 40 das Expansionsventil 13a der hochstufigen Seite in einen Drosselzustand, schließt das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite vollständig, öffnet ferner das Öffnungs-/Schließventil 16a des Durchgangs für das gasphasige Kältemittel und öffnet das Öffnungs-/Schließventil 16c des Niederdruckkältemitteldurchgangs.
Folglich wird in der Luftkühlbetriebsart dieser Ausführungsform, wie durch schwarze Pfeile in 8 angezeigt, der Kältekreislauf derart aufgebaut, dass zugelassen wird, dass das Kältemittel in dieser Reihenfolge durch den Kompressor 51, den Innenkondensator 12, das Expansionsventil 13a der hochstufigen Seite, den Gas-Flüssigkeitsabscheider 14, den Außenwärmetauscher 19, den Verzweigungsabschnitt 20a, den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang 24, den Vereinigungsabschnitt 20b, den Akkumulator 23 und den Kompressor 51 zirkuliert. Gleichzeitig wird der Kältekreislauf derart aufgebaut, dass zugelassen wird, dass das gasphasige Kältemittel von dem Auslass 14f für gasphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 14 über den Durchgang 15 für gasphasiges Kältemittel und die feste Zwischendrossel 17 in die Seite der Ansaugöffnung 51a des Kompressors 51 strömt.
Das Steuersignal, das an den Elektromotor des Kompressors 51 ausgegeben werden soll, das Steuersignal, das an das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite ausgegeben werden soll, und das Steuersignal, das an den elektrischen Aktuator zum Antreiben der Luftmischklappe ausgegeben werden soll, und ähnliche werden auf die gleiche Weise wie die in der Luftheizbetriebsart der ersten Ausführungsform bestimmt.
Daher strömt in der Luftheizung dieser Ausführungsform wie bei der Luftheizbetriebsart der ersten Ausführungsform das Hochtemperatur- und Hochdruckkältemittel, das von der Abgabeöffnung 51c des Kompressors 51 abgegeben wird, in den Innenkondensator 12 und tauscht Wärme mit der Lüftungsluft aus, die von dem Gebläse 32 geblasen wird und den Innenverdampfer 22 durchläuft, um Wärme davon abzuführen. Folglich wird die Lüftungsluft geheizt.
Das Kältemittel, das aus dem Innenkondensator 12 strömt, wird von dem Expansionsventil 13a der hochstufigen Seite zu einem Zwischendruckkältemittel dekomprimiert, das in den Gas-Flüssigkeitsabscheider 14 strömt. Das von dem Gas-Flüssigkeitsabscheider 14 abgeschiedene gasphasige Kältemittel strömt über den Durchgang 15 für gasphasiges Kältemittel und die feste Zwischendrossel 17 in Richtung der Ansaugöffnung 51a des Kompressors 51, weil das Öffnungs-/Schließventil 16a des Durchgangs für das gasphasige Kältemittel offen ist.
Das von dem Gas-Flüssigkeitsabscheider 14 abgeschiedene flüssigphasige Kältemittel strömt in den Außenwärmetauscher 19 und tauscht Wärme mit der Außenluft aus, die von dem Gebläseventilator geblasen wird, um Wärme aus der Außenluft aufzunehmen. Das aus dem Außenwärmetauscher 19 strömende Kältemittel strömt über den Verzweigungsabschnitt 20a, den Niederdruckkältemitteldurchgang 24 und den Vereinigungsabschnitt 20b in den Akkumulator 23, um durch den Akkumulator 23 in flüssige und gasphasige Kältemittel abgeschieden zu werden.
Das von dem Akkumulator 23 abgeschiedene gasphasige Kältemittel vereinigt sich mit dem gasphasigen Kältemittel, das aus dem Gas-Flüssigkeitsabscheider 14 über den Durchgang 15 für gasphasiges Kältemittel und die feste Zwischendrossel 17 in Richtung der Seite der Ansaugöffnung 51a des Kompressors 51 strömt, um in den Kompressor 51 gesaugt zu werden.
Wie vorstehend erwähnt, wird in der Luftheizbetriebsart dieser Ausführungsform der Kältekreislauf derart aufgebaut, dass das Kältemittel an dem Innenkondensator 12 Wärme abführt, und dass das Kältemittel an dem Außenwärmetauscher 19 verdampft, wodurch die von dem Innenkondensator 12 geheizte Lüftungsluft in das Fahrzeuginnere geblasen werden kann. Folglich kann das Heizen des Fahrzeuginneren erreicht werden.
(c-1) Erste Entfeuchtungsheizbetriebsart
In der ersten Entfeuchtungsheizbetriebsart dieser Ausführungsform bringt die Klimatisierungssteuerung 40 das Expansionsventil 13a der hochstufigen Seite und das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite in Drosselzustände, schließt das Öffnungs-/Schließventil 16a des Durchgangs für das gasphasige Kältemittel und schließt das Öffnungs-/Schließventil 16c des Niederdruckkältemitteldurchgangs.
Folglich wird, wie durch schraffierte Pfeile in 8 angezeigt, der Kältekreislauf in der ersten Entfeuchtungsheizbetriebsart in dieser Ausführungsform aufgebaut, um zuzulassen, dass das Kältemittel in dieser Reihenfolge durch den Kompressor 51, den Innenkondensator 12, das Expansionsventil 13a der hochstufigen Seite, (den Gas-Flüssigkeitsabscheider 14), den Außenwärmetauscher 19, den Verzweigungsabschnitt 20a, den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21a des Innenwärmetauschers 21, das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite, den Innenverdampfer 22, den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21b des Innenwärmetauschers 21, den Vereinigungsabschnitt 20b, den Akkumulator 23 und den Kompressor 51 zirkuliert. Das heißt, in der ersten Entfeuchtungsheizbetriebsart dieser Ausführungsform wird im Wesentlichen der gleiche Kältekreislauf wie der in der ersten Entfeuchtungsheizbetriebsart der ersten Ausführungsform aufgebaut.
Das Steuersignal, das an den Elektromotor des Kompressors 51 ausgegeben werden soll, das Steuersignal, das an das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite ausgegeben werden soll, und das Steuersignal, das an den elektrischen Aktuator zum Antreiben der Luftmischklappe ausgegeben werden soll, und ähnliche werden auf die gleiche Weise wie die in der ersten Entfeuchtungsheizbetriebsart der ersten Ausführungsform bestimmt.
(c-2) Zweite Entfeuchtungsheizbetriebsart
In der zweiten Entfeuchtungsheizbetriebsart dieser Betriebsart bringt die Klimatisierungssteuerung 40 das Expansionsventil 13a der hochstufigen Seite in einen Drosselzustand und öffnet das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite vollständig, öffnet ferner das Öffnungs-/Schließventil 16a des Durchgangs für das gasphasige Kältemittel und schließt das Öffnungs-/Schließventil 16c des Niederdruckkältemitteldurchgangs.
Folglich wird, wie durch kreuzschraffierte Pfeile in 8 angezeigt, der Kältekreislauf in der zweiten Entfeuchtungsheizbetriebsart dieser Ausführungsform derart aufgebaut, dass das Kältemittel in dieser Reihenfolge durch den Kompressor 51, den Innenkondensator 12, das Expansionsventil 13a der hochstufigen Seite, den Gas-Flüssigkeitsabscheider 14, den Außenwärmetauscher 19, den Verzweigungsabschnitt 20a, den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21a des Innenwärmetauschers 21, das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite, den Innenverdampfer 22, den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21b des Innenwärmetauschers 21, den Vereinigungsabschnitt 20b, den Akkumulator 23 und den Kompressor 51 zirkuliert. Gleichzeitig wird der Kältekreislauf auch derart aufgebaut, dass das gasphasige Kältemittel von dem Auslass 14f für gasphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 14 über den Durchgang 15 für gasphasiges Kältemittel und die feste Zwischendrossel 17 in die Seite der Ansaugöffnung 51a des Kompressors 51 strömt.
Das Steuersignal, das an den Elektromotor des Kompressors 51 ausgegeben werden soll, das Steuersignal, das an das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite ausgegeben werden soll, und das Steuersignal, das an den elektrischen Aktuator zum Antreiben der Luftmischklappe ausgegeben werden soll, und ähnliche werden auf die gleiche Weise wie die in der zweiten Entfeuchtungsheizbetriebsart der ersten Ausführungsform bestimmt.
Daher strömt in der zweiten Entfeuchtungsheizbetriebsart dieser Ausführungsform wie in der zweiten Entfeuchtungsheizbetriebsart der ersten Ausführungsform das Hochtemperatur- und Hochdruckkältemittel, das von der Abgabeöffnung 51c des Kompressors 51 abgegeben wird, in den Innenkondensator 12 und tauscht mit einem Teil der Lüftungsluft, die von dem Innenverdampfer 22 gekühlt und entfeuchtet wurde, Wärme aus, um Wärme daraus abzuführen. Folglich wird der Teil der Lüftungsluft geheizt, wodurch die Blaslufttemperatur TAV sich der Ziellufttemperatur TAO nähert.
Das aus dem Innenkondensator 12 strömende Kältemittel wird von dem Expansionsventil 13a der hochstufigen Seite zu einem Niederdruckkältemittel dekomprimiert, das in den Gas-Flüssigkeitsabscheider 14 strömt. Das von dem Gas-Flüssigkeitsabscheider 14 abgeschiedene gasphasige Kältemittel strömt über den Kältemitteldurchgang 15 für gasphasiges Kältemittel und die feste Zwischendrossel 17 in Richtung der Seite Ansaugöffnung 51a des Kompressors 51 aus, da das Öffnungs-/Schließventil 16a des Durchgangs für das gasphasige Kältemittel offen ist.
Das von dem Gas-Flüssigkeitsabscheider 14 abgeschiedene flüssigphasige Kältemittel strömt in den Außenwärmetauscher 19 und tauscht Wärme mit der Außenluft aus, die von dem Gebläseventilator geblasen wird, um Wärme aus der Außenluft aufzunehmen.
Das aus dem Außenwärmetauscher 19 strömende Kältemittel strömt über den Verzweigungsabschnitt 20a in den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21a des Innenwärmetauschers 21, da das Öffnungs-/Schließventil 16a des Durchgangs für das gasphasige Kältemittel geschlossen ist.
Da zu dieser Zeit das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite vollständig offen ist, wird eine Temperaturdifferenz zwischen dem Kältemittel, das in den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21a des Innenwärmetauschers 21 strömt, und dem Kältemittel, das durch dessen niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21b zirkuliert, relativ klein. Folglich wird der Druck des Kältemittels, das in den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21a des Innenwärmetauschers 21 strömt, durch einen Druckabfall verringert, der bewirkt wird, wenn es durch den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21a zirkuliert, wobei es weitgehend keine Wärme mit dem Kältemittel austauscht, das durch den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21b zirkuliert.
Das Kältemittel, das aus dem hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21a des Innenwärmetauschers 21 strömt, strömt über das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite in den Innenverdampfer 22. Da zu dieser Zeit das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite vollständig offen ist, strömt das Kältemittel, das aus dem hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21a des Innenwärmetauschers 21 strömt, in den Innenverdampfer 22, wobei es weitgehend nicht von dem Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite dekomprimiert wird.
Das in den Innenverdampfer 22 strömende Kältemittel nimmt Wärme aus der von dem Gebläse 32 geblasenen Lüftungsluft auf, um sich selbst zu verdampfen. Folglich wird die Lüftungsluft gekühlt und verdampft. Das aus dem Innenverdampfer 22 strömende Kältemittel strömt über den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang 21b des Innenwärmetauschers 21 und den Vereinigungsabschnitt 20b in den Akkumulator 23, um durch den Akkumulator 23 in flüssige und gasphasige Kältemittel abgeschieden zu werden. Die auf diesen Schritt folgenden Betriebe sind die gleichen wie die in der Luftheizbetriebsart.
Wie vorstehend erwähnt, wird der Kältekreislauf in der zweiten Entfeuchtungsheizbetriebsart derart aufgebaut, dass das Kältemittel an dem Innenkondensator 12 Wärme abführt und dass das Kältemittel an dem Außenwärmetauscher 19 und dem Innenverdampfer 22 verdampft. Folglich kann der Kältekreislauf die Lüftungsluft, die von dem Innenverdampfer 22 gekühlt und entfeuchtet wurde, mit Hilfe des Innenkondensators 12 erneut heizen, um zu erlauben, dass die erneut geheizte Luft in das Fahrzeuginnere geblasen wird. Folglich können das Entfeuchten und das Heizen des Fahrzeuginneren erreicht werden.
Folglich ist die Fahrzeugklimaanlage 1 in dieser Ausführungsform geeignet, den Kältemittelkreis der Kältekreislaufvorrichtung 10a, wie vorstehend erwähnt, umzuschalten, um die Luftkühlung, die Luftheizung und die Entfeuchtungsheizung des Fahrzeuginneren zu ermöglichen, wodurch die angenehme Klimatisierung des Fahrzeuginneren erreicht wird.
Ferner kann die Kältekreislaufvorrichtung 10a dieser Ausführungsform zulassen, dass in der zweiten Entfeuchtungsheizbetriebsart das von dem Gas-Flüssigkeitsabscheider 14 abgeschiedene flüssigphasige Kältemittel in den Außenwärmetauscher 19 strömt, wodurch die Zunahme der Trockenheit des aus dem Außenwärmetauscher 19 strömenden Kältemittels unterdrückt wird. Folglich kann in der zweiten Entfeuchtungsheizbetriebsart wie in der ersten Ausführungsform die Heizkapazität des Innenkondensators 12 für die Lüftungsluft effektiv verbessert werden.
(Dritte Ausführungsform)
Diese Ausführungsform wird ein Beispiel beschreiben, in dem die Struktur der Kältekreislaufvorrichtung 10 in der ersten Ausführungsform, wie in den Gesamtaufbaudiagrammen von 9 dargestellt, auf die einer Kältekreislaufvorrichtung 10b geändert ist.
Insbesondere beseitigt die Kältekreislaufvorrichtung 10b dieser Ausführungsform den Durchgang 15 für gasphasiges Kältemittel, das Öffnungs-/Schließventil 16a des Durchgangs für das gasphasige Kältemittel und die feste Zwischendrossel aus der Kältekreislaufvorrichtung 10a der zweiten Ausführungsform. Ferner ist in dieser Ausführungsform der Auslass 14f für gasphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders 14 geschlossen. Die Strukturen anderer Komponenten in der dritten Ausführungsform sind die gleichen wie die in der ersten Ausführungsform.
Als nächstes wird nachstehend der Betrieb der vorstehend erwähnten Struktur gemäß dieser Ausführungsform beschrieben. Der grundlegende Betrieb der Fahrzeugklimaanlage 1 ist in dieser Ausführungsform im Wesentlichen der Gleiche wie der in der ersten Ausführungsform. Daher führt diese Ausführungsform wie die erste Ausführungsform die Betriebe in der Luftkühlbetriebsart, der Luftheizbetriebsart und den ersten und zweiten Entfeuchtungsheizbetriebsarten durch. In dieser Ausführungsform sind das Öffnungs-/Schließventil 16a des Durchgangs für das gasphasige Kältemittel und ähnliches beseitigt, wodurch der Kältemittelkreis in der ersten Entfeuchtungsheizbetriebsart äquivalent zu dem in der zweiten Entfeuchtungsheizbetriebsart ist.
(a) Luftkühlbetriebsart
In der Luftkühlbetriebsart dieser Ausführungsform öffnet die Klimatisierungssteuerung 40 das Expansionsventil 13a der hochstufigen Seite vollständig, bringt das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite in einen Drosselzustand und schließt das Öffnungs-/Schließventil 16c des Niederdruckkältemitteldurchgangs.
Folglich wird in der Luftkühlbetriebsart dieser Ausführungsform, wie durch offene Pfeile in 9 angezeigt, der Kältekreislauf aufgebaut, um die Zirkulation des Kältemittels in der gleichen Reihenfolge wie der in der Luftkühlbetriebsart der zweiten Ausführungsform zuzulassen, und kann auf die gleiche Weise wie der in der Luftkühlbetriebsart der zweiten Ausführungsform betrieben werden. Folglich kann in der Luftkühlbetriebsart dieser Ausführungsform das Luftkühlen des Fahrzeuginneren auf die gleiche Weise wie die in der Luftkühlbetriebsart der zweiten Ausführungsform erreicht werden.
(b) Luftheizbetriebsart
In der Luftheizbetriebsart dieser Ausführungsform bringt die Klimatisierungssteuerung 40 das Expansionsventil 13a der hochstufigen Seite in einen Drosselzustand, schließt das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite vollständig, und öffnet ferner das Öffnungs-/Schließventil 16c des Niederdruckkältemitteldurchgangs.
Folglich wird, wie durch schwarze Pfeile in 9 angezeigt, der Kältekreislauf in der Luftheizbetriebsart dieser Ausführungsform aufgebaut, um zuzulassen, dass das Kältemittel in dieser Reihenfolge durch den Kompressor 51, den Innenkondensator 12, das Expansionsventil 13a der hochstufigen Seite, den Gas-Flüssigkeitsabscheider 14, den Außenwärmetauscher 19, den Verzweigungsabschnitt 20a, den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang 24, den Vereinigungsabschnitt 20b, den Akkumulator 23 und den Kompressor 51 zirkuliert.
Das Steuersignal, das an den Elektromotor des Kompressors 51 ausgegeben werden soll, das Steuersignal, das an das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite ausgegeben werden soll, und das Steuersignal, das an den elektrischen Aktuator zum Antreiben der Luftmischklappe ausgegeben werden soll, und ähnliche werden auf die gleiche Weise wie die in der Luftheizbetriebsart der ersten Ausführungsform bestimmt.
Daher wird in der Luftheizbetriebsart dieser Ausführungsform der Kältekreislauf derart aufgebaut, dass das Kältemittel an dem Innenkondensator 12 Wärme abführt, und dass das Kältemittel an dem Außenwärmetauscher 19 verdampft, wodurch die von dem Innenkondensator 12 geheizte Lüftungsluft in das Fahrzeuginnere geblasen werden kann. Folglich kann das Heizen des Fahrzeuginneren erreicht werden.
(c) Entfeuchtungsheizbetriebsart
In der Entfeuchtungsheizbetriebsart dieser Ausführungsform bringt die Klimatisierungssteuerung 40 das Expansionsventil 13a der hochstufigen Seite in einen Drosselzustand, bringt das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite in einen Drosselzustand oder einen vollständig geöffneten Zustand, und öffnet ferner das Öffnungs-/Schließventil 16c des Niederdruckkältemitteldurchgangs.
Folglich wird in der Entfeuchtungsheizbetriebsart in dieser Ausführungsform, wie durch schraffierte Pfeile in 9 angezeigt, der Kältekreislauf aufgebaut, um die Zirkulation des Kältemittels in der gleichen Reihenfolge wie in der Luftkühlbetriebsart zuzulassen. Das Steuersignal, das an den Elektromotor des Kompressors 51 ausgegeben werden soll, die Steuersignale, die an das Expansionsventil 13a der hochstufigen Seite und das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite ausgegeben werden sollen, und das Steuersignal, das an den elektrischen Aktuator zum Antreiben der Luftmischklappe ausgegeben werden soll, und ähnliche werden auf die gleiche Weise wie die in der Luftkühlbetriebsart der ersten Ausführungsform bestimmt.
Insbesondere wird in der Entfeuchtungsheizbetriebsart dieser Ausführungsform, wenn die Ziellufttemperatur TAO erhöht wird, der Drosselöffnungsgrad des Expansionsventils 13a der hochstufigen Seite verringert, um die Temperatur des in den Außenwärmetauscher 19 strömenden Kältemittels zu verringern. Wenn die Temperatur des in den Außenwärmetauscher 19 strömenden Kältemittels größer oder gleich der Außenlufttemperatur Tam ist, wird die Kältekreislaufvorrichtung auf die erste Entfeuchtungsheizbetriebsart festgelegt. Wenn die Temperatur von Kältemittel, das in den Außenwärmetauscher 19 strömt, niedriger als die Außenlufttemperatur Tam ist, wird die Kältekreislaufvorrichtung auf die zweite Entfeuchtungsheizbetriebsart festgelegt.
Daher kann der Kältekreislauf in der ersten Entfeuchtungsheizbetriebsart dieser Ausführungsform derart aufgebaut werden, dass das Kältemittel an dem Innenkondensator 12 und dem Außenwärmetauscher 19 Wärme abführt und dass das Kältemittel an dem Innenverdampfer 22 Kältemittel verdampft. Ferner kann der Kältekreislauf in der zweiten Entfeuchtungsheizbetriebsart derart aufgebaut sein, dass das Kältemittel an dem Innenkondensator 12 Wärme abführt und dass das Kältemittel an dem Außenwärmetauscher 19 und dem Innenverdampfer 22 verdampft. Folglich wird die Lüftungsluft, die von dem Innenverdampfer 22 gekühlt und entfeuchtet wurde, von dem Innenkondensator 12 erneut geheizt, um in das Fahrzeuginnere geblasen zu werden, wodurch die Entfeuchtungsheizung des Fahrzeuginneren ermöglicht wird.
Folglich ist die Fahrzeugklimaanlage 1 in dieser Ausführungsform geeignet, den Kältemittelkreis der Kältekreislaufvorrichtung 10b, wie vorstehend erwähnt, umzuschalten, um die Luftkühlung, die Luftheizung und die Entfeuchtungsheizung des Fahrzeuginneren zu ermöglichen, wodurch die angenehme Klimatisierung des Fahrzeuginneren erreicht wird.
Wenngleich der Durchgang 15 für gasphasiges Kältemittel für die Zirkulation des von dem Gas-Flüssigkeitsabscheider 14 abgeschiedenen gasphasigen Kältemittels beseitigt ist, kann die Kältekreislaufvorrichtung 10b dieser Ausführungsform zulassen, dass das von dem Gas-Flüssigkeitsabscheider 14 abgeschiedene flüssigphasige Kältemittel bevorzugt gegenüber dem gasphasigen Kältemittel in den Außenwärmetauscher 19 strömt. Folglich kann die Heizkapazität des Innenkondensators 12 für die Lüftungsluft in der zweiten Entfeuchtungsheizbetriebsart wie in der ersten Ausführungsform effektiv verbessert werden.
(Andere Ausführungsformen)
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen beschränkt, und es können auf die folgende Weise vielfältige Modifikationen und Änderungen an diesen Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
(1) Wenngleich in den vorstehend erwähnten Ausführungsformen die Kältekreislaufvorrichtungen 10, 10a und 10b gemäß der vorliegenden Offenbarung beispielhaft auf Klimaanlagen für Hybridfahrzeuge angewendet werden, ist die Anwendung der Kältekreislaufvorrichtungen 10 bis 10b nicht darauf beschränkt. Alternativ kann die Kältekreislaufvorrichtung der vorliegenden Offenbarung zum Beispiel auf Klimaanlagen für Elektrofahrzeuge (einschließlich Brennstoffzellenfahrzeuge), die die Antriebskraft zum Fahren von Elektromotoren zum Fahren erhalten, und normale Fahrzeuge, die die Antriebskraft zum Fahren von Brennkraftmaschinen (Verbrennungsmotoren) erhalten, angewendet werden.
Bei der Anwendung der Kältekreislaufvorrichtung der vorliegenden Offenbarung auf das Fahrzeug mit der Brennkraftmaschine kann ein Heizungskern als eine Hilfsluftheizung zum Heizen der Lüftungsluft unter Verwendung eines Kühlmittels der Brennkraftmaschine als eine Wärmequelle in der Fahrzeugklimaanlage 1 bereitgestellt werden. Ferner sind die Kältekreislaufvorrichtungen 10 bis 10b gemäß der vorliegenden Offenbarung nicht auf die für Fahrzeuge Vorgesehenen beschränkt und können auf eine ortsfeste Klimaanlage, ein Kühllager, eine Flüssigkeitsheiz-Kühlanlage und ähnliches angewendet werden.
(2) Wenngleich in den vorstehenden Ausführungsformen beispielhaft der Gas-Flüssigkeits-Zentrifugalabscheider 14 als der Gas-Flüssigkeitsabscheider verwendet wird, ist der Gas-Flüssigkeitsabscheider nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann ein Gas-Flüssigkeits-Schwerkraftabscheider verwendet werden, in dem das gasförmig-flüssige Zweiphasenkältemittel mit einer Kollisionsplatte kollidiert, um verlangsamt zu werden, was bewirkt, dass das flüssigphasige Kältemittel mit einer höheren Dichte nach unten fällt, um das Kältemittel in gasförmige und flüssigphasige Kältemittel abzuscheiden. Ferner kann ein Gas-Flüssigkeits-Oberflächenspannungsabscheider oder ähnliches verwendet werden, der das Kältemittel in gasförmige und flüssigphasige Kältemittel abscheidet, indem er bewirkt, dass das flüssigphasige Kältemittel an einer Haftungsplatte haftet, die in einer Wellenform gekrümmt ist.
(3) Wenn in den vorstehenden Ausführungsformen in dem Steuerschritt S81, der den Verdampfungsbestimmungsabschnitt bildet, die außenvorrichtungsauslassseitige Kältemitteltemperatur Ts niedriger als die Außenlufttemperatur Tam ist, wird beispielhaft bestimmt, dass das Kältemittel an dem Außenwärmetauscher 19 verdampft. Der Verdampfungsbestimmungsabschnitt ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Wenn zum Beispiel der Drosselöffnungsgrad des Expansionsventils 13b der niederstufigen Seite größer als der vorgegebene Referenzöffnungsgrad ist, kann der Verdampfungsbestimmungsabschnitt bestimmen, dass das Kältemittel an dem Außenwärmetauscher 19 verdampft. Insbesondere kann der Verdampfungsbestimmungsabschnitt verwendet werden, der konzipiert ist, um zu bestimmen, dass das Kältemittel an dem Außenwärmetauscher 19 verdampft, wenn das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite vollständig offen ist.
Mit dieser Anordnung wird in der Entfeuchtungsheizung des Fahrzeuginneren, wenn die Ziellufttemperatur TAO erhöht wird, der Drosselöffnungsgrad des Expansionsventils 13a der hochstufigen Seite verringert und der Drosselöffnungsgrad des Expansionsventils 13b der niederstufigen Seite wird erhöht. Wenn das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite in einen Drosselzustand gebracht wird, kann die Kältekreislaufvorrichtung in die erste Entfeuchtungsheizbetriebsart versetzt werden. Wenn das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite vollständig offen ist, kann die Kältekreislaufvorrichtung in die zweite Entfeuchtungsheizbetriebsart versetzt werden.
(4) In den vorstehend erwähnten jeweiligen Ausführungsformen wird beispielhaft basierend auf der Ziellufttemperatur TAO oder ähnlichem das Klimatisierungssteuerprogramm ausgeführt, um zwischen jeweiligen Betriebsarten der Kältekreislaufvorrichtungen 10 bis 10b umzuschalten. Jedoch ist das Umschalten zwischen den jeweiligen Betriebsarten nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel können Betriebsartfestlegungsschalter auf dem Bedienfeld bereitgestellt werden, um die jeweiligen Betriebsarten festzulegen. Ansprechend auf das Bediensignal von dem Betriebsartfestlegungsschalter kann das Umschalten zwischen der Luftheizbetriebsart, der Luftkühlbetriebsart und der ersten und zweiten Entfeuchtungsheizbetriebsart durchgeführt werden.
(5) In den vorstehend erwähnten jeweiligen Ausführungsformen werden das Expansionsventil 13a der hochstufigen Seite und das Expansionsventil 13b der niederstufigen Seite, die jeweils den variablen Drosselmechanismus umfassen, beispielhaft als die ersten und zweiten Dekompressionsvorrichtungen verwendet. Jedoch kann jede der ersten und zweiten Dekompressionsvorrichtungen eine feste Drossel einschließlich einer Düse, einer Mündung, eines Kapillarrohrs oder ähnliches umfassen.
(6) In den vorstehend erwähnten jeweiligen Ausführungsformen wird die Luftmischklappe 34 in der Luftheizbetriebsart und der Luftkühlbetriebsart beispielhaft betrieben, um entweder den Luftdurchgang auf der Seite des Innenkondensators 12 oder den Kühlluftumleitungsdurchgang 35 zu schließen. Jedoch ist der Betrieb der Luftmischklappe 34 nicht darauf beschränkt. Das heißt, auch in der Luftheizbetriebsart und der Luftkühlbetriebsart kann wie in den ersten und zweiten Entfeuchtungsheizbetriebsarten der Öffnungsgrad der Luftmischklappe 34 derart eingestellt werden, dass die Blaslufttemperatur TAV sich der Ziellufttemperatur TAO nähert.

Claims

Kältekreislaufvorrichtung, die umfasst: einen Kompressor (11, 51), der geeignet ist, ein Kältemittel zu komprimieren und abzugeben; einen Kältemittelstrahler (12), der Wärme zwischen einem von dem Kompressor (11, 51) abgegebenen Hochruckkältemittel und Lüftungsluft, die in einen Raum, der klimatisiert werden soll, geblasen werden soll, austauscht, um die Lüftungsluft zu heizen; eine erste Dekompressionsvorrichtung (13a), die geeignet ist, um das aus dem Kältemittelstrahler (12) strömende Kältemittel zu dekomprimieren; einen Außenwärmetauscher (19), der Wärme zwischen dem Kältemittel strömungsabwärtig von der ersten Dekompressionsvorrichtung (13a) und Außenluft austauscht; eine zweite Dekompressionsvorrichtung (13b), die geeignet ist, das aus dem Außenwärmetauscher (19) strömende Kältemittel zu dekomprimieren; und einen Verdampfer (22), der Wärme zwischen einem Niederdruckkältemittel auf einer strömungsabwärtigen Seite der zweiten Dekompressionsvorrichtung (13b) und der Lüftungsluft austauscht, bevor es von dem Kältemittelstrahler (12) geheizt wird, um die Lüftungsluft zu kühlen; einen Innenwärmetauscher (21), der Wärme zwischen dem Kältemittel, das durch einen Kältemittelströmungsweg zirkuliert, der von einer Kältemittelauslassseite des Außenwärmetauschers (19) zu einer Einlassseite der zweiten Dekompressionsvorrichtung (13b) führt, und dem Kältemittel, das durch einen anderen Kältemittelströmungsweg zirkuliert, der von einer Kältemittelauslassseite des Verdampfers (22) zu einer Seite einer Ansaugöffnung (11a, 51a) des Kompressors (11, 51) führt, austauscht; und einen Gas-Flüssigkeitsabscheider (14), der das aus der ersten Dekompressionsvorrichtung (13a) strömende Kältemittel in gasförmige und flüssigphasige Kältemittel abscheidet, wobei ein Auslass (14g) für flüssigphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders (14) mit einer Kältemitteleinlassseite des Außenwärmetauschers (19) verbunden ist.
Kältekreislaufvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Kompressor (11) einen Kompressionsmechanismus der niederstufigen Seite, der den Druck eines Niederdruckkältemittel, das von der Ansaugöffnung (11a) angesaugt wird, auf ein Zwischendruckkältemittel erhöht, und einen Kompressionsmechanismus der hochstufigen Seite umfasst, der den Druck des Kältemittels, das von einer Zwischendruckansaugöffnung (11b) angesaugt wird, und des von dem Kompressionsmechanismus der niederstufigen Seite abgegebenen Kältemittels auf ein Hochdruckkältemittel erhöht, wobei die Kältekreislaufvorrichtung ferner umfasst: einen Durchgang (15) für gasphasiges Kältemittel, der ein gasphasiges Kältemittel von einem Auslass (14f) für gasphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders (14) zu einer Seite der Zwischendruckansaugöffnung (11b) leitet; einen Öffnungs-/Schließabschnitt (16a) des Durchgangs für das gasphasige Kältemittel, der geeignet ist, den Durchgang (15) für das gasphasige Kältemittel zu öffnen und zu schließen; und einen Verdampfungsbestimmungsabschnitt (S81), der bestimmt, ob das Kältemittel an dem Außenwärmetauscher (19) verdampft, wobei der Öffnungs-/Schließabschnitt (16a) des Durchgangs für das gasphasige Kältemittel den Durchgang (15) für das gasphasige Kältemittel öffnet, wenn der Verdampfungsbestimmungsabschnitt (S81) bestimmt, dass das Kältemittel an dem Außenwärmetauscher (19) verdampft.
Kältekreislaufvorrichtung gemäß Anspruch 1, die ferner umfasst: einen Durchgang (15) für gasphasiges Kältemittel, der ein gasphasiges Kältemittel von einem Auslass (14f) für gasphasiges Kältemittel des Gas-Flüssigkeitsabscheiders (14) zu einer Seite der Ansaugöffnung (51a) des Kompressors (51) leitet; und einen Öffnungs-/Schließabschnitt (16a) des Durchgangs für das gasphasige Kältemittel, der geeignet ist, den Durchgang (15) für das gasphasige Kältemittel zu öffnen und zu schließen; und einen Verdampfungsbestimmungsabschnitt (S81), der bestimmt, ob das Kältemittel an dem Außenwärmetauscher (19) verdampft, wobei der Öffnungs-/Schließabschnitt (16a) des Durchgangs für das gasphasige Kältemittel den Durchgang (15) für das gasphasige Kältemittel öffnet, wenn der Verdampfungsbestimmungsabschnitt (S71) bestimmt, dass das Kältemittel an dem Außenwärmetauscher (19) verdampft.
Kältekreislaufvorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, die ferner umfasst: eine Außenvorrichtungstemperaturerfassungseinrichtung (44), die angeordnet ist, um eine Temperatur des durch den Außenwärmetauscher (19) zirkulierenden Kältemittels zu erfassen; und eine Außenlufttemperaturerfassungseinrichtung, die angeordnet ist, um eine Außenlufttemperatur (Tam) zu erfassen, wobei der Verdampfungsbestimmungsabschnitt (S81) bestimmt, dass das Kältemittel an dem Außenwärmetauscher (19) verdampft, wenn eine Temperatur des durch den Außenwärmetauscher (19) zirkulierenden Kältemittels niedriger als die Außenlufttemperatur ist.
Kältekreislaufvorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei: die zweite Dekompressionsvorrichtung (13b) einen variablen Drosselmechanismus umfasst, der derart aufgebaut ist, dass er eine variable Drosselöffnung hat, und der Verdampfungsbestimmungsabschnitt (S81) bestimmt, dass das Kältemittel an dem Außenwärmetauscher (19) verdampft, wenn eine Drosselöffnung der zweiten Dekompressionsvorrichtung (13b) größer als eine vorgegebene Referenzöffnung ist.
Kältekreislaufvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die erste Dekompressionsvorrichtung (13a) einen variablen Drosselmechanismus umfasst, der derart aufgebaut ist, dass er eine variable Drosselöffnung hat.