DE112014004647T5 - Kälteerzeugungskreis-Einrichtung - Google Patents

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DE112014004647T5
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Tatsuhiro Suzuki
Gouta Ogata
Yuichi Shirota
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Denso Corp
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Abstract

Ein Ejektor (21) saugt ein Kältemittel auf einer stromabwärtigen Seite eines als ein Verdampfer dienenden Außenwärmetauschers (15) von einer Saugöffnung (21d) durch eine Saugwirkung eines Einspritzkältemittels ein, das von einem Düsenabschnitt (21a) zum Dekomprimieren eines Teils des von dem Kompressor (11) abgegebenen Kältemittels eingespritzt wird, und mischt das Einspritzkältemittel mit dem Saugkältemittel, um das gemischte Kältemittel an einem Diffusor (21f) unter Druck zu setzen. Das aus dem Diffusor (21f) ausströmende Kältemittel wird in den Kompressor (11) gesaugt. Auf diese Weise kann die Dichte des in den Kompressor (11) gesaugten Kältemittels erhöht werden, wodurch die Reduzierung der Strömungsmenge des in einen Innenkondensator (12) strömenden Kältemittels unterdrückt werden kann, der als ein Radiator dient. Somit wird selbst dann, falls die Temperatur der Außenluft (Wärmeabsorptions-Zielfluid) verringert wird bzw. ist, vermieden, dass der Innenkondensator (12) seine Wärmekapazität für die Belüftungsluft (Heiz-Zielfluid) verschlechtert.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
  • Die Anmeldung basiert auf einer japanischen Patentanmeldung 2013-211076 , die am 8. Oktober 2013 eingereicht wurde, deren Inhalte hier durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit mit aufgenommen sind.
  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kälteerzeugungskreis-Einrichtung, die einen Ejektor enthält.
  • TECHNISCHER HINTERGRUND
  • In der verwandten Technik offenbart Patentdokument 1 beispielsweise eine Kälteerzeugungskreis-Einrichtung, die auf eine Luftklimaanlage anzuwenden ist. Die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung ist dahingehend konstruiert, Belüftungsluft (d. h. Heiz-Zielfluid), die in einen zu klimatisierenden Raum zu blasen ist, in einer Luftheiz-Betriebsart, welche ein Luftheizen des zu klimatisierenden Raumes ausführt, zu erwärmen.
  • Genauer enthält die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung, die in Patentdokument 1 beschrieben ist, einen Innenkondensator (d. h. Radiator), welcher die Belüftungsluft durch Austausch von Wärme zwischen der Belüftungsluft und einem von einem Kompressor abgegebenen Hochdruckkältemittel erwärmt. Die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung enthält auch einen Außenwärmetauscher (z. B. Verdampfer), welcher ein Niedrigdruckkältemittel durch Austausch von Wärme zwischen dem Niedrigdruckkältemittel und der Außenluft (Wärmeabsorptions-Zielfluid) verdampft. In dem Luftheizbetrieb wird durch das Kältemittel von der Außenluft in dem Außenwärmetauscher absorbierte Wärme in die Belüftungsluft an dem Innenkondensator abgeführt, wodurch die Belüftungsluft erwärmt wird.
  • LISTE FRÜHERER TECHNIK
  • PATENTDOKUMENT
    • Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2013-002710
  • ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
  • Gemäß den Studien der Erfinder der vorliegenden Anmeldung muss die Kältemittel-Verdampfungstemperatur in einem Außenwärmetauscher niedriger als die Außenlufttemperatur eingestellt werden, dies während des Luftheizbetriebs in einem System, das dahingehend konstruiert ist, eine Belüftungsluft unter Verwendung von Warme zu erwärmen, die von der Außenluft als eine Wärmequelle in dem Luftheizbetrieb absorbiert wird, wie in der in Patentdokument 1 offenbarten Kälteerzeugungskreis-Einrichtung. Somit muss beispielsweise wenn die Außenlufttemperatur niedrig ist, die Kältemittel-Verdampfungstemperatur in dem Außenwärmetauscher auf eine ultra-niedrige Temperatur (z. B. –10°C oder niedriger) reduziert werden.
  • Wenn jedoch die Kältemittel-Verdampfungstemperatur in dem Außenwärmetauscher auf die ultra-niedrige Temperatur reduziert wird, senkt das aus dem Außenwärmetauscher ausströmende Saugkältemittel, das in einen Kompressor zu saugen ist, seinen Druck, was die Dichte des Saugkältemittels reduziert. Demzufolge kann bzw. könnte die Strömungsmenge (Massenströmungsmenge) eines von dem Kompressor abgegebenen Hochdruckkältemittels, um in einen Innenkondensator einzuströmen, verringert werden, was die Heizkapazität des Innenkondensators für die Belüftungsluft reduziert.
  • Die vorliegende Erfindung wurde mit Blick auf den vorstehenden Gegenstand ausgeführt und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kälteerzeugungskreis-Einrichtung bereitzustellen, welche die Herabsetzung der Heizkapazität eines Radiators für ein Heiz-Zielfluid vermeiden kann, wenn die Temperatur des Wärmeabsorptions-Zielfluids verringert ist bzw. wird.
  • Die vorliegende Offenbarung wurde ausgeführt, um das vorstehende Ziel zu erzielen, und eine Kältemittelkreiseinrichtung enthält gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung einen Kompressor, welcher ein Kältemittel komprimiert und abgibt, einen Radiator, welcher Wärme zwischen einem Heiz-Zielfluid und einem von dem Kompressor abgegebenen Hochdruckkältemittel austauscht, um Wärme von dem Hochdruckkältemittel abzuführen, eine Druckentlastungs- bzw. Dekompressionseinrichtung, welche das aus dem Radiator strömende Kältemittel im Druck entlastet bzw. dekomprimiert, einen Verdampfer, welcher zwischen einem Heizabsorptions-Zielfluid und einem durch die Dekompressions- bzw. Druckentlastungseinrichtung dekomprimierte bzw. druckentlastetem Niedrigdruckkältemittel austauscht, um das Niedrigdruckkältemittel zu verdampfen, und einen Ejektor. Der Ejektor saugt ein Kältemittel auf einer stromabwärtigen Seite des Verdampfers von einer Kältemittelsaugöffnung durch eine Saugwirkung eines Einspritzkältemittels ein, das mit hoher Geschwindigkeit von einem Düsenabschnitt eingespritzt wird, der das Hochdruckkältemittel druckentlastet, welches von dem Kompressor abgegeben wird, und wobei der Ejektor einen Druckerhöhungsabschnitt enthält, welcher das Einspritzkältemittel mit dem Saugkältemittel vermischt, das aus der Kältemittelsaugöffnung eingesaugt wird, das gemischte Kältemittel unter Druck setzt und dem unter Druck gesetzten gemischten Kältemittel ermöglicht, zu einer Saugseite des Kompressors auszuströmen.
  • Somit ist der Ejektor zum Ansaugen und Unterdrucksetzen des Kältemittels auf der stromabwärtigen Seite des Verdampfers derart vorgesehen, dass der Druck des Saugkältemittels, das in den Kompressor gesaugt wird, auf ein höheres Niveau angehoben werden kann, als der Kältemittel-Verdampfungsdruck an dem Verdampfer, wodurch die Dichte des Saugkältemittels vergrößert wird.
  • Demgemäß kann die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung die Reduzierung der Strömungsmenge (Massenströmungsmenge) des Hochdruckkältemittels unterdrücken, welches von dem Kompressor abgegeben wird, um in den Radiator einzuströmen, dies selbst unter den Betriebsbedingungen, bei welchen die Kältemittel-Verdampfungstemperatur an dem Verdampfer wegen der niedrigen Temperatur des Wärmeabsorptions-Zielfluids verringert werden muss. Als ein Ergebnis kann selbst dann, falls die Temperatur des Wärmeabsorptions-Zielfluids verringert ist, vermieden werden, dass die Heizkapazität des Heiz-Zielfluids in dem Radiator herabgesetzt wird.
  • Es ist zu bemerken, dass die Heizkapazität des Radiators für das Heiz-Zielfluid eine Kapazität des Heizens des Heiz-Zielfluids auf eine gewünschte Temperatur bei einer gewünschten Strömungsmenge durch den Radiator ist. Insbesondere kann die Heizkapazität unter Verwendung eines Wertes definiert werden, der durch Multiplizieren einer Differenz in der Enthalpie mit der Strömungsmenge (Massenströmungsmenge) des durch den Radiator zirkulierenden Kältemittels erhalten wird, in welchem die Differenz in der Enthalpie durch Subtrahieren einer Enthalpie des Kältemittels auf der Auslassseite des Radiators von der des Kältemittels auf der Einlassseite desselben bestimmt wird.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Gesamtaufbaudiagramm einer Kälteerzeugungskreis-Einrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
  • 2 ist eine Querschnittsansicht eines Ejektors in einer Axialrichtung davon in dem ersten Ausführungsbeispiel.
  • 3 ist ein Mollier-Diagramm, welches Änderungen des Zustands von Kältemittel in einer Stark-Luftheiz-Betriebsart der Kälteerzeugungskreis-Einrichtung in dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt.
  • 4 ist ein Graph, welcher Änderungen des Anstiegsausmaßes der radiotorseitigen Kältemittelströmungsmenge Gc relativ zu Änderungen des Strömungsmengenverhältnisses (Gn/Gr) zeigt.
  • 5 ist ein Gesamtaufbaudiagramm einer Kälteerzeugungskreis-Einrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
  • 6 ist ein Gesamtaufbaudiagramm einer Kälteerzeugungskreis-Einrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
  • 7 ist eine Querschnittsansicht eines Ejektors in einer Axialrichtung davon in einem anderen Ausführungsbeispiel.
  • 8 ist eine Querschnittsansicht eines Ejektors in einer Axialrichtung davon in einem modifizierten Beispiel von einem anderen Ausführungsbeispiel.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • (Erste Ausführungsbeispiel)
  • Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 1 bis 4 beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Dampfkompressions-Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung auf eine Fahrzeugluftklimaanlage 1 für ein elektrisches Fahrzeug angewendet, das zum Erhalten einer Antriebskraft zur Fortbewegung von einem Elektromotor zur Fortbewegung konstruiert ist. Die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 dient zum Kühlen oder Heizen von Belüftungsluft, die in den Fahrzeuginnenraum als ein mit der Fahrzeugluftklimaanlage 1 zu klimatisierender Raum zu blasen ist. Somit ist ein zu heizendes Fluid, oder ein Heiz-Zielfluid in diesem Ausführungsbeispiel Belüftungsluft, welche in den Fahrzeuginnenraum zu blasen ist.
  • Die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 ist dahingehend aufgebaut, Schalten zwischen einem Kältemittelkreislauf für eine Luftkühl-Betriebsart des Kühlens des Fahrzeuginnenraums; einem Kältemittelkreislauf für eine Entfeuchtungs-/Heiz-Betriebsart des Lufterwärmens während einer Entfeuchtung des Fahrzeuginnenraums; einem Kältemittelkreislauf für eine Luftheiz-Betriebsart des Heizens des Fahrzeuginnenraums; und einem Kältemittelkreislauf für eine Stark-Luftheiz-Betriebsart des Heizens von Belüftungsluft mit einer höheren Heizkapazität als der in der Luftheiz-Betriebsart, beispielsweise wenn die Außenlufttemperatur niedrig ist, zu ermöglichen.
  • Es ist zu bemerken, dass in 1 die Strömung eines Kältemittels in dem Kältemittelkreislauf für die Luftkühl-Betriebsart durch im Umriss gezeichnete Pfeile gezeigt ist; die Strömung eines Kältemittels in dem Kältemittelkreislauf für die Entfeuchtungs-/Heiz-Betriebsart durch diagonal schraffierte Pfeile gezeigt ist, die Strömung eines Kältemittels in dem Kältemittelkreislauf für die Luftheiz-Betriebsart durch schattiert schraffierte Pfeile gezeigt ist; und die Strömung eines Kältemittels in dem Kältemittelkreislauf für die Stark-Luftheiz-Betriebsart durch schwarze Pfeile gezeigt ist.
  • Die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 in diesem Ausführungsbeispiel wendet ein Hydrofluorcarbonat(HFC)-Kältemittel (z. B. R134a) als das Kältemittel an und bildet einen unterkritischen Dampfkompressions-Kälteerzeugungskreis, in welchem ein hochdruckseitiger Kältemitteldruck von diesem dem kritischen Druck des Kältemittels nicht überschreitet. Offensichtlich können ein Hydrofluorolefin(HFO)-Kältemittel (z. B. R1234yf) oder dergleichen als das Kältemittel verwendet werden. Kälteerzeugungsmaschinenöl zum Schmieren eines Kompressors 11 ist in das Kältemittel gemischt und ein Teil des Kälteerzeugungsmaschinenöls zirkuliert durch den Kreis zusammen mit dem Kältemittel.
  • Der Kompressor 11 ist in bzw. unter einer Fahrzeug(motor)haube angeordnet und saugt das Kältemittel dort hinein, setzt das angesaugte Kältemittel zur Ausbildung eines Hochdruckkältemittels unter Druck und gibt dann das unter Druck gesetzte Kältemittel von dort in die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 aus. Insbesondere ist der Kompressor 11 dieses Ausführungsbeispiels ein elektrischer Kompressor, welcher in einem Gehäuse einen Kompressionsmechanismus mit fester Verdrängung und einem elektrischen Motor zum Antrieb des Kompressionsmechanismus aufnimmt.
  • Verschiedene Arten von Kompressionsmechanismen, einschließlich eines Spiralkompressionsmechanismus und eines Flügelradkompressionsmechanismus können als der Kompressionsmechanismus verwendet werden. Der Betrieb des Elektromotors (die Anzahl von Umdrehungen) wird durch ein Steuersignal gesteuert, welches von einem Luftklimatisierungssteuergerät 40 ausgegeben wird, das später zu beschreiben ist. Der Elektromotor kann entweder einen Wechselstrommotor oder einen Gleichstrommotor anwenden.
  • Eine Abgabeöffnungsseite des Kompressors 11 ist an einer Kältemitteleinströmöffnung eines ersten Verzweigungsabschnitts 13a angeschlossen, welcher die Strömung von Kältemittel verzweigt, das von dem Kompressor 11 abgegeben wird. Der erste Verzweigungsabschnitt 13a ist aus einem Dreiwegeanschluss ausgebildet, welcher drei Einström- und Ausströmöffnungen aufweist, von denen eine eine Kältemitteleinströmöffnung ist und von denen die verbleibenden zwei Kältemittelausströmöffnungen sind. Ein solcher Dreiwegeanschluss kann durch Verbinden von Rohren mit unterschiedlichen Durchmessern oder durch Ausbilden einer Mehrzahl von Kältemitteldurchtritten in einem Metall- oder (Kunst-)Harzblock ausgebildet sein.
  • Eine Kältemittelausströmöffnung des ersten Verzweigungsabschnitts 13a ist an der Kältemitteleinlassseite eines Innenkondensators 12 angeschlossen. Ferner ist die andere Kältemittelausströmöffnung des ersten Verzweigungsabschnitts 13a an der Einlassseite eines Düsenabschnitts 21a eines Ejektors 21 über ein Düsen-Ein-/Aus-Ventil 22 angeschlossen. Es zu bemerken, dass der detaillierte Aufbau des Düsen-Ein-/Aus-Ventils 22 und des Ejektors 21 später beschrieben werden.
  • Der Innenkondensator 12 ist in einem Gehäuse 31 einer Innenraum-Luftklimatisierungseinheit 30 angeordnet, die später zu beschreiben ist. Der Innenraumkondensator 12 ist ein Radiator, welcher Wärme zwischen dem Hochdruckkältemittel, das von dem Kompressor 11 ausgegeben wird, und der Belüftungsluft austauscht, welche durch einen später zu beschreibenden Innenverdampfer 20 hindurchgetreten ist, wodurch Wärme von dem Hochdruckkältemittel abgeführt wird.
  • Die Kältemittelauslassseite des Innenkondensators 12 ist an der Einlassseite eines Heizexpansionsventils 14 angeschlossen. Das Heizexpansionsventil 14 ist eine Dekompressionseinrichtung, welche das von dem Kompressor 11 abgegebene Hochdruck-Kältemittel in zumindest der Luftheiz-Betriebsart dekomprimiert bzw. druckentlastet. Insbesondere ist das Heizexpansionsventil 14 ein elektrisch variabler Drosselmechanismus, welcher einen Ventilkörper enthält, der zur Änderung des Drosselöffnungsgrades in der Lage ist, und einen elektrischen Aktuator enthält, der von einem Schrittmotor zum Ändern des Drosselöffnungsgrades durch Versetzen des Ventilskörpers ausgebildet ist.
  • Das Heizexpansionsventil 14 dieses Ausführungsbeispiels ist von einem variablen Drosselmechanismus mit einer Funktion des vollständigen Öffnens ausgestaltet, welcher als ein einfacher Kältemitteldurchtritt durch vollständiges Öffnen seines Drosselöffnungsgrades dient, fast ohne irgendeine Kältemitteldekomprimierungswirkung bzw. Kältemitteldruckentlastungswirkung zu zeigen. Der Betrieb des Heizexpansionsventils 14 wird durch ein Steuersignal gesteuert, welches von dem Luftklimatisierungssteuergerät 40 ausgegeben wird.
  • Die Auslassseite des Heizexpansionsventils 14 ist an der Kältemitteleinlassseite eines Außenwärmetauschers 15 angeschlossen. Der Außenwärmetauscher 15 ist an der Vorderseite in bzw. unter der Fahrzeug(motor)haube angeordnet und zum Austausch von Wärme zwischen dem dort hindurchströmenden Kältemittel auf der stromabwärtigen Seite des Innenkondensators 12 und der Außenluft geeignet, die von einem Lüftergebläse 15a geblasen wird.
  • Genauer dient in zumindest der Luftkühl-Betriebsart der Außenwärmetauscher 15 als ein Radiator bzw. Kühler, welcher Wärme von dem Hochdruckkältemittel abführt. Andererseits dient in der Luftheiz-Betriebsart, sowie der Stark-Luftheiz-Betriebsart der Außenwärmetauscher 15 als ein Verdampfer, welcher eine Wärmeabsorptionswirkung durch Verdampfen des Niedrigdruckkältemittels zeigt, dass durch das Heizexpansionsventil 14 als die Dekompressionseinrichtung dekomprimiert bzw. druckentlastet wird. Der Gebläselüfter 15a ist ein elektrisches Gebläse, dessen Benutzungsrate, das heißt dessen Umdrehungsanzahl (Volumen von Belüftungsluft) durch eine Steuerspannung gesteuert wird, welche von dem Luftklimatisierungssteuergerät 40 ausgegeben wird.
  • Die Kältemittelauslassseite des Außenwärmetauschers 15 ist an einer Kältemitteleinströmöffnung eines zweiten Verzweigungsabschnitts 13b angeschlossen, welche die Strömung von aus dem Außenwärmetauscher 15 abgegebenem Kältemittel verzweigt. Der zweite Verzweigungsabschnitt 13b weist im Wesentlichen den gleichen grundlegenden Aufbau wie der des ersten Verzweigungsabschnitts 13a auf. Eine Kältemittelausströmöffnung des zweiten Verzweigungsabschnitts 13b ist an der Kältemitteleinlassseite eines Kühlexpansionsventils 16 angeschlossen. Die andere Kältemittelausströmöffnung des zweiten Verzweigungsabschnitts 13b ist an einem sammlerseitigen Durchtritt 17 angeschlossen, welcher das Kältemittel führt, das aus dem zweiten Verzweigungsabschnitt 13b zu der stromaufwärtigen Seite eines Sammlers 19 strömt, der später zu beschreiben ist.
  • Das Kühlexpansionsventil 16 weist im Wesentlichen den gleichen grundlegenden Aufbau wie der des Heizexpansionsventils 14 auf. Das Kühlexpansionsventil 16 ist in diesem Ausführungsbeispiel aus einem variablen Drosselmechanismus mit nicht nur einer Funktion des vollständigen Öffnens, sondern auch einer Funktion des vollständigen Schließens ausgebildet. Insbesondere öffnet das Kühlexpansionsventil 16 einen Kältemitteldurchtritt vollständig, der von der Kältemittelauslassseite des Außenwärmetauschers 15 zu der Kältemitteleinlassseite des Innenwärmetauschers 20 führt, wenn seine Drosselöffnung vollständig geöffnet ist. Ferner schließt das Kühlexpansionsventil 16 den Kältemitteldurchtritt, wenn der Drosselöffnungsgrad vollständig geschlossen wird.
  • Die Auslassseite des Kühlexpansionsventils 16 ist an der Kältemitteleinlassseite des Innenverdampfers 20 angeschlossen. Der Innenverdampfer 20 ist mehr bzw. weiter stromaufwärts der Belüftungsluftströmung als der Innenkondensator 12 in dem Gehäuse 31 der Innenluft-Klimatisierungseinheit 30 angeordnet. Ferner ist der Innenverdampfer 20 ein kühlender Wärmetauscher, welcher Wärme zwischen dem dort hindurchzirkulierenden Kältemittel und der Belüftungsluft vor deren Durchtritt durch den Innenkondensator 12 zum Verdampfen des Kältemittels austauscht, wodurch die Belüftungsluft in der Luftkühl-Betriebsart sowie der Entfeuchtungs-/Heiz-Betriebsart gekühlt wird.
  • Die Kältemittelauslassseite des Innenverdampfers 20 ist an die Einlassseite des Sammlers 19 über einen Vereinigungsabschnitt 13c angeschlossen. Der Sammler 19 ist ein Gas-/Flüssigkeitsabscheider, welcher das dort hinein einströmende Kältemittel in Flüssig- und Gasphasen trennt und welcher darin das innerhalb des Kreises überschüssige Kältemittel speichert. Der Vereinigungsabschnitt 13c ist von der gleichen Art von Drei-Wege-Anschluss ausgebildet, wie der erste und der zweite Verzweigungsabschnitt 13a und 13b. Der Drei-Wege-Anschluss weist drei Einström- und Ausströmöffnungen auf, von welchen zwei Kältemitteleinströmöffnungen sind und von denen die verbleibende Eine eine Kältemittelausströmöffnung ist.
  • Die andere Kältemitteleinströmöffnung des Vereinigungsabschnitts 13c in diesem Ausführungsbeispiel ist an der Auslassseite des vorstehend genannten sammlerseitigen Durchtritts 17 angeschlossen. Ein Heiz-Ein-/Aus-Ventil 18 ist in dem sammlerseitigen Durchtritt 17 zum Öffnen und Schließen des sammlerseitigen Durchtritts 17 angeordnet. Das Heiz-Ein-/Aus-Ventil 18 ist ein elektromagnetisches Ventil, dessen Öffnungs- und Schließbetriebe durch eine Steuerspannung gesteuert wird, die von dem Luftklimatisierungssteuergerät 40 gesteuert wird.
  • Ein Gasphasenkältemittelauslass des Sammlers 19 ist an einer Seite einer Kältemittelsaugöffnung 21d des Ejektors 21 angeschlossen. Der Ejektor 21 dekomprimiert bzw. druckentlastet das Hochdruckkältemittel, das aus der anderen Kältemittelausströmöffnung des ersten Verzweigungsabschnitts 13a strömt, um das dekomprimierte bzw. druckentlastete Kältemittel mit hoher Geschwindigkeit einzuspritzen. Auf diese Weise dient der Ejektor 21 zum Ansaugen des aus dem Sammler 19 ausströmenden Gasphasenkältemittels von der Saugöffnung 21d, wodurch dieser die kinetische Energie eines gemischten Kältemittels, enthaltend das Einspritzkältemittel und das angesaugte Kältemittel, in die Druckenergie desselben umwandelt.
  • Der detaillierte Aufbau des Ejektors 21 wird nachfolgend unter Verwendung von 2 beschrieben. Wie in 2 gezeigt ist, enthält der Ejektor 21 den Düsenabschnitt 21a und einen Rumpfabschnitt 21b. Der Düsenabschnitt 21a ist aus Metall (z. B. rostfreie Legierung) mit einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet, welche allmählich zu der Strömungsrichtung des Kältemittels hin zuläuft. Der Düsenabschnitt 21a dekomprimiert bzw. druckentlastet das dort hinein einströmende Kältemittel, um das dekomprimierte Kältemittel von der Kältemitteleinspritzöffnung einzuspritzen, die auf der am meisten stromabwärtigen Seite der Kältemittelströmung vorgesehen ist.
  • Der in dem Düsenabschnitt 21a ausgebildete Kältemitteldurchtritt weist einen Halsabschnitt (Abschnitt mit der minimalen Durchtrittsfläche) 21c, der die minimale Kältemitteldurchtrittsfläche aufweist, einen zulaufenden Abschnitt, dessen Kältemitteldurchtrittsfläche sich allmählich von der Kältemitteleinströmöffnungsseite zu dem Halsabschnitt 21c hin verringert, und einen sich erweiternden Abschnitt auf, dessen Kältemitteldurchtrittsfläche sich allmählich von dem Halsabschnitt 21c zu einer Kältemitteleinspritzöffnung hin vergrößert. Das heißt, der Düsenabschnitt 21a dieses Ausführungsbeispiels ist als eine Gummidüse [rubber nozzle] ausgestaltet. Es ist ersichtlich, dass der Düsenabschnitt 21a aus einer zulaufenden Düse ausgebildet sein kann.
  • Dieses Ausführungsbeispiel wendet den Düsenabschnitt 21a an, der dahingehend konstruiert ist, die Strömungsgeschwindigkeit des Einspritzkältemittels, das von der Kältemitteleinspritzöffnung eingespritzt wird, in der Stark-Luftheiz-Betriebsart, die später zu beschreiben ist, auf eine Schallgeschwindigkeit oder darüber einzustellen.
  • In diesem Ausführungsbeispiel sind die Dekompressions- bzw. Druckentlastungseigenschaften (Strömungsmengeneigenschaften) des Düsenabschnitts 21a dahingehend gewählt, die nachfolgende Formel F1 zu erfüllen: 0,3 ≤ Gn/Gr ≤ 0,5 (F1) wobei Gr eine Abgabekältemittelströmungsmenge ist, welche eine Strömungsmenge des von dem Kompressor 11 abgegebenen Kältemittels ist; Gn eine ejektorseitige Kältemittelströmungsmenge ist, welche eine Strömungsmenge des in den Düsenabschnitt 21a des Ejektors 21 einströmenden Kältemittels ist; und Gc eine radiatorseitige Kältemittelströmungsmenge ist, welche eine Strömungsmenge des in den Innenkondensator 12 strömenden Kältemittels ist.
  • Es ist zu bemerken, dass jede von der Abgabekältemittelströmungsmenge Gr, der ejektorseitigen Kältemittelströmungsmenge Gn und der radiatorseitigen Kältemittelströmungsmenge Gc eine Massenströmungsmenge ist und die Abgabekältemittelströmungsmenge Gr die Gesamtmenge von der ejektorseitigen Kältemittelströmungsmenge Gn und der radiatorseitigen Kältemittelströmungsmenge Gc ist.
  • Der Rumpfabschnitt 21b ist aus Metall (z. B. Aluminium) in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet. Der Rumpfabschnitt 21b dient als ein Fixierungselement, welches den Düsenabschnitt 21a darin trägt und fixiert, um eine äußere Umhüllung des Ejektors 21 auszubilden. Genauer ist der Düsenabschnitt 21a fixiert, indem dieser in den Rumpfabschnitt 21b dahingehend gepresst ist, innerhalb des Rumpfabschnitts 21b auf einer Endseite in der Längsrichtung des Rumpfabschnitts 21b untergebracht zu sein. Somit tritt Kältemittel nicht aus einem fixierten Abschnitt (gepressten Abschnitt) zwischen dem Düsenabschnitt 21a und dem Rumpfabschnitt 21b aus.
  • Die Kältemittelsaugöffnung 21d ist dahingehend ausgebildet, einen Teil auf der Außenumfangsoberfläche des Rumpfabschnitts 21b vollständig zu durchdringen, welcher der Außenumfangseite des Düsenabschnitts 21a entspricht, um dadurch mit dem Kältemitteleinspritzabschnitt des Düsenabschnitts 21a kommunizierend verbunden zu sein. Die Kältemittelsaugöffnung 21d ist eine Durchgangsöffnung, welche das aus dem Gasphasenkältemittelauslass des Sammlers 19 strömende Kältemittel durch eine Saugwirkung des von dem Düsenabschnitt 21a eingespritzten Kältemittels in den Ejektor 21 saugt.
  • Das innere des Rumpfabschnitts 21b ist mit einem Saugdurchtritt 21e zum Führen des Saugkältemittels versehen, welches von der Kältemittelsaugöffnung 21d zu der Kältemitteleinspritzöffnungsseite des Düsenabschnitts 21a gesaugt wird, sowie mit einem Diffuser 21f, welcher als ein Verstärker zum Mischen des Einspritzkältemittels mit dem Saugkältemittel dient, das von der Kältemittelsaug öffnung 21d in den Ejektor 21 über dem Saugdurchtritt 210 strömt, um den Druck des Gemisches zu erhöhen.
  • Der Saugdurchtritt 21e ist durch einen Raum zwischen der Außenumfangsseite des zulaufenden Vorderendumfangs des Düsenabschnitts 21a und der Innenumfangsseite des Rumpfabschnitts 21b ausgebildet. Die Kältemitteldurchtrittsfläche des Saugdurchtritts 21e verringert sich allmählich zu der Kältemittelströmungsrichtung hin. Somit wird die Strömungsgeschwindigkeit des durch den Saugdurchtritt 21e hindurchzirkulierenden Kältemittels allmählich vergrößert, was den Energieverlust (Mischverlust) beim Mischen des Saugkältemittels mit dem Einspritzkältemittel durch den Diffusor 21f verringert.
  • Der Diffusor 21f ist dahingehend angeordnet, kontinuierlich zu einem Auslass des Saugdurchtritts zu führen und durch einen Raum in solch einer Weise ausgebildet, dass dieser seine Kältemitteldurchtrittsfläche allmählich vergrößert. Somit weist der Diffusor 21f eine Funktion des Mischens des Einspritzkältemittels und des Saugkältemittels zur Verzögerung der Strömungsgeschwindigkeit des gemischten Kältemittels auf, wodurch der Druck des gemischten Kältemittels von bzw. aus dem Einspritzkältemittel und dem Saugkältemittel vergrößert wird, das heißt einer Funktion des Umwandelns der kinetischen Energie des gemischten Kältemittels in die Druckenergie desselben.
  • Genauer ist die Querschnittsform des Abschnitts in der Axialrichtung der Innenumfangswandoberfläche des Rumpfabschnitts 21b, welcher den Diffusor 21f in diesem Ausführungsbeispiel bildet, durch eine Kombination mehrerer gekrümmter Linien ausgebildet. Der Ausdehnungsgrad der Kältemitteldurchtrittsquerschnittsfläche des Diffusors 21f vergrößert sich allmählich und verringert sich wieder zu der Kältemittelströmungsrichtung hin, was das Kältemittel isentropisch unter Druck setzen kann.
  • Der Kältemittelauslass des Diffusors 21f in dem Ejektor 21 ist an der Saugseite des Kompressors 11 angeschlossen. Der Kältemitteldurchtritt zum Verbinden der anderen Kältemittelausströmöffnung des ersten Verzweigungsabschnitts 13a zu der Kältemitteleinströmöffnung des Düsenabschnitts 21a in dem Ejektor 21 ist mit dem Düsen-Ein-/Aus-Ventil 22 versehen, welches als eine Öffnungs-/Schließkomponente zum Öffnen und Schließen des Kältemitteldurchtritts dient.
  • Das Düsen-Ein-/Aus-Ventil 22 ist von einem elektromagnetischen Ventil von einem Typ, der nicht-energetisiert bzw. ohne Energiezufuhr geschlossen ist (von dem sogenannten normal geschlossenen Typ). Der Betrieb des Düsen-Ein-/Aus-Ventils 22 wird durch eine Steuerspannung gesteuert, die von dem Luftklimatisierungssteuergerät 40 ausgegeben wird.
  • Das Luftklimatisierungssteuergerät 40 öffnet das Düsen-Ein-/Aus-Ventil 22, wodurch auf einen unter Druck setzenden Kältemittelkreislauf bzw. Unterdrucksetzungs-Kältemittelkreislauf geschalten wird, der dem Kältemittel, das aus dem Kompressor 11 abgegeben wird, ermöglicht, in den Düsenabschnitt 21a zu strömen, und der den Diffusor 21f veranlasst, ein gemischtes Kältemittel des Einspritzkältemittels und des Saugkältemittels unter Druck zu setzen. Andererseits schließt das Luftklimatisierungssteuergerät 40 das Düsen-Ein-/Aus-Ventil 22, wodurch zu einem nicht unter Druck setzenden Kältemittelkreislauf bzw. Nicht-Unterdrucksetzungs-Kältemittelkreislauf geschalten wird, welcher den Diffusor 21f nicht veranlasst, das gemischte Kältemittel unter Druck zu setzen.
  • Zum Beispiel ist das Düsen-Ein-/Aus-Ventil 22 dieses Ausführungsbeispiels ein Beispiel des Kältemittelkreislauf-Umschalters.
  • Als nächstes wird die Innenluftklimatisierungseinheit 30 nachfolgend beschrieben. Die Innenluftklimatisierungseinheit 30 dient zum Blasen der in ihrer Temperatur durch die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 eingestellten Belüftungsluft in das Fahrzeugabteil. Die Innenluftklimatisierungseinheit 30 ist innerhalb des Armaturenbretts (der Instrumententafel) an dem vordersten Teil des Fahrzeugabteils angeordnet. Die Innenluftklimatisierungseinheit 30 nimmt ein Gebläse 32, den Innenverdampfer 20, den Innenkondensator 12 und dergleichen in dem Gehäuse 31 auf, welches eine äußere Ummantelung ausbildet.
  • Das Gehäuse 31 bildet einen Luftdurchtritt für Belüftungsluft, die in den Fahrzeuginnenraum zu blasen ist. Das Gehäuse 31 ist aus (Kunst-)Harz (beispielsweise Polypropylen) mit einiger Elastizität und exzellenter Festigkeit ausgebildet. An der am meisten stromaufwärtigen Seite der Belüftungsluftströmung in dem Gehäuse 31 ist ein Innen-/Außenluftschalter 33 vorgesehen, um als der Innen-/Außenluftschaltabschnitt zum Schalten zwischen der Innenluft (Luft in dem Fahrzeugabteil) und der Außenluft (Luft außerhalb des Fahrzeugabteils) zum Einleiten der geschalteten Luft in das Gehäuse 31 dient.
  • Der Innen-/Außenluftschalter 33 stellt kontinuierlich Öffnungsflächen von einem Innenlufteinlass zum Einleiten der Innenluft in das Gehäuse 31 und einem Außenlufteinlass zum Einleiten der Außenluft in das Gehäuse 31 unter Verwendung einer Innen-/Außenluft-Schaltklappe, ein, wodurch kontinuierlich ein Verhältnis des Volumens der Innenluft zu dem der Außenluft eingestellt wird. Die Innen-/Außenluft-Schaltklappe wird durch einen elektrischen Aktuator für die Innen-/Außenluft-Schaltklappe angetrieben. Der Betrieb des elektrischen Aktuators wird durch ein Steuersignal gesteuert, welches von dem Luftklimatisierungssteuergerät 40 ausgegeben wird.
  • Auf der stromabwärtigen Seite der Belüftungsluftströmung in dem Innen-/Außenluftschalter 33 ist der Gebläselüfter (das Gebläse) 32 zum Blasen von Luft vorgesehen, die über den Innen-/Außenluftschalter 33 zu dem Fahrzeuginnenraum hin gesaugt wird. Das Gebläse 32 ist ein elektrisches Gebläse, welches einen Zentrifugal-Mehrflügellüfter (Scirocco-Lüfter) durch einen elektrischen Motor antreibt. Die Anzahl von Umdrehungen (das Volumen von Belüftungsluft) des Gebläses 32 wird durch eine Steuerspannung gesteuert, welche von dem Luftklimatisierungssteuergerät 40 ausgegeben wird.
  • Der Innenverdarnpfer 20 und der Innenkondensator 12 sind auf der stromabwärtigen Seite der Belüftungsluftströmung ausgehend von dem Gebläse 32 in dieser Reihenfolge bezüglich der Strömung von Belüftungsluft angeordnet. Ein Kühlluft-Umgehungsdurchtritt 35 ist ausgebildet, um Belüftungsluft, welche durch den Innenverdampfer 20 hindurchgetreten ist, zu ermöglichen, stromabwärts zu strömen, während sie den Innenkondensator 12 in dem Gehäuse 31 umgeht.
  • Eine Luftmischklappe 34 ist auf der stromabwärtigen Seite der Belüftungsluftströmung in dem Innenverdampfer 20 und der stromaufwärtigen Seite der Belüftungsströmung in dem Innenkondensator 12 angeordnet. Die Luftmischklappe 34 stellt unter bzw. von der durch den Innenverdampfer 20 geströmten Luft die Rate des Luftvolumens, das durch den Innenkondensator 12 strömt, ein.
  • Auf der stromabwärtigen Seite der Belüftungsluftströmung des Innenkondensators 12 ist ein Mischraum zum Mischen der Belüftungsluft, die durch den Innenkondensator 12 erwärmt wurde, und der Belüftungsluft, die durch den Kühlluft-Umgehungsdurchtritt 35 hindurchtritt und nicht durch den Innenkondensator 12 erwärmt wird, vorgesehen. Öffnungen zum Blasen der Belüftungsluft (klimatisierten Luft), die in dem Mischraum gemischt wurde, in den Fahrzeuginnenraum als ein zu klimatisierender Raum sind auf der am meisten stromabwärtigen Seite der Belüftungsluftströmung in dem Gehäuse 31 vorgesehen.
  • Insbesondere enthalten die Öffnungen eine Gesichtsöffnung zum Blasen der klimatisierten Luft zu einem oberen Körper eines Insassen in dem Fahrzeugabteil, eine Fußöffnung zum Blasen der klimatisierten Luft zu den Füßen des Insassen und eine Defrosteröffnung zum Blasen der klimatisierten Luft zu der Innenseitenoberfläche einer Windschutzscheibe des Fahrzeugs (alle diese Öffnungen werden nicht gezeigt). Ein Gesichtsluftauslass, ein Fußluftauslass und ein Defrosterluftauslass (nicht gezeigt), die in dem Fahrzeuginnenraum vorgesehen sind, sind an den stromabwärtigen Seiten der Belüftungsluftströmungen von dieser Gesichtsöffnung, Fußöffnung und Defrosteröffnung über jeweilige Luftführungen angeschlossen, welche die Luftdurchtritte ausbilden.
  • Somit stellt die Luftmischklappe 34 das Volumenverhältnis von durch den Innenkondensator 12 hindurchtretender Luft zu dem von durch den Kühlluft-Umgehungsdurchtritt 35 hindurchtretender Luft ein, um dadurch die Temperatur der klimatisierten Luft einzustellen, die in dem Mischraum gemischt wird, wobei somit die Temperatur der Belüftungsluft (klimatisierten Luft) gesteuert wird, die von jedem Luftauslass in den Fahrzeuginnenraum geblasen wird.
  • Das heißt, die Luftmischklappe 34 dient als eine Temperatureinstelleinheit, die zur Einstellung der Temperatur der klimatisierten Luft geeignet ist, die in den Fahrzeuginnenraum zu blasen ist. Die Luftmischklappe 34 wird durch einen elektrischen Aktuator zum Antrieb der Luftmischklappe angetrieben. Der Betrieb des elektrischen Aktuators wird durch ein Steuersignal gesteuert, das von dem Luftklimatisierungssteuergerät 40 ausgegeben wird.
  • Eine Gesichtsklappe zum Einstellen einer Öffnungsfläche der Gesichtsöffnung ist auf der stromaufwärtigen Seite der Belüftungsluftströmung der Gesichtsöffnung positioniert; eine Fußklappe zum Einstellen einer Öffnungsfläche der Fußöffnung ist auf der stromaufwärtigen Seite der Belüftungsluftströmung der Fußöffnung positioniert; und eine Defrosterklappe zum Einstellen einer Öffnungsfläche der Defrosteröffnung ist auf der stromaufwärtigen Seite der Belüftungsluftströmung der Defrosteröffnung positioniert (diese Klappen werden nicht gezeigt).
  • Diese Gesichtsklappe, Fußklappe und Defrosterklappe bilden einen Öffnungsbetriebsartschalter zum Schalten zwischen Öffnungsbetriebsarten. Diese Kappen sind in Zusammenarbeit mit dem elektrischen Aktuator zum Antrieb der Luftauslass-Betriebsartklappe über einen Verbindungsmechanismus und dergleichen angeschlossen und werden mit diesem gedreht. Es ist zu bemerken, dass der Betrieb des elektrischen Aktuators durch ein Steuersignal gesteuert wird, dass von dem Luftklimatisierungssteuergerät 40 ausgegeben wird.
  • Die Luftauslass-Betriebsarten, die durch den Luftauslass-Betriebsartschalter geschalten werden, enthalten insbesondere eine Gesichtsbetriebsart zum Blasen von Luft von dem Gesichtsluftauslass zu dem oberen Körper eines Insassen in dem Fahrzeuginnenraum durch vollständiges Öffnen des Gesichtsluftauslasses; und einer Zweiniveau-Betriebsart des Blasens der Luft zu dem oberen Körper und der Füße des Insassen in dem Fahrzeuginnenraum durch Öffnen sowohl des Gesichtsluftauslasses und des Fußauslasses. Die Luftauslass-Betriebsarten enthalten auch eine Fußbetriebsart des Blasens von Luft hauptsächlich von dem Fußluftauslass durch vollständiges Öffnen des Fußluftauslasses, während der Defroster-Luftauslass nur um einen kleinen Öffnungsgrad geöffnet wird; und eine Fuß-/Defroster-Betriebsart des Blasens von Luft von sowohl dem Fußauslass wie auch dem Defrosterluftauslass durch Öffnen des Fußluftauslasses und des Defrosterluftauslasses im gleichen Grad.
  • Ferner wird ein Luftauslass-Betriebsart-Auswahlschalter, der in einer Betriebstafel vorgesehen ist, manuell durch den Insassen betätigt, so dass der Defrosterluftauslass vollständig geöffnet wird, um Einstellen einer Defroster-Betriebsart zum Blasen von Luft von dem Defrosterluftauslass zu der inneren Fläche der Windschutzscheibe des Fahrzeugs zu ermöglichen.
  • Als nächstes wird ein elektrisches Steuergerät dieses Ausführungsbeispiels nachfolgend beschrieben. Das Luftklimatisierungssteuergerät 40 ist aus einem wohlbekannten Mikrocomputer aufgebaut, der eine CPU, ein ROM, ein RAM und dergleichen und seinen peripheren Schaltkreis enthält. Das Luftklimatisierungssteuergerät 40 führt verschiedene Berechnungen und Verarbeitungen auf der Grundlage von Klimatisierungs-Steuerprogrammen durch, die in dem ROM gespeichert sind, und steuert die Betriebsvorgänge von verschiedenen zu steuernden Einrichtungen 11, 14, 15a, 16, 18, 22, 32, 34 und dergleichen, die an der Ausgangsseite des Steuergeräts angeschlossen sind.
  • Eine Gruppe von Sensoren für Luftklimatisierungssteuerung ist an der Eingangsseite des Luftklimatisierungssteuergeräts 40 angeschlossen, um Eingangserfassungssignale von dort in das Steuergerät einzugeben. Die Gruppe von Sensoren enthalten einen Innenluftsensor, einen Außenluftsensor, einen Sonnenstrahlungssensor, einen Abgabetemperatursensor, einen Abgabedrucksensor, einen Verdampfungstemperatursensor, einen Belüftungsluft-Temperatursensor und einen Außenwärmetauscher-Temperatursensor. Der Innenluftsensor dient als ein Innenluft-Temperaturerfasser, welcher eine Fahrzeuginnentemperatur (Innenlufttemperatur) Tr erfasst. Der Außenluftsensor dient als ein Außenluft-Temperaturerfasser, der eine Fahrzeugaußentemperatur (Außenlufttemperatur) Tam erfasst. Der Sonnenstrahlungssensor dient als ein Sonnenstrahlungsmengenerfasser, der die Sonnenstrahlungsmenge AS erfasst, welche auf den Fahrzeuginnenraum wirkt. Der Abgabetemperatursensor erfasst eine Abgabekältemitteltemperatur Td des Kältemittels, das von dem Kompressor 11 abgegeben wird. Der Abgabedrucksensor erfasst einen Abgabekältemitteldruck (hochdruckseitiger Kältemitteldruck) Pd des von dem Kompressor 11 abgegebenen Kältemittels. Der Verdampfungstemperatursensor erfasst eine Kältemittel-Verdampfungstemperatur (Verdampfertemperatur) Tefin in dem Innenverdampfer 20. Der Belüftungslufttemperatursensor erfasst eine Belüftungslufttemperatur TAV von Belüftungsluft, die von dem Mischraum in den Fahrzeuginnenraum einzublasen ist. Der Außenwärmetauscher-Temperatursensor erfasst eine Außeneinrichtungstemperatur Ts des Außenwärmetauschers 15.
  • Der Verdampfertemperatursensor dieses Ausführungsbeispiels ist zum Erfassen der Temperatur einer Wärmeaustauschlamelle des Innenverdampfers 20 geeignet, kann aber ein Temperaturerfasser zum Erfassen der Temperatur eines anderen Teils des Innenverdampfers 20 anwenden.
  • Der Außenwärmetauscher-Temperatursensor dieses Ausführungsbeispiels ist geeignet, die Temperatur von Kältemittel an einer Kältemittelausströmöffnung des Außenwärmetauschers 15 zu erfassen, kann aber einen Temperaturerfasser zum Erfassen der Temperatur eines anderen Teils des Außenwärmetauschers 15 anwenden.
  • In diesem Ausführungsbeispiel ist der Belüftungsluft-Temperatursensor zum Erfassen der Belüftungstemperatur TAV vorgesehen. Anstelle dessen kann die Belüftungslufttemperatur TAV zur Verwendung ein Wert sein, der auf der Grundlage der Verdampfertemperatur Tefin, der Abgabekältemitteltemperatur Td oder dergleichen berechnet wird, sein.
  • Die Eingangsseite des Luftklimatisierungssteuergeräts 40 ist an einer Bedienungstafel (nicht gezeigt) angeschlossen, die nahe eines Instrumentenbretts an der Vorderseite des Fahrzeugabteils angeordnet ist. Betriebssignale von verschiedenen Betriebsschaltern, die auf der Bedienungstafel vorgesehen sind, werden in die Eingangsseite des Luftklimatisierungssteuergeräts eingegeben.
  • Insbesondere enthalten verschiedene Arten von Bedienungsschaltern, die auf der Bedienungstafel vorgesehen sind, einen automatischen Schalter bzw. Automatikschalter, einen Luftkühl(A/C)-Schalter, einen Luftvolumen-Einstellschalter, einen Temperatur-Einstellschalter und einen Ausblasbetriebsart-Auswählschalter. Der Automatikschalter ist geeignet, einen automatischen Steuerbetrieb der Fahrzeugluftklimaanlage 1 einzustellen oder zurückzusetzen. Der Luftkühl(A/C)-Schalter ist geeignet, die Luftkühlung des Fahrzeuginnenraums auszuführen. Der Luftvolumen-Einstellschalter ist geeignet, das Volumen von Luft aus dem Gebläse 32 manuell einzustellen. Der Temperatureinstellschalter dient als ein Zieltemperatur-Einstellabschnitt zum Einstellen einer Zieltemperatur Tset des Fahrzeuginnenraums. Der Ausblasbetriebsart-Auswählschalter dient zum manuellen Einstellen einer Ausblasbetriebsart.
  • Das Luftklimatisierungssteuergerät 40 dieses Ausführungsbeispiels ist mit einer Steuereinheit zum Steuern verschiedener Einrichtungen von Interesse integriert aufgebaut, die zu steuern sind, und die an einer Ausgangsseite des Steuergeräts angeschlossen sind. Die Steuereinheit zum Steuern des Betriebs von jeder der Einrichtungen von Interesse, die zu steuern sind, enthält einen Aufbau (Hardware und Software), die dahingehend konstruiert sind, den Betrieb von jeder der Einrichtungen von Interesse, die zu steuern sind, zu steuern.
  • Zum Beispiel bildet in dem Luftklimatisierungssteuergerät 40 der Aufbau (Hardware und Software) zum Steuern der Kältemittelabgabekapazität (der Umdrehungsanzahl des Kompressors 11) des Kompressors 11 einen Abgabekapazitäts-Steuerabschnitt 40a, und der Aufbau zum Steuern des Betriebs des Kältemittelkreislauf-Umschaltabschnitts (in diesem Ausführungsbeispiel das Düsen-Ein/Aus-Ventil 22) bildet einen Kältemittelkreislauf-Steuerabschnitt 40b. Es ist offensichtlich, dass der Abgabekapazitäts-Steuerabschnitt 40a, der Kältemittelkreislauf-Steuerabschnitt 40b und dergleichen, als ein anderes separates Steuergerät bezüglich des Luftklimatisierungssteuergeräts 40 ausgebildet sein kann.
  • Als nächstes wird der Betrieb des vorstehend genannten Aufbaus in diesem Ausführungsbeispiel nachfolgend beschrieben. Wie vorstehend erwähnt, kann die Fahrzeugluftklimaanlage 1 in diesem Ausführungsbeispiel ihren Betrieb zwischen einer Luftkühl-Betriebsart, der Entfeuchtungs-/Heiz-Betriebsart, der Luftheiz-Betriebsart und der Stark-Luftheiz-Betriebsart schalten. Schalten zwischen diesen Betriebsarten wird durch Ablaufen lassen des Luftklimatisierungs-Steuerprogramms ausgeführt. Das Luftklimatisierungs-Steuerprogramm läuft ab, wenn der Automatikschalter auf der Betriebstafel eingeschaltet (EIN) wird.
  • Genauer beinhaltet die Hauptroutine des Luftklimatisierungs-Steuerprogramms Lesen der Erfassungssignale von der vorstehend genannten Sensorgruppe für die Luftklimatisierungssteuerung und der Betriebssignale von den verschiedenen Luftklimatisierungs-Betriebsschaltern. Eine Ziel-Lufttemperatur TAO, welche eine Ziel-Lufttemperaturtemperatur von in den Fahrzeuginnenraum zu blasender Luft ist, wird auf der Grundlage der nachfolgenden Formel F2 auf der Grundlage der eingelesenen Werte der Erfassungssignale und Betriebssignale berechnet. TAO = Kset × Tset – Kr × Tr – Kam × Tam – Ks × As + C (F2) wobei Tset eine Fahrzeuginnenraum-Voreinstelltemperatur ist, welche durch den Temperatureinstellschalter eingestellt wird, Tr eine Fahrzeuginnenraumtemperatur (Innenlufttemperatur) ist, die durch den Innenluftsensor erfasst wird, Tam eine Außenlufttemperatur ist, die durch den Außenluftsensor erfasst wird, und As eine Sonnenstrahlungsmenge ist, die durch den Sonnenstrahlungssensor erfasst wird. Kset, Kr, Kam und Ks sind Steuerverstärkungen und C ist eine Korrekturkonstante.
  • Wenn der Luftkühlschalter auf der Betriebstafel eingeschaltet ist und die Ziel-Lufttemperatur-Lufttemperatur TAO niedriger als eine vorbestimmte Luftkühl-Referenztemperatur α ist, wird der Betrieb der Luftkühlbetriebsart ausgeführt. Wenn der Luftkühlschalter auf der Betriebstafel eingeschaltet ist und die Ziel-Lufttemperatur-Lufttemperatur TAO gleich oder höher als eine vorbestimmte Luftkühl-Referenztemperatur α ist, wird der Betrieb der Entfeuchtungs-/Heizbetriebsart ausgeführt.
  • Andererseits wird, wenn der Luftkühlschalter nicht eingeschaltet ist, und die Kältemittelabgabekapazität des Kompressors 11 (insbesondere die Anzahl von Umdrehungen Nc des Kompressors 11) niedriger als eine vorbestimmte Referenzkältemittelabgabekapazität (insbesondere die Referenzanzahl von Umdrehungen KNc) ist, wird der Betrieb in der Luftheizbetriebsart ausgeführt. Wenn der Luftkühlschalter nicht eingeschaltet ist und die Kältemittelabgabekapazität des Kompressors 11 gleich oder höher als die Referenzkältemittelabgabekapazität ist, wird der Betrieb in der Stark-Luftheiz-Betriebsart ausgeführt.
  • Es ist zu bemerken, dass der Begriff „Kältemittelabgabekapazität des Kompressors 11”, der hier verwendet wird, als ein Wert definiert werden kann, der durch Multiplizieren des Abgabekältemitteldrucks Pd des Kompressors 11 mit der Abgabekältemittelströmungsmenge Gr des Kompressors 11 erhalten wird. Somit weist die Kältemittelabgabekapazität des Kompressors 11 einen starken Zusammenhang mit der Anzahl von Umdrehungen Nc des Kompressors 11 auf. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Anzahl von Umdrehungen Nc des Kompressors 11 als die Kältemittelabgabekapazität des Kompressors 11 verwendet.
  • Somit wird in diesem Ausführungsbeispiel, wenn die Außenlufttemperatur relativ hoch ist, hauptsächlich im Sommer der Betrieb in der Luftkühlbetriebsart ausgeführt, wohingegen hauptsächlich im frühen Frühling oder frühen Winter der Betrieb in der Entfeuchtungs-/Heiz-Betriebsart ausgeführt wird. Ferner wird, wenn die Außenlufttemperatur relativ niedrig ist, hauptsächlich im Winter der Betrieb in der Luftheizbetriebsart ausgeführt. Insbesondere wird, wenn die Belüftungsluft mit einer höheren Heizkapazität als in der Luftheizbetriebsart erwärmt werden muss, dies bei niedriger Außenlufttemperatur (beispielsweise bei Außenlufttemperatur von –10°C oder niedriger), wie im Winter, der Betrieb in der Stark-Luftheiz-Betriebsart ausgeführt.
  • Nachfolgend wird eine Beschreibung des Betriebs von jeder der Betriebsarten ausgeführt.
  • (A) Luftkühl-Betriebsart
  • In einer Luftkühl-Betriebsart öffnet das Luftklimatisierungssteuergerät 40 das Heizexpansionsventil 14 vollständig, bringt das Kühlexpansionsventil 16 in einen Drosselzustand, in welchem es eine Dekompressions- bzw. Druckentlastungswirkung zeigt, schließt das Heiz-EIN/AUS-Ventil 18 und schließt das Düsen-Ein/Aus-Ventil 22. Somit ist der Kreisaufbau in der Luftkühlbetriebsart in einem Nicht-Unterdrucksetzungs-Kältemittelkreislauf, der in den anliegenden Ansprüchen beschrieben ist, enthalten.
  • Somit ist in der Luftkühl-Betriebsart, wie durch im Umriss gezeichnete bzw. durch Außenlinien gezeichnete Pfeile in 1 gezeigt ist, der Kältemittelkreis ausgebildet, welcher dem Kältemittel ermöglicht, durch den Kompressor 11, den Innenkondensator 12 (und das Heizexpansionsventil 14), den Außenwärmetauscher 15, das Kühlexpansionsventil 16, den Innenverdampfer 20, den Sammler 19, die Kältemittelsaugöffnung 21d des Ejektors 21, den Diffuser 21f des Ejektors 21 und den Kompressor 11 in dieser Reihenfolge zu zirkulieren.
  • Mit einem solchen Kältemittelkreislaufaufbau bestimmt das Luftklimatisierungssteuergerät 40 die Betriebszustände der jeweiligen verschiedenen zu steuernden Einrichtungen (Steuersignale, die an verschiedene zu steuernde Einrichtungen ausgegeben werden) auf der Grundlage der Ziel-Lufttemperatur-Lufttemperatur TAO, der Erfassungssignale von der Sensorgruppe und dergleichen.
  • Zum Beispiel wird die Kältemittelabgabekapazität des Kompressors 11, das heißt das Steuersignal, welches an den Elektromotor des Kompressors 11 auszugeben ist, in der nachfolgenden Weise bestimmt. Zunächst wird eine Ziel-Verdampferauslasstemperatur TEO des Innenwärmetauschers 20 auf der Grundlage der Ziel-Lufttemperatur TAO unter Bezugnahme auf das zuvor in dem Luftklimatisierungssteuergerät 40 gespeicherte Steuerkennfeld bzw. -abbild bestimmt.
  • Insbesondere bestimmt das Steuerkennfeld bzw. -abbild die Ziel-Verdampferauslasstemperatur TEO, so dass die Ziel-Verdampferauslasstemperatur TEO sich mit verringernder Ziel-Lufttemperatur TAO verringert. Ferner wird die Ziel-Verdampferauslasstemperatur TEO dahingehend bestimmt, gleich oder größer als eine Referenz-Frostausbildungs-Verhinderungstemperatur (z. B. 1°C) zu sein, welche dahingehend bestimmt ist, die Frostausbildung in dem Innenverdampfer 20 unterdrücken zu können.
  • Dann wird ein Steuersignal, das an den Elektromotor des Kompressors 11 auszugeben ist, auf der Grundlage einer Abweichung zwischen der Ziel-Verdampferauslasstemperatur TEO und der Verdampfertemperatur Tefin bestimmt, welche durch den Verdampfertemperatursensor erfasst wird, so dass die Verdampfertemperatur Tefin sich der Ziel-Verdampferauslasstemperatur TEO durch das Rückkoppelungssteuerverfahren annähert.
  • Das an den elektrischen Aktuator zum Antrieb der Luftmischklappe 34 ausgegebene Steuersignal wird derart bestimmt, dass die Luftmischklappe 34 einen Luftdurchtritt auf der Seite des Innenkondensators 12 schließt und dass die gesamte Belüftungsluft, welche durch den Innenverdampfer 20 hindurchgetreten ist, strömt, während sie den Innenkondensator 12 umgeht. Es ist zu bemerken, dass in der Luftkühl-Betriebsart der Öffnungsgrad der Luftmischklappe 34 derart gesteuert werden kann, dass die Belüftungslufttemperatur TAV sich einer Ziel-Lufttemperatur TAO annähert.
  • Das an das Kühlexpansionsventil 16 auszugebende Steuersignal ist dahingehend bestimmt, dass ein Unterkühlungsgrad des in das Kühlexpansionsventil 16 strömende Kältemittel sich einem Ziel-Unterkühlungsgrad annähert, welcher zuvor dahingehend bestimmt wurde, den Leistungsfähigkeitskoeffizienten (COP) wesentlich bzw. im Wesentlichen zu maximieren.
  • Die Steuersignale oder dergleichen, welche wie vorstehend erwähnt bestimmt werden, werden an jeweilige verschiedene zu steuernde Einrichtungen ausgegeben. Dann wird eine Steuerroutine wiederholt, bis der Betrieb der Fahrzeugluftklimaanlage 1 angewiesen wird, zu stoppen. Die Steuerroutine beinhaltet ein Einlesen des vorstehend genannten Erfassungssignals und Betriebssignals, Berechnen der Ziel-Lufttemperatur TAO, Bestimmen des Betriebszustands von jeder von verschiedenen zu steuernden Einrichtungen und Ausgeben einer Steuerspannung und des Steuersignals für jeden vorbestimmten Steuerzyklus bzw. -kreis. Solch eine Wiederholung der Steuerroutine wird auch in anderen Betriebsarten auf die gleiche Weise durchgeführt.
  • Somit strömt in der Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 während der Luftkühl-Betriebsart das von dem Kompressor 11 abgegebene Hochdruckkältemittel in den Innenkondensator 12. Zu dieser Zeit schließt die Luftmischklappe 34 einen Luftdurchtritt auf der Seite des Innenkondensators 12, so dass das in den Innenkondensator 12 eintretende Kältemittel aus dem Innenkondensator 12 fast ohne Wärmeaustausch mit der Belüftungsluft ausströmt.
  • Das den Innenwärmetauscher 12 verlassende Kältemittel strömt in eine von der Kältemitteleinström- und -ausströmöffnung des Außenwärmetauschers 15 über das Heizexpansionsventil 14, das vollständig geöffnet ist. Das in den Außenwärmetauscher 15 strömende Kältemittel führt Wärme in die von dem Gebläselüfter 15a geblasene Außenluft in dem Außenwärmetauscher 15 ab.
  • Da das Heiz-Ein-/Aus-Ventil 18 geschlossen ist, strömt das den Außenwärmetauscher 15 verlassende Kältemittel in das Kühlexpansionsventil 16 über den zweiten Verzweigungsabschnitt 13b ein, um in ein Niedrigdruckkältemittel druckentlastet zu werden. Zu dieser Zeit ist der Ventilöffnungsgrad des Kühlexpansionsventils 16 derart eingestellt, dass der Unterkühlungsgrad des in das Kühlexpansionsventil 16 einströmenden Kältemittels sich einem Ziel Unterkühlungsgrad annähert.
  • Das durch das Kühlexpansionsventil druckentlastete Kältemittel strömt in den Innenverdampfer 20 und tauscht Wärme mit der Belüftungsluft, die von dem Gebläse 32 geblasen wird, um selbst zu verdampfen. Auf diese Weise wird die Belüftungsluft gekühlt, wodurch das Luftkühlen des Fahrzeuginnenraums erzielt wird. Das aus dem Innenverdampfer 20 ausströmende Kältemittel strömt in den Sammler 19 über den Vereinigungsabschnitt 13c, um in Flüssig- und Gasphasen getrennt zu werden.
  • Das durch den Sammler 19 getrennte bzw. abgeschiedene Gasphasenkältemittel strömt in den Ejektor 21 von der Kältemittelsaugöffnung 21d des Ejektors 21. Das in den Ejektor 21 einströmende Kältemittel strömt aus dem Diffusor 21f des Ejektors 21 aus und wird in den Kompressor 11 gesaugt, um darin erneut komprimiert zu werden.
  • Wie vorstehend erwähnt, wird in der Luftkühl-Betriebsart die durch den Innenwärmetauscher 20 gekühlte Luft in den Fahrzeuginnenraum geblasen, wodurch die Luftkühlung des Fahrzeuginnenraums ermöglicht wird.
  • Hier wird in der Betriebsart, wie der Luftkühl-Betriebsart, in welcher das Düsen-Ein-/Aus-Ventil 22 geschlossen ist und die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 auf den Nicht-Unterdrucksetzungs-Kältemittelkreislauf geschaltet ist, kein Kältemittel von dem Düsenabschnitt 21a des Ejektors 21 eingespritzt. Somit wird das Saugkältemittel, das durch die Kältemittelsaugöffnung 21d in den Ejektor 21 strömt, nicht mit dem zu beschleunigenden Einspritzkältemittel vereinigt.
  • Somit kann in der Betriebsart des Schattens auf den Nicht-Unterdrucksetzungs-Kältemittelkreislauf der Diffusor 21f nicht die kinetische Energie des gemischten Kältemittels, das mehr als das Saugkältemittel beschleunigt wird, in die Druckenergie umwandeln. Demzufolge dient, wenn auf den Nicht-Unterdrucksetzungs-Kältemittelkreislauf umgeschaltet ist, der Ejektor 21 als ein Kältemitteldurchtritt, welcher das Kältemittel von der Kältemittelsaugöffnung 21d zu dem Ausgang des Diffusors 21f leitet, ohne angemessene unter Druck setzende Wirkung.
  • (b) Entfeuchtungs-/Heiz-Betriebsart
  • In einer Entfeuchtungs-/Heiz-Betriebsart öffnet das Luftklimatisierungssteuergerät 40 das Heizexpansionsventil 14 und das Kühlexpansionsventil 16 oder bringt diese in einen gedrosselten Zustand, schließt das Heiz-Ein-/Aus-Ventil 18 und schließt das Düsen-Ein-/Aus-Ventil 22. Somit ist der Kreisaufbau, der in der Entfeuchtungs-/Heiz-Betriebsart ausgebildet wird, in einem Nicht-Unterdrucksetzungs-Kältemittelkreislauf enthalten, der in den anliegenden Ansprüchen beschrieben ist.
  • Auf diese Weise ist in der Entfeuchtungs-Heiz-Betriebsart, wie durch diagonal schraffierte Pfeile in 1 gezeigt ist, der Kältemittelkreis ausgebildet, welcher dem Kältemittel ermöglicht, durch den Kompressor 11, den Innenkondensator 12, das Heizexpansionsventil 14, den Außenwärmetauscher 15, das Kühlexpansionsventil 16, den Innenverdampfer 20, den Sammler 19, die Kältemittelsaugöffnung 21d des Ejektors 21, den Diffusor 21f des Ejektors 21 und den Kompressor 11 in dieser Reihenfolge zu zirkulieren.
  • Das heißt in der Entfeuchtungs-Heiz-Betriebsart ist der Kälteerzeugungskreis dahingehend ausgebildet, dem Kältemittel zu ermöglichen, durch die Komponenten davon in der im Wesentlichen gleichen Reihenfolge wie in der Luftkühl-Betriebsart zu zirkulieren. Mit einer solchen Kältemittelkreislaufausgestaltung bestimmt das Luftklimatisierungssteuergerät 40 die Betriebszustände der jeweiligen Einrichtungen, die zu steuern sind (Steuersignale, die an verschiedene Einrichtungen, die zu kontrollieren sind, ausgegeben werden) auf der Grundlage der Ziel-Lufttemperatur TAO, der Erfassungssignale von der Sensorgruppe und dergleichen.
  • Zum Beispiel wird das Steuersignal, das an den Elektromotor des Kompressors 11 auszugeben ist, auf die gleiche Weise wie in der Luftkühl-Betriebsart bestimmt. Das zu dem Servomotor der Luftmischklappe 34 auszugebende Steuersignal wird so bestimmt, dass die Luftmischklappe 34 den Kühlluft-Umgehungsdurchtritt 35 schließt, wodurch der gesamten Belüftungsluft, die durch den Innenverdampfer 20 hindurchgetreten ist, ermöglicht wird, durch den Luftdurchtritt auf der Seite des Innenverdampfers 12 hindurchzutreten.
  • Das Heizexpansionsventil 14 und das Kühlexpansionsventil 16 werden gemäß der Ziel-Lufttemperatur TAO modifiziert. Insbesondere senkt, sowie die Ziel-Lufttemperatur TAO ansteigt, das Luftklimatisierungssteuergerät 40 den Drosselöffnungsgrad des Heizexpansionsventils 14 und erhöht den Drosselöffnungsgrad des Kühlexpansionsventils 16. Somit können in der Entfeuchtungs-/Heiz-Betriebsart vierstufige Betriebsarten von der ersten bis zur vierten Betriebsart ausgeführt werden, wie nachfolgend beschrieben wird.
  • (b-1) Erste Betriebsart
  • Eine erste Betriebsart wird ausgeführt, wenn die Ziel-Lufttemperatur TAO gleich oder höher als eine Kühlreferenztemperatur α ist und gleich oder niedriger als eine erste Referenztemperatur, die zuvor in der Entfeuchtungs-/Heiz-Betriebsart bestimmt wurde.
  • In der ersten Betriebsart öffnet das Luftklimatisierungssteuergerät 40 den Drosselöffnungsgrad des Heizexpansionsventils 14 vollständig und bringt das Kühlexpansionsventil 16 in den Drosselzustand. Somit weist die erste Betriebsart den im Wesentlichen gleichen Kreisaufbau wie der in der Luftkühl-Betriebsart auf, aber die Luftmischklappe 34 öffnet den Luftdurchtritt auf der Seite des Innenkondensators 12 vollständig, was dem Innenkondensator 12 ermöglicht, die Belüftungsluft zu wieder zu erwärmen, die durch den Innenverdampfer 20 gekühlt wurde, dies in der gleichen Weise wie die in der Luftkühl-Betriebsart.
  • Wie vorstehend erwähnt, kann in der ersten Betriebsart die durch den Innenverdampfer 20 gekühlte und entfeuchtete Belüftungsluft durch den Innenkondensator 12 erwärmt und in den Fahrzeuginnenraum geblasen werden. Somit kann die Entfeuchtung und Erwärmung des Fahrzeuginnenraums erzielt werden.
  • (b-2) Zweite Betriebsart
  • Eine zweite Betriebsart wird ausgeführt, wenn die Ziel-Lufttemperatur TAO höher als die erste Referenztemperatur und gleich oder niedriger als eine zweite Referenztemperatur ist, die zuvor in der Entfeuchtungs-/Heiz-Betriebsart bestimmt wurde. in der zweiten Betriebsart bringt das Luftklimatisierungssteuergerät 40 das Heizexpansionsventil 14 in einen gedrosselten Zustand und erhöht den Drosselöffnungsgrad des Kühlexpansionsventils 16 weiter als in der ersten Betriebsart.
  • Somit kann in der zweiten Betriebsart die durch den Innenverdampfer 20 gekühlte und entfeuchtete Belüftungsluft durch den Innenverdampfer 20 erwärmt und in den Fahrzeuginnenraum geblasen werden, wie in der ersten Betriebsart. Somit kann das Entfeuchten und Heizen des Fahrzeuginnenraums erzielt werden.
  • Zu dieser Zeit ist in der zweiten Betriebsart das Heizexpansionsventil 14 in dem gedrosselten Zustand, so dass die Temperatur des in den Außenwärmetauscher 15 einströmenden Kältemittels im Vergleich zu der in der ersten Betriebsart gesenkt werden kann. Somit kann ein Unterschied zwischen der Kältemitteltemperatur in dem Außenwärmetauscher 15 und der Außenlufttemperatur verringert werden, um das Ausmaß von Ableitung von Wärme von dem Kältemittel in dem Außenwärmetauscher 15 zu reduzieren.
  • Als ein Ergebnis kann der Kältemitteldruck in dem Innenkondensator 12 im Vergleich zu der ersten Betriebsart vergrößert werden, ohne die Strömungsmenge des durch den Kreis zirkulierenden Kältemittels zu vergrößern, so dass die Temperatur der Belüftungsluft, die von dem Innenkondensator 12 geblasen wird, weiter vergrößert werden kann, als in der ersten Betriebsart.
  • (b-3) Dritte Betriebsart
  • Eine dritte Betriebsart wird ausgeführt, wenn die Ziel-Lufttemperatur TAO höher die eine zweite Referenztemperatur und gleich oder niedriger als eine dritte Referenztemperatur ist, die zuvor in der Entfeuchtungs-/Heiz-Betriebsart bestimmt wurde. In der dritten Betriebsart reduziert das Luftklimatisierungssteuergerät 40 den Drosselöffnungsgrad des Heizexpansionsventils 14 weiter als in der zweiten Betriebsart und vergrößert den Drosselöffnungsgrad des Kühlexpansionsventils 16 weiter als in der zweiten Betriebsart.
  • Somit kann in der dritten Betriebsart, wie in der ersten und zweiten Betriebsart die durch den Innenverdampfer 20 gekühlte und entfeuchtete Belüftungsluft durch den Innenkondensator 12 erwärmt und in den Fahrzeuginnenraum geblasen werden. Auf diese Weise kann die Entfeuchtung und Erwärmung des Fahrzeuginnenraums ausgeführt werden.
  • Zu dieser Zeit wird in der dritten Betriebsart der Öffnungsgrad des Heizexpansionsventils 14 verringert, was den Außenwärmetauscher 15 veranlasst, als ein Verdampfer zu arbeiten, so dass das Kältemittel in dem Außenwärmetauscher 15 absorbierte Wärme in die Belüftungsluft an den Innenkondensator 12 abführen kann. Somit kann die Temperatur der von dem Innenkondensator 12 geblasenen Luft im Vergleich zu der in der zweiten Betriebsart gesenkt werden.
  • Als ein Ergebnis kann der Kältemitteldruck in dem Innenkondensator 12 im Vergleich zu der zweiten Betriebsart erhöht werden, ohne die Strömungsmenge des durch den Kreis zirkulierenden Kältemittels zu erhöhen, so dass die Temperatur der von dem Innenkondensator 12 geblasenen Belüftungsluft mehr als in der zweiten Betriebsart vergrößert werden kann.
  • (b-4) Vierte Betriebsart
  • Eine vierte Betriebsart wird ausgeführt, wenn die Ziel-Lufttemperatur TAO höher als die dritte Bezugstemperatur in der Entfeuchtungsheizbetriebsart ist. In der vierten Betriebsart verringert das Luftklimatisierungssteuergerät 40 den Drosselöffnungsgrad des Heizexpansionsventils 14 im Vergleich zu dem in der dritten Betriebsart, wodurch das Kühlexpansionsventil vollständig geöffnet wird.
  • Somit kann in der vierten Betriebsart, wie in der ersten bis dritten Betriebsart, die durch den Innenverdampfer 20 gekühlte und entfeuchtete Belüftungsluft durch den Innenkondensator 12 erwärmt und in den Fahrzeuginnenraum geblasen werden. Auf diese Weise kann das Entfeuchten und Heizen des Fahrzeuginnenraums ausgeführt werden.
  • Zu dieser Zeit dient in der vierten Betriebsart der Außenwärmetauscher 15 als ein Verdampfer wie in der dritten Betriebsart, während der Drosselöffnungsgrad des Heizexpansionsventils 14 im Vergleich zu dem in der dritten Betriebsart reduziert wird, was die Kältemittel-Verdampfungstemperatur in dem Außenwärmetauscher 15 verringern kann. Somit kann eine Differenz zwischen der Kältemitteltemperatur in dem Außenwärmetauscher 15 und der Außenlufttemperatur im Vergleich zu der dritten Betriebsart vergrößert werden, wodurch die Menge von Wärme vergrößert werden kann, die durch das Kältemittel in dem Außenwärmetauscher 15 absorbiert wird.
  • Im Ergebnis kann der Kältemitteldruck in dem Innenkondensator 12 im Vergleich zu der dritten Betriebsart erhöht werden, ohne die Strömungsmenge des durch den Kreis zirkulierenden Kältemittels zu vergrößern, so dass die Temperatur der Belüftungsluft, welche von dem Innenkondensator 12 geblasen wird, mehr als in der dritten Betriebsart vergrößert werden kann.
  • Wie vorstehend erwähnt, werden in der Entfeuchtungs-/Heiz-Betriebsart die Drosselöffnungsgrade des Heizexpansionsventils 14 und des Kühlexpansionsventils 16 entsprechend der Ziel-Lufttemperatur TAO geändert, was den Außenwärmetauscher 15 veranlasst, als der Radiator bzw. Kühler oder Verdampfer zu arbeiten, wodurch eine Einstellung der Temperatur von Belüftungsluft ermöglicht wird, die in den Fahrzeuginnenraum zu blasen ist.
  • (d) Luftheiz-Betriebsart
  • In der Luftheiz-Betriebsart bringt das Luftklimatisierungssteuergerät 40 das Heizexpansionsventil 14 in einen gedrosselten Zustand, schließt das Kühlexpansionsventil 16 vollständig, öffnet das Heiz-Ein-/Aus-Ventil 18 und schließt das Düsen-Ein-/Aus-Ventil 22. Somit ist der in der Luftheiz-Betriebsart ausgebildete Kreisaufbau in einem Nicht-Unterdrucksetzungs-Kältemittelkreislauf enthalten, der in den anliegenden Ansprüchen beschrieben ist.
  • Auf diese Weise ist in der Luftheiz-Betriebsart, wie durch schattiert-schraffierte Pfeile in 1 gezeigt, der Kälteerzeugungskreis aufgebaut, welcher dem Kältemittel ermöglicht, durch den Kompressor 11, den Innenkondensator 12, das Heizexpansionsventil 14, den Außenwärmetauscher 15, (den sammlerseitigen Durchtritt 17), den Sammler 19, die Kältemittelsaugöffnung 21d des Ejektors 21, den Diffusor 21f des Ejektors 21 und den Kompressor 11 in dieser Reihenfolge zu zirkulieren.
  • Mit einem solchen Kältemittelkreislaufaufbau bestimmt das Luftklimatisierungssteuergerät 40 die Betriebszustände der jeweiligen zu steuernden Einrichtungen (Steuersignale, die zu verschiedenen zu steuernden Einrichtungen ausgegeben werden) auf der Grundlage der Ziel-Lufttemperatur TAO, der Erfassungssignale der Sensorgruppe und dergleichen.
  • Zum Beispiel wird die Kältemittelabgabekapazität des Kompressors 11, das heißt das an den elektrischen Motor des Kompressors 11 auszugebende Steuersignal in der nachfolgenden Weise bestimmt. Zunächst wird eine Ziel-Kondensatortemperatur TCO des Innenkondensators 12 auf der Grundlage der Ziel-Lufttemperatur TAO unter Bezugnahme auf das Steuerkennfeld bzw. -abbild bestimmt, welches zuvor in dem Luftklimatisierungssteuergerät 40 gespeichert wurde. Insbesondere bestimmt das Steuerkennfeld bzw. -abbild die Ziel-Kondensatortemperatur TCO derart, dass die Ziel-Kondensatortemperatur TCO mit größer werdender Ziel-Lufttemperatur TAO größer wird.
  • Dann wird das an den Elektromotor des Kompressors 11 ausgegebene Steuersignal in solch einer Weise bestimmt, dass die Abgabekältemitteltemperatur Td sich der Ziel-Kondensatortemperatur TCO unter Verwendung des Rückkopplungssteuerverfahrens annähert und dass ein anormales Ansteigen des hochdruckseitigen Kältemitteldrucks Pd unterdrückt wird, dies auf der Grundlage einer Abweichung zwischen der Ziel-Kondensatortemperatur TCO und der Abgabekältemitteltemperatur Td, die durch den Abgabetemperatursensor erfasst wird.
  • Das an den Servomotor der Luftmischklappe 34 ausgegebene Steuersignal wird so bestimmt, dass die Luftmischklappe 34 den Kühlluft-Umgehungsdurchtritt 35 schließt, wobei der gesamten Belüftungsluft, die durch den Innenverdampfer 20 hindurchgetreten ist, ermöglicht wird, durch den Luftdurchtritt auf der Seite des Innenkondensators 12 hindurchzutreten.
  • Das an das Heizexpansionsventil 14 auszugebende Steuersignal wird so bestimmt, dass ein Unterkühlungsgrad des in das Heizexpansionsventil 14 strömenden Kältemittels sich einem Ziel-Unterkühlungsgrad annähert, welcher zuvor dahingehend definiert wurde, den COP wesentlich bzw. im Wesentlichen zu maximieren.
  • Somit strömt in der Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 während der Luftheiz-Betriebsart das von dem Kompressor 11 abgegebene Hochdruckkältemittel in den Innenkondensator 12. Das in den Innenkondensator 12 strömende Kältemittel tauscht Wärme mit der Belüftungsluft, die aus dem Gebläse 32 geblasen wird und durch den Innenverdampfer 20 hindurchtritt, um Wärme von diesem abzuführen. Auf diese Weise wird die Belüftungsluft erwärmt.
  • Das aus dem Innenkondensator 12 ausströmende Kältemittel strömt in das Heizexpansionsventil 14, um in ein Niedrigdruckkältemittel druckentlastet zu werden. Zu dieser Zeit ist der Ventilöffnungsgrad des Heizexpansionsventils 14 so eingestellt, dass der Unterkühlungsgrad des in das Heizexpansionsventil 14 strömenden Kältemittels sich dem Ziel-Unterkühlungsgrad annähert. Das Niedrigdruckkältemittel, welches durch das Heizexpansionsventil 14 druckentlastet wurde, strömt in den Außenwärmetauscher 15 und absorbiert Wärme von der Außenluft, die von dem Gebläselüfter 15a geblasen wird.
  • Da das Heiz-Ein-/Aus-Ventil 18 geöffnet ist und das Kühlexpansionsventil 16 vollständig geschlossen ist, strömt das aus dem Außenwärmetauscher 15 ausströmende Kältemittel in den Sammler 19 über den sammlerseitigen Durchtritt 17, um in Gas- und Flüssigphasenkältemittel getrennt bzw. abgeschieden zu werden. Das Gasphasenkältemittel, welches durch den Sammler 19 abgeschieden wurde, wird in den Kompressor 11 über den Ejektor 21 eingesaugt und darin wieder komprimiert, wie in der Luftkühl-Betriebsart und der Entfeuchtungs-/Heiz-Betriebsart.
  • Wie vorstehend erwähnt, wird in der Luftheiz-Betriebsart die Belüftungsluft, die durch den Innenkondensator 12 erwärmt wurde, in den Fahrzeuginnenraum geblasen, wodurch die Lufterwärmung des Fahrzeuginnenraums ermöglicht wird.
  • Hier wird in der Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 dieses Ausführungsbeispiels in der Luftheiz-Betriebsart die durch das Kältemittel von der Außenluft als das Wärmeabsorptions-Zielfluid an dem Außenwärmetauscher 15 absorbierte Wärme in die Belüftungsluft an dem Innenkondensator 12 abgeführt, wodurch die Belüftungsluft erwärmt wird.
  • in solch einem Kreisaufbau muss die Kältemittel-Verdampfungstemperatur in dem Außenwärmetauscher 15 im Vergleich zu der Außenlufttemperatur reduziert werden. Wenn zum Beispiel die Außenlufttemperatur niedrig ist, muss die Kältemittel-Verdampfungstemperatur an dem Außenwärmetauscher 15 in einigen Fällen auf die ultra-niedrige Temperatur (z. B. –10°C oder weniger) reduziert werden.
  • Wenn jedoch die Kältemittel-Verdampfungstemperatur in dem Außenwärmetauscher 15 auf die ultra-niedrige Temperatur reduziert wird, verringert das aus dem Außenwärmetauscher 15 ausströmende Saugkältemittel, das in den Kompressor 11 zu saugen ist, seinen Druck, wodurch die Dichte des Saugkältemittels reduziert wird. Als ein Ergebnis kann bzw. könnte die radiatorseitige Kältemittelströmungsmenge Gc des aus dem Kompressor 11 abgegebenen Kältemittels zum Einströmen in den Innenkondensator 12 verringert werden, wodurch die Heizkapazität des Innenkondensators 12 für die Belüftungsluft reduziert wird.
  • Es ist zu bemerken, dass die Heizkapazität für die Belüftungsluft (Heiz-Zielfluid) in dem Innenkondensator 12 definiert werden kann durch Multiplizieren einer Differenz der Enthalpie des Kältemittels zwischen Einlass- und Auslassseite des Innenkondensators 12 mit einer Strömungsmenge (radiatorseitige Kältemittelströmungsmenge Gc) des durch den Innenkondensator 12 zirkulierenden Kältemittels.
  • Die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 in diesem Ausführungsbeispiel führt die Stark-Luftheiz-Betriebsart, wie sie später beschrieben wird, aus, vorausgesetzt, dass die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 unter den Betriebsbedingungen ist, in welchen die Kältemittel-Verdampfungstemperatur an dem Außenwärmetauscher 15 auf die ultra-niedrige Temperatur reduziert werden muss, wenn die Kältemittelabgabekapazität des Kompressors 11 gleich oder höher als eine Referenz-Kältemittelabgabekapazität ist.
  • (d) Stark-Luftheiz-Betriebsart
  • In der Stark-Luftheiz-Betriebsart bringt das Luftklimatisierungssteuergerät 40 das Heizexpansionsventil 14 in einen Drosselzustand, schließt das Kühlexpansionsventil 16 vollständig, öffnet das Heiz-Ein-/Aus-Ventil 18 und öffnet das Düsen-Ein-/Aus-Ventil 22. Somit ist der Kreisaufbau, der in der Stark-Luftheiz-Betriebsart dieses Ausführungsbeispiels ausgebildet wird, in einem Unterdrucksetzungs-Kältemittelkreislauf enthalten, der in den anliegenden Ansprüchen beschrieben ist.
  • Auf diese Weise wird in der Stark-Luftheiz-Betriebsart, wie sie durch die schwarzen Pfeile in 1 gezeigt wird, der Kälteerzeugungskreis ausgebildet, welcher dem Kältemittel ermöglicht, durch den Kompressor 11, den Innenkondensator 12, das Heizexpansionsventil 14, den Außenwärmetauscher 15, (den sammlerseitigen Durchtritt 17), den Sammler 19 und die Kältemittelsaugöffnung 21d des Ejektors 21 in dieser Reihenfolg zu zirkulieren, während dem Kältemittel ermöglicht wird, von dem Kompressor 11 zu dem Düsenabschnitt 21a des Ejektors 21, dem Diffusor 21f des Ejektors 21 und dem Kompressor 11 in dieser Reihenfolge zu strömen.
  • Mit einer solchen Kältemittelkreislaufausgestaltung bestimmt das Luftklimatisierungssteuergerät 40 die Betriebszustände von verschiedenen zu steuernden Einrichtungen (Steuersignale, welche an verschiedene zu steuernde Einrichtungen ausgegeben werden) auf der Grundlage der Ziel-Lufttemperatur TAO, der Erfassungssignale von der Sensorgruppe etc., wie in der Luftheiz-Betriebsart.
  • Somit ändert die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 in der Stark-Luftheiz-Betriebsart den Zustand des durch den Kreis zirkulierenden Kältemittels wie in einem Mollier-Diagramm von 3 gezeigt ist. Insbesondere wird die Strömung des von dem Kompressor 11 abgegebenen Hochdruckkältemittels (durch einen Punkt a in 3 gezeigt) an dem ersten Verzweigungsabschnitt 13a verzweigt. Eines der verzweigten Kältemittel strömt in den Innenkondensator 12.
  • Das in den Innenkondensator 12 strömende Kältemittel tauscht Wärme mit der Belüftungsluft, welche von dem Gebläse 32 ausgeblasen wird und durch den Innenverdampfer 20 hindurchtritt, um dadurch Wärme von dort abzuführen (wie von dem Punkt a zu einem Punkt b in 3 gezeigt ist). Auf diese Weise wird die Belüftungsluft erwärmt. Das den Innenkondensator 12 verfassende Kältemittel strömt in das Heizexpansionsventil 14, um in ein Niedrigdruck-Kältemittel druckentlastet zu werden (wie von dem Punkt b zu einem Punkt c in 3 gezeigt ist) wie in der Luftheiz-Betriebsart.
  • Das Niedrigdruckkältemittel, welches durch das Heizexpansionsventil 14 druckentlastet wurde, strömt in den Außenwärmtauscher 15 und absorbiert Wärme von der Außenluft, die von dem Gebläselüfter 15a geblasen wird, um in der gleichen Weise selbst verdampft zu werden, wie in der Luftheiz-Betriebsart. Das den Außenwärmetauscher 15 verlassende Kältemittel strömt in den Sammler 19 und wird dann in Flüssig- und Gasphasen abgeschieden (wie von dem Punkt c zu einem Punkt d in 3 gezeigt ist).
  • Das andere durch den ersten Verzweigungsabschnitt 13a verzweigte Kältemittel (ein Teil von dem aus dem Kompressor 11 abgegebenen Kältemittel) strömt in den Düsenabschnitt 21a des Ejektors 21 und wird isentropisch druckentlastet, um eingespritzt zu werden (wie von dem Punkt a zu einem Punkt e in 3 gezeigt ist). Das durch den Sammler 19 abgeschiedene Gasphasenkältemittel (wie an dem Punkt d in 3 gezeigt ist) wird durch die Kältemittelsaug öffnung 21d des Ejektors 21 durch eine Saugwirkung des Einspritzkältemittels angesaugt.
  • Das von dem Düsenabschnitt 21a eingespritzte Einspritzkältemittel und das von der Kältemittelsaugöffnung 21d angesaugte Kältemittel strömen in den Diffusor 21f (wie von dem Punkt e zu einem Punkt f und von dem Punkt d zu dem Punkt f in 3 gezeigt ist). Der Diffusor 21f wandelt die Geschwindigkeitsenergie des gemischten Kältemittels in die Druckenergie davon durch Erhöhen der Kältemitteldurchtrittsfläche um.
  • Auf diese Weise wird der Druck des gemischten Kältemittels, welches das Einspritzkältemittel und das Saugkältemittel enthält, erhöht (wie von dem Punkt f zu einem Punkt g in 3 gezeigt ist). Das Kältemittel (wie durch den Punkt g in 3 gezeigt), das aus dem Diffusor 21f des Ejektors 21 strömt, wird in den Kompressor 11 gesaugt, um darin wieder komprimiert zu werden.
  • Wie vorstehend erwähnt, wird in der Stark-Luftheiz-Betriebsart die durch den Innenkondensator 12 erwärmte Belüftungsluft in den Fahrzeuginnenraum geblasen, wodurch das Luftheizen des Fahrzeuginnenraums ermöglicht wird.
  • Ferner ist in der Stark-Luftheiz-Betriebsart das Düsen-Ein-/Aus-Ventil 22 offen und die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 wird auf den Unterdrucksetzungs-Kältemittelkreislauf geschalten, wodurch der Druck des Saugkältemittels (an dem Punkt g in 3), das in den Kompressor 11 gesaugt wird, auf ein höheres Niveau angehoben werden kann, als der Kältemitteldruck (an dem Punkt d in 3) in dem Sammler 19 durch die unter Druck setzende Wirkung des Ejektors 21 (das heißt, der Saugkältemitteldruck wird mehr erhöht als der Kältemittel-Verdampfungsdruck in dem Außenwärmetauscher 15, welcher als der Verdampfer dient), wodurch die Dichte des Saugkältemittels erhöht wird.
  • Somit kann in der Stark-Luftheiz-Betriebsart das Verringern der radiatorseitigen Kältemittelströmungsmenge Gc in den Innenkondensator 12 hinein unterdrückt werden, dies selbst unter den Betriebsbedingungen, in welchen die Kältemittel-Verdampfungstemperatur an dem Außenwärmetauscher 15 auf die ultra-niedrige Temperatur wegen der niedrigen Außenlufttemperatur verringert werden muss. Das heißt, die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 dieses Ausführungsbeispiels kann Reduzierung der Heizkapazität des Innenkondensators 12 für die Belüftungsluft in Folge einer niedrigen Temperatur der Außenluft als das Wärmeabsorptions-Zielfluid unterdrücken.
  • Wie aus den Studien der Erfinder erkannt werden kann, ändert sich, wenn sich das Strömungsmengenverhältnis (Gn/Gr) der ejektorseitigen Kältemittelströmungsmenge Gn zu der Abgabekältemittelströmungsmenge Gr in der Stark-Luftheiz-Betriebsart ändert, auch die Vergrößerungsrate der radiatorseitigen Kältemittelströmungsmenge Gc, wie in 4 gezeigt ist.
  • Genauer bedeutet unter Bezugnahme auf 4 der Zustand des Strömungsmengenverhältnisses (Gn/Gr) = 0, das die gesamte Menge des von dem Kompressor 11 abgegebenen Kältemittels zu der Seite des Innenkondensators 12 hin ausströmt. Die Längsachse von 4 stellt die Vergrößerungsrate der radiatorseitigen Kältemittelströmungsmenge Gc dar, wenn die Kältemittelströmungsmenge auf eins (= 1) bei dem Strömungsmengenverhältnis (Gn/Gr) = Null gesetzt wird.
  • Wie aus 4 gesehen werden kann, wird in der Stark-Luftheiz-Betriebsart in einem Bereich des Strömungsmengenverhältnisses (Gn/Gr) von mehr als 0 und weniger als 0,7 die Vergrößerungsrate der radiatorseitigen Kältemittelströmungsmenge Gc 1 oder mehr und die radiatorseitige Kältemittelströmungsmenge Gc von dem ersten Verzweigungsabschnitt 13a in die Seite des Innenkondensators 12 wird mehr vergrößert, als in einem Fall, in welchem die gesamte Menge von aus dem Kompressor 11 abgegebenen Kältemittel in die Seite des Innenkondensators 12 strömt.
  • Andererseits wird in diesem Ausführungsbeispiel, wie vorstehend erwähnt, in der Stark-Luftheiz-Betriebsart die Druckentlastungseigenschaften bzw. -kennlinien (Strömungsmengeneigenschaften bzw. -kennlinien) des Düsenabschnitts 21a des Ejektors 21 so bestimmt, dass das Strömungsmengenverhältnis (Gn/Gr) die vorstehend genannte Formel F1 erfüllt. Daher kann in der Stark-Luftheiz-Betriebsart dieses Ausführungsbeispiel die radiatorseitige Kältemittelströmungsmenge Gc sicher vergrößern, wodurch die Reduzierung der Heizkapazität in dem Innenkondensator 12 vollständig unterdrückt wird.
  • In der Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 zum Heizen von Belüftungsluft in dem Innenkondensator 12 wird, wie in der Luftheiz-Betriebsart oder der Stark-Luftheiz-Betriebsart dieses Ausführungsbeispiels die Kältemittel-Verdampfungstemperatur in dem Außenwärmetauscher 15, der als der Verdampfer dient, mit Erhöhung der Kältemittelabgabekapazität des Kompressors 11 (insbesondere der Anzahl von Umdrehungen des Kompressors 11) verringert.
  • Somit wird in der Kreiseinrichtung wie der dieses Ausführungsbeispiels, wenn die Anzahl von Umdrehungen Nc des Kompressors 11 gleich oder größer als eine vorbestimmte Referenzanzahl von Umdrehungen KNc ist, der Kältemittelkreislauf für die Luftheiz-Betriebsart auf die der Stark-Luftheiz-Betriebsart geschalten (das heißt, der Nicht-Unterdrucksetzungs-Kältemittelkreislauf wird auf den Unterdrucksetzungs-Kältemittelkreislauf geschalten). Als ein Ergebnis kann die Steuerung des Schaltens des Kältemittelkreislaufs für die Stark-Luftheiz-Betriebsart einfach unter den Betriebsbedingungen erzielt werden, in welchen die Kältemittel-Verdampfungstemperatur an dem Außenwärmetauscher 15 auf die ultra-niedrige Temperatur reduziert wird.
  • Wenn die Kältemittelabgabekapazität des Kompressors 11 gleich oder größer als die Referenz-Kältemittelabgabekapazität ist, wird der Kältemittelkreislauf für die Luftheiz-Betriebsart zu der für die Stark-Luftheiz-Betriebsart geschalten. Als ein Ergebnis wird, wenn die thermische Last auf die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 erhöht wird, beispielsweise wenn die Ausführung einer schnellen Lufterwärmung auf das Starten der Fahrzeugluftklimaanlage 1 hin beabsichtigt wird, die radiatorseitige Kältemittelströmungsmenge Gc dahingehend erhöht, Verbesserung der Heizkapazität des Innenkondensators 12 für die Belüftungsluft zu ermöglichen.
  • Die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 dieses Ausführungsbeispiels wendet das Düsen-Ein-/Aus-Ventil 22 an, das stromaufwärts der Kältemittelströmung relativ zu dem Düsenabschnitt 21a ist, dies als eine Öffnungs-/Schließkomponente zum Öffnen und Schließen des Kältemittelströmungspfads, in welchem das Kältemittel durch den Düsenabschnitt 21a zirkuliert, so dass der Kältemittelkreislauf-Umschalter sehr einfach aufgebaut sein kann.
  • Die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 dieses Ausführungsbeispiels enthält den Sammler 19 als den Gas-/Flüssigkeitsabscheider und die Kältemittelsaug öffnung 21d des Ejektors 21 ist an der Gasphasenkältemittel-Ausströmöffnung des Sammlers 19 angeschlossen, was Auftreten einer Flüssigkompression in dem Kompressor 11 sicher verhindern kann, der an der stromabwärtigen Seite der Kältemittelströmung in dem Ejektor 21 angeschlossen ist.
  • (Zweites Ausführungsbeispiel)
  • Wie in dem Gesamtaufbaudiagramm von 5 gezeigt ist, wird dieses Ausführungsbeispiel ein Beispiel erläutern, in welchem ein Bypass-Durchtritt 23 und ein Bypass-Durchtritt-Ein-/Aus-Ventil 24 zu der Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 in dem ersten Ausführungsbeispiel hinzugefügt ist. Bezugnehmend auf 5 werden gleiche oder äquivalente Teile wie die in dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen durch die gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Das gleiche gilt für die nachfolgenden Figuren.
  • Genauer ist der Bypass-Durchtritt 23 eine Kältemittelleitung, welche das aus der Gasphasenkältemittel-Ausströmöffnung des Sammlers 19 strömende Gasphasenkältemittel zu der Saugseite des Kompressors 11, führt, während es den Ejektor 21 umgeht. Das Umgehungsdurchtritts-Ein-/Aus-Ventil 24 ist eine Öffnungs-/Schließkomponente zum Öffnen und Schließen des Umgehungsdurchtritts 23.
  • Der Umgehungsdurchtritt 23 wendet die Kältemittelleitung mit einem relativ großen Leitungsdurchmesser an. Der Druckverlust, der erzeugt wird, wenn Kältemittel durch den Umgehungsdurchtritt 23 zirkuliert, wird niedriger gesetzt, als der, wenn das Kältemittel durch einen Strömungspfad zirkuliert, welcher von der Gasphasenkältemittel-Ausströmöffnung des Sammlers 19 zu der Saugöffnung des Kompressors 11 über den Ejektor 21 führt.
  • Das Umgehungsdurchtritts-Ein-/Aus-Ventil 24 ist aus einem elektromagnetischen Ventil von einem Typ gebildet, welcher nicht-energetisiert offen ist (von dem sogenannten normal geöffneten Typ). Das Umgehungsdurchtritts-Ein-/Aus-Ventil 24 weist einen Betrieb auf, welcher durch eine von dem Luftklimatisierungssteuergerät 40 ausgegebene Steuerspannung gesteuert wird. In diesem Ausführungsbeispiel bilden das Düsen-Ein-/Aus-Ventil 22 und des Umgehungsdurchtritts-Ein-/Aus-Ventil 24 den Kältemittelkreislauf-Umschalter.
  • Genauer öffnet das Luftklimatisierungssteuergerät 40 des Düsen-Ein-/Aus-Ventil 22 und schließt das Umgehungsdurchtritts-Ein-/Aus-Ventil 24, wodurch das Schalten auf den Unterdrucksetzungs-Kältemittelkreislaufs ermöglicht wird. Das Düsen-Ein-/Aus-Ventil 22 ist geschlossen und das Umgehungsdurchtritts-Ein-/Aus-Ventil 24 ist geöffnet, wodurch Schalten zu dem Nicht-Unterdrucksetzungs-Kältemittelkreislauf ermöglicht wird. Die Aufbauten der anderen Komponenten in diesem Ausführungsbeispiel sind gleich denen in dem ersten Ausführungsbeispiel.
  • Als nächstes wird nachfolgend der Betrieb des vorstehend genannten Aufbaus in diesem Ausführungsbeispiel beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel öffnet in der Stark-Luftheiz-Betriebsart das Luftklimatisierungssteuergerät 40 das Düsen-Ein-/Aus-Ventil 22 und schließt das Umgehungsdurchtritts-Ein-/Aus-Ventil 24. In anderen Betriebsarten schließt der Kältemittelkreislauf-Steuerabschnitt 40b das Düsen-Ein-/Aus-Ventil 22 und öffnet das Umgehungsdurchtritts-Ein-/Aus-Ventil 24. Andere Betriebsarten in diesem Ausführungsbeispiel sind gleich denen in dem ersten Ausführungsbeispiel.
  • Somit kann, selbst wenn der Kältemittelkreislauf-Umschalter aus dem Düsen-Ein-/Aus-Ventil 22 und dem Umgehungsdurchtritts-Ein-/Aus-Ventil 24 gebildet ist, die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung, wie die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 dieses Ausführungsbeispiels in den im Wesentlichen gleichen Kältemittelkreislauf schalten, wie der in jeder der Betriebsarten des ersten Ausführungsbeispels und kann somit in der gleichen Weise wie in dem ersten Ausführungsbeispiel arbeiten. Als ein Ergebnis können die gleichen Wirkungen wie die der Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 in dem ersten Ausführungsbeispiel erhalten werden.
  • In der Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 dieses Ausführungsbeispiels wird, wenn auf den Kältemittelkreislauf In irgendeiner anderen Betriebsart als der Stark-Luftheiz-Betriebsart geschaltet wird, dass aus der Gasphasenkältemittel-Ausströmöffnung des Sammlers 19 strömende Gasphasenkältemittel zu der Saugöffnungsseite des Kompressors 11 über den Umgehungsdurchtritt 23 geführt. Somit kann dieser Kältemittelkreislauf den Druckverlust, der durch das durch den Kreis zirkulierende Kältemittel erzeugt wird, mehr als den reduzieren, der in dem Kältemittelkreislauf erzeugt wird, welcher das Kältemittel zu der Saugöffnungsseite des Kompressors 11 über den Ejektor 21 führt. Als ein Ergebnis kann dieses Ausführungsbeispiel den Leistungsverbrauch des Kompressors 11 reduzieren, wodurch der Koeffizient der Leistungsfähigkeit (COP) des Kreises verbessert wird.
  • (Drittes Ausführungsbeispiel)
  • Wie in dem Gesamtaufbaudiagramm von 6 gezeigt ist, wird dieses Ausführungsbeispiel ein Beispiel erläutern, in welchem im Vergleich zu der Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 des ersten Ausführungsbeispiels das Düsen-Ein-/Aus-Ventil 22 als der Kältemittelkreislauf-Umschalter weggelassen ist, und ein Strömungsmengen-Einstellventil 25 zum Einstellen der ejektorseitigen Kältemittelströmungsmenge Gn des in den Düsenabschnitt 21a des Ejektors 21 strömenden Kältemittels vorgesehen ist.
  • Das Strömungsmengen-Einstellventil 25 weist im Wesentlichen den gleichen grundlegenden Aufbau wie der des Kühlexpansionsventils 16 auf und ist aus einem variablen Drosselmechanismus mit einer Funktion des vollständigen Schließens ausgebildet. Das Strömungsmengen-Einstellventil 25 kann die ejektorseitige Kältemittelströmungsmenge Gn einstellen, wodurch das Strömungsmengenverhältnis (Gn/Gr) der ejektorseitigen Kältemittelströmungsmenge Gn zu der Abgabekältemittelströmungsmenge Gr geändert wird. Somit bildet das Strömungsmengen-Einstellventil 25 dieses Ausführungsbeispiels einen Strömungsmengenverhältnis-Einstellabschnitt.
  • Das Strömungsmengen-Einstellventil 25 weist einen Betrieb auf, welcher durch eine von dem Luftklimatisierungssteuergerät 40 ausgegebene Steuerspannung gesteuert wird. Somit bildet in diesem Ausführungsbeispiel der Aufbau (Hardware und Software), welcher den Betrieb des Strömungsmengen-Einstellventils 25 in dem Luftklimatisierungssteuergerät 40 steuert, einen Strömungsmengenverhältnis-Steuerabschnitt 40c. Die Aufbauten anderer Komponenten in diesem Ausführungsbeispiel sind gleich denen in dem ersten Ausführungsbeispiel.
  • Als nächstes wird nachfolgend der Betrieb des vorstehend genannten Aufbaus dieses Ausführungsbeispiels beschrieben. in der Luftkühl-Betriebsart der Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 dieses Ausführungsbeispiels öffnet das Luftklimatisierungssteuergerät 40 das Heizexpansionsventil 14 vollständig, bringt das Kühlexpansionsventil 16 in einen gedrosselten Zustand, in welchem es die druckentlastende Wirkung zeigt, schließt das Heiz-Ein-/Aus-Ventil 18 und schließt das Strömungsmengen-Einstellventil 25 vollkommen. Somit kann in der Luftkühl-Betriebsart der vollkommen gleiche Kreis wie der in dem ersten Ausführungsbeispiel gebildet werden, um in der genau gleichen Weise wie das erste Ausführungsbeispiel zu arbeiten.
  • In der Entfeuchtungs-/Heiz-Betriebsart öffnet das Luftklimatisierungssteuergerät 40 das Heizexpansionsventil 14 und das Kühlexpansionsventil 16 vollständig oder bringt diese in einen gedrosselten Zustand, schließt das Heiz-Ein-/Aus-Ventil 18 und schließt das Strömungsmengen-Einstellventil 25 vollkommen. Somit kann in der Entfeuchtungs-/Heiz-Betriebsart der vollkommen gleiche Kreis wie der in dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet werden, um in der genau gleichen Weise wie in dem ersten Ausführungsbeispiel zu arbeiten.
  • In der Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 dieses Ausführungsbeispiels wird, falls die Stark-Heiz-Betriebsart nicht mit einem Automatikschalter eingestellt wird, der eingeschaltet (in dem EIN-Zustand) ist, während ein Luftkühlschalter nicht eingeschalten ist, der Betrieb der Luftheiz-Betriebsart ungeachtet der Kältemittelabgabekapazität des Kompressors 11 ausgeführt.
  • In der Luftheiz-Betriebsart dieses Ausführungsbeispiels bringt das Luftklimatisierungssteuergerät 40 das Heizexpansionsventil 14 in einen gedrosselten Zustand, schließt das Kühlexpansionsventil 16 vollkommen und öffnet das Heiz-Ein-/Aus-Ventil 18. Ferner steuert das Luftklimatisierungssteuergerät 40 den Betrieb des Strömungsmengen-Einstellventils 25 in solch einer Weise, dass eine wirkliche radiatorseitige Kältemittelströmungsmenge Gc des Kältemittels, welches tatsächlich in den Innenkondensator 12 strömt, gleich oder größer als eine radiatorseitige Kältemittelströmungsmenge Gc ist, die bestimmt wird, wenn das Strömungsmengenverhältnis (Gn/Gr) Null (0) ist (das heißt, so dass, die Vergrößerungsrate der radiatorseitigen Kältemittelströmungsmenge Gc gleich oder größer als 1 ist).
  • Hier kann, wie vorstehend unter Bezugnahme auf 4 erwähnt ist, die radiatorseitige Kältemittelströmungsmenge Gc durch adäquate bzw. angemessene Einstellung des Strömungsmengenverhältnisses (Gn/Gr) unter den Betriebsbedingungen vergrößert werden, in welchen die Kältemittel-Verdampfungstemperatur an dem Außenwärmetauscher 15 auf die ultra-niedrige Temperatur gesenkt werden muss wegen der niedrigen Außenlufttemperatur. Falls das Strömungsmengenverhältnis (Gn/Gr) übermäßig vergrößert wird, kann bzw. könnte die radiatorseitige Kältemittelströmungsmenge Gc reduziert werden.
  • Das heißt, wie in 4 gezeigt ist, weist die Vergrößerungsrate der radiatorseitigen Kältemittelströmungsmenge Gc ihren eigenen Maximalwert (Spitzenwert) in Antwort auf die Änderung des Strömungsmengenverhältnisses (Gn/Gr) auf. Aus diesem Grund ist das Luftklimatisierungssteuergerät 40 dieses Ausführungsbeispiels geeignet, den Betrieb des Strömungsmengen-Einstellventils 25 in solch einer Weise zu steuern, dass die Vergrößerungsrate der radiatorseitigen Kältemittelströmungsmenge Gc sich dem Maximalwert davon annähert.
  • Es ist zu bemerken, dass der Begriff „Maximalwert der Vergrößerungsrate der radiatorseitigen Kältemittelströmungsmenge Gc”, wie sie in diesem Ausführungsbeispiel verwendet wird, den Maximalwert der Vergrößerungsrate der radiatorseitigen Kältemittelströmungsmenge Gc bedeutet, wenn sich das Strömungsmengenverhältnis (Gn/Gr) in einem verfügbaren Bereich ändert. Somit kann, wenn zum Beispiel die Kältemittelabgabekapazität des Kompressors 11 relativ niedrig wird, die Vergrößerungsrate der radiatorseitigen Kältemittelströmungsmenge Gc zu der Zeit des Strömungsmengenverhältnisses (Gn/Gr) von Null (= 0) maximiert werden.
  • Demgemäß bestimmt das Luftklimatisierungssteuergerät 40 dieses Ausführungsbeispiels das Ziel-Strömungsmengenverhältnis, welches die Vergrößerungsrate der radiatorseitigen Kältemittelströmungsmenge Gc nahe an dessen Maximalwert einstellt, auf der Grundlage der Kältemittelabgabekapazität des Kompressors 11 (insbesondere der Anzahl von Umdrehungen Nc des Kompressors 11) unter Bezugnahme auf das Steuerkennfeld bzw. -abbild, das in dem Luftklimatisierungssteuergerät 40 zuvor gespeichert wurde. Ferner steuert das Luftklimatisierungssteuergerät 40 den Betrieb des Strömungsmengen-Einstellventils 25 so, dass das Strömungsmengenverhältnis (Gn/Gr) sich dem Ziel-Strömungsmengenverhältnis annähert.
  • Durch Ausführung einer solchen Steuerung wird das Strömungsmengen-Einstellventil 25 vollkommen geschlossen, um das Strömungsmengenverhältnis (Gn/Gr) auf Null (= 0) einzustellen, zum Beispiel dann, wenn die Anzahl von Umdrehungen Nc des Kompressors 11 niedriger als die Referenzanzahl von Umdrehungen KNc ist, so dass der vollkommen gleiche Kreis wie in der Luftheiz-Betriebsart des ersten Ausführungsbeispiels ausgebildet werden kann, um in der gleichen Weise wie in der Luftheiz-Betriebsart des ersten Ausführungsbeispiels zu arbeiten.
  • Wenn die Anzahl von Umdrehungen Nc des Kompressors 11 gleich oder größer als die Referenzanzahl von Umdrehungen KNc ist, wird zum Beispiel der Öffnungsgrad des Strömungsmengen-Einstellventils 25 dahingehend eingestellt, das Strömungsmengenverhältnis (Gn/Gr) auf ungefähr 0,4 einzustellen, so dass der vollkommen gleiche Kreis wie der in der Stark-Luftheiz-Betriebsart des ersten Ausführungsbeispiels gebildet werden kann, um in der gleichen Weise wie in der Stark-Luftheiz-Betriebsart des ersten Ausführungsbeispiels zu arbeiten.
  • Somit kann die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 dieses Ausführungsbeispiels die Dichte des durch den Kompressor 11 angesaugten Saugkältemittels durch die Druckerhöhungswirkung des Ejektors 21 selbst dann erhöhen, wenn die Temperatur von Außenluft als das Wärmeabsorptions-Zielfluid reduziert ist. Als ein Ergebnis kann dieses Ausführungsbeispiel die Reduzierung der Heizkapazität des Innenkondensators 12 unterdrücken, wodurch die gleichen Wirkungen wie die in dem ersten Ausführungsbeispiel erzielt werden.
  • Ferner steuert die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 dieses Ausführungsbeispiels den Betrieb des Strömungsmengen-Einstellventils 25 als den Strömungsmengenverhältnis-Einstellabschnitt, so dass die Vergrößerungsrate der radiatorseitigen Kältemittelströmungsmenge Gc sich dessen Maximalwert annähert. Somit kann die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 wirksam die Reduzierung der Heizkapazität in dem Innenkondensator 12 unterdrücken.
  • (Andere Ausführungsbeispiele)
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt und vielfältige Modifikationen und Änderungen können an diesen Ausführungsbeispielen ausgeführt werden, ohne von dem Bereich der Erfindung abzuweichen, wie nachfolgend beschrieben wird.
    • (1) Obwohl in den vorstehend genannten ersten und zweiten Ausführungsbeispielen die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 zum Umschalten zwischen der Luftheiz-Betriebsart und der Stark-Luftheiz-Betriebsart in der Lage ist, kann die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 der vorliegenden Erfindung zum Betrieb in zumindest der Stark-Luftheiz-Betriebsart in der Lage sein. In diesem Fall kann die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10, welche nur den Betrieb in der Stark-Luftheiz-Betriebsart ausführt, den Kältemittelkreislauf-Umschalter weggelassen. In dem zweiten Ausführungsbeispiel kann das Düsen-Ein-/Aus-Ventil 22 weggelassen werden und das Umgehungsdurchtritts-Ein-/Aus-Ventil 24 kann den Kältemittelkreis schalten.
    • (2) Obwohl das vorstehende erste Ausführungsbeispiel als den Kältemittelkreislauf-Umschalter eine Öffnungs-/Schließkomponente (Düsen-Ein-/Aus-Ventil 22) zum Öffnen und Schließen des Kältemitteldurchtritts verwendet, der beispielsweise die andere Kältemittelausströmöffnung des ersten Verzweigungsabschnitts 13a mit der Kältemitteleinströmöffnung des Düsenabschnitts 21a des Ejektors 21 verbindet, ist der Kältemittelkreislauf-Umschalter nicht darauf beschränkt.
  • Das heißt, jede andere Art von Öffnungs-/Schließkomponente kann als diese Art von Einrichtung angewandt werden, solange es den Kältemittelströmungspfad für das durch den Düsenabschnitt 21a zirkulierende Kältemittel öffnen und schließen kann, um dadurch zwischen einem Einspritzzustand des Kältemittels von dem Düsenabschnitt 21a und einem Nicht-Einspritzzustand des Kältemittels von dort schalten kann. Zum Beispiel kann die Öffnungs-/Schließkomponente zum Öffnen und Schließen des Kältemitteldurchtritts, der in dem Düsenabschnitt 21a ausgebildet ist, dahingehend angewandt werden, den Kältemittelkreislauf-Umschalter mit dem Ejektor 21 zu integrieren.
  • Obwohl das vorstehend genannte zweite Ausführungsbeispiel als den Kältemittelkreislauf-Umschalter die Öffnungs-/Schließkomponente (Umgehungsdurchtritts-Ein-/Aus-Ventil 24) zum Öffnen und Schließen des Umgehungsdurchtritts 23 beispielsweise anwendet, ist der Kältemittelkreislauf-Umschalter nicht hierauf beschränkt. Zum Beispiel kann ein Dreiwegeventil als diese Art von Öffnungs-/Schließeinrichtung angewandt werden. Das Dreiwegeventil kann auf der Einlassseite des Umgehungsdurchtritts 23 angeordnet sein und dazu geeignet sein, zwischen einem Kältemittelkreislauf zum Ermöglichen, dass das den Sammler 19 verlassende Gasphasenkältemittel zu der Kältemittelsaugöffnung 21d des Ejektors 21 strömt, und einem anderen Kältemittelkreislauf zum Ermöglichen, dass das vorstehende Gasphasenkältemittel zu der Seite des Umgehungsdurchtritts 23 strömt, umschalten.
    • (3) Obwohl das vorstehende dritte Ausführungsbeispiel als den Strömungsmengenverhältnis-Einstellabschnitt das Strömungsmengen-Einstellventil 25 anwendet, das in dem Kältemitteldurchtritt angeordnet ist, der die andere Kältemittelausströmöffnung des ersten Verzweigungsabschnitts 13a mit der Kältemitteleinströmöffnung des Düsenabschnitts 21a des Ejektors 21 beispielsweise verbindet, ist der Strömungsmengenverhältnis-Einstellabschnitt nicht hierauf beschränkt. Zum Beispiel kann eine variable Düse, die zum Einstellen der Kältemitteldurchtrittsfläche in der Lage ist, als der Düsenabschnitt 21a des Ejektors 21 angewandt werden, wodurch der Strömungsmengenverhältnis-Einstellabschnitt mit dem Ejektor 21 integriert wird.
  • Insbesondere kann, wie in 7 gezeigt ist, der Ejektor 21 oder dergleichen angewandt werden, welcher ein Nadelventil 21g und einen Schrittmotor 21h enthält. Das Nadelventil 21g ist in dem Kältemitteldurchtritt des Düsenabschnitts 21a angeordnet, um die Kältemitteldurchtrittsfläche des Halsabschnitts 21c zu ändern. Der Schrittmotor 21h dient als eine Antriebseinrichtung, welche das Nadelventil 21g in der Axialrichtung des Düsenabschnitts 21a versetzt.
  • Falls das Nadelventil 21g dahingehend ausgebildet ist, gegen die innere Umfangswandoberfläche des Kältemitteldurchtritts in dem Düsenabschnitt 21a anzustoßen bzw. anzuliegen, um Schließen des Kältemitteldurchtritts des Düsenabschnitts 21a zu ermöglichen, kann der Ejektor verwendet werden, welcher darin den vorstehend genannten Kältemittelkreislauf-Umschalter beinhaltet. In einem in 8 gezeigten modifizierten Beispiel kann das Nadelventil 21g verwendet werden, welches stromabwärts der Kältemittelströmung relativ zu dem Halsabschnitt 21c angeordnet ist und zu dem Halsabschnitt 21c hin von der stromabwärtigen Seite der Kältemittelströmung bezüglichen des Halsabschnitts 21c zuläuft.
    • (4) In dem vorstehend genannten ersten und zweiten Ausführungsbeispiel schaltet der Kältemittelkreislauf-Steuerabschnitt 40b von dem Nicht-Unterdrucksetzungs-Kältemittelkreislauf zu dem Unterdrucksetzungs-Kältemittelkreislauf, wenn die Kältemittelabgabekapazität des Kompressors 11 beispielsweise gleich oder höher als die Referenz-Kältemittelabgabekapazität ist. Jedoch ist die Steuerung des Kältemittelkreislauf-Umschalters durch den Kältemittelkreislauf-Steuerabschnitt 40b nicht hierauf beschränkt.
  • Zum Beispiel kann der Kältemittelkreislauf-Steuerabschnitt 40b von dem Nicht-Unterdrucksetzungs-Kältemittelkreislauf zu dem Unterdrucksetzungs-Kältemittelkreislauf schalten, wenn die Außenlufttemperatur Tam gleich oder niedriger als eine vorbestimmte Referenz-Außenlufttemperatur KTam wird. Der Kältemittelkreislauf-Steuerabschnitt 40b kann von dem Nicht-Unterdrucksetzungs-Kältemittelkreislauf zu dem Unterdrucksetzungs-Kältemittelkreislauf in der Luftheiz-Betriebsart schalten, wenn die Temperatur TAV von Belüftungsluft (Heiz-Zielfluid), die durch den Innenkondensator 12 (Radiator) erwärmt wurde, gleich oder niedriger als die Ziel-Lufttemperatur TAO ist.
    • (5) Obwohl in den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung beispielsweise auf Klimaanlagen 1 für elektrische Fahrzeuge angewandt ist, ist die Anwendung der Kälteerzeugungskreis-Einrichtungen 10 nicht hierauf beschränkt. Zum Beispiel kann die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 auf Luftklimaanlagen eines normalen Fahrzeugs angewandt werden, welche eine Antriebskraft zum Fahren von einem Motor mit innerer Verbrennung bzw. einem Verbrennungsmotor (Motor bztw. Maschine), ein Hybridfahrzeug, welches eine Antriebskraft zum Fahren von sowohl einem Verbrennungsmotor wie auch einem Elektromotor zum Fahren erhält. Ferner ist die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 nicht auf solche beschränkt, welche für Fahrzeuge bestimmt sind, und können auf eine stationäre Luftklimaanlage einen Kühlspeicher, eine Flüssig-Heiz-/Kühlausrüstung und dergleichen angewandt werden.
    • (6) Die jeweiligen Komponenten, die in der Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 enthalten sind, sind nicht auf die in den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen offenbarten, beschränkt.
  • Insbesondere wird, wie in den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen genannt, beispielsweise ein elektrischer Kompressor als der Kompressor 11 verwendet. Wenn dieser auf das Fahrzeug mit dem Verbrennungsmotor angewandt wird, kann ein maschinen- bzw. motorgetriebener Kompressor als der Kompressor 11 verwendet werden. Der motorgetriebene Kompressor wird durch eine Rotationsantriebskraft angetrieben, die von dem Motor zur Fahrt übertragen wird, dies über einen Riemenscheibe, einen Riemen und dergleichen.
  • Diese Art von motorgetriebenen Kompressor, der zur Verwendung geeignet ist, kann ein Kompressor mit variabler Verdrängung sein, der zur Einstellung der Kältemittelabgabekapazität durch Ändern des Verdrängungsvolumens davon in der Lage ist, oder ein Kompressor mit fester Verdrängung, welcher die Kältemittelabgabekapazität durch Ändern einer Betriebsrate des Kompressors durch eine Verbindung/Trennung einer elektromagnetischen Kupplung einstellt.
  • In den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen ist das Heizexpansionsventil 14 beispielsweise auf der Kältemittelauslassseite des Innenkondensators 12 angeordnet. Jedoch kann anstelle des Heizexpansionsventils 14 der Kälteerzeugungskreis als die Dekompressionseinrichtung eine feste Heizdrossel, wie eine Öffnung, ein Kapillarrohr oder eine Düse anwenden, und kann ferner einen festen Drosselumgehungsdurchtritt zum Führen des aus dem Innenkondensator 12 zu der Seite des Außenwärmetauschers 15 unter Umgehung der festen Heizdrossel strömenden Kältemittels und eine Öffnungs-/Schließeinrichtung zum Öffnen und Schließen des festen Drosselumgehungsdurchtritts anwenden.
  • In diesem Fall kann die Öffnungs-/Schließeinrichtung den festen Drosselumgehungsdurchtritt zumindest in der Luftkühl-Betriebsart öffnen, während die Öffnungs-/Schließeinrichtung den festen Drosselumgehungsdurchtritt in der Luftheiz-Betriebsart und der Stark-Luftheiz-Betriebsart schließen kann.
  • Obwohl die vorstehend genannten Ausführungsbeispiele beispielsweise den Sammler 19 anwenden, ist der Sammler 19 nicht wesentlich zur Erzielung der Wirkung der Verbesserung der Heizkapazität durch die Kälteerzeugungskreis-Einrichtung 10 der vorliegenden Erfindung. Somit kann der Sammler 19 weggelassen werden. Das heißt, das Gas-/Flüssigkeits-Zweiphasenkältemittel oder Gasphasenkältemittel mit einem Überheizgrad kann durch die Kältemittelsaug öfnung 21d des Ejektors 21 gesaugt werden.
  • In dem vorstehend genannten Ausführungsbeispiel sind beispielsweise der Düsenabschnitt 21a und der Rumpfabschnitt 21b des Ejektors 21 aus Metall ausgebildet. Solange die jeweiligen Komponenten deren eigene Funktionen zeigen können, sind Materialien für die Komponenten nicht eingeschränkt. Somit können diese Komponenten aus (Kunst-)Harz und dergleichen ausgebildet sein.
  • Der Ejektor 21 und der Kompressor 11 sind miteinander derart integriert, dass der Kältemittelauslass des Diffusors 21f in dem Ejektor 21 direkt an der Kältemittelsaugöffnung des Kompressors 11 angeschlossen ist. Alternativ oder zusätzlich können der Ejektor 21 und der Sammler 19 miteinander derart integriert sein, dass die Kältemittelsaugöffnung 21d des Ejektors 21 direkt an der Gasphasenkältemittel-Ausströmöffnung des Sammlers 19 angeschlossen ist.
    • (7) Obwohl in den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen R134a oder R1234yf beispielsweise als das Kältemittel angewandt werden, ist das Kältemittel nicht hierauf beschränkt. Zum Beispiel können die Kältemittel, wie R600a, R410A, R404A, R32, R1234yfxf oder R407C verwendet werden. Ein gemischtes Kältemittel, das ein Gemisch mehrerer Kältemittel von diesen Arten von Kältemitteln enthält, kann angewandt werden.

Claims (11)

  1. Kälteerzeugungskreis-Einrichtung, umfassend: einen Kompressor (11), welcher ein Kältemittel komprimiert und abgibt; einen Radiator (12), welcher Wärme zwischen einem Heiz-Zielfluid und einem von dem Kompressor (11) abgegebenen Hochdruck-Kältemittel austauscht, um Wärme von dem Hochdruckkältemittel abzuleiten; eine Dekompressionseinrichtung (14), welche das aus dem Radiator (12) ausströmende Kältemittel druckentlastet; einen Verdampfer (15), welcher Wärme zwischen einem Heizabsorptions-Zielfluid und einem durch die Dekompressionseinrichtung (14) druckentlasteten Niedrigdruckkältemittel austauscht, um das Niedrigdruckkältemittel zu verdampfen; und einen Ejektor (21), welcher ein Kältemittel auf einer stromabwärtigen Seite des Verdampfers (15) von einer Kältemittelsaugöffnung (21d) durch eine Saugwirkung eines mit hoher Geschwindigkeit von einem Düsenabschnitt (21a) eingespritzten Einspritzkältemittels ansaugt, der das von dem Kompressor (11) abgegebene Hochdruckkältemittel druckentlastet, wobei der Ejektor einen Druckerhöhungsabschnitt (21f) enthält, welcher das Einspritzkältemittel mit dem Saugkältemittel, das von der Kältemittelsaugöffnung (21d) angesaugt wird, mischt, das gemischte Kältemittel unter Druck setzt und dem unter Druck gesetzten gemischten Kältemittel ermöglicht, zu einer Saugöffnungsseite des Kompressors (11) hin auszuströmen.
  2. Kälteerzeugungskreis-Einrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Gas-/Flüssigkeitsabscheider (19), welcher das aus dem Verdampfer (15) ausströmende Kältemittel in Gas- und Flüssigphasenkältemittel trennt, wobei eine Gasphasenkältemittel-Ausströmöffnung des Gas Flüssigkeitsabscheiders (19) an der Kältemittelsaugöffnung (21d) des Ejektors angeschlossen ist.
  3. Kälteerzeugungskreis-Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend einen Kältemittelkreislauf-Umschalter (22, 24), welcher zwischen einem Unterdrucksetzungs-Kältemittelkreislauf, in dem das gemischte Kältemittel an dem Druckerhöhungsabschnitt (21f) unter Druck gesetzt wird, und einem Nicht-Unterdrucksetzungs-Kältemittelkreislauf schaltet, in welchem das Kältemittel nicht an dem Druckerhöhungsabschnitt (21f) unter Druck gesetzt wird.
  4. Kälteerzeugungskreis-Einrichtung nach Anspruch 3, wobei der Kältemittelkreislauf-Umschalter aus einer Öffnungs-/Schließkomponente (22) gebildet ist, welche einen Kältemittelströmungspfad des durch den Düsenabschnitt (21a) zirkulierenden Kältemittels öffnet oder schließt.
  5. Kälteerzeugungskreis-Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, ferner umfassend einen Umgehungsdurchtritt (23), welcher das aus dem Verdampfer (15) ausströmende Kältemittel zu der Saugöffnungsseite des Kompressors (11) unter Umgehung des Ejektors (21) führt, wobei der Kältemittelkreislauf-Umschalter aus einer Öffnung-/Schließkomponente (24) gebildet ist, welche den Umgehungsdurchtritt (23) öffnet oder schließt.
  6. Kälteerzeugungskreis-Einrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 3 bis 5, ferner umfassend einen Kältemittelkreislauf-Steuerabschnitt (40b), der zur Steuerung eines Betriebs des Kältemittelkreislauf-Umschalters (22, 24) geeignet ist, wobei der Kältemittelkreislauf-Steuerabschnitt (40b) von dem Nicht-Unterdrucksetzungs-Kältemittelkreislauf zu dem Unterdrucksetzungs-Kältemittelkreislauf schaltet, wenn eine Kältemittelabgabekapazität des Kompressors (11) gleich oder größer als eine vorbestimmte Referenz-Kältemittelabgabekapazität ist.
  7. Kälteerzeugungskreis-Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend einen Strömungsmengenverhältnis-Einstellabschnitt (25) welcher ein Strömungsmengenverhältnis (Gn/Gr) einer ejektorseitigen Kältemittelströmungsmenge (Gn) zu einer Abgabekältemittelströmungsmenge (Gr) einstellt, wobei die Abgabekältemittelströmungsmenge (Gr) eine Strömungsmenge des von dem Kompressor (11) abgegebenen Kältemittels ist, und die ejektorseitige Kältemittelströmungsmenge (Gn) eine Strömungsmenge des in den Düsenabschnitt (21a) des Ejektors einströmenden Kältemittels ist.
  8. Kälteerzeugungskreis-Einrichtung nach Anspruch 7, wobei ein Strömungsmengenverhältnis-Einstellabschnitt aus einem Strömungsmengen-Einstellventil (25) gebildet ist, welches die ejektorseitige Kältemittelströmungsmenge (Gn) einstellt.
  9. Kälteerzeugungskreis-Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, ferner umfassend einen Strömungsmengenverhältnis-Steuerabschnitt (40c), welcher einen Betrieb von dem Strömungsmengenverhältnis-Einstellabschnitt (25) steuert, wobei der Strömungsmengenverhältnis-Steuerabschnitt (40c) den Betrieb des Strömungsmengenverhältnis-Einstellabschnitts (25) derart steuert, dass eine tatsächliche Strömungsmenge (Gn) des tatsächlich in den Radiator einströmenden Kältemittels gleich oder größer als eine radiatorseitige Kältemttelströmungsmenge (Gc) ist, die eine Strömungsmenge des in den Radiator strömenden Kältemittels ist, wenn das Strömungsmengenverhältnis (Gn/Gr) Null ist.
  10. Kälteerzeugungskreis-Einrichtung nach Anspruch 9, wobei der Strömungsmengenverhältnis-Steuerabschnitt (40c) den Betrieb des Strömungsmengenverhältnis-Einstellabschnitts (25) derart steuert, dass die radiatorseitige Kältemittelströmungsmenge (Gc) sich einem Maximalwert annähert.
  11. Kälteerzeugungskreis-Einrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, ferner umfassend einen Verzweigungsabschnitt (13a), welcher das Hochdruckkältemittel, das von dem Kompressor (11) abgegeben wird, in eine Seite des Radiators (12) und einer Einlassseite des Düsenabschnitts (21a) verzweigt, wobei der Verzweigungsabschnitt (13a) derart angeordnet ist, dass das durch den Verzweigungsabschnitt (13a) in die Einlassseite des Düsenabschnitts (21a) verzweigte Kältemittel in den Düsenabschnitt (21a) einströmt, während es den Radiator (12) umgeht.
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