DE112015002649T5

DE112015002649T5 - Fahrzeugklimaanlageneinrichtung

Info

Publication number: DE112015002649T5
Application number: DE112015002649.5T
Authority: DE
Inventors: Kenichi Suzuki; Ryo Miyakoshi; Kouhei Yamashita; Megumi Shigeta
Original assignee: Sanden Holdings Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2014-06-03
Filing date: 2015-03-16
Publication date: 2017-02-23
Also published as: CN106457971A; US11021044B2; US20170217288A1; JP6339419B2; US10562375B2; WO2015186403A1; CN106457971B; JP2015229370A; US20190210429A1

Abstract

Es wird eine Fahrzeugklimaanlageneinrichtung von einem sogenannten Wärmepumpensystem offenbart, um ein effizientes und komfortables Heizen eines Fahrzeuginnenraums genau auszuführen. Die Fahrzeugklimaanlageneinrichtung enthält einen heizendes-Medium-Zirkulationskreis 23, der von einer Luftstrompassage 3 zu einem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft erwärmt. Eine Steuerungseinrichtung berechnet eine erforderliche Heizfähigkeit TGQhtr des heizendes-Medium-Zirkulationskreises, um einen Mangel einer tatsächlichen Heizfähigkeit Qhp auf eine erforderliche Heizfähigkeit TGQ eines Radiators 4 zu ergänzen. Die Steuerungseinrichtung berechnet ein Verringerungsausmaß ΔQhp der tatsächlichen Heizfähigkeit Qhp aus einer Differenz ΔTXO zwischen einer Kältemittelverdampfungstemperatur TXO eines Außenwärmetauschers 7 und einer Kältemittelverdampfungstemperatur TXObase bei einer Nicht-Reifbildung und addiert das Verringerungsausmaß ΔQhp zu der erforderlichen Heizfähigkeit TGQhtr, um das Heizen durch den heizendes-Medium-Zirkulationskreis auszuführen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugklimaanlageneinrichtung eines Wärmepumpensystems, die Luft in einem Fahrzeuginnenraum klimatisiert, und insbesondere betrifft sie eine Fahrzeugklimaanlageneinrichtung, die für ein Hybridauto oder ein Elektroauto geeignet ist.
STAND DER TECHNIK
Aufgrund von Aktualisierungen von Umweltproblemen in den letzten Jahren haben sich Hybridautos und Elektroautos verbreitet. Ferner wurde als eine Klimaanlageneinrichtung, die für ein solches Fahrzeug anwendbar ist, eine Klimaanlageneinrichtung entwickelt, die einen Kompressor zum Verdichten und Ausstoßen eines Kältemittels, einen in einem Fahrzeuginneren angeordneten Radiator (einen Kondensator), um das Kältemittel Wärme abstrahlen zu lassen, einen in dem Fahrzeuginnenraum angeordneten Wärmeabsorber (einen Verdampfer), um das Kältemittel Wärme absorbieren zu lassen, und einen außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordneten Außenwärmetauscher, um das Kältemittel Wärme abstrahlen oder absorbieren zu lassen, enthält, und die jeweilige Betriebsarten von einer Heizbetriebsart, um das von dem Kompressor ausgestoßene Kältemittel in dem Radiator Wärme abstrahlen zu lassen und das Kältemittel, durch das in diesem Radiator Wärme abgestrahlt wurde, in dem Außenwärmetauscher Wärme absorbieren zu lassen, einer Entfeucht-Betriebsart, um das von dem Kompressor ausgestoßene Kältemittel in dem Radiator Wärme abstrahlen zu lassen und das Kältemittel, durch das in dem Radiator Wärme abgestrahlt wurde, in dem Wärmeabsorber Wärme absorbieren zu lassen, und einer Kühl-Betriebsart, um das von dem Kompressor ausgestoßene Kältemittel in dem Außenwärmetauscher Wärme abstrahlen zu lassen und das Kältemittel in dem Wärmeabsorber Wärme absorbieren zu lassen, wechselt und ausführt (siehe z. B. Patentdokument 1).
Darüber hinaus ist in Patentdokument 1 ein Einspritzkreis vorgesehen, der das von dem Radiator ausströmende Kältemittel verteilt, dieses verteilte Kältemittel dekomprimiert und dann einen Wärmeaustausch mit dem von dem Radiator ausströmenden Kältemittel ausführt, um das Kältemittel zu der Mitte der Kompression durch den Kompressor zurückzuführen, wobei das von dem Kompressor ausgestoßene Kältemittel vermehrt wird und eine Heizfähigkeit des Radiators verbessert wird.
ZITIERUNGSLISTE
Patentdokumente

Patentdokument 1: Veröffentlichung des japanischen Patents Nr. 3985384

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Jedoch kann in einer solchen wie oben beschriebenen Klimaanlageneinrichtung in einem Fall, in dem Reifbildung an dem Außenwärmetauscher auftritt, Wärme nicht von der Außenluft absorbiert werden, und somit gibt es das Problem, dass eine erwünschte Heizfähigkeit nicht erzielt werden kann. 11 zeigt dieses Verhalten. Die Abszisse gibt eine Kältemittelverdampfungstemperatur TXO eines Außenwärmetauschers (oder eine Ansaug-Kältemitteltemperatur Ts eines Kompressors) an, und die Ordinate gibt eine tatsächliche durch einen Radiator erzeugte Heizfähigkeit (eine tatsächliche Heizfähigkeit) an. Darüber hinaus ist TXObase in der Zeichnung eine Kältemittelverdampfungstemperatur bei einer Nicht-Reifbildung des Außenwärmetauschers.
Wie aus dieser Zeichnung klar wird, ist, wenn die Reifbildung an dem Außenwärmetauscher auftritt, die Kältemittelverdampfungstemperatur TXO niedriger als die Kältemittelverdampfungstemperatur TXObase bei einer Nicht-Reifbildung (eine Differenz ΔTXO = TXObase – TXO). Es wird auch erkannt, dass dementsprechend bei jeder Drehzahl des Kompressors die Heizfähigkeit des Radiators abnimmt. Es ist zu beachten, dass mit dem Abnehmen der Drehzahl des Kompressors die Kältemittelverdampfungstemperatur TXO ansteigt.
Darüber hinaus ist eine Temperatur eines aus dem Radiator ausströmenden Kältemittels niedrig, und somit verringert sich ein Wärmeaustauschausmaß zwischen dem Kältemittel und einem verteilten und dekomprimierten Kältemittel ebenfalls. Daher gibt es eine Grenze für ein Erhöhen einer Menge des zum Zweck eines Einspritzens eines Gases in die Mitte der Kompression durch den Kompressor durch einen Einspritzkreis strömenden Kältemittels, das von dem Kompressor ausgestoßene Kältemittel kann nicht ausreichend ansteigen und als ein Ergebnis gibt es den Mangel, dass die Heizfähigkeit nicht in ausreichendem Maß erhalten werden kann.
Die vorliegende Erfindung wurde entwickelt, um solch ein konventionelles technisches Problem zu lösen, und eine Aufgabe davon ist, in einer Fahrzeugklimaanlageneinrichtung von einem sogenannten Wärmepumpensystem ein wirksames und komfortables Heizen eines Fahrzeuginnenraums auszuführen.
Mittel zum Lösen der Probleme
Eine Fahrzeugklimaanlageneinrichtung der vorliegenden Erfindung enthält einen Kompressor, der ein Kältemittel verdichtet, eine Luftstrompassage, durch die zu einem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft strömt, einen Radiator, der das Kältemittel Wärme abstrahlen lässt, um die von der Luftstrompassage zu dem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft aufzuheizen, einen Wärmeabsorber, der das Kältemittel Wärme absorbieren lässt, um die von der Luftstrompassage zu dem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft zu kühlen, einen außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordneten Außenwärmetauscher, um das Kältemittel Wärme abstrahlen oder absorbieren zu lassen, und ein Steuerungsmittel, wobei die Fahrzeugklimaanlageneinrichtung zumindest eine Heiz-Betriebsart ausführt, in der das Steuerungsmittel das von dem Kompressor ausgestoßene Kältemittel in dem Radiator Wärme abstrahlen lässt, das Kältemittel, durch das Wärme abgestrahlt wurde, dekomprimiert und dann das Kältemittel in dem Außenwärmetauscher Wärme absorbieren lässt, wobei die Fahrzeugklimaanlageneinrichtung ferner ein Hilfsheizmittel zum Heizen der von der Luftstrompassage zu dem Fahrzeuginnenraum zuzuführenden Luft enthält, und die Fahrzeugklimaanlageneinrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass das Steuerungsmittel eine erforderliche Heizfähigkeit TGQhtr des Hilfsheizmittels auf der Basis einer erforderlichen Heizfähigkeit TGQ, die eine erforderliche Heizfähigkeit des Radiators ist, und einer tatsächlich durch den Radiator erzeugten tatsächlichen Heizfähigkeit Qhp berechnet, um einen Mangel der tatsächlichen Heizfähigkeit Qhp zu der erforderlichen Heizfähigkeit TGQ zu ergänzen, und das Steuerungsmittel ein Verringerungsausmaß ΔQhp der tatsächlichen Heizfähigkeit Qhp aufgrund von Reifbildung an dem Außenwärmetauscher auf der Basis einer Differenz ΔTXO zwischen der Kältemittelverdampfungstemperatur TXO des Außenwärmetauschers und der Kältemittelverdampfungstemperatur TXObase des Außenwärmetauschers bei einer Nicht-Reifbildung berechnet, und das Verringerungsausmaß ΔQhp zu der erforderlichen Heizfähigkeit TGQhtr des Hilfsheizmittels addiert, um ein Heizen durch das Hilfsheizmittel auszuführen.
Die Fahrzeugklimaanlageneinrichtung der Erfindung von Anspruch 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungsmittel in der obigen Erfindung eine Reifbildungsrate des Außenwärmetauschers auf der Basis der Differenz ΔTXO berechnet, und in einem Fall, in dem diese Reifbildungsrate nicht geringer als ein vorbestimmter Wert ist, das Steuerungsmittel den Kompressor anhält und das Hilfsheizmittel entsprechend der erforderlichen Heizfähigkeit TGQ steuert.
Die Fahrzeugklimaanlageneinrichtung der Erfindung von Anspruch 3 ist dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungsmittel in der Erfindung von Anspruch 1 die Reifbildungsrate des Außenwärmetauschers auf der Basis des Verringerungsausmaßes ΔQhp der tatsächlichen Heizfähigkeit berechnet, und in einem Fall, in dem diese Reifbildungsrate nicht geringer als ein vorbestimmter Wert ist, das Steuerungsmittel den Kompressor anhält und das Hilfsheizmittel entsprechend der erforderlichen Heizfähigkeit TGQ steuert.
Die Fahrzeugklimaanlageneinrichtung der Erfindung von Anspruch 4 ist dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungsmittel in der Erfindung von Anspruch 1 eine durch den Radiator zu erzeugende maximale Heizfähigkeit Qhpmax berechnet, ein Verringerungsausmaß ΔQhpmax der maximalen Heizfähigkeit ΔQhpmax aufgrund der Reifbildung des Außenwärmetauschers auf der Basis der Differenz ΔTXO berechnet und eine Reifbildungsrate des Außenwärmetauschers auf der Basis des Verringerungsausmaßes ΔQhpmax von dieser maximalen Heizfähigkeit berechnet, und in einem Fall, in dem diese Reifbildungsrate nicht geringer als ein vorbestimmter Wert ist, das Steuerungsmittel den Kompressor anhält und das Hilfsheizmittel entsprechend der erforderlichen Heizfähigkeit TGQ steuert.
Die Fahrzeugklimaanlageneinrichtung der Erfindung von Anspruch 5 ist dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungsmittel in der Erfindung von Anspruch 1 eine durch den Radiator zu erzeugende maximale Heizfähigkeit Qhpmax berechnet und ein Verringerungsausmaß ΔQhpmax der maximalen Heizfähigkeit Qhpmax aufgrund der Reifbildung des Außenwärmetauschers auf der Basis der Differenz ΔTXO berechnet, und in einem Fall, in dem dieses Verringerungsausmaß ΔQhpmax nicht geringer als ein vorbestimmter Wert ist, das Steuerungsmittel den Kompressor anhält und das Hilfsheizmittel entsprechend der erforderlichen Heizfähigkeit TGQ steuert.
Die Fahrzeugklimaanlageneinrichtung der Erfindung von Anspruch 6 ist dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungsmittel in der Erfindung von Anspruch 1 den Kompressor anhält und in einem Fall, in dem das Verringerungsausmaß ΔQhp der tatsächlichen Heizfähigkeit nicht geringer als ein vorbestimmter Wert ist, das Hilfsheizmittel entsprechend der erforderlichen Heizfähigkeit TGQ steuert.
Die Fahrzeugklimaanlageneinrichtung der Erfindung von Anspruch 7 ist dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungsmittel in den obigen jeweiligen Erfindungen die maximale Heizfähigkeit Qhpmax auf der Basis eines Luftvolumens Ga von durch den Radiator durchgehender Luft, einer Außenlufttemperatur Tam und einer oberen Grenzdrehzahl Ncmax des Kompressors berechnet, und die tatsächliche Heizfähigkeit Qhp auf der Basis des Luftvolumens Ga, der Außenlufttemperatur Tam und einer tatsächlichen Drehzahl Nc des Kompressors berechnet.
Die Fahrzeugklimaanlageneinrichtung der Erfindung von Anspruch 8 ist dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungsmittel in der Erfindung von Anspruch 1 bis Anspruch 6 die tatsächliche Heizfähigkeit Qhp auf der Basis einer Differenz (THout – THin) zwischen einer Temperatur THout von durch den Radiator durchgegangener Luft und einer Ansauglufttemperatur THin des Radiators, einer spezifischen Wärme Ca der in den Radiator strömenden Luft und des Luftvolumens Ga der durch den Radiator gehenden Luft berechnet.
Die Fahrzeugklimaanlageneinrichtung der Erfindung von Anspruch 9 ist dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungsmittel in der Erfindung von Anspruch 7, in einem Fall, in dem das Hilfsheizmittel zusammen mit dem Radiator auf einer zu einem Strom der Luft der Luftstrompassage stromaufwärtigen Seite von dem Radiator angeordnet ist, die maximale Heizfähigkeit Qhpmax und die tatsächliche Heizfähigkeit Qhp hinsichtlich einer Ansauglufttemperatur THin des Radiators berechnet.
Die Fahrzeugklimaanlageneinrichtung der Erfindung von Anspruch 10 ist dadurch gekennzeichnet, dass jede der obigen Erfindungen einen heizendes-Medium-Zirkulationskreis enthält, der einen heizendes-Medium-Luft-Wärmetauscher, einen elektrischen Heizer und ein Zirkulationsmittel hat, und in dem das Zirkulationsmittel ein von dem elektrischen Heizer durch den heizendes-Medium-Luft-Wärmetauscher erhitztes heizendes Medium zirkuliert, und der heizendes-Medium-Luft-Wärmetauscher das Hilfsheizmittel bildet.
Die Fahrzeugklimaanlageneinrichtung der Erfindung von Anspruch 11 ist dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfsheizmittel in der Erfindung von Anspruch 1 bis Anspruch 9 aus einem elektrischen Heizer gebildet wird.
Die Fahrzeugklimaanlageneinrichtung der Erfindung von Anspruch 12 ist dadurch gekennzeichnet, dass der Radiator in den Erfindungen von Anspruch 1 bis Anspruch 8 außerhalb der Luftstrompassage angeordnet ist, und das Hilfsheizmittel aus einem heizendes-Medium-Zirkulationskreis gebildet ist, der einen heizendes-Medium-Kältemittel-Wärmetauscher, um einen Wärmeaustausch mit diesem Radiator auszuführen, einen in der Luftstrompassage angeordneten heizendes-Medium-Luft-Wärmetauscher, einen elektrischen Heizer und ein Zirkulationsmittel hat, und in dem das Zirkulationsmittel ein durch den heizendes-Medium-Kältemittel-Wärmetauscher und/oder den elektrischen Heizer aufgeheiztes heizendes Medium durch den heizendes-Medium-Luft-Wärmetauscher zirkuliert.
Vorteilhafter Effekt der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine Fahrzeugklimaanlageneinrichtung einen Kompressor, der ein Kältemittel verdichtet, eine Luftstrompassage, durch die zu einem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft strömt, einen Radiator, der das Kältemittel Wärme abstrahlen lässt, um die von der Luftstrompassage zu dem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft zu erwärmen, einen Wärmeabsorber, der das Kältemittel Wärme absorbieren lässt, um die von der Luftstrompassage zu dem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft zu kühlen, einen außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordneten Außenwärmetauscher, um das Kältemittel Wärme abstrahlen oder absorbieren zu lassen, und ein Steuerungsmittel, wobei die Fahrzeugklimaanlageneinrichtung zumindest eine Heiz-Betriebsart ausführt, in der das Steuerungsmittel das von dem Kompressor ausgestoßene Kältemittel in dem Radiator wärme abstrahlen lässt, das Kältemittel, durch das Wärme abgestrahlt wurde, dekomprimiert, und dann das Kältemittel in dem Außenwärmetauscher Wärme absorbieren lässt, wobei die Fahrzeugklimaanlageneinrichtung ein Hilfsheizmittel zum Heizen der von der Luftstrompassage zu dem Fahrzeuginnenraum zuzuführenden Luft enthält, und das Steuerungsmittel auf der Basis einer erforderlichen Heizfähigkeit TGQ, die eine erforderliche Heizfähigkeit des Radiators ist, und einer tatsächlich durch den Radiator erzeugten tatsächlichen Heizfähigkeit Qhp ist, wobei das Steuerungsmittel eine erforderliche Heizfähigkeit TGQhtr des Hilfsheizmittels berechnet, um einen Mangel der tatsächlichen Heizfähigkeit Qhp zu der erforderlichen Heizfähigkeit TGQ zu ergänzen, um ein Heizen durch das Hilfsheizmittel auszuführen. Daher heizt das Hilfsheizmittel die zu dem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft in einem Fall, in dem die tatsächliche Heizfähigkeit Qhp des Radiators zu der erforderlichen Heizfähigkeit TGQ knapp wird, so dass es möglich ist, die Heizfähigkeit zu ergänzen und ein komfortables Heizen des Fahrzeuginnenraums zu erzielen.
Darüber hinaus wird in einer Situation, in der die Heizfähigkeit des Radiators knapp wird, das Heizen durch das Hilfsheizmittel ausgeführt und somit ist es möglich, eine Verschlechterung einer Effizienz aufgrund des Heizens durch das Hilfsheizmittel zu minimieren. Folglich ist es möglich, effektiv den Nachteil zu verhindern, dass sich, speziell in einem Elektroauto, eine Fahrentfernung verringert.
Insbesondere berechnet das Steuerungsmittel ein Verringerungsausmaß ΔQhp der tatsächlichen Heizfähigkeit Qhp aufgrund einer Reifbildung des Außenwärmetauschers und addiert das Verringerungsausmaß ΔQhp zu der erforderlichen Heizfähigkeit TGQhtr des Hilfsheizmittels, um das Heizen durch das Hilfsheizmittel auszuführen, und somit kann das Hilfsheizmittel, in einem Fall, in dem die Reifbildung an dem Außenwärmetauscher auftritt, so dass die tatsächliche Heizfähigkeit Qhp verringert wird, das Verringerungsausmaß ergänzen und ein Komfort kann weiter verbessert werden.
In diesem Fall berechnet das Steuerungsmittel das Verringerungsausmaß ΔQhp der tatsächlichen Heizfähigkeit Qhp aufgrund der Reifbildung des Außenwärmetauschers auf der Basis einer Differenz ΔTXO zwischen der Kältemittelverdampfungstemperatur TXO des Außenwärmetauschers und der Kältemittelverdampfungstemperatur TXObase des Außenwärmetauschers bei einer Nicht-Reifbildung, und somit ist es möglich, das Verringerungsausmaß ΔQhp präzise zu berechnen und eine Steuerung des Hilfsheizmittels genau auszuführen.
Wie in der Erfindung von Anspruch 2 berechnet das Steuerungsmittel zu diesem Zeitpunkt eine Reifbildungsrate des Außenwärmetauschers auf der Basis der Differenz ΔTXO, und in einem Fall, in dem diese Reifbildungsrate nicht geringer als ein vorbestimmter Wert ist, hält das Steuerungsmittel den Kompressor an und steuert das Hilfsheizmittel entsprechend der erforderlichen Heizfähigkeit TGQ. In diesem Fall wird ein Fortsetzungsgrad der Reifbildung an dem Außenwärmetauscher aus der Differenz ΔTXO erfasst, und in einem Fall, in dem die Reifbildung fortschreitet, ist es möglich, auf das Heizen des Fahrzeuginnenraums nur durch das Hilfsheizmittel zu wechseln. Folglich ist es möglich, das Heizen des Fahrzeuginnenraums durch das Hilfsheizmittel kontinuierlich auszuführen, während ein weiteres Anwachsen des auf dem Außenwärmetauscher gebildeten Reifs verhindert wird oder ein Schmelzen des Reifs gefördert wird.
Wie in der Erfindung von Anspruch 3 berechnet das Steuerungsmittel darüber hinaus die Reifbildungsrate des Außenwärmetauschers auf der Basis des Verringerungsausmaßes ΔQhp der tatsächlichen Heizfähigkeit, und in einem Fall, in dem diese Reifbildungsrate nicht geringer als ein vorbestimmter Wert ist, hält das Steuerungsmittel den Kompressor an und steuert das Hilfsheizmittel entsprechend der erforderlichen Heizfähigkeit TGQ. Auch in diesem Fall wird der Fortsetzungsgrad der Reifbildung an dem Außenwärmetauscher aus dem Verringerungsausmaß ΔQhp der tatsächlichen Heizfähigkeit erfasst, und in dem Fall, in dem die Reifbildung fortschreitet, ist es möglich, auf das Heizen des Fahrzeuginnenraums nur durch das Hilfsheizmittel zu wechseln. Folglich ist es in gleicher Weise möglich, das Heizen des Fahrzeuginnenraums durch das Hilfsheizmittel kontinuierlich auszuführen, während ein weiteres Anwachsen des auf dem Außenwärmetauscher gebildeten Reifs verhindert wird oder das Schmelzen des Reifs gefördert wird.
Wie in der Erfindung von Anspruch 4 berechnet das Steuerungsmittel darüber hinaus eine maximale durch den Radiator zu erzeugende Heizfähigkeit Qhpmax, berechnet ein Verringerungsausmaß ΔQhpmax der maximalen Heizfähigkeit Qhpmax aufgrund der Reifbildung des Außenwärmetauschers auf der Basis der Differenz ΔTXO und berechnet eine Reifbildungsrate des Außenwärmetauschers auf der Basis des Verringerungsausmaßes ΔQhpmax von dieser maximalen Heizfähigkeit, und in einem Fall, in dem diese Reifbildungsrate nicht geringer als ein vorbestimmter Wert ist, hält das Steuerungsmittel den Kompressor an und steuert das Hilfsheizmittel entsprechend der erforderlichen Heizfähigkeit TGQ. Auch in diesem Fall wird der Fortsetzungsgrad der Reifbildung an dem Außenwärmetauscher aus dem Verringerungsausmaß ΔQhpmax der maximalen Heizfähigkeit erfasst, und in dem Fall, in dem die Reifbildung fortschreitet, ist es möglich, auf das Heizen des Fahrzeuginnenraums nur durch das Hilfsheizmittel zu wechseln. Folglich ist es in gleicher Weise möglich, das Heizen des Fahrzeuginnenraums durch das Hilfsheizmittel kontinuierlich auszuführen, während ein weiteres Anwachsen des auf dem Außenwärmetauscher gebildeten Reifs verhindert wird oder das Schmelzen des Reifs gefördert wird.
Wie in der Erfindung von Anspruch 5 berechnet das Steuerungsmittel darüber hinaus eine durch den Radiator zu erzeugende maximale Heizfähigkeit Qhpmax und berechnet ein Verringerungsausmaß ΔQhpmax der maximalen Heizfähigkeit Qhmax aufgrund der Reifbildung des Außenwärmetauschers auf der Basis der Differenz ΔTXO, und in einem Fall, in dem dieses Verringerungsausmaß ΔQhpmax nicht geringer als ein vorbestimmter Wert ist, hält die Steuerungseinrichtung den Kompressor an und steuert das Hilfsheizmittel entsprechend der erforderlichen Heizfähigkeit TGQ. Auch in diesem Fall wird der Fortsetzungsgrad der Reifbildung an dem Außenwärmetauscher direkt aus dem Verringerungsausmaß ΔQhpmax der maximalen Heizfähigkeit beurteilt, und in dem Fall, in dem die Reifbildung fortschreitet, ist es möglich, auf das Heizen des Fahrzeuginnenraums nur durch das Hilfsheizmittel zu wechseln. Folglich ist es in gleicher Weise möglich, das Heizen des Fahrzeuginnenraums durch das Hilfsheizmittel kontinuierlich auszuführen, während ein weiteres Anwachsen des auf dem Außenwärmetauscher gebildeten Reifs verhindert wird oder das Schmelzen des Reifs begünstigt wird.
Wie in der Erfindung von Anspruch 6 hält darüber hinaus den Kompressor an und steuert das Hilfsheizmittel, in einem Fall, in dem das Verringerungsausmaß ΔQhp der tatsächlichen Heizfähigkeit nicht geringer als ein vorbestimmter Wert ist, die Steuerungseinrichtung entsprechend der erforderlichen Heizfähigkeit TGQ. Auch in diesem Fall wird der Fortsetzungsgrad der Reifbildung an dem Außenwärmetauscher direkt aus dem Verringerungsausmaß ΔQhp der tatsächlichen Heizfähigkeit beurteilt und in dem Fall, in dem die Reifbildung fortschreitet, ist es möglich, auf das Heizen des Fahrzeuginnenraums nur durch das Hilfsheizmittel zu wechseln. Folglich ist es in gleicher Weise möglich, das Heizen des Fahrzeuginnenraums durch das Hilfsheizmittel kontinuierlich auszuführen, während ein weiteres Anwachsen des auf dem Außenwärmetauscher gebildeten Reifs verhindert wird oder das Schmelzen des Reifs begünstigt wird.
In diesem Fall berechnet das Steuerungsmittel, wie in der Erfindung von Anspruch 7, die maximale Heizfähigkeit Qhpmax auf der Basis eines durch den Radiator durchgehenden Luftvolumens Ga, einer Außenlufttemperatur Tam und einer oberen Grenzdrehzahl Ncmax des Kompressors, und berechnet die tatsächliche Heizfähigkeit Qhp auf der Basis des Luftvolumens Ga, der Außenlufttemperatur Tam und einer tatsächlichen Drehzahl Nc des Kompressors, so dass es möglich ist, eine Beurteilung der Heizfähigkeit des Radiators und ein Heizen durch das Hilfsheizmittel, das den Mangel der Fähigkeit begleitet, genau zu steuern.
Wie in der Erfindung von Anspruch 9 berechnet das Steuerungsmittel zu diesem Zeitpunkt, in einem Fall, in dem das Hilfsheizmittel zusammen mit dem Radiator auf einer zu einem Luftstrom der Luftstrompassage stromaufwärtigen Seite des Radiators angeordnet ist, die maximale Heizfähigkeit Qhpmax und die tatsächliche Heizfähigkeit Qhp in Anbetracht einer Ansauglufttemperatur THin des Radiators. Folglich ist es in einem Fall, in dem die durch das Hilfsheizmittel aufgeheizte Luft in den Radiator strömt, möglich, die maximale Heizfähigkeit Qhpmax oder die tatsächliche Heizfähigkeit Qhp bezüglich einer Veränderung einer Heizfähigkeit, die das Einströmen der aufgeheizten Luft begleitet, genau zu berechnen.
Wie in der Erfindung von Anspruch 8 berechnet das Steuerungsmittel darüber hinaus die tatsächliche Heizfähigkeit Qhp auf der Basis einer Differenz (THout – THin) zwischen einer Temperatur THout von durch den Radiator durchgegangener Luft und einer Ansauglufttemperatur THin des Radiators, einer spezifische Wärme Ca der in den Radiator strömenden Luft und des Luftvolumens Ga der Luft, die durch den Radiator geht. Auch in diesem Fall ist es möglich, die tatsächliche Heizfähigkeit Qhp des Radiators genau zu berechnen und das Heizen durch das Hilfsheizmittel zu steuern.
Es ist zu beachten, dass, wie in der Erfindung von Anspruch 10, die Fahrzeugklimaanlageneinrichtung einen heizendes-Medium-Zirkulationskreis enthält, der einen heizendes-Medium-Luft-Wärmetauscher, einen elektrischen Heizer und ein Zirkulationsmittel hat, und in dem das Zirkulationsmittel ein von dem elektrischen Heizer durch den heizendes-Medium-Luft-Wärmetauscher aufgeheiztes heizendes Medium zirkuliert, und der heizendes-Medium-Luft-Wärmetauscher das Hilfsheizmittel bildet, so dass es möglich ist, ein elektrisch sicheres Heizen des Fahrzeuginnenraums zu erreichen.
Andernfalls ist es, wenn, wie in der Erfindung von Anspruch 11, das Hilfsheizmittel durch einen elektrischen Heizer gebildet wird, möglich, einen Aufbau zu vereinfachen.
Wie in der Erfindung von Anspruch 12 ist der Radiator darüber hinaus außerhalb der Luftstrompassage angeordnet und das Hilfsheizmittel wird aus einem heizendes-Medium-Zirkulationskreis gebildet, der einen heizendes-Medium-Kältemittel-Wärmetauscher, um einen Wärmeaustausch mit diesem Radiator auszuführen, einen in der Luftstrompassage angeordneten heizendes-Medium-Luft-Wärmetauscher, einen elektrischen Heizer und ein Zirkulationsmittel hat, und in dem das Zirkulationsmittel ein durch den heizendes-Medium-Kältemittel-Wärmetauscher und/oder von dem elektrischen Heizer durch den heizendes-Medium-Luft-Wärmetauscher aufgeheiztes heizendes Medium zirkuliert, und auch in diesem Fall kann eine elektrische Sicherheit verbessert werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine konstitutionelle Ansicht einer Fahrzeugklimaanlageneinrichtung von einer Ausführungsform, auf die die vorliegende Erfindung angewendet ist;
2 ist ein Blockdiagramm eines elektrischen Kreises einer Steuerungseinrichtung der Fahrzeugklimaanlageneinrichtung von 1;
3 ist ein Diagramm, um ein Verhältnis zwischen ΔTXO und einem Koeffizienten KΔQ zu erklären;
4 ist ein Diagramm, um ein Verhältnis zwischen ΔTXO und einer Reifbildungsrate eines Außenwärmetauschers zu erklären;
5 ist ein Diagramm, um ein Verhältnis zwischen ΔQhpmax oder ΔQhp und der Reifbildungsrate des Außenwärmetauschers zu erklären;
6 ist eine konstitutionelle Ansicht einer Fahrzeugklimaanlageneinrichtung einer anderen Ausführungsform, auf die die vorliegende Erfindung angewendet ist;
7 ist eine konstitutionelle Ansicht einer Fahrzeugklimaanlageneinrichtung einer noch anderen Ausführungsform, auf die die vorliegende Erfindung angewendet ist;
8 ist eine konstitutionelle Ansicht einer Fahrzeugklimaanlageneinrichtung einer weiteren Ausführungsform, auf die die vorliegende Erfindung angewendet ist;
9 ist eine konstitutionelle Ansicht einer Fahrzeugklimaanlageneinrichtung einer weiteren Ausführungsform, auf die die vorliegende Erfindung angewendet ist;
10 ist eine konstitutionelle Ansicht einer Fahrzeugklimaanlageneinrichtung einer noch weiteren Ausführungsform, auf die die vorliegende Erfindung angewendet ist; und
11 ist ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen TXO oder Ts und einer Heizfähigkeit eines Radiators zeigt.
Weise zum Ausführen der Erfindung
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben.
1 zeigt eine konstitutionelle Ansicht einer Fahrzeugklimaanlageneinrichtung 1 von einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Fahrzeug der Ausführungsform, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird, ist ein Elektroauto (EV), in dem ein Verbrennungsmotor (ein Motor mit innerer Verbrennung) nicht montiert ist, und das durch Antreiben eines Elektromotors zum Fahren mit in einer Batterie (die nicht in den Zeichnungen gezeigt ist) geladenen Energie fährt, und die Fahrzeugklimaanlageneinrichtung 1 der vorliegenden Erfindung ebenfalls mit der Energie der Batterie angetrieben wird. Das heißt, dass die Fahrzeugklimaanlageneinrichtung 1 der Ausführungsform ein Heizen unter Verwendung eines Kältemittelkreises in dem Elektroauto, in dem es nicht möglich ist, ein Heizen durch Motorabwärme auszuführen, durch eine Wärmepumpenoperation ausführt, und dass die Fahrzeugklimaanlageneinrichtung ferner wahlweise jeweilige Betriebsarten eines Entfeuchtens und Heizens, Kühlens und Entfeuchtens, Kühlens, und dergleichen ausführt.
Es ist zu beachten, dass das Fahrzeug nicht auf das Elektroauto beschränkt ist und die vorliegende Erfindung auch bei einem sogenannten Hybridauto, das den Verbrennungsmotor zusammen mit dem Elektromotor zum Fahren verwendet, wirksam ist, und darüber hinaus ist es unnötig zu sagen, dass die vorliegende Erfindung auch auf ein gewöhnliches Auto, das mit einem Verbrennungsmotor fährt, anwendbar ist.
Die Fahrzeugklimaanlageneinrichtung 1 der Ausführungsform führt eine Luftklimatisierung (Heizen, Kühlen, Entfeuchten und Lüften) eines Fahrzeuginnenraums des Elektroautos aus, und es sind nacheinander durch ein Kältemittelrohr 13, ein elektrischer Typ eines Kompressors 2, der ein Kältemittel verdichtet, ein Radiator 4, der in der Luftstrompassage 3 einer HVAC-Einheit 10, in der Fahrzeuginnenraumluft durchgeht und zirkuliert, angeordnet ist, um das von dem Kompressors 2 ausgestoßene Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittel über ein Kältemittelrohr 13G hineinströmen zu lassen, und dieses Kältemittel in dem Fahrzeuginnenraum Wärme abstrahlen lässt, ein Außenexpansionsventil 6, das aus einem elektrischen Ventil, das das Kältemittel während des Heizens dekomprimiert und entspannt, gebildet ist, ein Außenwärmetauscher 7, der einen Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und Außenluft ausführt, um während des Kühlens als der Radiator zu funktionieren und während des Heizens als ein Verdampfer zu funktionieren, ein Innenraumexpansionsventil 8, das aus einem elektrischen Ventil, das das Kältemittel dekomprimiert und entspannt, gebildet ist, ein in der Luftstrompassage 3 angeordneter Wärmeabsorber 9, um das Kältemittel während des Kühlens und während des Entfeuchtens Wärme von dem Innenraum und dem Äußeren des Fahrzeugs zu absorbieren, ein Verdampfungsfähigkeitssteuerungsventil 11, das eine Verdampfungsfähigkeit in dem Wärmeabsorber 9 einstellt, ein Akkumulator 12 und dergleichen verbunden und dabei wird ein Kältemittelkreis R gebildet. Es ist zu beachten, dass in dem Außenwärmetauscher 7 ein Außengebläse 15 angeordnet ist. Das Außengebläse 15 ist gebildet, um die Außenluft zwangsweise durch den Außenwärmetauscher 7 zu blasen und dabei einen Wärmeaustausch zwischen der Außenluft und dem Kältemittel auszuführen, und folglich bläst das Außengebläse die Außenluft auch während eines Anhaltens (d. h. eine Geschwindigkeit VSP ist 0 km/h) durch den Außenwärmetauscher 7.
Darüber hinaus hat der Außenwärmetauscher 7 auf einer stromabwärtigen Seite des Kältemittels nacheinander einen Abschnitt mit Flüssigkeitsbehälter mit Trocknereinsatz 14 und einen Unterkühlungsabschnitt 16, ein sich von dem Außenwärmetauscher 7 hinaus erstreckendes Kältemittelrohr 13A ist über ein Magnetventil (ein Auf/Zu-Ventil) 17, das während des Kühlens geöffnet ist, mit dem Abschnitt mit Flüssigkeitsbehälter mit Trocknereinsatz 14 verbunden, und ein Auslass des Unterkühlungsabschnitt 16 ist über ein Rückschlagventil 18 mit dem Innenraumexpansionsventil 8 verbunden. Es ist zu beachten, dass der Abschnitt mit Flüssigkeitsbehälter mit Trocknereinsatz 14 und der Unterkühlungsabschnitt 16 strukturell einen Teil des Außenwärmetauschers 7 bilden und eine Seite von dem Innenraumexpansionsventil 8 von dem Rückschlagventil 18 eine Vorwärtsrichtung ist.
Darüber hinaus ist ein Kältemittelrohr 13B zwischen dem Rückschlagventil 18 und dem Innenraumexpansionsventil 8 in einem Wärme austauschendem Verhältnis mit einem Kältemittelrohr 13C, das sich von dem auf einer Auslassseite des Wärmeabsorbers 9 positionierten Verdampfungsfähigkeitssteuerungsventil 11 hinaus erstreckt, angeordnet, und beide der Rohre bilden einen Innenwärmetauscher 19. Folglich wird das durch das Kältemittelrohr 13B in das Innenraumexpansionsventil 8 strömende Kältemittel von dem von dem Wärmeabsorber 9 durch das Verdampfungsfähigkeitssteuerungsventil 11 ausströmenden Niedertemperaturkältemittel gekühlt (unterkühlt).
Darüber hinaus verzweigt sich das sich von dem Außenwärmetauscher 7 erstreckende Kältemittelrohr 13A und dieses abgezweigte Kältemittelrohr 13D kommuniziert und verbindet über ein Magnetventil (ein Auf/Zu-Ventil) 21, das während des Heizens zu öffnen ist, auf einer stromabwärtigen Seite von dem Innenwärmetauscher 19 mit dem Kältemittelrohr 13C. Darüber hinaus verzweigt sich auf einer Auslassseite des Radiators 4 vor dem Außenexpansionsventil 6 ein Kältemittelrohr 13E, und dieses abgezweigte Kältemittelrohr 13F kommuniziert und verbindet über ein Magnetventil (ein Auf/Zu-Ventil) 22, das während des Entfeuchtens zu öffnen ist, auf einer stromabwärtigen Seite von dem Rückschlagventil 18 mit dem Kältemittelrohr 13B.
Darüber hinaus ist das Außenexpansionsventil 6 parallel mit einem Umgehungsrohr 13J verbunden, und in dem Umgehungsrohr 13J ist ein Magnetventil (ein Auf/Zu-Ventil) 20 zwischengeschaltet, das in einer Kühl-Betriebsart zu öffnen ist, so dass das Kältemittel das Außenexpansionsventil 6 umgeht, um zu strömen. Es ist zu beachten, dass ein Rohr zwischen dem Außenexpansionsventil 6 und dem Magnetventil 20 und dem Außenwärmetauscher 7 mit 13I bezeichnet ist.
Darüber hinaus sind jeweilige Ansaugöffnungen, wie etwa eine Außenluftansaugöffnung und eine Innenraumluftansaugöffnung in der Luftstrompassage 3 auf einer luftstromaufwärtigen Seite von dem Wärmeabsorber 9 gebildet (repräsentiert durch eine Ansaugöffnung 25 in 1), und ein Ansaugumschaltschieber 26 ist in der Ansaugöffnung 25 angeordnet, um die in die Luftstrompassage 3 einzuführende Luft auf Innenraumluft, die Luft in dem Fahrzeuginnenraum ist (eine Innenraumluftzirkulation-Betriebsart) und Außenluft, die Luft außerhalb des Fahrzeuginnenraums ist (eine Außenluft-Einführ-Betriebsart) umzuschalten. Darüber hinaus ist ein Innenraumgebläse (ein Gebläseventilator) 27 auf einer luftstromabwärtigen Seite von dem Ansaugumschaltschieber 26 angeordnet, um die eingeführte Innenraumluft oder Außenluft zu der Luftstrompassage 3 zuzuführen.
Darüber hinaus gibt Bezugszeichen 23 in 1 einen in der Fahrzeugklimaanlageneinrichtung 1 der Ausführungsform angeordneten heizendes-Medium-Zirkulationskreis an. Der heizendes-Medium-Zirkulationskreis 23 enthält eine Zirkulationspumpe 30, die ein zirkulierendes Mittel bildet, einen heizendes-Medium-heizenden-elektrischen-Heizer (in den Zeichnungen mit ECH bezeichnet) 35 und einen heizendes-Medium-Luft-Wärmetauscher 40 (Hilfsheizmittel in der vorliegenden Erfindung), der auf einer zu dem Strom der Luftstrompassage stromabwärtigen Seite von dem Radiator 4 in der Luftstrompassage 3 angeordnet ist, und diese Komponenten sind durch ein heizendes-Medium-Rohr 23A nacheinander ringförmig miteinander verbunden. Es ist zu beachten, dass beispielsweise Wasser, ein Kältemittel, wie etwa HFO-1234yf, ein Kühlmittel oder dergleichen als das heizende Medium eingesetzt wird, um in dem heizendes-Medium-Zirkulationskreis 23 zu zirkulieren.
Ferner wird, wenn die Zirkulationspumpe 30 betrieben wird und der heizendes-Medium-heizende-elektrische-Heizer 35 mit Energie versorgt wird, um Wärme zu erzeugen, das durch den heizendes-Medium-heizenden-elektrischen-Heizer 35 erhitzte heizende Medium durch den heizendes-Medium-Luft-Wärmetauscher 40 zirkuliert. Das heißt, dass der heizendes-Medium-Luft-Wärmetauscher 40 des heizendes-Medium-Zirkulationskreises 23 ein sogenannter Heizerkern wird und das Heizen des Fahrzeuginnenraums ergänzt. Das Einsetzen des heizendes-Medium-Zirkulationskreises 23 kann eine elektrische Sicherheit eines Passagiers verbessern.
Darüber hinaus ist ein Luftmischschieber 28 in der Luftstrompassage 3 auf der luftstromaufwärtigen Seite von dem Radiator 4 angeordnet, um einen Durchflussgrad der Innenraumluft oder der Außenluft durch den Radiator 4 einzustellen. Darüber hinaus ist auf der luftstromabwärtigen Seite von dem Radiator 4 jeder Fuß-, Lüftungs- oder Defrost-Auslass (durch einen Auslass 29 in 1 repräsentiert) in der Luftstrompassage 3 gebildet und in dem Auslass 29 ist ein Auslassumschaltschieber 31 angeordnet, um eine Änderungssteuerung eines Blasens der Luft von jedem oben erwähnten Auslass auszuführen.
Als nächstes ist in 3, 32 eine Steuerungseinrichtung (ECU) als ein von einem Mikrocomputer gebildetes Steuerungsmittel, und ein Eingang der Steuerungseinrichtung 32 ist mit jeweiligen Ausgängen eines Außenlufttemperatursensors 33, der eine Außenlufttemperatur des Fahrzeugs erfasst, eines Außenluftfeuchtigkeitssensors 34, der eine Außenluftfeuchtigkeit erfasst, eines HVAC-Ansaug-Temperatursensors 36, der eine Temperatur der von der Ansaugöffnung 25 zu der Luftstrompassage 3 anzusaugenden Luft erfasst, eines Innenraumlufttemperatursensors 37, der eine Temperatur der Luft des Fahrzeuginnenraums (der Innenraumluft) erfasst, eines Innenraumluftfeuchtigkeitssensors 38, der eine Feuchtigkeit der Luft des Fahrzeuginnenraums erfasst, eines Innenraum-CO₂-Konzentrationssensors 39, der eine Kohlendioxidkonzentration des Fahrzeuginnenraums erfasst, eines Auslasstemperatursensors 41, der eine Temperatur der von dem Auslass 29 zu dem Fahrzeuginnenraum ausgeblasenen Luft erfasst, eines Ausstoßdrucksensors 42, der einen Druck des von dem Kompressor 2 ausgestoßenen Kältemittels erfasst, eines Ausstoßtemperatursensors 43, der eine Temperatur des von dem Kompressor 2 ausgestoßenen Kältemittels erfasst, eines Ansaugdrucksensors 44, der einen Kältemittelansaugdruck des Kompressors 2 erfasst, eines Radiatortemperatursensors 46, der eine Temperatur des Radiators 4 (die Temperatur der durch den Radiator 4 durchgegangenen Luft oder die Temperatur des Radiators 4 selbst) erfasst, eines Radiatordrucksensors 47, der einen Kältemitteldruck des Radiators 4 (den Druck in dem Radiator 4 oder von dem Kältemittel, das gerade von dem Radiator 4 ausgeströmt ist) erfasst, eines Wärmeabsorbertemperatursensors 48, der eine Temperatur des Wärmeabsorbers 9 (die Temperatur der durch den Wärmeabsorber 9 durchgegangenen Luft, oder die Temperatur des Wärmeabsorbers 9 selbst) erfasst, eines Wärmeabsorberdrucksensors 49, der einen Kältemitteldruck des Wärmeabsorbers 9 (den Druck in dem Wärmeabsorber 9 oder von dem Kältemittel, das gerade von dem Wärmeabsorber 9 ausgeströmt ist) erfasst, eines Sonneneinstrahlungssensors 51 von beispielsweise einem Fotosensorsystem, um ein Sonneneinstrahlungsausmaß in das Fahrzeug zu erfassen, eines Geschwindigkeitssensors 52, um eine Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs (eine Geschwindigkeit) zu erfassen, eines Klimaanlagenbedienabschnitts 53, um die Veränderung einer vorbestimmten Temperatur oder der Betriebsart einzustellen, eines Außenwärmetauschertemperatursensors 54, der eine Temperatur des Außenwärmetauschers 7 (die Temperatur des gerade von dem Außenwärmetauscher 7 ausgeströmten Kältemittels, oder die Temperatur des Außenwärmetauschers 7 selbst) erfasst, und eines Außenwärmetauscherdrucksensors 56, der den Kältemitteldruck des Außenwärmetauschers 7 (den Druck in dem Außenwärmetauscher 7 oder von dem gerade von dem Außenwärmetauscher 7 ausgeströmten Kältemittel) erfasst, verbunden.
Darüber hinaus ist der Eingang der Steuerungseinrichtung 32 ferner mit jeweiligen Ausgängen eines heizendes-Medium-heizenden-elektrischen-Heizer-Temperatursensors 50, der eine Temperatur des heizendes-Medium-heizenden-elektrischen-Heizers 35 des heizendes-Medium-Zirkulationskreises 23 (die Temperatur des heizenden Mediums, das gerade durch den heizendes-Medium-heizenden-elektrischen-Heizer 35 erhitzt wurde, oder die Temperatur eines nicht gezeigten selbst in dem heizendes-Medium-heizenden-elektrischen-Heizer 35 angeordneten elektrischen Heizers) erfasst, und eines heizendes-Medium-Luft-Wärmetauscher-Temperatursensors 55, der eine Temperatur des heizendes-Medium-Luft-Wärmetauschers 40 (die Temperatur der durch den heizendes-Medium-Luft-Wärmetauscher 40 strömenden Luft, oder die Temperatur des heizendes-Medium-Luft-Wärmetauschers 40 selbst) erfasst, verbunden.
Andererseits ist ein Ausgang der Steuerungseinrichtung 32 mit dem Kompressor 2, dem Außengebläse 15, dem Innenraumgebläse (dem Gebläseventilator) 27, dem Ansaugumschaltschieber 26, dem Luftmischschieber 28, dem Auslassschieber 31, dem Außenexpansionsventil 6, dem Innenraumexpansionsventil 8, den jeweiligen Magnetventilen 22, 17, 21 und 20, der Zirkulationspumpe 30, dem heizendes-Medium-heizenden-elektrischen-Heizer 35 und dem Verdampfungsfähigkeitssteuerungsventil 11 verbunden. Ferner steuert die Steuerungseinrichtung 32 diese Komponenten auf der Basis der Ausgaben der jeweiligen Sensoren und der durch den Klimaanlagenbedienabschnitt 53 eingegebenen Einstellung.
Als nächstes wird ein Betrieb der Fahrzeugklimaanlageneinrichtung 1 der Ausführungsform, die die oben erwähnte Zusammensetzung hat, beschrieben. Die Steuerungseinrichtung 32 wechselt und führt jeweilige grob unterschiedene Betriebsarten, wie etwa eine Heiz-Betriebsart, eine Entfeucht- und Heiz-Betriebsart, eine innerer-Kreislauf-Betriebsart, eine Entfeucht- und Kühlbetriebsart und eine Kühl-Betriebsart aus. Zunächst wird ein Strom des Kältemittels in jeder Betriebsart beschrieben.
(1) Kältemittelstrom einer Heiz-Betriebsart
Wenn durch die Steuerungseinrichtung 32 oder durch eine manuelle Betätigung an dem Klimaanlagenbedienabschnitt 53 die Heizbetriebsart gewählt wird, öffnet die Steuerungseinrichtung 32 das Magnetventil 21 und schließt das Magnetventil 17, das Magnetventil 22 und das Magnetventil 20. Ferner betreibt die Steuerungseinrichtung den Kompressor 2 und die jeweiligen Gebläse 15 und 27, und der Luftmischschieber 28 hat einen Zustand eines Durchgehens der von dem Innenraumgebläse 27 ausgeblasenen Luft durch den Radiator 4 und den heizendes-Medium-Luft-Wärmetauscher 40. Folglich strömt ein von dem Kompressor 2 ausgestoßenes Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittelgas in den Radiator 4. Die Luft in der Luftstrompassage 3 geht durch den Radiator 4 und somit wird die Luft in der Luftstrompassage 3 durch das Hochtemperaturkältemittel in dem Radiator 4 erwärmt, wohingegen dem Kältemittel in dem Radiator 4 durch die Luft Wärme entnommen wurde, und es gekühlt wird, um zu kondensieren und sich zu verflüssigen.
Das in dem Radiator 4 verflüssigte Kältemittel strömt von dem Radiator 4 aus und strömt dann durch das Kältemittelrohr 13E, um das Außenexpansionsventil 6 zu erreichen. Es ist zu beachten, dass ein Betrieb und eine Funktion des heizendes-Medium-Zirkulationkreises 23 später beschrieben werden. Das in das Außenexpansionsventil 6 strömende Kältemittel wird darin dekomprimiert und strömt dann in den Außenwärmetauscher 7. Das in den Außenwärmetauscher 7 strömende Kältemittel verdampft und die Wärme von der Außenluft, die durch Fahren oder das Außengebläse 15 durchgeleitet wird, wird hineingefördert. Das heißt, dass der Kältemittelkreis R eine Wärmepumpe (in den Zeichnungen mit ”HP” bezeichnet) wird. Ferner strömt das von dem Außenwärmetauscher 7 ausströmende Niedertemperatur-Kältemittel durch das Kältemittelrohr 13A und das Magnetventil 21 und das Kältemittelrohr 13D, und strömt von dem Kältemittelrohr 13C in den Akkumulator 12, um darin eine Gas-Flüssigkeits-Abscheidung auszuführen, und dann wird das Kältemittelgas in den Kompressor 2 eingesaugt, wobei sich diese Zirkulation wiederholt. Die in dem Radiator 4 erwärmte Luft strömt durch den heizendes-Medium-Luft-Wärmetauscher 40 und wird von dem Auslass 29 ausgeblasen, wobei das Heizen des Fahrzeuginnenraums ausgeführt wird.
Die Steuerungseinrichtung 32 steuert eine Drehzahl des Kompressors 2 auf der Basis eines Hochdrucks des Kältemittelkreises R, der durch den Ausstoßdrucksensor 42 oder den Radiatordrucksensor 47 erfasst wird, steuert auch eine Ventilposition des Außenexpansionsventils 6 auf der Basis einer Temperatur des Radiators 4, die durch den Radiatortemperatursensor 46 erfasst wird, und eines Kältemitteldrucks des Radiators 4, der durch den Radiatordrucksensor 47 erfasst wird, und steuert einen Unterkühlungsgrad des Kältemittels in einem Auslass des Radiators 4.
(2) Kältemittelstrom einer Entfeucht- und Heiz-Betriebsart
Als nächstes öffnet in der Entfeucht- und Heiz-Betriebsart die Steuerungseinrichtung 32 das Magnetventil 22 in dem obigen Zustand der Heiz-Betriebsart. Folglich wird ein Teil des durch den Radiator 4 und das Kältemittelrohr 13E strömenden kondensierten Kältemittels verteilt und strömt durch das Magnetventil 22, um von den Kältemittelrohren 13F und 13B durch den Innenwärmetauscher 19 zu strömen und dabei das Innenraumexpansionsventil 8 zu erreichen. Das Kältemittel wird in dem Innenraumexpansionsventil 8 dekomprimiert und strömt dann in den Wärmeabsorber 9, um zu verdampfen. Wasser in der von dem Innenraumgebläse 27 ausgeblasenen Luft koaguliert, um sich zu diesem Zeitpunkt durch eine Wärmeabsorptionsoperation an dem Wärmeabsorber 9 anzuhaften, und somit wird die Luft gekühlt und entfeuchtet.
Das in dem Wärmeabsorber 9 verdampfte Kältemittel strömt durch das Verdampfungsfähigkeitssteuerungsventil 11 und den Innenwärmetauscher 19, um sich in dem Kältemittelrohr 13C mit dem Kältemittel von dem Kältemittelrohr 13D zu vereinigen, und strömt dann durch den Akkumulator 12, um in den Kompressor 2 gesaugt zu werden, wobei sich diese Zirkulation wiederholt. Die in dem Wärmeabsorber 9 entfeuchtete Luft wird in einem Prozess eines Durchgehens durch den Radiator 4 wieder erwärmt, und dabei wird das Entfeuchten und Heizen des Fahrzeuginnenraums durchgeführt. Die Steuerungseinrichtung 32 steuert die Drehzahl des Kompressors 2 auf der Basis des Hochdrucks des Kältemittelkreises R, der durch den Ausstoßdrucksensor 42 oder den Radiatordrucksensor 47 erfasst wird, und steuert auch die Ventilposition des Außenexpansionsventils 6 auf der Basis der Temperatur des Wärmeabsorbers 9, die durch den Wärmeabsorbertemperatursensor 48 erfasst wird.
(3) Kältemittelstrom einer innerer-Kreislauf-Betriebsart
Als nächstes sperrt in der innerer-Kreislauf-Betriebsart die Steuerungseinrichtung 32 das Außenexpansionsventil 6 in dem obigen Zustand der Entfeucht- und Heiz-Betriebsart ab (eine Absperrposition), und schließt auch die Magnetventile 20 und 21. Wenn sich das Außenexpansionsventil 6 und die Magnetventile 20 und 21 schließen, wird ein Einströmen des Kältemittels in den Außenwärmetauscher 7 und ein Ausströmen des Kältemittels von dem Außenwärmetauscher 7 versperrt und somit strömt sämtliches durch den Radiator 4 und das Kältemittelrohr 13E strömende kondensierte Kältemittel durch das Magnetventil 22 zu dem Kältemittelrohr 13F. Ferner strömt das durch das Kältemittelrohr 13F strömende Kältemittel von dem Kältemittelrohr 13B durch den Innenwärmetauscher 19, um das Innenraumexpansionsventil 8 zu erreichen. Das Kältemittel wird in dem Innenraumexpansionsventil 8 dekomprimiert und strömt dann in den Wärmeabsorber 9, um zu verdampfen. Das Wasser in der von dem Innenraumgebläse 27 ausgeblasenen Luft koaguliert, um sich durch eine Wärmeabsorptionsoperation zu diesem Zeitpunkt an dem Wärmeabsorber 9 anzuhaften, und somit wird die Luft gekühlt und entfeuchtet.
Das in dem Wärmeabsorber 9 verdampfte Kältemittel strömt durch das Verdampfungsfähigkeitssteuerungsventil 11, den Innenwärmetauscher 19, das Kältemittelrohr 13C und den Akkumulator 12, um in den Kompressor 2 gesaugt zu werden, wobei diese Zirkulation wiederholt wird. Die in dem Wärmeabsorber 9 entfeuchtete Luft wird in dem Prozess eines Durchgehens durch den Radiator 4 wieder erwärmt, und dabei wird das Entfeuchten und Heizen des Fahrzeuginnenraums ausgeführt, aber in dieser innerer-Kreislauf-Betriebsart zirkuliert das Kältemittel zwischen dem Radiator 4 (Wärmeabstrahlung) und dem Wärmeabsorber 9 (Wärmeabsorption), die in der Luftstrompassage 3 auf einer Innenraumseite vorhanden sind, und somit wird die Wärme nicht von der Außenluft hineingefördert, sondern eine Heizfähigkeit aus einer verbrauchten Energie des Kompressors 2 wird ausgeübt. Die gesamte Kältemittelmenge strömt durch den Wärmeabsorber 9, der eine Entfeuchtungsoperation ausübt, und somit ist, verglichen mit der obigen Entfeucht- und Heiz-Betriebsart eine Entfeucht-Fähigkeit höher, aber die Heizfähigkeit verringert sich.
Die Steuerungseinrichtung 32 steuert die Drehzahl des Kompressors 2 auf der Basis der Temperatur des Wärmeabsorbers 9 oder des oben erwähnten Hochdrucks des Kältemittelkreises R. Zu diesem Zeitpunkt wählt die Steuerungseinrichtung 32 eine kleinere Soll-Kompressordrehzahl aus Kompressorsolldrehzahlen, die durch Berechnungen aus der Temperatur des Wärmeabsorbers 9 oder dem Hochdruck erhaltbar sind, um den Kompressor 2 zu steuern.
(4) Kältemittelstrom einer Entfeucht- und Kühl-Betriebsart
Als nächstes öffnet in der Entfeucht- und Kühl-Betriebsart die Steuerungseinrichtung 32 das Magnetventil 17 und schließt das Magnetventil 21, das Magnetventil 22 und das Magnetventil 20. Ferner betreibt die Steuerungseinrichtung den Kompressor 2 und die jeweiligen Gebläse 15 und 27, und der Luftmischschieber 28 hat den Zustand eines Durchgehens der von dem Innenraumgebläse 27 ausgeblasenen Luft durch den Radiator 4 und den heizendes-Medium-Luft-Wärmetauscher 40. Folglich strömt das von dem Kompressor 2 ausgestoßene Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittel in den Radiator 4. Die Luft in der Luftstrompassage 3 geht durch den Radiator 4 durch und somit wird die Luft in der Luftstrompassage 3 durch das Hochtemperaturkältemittel in dem Radiator 4 erwärmt, wohingegen dem Kältemittel in dem Radiator 4 durch die Luft Wärme entnommen wurde, und es gekühlt wird, um zu kondensieren und sich zu verflüssigen.
Das von dem Radiator 4 ausströmende Kältemittel strömt durch das Kältemittelrohr 13E, um das Außenexpansionsventil 6 zu erreichen, und strömt durch das Außenexpansionsventil 6, das so gesteuert ist, dass das Ventil dazu neigt, geöffnet zu sein, um in den Außenwärmetauscher 7 zu strömen. Das in den Außenwärmetauscher 7 strömende Kältemittel wird durch die durch das Fahren oder das Außengebläse 15 durchgeleitete Außenluft darin gekühlt, um zu kondensieren. Das von dem Außenwärmetauscher 7 ausströmende Kältemittel strömt von dem Kältemittelrohr 13A durch das Magnetventil 17, um nachfolgend in den Abschnitt Flüssigkeitsbehälter und Trocknereinsatz 14 und den Unterkühlungsabschnitt 16 zu strömen. Hier wird das Kältemittel unterkühlt.
Das von dem Unterkühlungsabschnitt 16 des Außenwärmetauschers 7 ausströmende Kältemittel strömt durch das Rückschlageventil 18, um in das Kältemittelrohr 13B einzutreten, und strömt durch den Innenwärmetauscher 19, um das Innenraumexpansionsventil 8 zu erreichen. Das Kältemittel wird in dem Innenraumexpansionsventil 8 dekomprimiert und strömt dann in den Wärmetauscher 9, um zu verdampfen. Das Wasser in der von dem Innenraumgebläse 27 ausgeblasenen Luft koaguliert, um sich durch eine Wärmeabsorptionsoperation zu diesem Zeitpunkt an dem Wärmeabsorber 9 anzuhaften, und somit wird die Luft gekühlt und entfeuchtet.
Das in dem Wärmeabsorber 9 verdampfte Kältemittel strömt durch das Verdampfungsfähigkeitssteuerungsventil 11, den Innenwärmetauscher 19 und das Kältemittelrohr 13C, um den Akkumulator 12 zu erreichen, und strömt hindurch, um in den Kompressor 2 eingesaugt zu werden, wobei sich diese Zirkulation wiederholt. Die in dem Wärmeabsorber 9 gekühlte und entfeuchtete Luft wird in dem Prozess eines Durchgehens durch den Radiator 4 (eine Abstrahlfähigkeit ist geringer als die während des Heizens) wieder erwärmt, und dabei wird das Entfeuchten und Kühlen des Fahrzeuginnenraums durchgeführt. Die Steuerungseinrichtung 32 steuert die Drehzahl des Kompressors 2 auf der Basis der Temperatur des Wärmeabsorbers 9, die durch den Wärmeabsorbertemperatursensor 48 erfasst wird, und steuert auch die Ventilposition des Außenexpansionsventils 6 auf der Basis des oben erwähnten Hochdrucks des Kältemittelkreises R, und steuert einen Kältemitteldruck des Radiators 4 (einen Radiatordruck PCI).
(5) Kältemittelstrom einer Kühl-Betriebsart
Als nächstes öffnet in dem obigen Zustand der Entfeucht- und Kühl-Betriebsart die Steuerungseinrichtung 32 in der Kühl-Betriebsart das Magnetventil 20 (in diesem Fall kann das Außenexpansionsventil 6 jegliche Position einschließlich einer vollständig geöffneten Position haben (die Ventilposition ist eine obere Steuerungsgrenze)), und der Luftmischschieber 28 hat einen Zustand, in dem die Luft nicht durch den Radiator 4 und den heizendes-Medium-Luft-Wärmetauscher 40 geht. Folglich strömt das von dem Kompressor 2 ausgestoßene Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittelgas in den Radiator 4. Die Luft in der Luftstrompassage 3 geht nicht durch den Radiator 4, und daher passiert das Kältemittel den Radiator nur, und das von dem Radiator 4 ausströmende Kältemittel strömt durch das Kältemittelrohr 13E, um das Magnetventil 20 und das Außenexpansionsventil 6 zu erreichen.
Zu diesem Zeitpunkt ist das Magnetventil 20 geöffnet, und somit umgeht das Kältemittel das Außenexpansionsventil 6, um durch das Umgehungsrohr 13J zu gehen, und strömt, wie es ist, in den Außenwärmetauscher 7, in dem das Kältemittel durch die durch das Fahren oder durch das Außenluftgebläse 15 durchgehende Außenluft darin gekühlt wird, um zu kondensieren und sich zu verflüssigen. Das vom Außenwärmetauscher 7 ausströmende Kältemittel strömt von dem Kältemittelrohr 13A durch das Magnetventil 17, um nachfolgend in den Abschnitt mit Flüssigkeitsbehälter und Trocknereinsatz 14 und den Unterkühlungsabschnitt 16 zu strömen. Hier wird das Kältemittel unterkühlt.
Das von dem Unterkühlungsabschnitt 16 des Außenwärmetauschers 7 ausströmende Kältemittel strömt durch das Rückschlagventil 18, um in das Kältemittelrohr 13B einzutreten, und strömt durch den Innenwärmetauscher 19, um das Innenraumexpansionsventil 8 zu erreichen. Das Kältemittel wird in dem Innenraumexpansionsventil 8 dekomprimiert und strömt dann in den Wärmeabsorber 9 um zu verdampfen. Wasser in der von dem Innenraumgebläse 27 ausgeblasenen Luft koaguliert, um sich durch die Wärmeabsorptionsoperation zu diesem Zeitpunkt an dem Wärmeabsorber 9 anzuhaften, und somit wird die Luft gekühlt.
Das in dem Wärmeabsorber 9 verdampfte Kältemittel strömt durch das Verdampfungsfähigkeitssteuerungsventil 11, den Innenwärmetauscher 19 und das Kältemittelrohr 13C, um den Akkumulator 12 zu erreichen, und strömt hindurch, um in den Kompressor 2 eingesaugt zu werden, wobei sich diese Zirkulation wiederholt. Die in dem Wärmeabsorber 9 gekühlte und entfeuchtete Luft geht nicht durch den Radiator 4, sondern wird von dem Auslass 29 zu dem Fahrzeuginnenraum ausgeblasen, und dabei wird ein Kühlen des Fahrzeuginnenraums durchgeführt. In dieser Kühl-Betriebsart steuert die Steuerungseinrichtung 32 die Drehzahl des Kompressors 2 auf der Basis der Temperatur des Wärmeabsorbers 9, die durch den Wärmeabsorbertemperatursensor 48 erfasst wird.
(6) Heiz-Betriebsart und zusätzliches Heizen durch einen heizendes-Medium-Zirkulationskreis in der Heiz-Betriebsart
Als nächstes wird eine Steuerung des Kompressors 2 und des Außenexpansionsventils 6 in der Heiz-Betriebsart und ein zusätzliches Heizen durch den heizendes-Medium-Zirkulationskreis 23 in der Heiz-Betriebsart beschrieben.
(6-1) Steuerung von Kompressor und Außenexpansionsventil
Die Steuerungseinrichtung 32 berechnet eine Sollauslasstemperatur TAO aus unten erwähnter Gleichung (I). Die Sollauslasstemperatur TAO ist ein Sollwert der Temperatur der von dem Auslass 29 zu dem Fahrzeuginnenraum ausgeblasenen Luft. TAO = (Tset – Tin) × K + Tbal(f(Tset, SUN, Tam)) (I), in welcher Tset eine vorbestimmte Temperatur des Fahrzeuginnenraums ist, die durch den Klimaanlagenbedienabschnitt 53 eingestellt wird, Tin eine Temperatur der Fahrzeuginnenraumluft ist, die durch den Innenraumtemperatursensor 37 erfasst wird, K ein Koeffizient ist, und Tbal ein Ausgleichswert ist, der aus der vorbestimmten Temperatur Tset, einem Sonneneinstrahlungsausmaß SUN, das durch den Sonneneinstrahlungssensor 51 erfasst wird, und einer Außenlufttemperatur Tam, die durch den Außenlufttemperatursensor 33 erfasst wird, berechnet wird. Ferner wird allgemein die Sollauslasstemperatur TAO umso höher, je niedriger die Außenlufttemperatur Tam ist, und die Sollauslasstemperatur wird umso niedriger, je höher die Außenlufttemperatur Tam ist.
Die Steuerungseinrichtung 32 berechnet eine Sollradiatortemperatur TCO aus der Sollauslasstemperatur TAO, und berechnet als Nächstes einen Sollradiatordruck PCO auf der Basis der Sollradiatortemperatur TCO. Ferner berechnet die Steuerungseinrichtung 32 auf der Basis des Sollradiatordrucks PCO und eines Kältemitteldrucks Pci des Radiators 4 (des Radiatordrucks), der durch den Radiatordrucksensor 47 erfasst wird, eine Drehzahl Nc des Kompressors 2 und betreibt den Kompressor 2 bei der Drehzahl Nc. Das heißt, dass die Steuerungseinrichtung 32 den Kältemitteldruck Pci des Radiators 4 entsprechend der Drehzahl Nc des Kompressors steuert.
Darüber berechnet die Steuerungseinrichtung 32 einen Sollradiatorunterkühlungsgrad TGSC des Radiators 4 auf der Basis der Sollauslasstemperatur TAO. Andererseits berechnet die Steuerungseinrichtung 32 einen Unterkühlungsgrad des Kältemittels in dem Radiator 4 (einen Radiatorunterkühlungsgrad SC) auf der Basis des Radiatordrucks Pci und der Temperatur des Radiators 4 (einer Radiatortemperatur Tci), die durch den Radiatortemperatursensor 46 erfasst wird. Ferner berechnet die Steuerungseinrichtung auf der Basis des Radiatorunterkühlungsgrads SC und des Sollradiatorunterkühlungsgrads TGSC eine Sollventilposition des Außenexpansionsventils 6 (eine Sollaußenexpansionsventilposition TGECCV). Ferner steuert die Steuerungseinrichtung 32 die Ventilposition des Außenexpansionsventils 6 in die Sollaußenexpansionsventilposition TGECCV.
Die Steuerungseinrichtung 32 führt die Berechnung in einer Richtung aus, so dass der Sollradiatorunterkühlungsgrad TGSC erhöht wird, wenn die Sollauslasstemperatur TAO höher ist, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsform beschränkt, und die Steuerungseinrichtung kann die Berechnung auf der Basis einer nachstehend erwähnten Differenz zwischen einer erforderlichen Heizfähigkeit TGQ und einer maximalen Heizfähigkeit Qhpmax (einer Fähigkeitsdifferenz), des Radiatordrucks Pci oder einer Differenz zwischen dem Sollradiatordruck PCO und dem Radiatordruck Pci (einer Druckdifferenz) berechnen. In diesem Fall verringert die Steuerungseinrichtung 32 den Sollradiatorunterkühlungsgrad TGSC, wenn die Fähigkeitsdifferenz kleiner ist, die Druckdifferenz kleiner ist, ein Luftvolumen des Innenraumgebläses 27 kleiner ist, oder der Radiatordruck Pci kleiner ist.
(6-2) Steuerung 1 von heizendes-Medium-Zirkulationskreis
Darüber hinaus versorgt in einem Fall, in dem die Steuerungseinrichtung 32 beurteilt, dass die Heizfähigkeit des Radiators 4 in der Heiz-Betriebsart knapp wird, die Steuerungseinrichtung den heizendes-Medium-heizenden-elektrischen-Heizer 35 mit Energie, um Wärme zu erzeugen, und betreibt die Zirkulationspumpe 30, wobei dabei ein Heizen durch den heizendes-Medium-Luft-Wärmetauscher 40 des heizendes-Medium-Zirkulationskreises 23 ausgeführt wird.
Wenn die Zirkulationspumpe 30 des heizendes-Medium-Zirkulationskreises 23 arbeitet und der heizendes-Medium-heizende-elektrische-Heizer 35 mit Energie versorgt wird, zirkuliert, wie oben beschrieben, das durch den heizendes-Medium-heizenden-elektrischen-Heizer 35 erhitzte heizende Medium (ein Hochtemperatur-heizendes-Medium) durch den heizendes-Medium-Luft-Wärmetauscher 40, und somit erwärmt sich die durch den Radiator 4 der Luftstrompassage 3 strömende Luft. Daher ist ein Sollwert einer Temperatur der von dem heizendes-Medium-Luft-Wärmetauscher 40 ausströmenden und von dem Auslass 29 ausgeblasenen Luft in der Heiz-Betriebsart die Sollradiatortemperatur TCO.
Als nächstes wird eine Steuerung des heizendes-Medium-Zirkulationskreises 23 in der Heiz-Betriebsart beschrieben. Die Steuerungseinrichtung 32 berechnet die erforderliche Heizfähigkeit TGQ (kW), die die erforderliche Heizfähigkeit des Radiators 4 ist, die durch den Radiator 4 zu erzeugende maximale Heizfähigkeit Qhpmax (kW) und eine tatsächliche Heizfähigkeit Qhp (kW), die tatsächlich durch den Radiator 4 erzeugt wird, unter Verwendung von Gleichung (II), Gleichung (III) und Gleichung (IV). Die maximale Heizfähigkeit Qhpmax ist ein vorhergesagter Wert, der bei der Außenlufttemperatur Tam zu diesem Zeitpunkt durch den Radiator 4 zu erzeugenden maximalen Heizfähigkeit (d. h. eine abgeschätzte maximale Heizfähigkeit der Wärmepumpe). Darüber hinaus ist die tatsächliche Heizfähigkeit Qhp ein vorhergesagter Wert, der bei der Außenlufttemperatur Tam und der Drehzahl Nc des Kompressors 2 durch den Radiator 4 zu diesem Zeitpunkt tatsächlich erzeugten Heizfähigkeit. TGQ = (TCO – Te) × Ca × ρ × Qair (II) Qhpmax = kQhpest1 × Ga + kQhpest2 × Tam + kQhpest3 × Ncmax + kQhpest4 (III) Qhp = kQhpest1 × Ga + kQhpest2 × Tam + kQhpest3 × Nc + kQhpest4 (IV)
Es ist zu beachten, dass Te eine Temperatur des Wärmeabsorbers 9 ist, die durch den Wärmeabsorbertemperatursensor 48 erfasst wird, Ca eine spezifische Wärme [kJ/m³·K] der in den Radiator 4 strömenden Luft ist, ρ eine Dichte (ein spezifisches Volumen) [kg/m³] der in den Radiator 4 strömenden Luft ist, Qair ein Volumen [m³/h] der durch den Radiator 4 durchgehenden Luft ist (die aus einer Gebläsespannung BLV des Innenraumgebläses 27 oder dergleichen abgeschätzt ist), Ga ein Luftvolumen (m³/s) der durch den Radiator 4 gehenden Luft ist, Ncmax eine obere Grenzdrehzahl des Kompressors 2 ist und Nc eine Drehzahl (eine tatsächliche Drehzahl) des Kompressors 2 ist. Darüber hinaus sind kQhpest1, kQhpest2, kQhpest3 und kQhpest4 in den Gleichungen (III) und (IV) Koeffizienten, die vorab aus einer tatsächlichen Messung erhalten werden.
Als nächstes berechnet die Steuerungseinrichtung 32 die Differenz zwischen der erforderlichen Heizfähigkeit TGQ und der maximalen Heizfähigkeit Qhpmax des Radiators 4 unter Verwendung von Gleichung (V) und berechnet einen abgeschätzten Wert TGQhtr0 der erforderlichen Heizfähigkeit des heizendes-Medium-Zirkulationskreises 23 (einschließlich des heizendes-Medium-Luft-Wärmetauschers 40, der das Hilfsheizmittel ist. Nachstehend wird dies auch angewendet). Darüber hinaus berechnet die Steuerungseinrichtung 32 die Differenz zwischen der maximalen Heizfähigkeit Qhpmax des Radiators 4 und der tatsächlichen Heizfähigkeit Qhp unter Verwendung von Gleichung (VI), um eine Abweichung TGQhtrh der erforderlichen Heizfähigkeit des heizendes-Medium-Zirkulationskreises 23 zu berechnen. TGQhtr0 = TGQ – Qhpmax (V) TGQhtrh = Qhpmax – Qhp (VI)
Ferner addiert die Steuerungseinrichtung 32 in Gleichung (VII) die Abweichung TGQhtrh zu dem abgeschätzten Wert TGQhtr0 der erforderlichen Heizfähigkeit und berechnet dabei die erforderliche Heizfähigkeit TGQhtr des heizendes-Medium-Zirkulationskreises 23. TGQhtr = TGQthr0 + TGQhtrh (VII)
Eine rechte Seite von Gleichung (VII) ist eine Summe einer rechten Seite von Gleichung (V) und einer rechten Seite von Gleichung (VI), und somit ist die erforderliche Heizfähigkeit TGQhtr eine Differenz (TGQ – Qhp) zwischen der erforderlichen Heizfähigkeit TGQ des Radiators 4 und der tatsächlichen Heizfähigkeit Qhp des Radiators 4. Die Differenz (TGQ – Qhp) zwischen der erforderlichen Heizfähigkeit TGQ des Radiators 4 und der tatsächlichen Heizfähigkeit Qhp davon ist ein Mangel der tatsächlichen Heizfähigkeit Qhp zu der erforderlichen Heizfähigkeit TGQ des Radiators 4, und die Steuerungseinrichtung 32 berechnet zuerst die erforderliche Heizfähigkeit TGQhtr des heizendes-Medium-Zirkulationskreises 23 als die Heizfähigkeit, die diesen Mangel ergänzt.
Als nächstes berechnet die Steuerungseinrichtung 32 ein Verringerungsausmaß ΔQhp der tatsächlichen Heizfähigkeit Qhp des Radiators 4 aufgrund einer Reifbildung des Außenwärmetauschers 7 und ein Verringerungsausmaß ΔQhpmax der maximalen Heizfähigkeit Qhpmax auf der Basis einer derzeitigen Kältemittelverdampfungstemperatur TXO des Außenwärmetauschers 7, die von dem Außenwärmetauschertemperatursensor 54 erhaltbar ist, und einer Kältemittelverdampfungstemperatur TXObase des Außenwärmetauschers bei einer Nicht-Reifbildung, wenn die Außenluft eine Umgebung mit niedriger Luftfeuchtigkeit ist und die Reifbildung an dem Außenwärmetauscher 7 nicht auftritt. In diesem Fall bestimmt die Steuerungseinrichtung 32 die Kältemittelverdampfungstemperatur TXObase des Außenwärmetauschers 7 bei einer Nicht-Reifbildung unter Verwendung von der als nächstes erwähnten Gleichung (VIII). TXObase = f(Tam, Nc, BLV, VSP) = k5 × Tam + k6 × Nc + k7 × BLV + k8 × VSP (VIII)
Hier ist Tam, die ein Parameter von Gleichung (VIII) ist, die Außenlufttemperatur, die von dem Außenlufttemperatursensor 33 in derselben Weise wie oben beschrieben erhaltbar ist, Nc ist die Drehzahl des Kompressors 2, BLV ist eine Gebläsespannung des Innenraumgebläses 27, VSP ist eine Geschwindigkeit, die von dem Geschwindigkeitssensor 52 erhaltbar ist, und k5 bis k8 sind Koeffizienten, die vorab durch Experimente oder dergleichen erhalten werden.
In diesem Fall, wenn die Außenlufttemperatur Tam (die Ansauglufttemperatur des Außenwärmetauschers 7) niedriger wird, neigt TXObase dazu, niedriger zu sein. Daher ist der Koeffizient k5 ein positiver Wert. Darüber hinaus neigt TXObase dazu, niedriger zu sein, wenn die Drehzahl Nc des Kompressors 2 höher ist (die Kältemitteldurchflussmenge ist größer). Daher ist der Koeffizient ein negativer Wert. Darüber hinaus neigt TXObase dazu, niedriger zu sein, wenn die Gebläsespannung BLV höher ist (das Volumen der durch den Radiator gehenden Luft ist größer). Daher ist der Koeffizient k7 ein negativer Wert. Darüber hinaus neigt TXObase dazu, niedriger zu sein, wenn die Geschwindigkeit VSP niedriger ist (die Geschwindigkeit der Luft, die durch den Außenwärmetauscher 7 geht, ist niedriger). Daher ist der Koeffizient k8 ein positiver Wert.
Als nächstes berechnet die Steuerungseinrichtung 32 eine Differenz ΔTXO zwischen der Kältemittelverdampfungstemperatur TXObase bei einer Nicht-Reifbildung, die durch Ersetzen jeweiliger derzeitiger Parameterwerte in Gleichung (VIII) erhaltbar ist, und der derzeitigen Kältemittelverdampfungstemperatur TXO (ΔTXO = TXObase – TXO), und berechnet eine verringerte Heizfähigkeit Qhph des Radiators 4 und eine verringerte maximale Heizfähigkeit Qhpmaxh aufgrund der Reifbildung des Außenwärmetauschers 7 unter Verwendung eines Koeffizienten KΔQ, der, wie in Gleichung (IX) und Gleichung (X), mit der Differenz ΔTXO in Beziehung steht. Qhph = KΔQ × Qhp (IX) Qhpmaxh = KΔQ × Qhpmax (X)
Hier zeigt 3 ein Verhältnis zwischen der obigen Differenz ΔTXO und dem Koeffizienten KΔQ. Bei einem Fortsetzen der Reifbildung an dem Außenwärmetauscher 7 verringert sich die Kältemittelverdampfungstemperatur TXO und somit erhöht sich, wenn die Differenz ΔTXO ansteigt, eine Reifbildungsrate des Außenwärmetauschers 7, und die Heizfähigkeit des Radiators 4 verringert sich. Das in 3 gezeigte Verhältnis zwischen der Differenz ΔTXO und dem Koeffizienten KΔQ wird vorab durch die tatsächlichen Messungen erhalten, und wenn die Differenz ΔTXO ansteigt, d. h. wenn die Reifbildungsrate des Außenwärmetauschers 7 ansteigt, verringert sich der Koeffizient KΔQ, und Qhph und Qhpmaxh verringern sich.
Darüber hinaus berechnet die Steuerungseinrichtung das Verringerungsausmaß ΔQhp der tatsächlichen Heizfähigkeit Qhp des Radiators 4 und das Verringerungsausmaß ΔQhpmax der maximalen Heizfähigkeit Qhpmax aufgrund der Reifbildung des Außenwärmetauschers 7 unter Verwendung von Gleichung (XI) und Gleichung (XII). ΔQhp = Qhp – Qhph (XI) ΔQhpmax = Qhpmax – Qhpmaxh (XII)
Wie oben beschrieben, verringert sich die tatsächliche Heizfähigkeit Qhp des Radiators 4 aufgrund der Reifbildung des Außenwärmetauschers 7. Daher wird, wenn die Reifbildung an dem Außenwärmetauscher 7 auftritt, selbst bei Steuern des Heizens durch den heizendes-Medium-Zirkulationskreis 23 in Übereinstimmung mit TGQhtr = TGQ – Qhp, die, wie oben beschrieben, aus der Gleichung (VII) erhaltbar ist, die Heizfähigkeit, ebenso wie sich das Verringerungsausmaß ΔQhp verringert, knapp.
Um solch ein Problem zu beseitigen, addiert die Steuerungseinrichtung 32 das Verringerungsausmaß ΔQhp der Heizfähigkeit des Radiators 4 zu der erforderlichen Heizfähigkeit TGQhtr des heizendes-Medium-Zirkulationskreises 23, die mit oben erwähnter Gleichung (VII) berechnet wird, um TGQhtr zu korrigieren, so dass die Heizfähigkeit des heizendes-Medium-Luft-Wärmetauschers 40 (dem Hilfsheizmittel) (TGQhtr + ΔQhp) wird, und steuert dabei die Energieversorgung zu dem heizendes-Medium-heizenden-elektrischen-Heizer 35 des heizendes-Medium-Zirkulationskreises 23 und den Betrieb der Zirkulationspumpe 30.
Auf diese Weise kann gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Fall, in dem die tatsächliche Heizfähigkeit Qhp des Radiators 4 zu der erforderlichen Heizfähigkeit TGQ des Radiators 4 knapp wird, der heizendes-Medium-Luft-Wärmetauscher 40 des heizendes-Medium-Zirkulationskreises 23 die zu dem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft erwärmen, um die Heizfähigkeit zu ergänzen, und dabei lässt sich ein komfortables Heizen des Fahrzeuginnenraums erreichen.
Darüber hinaus wird das Heizen durch den heizendes-Medium-Luft-Wärmetauscher 40 des heizendes-Medium-Zirkulationskreises 23 in einer Situation ausgeführt, in der die Heizfähigkeit des Radiators 4 knapp wird, und somit ist es möglich, eine Verschlechterung einer Effizienz aufgrund des Heizens durch den heizendes-Medium-Zirkulationskreises 23 zu minimieren. Folglich ist es möglich, den Nachteil, dass eine Fahrentfernung speziell bei einem Elektroauto abnimmt, effektiv zu verhindern.
Insbesondere berechnet die Steuerungseinrichtung 32 das Verringerungsausmaß ΔQhp der tatsächlichen Heizfähigkeit Qhp aufgrund der Reifbildung des Außenwärmetauschers 7 und addiert das Verringerungsausmaß ΔQhp zu der erforderlichen Heizfähigkeit TGQhtr des heizendes-Medium-Zirkulationskreises 23, um das Heizen durch den heizendes-Medium-Luft-Wärmetauscher 40 des heizendes-Medium-Zirkulationskreises 23 auszuführen, und somit kann in einem Fall, in dem die Reifbildung an dem Außenwärmetauscher 7 auftritt, so dass die tatsächliche Heizfähigkeit Qhp verringert wird, der heizendes-Medium-Zirkulationskreis 23 das Verringerungsausmaß ΔQhp ergänzen, und ein Komfort kann weiter verbessert werden.
In diesem Fall berechnet die Steuerungseinrichtung 32 das Verringerungsausmaß ΔQhp der tatsächlichen Heizfähigkeit Qhp aufgrund der Reifbildung des Außenwärmetauschers 7 auf der Basis der Differenz ΔTXO zwischen der Kältemittelverdampfungstemperatur TXO des Außenwärmetauschers 7 und der Kältemittelverdampfungstemperatur TXObase des Außenwärmetauschers 7 bei einer Nicht-Reifbildung, und somit ist es möglich, das Verringerungsausmaß ΔQhp präzise zu berechnen und eine Steuerung des heizendes-Medium-Zirkulationskreises 23 genau auszuführen.
Es ist zu beachten, dass die Steuerungseinrichtung in Gleichung (IV) der obigen Ausführungsform die tatsächliche Heizfähigkeit Qhp, die der vorhergesagte Wert der tatsächlich durch den Radiator 4 erzeugten Heizfähigkeit ist, auf der Basis des Luftvolumens Ga der durch den Radiator 4 durchgehenden Luft, der Außenlufttemperatur Tam und der Drehzahl (der tatsächlichen Drehzahl) Nc des Kompressors 2 berechnet, aber die Steuerungseinrichtung kann die tatsächliche Heizfähigkeit Qhp unter Verwendung von nachstehend erwähnter Gleichung (XIII) berechnen. Qhp = (THout – THin) × Ca × Ga (XIII)
Es ist zu beachten, dass THout eine Temperatur (°C) der durch den Radiator 4 durchgegangenen Luft ist, und THin eine Temperatur der Luft ist, bevor sie durch den Radiator 4 geht, d. h. eine Ansauglufttemperatur (°C) des Radiators 4. Eine Differenz (THout – THin) dazwischen ist ein Temperaturanstieg, der auftritt, wenn die Luft durch den Radiator 4 durchgeht, und es ist durch Multiplizieren dieser Differenz mit der spezifischen Wärme Ca und dem Luftvolumen Ga auch möglich, die tatsächliche Heizfähigkeit Qhp des Radiators 4 zu berechnen.
(6-3) Steuerung 2 von heizendes-Medium-Zirkulationskreis
Hier kann eine Wärmeabsorption (Wärmepumpe) von der Außenluft selbst bei einem Betreiben des Kompressors 2 des Kältemittelkreises R nicht ausgeführt werden, wenn die Reifbildung des Außenwärmetauschers 7 ansteigt, und auch eine Betriebseffizienz verschlechtert sich merklich. Um solch ein Problem zu beseitigen, berechnet die Steuerungseinrichtung 32 die Reifbildungsrate des Außenwärmetauschers 7 auf der Basis der Differenz ΔTXO (ΔTXO = TXObase – TXO) zwischen der Kältemittelverdampfungstemperatur TXObase des Außenwärmetauschers 7 bei einer Nicht-Reifbildung und der oben beschriebenen derzeitigen Kältemittelverdampfungstemperatur TXO, und in einem Fall, in dem diese Reifbildungsrate nicht geringer als ein vorbestimmter Wert ist, hält die Steuerungseinrichtung den Kompressor 2 des Kältemittelkreises R an.
4 zeigt ein Verhältnis zwischen der Differenz ΔTXO und der Reifbildungsrate, wenn die Reifbildungsrate des Außenwärmetauschers 7 aus dieser Differenz ΔTXO beurteilt wird. Die Steuerungseinrichtung 32 beurteilt, dass die Reifbildungsrate 0 ist, wenn die Differenz ΔTXO 0 ist. Wenn die Differenz ΔTXO von diesem Zustand auf 10 (Grad) ansteigt, steigt die Reifbildungsrate mit einem vorbestimmten Neigungswinkel auf 100%. Die Steuerungseinrichtung 32 hält den Kompressor 2 in einem Fall an, in dem die Reifbildungsrate der in der Ausführungsform vorbestimmte Wert (z. B. 100%) ist. Ferner betreibt die Steuerungseinrichtung den heizendes-Medium-heizenden-elektrischen-Heizer 35 und die Zirkulationspumpe 30, so dass der heizendes-Medium-Luft-Wärmetauscher 40 des heizendes-Medium-Zirkulationskreises 23 die erforderliche Heizfähigkeit TGQ (TGQhtr = TGQ) erzeugt.
Ferner verringert sich, wenn sich ΔTXO unter 9 (Grad) verringert und sich daher um –1 (Grad) verringert, die Reifbildungsrate auch mit einem vorbestimmten Neigungswinkel (eine Hysterese von 1 Grad) auf 0. Die Steuerungseinrichtung 2 löscht ein Startverbot des Kompressors 2, wenn die Reifbildungsrate kleiner als der vorbestimmte Wert (z. B. 100%) ist, und die Steuerungseinrichtung kehrt wieder zu der Heiz-Betriebsart durch den Radiator 4 des Kältemittelkreises R und den heizendes-Medium-Zirkulationskreis 23 zurück.
Auf diese Weise wird ein fortschreitender Grad der Reifbildung an dem Außenwärmetauscher 7 aus der Differenz ΔTXO erfasst, und in einem Fall, in dem die Reifbildung fortschreitet, wechselt die Fahrzeugklimaanlageneinrichtung auf das Heizen des Fahrzeuginneren nur durch den heizendes-Medium-Luft-Wärmetauscher 40 des heizendes-Medium-Zirkulationskreises 23, und somit ist es möglich, das Heizen des Fahrzeuginneren durch den heizendes-Medium-Zirkulationskreis 23 kontinuierlich fortzusetzen, während ein weiteres Anwachsen des auf dem Außenwärmetauscher 7 des Kältemittelkreises R gebildeten Reifs verhindert wird oder ein Schmelzen des Reifs begünstigt wird.
(6-4) Steuerung 3 von heizendes-Medium-Zirkulationskreis
Als nächstes zeigt 5 ein anderes Beispiel einer solchen Anhalte-Steuerung des Kompressors 2. In dem obigen Beispiel (6-3) berechnet die Steuerungseinrichtung die Reifbildungsrate des Außenwärmetauschers 7 auf der Basis der Differenz TXO, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt, und die Steuerungseinrichtung kann die Reifbildungsrate des Außenwärmetauschers 7 auf der Basis des oben beschriebenen Verringerungsausmaßes ΔQhpmax der maximalen Heizfähigkeit Qhpmax des Radiators 4 oder des Verringerungsausmaßes ΔQhp der tatsächlichen Heizfähigkeit Qhp berechnen, und kann den Kompressor 2 des Kältemittelkreises R in einem Fall anhalten, in dem diese Reifbildungsrate nicht geringer als der vorbestimmte Wert ist.
5 zeigt ein Verhältnis zwischen dem Verringerungsausmaß ΔQhpmax oder ΔQhp und der Reifbildungsrate, wenn die Reifbildungsrate des Außenwärmetauschers 7 aus dem Verringerungsausmaß ΔQhpmax oder ΔQhp beurteilt wird. Die Steuerungseinrichtung 32 beurteilt, dass die Reifbildungsrate 0 ist, wenn das Verringerungsausmaß ΔQhpmax oder ΔQhp 0 ist. Wenn das Verringerungsausmaß ΔQhpmax oder ΔQhp von diesem Zustand auf 1000 (W) hinauf ansteigt, steigt die Reifbildungsrate mit einem vorbestimmten Neigungswinkel auf 100%. Die Steuerungseinrichtung 32 hält den Kompressor 2 in einem Fall an, in dem die Reifbildungsrate der in der Ausführungsform vorbestimmte Wert (z. B. 100%) ist. Ferner betreibt die Steuerungseinrichtung den heizendes-Medium-heizenden-elektrischen-Heizer 35 und die Zirkulationspumpe 30, so dass der heizendes-Medium-Luft-Wärmetauscher 40 des heizendes-Medium-Zirkulationskreises 23 die erforderliche Heizfähigkeit TGQ (TGQhtr = TGQ) erzeugt.
Ferner verringert sich, wenn das Verringerungsausmaß ΔQhpmax oder ΔQhp unter 900 (W) abfällt, und daher um –100 (W) abfällt, die Reifbildungsrate ebenfalls mit einem vorbestimmten Neigungswinkel (einer Hysterese von 100 W) auf 0 hinunter. Die Steuerungseinrichtung 32 löscht das Startverbot des Kompressors 2, wenn die Reifbildungsrate kleiner als der vorbestimmte Wert (z. B. 100%) ist, und die Steuerungseinrichtung kehrt wieder zu der Heiz-Betriebsart durch den Radiator 4 des Kältemittelkreises R und den heizendes-Medium-Zirkulationskreis 23 zurück.
Auf diese Weise wird der fortschreitende Grad der Reifbildung an dem Außenwärmetauscher 7 aus dem Verringerungsausmaß ΔQhpmax der maximalen Heizfähigkeit Qhpmax des Radiators 4 oder dem Verringerungsausmaß ΔQhp der tatsächlichen Heizfähigkeit Qhp erfasst, und in dem Fall, in dem sich die Reifbildung selbst bei einem Wechsel auf das Heizen des Fahrzeuginnenraums nur durch den heizendes-Medium-Luft-Wärmetauscher 40 des heizendes-Medium-Zirkulationskreises 23 fortsetzt, ist es möglich, das Heizen des Fahrzeuginnenraums durch den heizendes-Medium-Zirkulationskreis 23 kontinuierlich auszuführen, während ein weiteres Anwachsen des auf dem Außenwärmetauscher 7 des Kältemittelkreises R gebildeten Reifs verhindert wird, oder das Schmelzen des Reifs begünstigt wird.
(6-5) Steuerung 4 von heizendes-Medium-Zirkulationskreis
Es ist zu beachten, dass die Reifbildungsrate des Außenwärmetauschers 7 in den obigen jeweiligen Beispielen aus der Differenz ΔTXO, dem Verringerungsausmaß ΔQhpmax der maximalen Heizfähigkeit Qhpmax des Radiators 4, oder dem Verringerungsausmaß ΔQhp der tatsächlichen Heizfähigkeit Qhp abgeschätzt wird, um den Kompressors 2 anzuhalten, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt, und die Steuerungseinrichtung kann den Grad der Reifbildung des Außenwärmetauschers 7 direkt aus dem Verringerungsausmaß ΔQhpmax der maximalen Heizfähigkeit Qhpmax des Radiators 4 oder dem Verringerungsausmaß ΔQhp der tatsächlichen Heizfähigkeit Qhp beurteilen, und in einem Fall, in dem das Verringerungsausmaß ΔQhpmax oder ΔQhp nicht geringer als der vorbestimmte Wert ist, kann die Steuerungseinrichtung beurteilen, ob die Reifbildung an dem Außenwärmetauscher 7 fortschreitet, um den Kompressors 2 anzuhalten.
(7) Anderes konstitutionelles Beispiel 1
Als nächstes zeigt 6 eine andere konstitutionelle Ansicht einer Fahrzeugklimaanlageneinrichtung 1 der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform enthält der Außenwärmetauscher 7 nicht einen Abschnitt mit Flüssigkeitsbehälter mit Trocknereinsatz 14 und einen Unterkühlungsabschnitt 16, und ein sich über ein Magnetventil 17 und ein Rückschlagventil 18 von dem Außenwärmetauscher 7 aus erstreckendes Kältemittelrohr 13A ist mit einem Kältemittelrohr 13B verbunden. Darüber hinaus ist ein von dem Kältemittelrohr 13A abzweigendes Kältemittelrohr 13D auf einer stromabwärtigen Seite von einem Innenwärmetauscher 19 in gleicher Weise über ein Magnetventil 21 mit einem Kältemittelrohr 13C verbunden.
Der andere Aufbau ist gleich dem Beispiel von 1. Auf diese Weise ist die vorliegende Erfindung auch in einer Fahrzeugklimaanlageneinrichtung 1 von einem Kältemittelkreis R, der den Außenwärmetauscher 7 einsetzt, der einen Abschnitt mit Flüssigkeitsbehälter und Trocknereinsatz 14 und den Unterkühlungsabschnitt 16 nicht hat, wirksam.
(8) Noch anderes konstitutionelles Beispiel 2
Als nächstes zeigt 7 noch eine andere konstitutionelle Ansicht einer Fahrzeugklimaanlageneinrichtung 1 der vorliegenden Erfindung. In diesem Fall ist der heizendes-Medium-Zirkulationskreis 23 von 6 durch einen elektrischen Heizer 73 ersetzt. In dem oben erwähnten Fall des heizendes-Medium-Zirkulationskreises 23 ist der heizendes-Medium-heizende-elektrische-Heizer 35 außerhalb eines Fahrzeuginnenraums und außerhalb einer Luftstrompassage 3 angeordnet, und somit wird eine elektrische Sicherheit erlangt, aber ein Aufbau ist kompliziert.
Andererseits ist, wenn der elektrische Heizer 73, wie in 7 gezeigt, in der Luftstrompassage 2 angeordnet ist, der Aufbau merklich vereinfacht. In diesem Fall wird der elektrische Heizer 73 das Hilfsheizmittel, wobei die Steuerungseinrichtung 32 die oben erwähnte Steuerung ausführt. Ferner ist die vorliegende Erfindung auch in der Fahrzeugklimaanlageneinrichtung 1 eines Kältemittelkreises R, der den elektrischen Heizer 73 einsetzt, wirksam.
(9) Weiteres konstitutionelles Beispiel 3
Als nächstes zeigt 8 eine weitere konstitutionelle Ansicht einer Fahrzeugklimaanlageneinrichtung 1 der vorliegenden Erfindung. Es ist zu beachten, dass ein Kältemittelkreis R von dieser Ausführungsform gleich mit 6 ist. Jedoch ist in diesem Fall ein heizendes-Medium-Luft-Wärmetauscher 40 eines heizendes-Medium-Zirkulationskreises 23 auf einer zu einem Luftstrom einer Luftstrompassage 3 stromaufwärtigen Seite von einem Radiator 4 und einer stromabwärtigen Seite von einem Luftmischschieber 28 angeordnet. Der andere Aufbau ist gleich mit 6.
In diesem Fall ist der heizendes-Medium-Luft-Wärmetauscher 40 auf der stromaufwärtigen Seite von dem Radiator 4 in der Luftstrompassage 3 positioniert, und somit wird während eines Betriebs des heizenden-Medium-Zirkulationskreises 23 Luft durch den heizendes-Medium-Luft-Wärmetauscher 40 erwärmt und strömt dann in den Radiator 4. Auf diese Weise ist die vorliegende Erfindung auch in der Klimaanlageneinrichtung 1, in der der heizendes-Medium-Luft-Wärmetauscher 40 auf der stromaufwärtigen Seite von dem Radiator 4 angeordnet ist, wirksam, und speziell in diesem Fall, taucht das durch die Tatsache, dass eine Temperatur des heizenden Mediums in dem heizendes-Medium-Zirkulationskreis 23 niedrig ist, verursachte Problem nicht auf. Folglich wird ein abgestimmtes Heizen mit dem Radiator 4 einfach, aber die durch den heizendes-Medium-Luft-Wärmetauscher 40 durchgehende Luft strömt in den Radiator 4. Daher wird zu jeder von den Gleichungen (III) und (IV), ein Wert einer Ansauglufttemperatur THin des Radiators 4, der mit einem vorbestimmten Koeffizienten kQhpest5 (dies ist auch ein Koeffizient, der vorab aus tatsächlichen Messungen erhalten wird) multipliziert wird, addiert, um eine maximale Heizfähigkeit Qhpmax und eine tatsächliche Heizfähigkeit Qhp des Radiators, wie oben beschrieben, zu berechnen.
Die Ansauglufttemperatur THin des Radiators 4 ist die Temperatur der durch den heizendes-Medium-Luft-Wärmetauscher 40 gegangenen Luft, die durch einen heizendes-Medium-Luft-Wärmetauscher-Temperatursensor 55 erfasst wird. Auf diese Weise berechnet die Steuerungseinrichtung 32 in einem Fall, in dem der heizendes-Medium-Luft-Wärmetauscher 40 des heizendes-Medium-Zirkulationskreises 23 zusammen mit dem Radiator 4 zu einem Luftstrom der Luftstrompassage 3 auf einer stromaufwärtigen Seite von dem Radiator 4 angeordnet ist, die maximale Heizfähigkeit Qhpmax und die tatsächliche Heizfähigkeit Qhp in Anbetracht der Ansauglufttemperatur THin des Radiators 4. Folglich ist es in einem Fall, in dem die durch den heizendes-Medium-Luft-Wärmetauscher 40 erwärmte Luft in den Radiator 4 strömt, möglich, die maximale Heizfähigkeit Qhpmax des Radiators 4 und die tatsächliche Heizfähigkeit Qhp davon in Anbetracht einer Änderung einer Heizquantität, die das Einströmen von erwärmter Luft begleitet, korrekt zu berechnen.
(10) Weiteres konstitutionelles Beispiel 4
Als nächstes zeigt 9 eine weitere konstitutionelle Ansicht einer Fahrzeugklimaanlageneinrichtung 1 der vorliegenden Erfindung. In diesem Fall ist der heizendes-Medium-Zirkulationskreis 23 von 8 durch einen elektrischen Heizer 73 ersetzt. Die vorliegende Erfindung ist auch für eine Fahrzeugklimaanlageneinrichtung 1 eines Kältemittelkreises R, der den elektrischen Heizer 73 einsetzt, wirksam.
(11) Weiteres konstitutionelles Beispiel 5
Als nächstes zeigt 10 noch eine weitere konstitutionelle Ansicht einer Fahrzeugklimaanlageneinrichtung 1 der vorliegenden Erfindung. Rohrstrukturen eines Kältemittelkreises R und eines heizendes-Medium-Zirkulationskreises 23 (Hilfsheizmittel) von dieser Ausführungsform sind grundsätzlich gleich zu dem Fall von 1, aber ein Radiator 4 ist nicht in einer Luftstrompassage 3 angeordnet, und ist außerhalb der Luftstrompassage angeordnet. Stattdessen ist ein heizendes-Medium-Kältemittel-Wärmetauscher 74 von diesem Fall in einem wärmeaustauschendem Verhältnis in dem Radiator 4 angeordnet.
Der heizendes-Medium-Kältemittel-Wärmetauscher 74 ist zwischen einer Zirkulationspumpe 30 und einem heizendes-Medium-heizenden-elektrischen-Heizer 35 des heizendes-Medium-Zirkulationskreises 23 mit einem heizendes-Medium-Rohr 23A verbunden, und ein heizendes-Medium-Luft-Wärmetauscher 40 des heizendes-Medium-Zirkulationskreises 23 ist in der Luftstrompassage 3 angeordnet. Gemäß einem solchen Aufbau führt ein von der Zirkulationspumpe 30 ausgestoßenes heizendes Medium einen Wärmeaustausch mit einem durch den Radiator 4 strömenden Kältemittel aus, wird durch das Kältemittel erhitzt, wird als nächstes durch den heizendes-Medium-heizenden-elektrischen-Heizer 35 erhitzt (in einem Fall, in dem der Heizer mit Energie versorgt wird, um Wärme zu erzeugen), und strahlt dann Wärme in dem heizendes-Medium-Luft-Wärmetauscher 40 ab, und wärmt dabei von der Luftstrompassage 3 zu einem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft.
Auch in der Fahrzeugklimaanlageneinrichtung 1 mit einem solchen Aufbau wird in einem Fall, in dem die Heizfähigkeit des Radiators 4 knapp wird, der heizendes-Medium-heizende-elektrische-Heizer 35 mit Energie versorgt, um das in dem heizendes-Medium-Kreis 23A strömende heizende Medium zu erhitzen und dabei ein Hilfsheizen zu ermöglichen, und, verglichen mit einem Fall, in dem, wie oben beschrieben, ein elektrischer Heizer in der Luftstrompassage 3 angeordnet ist, ist es möglich, ein elektrisch-sichereres Fahrzeuginnenraumheizen zu erzielen.
Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung in den Ausführungsformen auf eine Fahrzeugklimaanlageneinrichtung 1, die die jeweiligen Betriebsarten der Heiz-Betriebsart, der Entfeucht- und Heiz-Betriebsart, der Entfeucht- und Kühl-Betriebsart und der Kühl-Betriebsart ausführt und wechselt, angewendet wird, aber die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist, und auch bei einer Fahrzeugklimaanlageneinrichtung, die nur die Heiz-Betriebsart ausführt, wirksam ist.
Darüber hinaus sind der Aufbau und die jeweiligen numerischen Werte des in den obigen jeweiligen Ausführungsformen beschriebenen Kältemittelkreises R nicht auf die Ausführungsformen beschränkt und sind, ohne sich von dem Geist der vorliegenden Erfindung zu entfernen, veränderbar.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeugklimaanlageneinrichtung
2: Kompressor
3: Luftstrompassage
4: Radiator
6: Außenexpansionsventil
7: Außenwärmetauscher
8: Innenraumexpansionsventil
9: Wärmeabsorber
11: Verdampfungsfähigkeitssteuerungsventil
17, 20, 21, 22: Magnetventil
23: heizendes-Medium-Zirkulationskreis (Hilfsheizmittel)
26: Ansaugumschaltschieber
27: Innenraumgebläse (Gebläseventilator)
28: Luftmischschieber
30: Zirkulationspumpe (Zirkulationsmittel)
32: Steuerungseinrichtung (Steuerungsmittel)
35: heizendes-Medium-heizender-elektrischer-Heizer (elektrischer Heizer)
40: heizendes-Medium-Luft-Wärmetauscher (Hilfsheizmittel)
70, 74: heizendes-Medium-Kältemittel-Wärmetauscher
73: elektrischer Heizer (Hilfsheizmittel)
R: Kältemittelkreis

Claims

Fahrzeugklimaanlageneinrichtung, aufweisend: einen Kompressor, der ein Kältemittel verdichtet; eine Luftstrompassage, durch die zu einem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft strömt; einen Radiator, der das Kältemittel Wärme abstrahlen lässt, um die von der Luftstrompassage zu dem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft zu erwärmen; einen Wärmeabsorber, der das Kältemittel Wärme absorbieren lässt, um die von der Luftstrompassage zu dem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft zu kühlen; einen Außenwärmetauscher, der außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordnet ist, um das Kältemittel Wärme abstrahlen oder absorbieren zu lassen; und ein Steuerungsmittel, wobei die Fahrzeugklimaanlageneinrichtung zumindest eine Heiz-Betriebsart ausführt, in der das Steuerungsmittel das von dem Kompressor ausgestoßene Kältemittel in dem Radiator Wärme abstrahlen lässt, das Kältemittel, durch das Wärme abgestrahlt wurde, dekomprimiert und dann das Kältemittel in dem Außenwärmetauscher Wärme absorbieren lässt, wobei die Fahrzeugklimaanlageneinrichtung aufweist: ein Hilfsheizmittel zum Heizen der von der Luftstrompassage zu dem Fahrzeuginnenraum zuzuführenden Luft, wobei das Steuerungsmittel eine erforderliche Heizfähigkeit TGQhtr des Hilfsheizmittels auf der Basis einer erforderlichen Heizfähigkeit TGQ, die eine erforderliche Heizfähigkeit des Radiators ist, und einer tatsächlichen Heizfähigkeit Qhp, die tatsächlich durch den Radiator erzeugt wird, berechnet, um einen Mangel der tatsächlichen Heizfähigkeit Qhp zu der erforderlichen Heizfähigkeit TGQ zu ergänzen, und das Steuerungsmittel ein Verringerungsausmaß ΔQhp der tatsächlichen Heizfähigkeit Qhp aufgrund von Reifbildung des Außenwärmetauschers auf der Basis einer Differenz ΔTXO zwischen der Kältemittelverdampfungstemperatur TXO des Außenwärmetauschers und der Kältemittelverdampfungstemperatur TXObase des Außenwärmetauschers bei einer Nicht-Reifbildung berechnet, und das Verringerungsausmaß ΔQhp zu der erforderlichen Heizfähigkeit TGQhtr des Hilfsheizmittels addiert, um ein Heizen durch das Hilfsheizmittel auszuführen.
Fahrzeugklimaanlageneinrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Steuerungsmittel eine Reifbildungsrate des Außenwärmetauschers auf der Basis der Differenz ΔTXO berechnet, und in einem Fall, in dem die Reifbildungsrate nicht geringer als ein vorbestimmter Wert ist, das Steuerungsmittel den Kompressor anhält und das Hilfsheizmittel entsprechend der erforderlichen Heizfähigkeit TGQ steuert.
Fahrzeugklimaanlageneinrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Steuerungsmittel die Reifbildungsrate des Außenwärmetauschers auf der Basis des Verringerungsausmaßes ΔQhp der tatsächlichen Heizfähigkeit berechnet, und in einem Fall, in dem die Reifbildungsrate nicht geringer als ein vorbestimmter Wert ist, das Steuerungsmittel den Kompressor anhält und das Hilfsheizmittel entsprechend der erforderlichen Heizfähigkeit TGQ steuert.
Fahrzeugklimaanlageneinrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Steuerungsmittel eine durch den Radiator zu erzeugende maximale Heizfähigkeit Qhpmax berechnet, ein Verringerungsausmaß ΔQhpmax der maximalen Heizfähigkeit Qhpmax aufgrund der Reifbildung des Außenwärmetauschers auf der Basis der Differenz ΔTXO berechnet, und eine Reifbildungsrate des Außenwärmetauschers auf der Basis des Verringerungsausmaßes ΔQhpmax der maximalen Heizfähigkeit berechnet, und in einem Fall, in dem die Reifbildungsrate nicht geringer als ein vorbestimmter Wert ist, das Steuerungsmittel den Kompressor anhält und das Hilfsheizmittel entsprechend der erforderlichen Heizfähigkeit TGQ steuert.
Fahrzeugklimaanlageneinrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Steuerungsmittel eine durch den Radiator zu erzeugende maximale Heizfähigkeit Qhpmax berechnet, und ein Verringerungsausmaß ΔQhpmax der maximalen Heizfähigkeit Qhpmax aufgrund der Reifbildung des Außenwärmetauschers auf der Basis der Differenz ΔTXO berechnet, und in einem Fall, in dem das Verringerungsausmaßes ΔQhpmax nicht geringer als ein vorbestimmter Wert ist, das Steuerungsmittel den Kompressor anhält und das Hilfsheizmittel entsprechend der erforderlichen Heizfähigkeit TGQ steuert.
Fahrzeugklimaanlageneinrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Steuerungsmittel den Kompressor anhält, und in einem Fall, in dem das Verringerungsausmaß ΔQhp der tatsächlichen Heizfähigkeit nicht geringer als ein vorbestimmter Wert ist, das Hilfsheizmittel entsprechend der erforderlichen Heizfähigkeit TGQ steuert.
Fahrzeugklimaanlageneinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Steuerungsmittel die maximale Heizfähigkeit Qhpmax auf der Basis eines Luftvolumens Ga von durch den Radiator durchgehender Luft, einer Außenlufttemperatur Tam und einer oberen Grenzdrehzahl Ncmax des Kompressors berechnet, und die tatsächliche Heizfähigkeit Qhp auf der Basis des Luftvolumens Ga, der Außenlufttemperatur Tam und einer tatsächlichen Drehzahl Nc des Kompressors berechnet.
Fahrzeugklimaanlageneinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Steuerungsmittel die tatsächliche Heizfähigkeit Qhp auf der Basis einer Differenz (THout – THin) zwischen einer Temperatur THout von durch den Radiator durchgegangener Luft und einer Ansauglufttemperatur THin des Radiators, einer spezifischen Wärme Ca der in den Radiator strömenden Luft und des Luftvolumens Ga der durch den Radiator durchgehenden Luft berechnet.
Fahrzeugklimaanlageneinrichtung gemäß Anspruch 7, wobei in einem Fall, in dem das Hilfsheizmittel zusammen mit dem Radiator zu einem Strom der Luft der Luftstrompassage auf einer stromaufwärtigen Seite von dem Radiator angeordnet ist, das Steuerungsmittel die maximale Heizfähigkeit Qhpmax und die tatsächliche Heizfähigkeit Qhp in Anbetracht einer Ansauglufttemperatur THin des Radiators berechnet.
Fahrzeugklimaanlageneinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, aufweisend: einen heizendes-Medium-Zirkulationskreis, der einen heizendes-Medium-Luft-Wärmetauscher, einen elektrischen Heizer und ein Zirkulationsmittel hat, und in dem das Zirkulationsmittel ein von dem elektrischen Heizer erhitztes heizendes Medium durch den heizendes-Medium-Luft-Wärmetauscher zirkuliert, wobei der heizendes-Medium-Luft-Wärmetauscher das Hilfsheizmittel bildet.
Fahrzeugklimaanlageneinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Hilfsheizmittel aus einem elektrischen Heizer gebildet ist.
Fahrzeugklimaanlageneinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Radiator außerhalb der Luftstrompassage angeordnet ist, und das Hilfsheizmittel aus einem heizendes-Medium-Zirkulationskreis gebildet ist, der einen heizendes-Medium-Kältemittel-Wärmetauscher, um einen Wärmeaustausch mit dem Radiator auszuführen, einen in der Luftstrompassage angeordneten heizendes-Medium-Luft-Wärmetauscher, einen elektrischen Heizer und ein Zirkulationsmittel hat, und in dem das Zirkulationsmittel ein durch den heizendes-Medium-Kältemittel-Wärmetauscher und/oder den elektrischen Heizer erhitztes heizendes Medium durch einen heizendes-Medium-Luft-Wärmetauscher zirkuliert.