DE112015003005T5

DE112015003005T5 - Kältekreislaufvorrichtung

Info

Publication number: DE112015003005T5
Application number: DE112015003005.0T
Authority: DE
Inventors: Mikiharu Kuwahara
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-06-27
Filing date: 2015-06-16
Publication date: 2017-03-16
Also published as: CN106537065A; US20170151856A1; CN106537065B; WO2015198559A1; JP6277888B2; JP2016011760A; US10493818B2

Abstract

Wenn die Entfeuchtungsheizung eines Raums, der klimatisiert werden soll, durchgeführt wird, wird eine Kältekreislaufvorrichtung auf einen Kältemittelkreis geschaltet, in dem eine Strömung eines aus einem Innenstrahler (13) strömenden Kältemittels verzweigt wird, und eines der verzweigten Kältemittel wird von einem Innenexpansionsventil (17b) dekomprimiert, um in einem Innenverdampfer (19) zu verdampfen, während das andere der verzweigten Kältemittel in einen hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang (18a) eines Innenwärmetauschers (18) strömt und dann von einem Außenexpansionsventil (17a) dekomprimiert wird, um in einem Außenwärmetauscher (15) zu verdampfen. Ferner werden in dem Kältemittelkreis eine Strömung des aus dem Innenverdampfer (19) strömenden Kältemittels und eine Strömung des aus dem Außenwärmetauscher (15) strömenden Kältemittels in einem niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang (18b) des Innenwärmetauschers (18) vereinigt. Auf diese Weise wird verhindert, dass das in den Innenverdampfer (19) strömende Kältemittel ein flüssigphasiges Kältemittel mit einem unnötigerweise hohen Unterkühlungsgrad wird, wodurch die geeignete Entfeuchtungsheizung erreicht wird.

Description

Verweis auf verwandte Anmeldung
Die Anmeldung basiert auf einer japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-132115 , eingereicht am 27. Juni 2014, deren Inhalte hier in ihrer Gesamtheit per Referenz eingebunden sind.
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Kältekreislaufvorrichtung mit einem Innenwärmetauscher.
Hintergrundtechnik
Herkömmlicherweise ist eine Klimatisierungs-Dampfkompressionskältekreislaufvorrichtung, die auf eine Klimaanlage anwendet wird, dafür bekannt, dass sie einen Innenwärmetauscher umfasst. Diese Art von Innenwärmetauscher ist konstruiert, um Wärme zwischen hochdruck- und niederdruckseitigen Kältemitteln in einem Kreislauf auszutauschen, wodurch sie die Wirkung der Vergrößerung einer Enthalpiedifferenz (Kältekapazität) zwischen auslass- und einlassseitigen Kältemitteln in einem anderen Wärmetauscher, der als ein Verdampfer dient, zeigt, um einen Leistungskoeffizienten (COP) des Kreislaufs zu verbessern.
Zum Beispiel offenbart das Patentdokument 1 eine Klimatisierungs-Dampfkompressionskältekreislaufvorrichtung mit einem Innenwärmetauscher. Die Kältekreislaufvorrichtung ist derart aufgebaut, dass sie zwischen einem Kältemittelkreis für eine Luftkühlbetriebsart zum Kühlen von Lüftungsluft, die in einen Raum geblasen werden soll, der klimatisiert werden soll, und einem Kältemittelkreis für eine Entfeuchtungsheizbetriebsart zum Wiederheizen der gekühlten und entfeuchteten Lüftungsluft umschaltbar ist.
Insbesondere ist die in dem Patentdokument 1 beschriebene Kältekreislaufvorrichtung aufgebaut, um den Kältemittelkreis in der Luftkühlbetriebsart umzuschalten. In dem Kältemittelkreis zirkuliert ein Kältemittel in dieser Reihenfolge durch einen Kompressor, einen Außenwärmetauscher, einen hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang des Innenwärmetauschers, eine Dekompressionsvorrichtung für einen Innenverdampfer, den Innenverdampfer, einen niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang des Innenwärmetauschers und den Kompressor. Der Außenwärmetauscher tauscht Wärme zwischen dem Kältemittel und der Außenluft aus. Der Innenwärmetauscher tauscht Wärme zwischen dem Kältemittel und der Lüftungsluft aus, die in den Raum, der klimatisiert werden soll, geblasen werden soll, wodurch die Lüftungsluft gekühlt wird.
Die Kältekreislaufvorrichtung ist aufgebaut, um auf den Kältemittelkreis in der Entfeuchtungsheizbetriebsart zu schalten. In dem Kältemittelkreis zirkuliert das Kältemittel in dieser Reihenfolge durch den Kompressor, einen Innenstrahler, einen Verzweigungsabschnitt, den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang des Innenwärmetauschers, die Dekompressionsvorrichtung für den Innenverdampfer, den Innenverdampfer, einen Vereinigungsabschnitt, den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang des Innenwärmetauschers und den Kompressor. Gleichzeitig zirkuliert das Kältemittel in dem Kältemittelkreis auch in dieser Reihenfolge durch den Verzweigungsabschnitt, eine Dekompressionsvorrichtung für den Außenwärmetauscher, den Außenwärmetauscher und den Vereinigungsabschnitt. Der Innenstrahler tauscht Wärme zwischen dem Kältemittel und von dem Verdampfer gekühlter Lüftungsluft aus, um dadurch die Lüftungsluft zu heizen.
Auf diese Weise ist die in dem Patentdokument 1 beschriebene Kältekreislaufvorrichtung konstruiert, um die Kältekapazität des Innenverdampfers in beiden Betriebsarten der Luftkühlbetriebsart und der Entfeuchtungsheizbetriebsart zu verbessern, wodurch der COP des Kreislaufs verbessert wird.
Dokument der verwandten Technik
Patentdokument

Patentdokument 1: Japanische Patentveröffentlichung Nr. 5391379

Zusammenfassung der Erfindung
Wie vorstehend erwähnt, lässt die in dem Patentdokument 1 beschriebene Kältekreislaufvorrichtung zu, dass in der Entfeuchtungsheizbetriebsart eines der Kältemittel, das von dem Verzweigungsabschnitt verzweigt wird, in den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang des Innenwärmetauschers strömt, und lässt auch zu, dass ein Kältemittel, zu dem die Kältemittel in dem Vereinigungsabschnitt vereinigt werden, in den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang des Innenwärmetauschers strömt. Auf diese Weise wird der Durchsatz (Massendurchsatz) des hochdruckseitigen Kältemittels, das durch den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang strömt, in der Entfeuchtungsheizbetriebsart kleiner als der des niederdruckseitigen Kältemittels, das durch den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang strömt.
Aus diesem Grund wird die Enthalpie des Kältemittels, das aus dem hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang strömt, erheblich verringert, wodurch das in den Innenverdampfer strömende Kältemittel in manchen Fällen ein flüssigphasiges Kältemittel mit einem hohen Unterkühlungsgrad werden könnte.
Wenn ein flüssigphasiges Kältemittel mit dem hohen Unterkühlungsgrad in den Innenverdampfer strömt, wird die Verteilbarkeit des Kältemittels in dem Innenverdampfer verschlechtert, was es wahrscheinlicher macht, dass eine Temperaturverteilung in der von dem Innenverdampfer gekühlten Lüftungsluft bewirkt wird. Als ein Ergebnis kann ein Teil der Lüftungsluft, die in den Raum, der klimatisiert werden soll, geblasen werden soll, nicht ausreichend entfeuchtet werden, wobei es nicht gelingt, die geeignete Entfeuchtungsheizung des Raums, der klimatisiert werden soll, zu erreichen.
Angesichts der vorangehenden Angelegenheit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, die geeignete Entfeuchtungsheizung eines Raums, der klimatisiert werden soll, in einer Kältekreislaufvorrichtung für eine Klimaanlage, die einen Innenwärmetauscher umfasst, zu erreichen.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Kältekreislaufvorrichtung, die für eine Klimaanlage verwendet werden soll: einen Kompressor, der geeignet ist, ein Kältemittel zu komprimieren und abzugeben; einen Innenstrahler, der Lüftungsluft, die in einen Raum, der klimatisiert werden soll, geblasen werden soll, unter Verwendung eines hochdruckseitigen Kältemittels in einem Kreislauf als eine Wärmequelle heizt; einen Innenverdampfer, der die Lüftungsluft durch Austauschen von Wärme zwischen einem niederdruckseitigen Kältemittel in dem Kreislauf und der Lüftungsluft kühlt, bevor es den Innenstrahler durchläuft; einen Außenwärmetauscher, der Wärme zwischen dem Kältemittel und Außenluft austauscht; eine erste Dekompressionsvorrichtung, die das Kältemittel, das in den Innenverdampfer strömt, dekomprimiert; eine zweite Dekompressionsvorrichtung, die das in den Außenwärmetauscher strömende Kältemittel dekomprimiert; einen Innenwärmetauscher, der Wärme zwischen dem hochdruckseitigen Kältemittel und dem niederdruckseitigen Kältemittel austauscht; einen Verzweigungsabschnitt, der eine Strömung des aus dem Innenstrahler strömenden Kältemittels verzweigt; einen Vereinigungsabschnitt, der eine Strömung des aus dem Innenverdampfer strömenden Kältemittels mit einer Strömung des aus dem Außenwärmetauscher strömenden Kältemittels vereinigt; und einen Kältemittelkreis-Umschaltabschnitt, der einen Kältemittelkreis in dem Kreislauf umschaltet.
Der Kältemittelkreis-Umschaltabschnitt ist derart aufgebaut, dass er zwischen einem ersten Kältemittelkreis und einem zweiten Kältemittelkreis umschaltbar ist. Hier ist der erste Kältemittelkreis geeignet, zuzulassen, dass das von dem Kompressor abgegebene Kältemittel in dieser Reihenfolge durch den Außenwärmetauscher, einen hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang des Innenwärmetauschers, die erste Dekompressionsvorrichtung, den Innenverdampfer, einen niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang des Innenwärmetauschers und eine Ansaugöffnungsseite des Kompressors zirkuliert. Im Gegensatz dazu ist der zweite Kältemittelkreis geeignet, zuzulassen, dass das von dem Kompressor abgegebene Kältemittel in dieser Reihenfolge durch den Innenstrahler, den Verzweigungsabschnitt, die erste Dekompressionsvorrichtung, den Innenverdampfer, den Vereinigungsabschnitt, den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang und die Ansaugöffnungsseite des Kompressors zirkuliert, während er gleichzeitig zulässt, dass das von dem Kompressor abgegebene Kältemittel in dieser Reihenfolge durch den Innenstrahler, den Verzweigungsabschnitt, den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang, die zweite Dekompressionsvorrichtung, den Außenwärmetauscher, den Vereinigungsabschnitt, den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang und die Ansaugöffnungsseite des Kompressors zirkuliert.
Wenn der Kältemittelkreis-Umschaltabschnitt auf den ersten Kältemittelkreis umschaltet, wird die Lüftungsluft somit von dem Innenverdampfer gekühlt, wodurch das Luftkühlen des Raums, der klimatisiert werden soll, ermöglicht wird.
Wenn außerdem auf den ersten Kühlmittelkreis umgeschaltet wird, tauscht der Innenwärmetauscher Wärme zwischen dem hochdruckseitigen Kältemittel auf der strömungsaufwärtigen Seite des Innenverdampfers und dem niederdruckseitigen Kältemittel auf der strömungsabwärtigen Seite des Innenverdampfers aus, wodurch eine Enthalpiedifferenz (Kältekapazität) zwischen den auslass- und einlassseitigen Kältemitteln des Innenverdampfers vergrößert wird, wodurch der COP des Kreislaufs verbessert wird.
Zu dieser Zeit wird in dem Innenwärmetauscher der Durchsatz (Massendurchsatz) des hochdruckseitigen Kältemittels, das durch den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang zirkuliert, im Wesentlichen gleich dem des niederdruckseitigen Kältemittels, das durch den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang zirkuliert. Auf diese Weise kann das in den Innenverdampfer strömende Kältemittel davon abgehalten werden, ein flüssigphasiges Kältemittel mit einem unnötig hohen Unterkühlungsgrad zu werden.
Daher kann das Auftreten einer Temperaturverteilung in der von dem Innenverdampfer gekühlten Lüftungsluft verhindert werden, um die geeignete Luftkühlung des Raums, der klimatisiert werden soll, zu erreichen.
Wenn der Kältemittelkreis-Umschaltabschnitt auf den zweiten Kältemittelkreis umschaltet, kann die von dem Innenverdampfer gekühlte und entfeuchtete Lüftungsluft von dem Innenstrahler wieder geheizt werden, wodurch die Entfeuchtungsheizung des Raums, der klimatisiert werden soll, ermöglicht wird.
Außerdem tauscht der Innenwärmetauscher Wärme zwischen dem hochdruckseitigen Kältemittel auf der strömungsaufwärtigen Seite des Außenwärmetauschers, das in dem Verzweigungsabschnitt verzweigt wird, und dem niederdruckseitigen Kältemittel, zu dem die Kältemittel in dem Vereinigungsabschnitt vereinigt werden, aus, um dadurch eine Kältekapazität des Außenwärmetauschers zu vergrößern, wodurch der COP des Kreislaufs verbessert wird. Auf diese Weise kann die Wärme zum erneuten Heizen der Lüftungsluft in dem Außenwärmetauscher aus der Außenluft wirksam aufgenommen werden.
Zu dieser Zeit wird in dem Innenwärmetauscher der Durchsatz (Massendurchsatz) des hochdruckseitigen Kältemittels, das durch den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang zirkuliert, niedriger als der des niederdruckseitigen Kältemittels, das durch den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang zirkuliert. Wenngleich das in den Außenwärmetauscher strömende Kältemittel ein flüssigphasiges Kältemittel mit einer hohen Unterkühlungsgrad sein könnte, wird somit das in den Innenverdampfer strömende Kältemittel kein flüssigphasiges Kältemittel, das einen unnötig hohen Unterkühlungsgrad hat.
Daher kann das Auftreten einer Temperaturverteilung in der von dem Innenverdampfer gekühlten Lüftungsluft verhindert werden, um die geeignete Entfeuchtungsheizung des Raums, der klimatisiert werden soll, zu erreichen.
Gemäß einer zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Kältekreislaufvorrichtung, die in einer Klimaanlage verwendet werden soll: einen Kompressor, der geeignet ist, ein Kältemittel zu komprimieren und abzugeben; einen Innenstrahler, der Lüftungsluft, die in einen Raum, der klimatisiert werden soll, geblasen werden soll, unter Verwendung eines hochdruckseitigen Kältemittels in einer Kreislauf als eine Wärmequelle heizt; einen Innenverdampfer, der die Lüftungsluft durch Austauschen von Wärme zwischen einer niederdruckseitigen Kältemittel in dem Kreislauf und der Lüftungsluft kühlt, bevor es den Innenstrahler durchläuft; einen Außenwärmetauscher, der Wärme zwischen dem Kältemittel und Außenluft austauscht; eine erste Dekompressionsvorrichtung, die das Kältemittel, das in den Innenverdampfer strömt, dekomprimiert; eine zweite Dekompressionsvorrichtung, die das in den Außenwärmetauscher strömende Kältemittel dekomprimiert; einen Innenwärmetauscher, der Wärme zwischen dem hochdruckseitigen Kältemittel und dem niederdruckseitigen Kältemittel austauscht; einen Umleitungsdurchgang, der zulässt, dass das Kältemittel einen hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang und/oder einen niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang des Innenwärmetauschers umgeht; eine Öffnungs-/Schließvorrichtung, die den Umleitungsdurchgang öffnet und schließt; einen Verzweigungsabschnitt, der eine Strömung des aus dem Innenstrahler strömenden Kältemittels verzweigt; einen Vereinigungsabschnitt, der eine Strömung des aus dem Innenverdampfer strömenden Kältemittels mit einer Strömung des aus dem Außenwärmetauscher strömenden Kältemittels vereinigt; und einen Kältemittelkreis-Umschaltabschnitt, der einen Kältemittelkreis in dem Kreislauf umschaltet.
Der Kältemittelkreis-Umschaltabschnitt ist derart aufgebaut, dass er zwischen einem dritten Kältemittelkreis und einem vierten Kältemittelkreis umschaltbar ist. Hier ist der dritte Kältemittelkreis geeignet, zuzulassen, dass das von dem Kompressor abgegebene Kältemittel in einem Zustand, in dem die Öffnungs-/Schließvorrichtung den Umleitungsdurchgang schließt, in dieser Reihenfolge durch den Außenwärmetauscher, den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang, die erste Dekompressionsvorrichtung, den Innenverdampfer, den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang und eine Ansaugöffnungsseite des Kompressors zirkuliert. Außerdem ist der vierte Kältemittelkreis geeignet, zuzulassen, dass das von dem Kompressor abgegebene Kältemittel in einem Zustand, in dem die Öffnungs-/Schließvorrichtung den Umleitungsdurchgang öffnet, in dieser Reihenfolge durch den Innenstrahler, den Verzweigungsabschnitt, die erste Dekompressionsvorrichtung, den Innenverdampfer, den Vereinigungsabschnitt und die Ansaugöffnungsseite des Kompressors zirkuliert, während er gleichzeitig zulässt, dass das von dem Kompressor abgegebene Kältemittel in dieser Reihenfolge durch den Innenstrahler, den Verzweigungsabschnitt, die zweite Dekompressionsvorrichtung, den Außenwärmetauscher, den Vereinigungsabschnitt und die Ansaugöffnungsseite des Kompressors zirkuliert.
Wenn der Kältemittelkreis-Umschaltabschnitt auf den dritten Kältemittelkreis umschaltet, kann somit die Luftkühlung des Raums, der klimatisiert werden soll, auf die gleiche Weise wie bei dem vorstehend beschriebenen ersten Aspekt durchgeführt werden. Ferner kann der COP des Kreislaufs durch die Wirkung des Innenwärmetauschers verbessert werden.
Wenn der Kältemittelkreis-Umschaltabschnitt auf den vierten Kühlmittelkreis umschaltet, kann die Entfeuchtungsheizung des Raums, der klimatisiert werden soll, auf die gleiche Weise wie bei dem vorstehend beschriebenen ersten Aspekt durchgeführt werden. Wenn ferner auf den vierten Kältemittelkreis geschaltet wird, öffnet die Öffnungs-/Schließvorrichtung den Umleitungsdurchgang, wodurch der Wärmeaustausch zwischen den hochdruckseitigen und niederdruckseitigen Kältemitteln in dem Innenwärmetauscher verhindert wird. Auf diese Weise kann das in den Innenverdampfer strömende Kältemittel davon abgehalten werden, ein flüssigphasiges Kältemittel mit einem unnötig hohen Unterkühlungsgrad zu werden.
Daher kann das Auftreten einer Temperaturverteilung in der von dem Innenverdampfer gekühlten Lüftungsluft verhindert werden, um die geeignete Entfeuchtungsheizung des Raums, der klimatisiert werden soll, zu erreichen.
Hier ist das hochdruckseitige Kältemittel in dem Kältemittelkreislauf ein Kältemittel, das durch den Kältemittelströmungsweg zirkuliert, der von der Abgabeöffnungsseite des Kompressors zu der Einlassseite eines oder beider der ersten und zweiten Dekompressionsvorrichtungen, die die Dekompressionswirkung zeigen, führt.
Wenn daher beide Dekompressionsvorrichtungen die Dekompressionswirkung zeigen, werden das Kältemittel, das durch den Kältemittelströmungsweg zirkuliert, der von der Abgabeöffnungsseite des Kompressors zu der Einlassseite der ersten Dekompressionsvorrichtung führt, ebenso wie das Kältemittel, das durch den Kältemittelströmungsweg zirkuliert, der von der Abgabeöffnungsseite des Kompressors zu der Einlassseite der zweiten Dekompressionsvorrichtung führt, beide die hochdruckseitigen Kältemittel.
Andererseits ist das niederdruckseitige Kältemittel in dem Kreislauf ein Kältemittel, das durch den Kältemittelströmungsweg zirkuliert, der von der Auslassseite einer oder beider der ersten und zweiten Dekompressionsvorrichtungen, die die Dekompressionswirkung zeigen, zu der Ansaugseite des Kompressors führt.
Wenn daher beide Dekompressionsvorrichtungen die Dekompressionswirkung zeigen, werden das Kältemittel, das durch den Kältemittelströmungsweg zirkuliert, der von der Auslassseite der ersten Dekompressionsvorrichtung zu der Ansaugöffnung des Kompressors führt, ebenso wie das Kältemittel, das durch den Kältemittelströmungsweg zirkuliert, der von der Auslassseite der zweiten Dekompressionsvorrichtung zu der Ansaugseite des Kompressors führt, beide die niederdruckseitigen Kältemittel.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Gesamtaufbaudiagramm einer Fahrzeugklimaanlage, das die Strömung eines Kältemittels in einer Kältekreislaufvorrichtung in einer Luftkühlbetriebsart gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
2 ist ein Gesamtaufbaudiagramm der Fahrzeugklimaanlage, das die Strömung eines Kältemittels in der Kältekreislaufvorrichtung in einer Entfeuchtungsheizbetriebsart gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
3 ist ein Blockdiagramm, das eine elektrische Steuereinheit der Fahrzeugklimaanlage in der ersten Ausführungsform zeigt.
4 ist ein Mollier-Diagramm, das Änderungen in dem Zustand des Kältemittels in der Kältekreislaufvorrichtung in der Entfeuchtungsheizbetriebsart der ersten Ausführungsform zeigt.
5 ist ein Diagramm, das den Durchsatz und die Kältemitteldichte in Relation zu dem Zustand eines einlassseitigen Kältemittels in dem hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang des Innenwärmetauschers in der ersten Ausführungsform zeigt.
6 ist ein Gesamtaufbaudiagramm einer Fahrzeugklimaanlage, das die Strömung eines Kältemittels in einer Kältekreislaufvorrichtung in einer Luftkühlbetriebsart gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
7 ist ein Gesamtaufbaudiagramm der Fahrzeugklimaanlage, das die Strömung des Kältemittels in der Kältekreislaufvorrichtung in einer Entfeuchtungsheizbetriebsart gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
8 ist ein Blockdiagramm, das eine elektrische Steuereinheit der Fahrzeugklimaanlage in der zweiten Ausführungsform zeigt.
9 ist ein Mollier-Diagramm, das Änderungen in dem Zustand des Kältemittels in der Kältekreislaufvorrichtung in der Entfeuchtungsheizbetriebsart der zweiten Ausführungsform zeigt.
Beschreibung der Ausführungsformen
(Erste Ausführungsform)
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird nachstehend unter Bezug auf 1 bis 5 beschrieben. In dieser Ausführungsform wird eine Kältekreislaufvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung auf eine Fahrzeugklimaanlage 1 für ein Elektrofahrzeug angewendet, das eine Antriebskraft zum Fahren von einem Fahrelektromotor erhält. Die Kältekreislaufvorrichtung 10 in der Fahrzeugklimaanlage 1 dient dazu, die Lüftungsluft, die in das Fahrzeuginnere als ein Raum, der klimatisiert werden soll, geblasen werden soll, zu kühlen oder zu heizen.
Die Kältekreislaufvorrichtung 10 ist derart aufgebaut, dass sie zwischen einem Kältemittelkreis (siehe 1) in einer Luftkühlbetriebsart zum Durchführen der Luftkühlung des Fahrzeuginneren durch Kühlen der Lüftungsluft und einem Kältemittelkreis (siehe 2) in einer Entfeuchtungsheizbetriebsart zum Durchführen der Entfeuchtungsheizung des Fahrzeuginneren durch Wiederheizen der gekühlten und entfeuchteten Lüftungsluft umschaltbar ist.
Die Kältekreislaufvorrichtung 10 bildet einen unterkritischen Dampfkompressionskältekreislauf, in dem ein hochdruckseitiger Kältemitteldruck Pd den kritischen Druck des Kältemittels nicht übersteigt, wobei ein Kältemittel auf Hydrofluorkarbonat-(HFC-)Basis (z. B. R134a) als das Kältemittel verwendet wird. Offensichtlich kann ein Kältemittel auf Hydrofluoroolefin-(HFO-)Basis (z. B. R1234yf) oder ähnliches als das Kältemittel verwendet werden. Ferner wird Kältemaschinenöl zum Schmieren des Kompressors 11 in das Kältemittel gemischt, und ein Teil des Kältemaschinenöls zirkuliert zusammen mit dem Kältemittel durch den Kreislauf.
Von den Komponenten der Kältekreislaufvorrichtung 10 ist der Kompressor 11 in einer Motorhaube des Fahrzeugs angeordnet und geeignet, das Kältemittel in der Kältekreislaufvorrichtung 10 anzusaugen, zu komprimieren und abzugeben. Der Kompressor 11 dieser Ausführungsform ist als ein elektrischer Kompressor aufgebaut, der einen Mechanismus mit fester Verdrängung umfasst, dessen Abgabekapazität fest ist, der von einem elektrischen Aktuator angetrieben wird. Insbesondere kann der für die Verwendung geeignete Kompressionsmechanismus verschiedene Arten von Kompressionsmechanismen, wie etwa einen Spiralkompressionsmechanismus und einen Drehschieberkompressionsmechanismus umfassen.
Der Betrieb des Elektromotors (die Drehzahl) wird von einem Steuersignal gesteuert, das von einer Klimatisierungssteuerung 40 ausgegeben wird, die später beschrieben werden soll. Der Elektromotor kann entweder einen Wechselstrommotor oder einen Gleichstrommotor verwenden. Die Klimatisierungssteuerung 40 steuert die Drehzahl des Elektromotors, wodurch die Kältemittelabgabekapazität des Kompressionsmechanismus geändert wird.
Die Kältemittelauslassseite des Kompressors 11 ist mit einer Kältemittelzuströmungs-/Ausströmungsöffnung eines ersten Dreiwegeventils 12a verbunden. Das erste Dreiwegeventil 12a ist ein Kältemittelkreisschalter, der in der Luftkühlbetriebsart auf einen Kältemittelkreis zum Verbinden einer Abgabeöffnungsseite des Kompressors 11 mit einer Kältemittelzuströmungs-/Ausströmungsöffnung eines zweiten Dreiwegeventils 12b schaltet und in der Entfeuchtungsheizbetriebsart auf einen Kältemittelkreis zum Verbinden der Abgabeöffnungsseite des Kompressors 11 mit einer Kältemittleinlassseite eines Innenstrahlers 13 schaltet. Beachten Sie, dass der Betrieb des ersten Dreiwegeventils 12a durch eine Steuerspannung gesteuert wird, die von der Klimatisierungssteuerung 40 ausgegeben wird.
Der Innenstrahler 13 ist in einem Gehäuse 31 einer Innenklimatisierungseinheit 30 angeordnet, die später beschrieben werden soll. Der Innenstrahler 13 ist ein Heizwärmetauscher, der die Lüftungsluft unter Verwendung des von dem Kompressor 11 abgegebenen Kältemittels als eine Wärmequelle heizt. Detaillierter tauscht der Innenstrahler 13 Wärme zwischen dem von dem Kompressor 11 abgegebenen Kältemittel und der Lüftungsluft, die einen Innenverdampfer 19, der später beschrieben werden soll, durchläuft, aus, wodurch die Lüftungsluft geheizt wird. Eine Kältemittelauslassseite des Innenstrahlers 13 ist mit einer Zuströmungs-/Ausströmungsöffnung eines Drehwegeventils 14, das mit einer Verzweigungsfunktion ausgestattet ist, verbunden, das später beschrieben werden soll.
Das zweite Dreiwegeventil 12b ist ein Kältemittelkreisschalter, der in der Luftkühlbetriebsart auf einen Kältemittelkreis zum Verbinden einer anderen Kältemittelzuströmungs-/Ausströmungsöffnung des ersten Dreiwegeventils 12a mit einer Kältemittelzuströmungs-/Ausströmungsöffnung eines Außenwärmetauschers 15 schaltet und in der Entfeuchtungsheizbetriebsart auf einen Kältemittelkreis zum Verbinden einer Kältemittelzuströmungs-/Ausströmungsöffnung des Außenwärmetauschers 15 mit einer Kältemittelzuströmungsöffnung einer Dreiwegeverbindung 16 schaltet. Das zweite Dreiwegeventil 12b hat im Wesentlichen den gleichen grundlegenden Aufbau wie das erste Dreiwegeventil 12a.
Die Dreiwegeverbindung 16 dient als ein Vereinigungsabschnitt, der zumindest in der Entfeuchtungsheizbetriebsart die Strömung des Kältemittels, das aus dem Innenverdampfer 19 strömt und ein Verdampfungsdruckeinstellventil 20 durchläuft, mit der Strömung des Kältemittels, das aus dem Außenwärmetauscher 15 strömt und das zweite Dreiwegeventil 12b durchläuft, vereinigt. Das heißt, die Dreiwegeverbindung 16 verwendet zumindest in der Entfeuchtungsheizbetriebsart zwei von drei Kältemittelzuströmungsöffnungen als Kältemittelzuströmungsöffnungen und die verbleibende eine als Kältemittelausströmungsöffnung.
Eine derartige Dreiwegeverbindung kann durch Zusammenfügen von Rohrleitungen mit verschiedenen Durchmessern oder durch Bereitstellen mehrerer Kältemitteldurchgänge in einem Metall- oder Harzblock ausgebildet werden.
Der Außenwärmetauscher 15 ist ein Wärmetauscher, der auf der Vorderseite der Fahrzeugmotorhaube angeordnet ist und geeignet ist, Wärme zwischen dem Kältemittel, das durch sein Inneres zirkuliert, und einer Fahrzeugaußenluft (Außenluft), die von einem (nicht gezeigten) Gebläseventilator geblassen wird, auszutauschen. Der Gebläseventilator ist ein elektrisches Gebläse, dessen Drehzahl (Blaskapazität) von einer Steuerspannung gesteuert wird, die von der Klimatisierungssteuerung 40 ausgegeben wird.
Eine Zuströmungs-/Ausströmungsöffnung eines Außenexpansionsventils 17a ist an der anderen Kältemittelzuströmungs-/Ausströmungsöffnung des Außenwärmetauschers 15 angeordnet. Das Außenexpansionsventil 17a dient als eine Dekompressionsvorrichtung (zweite Dekompressionsvorrichtung), die zumindest in der Entfeuchtungsheizbetriebsart das Kältemittel, das in den Außenwärmetauscher strömen soll, dekomprimiert. Das Außenexpansionsventil 17a ist ein variabler Drosselmechanismus, der einen Ventilkörper, der derart aufgebaut ist, dass sein Drosselöffnungsgrad variabel ist, und einen elektrischen Aktuator, der durch einen Schrittmotor zum Variieren des Drosselöffnungsgrads des Ventilkörpers ausgebildet ist, umfasst.
Ferner ist das Außenexpansionsventil 17a als ein variabler Drosselmechanismus aufgebaut, der mit einer vollständigen Öffnungsfunktion ausgestattet ist, der durch vollständiges Öffnen des Drosselöffnungsgrads, fast ohne eine Kältemitteldekompressionsfunktion zu zeigen, lediglich als ein Kältemitteldurchgang dient. Beachten Sie, dass der Betrieb des Außenexpansionsventils von einem Steuersignal (Steuerimpuls) gesteuert wird, das von der Klimatisierungssteuerung 40 ausgegeben wird.
Die andere Zuströmungs-/Ausströmungsöffnung des Außenexpansionsventils 17a ist mit einer Zuströmungs-/Ausströmungsöffnung eines hochdruckseitigen Kältemitteldurchgangs 18a eines Innenwärmetauschers 18 verbunden. Der Innenwärmetauscher 18 dient dazu, Wärme zwischen den hochdruck- und niederdruckseitigen Kältemitteln in dem Kreislauf auszutauschen, um dadurch die Enthalpie des hochdruckseitigen Kältemittels zu verringern.
Ein derartiger Innenwärmetauscher 18 kann einen Doppelrohrwärmetauscher verwenden, der ein Außenrohr und ein innerhalb des Außenrohrs angeordnetes Innenrohr umfasst. Das Außenrohr bildet den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18a für die Zirkulation des hochdruckseitigen Kältemittels. Das Innenrohr bildet einen niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18b für die Zirkulation des niederdruckseitigen Kältemittels. Außerdem ist in dem Innenwärmetauscher 18 dieser Ausführungsform eine Durchgangsquerschnittsfläche des hochdruckseitigen Kältemitteldurchgangs 18a für die Zirkulation des hochdruckseitigen Kältemittels mit einer höheren Dichte ausgebildet, so dass sie kleiner als eine Durchgangsquerschnittsfläche des niederdruckseitigen Kältemitteldurchgangs 18b für die Zirkulation des niederdruckseitigen Kältemittels mit einer niedrigeren Dichte ist.
Hier ist das hochdruckseitige Kältemittel in dem Kreislauf dieser Ausführungsform ein Kältemittel, das durch einen Kältemittelströmungsweg zirkuliert, der von der Abgabeöffnungsseite des Kompressors 11 zu der Einlassseite der Dekompressionsvorrichtung führt, der eine Dekompressionswirkung zeigt (das Außenexpansionsventil 17a und ein Innenexpansionsventil 17b, das in dieser Ausführungsform später beschrieben werden soll). Daher hat das hochdruckseitige Kältemittel ohne Berücksichtigung des Druckabfalls, der andernfalls auftreten würde, wenn das Kältemittel durch den Kreislauf zirkuliert, im Wesentlichen den gleichen Druck wie das Abgabekältemittel, das von dem Kompressor 11 abgegeben wird.
Andererseits ist das niederdruckseitige Kältemittel in dem Kreislauf ein Kältemittel, das durch einen Kältemittelströmungsweg zirkuliert, der von der Auslassseite der Dekompressionsvorrichtung, die die Dekompressionswirkung zeigt, zu der Ansaugöffnungsseite des Kompressors 11 führt. Daher hat das niederdruckseitige Kältemittel ohne Berücksichtigung des Druckverlusts, der andernfalls auftreten würde, wenn das Kältemittel durch den Kreislauf zirkuliert, im Wesentlichen den gleichen Druck wie das Ansaugkältemittel, das in den Kompressor 11 gesaugt wird.
Ferner ist die andere Zuströmungs-/Ausströmungsseite des hochdruckseitigen Kältemitteldurchgangs 18a des Innenwärmetauschers 18 mit einer anderen Zuströmungs-/Ausströmungsöffnungsseite des mit einer Verzweigungsfunktion ausgestatteten Dreiwegeventils 14 verbunden. Eine weitere Zuströmungs-/Ausströmungsöffnungsseite des mit einer Verzweigungsfunktion ausgestatteten Dreiwegeventils 14 ist mit der Zuströmungsöffnungsseite des Innenexpansionsventils 17b als eine Dekompressionsvorrichtung (erste Dekompressionsvorrichtung) zum Dekomprimieren des Kältemittels, das in den Innenverdampfer 19 strömen soll, verbunden. Das Innenexpansionsventil 17b hat im Wesentlichen die gleiche grundlegende Struktur wie das Außenexpansionsventil 17a.
Das mit einer Verzweigungsfunktion ausgestattete Dreiwegeventil 14 hat einen Durchgangsausbildungsabschnitt 14a, der die gleiche Struktur wie die vorstehend erwähnte Dreiwegeverbindung 16 hat, und einen elektrischen Öffnungs-/Schließmechanismus 14b, der eine Zuströmungs-/Ausströmungsöffnung des Durchgangsausbildungsabschnitts 14a, der mit einer Kältemittelauslassseite des Innenstrahlers 13 verbunden ist, öffnet und schließt. Der Betrieb des Öffnungs-/Schließmechanismus 14b wird von einer Steuerspannung gesteuert, die von der Klimatisierungssteuerung 40 ausgegeben wird.
In der Luftkühlbetriebsart dient das mit einer Verzweigungsfunktion ausgestattete Dreiwegeventil 14 dazu, auf einen Kältemittelkreis zu schalten, der die andere Zuströmungs-/Ausströmungsöffnung des hochdruckseitigen Kältemitteldurchgangs 18a mit einer Zuströmungs-/Ausströmungsöffnung des Innenexpansionsventils 17b verbindet. In der Entfeuchtungsheizbetriebsart dient das mit einer Verzweigungsfunktion ausgestattete Dreiwegeventil 14 dazu, auf einen Kältemittelkreis zu schalten, der die Kältemittelauslassseite des Innenstrahlers 13 mit der anderen Zuströmungs-/Ausströmungsöffnung des hochdruckseitigen Kältemitteldurchgangs 18a verbindet, während gleichzeitig die Kältemittelauslassseite des Innenverdampfers 13 mit der einen Zuströmungs-/Ausströmungsöffnung des Innenexpansionsventils 17b verbunden wird.
Das heißt, in der Entfeuchtungsheizbetriebsart dieser Ausführungsform dient der Durchgangsausbildungsabschnitt 14a des mit einer Verzweigungsfunktion ausgestatteten Dreiwegeventils 14 als ein Verzweigungsabschnitt, der die Strömung des Kältemittels, das aus dem Innenstrahler 13 strömt, verzweigt, wodurch zugelassen wird, dass ein verzweigtes Kältemittel zu der anderen Zuströmungs-/Ausströmungsseite des hochdruckseitigen Kältemitteldurchgangs 18a strömt, und zugelassen wird, dass das andere verzweigte Kältemittel zu der Zuströmungsöffnungsseite des Innenexpansionsventils 17b strömt. Außerdem dient der Öffnungs-/Schließmechanismus 14b des mit einer Verzweigungsfunktion ausgestatteten Dreiwegeventils 14 als ein Kältemittelkreis-Umschaltabschnitt.
Die Ausströmungsöffnungsseite des Innenexpansionsventils 17b ist mit der Kältemitteleinlassseite des Innenverdampfers 19 verbunden. Der Innenverdampfer 19 ist in dem Gehäuse 31 der Innenklimatisierungseinheit 30 auf der strömungsaufwärtigen Seite der Lüftungsströmung relativ zu dem Innenstrahler 13 angeordnet. Der Innenverdampfer 19 ist ein Kühlwärmetauscher, der Wärme zwischen dem Niederdruckkältemittel, das durch ihn zirkuliert, und der Lüftungsluft vor dem Durchlaufen des Innenstrahlers 13 austauscht, wodurch bewirkt wird, dass das Kältemittel verdampft und seine Wärmeaufnahmefunktion zeigt, wodurch die Lüftungsluft gekühlt wird.
In dieser Ausführungsform ist der Innenverdampfer 19 als der sogenannte Behälter- und Rohrwärmetauscher aufgebaut, der mehrere Rohre, durch welche das Kältemittel zirkuliert, und ein Paar von Verteilungs-Sammelbehältern, die mit beiden Enden der Rohre verbunden sind, zum Sammeln oder Verteilen der Kältemittel umfasst.
Die Kältemittelauslassseite des Innenverdampfers 19 ist mit der Einlassseite des Verdampfungsdruckeinstellventils 20 verbunden. Das Verdampfungsdruckeinstellventil 20 hat die Funktion zur Aufrechterhaltung des Kältemittelverdampfungsdrucks (Kältemittelverdampfungstemperatur) in dem Innenverdampfer 19 auf einem vorgegebenen Referenzverdampfungsdruck (Referenzverdampfungstemperatur) oder höher, um die Frostbildung (Frost) auf dem Innenverdampfer 19 zu unterdrücken.
Insbesondere ist das Verdampfungsdruckeinstellventil 20 ein mechanischer variabler Drosselventilmechanismus, der den Öffnungsgrad des Ventils mit zunehmendem Druck des Kältemittels auf der Auslassseite des Innenverdampfers 19 erhöht. In dieser Ausführungsform wird R134a als das Kältemittel verwendet, und die Referenzverdampfungstemperatur wird ein wenig höher als 0°C festgelegt, wodurch der Referenzverdampfungsdruck auf einen Wert festgelegt wird, der ein wenig höher als 0,293 MPa ist Die Auslassseite des Verdampfungsdruckeinstellventils 20 ist durch die vorstehend erwähnte Dreiwegeverbindung 16 mit der Einlassseite eines Akkumulators 21 verbunden. Der Akkumulator 21 ist ein Gas-Flüssigkeitsabscheider, der das darin strömende Kältemittel in gas- und flüssigphasige Kältemittel abscheidet, um das innerhalb des Kreislaufs überschüssige Kältemittel darin zu lagern, während zugelassen wird, dass das abgeschiedene gasphasige Kältemittel zu der strömungsabwärtigen Seite ausströmt.
Ein Auslass für gasphasiges Kältemittel des Akkumulators 21 ist mit der Zuströmungsseite des niederdruckseitigen Kältemitteldurchgangs 18b des vorstehend beschriebenen Innenwärmetauschers 18 verbunden. Das heißt, der Akkumulator 21 ist in einem Kältemittelströmungsweg angeordnet, der von der Kältemittelausströmungsöffnung der Dreiwegeverbindung 16 zu der Einlassseite des niederdruckseitigen Kältemitteldurchgangs 18b des Innenwärmetauschers 18 führt. Ferner ist die Ausströmungsöffnungsseite des niederdruckseitigen Kältemitteldurchgangs 18b mit der Ansaugöffnungsseite des Kompressors 11 verbunden.
Als nächstes wird die Klimatisierungseinheit 30 beschrieben. Die Innenklimatisierungseinheit 30 dient dazu, die Lüftungsluft, deren Temperatur durch die Kältekreislaufvorrichtung 10 eingestellt wird, in das Fahrzeuginnere auszublasen. Die Innenklimatisierungseinheit 30 ist innerhalb eines Armaturenbretts (Instrumententafel) an dem vordersten Abschnitt des Fahrzeuginneren angeordnet. Die Innenklimatisierungseinheit 30 nimmt in dem Gehäuse 31, das eine Außenhülle bildet, ein Gebläse 32, den Innenverdampfer 19, den Innenstrahler 13 und ähnliche auf.
Das Gehäuse 31 bildet einen Luftdurchgang für die Lüftungsluft, die in das Fahrzeuginnere geblasen werden soll. Das Gehäuse 31 ist aus Harz (zum Beispiel Polypropylen) mit etwas Elastizität und hervorragender Festigkeit ausgebildet. Ein Innen-/Außenluftumschalter 33 ist auf der strömungsaufwärtigsten Seite der Lüftungsluftströmung in dem Gehäuse 31 angeordnet. Der Innen-/Außenluftumschalter 33 dient als ein Innen-/Außenluftumschaltabschnitt, der zwischen der Innenluft (Fahrzeuginnenluft) und der Außenluft (Fahrzeugaußenluft) umschaltet, um die ausgewählte Luft in das Gehäuse 31 zu leiten.
Der Innen-/Außenluftumschalter 33 stellt die Öffnungsflächen einer Innenlufteinleitungsöffnung zum Einleiten der Innenluft in das Gehäuse 31 und einer Außenlufteinleitungsöffnung zum Einleiten der Außenluft in dieses mit Hilfe einer Innen-/Außenluftumschaltklappe kontinuierlich ein, wodurch das Verhältnis des Volumens der Innenluft zu dem der Außenluft kontinuierlich geändert wird. Die Innen-/Außenluftumschaltklappe wird von einem elektrischen Aktuator für die Innen-/Außenluftumschaltklappe angetrieben, und der Betrieb des elektrischen Aktuators wird von einem Steuersignal gesteuert, das von der Klimatisierungssteuerung 40 ausgegeben wird.
Der Ventilator (das Gebläse) 32 ist auf der strömungsabwärtigen Seite der Lüftungsluftströmung des Innen-/Außenluftumschalters 33 angeordnet, um die in Richtung des Fahrzeuginneren gesaugte Luft über den Innen-/Außenluftumschalter 33 zu blasen. Das Gebläse 32 ist ein elektrisches Gebläse, das einen Vielflügel-Zentrifugalventilator (Sirocco-Ventilator) durch den Elektromotor antreibt, und seine Drehzahl (Glasvolumen) wird von einer Steuerspannung, die von der Klimatisierungseinheit 40 ausgegeben wird, gesteuert.
Der Innenverdampfer 19 und der Innenstrahler 13 sind in dieser Reihenfolge in Bezug auf die Lüftungsluftströmung auf der strömungsabwärtigen Seite der Lüftungsluftströmung von dem Gebläse 32 angeordnet. Mit anderen Worten ist der Innenverdampfer 19 relativ zu dem Innenstrahler 13 auf der strömungsaufwärtigen Seite der Lüftungsluftströmung angeordnet. Ein Kaltluftumleitungsdurchgang 35 ist im Inneren des Gehäuses 31 ausgebildet, um zuzulassen, dass die Lüftungsluft, die den Innenverdampfer 19 durchläuft, zu der strömungsabwärtigen Seite strömt, während der Innenstrahler 13 umgangen wird.
Eine Luftmischklappe 34 ist relativ zu dem Innenverdampfer 19 auf der strömungsabwärtigen Seite der Lüftungsluftströmung und relativ zu dem Innenstrahler 13 auf der strömungsaufwärtigen Seite der Lüftungsluftströmung angeordnet. Die Luftmischklappe 34 ist in dieser Ausführungsform ein Lüftungsweg-Umschaltabschnitt, der zwischen einem Lüftungsweg zum Leiten der Lüftungsluft, die den Innenverdampfer 19 durchläuft, zu der Seite des Innenstrahlers 13 und einem Lüftungsweg zum Leiten der Lüftungsluft zu der Seite des Kaltluftumleitungsdurchgangs 35 umschaltet.
Die Luftmischklappe 34 dient als ein Luftvolumenverhältnis-Einstellabschnitt, der das Verhältnis des Volumens der Luft, die den Innenstrahler 13 durchläuft, zu dem Gesamtvolumen der Lüftungsluft, die den Innenverdampfer 19 durchläuft, einstellt. Die Luftmischklappe 34 wird von einem elektrischen Aktuator zum Antreiben der Luftmischklappe angetrieben, und der Betrieb des elektrischen Aktuators wird von einem Steuersignal gesteuert, das von der Klimatisierungssteuerung 40 ausgegeben wird.
Ein Zuströmungsraum ist relativ zu dem Innenstrahler 13 auf der strömungsabwärtigen Seite der Lüftungsluftströmung angeordnet, um das Zuströmen der von dem Innenstrahler 13 geheizten Lüftungsluft oder der Lüftungsluft, die den Kaltluftumleitungsdurchgang 35 durchläuft und nicht von dem Innenstrahler 13 geheizt wird, zuzulassen. Ferner sind auf der strömungsabwärtigsten Seite der Lüftungsluftströmung in dem Gehäuse 31 Öffnungen zum Ausblasen der Lüftungsluft (klimatisierte Luft), die in den Zuströmungsraum eintritt, in Richtung des Fahrzeuginneren, als ein Raum, der klimatisiert werden soll, bereitgestellt.
Insbesondere umfassen die Öffnungen eine Gesichtsöffnung zum Blasen der klimatisierten Luft in Richtung des Oberkörpers eines Insassen in dem Fahrzeuginneren, eine Fußöffnung zum Blasen der klimatisierten Luft in Richtung der Füße des Insassen und eine Entfrosteröffnung zum Blasen der klimatisierten Luft in Richtung der Innenoberfläche einer Windschutzscheibe des Fahrzeugs (alle Öffnungen sind nicht gezeigt).
Die strömungsabwärtigen Seiten der Lüftungsluftströmung der Gesichtsöffnung, der Fußöffnung und der Entfrosteröffnung sind über Kanäle, die ihre Luftdurchgänge bilden, jeweils mit einem Gesichtsluftauslass, einem Fußluftauslass und einem Entfrosterluftauslass (die Luftauslässe sind alle nicht gezeigt), die in dem Fahrzeugraum bereitgestellt sind, verbunden.
Eine Gesichtsklappe zum Einstellen einer Öffnungsfläche der Gesichtsöffnung, eine Fußklappe zum Einstellen einer Öffnungsfläche der Fußöffnung und eine Entfrosterklappe zum Einstellen einer Öffnungsfläche der Entfrosteröffnung (alle Klappen sind nicht gezeigt) sind jeweils auf den srömungsaufwärtigen Seiten der Lüftungsluftströmung relativ zu der Gesichtsöffnung, der Fußöffnung und der Entfrosteröffnung angeordnet.
Die Gesichtsklappe, die Fußklappe und die Entfrosterklappe dienen als ein Öffnungsbetriebsartschalter zum Umschalten der Betriebsart der Öffnung und sind mit elektrischen Aktuatoren zum Antreiben der Luftauslassbetriebsartklappen über einen Verbindungsmechanismus und ähnliches, der in Zusammenwirkung mit dem entsprechenden Aktuator gedreht werden soll, gekoppelt. Beachten Sie, dass der Betrieb des elektrischen Aktuators auch von einem Steuersignal gesteuert wird, das von der Klimatisierungssteuerung 40 ausgegeben wird.
Insbesondere umfassen die Luftauslassbetriebsarten, die von einem Luftauslassbetriebsart-Umschaltabschnitt umgeschaltet werden, zum Beispiel eine Gesichtsbetriebsart, eine Zweihöhenbetriebsart, eine Fußbetriebsart und eine Fuß-Entfrosterbetriebsart. In der Gesichtsbetriebsart wird der Gesichtsluftauslass vollständig geöffnet, um die Luft aus dem Gesichtsluftauslass in Richtung des Oberkörpers des Insassen in dem Fahrzeugraum zu blasen. In der Zweihöhenbetriebsart werden sowohl der Gesichtsluftauslass als auch der Fußluftauslass geöffnet, um Luft in Richtung des Oberkörpers und der Füße des Insassen in dem Fahrzeugraum zu blasen. In der Fußbetriebsart wird der Fußluftauslass vollständig geöffnet, wobei der Entfrosterluftauslass nur um einen kleinen Öffnungsgrad geöffnet ist, um die Luft hauptsächlich aus dem Fußluftauslass zu blasen. In der Fuß-Entfrosterbetriebsart werden der Fußluftauslass und der Entfrosterluftauslass in dem gleichen Öffnungsgrad geöffnet, um die Luft sowohl aus dem Fußluftauslass als auch dem Entfrosterluftauslass zu blasen.
Ein Gebläsebetriebsartauswahlschalter, der auf einem Bedienfeld 60 installiert ist, wird von dem Insassen manuell bedient, wodurch der Entfrosterluftauslass vollständig geöffnet wird, um eine Entfrosterbetriebsart zum Blasen der Luft aus dem Entfrosterluftauslass in Richtung der Innenoberfläche der Windschutzscheibe des Fahrzeugs festzulegen Als nächstes wird die elektrische Steuereinheit in dieser Ausführungsform unter Bezug auf 3 beschrieben. Die Klimatisierungssteuerung 40 ist aus einem bekannten Mikrocomputer mit CPU, ROM und RAM und deren peripherer Schaltung aufgebaut. Die Steuerung führt basierend auf in dem ROM gespeicherten Klimatisierungssteuerprogrammen verschiedene Berechnungen und Verarbeitungen durch, um dadurch die Betriebe verschiedener Klimatisierungssteuervorrichtungen einschließlich des Kompressors 11, des ersten Dreiwegeventils 12a, des zweiten Dreiwegeventils 12b, des mit einer Verzweigungsfunktion ausgestatteten Dreiwegeventils 14, des Außenexpansionsventils 17a, des Innenexpansionsventils 17b, des Gebläses 32 und ähnlicher, die mit der Ausgangsseite der Steuerung verbunden sind, zu steuern.
Eine Gruppe von Klimatisierungssteuersensoren ist mit der Eingangsseite der Klimatisierungssteuerung 40 verbunden, in welche Erfassungssignale von der Klimatisierungssteuersensorgruppe eingegeben werden.
Die Klimatisierungssteuersensorgruppe umfasst einen Innenluftsensor 51, einen Außenluftsensor 52, einen Sonnenstrahlungssensor 53, einen Abgabetemperatursensor 54, einen hochdruckseitigen Drucksensor 55, einen Verdampfertemperatursensor 56 und einen Lüftungslufttemperatursensor 57. Der Innenluftsensor 51 ist eine Innenlufttemperaturerfassungseinrichtung, die eine Fahrzeuginnentemperatur (Innenlufttemperatur) Tr erfasst. Der Außenluftsensor 52 ist eine Außenlufttemperaturerfassungseinrichtung, die eine Fahrzeugaußentemperatur (Außenlufttemperatur) Tam erfasst. Der Sonnenstrahlungssensor 53 ist eine Sonnenstrahlungsmengenerfassungseinrichtung, die die Menge der auf das Fahrzeuginnere angewendeten Sonnenstrahlung As erfasst. Der Abgabetemperatursensor 54 erfasst eine Abgabekältemitteltemperatur Td des von dem Kompressor 11 abgegebenen Kältemittels. Der hochdruckseitige Drucksensor 55 erfasst einen Kältemitteldruck (hochdruckseitigen Kältemitteldruck) Pd auf der Auslassseite des Innenstrahlers 13. Der Verdampfertemperatursensor 56 erfasst eine Kältemittelverdampfungstemperatur (Verdampfertemperatur) Tefin in dem Innenverdampfer 19. Der Lüftungslufttemperatursensor 57 erfasst eine Lüftungslufttemperatur TAV von Luft, die von dem Zuströmungsraum in das Fahrzeuginnere geblasen werden soll.
Beachten Sie, dass der Verdampfertemperatursensor 56 in dieser Ausführungsform eine Wärmeaustauschrippentemperatur in dem Innenverdampfer 19 erfasst, aber eine Temperaturerfassungseinrichtung, die die Temperatur anderer Teile des Innenverdampfers 19 erfasst, oder alternativ eine Temperaturerfassungseinrichtung sein kann, die die Temperatur eines Kältemittels selbst, das durch den Innenverdampfer 19 zirkuliert, direkt erfassen kann.
In dieser Ausführungsform ist der Lüftungslufttemperatursensor zur Erfassung der Lüftungslufttemperatur TAV bereitgestellt. Die Lüftungslufttemperatur TAV, die für die Verwendung geeignet ist, kann ein Wert sein, der basierend auf der Verdampfertemperatur Tefin und der Abgabekältemitteltemperatur Td durch Berechnung bestimmt wird.
Das Bedienfeld 60 ist in der Nähe des Armaturenbretts auf der Vorderseite des Fahrzeugraums angeordnet und mit der Eingangsseite der Klimatisierungssteuerung 40 verbunden. Bediensignale von verschiedenen Arten von Klimatisierungsbedienschaltern, die auf dem Bedienfeld 60 bereitgestellt sind, werden in die Klimatisierungssteuerung 40 eingegeben.
Insbesondere umfassen verschiedene Klimatisierungsbedienschalter auf dem Bedienfeld 60 einen Automatikschalter, einen Luftkühlschalter (A/C-Schalter), einen Luftvolumenfestlegungsschalter, einen Temperaturfestlegungsschalter und einen Blasbetriebsartauswahlschalter. Der Automatikschalter dient dazu, einen automatischen Steuerbetrieb der Fahrzeugklimaanlage 1 festzulegen oder zurück zu setzen. Der Luftkühlschalter stellt eine Anforderung zum Luftkühlen des Fahrzeuginneren. Der Luftvolumenfestlegungsschalter lässt zu, dass der Insasse das Luftvolumen aus dem Gebläse 32 manuell festlegt. Der Temperaturfestlegungsschalter dient dazu, die Fahrzeuginnensolltemperatur Tsoll, die eine Zieltemperatur des Fahrzeuginneren ist, festzulegen. Der Blasbetriebsartauswahlschalter lässt zu, dass der Insasse eine Gebläsebetriebsart manuell festlegt.
Die Klimatisierungssteuerung 40 ist integral mit einer Steuereinheit zum Steuern des Betriebs jeder der verschiedenen Klimatisierungssteuervorrichtungen, die mit der Ausgangsseite der Steuerung verbunden sind, aufgebaut. Eine Struktur (Hardware und Software), die geeignet ist, um den Betrieb jeder der Klimatisierungssteuervorrichtungen zu steuern, dient als die Steuereinheit zum Steuern des Betriebs der entsprechenden Klimatisierungssteuervorrichtung.
Zum Beispiel baut in dieser Ausführungsform eine Struktur zum Steuern des Betriebs (Kältemittelabgabekapazität) des Kompressors 11 eine Abgabekapazitätssteuereinheit 40a auf; eine Struktur zum Steuern der Betriebe des ersten Dreiwegeventils 12a, des zweiten Dreiwegeventils 12b und des Öffnungs-/Schließmechanismus 14b des mit einer Verzweigungsfunktion ausgestatteten Dreiwegeventils 14, die alle als die Kältemittelkreis-Umschaltabschnitte dienen, baut eine Kältemittelkreissteuereinheit 40b auf. Eine Struktur zum Steuern des Betriebs des Außenexpansionsventils 17a baut eine Außendekompressionssteuereinheit 40c auf; und eine Struktur zum Steuern des Betriebs des Innenexpansionsventils 17b baut eine Innendekompressionssteuereinheit 40d auf.
Es ist offensichtlich, dass die Abgabekapazitätssteuereinheit 40a, die Kältemittelkreissteuereinheit 40b, die Außendekompressionssteuereinheit 40c und die Innendekompressionssteuereinheit 40d und ähnliche als Steuerungen aufgebaut sein können, die von der Klimatisierungssteuerung 40 getrennt sind.
Nun wird der Betrieb der Fahrzeugklimaanlage 1 mit der vorstehend erwähnten Struktur in dieser Ausführungsform beschrieben. Wie vorstehend erwähnt, kann die Fahrzeugklimaanlage 1 in dieser Ausführungsform zwischen dem Betrieb in der Luftkühlbetriebsart und dem Betrieb in der Entfeuchtungsheizbetriebsart umschalten. Das Umschalten zwischen diesen Betriebsarten wird durch Ausführen des Klimatisierungssteuerprogramms, das in der Klimatisierungssteuerung 40 vorab gespeichert wird, durchgeführt.
Die Ausführung des Klimatisierungssteuerprogramms beginnt, wenn der Automatikschalter auf dem Bedienfeld 60 eingeschaltet wird. Insbesondere beinhaltet eine Hauptroutine des Klimatisierungssteuerprogramms das Lesen der Erfassungssignale von der Klimatisierungssteuergruppe der Sensoren 51 bis 57 und des Bediensignals und ähnlicher von dem Bedienfeld 60. Dann wird basierend auf dem gelesenen Erfassungssignal und dem Bediensignal eine Ziellufttemperatur TAO, die eine Zieltemperatur der Lüftungsluft ist, die in den Fahrzeugraum geblassen werden soll, berechnet.
Insbesondere wird die Zielauslasstemperatur TAU durch die folgende Formel F1 berechnet TAO = Ksoll × Tsoll – Kr × Tr – Kam × Tam – Ks × AS + C (F1) wobei Tsoll eine Fahrzeuginnenvoreinstellungstemperatur ist, die von dem Temperaturfestlegungsschalter festgelegt wird, Tr eine Fahrzeuginnentemperatur (Innenlufttemperatur) ist, die von dem Innenluftsensor 51 erfasst wird, Tam die Außenlufttemperatur ist, die von dem Außenluftsensor 52 erfasst wird, As eine Menge der Sonnenstrahlung ist, die von dem Sonnenstrahlungssensor 53 erfasst wird, Ksoll, Kr, Kam und Ks Steuerverstärkungen sind und Cs eine Korrekturkonstante ist.
Wenn der Luftkühlschalter auf dem Bedienfeld eingeschaltet wird und die Zielluftauslasstemperatur TAO niedriger als eine vorgegebene Referenzluftkühltemperatur α ist, wird der Betrieb in der Luftkühlbetriebsart ausgeführt. Wenn im Gegensatz dazu der Luftkühlschalter eingeschaltet wird und die Zielluftauslasstemperatur TAO größer oder gleich der Referenzluftkühltemperatur α ist, wird der Betrieb in der Entfeuchtungsheizbetriebsart ausgeführt. Der Betrieb in jeder Betriebsart wird nachstehend beschrieben.
(a) Luftkühlbetriebsart
In der Luftkühlbetriebsart steuert die Klimatisierungssteuerung 40 den Betrieb des ersten Dreiwegeventils 12a, um die Abgabeöffnungsseite des Kompressors 11 mit einer Zuströmungs-/Ausströmungsöffnung des zweiten Dreiwegeventils 12b zu verbinden, und steuert auch den Betrieb des zweiten Dreiwegeventils 12b, um eine andere Zuströmungs-/Ausströmungsöffnung des ersten Dreiwegeventils 12a mit einer Kältemittelzuströmungs-/Ausströmungsöffnung des Außenwärmetauschers 15 zu verbinden.
Außerdem steuert die Klimatisierungssteuerung 40 den Betrieb des Öffnungs-/Schließventilmechanismus 14b des mit einer Verzweigungsfunktion ausgestatteten Dreiwegeventils 14, um die andere Zuströmungs-/Ausströmungsöffnung des hochdruckseitigen Kältemitteldurchgangs 18a mit einer Zuströmungs-/Ausströmungsöffnung des Innenexpansionsventils 17b zu verbinden; öffnet das Außenexpansionsventils 17a vollständig; und drosselt das Innenexpansionsventil 17b, um eine Kältemitteldekompressionsfunktion zu zeigen.
Somit wird in der Luftkühlbetriebsart, wie durch durchgezogene Pfeile in 1 angezeigt, ein Kältekreislauf aufgebaut, der zulässt, dass das Kältemittel in dieser Reihenfolge durch den Kompressor 11 (das erste Dreiwegeventil 12a, das zweite Dreiwegeventil 12b), den Außenwärmetauscher 15, (das Außenexpansionsventil 17a), den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18a des Innenwärmetauschers 18, (das mit einer Verzweigungsfunktion ausgestattete Dreiwegeventil 14), das Innenexpansionsventil 17b, den Innenverdampfer 19, das Verdampfungsdruckeinstellventil 20, (die Dreiwegeverbindung 16), den Akkumulator 21, den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18b des Innenwärmetauschers 18 und die Ansaugöffnungsseite des Kompressors 11 zirkuliert.
Der Kältemittelkreis entspricht einem in den begleitenden Ansprüchen beschriebenen ersten Kältemittelkreis. Außerdem bestimmt die Klimatisierungssteuerung 40 mit dem Aufbau dieses Kältemittelkreises den Betriebszustand jeder von verschiedenen Steuerzielvorrichtungen (Steuersignal, das an jede Steuerzielvorrichtung ausgegeben werden soll) basierend auf der Zielluftauslasstemperatur TAO und den Erfassungssignalen von der Sensorgruppe und ähnlichem.
Zum Beispiel wird eine Kältemittelabgabekapazität des Kompressors 11 (Steuersignal, das an den Elektromotor des Kompressors 11 ausgegeben werden soll) auf die folgende Weise bestimmt. Insbesondere wird zuerst eine Zielkältemittelverdampfungstemperatur TEO in dem Innenverdampfer 19 basierend auf der Zielluftauslasstemperatur TAO unter Bezug auf ein Steuerkennfeld bestimmt, das vorab in der Klimatisierungssteuerung 40 gespeichert wird.
Insbesondere wird die Zielkältemittelverdampfungstemperatur TEO durch das Steuerkennfeld bestimmt, um mit abnehmender Zielluftauslasstemperatur TAO abzunehmen. Außerdem wird die Zielkältemittelverdampfungstemperatur TEO durch das Steuerkennfeld bestimmt, so dass sie größer oder gleich einer Referenzfrostbildungsverhinderungstemperatur (zum Beispiel 1°C oder höher) ist.
Ein Steuersignal, das an den Elektromotor des Kompressors 11 ausgegeben werden soll, wird derart bestimmt, dass eine Verdampfertemperatur Tefin sich unter Verwendung eines Rückkopplungssteuerverfahrens basierend auf einer Abweichung zwischen der Zielverdampferauslasslufttemperatur TEO und der von dem Verdampfertemperatursensor erfassten Verdampfertemperatur Tefin einer Zielverdampferauslasslufttemperatur TEO nähert.
Ein Drosselöffnungsgrad des Innenexpansionsventils 17b (Steuersignal, das an das Innenexpansionsventil 17b ausgegeben werden soll) wird unter Bezug auf ein in der Klimatisierungssteuerung 40 vorab gespeichertes Steuerkennfeld derart bestimmt, dass ein Unterkühlungsgrad des hochdruckseitigen Kältemittels, das in den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18a des Innenwärmetauschers 18 strömt, sich einem Zielunterkühlungsgrad nähert, der derart definiert wird, dass ein Leistungskoeffizient (COP) des Kreislaufs maximiert werden soll.
Der Öffnungsgrad der Luftmischklappe 34 (das Steuersignal, das an den elektrischen Aktuator der Luftmischklappe 34 ausgegeben werden soll) wird derart bestimmt, dass die Luftmischklappe 34 den Kaltluftumleitungsdurchgang 35 vollständig öffnet und dass der Gesamtdurchsatz von Lüftungsluft, die den Innenverdampfer 19 durchlaufen hat, den Kaltluftumleitungsdurchgang 35 durchläuft.
Zu beachten ist, dass der Öffnungsgrad der Luftmischklappe 34 in der Luftkühlbetriebsart derart gesteuert werden kann, dass die Lüftungslufttemperatur TAV, die von dem Lüftungslufttemperatursensor 57 erfasst wird, sich der Zielluftauslasstemperatur TAO nähert.
Die Steuersignale und ähnliches, die in der vorstehend beschriebenen Weise bestimmt werden, werden an verschiedene Steuerzielvorrichtungen ausgegeben. Dann wird eine Steuerroutine in jedem vorgegebenen Steuerzyklus wiederholt, bis das Stoppbediensignal der Fahrzeugklimaanlage 1 von dem Bedienfeld angefordert wird. Die Steuerroutine enthält das Lesen des vorstehend erwähnten Erfassungssignals und Bediensignals, das Berechnen der Zielluftauslasstemperatur TAO, das Bestimmen der Betriebszustände der jeweiligen Steuerzielvorrichtungen und das Ausgeben der Steuerspannung und des Steuersignals in dieser Reihenfolge. Eine derartige Steuerroutine wird auch in anderen Betriebsarten auf die gleiche Weise wiederholt.
Daher strömt in der Kältekreislaufvorrichtung 10 während der Luftkühlbetriebsart das von dem Kompressor 11 abgegebene Kältemittel in den Außenwärmetauscher 15. Das Kältemittel, das in den Außenwärmetauscher 15 strömt, tauscht Wärme mit der von dem Gebläseventilator geblasenen Außenluft aus, damit seine Enthalpie verringert wird. Des aus dem Außenwärmetauscher 15 strömende Kältemittel strömt als ein hochdruckseitiges Kältemittel in den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18a des Innenwärmetauschers 18.
Das hochdruckseitige Kältemittel, das in den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18a strömt, tauscht Wärme mit einem niederdruckseitigen Kältemittel, das durch den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18b strömt, aus, wodurch seine Enthalpie verringert wird. Das Kältemittel, das aus dem hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18a strömt, wird von dem Innenexpansionsventil 17b dekomprimiert und strömt dann in den Innenverdampfer 19.
Das Kältemittel, das in den Innenverdampfer 19 strömt, nimmt Wärme aus der von dem Gebläse 32 geblasenen Lüftungsluft auf, um zu verdampfen. Auf diese Weise wird die Lüftungsluft gekühlt. Das Kältemittel, das aus dem Innenverdampfer 19 strömt, strömt über das Verdampfungsdruckeinstellventil 20 in den Akkumulator 21, um in gas- und flüssigphasige Kältemittel abgeschieden zu werden. Das von dem Akkumulator 21 abgeschiedene gasphasige Kältemittel strömt als das niederdruckseitige Kältemittel in den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18b des Innenwärmetauschers 18.
Das niederdruckseitige Kältemittel, das in den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18b strömt, tauscht mit einem hochdruckseitigen Kältemittel, das durch den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18a strömt, Wärme aus, wodurch seine Enthalpie erhöht wird, und wird das gasphasige Kältemittel mit einem Überhitzungsgrad. Das gasphasige Kältemittel mit einem Überhitzungsgrad, das aus dem niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18b strömt, wird in den Kompressor 11 gesaugt und von diesem erneut komprimiert.
Wie vorstehend erwähnt, bläst die Fahrzeugklimaanlage 1 in der Klimatisierungsbetriebsart die Lüftungsluft, die von dem Innenverdampfer 19 der Kältekreislaufvorrichtung 10 gekühlt wird, in das Fahrzeuginnere, wodurch das Kühlen des Fahrzeuginneren ermöglicht wird.
Außerdem tauscht in der Kältekreislaufvorrichtung 10, die auf den Kältemittelkreis für die Luftkühlbetriebsart (erster Kältemittelkreis) geschaltet wird, der Innenwärmetauscher 18 Wärme zwischen dem Kältemittel (hochdruckseitiges Kältemittel), das aus dem Außenwärmetauscher 15 strömt, und dem gasphasigen Kältemittel (niederdruckseitiges Kältemittel), das aus dem Akkumulator 21 strömt, aus, wobei auf diese Weise eine Enthalpiedifferenz (Kältekapazität) zwischen den auslass- und einlassseitigen Kältemitteln des Innenverdampfers 19 vergrößert wird, wodurch der COP des Kreislaufs verbessert wird.
Zu dieser Zeit wird in dem Innenwärmetauscher 18 der Durchsatz (Massendurchsatz) des hochdruckseitigen Kältemittels, das durch den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang zirkuliert, im Wesentlichen gleich dem des niederdruckseitigen Kältemittels, das durch den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang zirkuliert. Somit kann verhindert werden, dass das Kältemittel, das in den Innenverdampfer 19 strömt, ein flüssigphasiges Kältemittel mit einem unnötig hohen Unterkühlungsgrad wird.
Als ein Ergebnis kann wie in dieser Ausführungsform, selbst wenn der Innenverdampfer 19 verwendet wird, der aus dem Behälter- und Rohrwärmetauscher aufgebaut ist, verhindert werden, dass die Verteilbarkeit des Kältemittels in dem Innenverdampfer 19 verschlechtert wird, wodurch das Auftreten einer Temperaturverteilung in der von dem Innenverdampfer 19 gekühlten Lüftungsluft unterdrückt wird.
(b) Entfeuchtungsheizbetriebsart
In der Entfeuchtungsheizbetriebsart steuert die Klimatisierungssteuerung 40 den Betrieb des ersten Dreiwegeventils 12a, um die Abgabeöffnungsseite des Kompressors 11 mit der Kältemitteleinlassseite des Innenstrahlers 13 zu verbinden. Außerdem steuert die Klimatisierungssteuerung 40 den Betrieb des zweiten Dreiwegeventils 12b, um eine Kältemittelzuströmungs-/Ausströmungsöffnung des Außenwärmetauschers 15 mit einer Kältemittelzuströmungsöffnung der Dreiwegeverbindung 16 zu verbinden.
Außerdem steuert die Klimatisierungssteuerung 40 den Betrieb des Öffnungs-/Schließventils 14b des mit einer Verzweigungsfunktion ausgestatteten Dreiwegeventils 14, um zuzulassen, dass der Durchgangsausbildungsabschnitt 14a des mit einer Verzweigungsfunktion ausgestatteten Dreiwegeventils 14 als der vorstehend erwähnte Verzweigungsabschnitt wirkt, wodurch sowohl das Außenexpansionsventil 17a als auch das Innenexpansionsventil 17b gedrosselt werden.
Auf diese Weise wird in der Entfeuchtungsheizbetriebsart, wie durch durchgezogene Pfeile von 2 angezeigt, ein Kältekreislauf aufgebaut, der zulässt, dass das Kältemittel in dieser Reihenfolge durch den Kompressor 11, (das erste Dreiwegeventil 12a), den Innenstrahler 13, das Durchgangsausbildungselement 14a des mit einer Verzweigungsfunktion ausgestatteten Dreiwegeventils 14, das Innenexpansionsventil 17b, den Innenverdampfer 19, das Verdampfungsdruckeinstellventil 20, die Dreiwegeverbindung 16, den Akkumulator 21, den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18b des Innenwärmetauschers 18 und den Kompressor 11 zirkuliert. Gleichzeitig wird auch der Kältekreislauf aufgebaut, der zulässt, dass das Kältemittel in dieser Reihenfolge durch den Kompressor 11, den Innenstrahler 13, das Durchgangsausbildungselement 14a des mit einer Verzweigungsfunktion ausgestatteten Dreiwegeventils 14, den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18a des Innenwärmetauschers 18, das Außenexpansionsventils 17a, den Innenwärmetauscher 15, (das zweite Dreiwegeventil 12b), die Dreiwegeverbindung 16, den Akkumulator 21, den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18b des Innenwärmetauschers 18 und den Kompressor 11 zirkuliert.
Der Kältemittelkreis in der Entfeuchtungsheizbetriebsart entspricht einem zweiten Kältemittelreis, der in den begleitenden Patentansprüchen beschrieben wird. Mit der Kältemittelkreisstruktur bestimmt die Klimatisierungssteuerung 40 die Betriebszustände der jeweiligen Steuerzielvorrichtungen basierend auf den Zielluftauslasstemperaturen TAO und den Erfassungssignalen von der Sensorgruppe.
Zum Beispiel wird eine Kältemittelabgabekapazität des Kompressors 11 (das Steuersignal, das an den Elektromotor des Kompressors 11 ausgegeben werden soll) auf die folgende Weise bestimmt. Zuerst wird ein Zielkondensationsdruck PCO in dem Innenstrahler 13 basierend auf der Zielluftauslasstemperatur TAO unter Bezug auf das vorab in der Klimatisierungssteuerung 40 gespeicherte Steuerkennfeld bestimmt. Insbesondere wird der Zielkondensationsdruck PCO von dem Steuerkennfeld derart bestimmt, dass es mit zunehmender Zielluftauslasstemperatur TAO zunimmt.
Ein Steuersignal, das an den Elektromotor des Kompressors 11 ausgegeben werden soll, wird durch das Rückkopplungssteuerverfahren basierend auf einer Abweichung zwischen dem Zielkondensationsdruck PCO und dem hochdruckseitigen Kältemitteldruck Pd, der von dem hochdruckseitigen Drucksensor 55 erfasst wird, derart bestimmt, dass der hochdruckseitige Kältemitteldruck Pd sich dem Zielkondensationsdruck PCO nähert.
Ein Drosselöffnungsgrad des Außenexpansionsventils 17a (das Steuersignal, das an das Außenexpansionsventil 17a ausgegeben werden soll) und ein Drosselöffnungsgrad des Innenexpansionsventils 17b (das Steuersignal, das an das Innenexpansionsventil 17b ausgegeben werden soll) werden derart bestimmt, dass ein Unterkühlungsgrad des Kältemittels, das aus dem mit einer Verzweigungsfunktion ausgestatteten Dreiwegeventil 14 strömt (das heißt, das Kältemittel, das in das Innenexpansionsventil 17b strömt) sich einem Zielunterkühlungsgrad nähert, der definiert wird, um den COP zu maximieren.
Der Drosselöffnungsgrad des Innenexpansionsventils 17b wird derart bestimmt, dass der Durchsatz (Massendurchsatz) des Kältemittels, das in den Innenverdampfer 19 strömt, ein vorgegebener geeigneter Durchsatz wird. In dieser Ausführungsform ist das Verdampfungsdruckeinstellventil 20 relativ zu dem Innenverdampfer 19 auf der strömungsabwärtigen Seite der Kältemittelströmung angeordnet, so dass der Drosselöffnungsgrad des Innenexpansionsventils 17b größer als der des Außenexpansionsventils 17a wird.
Der Öffnungsgrad der Luftmischklappe 34 (das Steuersignal, das an den elektrischen Aktuator der Luftmischklappe 34 ausgegeben werden soll) wird derart bestimmt, dass die Luftmischklappe 34 den Kaltluftumleitungsdurchgang 35 vollständig schließt und dass die Lüftungsluft, die den Innenverdampfer 19 durchlaufen hat, durch den Luftdurchgang auf der Seite des Innenstrahlers 13 strömt.
Somit ändert sich in der Kältekreislaufvorrichtung 10 der Entfeuchtungsheizbetriebsart der Zustand des Kältemittels, wie in dem Mollier-Diagramm von 4 dargestellt. Das heißt, das von dem Kompressor abgegebene Kältemittel (wie durch den Punkt a4 in 4 angezeigt) strömt in den Innenstrahler 13 und tauscht Wärme mit der Lüftungsluft aus, die von dem Innenverdampfer 19 gekühlt und entfeuchtet wird, um seine Wärme abzuführen (wie von dem Punkt a4 zu dem Punkt b4 in 4 angezeigt). Auf diese Weise wird die Lüftungsluft geheizt.
Ferner wird die Strömung des aus dem Innenstrahler 13 strömenden Kältemittels durch das mit einer Verzweigungsfunktion ausgestattete Dreiwegeventil 14 verzweigt. Ein Kältemittel, das von dem mit einer Verzweigungsfunktion ausgestatteten Dreiwegeventil 14 verzweigt wird, wird (wie von dem Punkt b4 zu dem Punkt c4 in 4 angezeigt) von dem Innenexpansionsventil 17b dekomprimiert. Das von dem Innenexpansionsventil 17b dekomprimierte Niederdruckkältemittel strömt in den Innenverdampfer 19 und nimmt aus der von dem Gebläse 32 geblasenen Lüftungsluft Wärme auf, um zu verdampfen (wie von dem Punkt c4 zu dem Punkt d4 in 4 angezeigt). Auf diese Weise wird die Lüftungsluft gekühlt.
Ferner wird das aus dem Innenverdampfer 19 strömende Kältemittel von dem Verdampfungsdruckeinstellventil 20 dekomprimiert, so dass es im Wesentlichen den gleichen Druck wie den des Kältemittels hat, das aus dem Außenwärmetauscher 15 strömt (wie von dem Punkt d4 zu dem Punkt g4 in 4 angezeigt). Das aus dem Verdampfungsdruckeinstellventil 20 strömende Kältemittel tritt in das Dreiwegeventil 16 ein, um mit dem aus dem Außenwärmetauscher 15 strömenden Kältemittel vereinigt zu werden.
Das andere Kältemittel, das von dem mit einer Verzweigungsfunktion ausgestatteten Dreiwegeventil 14 verzweigt wird, strömt als das hochdruckseitige Kältemittel in den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18a des Innenwärmetauschers 18. Das hochdruckseitige Kältemittel, das in den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18a strömt, tauscht Wärme mit dem niederdruckseitigen Kältemittel aus, das durch den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18b zirkuliert, wodurch seine Enthalpie verringert wird (wie von dem Punkt b4 zu dem Punkt e4 in 4 angezeigt).
Das Kältemittel, das aus dem hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18a strömt, wird von dem Außenexpansionsventil 17a dekomprimiert (wie von dem Punkt e4 zu dem Punkt f4 in 4 angezeigt) und strömt dann in den Außenwärmetauscher 15. Das Kältemittel, das in den Außenwärmetauscher 15 strömt, nimmt Wärme aus der von dem Gebläseventilator geblasenen Außenluft auf, um zu verdampfen (wie von dem Punkt f4 zu dem Punkt g4 in 4 angezeigt).
Das aus dem Außenwärmetauscher 15 strömende Kältemittel tritt in die Dreiwegeverbindung 16 ein, um mit dem Kältemittel, das aus dem Verdampfungsdruckeinstellventil 20 strömt, vereinigt zu werden. Das aus der Dreiwegeverbindung 16 strömende Kältemittel strömt in den Akkumulator 21, um in gas- und flüssigphasige Kältemittel abgeschieden zu werden. Das gasphasige Kältemittel, das von dem Akkumulator 21 abgeschieden wird, strömt als niederdruckseitiges Kältemittel in den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18b des Innenwärmetauschers 18.
Das niederdruckseitige Kältemittel, das in den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18b strömt, tauscht Wärme mit dem hochdruckseitigen Kältemittel aus, das durch den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18a strömt, wodurch seine Enthalpie vergrößert wird, und wird das gasphasige Kältemittel mit einem Überhitzungsgrad (wie von dem Punkt g4 zu dem Punkt h4 in 4 angezeigt). Das gasphasige Kältemittel mit einem Überhitzungsgrad, das aus dem niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18b strömt, wird in den Kompressor 11 gesaugt und erneut komprimiert (wie von dem Punkt h4 zu dem Punkt a4 in 4 angezeigt).
Wie vorstehend erwähnt, wird in der Fahrzeugklimaanlage 1 in der Entfeuchtungsheizbetriebsart die Lüftungsluft, die von dem Innenverdampfer 19 der Kältekreislaufvorrichtung gekühlt und entfeuchtet wird, durch den Innenstrahler 13 erneut geheizt und in das Fahrzeuginnere ausgeblasen, wodurch die Entfeuchtungsheizung des Fahrzeuginneren ermöglicht wird.
Außerdem wird in der Kältekreislaufvorrichtung 10, die auf den Kältemittelkreis für die Entfeuchtungsheizbetriebsart (zweiter Kältemittelkreis) geschaltet ist, der Wärmeaustausch zwischen dem hochdruckseitigen Kältemittel, das von dem Durchgangsausbildungsabschnitt 14a des mit einer Verzweigungsfunktion ausgestatteten Dreiwegeventils 14 verzweigt wird und auf der strömungsaufwärtigen Seite des Außenwärmetauschers 15 strömt, und dem niederdruckseitigen Kältemittel, in das die Kältemittel in der Dreiwegeverbindung 16 vereinigt werden, ausgeführt. Somit kann die Kältekapazität des Außenwärmetauschers 15 verbessert werden, um den COP des Kreislaufs zu verbessern. Auf diese Weise kann die Wärme für das erneute Heizen der Lüftungsluft in dem Außenwärmetauscher 15 effektiv aus der Außenluft aufgenommen werden.
Zu dieser Zeit wird in dem Innenverdampfer 18 der Durchsatz (Massendurchsatz) des hochdruckseitigen Kältemittels, das durch den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18a zirkuliert, niedriger als der des niederdruckseitigen Kältemittels, das durch den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18b zirkuliert. Wenngleich das in den Außenwärmetauscher 15 strömende Kältemittel ein flüssigphasiges Kältemittel mit einem hohen Unterkühlungsgrad sein könnte, wird das Kältemittel, das in den Innenverdampfer 19 strömt, kein flüssigphasiges Kältemittel, das einen unnötig hohen Unterkühlungsgrad hat.
Daher kann die Kältekreislaufvorrichtung in der Entfeuchtungsheizbetriebsart wie in der Luftkühlbetriebsart die Verschlechterung der Verteilbarkeit des Kältemittels in dem Innenverdampfer 19 unterdrücken, wodurch das Auftreten einer Temperaturverteilung in der von dem Innenverdampfer 19 gekühlten Luft verhindert wird. Folglich kann die Kältekreislaufvorrichtung 10 in dieser Ausführungsform die geeignete Entfeuchtungsheizung des Raums, der klimatisiert werden soll, erreichen.
Wie diese Ausführungsform ist der Innenwärmetauscher 18 derart aufgebaut, dass die Durchgangsquerschnittsfläche des hochdruckseitigen Kältemitteldurchgangs 18a derart ausgebildet ist, dass sie kleiner als die des niederdruckseitigen Kältemitteldurchgangs 18b ist. In einem derartigen Innenwärmetauscher 18 neigt der Durchsatz (Massendurchsatz) Gr des Kältemittels, das durch den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18a zirkuliert, dazu, sich abhängig von dem Zustand des einlassseitigen Kältemittels, das in den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18a strömt, drastisch zu ändern.
Insbesondere, wenn das einlassseitige Kältemittel, wie in einem Diagramm von 5 gezeigt, ein gasförmig-flüssiges Zweiphasenkältemittel ist, wird die Kältemitteldichte ρ des einlassseitigen Kältemittels weiter verringert als wenn das einlassseitige Kältemittel ein flüssigphasiges Kältemittel ist. Wenn das einlassseitige Kältemittel aufgrund von Lastschwankungen auf dem Kreislauf und ähnlichem von dem flüssigphasigen Kältemittel in das gasförmig-flüssige Zweiphasenkältemittel umgewandelt wird, wird der Durchsatz Gr somit erheblich sinken.
Zu beachten ist, dass der Durchsatz Gr durch die nachstehende Formel F2 definiert wird. Gr = A·(2·ϱ·ΔP) (F2) wobei A eine Durchgangsquerschnittsfläche des hochdruckseitigen Kältemitteldurchgangs 18a ist; und ΔP eine Druckdifferenz ist, die durch Subtrahieren eines Drucks des auslassseitigen Kältemittels in dem hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18a von einem Druck des einlassseitigen Kältemittels 18a erhalten wird.
Im Gegensatz dazu ist in der Kältekreislaufvorrichtung 10 dieser Ausführungsform der hochdruckseitige Kältemitteldurchgang 18a des Innenwärmetauschers 18 in dem Kältemittelströmungsweg angeordnet, der von dem Durchgangsausbildungsabschnitt 14a des mit einer Verzweigungsfunktion ausgestatteten Dreiwegeventils 14 zu der anderen Kältemittelzuströmungs-/Ausströmungsöffnung des Außenwärmetauschers 15 führt, wenn auf den Kältemittelkreis für die Entfeuchtungsheizbetriebsart geschaltet wird.
Folglich kann verhindert werden, dass der Durchsatz des Kältemittels, das aus dem Durchgangsausbildungselement 14a des mit einer Verzweigungsfunktion ausgestatteten Dreiwegeventils 14 strömt, erheblich verringert wird, obwohl der Zustand des einlassseitigen Kältemittels sich abhängig von Lastschwankungen in dem Kreislauf und ähnlichem ändert. Als ein Ergebnis wird der Durchsatzmangel des Kältemittels, das durch den Innenverdampfer 19 zirkuliert, unterdrückt, und somit kann eine geeignetere Entfeuchtungsheizung des Raums, der klimatisiert werden soll, erreicht werden.
Die Kältekreislaufvorrichtung 10 umfasst in dieser Ausführungsform den Akkumulator 21 und kann somit das Kältemittel, das in den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18b des Innenwärmetauschers 18 eintritt, in ein gesättigtes gasphasiges Kältemittel umwandeln. Somit kann das Kältemittel, das aus dem niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18b strömt, sicher in das gasphasige Kältemittel mit einem Überhitzungsgrad umgewandelt werden, wodurch die Flüssigkeitskompression in dem Kompressor 11 verhindert wird.
Die Kältekreislaufvorrichtung 10 umfasst in dieser Ausführungsform das Verdampfungsdruckeinstellventil 20 und kann somit die Frostbildung (Frost) auf dem Innenverdampfer 19 unterdrücken. In der Entfeuchtungsheizbetriebsart kann die Kältemittelverdampfungstemperatur in dem Außenwärmetauscher 15 im Vergleich zu der Kältemittelverdampfungstemperatur in dem Innenverdampfer 19 verringert werden, wodurch die von dem Kältemittel in dem Außenwärmetauscher 15 aufgenommene Wärmemenge vergrößert werden kann, womit die Heizkapazität des Innenstrahlers 13 für die Lüftungsluft erhöht wird.
(Zweite Ausführungsform)
Diese Ausführungsform wird ein Beispiel beschreiben, in dem der Schaltungsaufbau der Kältekreislaufvorrichtung 10 von dem der ersten Ausführungsform, wie in den Gesamtaufbaudiagrammen von 6 und 7 dargestellt, geändert ist.
Insbesondere ist die Abgabeöffnung des Kompressors 11 in dieser Ausführungsform mit der Kältemitteleinlassseite des Innenstrahlers 13 verbunden. Die Kältemittelauslassseite des Innenstrahlers 13 ist mit der Kältemittelzuströmungsöffnungsseite einer zweiten Dreiwegeverbindung 16a, die als ein Verzweigungsabschnitt dient, der die Kältemittelströmung von dem Innenstrahler 13 verzweigt, verbunden. Die zweite Dreiwegeverbindung 16a hat im Wesentlichen die gleiche grundlegende Struktur wie die in der ersten Ausführungsform beschriebene Dreiwegeverbindung 16.
Detaillierter verwendet die zweite Dreiwegeverbindung 16a zwei von drei Kältemittelzuströmungsöffnungen als die Kältemittelausströmungsöffnungen und die Verbleibende als die Kältemittelzuströmungsöffnung. Zu beachten ist, dass in der nachstehenden Beschreibung zu Verdeutlichung der Erklärung auf die Dreiwegeverbindung 16 als eine erste Dreiwegeverbindung 16 Bezug genommen wird. Außerdem haben eine dritte Dreiwegeverbindung 16b und eine vierte Dreiwegeverbindung 16c, wie später beschrieben, im Wesentlichen die gleiche grundlegende Struktur wie die der ersten Dreiwegeverbindung 16.
Eine Kältemittelausströmungsöffnungsseite des zweiten Dreiwegeventils 16a ist über das Außenexpansionsventil 17a mit der Kältemittelzuströmungsöffnungsseite des Außenwärmetauschers 15 verbunden. Die Kältemittelausströmungsöffnungsseite des Außenwärmetauschers 15 ist mit einer Kältemittelzuströmungsseite der dritten Dreiwegeverbindung 16b verbunden.
Eine Kältemittelausströmungsseite der dritten Dreiwegeverbindung 16b ist über einen Umleitungsdurchgang 23 mit einer Kältemittelzuströmungsöffnungsseite der ersten Dreiwegeverbindung 16 verbunden. Wenigstens in der Entfeuchtungsheizbetriebsart ist der Umleitungsdurchgang 23 ein Kältemitteldurchgang, der zulässt, dass das Kältemittel, das den Außenwärmetauscher 15 verlässt, in den einlassseitigen Akkumulator 21 strömt, während der hochdruckseitige Kältemitteldurchgang 18a des Innenwärmetauschers 18 umgangen wird.
In dem Umleitungsdurchgang 23 ist ein Umleitungsdurchgangs-Ein-/Ausventil 23a als eine Öffnungs-/Schließvorrichtung zum Öffnen und Schließen des Umleitungsdurchgangs 23 angeordnet. Der Umleitungsdurchgang 23 ist ein elektromagnetisches Ventil, dessen Betrieb von einer Steuerspannung gesteuert wird, die von der Klimatisierungssteuerung 40 ausgegeben wird.
Die andere Kältemittelausströmungsöffnung der dritten Dreiwegeverbindung 16b ist mit der Einlassseite des hochdruckseitigen Kältemitteldurchgangs 18a des Innenwärmetauschers 18 verbunden. Die Auslassseite des hochdruckseitigen Kältemitteldurchgangs 18a ist über ein Rückschlagventil 24 mit einer Kältemittelzuströmungsöffnung der vierten Dreiwegeverbindung 16c verbunden. Das Rückschlagventil 24 dient dazu, zuzulassen, dass das Kältemittel nur durch einen Weg von der Auslassseite des hochdruckseitigen Kältemitteldurchgangs 18a zu der Seite der vierten Dreiwegeverbindung 16c strömt.
Die Kältemittelausströmungsöffnung der vierten Dreiwegeverbindung 16c ist über das Innenexpansionsventil 17b mit der Kältemitteleinlassseite des Innenverdampfers 19 verbunden.
Die andere Kältemittelausströmungsseite der zweiten Dreiwegeverbindung 16a ist mit der anderen Kältemittelzuströmungsöffnungsseite der vierten Dreiwegeverbindung 16c verbunden. Ein Ein-/Ausventil 25 ist in dem Kältemitteldurchgang angeordnet, der die andere Kältemittelausströmungsöffnung der zweiten Dreiwegeverbindung 16a mit der anderen Kältemittelzuströmungsöffnung der vierten Dreiwegeverbindung 16c verbindet. Das Ein-/Ausventil 25 dient als ein Kältemittelkreis-Umschaltabschnitt zum Umschalten des Kältemittelkreises durch Öffnen und Schließen des Kältemitteldurchgangs. Das Ein-/Ausventil 25 hat im Wesentlichen die gleiche grundlegende Struktur wie die des Umleitungsdurchgangs-Ein-/Ausventils 23a.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung zu erkennen, entfernt die Kältekreislaufvorrichtung 10 in dieser Ausführungsform das erste Dreiwegeventil 12a, das zweite Dreiwegeventil 12b und das mit einer Verzweigungsfunktion ausgestattete Dreiwegeventil 14, die in der ersten Ausführungsform als die Kältemittelkreis-Umschaltabschnitte dienen. Somit baut eine Struktur zum Steuern des Betriebs der Klimatisierungssteuerung 40 dieser Ausführungsform, wie in 8 gezeigt, die Kältemittelkreissteuereinheit 40b auf. Eine Struktur zum Steuern des Betriebs des Umleitungsdurchgangs-Ein-/Ausventils 23a baut eine Umleitungsdurchgangssteuereinheit 40e auf.
Die Strukturen anderer Komponenten in der Kältekreislaufvorrichtung 10 und der Innenklimatisierungseinheit 30 sind die Gleichen wie die in der ersten Ausführungsform.
Nun wird der Betrieb der Fahrzeugklimaanlage 1 mit der vorstehend erwähnten Struktur in dieser Ausführungsform beschrieben. Der grundlegende Betrieb der Fahrzeugklimaanlage 1 in dieser Ausführungsform ist im Wesentlichen der Gleiche wie der in der ersten Ausführungsform. Daher kann die Fahrzeugklimaanlage 1 in dieser Ausführungsform zwischen dem Betrieb in der Luftkühlbetriebsart und dem Betrieb in der Entfeuchtungsheizbetriebsart umschalten.
(a) Luftkühlbetriebsart
In der Luftkühlbetriebsart dieser Ausführungsform schließt die Klimatisierungssteuerung 40 das Ein-/Ausventil 25, schließt das Umleitungsdurchgangs-Ein-/Ausventil 23a, öffnet das Außenexpansionsventil 17a und bringt das Innenexpansionsventil 17b in einen Drosselzustand, in dem es im Wesentlichen die gleiche Kältemitteldekompressionswirkung wie die in der Luftkühlbetriebsart der ersten Ausführungsform zeigt.
Somit wird in der Luftkühlbetriebsart, wie durch durchgezogene Pfeile in 6 angezeigt, der Kältekreislauf aufgebaut, der zulässt, dass das Kältemittel in dieser Reihenfolge durch den Kompressor 11, (den Innenstrahler 13, die zweite Dreiwegeverbindung 16a, das Außenexpansionsventil 17a), den Außenwärmetauscher 15, (die dritte Dreiwegeverbindung 16b), den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18a des Innenwärmetauschers 18, (des Rückschlagventil 24, die vierte Dreiwegeverbindung 16c), des Innenexpansionsventil 17b, den Innenverdampfer 19, das Verdampfungsdruckeinstellventil 20, (die erste Dreiwegeverbindung 16), den Akkumulator 21, den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18b des Innenwärmetauschers 18 und die Ansaugöffnungsseite des Kompressors 11 zirkuliert.
Dieser Kältemittelkreis entspricht einem dritten Kältemittelkreis, der in den begleitenden Ansprüchen beschrieben wird. Mit der Kältemittelkreisstruktur bestimmt die Klimatisierungssteuerung 40 die Betriebszustände der jeweiligen Steuerzielvorrichtungen basierend auf der Zielluftauslasstemperatur TAO und den Erfassungssignalen von der Sensorgruppe auf die gleiche Weise wie in der Luftkühlbetriebsart der ersten Ausführungsform.
Daher strömt in der Kältekreislaufvorrichtung 10 während der Luftkühlbetriebsart des von dem Kompressor 11 abgegebene Kältemittel in den Innenstrahler 13. In der Luftkühlbetriebsart öffnet die Luftmischklappe 34 den Kaltluftumleitungsdurchgang 35 vollständig, wodurch das in den Innenstrahler 13 strömende Kältemittel aus dem Innenstrahler 13 strömt, ohne Wärme in die Lüftungsluft abzuführen.
Das Kältemittel, das aus dem Innenstrahler 13 strömt, strömt über die zweite Dreiwegeverbindung 16a und das vollständig geöffnete Außenexpansionsventil 17a in den Außenwärmetauscher 15. Das in den Außenwärmetauscher 15 strömende Kältemittel tauscht Wärme mit der von dem Gebläseventilator geblasenen Außenluft aus, so dass seine Enthalpie verringert wird. Das aus dem Außenwärmetauscher 15 strömende Kältemittel strömt als ein hochdruckseitiges Kältemittel in den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18a des Innenwärmetauschers 18.
Das hochdruckseitige Kältemittel, das in den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18a strömt, tauscht Wärme mit einem niederdruckseitigen Kältemittel aus, das durch den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18b zirkuliert, wobei auf diese Weise seine Enthalpie verringert wird. Das aus dem hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18a strömende Kältemittel strömt über das Rückschlagventil 24 und die vierte Dreiwegeverbindung 16c in das Innenexpansionsventil 17b.
Das von dem Innenexpansionsventil 17b dekomprimierte Kältemittel strömt in den Innenverdampfer 19 und nimmt Wärme aus der von dem Gebläse 32 geblasenen Luft auf, um sich selbst zu verdampfen. Auf diese Weise wird die Lüftungsluft gekühlt. Die folgenden Arbeitsgänge sind die Gleichen wie die in der ersten Ausführungsform.
Wie vorstehend erwähnt, bläst die Fahrzeugklimaanlage 1 in der Luftkühlbetriebsart die Lüftungsluft, die von dem Innenverdampfer 19 der Kältekreislaufvorrichtung 10 gekühlt wird, in das Fahrzeuginnere, wodurch die Luftkühlung des Fahrzeuginneren ermöglicht wird. Somit hat die Fahrzeugklimaanlage 1 dieser Ausführungsform die gleichen Wirkungen wie die in der ersten Ausführungsform.
(b) Entfeuchtungsheizbetriebsart
In der Entfeuchtungsheizbetriebsart dieser Ausführungsform öffnet die Klimatisierungssteuerung 40 das Ein-/Ausventil 25, öffnet das Umleitungsdurchgangs-Ein-/Ausventil 23a und bringt das Außenexpansionsventil 17a und das Innenexpansionsventil 17b in einen Drosselzustand, in dem im Wesentlichen die gleiche Kältemitteldekompressionswirkung wie die in der Entfeuchtungsheizbetriebsart der ersten Ausführungsform gezeigt wird.
Somit wird in der Entfeuchtungsheizbetriebsart, wie durch durchgezogene Pfeile in 7 angezeigt, ein Kältekreislauf aufgebaut, der zulässt, dass das Kältemittel auf diesem Weg durch den Kompressor 11, den Innenstrahler 13, die zweite Dreiwegeverbindung 16a, (das Ein-/Ausventil 25, die vierte Dreiwegeverbindung 16c), das Innenexpansionsventil 17b, den Innenverdampfer 19, das Verdampfungsdruckeinstellventil 20, die erste Dreiwegeverbindung 16, den Akkumulator 21, den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18b des Innenwärmetauschers 18 und den Kompressor 11 zirkuliert. Gleichzeitig wird auch der Kältekreislauf aufgebaut, der zulässt, dass das Kältemittel in dieser Reihenfolge durch den Kompressor 11, den Innenstrahler 13, die zweite Dreiwegeverbindung 16a, das Außenexpansionsventil 17a, den Außenwärmetauscher 15, (die dritte Dreiwegeverbindung 16b, den Umleitungsdurchgang 23), die erste Dreiwegeverbindung 16, den Akkumulator 21, den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18b des Innenwärmetauschers 18 und den Kompressor 11 zirkuliert.
Der Kältemittelkreis in der Entfeuchtungsheizbetriebsart entspricht einem vierten Kältemittelkreis, der in den begleitenden Patentansprüchen beschrieben wird. Mit der Kältemittelkreisstruktur bestimmt die Klimatisierungssteuerung 40 die Betriebszustände der jeweiligen Steuerzielvorrichtungen basierend auf der Zielluftauslasstemperatur TAO und den Erfassungssignalen von der Sensorgruppe auf die gleiche Weise wie in der Entfeuchtungsheizbetriebsart der ersten Ausführungsform.
Somit ändert sich in der Kältekreislaufvorrichtung 10 der Entfeuchtungsheizbetriebsart der Zustand des Kältemittels, wie in dem Mollier-Diagramm von 9 dargestellt. Das heißt, das von dem Kompressor 11 abgegebene Kältemittel (wie durch den Punkt a9 in 9 angezeigt) strömt in den Innenstrahler 13 und tauscht Wärme mit der Lüftungsluft aus, die von dem Innenverdampfer 19 gekühlt und entfeuchtet wird, um seine Wärme abzuführen (wie von dem Punkt a9 zu dem Punkt b9 in 9 angezeigt). Auf diese Weise wird die Lüftungsluft geheizt.
Die Strömung des Kältemittels, das aus dem Innenstrahler 13 strömt, wird von der zweiten Dreiwegeverbindung 16a verzweigt, weil das Ein-/Ausventil 25 offen ist. Das Kältemittel, das aus der anderen Kältemittelausströmungsöffnung der zweiten Dreiwegeverbindung 16a strömt, strömt über die vierte Dreiwegeverbindung 16c in das Innenexpansionsventil 17b und wird dann von diesem dekomprimiert (wie von dem Punkt b9 zu dem Punkt c9 in 9 angezeigt). Zu dieser Zeit verhindert die Funktion des Rückschlagventils 24, dass das Kältemittel aus der vierten Dreiwegeverbindung 16c in Richtung des hochdruckseitigen Kältemitteldurchgangs 18a des Innenwärmetauchers 18 strömt.
Das Niederdruckkältemittel, das von dem Innenexpansionsventil 17b dekomprimiert wird, strömt in den Innenverdampfer 19 und nimmt Wärme aus der von dem Gebläse 32 geblasenen Lüftungsluft auf, um zu verdampfen (wie von dem Punkt c9 zu dem Punkt d9 in 9 angezeigt). Auf diese Weise wird die Lüftungsluft gekühlt.
Ferner wird das aus dem Innenverdampfer 19 strömende Kältemittel von dem Verdampfungsdruckeinstellventil 20 dekomprimiert, so dass es im Wesentlichen den gleichen Druck wie den des Kältemittels hat, das aus dem Außenwärmetauscher 15 strömt (wie von dem Punkt d9 zu dem Punkt g9 in 9 angezeigt). Das Kältemittel, das aus dem Verdampfungsdruckeinstellventil 20 strömt, tritt in die erste Dreiwegeverbindung 16 ein, um mit dem Kältemittel vereinigt zu werden, das aus dem Außenwärmetauscher 15 strömt.
Das Kältemittel, das aus einer Kältemittelausströmungsöffnung der zweiten Dreiwegeverbindung 16a strömt, wird von dem Außenexpansionsventil 17a dekomprimiert (wie von dem Punkt b9 zu dem Punkt f9 in 9 angezeigt) und strömt dann in den Außenwärmetauscher 15. Das von dem Außenexpansionsventil 17a dekomprimierte Kältemittel strömt in den Außenwärmetauscher 15, um Wärme aus der von dem Gebläseventilator geblasenen Außenluft aufzunehmen (wie von dem Punkt f9 zu dem Punkt g9 in 9 angezeigt).
Das Kältemittel, das aus dem Außenwärmetauscher 15 strömt, strömt über den Umleitungsdurchgang 23 in die erste Dreiwegeverbindung 16, weil das Umleitungs-Ein-/Ausventil 23a geöffnet ist, und wird dann mit dem Kältemittel, das aus dem Verdampfungsdruckeinstellventil 20 strömt, vereinigt. Das Kältemittel, das aus der Dreiwegeverbindung 16 strömt, strömt in den Akkumulator 21, um in gas- und flüssigphasige Kältemittel abgeschieden zu werden. Das von dem Akkumulator 21 abgeschiedene gasphasige Kältemittel strömt in den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18b des Innenwärmetauschers 18.
Zu dieser Zeit zirkuliert kein hochdruckseitiges Kältemittel durch den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18a des Innenwärmetauschers 18, wodurch das Kältemittel, das in den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18b eintritt, einfach aus dem niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18b strömt, ohne seine Enthalpie zu vergrößern. Das gasphasige Kältemittel, das aus dem niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18b strömt, wird in den Kompressor 11 gesaugt und erneut komprimiert (wie von dem Punkt g9 zu dem Punkt a9 in 9 angezeigt).
Wie vorstehend erwähnt, wird in der Fahrzeugklimaanlage 1 in der Entfeuchtungsheizbetriebsart die von dem Innenverdampfer 19 der Kältekreislaufvorrichtung 10 gekühlte und entfeuchtete Lüftungsluft von dem Innenstrahler 13 erneut geheizt und in das Fahrzeuginnere ausgeblasen, wodurch die Entfeuchtungsheizung des Fahrzeuginneren ermöglicht wird.
Außerdem öffnet in der Kältekreislaufvorrichtung 10, die auf den Kältemittelkreis (vierter Kältemittelkreis) in der Entfeuchtungsheizbetriebsart geschaltet wird, das Umleitungsdurchgangs-Ein-/Ausventil 23a den Umleitungsdurchgang 23, wodurch der Wärmeaustausch zwischen den hochdruckseitigen und niederdruckseitigen Kältemitteln in dem Innenwärmetauscher 18 vermieden wird. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass das in den Innenverdampfer 19 strömende Kältemittel ein flüssigphasiges Kältemittel mit einem übermäßig hohen Unterkühlungsgrad wird.
Daher kann wie in der ersten Ausführungsform die Verschlechterung der Verteilbarkeit des Kältemittels in dem Innenverdampfer 19 unterdrückt werden, was das Auftreten einer Temperaturverteilung in der von dem Innenverdampfer 19 gekühlten Lüftungsluft verhindert. Folglich kann die Kältekreislaufvorrichtung 10 in dieser Ausführungsform die geeignete Entfeuchtungsheizung des Raums, der klimatisiert werden soll, erreichen und kann somit die gleichen Ergebnisse wie die in der ersten Ausführungsform erhalten.
(Andere Ausführungsformen)
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehend erwähnten Ausführungsformen beschränkt, und an diesen Ausführungsformen können verschiedene Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden, ohne von dem Schutzbereich und Geist der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.

(1) in den vorstehend erwähnten Ausführungsformen wird die Kältekreislaufvorrichtung 10 der vorliegenden Offenbarung beispielsweise auf die Fahrzeugklimaanlage 1 angewendet, die auf einer Elektrofahrzeug montiert ist. Jedoch ist die Anwendung der vorliegenden Offenbarung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann die Kältekreislaufvorrichtung auf eine Fahrzeugklimaanlage, die in einem normalen Fahrzeug montiert ist, das eine Antriebskraft zum Fahren von einer Brennkraftmaschine (Verbrennungsmotor) erhält, oder auf eine Fahrzeugklimaanlage angewendet werden, die auf einem Hybridfahrzeug montiert ist, das eine Antriebskraft zum Fahren sowohl von einem Fahrelektromotor als auch der Brennkraftmaschine erhält. Bei der Anwendung der Kältekreislaufvorrichtung auf ein Fahrzeug mit einer Brennkraftmaschine kann ein Heizungskern als eine Hilfsheizung für die Lüftungsluft bereitgestellt werden, um die Lüftungsluft unter Verwendung eines Kühlmittels der Brennkraftmaschine als eine Wärmequelle zu heizen. Die Kältekreislaufvorrichtung 10 ist in der vorliegenden Offenbarung nicht auf die Anwendung für Fahrzeuge beschränkt, sondern kann auf eine ortsfeste Klimaanlage und ähnliches angewendet werden.
(2) Die vorstehend erwähnten Ausführungsformen haben die Kältekreislaufvorrichtung 10 beschrieben, in welcher der Innenstrahler 13 Wärme zwischen der Lüftungsluft und dem von dem Kompressor 11 abgegebenen Kältemittel austauscht, wodurch die Lüftungsluft unter Verwendung des von dem Kompressor 11 abgegebenen Kältemittels als eine Wärmequelle direkt geheizt wird. Jedoch ist die Heizform der Lüftungsluft durch den Innenstrahler 13 nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann ein Wärmemediumzirkulationskreis für die Zirkulation des Wärmemediums bereitgestellt werden, der Innenstrahler kann als ein Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher dienen, der Wärme zwischen dem von dem Kompressor abgegebenen Kältemittel und dem Wärmemedium austauscht, und ferner kann ein Heizwärmetauscher in dem Wärmemediumzirkulationskreis angeordnet sein, um die Lüftungsluft durch Austauschen von Wärme zwischen der Lüftungsluft und dem von dem Innenstrahler geheizten Wärmemedium zu heizen. Das heißt, der Innenstrahler kann die Lüftungsluft indirekt über das Wärmemedium heizen, wobei das von dem Kompressor abgegebene Kältemittel (hochdruckseitiges Kältemittel in dem Kreislauf) als eine Wärmequelle verwendet wird. Wenn die Kältekreislaufvorrichtung ferner auf Fahrzeuge mit den Brennkraftmaschinen angewendet wird, kann das Kühlmittel in der Brennkraftmaschine als das Wärmemedium verwendet werden, um durch einen Wärmemediumzirkulationskreis zu zirkulieren. In Elektrofahrzeugen kann das Kühlmittel zum Kühlen einer Batterie oder einer elektrischen Vorrichtung als ein Wärmemedium verwendet werden, um durch einen Wärmemediumzirkulationskreis zu zirkulieren.
(3) In der Beschreibung der vorstehenden Ausführungsformen ist die Kältekreislaufvorrichtung 10 derart aufgebaut, dass sie zwischen der Luftkühlbetriebsart und der Entfeuchtungsheizbetriebsart umschaltbar ist, kann aber auf eine Luftheizbetriebsart zum Durchführen des Luftheizens des Fahrzeuginneren durch Heizen der Lüftungsluft umschaltbar sein. Zum Beispiel ist in der Kältekreislaufvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform das mit einer Verzweigungsfunktion ausgestattete Dreiwegeventil 14 für die Verwendung eines, das fähig ist, die Kältemittelauslassseite des Innenstrahlers 13 mit der anderen Zuströmungs-/Ausströmungsöffnung des hochdruckseitigen Kältemitteldurchgangs 18a zu verbinden, und das Innenexpansionsventil 17b für die Verwendung ist eines, das mit einer vollständigen Schließfunktion zum vollständigen Schließen des Kältemitteldurchgangs ausgestattet ist. In der Luftheizbetriebsart kann die Kältekreislaufvorrichtung auf einen Kältemittelkreis geschaltet werden, der zulässt, dass das Kältemittel in dieser Reihenfolge durch den Kompressor 11, (das erste Dreiwegeventil 12a), den Innenstrahler 13, (das mit einer Verzweigungsfunktion ausgestattete Dreiwegeventil 14), den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18a des Innenwärmetauschers 18, das Außenexpansionsventil 17a, den Außenwärmetauscher 15, (das zweite Dreiwegeventil 12b), die Dreiwegeverbindung 16, den Akkumulator 21, den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18b des Innenwärmetauschers 18 und die Ansaugöffnungsseite des Kompressors 11 zirkuliert. In der Kältekreislaufvorrichtung 10 der zweiten Ausführungsform ist das Innenexpansionsventil 17b für die Verwendung eines, das mit der vollständigen Schließfunktion zum vollständigen Schließen des Kältemitteldurchgangs ausgestattet ist. In der Luftheizbetriebsart kann die Kältekreislaufvorrichtung auf einen Kältemittelkreis geschaltet werden, der zulässt, dass das Kältemittel in dieser Reihenfolge durch den Kompressor 11, den Innenstrahler 13, (die zweite Dreiwegeverbindung 16a), das Außenexpansionsventil 17a, den Außenwärmetauscher 15, (die dritte Dreiwegeverbindung 16b, den Umleitungsdurchgang 23), die erste Dreiwegeverbindung 16, den Akkumulator 21, den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18b des Innenwärmetauschers 18 und die Ansaugöffnungsseite des Kompressors 11 zirkuliert. Außerdem kann die Luftheizbetriebsart sogar durchgeführt werden, wenn ein Luftkühlschalter nicht eingeschaltet ist, solange die Zielluftauslasstemperatur TAO größer oder gleich der Luftkühlreferenztemperatur α ist.
(4) Wenngleich in der vorstehend erwähnten zweiten Ausführungsform beispielsweise der Umleitungsdurchgang 23 bereitgestellt ist, um zuzulassen, dass das Kältemittel den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18a des Innenwärmetauschers 18 umgeht, ist offensichtlich, dass ein Umleitungsdurchgang bereitgestellt werden kann, um zuzulassen, dass das Kältemittel in der Entfeuchtungsheizbetriebsart den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang 18b umgeht. Außerdem können mehrere Umleitungsdurchgänge bereitgestellt werden, um zuzulassen, dass das Kältemittel unter Umgehung sowohl der hochdruckseitigen als auch der niederdruckseitigen Kältemitteldurchgänge 18a und 18b strömt.
(5) In der vorstehend erwähnten ersten Ausführungsform werden das erste Dreiwegeventil 12a, das zweite Dreiwegeventil 12b und ähnliches beispielhaft als der Kältemittelkreis-Umschaltabschnitt verwendet. Jedoch ist der Kältemittelkreis-Umschaltabschnitt nicht auf diese Struktur beschränkt. Zum Beispiel kann der Kältemittelkreis-Umschaltabschnitt durch eine Kombination einer Dreiwegeverbindung und von Ein-/Ausventilen (elektromagnetische Ventile) zum Öffnen/Schließen der jeweiligen Zuströmungs-/Ausströmungsöffnungen der Dreiwegeverbindung aufgebaut sein.
(6) Wenngleich in den vorstehenden Ausführungsformen das Klimatisierungssteuerprogramm beispielhaft ausgeführt wird, um zwischen den jeweiligen Betriebsarten umzuschalten, ist das Umschalten zwischen dem Betriebsarten nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann der Betriebsartfestlegungsschalter auf dem Bedienfeld bereitgestellt sein, um die jeweiligen Betriebsarten festzulegen, wodurch eine Betriebsart gemäß einem Bediensignal von dem Betriebsartfestlegungsschalter auf eine andere geschaltet werden kann.

Claims

Kältekreislaufvorrichtung, die für eine Klimaanlage verwendet werden soll, wobei die Kältekreislaufvorrichtung umfasst: einen Kompressor (11), der geeignet ist, ein Kältemittel zu komprimieren und abzugeben; einen Innenstrahler (13), der Lüftungsluft, die in einen Raum, der klimatisiert werden soll, geblasen werden soll, unter Verwendung eines hochdruckseitigen Kältemittels in einem Kreislauf als eine Wärmequelle heizt; einen Innenverdampfer (19), der die Lüftungsluft durch Austauschen von Wärme zwischen einem niederdruckseitigen Kältemittel in dem Kreislauf und der Lüftungsluft kühlt, bevor es den Innenstrahler (13) durchläuft; einen Außenwärmetauscher (15), der Wärme zwischen dem Kältemittel und Außenluft austauscht; eine erste Dekompressionsvorrichtung (17b), die das Kältemittel, das in den Innenverdampfer (19) strömt, dekomprimiert; eine zweite Dekompressionsvorrichtung (17a), die das in den Außenwärmetauscher (15) strömende Kältemittel dekomprimiert; einen Innenwärmetauscher (18), der Wärme zwischen dem hochdruckseitigen Kältemittel und dem niederdruckseitigen Kältemittel austauscht; einen Verzweigungsabschnitt (14a), der eine Strömung des aus dem Innenstrahler (13) strömenden Kältemittels verzweigt; einen Vereinigungsabschnitt (16), der eine Strömung des aus dem Innenverdampfer (19) strömenden Kältemittels mit einer Strömung des aus dem Außenwärmetauscher (15) strömenden Kältemittels vereinigt; und einen Kältemittelkreis-Umschaltabschnitt (12a, 12b, 14b), der einen Kältemittelkreis in dem Kreislauf umschaltet, wobei der Kältemittelkreis-Umschaltabschnitt (12a, 12b, 14b) derart aufgebaut ist, dass er zwischen einem ersten Kältemittelkreis und einem zweiten Kältemittelkreis umschaltbar ist, der erste Kältemittelkreis geeignet ist, zuzulassen, dass das von dem Kompressor (11) abgegebene Kältemittel in dieser Reihenfolge durch den Außenwärmetauscher (15), einen hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang (18a) des Innenwärmetauschers (18), die erste Dekompressionsvorrichtung (17b), den Innenverdampfer (19), einen niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang (18b) des Innenwärmetauschers (18) und eine Ansaugöffnungsseite des Kompressors (11) zirkuliert, und der zweite Kältemittelkreis geeignet ist, zuzulassen, dass des von dem Kompressor (11) abgegebene Kältemittel in dieser Reihenfolge durch den Innenstrahler (13), den Verzweigungsabschnitt (14a), die erste Dekompressionsvorrichtung (17b), den Innenverdampfer (19), den Vereinigungsabschnitt (16), den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang (18b) und die Ansaugöffnungsseite des Kompressors (11) zirkuliert, während er gleichzeitig zulässt, dass das von dem Kompressor (11) abgegebene Kältemittel in dieser Reihenfolge durch den Innenstrahler (13), den Verzweigungsabschnitt (14a), den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang (18a), die zweite Dekompressionsvorrichtung (17a), den Außenwärmetauscher (15), den Vereinigungsabschnitt (16), den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang (18b) und die Ansaugöffnungsseite des Kompressors (11) zirkuliert.
Kältekreislaufvorrichtung, die für eine Klimaanlage verwendet werden soll, wobei die Kältekreislaufvorrichtung umfasst: einen Kompressor (11), der geeignet ist, ein Kältemittel zu komprimieren und abzugeben; einen Innenstrahler (13), der Lüftungsluft, die in einen Raum, der klimatisiert werden soll, geblasen werden soll, unter Verwendung eines hochdruckseitigen Kältemittels in einem Kreislauf als eine Wärmequelle heizt; einen Innenverdampfer (19), der die Lüftungsluft durch Austauschen von Wärme zwischen einem niederdruckseitigen Kältemittel in dem Kreislauf und der Lüftungsluft kühlt, bevor es den Innenstrahler (13) durchläuft; einen Außenwärmetauscher (15), der Wärme zwischen dem Kältemittel und Außenluft austauscht; eine erste Dekompressionsvorrichtung (17b), die das Kältemittel, das in den Innenverdampfer (19) strömt, dekomprimiert; eine zweite Dekompressionsvorrichtung (17a), die das in den Außenwärmetauscher (15) strömende Kältemittel dekomprimiert; einen Innenwärmetauscher (18), der Wärme zwischen dem hochdruckseitigen Kältemittel und dem niederdruckseitigen Kältemittel austauscht; einen Umleitungsdurchgang (23), der zulässt, dass das Kältemittel einen hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang (18a) und/oder einen niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang (18b) des Innenwärmetauschers (18) umgeht; eine Öffnungs-/Schließvorrichtung (23a), die den Umleitungsdurchgang (23) öffnet und schließt; einen Verzweigungsabschnitt (14a), der eine Strömung des aus dem Innenstrahler (13) strömenden Kältemittels verzweigt; einen Vereinigungsabschnitt (16), der eine Strömung des aus dem Innenverdampfer (19) strömenden Kältemittels mit einer Strömung des aus dem Außenwärmetauscher (15) strömenden Kältemittels vereinigt; und einen Kältemittelkreis-Umschaltabschnitt (25), der einen Kältemittelkreis in dem Kreislauf umschaltet, wobei der Kältemittelkreis-Umschaltabschnitt (25) derart aufgebaut ist, dass er zwischen einem dritten Kältemittelkreis und einem vierten Kältemittelkreis umschaltbar ist, der dritte Kältemittelkreis geeignet ist, zuzulassen, dass das von dem Kompressor (11) abgegebene Kältemittel in einem Zustand, in dem die Öffnungs-/Schließvorrichtung (23) den Umleitungsdurchgang (23) schließt, in dieser Reihenfolge durch den Außenwärmetauscher (15), den hochdruckseitigen Kältemitteldurchgang (18a), die erste Dekompressionsvorrichtung (17b), den Innenverdampfer (19), den niederdruckseitigen Kältemitteldurchgang (18b) und eine Ansaugöffnungsseite des Kompressors (11) zirkuliert, der vierte Kältemittelkreis geeignet ist, zuzulassen, dass das von dem Kompressor (11) abgegebene Kältemittel in einem Zustand, in dem die Öffnungs-/Schließvorrichtung (23a) den Umleitungsdurchgang (23) öffnet, in dieser Reihenfolge durch den Innenstrahler (13), den Verzweigungsabschnitt (16a), die erste Dekompressionsvorrichtung (17b), den Innenverdampfer (19), den Vereinigungsabschnitt (16) und die Ansaugöffnungsseite des Kompressors (11) zirkuliert, während er gleichzeitig zulässt, dass das von dem Kompressor (11) abgegebene Kältemittel in dieser Reihenfolge durch den Innenstrahler (13), den Verzweigungsabschnitt (16a), die zweite Dekompressionsvorrichtung (17a), den Außenwärmetauscher (15), den Vereinigungsabschnitt (16) und die Ansaugöffnungsseite des Kompressors (11) zirkuliert.
Kältekreislaufvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, die ferner einen Gas-Flüssigkeitsabscheider (21) umfasst, der in einem Kältemittelströmungsweg angeordnet ist, der von einer Kältemittelausströmungsöffnung des Vereinigungsabschnitts (16) zu einer Zuströmungsöffnungsseite des niederdruckseitigen Kältemitteldurchgangs (18b) führt, wobei der Gas-Flüssigkeitsabscheider (21) geeignet ist, das Kältemittel in ein gasphasiges Kältemittel und ein flüssigphasiges Kältemittel abzuscheiden, und zuzulassen, dass das abgeschiedene gasphasige Kältemittel zu einer strömungsabwärtigen Seite des Kältemittelströmungswegs ausströmt.
Kältekreislaufvorrichtung gemäß irgendeinem einem der Ansprüche 1 bis 3, die ferner umfasst: ein Verdampfungsdruckeinstellventil (20), das einen Kältemittelverdampfungsdruck in dem Innenverdampfer (19) auf einen vorgegebenen Referenzverdampfungsdruck oder höher einstellt.