DE112015005246T5 - Wärmepumpen-fahrzeugklimatisierungssystem - Google Patents

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Shinya Nakagawa
Hirotsugu KOHIGASHI
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Mitsubishi Heavy Industries Automotive Thermal Systems Co Ltd
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Abstract

Ein Kältemittel/Wärmemedium-Wärmetauscher (16), der ein Wärmemedium, welches in einem Heizkern (8) einer HVAC-Einheit (2) zirkuliert, ist in ein Austragrohr (14A) eines Kühl-Kältemittelkreislaufs (15) vorgesehen, wobei ein Heiz-Umgehungskreislauf (18) der sich zu einem Aufnehmer (12) erstreckt, mit einer stromabwärtigen Seite des Kältemittel/Wärmemedium-Wärmetauschers (16) durch ein Umschaltmittel (17) verbunden ist, wobei ein zweiter Kreislauf (20), der ein zweites Dekompressionsmittel (19) aufweist, zwischen einem Auslass des Aufnehmers (12) und einem ersten Ende eines Fahrzeug-Außenwärmetauschers (11) vorgesehen ist, und wobei ein dritter Kreislauf (22), der ein Magnetventil (21) aufweist, zwischen einem zweiten Ende des Fahrzeug-Außenwärmetauschers (11) und einem Ansaugkreislauf (14F) vorgesehen ist. Bei einem Wärmepumpen-Fahrzeugklimatisierungssystem ist ein Heiz-Kältemittelkreislauf (23) durch einen elektrischen Verdichter (10), einem Kältemittel/Wärmemedium- Wärmetauscher (16), einem Umschaltmittel (17), einem Heiz-Umgehungskreislauf (18), einem Aufnehmer (12), einem zweiten Kreislauf (20), einem Fahrzeug-Außenwärmetauscher (11) und einem dritten Kreislauf (22) ausgestaltet. Während Vereinfachung einer Ausgestaltung und ähnlichem durch Umleiten eines Kältemittelkreislaufs und eines HVAC eines Stromsystems erreicht sind, kann eine Kühl/Wärmekapazität durch Diversifizieren von Heizwärmequellen gewährleistet werden, und ein Betrieb in einem Eisbildungsverzögerungsmodus oder ähnlichem ist während einem Heizen möglich.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein geeignetes Wärmepumpen-Fahrzeugklimatisierungssystem, das bei einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug wie beispielsweise einem Elektrofahrzeug und einem Hybridfahrzeug geeignet anwendbar ist.
  • Hintergrund
  • Bei Fahrzeugklimatisierungssystemen, die in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen wie beispielsweise EV-Fahrzeugen, HEV-Fahrzeugen und PHEV-Fahrzeugen verwendet werden, kann kein Heizbetrieb unter Verwendung von Verbrennungsabwärme des Antriebsmaschinenkühlwassers (Kältemittel) oder ähnlichem durchgeführt werden. Daher wird ein Wärmepumpen-Klimatisierungssystem, das einen elektrischen Verdichter verwendet, erwartet. Jedoch müssen in einem Fall, wo eine Umkehr-Wärmepumpe verwendet wird, Wärmetauscher wie beispielsweise Rohre, ein Verdampfer und ein Kondensator, die einen Kältemittelkreislauf bilden, zusammen unter unterschiedlichen Temperatur- und Druckbedingungen eines Kühlbetriebs und eines Heizbetriebs verwendbar sein, so dass ein Fahrzeugklimatisierungssystem (im Folgenden als ein aktuelles System bezeichnet), das bei einem aktuellen durch eine Antriebsmaschine angetriebenen Fahrzeug verwendet wird, vollständig geändert werden muss.
  • Ein Wärmepumpen-Fahrzeugklimatisierungssystem, bei welchem ein Heiz-Kältemittelkreislauf unter Verwendung eines unveränderten Kältemittelkreislaufs des aktuellen Systems und Hinzufügen eines Fahrzeug-Innenkondensators (auch als ein Nebenkondensator bezeichnet), der in einer HVAC-Einheit (Heiz,- Ventilations- und Klimatisierungs-Einheit) vorgesehen ist, oder eines Fahrzeug-Außenverdampfers zu dem Kreislauf über ein Mehrwegventil, einen Bypass- bzw. Umgehungskreislauf und ähnlichem ausgebildet ist, ist beispielsweise von Patentliteratur 1 vorgesehen.
  • Demgegenüber offenbart Patentliteratur 2 ein Wärmepumpen-Fahrzeugklimatisierungssystem, bei welchem ein Heiz-Umgehungskreislauf mit einem Fahrzeug-Außenkondensator über ein Vierwegeventil verbunden ist und ein Nebenkondensator mit einer stromaufwärtigen Seite eines Expansionsventils verbunden ist und der Nebenkondensator an einer stromabwärtigen Seite eines Verdampfers in einer HVAC-Einheit angeordnet ist. Patentliteratur 3 offenbart ein Wärmepumpen-Fahrzeugklimatisierungssystem, bei welchem ein Verdampfer an einer stromaufwärtigen Seite in einer HVAC-Einheit angeordnet ist, ein Fahrzeug-Innenkondensator an einer stromabwärtigen Seite angeordnet ist, ein Fahrzeug-Außenwärmetauscher, welcher während einem Kühlen als ein Kondensator funktioniert und während einem Heizen als ein Verdampfer funktioniert, mit einer Kältemittelansaugseite des Fahrzeug-Innenkondensators über ein Mehrwegventil, ein Umgehungskreislauf und ähnliches verbunden ist.
  • Darüber hinaus offenbart Patentliteratur 4 ein Wärmepumpen-Fahrzeugklimatisierungssystem, bei welchem ein Fahrzeug-Innenverdampfer an einer stromaufwärtigen Seite im Inneren einer HVAC vorgesehen ist, ein Heizkern, in welchem ein Wärmemedium wie beispielsweise warmes Kältemittel zirkuliert werden kann, an einer stromabwärtigen Seite vorgesehen ist, ein Kältemittel/Wärmemedium-Wärmetauscher, der das Wärmemedium wie beispielsweise warmes Kältemittel, das in dem Heizkern zirkuliert, aufwärmt, in einem Austragrohr eines elektrischen Verdichters vorgesehen ist und ein Wärmepumpenkreislauf durch den Kältemittel/Wärmemedium-Wärmetauscher, den Fahrzeug-Außenwärmetauscher, den Fahrzeug-Innenverdampfer und ähnliches gebildet ist.
    • Patentliteratur 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Publikationsnummer 2012-96634
    • Patentliteratur 2: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Publikationsnummer Hei 11-170849
    • Patentliteratur 3: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Publikationsnummer Hei 5-319077 (die Publikation des japanischen Patents Nr. 3538845 )
    • Patentliteratur 4: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Publikationsnummer Hei 9-286225 (die Publikation des japanischen Patents Nr. 3704814 )
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die oben in Patentliteraturen 1 bis 3 beschriebenen Systeme sind jeweils ein System, das Heizen durch Vorsehen des Fahrzeug-Innenverdampfers an der stromaufwärtigen Seite in der HVAC durchführt, das den Fahrzeug-Innenkondensator an der stromabwärtigen Seite vorsieht, das Kältemittelgas mit hoher Temperatur in dem Fahrzeug-Innenkondensator zirkuliert und Wärme abstrahlt, um ein Wärmepumpensystem unter Verwendung eines Kühl-Kältemittelkreislaufs eines aktuellen Systems zu verwenden, obwohl es einen Unterschied bei dem Wärmetauscher beispielsweise bei einem System unter Verwendung von vier Wärmetauschern oder bei einem System unter Verwendung von drei Wärmetauschern gibt. Daher ist es nicht nur ein Problem, dass die HVAC des aktuellen Systems, das den Heizkern verwendet, in welchem ein Wärmemedium wie beispielsweise warmes Kältemittel zirkuliert, nicht wie sie ist übertragen (C/O; überführt eng.: carry-over) werden kann, sondern es ist ebenfalls ein Problem, dass das warme Kältemittel, Abwärme und ähnliches nicht effizient für ein Heizen verwendet werden kann, selbst in einem Fall eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (PHEV-Fahrzeug), das mit einer Benzinantriebsmaschine versehen ist.
  • Demgegenüber ist bei dem in Patentliteratur 4 beschriebenen System der Fahrzeug-Innenverdampfer an der stromaufwärtigen Seite in der HVAC vorgesehen, der Heizkern, in welchem ein Wärmemedium wie beispielsweise warmes Kältemittel zirkuliert wird, ist an der stromabwärtigen Seite vorgesehen und daher kann die HVAC des aktuellen Systems nicht wie sie ist übertragen werden. Jedoch ist ein Umgehungskreislauf mit einem Heiz- und Entfeuchtungsdekompressionsmittel parallel zu dem Fahrzeug-Außenwärmetauscher vorgesehen. Daher gibt es ein Problem, dass der Entfeuchtungs-Umgehungskreislauf in einem Kühl-Dekompressionsmittel vorgesehen sein muss und der Kreislauf kompliziert ist und ein Problem, dass der Fahrzeug-Außenwärmetauscher aufgrund von Eisbildung während einem Aufheizen der Wärmepumpe unter einer Bedingung, wo der Fahrzeug-Außenwärmetauscher bei einer niedrigen Außenlufttemperatur einfach vereist, einfach vereist.
  • Die vorliegende Erfindung wurde an Anbetracht solcher Umstände gemacht und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Wärmepumpen-Fahrzeugklimatisierungssystem vorzuschlagen, bei welchem ein Kühl-Kältemittelkreislauf und eine HVAC eines aktuellen Systems übertragen sind eine Kälte/Wärmekapazität durch Diversifizierung von Heizwärmequellen sichergestellt sein kann, während eine Vereinfachung einer Ausgestaltung, eine Miniaturisierung und niedrige Kosten erreicht werden und darüber hinaus zum Beispiel ein Betrieb in einen Eisbildungsverzögerungsmodus eines Fahrzeug-Außenwärmetauschers während einem Heizen möglich ist.
  • Um die obigen Probleme zu lösen bietet ein Wärmepumpen-Fahrzeugklimatisierungssystem der vorliegenden Erfindung die folgenden Lösungen.
  • Ein Wärmepumpen-Fahrzeugklimatisierungssystem umfasst also einen Kühl-Kältemittelkreislauf, in welchem ein elektrischer Verdichter, ein Fahrzeug-Außenwärmetauscher, ein Aufnehmer, ein erstes Dekompressionsmittel, ein Fahrzeug-Innenverdampfer, der in einer HVAC-Einheit vorgesehen ist, in dieser Reihenfolge verbunden sind, einen Heizkern, der an einer stromabwärtigen Seite des Fahrzeug-Innenverdampfers in der HVAC-Einheit angeordnet ist, und in welchem ein Wärmemedium, das warmes Kältemittel umfasst, zirkuliert werden kann, einen Kältemittel/Wärmemedium-Wärmetauscher, der in einem Austragrohr des elektrischen Verdichters vorgesehen ist, und Wärme zwischen dem Wärmemedium, das in dem Heizkern zirkuliert, und Kältemittelgas, das von dem elektrischen Verdichter ausgetragen wird, austauscht, einen Heiz-Umgehungskreislauf mit einem ersten Ende, das mit dem Austragrohr des elektrischen Verdichters durch ein Umschaltmittel an einer stromabwärtigen Seite des Kältemittel/Wärmemedium-Wärmetauschers verbunden ist, und mit einem zweiten Ende, das mit dem Aufnehmer verbunden ist, einen zweiten Kreislauf, der zwischen einer Auslassseite des Aufnehmers und einer ersten Endseite des Fahrzeug-Außenwärmetauschers verbunden ist und ein zweites Dekompressionsmittel aufweist, und einen dritten Kreislauf, der zwischen einer zweiten Endseite des Fahrzeug-Außenwärmetauschers und einem Ansaugkreislauf des elektrischen Verdichters verbunden ist und ein Magnetventil aufweist, welches während einem Heizen geöffnet ist, wobei ein Heiz-Kältemittelkreislauf durch Verbinden des elektrischen Verdichters, des Kältemittel/Wärmemedium-Wärmetauschers, des Umschaltmittels, des Heiz-Umgehungskreislaufs, des Aufnehmers, des zweiten Kreislaufs, der das zweite Dekompressionsmittel aufweist, des Fahrzeug-Außenwärmetauschers und des dritten Kreislaufs, der das Magnetventil aufweist, in dieser Reihenfolge gebildet werden kann.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Kältemittelkreislauf durch Verbinden des elektrischen Verdichters, des Fahrzeug-Außenwärmetauschers, des Aufnehmers, des ersten Dekompressionsmittels und des Fahrzeug-Innenverdampfers, der in der HVAC-Einheit vorgesehen ist, in dieser Reihenfolge ausgebildet, wobei der Kältemittel/Wärmemedium-Wärmetauscher in dem Austragrohr für den Kühl-Kältemittelkreislauf so vorgesehen ist, dass das Wärmemedium, welches mit dem Kältemittel/Wärmemedium-Wärmetauscher Wärme ausgetauscht hat, in dem Heizkern, der an der stromabwärtigen Seite des Fahrzeug-Innenverdampfers in der HVAC-Einheit vorgesehen ist, zirkuliert werden kann.
  • Damit werden der Heiz-Umgehungskreislauf, der das erste Ende mit dem Austragrohr des elektrischen Verdichters durch das Umschaltmittel an der stromabwärtigen Seite des Kältemittel/Wärmemedium-Wärmetauschers verbunden hat, und der das zweite Ende mit dem Aufnehmer verbunden ist hat, und darüber hinaus der zweite Kreislauf, der zwischen der Auslassseite des Aufnehmers und der ersten Endseite des Fahrzeug-Außenwärmetauschers verbunden ist und das zweite Dekompressionsmittel aufweist, und der dritte Kreislauf, der zwischen der zweiten Endseite des Fahrzeug-Außenwärmetauschers und dem Ansaugkreislauf des elektrischen Verdichters verbunden ist, vorgesehen, wobei das Magnetventil vorgesehen ist, welches während einem Heizen geöffnet ist. Folglich kann der Heiz-Kältemittelkreislauf durch Verbinden des elektrischen Verdichters, des Kältemittel/Wärmemedium-Wärmetauschers, des Umschaltmittels, des Heiz-Umgehungskreislaufs, des Aufnehmers, des zweiten Kreislaufs mit dem zweiten Dekompressionsmittel, des Fahrzeug-Außenwärmetauschers und des dritten Kreislaufs mit dem Magnetventil in dieser Reihenfolge gebildet sein.
  • Daher kann das Wärmepumpensystem durch Übertragen des Kühl-Kältemittelkreislaufs, der im Wesentlichen einem Kühl-Kältemittelkreislauf eines aktuellen Systems gleicht, und der HVAC-Einheit mit dem Fahrzeug-Innenverdampfer und dem Heizkern wie sie sind, und durch Hinzufügen des Kältemittel/Wärmemedium-Wärmetauschers, des Umschaltmittels, des Heiz-Umgehungskreislaufs, des zweiten Kreislaufs mit dem zweiten Dekompressionsmittel und des dritten Kreislaufs mit dem Magnetventil zu dem System gebildet werden.
  • Zwei Wärmetauscher des Fahrzeug-Innenverdampfers und des Fahrzeug-Außenwärmetauschers (die als ein Kondensator funktionieren) funktionieren in einem Kühlmodus und zwei Wärmetauscher des Kältemittel/Wärmemedium-Wärmetauschers und des Fahrzeug-Außenwärmetauschers (die als Verdampfer funktionieren) funktionieren in dem Heizmodus so, dass ein Kühlbetrieb und ein Heizbetrieb durchgeführt werden können. Daher kann ein Kühlbetrieb und ein Heizbetrieb mit maximaler Leistungsfähigkeit, die für die Arbeitsbelastung des elektrischen Verdichters geeignet ist, durchgeführt und die Kühl/Heizkapazität verbessert werden. Zudem kann das Wärmepumpen-Klimatisierungssystem durch Hinzufügen einer minimalen Anzahl von Heizvorrichtungen gebildet sein und es kann eine Vereinfachung einer Ausgestaltung, eine Miniaturisierung, und niedrige Kosten erreicht werden.
  • Zudem kann als die HVAC-Einheit, die HVAC, die einer HVAC eines aktuellen Systems gleicht, in welcher der Heizkern, in welchem ein Wärmemedium, das warmes Kältemittel umfasst, zirkuliert wird, an der stromabwärtigen Seite des Fahrzeug-Innenverdampfers angeordnet ist, wie sie ist übertragen werden und daher kann beispielsweise Abwärme einer Antriebsmaschine, eines Motors, eines Inverters und ähnlichem durch das Wärmemedium wiedergewonnen werden oder das Wärmemedium kann durch einen PTC-Heizer erwärmt werden, um als eine Wärmequelle zum Heizen verwendet zu werden. Es kann also ein Wärmebetrieb selbst bei extrem niedrigen Temperaturen oder selbst bei einem Enteisen, was Aufheizen einer Wärmepumpe schwierig macht, durch Verwenden von verschiedenen Wärmequellen fortgesetzt werden.
  • Zusätzlich ist der Kältemittel/Wärmemedium-Wärmetauscher in dem Austragrohr des elektrischen Verdichters vorgesehen und das Umschaltmittel ist an der stromabwärtigen Seite vorgesehen und daher kann das Umschaltmittel an einer Seite eines CRFM (Kondensator, Radiator und Lüftermotor) installiert sein und die Montageeigenschaft eines Fahrzeugs kann verbessert sein.
  • Gemäß dem Wärmepumpen-Fahrzeugklimatisierungssystem der vorliegenden Erfindung, wird bei dem obigen Wärmepumpen-Fahrzeugklimatisierungssystem in einem Heizmodus, wenn der Fahrzeug-Außenwärmetauscher vereist ist, der Heiz-Kältemittelkreislauf zu dem Kühl-Kältemittelkreislauf umgeschaltet und ein Kältemittel mit hoher Temperatur und hohem Druck, welches durch den Kältemittel/Wärmemedium-Wärmetauscher hindurchtritt, wird direkt in den Fahrzeug-Außenwärmetauscher so eingetragen, dass ein Enteisen möglich ist.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird in dem Heizmodus, wenn der Fahrzeug-Außenwärmetauscher vereist ist, der Kältemittelkreislauf zu dem Kühl-Kreislauf durch das Umschaltmittel umgeschaltet und das Kältemittel mit hoher Temperatur und hohem Druck wird direkt in den Fahrzeug-Außenverdampfer so hinein eingetragen, dass Enteisen effizient durchgeführt werden kann. Daher kann eine Enteisungszeit verkürzt und ein Enteisen selbst bei einer niedrigen Außentemperatur von 0°C oder weniger durchgeführt werden.
  • Gemäß dem Wärmepumpen-Fahrzeugklimatisierungssystem der vorliegenden Erfindung sind bei einem der obigen Wärmepumpen-Fahrzeugklimatisierungssysteme das erste Dekompressionsmittel und das zweite Dekompressionsmittel jeweils ein Dekompressionsmittel mit einer An/Aus-Ventilfunktion, und sowohl der Fahrzeug-Außenwärmetauscher als auch der Fahrzeug-Innenverdampfer sind zusammen als Verdampfer in einem Heizmodus durch Verwendung der An/Aus-Ventilfunktionen verwendbar.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird in dem Heizmodus unter der Eisbildungsbedingung an dem Fahrzeug-Außenwärmetauscher der Eisbildungsverzögerungsmodus eingestellt bzw. ausgewählt und Öffnen und Schließen der An/Aus-Ventilfunktion des ersten Dekompressionsmittels und die An/Aus-Ventilfunktion des zweiten Dekompressionsmittels werden abwechselnd so gesteuert, dass ein Teil des Kältemittels in dem Fahrzeug-Innenverdampfer durch das erste Dekompressionsmittel zirkuliert und eine Kältemittelzirkulationsmenge zu dem Fahrzeug-Außenwärmetauscher reduziert werden kann. Folglich kann, während eine Eisbildung und der Fortschritt der Eisbildung verzögert sind und eine Schwankung einer Temperatur einer ausgestoßenen Luft vermieden bzw. niedergehalten ist, der Heizbetrieb stabil fortgeführt werden. Daher kann die Heizleistung des Wärmepumpen-Fahrzeugklimatisierungssystems verbessert werden.
  • Gemäß dem Wärmepumpen-Fahrzeugklimatisierungssystem der vorliegenden Erfindung sind bei einem der obigen Wärmepumpen-Fahrzeugklimatisierungssysteme das erste Dekompressionsmittel und das zweite Dekompressionsmittel jeweils ein thermostatisches Expansionsventil mit einem Magnetventil oder einem elektronischen Expansionsventil.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann in einem Fall, wo das erste Dekompressionsmittel und das zweite Dekompressionsmittel jeweils das thermostatische Expansionsventil mit einem Magnetventil sind, Öffnen und Schließen des Magnetventils das Kältemittel strömen lassen oder es blockieren. Wenn das Magnetventil geöffnet ist, kann eine Kältemittelströmungsrate so gesteuert werden, dass der Kältemittelüberhitzungsgrad des Auslasses des Fahrzeug-Außenwärmetauschers oder des Auslasses des Fahrzeug-Innenverdampfers durch das thermostatische Expansionsventil konstant ist.
  • In einem Fall, wo das erste Dekompressionsmittel und das zweite Dekompressionsmittel jeweils das elektronische Expansionsventil sind, kann das Kältemittel durch Vollschließ- und Vollöffnungs-Funktionen des elektrischen Expansionsventils strömen gelassen werden oder es blockiert, und der Kältemittelüberhitzungsgrad des Auslasses des Fahrzeug-Außenwärmetauschers oder des Auslasses des Fahrzeug-Innenverdampfers kann durch die Öffnungseinstellfunktion gesteuert werden.
  • Daher können in Übereinstimmung mit dem Betriebsmodus das erste Dekompressionsmittel und das zweite Dekompressionsmittel unter Verwendung der An/Aus-Ventilfunktionen umgeschaltet werden. Zudem kann in dem Heizmodus ein Betrieb unter gemeinsamer Verwendung des Fahrzeug-Außenwärmetauschers und des Fahrzeug-Innenverdampfers durchgeführt werden.
  • Gemäß dem Wärmepumpen-Fahrzeugklimatisierungssystem der vorliegenden Erfindung ist bei einem der obigen Wärmepumpen-Fahrzeugklimatisierungssysteme das erste Dekompressionsmittel ein Dekompressionsmittel mit einer An/Aus-Ventilfunktion, der zweite Kreislauf, der mit dem zweiten Dekompressionsmittel versehen ist, ist mit einem Rückschlagventil versehen, das eine Kältemittelströmung nur von der Auslassseite des Aufnehmers zu dem Fahrzeug-Außenwärmetauscher als ein alternatives Mittel der An/Aus-Ventilfunktion zulässt, und die An/Aus-Ventilfunktion des ersten Dekompressionsmittels und das Magnetventil des dritten Kreislaufs werden so verwendet, dass sowohl der Fahrzeug-Außenwärmetauscher als auch der Fahrzeug-Innenverdampfer zusammen als Verdampfer in einem Heizmodus verwendet werden können.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist in dem Heizmodus unter der Eisbildungsbedingung an dem Fahrzeug-Außenwärmetauscher der Eisbildungsverzögerungsmodus eingestellt bzw. ausgewählt, wobei Öffnen und Schließen der An/Aus-Ventilfunktion des ersten Dekompressionsmittels und des Magnetventils des zweiten Kreislaufs abwechselnd so gesteuert werden, dass ein Teil des Kältemittels in dem Fahrzeug-Innenverdampfer durch das erste Dekompressionsmittel strömt und eine Kältemittelzirkulationsmenge zu dem Fahrzeug-Außenwärmetauschers reduziert ist. Folglich kann, während die Eisbildung und der Fortschritt der Eisbildung verzögert sind und eine Schwankung einer Temperatur einer ausgeblasenen Luft niedergehalten ist, der Heizbetrieb stabil fortgeführt werden. Daher kann eine Heizleistung des Wärmepumpen-Fahrzeugklimatisierungssystems verbessert sein.
  • Gemäß dem Wärmepumpen-Fahrzeugklimatisierungssystem der vorliegenden Erfindung werden bei einem der obigen Wärmepumpen-Fahrzeugklimatisierungssysteme in einem Heizmodus, in Reaktion auf eine Auslass-Kältemitteltemperatur des Fahrzeug-Außenwärmetauschers und einer Temperatur der von dem Fahrzeug-Innenverdampfer ausgestoßenen Luft oder einer Rippentemperatur, Öffnen und Schließen der An/Aus-Ventilfunktion des ersten Dekompressionsmittels und die An/Aus-Ventilfunktion des zweiten Dekompressionsmittels oder das Magnetventil des dritten Kreislaufs abwechselnd gesteuert, und das Kältemittel wird abwechselnd durch den Fahrzeug-Außenwärmetauscher und den Fahrzeug-Innenverdampfer strömen gelassen oder daran gehindert.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird in dem Heizmodus unter der Eisbildungsbedingung an dem Fahrzeug-Außenverdampfer in Reaktion auf eine Auslass-Kältemitteltemperatur des Fahrzeug-Außenwärmetauschers und der Temperatur der von dem Fahrzeug-Innenverdampfer ausgestoßenen Luft oder der Rippentemperatur das Kältemittel abwechselnd durch den Fahrzeug-Außenwärmetauscher und den Fahrzeug-Innenverdampfer strömen gelassen oder daran gehindert, so dass der Modus auf den Eisbildungsverzögerungsmodus eingestellt ist und eine Kältemittelzirkulationsmenge zu dem Fahrzeug-Außenwärmetauscher reduziert sein kann.
  • Folglich kann, während die Eisbildung an dem Fahrzeug-Außenverdampfer und der Fortschritt der Eisbildung verzögert werden kann, eine Reduktion der Temperatur der ausgestoßenen Luft aufgrund der Kühlung in dem Fahrzeug-Innverdampfer vermieden werden. Das Obige wird so wiederholt, dass ein Betrieb durchgeführt werden kann, während die Temperaturschwankungsbreite in einem konstanten Bereich niedergehalten werden kann. Daher kann während einem Heizen, während die Eisbildung an dem Fahrzeug-Außenverdampfer und der Fortschritt der Eisbildung verzögert sind und die Schwankung der Temperatur der ausgestoßenen Luft niedergehalten ist, ein Heizbetrieb stabil fortgeführt werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Wärmepumpensystem durch Übertragen des Kühl-Kältemittelkreislaufs, der im Wesentlichen einem Kältemittelkreislauf eines aktuellen Systems gleicht, und der HVAC-Einheit mit dem Fahrzeug-Innenverdampfer und dem Heizkern wie sie sind und durch Hinzufügen des Kältemittel/Wärmemedium-Wärmetauschers, des Umschaltmittels, des Heiz-Umgehungskreislaufs, des zweiten Kreislaufs mit dem zweiten Dekompressionsmittel und des dritten Kreislaufs mit dem Magnetventil zu dem System ausgebildet werden. Zudem funktionieren zwei Wärmetauscher des Fahrzeug-Innenverdampfers und des Fahrzeug-Außenwärmetauschers in einem Kühlmodus und zwei Wärmetauscher des Kältemittel/Wärmemedium-Wärmetauschers und des Fahrzeug-Außenwärmetauschers funktionieren in dem Heizmodus, so dass ein Kühlbetrieb und ein Heizbetrieb durchgeführt werden können.
  • Daher kann ein Kühlbetrieb und ein Heizbetrieb mit maximaler Leistungsfähigkeit, die für eine Arbeitsbelastung des elektrischen Verdichters geeignet ist, durchgeführt und eine Kühl/Heizkapazität verbessert werden. Zudem kann das Wärmepumpen-Klimatisierungssystem durch Hinzufügen einer minimalen Anzahl von Heizvorrichtungen ausgebildet sein und es kann eine Vereinfachung einer Ausgestaltung, eine Miniaturisierung und niedrige Kosten erreicht werden.
  • Zudem kann als die HVAC-Einheit die HVAC, die einer HVAC eines aktuellen Systems gleicht, in welcher der Heizkern, in welchem ein Wärmemedium, das warmes Kältemittel umfasst, zirkuliert wird, an der stromabwärtigen Seite des Fahrzeug-Innenverdampfers angeordnet ist, wie sie ist übertragen werden und daher kann beispielsweise eine Abwärme einer Antriebsmaschine, eines Motors, eines Inverters und von ähnlichem durch das Wärmemedium wiederverwendet werden oder das Wärmemedium durch einen PTC-Heizer erwärmt werden, um als eine Wärmequelle zum Heizen verwendet zu werden. Ein Heizbetrieb kann also selbst bei einer extrem niedrigen Temperatur oder selbst bei einem Enteisen, was es schwierig macht die Wärmepumpe zu heizen, durch Verwendung verschiedener Wärmequellen durchgeführt werden.
  • Der Kältemittel/Wärmemedium-Wärmetauscher ist außerdem in dem Austragrohr des elektrischen Verdichters vorgesehen und das Umschaltmittel ist an der stromabwärtigen Seite vorgesehen und daher kann das Umschaltmittel an einer Seite eines CRFM (Kondensator-Radiator- und Lüftermotor) installiert sein und eine Montageeigenschaft eines Fahrzeugs kann verbessert sein.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein schematisches Ausgestaltungsdiagramm (Kältemittelkreislaufdiagramm) eines Wärmepumpen-Fahrzeugklimatisierungssystems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2(A), 2(B) und 2(C) sind jeweils eine Längsschnittansicht eines Aufnehmers, der in das obige Wärmepumpen-Fahrzeugklimatisierungssystem eingefügt ist, eine Draufsicht auf den Aufnehmer und eine a-a Schnittansicht aus 2(B).
  • 3 ist ein Ausgestaltungsdiagramm eines thermostatischen Expansionsventils mit einem Magnetventil, das in das obige Wärmepumpen-Fahrzeugklimatisierungssystem eingefügt ist.
  • Beste Ausführungsform der Erfindung
  • Im Folgenden werden Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben.
  • Erste Ausführungsform
  • Im Folgenden wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 1 bis 3 beschrieben. 1 ist ein schematisches Ausgestaltungsdiagramm eines Wärmepumpen-Fahrzeugklimatisierungssystems gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 2 ist ein Ausgestaltungsdiagramm eines Aufnehmers, der in diesem System eingefügt ist und 3 ist ein Ausgestaltungsdiagramm eines thermostatischen Expansionsventils mit einem Magnetventil, das in dieses System eingefügt ist. Ein Wärmepumpen-Fahrzeugklimatisierungssystem 1 gemäß dieser Ausführungsform umfasst eine HVAC-Einheit (Heizungs-, Lüftungs-, und Klimatisierungseinheit) 2 und einen Wärmepumpen-Kältemittelkreislauf 3, der Kühlen und Heizen ermöglicht.
  • Die HVAC-Einheit 2 umfasst ein Gebläse 4, das umschaltet und entweder Innenluft von der Innenseite eines Fahrzeuginneren oder Außenluft einträgt und die eingetragene Luft mit Druck zu der stromabwärtigen Seite zuführt, einen Fahrzeug-Innenverdampfer 6, der an der stromaufwärtigen Seite des Inneren eines Luftströmungsdurchgangs 5, der sich zu dem Gebläse 4 fortsetzt, angeordnet ist, einen Heizkern 8, der an der stromabwärtigen Seite angeordnet ist und in welchem ein Wärmemedium wie beispielsweise warmes Kältemittel durch einen Wärmemedium-Zirkulationskreislauf 7 zirkuliert werden kann und eine Luftmischtüre 9, die ein Verhältnis von einer umgeleiteten Luftmenge und einer Luftmenge, die durch den Heizkern 8 strömt, einstellt und die Temperatur der temperierten klimatisierten Luft, die in das Fahrzeuginnere ausgeblasen wird, einstellt.
  • Diese HVAC-Einheit 2 unterscheidet sich nicht von einer HVAC-Einheit, die in einem Fahrzeugklimatisierungssystem eingesetzt ist, das bei einem aktuellen, von einer Antriebsmaschine angetriebenen Fahrzeug eingesetzt ist (im Folgenden als ein aktuelles System bezeichnet), und sie verwendet eine Wärmequelle zum Heizen, die durch Zirkulieren von Kühlwasser (Kältemittel) einer Antriebsmaschine für ein Fahrzeug in dem Heizkern erlangt wird, und die HVAC-Einheit 2 ist im Inneren einer Instrumententafel in einem Fahrzeuginneren installiert und bläst wahlweise temperierte klimatisierte Luft von einer Vielzahl von Auslässen, die zu der Innenseite des Fahrzeuginneren geöffnet sind, zu der Innenseite des Fahrzeuginneren aus.
  • Zusätzlich zu einem Kältemittel/Wärmemedium-Wärmetauscher 16 ist an der Seite des Wärmepumpen-Kältemittelkreislaufs 3, der unten beschrieben wird, ist der Wärmemedium-Zirkulationskreislauf 7, der ein Wärmemedium wie beispielsweise ein warmes Kältemittel in dem Heizkern 8 zirkuliert, mit einer Abwärmerückgewinnungsvorrichtung für Abwärme von der Antriebsmaschine des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (PHEV Fahrzeug) versehen, an dem die Antriebsmaschine montiert ist, für die Abwärme von einem Fahrzeugantriebsapparat wie beispielsweise einem Motor und einem Inverter oder ähnlichem, ferner ist er mit einer Wärmequellenvorrichtung wie beispielsweise einem PTC Heizer versehen und ist so ausgestaltet, dass unterschiedliche Wärme effektiv als die Wärmequelle zum Heizen verwendet werden können.
  • Der Wärmepumpenkältemittelkreislauf 3, der in der Lage ist, zwischen einem Kühlkreislauf und einem Heizkreislauf umzuschalten, umfasst einen Kühl-Kältemittelkreislauf (Kühlkreislauf) 15 eines geschlossenen Kreislaufs, in welchem ein elektrischer Verdichter 10, der ein Kältemittel verdichtet, ein Fahrzeug-Außenwärmetauscher (welcher während einem Kühlen als ein Kondensator funktioniert und während einem Heizen als ein Verdampfer funktioniert) 11, ein Aufnehmer 12, ein erstes Dekompressionsmittel 13 mit einer An/Aus-Ventilfunktion und ein Fahrzeug-Innverdampfer 6, der in der HVAC-Einheit 2 vorgesehen ist, in dieser Reihenfolge durch ein Kältemittelrohr 14 verbunden sind. Dieser Kühl-Kältemittelkreislauf 14 kann ausgestaltet sein, um im Wesentlichen einem Kältemittelkreislauf zu gleichen, der in einem aktuellen Fahrzeugklimatisierungssystem verwendet wird, das bei einem von einer Antriebsmaschine angetriebenen Fahrzeug eingesetzt ist.
  • Der Wärmepumpenkältemittelkreislauf 3 ist mit einem Kältemittel/Wärmemedium-Wärmetauscher 16 versehen, der Wärme zwischen einem Kältemittelgas mit hoher Temperatur und hohem Druck, das von dem elektrischen Verdichter 10 ausgetragen wird, und einem Wärmemedium, das in dem Wärmemedium-Zirkulationskreislauf 7 in einem Austragrohr (Austragkreislauf) 14A von dem elektrischen Verdichter 10 zu dem Heizkern 8 zirkuliert, austauscht, und er ist mit einem Dreiwegeventil (Umschaltmittel) 17 an der stromabwärtigen Seite versehen. Ein Heiz-Bypass- oder Umgehungskreislauf 18 ist mit diesem Dreiwegeventil 17 verbunden, und ein zweites Ende davon ist mit dem Aufnehmer 12 so verbunden, dass während einem Heizen ein Kältemittel, das in dem Kältemittel/Wärmemedium-Wärmetauscher 16 kondensiert, in den Aufnehmer 12 hinein eingetragen werden kann.
  • Ein zweiter Heizkreislauf 20, der ein zweites Dekompressionsmittel 19 mit einer An/Aus-Ventilfunktion umfasst, ist während eines Kühlbetriebs des Fahrzeug-Außenwärmetauschers 11 zwischen einem Auslasskältemittelrohr 14C des Aufnehmers 12 und der Kältemittelauslassseite (erste Endseite des Fahrzeug-Außenwärmetauschers 11) verbunden, und ein dritter Heizkreislauf 22, der ein Magnetventil 21 umfasst, ist während einem Kühlbetrieb zwischen der Kältemitteleinlassseite des Fahrzeug-Außenwärmetauschers 11 (zweite Endseite des Fahrzeug-Außenwärmetauschers 11) und einem Ansaugrohr (Ansaugkreislauf) 14F mit dem elektrischen Verdichter 10 verbunden.
  • Folglich kann der Heiz-Kältemittelkreislauf (Heizkreislauf) 23 als geschlossener Kreislauf gebildet werden, in welchem der elektrische Verdichter 10, der Kältemittel/Wärmemedium-Wärmetauscher 16, das Dreiwegeventil 17, der Heiz-Umgehungskreislauf 18, der Aufnehmer 11, der zweite Kreislauf 20 mit dem zweiten Dekompressionsmittel 19 mit einem An/Aus-Ventilfunktion, dem Fahrzeug-Außenwärmetauscher 11 und dem dritten Kreislauf 22, der das Magnetventil 21 aufweist, in dieser Reihenfolge durch die Kältemittelrohre 14A, 14B (Heiz-Umgehungskreislauf 18), 14C, 14D (zweiter Kreislauf 20), 14E (dritter Kreislauf 22), 14F verbunden sind, bilden. Ein Lüfter 24, mittels dem die außenseitige Luft strömen kann, ist an dem Fahrzeug-Außenwärmetauscher 11 angebracht.
  • Der obige Aufnehmer 12 ist ein Aufnehmer 12 mit einem Rückschlagventil, in das Rückschlagventile 25, 26 in zwei Kältemittelströmungseinlässen eingefügt sind, die mit dem Heiz-Umgehungskreislauf 18 von dem Dreiwegeventil 17 und dem Kältemittelrohr 14 von dem Fahrzeug-Außenwärmetauscher 11 verbunden sind. Wie in 2 dargestellt ist dieser Aufnehmer 12 der Aufnehmer 12 mit einem Rückschlagventil, in das ein Trockner eingefügt ist, der einen zylindrischen Körper 30 mit einem Boden, einem Deckel 31, der an einer ersten Endöffnung des Körpers 30 angeschweißt ist, einem Kältemittelausströmrohr 32 mit einem ersten Ende, das mit dem Deckel 31 verbunden ist, und einem zweiten Ende, das sich nach oben zu der Nähe des Bodens des Körpers 30 erstreckt, und einen Trockner 36, der durch Einfüllen eines Trockenmittels 35 zwischen einem Paar von oberen und unteren Filtern 33, 34, die in einem oberen Teil des Körpers 30 installiert sind, ausgebildet ist, umfasst.
  • Wie oben beschrieben ist der Deckel 31 mit den zwei Kältemittelströmungseinlässen 37, 38, die mit dem Heiz-Umgehungskreislauf 18 (Kältemittelrohr 14B) und dem Kältemittelrohr 14 von dem Fahrzeug-Außenwärmetauscher 11 verbunden sind, und einem Kältemittelausströmanschluss 39, der mit dem Auslasskältemittelrohr 14C verbunden ist, versehen. Die Kältemittelströmungseinlässe 37, 38 und der Kältemittelausströmanschluss 39 sind mit Einsetzabschnitte 40, 41, 42 zum jeweiligen Verbinden der Kältemittelrohre versehen, wobei das Kältemittelrohr 14, 14B und das Auslasskältemittelrohr 14C durch die Einsetzabschnitte 40, 41, 42 miteinander verbindbar sind. Zudem sind in den Kältemittelströmungseinlässen 37, 38 Rückschlagventile 25, 26 durch Sprengringe und Stopper 43, 44 eingefügt.
  • Als das erste Dekompressionsmittel 13 mit einer An/Aus-Ventilfunktion und das zweite Dekompressionsmittel 19 kann ein thermostatisches Expansionsventil 50 mit einem Magnetventil, das in 3 dargestellt ist, verwendet werden. Das thermostatische Expansionsventil 50 mit einem Magnetventil ist an der Kältemitteleinlassseite von jeweils dem Fahrzeug-Innenverdampfer 6 und dem Fahrzeug-Außenwärmetauscher 11, der als ein Verdampfer funktioniert, vorgesehen und ist durch Integrieren eines Ventilhauptkörpers 53 mit einem einlassseitigen Kältemittelströmungsdurchgang 54 und einem auslassseitigen Kältemittelströmungsdurchgang 55 mit jeweiligen Verdampfern, eines Magnetventils 51, das in dem Ventilhauptkörper 53 vorgesehen ist und das den einlassseitigen Kältemittelströmungsdurchgang 54 öffnet und schließt, und eines thermostatischen Expansionsventils 52, das an einen Ventilstiz 56 angesetzt ist, der in dem einlassseitigen Kältemittelströmungsdurchgang 54 vorgesehen ist und ein Kugelventil 57 zum Einstellen der Öffnung umfasst, gebildet.
  • Das Magnetventil 51 umfasst eine elektromagnetische Spule 51a, einen sich bewegenden Kern 51b und einen Ventilkörper 51c, der in einem vorderen Ende des sich bewegenden Kerns 51b vorgesehen ist und den einlassseitigen Strömungsdurchgang 54 öffnet und schließt und so ausgestaltet ist, dass der sich bewegende Kern 51b sich axial vorwärts und rückwärts durch Erregen der elektromagnetischen Spule 51a bewegt und der Ventilkörper 51c den einlassseitigen Strömungsdurchgang 54 öffnet und schließt. Das thermostatische Expansionsventil 52 erfasst die Temperatur und den Druck eines Kältemittels im Inneren des auslassseitigen Kältemittelströmungsdurchgangs 55, wodurch die Kältemittel, die in dem Fahrzeug-Innenverdampfer 6 und dem Fahrzeug-Außenwärmetauscher 11 verdampft werden, strömen können, durch einen temperatursensitiven Zylinder und ein Diaphragma 58, es bewegt durch den Differenzdruck eine Welle oder Achse 59 nach vorne und nach hinten und drückt das Kugelventil 57, das durch eine Feder 60 gedrückt wird, um die Öffnung einzustellen. Das Magnetventil 51 und das thermostatische Expansionsventil 52 können ein unabhängiges individuelles standardisiertes Magnetventil und ein unabhängiges individuelles standardisiertes thermostatisches Expansionsventil sein, die in Serie verbunden sind.
  • Während einem Betrieb unter Verwendung von einem oder beiden von dem Fahrzeug-Innenverdampfer 6 und dem Fahrzeug-Außenwärmetauscher 11, die als ein Verdampfer funktionieren, wird durch Verwendung des obigen thermostatischen Expansionsventils 50 mit einem Magnetventil, wird das Magnetventil 51 geöffnet und ein Kältemittel, das adiabatisch durch das thermostatische Expansionsventil 52 expandiert wird, wird durch den einlassseitigen Strömungsdurchgang 54 dem Fahrzeug-Innenverdampfer 6 und dem Fahrzeug-Außenwärmetauscher 11 so zugeführt, dass die Kältemittelströmungsrate automatisch durch das thermostatische Expansionsventil 52 so gesteuert werden kann, dass der Kältemittelüberhitzungsgrad von jedem Verdampferauslass konstant gemacht wird. Folglich kann eine Ausgestaltung vereinfacht sein und niedrige Kosten können erreicht werden, verglichen mit einem System, in welchem ein elektrisches Expansionsventil, das ein Kältemitteldruckerfassungsmittel und ein Kältemitteltemperaturerfassungsmittel benötigt, verwendet wird.
  • Jedoch kann bei der vorliegenden Erfindung jeweils als das erste Dekompressionsmittel 13 mit einem An/Aus-Ventilfunktion und als das zweite Dekompressionsmittel 19 mit einer An/Aus-Ventilfunktion anstelle des thermostatischen Expansionsventil 50 mit einem Magnetventil, ein elektrisches Expansionsventil verwendet werden und eine Verwendung des elektrischen Expansionsventils ist nicht ausgeschlossen. Das thermostatische Expansionsventil 50 mit einem Magnetventil umfasst einen Bestandteil, der durch Verbinden eines unabhängigen individuellen Magnetventils mit einem unabhängigen individuellen thermostatischen Expansionsventil in Serie gebildet ist, zusätzlich zu einem Bestandteil, der durch eine Integration des Magnetventils 51 mit dem thermostatischen Expansionsventil 52 gebildet ist. Bei der vorliegenden Erfindung ist ein Bestandteil, der durch Hinzufügen eines elektrischen Expansionsventils mit der obigen Funktion zu diesen gebildet ist, als Gesamteinheit betrachtet und ist als das Dekompressionsmittel 13 mit einer An/Aus-Ventilfunktion und das Dekompressionsmittel 19 mit einer An/Aus-Ventilfunktion definiert.
  • Bei dem obigen Wärmepumpen-Fahrzeugklimatisierungssystem 1 strömt in einem Kühlmodus ein durch den elektrischen Verdichter 10 verdichtetes Kältemittel durch den Kältemittel/Wärmemedium-Wärmetauscher 16, das Dreiwegeventil 17, den Fahrzeug-Außenwärmetauscher 11, der als ein Kondensator funktioniert, den Aufnehmer 12, das erste Dekompressionsmittel 13 mit einer An/Aus-Ventilfunktion und den Fahrzeug-Innenverdampfer 6 in dieser Reihenfolge und zirkuliert in dem Kühl-Kältemittelkreislauf (Kühlkreislauf) 15, welcher wieder zu dem elektrischen Verdichter 9 zurückkehrt, wie durch die Pfeile mit durchgezogener Linie dargestellt ist.
  • Demgegenüber strömt in einem Heizmodus ein durch den elektrischen Verdichter 10 komprimiertes Kältemittel durch den Kältemittel/Wärmemedium-Wärmetauscher 16, das Dreiwegeventil 17, den Heiz-Umgehungskreislauf 18, den Aufnehmer 12, den zweiten Kreislauf 20 mit dem zweiten Dekompressionsmittel 19 mit einer An/Aus-Ventilfunktion, den Fahrzeug-Außenwärmetauscher 11, der als ein Verdampfer funktioniert, und den dritten Kreislauf 22 mit dem Magnetventil 21 in dieser Reihenfolge und zirkuliert in dem Heiz-Kältemittelkreislauf (Heizkreislauf) 23, welcher wieder zu dem elektrischen Verdichter 10 zurückkehrt, wie durch die Pfeile mit Strichlinien dargestellt ist. In dem Kältemittel/Wärmemedium-Wärmetauscher 16 wird ein Wärmemedium wie beispielsweise ein warmes Kältemittel, das in dem Wärmemedium-Zirkulationskreislauf 7 zirkuliert, erwärmt und dem Heizkern 8 zugeführt.
  • Wenn ein Heizbetrieb unter einer Eisbildungsbedingung fortgesetzt wird, wo eine außenseitige Lufttemperatur gering ist, ist der Fahrzeug-Außenwärmetauscher 11, der als ein Verdampfer funktioniert, vereist. Wenn das Eis anwächst bzw. sich ausbreitet und eine Gesamtoberfläche des Fahrzeug-Außenwärmetauschers 11 vereist ist, ist ein Wärmeaustausch mit der außenseitigen Luft behindert und ein Heizen einer Wärmepumpe wird schwierig. Jedoch kann, selbst wenn der Fahrzeug-Außenwärmetauscher 11 vereist ist, durch eine Verzögerung des Wachstums bzw. der Ausbreitung der Heizbetrieb stabil fortgesetzt werden. Daher ist bei dieser Ausführungsform in dem Heizmodus die folgende Ausgestaltung eingesetzt, um den Fortschritt der Eisbildung in dem Fahrzeug-Außenwärmetauscher 11 zu verzögern.
  • Das erste Dekompressionsmittel 13 und das zweite Dekompressionsmittel 19 sind jeweils das thermostatische Expansionsventil 50 mit einem Magnetventil mit einer An/Aus-Ventilfunktion und daher ist in dem Heizmodus, wo das Kältemittel, wie durch die Pfeile mit der Strichlinie dargestellt ist, zirkuliert, beispielsweise in einem Fall, wo die Auslasskältemitteltemperatur des Fahrzeug-Außenwärmetauschers 11 auf eine vorbestimmte Temperatur oder weniger verringert ist, eine Gefahr, dass der Fahrzeug-Außenwärmetauscher 11 vereist ist, das Magnetventil 51 des thermostatischen Expansionsventils 50 mit einem Magnetventil, das das zweite Dekompressionsmittel 19 bildet, geschlossen, das Magnetventil 51 des thermostatischen Expansionsventils 50 mit einem Magnetventil, das das erste Dekompressionsmittel 13 bildet, ist geöffnet, und ein Kältemittel kann zu der Seite des Fahrzeug-Innenverdampfers 6 so strömen, dass der Fahrzeug-Innenverdampfer 6 als ein Verdampfer funktioniert und ein Heizbetrieb fortgesetzt werden kann. Folglich kann eine wärmeabsorbierende Eigenschaft des Fahrzeug-Außenwärmetauschers 11 verringert werden und der Fortschritt der Eisbildung niedergehalten werden.
  • Es gibt einen Fall, wo der Fahrzeug-Innenverdampfer 6 wirkt, der Entfeuchtungs- und Heizbetrieb durchgeführt wird und die voreingestellte Temperatur der temperierten klimatisierten Luft, die erhitzt ist, und durch den Heizkern 8 ausgeblasen wird, nicht beibehalten werden kann und daher die Temperatur der Luft, die von dem Fahrzeug-Innenverdampfer 6 ausgeblasen wird oder die Temperatur der Rippe erfasst wird. Wenn die erfasste Temperatur ein eingestellter Wert oder weniger ist, wird die An/Aus-Ventilfunktion des ersten Dekompressionsmittels 13 (Magnetventil 51 des thermostatischen Expansionsventils 50 mit einem Magnetventil) geschlossen, die An/Aus-Ventilfunktion des zweiten Dekompressionsmittels 19 (Magnetventil 51 des thermostatischen Expansionsventils 50 mit einem Magnetventil) wird geöffnet, so dass ein Betrieb, bei dem das Kältemittel zu der Seite des Fahrzeug-Außenwärmetauschers 11 strömen kann, wiederholt wird. Folglich kann der Wärmebetrieb stabil fortgeführt werden, während die Temperaturschwankungsbreite durch Verzögerung der Eisbildung in einem konstanten Bereich niedergehalten wird.
  • Bei dieser Ausführungsform sind der Heizkern 8 und der Fahrzeug-Innenverdampfer 6 veranlasst, zur selben Zeit so zu wirken, dass der Betrieb in einem Entfeuchtung- und Heizmodus möglich ist. Das erste Dekompressionsmittel 13 und das zweite Dekompressionsmittel 19 sind also jeweils das thermostatische Expansionsventil 50 mit einem Magnetventil mit einer An/Aus-Ventilfunktion. Der Kältemittelkreislauf ist zu dem Heiz-Kältemittelkreislauf (Heizkreislauf) 23 umgeschaltet, ein Kältemittel, das von dem elektrischen Verdichter 10 ausgetragen wird, strömt durch den Kältemittel/Wärmemedium-Wärmetauscher 16, das Dreiwegeventil 17, den Heiz-Umgehungskreislauf 18, den Aufnehmer 12, den zweiten Kreislauf 20 mit dem zweiten Dekompressionsmittel 19, den Fahrzeug-Außenwärmetauscher 11 und den dritten Kreislauf 22 mit dem Magnetventil 21 und wird in dem Heizkreislauf 23 zirkuliert, der zu dem elektrischen Verdichter 10 zurückkehrt, wie durch die Pfeile mit der Strichlinie angezeigt ist, während die An/Aus-Ventilfunktion des ersten Dekompressionsmittels 13 so geöffnet ist, dass ein Teil des Kältemittels von dem Aufnehmer 12 zu dem Fahrzeug-Innenverdampfer 6 zirkuliert werden kann.
  • Folglich wird Luft, die durch den Fahrzeug-Innenverdampfer 6 gekühlt und entfeuchtet ist, durch den Heizkern 8 erhitzt und wird in das Fahrzeuginnere so ausgeblasen, dass Entfeuchtung und Heizbetrieb möglich ist. In diesem Fall kann bloßes Aufheizen der Luft, die durch den Fahrzeug-Innverdampfer 6 gekühlt und entfeuchtet ist, durch den Heizkern 8 eine sogenannte Temperaturlinearitätscharakteristik, bzw. der die Temperatur der Luft, die in das Fahrzeuginnere ausgeblasen wird, entsprechend der Änderung der voreingestellten Temperatur geändert ist, nicht sichergestellt werden. Jedoch wird in diesem Entfeuchtungs- und Heizmodus, während das Kältemittel in dem Fahrzeug-Außenwärmetauscher 11, der als ein Verdampfer funktioniert, und dem Fahrzeug-Innenverdampfer 6 strömt, und die beiden Verdampfer zusammen verwendet und betrieben werden, die Temperatur der Luft, die von dem Fahrzeug-Innenverdampfer 6 ausgeblasen wird, oder die Rippentemperatur erfasst, Schließen und Öffnen der An/Aus-Ventilfunktion des ersten Dekompressionsmittels 13 in Reaktion auf die Temperatur gesteuert und eine Kühlmenge in dem Fahrzeug-Innenverdampfer 6 wird so eingestellt, dass die Temperaturlinearitätscharakteristik sichergestellt werden kann.
  • Das Dreiwegeventil 17, das den Wärmepumpentypkältemittelkreislauf 3 zwischen dem Kühl-Kältemittelkreislauf (Kühlkreislauf) 15 und dem Heiz-Kältemittelkreislauf (Heizkreislauf) 23 umschaltet, ist an der stromabwärtigen Seite des Kältemittel/Wärmemedium-Wärmetauschers 16, der in dem Austragrohr 14A von dem elektrischen Verdichter 10 wie oben beschrieben vorgesehen ist, vorgesehen, und daher ist das Dreiwegeventil 17 an der Seite des CRFM (Kondensator, Radiator und Lüftermotor) 27 vorgesehen und ist wie oben beschrieben und wie in 1 dargestellt integriert, so dass das Dreiwegeventil 17 an dem Fahrzeug montiert sein kann.
  • Mit der oben beschriebenen Ausgestaltung werden die folgenden Effekte dieser Ausführungsform erreicht. In dem Kühlmodus wird durch den elektrischen Verdichter 10 komprimiertes Kältemittelgas mit hoher Temperatur und hohem Druck zu dem Fahrzeug-Außenwärmetauscher 11, der als ein Kondensator funktioniert, durch den Kältemittel/Wärmemedium-Wärmetauscher 16 und das Dreiwegeventil 17 durch das Austragrohr 14A geführt, Wärme wird mit der außenseitigen Luft ausgetauscht, die durch den Lüfter 24 hierin hindurchtritt, und wird kondensiert und verflüssigt. Das Magnetventil 51 des thermostatischen Expansionsventils 50 mit einem Magnetventil, das das zweite Dekompressionsmittel 19 bildet, ist geschlossen. Daher wird, nachdem dieses flüssige Kältemittel in den Aufnehmer 12 durch das Rückschlagventil 26 eingetragen ist und einmal gespeichert ist, das flüssige Kältemittel durch das Auslasskältemittelrohr 14C zu dem ersten Dekompressionsmittel 13 geführt, wird dekomprimiert, um in einen zweiphasigen Gas-Flüssigzustand gebracht zu werden und wird dem Fahrzeug-Innenverdampfer 6 zugeführt.
  • Das Kältemittel, das mit der innenseitigen Luft, die von dem Gebläse 4 ausgeblasen wird, durch den Fahrzeug-Innenverdampfer 6 oder der außenseitige Luft Wärme ausgetauscht hat, um verdampft zu werden, wird durch das Ansaugrohr 14F in den elektrischen Verdichter 10 eingesaugt, um wieder verdichtet zu werden. Im Folgenden wird ein gleicher Kreislauf wiederholt. Dieser Kühlkreislauf 15 unterscheidet sich nicht von einem Kühlkreislauf eines aktuellen Systems, das in einem von einer Antriebsmaschine angetriebenen Fahrzeug verwendet wird, und er kann wie er ist verwendet werden. In dem Prozess des Hindurchtretens durch den Fahrzeug-Innenverdampfer 6 wird die innenseitige Luft oder die außenseitige Luft, die mit dem Kältemittel Wärme austauscht, um gekühlt zu werden, in das Fahrzeuginnere so ausgeblasen, dass die innenseitige Luft oder die außenseitige Luft zum Kühlen der Innenseite des Fahrzeuginneren zugeführt wird. In dem Kühlmodus ist der Wärmemedium-Zirkulationskreislauf 7, der das Wärmemedium in dem Kältemittel/Wärmemedium-Wärmetauscher 16 und dem Heizkern 8 zirkuliert, so geschlossen, dass der Wärmeaustausch in dem Kältemittel/Wärmemedium-Wärmetauscher 16 ausgesetzt ist.
  • In dem Heizmodus wird das durch den elektrischen Verdichter 10 verdichtete Kältemittel zu dem Kältemittel/Wärmemedium-Wärmetauscher 16 durch das Austragrohr 14A geführt, tauscht Wärme mit dem Wärmemedium aus, das in dem Wärmemedium-Zirkulationskreislauf 7 zirkuliert, wird kondensiert und verflüssigt und heizt das Wärmemedium. Dieses Wärmemedium wird in dem Heizkern 8 zirkuliert, um zum Heizen zugeführt zu werden. Das in dem Kältemittel/Wärmemedium-Wärmetauscher 16 kondensierte Kältemittel wird in den Aufnehmer 12 durch das Dreiwegeventil 17 und den Heiz-Umgehungskreislauf 18 hinein eingetragen und wird einmal gespeichert. Anschließend wird das Magnetventil 51 des thermostatischen Expansionsventils 50 mit einem Magnetventil, das das erste Dekompressionsmittel 13 bildet, geschlossen und daher wird das kondensierte Kältemittel zu dem zweiten Dekompressionsmittel 19 durch das Auslasskältemittelrohr 14C und den zweiten Kreislauf 20 geführt, wird hierin in einen dekomprimierten zweiphasigen Gas-Flüssigzustand gebracht und wird dem Fahrzeug-Außenwärmetauscher 11 zugeführt.
  • Ein Kältemittel in dem Kältemittelrohr 14, das den Fahrzeug-Außenwärmetauscher 11 mit dem Aufnehmer 12 verbindet, strömt in der Vorwärtsrichtung hinsichtlich des Rückschlagventils 26. Jedoch ist der Druck der Innenseite des Kältemittelrohrs 14 niedrig und der Druck der Innenseite des Aufnehmers 12 ist hoch und daher kann das Rückschlagventil 26 durch diese Druckdifferenz in dem geschlossenen Zustand gehalten werden, wobei das Kältemittel nicht von der Seite des Fahrzeug-Außenwärmetauschers 11 durch das Kältemittelrohr 14 zu dem Aufnehmer 12 strömt. Dementsprechend tauscht das Kältemittel, das dem Fahrzeug-Außenwärmetauscher 11 zugeführt wird, mit der außenseitigen Luft, die durch den Lüfter 21 in dem Fahrzeug-Außenwärmetauscher 11, der als ein Verdampfer dient, geblasen wird, Wärme aus, wobei die Wärme von der außenseitigen Luft absorbiert wird und das Kältemittel verdampft. Anschließend wird das verdampfte Kältemittel durch den dritten Kreislauf 22 mit dem Magnetventil 21 und das Ansaugrohr 14F in den elektrischen Verdichter 10 eingesaugt und wird wieder verdichtet. Im Folgenden wird ein gleicher Kreislauf wiederholt und das Aufheizen der Wärmepumpe kann unter Verwendung der außenseitigen Luft als eine Wärmequelle durch diesen Heizkreislauf 23 durchgeführt werden.
  • Demgegenüber wird in einem Heizbetriebsmodus der Fahrzeug-Außenwärmetauscher 11, der als ein Verdampfer funktioniert, abhängig von einer Außenluftbedingung gekühlt und der Fahrzeug-Außenwärmetauscher 11 ist manchmal vereist. In diesem Fall muss das Eis getaut werden. Bei dieser Ausführungsform wird der Heizkreislauf 23 zu dem Kühlkreislauf 15 umgeschaltet, um in einen Enteisungsmodus umzuschalten und das von dem elektrischen Verdichter 10 ausgetragene Kältemittel wird direkt in den Fahrzeug-Außenverdampfer 11 durch den Kältemittel/Wärmemedium-Wärmetauscher 16 und das Dreiwegeventil 17 so hinein eingeführt, dass das Kältemittel mit hoher Temperatur und hohem Druck den Fahrzeug-Außenwärmetauscher 11 aufheizt und Enteisen effizient durchgeführt werden kann. Dementsprechend kann selbst bei einer niedrigen Außentemperatur von 0°C oder weniger Enteisen ohne Beeinflussung durch die Temperatur durchgeführt werden.
  • Jedoch wird bei dieser Ausführungsform in dem Fall, wo sich während einem Betrieb in dem Heizmodus die Außentemperatur verringert, was zu einem Zustand führt, dass der Fahrzeug-Außenwärmetauscher 11 vereist, zum Beispiel, wenn die Auslasskältemitteltemperatur des Fahrzeug-Außenwärmetauschers 11 erfasst ist und die Temperatur die voreingestellte Temperatur oder weniger wird, der Heizmodus zu dem Eisbildungsverzögerungsmodus umgeschaltet, so dass Eisbildung an dem Fahrzeug-Außenwärmetauscher 11 oder der Fortschritt der Eisbildung verzögert werden kann. Dieser Eisbildungsverzögerungsmodus ist für abwechselndes Öffnen und Schließen der Magnetventile 51 des thermostatischen Expansionsventils 50 mit Magnetventilen, die das erste Dekompressionsmittel 13 und das zweite Dekompressionsmittel 19 bilden, während der Heizkreislauf 23 beibehalten wird, wobei dem Kältemittel erlaubt wird, auch in dem Fahrzeug-Innenverdampfer 6 so zu strömen, dass eine Kältemittelzirkulationsmenge zu dem Fahrzeug-Außenwärmetauscher 11 und eine Wärmeabsorbierungseigenschaft in dem Fahrzeug-Außenwärmetauscher 11 reduziert ist. Folglich ist die Eisbildung an dem Fahrzeug-Außenwärmetauscher 11 oder der Fortschritt der Eisbildung niedergehalten.
  • In dem Eisbildungsverzögerungsmodus ist, wenn die Auslasskältemitteltemperatur des Fahrzeug-Außenwärmetauschers 11 die voreingestellte Temperatur oder weniger annimmt, die An/Aus-Ventilfunktion des zweiten Dekompressionsmittels 19 geschlossen, die An/Aus-Ventilfunktion des ersten Dekompressionsmittels 13 ist geöffnet, und das Kältemittel kann in dem Fahrzeug-Innenverdampfer 6 so strömen, dass die Eisbildung an dem Fahrzeug-Außenwärmetauscher 11 niedergehalten ist. Jedoch wird, wenn der Betrieb fortgesetzt wird, Luft durch die Verdampfungswirkung in dem Fahrzeug-Innenverdampfer 6 verdampft und die Temperatur der Luft, die durch den Heizkern 8 erhitzt ist und in das Fahrzeuginnere ausgeblasen wird, ist verringert. Daher wird, wenn die Luft, die von dem Fahrzeug-Innenverdampfer 6 ausgeblasen wird oder die Rippentemperatur erfasst wird und den eingestellten Wert oder weniger annimmt, die An/Aus-Ventilfunktion des ersten Dekompressionsmittels 13 geschlossen, die An/Aus-Ventilfunktion des zweiten Dekompressionsmittels 19 geöffnet und das Kältemittel kann wieder in dem Fahrzeug-Außenwärmetauscher 11 strömen. Das Obige wird so wiederholt, dass, während der Fortschritt der Eisbildung niedergehalten wird, die Temperaturschwankungsbreite der Luft, die in das Innere des Fahrzeuginneren ausgeblasen wird so niedergehalten wird, dass es für ein Besatzungsmitglied keine Unannehmlichkeiten gibt.
  • Bei dieser Ausführungsform wird nicht nur ein Betrieb in dem Heizmodus, sondern auch der An/Aus-Ventilfunktion des ersten Dekompressionsmittels 13 so verwendet, dass ein Betrieb in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus möglich ist. Dieser Entfeuchtungs- und Heizmodus ist zum Öffnen oder Schließen des Magnetventils 51 des thermostatischen Expansionsventils 50 mit einem Magnetventil, das das erste Dekompressionsmittel 13 bildet, während der Heizkreislauf 23 in dem Heizmodus so beibehalten wird, wobei das Kältemittel in dem Fahrzeug-Innenverdampfer 6 zu derselben Zeit strömen kann, den Fahrzeug-Innenverdampfer 6 kühlen kann, die entfeuchtete Luft in dem Heizkern 8, die in das Fahrzeuginnere auszublasen ist, heizen kann, und einen Entfeuchtung- und Heizbetrieb durchführen kann.
  • Zu dieser Zeit kann bloßes Aufheizen der Luft, die durch den Fahrzeug-Innenverdampfer 6 gekühlt und entfeuchtet ist, durch den Heizkern 8 eine Temperaturlinearitätscharakteristik, bei der die Temperatur der Luft, die in das Fahrzeuginnere ausgeblasen wird, entsprechend der Änderung der voreingestellten Temperatur geändert wird, nicht sichergestellt werden. Jedoch wird beispielsweise die Temperatur der Luft, die von dem Fahrzeug-Innenverdampfer 6 ausgeblasen wird, oder die Rippentemperatur erfasst, wobei Schließen und Öffnen des Magnetventils 51 des thermostatischen Expansionsventils 50 mit einem Magnetventil, das das erste Dekompressionsmittel 13 bildet, in Reaktion auf die Temperatur gesteuert wird und eine Kühlmenge in dem Fahrzeug-Innenverdampfer 6 so eingestellt wird, dass die Temperaturlinearitätscharakteristik sichergestellt sein kann.
  • Gemäß dieser Ausführungsform kann der Wärmepumpenkältemittelkreislauf 3 durch Hinzufügen des Kältemittel/Wärmemedium-Wärmetauschers 16, des Dreiwegeventils 17, des Heiz-Umgehungskreislaufs 18 und des zweiten Kreislaufs 20 mit dem zweiten Dekompressionsmittel 19 und des dritten Kreislaufs 22 mit dem Magnetventil 21 zu dem Kältemittelkreislauf 15, welcher im Wesentlichen einem Kältemittelkreislauf eines aktuellen Systems gleicht, gebildet werden. Ferner kann die HVAC-Einheit 2, die einer HVAC eines aktuellen Systems gleicht, in welchem der Fahrzeug-Innenverdampfer 6 an der stromaufwärtigen Seite angeordnet ist und der Heizkern 8, in welchem ein Wärmemedium wie beispielsweise ein warmes Kältemittel zirkuliert werden kann, an der stromabwärtigen Seite angeordnet ist, verwendet werden.
  • Folglich arbeiten zwei Wärmetauscher des Fahrzeug-Innenverdampfers 6 und des Fahrzeug-Außenwärmetauschers 11 (die als ein Kondensator funktionieren) in dem Kühlmodus, und zwei Wärmetauscher des Kältemittel/Wärmemedium-Wärmetauschers 16 und des Fahrzeug-Außenwärmetauschers 11 (die als ein Verdampfer funktionieren) arbeiten in dem Heizmodus, so dass ein Kühlbetrieb und ein Heizbetrieb durchgeführt werden können.
  • Daher kann ein Kühlbetrieb und ein Heizbetrieb mit maximaler Leistungsfähigkeit, die für eine Arbeitsbelastung des elektrischen Verdichters 9 angebracht ist, durchgeführt werden und eine Kühl/Heizkapazität kann verbessert werden. Das Wärmepumpen-Klimatisierungssystem 1 kann durch Hinzufügen einer minimalen Anzahl von Heizvorrichtungen gebildet werden und es können eine Vereinfachung der Ausgestaltung, eine Miniaturisierung und niedrige Kosten erreicht werden.
  • Als die HVAC-Einheit 2 kann eine HVAC, die einem aktuellen System gleicht, in welchem der Heizkern 8, in welchem ein Wärmemedium, das warmes Kältemittel umfasst, zirkuliert, an der stromabwärtigen Seite des Fahrzeugs-Innenverdampfers 6 angeordnet ist, übertragen werden so wie sie ist und daher kann Abwärme einer Antriebsmaschine, eines Motors, eines Inverters und von ähnlichem als Antriebsvorrichtung eines Fahrzeugs durch das Wärmemedium wiederverwendet werden oder das Wärmemedium kann durch einen PTC-Heizer oder ähnliches erwärmt werden, um als eine Wärmequelle zum Heizen verwendet zu werden. Heizen kann also unter Verwendung von verschiedenen Wärmequellen durchgeführt werden. Der Kältemittel/Wärmemedium-Wärmetauscher 16 ist in dem Austragrohr 14A des elektrischen Verdichters 10 vorgesehen und das Dreiwegeventil (Umschaltmittel) 17 ist an der stromabwärtigen Seite vorgesehen und daher kann das Dreiwegeventil 17 an der Seite des CRFM 27 installiert sein und die Montageeigenschaft an einem Fahrzeug kann verbessert sein.
  • In dem Heizmodus wird, wenn der Fahrzeug-Außenwärmetauscher 11, der als ein Verdampfer funktioniert, vereist ist, der Heiz-Kältemittelkreislauf (Heizkreislauf) 23 zu dem Kühl-Kältemittelkreislauf (Kühlkreislauf) 15 umgeschaltet und das von dem elektrischen Verdichter 10 ausgetragene Kältemittel wird direkt in den Fahrzeug-Außenwärmetauscher 11 durch den Kältemittel/Wärmemedium-Wärmetauscher 16 und das Dreiwegeventil 17 so hinein eingetragen, dass ein Enteisen effizient möglich ist. Daher kann die Enteisungszeit verkürzt werden, Enteisen bei einer außenseitigen Lufttemperatur von 0°C oder weniger ist möglich und ein außenseitiger Lufttemperaturbereich, der eine Enteisung möglich macht, kann erweitert werden.
  • Der Aufnehmer 12 ist in dem obigen System 1 der Aufnehmer 12 mit einem Rückschlagventil, das mit den Rückschlagventilen 25, 26 in dem Kältemittelströmungseinlass eingefügt ist, und daher werden die Kühl- oder Heiz-Kältemittelkreisläufe 15, 23, welche in einem Betriebsmodus nicht verwendet werden, durch die Rückschlagventile 25, 26 blockiert, die in dem Kältemittelströmungseinlässen 37, 38 des Aufnehmers 12 so eingesetzt sind, dass ein Rückfluss des Kältemittels zu diesen Kreisläufen 15, 23 verhindert bzw. blockiert ist. Daher kann verhindert werden, dass die Kältemittelströmung zu den nicht verwendeten Kältemittelkreisläufen 15, 23 strömt, und die Anzahl von Komponenten zum Verbinden wie beispielsweise einen Flansch kann reduziert werden, um eine Vereinfachung und niedrige Kosten des Kältemittelkreislaufs 3 zu erreichen, verglichen mit einem System, in welchem der Aufnehmer 12 und die Rückschlagventile 25, 26 individuell in dem Kältemittelkreislauf 3 vorgesehen sind.
  • Das erste Dekompressionsmittel 13 und das zweite Dekompressionsmittel 19 sind jeweils ein Dekompressionsmittel mit einer An/Aus-Ventilfunktion und daher wird, während der Betriebsmodus auf den Heizmodus eingestellt ist und ein Betrieb durchgeführt wird, die An/Aus-Ventilfunktion des ersten Dekompressionsmittels 13 verwendet, Öffnen und Schließen der An/Aus-Ventilfunktion gesteuert, und ein Teil des Kältemittels kann in dem Fahrzeug-Innenverdampfer 6 strömen und Luft wird hierin so gekühlt und entfeuchtet, dass ein Betrieb in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus durchgeführt werden kann. Zu dieser Zeit wird die An/Aus-Ventilfunktion geöffnet und geschlossen und eine Temperatur einer ausgestoßenen Luft von dem Fahrzeug-Innenverdampfer 6 wird so geändert, dass eine Temperaturlinearitätscharakteristik (Folgemöglichkeit der voreingestellten Temperatur) in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus sichergestellt ist.
  • Genauso werden in dem Heizmodus unter der Eisbildungsbedingung an dem Fahrzeug-Außenwärmetauscher 11, der Eisbildungsverzögerungsmodus eingestellt, wobei Öffnen und Schließen des ersten Dekompressionsmittels 13 und der An/Aus-Ventilfunktion des zweiten Dekompressionsmittels 19 abwechselnd so gesteuert werden, dass ein Teil des Kältemittels in dem Fahrzeug-Innenverdampfer 6 durch das erste Dekompressionsmittel 13 zirkuliert wird und eine Kältemittelzirkulationsmenge zu dem Fahrzeug-Außenwärmetauscher 11 reduziert ist. Folglich kann, während eine Eisbildung an dem Fahrzeug-Außenwärmetauscher 11 und der Fortschritt der Eisbildung verzögert ist und eine Schwankung der ausgeblasenen Lufttemperatur niedergehalten wird, der Heizbetrieb stabil durchgeführt werden. Daher kann eine Heizleistung des Wärmepumpen-Fahrzeugklimatisierungssystem 1 verbessert sein.
  • Das erste Dekompressionsmittel 13 und das zweite Dekompressionsmittel 19 sind jeweils das thermostatische Expansionsventil 50 mit einem Magnetventil oder das elektronische Expansionsventil. In einem Fall, wo das erste Dekompressionsmittel 13 und das zweite Dekompressionsmittel 19 jeweils das thermostatische Expansionsventil 50 mit einem Magnetventil sind, kann durch Öffnen und Schließen des Magnetventils 51 das Kältemittel strömen oder das Kältemittel kann daran gehindert werden. Wenn das Magnetventil 51 geöffnet ist kann der Kältemittelüberhitzungsgrad des Auslasses des Fahrzeug-Außenwärmetauschers 11 und des Fahrzeug-Innenverdampfers 6 jeweils durch das thermostatische Expansionsventil 52 auf ein konstantes Niveau bzw. Level gesteuert werden. In einem Fall, wo das erste Dekompressionsmittel 13 und das zweite Dekompressionsmittel 19 jeweils das elektronische Expansionsventil sind, kann das Kältemittel durch Vollschließ- und Vollöffnungsfunktionen des elektronischen Expansionsventils strömen oder daran gehindert werden und der Kältemittelüberhitzungsgrad des Auslasses von dem Fahrzeug-Außenwärmetauscher 11 und dem Fahrzeug-Innenverdampfer 6 kann durch die Öffnungseinstellfunktion gesteuert werden.
  • In Übereinstimmung mit dem Betriebsmodus kann das erste Dekompressionsmittel 13 und das zweite Dekompressionsmittel 19 durch Verwenden der An/Aus-Ventilfunktion umgeschaltet werden. Zusätzlich kann in dem Heizmodus und dem Entfeuchtungs- und Heizmodus ein Betrieb unter gemeinsamer Verwendung des Fahrzeug-Außenwärmetauschers 11 und des Fahrzeug-Innenverdampfers 6 durchgeführt werden.
  • Darüber hinaus wird bei dieser Ausführungsform in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus ein Öffnen und ein Schließen der An/Aus-Ventilfunktion des ersten Dekompressionsmittels 13 in Reaktion auf die Temperatur der von dem Fahrzeug-Innenverdampfer 6 ausgestoßenen Luft oder der Rippentemperatur so gesteuert, dass das Kältemittel zu dem Fahrzeug-Innenverdampfer 6 strömen oder daran gehindert werden kann. Daher kann, wenn die gekühlte und durch den Fahrzeug-Innenverdampfer 6 entfeuchte Luft, durch den Heizkern 8 erwärmt wird, der sich an der stromabwärtigen Seite befindet, und entfeuchtetet und erhitzt ist, bloßes Aufheizen und Ausstoßen der Luft, die durch den Fahrzeug-Innenverdampfer 6 gekühlt und entfeuchtet ist, durch den Fahrzeug-Innenverdampfer nicht mit einer Temperaturlinearitätscharakteristik sichergestellt sein. Jedoch kann in Reaktion auf die Temperatur der von dem Fahrzeug-Innenverdampfer 6 ausgestoßenen Luft oder der Rippentemperatur das Kältemittel zu dem Fahrzeug-Innenverdampfer 6 strömen oder davon abgehalten werden und eine Kühlmenge in dem Fahrzeug-Innenverdampfer 6 kann so geändert werden, dass die Temperatur der ausgestoßenen Luft geändert ist. Daher kann also in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus die Temperaturlinearitätscharakteristik zuverlässig sichergestellt sein.
  • In dem Heizmodus werden unter der Eisbildungsbedingung an dem Fahrzeug-Außenverdampfer 11 ein Öffnen und ein Schließen der An/Aus-Ventilfunktion des ersten Dekompressionsmittels 13 und der An/Aus-Ventilfunktion des zweiten Dekompressionsmittels 19 in Reaktion auf die Auslass-Kältemitteltemperatur des Fahrzeug-Außenwärmetauschers 11, der Temperatur der von dem Fahrzeug-Innenverdampfer 6 ausgestoßenen Luft oder der Rippentemperatur gesteuert, wobei das Kältemittel abwechselnd durch den Fahrzeug-Außenwärmetauscher 11 und dem Fahrzeug-Innenverdampfer 6 strömen kann oder daran gehindert werden kann, und eine Kältemittelzirkulationsmenge zu dem Fahrzeug-Außenwärmetauscher 11 ist so reduziert, dass, während es möglich ist, den Fortschritt der Eisbildung an dem Fahrzeug-Außenverdampfer 11 zu reduzieren, eine Reduktion der ausgestoßenen Lufttemperatur aufgrund des Kühlens in dem Fahrzeug-Innenverdampfers 6 niedergehalten werden kann. Das obige wird so wiederholt, dass ein Betrieb durchgeführt werden kann, während die Temperaturschwankungsbreite in einen konstanten Bereich niedergehalten wird. Daher kann während einem Heizen, während die Eisbildung an dem Fahrzeug-Außenverdampfer 11 und der Fortschritt der Eisbildung verzögert sind, und die Schwankung der Temperatur der ausgestoßenen Luft niedergehalten ist, ein Heizbetrieb stabil fortgeführt werden.
  • Zweite Ausführungsform
  • Nun wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Bei der obigen ersten Ausführungsform ist das zweite Dekompressionsmittel 19 das thermostatische Expansionsventil 50 mit einem Magnetventil, so dass das zweite Dekompressionsmittel 19 die An/Aus-Ventilfunktion aufweist. Jedoch ist das zweite Dekompressionsmittel 19, das in dem zweiten Heizkreislauf 20 vorgesehen ist, als ein thermostatisches Expansionsventil ausgestaltet, welches das einfache thermostatische Expansionsventil 52 durch Entfernen des Magnetventils 51 von dem thermostatischen Expansionsventil 50 mit einem Magnetventil, das in 3 dargestellt ist, ist, und ein Rückschlagventil (nicht dargestellt) welches eine Strömung eines Kältemittels nur von der Auslassseite des Aufnehmers 12 zu der Seite des Fahrzeug-Außenwärmetauschers 11 erlaubt, kann an der Seite des Fahrzeug-Außenverdampfers 11 des zweiten Kreislaufs 20 vorgesehen sein.
  • Wie oben beschrieben kann, auch wenn ein zweites Dekompressionsmittel 19, das in einem zweiten Kreislauf 20 vorgesehen ist, als ein thermostatisches Expansionsventil 52 ausgestaltet ist, welches keine An/Aus-Ventilfunktion aufweist, das Rückschlagventil an einer Seite des Fahrzeug-Außenverdampfers 11 des zweiten Kreislaufs vorgesehen sein, wobei ein Betrieb im jeweiligen Kühlmodus (Enteisungsmodus), Heizmodus, Eisbildungsverzögerungsmodus und Entfeuchtungs- und Heizmodus gleich der ersten Ausführungsform durchgeführt wird. In dem Kühlmodus und dem Enteisungsmodus strömt ein Kältemittel von der Innenseite des zweiten Kreislaufs 20 in der Vorwärtsrichtung hinsichtlich des Rückschlagventils. Der Druck an der Seite des Fahrzeug-Außenverdampfers 11 des Rückschlagventils ist hoch, der Druck an der Seite des zweiten Dekompressionsmittel 19 ist gering und daher wird das Rückschlagventil durch die Druckdifferenz in einem geschlossenen Zustand gehalten und das Kältemittel strömt nicht durch den zweiten Kreislauf 20 von der Auslassseite eines Aufnehmers 12 zu der Seite des Fahrzeug-Außenwärmetauschers 11.
  • Somit wird auch bei dieser Ausführungsform, während der Betriebsmodus auf den Heizmodus eingestellt ist, eine An/Aus-Ventilfunktion des ersten Dekompressionsmittels 13 (thermostatisches Expansionsventil 50 mit einem Magnetventil) verwendet, ein Öffnen und ein Schließen der An/Aus-Ventilfunktion gesteuert, und ein Teil eines Kältemittels kann in einem Fahrzeug-Innenverdampfer 6 strömen und Luft wird hierin so gekühlt und entfeuchtet, dass ein Entfeuchtungs- und Heizmodus durchgeführt werden kann. Die An/Aus-Ventilfunktion wird geöffnet und geschlossen und eine Temperatur der von dem Fahrzeug-Innenverdampfer 6 ausgestoßenen Luft wird so geändert, dass eine Temperaturlinearitätscharakteristik (Möglichkeit der voreingestellten Temperatur zu folgen) auch in dem Entfeuchtungs- und Heizmodus sichergestellt ist. In dem Heizmodus werden unter einer Bedingung, dass der Fahrzeug-Außenwärmetauscher 11 vereist sein kann, der Eisbildungsverzögerungsmodus eingestellt ist, ein Öffnen und ein Schließen der An/Aus-Ventilfunktion des ersten Dekompressionsmittels 13 und eines Magnetventils 21 eines dritten Kreislaufs 22 abwechselnd so gesteuert, dass ein Teil eines Kältemittels in dem Fahrzeug-Innenverdampfer 6 durch das erste Dekompressionsmittel 13 zirkuliert, und eine Kältemittelzirkulationsmenge zu dem Fahrzeug-Außenwärmetauscher 11 ist reduziert. Folglich kann, während eine Eisbildung an dem Fahrzeug-Außenwärmetauscher 11 und der Fortschritt der Eisbildung verzögert sind und die Schwankung einer Temperatur einer ausgestoßenen Luft niedergehalten ist, der Heizbetrieb stabil fortgeführt werden. Daher kann eine Heizleistung eines Wärmepumpen-Fahrzeugklimatisierungssystems 1 auch bei dieser Ausgestaltung verbessert sein.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Erfindung gemäß der obigen Ausführungsform begrenzt und kann geeignet geändert werden. Beispielsweise ist bei den obigen Ausführungsformen das Dreiwegeventil 17 als ein Kältemittelumschaltmittel verwendet. Jedoch kann das Dreiwegeventil durch zwei Magnetventile oder ein Vierwegeventil ersetzt werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Wärmepumpen-Fahrzeugklimatisierungssystem
    2
    HVAC-Einheit
    3
    Wärmepumpen-Kältemittelkreislauf
    6
    Fahrzeug-Innenverdampfer
    7
    Wärmemedium-Zirkulationskreislauf
    8
    Heizkern
    10
    elektrische Verdichter
    11
    Fahrzeug-Außenwärmetauscher
    12
    Aufnehmer (Aufnehmer mit Rückschlagventil)
    13
    erstes Dekompressionsmittel mit An/Aus-Ventilfunktion
    14A
    Austragrohr (Austragkreislauf)
    14F
    Ansaugrohr (Ansaugkreislauf)
    15
    Kühl-Kältemittelkreislauf (Kühlkreislauf)
    16
    Kältemittel/Wärmemedium-Wärmetauscher
    17
    Dreiwegeventil (Umschaltmittel)
    18
    Heiz-Umgehungskreislauf
    19
    zweites Dekompressionsmittel mit An/Aus-Ventilfunktion
    20
    zweiter Kreislauf
    21
    Magnetventil
    22
    dritter Kreislauf
    23
    Heiz-Kühlmittelkreislauf (Heizkreislauf)
    50
    Thermostatisches Expansionsventil mit Magnetventil
    51
    Magnetventil
    52
    thermostatisches Expansionsventil

Claims (6)

  1. Ein Wärmepumpen-Fahrzeugklimatisierungssystem umfassend: einen Kühl-Kältemittelkreislauf, in welchem ein elektrischer Verdichter, ein Fahrzeug-Außenwärmetauscher, ein Aufnehmer, ein erstes Dekompressionsmittel, ein Fahrzeug-Innenverdampfer, der in einer HVAC-Einheit vorgesehen ist, in dieser Reihenfolge verbunden sind, einen Heizkern, der an einer stromabwärtigen Seite des Fahrzeug-Innenverdampfers in der HVAC-Einheit angeordnet ist, und in welchem ein Wärmemedium, das warmes Kältemittel umfasst, zirkuliert werden kann, einen Kältemittel/Wärmemedium-Wärmetauscher, der in einem Austragrohr des elektrischen Verdichters vorgesehen ist, und Wärme zwischen dem Wärmemedium, das in dem Heizkern zirkuliert, und Kältemittelgas, das von dem elektrischen Verdichter ausgetragen wird, austauscht, einen Heiz-Umgehungskreislauf mit einem ersten Ende, das mit dem Austragrohr des elektrischen Verdichters durch ein Umschaltmittel an einer stromabwärtigen Seite des Kältemittel/Wärmemedium-Wärmetauschers verbunden ist, und mit einem zweiten Ende, das mit dem Aufnehmer verbunden ist, einen zweiten Kreislauf, der zwischen einer Auslassseite des Aufnehmers und einer ersten Endseite des Fahrzeug-Außenwärmetauschers verbunden ist und ein zweites Dekompressionsmittel aufweist, und einen dritten Kreislauf, der zwischen einer zweiten Endseite des Fahrzeug-Außenwärmetauschers und einem Ansaugkreislauf des elektrischen Verdichters verbunden ist und ein Magnetventil aufweist, welches während einem Heizen geöffnet ist, wobei ein Heiz-Kältemittelkreislauf durch Verbinden des elektrischen Verdichters, des Kältemittel/Wärmemedium-Wärmetauschers, des Umschaltmittels, des Heiz-Umgehungskreislaufs, des Aufnehmers, des zweiten Kreislaufs, der das zweite Dekompressionsmittel aufweist, des Fahrzeug-Außenwärmetauschers und des dritten Kreislaufs, der das Magnetventil aufweist, in dieser Reihenfolge gebildet werden kann.
  2. Das Wärmepumpen-Fahrzeugklimatisierungssystem gemäß Anspruch 1, wobei in einem Heizmodus, wenn der Fahrzeug-Außenwärmetauscher vereist ist, der Heiz-Kältemittelkreislauf zu dem Kühl-Kältemittelkreislauf umgeschaltet wird und ein Kältemittel mit hoher Temperatur und hohem Druck, welches durch den Kältemittel/Wärmemedium-Wärmetauscher hindurchtritt, direkt in den Fahrzeug-Außenwärmetauscher so eingetragen wird, dass ein Enteisen möglich ist.
  3. Das Wärmepumpen-Fahrzeugklimatisierungssystem gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das erste Dekompressionsmittel und das zweite Dekompressionsmittel jeweils ein Dekompressionsmittel mit einer An/Aus-Ventilfunktion sind, und sowohl der Fahrzeug-Außenwärmetauscher als auch der Fahrzeug-Innenverdampfer zusammen als Verdampfer in einem Heizmodus durch Verwendung der An/Aus-Ventilfunktionen verwendbar sind.
  4. Das Wärmepumpen-Fahrzeugklimatisierungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das erste Dekompressionsmittel und das zweite Dekompressionsmittel jeweils ein thermostatisches Expansionsventil mit einem Magnetventil oder einem elektronischen Expansionsventil sind.
  5. Das Wärmepumpen-Fahrzeugklimatisierungssystem gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das erste Dekompressionsmittel ein Dekompressionsmittel mit einer An/Aus-Ventilfunktion ist, der zweite Kreislauf, der mit dem zweiten Dekompressionsmittel versehen ist, mit einem Rückschlagventil versehen ist, das eine Kältemittelströmung nur von der Auslassseite des Aufnehmers zu dem Fahrzeug-Außenwärmetauscher als ein alternatives Mittel der An/Aus-Ventilfunktion zulässt, und die An/Aus-Ventilfunktion des ersten Dekompressionsmittels und das Magnetventil des dritten Kreislaufs so verwendet werden, dass sowohl der Fahrzeug-Außenwärmetauscher als auch der Fahrzeug-Innenverdampfer zusammen als Verdampfer in einem Heizmodus verwendet werden können.
  6. Das Wärmepumpen-Fahrzeugklimatisierungssystem gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei in einem Heizmodus, in Reaktion auf eine Auslass-Kältemitteltemperatur des Fahrzeug-Außenwärmetauschers und einer Temperatur der von dem Fahrzeug-Innenverdampfer ausgestoßenen Luft oder einer Rippentemperatur, Öffnen und Schließen der An/Aus-Ventilfunktion des ersten Dekompressionsmittels und die An/Aus-Ventilfunktion des zweiten Dekompressionsmittels oder das Magnetventil des dritten Kreislaufs abwechselnd gesteuert werden, und das Kältemittel abwechselnd durch den Fahrzeug-Außenwärmetauscher und den Fahrzeug-Innenverdampfer strömen gelassen wird oder daran gehindert wird.
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