DE112016003578T5

DE112016003578T5 - Klimatisierungsvorrichtung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE112016003578T5
Application number: DE112016003578.0T
Authority: DE
Inventors: Tomoyuki Nomura; Mikiharu Kuwahara
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-08-06
Filing date: 2016-07-22
Publication date: 2018-05-30
Also published as: WO2017022512A1; CN107848374B; CN107848374A; JP6332193B2; US10538138B2; US20180201088A1; JP2017035901A

Abstract

Eine Klimatisierungsvorrichtung für ein Fahrzeug weist ein Gebläse (32), einen Kompressor (11), einen Radiator (12, 25, 34), einen Dekompressor (14), einen Wärmeabsorber (15) und einen Controller (40) auf. Das Gebläse bläst Luft in Richtung einer Innenseite eines Fahrzeugabteils. Der Kompressor komprimiert und gibt ein Kältemittel ab. Der Radiator führt eine Wärme des Kältemittels, das von dem Kompressor abgegeben wird, an die Luft ab, wodurch die Luft erwärmt wird. Der Dekompressor dekomprimiert das Kältemittel, nachdem die Wärme des Kältemittels in dem Radiator abgeführt ist. Das in dem Dekompressor (14) dekomprimierte Kältemittel absorbiert Wärme von der Außenluft im Wärmeabsorber. Der Controller bestimmt, ob der Wärmeabsorber (15) in einem gefrosteten Zustand ist, in dem ein Frost auf dem Wärmeabsorber gebildet wird, oder ob der Wärmeabsorber (15) in einem geschätzten gefrosteten Zustand, in dem ein Frost möglicherweise auf dem Wärmeabsorber gebildet wird. Der Controller führt eine Frostverzögerungssteuerung durch, in dem der Controller einen Druck des Kältemittels auf einer Hochdruckseite erhöht, wodurch eine Bildung des Frostes verzögert wird, wenn der Controller bestimmt, dass der Wärmeabsorber in dem gefrosteten Zustand oder dem geschätzten gefrosteten Zustand ist.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung basiert auf und beansprucht den Nutzen der Priorität von der japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-156200 , die am 6. August 2015 eingereicht wurde. Die gesamte Offenbarung der Anmeldung wird hier durch Bezugnahme aufgenommen.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Klimatisierungsvorrichtung für ein Fahrzeug.
HINTERGRUND DER TECHNIK
Herkömmlicherweise erwärmt eine Klimatisierungsvorrichtung für ein Fahrzeug eine Innenseite eines Fahrzeugabteils durch Verwenden eines Wärmepumpenkreislaufs. In einer derartigen Klimatisierungsvorrichtung für ein Fahrzeug gefriert kondensiertes Wasser auf einem Außenraumwärmetauscher, um Frost zu bilden, wenn eine Temperatur eines durch den Außenraumwärmetauscher strömenden Kältemittels unter eine Taupunkttemperatur fällt. Wenn der Frost auf dem Außenraumwärmetauscher gebildet wird, verringert sich eine Wärmemenge, die von Außenluft in dem Außenraumwärmetauscher absorbiert wird, was die Heizleistung signifikant verschlechtert.
Die Patentliteratur 1 offenbart eine Klimatisierungsvorrichtung für ein Fahrzeug, in der ein Öffnungsgrad eines Expansionsventils erhöht wird, um eine Temperatur eines Kältemittels in einem Außenraumwärmetauscher zu erhöhen, um dadurch eine Frostbildung in dem Außenraumwärmetauscher zu verzögern, wenn die Frostbildung in dem Außenraumwärmetauscher wahrscheinlich auftreten wird.
LITERATUR DES STANDES DER TECHNIK
PATENTLITERATUR
Patentliteratur 1: JP 2014-159266 A
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Normalerweise wird ein Öffnungsgrad eines Expansionsventils eingestellt, um eine optimale Leistungszahl (COP = coefficient of performance) eines Wärmepumpenkreislaufs zu erhalten. Im Einzelnen wird der Öffnungsgrad des Expansionsventils eingestellt, so dass ein Unterkühlungsgrad des aus einem Kondensator strömenden Kältemittels ein Zielunterkühlungsgrad wird.
In der oben beschriebenen herkömmlichen Technik wird der Öffnungsgrad des Expansionsventils jedoch vergrößert, um die Frostbildung auf dem Außenraumwärmetauscher zu verzögern, wenn die Frostbildung auf dem Außenraumwärmetauscher wahrscheinlich auftreten wird. Als Ergebnis weicht der Unterkühlungsgrad des aus einem Kondensator strömenden Kältemittels von dem Zielunterkühlungsgrad ab, was eine Leistungszahl COP eines Wärmepumpenkreislaufs verschlechtert.
Die vorliegende Offenbarung widmet sich den oben beschriebenen Angelegenheiten und es ist ein Ziel der vorliegenden Offenbarung, eine Klimatisierungsvorrichtung für ein Fahrzeug bereitzustellen, in der Frostbildung auf einem Wärmeabsorber mit einer minimalen Änderung des Betriebs eines Druckminderers verzögert werden kann.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung weist eine Klimatisierungsvorrichtung für ein Fahrzeug ein Gebläse, einen Kompressor, einen Radiator, einen Dekompressor, einen Wärmeabsorber und einen Controller auf. Das Gebläse bläst Luft in Richtung einer Innenseite eines Fahrzeugabteils. Der Kompressor komprimiert ein Kältemittel und gibt es ab. Der Radiator führt eine Wärme des Kältemittels, das von dem Kompressor abgegeben wird, an die Luft ab, wodurch die Luft erwärmt wird. Der Dekompressor dekomprimiert das Kältemittel, nachdem die Wärme des Kältemittels im Radiator abgeführt ist. Das in dem Dekompressor dekomprimierte Kältemittel absorbiert Wärme von der Außenluft in den Wärmeabsorber. Der Controller bzw. die Steuereinheit bestimmt, ob der Wärmeabsorber in einem gefrosteten Zustand ist, in dem ein Frost auf dem Wärmeabsorber gebildet wird, oder ob der Wärmeabsorber in einem geschätzten gefrosteten Zustand ist, in dem ein Frost möglicherweise auf dem Wärmeabsorber gebildet wird. Der Controller führt eine Frostverzögerungssteuerung durch, in dem der Controller einen Druck des Kältemittels auf einer Hochdruckseite erhöht, wodurch eine Bildung des Frostes verzögert wird, wenn der Controller bestimmt, dass der Wärmeabsorber in dem gefrosteten Zustand oder dem geschätzten gefrosteten Zustand ist.
Mit dieser Konfiguration nimmt, wie in einem Beispiel in 6 gezeigt, wenn der Controller die Frostverzögerungssteuerung durchführt, ein Kältemitteldruck auf einer Hochdruckseite zu und daher nimmt ein Unterschied in der Enthalpie zwischen dem Kältemittel an einem Auslass und dem Kältemittel an einem Einlass des Wärmeabsorbers ab. Als Ergebnis verringert sich eine durch den Wärmeabsorber absorbierte Wärmemenge, was die Frostbildung auf dem Wärmeabsorber verzögert.
Figurenliste
Die obigen und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung offensichtlicher werden, die mit Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen erfolgt.

1 ist ein Diagramm, das eine Gesamtkonfiguration einer Klimatisierungsvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform veranschaulicht.
2 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Ablauf einer Steuerverarbeitung veranschaulicht, die von einem Controller der Klimatisierungsvorrichtung für das Fahrzeug gemäß der ersten Ausführungsform durchgeführt wird.
3 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Teil der Steuerverarbeitung der Klimatisierungsvorrichtung für das Fahrzeug gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
4 ist ein schematisches Diagramm, das einen Betriebszustand einer Innenraumklimatisierungseinheit in einem normalen Heizmodus in der Klimatisierungsvorrichtung für das Fahrzeug gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
5 ist ein schematisches Diagramm, das einen Betriebszustand einer Innenraumklimatisierungseinheit in einem Frostbildungs-Verzögerungsmodus in der Klimatisierungsvorrichtung für das Fahrzeug gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
6 ist ein Mollier-Diagramm, das Kältemittelzustände in dem Frostbildungs-Verzögerungsmodus und dem normalen Heizmodus in der Klimatisierungsvorrichtung für das Fahrzeug gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
7 ist eine graphische Darstellung, die Beispiele von Übergängen der Heizleistung im Frostbildungs-Verzögerungsmodus und dem normalen Heizmodus in der Klimatisierungsvorrichtung für das Fahrzeug gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
8 ist eine Tabelle, die Betriebsbedingungen in Betriebsbeispielen in 7 zeigt.
9 ist eine Tabelle, die gesteuerte Zustände von verschiedenen Vorrichtungen in den Betriebsbeispielen in 7 zeigt.
10 ist ein Diagramm, das eine Gesamtkonfiguration einer Klimatisierungsvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
11 ist ein schematisches Diagramm, das einen Betriebszustand eines Wärmemediumkreislaufs in einem normalen Heizmodus in einer Klimatisierungsvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß einer dritten Ausführungsform veranschaulicht.
12 ist ein schematisches Diagramm, das einen Betriebszustand des Wärmemediumkreislaufs in einem Frostbildungs-Verzögerungsmodus in der Klimatisierungsvorrichtung für das Fahrzeug gemäß der dritten Ausführungsform veranschaulicht.
13 ist ein schematisches Diagramm, das einen Betriebszustand eines Wärmemediumkreislaufs in einem normalen Heizmodus in einer Klimatisierungsvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß einer vierten Ausführungsform veranschaulicht.
14 ist ein schematisches Diagramm, das einen Betriebszustand des Wärmemediumkreislaufs in einem Frostbildungs-Verzögerungsmodus in der Klimatisierungsvorrichtung für das Fahrzeug gemäß der vierten Ausführungsform veranschaulicht.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden hier nachstehend bezugnehmend auf Zeichnungen beschrieben. In den Ausführungsformen kann einem Teil, das einem Teil in einer vorhergehenden Ausführungsform entspricht oder diesem äquivalent ist, das gleiche Bezugszeichen zugewiesen werden und eine redundante Beschreibung des Teils kann weggelassen werden. Wenn lediglich ein Teil einer Konfiguration in einer Ausführungsform beschrieben ist, können andere vorhergehende Ausführungsform auf die anderen Teile der Konfiguration angewendet werden. Die Teile können kombiniert werden, sogar wenn es nicht ausdrücklich beschrieben ist, dass die Teile kombiniert werden können. Die Ausführungsformen können teilweise kombiniert werden, sogar wenn es ist nicht ausdrücklich beschrieben ist, dass die Ausführungsformen kombiniert werden können, vorausgesetzt, dass es keinen Schaden bei der Kombination gibt.
Erste Ausführungsform
Eine Klimatisierungsvorrichtung 1 für ein in 1 gezeigtes Fahrzeug ist eine Klimatisierungsvorrichtung, die eine Innenseite eines Fahrzeugabteils klimatisiert. Die Klimatisierungsvorrichtung 1 für das Fahrzeug ist an einem Hybridfahrzeug angebracht. Das Hybridfahrzeug ist ein Fahrzeug, das die Antriebskraft zum Fahren des Fahrzeugs von einer Maschine und einem Elektromotor zum Fahren erhält.
Die Klimatisierungsvorrichtung 1 für das Fahrzeug weist eine Kältekreislaufvorrichtung 10 auf. Die Kältekreislaufvorrichtung 10 kühlt oder erwärmt Luft, die in das Fahrzeugabteil zu blasen ist.
Die Kältekreislaufvorrichtung 10 kann zwischen einem Kältemittelströmungspfad für einen Kühlmodus, einem Kälteströmungspfad für einen Entfeuchtungs-Heizmodus und einem Kälteströmungspfad für einen Heizmodus umschalten.
Im Kühlmodus wird ein Kühlbetrieb zum Kühlen der Innenseite des Fahrzeugabteils durchgeführt. Im Entfeuchtungs-Heizmodus wird ein Entfeuchtungs-Heizbetrieb zum Erwärmen durchgeführt, während die Innenseite des Fahrzeugabteils entfeuchtet wird. Im Heizmodus wird ein Heizbetrieb zum Erwärmen der Innenseite des Fahrzeugabteils durchgeführt.
Ein Kältemittel, das in der Kältekreislaufvorrichtung 10 verwendet wird, ist ein Florkohlenstoffkältemittel. Die Kältekreislaufvorrichtung 10 konfiguriert einen unterkritischen Kältekreislauf, in dem ein Druck eines Hochdruckkältemittels einen kritischen Druck nicht überschreitet. Ein Kältemittelöl, das einen Kompressor 11 schmiert, wird in das Kältemittel gemischt. Ein Teil des Kältemittelöls zirkuliert durch den Kreislauf mit dem Kältemittel.
Der Kompressor 11 ist in einem Fahrzeug-Maschinenraum angeordnet. Der Kompressor 11 zieht, komprimiert und gibt das Kältemittel in die Kältekreislaufvorrichtung 10 ab. Der Kompressor 11 ist ein elektrischer Kompressor. Der Kompressor 11 weist einen Kompressionsmechanismus 11a und einen Elektromotor 11b auf.
Der Kompressionsmechanismus 11a ist ein Kompressor eines festen Kapazitätstyps mit einer festen Abgabekapazität. Der Elektromotor 11b ist ein Antriebsabschnitt, der den Kompressionsmechanismus 11a antreibt. Beispielsweise ist der Kompressionsmechanismus 11a ein Spiralkompressionsmechanismus und ein Flügelzellenkompressionsmechanismus.
Eine Drehzahl des Elektromotors 11b wird basierend auf einem Steuersignal gesteuert, das von einem Controller 40 ausgegeben wird. Der Elektromotor 11b ist ein Wechselstrommotor oder ein Gleichstrommotor. Eine Kältemittelabgabeleistung des Kompressionsmechanismus 11a wird durch Steuern der Drehzahl des Elektromotors 11b geändert. Der Elektromotor 11b ist eine Abgabeleistungs-Änderungseinheit des Kompressionsmechanismus 11a.
Ein Einlass eines Innenraumkondensators 12 ist mit einer Abgabeöffnung des Kompressors 11 verbunden. Der Innenraumkondensator 12 ist in einem Gehäuse 31 einer Innenraumklimatisierungseinheit 30 angeordnet. Der Innenraumkondensator 12 ist ein Radiator, der eine Wärme des von dem Kompressor 11 abgegebenen Hochdruckkältemittels abführt. Der Innenraumkondensator 12 ist ein Heizwärmetauscher, der Luft erwärmt, die durch einen Innenraumverdampfer 20 läuft.
Ein erster Kältemitteldurchgang 13 ist mit einem Auslass des Innenraumkondensators 12 verbunden. Der erste Kältemitteldurchgang 13 ist ein Durchgang, der das aus dem Innenraumkondensator 12 strömende Kältemittel zu einem Außenraumwärmetauscher 15 fuhrt. Ein erstes Expansionsventil 14 ist im ersten Kältemitteldurchgang 13 angeordnet. Das erste Expansionsventil 14 ist eine erste Drosseleinheit, die einen Durchgangsbereich des ersten Kältemitteldurchgangs 13 ändern kann.
Das erste Expansionsventil 14 ist ein Dekompressor, der das Kältemittel dekomprimiert, das einen Wärmetausch in dem Innenraumkondensator 12 durchführte. Das erste Expansionsventil 14 ist ein elektrisch variierbarer Drosselmechanismus, der ein Ventilelement und einen elektrischen Aktuator aufweist. Ein Drosselwirkungsgrad des Ventilelements ist variierbar. Der elektrische Aktuator ist ein Schrittmotor, der den Drosselwirkungsgrad des Ventilelements ändert.
Das erste Expansionsventil 14 ist ein variierbarer Drosselmechanismus mit einer vollständigen Öffnungsfunktion. Das erste Expansionsventil 14 öffnet den ersten Kältemitteldurchgang 13 vollständig, wenn der Drosselwirkungsgrad des ersten Expansionsventils 14 vollständig offen ist. Das erste Expansionsventil 14 übt keine Druck-verringernde Wirkung auf das Kältemittel durch vollständiges Öffnen des ersten Kältemitteldurchgangs 13 aus. Der Betrieb des ersten Expansionsventils 14 wird basierend auf einem Steuersignal gesteuert, das von dem Controller 40 ausgegeben wird.
Ein Einlass des Außenraumwärmetauschers 15 ist mit einem Auslass des ersten Expansionsventils 14 verbunden. Der Außenraumwärmetauscher 15 ist ein Kältemittel-Außenluft-Wärmetauscher, der einen Wärmetausch zwischen dem Kältemittel und der Außenluft durchführt. Das Kältemittel strömt durch den Außenraumwärmetauscher 15. Die Außenluft ist Luft außerhalb des Fahrzeugabteils. Die Außenluft wird in den Außenraumwärmetauscher 15 von einem Gebläselüfter 23 geblasen.
Der Außenraumwärmetauscher 15 arbeitet als ein Verdampfer, der das Kältemittel im Heizmodus und dergleichen verdampft. Der Außenraumwärmetauscher 15 arbeitet als ein Wärmeabsorber, der bewirkt, dass das in dem ersten Expansionsventil 14 dekomprimierte Kältemittel Wärme von der Außenluft im Heizmodus und dergleichen absorbiert. Der Außenraumwärmetauscher 15 arbeitet als ein Kondensator, der das Kältemittel im Kühlmodus und dergleichen kondensiert. Der Außenraumwärmetauscher 15 dient als ein Radiator, der eine Wärme des Kältemittels im Kühlmodus und dergleichen abführt.
Ein zweiter Kältemitteldurchgang 16 und ein dritter Kältemitteldurchgang 18 sind mit einem Auslass des Außenraumwärmetauschers 15 verbunden. Der zweite Kältemitteldurchgang 16 führt das aus dem Außenraumwärmetauscher 15 strömende Kältemittel zu einer Saugseite des Kompressors 11 über einen Akkumulator 21. Der dritte Kältemitteldurchgang 18 führt das aus dem Außenraumwärmetauscher 15 strömende Kältemittel zu der Saugseite des Kompressors 11 über ein zweites Expansionsventil 19, den Innenraumverdampfer 20 und den Akkumulator 21.
Der zweite Kältemitteldurchgang 16 ist ein paralleler Kältemitteldurchgang, in dem das Kältemittel parallel zu dem zweiten Expansionsventil 19 strömt. Ein erstes Öffnungs-/Schließventil 17 ist in dem zweiten Kältemitteldurchgang 16 angeordnet. Das erste Öffnungs-/Schließventil 17 ist eine Öffnungs-/Schließeinheit, die den zweiten Kältemitteldurchgang 16 öffnet und schließt. Das erste Öffnungs-/Schließventil 17 ist ein Magnetventil. Ein Betrieb des ersten Öffnungs-/Schließventils 17 wird basierend auf einem von dem Controller 40 ausgegebenen Steuersignal gesteuert.
Wenn das erste Öffnungs-/Schließventil 17 offen ist, ist ein Druckverlust, der erzeugt wird, wenn das Kältemittel durch den zweiten Kältemitteldurchgang 16 läuft, kleiner als ein Druckverlust, der erzeugt wird, wenn das Kältemittel durch den dritten Kältemitteldurchgang 18 läuft. Dies ist so, weil ein Rückschlagventil 24 und das zweite Expansionsventil 19 im dritten Kältemitteldurchgang 18 angeordnet sind.
Daher strömt das aus dem Außenraumwärmetauscher 15 strömende Kältemittel in den zweiten Kältemitteldurchgang 16, wenn das erste Öffnungs-/Schließventil 17 offen ist, und das aus dem Außenraumwärmetauscher 15 strömende Kältemittel strömt in den dritten Kältemitteldurchgang 18, wenn das erste Öffnungs-/Schließventil 17 geschlossen ist.
Das erste Öffnungs-/Schließventil 17 schaltet eine Kreislaufkonfiguration durch Öffnen und Schließen des zweiten Kältemitteldurchgangs 16 um. Das erste Öffnungs-/Schließventil 17 schaltet den Strömungspfad des durch den Kreislauf zirkulierenden Kältemittels durch Öffnen und Schließen des zweiten Kältemitteldurchgang 16 um. Das erste Öffnungs-/Schließventil 17 konfiguriert eine Kältemittelströmungspfad-Umschalteinheit, die den Strömungspfad des Kältemittels umschaltet.
Das zweite Expansionsventil 19 ist im dritten Kältemitteldurchgang 18 angeordnet. Das zweite Expansionsventil 19 ist ein Dekompressor, der das Kältemittel dekomprimiert. Das zweite Expansionsventil ist eine zweite Drosseleinheit, die konfiguriert ist, um imstande zu sein, einen Durchgangsbereich des dritten Kältemitteldurchgangs 18 zu ändern.
Das zweite Expansionsventil 19 ist ein elektrischer variierbarer Drosselmechanismus, der ein Ventilelement und einen elektrischen Aktuator aufweist. Ein Drosselwirkungsgrad des Ventilelements ist variierbar. Der elektrische Aktuator ist ein Schrittmotor, der den Drosselwirkungsgrad des Ventilelements ändert.
Das zweite Expansionsventil 19 ist ein variierbarer Drosselmechanismus mit einer vollständigen Öffnungsfunktion. Das zweite Expansionsventil 19 öffnet den dritten Kältemitteldurchgang 18 vollständig, wenn der Drosselwirkungsgrad des zweiten Expansionsventils 19 vollständig offen ist. Das zweite Expansionsventil 19 übt keine Druck-verringernde Wirkung auf das Kältemittel durch vollständiges Öffnen des dritten Kältemitteldurchgangs 18 aus. Der Betrieb des zweiten Expansionsventils 19 wird durch von dem Controller 40 ausgegebene Steuersignale gesteuert.
Ein Einlass des Innenraumverdampfers 20 ist mit einem Auslass des zweiten Expansionsventils 19 verbunden. Der Innenraumverdampfer 20 ist auf einer stromaufwärtigen Seite des Innenraumkondensators 12 in einer Luftströmungsrichtung im Gehäuse 31 der Innenraumklimatisierungseinheit 30 angeordnet.
Der Innenraumverdampfer 20 ist ein Verdampfer, der das Kältemittel durch Durchführen eines Wärmetausches zwischen dem Kältemittel und der Luft vor dem Laufen durch den Innenraumkondensator 12 verdampft. Der Innenraumverdampfer 20 ist ein wärmeabsorbierender Wärmetauscher, der die Luft durch eine wärmeabsorbierende Wirkung kühlt.
Ein Einlass des Akkumulators 21 ist mit einem Kältemittelauslass des Innenraumverdampfers 20 verbunden. Der Akkumulator 21 ist eine Gas/Flüssigkeits-Trenneinrichtung, die das aus dem Innenraumverdampfer 20 strömende Kältemittel in ein gasphasiges Kältemittel und ein flüssigphasiges Kältemittel trennt und übermäßiges Kältemittel in der Kältekreislaufvorrichtung 10 akkumuliert.
Eine Saugöffnung des Kompressors 11 ist mit einem gasphasigen Kältemittelauslass des Akkumulators 21 verbunden. Der Akkumulator 21 unterdrückt ein Ziehen des flüssigphasigen Kältemittels in den Kompressor 11 und verhindert eine Flüssigkeitskompression in dem Kompressor 11.
Das Rückschlagventil 24 ist im dritten Kältemitteldurchgang 18 zwischen dem Auslass des Außenraumwärmetauschers 15 und dem zweiten Expansionsventil 19 angeordnet. Das Rückschlagventil 24 ist eine Rückströmung-verhindernde Einheit, die eine Rückströmung des Kältemittels verhindert.
Das Rückschlagventil 24 erlaubt eine Strömung eines Kältemittels von dem Auslass des Außenraumwärmetauschers 15 in Richtung eines Einlasses des zweiten Expansionsventils 19 und verbietet eine Strömung eines Kältemittels von dem Einlass des zweiten Expansionsventils 19 in Richtung des Auslasses des Außenraumwärmetauschers 15. Das Rückschlagventil 24 hindert das Kältemittel daran, das von dem zweiten Kältemitteldurchgang 16 in Richtung des Akkumulators 21 geführt wird, in Richtung des Außenraumwärmetauschers 15 im dritten Kältemitteldurchgang 18 zu strömen.
Die Innenraumklimatisierungseinheit 30 ist innerhalb einer Instrumententafel an einem vordersten Abschnitt im Fahrzeugabteil angeordnet. Das Gehäuse 31 bildet eine Außenschale der Innenraumklimatisierungseinheit 30. Das Gehäuse 31 bringt jedoch darin ein Gebläse 32, den Innenraumkondensator 12, den Innenraumverdampfer 20 und dergleichen unter.
Das Gehäuse 31 bildet ein Luftdurchgang. Das Gehäuse 31 wird durch Verwendung von Harz gebildet, das einen gewissen Elastizitätsgrad und eine ausgezeichnete Festigkeit aufweist. Beispielsweise wird das Gehäuse 31 durch Verwendung von Polypropylen gebildet.
Eine Innen/Außenluft-Umschaltvorrichtung 33 ist auf einer stromaufwärtigsten Seite im Gehäuse 31 in der Luftströmungsrichtung angeordnet. Die Innen/Außenluft-Umschaltvorrichtung 33 schaltet zwischen Innenluft und der Außenluft um und führt diese ein. Die Innenluft ist Luft im Fahrzeugabteil.
Eine Innenlufteinführungsöffnung und eine Außenlufteinführungsöffnung sind an der Innen/Außenluft-Umschaltvorrichtung 33 ausgebildet. Die Innenlufteinführungsöffnung führt die Innenluft in das Gehäuse 31 ein. Die Außenlufteinführungsöffnung führt die Außenluft in das Gehäuse 31 ein. Eine Innen/Außenluft Umschaltklappe ist in der Innen/Außenluft-Umschaltvorrichtung 33 angeordnet. Die Innen/Außenluft Umschaltklappe stellt Öffnungsbereiche der Innenlufteinführungsöffnung und der Außenlufteinführungsöffnung kontinuierlich ein, um dadurch ein Verhältnis zwischen einem Luftvolumen der Innenluft und einem Luftvolumen der Außenluft zu ändern.
Das Gebläse 32 ist auf einer stromabwärtigen Seite der Innen/Außenluft-Umschaltvorrichtung 33 in der Luftströmungsrichtung angeordnet. Das Gebläse 32 bläst die durch die Innen/Außenluft-Umschaltvorrichtung 33 eingeführte Luft in Richtung der Innenseite des Fahrzeugabteils. Das Gebläse 32 ist ein elektrisches Gebläse, das einen zentrifugalen Mehrfachblattlüfter 32a und einen Elektromotor 32b aufweist.
Der zentrifugale Mehrfachblattlüfter 32a ist ein Gebläse, das die Luft in das Fahrzeugabteil bläst. Der zentrifugale Mehrfachblattlüfter 32a ist ein Sirocco-Lüfter. Der Elektromotor 32b treibt den zentrifugalen Mehrfachblattlüfter 32a an. Eine Drehzahl des Elektromotors 32b wird durch eine von dem Controller 40 ausgegebene Steuerspannung gesteuert. Ein geblasenes Luftvolumen des Gebläses 32 wird durch den Controller 40 gesteuert.
Der Innenraumverdampfer 20 und der Innenraumkondensator 12 sind in dieser Reihenfolge entlang der Luftströmungsrichtung auf einer stromabwärtigen Seite des Gebläses 32 in der Luftströmungsrichtung angeordnet. Der Innenraumverdampfer 20 ist auf einer stromaufwärtigen Seite des Innenraumkondensators 12 in der Luftströmungsrichtung angeordnet.
Das Gehäuse 31 weist einen darin ausgebildeten Kaltluftumgehungsdurchgang 35 auf. Der Kaltluftumgehungsdurchgang 35 ist ein Durchgang, welcher der Luft ermöglicht, die durch den Innenraumverdampfer 20 gelaufen ist, den Innenraumkondensator 12 zu umgehen.
Eine Luftmischklappe 36 ist auf einer stromabwärtigen Seite des Innenraumverdampfers 20 in der Luftströmungsrichtung und auf der stromaufwärtigen Seite des Innenraumkondensators 12 in der Luftströmungsrichtung angeordnet. Die Luftmischklappe 36 ist eine Luftvolumenverhältnis-Einstelleinrichtung, die ein Verhältnis zwischen einem Volumen von Luft, das durch den Innenraumkondensator 12 läuft, und einem Volumen von Luft, das durch den Kaltluftumgehungsdurchgang 35 läuft, aus der Luft einstellt, die durch Innenraumverdampfer 20 läuft. Die Luftmischklappe 36 stellt das Verhältnis zwischen dem Volumen der in dem Innenraumkondensator 12 erwärmten Luft und dem Volumen des Restes der Luft aus dem von dem Gebläse 32 geblasenen Luftvolumens ein.
Ein Mischraum ist auf einer stromabwärtigen Seite des Innenraumkondensators 12 in der Luftströmungsrichtung und auf einer stromabwärtigen Seite des Kaltluftumgehungsdurchgangs 35 in der Luftströmungsrichtung vorgesehen. Der Mischraum ist ein Raum, in dem die durch den Innenraumkondensator 12 laufende Luft und die durch den Kaltluftumgehungsdurchgang 35 laufende Luft gemischt werden.
Blasauslässe sind auf einer stromabwärtigsten Seite im Gehäuse 31 in der Luftströmungsrichtung angeordnet. Die Blasauslässe blasen klimatisierte Luft, die durch Mischen im Mischraum erhalten wird, in Richtung der Innenseite des Fahrzeugabteils. Die Blasauslässe sind ein Gesichtsblasauslass, ein Fußblasauslass und ein Entfrosterblasauslass. Der Gesichtsblasauslass bläst die klimatisierte Luft in Richtung eines Oberkörpers eines Insassen im Fahrzeugabteil. Der Fußblasauslass bläst die klimatisierte Luft in Richtung der Füße des Insassen. Der Entfrosterblasauslass bläst die klimatisierte Luft in Richtung einer Innenfläche einer Fahrzeugwindschutzscheibe.
Die Luftmischklappe 36 stellt das Verhältnis zwischen dem Volumen von Luft, das durch den Innenraumkondensator 12 läuft, und dem Volumen von Luft, das durch den Kaltluftumgehungsdurchgang 35 läuft, ein, um dadurch eine Temperatur der klimatisierten Luft einzustellen, die durch Mischen in dem Mischraum erhalten wird, um eine Temperatur der von jedem der Blasauslässe geblasenen klimatisierten Luft einzustellen.
Die Luftmischklappe 36 wird durch einen Servomotor 37 angetrieben. Der Betrieb des Servomotors 37 wird basierend auf einem von dem Controller 40 ausgegebenen Steuersignal gesteuert. Der Controller 40 steuert den Betrieb des Servomotors 37, um dadurch einen Öffnungsgrad der Luftmischklappe 36 in einem Bereich von 0% bis 100% einzustellen.
Wenn der Öffnungsgrad der Luftmischklappe 36 auf 0% eingestellt ist, wird ein maximaler Kühlzustand erhalten. Mit anderen Worten öffnet, wenn der Öffnungsgrad der Luftmischklappe 36 auf 0% eingestellt ist, die Luftmischklappe 36 vollständig den Kaltluftumgehungsdurchgang 35 und schließt den Luftdurchgang im Innenraumkondensator 12 vollständig. Wenn der Öffnungsgrad der Luftmischklappe 36 auf 100% eingestellt ist, wird ein maximaler Heizzustand erhalten. Mit anderen Worten schließt, wenn der Öffnungsgrad der Luftmischklappe 36 auf 100% eingestellt ist, die Luftmischklappe 36 den Kaltluftumgehungsdurchgang 35 vollständig und öffnet den Luftdurchgang im Innenraumkondensator 12 vollständig.
Eine Gesichtsklappe, eine Fußklappe und eine Entfrosterklappe sind jeweils auf stromaufwärtigen Seiten des Gesichtsblasauslasses, des Fußblasauslasses und des Entfrosterblasauslasses in der Luftströmungsrichtung angeordnet. Die Gesichtsklappe stellt einen Öffnungsbereich des Gesichtsblasauslasses ein. Die Fußklappe stellt einen Öffnungsbereich des Fußblasauslasses ein. Die Entfrosterklappe stellt einen Öffnungsbereich des Entfrosterblasauslasses ein.
Die Gesichtsklappe, die Fußklappe und die Entfrosterklappen sind Blasauslassmodus-Umschalteinheiten, die einen Modus unter den Blasauslassmodi umschalten. Ein Servomotor betreibt die Gesichtsklappe, die Fußklappe und die Entfrosterklappen beispielsweise durch einen Verbindungsmechanismus. Der Betrieb des Servomotors wird basierend auf einem von dem Controller 40 ausgegebenen Steuersignal gesteuert.
Der Controller 40 wird durch einen bekannten Mikrocomputer, der eine CPU, einen ROM, einen RAM und dergleichen aufweist, und Peripherieschaltungen des Mikrocomputers konfiguriert. Der Controller 40 führt verschiedene Berechnungen und eine Verarbeitung basierend auf Steuerprogrammen durch, die im ROM gespeichert sind, und steuert Vorgänge von verschiedenen Steuerzielvorrichtungen, die mit einer Ausgangsseite verbunden sind.
Eine Gruppe von Sensoren zur Klimatisierungssteuerung ist mit einer Eingangsseite des Controllers 40 verbunden. Die Gruppe von Sensoren weist einen Innenluftsensor, einen Außenluftsensor 41, einen Sonneneinstrahlungssensor, einen Verdampfertemperatursensor, einen Abgabetemperatursensor, einen Hochdruck-Drucksensor und einen Auslasskältemittel-Temperatursensor 42 auf.
Der Innenluftsensor erfasst eine Fahrzeugabteiltemperatur Tr. Der Außenluftsensor 41 erfasst eine Außenlufttemperatur Tam. Der Sonneneinstrahlungssensor erfasst eine Sonneneinstrahlungsmenge Ts im Fahrzeugabteil. Der Verdampfertemperatursensor ist ein Verdampferblastemperaturdetektor, der eine Temperatur geblasener Luft (Verdampfertemperatur) Te von dem Innenraumverdampfer 20 erfasst. Der Abgabetemperatursensor erfasst eine Temperatur Td des von dem Kompressor 11 abgegebenen Kältemittels. Der Hochdruck-Drucksensor erfasst einen Kältemitteldruck Ph des Innenraumkondensators 12. Der Auslasskältemittel-Temperatursensor 42 erfasst eine Temperatur des Kältemittels an dem Auslass des Außenraumwärmetauschers 15.
Betriebssignale von verschiedenen Betriebsschaltern werden in den Controller 40 eingegeben. Die verschiedenen Betriebsschalter werden an einer Betriebstafel bereitgestellt. Die Betriebstafel ist nahe der Instrumententafel an dem Vorderabschnitt im Fahrzeugabteil angeordnet.
Die verschiedenen Betriebsschalter sind ein Klimatisierungsschalter, ein Temperatureinstellschalter und dergleichen. Der Klimatisierungsschalter ist ein Betriebsschalter, der einstellt, ob die Innenraumklimatisierungseinheit 30 ein Kühlen der Luft durchführt. Der Temperatureinstellschalter ist ein Betriebsschalter, der eine eingestellte Temperatur im Fahrzeugabteil einstellt.
Der Controller 40 umfasst Steuerabschnitte. Die Steuerabschnitte steuern verschiedene Zielvorrichtungen, die mit einer Ausgangsseite des Controllers 40 verbunden sind. Im Einzelnen wird jeder der Steuerabschnitte des Controllers 40 durch Software und Hardware konfiguriert und steuert einen Betrieb einer entsprechenden der Steuerzielvorrichtungen.
Beispielsweise konfigurieren die Software und Hardware, die den Elektromotor des Kompressors 11 steuern, den Abgabeleistungscontroller. Die Software und Hardware, die das erste Expansionsventil 14 steuern, konfigurieren den ersten Drosselcontroller. Die Software und Hardware, die das zweite Expansionsventils 19 steuern, konfigurieren den zweiten Drosselcontroller. Die Software und Hardware, die das erste Öffnungs-/Schließventil 17 steuern, konfigurieren den Strömungspfadumschalt-Controller. Die Software und Hardware, die den Servomotor 37 zum Antreiben der Luftmischklappe 36 steuern, konfigurieren den Luftmischklappen-Controller.
Als Nächstes wird der Betrieb der Klimatisierungsvorrichtung 1 für das Fahrzeug der vorliegenden Ausführungsform beschrieben, welche die oben beschriebene Konfiguration aufweist. In der Klimatisierungsvorrichtung 1 für das Fahrzeug der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, wie oben beschrieben, einen Modus unter dem Kühlmodus, in dem die Innenseite des Fahrzeugabteils gekühlt wird, dem Heizmodus, in dem die Innenseite des Fahrzeugabteils erwärmt wird, und dem Entfeuchtungs-Heizmodus, in dem die Innenseite des Fahrzeugabteils erwärmt wird, während sie entfeuchtet wird, umzuschalten.
Eine Umschaltsteuerverarbeitung unter den Betriebsmodi wird basierend auf 2 beschrieben. 2 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Ablauf der Steuerverarbeitung veranschaulicht, die durch den Controller 40 der Klimatisierungsvorrichtung 1 für das Fahrzeug der vorliegenden Ausführungsform durchgeführt wird. Das Ablaufdiagramm in 2 wird als eine Subroutine durchgeführt, die einer Hauptroutine für die Klimatisierungssteuerung untergeordnet ist. Die in 2 gezeigten Steuerabschnitte konfigurieren verschiedene Funktions-implementierende Abschnitte, die in dem Controller 40 enthalten sind.
In S10 liest der Controller 40 Erfassungssignale von der oben beschriebenen Gruppe von Sensoren und die Betriebssignale von der Betriebstafel ein. In S20 wird basierend auf den eingelesenen Erfassungssignalen und Betriebssignalen eine Zielblastemperatur TAO durch einen folgenden Ausdruck F1 errechnet. Die Zielblastemperatur TAO ist eine Zieltemperatur von geblasener Luft, die in das Fahrzeugabteil geblasen wird. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform konfiguriert der Steuerabschnitt von S20 einen Zielblastemperatur-Bestimmungsabschnitt. $TAO = Kset \times Tset - Kr \times Tr - Kam \times Tam - Ks \times Ts + C$
Tset ist eine eingestellte Temperatur im Fahrzeugabteil, die durch den Temperatureinstellschalter eingestellt wird. Tr ist eine Temperatur im Fahrzeugabteil (Innenlufttemperatur), die durch den Innenluftsensor erfasst wird. Tam ist eine Außenlufttemperatur, die durch den Außenluftsensor 41 erfasst wird. Ts ist eine Sonneneinstrahlungsmenge, die durch den Sonneneinstrahlungssensor erfasst wird. Kset, Kr, Kam und Ks sind Steuerverstärkungen und C ist eine Konstante zur Korrektur.
In S20 stellt der Controller 40 die Zielblastemperatur TAVO des Innenraumkondensators 12 basierend auf der Zielblastemperatur TAO und mit Bezugnahme auf ein im Voraus gespeichertes Steuerkennfeld ein.
In S30 wird bestimmt, ob der Klimatisierungsschalter (A/C-Schalter) auf der Betriebstafel in einem AN-Zustand ist. Wenn bestimmt wird, dass der Klimatisierungsschalter in einem AUS-Zustand ist, geht der Controller 40 zu S40 weiter, um den Betriebsmodus in den Heizmodus einzustellen. Wenn bestimmt wird, dass der Klimatisierungsschalter im AN-Zustand ist, geht der Controller 40 zu S50 weiter.
In S50 wird bestimmt, ob die Zielkondensatorblastemperatur TAVO niedriger als eine Kühlbezugstemperatur α ist. Die Kühlbezugstemperatur α wird im Voraus und im Controller 40 bestimmt. Wenn bestimmt wird, dass die Zielkondensatorblastemperatur TAVO niedriger als die Kühlbezugstemperatur α ist, geht der Controller 40 zu S60 weiter, um den Betriebsmodus in den Kühlmodus einzustellen. Wenn bestimmt wird, dass die Zielkondensatorblastemperatur TAVO gleich oder höher als die Kühlbezugstemperatur α ist, geht der Controller 40 zu S90 weiter, um den Betriebsmodus in den Entfeuchtungs-Heizmodus einzustellen.
Auf diese Art und Weise ist es möglich, den Betriebsmodus unter dem Heizmodus, dem Kühlmodus und dem Entfeuchtungs-Heizmodus gemäß einer Betriebsumgebung der Klimatisierungsvorrichtung 1 für das Fahrzeug ordnungsgemäß umzuschalten.
Als Nächstes werden Vorgänge im Heizmodus, im Kühlmodus und im Entfeuchtungs-Heizmodus beschrieben.
Heizmodus
Im Heizmodus öffnet ein Controller 40 den zweiten Kältemitteldurchgang 16 durch Verwenden des ersten Öffnungs-/Schließventils 17. Auf diese Weise schaltet der Kältemittelströmungspfad in der Kältekreislaufvorrichtung 10 auf einen derartigen Kältemittelströmungspfad um, in dem das Kältemittel strömt, wie durch schwarze Pfeile in 1 gezeigt.
Mit der oben beschriebenen Konfiguration des Kältemittelströmungspfads stellt der Controller 40 Betriebszustände der verschiedenen Steuerzielvorrichtungen, die mit dem Controller 40 verbunden sind, basierend auf der Zielblastemperatur TAO, der Zielkondensatorblastemperatur TAVO und den Erfassungssignalen von der Gruppe von Sensoren ein. Die Betriebszustände sind mit anderen Worten die an die verschiedenen Steuerzielvorrichtungen ausgegebenen Steuersignale.
Eine Verarbeitung zum Bestimmen der Betriebszustände der verschiedenen Steuerzielvorrichtungen, d.h. der Steuersignale, die an die jeweiligen Steuerzielvorrichtungen im Heizmodus ausgegeben werden, wird basierend auf einem Ablaufdiagramm in 3 beschrieben.
In S401 stellt der Controller 40 die Betriebszustände der verschiedenen Steuerzielvorrichtungen im normalen Heizmodus, d.h. die an die jeweiligen Steuerzielvorrichtungen im normalen Heizmodus ausgegebenen Steuersignale ein.
Die Drehzahl des Kompressors 11, d.h. das an den Elektromotor 11b des Kompressors 11 ausgegebene Steuersignal, wird wie folgt eingestellt. Zuerst wird basierend auf einer Abweichung zwischen der Zielkondensatorblastemperatur TAVO und einer Temperatur der vom Kondensator geblasenen Luft TAV und durch Verwendung eines Rückkopplungssteuerverfahrens das an den Elektromotor 11b des Kompressors 11 ausgegebene Steuersignal eingestellt, so dass sich die Temperatur der in das Fahrzeugabteil geblasenen Luft der Zielblastemperatur TAO nähert. Auf diese Weise wird die Drehzahl des Kompressors 11, d.h. die Kältemittelabgabeleistung des Kompressors 11, eingestellt.
Der Öffnungsgrad des ersten Expansionsventils 14, d.h. das an das erste Expansionsventil 14 ausgegebene Steuersignal, wird eingestellt, so dass sich ein Unterkühlungsgrad des in das erste Expansionsventil 14 strömenden Kältemittels einem Zielunterkühlungsgrad nähert. Der Zielunterkühlungsgrad wird im Voraus eingestellt, so dass sich eine Leistungszahl COP des Kreislaufes einem Maximalwert nähert.
Der Öffnungsgrad der Luftmischklappe 36, d.h. das an den Servomotor der Luftmischklappe 36 ausgegebene Steuersignal, wird eingestellt, so dass die Luftmischklappe 36 den Kaltluftumgehungsdurchgang 35 schließt und ein Gesamtvolumen der durch den Innenraumverdampfer 20 gelaufenen Luft durch den Luftdurchgang im Innenraumkondensator 12 läuft. Mit anderen Worten wird im normalen Heizmodus der Öffnungsgrad der Luftmischklappe 36 auf 100% eingestellt, um die Luftmischklappe 36 in eine Position für den maximalen Heizzustand zu bringen.
Das durch das Gebläse 32 geblasene Luftvolumen, d.h. das von dem Gebläse 32 an den Elektromotor 32b ausgegebene Steuersignal, wird basierend auf der Temperatur der vom Kondensator geblasenen Luft TAV eingestellt.
Als Nächstes wird in Schritt S402 eine Frostbildungsbestimmung durchgeführt. Beispielsweise wird basierend auf der durch den Außenluftsensor 41 erfassten Außenlufttemperatur Tam und einer durch den Auslasskältemittel-Temperatursensor 42 erfassten auslassseitigen Kältemitteltemperatur des Außenraumwärmetauschers 15 bestimmt, ob der Außenraumwärmetauscher 15 in einem gefrosteten Zustand ist oder ob der Außenraumwärmetauscher 15 geschätzt wird, in dem gefrosteten Zustand zu sein. Der gefrostete Zustand ist ein Zustand, in dem eine vorgegebene Menge an Frostbildung in dem Außenraumwärmetauscher 15 auftritt. Der geschätzte gefrostete Zustand ist ein Zustand, in dem erwartet wird, dass die Frostbildung in dem Außenraumwärmetauscher 15 auftritt.
Wenn bestimmt wird, dass der Außenraumwärmetauscher 15 im gefrosteten Zustand oder dem geschätzten gefrosteten Zustand ist, geht der Controller 40 zu S403 weiter, um zu bestimmen, ob die Kältekreislaufvorrichtung 10 in einem Entfrostungs-erlaubenden Zustand ist. Der Entfrostungs-erlaubende Zustand ist ein Zustand, in dem ein Entfrostungs-Betriebsmodus erlaubt ist. Der Entfrostungs-Betriebsmodus ist ein Betriebsmodus, in dem ein Hochtemperatur-Hochdruckkältemittel in den Außenraumwärmetauscher 15 strömt, um den Frost zu schmelzen. Es wird beispielsweise bestimmt, dass die Kältekreislaufvorrichtung 10 nicht im Entfrostungs-erlaubenden Zustand ist, wenn das Fahrzeug fährt.
Wenn bestimmt wird, dass die Kältekreislaufvorrichtung 10 im Entfrostungs-erlaubenden Zustand ist, geht der Controller 40 zu S404 weiter, um den Entfrostungs-Betriebsmodus einzustellen. Wenn bestimmt wird, dass die Kältekreislaufvorrichtung 10 nicht im Entfrostungs-erlaubenden Zustand ist, geht der Controller 40 zu S405 weiter, um die Betriebszustände der verschiedenen Steuerzielvorrichtungen, d.h. die an die verschiedenen Steuerzielvorrichtungen ausgegebenen Steuersignale, in einen Frostbildungs-Verzögerungsmodus einzustellen.
Die Drehzahl des Kompressors 11, d.h. das an den Elektromotor 11b des Kompressors 11 ausgegebene Steuersignal, wird auf die gleiche Weise wie im normalen Heizmodus in S401 eingestellt. Mit anderen Worten wird basierend auf einer Abweichung zwischen der Zielkondensatorblastemperatur TAVO und der Temperatur der vom Kondensator geblasenen Luft TAV und durch Verwendung des Rückkopplungssteuerverfahrens das an den Elektromotor 11b des Kompressors 11 ausgegebene Steuersignal eingestellt, so dass sich die Temperatur der geblasenen Luft, die in das Fahrzeugabteil geblasen wird, der Zielblastemperatur TAO nähert. Auf diese Weise wird die Drehzahl des Kompressors 11, d.h. die Kältemittelabgabeleistung des Kompressors 11, eingestellt.
Der Öffnungsgrad des ersten Expansionsventils 14, d.h. das an das erste Expansionsventil 14 ausgegebene Steuersignal, wird auf die gleiche Weise wie im normalen Heizmodus in S401 eingestellt, so dass sich der Unterkühlungsgrad des in das erste Expansionsventil 14 strömenden Kältemittels dem Zielgrad von Unterkühlung nähert. Der Zielunterkühlungsgrad wird im Voraus eingestellt, so dass sich die Leistungszahl (COP) des Kreislaufes dem Maximalwert nähert.
Wie in 5 gezeigt, wird der Öffnungsgrad der Luftmischklappe 36, d.h. das an den Servomotor der Luftmischklappe 36 ausgegebene Steuersignal, eingestellt, so dass die Luftmischklappe 36 den Kaltluftumgehungsdurchgang 35 zu einem vorgegebenen Grad öffnet und sich die durch den Innenraumverdampfer 20 gelaufene Luft in den Luftdurchgang in dem Innenraumkondensator 12 und dem Kaltluftumgehungsdurchgang 35 aufteilt.
Mit anderen Worten wird im Frostbildungs-Verzögerungsmodus der Öffnungsgrad der Luftmischklappe 36 eingestellt, um kleiner als 100% zu sein, um den maximalen Heizzustand zu vermeiden. Mit anderen Worten ist der Öffnungsgrad der Luftmischklappe 36 im Frostbildungs-Verzögerungsmodus kleiner als im normalen Heizmodus.
Das durch das Gebläse 32 geblasene Luftvolumen, d.h. das an den Elektromotor 32b von dem Gebläse 32 ausgegebene Steuersignal, wird basierend auf der Temperatur der vom Kondensator geblasenen Luft TAV auf die gleiche Weise wie im normalen Heizmodus in S401 eingestellt.
Dann werden die Steuersignale und dergleichen, die wie oben beschrieben eingestellt sind, an die verschiedenen Steuerzielvorrichtungen ausgegeben. Danach werden die Steuerroutinen wiederholt, bis ein Stopp des Betriebs der Klimatisierungsvorrichtung 1 für das Fahrzeug durch Gebrauch der Betriebstafel angefordert wird. Die Steuerroutinen weisen die Verarbeitung zum Bestimmen des Betriebsmodus bei jedem vorgegebenen Zeitraum, zum Bestimmen der Betriebszustände der verschiedenen Steuerzielvorrichtungen und zum Ausgeben der Steuersignale und dergleichen auf. Die Steuerroutinen werden auf ähnliche Weise in den anderen Betriebsmodi wiederholt.
Daher strömt in der Kältekreislaufvorrichtung 10 im Heizmodus das von dem Kompressor 11 abgegebene Hochdruckkältemittel in den Innenraumkondensator 12. Das in den Innenraumkondensator 12 strömende Kältemittel führt einen Wärmetausch mit der Luft durch, die von dem Gebläse 32 geblasen wird und durch den Innenraumverdampfer 20 gelaufen ist, um Wärme abzuführen. Auf diese Weise wird die in das Fahrzeugabteil zu blasende Luft erwärmt.
Das aus dem Innenraumkondensator 12 strömende Kältemittel strömt in das erste Expansionsventil 14 durch den ersten Kältemitteldurchgang 13 und dann wird das Kältemittel dekomprimiert und expandiert, bis das Kältemittel ein Niederdruckkältemittel in dem ersten Expansionsventil 14 wird. Das durch das erste Expansionsventil 14 dekomprimierte Niederdruckkältemittel strömt in den Außenraumwärmetauscher 15 und absorbiert Wärme von der durch den Gebläselüfter geblasenen Außenluft. Das aus dem Außenraumwärmetauscher 15 strömende Kältemittel strömt in den Akkumulator 21 durch den zweiten Kältemitteldurchgang 16 und wird in ein gasphasiges Kältemittel und ein flüssigphasiges Kältemittel getrennt.
Das in dem Akkumulator 21 getrennte gasphasige Kältemittel wird von der Saugseite des Kompressors 11 gezogen und erneut in dem Kompressor 11 komprimiert. Das in dem Akkumulator 21 getrennte flüssigphasige Kältemittel wird in dem Akkumulator 21 gespeichert, weil übermäßiges Kältemittel zum Ausüben der von dem Kreislauf geforderten Kälteleistung des Kreislaufs nicht notwendig ist. Der dritte Kältemitteldurchgang 18 wird durch das zweite Expansionsventil 19 geschlossen und somit strömt das Kältemittel nicht in den Innenraumverdampfer 20.
Wie oben beschrieben, kann im Heizmodus der Innenraumkondensator 12 die Wärme des von dem Kompressor 11 abgegebenen Hochdruckkältemittels in die Luft abführen, um dadurch die erwärmte Luft in das Fahrzeugabteil zu blasen. Auf diese Weise ist es möglich, das Heizen im Fahrzeugabteil durchzuführen.
Die Luftmischklappe 36 ist zu einem kleineren Grad im Frostbildungs-Verzögerungsmodus als im normalen Heizmodus geöffnet. Als Ergebnis läuft das kleinere Volumen von Luft als im normalen Heizmodus durch den Innenraumkondensator 12, was den Kältemitteldruck auf einer Hochdruckseite des Kältekreislaufs erhöht.
Wie in einem Mollier-Diagramm in 6 gezeigt, verringert sich im Frostbildungs-Verzögerungsmodus ein Unterschied zwischen einer Enthalpie am Einlass des Außenraumwärmetauschers 15 und einer Enthalpie am Auslass des Außenraumwärmetauschers 15 um einen Betrag, der einer Zunahme im Kältemitteldruck auf der Hochdruckseite des Kältekreislaufs entspricht, verglichen mit dem im normalen Heizmodus. Daher verringert sich eine Wärmemengenabsorption durch den Außenraumwärmetauscher 15, was eine Menge an Frostbildung auf dem Außenraumwärmetauscher 15 verringert.
Als Ergebnis ist es möglich, die Frostbildung auf dem Außenraumwärmetauscher 15 zu verzögern. Daher ist es im Frostbildungs-Verzögerungsmodus möglich, eine Verringerung in der Heizleistung erfolgreicher als im normalen Heizmodus zu unterdrücken. Bei in 7 gezeigten Betriebsbeispielen verringert sich, obwohl sich die Heizleistung um 55% von der maximalen Heizleistung nach einem Verstreichen von 30 Minuten im normalen Heizmodus verringert, die Heizleistung um lediglich 29% von der maximalen Heizleistung nach einem Verstreichen von 30 Minuten im Frostbildungs-Verzögerungsmodus. 8 und 9 zeigen Betriebsbedingungen und gesteuerte Zustände der verschiedenen Vorrichtungen in den Betriebsbeispielen in 7.
Im Frostbildungs-Verzögerungsmodus ist ein gesamtes geblasenes Luftvolumen des Gebläses 32 das gleiche wie das im normalen Heizmodus. Daher ist es möglich, das gleiche Volumen von geblasener Luft, die in das Fahrzeugabteil geblasen wird, wie im normalen Heizmodus aufrechtzuerhalten.
Im Frostbildungs-Verzögerangsmodus ist die Drehzahl des Kompressors 11 höher als im normalen Heizmodus. Daher ist es möglich, die geblasene Luft, die in das Fahrzeugabteil geblasen wird, bei der gleichen Temperatur wie im normalen Heizmodus aufrechtzuerhalten.
Im Frostbildungs-Verzögerungsmodus wird der Öffnungsgrad des ersten Expansionsventils 14 gesteuert, so dass sich der Unterkühlungsgrad des in das erste Expansionsventil 14 strömenden Kältemittels dem Zielunterkühlungsgrad annähert. Daher ist es möglich, die Leistungszahl (COP) des Kreislaufes nahe an den Maximalwert zu bringen.
Wenn der Betriebsmodus im Entfrostungs-Modus eingestellt ist, schaltet die Kältekreislaufvorrichtung 10 auf den Strömungspfad für den Kühlmodus um. Auf diese Weise kann das Hochtemperatur-Hochdruckkältemittel in den Außenraumwärmetauscher 15 strömen, wodurch der Frost geschmolzen wird.
Kühlmodus
Im Kühlmodus schließt der Controller 40 den zweiten Kältemitteldurchgang 16 durch Verwenden des ersten Öffnungs-/Schließventils 17. Außerdem öffnet der Controller 40 den ersten Kältemitteldurchgang 13 vollständig durch Verwenden des ersten Expansionsventils 14. Als Ergebnis wird der Kältemittelströmungspfad im Kältekreislaufvorrichtung 10 auf den Strömungspfad geschaltet, in dem das Kältemittel strömt, wie durch weiße Pfeile in 1 gezeigt.
Mit der oben beschriebenen Konfiguration des Kältemittelströmungspfads stellt der Controller 40 die Betriebszustände der verschiedenen Steuerzielvorrichtungen, die mit dem Controller 40 verbunden sind, d.h. die an die verschiedenen Steuerzielvorrichtungen ausgegebenen Steuersignale, basierend auf der Zielblastemperatur TAO, den Erfassungssignale von der Gruppe von Sensoren und dergleichen ein.
Beispielsweise wird die Kältemittelabgabeleistung des Kompressors 11, d.h. das an den Elektromotor 11b des Kompressors 11 ausgegebene Steuersignal, wie folgt eingestellt. Zuerst wird basierend auf der Zielblastemperatur TAO und mit Bezug auf das im Voraus im Controller 40 gespeicherte Steuerkennfeld eine Zielverdampferblastemperatur TEO der aus dem Innenraumverdampfer 20 geblasenen Luft eingestellt. Daher wird ein Zielverdampferblastemperatur-Bestimmungsabschnitt durch einen Steuerabschnitt konfiguriert, der die Zielverdampferblastemperatur TEO einstellt. Der Steuerabschnitt wird in einer Steuerroutine aufgenommen, die durch den Controller 40 durchgeführt wird.
Dann wird basierend auf einer Abweichung der Zielverdampferblastemperatur TEO und eines Erfassungswerts des Verdampfertemperatursensor voneinander und durch Verwendung eines Rückkopplungssteuerverfahrens das an den Elektromotor 11b des Kompressors 11 ausgegebene Steuersignal eingestellt, so dass sich die Temperatur der durch den Innenraumverdampfer 20 laufenden Luft der Zielblastemperatur TAO nähert.
Das Steuersignal, das an das zweite Expansionsventil 19 ausgegeben wird, wird eingestellt, so dass sich der Unterkühlungsgrad des in das zweite Expansionsventil 19 strömenden Kältemittels dem Zielunterkühlungsgrad nähert. Der Zielunterkühlungsgrad wird im Voraus eingestellt, so dass sich die COP dem Maximalwert nähert.
Das Steuersignal, das an den Servomotor der Luftmischklappe 36 ausgegeben wird, wird eingestellt, so dass die Luftmischklappe 36 den Luftdurchgang in dem Innenraumkondensator 12 schließt und das gesamte Volumen der Luft nach Laufen durch den Innenraumverdampfer 20 durch den Kaltluftumgehungsdurchgang 35 läuft.
Daher strömt in der Kältekreislaufvorrichtung 10 im Kühlmodus das von dem Kompressor 11 abgegebene Hochdruckkältemittel in den Innenraumkondensator 12. Zu dieser Zeit strömt, da die Luftmischklappe 36 den Luftdurchgang in dem Innenraumkondensator 12 schließt, das in den Innenraumkondensator 12 strömende Kältemittel aus dem Innenraumkondensator 12 im Wesentlichen ohne Wärme mit der Luft zu tauschen.
Das aus dem Innenraumkondensator 12 strömende Kältemittel strömt in das erste Expansionsventil 14 durch den ersten Kältemitteldurchgang 13. Zu dieser Zeit strömt, da das erste Expansionsventil 14 den ersten Kältemitteldurchgang 13 vollständig öffnet, das aus dem Innenraumkondensator 12 strömende Kältemittel in den Außenraumwärmetauscher 15, ohne durch das erste Expansionsventil 14 komprimiert zu werden. Dann führt das aus dem Außenraumwärmetauscher 15 strömende Kältemittel Wärme in die Außenluft ab, die durch den Gebläselüfter in den Außenraumwärmetauscher 15 geblasen wird.
Das aus dem Außenraumwärmetauscher 15 strömende Kältemittel strömt im zweiten Expansionsventil 19 durch den dritten Kältemitteldurchgang 18 und wird durch das zweite Expansionsventils 19 dekomprimiert und expandiert, bis das Kältemittel das Niederdruckkältemittel wird. Das durch das zweite Expansionsventil 19 dekomprimierte Niederdruckkältemittel strömt in den Innenraumverdampfer 20 und absorbiert Wärme von der von dem Gebläse 32 geblasenen Luft, um zu verdampfen. Auf diese Weise wird die in das Fahrzeugabteil zu blasende Luft gekühlt.
Das aus dem Innenraumverdampfer 20 strömende Kältemittel strömt in den Akkumulator 21 und wird in Gas und Flüssigkeit getrennt. Dann wird das in dem Akkumulator 21 getrennte gasphasige Kältemittel von der Saugseite des Kompressors 11 gezogen und erneut im Kompressor 11 komprimiert. Das in dem Akkumulator 21 getrennte flüssigphasige Kältemittel wird in dem Akkumulator 21 gespeichert, weil das übermäßiges Kältemittel zum Ausüben der von dem Kreislauf geforderten Kälteleistung nicht notwendig ist.
Wie oben beschrieben, ist es im Kühlmodus möglich, da der Luftdurchgang im Innenraumkondensator 12 durch die Luftmischklappe 36 geschlossen wird, die in dem Innenraumverdampfer 20 gekühlte Luft in das Fahrzeugabteil zu blasen. Auf diese Weise ist es möglich, eine Kühlung im Fahrzeugabteil durchzuführen
Entfeuchtungs-Heizmodus
Im Entfeuchtungs-Heizmodus schließt der Controller 40 den zweiten Kältemitteldurchgang 16 durch Verwendung des ersten Öffnungs-/Schließventils 17. Dann werden jeweils das erste Expansionsventil 14 und das zweite Expansionsventils 19 in den Drosselzustand oder den vollständig offenen Zustand gebracht. Auf diese Weise schaltet die Kältekreislaufvorrichtung 10 auf den Kältemittelströmungspfad, in dem das Kältemittel strömt, wie durch horizontal gestreifte weiße Pfeile in 1 gezeigt, auf die gleiche Weise wie im Kühlmodus um. Im Entfeuchtungs-Heizmodus sind der Außenraumwärmetauscher 15 und der Innenraumverdampfer 20 mit Bezug auf die Kältemittelströmung in Reihe verbunden.
Mit der oben beschriebenen Konfiguration des Kältemittelströmungspfads stellt der Controller 40 die Betriebszustände der verschiedenen Steuerzielvorrichtungen, die mit dem Controller 40 verbunden sind, d.h. die an die verschiedenen Steuerzielvorrichtungen ausgegebenen Steuersignale, basierend auf der Zielblastemperatur TAO, der Zielkondensatorblastemperatur TAVO, der Erfassungssignale von der Gruppe von Sensoren und dergleichen ein.
Beispielsweise wird das an den Elektromotor 11b des Kompressors 11 ausgegebene Steuersignal auf die gleiche Weise wie im Kühlmodus eingestellt. Das an den Servomotor der Luftmischklappe 36 ausgegebene Steuersignal wird eingestellt, so dass die Luftmischklappe 36 den Kaltluftumgehungsdurchgang 35 schließt und das gesamte Volumen der Luft nach Laufen durch den Innenraumverdampfer 20 durch den Luftdurchgang im Innenraumkondensator 12 läuft.
Ein Drosselöffnungsgrad von jeweils dem ersten Expansionsventil 14 und dem zweiten Expansionsventil 19 wird gemäß der Zielkondensatorblastemperatur TAVO geändert, die basierend auf der Zielblastemperatur TAO berechnet wird, welche die Zieltemperatur der in das Fahrzeugabteil geblasenen Luft ist. Im Einzelnen verringert der Controller 40 den Durchgangsbereich des ersten Kältemitteldurchgangs 13 durch Verwendung des ersten Expansionsventil 14 und erhöht den Durchgangsbereich des dritten Kältemitteldurchgang 18 durch Verwendung des zweiten Expansionsventils 19, wenn sich die Zielkondensatorblastemperatur TAVO erhöht. Auf diese Weise werden im Entfeuchtungs-Heizmodus vierstufige Modi von einem ersten Modus bis zu einem vierten Modus kontinuierlich durchgeführt.
Im ersten Modus wird der erste Kältemitteldurchgang 13 in den vollständig offenen Zustand durch Verwendung des ersten Expansionsventils 14 gebracht und das zweite Expansionsventil 19 wird in den Drosselzustand gebracht. Mit anderen Worten öffnet, obwohl der Kältemittelströmungspfad im Kreislaufkonfiguration genau der gleiche wie im Kühlmodus ist, die Luftmischklappe 36 den Luftdurchgang im Innenraumkondensator 12 vollständig.
Auf diese Weise führt das von dem Kompressor 11 abgegebene Hochdruckkältemittel einen Wärmetausch mit der in dem Innenraumverdampfer 20 gekühlten und entfeuchteten Luft durch, um dadurch Wärme abzuführen. Als Ergebnis wird die in das Fahrzeugabteil geblasene Luft erwärmt.
Daher kann im ersten Modus des Entfeuchtungs-Heizmodus die im Innenraumverdampfer 20 gekühlte und entfeuchtete Luft in dem Innenraumkondensator 12 erwärmt und in das Fahrzeugabteil geblasen werden. Auf diese Weise ist es möglich, die Entfeuchtungsheizung im Fahrzeugabteil durchzuführen.
Im zweiten Modus wird das erste Expansionsventil 14 in den Drosselzustand gebracht und das zweite Expansionsventils 19 in den Drosselzustand mit einer größeren Drosselöffnung als im ersten Modus gebracht. Daher ist es im zweiten Modus möglich, die Temperatur des in den Außenraumwärmetauscher 15 strömenden Kältemittels auf eine niedrigere Temperatur als im ersten Modus zu verringern. Daher ist es möglich, einen Unterschied zwischen der Temperatur des Kältemittels im Außenraumwärmetauscher 15 und der Außenlufttemperatur zu verringern, um dadurch eine Wärmemenge zu verringern, die in den Außenraumwärmetauscher 15 durch das Kältemittel abgeführt wird.
Als Ergebnis ist es möglich, die durch das Kältemittel im Innenraumkondensator 12 abgeführte Wärmemenge auf eine größere Menge als im ersten Modus zu erhöhen, um dadurch die Temperatur der geblasenen Luft zu erhöhen, die aus dem Innenraumkondensator 12 geblasen wird.
Im dritten Modus wird das erste Expansionsventil 14 in den Drosselzustand mit kleinerer Drosselöffnung als im zweiten Modus gebracht und das zweite Expansionsventils 19 wird in den Drosselzustand mit der größeren Drosselöffnung als im zweiten Modus gebracht.
Daher strömt im dritten Modus das aus dem Innenraumkondensator 12 strömende Kältemittel in das erste Expansionsventil 14 durch den ersten Kältemitteldurchgang 13 und wird dekomprimiert, bis das Kältemittel ein Zwischendruckkältemittel bei einer niedrigeren Temperatur als die Außenlufttemperatur wird. Dann strömt das im ersten Expansionsventil 14 dekomprimierte Zwischendruckkältemittel in den Außenraumwärmetauscher 15 und absorbiert Wärme von der von dem Gebläselüfter geblasenen Außenluft.
Mit anderen Worten arbeitet der Außenraumwärmetauscher 15 im dritten Modus als der Wärmeabsorber, in dem das Kältemittel Wärme durch Verringern des Drosselwirkungsgrads des ersten Expansionsventil 14 absorbiert. Daher ist es möglich, die Temperatur der aus dem Innenraumkondensator 12 geblasenen Luft auf eine höhere Temperatur als im zweiten Modus zu erhöhen.
Als Ergebnis ist es möglich, die durch das Kältemittel in dem Innenraumkondensator 12 abgeführte Wärmemenge auf eine größere Menge als im zweiten Modus zu erhöhen, um dadurch die Temperatur der geblasenen Luft zu erhöhen, die aus dem Innenraumkondensator 12 geblasen wird.
Im vierten Modus wird das erste Expansionsventil 14 in den Drosselzustand mit kleinerer Drosselöffnung als im dritten Modus gebracht und der dritte Kältemitteldurchgang 18 wird in den vollständig offenen Zustand durch Verwendung des zweiten Expansionsventils 19 gebracht.
Daher ist es im vierten Modus möglich, eine Källemittelverdampfungstemperatur in dem Außenraumwärmetauscher 15 auf eine niedrigere Temperatur als im dritten Modus zu verringern, um dadurch die durch das Kältemittel im Außenraumwärmetauscher 15 absorbierte Wärmemenge zu erhöhen.
Als Ergebnis ist es möglich, die Temperatur der geblasenen Luft, die aus dem Innenraumkondensator 12 geblasen wird, auf eine höhere Temperatur als im dritten Modus zu erhöhen.
Auf diese Art und Weise ist es im Entfeuchtungs-Heizmodus möglich, die Temperatur der in das Fahrzeugabteil geblasenen Luft in einem weiten Bereich von einem niedrigen Temperaturbereich bis zu einem hohen Temperaturbereich durch Ändern des Drosselwirkungsgrads von jeweils dem ersten Expansionsventils 14 und dem zweiten Expansionsventil 19 gemäß der Zielkondensatorblastemperatur TAVO einzustellen, die basierend auf der Zielblastemperatur TAO berechnet wird.
Mit anderen Worten ist es im Entfeuchtungs-Heizmodus möglich, die Wärmemenge, die durch das Kältemittel im Außenraumwärmetauscher 15 abgegeben oder abgeführt wird, während des Umschaltens des Außenraumwärmetauscher 15 von dem Zustand, in dem der Außenraumwärmetauscher 15 als der Radiator dient, der Wärme des Kältemittels abführt, in den Zustand, in dem der Außenraumwärmetauscher 15 als der Verdampfer dient, in dem das Kältemittel Wärme absorbiert, einzustellen.
Daher ist es möglich, die Wärmemenge, die durch das Kältemittel in dem Innenraumkondensator 12 abgeführt wird, in einem weiten Bereich einzustellen, um dadurch einen Bereich der Temperatureinstellung der geblasenen Luft zu erweitern, die in den Raum geblasen wird, um während des Entfeuchtungsbetriebs klimatisiert zu werden.
In der vorliegenden Ausführungsform bestimmt der Controller 40, wie in S402 und S405 beschrieben, ob der Außenraumwärmetauscher 15 im gefrosteten Zustand ist, in dem die Frostbildung auftritt, oder dem geschätzten gefrosteten Zustand ist, in dem die Frostbildung erwartet wird. Wenn bestimmt wird, dass der Außenraumwärmetauscher 15 im gefrosteten Zustand oder dem geschätzten gefrosteten Zustand ist, führt der Controller 40 eine Frostverzögerungssteuerung zum Erhöhen des Kältemitteldrucks auf der Hochdruckseite durch, um die Frostbildung zu verzögern.
Auf diese Weise nimmt, wie in 6 gezeigt, wenn der Controller 40 die Frostverzögerungssteuerung durchführt, der Kältemitteldruck auf der Hochdruckseite zu, was einen Unterschied in der Enthalpie zwischen dem Kältemittel am Auslass des Außenraumwärmetauschers 15 und dem Kältemittel am Einlass des Außenraumwärmetauschers 15 verringert. Als Ergebnis verringert sich die im Außenraumwärmetauscher 15 absorbierte Wärmemenge und daher ist es möglich, die Frostbildung auf dem Außenraumwärmetauscher 15 zu verzögern.
In der vorliegenden Ausführungsform steuert, wie in S405 beschrieben, der Controller 40 den Betrieb der Luftmischklappe 36, so dass sich das Volumen der in dem Innenraumkondensator 12 erwärmten Luft unter der Frostverzögerungssteuerung verringert.
Auf diese Weise ist es möglich, den Kältemitteldruck auf der Hochdruckseite zu erhöhen, in dem das Volumen der im Innenraumkondensator 12 unter der Frostverzögerungssteuerung erwärmten Luft verringert wird. Zu dieser Zeit ist es möglich, da das Volumen der durch den Innenraumkondensator 12 erwärmten Luft durch Verwendung der Luftmischklappe 36 verringert wird, das Volumen der in das Fahrzeugabteil geblasenen Luft aufrechtzuerhalten. Daher ist es möglich, die Frostbildung auf dem Außenraumwärmetauscher 15 zu verzögern, während so viel Komfort des Insassen wie möglich durch die Klimatisierung aufrechterhalten wird.
In der vorliegenden Ausführungsform erhöht, wie in S405 beschrieben, der Controller 40 die Drehzahl des Kompressors 11 auf eine vorgegebene Drehzahl, die relativ zu der Zielblastemperatur TAO unter der Frostverzögerungssteuerung eingestellt wird.
Auf diese Weise ist es möglich, eine Verringerung der Zielblastemperatur TAO zu unterdrücken, sogar wenn sich die in dem Außenraumwärmetauscher 15 absorbierte Wärmemenge unter der Frostverzögerungssteuerung verringert. Daher ist es möglich, die Frostbildung auf dem Außenraumwärmetauscher 15 zu verzögern, während so viel Komfort des Insassen wie möglich durch die Klimatisierung aufrechterhalten wird.
In der vorliegenden Ausführungsform stellt, wie in S405 beschrieben, der Controller 40 den Öffnungsgrad des ersten Expansionsventils 14 ein, so dass sich der Unterkühlungsgrad des in das erste Expansionsventil 14 strömenden Kältemittels dem Zielunterkühlungsgrad unter der Frostverzögerungssteuerung nähert. Der Zielunterkühlungsgrad wird eingestellt, so dass sich die Leistungszahl COP des Kreislaufes dem Maximalwert nähert.
Auf diese Weise ist es möglich, den Unterkühlungsgrad des Kältemittels nahe an den Zielunterkühlungsgrad zu bringen, sogar wenn der Kältemitteldruck auf der Hochdruckseite unter der Frostverzögerungssteuerung erhöht wird. Daher ist es möglich, die Frostbildung auf dem Außenraumwärmetauscher 15 zu verzögern, während eine Verringerung der Leistungszahl COP des Kreislaufes minimiert wird.
Zweite Ausführungsform
In der ersten Ausführungsform führt das von dem Kompressor 11 abgegebene Hochdruckkältemittel Wärme in die Luft im Innenraumkondensator 12 ab. In der vorliegenden Ausführungsform führt, wie in 10 gezeigt, von einem Kompressor 11 abgegebenes Hochdruckkältemittel Wärme in ein Wärmemedium in einem Kältemittel-Wärmemedium-Wärmetauscher 25 ab, und das Wärmemedium, zu dem die Wärme in dem Kältemittel-Wärmemedium-Wärmetauscher 25 abgeführt wird, führt Wärme in Luft in einem Heizerkern 34 ab. Beispielsweise ist das Wärmemedium Ethylenglykol-Gefrierschutzmittel, welches das ist, was LLC genannt wird.
Der Kältemittel-Wärmemedium-Wärmetauscher 25 und der Heizerkern 34 sind Radiatoren, die Wärme des von dem Kompressor 11 abgegeben Kältemittels abführen wird, wodurch die Luft durch Benutzen der von dem Kältemittel abgegebenen Wärme erwärmt wird. Der Heizerkern 34 ist ein Wärmemedium-Luft-Wärmetauscher, der einen Wärmetausch zwischen dem Wärmemedium und der Luft durchführt.
Der Heizerkern 34 ist in einem Gehäuse 31 der Innenraumklimatisierungseinheit 30 anstelle des Innenraumkondensators 12 in der ersten Ausführungsform untergebracht. Der Heizerkern 34 ist auf einer stromabwärtigen Seite des Innenraumverdampfer 20 in einer Luftströmungsrichtung angeordnet.
Der Kaltluftumgehungsdurchgang 35 ermöglicht der durch den Innenraumverdampfer 20 laufenden Luft zu strömen, während der Heizerkern 34 umgangen wird. Die Luftmischklappe 36 stellt ein Verhältnis zwischen einem Volumen von Luft, das durch den Heizerkern 34 läuft, und einem Volumen von Luft, das durch den Kaltluftumgehungsdurchgang 35 läuft, ein.
Der Heizerkern 34 ist ein Heizwärmetauscher, der einen Wärmetausch zwischen dem durch einen Wärmemediumkreislauf 50 zirkulierenden Wärmemedium und der Luft durchführt. Eine Pumpe 51, die das Wärmemedium zieht und abgibt, ist in dem Wärmemediumkreislauf 50 angeordnet. Der Betrieb der Pumpe 51 wird durch den Controller 40 gesteuert.
In einem normalen Heizmodus wird ein an einen Servomotor der Luftmischklappe 36 ausgegebenes Steuersignal auf die gleiche Weise wie in der ersten Ausführungsform eingestellt, so dass die Luftmischklappe 36 den Kaltluftumgehungsdurchgang 35 schließt und ein Gesamtvolumen der Luft nach Laufen durch den Innenraumverdampfer 20 durch einen Luftdurchgang im Heizerkern 34 läuft. Im normalen Heizmodus wird die Luftmischklappe 36 in einer Position für einen maximalen Heizzustand betrieben.
In einem Frostbildungs-Verzögerungsmodus wird ein an den Servomotor der Luftmischklappe 36 ausgegebenes Steuersignal auf die gleiche Weise wie in der ersten Ausführungsform eingestellt, so dass die Luftmischklappe 36 den Kaltluftumgehungsdurchgang 35 bis zu einem vorgegebenen Grad öffnet und sich die Luft nach Laufen durch den Innenraumverdampfer 20 in den Luftdurchgang in dem Heizerkern 34 und dem Kaltluftumgehungsdurchgang 35 aufteilt. Im Frostbildungs-Verzögerungsmodus wird der Öffnungsgrad der Luftmischklappe 36 eingestellt, um kleiner als 100% zu sein.
Auf diese Weise verringert sich der Wirkungsgrad des Kältemittel-Wärmemedium-Wärmetauschers 25 und der Hochdruck in einem Kreislauf nimmt zu. Als Ergebnis können ähnliche Wirkungen zu denen in der ersten Ausführungsform ausgeübt werden.
Dritte Ausführungsform
In der zweiten Ausführungsform verringert die Luftmischklappe 36 das Volumen der durch den Heizerkern 34 laufenden Luft, um dadurch die Frostbildung auf dem Außenraumwärmetauscher 15 in dem Frostbildungs-Verzögerungsmodus zu verzögern. In der vorliegenden Ausführungsform wird, wie in 11 und 12 gezeigt, ein Volumen des von der Pumpe 51 abgegebenen Wärmemediums verringert, um dadurch eine Frostbildung auf dem Außenraumwärmetauscher 15 in einem Frostbildungs-Verzögerungsmodus zu verringern.
Im Frostbildungs-Verzögerungsmodus stellt der Controller 40 ein an die Pumpe 51 ausgegebenes Steuersignal ein, so dass ein Volumen V2 des von der Pumpe 51 abgegebenen Wärmemediums kleiner als ein Volumen V1 des von der Pumpe 51 abgegebenen Wärmemediums in einem normalen Heizmodus wird. Das Volumen V2 des durch die Pumpe 51 im Frostbildungs-Verzögerungsmodus abgegebenen Wärmemediums ist kleiner als das durch die Pumpe im normalen Heizmodus abgegebenen Volumens V1 des Wärmemediums.
Auf diese Weise verringert sich das Volumen des durch den Kältemittel-Wärmemedium-Wärmetauscher 25 strömenden Wärmemediums, der Wirkungsgrad des Kältemittel-Wärmemedium-Wärmetauschers 25 verringert sich und der Hochdruck in einem Kreislauf nimmt zu. Als Ergebnis können ähnliche Wirkungen zu denen in der zweiten Ausführungsform ausgeübt werden.
In der vorliegenden Ausführungsform verringert der Controller 40 das Volumen des von der Pumpe 51 unter einer Frostverzögerungssteuerung abgegebenen Wärmemediums.
Auf diese Weise ist es möglich, den Kältemitteldruck auf einer Hochdruckseite durch Verringern des Volumens des Wärmemediums, das durch den Kältemittel-Wärmemedium-Wärmetauscher 25 strömt, unter der Frostverzögerungssteuerung zu erhöhen. Als Ergebnis ist es möglich, die Frostbildung auf dem Außenraumwärmetauscher 15 zu verzögern.
Vierte Ausführungsform
In der dritten Ausführungsform wird das Volumen des von der Pumpe 51 abgegebenen Wärmemediums verringert, um dadurch die Frostbildung auf dem Außenraumwärmetauscher 15 im Frostbildungs-Verzögerungsmodus zu verzögern. In der vorliegenden Ausführungsform strömt das Wärmemedium, wie in 13 und 14 gezeigt, während der Kältemittel-Wärmemedium-Wärmetauscher 25 umgangen wird und dadurch die Frostbildung auf dem Außenraumwärmetauscher 15 in einem Frostbildungs-Verzögerungsmodus verzögert wird.
Der Wärmemediumkreislauf 50 weist einen Umgehungspfad 52 und ein Umgehungsumschaltventil 53 auf. Der Umgehungspfad 52 ist ein Strömungspfad, in dem das Wärmemedium strömt, während der Kältemittel-Wärmemedium-Wärmetauscher 25 umgangen wird. Das Umgehungsumschaltventil 53 ist eine Einstelleinrichtung, welche die Öffnung des Umgehungspfads 52 einstellt, um dadurch ein Volumen des durch den Umgehungspfad 52 strömenden Wärmemediums einzustellen. Der Betrieb des Umgehungsumschaltventils 53 wird durch den Controller 40 gesteuert.
In einem normalen Heizmodus stellt der Controller 40 ein an das Umgehungsumschaltventil 53 ausgegebenes Steuersignal ein, so dass der Umgehungspfad 52 geschlossen wird und ein Gesamtvolumen des von der Pumpe 51 abgegebenen Wärmemediums durch den Kältemittel-Wärmemedium-Wärmetauscher 25 läuft, wie in 13 gezeigt.
Im Frostbildungs-Verzögerungsmodus stellt der Controller 40 ein an das Umgehungsumschaltventil 53 ausgegebenes Steuersignal ein, so dass der Umgehungspfad 52 geöffnet wird und sich das von der Pumpe 51 abgegebene Wärmemedium in den Kältemittel-Wärmemedium-Wärmetauscher 25 und den Umgehungspfad 52 aufteilt, wie in 14 gezeigt.
Auf diese Weise verringert sich das Volumen des durch den Kältemittel-Wärmemedium-Wärmetauscher 25 strömenden Wärmemediums, der Wirkungsgrad des Kältemittel-Wärmemedium-Wärmetauschers 25 verringert sich und der Hochdruck in einem Kreislauf nimmt zu. Als Ergebnis können ähnliche Wirkungen zu denen in der zweiten Ausführungsform ausgeübt werden.
Im Frostbildungs-Verzögerungsmodus ist es möglich, da das Volumen des durch den Heizerkern 34 strömenden Wärmemediums das gleiche wie das im normalen Heizmodus ist, eine Ungleichmäßigkeit einer Temperatur von aus dem Heizerkern 34 geblasenen Luft zu unterdrücken.
In der vorliegenden Ausführungsform steuert der Controller 40 den Betrieb des Volumeneinstelleinrichtung 53, so dass das Volumen des durch den Umgehungspfad 52 strömenden Wärmemedium zunimmt, während das Volumen des von der Pumpe 51 abgegebenen Wärmemediums unter der Frostverzögerungssteuerung aufrechterhalten wird.
Auf diese Weise ist es durch Verringern des Volumens des durch den Kältemittel-Wärmemedium-Wärmetauscher 25 strömenden Wärmemediums möglich, den Kältemitteldruck auf der Hochdruckseite unter der Frostverzögerungssteuerung zu erhöhen. Zu dieser Zeit ist es möglich, da das Volumen des durch den Kältemittel-Wärmemedium-Wärmetauscher 25 strömenden Wärmemediums durch Benutzen des Umgehungspfads 52 verringert wird, das Volumen des durch den Heizerkern 34 strömenden Wärmemediums aufrechtzuerhalten. Als Ergebnis ist es möglich, die Frostbildung auf dem Außenraumwärmetauscher 15 zu verzögern, während die Ungleichmäßigkeit der Temperatur der aus dem Heizerkern 34 geblasenen Luft unterdrückt wird.
Modifikationen
Obwohl die vorliegende Offenbarung mit Bezugnahme auf bevorzugten Ausführungsformen derselben beschrieben wurde, ist es zu verstehen, dass die Offenbarung nicht auf die bevorzugten Ausführungsformen und Konstruktionen beschränkt ist. Die vorliegende Offenbarung ist dazu bestimmt, verschiedenen Modifikationen und äquivalente Anordnungen innerhalb eines Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung abzudecken. Es sei zu verstehen, dass in den oben beschriebenen Ausführungsformen beschriebene Strukturen bevorzugte Strukturen sind und die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt ist, die bevorzugten Strukturen aufzuweisen. Der Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung weist alle Modifikationen auf, die zu Beschreibungen der vorliegenden Offenbarung äquivalent sind oder die innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung erfolgen.
(1) Obwohl der Betriebsmodus unter dem Heizmodus, dem Kühlmodus und dem Entfeuchtungs-Heizmodus durch Verwendung des Betriebssignals von dem Klimatisierungsschalter in jedem Beispiel der oben beschriebenen Ausführungsformen umgeschaltet wird, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Ausführungsformen beschränkt. Beispielsweise können Betriebsmodus-Einstellschalter, welche die jeweiligen Betriebsmodi einstellen, auf einer Betriebstafel bereitgestellt werden, und der Betriebsmodus kann unter dem Heizmodus, dem Kühlmodus und dem Entfeuchtungs-Heizmodus in Reaktion auf Betriebssignale von den Betriebsmodus-Einstellschaltern umgeschaltet werden.
(2) Obwohl die Klimatisierungsvorrichtung 1 für das Fahrzeug in jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen an dem Hybridfahrzeug angebracht ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Ausführungsformen beschränkt und die Klimatisierungsvorrichtung 1 für das Fahrzeug kann an verschiedenen Fahrzeugen, wie beispielsweise elektrischen Fahrzeugen, angebracht sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2015156200 [0001]
JP 2014159266 A [0005]

Claims

Klimatisierungsvorrichtung für ein Fahrzeug, umfassend: ein Gebläse (32), das Luft in Richtung einer Innenseite eines Fahrzeugabteils bläst; einen Kompressor (11), der ein Kältemittel komprimiert und abgibt; einen Radiator (12, 25, 34), der eine Wärme des Kältemittels, das von dem Kompressor (11) abgegeben wird, an die Luft abführt, wodurch die Luft erwärmt wird; einen Dekompressor (14), der das Kältemittel dekomprimiert, nachdem die Wärme des Kältemittels in dem Radiator (12, 25, 34) abgeführt ist; einen Wärmeabsorber (15), in dem das in dem Dekompressor (14) dekomprimierte Kältemittel Wärme von der Außenluft absorbiert; und einen Controller (40), der bestimmt, ob der Wärmeabsorber (15) in einem gefrosteten Zustand ist, in dem ein Frost auf dem Wärmeabsorber gebildet wird, oder ob der Wärmeabsorber (15) in einem geschätzten gefrosteten Zustand ist, in dem ein Frost möglicherweise auf dem Wärmeabsorber gebildet wird, wobei der Controller eine Frostverzögerungssteuerung durchführt, in welcher der Controller einen Druck des Kältemittels auf einer Hochdruckseite erhöht, wodurch eine Bildung des Frostes verzögert wird, wenn der Controller bestimmt, dass der Wärmeabsorber in dem gefrosteten Zustand oder dem geschätzten gefrosteten Zustand ist.
Klimatisierungsvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß Anspruch 1, ferner umfassend eine Luftmischklappe (36), die ein Verhältnis zwischen einem Volumen der Luft, die durch das Gebläse (32) geblasen und in dem Radiator (12, 25, 34) erwärmt wird, und einem Volumen eines Rests der durch das Gebläse geblasenen Luft einstellt, wobei der Controller (40) einen Betrieb der Luftmischklappe (36) steuert, um das Volumen der in dem Radiator (12, 25, 34) erwärmten Luft in der Frostverzögerungssteuerung zu verringern.
Klimatisierungsvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Controller (40) in der Frostverzögerungssteuerung eine Drehzahl des Kompressors (11) auf eine vorgegebene Drehzahl erhöht, die relativ zu einer Zielblastemperatur (TAO) eingestellt ist.
Klimatisierungsvorrichtung für das Fahrzeug gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Controller (40) einen Öffnungsgrad des Dekompressors (14) einstellt, um einen Unterkühlungsgrad des in den Dekompressor (14) strömenden Kältemittels näher an einen Zielunterkühlungsgrad in der Frostverzögerungssteuerung zu bringen, wobei der Zielunterkühlungsgrad eingestellt wird, um eine Leistungszahl (COP) eines Kreislaufes näher an einen Maximalwert zu bringen.
Klimatisierungsvorrichtung für das Fahrzeug gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Klimatisierungsvorrichtung ferner umfasst: einen Wärmemediumkreislauf (50), in dem ein Wärmemedium zirkuliert; und eine Pumpe (51), die das Wärmemedium zieht und abgibt, wobei der Radiator (12, 25, 34) einen Kältemittel-Wärmemedium-Wärmetauscher (25) aufweist, der eine Wärme des Kältemittels, das von dem Kompressor (11) abgegeben wird, an das Wärmemedium abführt, und einen Wärmemedium-Luft-Wärmetauscher (34) aufweist, der einen Wärmetausch zwischen dem Wärmemedium und der Luft durchführt, und der Controller (40) ein Volumen des von der Pumpe (51) abgegebenen Wärmemediums in der Frostverzögerungssteuerung verringert.
Klimatisierungsvorrichtung für das Fahrzeug gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Klimatisierungsvorrichtung ferner umfasst: einen Wärmemediumkreislauf (50), in dem ein Wärmemedium zirkuliert; und eine Pumpe (51), die das Wärmemedium zieht und abgibt, wobei der Radiator (12, 25, 34) einen Kältemittel-Wärmemedium-Wärmetauscher (25) aufweist, der eine Wärme des Kältemittels, das von dem Kompressor (11) abgegeben wird, an das Wärmemedium abführt, und einen Wärmemedium-Luft-Wärmetauscher (34), der einen Wärmetausch zwischen dem Wärmemedium und der Luft durchführt, der Wärmemediumkreislauf (50) einen Umgehungspfad (52) aufweist, in dem das Wärmemedium strömt, während der Kältemittel-Wärmemedium-Wärmetauscher (25) umgangen wird, und eine Volumeneinstelleinrichtung (53), die ein Volumen des durch den Umgehungspfad (52) strömenden Wärmemediums einstellt, und der Controller (40) in der Frostverzögerungssteuerung konfiguriert ist, um einen Betrieb der Volumeneinstelleinrichtung (53) zu steuern, um das Volumen des durch den Umgehungspfad (52) strömenden Wärmemediums zu erhöhen, während ein Volumen des von der Pumpe (51) abgegebenen Wärmemediums aufrechterhalten wird.