DE112018003763T5

DE112018003763T5 - Klimaanlagenvorrichtung

Info

Publication number: DE112018003763T5
Application number: DE112018003763.0T
Authority: DE
Inventors: Koujirou Nakamura
Original assignee: Marelli Corp
Current assignee: Highly Marelli Japan Corp
Priority date: 2017-07-24
Filing date: 2018-06-04
Publication date: 2020-04-16
Also published as: WO2019021635A1; US20200139786A1; JP2019023034A

Abstract

Diese Klimaanlagenvorrichtung (1) umfasst: eine Frostbildungs-Bestimmungseinheit (18) zum Bestimmen, dass sich Frost an einem Außenwärmetauscher (23) bilden kann, auf der Basis der verstrichenen Zeit, in welcher die Differenz zwischen der Temperatur, die von einem Außenlufttemperaturdetektor (15) detektiert wird und einer Temperatur, die von einem Kältemitteltemperaturdetektor (12) detektiert wird, gleich oder höher ist als eine Frostbildungs-Temperaturdifferenz, bei welcher sich Frost an dem Außenwärmetauscher (23) bilden kann; und eine Betriebssteuerungseinheit (19) zur Steuerung eines Kompressors (21) und eines Gebläses (52), sodass Luft, die in den Fahrgastraum geführt wird, eine Soll-Lüftungstemperatur erreicht, die auf der Basis einer geforderten Heizleistung festgelegt ist, und zum Ausführen eines normalen Heizbetriebs. Wenn die Frostbildungs-Bestimmungseinheit (18) bestimmt, dass sich Frost bilden kann, führt die Betriebssteuerungseinheit (19) den Frostbildungsverhinderungsbetrieb aus, in welchem das Luftvolumen, das von dem Gebläse (52) ausgelassen wird, erhöht wird, während die Soll-Lüftungstemperatur im Vergleich zu dem normalen Heizbetrieb verringert wird.

Description

[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Klimaanlagenvorrichtung.
[Stand der Technik]
In JP 2017-035901 A wird eine Fahrzeug-Klimaanlagenvorrichtung offenbart, die einen Wärmepumpen-Heizbetrieb zum Erhitzen von in einen Fahrzeuginnenraum geblasener Luft unter Verwendung eines Kältemittels ausführt, das unter Verwendung einer Kompressionsmaschine komprimiert wird. Mit dieser Fahrzeug-Klimaanlagenvorrichtung wird durch Verringern des Luftvolumens, das durch einen Heizkörper strömt, Erhöhen des Hochdrucks, und Verringern der endothermen Energiemenge eines Außenwärmetauschers, Frost auf dem Außenwärmetauscher verzögert.
[Zusammenfassung der Erfindung]
Mit der Fahrzeug-Klimaanlagenvorrichtung von JP 2017-035901 A wird jedoch das Luftvolumen, das durch den Heizkörper strömt, verringert, um Frost auf dem Außenwärmetauscher zu verzögern, sodass eine Gefahr einer Abnahme der Heizleistung besteht.
Es ist der Zweck der vorliegenden Erfindung, Frost auf dem Außenwärmetauscher zu verhindern, ohne die Heizleistung herabzusetzen.
Gemäß einer Form der vorliegenden Erfindung umfasst eine Klimaanlagenvorrichtung: eine Kompressionsmaschine, die ein Kältemittel komprimiert; eine Heizvorrichtung, die zu einem Fahrzeuginnenraum geführte Luft unter Verwendung von Wärme erwärmt, wenn das von der Kompressionsmaschine komprimierte Kältemittel kondensiert; ein Expansionsventil, welches das von der Heizvorrichtung kondensierte Kältemittel expandiert; einen Außenwärmetauscher, der das unter Verwendung des Expansionsventils expandierte Kältemittel durch Wärmeaustausch mit Außenluft verdampft; ein Luftgebläse, welches zu dem Fahrzeuginnenraum geführte Luft so bläst, dass sie durch die Heizvorrichtung strömt; einen Außenlufttemperaturdetektor, der die Temperatur der Außenluft detektiert, bevor sie durch den Außenwärmetauscher strömt; einen Kältemitteltemperaturdetektor, der die Temperatur des Kältemittels, das durch den Außenwärmetauscher strömte, erfasst; eine Frostbestimmungseinheit, die basierend auf der verstrichenen Zeit eines Zustands, in welchem die Differenz zwischen der Erfassungstemperatur des Außenluftwärmedetektors und der Erfassungstemperatur des Kältemitteltemperaturdetektors gleich oder größer als die Frosttemperaturdifferenz ist, bei welcher Frost an dem Außenwärmetauscher auftreten kann, bestimmt, dass ein Zustand vorliegt, in welchem Frost an dem Außenwärmetauscher auftreten kann; und eine Betriebssteuerungseinheit, die die Kompressionsmaschine und das Luftgebläse so steuert, dass die zu dem Fahrzeuginnenraum geführte Luft eine Soll-Ausblastemperatur wird, die basierend auf der geforderten Heizleistung festgelegt ist, und einen normalen Heizbetrieb ausführt, wobei die Betriebssteuerungseinheit, wenn die Frostbestimmungseinheit bestimmt hat, dass ein Zustand vorliegt, in welchem Frost auftreten kann, einen Forstverhinderungsbetrieb ausführt, in dem die Soll-Ausblastemperatur im Vergleich zu dem normalen Heizbetrieb verringert und die Luftstrommenge unter Verwendung des Luftgebläses erhöht wird.
Mit dem vorangehenden Modus führt die Betriebssteuerungseinheit den Frostverhinderungsbetrieb aus, wenn ein Zustand vorliegt, in dem Frost an dem Außenwärmetauscher auftreten kann. Bei dem Frostverhinderungsbetrieb wird die Soll-Ausblastemperatur der zum Fahrzeuginnenraum geführten Luft verringert und die Luftstrommenge von dem Luftgebläse wird erhöht. Dadurch fällt der Druck des von der Kompressionsmaschine komprimierten Kältemittels, der Druck des zu dem Außenwärmetauscher geführten Kältemittels steigt, und die Verdampfungstemperatur steigt, wodurch das Auftreten von Frost an dem Außenwärmetauscher verhindert wird. Indes wird die Luftstrommenge von dem Luftgebläse um den Betrag erhöht, um den die Soll-Ausblastemperatur verringert wird, wodurch die Wärmemenge der zum Fahrzeuginnenraum geführten Luft nicht sinkt. Dadurch ist es möglich, Frost an dem Außenwärmetauscher zu verhindern, ohne die Heizleistung zu verringern.
Figurenliste

1 ist ein Schaltbild einer Klimaanlagenvorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Steuerblockdiagramm der Klimaanlagenvorrichtung.
3 ist eine Darstellung zur Erklärung der Kühlmittelströmung während des Kühlbetriebs.
4 ist eine Darstellung zur Erklärung der Kühlmittel- und Warmwasserströmung während des Heizbetriebs.
5 ist ein Flussdiagramm zur Erklärung der Umschaltsteuerung zwischen einem normalen Heizbetrieb und einem Frostverhinderungsbetrieb.
6 ist ein Flussdiagramm zur Erklärung der Steuerung eines Wärmepumpen-Heizmodus, der basierend auf einer Soll-Ausblastemperatur ausgeführt wird.
7 ist eine Darstellung zur Erklärung einer Linie derselben Wärmemenge.
8 ist ein Mollierdiagramm zur Erklärung des normalen Heizbetriebs und des Frostverhinderungsbetriebs.

[Ausführungsformen der Erfindung]
Nachfolgend wird eine Klimaanlagenvorrichtung 1 einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug zu den Zeichnungen beschrieben werden.
Zuerst wird die Gesamtkonfiguration der Klimaanlagenvorrichtung 1 mit Bezug zu 1 und 2 beschrieben werden.
Die Klimaanlagenvorrichtung 1 umfasst: einen Kühlkreislauf 2, der Kältemittel zirkuliert; einen Warmwasserkreislauf 4, der Warmwasser zirkuliert; eine HVAC (Heizung, Lüftung und Klimaanlage) -Einheit 5, durch die Luft strömt, die zur Klimatisierung eines Fahrzeuginnenraums verwendet wird; und eine Steuerung 10, die den Betrieb von Ventilen usw. steuert.
Die Klimaanlagenvorrichtung 1 ist ein Wärmepumpensystem, das für Kühl- und Heizbetriebe geeignet ist. Die Klimaanlagenvorrichtung 1 wird in einem Fahrzeug (nicht dargestellt) montiert und führt eine Klimatisierung innerhalb des Fahrgastraums (nicht dargestellt) aus. Es kann beispielsweise HFC-134a als Kühlmittel verwendet werden und eine Gefrierschutzlösung kann als Warmwasser verwendet werden.
Der Kühlkreislauf 2 umfasst: einen Kompressor 21 als Kompressionsmaschine; einen wassergekühlten Kondensator 22 als Warmwasser-Kältemittel-Wärmetauscher; einen Außenwärmetauscher 23; einen Flüssigkeitstank 24; einen Verdampfer 25 als Verdampfer; einen Speicher 26; und einen Kältemittel-Strömungsweg 20, der diese so verbindet, dass das Kältemittel zirkulieren kann.
Der Kompressor 21 saugt das gasförmige Kältemittel an und komprimiert es. Dadurch wird das gasförmige Kältemittel zu hoher Temperatur und hohem Druck.
Während des Heizbetriebs fungiert der wassergekühlte Kondensator 22 als Kondensator zum Kondensieren des Kältemittels nach einem Strömen durch den Kompressor 21. Der wassergekühlte Kondensator 22 führt einen Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel, das durch den Kompressor 21 zu hoher Temperatur und hohem Druck wird und dem Warmwasser aus, das in dem Warmwasserkreislauf 4 zirkuliert, und überträgt die Hitze des Kühlmittels zu dem Warmwasser. Der wassergekühlte Kondensator 22 erwärmt die zur Klimatisierung verwendete Luft, die zu dem Fahrzeuginnenraum geführt wird, über das Warmwasser, das in dem Warmwasserkreislauf 4 zirkuliert. Hier sind der wassergekühlte Kondensator 22 und der Warmwasserkreislauf 4 äquivalent zu einer Heizvorrichtung zur Erwärmung der zum Fahrzeuginnenraum geführten Luft.
Anstelle davon ist es ebenfalls möglich, dass das Kältemittel, das von dem Kompressor 21 komprimiert wird, direkt zu dem Innenwärmetauscher ohne Bereitstellen des Warmwasserkreislaufes 4 geführt wird. In diesem Fall ist der Innenwärmetauscher äquivalent zu der Heizvorrichtung.
Der Außenwärmetauscher 23 wird beispielsweise innerhalb eines Verbrennungsmotorraums (Motorraums in einem elektrischen Automobil) eines Fahrzeugs angeordnet und führt den Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und der Außenluft aus. Der Außenwärmetauscher 23 fungiert als Kondensator während des Kühlbetriebs und fungiert als Verdampfer während des Heizbetriebs. Die Außenluft wird durch Fahren des Fahrzeugs oder Rotieren eines Außenventilators 32 zu dem Außenwärmetauscher 23 geführt.
Während des Kühlbetriebs hält der Flüssigkeitstank 24 zeitweise das Kältemittel, das durch Strömen durch den Außenwärmetauscher 23 kondensiert wird, und führt eine Gas-Flüssig-Abscheidung des Kältemittels in ein gasförmiges (Gasphasen-) Kältemittel und ein flüssiges (Flüssigphasen-) Kältemittel aus. Aus dem Flüssigkeitstank 24 strömt nur das abgeschiedene flüssige Kältemittel zu einem zweiten Expansionsventil 28.
Der Verdampfer 25 ist innerhalb der HVAC-Einheit 5 angeordnet. Während des Kühlbetriebs verdampft der Verdampfer 25 das Kältemittel, das von dem später beschriebenen zweiten Expansionsventil 28 expandiert wird, und kühlt die zur Klimatisierung verwendete Luft. Das von dem Verdampfer 25 verdampfte Kältemittel strömt durch das zweite Expansionsventil 28 zu dem Speicher 26.
Der Speicher 26 speichert zeitweise das Kältemittel, das in dem Kältemittel-Strömungsweg 20 strömt, und führt die Gas-Flüssig-Abscheidung in das gasförmige Kältemittel und das flüssige Kältemittel aus. Nur das abgeschiedene gasförmige Kältemittel strömt aus dem Speicher 26 zu dem Kompressor 21.
Das erste Expansionsventil 27 und das zweite Expansionsventil 28, die Druck verringern und das Kältemittel expandieren, sind in dem Kältemittel-Strömungsweg 20 bereitgestellt. Ebenfalls sind ein erstes Öffnungs- und Schließventil 29 und ein zweites Öffnungs- und Schließventil 30 in dem Kältemittel-Strömungsweg 20 angeordnet, welche die Strömung des Kältemittels durch Öffnen und Schließen umschalten.
Das erste Expansionsventil 27 ist zwischen dem wassergekühlten Kondensator 22 und dem Außenwärmetauscher 23 angeordnet, und verringert den Druck und expandiert das von dem wassergekühlten Kondensator 22 kondensierte Kältemittel. Als erstes Expansionsventil 27 wird beispielsweise ein festes Drosselventil oder ein variables Drosselventil verwendet. Als festes Drosselventil ist es beispielsweise möglich, eine Blende oder ein Kapillarrohr zu verwenden. Für das feste Drosselventil wird ein Drosselbetrag im Vorhinein so festgelegt, dass er bestimmten Betriebsbedingungen entspricht, die häufig verwendet werden. Ebenfalls ist es möglich, für das variable Drosselventil beispielsweise ein elektromagnetisches Ventil zu verwenden, welches den Öffnungsgrad entweder abgestuft oder stufenlos einstellen kann.
Das zweite Expansionsventil 28 ist zwischen dem Flüssigkeitstank 24 und dem Verdampfer 25 angeordnet, und verringert den Druck und expandiert das aus dem Flüssigkeitstank 24 gelassene flüssige Kältemittel. Für das zweite Expansionsventil 28 kann ein Temperatur-Expansionsventil verwendet werden, für das die Öffnung in Übereinstimmung mit der Temperatur des Kältemittels, das durch den Verdampfer 25 geströmt ist, eingestellt wird.
Das erste Öffnungs- und Schließventil 29 ist während des Kühlbetriebs geöffnet und während des Heizbetriebs geschlossen. Wenn das erste Öffnungs- und Schließventil 29 geöffnet ist, umgeht das Kältemittel, das von dem Kompressor 21 komprimiert wurde, den wassergekühlten Kondensator 22 und das erste Expansionsventil 27, und strömt direkt in den Außenwärmetauscher 23. Indes, wenn das erste Öffnungs- und Schließventil 29 geschlossen ist, strömt das Kältemittel, das von dem Kompressor 21 komprimiert wurde, durch den wassergekühlten Kondensator 22 und das erste Expansionsventil 27 und strömt in den Außenwärmetauscher 23.
Das zweite Öffnungs- und Schließventil 30 ist während des Heizbetriebs geöffnet und während des Kühlbetriebs geschlossen. Wenn das zweite Öffnungs- und Schließventil 30 geöffnet ist, umgeht das Kältemittel, das von dem Außenwärmetauscher 23 verdampft wurde, den Flüssigkeitstank 24, das zweite Expansionsventil 28 und den Verdampfer 25, und strömt direkt in den Speicher 26. Indes, wenn das zweite Öffnungs- und Schließventil 30 geschlossen ist, strömt das Kältemittel, das von dem Außenwärmetauscher 23 verdampft wurde, durch den Flüssigkeitstank 24, das zweite Expansionsventil 28 und den Verdampfer 25, und strömt in den Speicher 26.
Der Warmwasserkreislauf 4 umfasst: eine Wasserpumpe 41 als Pumpe; einen Heizkörper 42 als Heizvorrichtung; eine Warmwasserheizvorrichtung 43 als Hilfsheizvorrichtung; den wassergekühlten Kondensator 22; und einen WarmwasserStrömungsweg 40, der diese so verbindet, dass Warmwasser zirkuliert werden kann.
Die Wasserpumpe 41 zirkuliert das Warmwasser innerhalb des WarmwasserStrömungswegs 40.
Der Heizkörper 42 ist innerhalb der HVAC-Einheit 5 angeordnet und erwärmt während des Heizbetriebs die zur Klimatisierung verwendete Luft, indem ein Wärmeaustausch der Luft, die durch den Heizkörper 42 strömt, und dem Warmwasser ausgeführt wird.
Die Warmwasserheizvorrichtung 43 weist eine Heizvorrichtung (nicht dargestellt) im Inneren auf und erwärmt Warmwasser unter Verwendung von Fremdenergie. Als Heizvorrichtung ist es beispielsweise möglich, eine ummantelte Heizvorrichtung oder eine PTC (Positive Temperature Coefficient) Heizvorrichtung zu verwenden. Anstelle der Warmwasserheizvorrichtung 43 ist es beispielsweise ebenfalls möglich, Warmwasser durch Wärmeaustausch zwischen dem Kühlwasser des Fahrzeugmotors (nicht dargestellt) zu erhitzen.
Die HVAC-Einheit 5 kühlt oder erwärmt die zur Klimatisierung verwendete Luft. Die HVAC-Einheit 5 umfasst: ein Gebläse 52 als Luftgebläse; eine Luftmischklappe 53; und ein Gehäuse 51, welches diese so umfasst, dass zur Klimatisierung verwendete Luft hindurchströmen kann. Der Heizkörper 42 und der Verdampfer 25 sind innerhalb der HVAC-Einheit 5 angeordnet. Die aus dem Gebläse 52 geblasene Luft tauscht Wärme mit dem Kältemittel aus, das innerhalb des Heizkörpers 52 und des Verdampfers 25 strömt.
Das Gebläse 52 ist ein Luftgebläse, das die Luft, die zum Fahrzeuginnenraum geführt wird und zur Klimatisierung verwendet wird, in die HVAC-Einheit 5 bläst.
Die Luftmischklappe 53 reguliert die Luftmenge, die durch den Heizkörper 52, der innerhalb der HVAC-Einheit 5 angeordnet ist, strömt. Die Luftmischklappe 53 ist an der Gebläse 52 -Seite des Heizkörpers 42 angeordnet. Die Luftmischklappe 53 öffnet die Heizkörper 42 -Seite während des Heizbetriebs und schließt die Heizkörper 42 -Seite während des Kühlbetriebs. Die Wärmeaustauschmenge zwischen der Luft und dem Warmwasser innerhalb des Heizkörpers 42 wird entsprechend dem Öffnungsgrad der Luftmischklappe 53 eingestellt.
Angeordnet in der Klimaanlagenvorrichtung 1 sind: ein Auslassdrucksensor 11 als ein Auslassdruckdetektor; ein Außenwärmetauscherauslass-Temperatursensor 12 als ein Kühlmitteltemperaturdetektor; ein Verdampfertemperatursensor 13; ein Wassertemperatursensor 14; und ein Außenlufttemperatursensor 15 als ein Außenlufttemperaturdetektor.
Der Auslassdrucksensor 11 ist in dem Kühlmittelströmungsweg 20 von der Auslassseite des Kompressors 21 eingebaut und detektiert den Auslassdruck des von dem Kompressor 21 komprimierten gasförmigen Kühlmittels.
Der Außenwärmetauscherauslass-Temperatursensor 12 ist an dem Ausgang des Außenwärmetauschers 23 bereitgestellt und erfasst die Temperatur des Kühlmittels innerhalb des Kühlmittelströmungswegs 20. Der Außenwärmetauscherauslass-Temperatursensor 12 erfasst die Temperatur des Kühlmittels, das durch den Außenwärmetauscher 23 strömt.
Der Verdampfertemperatursensor 13 ist an der nachgelagerten Seite der Luftströmung des Verdampfers 25 in der HVAC-Einheit 5 eingebaut und detektiert die Temperatur der Luft, die durch den Verdampfer 25 strömt. Für den Verdampfertemperatursensor 13 ist es ebenfalls möglich, direkt in dem Verdampfer 25 eingebaut zu sein.
Der Wassertemperatursensor 14 ist in dem Warmwasserströmungsweg 40 nahe dem Auslass des wassergekühlten Kondensators 22 eingebaut. Der Wassertemperatursensor 14 kann ebenfalls innerhalb der Warmwasserheizvorrichtung 43 bereitgestellt werden. Der Wassertemperatursensor 14 detektiert die Temperatur des Warmwassers, das von der Warmwasserheizvorrichtung 43 abgelassen wird und zu dem Heizkörper 42 geführt wird.
Der Außenlufttemperatursensor 15 detektiert die Temperatur der Außenluft, bevor sie eingefangen wird und durch den Außenwärmetauscher 23 strömt.
Die Steuerung 10 ist ein Mikrocomputer, der von einer CPU (Central Processing Unit), einem ROM (Read Only Memory), einem RAM (Random Access Memory), etc. gebildet wird. Für die Steuerung 10 ist es ebenfalls möglich, von einer Vielzahl von Mikrocomputern gebildet zu werden. Die Steuerung 10 lässt die Klimaanlagenvorrichtung 1 verschiedene Funktionen aufzeigen, indem Programme, die in dem ROM gespeichert sind, von der CPU gelesen werden.
Wie in 2 dargestellt, werden Signale von dem Auslassdrucksensor 11, dem Außenwärmetauscherauslass-Temperatursensor 12, dem Verdampfertemperatursensor 13, dem Wassertemperatursensor 14 und dem Außenlufttemperatursensor 15 in die Steuerung 10 eingegeben. Es ist ebenfalls möglich, dass Signale von anderen Sensoren, die nicht dargestellt sind, in die Steuerung 10 eingegeben werden.
Basierend auf den Eingangssignalen ist die Steuerung 10 so programmiert, dass sie eine Steuerung des Kühlkreislaufs 2 ausführt. Wie durch die Strichlinie in 1 dargestellt, legt die Steuerung 10 insbesondere den Ausgang des Kompressors 21 fest und führt die Öffnungs- und Schließsteuerung des ersten Öffnungs- und Schließventils 29 und des zweiten Öffnungs- und Schließventils 30 aus. Durch Senden eines Ausgangssignals (nicht dargestellt) ist die Steuerung 10 ebenfalls programmiert, die Steuerung des Warmwasserkreislaufs 4 und der HVAC-Einheit 5 auszuführen.
Die Steuerung 10 weist ebenfalls eine Frostbestimmungseinheit 18 und eine Betriebssteuerungseinheit 19 auf. Die Frostbestimmungseinheit 18 und die Betriebssteuerungseinheit 19 sind virtuelle Einheiten für Funktionen der Steuerung 10, eine Steuerung der Klimaanlagenvorrichtung 1 auszuführen, und geben keinen physischen Bestand an.
Wenn es eine Abweichung zwischen der Temperatur des Kühlmittels in dem Auslass des Außenwärmetauschers 23 und der Außenlufttemperatur gibt, bestimmt die Frostbestimmungseinheit 18, dass es nicht möglich ist, einen Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel und der Außenluft mit dem Außenwärmetauscher 23 ausreichend auszuführen, und dass Frost aufgetreten ist. Konkret vergleicht die Frostbestimmungseinheit 18 die Erfassungstemperatur des Außenlufttemperatursensors 15 und die Erfassungstemperatur des Außenwärmetauscherauslass-Temperatursensors 12, und bestimmt, dass die Temperaturdifferenz der beiden gleich oder größer als die Frosttemperaturdifferenz ist, bei der es möglich ist, dass Frost an dem Außenwärmetauscher 23 auftritt. Basierend auf der verstrichenen Zeit eines Zustands, in welchem die Temperaturdifferenz zwischen der Erfassungstemperatur des Außenlufttemperatursensors 15 und der Erfassungstemperatur des Außenwärmetauscherauslass-Temperatursensors 12 die Frosttemperaturdifferenz oder größer ist, bestimmt die Frostbestimmungsein heit 18, dass ein Zustand vorherrscht, in welchem Frost an dem Außenwärmetauscher 23 auftreten kann.
Die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt und es ist ebenfalls möglich, dass die Frostbestimmungseinheit 18 basierend auf der verstrichenen Zeit eines Zustands, in welchem die Temperaturdifferenz zwischen der Erfassungstemperatur des Außenlufttemperatursensors 15 und der Erfassungstemperatur des Außenwärmetauscherauslass-Temperatursensors 12 gleich oder größer als die Frosttemperaturdifferenz ist, bestimmt, dass das Auftreten von Frost an dem Außenwärmetauscher 23 begonnen hat. In diesem Fall wird der später beschriebene Frostverhinderungsbetrieb ausgeführt, um zu verhindern, dass Frost an dem Außenwärmetauscher 23 darüber hinausgeht.
Die Betriebssteuerungseinheit 19 steuert den Kompressor 21 und das Gebläse 52 so, dass die zu dem Fahrzeuginnenraum geführten Luft die Soll-Ausblastemperatur wird, die basierend auf der erforderlichen Heizleistung festgelegt wird, und führt den normalen Heizbetrieb aus. Wenn die Frostbestimmungseinheit 18 bestimmt, dass ein Zustand vorliegt, in welchem Frost auftreten kann, führt die Betriebssteuerungseinheit 19 den Frostverhinderungsbetrieb aus, in dem im Vergleich zu dem normalen Heizbetrieb die Soll-Ausblastemperatur verringert wird und die Luftstrommenge von dem Gebläse 52 erhöht wird.
Es wird später eine detaillierte Erklärung der Steuerung von der Frostbestimmungseinheit 18 und der Betriebssteuerungseinheit 19 mit Bezug zu 5 bis 8 gegeben werden.
Als nächstes wird jeder Klimaanlagen-Betriebsmodus der Klimaanlagenvorrichtung 1 mit Bezug zu 3 und 4 erklärt werden.
<Kühlmodus>
Mit dem in 3 dargestellten Kühlmodus wird das Kühlmittel in dem Kühlmittelströmungsweg 20 zirkuliert, wie durch die dicke durchgezogene Linie dargestellt.
Die Steuerung 10 versetzt das zweite Öffnungs- und Schließventil 30 in einen geschlossenen Zustand und versetzt das erste Öffnungs- und Schließventil 29 in einen geöffneten Zustand. Dadurch strömt das Kältemittel, das von dem Kompressor 21 zu einer hohen Temperatur und einem hohen Druck komprimiert wird, so wie es ist, durch das erste Öffnungs- und Schließventil 29 zu dem Außenwärmetauscher 23.
Das Kältemittel, das zu dem Außenwärmetauscher 23 strömte, nachdem es durch Wärmeaustausch, der mit der zu dem Außenwärmetauscher 23 eingeführten Außenluft ausgeführt wird, gekühlt wird, strömt durch den Flüssigkeitstank 24 und durchläuft eine Gas-Flüssig-Abscheidung. Das flüssige Kältemittel des Kältemittels, welches eine Gas-Flüssig-Abscheidung von dem Flüssigkeitstank 24 durchlief, strömt durch das zweite Expansionsventil 28, das mit der nachgelagerten Seite des Flüssigkeitstanks 24 verbunden ist.
Danach hat das flüssige Kältemittel einen verringerten Druck und wird von dem zweiten Expansionsventil 28 expandiert und strömt durch den Verdampfer 25, und wird durch Absorption der Wärme der Luft, die zur Klimatisierung verwendet wird, verdampft, wenn es durch den Verdampfer 25 strömt. Das von dem Verdampfer 25 verdampfte gasförmige Kältemittel strömt über den Speicher 26 wieder zu dem Kompressor 21.
Die Luft, die von dem Kältemittel durch den Verdampfer 25 gekühlt wird, wird als Kühlluft verwendet, die stromabwärts der HVAC-Einheit strömt.
Nachdem der Wasserdampf in der Luft von dem Verdampfer 25, der die Luft kühlt, kondensiert und entfernt wird, indem mit dem Heizkörper 42 erneut erwärmt wird, ist es ebenfalls möglich, getrocknete Luft (Trocknungsmodus) zu erhalten. Wie durch die dicke Strichlinie in 3 dargestellt, wird in diesem Fall das Warmwasser innerhalb des Warmwasserströmungswegs 40 von der Wasserpumpe 41 zirkuliert, während es von der Warmwasserheizvorrichtung 43 erwärmt wird. Ebenfalls ist die Luftmischklappe 53 geöffnet, um die zur Klimatisierung verwendete Luft zu dem Heizkörper 42 zu führen.
<Heizmodus>
Mit dem in 4 dargestellten Heizmodus wird ein sogenannter Außenluft-Endotherm-Wärmepumpenbetrieb ausgeführt, und das Kältemittel des Kältemittelströmungswegs 20 und das Warmwasser des Warmwasserströmungswegs 40 werden jeweils wie von der dicken durchgezogenen Linie dargestellt zirkuliert.
Die Steuerung 10 versetzt das erste Öffnungs- und Schließventil 21 in einen geschlossenen Zustand und versetzt das zweite Öffnungs- und Schließventil 30 in einen geöffneten Zustand. Dadurch strömt das Kältemittel, das von dem Kompressor 21 zu einer hohen Temperatur komprimiert und versetzt wurde, zu dem wassergekühlten Kondensator 22.
Das Kältemittel, das zu dem wassergekühlten Kondensator 22 strömte, nachdem Wärme durch Erwärmen des Warmwassers an dem Inneren des wassergekühlten Kondensator 22 entfernt wird und es eine niedrige Temperatur erreicht, geht zu einer noch niedrigeren Temperatur über, indem der Druck durch Durchströmen des ersten Expansionsventils 27 verringert wird und es expandiert wird, und strömt zu dem Außenwärmetauscher 23. Das Kältemittel, das zu dem Außenwärmetauscher 23 strömt, wird durch ein Ausführen eines Wärmeaustauschs mit der Außenluft, die zu dem Außenwärmetauscher 23 eingeführt wird, erhitzt und verdampft. Das von dem Außenwärmetauscher 23 erwärmte Kältemittel strömt so wie es ist durch das zweite Öffnungs- und Schließventil 30 und durchläuft eine Gas-Flüssig-Abscheidung, indem es zu dem Speicher 26 strömt. Ebenfalls strömt das gasförmige Kältemittel des Kältemittels, welches der Gas-Flüssig-Abscheidung von dem Speicher 26 durchlief, wieder zu dem Kompressor 21.
Das von dem Kühlmittel mit dem wassergekühlten Kondensator 22 erwärmte Warmwasser wird zirkuliert und strömt zu dem Heizkörper 42, und erwärmt die Luft, die den Heizkörper 42 umgibt. Die Luft, die von dem Gebläse 52 geblasen wird und durch den Heizkörper 42 strömt, um erwärmt zu werden, wird als Heizluft verwendet, indem es zu der nachgelagerten Seite der HVAC-Einheit 5 geströmt wird.
Wenn das Kältemittel das Warmwasser mit dem wassergekühlten Kondensator 22 nicht ausreichend erwärmen kann, kann das Warmwasser ebenfalls erwärmt werden, indem die Warmwasserheizvorrichtung 43 gemeinsam mit dem Außenluft-Endotherm-Wärmepumpenbetrieb oder unabhängig betrieben wird.
Als nächstes wird mit Bezug zu 5 bis 8 die Frostverhinderungssteuerung zum Verhindern von Frost an dem Außenwärmetauscher 23 während des Heizbetriebs erklärt werden. Die Steuerung 10 führt die in 5 und 6 dargestellte Routine wiederholt während des Betriebs der Klimaanlagenvorrichtung 1 zu festgelegten Zeitintervallen, beispielsweise alle 10 Millisekunden aus.
Bei Schritt S11 in 5 berechnet die Steuerung 10 die zur Klimatisierung notwendige Wärmemenge. Genau gesagt werden die von dem Fahrzeuginnenraum-Temperatursensor (nicht dargestellt) erfasste Fahrzeuginnenraumtemperatur, die von dem Außenlufttemperatursensor 15 erfasste Außenlufttemperatur, die unter Verwendung eines Bedienungsschalters (nicht dargestellt) in dem Fahrzeugraum eingestellte festgelegte Temperatur, und die von einem Sonneneinstrahlungssensor (nicht dargestellt) erfasste Sonneneinstrahlungsmenge in die Steuerung 10 eingegeben. Aus diesen eingegebenen Werten berechnet die Steuerung 10 die Wärmemenge, die dem Fahrzeuginnenraum zugeführt werden muss.
Bei Schritt S12 berechnet die Steuerung 10 basierend auf der Wärmemenge, die zur bei Schritt S11 berechneten Klimatisierung benötigt wird, die Soll-Ausblastemperatur To [°C], welches die Soll-Temperatur der Luft ist, die zum Fahrzeuginnenraum geführt wird. Zu diesem Zeitpunkt berechnet die Steuerung 10 basierend auf der Wärmemenge, die zur Klimatisierung benötigt wird und der Soll-Ausblastemperatur To den Massendurchsatz der Luft, die zum Fahrzeuginnenraum geführt werden muss. Basierend auf der Soll-Ausblastemperatur To und dem Massendurchsatz der Luft legt die Steuerung 10 die Drehzahl des Kompressors 21 und die Drehzahl des Gebläses 52 fest.
Bei Schritt S13 bestimmt die Steuerung 10, ob die Klimaanlagenvorrichtung 1 gerade einen Betrieb unter Verwendung des Wärmepumpen-Heizmodus (Außenluft-Endotherm-Wärmepumpenbetrieb) ausführt. Wenn bei Schritt S13 bestimmt wird, dass die Klimaanlagenvorrichtung den Betrieb unter Verwendung des Wärmepumpen-Heizmodus ausführt, geht der Vorgang zu Schritt S14 über. Wenn andererseits bei Schritt S13 bestimmt wird, dass die Klimaanlagenvorrichtung 1 keinen Betrieb unter Verwendung des Wärmepumpen-Heizmodus ausführt, genauer gesagt, dass sie einen Betrieb unter Verwendung eines anderen Modus ausführt, geht der Vorgang zu Schritt S24 über.
Bei Schritt S14 berechnet die Steuerung 10 basierend auf der Erfassungstemperatur des Außenlufttemperatursensors 15 und der Erfassungstemperatur des Außenwärmetauscherauslass-Temperatursensors 12 das Forstniveau des Außenwärmetauschers 23. Das Frostniveau kann auf drei Niveaus festgelegt werden, beispielsweise ein Nicht-Frostniveau, für welches kein Risiko besteht, dass Frost an dem Außenwärmetauscher 23 auftritt, ein Frostverzögerungserfordernis-Niveau, für welches ein Risiko besteht, dass Frost an dem Außenwärmetauscher 23 auftritt, wenn der Betrieb in dem Zustand, in dem er sich gegenwärtig befindet, andauert, und ein Frostniveau, für welches ein Auftreten von Frost an dem Außenwärmetauscher 23 begonnen hat.
Bei Schritt S15 bestimmt die Frostbestimmungseinheit 18 der Steuerung 10, ob sich das Frostniveau des Außenwärmetauschers 23 bei einem Niveau befindet, das eine Verzögerung des Auftretens von Frost durch verhindern von Frost (Frostverzögerungserfordernis-Niveau) erfordert. Insbesondere bestimmt die Frostbestimmungseinheit 18, dass ein Zustand vorliegt, in welchem es möglich ist, dass Frost an dem Außenwärmetauscher 23 auftritt.
Genauer gesagt vergleicht die Frostbestimmungseinheit 18 die Erfassungstemperatur des Außenlufttemperatursensors 15 und die Erfassungstemperatur des Außenwärmetauscherauslass-Temperatursensors 12 und bestimmt, dass die Temperaturdifferenz der beiden gleich oder größer als die Frosttemperaturdifferenz ist, bei welcher Frost an dem Außenwärmetauscher 23 auftreten kann. Basierend auf der verstrichenen Zeit des Zustands, in welchem die Temperaturdifferenz der Erfassungstemperatur des Außenlufttemperatursensors 15 und die Erfassungstemperatur des Außenwärmetauscherauslass-Temperatursensors 12 gleich oder größer als die Frosttemperaturdifferenz ist, bestimmt die Frostbestimmungseinheit 18, dass ein Zustand vorliegt, in welchem Frost an dem Außenwärmetauscher 23 auftreten kann.
Wenn bei Schritt S15 bestimmt wird, dass sich das Frostniveau des Außenwärmetauschers 23 an einem Niveau befindet, das eine Verzögerung des Auftretens von Frost erfordert, ist es notwendig, von dem normalen Heizbetrieb zu dem Frostverhinderungsbetrieb umzuschalten, und der Vorgang geht zu Schritt S16 über. Wenn andererseits bei Schritt S15 bestimmt wird, dass das Frostniveau des Außenwärmetauschers 23 gering ist und dass es ein Niveau ist, bei welchem es nicht notwendig ist, das Auftreten von Frost zu verzögern, wird der normale Heizbetrieb fortgeführt und der Vorgang geht zu Schritt S21 über.
Von Schritt S16 zu Schritt S18, da bei Schritt S15 bestimmt wurde, dass sich das Frostniveau des Außenwärmetauscher 23 bei einem Niveau des Verzögerns des Auftretens von Frost befindet, wird eine Steuerung zum Umschalten von dem normalen Heizbetrieb zu dem Frostverhinderungsbetrieb ausgeführt, und um die Soll-Ausblastemperatur von To auf Tlimit [°C] zu senken.
Bei Schritt S16 verwendet die Steuerung 10 die Soll-Ausblastemperatur To' [°C], die To als Startwert verwendet, um zu bestimmen, ob To' größer als Tlimit ist, welches die Untergrenze der Soll-Ausblastemperatur während des Heizbetriebs ist. Wenn es hier einen plötzlichen Wechsel von To zu Tlimit gibt, ändert sich der Betrieb des Kältekreislaufs 2 abrupt, so dass mit der Verwendung von To' die Soll-Ausblastemperatur allmählich von To auf Tlimit geändert wird.
Wenn bei Schritt S16 bestimmt wird, dass To' größer als Tlimit ist, genauer gesagt, dass die Soll-Ausblastemperatur To' während des Heizbetriebs nicht auf die Untergrenze gesunken ist, geht der Vorgang über zu Schritt S17. Wenn andererseits bei Schritt S16 bestimmt wird, dass die Soll-Ausblastemperatur To' auf die Untergrenze während des Heizbetriebs gesunken ist, geht der Vorgang über zu Schritt S18.
Bei Schritt S17 erniedrigt die Steuerung 10 To' von dem ursprünglichen To' um 1 [°C] und setzt es auf To' - 1 [°C] (To' = To'-1). Auf diese Weise ändert die Steuerung die Soll-Ausblastemperatur schrittweise von To auf Tlimit (hier bedeutet dies jeweils 1 [°C]).
Bei Schritt S18 sinkt To' auf die Untergrenze während des Heizbetriebs, sodass To' auf Tlimit (To' = Tlimit) gesetzt wird.
Bei Schritt S19 berechnet die Steuerung 10 die Luftstrommenge von dem Gebläse 52 aus der zur bei Schritt S11 berechneten Klimatisierung benötigten Wärmemenge und der Soll-Ausblastemperatur To'. Genauer gesagt wird die Luftstrommenge von dem Gebläse 52 basierend auf der in 7 dargestellten Linie derselben Wärmemenge bestimmt. In 7 ist die horizontale Achse die Soll-Ausblastemperatur [°C] und die vertikale Achse ist die Luftstrommenge [m³/h].
Wie in 7 dargestellt, reguliert die Betriebssteuerungseinheit 19 die Luftstrommenge des Gebläses 52 so, dass die Wärmemenge der zum Fahrzeuginnenraum geführten Luft dieselbe wie beim Ausführen des normalen Heizbetriebs ist.
Selbst wenn von dem normalen Heizbetrieb auf den Frostverhinderungsbetrieb umgeschaltet wurde, ist damit die Wärmemenge der zum Fahrzeuginnenraum geführten Luft dieselbe, sodass es möglich ist, das äquivalente Wärmegefühl wie bei dem normalen Heizbetriebs zu erhalten.
Basierend auf der Linie derselben Wärmemenge der Wärmemenge, die zur in Schritt S11 berechneten Klimatisierung benötigt wird, verringert die Steuerung 10 schrittweise von der Luftstrommenge entsprechend To und wird schließlich auf die Luftstrommenge entsprechend Tlimit gesetzt.
Auf diese Weise verringert die Betriebssteuerungseinheit 19 die Soll-Ausblastemperatur To' auf die Untergrenze Tlimit während des Heizbetriebs.
Durch Verringern der Soll-Ausblastemperatur To' auf Tlimit ist es möglich, die Drehzahl des Kompressors 21 auf das Minimum festzulegen. Damit ist es möglich, den Druck des von dem Kompressor 21 komprimierten Kältemittels auf ein Minimum zu verringern, den Druck des zu dem Außenwärmetauscher 23 geführten Kältemittels signifikant zu erhöhen und die Verdampfungstemperatur zu erhöhen. Dadurch ist es möglich, das Auftreten von Frost an dem Außenwärmetauscher 23 maximal zu verhindern.
Bei Schritt S20 führt die Steuerung 10 den Betrieb unter Verwendung des Wärmepumpen-Heizmodus basierend auf der Soll-Ausblastemperatur To' aus. Diese bestimmte Steuerung wird unter Verwendung des in 6 dargestellten Flusses dargestellt.
Bei Schritt S31 berechnet die Steuerung 10 einen Soll-Auslassdruck Pdtarget [Pa] des Kompressors 21 unter Verwendung der Soll-Ausblastemperatur To'.
Bei Schritt S32 verringert die Steuerung 10 den ist-Auslassdruck Pd [Pa] des Kompressors 21 von dem bei Schritt S31 berechneten Pdtarget und berechnet einen Druckunterschied ΔPd [Pascal].
Bei Schritt S33 verwendet die Steuerung 10 den bei Schritt S32 berechneten ΔPd und führt eine PI-Regelung der Drehzahl des Kompressors 21 aus.
Wie vorangehend beschrieben, wird die Drehzahl des Kompressors 21 durch die Steuerung von Schritt S31 bis Schritt S33 auf eine Drehzahl entsprechend der Soll-Ausblastemperatur To' geregelt. Damit führt die Betriebssteuerungseinheit 19, wenn die Frostbestimmungseinheit 18 bestimmt, dass ein Zustand vorliegt, in welchem Frost auftreten kann, den Frostverhinderungsbetrieb aus, der im Vergleich zu dem normalen Heizbetrieb die Soll-Ausblastemperatur To' verringert und die Luftstrommenge von dem Gebläse 52 erhöht.
Auf diese Weise führt die Betriebssteuerungseinheit 19 den Frostverhinderungsbetrieb bei einem Zustand aus, in welchem Frost an dem Außenwärmetauscher 23 auftreten kann. Mit dem Frostverhinderungsbetrieb wird die Soll-Ausblastemperatur To' der zum Fahrzeuginnenraum geführten Luft verringert und die Luftstrommenge von dem Gebläse 52 wird erhöht. Wie in 8 dargestellt, fällt der Druck des von dem Kompressor 21 komprimierten Kältemittels, der Druck des zu dem Außenwärmetauscher 23 geführten Kältemittels steigt an und die Verdampfungstemperatur steigt, sodass das Auftreten von Frost an dem Außenwärmetauscher 23 verhindert wird. Andererseits steigt die Luftstrommenge von dem Gebläse 52 um den Betrag, um den die Soll-Ausblastemperatur To' sinkt, sodass die Wärmemenge der Luft, die zu dem Fahrzeuginnenraum geführt wird, nicht sinkt. Damit ist es möglich, Frost an dem Außenwärmetauscher 23 zu verhindern, ohne die Heizleistung zu verringern.
Zurück zu dem Fluss in 5, mit Schritt S21 bis Schritt S23, da hier in Schritt S15 bestimmt wurde, dass ein Niveau vorliegt, für welches eine Verzögerung des Auftretens nicht notwendig ist (Nicht-Frostniveau), gibt es ein Umschalten von dem Frostverhinderungsbetrieb zu dem normalen Heizbetrieb und eine Steuerung wird ausgeführt, um die Soll-Ausblastemperatur von Tlimit auf To zurückzustellen.
Bei Schritt S21 wird bestimmt, ob die Soll-Ausblastemperatur To' kleiner als die bei Schritt S12 berechnete Soll-Ausblastemperatur To ist. Wenn bei Schritt S21 bestimmt wird, dass To größer als To' ist, geht der Vorgang über zu Schritt S22. Wenn andererseits bestimmt wird, dass To nicht größer als To' ist, insbesondere dass To' nicht auf To anstieg, geht der Vorgang über zu Schritt S23.
Bei Schritt S22 erhöht die Steuerung 10 To' von der ursprünglichen To' um 1 [°C] und setzt sie auf To' + 1 [°C] (To' = To' + 1). Auf diese Weise ändert die Steuerung 10 allmählich die Soll-Ausblastemperatur von Tlimit auf To (hier jeweils 1 [°C]).
Bei Schritt S23 war To' auf die bei Schritt S12 berechnete Soll-Ausblastemperatur To gestiegen, sodass die Steuerung 10 To' auf To (To' = To) setzt.
Von Schritt S22 und Schritt S23 geht der Vorgang ebenfalls über auf Schritt S19 und die vorangehend beschriebene Steuerung wird ausgeführt.
Auf diese Weise wird der normale Heizbetrieb ausgeführt, wenn die Betriebssteuerungseinheit 19 den Forstverhinderungsbetrieb ausführt und die Frostbestimmungseinheit 18 bestimmt, dass ein Zustand vorliegt, in dem Frost nicht auftreten wird.
Damit wird der Frostverhinderungsbetrieb nur ausgeführt, wenn es notwendig ist, Frost zu verhindern und zu verzögern, sodass es möglich ist, das Wärmegefühl in dem Fahrzeuginnenraum aufrechtzuerhalten.
Wenn bei Schritt S13 bestimmt wird, dass die Klimaanlagenvorrichtung 1 den Betrieb nicht unter Verwendung des Wärmepumpen-Heizmodus ausführen wird, insbesondere den Betrieb unter Verwendung eines anderen Modus ausführen wird, geht der Vorgang über zu Schritt S24.
Bei Schritt S24 setzt die Steuerung 10 To' = To, da kein Risiko besteht, dass Frost an dem Außenwärmetauscher 23 auftritt.
Bei Schritt S25 steuert die Steuerung 10 die Klimaanlagenvorrichtung 1 in Übereinstimmung mit jedem Betriebsmodus basierend auf To'.
Gemäß den vorangehenden Ausführungsformen werden die nachfolgend dargelegten Effekte aufgezeigt.
Die Klimaanlagenvorrichtung 1 umfasst: einen Kompressor 21, der ein Kältemittel komprimiert; die Heizvorrichtung (wassergekühlten Kondensator 22, Warmwasserkreislauf 4), welche die zu dem Fahrzeuginnenraum geführte Luft unter Verwendung von Wärme erwärmt, wenn das von dem Kompressor 21 komprimierte Kältemittel kondensiert; das erste Expansionsventil 27, das das von der Heizvorrichtung kondensiert Kältemittel expandiert; den Außenwärmetauscher 23, der das unter Verwendung des ersten Expansionsventils 27 expandierte Kältemittel durch Wärmeaustausch mit der Außenluft verdampft; das Gebläse 52, das die zu dem Fahrzeuginnenraum geführten Luft so bläst, dass sie durch den Heizkörper 42 strömt; den Außenlufttemperatursensor 15, der die Temperatur der Außenluft detektiert, bevor sie durch den Außenwärmetauscher 23 strömt; den Außenwärmetauscherauslass-Temperatursensor 12, der die Temperatur des Kältemittels detektiert, das durch den Außenwärmetauscher 23 strömte; die Frostbestimmungseinheit 18, die bestimmt, dass ein Zustand vorliegt, in welchem Frost an dem Außenwärmetauscher 23 auftreten kann, basierend auf der verstrichenen Zeit eines Zustands, in welchem die Differenz zwischen der Erfassungstemperatur des Außenlufttemperatursensors 15 und der Erfassungstemperatur des Außenwärmetauscherauslass-Temperatursensors 12 gleich oder größer als die Frosttemperaturdifferenz ist, bei welcher Frost an dem Außenwärmetauscher 23 auftreten kann; und die Betriebssteuerungseinheit 19, die den Kompressor 21 und das Gebläse 52 steuert, den normalen Heizbetrieb so auszuführen, dass die zu dem Fahrzeuginnenraum geführten Luft eine basierend auf der geforderten Heizleistung festgelegte Soll-Ausblastemperatur wird, und einen normalen Heizbetrieb ausführt. Wenn die Frostbestimmungseinheit 18 bestimmt, dass ein Zustand vorliegt, in welchem Frost auftreten kann, führt die Betriebssteuerungseinheit 19 den Frostverhinderungsbetrieb aus, in welchem im Vergleich zu dem normalen Heizbetrieb die Soll-Ausblastemperatur To' verringert und die Luftstrommenge von dem Gebläse 52 erhöht wird.
Gemäß dieser Konfiguration, wenn ein Zustand vorliegt, in welchem Frost an dem Außenwärmetauscher 23 auftreten kann, führt die Betriebssteuerungseinheit 19 den Frostverhinderungsbetrieb aus. Bei dem Frostverhinderungsbetrieb wird die zu dem Fahrzeuginnenraum geführten Luft auf die Soll-Ausblastemperatur To' verringert und die Luftstrommenge von dem Gebläse 52 wird erhöht. Dadurch fällt der Druck des von dem Kompressor 21 komprimierten Kältemittels, der Druck des zu dem Außenwärmetauscher 23 geführten Kältemittels steigt und die Verdampfungstemperatur steigt, wodurch das Auftreten von Frost an dem Außenwärmetauscher 23 verhindert wird. Auf der anderen Seite steigt die Luftstrommenge von dem Gebläse 52 um den Betrag, um den die Soll-Ausblastemperatur To' sinkt, sodass die Wärmemenge der zu dem Fahrzeuginnenraum geführten Luft nicht sinkt. Dadurch ist es möglich, Frost an dem Außenwärmetauscher 23 zu verhindern, ohne die Heizleistung zu senken.
Ebenfalls regelt die Betriebssteuerungseinheit 19 die Luftstrommenge von dem Gebläse 52 so, dass die Wärmemenge der zu dem Fahrzeuginnenraum geführten Luft dieselbe wie beim Ausführen des normalen Heizbetriebs ist.
Gemäß dieser Konfiguration bleibt die Wärmemenge der zu dem Fahrzeuginnenraum geführten Luft dieselbe, selbst wenn von dem normalen Heizbetrieb zu dem Frostverhinderungsbetrieb umgeschaltet wurde, so dass es möglich ist, das äquivalente Heizgefühl wie beim normalen Heizbetriebs aufrechtzuerhalten.
Ebenfalls senkt die Betriebssteuerungseinheit 19 die Soll-Ausblastemperatur To' auf die Untergrenze Tlimit während des Heizbetriebs.
Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, durch Senken der Soll-Ausblastemperatur To' auf Tlimit die Drehzahl des Kompressors 21 auf das Minimum zu setzen. Damit ist es möglich, den Druck des von dem Kompressors 21 komprimierten Kältemittels zu senken, den Druck des zu dem Außenwärmetauscher 23 geführten Kältemittels signifikant zu erhöhen und die Verdampfungstemperatur zu erhöhen. Dadurch ist es möglich, ein maximales Verhindern des Auftretens von Frost an dem Außenwärmetauscher 23 auszuführen.
Ebenfalls führt die Betriebssteuerungseinheit 19 den normalen Heizbetrieb aus, wenn die Frostbestimmungseinheit 18 bestimmt, dass, wenn der Frostverhinderungsbetrieb gerade ausgeführt wird, ein Zustand vorliegt, in welchem Frost nicht auftreten wird.
Gemäß dieser Konfiguration wird der Frostverhinderungsbetrieb nur ausgeführt, wenn es notwendig ist, Frost zu verhindern und zu verzögern, sodass es möglich ist, das Heizgefühl des Fahrzeuginnenraums aufrechtzuerhalten.
Vorangehend wurde eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben, aber die vorangehende Ausführungsform ist nichts mehr als eine Darstellung eines Teils der Anmeldungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und soll die Ansprüche der vorliegenden Erfindung nicht auf die spezifische Konfiguration der vorangehenden Ausführungsform beschränken.
Die vorliegende Anmeldung beansprucht Priorität basierend auf der Patentanmeldung 2017-142877, die beim japanischen Patentamt am 24. Juli 2017 eingereicht wurde, und der gesamte Inhalt dieser Anmeldung wird in dieser Beschreibung durch Bezugnahme aufgenommen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2017035901 A [0002, 0003]

Claims

Klimaanlagenvorrichtung, die einen Heizbetrieb ausführt, umfassend: eine Kompressionsmaschine, die ein Kältemittel komprimiert; eine Heizvorrichtung, die zu einem Fahrzeuginnenraum geführte Luft unter Verwendung von Wärme erwärmt, wenn das von der Kompressionsmaschine komprimierte Kältemittel kondensiert; ein Expansionsventil, welches das von der Heizvorrichtung kondensierte Kältemittel expandiert; einen Außenwärmetauscher, der das unter Verwendung des Expansionsventils expandierte Kältemittel durch Wärmeaustausch mit Außenluft verdampft; ein Luftgebläse, welches zu dem Fahrzeuginnenraum geführte Luft so bläst, dass sie durch die Heizvorrichtung strömt; einen Außenlufttemperaturdetektor, der die Temperatur der Außenluft detektiert, bevor sie durch den Außenwärmetauscher strömt; einen Kältemitteltemperaturdetektor, der die Temperatur des Kältemittels, das durch den Außenwärmetauscher strömte, erfasst; eine Frostbestimmungseinheit, die basierend auf der verstrichenen Zeit eines Zustands, in welchem die Differenz zwischen der Erfassungstemperatur des Außenluftwärmedetektors und der Erfassungstemperatur des Kältemitteltemperaturdetektors gleich oder größer als die Frosttemperaturdifferenz ist, bei welcher Frost an dem Außenwärmetauscher auftreten kann, bestimmt, dass ein Zustand vorliegt, in welchem Frost an dem Außenwärmetauscher auftreten kann; und eine Betriebssteuerungseinheit, die die Kompressionsmaschine und das Luftgebläse so steuert, dass die zu dem Fahrzeuginnenraum geführte Luft eine Soll-Ausblastemperatur wird, die basierend auf der geforderten Heizleistung festgelegt ist, und einen normalen Heizbetrieb ausführt, wobei die Betriebssteuerungseinheit, wenn die Frostbestimmungseinheit bestimmt hat, dass ein Zustand vorliegt, in welchem Frost auftreten kann, einen Forstverhinderungsbetrieb ausführt, in dem die Soll-Ausblastemperatur im Vergleich zu dem normalen Heizbetrieb verringert und die Luftstrommenge unter Verwendung des Luftgebläses erhöht wird.
Die Klimaanlagenvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Betriebssteuerungseinheit die Luftstrommenge des Luftgebläses so regelt, dass die Wärmemenge der zu dem Fahrzeuginnenraum geführten Luft dieselbe wie während des normalen Heizbetriebs ist.
Die Klimaanlagenvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Betriebssteuerungseinheit die Soll-Ausblastemperatur während des Heizbetriebs auf die Untergrenze verringert.
Die Klimaanlagenvorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei die Betriebssteuerungseinheit den normalen Heizbetrieb ausführt, wenn die Frostbestimmungseinheit beim Ausführen des Frostverhinderungbetriebs bestimmt, dass ein Zustand vorliegt, in welchem Frost nicht auftreten wird.