DE112018003905T5

DE112018003905T5 - Kühlkreislaufvorrichtung

Info

Publication number: DE112018003905T5
Application number: DE112018003905.6T
Authority: DE
Inventors: Yoshiki Kato
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2017-07-31
Filing date: 2018-07-05
Publication date: 2020-04-16
Also published as: WO2019026530A1; CN111033145A; US20200158381A1; JP2019027691A; JP6798441B2; US11448428B2

Abstract

Eine Kühlkreislaufvorrichtung hat einen Verdichter (11), eine Heizvorrichtung (12, 30), einen hochstufenseitigen Entspanner (13), einen Gas-Flüssigkeit-Separator (14), einen Kältemittelverzweigungsabschnitt (17), einen ersten Entspanner (19), einen ersten Verdampfer (20), einen zweiten Entspanner (23), und einen zweiten Verdampfer (24). Der Verdichter weist einen Zwischendruckanschluss (11b) auf, durch den ein Zwischendruckkältemittel in einem Kreislauf in den Verdichter strömt und sich mit einem Kältemittel in einem Verdichtungsprozess vereinigt. Der Gas-Flüssigkeit-Separator ist konfiguriert, das Zwischendruckkältemittel, das durch den hochstufenseitigen Entspanner entspannt wurde, in ein gasförmiges Kältemittel und ein flüssiges Kältemittel zu trennen, und es dem gasförmigen Kältemittel zu ermöglichen, zu dem Zwischendruckanschluss zu strömen. Der Kältemittelverzweigungsanschluss ist konfiguriert, eine Strömung des durch den Gas-Flüssigkeit-Separator getrennten Kältemittels aufzuteilen. In einer Kühlbetriebsart zum Kühlen eines Wärmetauschzielfluids ist ein Kältemittelkreis derart geschaltet, dass ein Kältemittel niedrigen Drucks von dem Verzweigungsabschnitt zu dem ersten Verdampfer strömt. In einer Heizbetriebsart zum Erwärmen des Wärmetauschzielfluids ist der Kältemittelkreis derart geschaltet, dass das Kältemittel niedrigen Drucks von dem Verzweigungsabschnitt zu dem zweiten Verdampfer strömt.

Description

QUERBEZUG ZU VERWANDTER ANMELDUNG
Diese Anmeldung beruht auf der Japanischen Patentanmeldung mit der Nr. 2017 - 148 189 , die am 31. Juli 2017 eingereicht wurde, deren Beschreibung hierdurch mittels Bezug aufgenommen ist.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Kühlkreislaufvorrichtung.
STAND DER TECHNIK
Eine als eine herkömmliche Kühlkreislaufvorrichtung bekannte Kühlkreislaufvorrichtung hat einen sogenannten Gasinjektionskreislauf (Kühlkreislauf der Art mit Economiser).
Eine Technologie bezogen auf diese Art von Kühlkreislaufvorrichtung ist in der Patentliteratur 1 offenbart. Die in der Patentliteratur 1 beschriebene Kühlkreislaufvorrichtung schaltet einen Kältemittelkreis gemäß einer Betriebsartänderung zwischen einer Heizbetriebsart und einer Kühlbetriebsart um. Ein äußerer Wärmetauscher funktioniert in der Heizbetriebsart als ein Strahler und funktioniert in der Kühlbetriebsart als ein Verdampfer.
Der in der Patentliteratur 1 beschriebene Kühlkreislauf ist durch einen Gasinjektionskreislauf konstituiert. In der Heizbetriebsart wird ein Kältemittel, das von einem hochstufenseitigen Expansionsventil geströmt ist, durch einen Gas-Flüssigkeit-Separator in Gas und Flüssigkeit getrennt, und ein somit erzeugtes Kältemittel mit einem Zwischendruck in einem Zustand einer gasförmigen Phase wird in einen Verdichter eingebracht.
DRUCKSCHRIFT DES STANDS DER TECHNIK
Patentdokument
Patentdokument 1: JP 2012 - 181 005 A
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In dem Fall des Gasinjektionskreislaufs muss das durch die Gas-Flüssigkeit-Trennung unter Verwendung eines Gas-Flüssigkeit-Separators erzeugte Kältemittel in der gasförmigen Phase in den Verdichter eingebracht werden, während das durch die Trennung erzeugte Kältemittel in der flüssigen Phase zu dem Verdampfer zugeführt werden muss. Der Gas-Flüssigkeit-Separator muss deswegen zwischen dem hochstufenseitigen Expansionsventil und dem als der Verdampfer funktionierende Wärmetauscher vorgesehen werden.
Jedoch sind gemäß der Offenbarung der Patentliteratur 1 ein Hochdruck und ein Niederdruck des äußeren Wärmetauschers konfiguriert, sich gemäß einer Betriebsart umzuschalten. In diesem Fall ist es schwierig, das Kältemittel mit dem Zwischendruck in dem Zustand der gasförmigen Phase in den Verdichter in der Kühlbetriebsart einzubringen, unter welcher Bedingung es schwierig sein kann, einen Gasinjektionskreislauf zu erzeugen.
Überdies kann eine derartige Konfiguration, die hergestellt wird, um einen Gasinjektionskreislauf in einer beliebigen Betriebsart durch Hinzufügen einer Kältemittelverrohrung und Umschalten des Kältemittelkreises in der Konfiguration, die in der Patentliteratur 1 beschrieben ist, zu erzeugen, die Komplexität des Kältemittelkreises erhöhen.
Die vorliegende Offenbarung wurde unter Berücksichtigung dieser Punkte entwickelt. Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Kreiskonfiguration einer Kühlkreislaufvorrichtung zu vereinfachen, die einen Gasinjektionskreislauf hat, der umschaltbare Betriebsarten aufweist.
Eine Kühlkreislaufvorrichtung gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung hat einen Verdichter, eine Heizvorrichtung, einen hochstufenseitigen Entspanner, einen Gas-Flüssigkeit-Separator, einen Kältemittelabzweigungsabschnitt, einen ersten Entspanner, einen ersten Verdampfer, einen zweiten Entspanner und einen zweiten Verdampfer. Der Verdichter ist konfiguriert, ein von einem Ansauganschluss gezogenes Kältemittel niedrigen Drucks derart zu verdichten, dass das Kältemittel niedrigen Drucks ein Kältemittel hohen Drucks wird, und das Kältemittel hohen Drucks von einem Abgabeanschluss abzugeben. Der Verdichter weist einen Zwischendruckanschluss auf, durch den ein Kältemittel mit einem Zwischendruck in einem Kreislauf in den Verdichter strömt und sich einem Kältemittel in einem Verdichtungsprozess anschließt. Die Heizvorrichtung ist konfiguriert, ein Wärmetauschzielfluid unter Verwendung des Kältemittels hohen Drucks als einer Wärmequelle zu erwärmen, das von dem Abgabeanschluss des Verdichters abgegeben wurde. Der hochstufenseitige Entspanner ist konfiguriert, das aus der Heizvorrichtung ausströmende Kältemittel hohen Drucks derart zu entspannen, dass das Kältemittel hohen Drucks das Kältemittel mit dem Zwischendruck wird. Der Gas-Flüssigkeit-Separator ist konfiguriert, das Kältemittel mit dem Zwischendruck, das an dem hochstufenseitigen Entspanner entspannt wurde, in ein gasförmiges Kältemittel und ein flüssiges Kältemittel zu trennen und es dem gasförmigen Kältemittel zu ermöglichen, in den Zwischendruckanschluss des Verdichters zu strömen. Der Kältemittelabzweigungsabschnitt ist konfiguriert, eine Strömung des flüssigen Kältemittels, das durch den Gas-Flüssigkeit-Separator getrennt wurde, in eine Strömung und eine andere Strömung zu unterteilen. Der erste Entspanner ist konfiguriert, das flüssige Kältemittel aus der einen Strömung derart zu entspannen, dass das flüssige Kältemittel das Kältemittel niedrigen Drucks wird. Der erste Verdampfer ist konfiguriert, das Kältemittel niedrigen Drucks, das durch den ersten Entspanner entspannt wurde, zu verdampfen, indem er ermöglicht, dass das Kältemittel niedrigen Drucks Wärme von dem Wärmetauschzielfluid absorbiert, und zu ermöglichen, dass das verdampfte Kältemittel zu dem Ansauganschluss des Verdichters strömt. Der zweite Entspanner ist konfiguriert, das flüssige Kältemittel der anderen Strömung derart zu entspannen, dass das flüssige Kältemittel das Kältemittel niedrigen Drucks wird. Der zweite Verdampfer ist konfiguriert, das Kältemittel niedrigen Drucks, das durch den zweiten Entspanner entspannt wurde, zu verdampfen, indem er ermöglicht, dass das Kältemittel niedrigen Drucks Wärme von einer äußeren Wärmequelle absorbiert, und zu ermöglichen, dass das verdampfte Kältemittel zu dem Ansauganschluss des Verdichters strömt. In einer Kühlbetriebsart zum Kühlen des Wärmetauschzielfluids wird ein Kältemittelkreis derart umgeschaltet, dass das Kältemittel niedrigen Drucks von dem Kältemittelverzweigungsabschnitt in den ersten Verdampfer strömt. In einer Heizbetriebsart zum Erwärmen des Wärmetauschzielfluids wird der Kältemittelkreis derart umgeschaltet, dass das Kältemittel niedrigen Drucks von dem Kältemittelverzweigungsabschnitt in den zweiten Verdampfer strömt.
Gemäß der Kühlkreislaufvorrichtung sind die erste Entspannungseinheit und der erste Verdampfer mit einer Seite des Kältemittelverzweigungsabschnitts verbunden, während die zweite Entspannungseinheit und der zweite Verdampfer mit der anderen Seite des Kältemittelverzweigungsabschnitts verbunden sind. In diesem Fall strahlt die Heizeinheit Wärme von dem Kältemittel ab, während der erste Verdampfer und der zweite Verdampfer bewirken, dass das Kältemittel entweder in der Kühlbetriebsart oder der Heizbetriebsart Wärme absorbiert. Entsprechend der Kühlkreislaufvorrichtung vertauschen sich deswegen hohe und niedrige Drücke in dem Mollier-Diagramm für die Heizeinheit, den ersten Verdampfer und den zweiten Verdampfer nicht gemäß der Betriebsart. Entsprechend kann die Kreiskonfiguration vereinfacht werden.
Darüber hinaus ist die Gas-Flüssigkeit-Trenneinheit zwischen der hochstufenseitigen Entspannungseinheit und dem Kältemittelverzweigungsabschnitt in der Kühlkreislaufvorrichtung vorgesehen. In diesem Fall wird das durch die Gas-Flüssigkeit-Trennung erzeugte Kältemittel in der gasförmigen Phase zu dem Zwischendruckanschluss des Verdichters geführt, um einen Gasinjektionskreislauf zu erzeugen.
Die Kühlkreislaufvorrichtung, die nicht die hohen und niedrigen Drücke in dem Mollier-Diagramm gemäß der Betriebsart vertauscht, kann einen Gasinjektionskreislauf entweder in der Heizbetriebsart oder der Kühlbetriebsart erzeugen. In diesem Fall ist eine Verbesserung der Leistungsfähigkeit der Kühlkreislaufvorrichtung zu erlangen, wie zum Beispiel eine Verbesserung der Verdichtungsleistungsfähigkeit des Verdichters.
Entsprechend kann die Kühlkreislaufvorrichtung die Kreiskonfiguration vereinfachen und einen Gasinjektionskreislauf für jede der schaltbaren Betriebsarten erzeugen, um dabei die Kreislaufleistungsfähigkeit in jeder der Betriebsarten zu verbessern.
Figurenliste

Die 1 ist eine schematische Konfigurationsansicht einer Kühlkreislaufvorrichtung gemäß zumindest einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Die 2 ist eine Steuerblockansicht der Kühlkreislaufvorrichtung gemäß zumindest einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Die 3 ist eine schematische Konfigurationsansicht einer Kühlkreislaufvorrichtung gemäß zumindest einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Die 4 ist eine Konfigurationsansicht eines Bereichs um einen Kältemittelverzweigungsabschnitt einer Kühlkreislaufvorrichtung gemäß zumindest einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Die 5 ist eine Konfigurationsansicht einer Heizeinheit und eines Wärmemediumkreises einer Kühlkreislaufvorrichtung gemäß zumindest einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.

AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUR ERLÄUTERUNG DER ERFINDUNG
Eine Mehrzahl von Ausführungsformen zum Ausführen der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In den entsprechenden Ausführungsformen sind Teile, die Gegenständen entsprechen, die bereits in den vorangehenden Ausführungsformen beschrieben wurden, mit Bezugszeichen versehen, die identisch zu denen der bereits beschriebenen Gegenstände sind. Die gleiche Beschreibung wird deswegen abhängig von den Umständen ausgelassen. Wenn lediglich ein Teil einer Konfiguration in einer der Ausführungsformen beschrieben ist, kann der verbleibende Teil dieser Konfiguration, der in anderen vorangehenden Ausführungsformen beschrieben wurde, auf die entsprechende Ausführungsform angewendet werden. Nicht nur Kombinationen von Teilen, die ausdrücklich und insbesondere in jeder der Ausführungsformen als mögliche Kombinationen beschrieben sind, sondern auch Kombinationen von Teilen, die nicht ausdrücklich in jeder der Ausführungsformen beschrieben sind, können vorgenommen werden, solange keine besonderen Probleme durch die entsprechenden Kombinationen entstehen.
Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung werden im Folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In den im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen werden identischen oder gleichwertigen Teilen in den Figuren identische Bezugszeichen zugewiesen.
(Erste Ausführungsform)
Anfänglich wird eine Kühlkreislaufvorrichtung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform beschrieben. Die Kühlkreislaufvorrichtung 10 ist an einer Fahrzeugklimaanlage 1 für ein elektrisches Fahrzeug angewendet, das eine Antriebskraft zum Fahren des Fahrzeugs von einem elektrischen Fahrmotor empfängt. Die Kühlkreislaufvorrichtung 10 in der Fahrzeugklimaanlage 1 weist eine Funktion auf, eine zu einem Inneren des Fahrzeugs, das ein Klimatisierungszielraum ist, geblasene Luft zu erwärmen oder abzukühlen.
Entsprechend ist, wie aus der 1 ersichtlich ist, die Kühlkreislaufvorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform konfiguriert, zwischen einer Mehrzahl von Betriebsarten mit einer Kühlbetriebsart zum Abkühlen des Inneren des Fahrzeugs und einer Heizbetriebsart zum Erwärmen des Inneren des Fahrzeugs umzuschalten.
In der ersten Ausführungsform entspricht die zu dem Inneren des Fahrzeugs zugeführte geblasene Luft dem Wärmetauschzielfluid der vorliegenden Offenbarung. Die Kühlbetriebsart entspricht einer Kühlbetriebsart der vorliegenden Offenbarung, während die Heizbetriebsart einer Heizbetriebsart der vorliegenden Offenbarung entspricht. In der 1 ist eine Strömung des Kältemittels in der Heizbetriebsart durch durchgehende Pfeile angezeigt, während eine Strömung des Kältemittels in der Kühlbetriebsart durch gestrichelte Pfeile angezeigt ist.
Gemäß der Kühlkreislaufvorrichtung 10 ist ein auf Fluorkohlenwasserstoff (HFC) beruhendes Kältemittel (noch genauer R134a) als das Kältemittel angenommen, und ein unterkritischer Kühlkreislauf der Dampf-Verdichtungs-Art ist konstituiert, in dem ein hochdruckseitiger Kältemitteldruck einen kritischen Druck des Kältemittels nicht überschreitet. Es muss nicht erwähnt werden, dass ein auf Hydrofluorolefin (HFO) beruhendes Kältemittel (zum Beispiel R1234yf) oder Ähnliches angenommen werden kann. Ein Kältemaschinenöl zum Schmieren eines Verdichters 11 ist in das Kältemittel gemischt. Ein Teil des Kältemaschinenöls zirkuliert in einem Kreislauf zusammen mit dem Kältemittel.
Die Kühlkreislaufvorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform hat einen Gasinjektionskreislauf (Kühlkreislauf der Art mit Economiser), eine Heizeinheit 30 und einen Wärmemediumkreis 40. Der Gasinjektionskreislauf der Kühlkreislaufvorrichtung 10 ist ein Kreislauf, in dem der Verdichter 11, ein Kältemittelstrahler 12, ein hochstufenseitiges Expansionsventil 13, ein Gas-Flüssigkeit-Separator 14, eine niederstufenseitige feste Drossel 16, ein erstes Expansionsventil 19, ein erster Verdampfer 20, ein Verdampfungsdrucksteuerventil 21, ein zweites Expansionsventil 23, ein zweiter Verdampfer 24 und eine Flüssigkeitsspeichereinheit 26 verbunden sind.
Der Verdichter 11 der Kühlkreislaufvorrichtung 10 saugt, verdichtet und gibt ein Kältemittel ab. Der Verdichter 11 ist in einer Motorhaube des Fahrzeugs vorgesehen. Der Verdichter 11 nimmt zwei Verdichtungsmechanismen auf, das heißt einen niederstufenseitigen Verdichtungsmechanismus und einen hochstufenseitigen Verdichtungsmechanismus, und einen Elektromotor, der beide der Verdichtungsmechanismen in einem Gehäuse dreht, das ein äußeres Gehäuse des Verdichters 11 bestimmt. Entsprechend ist der Verdichter 11 ein zweistufiger elektrischer Verdichter der Art mit Verstärker.
Ein Ansauganschluss 11a, ein Zwischendruckanschluss 11b und ein Abgabeanschluss 11c sind in dem Gehäuse des Verdichters 11 bereitgestellt. Der Ansauganschluss 11a ist eine Ansaugöffnung, durch die ein Kältemittel niedrigen Drucks von einem Äußeren des Gehäuses zu dem niederstufenseitigen Verdichtungsmechanismus gesaugt wird. Der Abgabeanschluss 11c ist eine Abgabeöffnung, durch die ein Kältemittel hohen Drucks, das von dem hochstufenseitigen Verdichtungsmechanismus abgegeben wird, zu dem Äußeren des Gehäuses abgegeben wird.
Der Zwischendruckanschluss 11b ist eine Zwischenansaugöffnung, durch die ein Kältemittel mit Zwischendruck von dem Äußeren des Gehäuses zu dem Inneren strömt und sich mit einem Kältemittel in einem Verdichtungsprozess von der Niederdruckseite zu der Hochdruckseite vereinigt. Entsprechend ist der Zwischendruckanschluss 11b mit der Abgabeöffnungsseite des niederstufenseitigen Verdichtungsmechanismus und der Ansaugöffnungsseite des hochstufenseitigen Verdichtungsmechanismus innerhalb des Gehäuses verbunden.
Die Betätigung (Drehzahl) des Elektromotors wird durch ein von einer im Folgenden beschriebenen Steuerung 60 abgegebenes Steuersignal gesteuert. Entsprechend ändert sich unter dieser Drehzahlsteuerung die Kältemittelabgabekapazität des Verdichters 11.
Der in der ersten Ausführungsform aufgenommene Verdichter 11 nimmt die zwei Verdichtungsmechanismen in einem Gehäuse auf. Jedoch können verschiedene andere Arten von Verdichtern aufgenommen werden, solange diese zweistufige Verdichter mit Verstärkung sind. Noch genauer kann der Verdichter 11 ein elektrischer Verdichter sein, der einen Verdichtungsmechanismus der Art mit fester Kapazität und einen Elektromotor zum Drehen dieses Verdichtungsmechanismus in einem Gehäuse aufnimmt, solange ein Kältemittel mit Zwischendruck durch den Zwischendruckanschluss 11b eintreten und sich mit dem Kältemittel in dem Verdichtungsprozess von dem niedrigen Druck zu dem hohen Druck vereinigen kann.
Darüber hinaus kann der Verdichter 11 von einer Art mit zweistufiger Verstärkung durch Verbinden eines niederstufenseitigen Verdichters und eines hochstufenseitigen Verdichters in Serie erzeugt werden. Entsprechend dieser Konfiguration konstituiert eine Ansaugöffnung des niederstufenseitigen Verdichters, der an der Niederstufenseite vorgesehen ist, den Ansauganschluss 11a, während eine Abgabeöffnung des hochstufenseitigen Verdichters, der an der Hochstufenseite vorgesehen ist, den Abgabeanschluss 11c konstituiert. In diesem Fall ist der Zwischendruckanschluss 11b in einem Kältemittelpfad bereitgestellt, der den Abgabeanschluss des niederstufenseitigen Verdichters und den Ansauganschluss des hochstufenseitigen Verdichters verbindet.
Die Kältemitteleinlassseite des Kältemittelstrahlers 12 ist mit dem Abgabeanschluss 11c des Verdichters 11 verbunden. Der Kältemittelstrahler 12 bestimmt einen Teil der Heizeinheit 30, die als ein Wärmemediumkreis bereitgestellt ist, und funktioniert als ein Wärmetauscher, der Wärme zwischen einem Kühlwasser als einem Wärmemedium, das in der Heizeinheit 30 zirkuliert, und einem Kältemittel hohen Drucks, das von dem hochstufenseitigen Verdichtungsmechanismus des Verdichters 11 abgegeben wurde, austauscht.
Entsprechend funktioniert der Kältemittelstrahler 12 in der vorliegenden Offenbarung als ein Medium-Kältemittel-Wärmetauscher. Der Kältemittelstrahler 12 strahlt Wärme des Kältemittels hohen Drucks, das von dem Abgabeanschluss 11c des Verdichters 11 abgegeben wurde, zu dem in der Heizeinheit 30 zirkulierenden Wärmemedium ab. Eine Konfiguration der Heizeinheit 30, eine bestimmte Konfiguration des Wärmemediums in der Heizeinheit 30 und Ähnliches werden im Detail im Folgenden beschrieben.
Die Einlassseite des hochstufenseitigen Expansionsventils 13 ist mit der Kältemittelauslassseite des Kältemittelstrahlers 12 verbunden. Das hochstufenseitige Expansionsventil 13 hat einen Ventilkörper, der konfiguriert ist, eine Drosselöffnungsposition zu ändern, und ein elektrisches Stellglied, das einen Schrittmotor aufweist, um die Drosselöffnungsposition des Ventilkörpers zu ändern, um einen elektrisch variablen Drosselmechanismus zu konstituieren.
Das hochstufenseitige Expansionsventil 13 ist konfiguriert, eine einen Drosselzustand erlangende Entspannung einzustellen, und eine einen vollständig geöffneten Zustand nicht erlangende Entspannung. Entsprechend kann das hochstufenseitigen Expansionsventil 13 das Kältemittel hohen Drucks, das aus dem Kältemittelstrahler 12 geströmt ist, entspannen, bis das Kältemittel hohen Drucks ein Kältemittel mit Zwischendruck wird, und funktioniert deswegen als hochstufenseitige Entspannungseinheit in der vorliegenden Offenbarung. Die Betätigung des hochstufenseitigen Expansionsventils 13 wird durch ein von der Steuerung 60 abgegebenes Steuersignal gesteuert.
Ein Kältemittelströmungseinlass des Gas-Flüssigkeit-Separators 14 ist mit einem Kältemittelauslass des hochstufenseitigen Expansionsventils 13 verbunden. Der Gas-Flüssigkeit-Separator 14 ist eine Gas-Flüssigkeit-Trenneinheit, die das Kältemittel, das von dem hochstufenseitigen Expansionsventil 13 in einem zweiphasigen Zustand aus Gas und Flüssigkeit geströmt ist, in ein Kältemittel in einem gasförmigen Zustand und ein Kältemittel in einem flüssigen Zustand trennt, um in der vorliegenden Offenbarung als eine Gas-Flüssigkeit-Trenneinheit zu funktionieren.
Noch genauer ist der Gas-Flüssigkeit-Separator 14, der hierin aufgenommen ist, ein Zentrifugaltrennsystem (Zyklonabscheidersystem), das ein Kältemittel, das in einen Innenraum eines zylindrischen Hauptkörpers geströmt ist, in Gas und Flüssigkeit trennt, indem eine Tätigkeit einer Zentrifugalbeschleunigung eingesetzt wird, die durch Drehen des Kältemittels erzeugt wird.
Darüber hinaus ist ein inneres Volumen des Gas-Flüssigkeit-Separators 14 gemäß der ersten Ausführungsform auf ein derartiges Volumen eingestellt, dass im Wesentlichen kein übermäßiges Kältemittel gespeichert wird, sogar wenn eine Kältemittelzirkulationsströmungsrate des in dem Kreislauf zirkulierenden Kältemittels sich als Ergebnis einer Laständerung in dem Kreislauf ändert.
Ein Ende eines Zwischendruckkältemittelpfads 15 ist mit einem Auslass für das Kältemittel in der gasförmigen Phase des Gas-Flüssigkeit-Separators 14 verbunden. Das andere Ende des Zwischendruckkältemittelpfads 15 ist mit dem Zwischendruckanschluss 11b des Verdichters 11 verbunden. Entsprechend kann der Zwischendruckkältemittelpfad 15 das Kältemittel mit dem Zwischendruck in dem Zustand der gasförmigen Phase, das durch die Gas-Flüssigkeit-Trennung unter Verwendung des Gas-Flüssigkeit-Separators 14 erzeugt wurde, zu dem Zwischendruckanschluss 11b des Verdichters 11 führen.
Ein nicht gezeigtes Sperrventil ist in dem Zwischendruckkältemittelpfad 15 vorgesehen, um eine Rückströmung des Kältemittels von der Seite des Verdichters 11 zu der Seite des Gas-Flüssigkeit-Separators 14 zu verhindern. In diesem Fall ist es für dieses Sperrventil lediglich erforderlich, in dem Strömungspfad von dem Auslass für das Kältemittel in der gasförmigen Phase des Gas-Flüssigkeit-Separators 14 zu dem Zwischendruckanschluss 11b des Verdichters 11 vorgesehen zu sein. Entsprechend kann das Sperrventil entweder in dem Zwischendruckanschluss 11b des Verdichters 11 oder an einem Auslass für das Kältemittel in der gasförmigen Phase des Gas-Flüssigkeit-Separators 14 vorgesehen sein.
Indes ist ein Kältemitteleinlass der niederstufenseitigen festen Drossel 16 mit einem Auslass für das Kältemittel in der flüssigen Phase des Gas-Flüssigkeit-Separators 14 verbunden. Die niederstufenseitige feste Drossel 16 ist durch eine Düse, eine Öffnung, ein Kapillarröhrchen, oder Ähnliches konstituiert, die eine feste Drosselöffnungsposition aufweisen, und entspannt das durch den Gas-Flüssigkeit-Separator 14 getrennte Kältemittel in der flüssigen Phase.
In dem Fall der festen Drossel wie zum Beispiel einer Düse oder einer Öffnung, verringert sich eine Drosselpfadfläche plötzlich oder steigt plötzlich an. Entsprechend kann die Strömungsrate des Kältemittels, das durch die niederstufenseitige feste Drossel 16 durchgeht, und der Trocknungsgrad des Kältemittels an der stromaufwärts liegenden Seite der niederstufenseitigen festen Drossel 16 selbst geregelt (ausgeglichen) werden gemäß einer Änderung eines Druckunterschieds zwischen der stromaufwärts liegenden Seite und der stromabwärts liegenden Seite (Druckunterschied zwischen dem Einlass und dem Auslass).
Ein Kältemittelverzweigungsabschnitt 17 ist an einem Kältemittelauslass der niederstufenseitigen festen Drossel 16 vorgesehen. Der Kältemittelverzweigungsabschnitt 17 hat einen Kältemittelströmungseinlass und eine Mehrzahl Kältemittelströmungsauslässe und verzweigt eine Strömung des Kältemittels, das von der niederstufenseitigen festen Drossel 16 ausströmt, in eine Mehrzahl von Ströme.
Der Kältemittelverzweigungsabschnitt 17 gemäß der ersten Ausführungsform weist zwei Kältemittelströmungsauslässe auf. Einer der Kältemittelströmungsauslässe des Kältemittelverzweigungsabschnitts 17 ist mit einem ersten parallelen Strömungspfad 18 verbunden, während der andere mit einem zweiten parallelen Strömungspfad 22 verbunden ist. Entsprechend verzweigt der Kältemittelverzweigungsabschnitt 17 die Kältemittelströmung, die von der niederstufenseitigen festen Drossel 16 ausgeströmt ist, in einen Kältemittelströmungspfad durch den ersten parallelen Strömungspfad 18 und einen Kältemittelströmungspfad durch den zweiten parallelen Strömungspfad 22.
Das erste Expansionsventil 19, der erste Verdampfer 20 und das Verdampfungsdrucksteuerventil 21 sind in dem ersten parallelen Strömungspfad 18 vorgesehen. Das erste Expansionsventil 19 hat einen Ventilkörper, der konfiguriert ist, eine Drosselöffnungsposition zu ändern, und ein elektrisches Stellglied zum Ändern der Öffnungsposition des Ventilkörpers, um einen elektrisch variablen Drosselmechanismus zu konstituieren.
Das erste Expansionsventil 19 weist eine Drosselfunktion auf, die eine beliebige Kältemittelentspannung durchführt, indem sie die Ventilöffnungsposition auf eine Zwischenöffnungsposition einstellt, eine vollständig geöffnete Funktion zum vollständigen Öffnen der Ventilöffnungsposition, um lediglich als ein Kältemittelpfad zu funktionieren, der im Wesentlichen keine Strömungsratensteuerung und Kältemittelentspannung durchführt, und eine vollständig geschlossene Funktion zum vollständigen Schließen der Ventilöffnungsposition, um den Kältemittelpfad zu schließen. Die Betätigung des ersten Expansionsventils 19 wird durch ein Steuersignal (einen Steuerimpuls) gesteuert, der von der Steuerung 60 abgegeben wird.
Auf diese Weise kann das erste Expansionsventil 19 das Kältemittel entspannen, das in den ersten parallelen Strömungspfad 18 geströmt ist, bis das Kältemittel ein Kältemittel niedrigen Drucks wird, und gibt das Kältemittel niedrigen Drucks ab, um als eine erste Entspannungseinheit der vorliegenden Offenbarung zu funktionieren. Darüber hinaus ist das erste Expansionsventil 19, das in der Lage ist, die Strömungsrate des Kältemittels zu steuern, das zu dem ersten parallelen Strömungspfad 18 an dem Kältemittelverzweigungsabschnitt 17 strömt, ebenfalls in der Lage, eine relative Steuerung der Strömungsrate des Kältemittels zu erlangen, die zu dem zweiten parallelen Strömungspfad 22 strömt.
Die Kältemitteleinlassseite des ersten Verdampfers 20 ist mit einem Kältemittelströmungsauslass des ersten Expansionsventils 19 über den ersten parallelen Strömungspfad 18 verbunden. Wie aus der 1 ersichtlich ist, ist der erste Verdampfer 20 ein Wärmetauscher, der in einem Klimaanlagengehäuse 51 einer inneren Klimaanlageneinheit 50 vorgesehen ist, die im Folgenden beschrieben wird, und kühlt eine geblasene Luft, die innerhalb des Klimaanlagengehäuses 51 durchgeht, indem das Kältemittel niedrigen Drucks, das innerhalb des ersten Verdampfers 20 zirkuliert, verdampft wird, um eine Wärmeabsorption zu verursachen.
Die Einlassseite des Verdampfungsdrucksteuerventils 21 ist mit der Kältemittelauslassseite des ersten Verdampfers 20 über den ersten parallelen Strömungspfad 18 verbunden. Das Verdampfungsdrucksteuerventil 21 ist durch einen mechanischen Mechanismus konstituiert und weist eine Funktion auf, einen Kältemittelverdampfungsdruck des ersten Verdampfers 20 derart zu steuern, dass der Kältemittelverdampfungsdruck ein Bezugsdruck wird, der ausreichend zum Reduzieren einer Ausbildung von Frost oder mehr ist, um die Ausbildung von Frost auf dem ersten Verdampfer 20 zu reduzieren. Mit anderen Worten weist das Verdampfungsdrucksteuerventil 21 eine Funktion auf, eine Kältemittelverdampfungstemperatur des ersten Verdampfers 20 derart zu steuern, dass die Kältemittelverdampfungstemperatur eine Bezugstemperatur wird, die ausreichend zum Reduzieren einer Ausbildung von Frost ist, oder höher.
Der zweite parallele Strömungspfad 22 ist mit dem anderen aus den Kältemittelströmungsauslässen des Kältemittelverzweigungsabschnitts 17 verbunden. Das zweite Expansionsventil 23 und der zweite Verdampfer 24 sind in dem zweiten parallelen Strömungspfad 22 vorgesehen. Ähnlich zu dem ersten Expansionsventil 19 hat das zweite Expansionsventil 23 einen Ventilkörper, der konfiguriert ist, eine Drosselöffnungsposition zu ändern, und ein elektrisches Stellglied zum Ändern der Öffnungsposition des Ventilkörpers, um einen elektrisch variablen Drosselmechanismus zu konstituieren.
Ähnlich zu dem ersten Expansionsventil 19 kann das zweite Expansionsventil 23 die Drosselfunktion durchführen, die vollständig offene Funktion und die vollständig geschlossene Funktion, indem die Ventilöffnungsposition von dem vollständig offenen Zustand zu dem vollständig geschlossenen Zustand geeignet gesteuert wird. Die Betätigung des zweiten Expansionsventils 23 wird durch ein Steuersignal (einen Steuerimpuls) gesteuert, das von der Steuerung 60 abgegeben wird.
Auf diese Weise kann das zweite Expansionsventil 23 das Kältemittel entspannen, das in den zweiten parallelen Strömungspfad 22 geströmt ist, bis das Kältemittel ein Kältemittel niedrigen Drucks wird, und das Kältemittel niedrigen Drucks abgeben, um als eine zweite Entspannungseinheit der vorliegenden Offenbarung zu funktionieren. Darüber hinaus ist das zweite Expansionsventil 23, das in der Lage ist, die Strömungsrate des Kältemittels zu steuern, das zu dem zweiten parallelen Strömungspfad 22 an dem Kältemittelverzweigungsabschnitt 17 strömt, auch in der Lage, eine relative Steuerung der Strömungsrate des Kältemittels zu erlangen, das zu dem ersten parallelen Strömungspfad 18 strömt.
Das erste Expansionsventil 19 und das zweite Expansionsventil 23 arbeiten deswegen zusammen, um eine Funktion durchzuführen, die Strömungsrate des Kältemittels zu steuern, das durch den ersten parallelen Strömungspfad 18 und den zweiten parallelen Strömungspfad 22 durchgeht. Darüber hinaus führt entweder das erste Expansionsventil 19 oder das zweite Expansionsventil 23 die vollständig geschlossene Funktion durch, um eine Strömungspfadumschaltfunktion durchzuführen.
Die Kältemitteleinlassseite des zweiten Verdampfers 24 ist mit einem Kältemittelströmungsauslass des zweiten Expansionsventils 23 über den zweiten parallelen Strömungspfad 22 verbunden. Wie aus der 1 ersichtlich ist, ist der zweite Verdampfer 24 ein Wärmetauscher, der einen Teil eines Wärmemediumkreises 40 konstituiert, der im Folgenden beschrieben ist, und absorbiert Wärme von einem Wärmemedium (zum Beispiel einem Kühlwasser), das in dem Wärmemediumkreis 40 zirkuliert, indem er das Kältemittel niedrigen Drucks, das innerhalb des zweiten Verdampfers 24 zirkuliert, verdampft, um eine Wärmeabsorption zu verursachen. Eine Konfiguration und Ähnliches des Wärmemediumkreises 40 wird im Detail im Folgenden beschrieben.
Wie aus der 1 ersichtlich ist, weist ein Kältemittelvereinigungsabschnitt 25 eine Mehrzahl Kältemittelströmungseinlässe und einen Kältemittelströmungsauslass auf, und vereinigt Strömungen der Mehrzahl der Kältemittel, die durch den Kältemittelverzweigungsabschnitt 17 verzweigt wurden, in eine Strömung.
Der Kältemittelvereinigungsabschnitt 25 gemäß der ersten Ausführungsform weist zwei Kältemittelströmungseinlässe auf. Einer der Kältemittelströmungseinlässe des Kältemittelvereinigungsabschnitts 25 ist mit der Kältemittelströmungsauslassseite des Verdampfungsdrucksteuerventils 21 verbunden, während der andere mit der Kältemittelauslassseite des zweiten Verdampfers 24 verbunden ist. Entsprechend vereinigt der Kältemittelvereinigungsabschnitt 25 eine Kältemittelströmung, die durch den ersten parallelen Strömungspfad 18 gegangen ist, und eine Kältemittelströmung, die durch den zweiten parallelen Strömungspfad 22 gegangen ist, in eine Kältemittelströmung und ermöglicht es, dass die vereinigte Kältemittelströmung ausströmt.
Die Flüssigkeitsspeichereinheit 26 ist an einem Kältemittelströmungsauslass des Kältemittelvereinigungsabschnitts 25 vorgesehen. Die Flüssigkeitsspeichereinheit 26 ist ein niederdruckseitiger Gas-Flüssigkeit-Separator, der das Kältemittel in Gas und Flüssigkeit trennt, das von dem Kältemittelvereinigungsabschnitt 25 eingetreten ist, und ein überschüssiges Kältemittel in der flüssigen Phase in dem Kreis ansammelt. Der Ansauganschluss 11a des Verdichters 11 ist mit einem Auslass für das Kältemittel in der gasförmigen Phase der Flüssigkeitsspeichereinheit 26 verbunden. Entsprechend führt die Flüssigkeitsspeichereinheit 26 eine Funktion durch, das Kältemittel in der gasförmigen Phase zu dem Ansauganschluss 11a des Verdichters 11 zuzuführen und die Zufuhr des Kältemittels in der flüssigen Phase zu reduzieren, und verhindert dabei eine Flüssigkeitsverdichtung des Kältemittels in dem Verdichter 11.
Eine Konfiguration der Heizeinheit 30 gemäß der ersten Ausführungsform wird als Nächstes mit Bezug auf die 1 beschrieben. Wie aus der 1 ersichtlich ist, ist die Heizeinheit 30 ein hochtemperaturseitiger Wärmemediumkreis, der den Kältemittelstrahler 12 hat, der einen Teil des Gasinjektionskreislaufs konstituiert, einen Wärmemediumzirkulationspfad 31 wie zum Beispiel einen Wärmemediumströmungspfad, eine Druckpumpe 32, einen Heizkern 33, einen Strahler 34 und ein Dreiwegeventil 35.
Die Heizeinheit 30 ist durch den Kältemittelstrahler 12, den Heizkern 33 und Ähnliches konstituiert, die durch den Wärmemediumzirkulationspfad 31 verbunden sind, und ist konfiguriert, Kühlwasser als ein Wärmemedium in dem Wärmemediumzirkulationspfad 31 durch die Betätigung der Druckpumpe 32 zu zirkulieren. Das Kühlwasser in der Heizeinheit 30 ist ein Hochtemperaturwärmemedium und durch eine Flüssigkeit konstituiert, die zum Beispiel zumindest Ethylenglykol, Dimethylpolysiloxan oder ein Nanofluid oder eine Frostschutzflüssigkeit enthält.
Die Druckpumpe 32 funktioniert als eine Wärmemediumpumpe zum Ansaugen und Abgeben von Kühlwasser als ein Wärmemedium und ist durch eine elektrische Pumpe konstituiert. Die Druckpumpe 32 zirkuliert Kühlwasser in dem Wärmemediumzirkulationspfad 31 der Heizeinheit 30 durch Zuführen von Kühlwasser in dem Wärmemediumzirkulationspfad 31 unter Druck.
Die Betätigung der Druckpumpe 32 wird durch ein Steuersignal gesteuert, das von der Steuerung 60 abgegeben wird. Noch genauer kann die Druckpumpe 32 eine Strömungsrate des Kühlwassers, das durch die Heizeinheit 30 zirkuliert, unter Steuerung durch die Steuerung 60 steuern, um als eine Wärmemediumströmungsratensteuereinheit in der Heizeinheit 30 zu funktionieren.
Der Kältemittelstrahler 12 ist mit einer Abgabeöffnungsseite der Druckpumpe 32 verbunden. Entsprechend kann der Kältemittelstrahler 12 die Wärme des Kältemittels hohen Drucks, das durch das Innere des Kältemittelstrahlers 12 durchgeht, zu dem Kühlwasser abstrahlen, das durch den Wärmemediumzirkulationspfad 31 zirkuliert, durch einen Wärmetausch zwischen dem Kältemittel hohen Drucks und dem Kühlwasser.
Das Dreiwegeventil 35 ist mit der Kühlwasserströmungsauslassseite des Kältemittelstrahlers 12 verbunden. Das Dreiwegeventil 35 weist zwei Strömungsauslässe auf und kann eine Strömung des Kühlwassers umschalten, das durch einen Strömungseinlass eintritt, zu einer Strömung zu einem der zwei Strömungsauslässe.
Wie aus der 1 ersichtlich ist, ist der Heizkern 33 mit einem der Strömungsauslässe des Dreiwegeventils 35 verbunden, während der Strahler 34 mit dem anderen Strömungsauslass verbunden ist. Entsprechend kann das Dreiwegeventil 35 eine Strömung des Kühlwassers, das durch den Kältemittelstrahler 12 durchgegangen ist, zu entweder der Seite des Heizkerns 33 oder der Seite des Strahlers 34 umschalten. Das Dreiwegeventil 35 funktioniert als eine Wärmemediumströmungspfadumschalteinheit in der Heizeinheit 30.
Wie aus der 1 ersichtlich ist, ist der Heizkern 33 an der stromabwärts liegenden Seite der geblasenen Luftströmung mit Bezug auf den ersten Verdampfer 20 in dem Klimaanlagengehäuse 51 der inneren Klimaanlageneinheit 50 vorgesehen. Der Heizkern 33 ist ein hochtemperaturseitiger Wärmemediumwärmetauscher, der die geblasene Luft erwärmt, die zu dem Inneren des Fahrzeugs zugeführt wird, indem er Wärme zwischen dem Kühlwasser, das durch den Wärmemediumzirkulationspfad 31 der Heizeinheit 30 zirkuliert, und der geblasenen Luft austauscht.
In dem Heizkern 33 strahlt das Kühlwasser Wärme durch einen empfindlichen Wärmetausch zu der zu dem Inneren des Fahrzeugs zugeführten geblasenen Luft ab. Auf diese Weise wird die zu dem Inneren des Fahrzeugs des elektrischen Fahrzeugs zugeführte geblasene Luft erwärmt. Entsprechend erlangt die Kühlkreislaufvorrichtung 10 ein Heizen des Inneren des Fahrzeugs. In dem Fall des Heizkerns 33 ändert sich die Phase des Kühlwassers nicht von der flüssigen Phase, sogar nachdem das Kühlwasser die Wärme zu der geblasenen Luft abstrahlt.
Der Strahler 34 ist ein Strahlungswärmetauscher zum Abstrahlen von Wärme des Kühlwassers, das durch den Wärmemediumzirkulationspfad 31 der Heizeinheit 30 zirkuliert, zu der äußeren Luft außerhalb des elektrischen Fahrzeugs durch Wärmetausch zwischen dem Kühlwasser und der äußeren Luft. Der Strahler 34 ist parallel mit dem Heizkern 33 in dem Wärmemediumzirkulationspfad 31 der Heizeinheit 30 verbunden. Die Wärme des Kühlwassers wird zu der äußeren Luft von dem Strahler 34 abgestrahlt. Entsprechend kann die Kühlkreislaufvorrichtung 10 Wärme zu dem Äußeren des Inneren des Fahrzeugs freisetzen, ohne die geblasene Luft zu erwärmen.
Gemäß dieser Konfiguration kann die Heizeinheit 30 der Kühlkreislaufvorrichtung 10 eine Verwendungsbetriebsart der Wärme des Kältemittels hohen Drucks durch Umschalten einer Strömung des Kühlwassers unter Verwendung des Dreiwegeventils 35 ändern. Noch genauer kann die Heizeinheit 30 die Wärme des Kältemittels hohen Drucks zum Erwärmen der geblasenen Luft einsetzen, und kann somit das Innere des Fahrzeugs durch Umschalten zu einer Kühlwasserströmung erwärmen, die durch den Heizkern 33 durchgeht. Die Heizeinheit 30 kann ebenfalls die Wärme des Kältemittels hohen Drucks zu der äußeren Luft durch ein Umschalten zu einer Kühlwasserströmung freisetzen, die durch den Strahler 34 (Kühler) durchgeht.
Eine Konfiguration des Wärmemediumkreises 40 gemäß der ersten Ausführungsform wird im Folgenden mit Bezug auf die 1 beschrieben. Wie aus der 1 ersichtlich ist, ist der Wärmemediumkreis 40 ein niedertemperaturseitiger Wärmemediumkreis, der den zweiten Verdampfer 24 hat, der einen Teil des Gasinjektionskreislaufs konstituiert, einen Wärmemediumzirkulationspfad 41 als einen Wärmemediumströmungspfad, eine Druckpumpe 42, einen Strahler 43, eine in dem Fahrzeug vorgesehene Vorrichtung 44, ein Ein-Aus-Ventil 45 und ein Ein-Aus-Ventil 46.
Der Wärmemediumkreis 40 ist durch den zweiten Verdampfer 24, den Strahler 43 und Ähnliches konstituiert, die durch den Wärmemediumzirkulationspfad 41 verbunden sind, und konfiguriert, ein Kühlwasser als ein Wärmemedium in dem Wärmemediumzirkulationspfad 41 durch die Betätigung der Druckpumpe 42 zirkulieren zu lassen. Das Kühlwasser in dem Wärmemediumkreis 40 ist ein Niedertemperaturwärmemedium, und durch eine Flüssigkeit konstituiert, die zum Beispiel zumindest Ethylenglykol, Dimethylpolysiloxan oder ein Nanofluid enthält, oder eine Frostschutzflüssigkeit.
Die Druckpumpe 42 funktioniert als eine Wärmemediumpumpe zum Saugen und Abgeben von Kühlwasser als ein Wärmemedium, und ist durch eine elektrische Pumpe konstituiert. Die Druckpumpe 42 zirkuliert das Kühlwasser in dem Wärmemediumzirkulationspfad 41 des Wärmemediumkreises 40 durch Zuführen des Kühlwassers in dem Wärmemediumzirkulationspfad 41 mit Druck.
Die Betätigung der Druckpumpe 42 wird durch ein von der Steuerung 60 abgegebenes Steuersignal gesteuert. Noch genauer kann die Druckpumpe 42 eine Strömungsrate des durch den Wärmemediumkreis 40 zirkulierenden Kühlwassers unter Steuerung durch die Steuerung 60 steuern, um als eine Wärmemediumströmungsratensteuereinheit in dem Wärmemediumkreis 40 zu funktionieren.
Der zweite Verdampfer 24 ist mit einer Abgabeöffnungsseite der Druckpumpe 42 verbunden. Entsprechend kann der zweite Verdampfer 24 einen Wärmetausch zwischen dem Kältemittel niedrigen Drucks, das durch das Innere des zweiten Verdampfers 24 durchgeht, und dem Kühlwasser, das durch den Wärmemediumzirkulationspfad 41 durchgeht, erlangen, um zu verursachen, dass das Kältemittel niedrigen Drucks Wärme von dem Kühlwasser absorbiert.
Ein Wärmemediumpfad mit dem Strahler 43 und Ähnlichem und ein Wärmemediumpfad mit der in dem Fahrzeug vorgesehenen Vorrichtung 44 und Ähnlichem sind mit der Kühlwasserströmungsauslassseite des zweiten Verdampfers 24 verbunden. Entsprechend sind in dem Wärmemediumkreis 40 der ersten Ausführungsform der Strahler 43 und das Ein-Aus-Ventil 45 in paralleler Weise mit der in dem Fahrzeug vorgesehenen Vorrichtung 44 und dem Ein-Aus-Ventil 46 verbunden.
Der Strahler 43 ist ein Wärmetauscher, der Wärme zwischen dem durch den Wärmemediumzirkulationspfad 41 des Wärmemediumkreises 40 zirkulierenden Kühlwasser und der äußeren Luft außerhalb des elektrischen Fahrzeugs austauscht, um zu verursachen, dass das Kühlwasser Wärme von der äußeren Luft absorbiert. Entsprechend verwendet der Wärmemediumkreis 40 die äußere Luft außerhalb des elektrischen Fahrzeugs als eine externe Wärmequelle für die Zirkulation des Kühlwassers über den Strahler 43.
Das Ein-Aus-Ventil 45 ist an der in der Kühlwasserströmung stromaufwärts liegenden Seite des Kühlwasserströmungseinlasses in dem Strahler 43 vorgesehen. Das Ein-Aus-Ventil 45 ist konfiguriert, die Öffnungsposition des Kühlwasserpfads zu dem Kühlwasserströmungseinlass des Strahlers 43 zwischen dem vollständig geschlossenen Zustand und dem vollständig offenen Zustand zu steuern. Die Betätigung des Ein-Aus-Ventils 45 wird durch ein Steuersignal gesteuert, das von der Steuerung 60 abgegeben wird.
Noch genauer kann der Wärmemediumkreis 40 umschalten, ob eine Kühlwasserströmung zu dem Strahler 43 durch Steuern der Öffnungsposition des Ein-Aus-Ventils 45 unter Verwendung der Steuerung 60 zuzuführen ist. Mit anderen Worten kann die Kühlkreislaufvorrichtung 10 umschalten, ob die äußere Luft als äußere Wärmequelle zu verwenden ist.
Die in dem Fahrzeug vorgesehene Vorrichtung 44 ist an dem elektrischen Fahrzeug montiert, und durch eine Vorrichtung konstituiert, die Wärme gemäß einem Betrieb erzeugt. Beispiele der in dem Fahrzeug vorgesehenen Vorrichtung 44 sind ein Lader zum Laden einer Batterie des elektrischen Fahrzeugs, ein Motor-Generator und ein Wandler. Die in dem Fahrzeug vorgesehene Vorrichtung 44 funktioniert in der vorliegenden Offenbarung als eine Wärmeerzeugungsvorrichtung. Der Wärmemediumzirkulationspfad 41 des Wärmemediumkreises 40 ist so vorgesehen, dass er mit äußeren Oberflächen von entsprechenden Teilen der in dem Fahrzeug vorgesehenen Vorrichtungen 44 in Berührung gerät, und konfiguriert, einen Wärmetausch zwischen der Wärme der in dem Fahrzeug vorgesehenen Vorrichtungen 44 und dem durch den Wärmemediumpfad strömenden Kühlwasser durchzuführen.
Das Ein-Aus-Ventil 46 ist an der in der Kühlwasserströmung stromaufwärts liegenden Seite des Kühlwasserströmungseinlasses der in dem Fahrzeug vorgesehenen Vorrichtung 44 vorgesehen. Das Ein-Aus-Ventil 46 ist konfiguriert, die Öffnungsposition des Kühlwasserpfads zu dem Kühlwasserströmungseinlass der in dem Fahrzeug vorgesehenen Vorrichtung 44 zwischen dem vollständig geschlossenen Zustand und dem vollständig offenen Zustand zu steuern. Die Betätigung des Ein-Aus-Ventils 46 wird durch ein Steuersignal gesteuert, das von der Steuerung 60 abgegeben wird.
Noch genauer kann der Wärmemediumkreis 40 umschalten, ob eine Kühlwasserströmung zu der in dem Fahrzeug vorgesehenen Vorrichtung 44 zuzuführen ist, indem die Öffnungsposition des Ein-Aus-Ventils 46 unter Verwendung der Steuerung 66 gesteuert wird. Mit anderen Worten kann die Kühlkreislaufvorrichtung 10 umschalten, ob die in dem Fahrzeug vorgesehene Vorrichtung 44 als eine externe Wärmequelle zu verwenden ist.
Eine Konfiguration der inneren Klimaanlageneinheit 50, die die Fahrzeugklimaanlage 1 konstituiert, wird als Nächstes mit Bezug auf die 1 beschrieben. Die innere Klimaanlageneinheit 50 konstituiert einen Teil der Fahrzeugklimaanlage 1, und führt eine geblasene Luft, deren Temperatur durch die Kühlkreislaufvorrichtung 10 gesteuert ist, zu dem Inneren des Fahrzeugs zu.
Die innere Klimaanlageneinheit 50 ist innerhalb eines Armaturenbretts an einem vordersten Teil des Inneren des Fahrzeugs des elektrischen Fahrzeugs vorgesehen. Die innere Klimaanlageneinheit 50 nimmt ein Gebläse 52, den zweiten Verdampfer 24, den Heizkern 33 und Ähnliches in einem in dem Klimaanlagengehäuse 51 ausgebildeten Luftpfad auf, das ein äußeres Gehäuse der inneren Klimaanlageneinheit 50 konstituiert.
Das Klimaanlagengehäuse 50 konstituiert einen Luftpfad für die geblasene Luft, die zu dem Inneren des Fahrzeugs zugeführt wird, und ist aus einem Harz hergestellt, das einen bestimmten Grad einer Elastizität und eine herausragende Festigkeit aufweist (zum Beispiel Polypropylen).
Eine Innen-Außen-Luftumschaltvorrichtung 53 ist an der am äußersten stromaufwärts liegenden Seite des geblasenen Luftstroms des Klimaanlagengehäuses 51 vorgesehen. Die Innen-Außen-Luftumschaltvorrichtung 53 schaltet zwischen der Innenluft (inneren Luft des Fahrzeugs) und der äußeren Luft (äußeren Luft außerhalb des Inneren des Fahrzeugs) um und bringt die ausgewählte Luft in das Klimaanlagengehäuse 51 ein.
Insbesondere steuert die Innen-Außen-Luftumschaltvorrichtung 53 kontinuierlich Öffnungsbereiche eines Innenlufteinbringungsanschlusses, durch den die innere Luft in das Klimaanlagengehäuse 51 eingebracht wird, und eines Außenlufteinbringungsanschlusses, durch den die äußere Luft in das Klimaanlagengehäuse 51 eingebracht wird, indem sie eine Innen-Außen-Luftumschalttür verwendet, um ein Einbringungsverhältnis eines Einbringungsluftvolumens der inneren Luft zu einem Einbringungsluftvolumen der äußeren Luft zu ändern. Die Innen-Außen-Luftumschalttür wird durch ein elektrisches Stellglied für die Innen-Außen-Luftumschalttür angetrieben. Die Betätigung des elektrischen Stellglieds wird durch ein von der Steuerung 60 abgegebenes Steuersignal gesteuert.
Das Gebläse 52 ist an der stromabwärts liegenden Seite des geblasenen Luftstroms der Innen-Außen-Luftumschaltvorrichtung 53 vorgesehen. Das Gebläse 52 ist ein elektrisches Gebläse, das einen Ventilator der zentrifugalen Art mit mehreren Flügeln unter Verwendung eines Elektromotors antreibt, und bläst über die Innen-Außen-Luftumschaltvorrichtung 53 angesaugte Luft zu dem Inneren des Fahrzeugs. Eine Drehzahl (das heißt eine Blaskapazität) des Gebläses 52 wird durch eine von der Steuerung 60 abgegebene Steuerspannung gesteuert.
Der erste Verdampfer 20 und der Heizkern 33 sind in dieser Reihenfolge für einen geblasenen Luftstrom an der stromabwärts liegenden Seite des geblasenen Luftstroms des Gebläses 52 vorgesehen. Entsprechend ist der erste Verdampfer 20 an der stromaufwärts liegenden Seite des geblasenen Luftstroms mit Bezug auf den Heizkern 33 vorgesehen.
Ein Umgehungspfad 55 ist in dem Klimaanlagengehäuse 51 bereitgestellt. Der Umgehungspfad 55 ist konfiguriert, die geblasene Luft, die durch den ersten Verdampfer 20 durchgegangen ist, zu führen, während sie den Heizkern 33 umgeht.
Eine Luftmischtür 54 ist an der stromabwärts liegenden Seite des geblasenen Luftstroms des ersten Verdampfers 20 in dem Klimaanlagengehäuse 51 vorgesehen, und an der stromaufwärts liegenden Seite des geblasenen Luftstroms des Heizkerns 33. Die Luftmischtür 54 ist eine Luftvolumenverhältnissteuereinheit, die ein Luftvolumenverhältnis der geblasenen Luft steuert, die durch den Heizkern 33 durchgeht, zu der geblasenen Luft, die durch den Umgehungspfad 55 durchgeht, nachdem die geblasene Luft durch den ersten Verdampfer 20 durchgegangen ist.
Die Luftmischtür 54 ist durch ein elektrisches Stellglied für die Luftmischtür angetrieben. Die Betätigung des elektrischen Stellglieds wird durch ein von der Steuerung 60 abgegebenes Steuersignal gesteuert.
Ein Vereinigungsraum 56 ist an der stromabwärts liegenden Seite des geblasenen Luftstroms des Heizkerns 33 und des Umgehungspfads 55 ausgebildet. Der Vereinigungsraum 56 ist so ausgebildet, dass er die geblasene Luft, die durch den Wärmetausch mit dem Wärmemedium (das heißt Kühlwasser) an dem Heizkern 33 erwärmt wurde, und die geblasene Luft, die durch den Umgehungspfad 55 durchgeht und die nicht erwärmt wurde, vereinigt. Entsprechend wird die Temperatur der in dem Vereinigungsraum 56 vereinigten Luft gemäß dem Luftvolumenverhältnis unter Verwendung der Luftmischtür 54 gesteuert.
Eine Mehrzahl Arten von nicht gezeigten Öffnungsbohrungen sind in einem am äußersten stromabwärts liegenden Abschnitt eines geblasenen Luftstroms des Klimaanlagengehäuses 51 ausgebildet. Insbesondere haben die Mehrzahl der Arten von Öffnungsbohrungen eine Abtauöffnungsbohrung, eine Gesichtsöffnungsbohrung und eine Fußöffnungsbohrung, und sind derart konfiguriert, dass die in dem Vereinigungsraum 56 temperaturgesteuerte geblasene Luft durch die Öffnungsbohrungen in das Innere des Fahrzeugs geblasen werden kann, die an unterschiedlichen Positionen des Inneren des Fahrzeugs ausgebildet sind.
Darüber hinaus ist eine Tür an der stromaufwärts liegenden Seite des geblasenen Luftstroms von jedem der Mehrzahl der Arten von Öffnungsbohrungen vorgesehen, um eine Öffnungsfläche der entsprechenden Öffnungsbohrung zu steuern. Insbesondere sind eine Abtautür, eine Gesichtstür und eine Fußtür in Entsprechung mit der Abtauöffnungsbohrung, der Gesichtsöffnungsbohrung beziehungsweise der Fußöffnungsbohrung vorgesehen. Die Betätigung von jeder der Türen wird durch ein von der Steuerung 60 abgegebenes Steuersignal gesteuert. Die Türen öffnen und schließen die entsprechenden Öffnungsbohrungen, um eine Betriebsartumschaltvorrichtung für die geblasene Luft zu konstituieren, die eine Betriebsart der geblasenen Luft umschaltet.
Ein Steuersystem der Fahrzeugklimaanlage 1 gemäß der ersten Ausführungsform wird im Folgenden mit Bezug auf die 2 beschrieben. Die Steuerung 60 ist durch einen bekannten Mikrorechner mit Bauteilen wie zum Beispiel einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU), einem Nur-Lese-Speicher (ROM), einem Arbeitsspeicher (RAM) und Randschaltkreisen des Mikrorechners konstituiert. Die Steuerung 60 führt verschiedene Berechnungen und Verarbeitungen ausgehend von einem in dem ROM gespeicherten Klimaanlagensteuerprogramm durch und steuert Betätigungen von verschiedenen Klimaanlagensteuervorrichtungen, die mit der Ausgangsseite verbunden sind.
Eine Mehrzahl Arten von Klimaanlagensteuervorrichtungen und elektrische Stellglieder sind mit der Ausgangsseite der Steuerung 60 verbunden. Wie aus der 2 ersichtlich ist, haben die Mehrzahl der Arten von Klimaanlagensteuervorrichtungen und Ähnliches den Verdichter 11, das hochstufenseitige Expansionsventil 13, das erste Expansionsventil 19, das zweite Expansionsventil 23, das Gebläse 52, die Innen-Außen-Luftumschaltvorrichtung 53, die Luftmischtür 54, die Druckpumpe 32, das Dreiwegeventil 35, die Druckpumpe 42, das Ein-Aus-Ventil 45 und das Ein-Aus-Ventil 46.
Ein Betätigungspaneel 61, durch das verschiedene Betätigungen eingegeben werden, ist mit der Eingangsseite der Steuerung 60 verbunden. Das Betätigungspaneel 61, das in der Nähe des Armaturenbretts in dem vorderen Bereich des Inneren des Fahrzeugs vorgesehen ist, weist verschiedene Betätigungsschalter auf. Entsprechend werden von den verschiedenen Betätigungsschaltern des Betätigungspaneels 61 abgegebene Betätigungssignale zu der Steuerung 60 eingegeben.
Die verschiedenen Betätigungsschalter des Betätigungspaneels 61 haben einen Autoschalter, einen Betriebsartauswahlschalter, einen Luftvolumeneinstellschalter, einen Temperatureinstellschalter, einen Blasbetriebsartauswahlschalter, und andere. Entsprechend ist die Kühlkreislaufvorrichtung 10 in der Lage, die Betriebsart der Kühlkreislaufvorrichtung 10 gemäß der durch das Betätigungspaneel 61 empfangenen Eingabe geeignet umzuschalten.
Sensoren 62 für die Klimaanlagensteuerung sind mit der Eingangsseite der Steuerung 60 verbunden. Die Sensoren 62 für die Klimaanlagensteuerung haben einen Innenlufttemperatursensor, einen Außenlufttemperatursensor, einen Solareinstrahlungssensor, und andere. Der Innenlufttemperatursensor ist eine Innenlufttemperaturerfassungseinheit, die eine Temperatur innerhalb des Inneren des Fahrzeugs erfasst (innere Lufttemperatur). Der Außenlufttemperatursensor ist eine Außenlufttemperaturerfassungseinheit, die eine Temperatur außerhalb des Inneren des Fahrzeugs (Außenlufttemperatur) erfasst. Der Solareinstrahlungssensor ist eine Solarstrahlungsmengenerfassungseinheit, die eine Menge der Solarstrahlung erfasst, die in das Innere des Fahrzeugs eindringt.
Entsprechend werden Erfassungssignale von den Sensoren 62 für die Klimaanlagensteuerung in die Steuerung 60 eingegeben. Auf diese Weise kann die Kühlkreislaufvorrichtung 10 die Temperatur und Ähnliches der geblasenen Luft steuern, die zu dem Inneren des Fahrzeugs zugeführt wird, gemäß physikalischen Mengen, die durch die Sensoren 62 für die Klimaanlagensteuerung erfasst werden, und erlangt deswegen eine bequeme Klimatisierung.
Die Steuerung 60 hat Steuereinheiten, die zusammen miteinander zum Steuern von Betätigungen der verschiedenen Steuervorrichtungen ausgebildet sind, die mit der Abgabeseite der Steuerung 60 verbunden sind. In diesem Fall bestimmen Konfigurationen, die die Betätigungen der entsprechenden Steuervorrichtungen steuern (zum Beispiel Software und Hardware) jeweils eine Steuereinheit zum Steuern der Betätigung der entsprechenden Steuervorrichtung.
Zum Beispiel bestimmt eine Konfiguration, die zumindest eines aus dem hochstufenseitigen Expansionsventil 13, dem ersten Expansionsventil 19 und dem zweiten Expansionsventil 23 steuert, zumindest eine Strömungsmengenverhältnissteuereinheit 60a zum Steuern eines Kältemittelströmungsmengenverhältnisses in jeder Betriebsart. In der ersten Ausführungsform ist das Kältemittelströmungsmengenverhältnis als ein Verhältnis einer Menge des Kältemittels definiert, das durch den Ansauganschluss 11a des Verdichters 11 angesaugt wird, zu einer Menge des Kältemittels, das von dem Abgabeanschluss 11c des Verdichters 11 abgegeben wird.
Eine Betätigung der Fahrzeugklimaanlage 1, die wie voranstehend beschrieben konfiguriert ist, wird als Nächstes beschrieben. Betriebsarten, die durch die Fahrzeugklimaanlage 1 gemäß der ersten Ausführungsform durchgeführt werden, sind eine Kühlbetriebsart, eine Heizbetriebsart und eine Vorrichtungskühlbetriebsart.
Die Kühlbetriebsart ist eine Betätigungsbetriebsart zum Kühlen des Inneren des Fahrzeugs durch Kühlen der geblasenen Luft, die ein Wärmetauschzielfluid ist, und entspricht einem Beispiel einer Kühlbetriebsart in der vorliegenden Offenbarung. Die Heizbetriebsart ist eine Betriebsart zum Heizen des Inneren des Fahrzeugs durch Absorbieren von Wärme von der äußeren Luft als einer externen Wärmequelle und Erwärmen der geblasenen Luft, die ein Wärmetauschzielfluid ist, und entspricht einem Beispiel einer Heizbetriebsart in der vorliegenden Offenbarung. Die Vorrichtungskühlbetriebsart ist eine Betätigungsbetriebsart zum Kühlen durch Absorbieren der Wärme von einer Wärmeerzeugungsvorrichtung (das heißt einer in dem Fahrzeug vorhandenen Vorrichtung 44) als einer externen Wärmequelle.
Ein Gesichtspunkt der Betätigung in der Kühlbetriebsart der Fahrzeugklimaanlage 1 gemäß der ersten Ausführungsform wird anfänglich mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In der Kühlbetriebsart ist jeder der Drosselöffnungspositionen des hochstufenseitigen Expansionsventils 13 und des ersten Expansionsventils 19 bestimmt, eine vorbestimmte Öffnungsposition für die Kühlbetriebsart zu werden. Die Drosselöffnungsposition des zweiten Expansionsventils 23 ist bestimmt, in einen vollständig geschlossenen Zustand zu geraten. Entsprechend wird der Kältemittelkreis zu einem Kältemittelkreis umgeschaltet, wie durch die gestrichelten Pfeile in der 1 angezeigt ist.
Ein zu einem Servomotor der Luftmischtür 54 abgegebenes Steuersignal wird derart bestimmt, dass die Luftmischtür 54 die stromaufwärts liegende Seite der geblasenen Luftströmung des Heizkerns 33 schließt, um es der gesamten Strömungsmenge der geblasenen Luft, die durch den ersten Verdampfer 20 durchgegangen ist, zu ermöglichen, durch den Umgehungspfad 55 durchzugehen. Steuersignale für den Verdichter 11, das Gebläse 52 und die Innen-Außen-Luftumschaltvorrichtung 53 werden geeignet ausgehend von einer Eingabebetätigung des Betätigungspaneels 61 oder Erfassungssignalen der Sensoren 62 bestimmt.
Entsprechend strömt in der Kühlbetriebsart der Kühlkreislaufvorrichtung 10 das von dem Abgabeanschluss 11c des Verdichters 11 abgegebene Kältemittel hohen Drucks in den Kältemittelstrahler 12. Das Kältemittel, das in den Kältemittelstrahler 12 geströmt ist, strahlt Wärme zu dem durch den Wärmemediumzirkulationspfad 31 der Heizeinheit 30 strömenden Kühlwasser ab. In diesem Fall wird das Kühlwasser in der Heizeinheit 30 durch die Wärme des Kältemittels hohen Drucks erwärmt. Entsprechend funktioniert der Kältemittelstrahler 12 als ein Strahler.
Das von dem Kältemittelstrahler 12 strömende Kältemittel wird entspannt und in einer isenthalpen Weise ausgedehnt, bis das Kältemittel ein Kältemittel unter Zwischendruck in dem hochstufenseitigen Expansionsventil 13 in dem Drosselzustand wird. Das Kältemittel mit dem Zwischendruck, das durch das hochstufenseitige Expansionsventil 13 entspannt wurde, wird an dem Gas-Flüssigkeit-Separator 14 in Gas und Flüssigkeit getrennt.
Das Kältemittel in der gasförmigen Phase, das durch den Gas-Flüssigkeit-Separator 14 getrennt wurde, strömt in den Zwischendruckanschluss 11b des Verdichters 11 über den Zwischendruckkältemittelpfad 15, vereinigt sich mit dem von dem niederstufenseitigen Verdichtungsmechanismus des Verdichters 11 abgegebenen Kältemittel, und wird in den hochstufenseitigen Verdichtungsmechanismus gesaugt.
Indes wird das durch den Gas-Flüssigkeit-Separator 14 getrennte Kältemittel in der flüssigen Phase durch die niederstufenseitige feste Drossel 16 entspannt und erreicht den Kältemittelverzweigungsabschnitt 17. In der Kühlbetriebsart befindet sich das erste Expansionsventil 19 in dem Drosselzustand, während das zweite Expansionsventil 23 sich in dem vollständig geschlossenen Zustand befindet. Entsprechend strömt das von dem Kältemittelverzweigungsabschnitt 17 strömende Kältemittel in den ersten parallelen Strömungspfad 18 und wird in einer isenthalpen Weise an dem ersten Expansionsventil 19 entspannt, bis das Kältemittel ein Kältemittel niedrigen Drucks wird.
Das Kältemittel niedrigen Drucks, das von dem ersten Expansionsventil 19 strömt, strömt in den in dem Klimaanlagengehäuse 51 vorgesehenen ersten Verdampfer 20 und tauscht Wärme mit der zu dem Gebläse 52 zugeführten geblasenen Luft aus und absorbiert Wärme von der geblasenen Luft. Auf diese Weise wird die durch das Gebläse 52 zugeführte geblasene Luft abgekühlt und zu dem Inneren des Fahrzeugs über den Umgehungspfad 55 zugeführt.
Das von dem ersten Verdampfer 20 strömende Kältemittel strömt in die Flüssigkeitsspeichereinheit 26 über das Verdampfungsdrucksteuerventil 21 und den Kältemittelvereinigungsabschnitt 25 und wird in Gas und Flüssigkeit getrennt. Danach wird das Kältemittel in der gasförmigen Phase, das an der Flüssigkeitsspeichereinheit 26 getrennt wurde, durch den Ansauganschluss 11a des Verdichters 11 angesaugt und wieder verdichtet. Indes wird das Kältemittel in der flüssigen Phase, das an der Flüssigkeitsspeichereinheit 26 gespeichert wurde, in der Flüssigkeitsspeichereinheit 26 als überschüssiges Kältemittel gespeichert, das nicht zum Durchführen der Kühlkapazität erforderlich ist, die für den Kreislauf benötigt wird.
Eine Betätigung der Heizeinheit 30 in der Kühlbetriebsart wird im Folgenden beschrieben. Ein Steuersignal des Dreiwegeventils 35 in der Kühlbetriebsart wird bestimmt, eine Strömung der Gesamtmenge des Kühlwassers von dem Kältemittelstrahler 12 in den Strahler 34 zu erzeugen.
Wie voranstehend beschrieben wurde, wird die Wärme des Kältemittels hohen Drucks zu dem Kühlwasser in der Heizeinheit 30 in dem Kältemittelstrahler 12 abgestrahlt. Entsprechend geht das von dem Kältemittelstrahler 12 geströmte Kühlwasser durch das Dreiwegeventil 35 durch, während es in dem Zustand hoher Temperatur verbleibt, und strömt in den Strahler 34.
Die Wärme des in den Strahler 34 geströmten Kühlwassers wird durch den Strahler 34 zu der äußeren Luft außerhalb des elektrischen Fahrzeugs abgestrahlt. Entsprechend wird in einem Fall der Kühlkreislaufvorrichtung 10 die Wärme des Kältemittels hohen Drucks über das Kühlwasser in die Heizeinheit 30 zu der äußeren Luft abgestrahlt.
Danach zirkuliert das Kühlwasser, dessen Wärme durch den Strahler 34 abgestrahlt wird, gemäß der Betätigung der Druckpumpe 32, wird wieder in die Druckpumpe 32 gesaugt und zu dem Kältemittelstrahler 12 mit Druck zugeführt.
In der Kühlbetriebsart geht das Kältemittel niedrigen Drucks in der Kühlkreislaufvorrichtung 10 nicht durch den zweiten Verdampfer 24 durch. Entsprechend kann jeder beliebige Betriebszustand des Wärmemediumkreises 40 bestimmt werden, der thermisch mit dem zweiten Verdampfer 24 verbunden ist.
Wie voranstehend beschrieben wurde, wird in der Kühlbetriebsart die Wärme des Kältemittels hohen Drucks über das Kühlwasser in der Heizeinheit 30 zu der äußeren Luft abgestrahlt, und es wird auch verursacht, dass das Kältemittel niedrigen Drucks Wärme an dem ersten Verdampfer 20 von der geblasenen Luft absorbiert, die zu dem Inneren des Fahrzeugs zugeführt wird, um die geblasene Luft abzukühlen. Auf diese Weise kann das Kühlen des Inneren des Fahrzeugs erlangt werden.
Darüber hinaus erlangt die Kühlbetriebsart ein Ansaugen des Kältemittels niedrigen Drucks, das von dem ersten Verdampfer 20 über den Ansauganschluss 11a des Verdichters 11 strömt, und erlangt ebenfalls eine Vereinigung zwischen dem Kältemittel in dem Verstärkungsprozess und dem Kältemittel mit dem Zwischendruck in dem Zustand der gasförmigen Phase, das durch das hochstufenseitige Expansionsventil 13 und den Gas-Flüssigkeit-Separator 14 durchgegangen ist und in den Zwischendruckanschluss 11b strömt. Entsprechend kann die Kühlkreislaufvorrichtung 10 einen Gasinjektionskreislauf (Kühlkreislauf der Art mit Economiser) in der Kühlbetriebsart erzeugen.
Die Verdichtungsleistungsfähigkeit des hochstufenseitigen Verdichtungsmechanismus wird deswegen durch Ansaugen des gemischten Kältemittels, das eine niedrige Temperatur aufweist, in den hochstufenseitigen Verdichtungsmechanismus verbessert. Zusätzlich wird durch das Verringern eines Druckunterschieds zwischen dem Ansaugkältemitteldruck und dem Abgabekältemitteldruck von jedem aus dem niederstufenseitigen Verdichtungsmechanismus und dem hochstufenseitigen Verdichtungsmechanismus die Verdichtungsleistungsfähigkeit von beiden Verdichtungsmechanismen verbessert. Folglich verbessert sich der Leistungskoeffizient (COP) der gesamten Kühlkreislaufvorrichtung 10.
Ein Gesichtspunkt der Betätigung in der Heizbetriebsart der Fahrzeugklimaanlage 1 gemäß der ersten Ausführungsform wird als Nächstes mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In der Heizbetriebsart wird jede aus den Drosselöffnungspositionen des hochstufenseitigen Expansionsventils 13 und des zweiten Expansionsventils 23 bestimmt, für die Heizbetriebsart eine vorbestimmte Öffnungsposition zu werden. Die Drosselöffnungsposition des ersten Expansionsventils 19 wird bestimmt, in einen vollständig geschlossenen Zustand zu geraten. Als ein Ergebnis wird der Kältemittelkreis zu einem Kältemittelkreis umgeschaltet, der in der 1 durch durchgehende Pfeile angezeigt ist.
Ein zu einem Servomotor der Luftmischtür 54 abgegebenes Steuersignal wird derart bestimmt, dass die Luftmischtür 54 den Umgehungspfad 55 schließt, um es der gesamten Strömungsmenge der geblasenen Luft, die durch den ersten Verdampfer 20 durchgegangen ist, zu ermöglichen, durch den Heizkern 33 durchzugehen. Steuersignale für den Verdichter 11, das Gebläse 52 und die Innen-Außen-Luftumschaltvorrichtung 53 werden geeignet ausgehend von Eingabebetätigungen auf dem Betätigungspaneel 61 oder Erfassungssignalen der Sensoren 62 bestimmt.
Entsprechend strömt in der Heizbetriebsart der Kühlkreislaufvorrichtung 10 das von dem Abgabeanschluss 11c des Verdichters 11 abgegebene Kältemittel hohen Drucks in den Kältemittelstrahler 12. Das in den Kältemittelstrahler 12 geströmte Kältemittel strahlt Wärme zu dem durch den Wärmemediumzirkulationspfad 31 der Heizeinheit 30 strömenden Kühlwasser ab. In diesem Fall wird das Kühlwasser in der Heizeinheit 30 durch die Wärme des Kältemittels hohen Drucks erwärmt. Entsprechend funktioniert der Kältemittelstrahler 12 als ein Strahler.
In der Heizbetriebsart wird das von dem Kältemittelstrahler 12 strömende Kältemittel ähnlich an dem hochstufenseitigen Expansionsventil 13 in dem Drosselzustand in einer isenthalpen Weise entspannt und ausgedehnt, bis das Kältemittel ein Kältemittel mit Zwischendruck wird. Das Kältemittel mit Zwischendruck, das durch das hochstufenseitige Expansionsventil 13 entspannt wurde, wird an dem Gas-Flüssigkeit-Separator 14 in Gas und Flüssigkeit getrennt.
Das Kältemittel in der gasförmigen Phase, das durch den Gas-Flüssigkeit-Separator 14 getrennt wurde, strömt über den Zwischendruckkältemittelpfad 15 in den Zwischendruckanschluss 11b des Verdichters 11, vereinigt sich mit dem von dem niederstufenseitigen Verdichtungsmechanismus des Verdichters 11 abgegebenen Kältemittel, und wird in den hochstufenseitigen Verdichtungsmechanismus gesaugt.
Indes wird das durch den Gas-Flüssigkeit-Separator 14 getrennte Kältemittel in der flüssigen Phase durch die niederstufenseitige feste Drossel 16 entspannt und erreicht den Kältemittelverzweigungsabschnitt 17. In der Heizbetriebsart befindet sich das zweite Expansionsventil 23 in dem Drosselzustand, während das erste Expansionsventil 19 sich in dem vollständig geschlossenen Zustand befindet. Entsprechend strömt das von dem Kältemittelverzweigungsabschnitt 17 strömende Kältemittel in den zweiten parallelen Strömungspfad 22 und wird an dem zweiten parallelen Strömungspfad 22 in einer isenthalpen Weise entspannt, bis das Kältemittel ein Kältemittel niedrigen Drucks wird.
Das Kältemittel niedrigen Drucks, das von dem zweiten Expansionsventil 23 strömt, strömt in den zweiten Verdampfer 24 und tauscht Wärme mit dem durch den Wärmemediumkreis 40 zirkulierenden Kühlwasser aus. Noch genauer wird das Kältemittel niedrigen Drucks an dem zweiten Verdampfer 24 durch die Wärme, die von dem Kühlwasser in dem Wärmemediumkreis 40 absorbiert wurde, erwärmt, während das Kühlwasser in dem Wärmemediumkreis 40 durch den Wärmetausch mit dem Kältemittel niedrigen Drucks abgekühlt wird.
Das von dem zweiten Verdampfer 24 strömende Kältemittel strömt über den Kältemittelvereinigungsabschnitt 25 in die Flüssigkeitsspeichereinheit 26 und wird in Gas und Flüssigkeit getrennt. Danach wird das an der Flüssigkeitsspeichereinheit 26 getrennte Kältemittel in der gasförmigen Phase durch den Ansauganschluss 11a des Verdichters 11 angesaugt und wieder verdichtet. Indes wird das an der Flüssigkeitsspeichereinheit 26 getrennte Kältemittel in der flüssigen Phase in der Flüssigkeitsspeichereinheit 26 als überschüssiges Kältemittel in dem Kreislauf gespeichert.
Eine Betätigung der Heizeinheit 30 in der Heizbetriebsart wird im Folgenden beschrieben. Ein Steuersignal des Dreiwegeventils 35 in der Heizbetriebsart wird bestimmt, eine Strömung der gesamten Menge des Kühlwassers von dem Kältemittelstrahler 12 in den Heizkern 33 zu erzeugen.
Wie voranstehend beschrieben wurde, wird die Wärme des Kältemittels hohen Drucks zu dem Kühlwasser in der Heizeinheit 30 in dem Kältemittelstrahler 12 abgestrahlt. Entsprechend geht das von dem Kältemittelstrahler 12 geströmte Kühlwasser durch das Dreiwegeventil 35 durch, während es in dem Zustand hoher Temperatur verbleibt, und strömt in den Heizkern 33.
Das in den Heizkern 33 geströmte Kühlwasser tauscht Wärme mit der durch das Gebläse 52 zugeführten geblasenen Luft an dem Heizkern 33 aus. In der Heizbetriebsart befindet sich das erste Expansionsventil 19 in dem vollständig geschlossenen Zustand, weshalb die geblasene Luft den Heizkern 33 erreicht, ohne durch den ersten Verdampfer 20 abgekühlt zu werden.
Gemäß der Kühlkreislaufvorrichtung 10 wird deswegen die Wärme des Kältemittels hohen Drucks über das Kühlwasser in der Heizeinheit 30 zu der zu dem Inneren des Fahrzeugs zugeführten geblasenen Luft abgestrahlt. Auf diese Weise kann die durch die Wärme des Kältemittels hohen Drucks erwärmte geblasene Luft zu dem Inneren des Fahrzeugs zugeführt werden, weshalb ein Erwärmen des Inneren des Fahrzeugs erlangt werden kann.
Danach zirkuliert das Kühlwasser, das die Wärme an dem Heizkern 33 abgestrahlt hat, gemäß der Betätigung der Druckpumpe 32, wird wieder in die Druckpumpe 32 gesaugt und zu dem Kältemittelstrahler 12 mit Druck zugeführt.
Eine Betätigung des Wärmemediumkreises 40 in der Heizbetriebsart wird im Folgenden beschrieben. Steuersignale des Ein-Aus-Ventils 45 und des Ein-Aus-Ventils 46 in der Heizbetriebsart sind bestimmt, zum Beispiel das Ein-Aus-Ventil 45 in den vollständig offenen Zustand zu versetzen und das Ein-Aus-Ventil 46 in den vollständig geschlossenen Zustand zu versetzen. In diesem Fall geht die gesamte Menge des Kühlwassers in dem Wärmemediumkreis 40 durch den Strahler 43 durch, weshalb das Kühlwasser die Wärme von der Außenluft an dem Strahler 43 absorbiert. Entsprechend setzt die Kühlkreislaufvorrichtung 10 in diesem Fall die äußere Luft als externe Wärmequelle ein.
Das Kühlwasser, das durch die Betätigung der Druckpumpe 42 verursacht wurde, von dem Strahler 43 zu strömen, strömt über die Druckpumpe 42 in den zweiten Verdampfer 24. Wie voranstehend beschrieben wurde, wird an dem zweiten Verdampfer 24 Wärme zwischen dem Kältemittel niedrigen Drucks und dem Kühlwasser in dem Wärmemediumkreis 40 ausgetauscht. In diesem Fall wird die Wärme des Kühlwassers in dem Wärmemediumkreis 40 durch das Kältemittel niedrigen Drucks absorbiert. Die Kühlkreislaufvorrichtung 10 kann deswegen die äußere Luft als die externe Wärmequelle in der Heizbetriebsart einsetzen.
In dem voranstehend beschriebenen Beispiel ist das Ein-Aus-Ventil 45 vollständig geöffnet, und das Ein-Aus-Ventil 46 ist vollständig geschlossen. In diesem Fall geht das Kühlwasser durch den Strahler 43 durch. Entsprechend wird die äußere Luft als die externe Wärmequelle in der Heizbetriebsart eingesetzt. Jedoch können abhängig von der Ein-Aus-Steuerung des Ein-Aus-Ventils 45 und des Ein-Aus-Ventils 46 verschiedene andere Betriebsarten als Verwendungsbetriebsarten der externen Wärmequelle angenommen werden.
Zum Beispiel absorbiert in dem vollständig geschlossenen Zustand des Ein-Aus-Ventils 45 und in dem vollständig offenen Zustand des Ein-Aus-Ventils 46 das durch die in dem Fahrzeug vorgesehene Vorrichtung 44 durchgehende Kühlwasser die Wärme von der in dem Fahrzeug vorgesehenen Vorrichtung 44. In diesem Fall kann die Kühlkreislaufvorrichtung 10 die in dem Fahrzeug vorgesehene Vorrichtung 44 als die externe Wärmequelle in der Heizbetriebsart verwenden.
In dem vollständig offenen Zustand von sowohl dem Ein-Aus-Ventil 45 wie auch dem Ein-Aus-Ventil 46 vereinigt sich das Kühlwasser, nachdem es durch den Strahler 43 und die in dem Fahrzeug vorgesehene Vorrichtung 44 durchgegangen ist. Entsprechend absorbiert das Kühlwasser Wärme von der äußeren Luft und der in dem Fahrzeug vorgesehenen Vorrichtung 44. In diesem Fall kann die Kühlkreislaufvorrichtung 10 sowohl die äußere Luft wie auch die in dem Fahrzeug vorgesehene Vorrichtung 44 als die externe Wärmequelle in der Heizbetriebsart verwenden.
Wie voranstehend beschrieben wurde, wird in der Heizbetriebsart verursacht, dass das Kältemittel niedrigen Drucks Wärme von der externen Wärmequelle (das heißt von der äußeren Luft oder der in dem Fahrzeug vorgesehenen Vorrichtung 44) über das Kühlwasser in dem Wärmemediumkreis 40 absorbiert, und die Wärme von dem Kältemittel hohen Drucks wird ebenfalls zu der geblasenen Luft abgestrahlt, die zu dem Inneren des Fahrzeugs zugeführt wird, um die geblasene Luft über das Kühlwasser in der Heizeinheit 30 zu erwärmen. Auf diese Weise kann das Erwärmen des Inneren des Fahrzeugs erlangt werden.
Darüber hinaus werden in der Heizbetriebsart die hohen und niedrigen Drücke in dem Mollier-Diagramm des Kältemittelstrahlers 12 und Ähnliche nicht mit den hohen und niedrigen Drücken der Kühlbetriebsart vertauscht. Entsprechend wird das aus dem zweiten Verdampfer 24 geströmte Kältemittel niedrigen Drucks über den Ansauganschluss 11a des Verdichters 11 angesaugt, und das Kältemittel mit dem Zwischendruck in dem Zustand der gasförmigen Phase, das durch das hochstufenseitige Expansionsventil 13 und den Gas-Flüssigkeit-Separator 14 durchgegangen ist, strömt in den Zwischendruckanschluss 11b, um sich in dem Verstärkungsprozess mit dem Kältemittel zu vereinigen.
In diesem Fall kann die Kühlkreislaufvorrichtung 10 einen Gasinjektionskreislauf (Kühlkreislauf der Art mit Economiser) nicht nur in der Kühlbetriebsart sondern auch in der Heizbetriebsart erzeugen.
Die Verdichtungsleistungsfähigkeit des hochstufenseitigen Verdichtungsmechanismus verbessert sich deswegen durch das Ansaugen des gemischten Kältemittels, das eine niedrige Temperatur aufweist, in den hochstufenseitigen Verdichtungsmechanismus. Außerdem wird durch das Verringern eines Druckunterschieds zwischen dem Ansaugkältemitteldruck und dem Abgabekältemitteldruck von jedem aus dem niederstufenseitigen Verdichtungsmechanismus und dem hochstufenseitigen Verdichtungsmechanismus die Verdichtungsleistungsfähigkeit von beiden Verdichtungsmechanismen verbessert. Folglich verbessert sich der Leistungskoeffizient (COP) der gesamten Kühlkreislaufvorrichtung 10.
Darüber hinaus steuert die Steuerung 60 in der Heizbetriebsart die Drosselöffnungsposition von zumindest einem aus dem hochstufenseitigen Expansionsventil 13, dem ersten Expansionsventil 19 und dem zweiten Expansionsventil 23 derart, dass das Kältemittelströmungsmengenverhältnis in der Heizbetriebsart kleiner als das Kältemittelströmungsmengenverhältnis in der Kühlbetriebsart wird.
Das Kältemittelströmungsmengenverhältnis ist hierin als ein Verhältnis einer Menge des Kältemittels, das durch den Ansauganschluss 11a des Verdichters 11 angesaugt wird, zu einer Menge des Kältemittels, das von dem Abgabeanschluss 11c des Verdichters 11 abgegeben wird, definiert. Die Abgabekältemittelströmungsmenge entspricht der Gesamtmenge der Kältemittelströmungsmenge mit Zwischendruck, die von dem Zwischendruckanschluss 11b eingebracht wird, und der Abgabekältemittelströmungsmenge. Entsprechend ist die Abgabekältemittelströmungsmenge ausgehend von einem Verhältnis der Kältemittelströmungsmenge mit Zwischendruck zu der Abgabekältemittelströmungsmenge erkennbar.
In der Heizbetriebsart ist die Ansaugkältemitteldichte, die von dem Ansauganschluss 11a angesaugt wird, kleiner als die entsprechende Ansaugkältemitteldichte in der Kühlbetriebsart. In diesem Fall verbessert sich die Wärmetauschleistungsfähigkeit des Kältemittelstrahlers 12 durch Reduzieren des Kältemittelströmungsmengenverhältnisses in der Heizbetriebsart zu einem Verhältnis, das kleiner als das Kältemittelströmungsmengenverhältnis in der Kühlbetriebsart ist, weshalb die Kreislaufleistungsfähigkeit sich verbessert. Die Steuerung 60 in diesem Fall funktioniert als eine Strömungsmengenverhältnissteuereinheit der vorliegenden Offenbarung.
Ein Gesichtspunkt der Betätigung in der Vorrichtungskühlbetriebsart der Fahrzeugklimaanlage 1 gemäß der ersten Ausführungsform wird im Folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In der Vorrichtungskühlbetriebsart ist jede aus den Drosselöffnungspositionen des hochstufenseitigen Expansionsventils 13 und des zweiten Expansionsventils 23 bestimmt, für die Vorrichtungskühlbetriebsart eine vorbestimmte Öffnungsposition zu werden. Die Drosselöffnungsposition des ersten Expansionsventils 19 ist bestimmt, in einen vollständig geschlossenen Zustand zu geraten. Entsprechend wird in der Vorrichtungskühlbetriebsart ähnlich zu der Heizbetriebsart der Kältemittelkreis ähnlich zu dem Kältemittelkreis umgeschaltet, der durch die durchgehenden Pfeile in der 1 angezeigt ist.
Steuersignale für den Verdichter 11, das Gebläse 52, die Innen-Außen-Luftumschaltvorrichtung 53 und die Luftmischtür 54 werden geeignet ausgehend von einer Eingabebetätigung des Betätigungspaneels 61 oder von Erfassungssignalen der Sensoren 62 bestimmt.
Entsprechend strömt in der Vorrichtungskühlbetriebsart der Kühlkreislaufvorrichtung 10 das Kältemittel hohen Drucks, das von dem Abgabeanschluss 11c des Verdichters 11 abgegeben wurde, in den Kältemittelstrahler 12. Das Kältemittel, das in den Kältemittelstrahler 12 geströmt ist, strahlt Wärme zu dem Kühlwasser ab, das durch die Heizeinheit 30 durchströmt. In diesem Fall wird das Kühlwasser in der Heizeinheit 30 durch die Wärme des Kältemittels hohen Drucks erwärmt. Entsprechend funktioniert der Kältemittelstrahler 12 als ein Strahler.
In der Vorrichtungskühlbetriebsart wird das von dem Kältemittelstrahler 12 strömende Kältemittel ähnlich an dem hochstufenseitigen Expansionsventil 13 in dem Drosselzustand in einer isenthalpen Weise entspannt und ausgedehnt, bis das Kältemittel ein Kältemittel mit Zwischendruck wird. Das durch das hochstufenseitige Expansionsventil 13 entspannte Kältemittel mit Zwischendruck wird an dem Gas-Flüssigkeit-Separator 14 in Gas und Flüssigkeit getrennt.
Das Kältemittel in der gasförmigen Phase, das durch den Gas-Flüssigkeit-Separator 14 getrennt wurde, strömt über den Zwischendruckkältemittelpfad 15 zu dem Zwischendruckanschluss 11b des Verdichters 11, vereinigt sich mit dem von dem niederstufenseitigen Verdichtungsmechanismus des Verdichters 11 abgegebenen Kältemittel und wird in den hochstufenseitigen Verdichtungsmechanismus gesaugt.
Indes wird das durch den Gas-Flüssigkeit-Separator 14 getrennte Kältemittel in der flüssigen Phase durch die niederstufenseitige feste Drossel 16 entspannt und erreicht den Kältemittelverzweigungsabschnitt 17. In der Vorrichtungskühlbetriebsart befindet sich das zweite Expansionsventil 23 in dem Drosselzustand, während das erste Expansionsventil 19 sich in dem vollständig geschlossenen Zustand ähnlich zu der Heizbetriebsart befindet. Entsprechend strömt das Kältemittel, das von dem Kältemittelverzweigungsabschnitt 17 geströmt ist, in den zweiten parallelen Strömungspfad 22 und wird an dem zweiten Expansionsventil 23 in einer isenthalpen Weise entspannt, bis das Kältemittel ein Kältemittel niedrigen Drucks wird.
Das Kältemittel niedrigen Drucks, das von dem zweiten Expansionsventil 23 strömt, strömt in den zweiten Verdampfer 24 und tauscht Wärme mit dem durch den Wärmemediumkreis 40 zirkulierenden Kühlwasser aus. Noch genauer wird an dem zweiten Verdampfer 24 das Kältemittel niedrigen Drucks durch die Wärme, die von dem Kühlwasser in dem Wärmemediumkreis 40 absorbiert wird, erwärmt, während das Kühlwasser in dem Wärmemediumkreis 40 durch einen Wärmetausch mit dem Kältemittel niedrigen Drucks abgekühlt wird.
Das von dem zweiten Verdampfer 24 strömende Kältemittel strömt über den Kältemittelvereinigungsabschnitt 25 in die Flüssigkeitsspeichereinheit 26 und wird in Gas und Flüssigkeit getrennt. Danach wird das Kältemittel in der gasförmigen Phase, das an der Flüssigkeitsspeichereinheit 26 getrennt wurde, durch den Ansauganschluss 11a des Verdichters 11 angesaugt und wieder verdichtet. Indes wird das Kältemittel in der flüssigen Phase, das an der Flüssigkeitsspeichereinheit 26 getrennt wurde, in der Flüssigkeitsspeichereinheit 26 als überschüssiges Kältemittel in dem Kreislauf gespeichert.
Eine Betätigung der Heizeinheit 30 in der Vorrichtungskühlbetriebsart wird hierin beschrieben. Ein Steuersignal des Dreiwegeventils 35 in der Vorrichtungskühlbetriebsart wird bestimmt, eine Strömung der Gesamtmenge des Kühlwassers von dem Kältemittelstrahler 12 in den Strahler 34 zu erzeugen.
Wie voranstehend beschrieben wurde, wird die Wärme des Kältemittels hohen Drucks zu dem Kühlwasser in der Heizeinheit 30 in dem Kältemittelstrahler 12 abgestrahlt. Entsprechend geht das von dem Kältemittelstrahler 12 geströmte Kühlwasser durch das Dreiwegeventil 35 durch, während es in dem Zustand hoher Temperatur verbleibt, und strömt in den Strahler 34. Die Wärme des in den Strahler 34 geströmten Kühlwassers wird durch den Strahler 34 zu der äußeren Luft des elektrischen Fahrzeugs abgestrahlt. Entsprechend wird in dem Fall der Kühlkreislaufvorrichtung 10 die Wärme des Kältemittels hohen Drucks über das Kühlwasser in der Heizeinheit 30 zu der äußeren Luft abgestrahlt.
Danach zirkuliert das Kühlwasser, dessen Wärme an dem Strahler 34 abgestrahlt wurde, gemäß der Betätigung der Druckpumpe 32, wird wieder in die Druckpumpe 32 gesaugt und zu dem Kältemittelstrahler 12 mit Druck zugeführt.
Eine Betätigung des Wärmemediumkreises 40 in der Vorrichtungskühlbetriebsart wird im Folgenden beschrieben. Steuersignale des Ein-Aus-Ventils 45 und des Ein-Aus-Ventils 46 in der Vorrichtungskühlbetriebsart werden bestimmt, das Ein-Aus-Ventil 45 in den vollständig geschlossenen Zustand zu versetzen und das Ein-Aus-Ventil 46 in den vollständig offenen Zustand zu versetzen. In diesem Fall geht die gesamte Menge des Kühlwassers in dem Wärmemediumkreis 40 durch die in dem Fahrzeug vorgesehene Vorrichtung 44, weshalb das Kühlwasser Wärme von der in dem Fahrzeug vorhandenen Vorrichtung 44 absorbiert.
Das Kühlwasser, das durch das Ein-Aus-Ventil 46 und die in dem Fahrzeug vorgesehene Vorrichtung 44 durchgegangen ist, strömt über die Druckpumpe 42 in den zweiten Verdampfer 24. Wie voranstehend beschrieben wurde, wird Wärme zwischen dem Kältemittel niedrigen Drucks und dem Kühlwasser in dem Wärmemediumkreis 40 an dem zweiten Verdampfer 24 ausgetauscht. In diesem Fall wird die Wärme des Kühlwassers in dem Wärmemediumkreis 40 durch das Kältemittel niedrigen Drucks absorbiert.
Gemäß der Kühlkreislaufvorrichtung 10 kann deswegen die Wärme der in dem Fahrzeug vorhandenen Vorrichtung 44, die durch deren Betrieb erzeugt wird, zu dem Äußeren des elektrischen Fahrzeugs über das Kühlwasser in dem Wärmemediumkreis 40, das Kältemittel der Kühlkreislaufvorrichtung 10 und das Kühlwasser in der Heizeinheit 30 abgestrahlt werden. Entsprechend kann die Kühlkreislaufvorrichtung 10, die die in dem Fahrzeug vorgesehene Vorrichtung 44, die Wärme gemäß deren Betriebs erzeugt, abkühlt, die Temperatur der in dem Fahrzeug vorhandenen Vorrichtung 44 auf eine Temperatur in einem geeigneten Temperaturbereich einstellen, und dabei einen thermischen Ausfall oder ein Versagen der in dem Fahrzeug vorhandenen Vorrichtung 44 reduzieren.
Darüber hinaus werden auch in der Vorrichtungskühlbetriebsart die hohen und niedrigen Drücke in dem Mollier-Diagramm des Kältemittelstrahlers 12 und Ähnliche nicht von den hohen und niedrigen Drücken der Kühlbetriebsart und der Heizbetriebsart umgeschaltet. Entsprechend wird das von dem zweiten Verdampfer 24 strömende Kältemittel niedrigen Drucks über den Ansauganschluss 11a des Verdichters 11 angesaugt, und das Kältemittel mit dem Zwischendruck in dem Zustand der gasförmigen Phase, das durch das hochstufenseitige Expansionsventil 13 und den Gas-Flüssigkeit-Separator 14 durchgegangen ist, wird dazu gebracht, in den Zwischendruckanschluss 11b zu strömen, um sich in dem Verstärkungsprozess mit dem Kältemittel zu vereinigen.
In diesem Fall kann die Kühlkreislaufvorrichtung 10 einen Gasinjektionskreislauf (Kühlkreislauf der Art mit Economiser) nicht nur in der Kühlbetriebsart und der Heizbetriebsart, sondern auch in der Vorrichtungskühlbetriebsart erzeugen.
Die Verdichtungsleistungsfähigkeit des hochstufenseitigen Verdichtungsmechanismus verbessert sich deswegen durch das Ansaugen des gemischten Kältemittels, das eine niedrige Temperatur aufweist, in den hochstufenseitigen Verdichtungsmechanismus. Zusätzlich wird durch das Verringern eines Druckunterschieds zwischen dem Ansaugkältemitteldruck und dem Abgabekältemitteldruck von jedem aus dem niederstufenseitigen Verdichtungsmechanismus und dem hochstufenseitigen Verdichtungsmechanismus die Verdichtungsleistungsfähigkeit von beiden Verdichtungsmechanismen verbessert. Folglich wird der Leistungskoeffizient (COP) der gesamten Kühlkreislaufvorrichtung 10 verbessert.
Während die Kühlbetriebsart, die Heizbetriebsart und die Vorrichtungskühlbetriebsart als voranstehend beschriebene Betriebsarten vorgestellt wurden, kann die Kühlkreislaufvorrichtung 10 auch andere Betriebsarten implementieren. Eine Entfeuchtungs- und Heizbetriebsart ist eines von bestimmten Beispielen der anderen Betriebsarten.
In diesem Fall wird Wärme von der geblasenen Luft an dem ersten Verdampfer 20 durch das Einstellen der Öffnungsposition von jedem aus dem hochstufenseitigen Expansionsventil 13 und dem ersten Expansionsventil 19 zu einer vorbestimmten Drosselöffnungsposition, und Bringen des zweiten Expansionsventils 23 in den vollständig geschlossenen Zustand absorbiert. Gleichzeitig wird das Dreiwegeventil 35 in der Heizeinheit 30 derart gesteuert, dass die gesamte Menge des Kühlwassers, die von dem Kältemittelstrahler 12 geströmt ist, in den Heizkern 33 strömt und der Umgehungspfad 55 durch die Luftmischtür 54 geschlossen wird.
Auf diese Weise wird die von dem Gebläse 52 geblasene Luft durch einen Wärmetausch an dem ersten Verdampfer 20 entfeuchtet und darauffolgend durch den Heizkern 33 erwärmt und zu dem Inneren des Fahrzeugs zugeführt. Entsprechend kann eine Entfeuchtung und eine Erwärmung des Inneren des Fahrzeugs erlangt werden. In diesem Fall kann ein Gasinjektionskreislauf ähnlich zu den voranstehend beschriebenen entsprechenden Betriebsarten erzeugt werden.
Gemäß der Kühlkreislaufvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform, die voranstehend beschrieben wurde, sind das erste Expansionsventil 19 und der erste Verdampfer 20 mit einer Seite des Kältemittelverzweigungsabschnitts 17 verbunden, während das zweite Expansionsventil 23 und der zweite Verdampfer 24 mit der anderen Seite des Kältemittelverzweigungsabschnitts 17 verbunden sind.
In diesem Fall strahlt die Heizeinheit 30 Wärme von dem Kältemittel hohen Drucks ab, während der erste Verdampfer 20 und der zweite Verdampfer 24 verursachen, dass das Kältemittel niedrigen Drucks in einer beliebigen aus der Kühlbetriebsart, der Heizbetriebsart und der Vorrichtungskühlbetriebsart Wärme absorbieren. Entsprechend der Kühlkreislaufvorrichtung 10 werden deswegen hohe und niedrige Drücke in dem Mollier-Diagramm für den Kältemittelstrahler 12 der Heizeinheit 30, des ersten Verdampfers 10 und des zweiten Verdampfers 24 gemäß der Betriebsart nicht vertauscht. Entsprechend kann die Kreiskonfiguration vereinfacht werden.
Darüber hinaus ist der Gas-Flüssigkeit-Separator 14 zwischen dem hochstufenseitigen Expansionsventil 13 und dem Kältemittelverzweigungsabschnitt 17 in der Kühlkreislaufvorrichtung 10 vorgesehen. In diesem Fall wird das durch die Gas-Flüssigkeit-Trennung erzeugte Kältemittel in der gasförmigen Phase zu dem Zwischendruckanschluss 11b des Verdichters 11 geführt, um einen Gasinjektionskreislauf zu erzeugen.
Die Kühlkreislaufvorrichtung 10, in der hohe und niedrige Drücke in dem Mollier-Diagramm nicht gemäß der Betriebsart vertauscht werden, kann in einer beliebigen aus der Kühlbetriebsart, der Heizbetriebsart und der Vorrichtungskühlbetriebsart einen Gasinjektionskreislauf erzeugen. In diesem Fall ist eine Verbesserung der Leistungsfähigkeit der Kühlkreislaufvorrichtung 10 zu erlangen, wie zum Beispiel eine Verbesserung der Verdichtungsleistungsfähigkeit des Verdichters 11.
Entsprechend kann die Kühlkreislaufvorrichtung 10 die Kreiskonfiguration vereinfachen und einen Gasinjektionskreislauf für jede der schaltbaren Betriebsarten erzeugen, und dabei die Kreisleistungsfähigkeit in jeder der Betriebsarten verbessern.
Wie aus der 1 ersichtlich ist, ist der zweite Verdampfer 24 konfiguriert, um die äußere Luft als eine externe Wärmequelle unter Verwendung des Wärmemediumkreises 40 einzusetzen. Entsprechend kann die Kühlkreislaufvorrichtung 10 die Kreisleistungsfähigkeit in der Heizbetriebsart durch Verwenden der äußeren Luft als der externen Wärmequelle verbessern.
Darüber hinaus ist der zweite Verdampfer 24 konfiguriert, die in dem Fahrzeug vorgesehene Vorrichtung 44 als eine externe Wärmequelle unter Verwendung des Wärmemediumkreises 40 einzusetzen. Entsprechend kann die Kühlkreislaufvorrichtung 10 die Kreislaufleistungsfähigkeit in der Heizbetriebsart unter Verwendung der in dem Fahrzeug vorgesehenen Vorrichtung 44 als der externen Wärmequelle verbessern.
Darüber hinaus wird Wärme in der in dem Fahrzeug vorhandenen Vorrichtung 44 absorbiert, wenn die in dem Fahrzeug vorgesehene Vorrichtung 44 als eine externe Wärmequelle verwendet wird. In diesem Fall kann die Kühlkreislaufvorrichtung 10 ein Kühlen der in dem Fahrzeug vorhandenen Vorrichtung 44 erlangen. Entsprechend kann die Kühlkreislaufvorrichtung 10 ein Versagen oder eine Fehlfunktion der in dem Fahrzeug vorhandenen Vorrichtung 44 durch Beibehalten der in dem Fahrzeug vorhandenen Vorrichtung 44 in einem geeigneten Temperaturbereich verhindern.
Wie aus der 1 ersichtlich ist, konstituiert der zweite Verdampfer 24 einen Teil des Wärmemediumkreises 40, um Wärme zwischen dem Kühlwasser als dem Wärmemedium und der externen Wärmequelle (zum Beispiel der äußeren Luft oder der in dem Fahrzeug vorhandenen Vorrichtung 44) auszutauschen.
In der Heizbetriebsart und der Vorrichtungskühlbetriebsart verursacht der Wärmemediumkreis 40, dass das Kühlwasser Wärme von der externen Wärmequelle absorbiert. Der zweite Verdampfer 24 verursacht, dass das Kältemittel niedrigen Drucks die Wärme von dem Kühlwasser in dem Wärmemediumkreis 40 absorbiert. Die Kühlkreislaufvorrichtung 10, die diese Konfiguration aufweist, kann weiter eine geeignete Verwaltung der Wärme auf der Niedertemperaturseite erlangen (Wärmemanagement).
In der Heizbetriebsart strahlt die Heizeinheit 30 Wärme von dem Kältemittel hohen Drucks ab, das von dem Abgabeanschluss 11c abgegeben wurde, um Wärme zum Heizen der geblasenen Luft als dem Wärmetauschzielfluid zuzuführen. Entsprechend kann die Kühlkreislaufvorrichtung 10 ein bequemes Erwärmen durch Abstrahlung von Wärme von dem Kältemittel hohen Drucks in dem Gasinjektionskreislauf erlangen.
In diesem Fall kann eine beliebige Konfiguration angenommen werden, solange ausreichend Wärme zum schlussendlichen Erwärmen der geblasenen Luft aus dem Wärmetauschzielfluid erhalten werden kann. Entsprechend kann eine Konfiguration angenommen werden, in der Kühlwasser in der Heizeinheit 30 eingefügt wird (das heißt die Konfiguration der Heizeinheit 30 in der ersten Ausführungsform), oder eine Konfiguration, in der ein direkter Wärmetausch zwischen dem Kältemittel hohen Drucks und der geblasenen Luft durchgeführt wird (sogenannter innerer Kondensator).
Die Heizeinheit 30 der Kühlkreislaufvorrichtung 10 hierin hat den Wärmemediumzirkulationspfad 31, den Kältemittelstrahler 12 und den Heizkern 33. In der Heizbetriebsart wird von dem Kältemittel hohen Drucks zu dem Kühlwasser an dem Kältemittelstrahler 12 abgestrahlte Wärme zu der geblasenen Luft aus dem Wärmetauschzielfluid an dem Heizkern 33 abgestrahlt.
Diese Konfiguration der Heizeinheit 30 als Kühlwasserkreis, durch den das Kühlwasser als ein Wärmemedium zirkuliert, ermöglicht das Einsetzen einer Konfiguration einer Fahrzeugklimaanlage mit einem Heizkern zum Wärmetausch mit dem Kühlwasser der Maschine. Entsprechend kann die Kühlkreislaufvorrichtung 10 konstituierende Vorrichtungen, die mit anderen Kühlkreislaufvorrichtungen gemeinsam sind, einsetzen, und dabei Herstellungskosten reduzieren.
Die Heizeinheit 30 der Kühlkreislaufvorrichtung 10 hierin hat den Wärmemediumzirkulationspfad 31, den Kältemittelstrahler 12 und den Strahler 34. In der Kühlbetriebsart wird die von dem Kältemittel hohen Drucks zu dem Kühlwasser an dem Kältemittelstrahler 12 abgestrahlte Wärme zu der äußeren Luft abgestrahlt.
Gemäß der diese Konfiguration aufweisenden Kühlkreislaufvorrichtung 10 kann eine übermäßige Wärmemenge in der Kühlbetriebsart zu der äußeren Luft durch den Strahler 34 abgestrahlt werden, und dabei ein sicheres Kühlen für das Innere des Fahrzeugs erlangt werden.
In der Heizbetriebsart steuert die Steuerung 60 die Drosselöffnungsposition von zumindest einem aus dem hochstufenseitigen Expansionsventil 13, dem ersten Expansionsventil 19 und dem zweiten Expansionsventil 23 derart, dass das Kältemittelströmungsmengenverhältnis in der Heizbetriebsart kleiner als das Kältemittelströmungsmengenverhältnis in der Kühlbetriebsart wird.
Das Kältemittelströmungsmengenverhältnis betrifft ein Verhältnis einer Menge des durch den Ansauganschluss 11a des Verdichters 11 angesaugten Kältemittels zu einer Menge des von dem Abgabeanschluss 11c des Verdichters 11 abgegebenen Kältemittels.
In der Heizbetriebsart ist eine Dichte des von dem Ansauganschluss 11a angesaugten Kältemittels kleiner als die entsprechende Dichte des angesaugten Kältemittels in der Kühlbetriebsart. In diesem Fall wird eine Wärmetauschleistungsfähigkeit des Kältemittelstrahlers 12 durch Reduzieren des Kältemittelströmungsmengenverhältnisses in der Heizbetriebsart auf ein Verhältnis, das kleiner als das Kältemittelströmungsmengenverhältnis in der Kühlbetriebsart ist, verbessert, wodurch die Leistungsfähigkeit des Kreislaufs verbessert wird.
(Zweite Ausführungsform)
Eine von der voranstehend beschriebenen ersten Ausführungsform unterschiedliche zweite Ausführungsform wird im Folgenden mit Bezug auf die 3 beschrieben. Die Kühlkreislaufvorrichtung 10 gemäß der zweiten Ausführungsform konstituiert die Fahrzeugklimaanlage 1 für ein elektrisches Fahrzeug in Zusammenwirkung mit der inneren Klimaanlageneinheit 50 ähnlich zu der ersten Ausführungsform. Die 3 zeigt nicht eine bestimmte Konfiguration der inneren Klimaanlageneinheit 50.
Wie aus der 3 ersichtlich ist, ist die Kühlkreislaufvorrichtung 10 der zweiten Ausführungsform konfiguriert, zwischen einer Mehrzahl von Betriebsarten mit einer Kühlbetriebsart zum Kühlen des Inneren des Fahrzeugs, einer Heizbetriebsart zum Erwärmen des Inneren des Fahrzeugs und einer Vorrichtungskühlbetriebsart zum Kühlen der in dem Fahrzeug vorhandenen Vorrichtung 44 und Ähnlichen umzuschalten.
In der 3 ist eine Strömung eines Kältemittels in der Heizbetriebsart durch durchgehende Pfeile bezeichnet, und eine Strömung des Kältemittels in der Kühlbetriebsart ist durch Pfeile in gestrichelten Linien angezeigt. Eine Strömung des Kältemittels in der Vorrichtungskühlbetriebsart ist durch Strich-Punkt-Linien-Pfeile angezeigt.
Die Kühlkreislaufvorrichtung 10 gemäß der zweiten Ausführungsform hat einen Gasinjektionskreislauf (Kühlkreislauf der Art mit Economiser), die Heizeinheit 30, einen Außenluftwärmeabsorptionskreis 40a und einen Vorrichtungswärmeabsorptionskreis 40b. Die Heizeinheit 30 gemäß der zweiten Ausführungsform weist eine Konfiguration ähnlich zu der entsprechenden Konfiguration der voranstehend beschriebenen ersten Ausführungsform auf. Entsprechend wird die Heizeinheit 30 nicht im Detail beschrieben.
Wie aus der 3 ersichtlich ist, ist der Gasinjektionskreislauf der Kühlkreislaufvorrichtung 10 ein Kreislauf, in dem der Verdichter 11, der Kältemittelstrahler 12, das hochstufenseitige Expansionsventil 13, der Gas-Flüssigkeit-Separator 14, die niederstufenseitige feste Drossel 16, das erste Expansionsventil 19, der erste Verdampfer 20, das Verdampfungsdrucksteuerventil 21, das zweite Expansionsventil 23, der zweite Verdampfer 24, ein drittes Expansionsventil 23a, ein dritter Verdampfer 24a und die Flüssigkeitsspeichereinheit 26 verbunden sind.
In der Kühlkreislaufvorrichtung 10 gemäß der zweiten Ausführungsform sind eine Konfiguration von dem Abgabeanschluss 11c des Verdichters 11 zu dem Kältemittelverzweigungsabschnitt 17, eine Konfiguration von dem Kältemittelvereinigungsabschnitt 25 zu dem Ansauganschluss 11a des Verdichters 11, und eine Konfiguration von dem Gas-Flüssigkeit-Separator 14 zu dem Zwischendruckanschluss 11b des Verdichters 11 ähnlich zu den entsprechenden Konfigurationen der voranstehend beschriebenen ersten Ausführungsform. Entsprechend werden diese Konfigurationen nicht wiederholt beschrieben.
Entsprechend der Kühlkreislaufvorrichtung 10 der zweiten Ausführungsform ist eine Konfiguration zwischen dem Kältemittelverzweigungsabschnitt 17 und dem Kältemittelvereinigungsabschnitt 25 unterschiedlich von der entsprechenden Konfiguration der ersten Ausführungsform. Entsprechend werden diese Unterschiede mit Bezug auf die Zeichnungen behandelt.
Der Kältemittelverzweigungsabschnitt 17 der zweiten Ausführungsform hat einen Kältemittelströmungseinlass und drei Kältemittelströmungsauslässe und verzweigt eine Strömung des aus der niederstufenseitigen festen Drossel 16 geströmten Kältemittels in drei Strömungen. Einer der Kältemittelströmungsauslässe des Kältemittelverzweigungsabschnitts 17 ist mit dem ersten parallelen Strömungspfad 18 verbunden, während ein anderer der Kältemittelströmungsauslässe mit dem zweiten parallelen Strömungspfad 22 verbunden ist. Außerdem ist einer der Kältemittelströmungsauslässe des Kältemittelverzweigungsabschnitts 17 mit einem dritten parallelen Strömungspfad 22a verbunden.
Gemäß der zweiten Ausführungsform sind das erste Expansionsventil 19, der erste Verdampfer 20 und das Verdampfungsdrucksteuerventil 21 in dem ersten parallelen Strömungspfad 18 vorgesehen, während das zweite Expansionsventil 23 und der zweite Verdampfer 24 in dem zweiten parallelen Strömungspfad 22 vorgesehen sind. Diese Punkte sind ähnlich zu den entsprechenden Punkten in der ersten Ausführungsform und werden deswegen nicht im Detail beschrieben.
Wie aus der 3 ersichtlich ist, sind das dritte Expansionsventil 23a und der dritte Verdampfer 24a in dem dritten parallelen Strömungspfad 22a vorgesehen. Ähnlich zu dem ersten Expansionsventil 19 und dem zweiten Expansionsventil 23 hat das dritte Expansionsventil 23a einen Ventilkörper, der konfiguriert ist, eine Drosselöffnungsposition zu ändern, und ein elektrisches Stellglied zum Ändern der Öffnungsposition des Ventilkörpers, um einen elektrisch variablen Drosselmechanismus zu konstituieren.
Ähnlich zu dem ersten Expansionsventil 19 und dem zweiten Expansionsventil 23 kann das dritte Expansionsventil 23a die Drosselfunktion, die vollständig offene Funktion und die vollständig geschlossene Funktion durch geeignetes Steuern der Ventilöffnungsposition zwischen dem vollständig geöffneten Zustand und dem vollständig geschlossenen Zustand durchführen. In dieser Weise kann das dritte Expansionsventil 23a das in den dritten parallelen Strömungspfad 22a geströmte Kältemittel entspannen, bis das Kältemittel ein Kältemittel niedrigen Drucks wird, und verursacht, dass das Kältemittel niedrigen Drucks ausströmt.
Das erste Expansionsventil 19, das zweite Expansionsventil 23 und das dritte Expansionsventil 23a arbeiten miteinander zusammen, um eine Funktion eines Steuerns der Strömungsrate des durch den ersten parallelen Strömungspfad 18, den zweiten parallelen Strömungspfad 22 und den dritten parallelen Strömungspfad 22a durchgehenden Kältemittels durchzuführen. Darüber hinaus führt jedes aus dem ersten Expansionsventil 19, dem zweiten Expansionsventil 23 und dem dritten Expansionsventil 23a eine Strömungspfadumschaltfunktion durch, wenn sie weiter mit einem Expansionsventil zum Erlangen einer vollständig geschlossenen Funktion ausgestattet sind.
Die Kältemitteleinlassseite des dritten Verdampfers 24a ist mit einem Kältemittelströmungsauslass des dritten Expansionsventils 23a über den dritten parallelen Strömungspfad 22a verbunden. Wie aus der 3 ersichtlich ist, ist der dritte Verdampfer 24a ein Wärmetauscher, der einen Teil eines Vorrichtungswärmeabsorptionskreises 40b konstituiert, der im Folgenden beschrieben ist, und absorbiert Wärme von einem Wärmemedium (zum Beispiel einem Kühlwasser), das in dem Wärmemediumkreis 40 zirkuliert, indem das Kältemittel niedrigen Drucks verdampft wird, das innerhalb des dritten Verdampfers 24a zirkuliert, um eine Wärmeabsorption zu verursachen.
Der Kältemittelvereinigungsabschnitt 25 gemäß der dritten Ausführungsform hat eine Mehrzahl Kältemittelströmungseinlässe und einen Kältemittelströmungsauslass, um eine Strömung des Kältemittels, das durch den ersten parallelen Strömungspfad 18 durchgegangen ist, eine Strömung des Kältemittels, das durch den zweiten parallelen Strömungspfad 22 durchgegangen ist, und eine Strömung des Kältemittels, das durch den dritten parallelen Strömungspfad 22a durchgegangen ist, in eine Strömung zu vereinigen. Entsprechend der zweiten Ausführungsform ist die Flüssigkeitsspeichereinheit 26 an dem Kältemittelströmungsauslass des Kältemittelvereinigungsabschnitts 25 ähnlich zu der ersten Ausführungsform vorgesehen.
Eine Konfiguration des Außenluftwärmeabsorptionskreises 40a gemäß der zweiten Ausführungsform wird als Nächstes mit Bezug auf die 3 beschrieben. Der Außenluftwärmeabsorptionskreis 40a ist ein niedertemperaturseitiger Wärmemediumkreis, der den zweiten Verdampfer 24 hat, der einen Teil des Gasinjektionskreislaufs konstituiert, einen Wärmemediumzirkulationspfad 41a als Wärmemediumströmungspfad, eine Druckpumpe 42a und den Strahler 43.
Wie aus der 3 ersichtlich ist, ist der Außenluftwärmeabsorptionskreis 40a durch den zweiten Verdampfer 24 und den Strahler 43 konstituiert, die durch den Wärmemediumzirkulationspfad 41a verbunden sind, und konfiguriert, ein zirkulierendes Kühlwasser als Wärmemedium mit Druck unter Verwendung der Druckpumpe 42a zuzuführen, um das Kühlwasser zirkulieren zu lassen.
Das Kühlwasser in dem Außenluftwärmeabsorptionskreis 40a ist ein Wärmemedium niederer Temperatur und durch eine Flüssigkeit konstituiert, die zum Beispiel zumindest Ethylenglykol, Dimethylpolysiloxan oder ein Nanofluid, oder eine Frostschutzflüssigkeit hat.
Die Druckpumpe 42a, die als eine Wärmemediumpumpe zum Ansaugen und Abgeben des Kühlwassers als einem Wärmemedium funktioniert, ist durch eine elektrische Pumpe ähnlich zu der Druckpumpe 42 der ersten Ausführungsform konstituiert.
Der zweite Verdampfer 24 ist mit der Abgabeöffnungsseite der Druckpumpe 42a verbunden. Entsprechend kann der zweite Verdampfer 24 einen Wärmetausch zwischen dem Kältemittel niedrigen Drucks, das durch das Innere des zweiten Verdampfers 24 durchgeht, und dem Kühlwasser, das durch den Wärmemediumzirkulationspfad 41a zirkuliert, erlangen, um zu verursachen, dass das Kältemittel niedrigen Drucks die Wärme von dem Kühlwasser absorbiert.
Der Strahler 43 ist mit der Kühlwasserströmungsauslassseite des zweiten Verdampfers 24 verbunden. Ähnlich zu der ersten Ausführungsform ist der Strahler 43 ein Wärmetauscher, der Wärme zwischen dem durch den Wärmemediumzirkulationspfad 41a des Außenluftwärmeabsorptionskreises 40a und der äußeren Luft austauscht, um zu verursachen, dass das Kühlwasser die Wärme der äußeren Luft absorbiert. Entsprechend ist der Außenluftwärmeabsorptionskreis 40a konfiguriert, das Kühlwasser über den Strahler 43 zirkulieren zu lassen, um die Außenluft des elektrischen Fahrzeugs als eine externe Wärmequelle einzusetzen.
Eine Konfiguration des Vorrichtungswärmeabsorptionskreises 40b gemäß der zweiten Ausführungsform wird im Folgenden mit Bezug auf die 3 beschrieben. Der Vorrichtungswärmeabsorptionskreis 40b ist ein niedertemperaturseitiger Wärmemediumkreis, der den dritten Verdampfer 24a hat, der einen Teil des Gasinjektionskreislaufs konstituiert, einen Wärmemediumzirkulationspfad 41b als Wärmemediumströmungspfad, eine Druckpumpe 42b und die in dem Fahrzeug vorgesehene Vorrichtung 44.
Wie aus der 3 ersichtlich ist, hat der Vorrichtungswärmeabsorptionskreis 40b den dritten Verdampfer 24a und die in dem Fahrzeug vorgesehene Vorrichtung 44, die durch den Wärmemediumzirkulationspfad 41b verbunden sind, und führt Kühlwasser als ein Wärmemedium mit Druck unter Verwendung der Druckpumpe 42b zu, um das Kühlwasser zirkulieren zu lassen.
Das Kühlwasser in dem Vorrichtungswärmeabsorptionskreis 40b ist ein Niedertemperaturwärmemedium und durch eine Flüssigkeit konstituiert, die zum Beispiel zumindest Ethylenglykol, Dimethylpolysiloxan oder ein Nanofluid, oder eine Frostschutzflüssigkeit enthält.
Die Druckpumpe 42b, die als eine Wärmemediumpumpe zum Ansaugen und Abgeben von Kühlwasser als ein Wärmemedium funktioniert, ist durch eine elektrische Pumpe ähnlich zu der Druckpumpe 42 der ersten Ausführungsform konstituiert.
Der dritte Verdampfer 24a ist mit einer Abgabeöffnungsseite der Druckpumpe 42b verbunden. Entsprechend kann der dritte Verdampfer 24a einen Wärmetausch zwischen dem durch das Innere des dritten Verdampfers 24a durchgehenden Kältemittel niedrigen Drucks und dem durch den Wärmemediumzirkulationspfad 41b zirkulierenden Kühlwasser erlangen, um zu verursachen, dass das Kältemittel niedrigen Drucks Wärme von dem Kühlwasser absorbiert.
Die in dem Fahrzeug vorgesehene Vorrichtung 44 ist mit der Kühlwasserströmungsauslassseite des dritten Verdampfers 24a verbunden. Ähnlich zu der ersten Ausführungsform ist die in dem Fahrzeug vorgesehene Vorrichtung an einem elektrischen Fahrzeug montiert und durch eine Vorrichtung konstituiert, die gemäß einem Betrieb Wärme erzeugt. Der Wärmemediumzirkulationspfad 41b des Vorrichtungswärmeabsorptionskreises 40b ist so vorgesehen, dass er mit äußeren Oberflächen von entsprechenden Teilen in der in dem Fahrzeug vorhandenen Vorrichtung 44 in Berührung gerät, und konfiguriert, einen Wärmetausch zwischen der Wärme der in dem Fahrzeug vorhandenen Vorrichtung 44 und dem durch den Wärmemediumpfad strömenden Kühlwasser zu erlangen.
Entsprechend ist der Vorrichtungswärmeabsorptionskreis 40b konfiguriert, das Kühlwasser über die in dem Fahrzeug vorgesehene Vorrichtung 44 zirkulieren zu lassen, um die in dem Fahrzeug vorgesehene Vorrichtung 44 des elektrischen Fahrzeugs als eine externe Wärmequelle einzusetzen. In diesem Fall verursacht der Vorrichtungswärmeabsorptionskreis 40b, dass das Kühlwasser die Wärme der in dem Fahrzeug vorhandenen Vorrichtung 44 absorbiert, und erlangt deswegen das Kühlen der in dem Fahrzeug vorhandenen Vorrichtung 44.
Die Kühlkreislaufvorrichtung 10 gemäß der zweiten Ausführungsform, die konfiguriert ist, wie voranstehend beschrieben wurde, implementiert Betriebsarten, wie zum Beispiel die Kühlbetriebsart, die Heizbetriebsart und die Vorrichtungskühlbetriebsart unter Verwendung des Gasinjektionskreislaufs ähnlich zu der ersten Ausführungsform. Der Gesichtspunkt der Steuerung der Kühlbetriebsart in der zweiten Ausführungsform ist ähnlich zu dem entsprechenden Gesichtspunkt der ersten Ausführungsform, und wird deswegen nicht wiederholt beschrieben.
In der Heizbetriebsart der zweiten Ausführungsform bringt die Steuerung 60 das hochstufenseitige Expansionsventil 13 in den Drosselzustand und das erste Expansionsventil 19 in den vollständig geschlossenen Zustand. Zumindest eines aus dem zweiten Expansionsventil 23 und dem dritten Expansionsventil 23a wird in den Drosselzustand gebracht. Sowohl das zweite Expansionsventil 23 wie auch das dritte Expansionsventil 23a können in den Drosselzustand gebracht werden.
In diesem Fall verursacht der Wärmemediumkreis (das heißt der Außenluftwärmeabsorptionskreis 40a oder der Vorrichtungswärmeabsorptionskreis 40b) entsprechend dem Expansionsventil in dem Drosselzustand, das heißt, dem zweiten Expansionsventil 23 oder dem dritten Expansionsventil 23a, dass das Kühlwasser Wärme von der externen Wärmequelle absorbiert.
In diesem Fall wird in der Heizeinheit 30 das Dreiwegeventil 35 derart gesteuert, dass das von dem Kältemittelstrahler 12 geströmte Kühlwasser in den Heizkern 33 strömt. Die Luftmischtür 54 der inneren Klimaanlageneinheit 50 wird so gesteuert, dass sie den Umgehungspfad 55 schließt.
Durch diese Steuerung kann die Kühlkreislaufvorrichtung 10 der zweiten Ausführungsform einen Zustand erzeugen, der ähnlich zu der Heizbetriebsart der ersten Ausführungsform ist, und erlangt ein Erwärmen des Inneren des Fahrzeugs durch Einsetzen der äußeren Luft oder der in dem Fahrzeug vorgesehenen Vorrichtung 44 als der externen Wärmequelle.
Ein Fall der Vorrichtungskühlbetriebsart der zweiten Ausführungsform wird als Nächstes beschrieben. In diesem Fall bringt die Steuerung 60 das hochstufenseitige Expansionsventil 13 und das dritte Expansionsventil 23a in den Drosselzustand, und das erste Expansionsventil 19 und das zweite Expansionsventil 23 in den vollständig geschlossenen Zustand.
Zu dieser Zeit verursacht der Vorrichtungswärmeabsorptionskreis 40b entsprechend dem dritten Expansionsventil 23a in dem Drosselzustand, dass das Kühlwasser Wärme von der in dem Fahrzeug vorhandenen Vorrichtung 44 durch Betätigen der Druckpumpe 42b absorbiert. Auf diese Weise wird die in dem Fahrzeug vorgesehene Vorrichtung 44 durch einen Wärmetausch zwischen der in dem Fahrzeug vorhandenen Vorrichtung 44 und dem Kühlwasser abgekühlt. In der Heizeinheit 30 wird das Dreiwegeventil 35 derart gesteuert, dass das von dem Kältemittelstrahler 12 geströmte Kühlwasser in den Strahler 34 strömt.
Durch diese Steuerung kann die Kühlkreislaufvorrichtung 10 der zweiten Ausführungsform einen Zustand ähnlich zu der Vorrichtungskühlbetriebsart der ersten Ausführungsform erzeugen und die in dem Fahrzeug vorgesehene Vorrichtung 44 abkühlen, um die in dem Fahrzeug vorgesehene Vorrichtung 44 in einem geeigneten Temperaturbereich zu verwenden.
Gemäß der Kühlkreislaufvorrichtung 10 der zweiten Ausführungsform, die voranstehend beschrieben wurde, sind das erste Expansionsventil 19 und der erste Verdampfer 20, das zweite Expansionsventil 23 und der zweite Verdampfer 24 und das dritte Expansionsventil 23a und der dritte Verdampfer 24a jeweils mit den drei Kältemittelströmungsauslässen des Kältemittelverzweigungsabschnitts 17 verbunden und parallel zueinander vorgesehen.
In diesem Fall strahlt die Heizeinheit 30 Wärme von dem Kältemittel hohen Drucks ab, während der erste Verdampfer 20, der zweite Verdampfer 24 und der dritte Verdampfer 24a verursachen, dass das Kältemittel niedrigen Drucks die Wärme in einer aus der Kühlbetriebsart, der Heizbetriebsart und der Vorrichtungskühlbetriebsart absorbiert.
Gemäß der Kühlkreislaufvorrichtung 10 werden deswegen hohe und niedrige Drücke in dem Mollier-Diagramm für den Kältemittelstrahler 12 der Heizeinheit 30, den ersten Verdampfer 20, den zweiten Verdampfer 24 und den dritten Verdampfer 24a gemäß der Betriebsart nicht vertauscht. Entsprechend kann die Kreiskonfiguration vereinfacht werden.
Darüber hinaus ist der Gas-Flüssigkeit-Separator 14 zwischen dem hochstufenseitigen Expansionsventil 13 und dem Kältemittelverzweigungsabschnitt 17 in der Kühlkreislaufvorrichtung 10 vorgesehen. In diesem Fall wird das durch die Gas-Flüssigkeit-Trennung erzeugte Kältemittel in der gasförmigen Phase zu dem Zwischendruckanschluss 11b des Verdichters 11 geführt, um einen Gasinjektionskreislauf zu erzeugen.
Die Kühlkreislaufvorrichtung 10, in der hohe und niedrige Drücke in dem Mollier-Diagramm nicht gemäß der Betriebsart vertauscht werden, kann einen Gasinjektionskreislauf in einer beliebigen aus der Kühlbetriebsart, der Heizbetriebsart und der Vorrichtungskühlbetriebsart erzeugen. In diesem Fall kann eine Verbesserung der Leistungsfähigkeit der Kühlkreislaufvorrichtung 10 erlangt werden, wie zum Beispiel eine Verbesserung der Verdichtungsleistungsfähigkeit des Verdichters 11.
Entsprechend kann die Kühlkreislaufvorrichtung 10 die Kreiskonfiguration vereinfachen, und kann den Gasinjektionskreislauf für jede aus der Kühlbetriebsart, der Heizbetriebsart und der Vorrichtungskühlbetriebsart erzeugen, und dabei die Kreislaufleistungsfähigkeit in jeder der Betriebsarten verbessern.
(Dritte Ausführungsform)
Eine von den entsprechenden voranstehend beschriebenen Ausführungsformen unterschiedliche dritte Ausführungsform wird im Folgenden mit Bezug auf die 4 beschrieben. Die Kühlkreislaufvorrichtung 10 gemäß der dritten Ausführungsform bestimmt die Fahrzeugklimaanlage 1 für ein elektrisches Fahrzeug in Zusammenwirkung mit der inneren Klimaanlageneinheit 50, was ähnlich zu der ersten Ausführungsform ist.
Die Kühlkreislaufvorrichtung 10 gemäß der dritten Ausführungsform ist konfiguriert, zwischen einer Mehrzahl von Betriebsarten mit der Kühlbetriebsart, der Heizbetriebsart und der Vorrichtungskühlbetriebsart umzuschalten. Wie aus der 4 ersichtlich ist, ist die Kühlkreislaufvorrichtung 10 gemäß der dritten Ausführungsform, ähnlich zu der ersten Ausführungsform, konfiguriert, mit Ausnahme davon, dass ein integrierter Verdampfer 70 anstelle des zweiten Verdampfers 24 der ersten Ausführungsform vorgesehen ist.
Entsprechend wird im Folgenden eine Konfiguration des integrierten Verdampfers 70 beschrieben, der ein unterschiedlicher Punkt ist. Andere Konfigurationen der Kühlkreislaufvorrichtung 10 gemäß der dritten Ausführungsform werden nicht beschrieben.
Wie aus der 4 ersichtlich ist, ist der integrierte Verdampfer 70 gemäß der dritten Ausführungsform in dem zweiten parallelen Strömungspfad 22 vorgesehen, der an dem Kältemittelverzweigungsabschnitt 17 der Kühlkreislaufvorrichtung 10 verzweigt ist. Die Kühlkreislaufeinlassseite des integrierten Verdampfers 70 ist mit dem Kältemittelströmungsauslass des zweiten Expansionsventils 23 verbunden. Der integrierte Verdampfer 70 ist ein Verdampfer, der durch eine außenluftseitige Wärmetauscheinheit 71 und eine vorrichtungsseitige Wärmetauscheinheit 72 konstituiert ist, die miteinander integriert sind.
Die außenluftseitige Wärmetauscheinheit 71 ist eine Wärmetauscheinheit zum Absorbieren von Wärme von der äußeren Luft als einer externen Wärmequelle und führt eine Funktion ähnlich zu der Funktion des zweiten Verdampfers 24 der zweiten Ausführungsform durch. Die vorrichtungsseitige Wärmetauscheinheit 72 ist eine Wärmetauscheinheit zum Absorbieren von Wärme von der in dem Fahrzeug vorgesehenen Vorrichtung 44 als einer externen Wärmequelle und führt eine Funktion ähnlich zu der Funktion des dritten Verdampfers 24a der zweiten Ausführungsform durch.
Der integrierte Verdampfer 70 kann eine Struktur aufweisen, die durch eine Mehrzahl von Verdampfern entsprechend der außenluftseitigen Wärmetauscheinheit 71 und der vorrichtungsseitigen Wärmetauscheinheit 72 konstituiert ist, die miteinander zusammengebaut und integriert sind, oder kann die außenluftseitige Wärmetauscheinheit 71 und die vorrichtungsseitige Wärmetauscheinheit 72 haben, die funktionell voneinander getrennt sind, indem eine Strömungspfadkonfiguration einer Wärmetauscheinheit von einem Verdampfer geändert wird.
Gemäß der Kühlkreislaufvorrichtung 10 der dritten Ausführungsform ist deswegen der integrierte Verdampfer 70 mit der außenluftseitigen Wärmetauscheinheit 71 und der vorrichtungsseitigen Wärmetauscheinheit 72 mit der Kältemittelströmungsauslassseite des zweiten Expansionsventils 23 verbunden. Entsprechend kann der einzelne integrierte Verdampfer 70 sowohl auf die Wärmeabsorption von der äußeren Luft wie auch die Wärmeabsorption von und Kühlen der in dem Fahrzeug vorgesehenen Vorrichtung 44 angewendet werden.
Darüber hinaus kann gemäß dem integrierten Verdampfer 70, der die außenluftseitige Wärmetauscheinheit 71 und die vorrichtungsseitige Wärmetauscheinheit 72 hat, die miteinander integriert sind, die Anzahl der Zusammenbauschritte und Ähnliches für den integrierten Verdampfer 70 stärker als in einem Fall reduziert werden, in dem der Verdampfer für die Wärmeabsorption der äußeren Luft und der Verdampfer für die Wärmeabsorption der Vorrichtung getrennt zusammengebaut sind. Entsprechend können Herstellungskosten der Fahrzeugklimaanlage 1 und der Kühlkreislaufvorrichtung 10 reduziert werden.
Wenn der integrierte Verdampfer 70 angenommen ist, wird auch ein Teil der bestimmenden Teile des Verdampfers für die Wärmeabsorption der äußeren Luft als ein Teil der konstituierenden Teile des Verdampfers für die Wärmeabsorption der Vorrichtung verwendet. Entsprechend ist eine größere Reduktion der konstituierenden Teile zu erlangen als in einer Konfiguration, in der ein Verdampfer für die Wärmeabsorption der äußeren Luft und ein Verdampfer für die Wärmeabsorption der Vorrichtung einzeln zusammengebaut sind, weshalb eine Reduktion der Gewichte der Kühlkreislaufvorrichtung 10 und Ähnliches zu erlangen ist.
(Vierte Ausführungsform)
Eine zu den voranstehend beschriebenen entsprechenden Ausführungsformen unterschiedliche vierte Ausführungsform wird mit Bezug auf die 5 im Folgenden beschrieben. Die Kühlkreislaufvorrichtung 10 gemäß der vierten Ausführungsform konstituiert die Fahrzeugklimaanlage 1 für ein elektrisches Fahrzeug in Zusammenwirkung mit der inneren Klimaanlageneinheit 50, was ähnlich zu der ersten Ausführungsform ist.
Die Kühlkreislaufvorrichtung 10 gemäß der vierten Ausführungsform ist konfiguriert, zwischen einer Mehrzahl von Betriebsarten inklusive der Kühlbetriebsart, der Heizbetriebsart und der Vorrichtungskühlbetriebsart umzuschalten. Die Kühlkreislaufvorrichtung 10 gemäß der vierten Ausführungsform ist ähnlich zu der ersten Ausführungsform konfiguriert, mit Ausnahme der Konfigurationen der Heizeinheit 30 als dem hochtemperaturseitigen Wärmemediumkreis und dem Wärmemediumkreis 40 als dem niedertemperaturseitigen Wärmemediumkreis der ersten Ausführungsform.
Entsprechend werden im Folgenden unterschiedliche Punkte der Heizeinheit 30 und des Wärmemediumkreises 40 beschrieben. Andere Konfigurationen der Kühlkreislaufvorrichtung 10 gemäß der vierten Ausführungsform werden nicht beschrieben.
Gemäß der vierten Ausführungsform hat die Heizeinheit 30 den Kältemittelstrahler 12, der einen Teil eines Gasinjektionskreislaufs konstituiert, den Wärmemediumzirkulationspfad 31, die Druckpumpe 32, den Heizkern 33, den Strahler 34 und das Dreiwegeventil 35. Konstituierende Vorrichtungen der Heizeinheit 30 gemäß der vierten Ausführungsform sind ähnlich zu den entsprechenden konstituierenden Teilen der ersten Ausführungsform mit Ausnahme des Strahlers 34 konfiguriert.
Der Wärmemediumkreis 40 gemäß der vierten Ausführungsform hat den zweiten Verdampfer 24, der einen Teil des Gasinjektionskreislaufs konstituiert, den Wärmemediumzirkulationspfad 41, die Druckpumpe 42, den Strahler 43, die in dem Fahrzeug vorgesehene Vorrichtung 44, das Ein-Aus-Ventil 45 und das Ein-Aus-Ventil 46. Konstituierende Vorrichtungen des Wärmemediumkreises 40 gemäß der vierten Ausführungsform sind ähnlich zu den entsprechenden konstituierenden Teilen der ersten Ausführungsform mit Ausnahme des Strahlers 43 konfiguriert.
Gemäß der vierten Ausführungsform ist der Strahler 34 der Heizeinheit 30 stromaufwärtsseitig oder stromabwärtsseitig des Strahlers 43 des Wärmemediumkreises 40 in einer Strömung der äußeren Luft vorgesehen, die durch einen nicht gezeigten Gebläseventilator erzeugt ist. Der Strahler 34 ist mit dem Strahler 43 über Flossen gekoppelt und ist konfiguriert, Wärme zwischen dem durch den Strahler 34 zirkulierenden Kühlwasser und dem durch den Strahler 43 zirkulierenden Kühlwasser zu übertragen.
Gemäß der Kühlkreislaufvorrichtung 10 der vierten Ausführungsform sind deswegen der Strahler 34 der Heizeinheit 30 und der Strahler 43 des Wärmemediumkreises 40 miteinander über die Flossen gekoppelt. In diesem Fall kann eine Wärmeübertragung zwischen dem durch die Heizeinheit 30 als einem Hochtemperaturwärmemediumkreis zirkulierenden Kühlwasser und dem durch den Wärmemediumkreis 40 als einem Niedertemperaturwärmemediumkreis zirkulierenden Kühlwasser erlangt werden. Entsprechend kann die Kühlkreislaufvorrichtung 10 die durch die Heizeinheit 30 und den Wärmemediumkreis 40 der Kühlkreislaufvorrichtung 10 erzeugte Wärme wirkungsvoll einsetzen.
In der vierten Ausführungsform sind der Strahler 34 und der Strahler 43 durch die Flossen gekoppelt. Jedoch können die Funktionen des Strahlers 34 und des Strahlers 43 durch einen Strahler durchgeführt werden. In diesem Fall sind der Wärmemediumzirkulationspfad 31 und der Wärmemediumzirkulationspfad 41 miteinander verbunden, um ein Einströmen und Ausströmen des Wärmemediums zu ermöglichen. Zusätzlich ist ein Ein-Aus-Ventil zum Steuern des Einströmens und Ausströmens des Wärmemediums bereitgestellt.
Die voranstehend beschriebene vorliegende Offenbarung, die auf den entsprechenden Ausführungsformen beruht, ist in keinster Weise auf die Ausführungsformen begrenzt. Entsprechend können verschiedene Verbesserungen und Modifikationen vorgenommen werden, ohne von dem Bereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Zum Beispiel können die hierin offenbarten entsprechenden Ausführungsformen wie geeignet kombiniert werden, oder können in verschiedenen Weisen modifiziert werden.
Die externe Wärmequelle, von der Wärme durch den zweiten Verdampfer 24 oder den dritten Verdampfer 24a in den voranstehend beschriebenen Ausführungsformen absorbiert wird, ist nicht auf die äußere Luft oder die in dem Fahrzeug vorgesehene Vorrichtung 44 begrenzt. Ähnlich ist zum Beispiel die in dem Fahrzeug vorgesehene Vorrichtung 44 nicht auf die voranstehend beschriebene Vorrichtung begrenzt, sondern kann verschiedene andere Wärmequellen wie zum Beispiel eine Batterie zum Fahren des Fahrzeugs und eine Maschine des Fahrzeugs sein.
In der voranstehend beschriebenen Ausführungsform konstituiert die Heizeinheit 30 den hochtemperaturseitigen Wärmemediumkreis und strahlt Wärme von dem Kältemittel hohen Drucks zu der äußeren Luft oder der geblasenen Luft als dem Wärmetauschzielfluid über das Kühlwasser als das Wärmemedium ab. Jedoch ist es nicht erforderlich, diese Betriebsart anzunehmen. Zum Beispiel kann ein innerer Kondensator anstelle des Kältemittelstrahlers 12 der voranstehend beschriebenen Ausführungsformen eingesetzt sein und als die Heizeinheit der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt sein.
In den voranstehend beschriebenen Ausführungsformen ist die Flüssigkeitsspeichereinheit 26 zwischen dem Kältemittelvereinigungsabschnitt 25 und dem Ansauganschluss 11a des Verdichters 11 vorgesehen. Jedoch ist es nicht erforderlich, diese Betriebsart aufzunehmen. Zum Beispiel kann die Flüssigkeitsspeichereinheit 26 an der stromabwärts liegenden Seite des Gas-Flüssigkeit-Separators 14 und der niederstufenseitigen festen Drossel 16 vorgesehen sein, und an der stromaufwärts liegenden Seite des Kältemittelverzweigungsabschnitts 17.
In den voranstehend beschriebenen Ausführungsformen ist das Verdampfungsdrucksteuerventil 21 an der stromabwärts liegenden Seite des Kältemittelstroms des ersten Verdampfers 20 in dem ersten parallelen Strömungspfad 18 vorgesehen. Jedoch ist es nicht erforderlich, dass diese Betriebsart aufgenommen wird. Das Verdampfungsdrucksteuerventil 21 kann von der Kühlkreislaufvorrichtung 10 abhängig von Kombinationen der aufzunehmenden Betriebsarten beseitigt sein.
In den voranstehend beschriebenen Ausführungsformen ist die niederstufenseitige feste Drossel 16 an dem Auslass des Gas-Flüssigkeit-Separators 14 für das Kältemittel in der flüssigen Phase vorgesehen. Jedoch ist es nicht erforderlich, diese Betriebsart aufzunehmen. Die niederstufenseitige feste Drossel 16 kann von der Kühlkreislaufvorrichtung 10 beseitigt sein, solange eine Entspannung zu einem erwünschten Kältemittel niedrigen Drucks durch das Steuern der Öffnungspositionen des ersten Expansionsventils 19 und des zweiten Expansionsventils 23 erlangt werden kann.
Es sollte verstanden werden, dass die auf den Ausführungsformen beruhende beschriebene vorliegende Offenbarung nicht auf die darin vorgestellten Ausführungsformen oder Strukturen begrenzt ist. Die vorliegende Offenbarung beinhaltet auch verschiedene Modifikationen und Variationen innerhalb eines gleichwertigen Bereichs. Zusätzlich sind nicht nur verschiedene Kombinationen und Betriebsarten, die in der vorliegenden Offenbarung vorgestellt wurden, sondern auch andere Kombinationen und Betriebsarten mit lediglich einem einzelnen Element oder mehreren oder weniger Elementen alle in dem Bereich und dem Umfang des Geistes der vorliegenden Offenbarung enthalten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2017148189 [0001]
JP 2012181005 A [0006]

Claims

Kühlkreislaufvorrichtung, mit: einem Verdichter (11), der konfiguriert ist, ein von einem Ansauganschluss (11a) gezogenes Kältemittel niedrigen Drucks derart zu verdichten, dass das Kältemittel niedrigen Drucks ein Kältemittel hohen Drucks wird, und das Kältemittel hohen Drucks von einem Abgabeanschluss (11c) abzugeben, wobei der Verdichter einen Zwischendruckanschluss (11b) aufweist, durch den ein Kältemittel mit einem Zwischendruck in einem Kreislauf in den Verdichter strömt und sich in einem Verdichtungsprozess mit dem Kältemittel vereinigt; einer Heizvorrichtung (12, 30), die konfiguriert ist, ein Wärmetauschzielfluid unter Verwendung des von dem Abgabeanschluss des Verdichters abgegebenen Kältemittels hohen Drucks als eine Wärmequelle zu erwärmen; einem hochstufenseitigen Entspanner (13), der konfiguriert ist, das aus der Heizvorrichtung ausströmende Kältemittel hohen Drucks derart zu entspannen, dass das Kältemittel hohen Drucks das Kältemittel mit dem Zwischendruck wird; einem Gas-Flüssigkeit-Separator (14), der konfiguriert ist, das an dem hochstufenseitigen Entspanner entspannte Kältemittel mit dem Zwischendruck in ein gasförmiges Kältemittel und ein flüssiges Kältemittel zu trennen, und es dem gasförmigen Kältemittel zu ermöglichen, zu dem Zwischendruckanschluss des Verdichters zu strömen; einem Kältemittelverzweigungsabschnitt (17), der konfiguriert ist, eine Strömung des flüssigen Kältemittels, das durch den Gas-Flüssigkeit-Separator getrennt wurde, in eine Strömung und eine andere Strömung zu unterteilen; einem ersten Entspanner (19), der konfiguriert ist, das flüssige Kältemittel der einen Strömung derart zu entspannen, dass das flüssige Kältemittel das Kältemittel niedrigen Drucks wird; einem ersten Verdampfer (20), der konfiguriert ist, das durch den ersten Entspanner entspannte Kältemittel niedrigen Drucks zu verdampfen, indem er es ermöglicht, dass das Kältemittel niedrigen Drucks Wärme von dem Wärmetauschzielfluid absorbiert, und es dem verdampften Kältemittel zu ermöglichen, zu dem Ansauganschluss des Verdichters zu strömen; einem zweiten Entspanner (23), der konfiguriert ist, das flüssige Kältemittel der anderen Strömung derart zu entspannen, dass das flüssige Kältemittel das Kältemittel niedrigen Drucks wird; und einem zweiten Verdampfer (24), der konfiguriert ist, das durch den zweiten Entspanner entspannte Kältemittel niedrigen Drucks zu verdampfen, indem er es ermöglicht, dass das Kältemittel niedrigen Drucks Wärme von einer externen Wärmequelle absorbiert, und es dem verdampften Kältemittel zu ermöglichen, zu dem Ansauganschluss des Verdichters zu strömen, wobei in einer Kühlbetriebsart zum Kühlen des Wärmetauschzielfluids ein Kältemittelkreis derart geschaltet ist, dass das Kältemittel niedrigen Drucks von dem Kältemittelverzweigungsabschnitt in den ersten Verdampfer strömt, und in einer Heizbetriebsart zum Erwärmen des Wärmetauschzielfluids der Kältemittelkreis derart geschaltet ist, dass das Kältemittel niedrigen Drucks von dem Kältemittelverzweigungsabschnitt in den zweiten Verdampfer strömt.
Kühlkreislaufvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die externe Wärmequelle eine äußere Luft ist.
Kühlkreislaufvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die externe Wärmequelle eine wärmeerzeugende Vorrichtung (44) ist, die konfiguriert ist, während eines Betriebs Wärme zu erzeugen.
Kühlkreislaufvorrichtung nach Anspruch 2, außerdem mit: einem dritten Verdampfer (24a), der parallel zu dem zweiten Verdampfer mit dem Kältemittelverzweigungsabschnitt verbunden ist, wobei der dritte Verdampfer konfiguriert ist, das flüssige Kältemittel der anderen Strömung zu verdampfen, indem er es dem flüssigen Kältemittel ermöglicht, Wärme von einer wärmeerzeugenden Vorrichtung zu absorbieren, die konfiguriert ist, während eines Betriebs Wärme zu erzeugen, und es dem verdampften Kältemittel zu ermöglichen, zu dem Ansauganschluss des Verdichters zu strömen, und der Kältemittelkreis in der Heizbetriebsart derart geschaltet ist, dass das Kältemittel niedrigen Drucks von dem Kältemittelverzweigungsabschnitt in zumindest einen aus dem zweiten Verdampfer oder dem dritten Verdampfer strömt.
Kühlkreislaufvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der zweite Verdampfer einen Teil eines Wärmemediumkreises konstituiert, in dem ein Wärmemedium zirkuliert, der Wärmemediumkreis einen Wärmetauscher (43, 44) hat, der konfiguriert ist, Wärme zwischen dem Wärmemedium und der externen Wärmequelle auszutauschen, der Wärmetauscher konfiguriert ist, es in der Heizbetriebsart dem Wärmemedium zu ermöglichen, die Wärme der externen Wärmequelle zu absorbieren, der zweite Verdampfer konfiguriert ist, es dem durch den zweiten Verdampfer strömenden Kältemittel zu ermöglichen, die Wärme des Wärmemediums zu absorbieren.
Kühlkreislaufvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Heizvorrichtung konfiguriert ist, Wärme zum Erwärmen des Wärmetauschzielfluids zuzuführen, indem sie verursacht, dass das von dem Abgabeanschluss des Verdichters abgegebene Kältemittel hohen Drucks in der Heizbetriebsart Wärme des Kältemittels hohen Drucks freisetzt.
Kühlkreislaufvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Heizvorrichtung hat: einen Wärmemediumdurchgang (31), durch den das Wärmemedium strömt, einen Medium-Kältemittel-Wärmetauscher (12), der konfiguriert ist, Wärme zwischen dem von dem Abgabeanschluss des Verdichters abgegebenen Kältemittel hohen Drucks und dem durch den Wärmemediumdurchgang strömenden Wärmemedium auszutauschen, und einen Heizkern (33), der konfiguriert ist, Wärme zwischen dem Wärmemedium und dem Wärmetauschzielfluid in der Heizbetriebsart auszutauschen.
Kühlkreislaufvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Heizvorrichtung hat, einen Wärmemediumdurchgang (31), durch den das Wärmemedium strömt, einen Medium-Kältemittel-Wärmetauscher (12), der konfiguriert ist, Wärme zwischen dem von dem Abgabeanschluss des Verdichters abgegebenen Kältemittel hohen Drucks und dem durch den Wärmemediumdurchgang strömenden Wärmemedium auszutauschen, und einen Strahler (34), der konfiguriert ist, in der Kühlbetriebsart eine übermäßige Wärme des Wärmemediums zu einer äußeren Luft freizusetzen.
Kühlkreislaufvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein Kältemittelströmungsratenverhältnis ein Verhältnis einer Strömungsrate des in den Verdichter von dem Ansauganschluss gezogenen Kältemittels zu einer Strömungsrate des von dem Abgabeanschluss des Verdichters abgegebenen Kältemittels ist, die Kühlkreislaufvorrichtung außerdem umfasst: eine Strömungsratenverhältnissteuerung (60), die konfiguriert ist, die Strömungsrate des Kältemittels derart zu steuern, dass das Kältemittelströmungsratenverhältnis in der Heizbetriebsart kleiner als das Kältemittelströmungsratenverhältnis in der Kühlbetriebsart ist.